JP4788634B2

JP4788634B2 - シールリング

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Publication number: JP4788634B2
Application number: JP2007081790A
Authority: JP
Inventors: 英也渡辺
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2007-03-27
Filing date: 2007-03-27
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2027-03-27
Also published as: JP2008240885A

Description

本発明は、一箇所で分離されている有端状のシールリングに関するものである。

従来より、油圧機器等において相対回転自在に組み付けられた２部材間の環状隙間を密封する密封装置としては、図７に示すような、シールリング１００が知られている。図７は、従来技術に係るシールリング１００の装着状態を示す模式的断面図である。

シールリング１００は、略円環形状を呈する部材であり、ハウジング２００と、ハウジング２００の軸孔２０１に挿入される軸３００との間の環状隙間４００を密封する。

シールリング１００は、軸３００に設けられた環状溝３０１に装着され、密封対象流体側Ｏから作用する油圧Ｐによって非密封対象流体側Ａに押される。そして、外周面１０１がハウジング２００の軸孔２０１の内周面に密着し、非密封対象流体側Ａの端面１０２が軸３００の環状溝３０１の非密封対象流体側Ａの側壁面３０２に密着する。これにより、密封対象流体側Ｏから非密封対象流体側Ａへの潤滑油等の油の漏れが抑制される。

このような、油圧機器に用いられるシールリング１００は、装着性を向上するために、円周上の一箇所で分離されている有端状のものが一般的である。シールリング１００の分離部Ｓの形状としては、図８に示すような、特殊ステップカットが知られている。図８は、従来技術に係るシールリング１００の分離部Ｓの構成を示す模式的斜視図である。

シールリング１００の分離部Ｓには、一方の端部に凸部１０３が設けられ、他方の端部に凸部１０３と組み合わされる凹部１０４が設けられている。この凸部１０３と凹部１０４の嵌合によって分離部Ｓが結合され、円環状のシールリング１００が形成される。

分離部Ｓの嵌合部には、凸部１０３の側面１０３ａ、１０３ｂと、凹部１０４の側面１０４ａ、１０４ｂとが当接することにより、周方向に摺動可能な摺動シール面１０５ａ、１０５ｂが形成されるとともに、凸部１０３の先端面１０３ｃと凹部１０４の底面１０４ｃとの間に、シールリングの周長変化を吸収可能な隙間１０６が形成される。

したがって、温度変化等によってシールリング１００の周長が変化しても、凸部１０３の側面１０３ａ、１０３ｂと、凹部１０４の側面１０４ａ、１０４ｂとが互いに周方向に摺動して、分離部Ｓが周方向（図７の矢印方向）に拡張・収縮することにより、シールリング１００の周長変化を吸収することができる。

また、周長変化が生じても、凸部１０３の側面１０３ａ、１０３ｂと、凹部１０４の側面１０４ａ、１０４ｂとが接触した状態（摺動シール面１０５ａ、１０５ｂが形成された状態）は維持されるので、分離部Ｓに密封対象流体側Ｏと非密封対象流体側Ａとが連通するような隙間が生じることはない。

なお、関連する技術としては、以下の文献に示すようなものがある。
特開平１０−８２４６６号公報特開２００５−９６６３号公報

上述したようなシールリングは、一般的に、分離部における各摺動面がシール面として完全に密着するように設計されるとともに、分離部に形成される隙間がある程度開いた状態のときに、その形状が真円となるように製作される。

したがって、シールリング１００を環状溝３０１に装着する際に隙間１０６が無くなる状態まで分離部Ｓを閉じた場合には、使用時に油圧が作用しても、軸３００に対して同心的に構成された摺動面である凸部１０３の側面１０３ｂと凹部１０４の側面１０４ｂとが引っかかったような状態となってしまい、この凸部１０３と凹部１０４の干渉によって分離部Ｓが十分に拡張できなくなってシール機能が損なわれる場合がある。

すなわち、分離部Ｓが拡張する際には、各摺動面には、周方向の相対的な動きだけでなく、シールリング１００の拡径によって径方向へ変位するような動きも生じる。そのため、図９に示すように、凸部１０３の側面１０３ｂの根本側部分１０３ｄと凹部１０４の側面１０４ｂの開口部側部分（根本側部分１０３ｄに対向する部分）１０４ｄとが引っ掛かったような状態となってしまい、分離部Ｓの拡張が妨げられてしまうことがある。

