JP2002195417A

JP2002195417A - シールリング

Info

Publication number: JP2002195417A
Application number: JP2000398369A
Authority: JP
Inventors: Masaya Nakaoka; 真哉中岡
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2000-12-27
Filing date: 2000-12-27
Publication date: 2002-07-10
Anticipated expiration: 2020-12-27
Also published as: JP4872152B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ハウジングの傾きやうねりに関わらず、シー
ルリング本体外周面の受圧面積が常にシールリング本体
側面の受圧面積と比較して大きくなるシールリング断面
形状を有するシールリングを提供する。【解決手段】リング外周面４とハウジング内周面７と
の外周接触部１１をシールリング本体２の中央部に限定
し、リング側面８と溝側面９との側面接触部１２をリン
グ側面８の外周側部分に限定し、リング外周面４の外周
接触部１１両側のハウジング内周面７と接触していない
部分のハウジング内周面７への投影長さをＨ１、シール
リング本体１の肉厚からリング側面８の溝側面９と接触
していない部分の長さを引いた長さをＴ１とすると、Ｈ
１＞Ｔ１となるように寸法設定したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば自動車の
自動変速機や各種油圧装置等に用いられる樹脂製のシー
ルリングに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のシールリングは、図８
（Ａ）に示すように、樹脂製のシールリング本体１０１
を軸１０２外周に形成されたリング溝１０３に装着し、
密封対象流体としての潤滑油１０６の圧力作用時に、シ
ールリング本体１０１の外周面１０４を軸１０２の外周
に相対回転自在に嵌合されるハウジング１０５の内周面
１０７に圧接させ、シールリング本体１０１の一方の側
面１０８をリング溝１０３の一方の溝側面１０９に圧接
させることにより潤滑油をシールする。ここで、潤滑油
１０６は自動車の変速機の場合はＡＴＦに相当する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来のシールリングにおいて、ハウジング１０５もしくは
シールリング本体１０１の外周面１０４に著しい摩耗が
生じた場合、リーク量が増加し、たとえば自動車の変速
機などにおいては変速の遅れや変速ができなくなる等の
不具合が生じる。

【０００４】このような不具合を解消するために、従来
からシールリング本体１０１の高さＨをシールリング本
体１０１の肉厚Ｔよりも大きくし、外周面１０４に作用
する垂直応力Ｆ２をシール面１０８に作用する垂直応力
Ｆ１よりも大きくすることで、ハウジング１０５とシー
ルリング本体１０１の外周面１０４の相対回転頻度を低
下させて摩耗の発生を抑制することが一般的に行われて
いる。

【０００５】しかしながら、シールリング材質としてポ
リエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイ
ドなどの比較的高弾性の熱可塑性樹脂を使用した場合、
図８（Ｂ）に示すようにシールリング断面形状をＴ字と
し、シール面８の受圧長さをＴｓとしてシール面１０８
に作用する垂直応力Ｆ３を小さくし、ハウジング１０５
とシールリング本体外周面１０４の相対回転頻度を低下
させた形状としても、ハウジング１０５に摩耗が生じる
という問題が発生している。

【０００６】これに対して、特開平１０−３１８３７５
号では、図９（Ａ）に示すように、リング外周面１０４
の勾配θを±１°以下とすることで、ハウジング１０５
とシールリング１０１の相対回転を低減でき、ハウジン
グ１０５の摩耗を小さくできると記載されている。

【０００７】しかしながら、上記形状としても、図９
（Ｂ）に示すように、ハウジング１０５の内周面１０７
が軸と平行方向においてうねっていたり、傾いていた場
合、ハウジング１０５の内周面１０７とシールリング外
周面１０４に潤滑油が入り込むために、シール面１０８
に作用する垂直応力Ｆ５と比較して、外周面１０４に作
用する垂直応力Ｆ６は小さいものとなり、ハウジング１
０５を摩耗させるという問題が生じている。

