JP2001141065A - シールリング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シール性能を維持しつつ、耐摩耗性の一層の
向上を図ったシールリングを提供する。 【解決手段】 連通溝２の底に、装着状態において、環
状溝７１の溝底７１ｂに向かうにつれて徐々に環状溝７
１の側壁面７１ａとの間が大きくなるように形成された
テーパ２１を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、互いに相対回転自
在に設けられた２部材間の環状隙間をシールするための
シールリングに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のシールリングは、たとえ
ば、自動車の自動変速機等の油圧装置に用いられてい
る。

【０００３】以下、図７および図８を参照して、従来技
術に係るシールリングについて説明する。ここで、図７
は従来技術に係るシールリングの装着した状態を示す模
式的断面図であり、図８は従来技術に係るシールリング
の模式図であり、（ａ）は模式的一部平面図、（ｂ）は
（ａ）のｂｂ断面図、（ｃ）は（ａ）のｃ方向から見た
側面図である。

【０００４】図示のシールリング１００は、軸孔が設け
られたハウジング２００と、この軸孔に挿入された軸３
００との間の環状隙間をシールするためのものであり、
軸３００に設けられた環状溝３０１に装着されて使用さ
れるものである。

【０００５】シールリング１００は樹脂材料から形成さ
れるもので、軸３００に設けられた環状溝３０１の側壁
面をシールするための第１シール面１０１と、ハウジン
グ２００に設けられた軸孔の内周面をシールするための
第２シール面１０２と、を備えている。

【０００６】そして、密封流体側Ｏから非密封流体側Ａ
に向けて、図７中矢印Ｐ方向に圧力がかかると、シール
リング１は非密封流体側Ａに押圧されるため、第１シー
ル面１０１は環状溝３０１の側壁面を押圧し、また、第
２シール面１０２は環状溝３０１に対向するハウジング
２００に設けられた軸孔の内周面を押圧し、それぞれの
位置でシールする。

【０００７】このようにして、密封流体の非密封流体側
Ａへの漏れを防止していた。

【０００８】ここで、密封流体は、例えば潤滑油であ
り、特に自動車の変速機に利用される場合にはＡＴＦを
指している。

【０００９】以上のようなシールリング１００において
は、特に軸３００がアルミニウム合金等の軟質材である
ような場合に、第１シール面１０１と環状溝３０１の側
壁面との間の摩擦によって、両者がそれぞれ摩耗してし
まっていた。

【００１０】これは、第１シール面１０１と環状溝３０
１の側壁面との間には、潤滑油による潤滑膜が形成され
にくいためであり、特に、潤滑油中に存在する異物がこ
れらの間にかみ込まれた場合には摩耗が激しくなってい
た。

【００１１】このような摩耗を低減させるための技術と
して、密封流体である潤滑油を第１シール面１０１と環
状溝３０１の側壁面との間に供給させるための溝を設け
ることによって、潤滑膜を形成させて耐摩耗性を向上さ
せる技術が知られている（例えば、特開平９−９６３６
３号公開公報）。

【００１２】すなわち、図８に示すように、第１シール
面１０１に密封流体側Ｏと非密封流体側Ａとを連通する
ための連通溝１０１ａを設けることによって、密封流体
側Ｏの潤滑油を連通溝１０１ａに侵入させるようにし
て、第１シール面１０１が環状溝３０１の側壁面に対し
て摺接した際に、これらの間に潤滑膜を形成されて耐摩
耗性の向上を図ったものである。

【００１３】また、上記連通溝１０１ａを設けることに
より、潤滑膜の形成だけでなく、潤滑油中に存在する異
物や摩耗により生じた摩耗粉が、第１シール面１０１と
環状溝３０１の側壁面との間にかみ込まれないように非
密封流体側Ａに排出させる機能を持たせることで、より
一層耐摩耗性の向上を図ったものである。