本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、分離部のスムーズな拡張が可能となるシールリングを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明におけるシールリングは、
一箇所で分離されている有端状の形状を有し、
両端部のうち一方の端部に設けられ周方向に突出する凸部と、他方の端部に設けられ前記凸部と組み合わされる凹部とによって、前記両端部が嵌合可能に構成されるとともに、
前記両端部の嵌合部において、各端部が互いに周方向に摺動可能な摺動面と、シールリングの周長変化を吸収可能な隙間とが形成され、
シールリング内周面に外径方向に力を受けると、嵌合された分離部が周方向に拡張して拡径するシールリングにおいて、
前記摺動面のうち軸線に対して同心的な摺動面を形成する前記凸部の側面において、凸部先端側の部分以外の部分を、該側面と摺動する前記凹部の側面から離間するように窪ませたことを特徴とする。

これにより、分離部が拡張する際に、軸線に対して同心的な側面において凸部が凹部と摺動する部分が凸部の先端側部分のみとなり、根本側部分は接触しない。したがって、両端部が完全な嵌合状態から拡張する場合に、凸部と凹部が干渉を生じるのが抑制され、嵌合部の拡張がスムーズとなる。

また、上記目的を達成するために、本発明におけるシールリングは、
軸孔を有するハウジングと前記軸孔に挿入される軸のうちの一方の部材に設けられた環状溝に装着されて、これら２部材間の環状隙間をシールするシールリングであって、
前記他方の部材に当接する第１シール面と、前記環状溝の側面に当接する第２シール面とを備えるとともに、一箇所で分離されている有端状の形状を有し、
両端部のうち一方の端部に設けられ周方向に突出する凸部と、他方の端部に設けられ前記凸部と組み合わされる凹部とによって、前記両端部が嵌合可能に構成されるとともに、
前記両端部の嵌合部において、各端部が互いに、軸と垂直的で周方向に摺動可能な第１摺動シール面と、軸と同心的で周方向に摺動可能な第２摺動シール面とが形成されるとともに、前記両端部の周方向の対向面の間にシールリングの周長変化を吸収可能な隙間が形成され、
シールリング内周面に外径方向に力を受けると、嵌合された分離部が周方向に拡張して拡径するシールリングにおいて、
前記第２摺動シール面を形成する前記凸部の側面において、凸部先端側の部分以外の部分を、該側面とともに前記第２摺動シール面を形成する前記凹部の側面から離間するように窪ませたことを特徴とする。

これにより、第２摺動シール面を形成する凸部の側面と凹部の側面とにおいて、嵌合部が拡張する際に摺動する部分が凸部先端側部分のみとなり、根本側部分は接触しない。したがって、両端部が完全な嵌合状態から拡張する場合に、凸部と凹部との間で干渉を生じるのが抑制され、嵌合部の拡張がスムーズとなる。

また、第２摺動シール面を形成する凸部側面の先端側部分と凹部側面との接触状態は維持されるので、第２摺動シール面によるシール性は損なわれない。

以上説明したように、本発明により、分離部のスムーズな拡張が可能となる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（実施例１）
＜シールリングの構成及び概要＞
まず、図１及び図２を参照して、本発明の実施例１に係るシールリングの構成及び概要について説明する。図１は、本実施例に係るシールリング１の全体を示す図であり、シールリング１を軸方向からみた様子を示している。図２は、本実施例に係るシールリング１の使用状態を示す断面図であり、図１のＡ−Ａ断面に対応している。

シールリング１は、概円環形状に構成された部材であり、円周上の一箇所で分離されている（分離部２）。分離部２は、一方の端部３及び他方の端部４にそれぞれ形成された凹凸形状が互いに嵌合可能に構成されている。

シールリング１は、樹脂材料からなり、その材料としては、例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、エチレン−テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）等が用いられる。

シールリング１は、相対運動自在に組み付けられる２部材間の環状隙間をシールする。ここでは、図２に示すように、ハウジング５と、ハウジング５の軸孔５０に挿入される軸６との間の環状隙間７を密封する。

シールリング１は、軸６の外周面に設けられた環状溝６０に装着され、密封対象流体側Ｏから作用する油圧Ｐによって非密封対象流体側Ａに押される。そして、外周面１０がハウジング５の軸孔５０の内周面に密着し、非密封対象流体側Ａの端面１１が軸６の環状溝６０の非密封対象流体側Ａの側壁面６１に密着する。