【０００８】本発明は、上記した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、
ハウジングの傾きやうねりに関わらず、シールリング本
体外周面の受圧面積が常にシールリング本体側面の受圧
面積と比較して大きくなるシールリング断面形状を有す
るシールリングを提供し、ハウジングとの摺動面間の摩
耗を可及的に低減することにある。

【０００９】

【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、樹脂製のシールリング本体を軸
外周に形成されたリング溝に装着し、密封対象流体の圧
力作用時に、前記シールリング本体の外周面を前記軸の
外周に相対回転自在に嵌合されるハウジング内周面に圧
接させ、前記シールリング本体の一方の側面をリング溝
の一方の溝側面に圧接させるシールリングにおいて、前
記シールリング本体とハウジング内周面との外周接触部
をシールリング本体の外周面中央部に限定すると共に、
前記シールリング本体とリング溝の溝側面との側面接触
部をシールリング本体の側面の外周側部分に限定し、前
記シールリング本体の外周面のうち外周接触部両側のハ
ウジング内周面と接触していない部分のハウジング内周
面への投影長さをＨ１、前記シールリング本体の肉厚か
らシールリング本体の側面のうち側面接触部より内周側
の溝側面と接触していない長さを引いた長さをＴ１とす
ると、Ｈ１＞Ｔ１となるように寸法設定したことを特徴
とする。

【００１０】シールリング本体の外周面は、中央の外周
接触部から軸方向両端に向かってハウジング内周から離
れる方向に傾斜する構成となっていることが好ましい。

【００１１】また、外周接触部は、シールリング本体の
外周面の一部を凸形状とすることにより構成してもよ
い。

【００１２】また、外周接触部は線接触構造となってい
てもよい。

【００１３】前記シールリング本体側面は、内周側を段
付き状に窪ませて構成してもよいし、外周側の側面接触
部から内周側に向けて溝側面から離れる方向に傾斜する
テーパ形状としてもよい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に本発明を図示の実施の形態
に基づいて説明する。

【００１５】図１には本発明の実施の形態に係るシール
リングの断面形状を示している。

【００１６】このシールリングは、樹脂製のシールリン
グ本体１を軸２外周に形成されたリング溝３に装着し、
密封対象の潤滑油６の圧力作用時に、シールリング本体
１の外周面４を前記軸２の外周に相対回転自在に嵌合さ
れるハウジング５の内周面７に圧接させ、シールリング
本体１の一方のリング側面８をリング溝３の一方の溝側
面９に圧接させるようになっている。シールリング本体
１は、図１（Ｂ）に示すように円環状部材で、一箇所で
カットされている。このカット部１０は、カットされた
各リング端部に、円周方向に沿って摺動可能に接合され
る接合片１０ａ，１０ｂを有し、接合片１０ａ，１０ｂ
の接合面が油圧によって、軸方向あるいは径方向に圧接
して接合面間が密封される。

【００１７】シールリングに適用される材料としては、
耐熱性樹脂と充填剤からなる樹脂組成物が用いられる。

【００１８】耐熱性樹脂としては、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、耐粘性、耐薬
品性に優れ、優れた機械的性質を示す樹脂材料が挙げら
れる。

【００１９】充填剤は、樹脂材料の機械的強度の向上、
耐摩耗性の向上、低摩擦特性の付与などを目的に配合さ
れるものであり、特に限定されない。

【００２０】シールリング本体１のリング外周面４とハ
ウジング内周面７との外周接触部１１はシールリング本
体１の中央部に限定され、シールリング本体１のリング
側面８とリング溝３の一方の溝側面９との側面接触部１
２はリング側面８の外周側部分に限定されている。

【００２１】また、シールリング本体１の外周面４のう
ち、外周接触部１１両側の外周と接触していない部分の
ハウジング内周面４への投影長さをＨ１、シールリング
本体１の肉厚Ｔからリング側面８のうち溝側面９と接触
していない長さを引いた長さをＴ１とすると、Ｈ１＞Ｔ
１となるように寸法設定されている。

