JP2001165313A - Manufacturing method of synthetic resin seal ring - Google Patents
Manufacturing method of synthetic resin seal ringInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等における
回転軸、往復動軸あるいはピストン等に装着されてシー
ルを行い、円周方向一箇所が分割された有端形状の合成
樹脂製シールリングの製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an end-shaped synthetic resin seal ring which is mounted on a rotating shaft, a reciprocating shaft, a piston, or the like in an automobile or the like to perform sealing and is divided at one place in a circumferential direction. It relates to a manufacturing method.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、回転軸、往復動軸あるいはピスト
ン等の外周に装着されるシールリングとして、図3
(A)に示されるように、円周方向一箇所が分割された
有端リング形状のものが知られている。この種のシール
リング100は、例えば摺動性に優れると共に適度な柔
軟性を有するPTFE(四フッ化エチレン樹脂)等の合
成樹脂材からなるものであって、円周方向両端部10
1,102が互いに密接し合うほぼ真円状をなし、内径
が、装着対象の軸部等の外周面に形成されたリング溝の
溝底の径と略同等に形成されている。したがってこのシ
ールリング100の装着は、前記両端部101,102
の間隔を開くようにして拡径変形させながら、その弾性
による復元力で、前記リング溝内に外周側から嵌め込む
ことによって行われる。2. Description of the Related Art Conventionally, as a seal ring mounted on the outer periphery of a rotating shaft, a reciprocating shaft or a piston, FIG.
As shown in FIG. 1A, there is known an end-shaped ring in which one portion in the circumferential direction is divided. This type of seal ring 100 is made of a synthetic resin material such as PTFE (tetrafluoroethylene resin) having excellent slidability and appropriate flexibility.
1 and 102 have a substantially perfect circular shape in close contact with each other, and have an inner diameter substantially equal to a diameter of a groove bottom of a ring groove formed on an outer peripheral surface of a shaft portion or the like to be mounted. Therefore, the mounting of the seal ring 100 is performed by
This is performed by fitting into the ring groove from the outer peripheral side with the restoring force due to its elasticity while expanding and deforming the diameter so as to increase the interval.
【0003】ところが、合成樹脂製のシールリング10
0は、両端部101,102を互いに開くように拡径変
形させると、装着前の真円形状に完全には戻らず、この
ため前記両端部101,102間が開いたまま、軸部の
リング溝内から部分的に大きくはみ出してしまう。した
がって、前記シールリング100を装着した軸部を相手
側ハウジングの内周孔へ挿入する際に、前記内周孔の開
口部にシールリング100の外周部が干渉し、シールリ
ング100に大きな負荷が掛かるといった問題が指摘さ
れる。However, a seal ring 10 made of synthetic resin is used.
If the two ends 101 and 102 are expanded and deformed so as to open each other, the ring does not completely return to the perfect circular shape before mounting. Therefore, the ring of the shaft is kept open while the ends 101 and 102 remain open. Partially protrudes from the inside of the groove. Therefore, when inserting the shaft portion on which the seal ring 100 is mounted into the inner peripheral hole of the mating housing, the outer peripheral portion of the seal ring 100 interferes with the opening of the inner peripheral hole, and a large load is applied to the seal ring 100. Problems such as hanging are pointed out.
【0004】また、このような問題を解決する技術が、
例えば特許第2729886号公報に開示されている。
この公報に開示された合成樹脂製シールリング100’
も、四フッ化エチレン樹脂等からなるもので、予めその
内径よりも小径のものに抱き付かせて加熱処理すること
によって、図3(B)に示されるように、両端部10
1,102よりも内側の部分103,104が交差する
ように癖付けされているものである。このため、前記両
端部101,102の間隔を拡げながら軸部等のリング
溝に装着すると、癖付けにより与えられた締め付け力で
自身を前記リング溝の溝底に固定するので、組み込み性
が向上するものである。A technique for solving such a problem is as follows.
For example, it is disclosed in Japanese Patent No. 2729886.