これにより、密封対象流体側Ｏから非密封対象流体側Ａへの密封対象流体の漏れが抑制される。なお、密封対象流体は、例えば潤滑油であり、特に自動車の自動変速機の場合はＡＴＦを指している。

＜分離部＞
次に、図３〜図５を参照して、シールリング１の分離部２の構成について詳細に説明する。図３は、分離部２の構造を示す図であり、（ａ）は軸方向からみた様子、（ｂ）は（ａ）のＢ矢視である。図４は、分離部２を開いた様子を示す図であり、（ａ）は軸方向からみた様子、（ｂ）は（ａ）のＣ矢視である。図５は、分離部２の形状を示す斜視図である。以下、シールリング１の２つの端部のうち、一方の端部（図の左側のもの）を第１端部３、他方の端部（右側のもの）を第２端部４と呼ぶこととする。

第１端部３は、径方向に沿う第１端面３０を有する。そして、第１端部３には、第１端面３０から周方向に突出する第１凸部３１と、第１端面３０から周方向に凹む第１凹部３２とが、第１端部３の外周側に軸方向に並べて設けられている。

第１凸部３１は、第１端面３０から周方向に軸に対して同心的に延びる側面３１ａと、側面３１ａに隣接し、かつ、軸に対して垂直的に延びる側面３１ｂと、側面３１ａ及び側面３１ｂに隣接し、かつ、径方向に沿う先端面３１ｃと、を有する。

側面３１ａは、第１凸部３１の先端側の部分以外の部分が外径方向に窪んだような構成となっており、先端側側面３１ｄと、該先端側側面３１ｄよりも外径方向に後退した根本側側面３１ｅとから構成されている。

第１凹部３２は、第１端面３０から周方向に軸に対して同心的に延びる側面３２ａと、側面３２ａに隣接し、かつ、軸に対して垂直的に延びる側面３２ｂと、側面３２ａ及び側面３２ｂに隣接し、かつ、径方向に沿う底面３２ｃと、を有する。

第１凸部３１の側面３１ｂと第１凹部３２の側面３２ｂは、同一平面上に形成されており、周方向に一続きの、軸に対して垂直的に延びる第１摺動面３３を形成している。

一方、第２端部４は、第１端部３と同一の形状を有する。すなわち、第２端部４には、径方向に沿う第２端面４０が設けられるとともに、第２端面４０から周方向に突出する第２凸部４１と、第２端面４０から周方向に凹む第２凹部４２とが、軸方向に並べて設けられている。

また、第２凸部４１は、軸に対して同心的に延びる側面４１ａと、軸に対して垂直的に延びる側面４１ｂと、径方向に沿う先端面４１ｃと、を有し、第２凹部４２は、軸に対して同心的に延びる側面４２ａと、軸に対して垂直的に延びる側面４２ｂと、径方向に沿う底面４２ｃと、を有している。

また、第２凸部４１の側面４１ａは、先端側側面４１ｄと、該先端側側面４１ｄよりも外径方向に後退した根本側側面４１ｅとから構成される。また、第２凸部４１の側面４１ｂと第２凹部４２の側面４２ｂは、周方向に延びる一続きの第２摺動面４３を形成している。

両端部３、４は同一形状のため、分離部２において互いに向き合った状態では、凸部と凹部の軸方向の配列が逆になり、第１凸部３１と第２凹部４２、第２凸部４１と第１凹部３２がそれぞれ対をなす。

シールリング１は、このような分離部２を設けることで、軸６の環状溝６０への装着を容易としている。すなわち、シールリング１は、分離部２を開いた（分離した）状態にして軸６の環状溝６０に落とし込まれ、弾性復元力により分離部２が再び閉じた（嵌合した）状態に戻ることで、環状溝６０に装着される。

シールリング１が装着された軸６がハウジング５の軸孔５０に挿入され、密封対象流体側Ｏから圧力Ｐが作用すると、シールリング１は分離部２が拡張することで拡径する。そして、外周面１０がハウジング５の軸孔５０の内周面に密着し、端面１１が軸６の環状溝６０の側壁面６１に密着して、ハウジング５と軸６との間の環状隙間７を密封する。