【００２２】この実施の形態１では、シールリング本体
１の外周面４は、中央の外周接触部１１と、この外周接
触部１１からから軸方向両端に向かってハウジング内周
面７から離れる方向に傾斜する斜面４Ａ，４Ｂ（ハウジ
ング内周面７に対する傾斜角度θＨ）とを備えた構成と
なっている。

【００２３】また、リング側面８は、側面接触部１２
と、この側面接触部１２の内周側を段付き状に窪ませた
段部８１と、を有する形状となっている。

【００２４】本実施の形態によれば、シールリングの外
周接触部１１は、リング外周面４の中央部分（幅Ｈ−２
×Ｈ１）に限定される。したがって、油圧がシールリン
グ本体１のどちらの端面から作用しても、受圧長さは最
低でＨ１の長さが確保できる。

【００２５】また、側面８の受圧長さはＴ１であり、Ｈ
１＞Ｔ１とすることで、シールリング本体外周面４の受
圧面積がシールリング側面８の受圧面積より大きくな
り、ハウジング５とシールリング本体１の相対回転頻度
が低く維持できる。

【００２６】また、油圧Ｐによりシールリング本体１は
内径側が反油圧側に押し込まれるようにねじれて、リン
グ外周面４の反油圧側の傾斜面４Ｂがハウジング内周面
７に密接した場合でも受圧面積が関係が維持されるよう
に、傾斜面４Ｂの傾斜角度θＨを、側面接触部１２の内
径端からシールリング本体１の内径端と結ぶ線Ｎと溝側
面９とのなす角度θｒよりも１〜２°少なく設定するこ
とが望ましい。

【００２７】特に、角度θＨは、油圧によるシールリン
グ本体１のねじれや変形を考慮して、１°以上４５°以
下、好ましくは５°以上２５°以下である。

【００２８】［他の実施の形態］上記実施の形態ではリ
ング側面８に段部８１を形成したが、図２に示すよう
に、テーパ形状にカットして側面接触部１２を形成して
もよい。すなわち、側面接触部１２の内周側角部から内
周側に向けて溝側面から離れる方向に傾斜す傾斜面８２
を有するテーパ形状に構成されている。

【００２９】また、リング外周面４の受圧面積を大きく
するために、図３に示すように、ほぼＨ１＝Ｈ／２と
し、リング外周面４の外周接触部１１をほぼ線接触で行
うようにしても、カット部１０におけるリーク量は低く
押さえることができるので問題は少ない。

【００３０】このカット部１０の形状としては、たとえ
ば、特殊ステップカット構造とすればよい。

【００３１】また、図４に示すように、シールリング本
体１の外周接触部１１を、外周面の一部に環状の凸部１
１ａを設けた凸形状としてもよい。凸部１１ａの断面形
状は略等脚台形状に成形され、その斜辺のハウジング内
周面７に対する傾斜角度θＨは９０°以下、凸部１１ａ
の突出高さＴ２は０．２〜０．４５ｍｍ程度とすること
が好ましい。また、リング側面８を段付き形状ではな
く、図２に示したようなテーパ形状としてもよい。

【００３２】

【実施例】次に、本発明のより具体的な実施例について
説明する。

【００３３】本実施例では、ポリエーテルエーテルケト
ン（ＰＥＥＫ）を用いて射出成形したシールリングに追
加工を施し、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、図３に
示す実施形態のシールリング２０を得た。シールリング
２０の各部の構成は図３と全く同様であるので説明は省
略する。シールリング２０の各部寸法は、Ｈ：２．００
ｍｍ、Ｈ１：０．９８ｍｍ、Ｔ１：０．６ｍｍ、Ｔ：
１．９０ｍｍ、θＨ：２．０°、θｒ：２．１°に設定
した。なお、カット部１０合い口形状は特殊ステップカ
ットであり、シールリング外径寸法は４７．５ｍｍであ
る。