The synthetic resin seal ring 100 'disclosed in this publication
Is also made of a tetrafluoroethylene resin or the like, and is previously held at a smaller diameter than the inner diameter by a heat treatment, so that both end portions 10 are formed as shown in FIG.
The parts 103, 104 inside the parts 1, 102 are habited to intersect. For this reason, when it is mounted in a ring groove such as a shaft portion while widening the interval between the two end portions 101 and 102, it is fixed to the groove bottom of the ring groove by a tightening force given by a habit, so that incorporation is improved. Is what you do.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に開示された従来のシールリング100’は、その製
造において、有端リング形状への加工後に癖付けの工程
が必要になるため、工数が増大し、コストの上昇を来す
問題がある。また、前記癖付け工程においては、シール
リング100’を楕円形状に固定させて変形を与えるた
め、装着状態においてほぼ完全な真円形状には復元され
にくくなる。したがって装着対象のリング溝の溝底に全
面が密着せず、癖付けをしないシールリングに比較して
シール性能が低下する問題がある。However, the conventional seal ring 100 'disclosed in the above-mentioned publication requires a step of forming a habit after processing into an end ring shape in the manufacture thereof, which increases man-hours. And there is a problem that the cost rises. In addition, since the seal ring 100 'is fixed in an elliptical shape and deformed in the habit forming step, it is difficult for the seal ring 100' to be restored to a substantially perfect circular shape in the mounted state. Therefore, there is a problem in that the entire surface does not adhere to the groove bottom of the ring groove to be mounted, and the sealing performance is reduced as compared with a seal ring having no habit.
【0006】本発明は、上記のような問題に鑑みてなさ
れたもので、その主な技術的課題とするところは、製造
における工数を増大させることなく、組み込み性及びシ
ール性に優れた有端形状の合成樹脂製シールリングを提
供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its main technical problem is to provide a terminal having excellent incorporation and sealing properties without increasing the number of steps in manufacturing. An object of the present invention is to provide a seal ring made of synthetic resin having a shape.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】シールリングの装着過程
での締め付け力の減少による円周方向両端部間の開き
や、癖付け等に起因する非円形状への変形をなくすため
には、シールリングに部分的な外力を加えることなく、
拡径変形に対する復元力が補償されるようにする必要が
ある。そこで、このような技術的課題を有効に解決する
ための手段として、本発明に係る合成樹脂製シールリン
グの製造方法は、円周方向に有端の合成樹脂製シールリ
ングの製造において、前記シールリングの軸方向両端面
の突切り加工を内径側から外径側へ向けて行うものであ
る。In order to eliminate the opening between the circumferential ends due to a decrease in the tightening force in the process of mounting the seal ring and the deformation to a non-circular shape due to the habit, etc. Without applying partial external force to the ring,
It is necessary to compensate the restoring force against the expanding deformation. Therefore, as a means for effectively solving such a technical problem, a method of manufacturing a synthetic resin seal ring according to the present invention includes a method of manufacturing a synthetic resin seal ring having a circumferential end. The parting off of both ends in the axial direction of the ring is performed from the inner diameter side to the outer diameter side.
【0008】筒状の材料から環状体を得る突切り加工
は、通常、回転させた筒状体の外径側から内径側へ向け
て突切り刃具を送って切削することにより行われるが、
本発明においては、突切り加工を内径側から外径側へ向
けて行うことによって、シールリングを縮径させる方向
の内部応力を発生させる。この内部応力は、前記突切り
刃具による内径側からの切削に伴って与えられる剪断作
用に起因するものである。このため、前記内部応力は円
周方向に対して均一に分布することになり、したがっ
て、この方法により製造されたシールリングには円周方
向一部に部分的な変形を生じることがない。The parting-off process for obtaining an annular body from a cylindrical material is usually performed by sending a parting-off cutting tool from the outer diameter side to the inner diameter side of the rotated cylindrical body to perform cutting.