このとき、分離部２においては、第１端部３の第１摺動面３３と第２端部４の第２摺動面４３とが密着して、第１摺動シール面１２が形成される。また、シールリング１の外周面１０は、第１摺動シール面１２のシールリング外周側の端縁部１２ａを介して、第１端部３側１０ａと第２端部４側１０ｂとがつながったような構成となる。これにより、軸孔５０内周面と摺接する連続する第１シール面１４が形成される。

また、分離部２においては、第１凸部３１の側面３１ａの先端側側面３１ｄ及び第２凸部４１の側面４１ａの先端側側面４１ｄが摺動面として、それぞれ第２凹部４２及び第１凹部３２の摺動面としての側面４２ａ、３２ａに密着して、第２摺動シール面１３が形成される。また、シールリング１の非密封対象流体側Ａの端面１１は、第２摺動シール面１３の非密封対象流体側Ａの端縁部１３ａを介して、第１端部３側１１ａと第２端部４側１１ｂとがつながったような構成となる。これにより、環状溝６０の側壁面６１と密着する連続する第２シール面１５が形成される。

以上のように構成された各シール面が組み合わされることにより、分離部２における密封対象流体の漏れが防止される。

また、分離部２においては、両端部３、４の端面間にシールリング１の周長変化を吸収可能な隙間が形成されるように設計される。すなわち、シールリング１は、常温下では、第１凸部３１及び第２凸部４１が第２凹部４２及び第１凹部３２の途中までしか進入しないような寸法設計になっており、第１凸部３１及び第２凸部４１の先端面３１ｃ、４１ｃと第２凹部４２及び第１凹部３２の底面４２ｃ、３２ｃとの間に隙間１６ａ、１６ｂが形成される。また、第１端面３０及び第２端面４０の間にも同様に隙間１６ｃが形成される。

この構成によれば、油圧機器の作動時に温度が上昇し、シールリング１の周長が長くなった場合には、上記各摺動面が周方向に摺動して両端部３、４が周方向に互いに接近し（分離部２が周方向に収縮）、隙間１６ａ、１６ｂ、１６ｃが減少する。これにより、シールリング１の周長の増加分が吸収される。

また、温度が低下してシールリング１の周長が短くなった場合には、各摺動面が逆方向に周方向に摺動して両端部３、４が周方向に離間し（分離部２が周方向に拡張）、隙間１６ａ、１６ｂ、１６ｃが増加する。これにより、シールリング１の周長の減少分が吸収される。

また、無圧状態のシールリング１に油圧Ｐが作用した場合や、油圧Ｐが上昇してシールリング１がハウジング５の軸孔５０内周面側に押し付けられる力が強くなった場合には、シールリング１には拡径方向の力が作用することになるが、この場合には、油圧Ｐによるシールリング１の拡径変形に追従して分離部２が周方向に拡張することにより、シールリング１の異常変形等が抑制されシールリング１の姿勢が安定する。

また、摺動シール面１２、１３は、分離部２が拡張・収縮しても面接触状態が維持されるので、分離部２の拡張・収縮によって分離部２に密封対象流体の漏れを生じるような隙間が形成されることはない。

また、シールリング１は、分離部２における各摺動面がシール面として完全に密着するように設計されるとともに、分離部２に形成される隙間１６ａ、１６ｂ、１６ｃがある程度開いた状態のときに、その形状が真円となるように製作される。

＜本実施例の優れた点＞
本実施例に係るシールリング１によれば、各端部３、４に設けられている凸部３１、４１の軸線に対して同心的な側面３１ａ、４１ａは、凸部先端側部分以外の部分が、外径方向に窪んだ構成、すなわち、先端側側面３１ｄ、４１ｄと、該先端側側面３１ｄ、４１ｄよりも外径方向に後退した根本側側面３１ｅ、４１ｅとから構成されている。したがって、両端部３、４が完全に嵌合した状態、すなわち、第１端部３の端面３０、先端面３１ｃ、底面３２ｃと第２端部４の端面４０、底面４２ｃ、先端面４１ｃとがそれぞれ接触して、隙間１６ａ、１６ｂ、１６ｃがなくなる嵌合状態においては、側面３１ａ、４１ａの根本側部分が凹部４２、３２の側面４２ａ、３２ａからそれぞれ離間した構成となる。これにより、両端部３、４が完全に嵌合した状態から分離部２が拡張する際に、各側面の周方向の相対的な動きに加えてシールリング１の拡径によって外径方向へ変位するような動きが生じても、凸部３１、４１と凹部４２、３２とが干渉を生じる、すなわち、側面３１ａ、４１ａの根本側部分と、側面４２ａ、３２ａの開口部側部分とが引っ掛かりを生じることが抑制される。