【００３４】摺動頻度確認試験を、図７に示す可視化装
置により行った。

【００３５】可視化装置２００は、ハウジング２０１
と、ハウジング２０１内周に回転自在に装着される軸２
０３と、ハウジング２０１の一端を密封すると共に内部
を観察可能とする透明の観察窓２０４とを備えている。
軸２０３の観察窓側の端部外周には、シールリングサン
プルＳを装着するリング溝２０２が設けられ、軸端と観
察窓２０４の間に空間が試験用の油が導入される油室２
０５となっており、ハウジング２０１に設けられた油圧
導入口２０６から油室２０５に油圧Ｐが導入されるよう
になっている。

【００３６】シールリングサンプルＳを軸２０３のリン
グ溝２０２に装着し油圧をかけると、シールリングサン
プルＳのリング側面Ｓ１が溝側面２０２ａに、リング外
周面Ｓ２がハウジング２０１に押し付けられ油をシール
する。観察窓２０４よりシールリングサンプルＳを観察
しながら、軸２０３を６０００ｒｐｍで回転させ、油圧
を徐々に上げていき、シールリングサンプルＳの回転数
が１ｒｐｍ以下となる油圧を読み取った。なお、装置の
構成上、油圧は最大で０．９Ｍｐａとした。

【００３７】比較例として、図６（Ａ），（Ｂ）に示す
シールリング３０を使用した。合い口形状は特殊ステッ
プカットであり、シールリング外径寸法は４７．５ｍｍ
である。

【００３８】それぞれのシールリング２０，３０におい
ては、Ｖ側とＷ側がシール面（図７のリング溝側面２０
２ａと接触する）となる取付方向について試験を行っ
た。

【００３９】試験結果を表１に示す。

【００４０】表１に示すように、比較例はＷ側をシール
リング３０とした場合、油圧０．９ＭＰａにおいても、
シールリング３０はハウジング２０１と摺動し続けたの
に対し、実施例のシールリング２０はＶ側、Ｗ側に関係
なく、０．３〜０．５ＭＰａでシールリング２０はハウ
ジング２０１と摺動しなくなっており、このことから、
実施例はハウジング２０１の摩耗低減に対して効果的で
あることが確認された。

【００４１】

【表１】

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、シ
ールリング本体とハウジング内周面との外周接触部をシ
ールリング本体の中央部に限定し、シールリング本体と
リング溝の溝側面との側面接触部をシールリング本体の
側面の外周側部分に限定し、シールリング本体外周面の
ハウジングと接触していない部分のハウジング内周への
投影長さＨ１を、シールリング本体の肉厚から溝側面と
接触していない長さを引いた長さＴ１より大きくなるよ
うに設定したので、ハウジングの傾きやうねりに関わら
ず、シールリング本体外周面の受圧面積が常にシールリ
ング本体側面の受圧面積と比較して大きくなり、シール
リング外周面とハウジング内周面の摺動頻度が低く押さ
えられるので、ハウジングの摩耗低減に効果がある。

【００４３】シールリング本体外周の外周接触部の両側
を軸方向両端に向かってハウジング内周から離れる方向
に傾斜する傾斜面とすれば、シールリング本体外周接触
部がシールリング外周面中央部分に限定でき、前項記載
の寸法設定が得られる。また、シールリングを射出成形
する際には型から製品を抜きやくする効果も得られる。

【００４４】また、外周接触部を、シールリング本体の
外周面の一部を凸形状とすることにより構成すれば、仮
にシールリング外周面とハウジング内周面が摺動し、い
ずれか一方に多少の摩耗が生じたとしても、シールリン
グ外周面接触部はシールリング外周面凸部に限られるた
め、期待した効果が持続する。

【００４５】さらに、外周接触部を線接触構造とすれ
ば、リング外周面接触部の単位面積あたりの接触圧力を
大きくすることが出来るため、シールリング外周面とハ
ウジング内周面の間に生じる摺動抵抗が増加し、シール
リングとハウジングが摺動しにくくなる。

【００４６】シールリング本体の肉厚Ｔを上述した効果
を発揮するべくＨ１より小さくした場合、組付け性が著
しく悪化するが、シールリング本体側面形状を、内周側
を段付き状に窪ませた形状とすれば、Ｔ１をＨ１より小
さくしつつ、組付け性を維持することが出来る。