In the present invention, the internal stress in the direction of reducing the diameter of the seal ring is generated by performing the parting-off process from the inner diameter side to the outer diameter side. This internal stress is caused by a shearing action given as a result of cutting from the inner diameter side by the parting-off blade. For this reason, the internal stress is uniformly distributed in the circumferential direction, so that the seal ring manufactured by this method does not partially deform in a part in the circumferential direction.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】図1は、本発明に係る合成樹脂製
シールリングの製造方法の一実施形態を概略的に示すも
ので、図1(A)における符号1は、合成樹脂材を圧縮
成形し、かつ焼成することにより得られた円筒体であ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 schematically shows one embodiment of a method for manufacturing a synthetic resin seal ring according to the present invention, and reference numeral 1 in FIG. It is a cylinder obtained by molding and firing.
【0010】円筒体1に使用される合成樹脂材の材質に
ついては特に限定されないが、好適な例として、代表的
には、摩擦係数が著しく低いPTFE材料(テトラフル
オロエチレン単体、又はテトラフルオロエチレンとヘキ
サフルオロプロピレン、パーフルオロプロピルビニルエ
ーテル等との共重合体)や、PEEK(ポリエーテルエ
ーテルケトン)等が挙げられる。The material of the synthetic resin material used for the cylindrical body 1 is not particularly limited, but as a preferable example, typically, a PTFE material having a remarkably low coefficient of friction (tetrafluoroethylene alone or tetrafluoroethylene and Copolymers with hexafluoropropylene, perfluoropropylvinylether, etc.), PEEK (polyetheretherketone), and the like.
【0011】また、上記合成樹脂材に混合される充填材
についても特に限定されず、例えばガラス繊維、ガラス
粉末、炭素繊維、炭素粉末、無機ウィスカー(炭化珪
素、窒化珪素、アルミナ粉末等)、金属粉末(銅、亜
鉛、ニッケル、アルミニウム、黄銅、青銅等)、金属化
合物(水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等)、
合成樹脂粉末(ポリフェニレンサルファイド、ポリイミ
ド、ポリパラオキシベンゾイル等)等が挙げられる。The filler mixed with the synthetic resin material is not particularly limited. For example, glass fiber, glass powder, carbon fiber, carbon powder, inorganic whisker (silicon carbide, silicon nitride, alumina powder, etc.), metal Powders (copper, zinc, nickel, aluminum, brass, bronze, etc.), metal compounds (aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, etc.),
Synthetic resin powder (polyphenylene sulfide, polyimide, polyparaoxybenzoyl, etc.) and the like can be mentioned.
【0012】上記円筒体1は、突切り刃具2を用いた旋
削によって突切り加工される。すなわち、円筒体1を軸
心Oを中心として回転させ、その内周面に軸方向所定位
置で突切り刃具2を当てて外径方向へ送ることによっ
て、前記円筒体1が切りくずを発生しながら内径側から
外径側へ向けて切削されて行き、所定の軸方向厚さtを
もって切断される。そして、これにより得られた環状体
の円周方向一部を、図1(B)に示されるように、前記
突切り加工された軸方向両端面3a,3bと垂直に切断
Cすることによって、円周方向に対して有端の合成樹脂
製シールリング3が得られる。The cylindrical body 1 is parted off by turning using a parting blade 2. That is, the cylindrical body 1 is rotated around the axis O, the cutting edge 2 is applied to the inner peripheral surface thereof at a predetermined position in the axial direction, and the cylindrical body 1 is fed in the outer radial direction. While being cut from the inner diameter side to the outer diameter side, it is cut with a predetermined axial thickness t. Then, as shown in FIG. 1 (B), a part of the obtained annular body in the circumferential direction is cut C perpendicularly to the cut-off axial end faces 3a, 3b. A seal ring 3 made of synthetic resin having an end in the circumferential direction is obtained.