一方、凸部３１、４１の側面３１ａ、４１ａの先端側部分、すなわち、先端側側面３１ｄ、４１ｄは、凹部４２、３２の側面４２ａ、３２ａとの接触状態が維持されるので、密封性能が損なわれることはない。

なお、本実施例では、シールリング１が軸６の外周面に設けられた環状溝６０に装着される構成について説明したが、ハウジング５の軸孔５０の内周面に設けられた環状溝に装着され、係る環状溝の側壁面と軸６の外周面とに当接して環状隙間７を密封する構成であってもよい。

また、本発明は、図６に示すような、いわゆるＴ字断面タイプのシールリング１´の分離部２´に適用することも無論可能であり、係るシールリング１´においても上記実施例１と同様の効果が得られることはいうまでもない。なお、図６は、実施例１の変形例に係るシールリング１´の構成を示す図であり、（ａ）は軸方向からみた様子、（ｂ）は（ａ）のＤ矢視であり、一部断面を示している。また、本変形例に係るシールリング１´分離部２´は上記実施例１のシールリング１の分離部２と同じ構成であり、その説明は省略する。

実施例１に係るシールリングの全体を示す図。図１のシールリングの使用状態を示す断面図。図１のシールリングの分離部の構造を示す図。図１のシールリングの分離部を開いた様子を示す図。図１のシールリングの端部の形状を示す斜視図。変形例に係るシールリングの構成を示す図。従来技術に係るシールリングの使用状態を示す断面図。従来技術に係るシールリングの分離部の構成を示す斜視図。従来技術に係るシールリングの問題点を説明する図。

符号の説明

１シールリング
１０外周面
１１端面
２分離部
３第１端部
３０第１端面
３１第１凸部
３２第１凹部
４第２端部
４０第２端面
４１第２凸部
４２第２凹部
５ハウジング
５０軸孔
６軸
６０環状溝
６１側壁面
７環状隙間

Claims

一箇所で分離されている有端状の形状を有し、
両端部のうち一方の端部に設けられ周方向に突出する凸部と、他方の端部に設けられ前記凸部と組み合わされる凹部とによって、前記両端部が嵌合可能に構成されるとともに、
前記両端部の嵌合部において、各端部が互いに周方向に摺動可能な摺動面と、シールリングの周長変化を吸収可能な隙間とが形成され、
シールリング内周面に外径方向に力を受けると、嵌合された分離部が周方向に拡張して拡径するシールリングにおいて、
前記摺動面のうち軸線に対して同心的な摺動面を形成する前記凸部の側面において、凸部先端側の部分以外の部分を、該側面と摺動する前記凹部の側面から離間するように窪ませたことを特徴とするシールリング。
軸孔を有するハウジングと前記軸孔に挿入される軸のうちの一方の部材に設けられた環状溝に装着されて、これら２部材間の環状隙間をシールするシールリングであって、
前記他方の部材に当接する第１シール面と、前記環状溝の側面に当接する第２シール面とを備えるとともに、一箇所で分離されている有端状の形状を有し、
両端部のうち一方の端部に設けられ周方向に突出する凸部と、他方の端部に設けられ前記凸部と組み合わされる凹部とによって、前記両端部が嵌合可能に構成されるとともに、
前記両端部の嵌合部において、各端部が互いに、軸と垂直的で周方向に摺動可能な第１摺動シール面と、軸と同心的で周方向に摺動可能な第２摺動シール面とが形成されるとともに、前記両端部の周方向の対向面の間にシールリングの周長変化を吸収可能な隙間が形成され、
シールリング内周面に外径方向に力を受けると、嵌合された分離部が周方向に拡張して拡径するシールリングにおいて、
前記第２摺動シール面を形成する前記凸部の側面において、凸部先端側の部分以外の部分を、該側面とともに前記第２摺動シール面を形成する前記凹部の側面から離間するように窪ませたことを特徴とするシールリング。