【００４７】また、外周面の側面接触部から内周側に向
けて溝側面から離れる方向に傾斜するテーパ形状として
も、Ｔ１をＨ１より小さくしつつ、組付け性が維持で
き、またシールリング本体の断面積が段付き形状と比較
して大きいため、油圧により生じるとねじれも小さく、
さらに射出成形時の離型も容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の断面図。

【図２】本発明の他の実施の形態の断面図。

【図３】本発明の他の実施の形態の断面図。

【図４】本発明の他の実施の形態の断面図。

【図５】（Ａ）は本発明の実施例の側面図、（Ｂ）は断
面図。

【図６】（Ａ）は比較例の側面図、（Ｂ）は断面図。

【図７】比較実験に用いた可視化装置の断面図。

【図８】（Ａ），（Ｂ）は従来のシールリングの断面
図。

【図９】（Ａ）はさらに他の従来例の断面図、（Ｂ）は
同図（Ａ）においてハウジング内周に傾きが生じた場合
の断面図。

【符号の説明】

１シールリング本体２軸３リング溝４リング外周面４Ａ，４Ｂ傾斜面５ハウジング７ハウジング内周面８リング側面８１段部８２傾斜面９溝側面１０カット部１０ａ，１０ｂ接合片１１外周接触部１１ａ凸部１２側面接触部Ｔ１側面受圧長さＨ１外周受圧長さ θＨ傾斜角度 θｒ傾斜角度２００可視化装置２０１ハウジング２０２リング溝２０３軸２０４観察窓２０５油室Ｓシールリングサンプル

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【手続補正書】

【提出日】平成１３年２月６日（２００１．２．６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３３】本実施例では、ポリエーテルエーテルケト
ン（ＰＥＥＫ）を用いて射出成形したシールリングに追
加工を施し、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、図３に
示す実施形態のシールリング２０を得た。シールリング
２０の各部の構成は図３と全く同様であるので説明は省
略する。シールリング２０の各部寸法は、Ｈ：２．００
ｍｍ、Ｈ１：０．９８ｍｍ、Ｔ１：０．６ｍｍ、Ｔ：
１．９０ｍｍ、θＨ：２０°、θｒ：２１°に設定し
た。なお、カット部１０合い口形状は特殊ステップカッ
トであり、シールリング外径寸法は４７．５ｍｍであ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】樹脂製のシールリング本体を軸外周に形成
されたリング溝に装着し、密封対象流体の圧力作用時
に、前記シールリング本体の外周面を前記軸の外周に相
対回転自在に嵌合されるハウジング内周面に圧接させ、
前記シールリング本体の一方の側面をリング溝の一方の
溝側面に圧接させるシールリングにおいて、前記シールリング本体とハウジング内周面との外周接触
部をシールリング本体の外周面中央部に限定すると共
に、前記シールリング本体とリング溝の溝側面との側面
接触部をシールリング本体の側面の外周側部分に限定
し、前記シールリング本体の外周面のうち外周接触部両側の
ハウジング内周面と接触していない部分のハウジング内
周面への投影長さをＨ１、前記シールリング本体の肉厚
からシールリング本体の側面のうち側面接触部より内周
側の溝側面と接触していない長さを引いた長さをＴ１と
すると、Ｈ１＞Ｔ１となるように寸法設定したことを特
徴とするシールリング。
【請求項２】シールリング本体の外周面は、中央の外周
接触部から軸方向両端に向かってハウジング内周から離
れる方向に傾斜する構成となっている請求項１に記載の
シールリング。
【請求項３】前記外周接触部は、シールリング本体の外
周面の一部を凸形状とすることにより構成されている請
求項１に記載のシールリング。
【請求項４】前記外周接触部は、線接触構造であること
を特徴とする請求項１に記載のシールリング。
【請求項５】前記シールリング本体側面は、内周側を段
付き状に窪ませている請求項１に記載のシールリング。
【請求項６】前記シールリング本体側面は、外周側の側
面接触部から内周側に向けて溝側面から離れる方向に傾
斜するテーパ形状となっている請求項１に記載のシール
リング。