【0013】上述の工程によって得られたシールリング
3には、突切り加工を内径側から外径側へ向けて行った
ことに起因して、内径側からの剪断作用による縮径方向
の内部応力が円周方向に対して均一に与えられる。した
がって、このシールリング3は、従来のように部分的な
外力を加えて癖付けを施した場合と異なり、ほぼ真円状
をなし、円周方向両端部31,32の互いの対向面同士
が、適当な面圧で密接し合っている。なお、図1(B)
の状態におけるシールリング3の内径φは、装着対象の
軸部等の外周面に形成されたリング溝(図示省略)の溝
底面の径とほぼ同等になるように形成される。In the seal ring 3 obtained by the above-described process, the internal stress in the diameter decreasing direction due to the shearing action from the inner diameter side is caused by the parting-off process being performed from the inner diameter side to the outer diameter side. Is provided uniformly in the circumferential direction. Therefore, unlike the conventional case where the external force is applied by applying a partial external force, the seal ring 3 has a substantially perfect circular shape, and the opposing surfaces of the circumferential end portions 31 and 32 are opposed to each other. , With appropriate surface pressure. FIG. 1 (B)
In this state, the inner diameter φ of the seal ring 3 is formed to be substantially equal to the diameter of the groove bottom surface of a ring groove (not shown) formed on the outer peripheral surface of the shaft portion or the like to be mounted.
【0014】したがって、シールリング3の円周方向両
端部31,32を開くようにしながら、このシールリン
グ3を軸部等のリング溝に装着する過程で、シールリン
グ3が強制的に拡径変形されることによる締め付け力の
減少は、上述した突切り加工において与えられた縮径方
向の内部応力によって補償される。このため、前記リン
グ溝への装着後は、図1(B)に示される装着前の形状
に容易に復元され、適当な締め付け力で自身を前記リン
グ溝の溝底面に固定するので、組み込み性が向上する。
しかも、前記内部応力が円周方向に対して均一に分布し
ていることによって、装着状態においてほぼ真円状に復
元され、全周が相手部材と良好な密接状態となるので、
優れたシール性を発揮することができる。Therefore, the seal ring 3 is forcibly expanded and deformed in the process of mounting the seal ring 3 in a ring groove such as a shaft portion while opening the circumferential end portions 31 and 32 of the seal ring 3 while opening. The reduction in the tightening force due to this is compensated for by the internal stress in the radial direction given in the above-mentioned parting-off process. For this reason, after mounting in the ring groove, the shape is easily restored to the shape before mounting shown in FIG. 1 (B), and itself is fixed to the groove bottom of the ring groove with an appropriate tightening force. Is improved.
In addition, since the internal stress is uniformly distributed in the circumferential direction, the inner stress is restored to a substantially perfect circle in the mounted state, and the entire circumference is in a good close contact state with the mating member.
Excellent sealing performance can be exhibited.
【0015】また、軸方向両端面3a,3bに内径側か
らの剪断作用による縮径方向の内部応力を与えれば、ど
のような方法であっても上述の効果は得られるが、本発
明においては、製造過程で内径側からの突切り加工によ
って前記内部応力を得るものであるため、有端リング形
状への加工後に、内部応力を与えるための特別な工程を
必要とせず、したがって工数の増加及びこれに伴う製造
コストの上昇を来さない。The above-mentioned effect can be obtained by any method if an internal stress in the radially reduced direction is applied to the axial end faces 3a and 3b by the shearing action from the inner diameter side. Since the internal stress is obtained by parting off from the inner diameter side in the manufacturing process, a special process for applying the internal stress is not required after the processing into the end ring shape. This does not increase the manufacturing cost.
【0016】なお、図1(A)に示されるように、円筒
体1の突切り加工を内径側から行うことで、合成樹脂材
からなる円周方向有端形状のシールリングであれば、ど
のような材質のものでも上述の効果が得られるが、特
に、結晶化度が小さい合成樹脂材であるほど、言い換え
れば弾性、耐衝撃性、耐疲労性等に寄与する非晶部分の
割合が大きいほど、顕著な効果が実現されることが、後
述の実施例により確認されている。As shown in FIG. 1 (A), by cutting off the cylindrical body 1 from the inner diameter side, any seal ring having a circumferential end shape made of a synthetic resin material can be used. Although the above-mentioned effects can be obtained even with such a material, in particular, the smaller the crystallinity of the synthetic resin material, in other words, the greater the proportion of the amorphous portion that contributes to elasticity, impact resistance, fatigue resistance, etc. It has been confirmed by Examples described later that the more remarkable effect is realized.