【００１４】なお、連通溝１０１ａの断面形状は矩形と
するのが一般的と考えられ、特開平９−９６３６３号公
開公報では、成形時に生ずるバリの除去を考慮すると、
この溝の側壁面とシール面とのなす角βが、鈍角、即
ち、９０°を越えて１８０°未満、好ましくは、１２０
°〜１３５°とする技術が開示されている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来技術の場合には、下記のような問題が生じて
いた。

【００１６】上述した従来技術に係るシールリングにお
いては、連通溝１０１ａを設けることによって、耐摩耗
性が向上するとはいうものの、完全に摩耗を防止するも
のではないため、ある程度の余裕を持たせて溝幅や溝の
深さを設定する必要があるが、シール性能を維持するた
めには、連通溝１０１ａからの潤滑油のリーク量をある
程度に抑える必要があり、そのためには、溝幅や溝の深
さをできるだけ小さくしなければならない。

【００１７】従って、経時的に摩耗が進行することによ
って、連通溝への経路が遮断されて、連通溝への潤滑油
の供給がなされなくなって、異常摩耗が生じてしまうと
いう不具合が発生していた。

【００１８】この点について、図９を参照して、さらに
詳しく説明する。図９は従来技術に係るシールリングに
ついて、長期使用により摩耗が進行した状態を示す模式
的断面図である。

【００１９】図９に示すように、環状溝３０１の側壁面
は、第１シール面１０１が摺接される部分のみが摩耗す
るため、摩耗した分だけ、シールリング１００は、環状
溝３０１の側壁面の元の位置よりも内部側へと押し込ま
れていくことになる。

【００２０】従って、連通溝１０１ａの底面が、環状溝
３０１の側壁面の摩耗されていない面まで達すると、図
９中矢印Ｘに示すように、連通溝１０１ａへの経路が遮
断されることになり、潤滑油の供給がなされなくなるの
である。

【００２１】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、シー
ル性能を維持しつつ、耐摩耗性の一層の向上を図ったシ
ールリングを提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、互いに相対回転自在に設けられた
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２部材のうちの一方の部材に設けられた環状溝
に装着されるシールリングにおいて、一方の部材に設け
られた環状溝の側壁面をシールする第１シール面と、他
方の部材の前記環状溝に対向する表面をシールする第２
シール面と、前記第１シール面に設けられ、密封流体側
と非密封流体側とを連通する連通溝と、該連通溝に形成
され、前記環状溝の溝底に向かうにつれて徐々に環状溝
の側壁面との間が大きくなるテーパと、を備えることを
特徴とする。

【００２３】従って、経時的に摩耗が進行した場合であ
っても、テーパを設けた分だけ、連通溝の遮断を防止で
きる。

【００２４】前記連通溝の側壁面は、第１シール面に対
して略垂直であるとよい。

【００２５】これにより、かかる側壁面の第１シール面
に対する角度が鈍角である場合に比較して、経時的に第
１シール面の摩耗が進行したとしても、連通溝の断面積
の変化度合いを抑制できる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、この発明
の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただ
し、この実施の形態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。

【００２７】図１〜図６を参照して、本発明の実施の形
態に係るシールリングについて説明する。

【００２８】まず、図１および図２を参照して、本発明
の実施の形態に係るシールリングの全体構成等について
説明する。

【００２９】図１は本発明の実施の形態に係るシールリ
ングの模式図であり、（ａ）は模式的平面図であり、
（ｂ）はその一部拡大図であり、（ｃ）は（ｂ）のｃｃ
断面図であり、（ｄ）は（ｂ）のｄ方向から見た側面図
である。

【００３０】また、図２は本発明の実施の形態に係るシ
ールリングの装着した状態を示す模式的断面図である。

【００３１】本実施の形態に係るシールリング１は、図
２に示すように、互いに相対回転自在に設けられた２部
材間の環状隙間、すなわち、軸孔が設けられたハウジン
グ６０と、この軸孔に挿入された軸７０との間の環状隙
間をシールするためのものであり、軸７０に設けられた
環状溝７１に装着されて使用されるものである。

【００３２】シールリング１は、概略、一方の部材とし
ての軸７０に設けられた環状溝７１の側壁面７１ａをシ
ールするための第１シール面３と、他方の部材としての
ハウジング６０に設けられた軸孔の内周面をシールする
ための第２シール面４と、を備えている。