【0017】また、図示の実施形態では、シールリング
3の円周方向一箇所に形成される切断部分が、軸方向両
端面3a,3bに対して垂直で、かつ径方向に延びる平
面をなしているが、その切断形状は図示のものに特に限
定されるものではなく、すなわち切断形状とは無関係に
上記効果を得ることができる。In the illustrated embodiment, the cut portion formed at one circumferential position of the seal ring 3 forms a plane perpendicular to the axial end faces 3a and 3b and extending in the radial direction. However, the cut shape is not particularly limited to the illustrated shape, that is, the above effects can be obtained irrespective of the cut shape.
【0018】[実施例]粒径1〜100μmのカーボン
粉末を混合した結晶化度56%、51%、及び43%の
各PTFE材料を用いて、それぞれ内径が94.5m
m、外径が103.5mmの円筒体を製作し、これら各
円筒体を、軸方向厚さが3.0mmとなるように、内径
側から外径側へ向けて突切り加工した。次に、前記突切
り加工によって得られた環状体の円周方向一部を、軸方
向両端面に対して垂直に切断することによって有端リン
グ形状とし、その切断面を軸方向へ意図的にずらしたと
ころ、図2(A)に示されるように、円周方向両端部が
互いにクロスするように縮径したため、クロスした寸法
をカット部の負のスキマ寸法として計測した。計測結果
は下の表1のとおりであった。なお、結晶化度として
は、DSC(示差走査熱量計)によって得られた数値を
採用した。[Embodiment] Each of the PTFE materials having a crystallinity of 56%, 51% and 43% mixed with a carbon powder having a particle size of 1 to 100 μm was used, and the inside diameter was 94.5 m.
m, cylindrical bodies having an outer diameter of 103.5 mm were produced, and these cylindrical bodies were cut off from the inner diameter side to the outer diameter side so that the axial thickness became 3.0 mm. Next, a part of the annular body in the circumferential direction obtained by the parting-off process is cut perpendicularly to both end faces in the axial direction to form an end ring shape, and the cut surface is intentionally set in the axial direction. As shown in FIG. 2 (A), since the diameter was reduced so that both ends in the circumferential direction crossed each other, the crossed dimension was measured as a negative clearance dimension of the cut portion. The measurement results were as shown in Table 1 below. As the crystallinity, a numerical value obtained by DSC (differential scanning calorimeter) was used.
【表1】 [Table 1]
【0019】[比較例]上記実施例で用いたものと同様
の、結晶化度の異なるPTFE材料で製作した各円筒体
を、軸方向厚さが3.0mmとなるように、外径側から
内径側へ向けて突切り加工した。次に、前記突切り加工
によって得られた各環状体の円周方向一部を、軸方向両
端面に対して垂直に切断することによって有端リング形
状としたところ、図2(B)に示されるように、カット
部(円周方向両端部)が互いに開いたため、そのスキマ
寸法を正の値として計測した。計測結果は下の表2のと
おりであった。[Comparative Example] Each cylindrical body made of a PTFE material having a different degree of crystallinity similar to that used in the above-mentioned embodiment was placed on the outer diameter side so that the axial thickness became 3.0 mm. The part was cut off toward the inner diameter side. Next, a part of each annular body in the circumferential direction obtained by the parting-off process was cut perpendicularly to both end faces in the axial direction to form an end ring shape, as shown in FIG. 2 (B). Since the cut portions (both circumferential end portions) were open to each other, the clearance dimension was measured as a positive value. The measurement results were as shown in Table 2 below.
【表2】 [Table 2]
【0020】上述の計測結果から明らかなように、外径
側から内径側へ向けて突切り加工することによって得ら
れた比較例1〜3は、切削時の剪断作用が外周側に働く
ことにより、円周方向一部を切断した時に拡径してカッ
ト部にスキマを生じたのに対し、内径側から外径側へ向
けて突切り加工することによって得られた実施例1〜3
は、切削時の剪断作用が内周側に働くことにより縮径力
が与えられることが、負のスキマの発生により確認され
た。As is clear from the above measurement results, Comparative Examples 1 to 3 obtained by cutting off from the outer diameter side to the inner diameter side show that the shearing action during cutting acts on the outer peripheral side. Examples 1 to 3 obtained by cutting off from the inner diameter side to the outer diameter side, while the diameter increased when cutting a part in the circumferential direction and a gap occurred in the cut portion.
It was confirmed by the generation of negative clearance that the shearing action at the time of cutting acts on the inner peripheral side to apply a diameter reducing force.
【0021】また、上記表1,2によると、PTFEの
結晶化度が小さいものほどカット部スキマ寸法の絶対値
が大きくなっていることがわかる。したがって本発明の
効果は、非晶部分の割合が大きいほど、顕著であること
が確認された。According to Tables 1 and 2, the smaller the crystallinity of the PTFE, the larger the absolute value of the cut portion clearance dimension. Therefore, it was confirmed that the effect of the present invention was more remarkable as the ratio of the amorphous portion was larger.
【0022】[0022]
【発明の効果】本発明に係る合成樹脂製シールリングの
製造方法によると、軸方向両端面の突切り加工を内径側
から外径側へ向けて行うことによって、シールリングを
縮径させる方向の内部応力が与えられるため、軸部等の
リング溝への組み込み性に優れた合成樹脂製シールリン
グを提供することができる。また、本発明の製造方法に
より得られるシールリングには、前記内部応力が円周方
向に対して均一に分布しているため、円周方向一部に部
分的な変形を生じないほぼ真円状態で装着されてシール
性の向上を図ることができ、しかも、これらの効果を、
工数を増大させることなく実現することができる。According to the method of manufacturing a synthetic resin seal ring according to the present invention, by cutting off both end faces in the axial direction from the inner diameter side to the outer diameter side, it is possible to reduce the diameter of the seal ring. Since an internal stress is applied, it is possible to provide a synthetic resin seal ring having excellent incorporation into a ring groove such as a shaft portion. Further, in the seal ring obtained by the manufacturing method of the present invention, since the internal stress is uniformly distributed in the circumferential direction, a substantially perfect circular state where partial deformation does not occur in a part of the circumferential direction. Can be used to improve the sealing performance.
This can be realized without increasing the number of steps.
【図1】本発明に係る合成樹脂製シールリングの製造方
法の一実施形態を示すもので、(A)は突切り工程を示
す概略的な説明図、(B)はシールリングの斜視図であ
る。FIG. 1 shows one embodiment of a method for manufacturing a synthetic resin seal ring according to the present invention, in which (A) is a schematic explanatory view showing a parting-off step, and (B) is a perspective view of the seal ring. is there.
【図2】実施例及び比較例のカット部スキマ寸法の計測
を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory view showing measurement of a clearance dimension of a cut portion in Examples and Comparative Examples.
【図3】従来技術に係る二種類の合成樹脂製シールリン
グを示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing two types of synthetic resin seal rings according to the related art.
1 円筒状材料 2 突切り刃具 3 合成樹脂製シールリング 3a,3b 軸方向両端面 31,32 円周方向両端部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cylindrical material 2 Cutting-off tool 3 Seal ring made of synthetic resin 3a, 3b Both end surfaces in axial direction 31, 32 Both end portions in circumferential direction
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Claims (1)
グ(3)の製造において、前記シールリング(3)の軸
方向両端面(3a,3b)の突切り加工を内径側から外
径側へ向けて行うことを特徴とする合成樹脂製シールリ
ングの製造方法。1. In the manufacture of a synthetic resin seal ring (3) having ends in the circumferential direction, parting off of both end surfaces (3a, 3b) in the axial direction of the seal ring (3) is performed from the inside diameter to the outside diameter. A method for producing a synthetic resin seal ring, wherein the method is performed toward a side.
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