【００３３】また、図中５は合口であり、図示の例では
特殊ステップカットの場合を示しているが、その他、ス
テップカット，ストレートカット，エンドレスカット，
バイアスカットなどでも良い。

【００３４】そして、密封流体側Ｏから非密封流体側Ａ
に向けて、図２中矢印Ｐ方向に圧力がかかると、シール
リング１は非密封流体側Ａに押圧されるため、第１シー
ル面３は環状溝７１の側壁面７１ａを押圧し、また、第
２シール面４はハウジング６０に設けられた軸孔の内周
表面であって、環状溝７１に対向する部分を押圧し、そ
れぞれの位置でシールする。

【００３５】以上のように、密封流体の非密封流体側Ａ
への漏れを防止するものである。

【００３６】なお、本実施の形態における密封流体は、
潤滑性を有する流体を意味し、以下の説明では、その一
例として潤滑油として説明する。

【００３７】本実施の形態に係るシールリング１におい
ては、第１シール面３に密封流体側Ｏと非密封流体側Ａ
とを連通するための連通溝２を設けている。

【００３８】なお、図示の例では、第１シール面３の裏
側の面にも、少しずれた位置に連通溝２を設けている
が、これは、シールリング１の装着方向によっては、い
ずれの面がシール面として利用される（いずれの面が第
１シール面３となる）か分からないため、装着の便宜を
図るために両面に設けたものである。

【００３９】そして、この連通溝２の底にはテーパ２１
が設けられている。

【００４０】このテーパ２１は、図２に示すように、装
着状態において、環状溝７１の溝底７１ｂに向かうにつ
れて徐々に環状溝７１の側壁面７１ａとの間が大きくな
るように形成されたものである。

【００４１】このようにテーパ２１を設けたことによっ
て、図３に示すように、長期使用により環状溝７１の側
壁面７１ａや第１シール面３の摩耗が進行して、シール
リング１が環状溝７１の側壁面７１ａの元の位置よりも
内部側へと押し込まれて、連通溝２の底面が、環状溝７
１の側壁面７１ａの摩耗されていない面まで達したとし
ても、流路Ｒが確保される。

【００４２】従って、連通溝２への潤滑油の供給を維持
することができ、耐摩耗性のより一層の向上を図ること
ができる。

【００４３】また、摩耗が進行した場合でも、潤滑油の
供給を確保できることから、連通溝２の断面積（テーパ
２１を形成していない部分の断面積）を必要以上に大き
くする必要がないため、リーク量を抑えることができ、
シール性能を維持することができる。

【００４４】ここで、シール性能を維持するためには、
連通溝２の底から環状溝７１の側壁面７１ａまでの間隔
が狭い部分を確保する必要がある。

【００４５】従って、上述したテーパ２１は、シールリ
ング１を装着した状態において、環状溝７１内に収まる
ようにするのが望ましい。

【００４６】ここで、連通溝２についてさらに詳しく説
明する。

【００４７】連通溝２の幅は０．０５〜０．３５ｍｍと
し、望ましくは０．１〜０．２ｍｍとすると良い。

【００４８】また、連通溝２のテーパ２１が設けられて
いない部分の深さ（図１（ｃ）中寸法Ａ）は、０．０５
〜０．３５ｍｍとし、望ましくは０．１〜０．２ｍｍと
すると良い。

【００４９】また、テーパ２１の長さ（図１（ｃ）中寸
法Ｂ）は、シールリングの肉厚（図１（ｃ）中寸法Ｃ）
に対して１０〜９０％、望ましくは３０〜９０％、さら
に望ましくは５０〜７０％とすると良い。

【００５０】また、テーパ２１の角度（図１（ｃ）中角
度α）は、９０°以上１８０°未満とし、望ましくは１
６０°〜１７７°とすると良い。

【００５１】また、連通溝の側壁面の第１シール面３に
対する角度（図１（ｃ）中角度β）は、９０°以上１２
０°未満、望ましくは９２°〜１００°とすると良い。
このように略垂直とすることによって、摩耗が進行する
場合でも溝の断面積の変化度合いを抑制できるため、潤
滑油のリーク量を安定させて、シール性能を安定化させ
ることが可能となる。

【００５２】また、連通溝の本数は１〜３本程度で良い
が、これはシールリングの直径によって適宜設定すれば
良い。

【００５３】また、図４に示すように、第１シール面３
自体にも、連通溝２の底に設けたテーパ２１と同様に、
テーパ３１を設けることができる。

【００５４】これにより、潤滑油の引き込み効果を増大
させることができ、摺動トルクをより一層低減させるこ
とが可能となる。

【００５５】なお、このテーパ３１の長さはシールリン
グの肉厚（図中ｄ）に対して３０〜５０％とすると良
い。

【００５６】また、連通溝の配置は、勿論、図示のもの
に限定されることはなく、例えば、少ない本数で第１シ
ール面３全体にまんべんなく潤滑油を供給するというよ
うな狙いで、図５（ａ）に示す連通溝２ａのように２本
をＸ状に交差させたり、図５（ｂ）に示す連通溝２ｂの
ようにリングの中心から真っ直ぐに伸びる方向ではな
く、所定角度を持たせるようにしても良い。

【００５７】また、連通溝の断面形状についても、図６
（ａ）に示すような矩形あるいは台形である必要はなく
適宜設定すれば良いが、上述のように、断面積の変化度
合いを抑制できるようにするのが望ましく、例えば、図
６（ｂ）に示すように、断面が６角形とすることも好適
である。

【００５８】そして、シールリング１を構成する材料と
しては、耐熱性樹脂と充填材からなる樹脂組成物を適用
することができる。

【００５９】ここで、耐熱樹脂としては、例えば、ポリ
シアノアリールエーテル系樹脂（ＰＥＮ），ポリエーテ
ルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂等の芳香族ポリエー
テルケトン樹脂，芳香族系熱可塑性ポリイミド樹脂，ポ
リアミド４−６系樹脂，ポリフェニレンサルファイド系
樹脂，ポリテトラフロロエチレン系樹脂などの耐熱性，
耐燃性，耐薬品性に優れ、優れた機械的性質を示す樹脂
が挙げられる。

【００６０】なお、充填材は、材料の機械的強度の向
上、耐摩耗性の向上、低摩擦特性の付与等を目的に配合
されるものであり、特に限定するものではない。

【００６１】

【実施例】以下、上記実施の形態に基づく、より具体的
な実施例について説明する。

【００６２】まず、シールリング１の成形材料として、
ポリエーテルエーテルケトン樹脂（住友化学製品ビクト
レックスＰＥＥＫ １５０Ｇ、熱変形温度１５２℃），
アミノシラン処理をして使用されたガラスビーズ（ユニ
オン硝子製品ＵＢ−４７Ｌ，平均粒径７５μｍ）をそれ
ぞれ８５重量％，１５重量％の混合割合として、各成分
をヘンシェルミキサを用いて均一に混合し、更に押出機
を用いて４００℃で融解混合した後に、ペレタイザで造
粒したものを用いた。

【００６３】そして、上記材料を用いて、射出成形によ
り、図１に示す形状のシールリングを得た。

【００６４】また、合口は特殊ステップカットとし、シ
ールリングの高さを２．０１ｍｍ，肉厚を１．９１ｍ
ｍ，外径を４７．５ｍｍとした。

【００６５】また、連通溝の幅を０．１５ｍｍ，その深
さ（テーパを形成していない部分）を０．１５ｍｍ，テ
ーパの長さを１ｍｍ，テーパ角度（上記図１（ｃ）に示
す角度α）を約１７４°，連通溝の側壁面のシール面に
対する角度（上記図１（ｄ）に示す角度β）を約１１０
°とし、連通溝の本数は両面にそれぞれ１本づつ２０°
ずらして形成した。

【００６６】以上のように形成したシールリングと、本
実施例のシールリングとは連通溝が設けられていない点
でのみ異なるシールリング（比較例）について、次のよ
うな耐久試験を行って、摩耗量や耐久試験前後のリーク
量を比較した。

【００６７】耐久試験は、温度１２０℃の環境の下、潤
滑剤としてオートマチック・トランスミッション用オイ
ルを使用して、油圧１．３ＭＰａとし、軸の回転数を４
０００ｒｐｍで１４４ｈの耐久試験を行った。

【００６８】なお、ハウジングとなるシリンダの材質は
Ｓ４５Ｃ、軸の材質はＡＤＣ１２を使用した。

【００６９】以上の耐久試験により得られた結果を図１
０に示す。図１０では、上部に、シールリング側面（第
１シール面）の摩耗量，軸溝側面（環状溝の側壁面）の
摩耗量，耐久試験中のリーク量について、それぞれ本実
施例と比較例の試験結果について表に示し、下部に、試
験前後のリーク量をグラフに示した。

【００７０】試験結果から分かるように、本実施例のも
のは比較例と比べて、摩耗量が少なく、リーク量も安定
している。

【００７１】なお、これまで説明した実施の形態および
実施例では、軸側に環状溝を設けて、この環状溝内にシ
ールリングを装着させる構成について示したが、ハウジ
ング側に環状溝を設けて、そこにシールリングを装着さ
せるような構成についても同様に適用することができ
る。

【００７２】すなわち、この場合には、シールリングの
第１シール面をハウジングに設けた環状溝の側壁面に押
圧させて、第２シール面を軸の外周面に押圧させるよう
にして、連通溝に設けるテーパについては、上記実施の
形態等に示したものと同様に環状溝の溝底に向かうにつ
れて徐々に環状溝の側壁面との間が大きくなるように構
成すれば良い。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、連通溝
にテーパを設けたことによって、経時的に摩耗が進行し
た場合でも、連通溝への密封流体の供給を確保すること
ができ、シール性能を維持しつつ、耐摩耗性の一層の向
上を図ることができる。

【００７４】また、連通溝の側壁面を、第１シール面に
対して略垂直とすれば、経時的に第１シール面の摩耗が
進行したとしても、連通溝の断面積の変化度合いを抑制
でき、シール性能を安定化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るシールリングの模式
図である。

【図２】本発明の実施の形態に係るシールリングの装着
した状態を示す模式的断面図である。

【図３】本発明の実施の形態に係るシールリングについ
て、その使用により経時的に摩耗が進行した状態を示す
模式的断面図である。

【図４】シール面自体にもテーパを設けた場合を示す模
式的断面図である。

【図５】連通溝の配置例を示す模式的平面図である。

【図６】連通溝の断面形状例を示す模式的断面図であ
る。

【図７】従来技術に係るシールリングの装着した状態を
示す模式的断面図である。

【図８】従来技術に係るシールリングの模式図である。

【図９】従来技術に係るシールリングについて、その使
用により経時的に摩耗が進行した状態を示す模式的断面
図である。

【図１０】耐久試験の結果を示す図である。

【符号の説明】

１ シールリング ２，２ａ，２ｂ 連通溝 ２１ テーパ ３ 第１シール面 ３１ テーパ ４ 第２シール面 ５ 合口 ６０ ハウジング ７０ 軸 ７１ 環状溝 ７１ａ 側壁面 ７１ｂ 溝底

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに相対回転自在に設けられた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２部材のうちの一方の部材に設けられた環状溝に装
   着されるシールリングにおいて、 一方の部材に設けられた環状溝の側壁面をシールする第
   １シール面と、 他方の部材の前記環状溝に対向する表面をシールする第
   ２シール面と、 前記第１シール面に設けられ、密封流体側と非密封流体
   側とを連通する連通溝と、 該連通溝に形成され、前記環状溝の溝底に向かうにつれ
   て徐々に環状溝の側壁面との間が大きくなるテーパと、
   を備えることを特徴とするシールリング。
2. 【請求項２】前記連通溝の側壁面は、第１シール面に対
   して略垂直であることを特徴とする請求項１に記載のシ
   ールリング。