JP2004144193A

JP2004144193A - Seal ring

Info

Publication number: JP2004144193A
Application number: JP2002309538A
Authority: JP
Inventors: Tamaki Mizutani; 水谷　環
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2002-10-24
Filing date: 2002-10-24
Publication date: 2004-05-20

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high durable seal ring where breakage or crack hardly occurs during assembling. <P>SOLUTION: Occurrence of the breakage or crack is prevented during assembling using a tapered fixture by setting, at the range of 0.4 to 0.7, sectional secondary moment of an annular body 2 formed of an injection molded product having rectangular cross section and a separated end in a circumferential part. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、作動油や圧縮エア等の流体の漏洩を防止するシールリングに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、トルクコンバータや油圧式クラッチなどの自動変速機や無段変速機には、作動油を密封するシールリングが要所に取付けられている。
【０００３】
図２は、上記シールリングを用いたシール装置の一例を示している。このシール装置は、シリンダ１０内に組込まれた摺動可能なピストン２０の外周にリング溝２１を設け、そのリング溝２１内にシールリング３０を装着し、そのシールリング３０に流体圧Ｐが作用したとき、シールリング３０の一側面をリング溝２１の一側面に密着させると共に、内周面に作用する流体圧により拡径させて外周面をシリンダ１０の内周面に密着させ、その密着によってシリンダ１０とピストン２０の摺動面間をシールするようにしている。
【０００４】
ここで、シールリング３０は拡径を容易とするため、周方向の一部に分離端が設けられ、その分離端に合い口が形成されている。合い口として、ストレートカット形状やステップ形状が知られているが、これらの合い口は流体の漏洩を効果的に防止することができないため、特開平８−７５００７号公報に記載されている複合ステップ形状の合い口を採用することが多くなっている。
【０００５】
上記シール装置においては、シールリング３０に充分なシール性が要求されるため、従来では、鋳鉄製のものや４フッ化エチレン樹脂から成るものを用いるようにしている。ところで、鋳鉄製シールリングにおいては、成形後に外周全体の研摩加工を必要とするため、製造に手間がかかり、コストが高いという不都合がある。
【０００６】
一方、４フッ化エチレン樹脂から成るシールリングにおいては、圧縮成形による成形であるため、多数個取りすることができず、コスト的に不利であった。
【０００７】
そのため、近年では射出成形が可能な高弾性率の耐熱性および摺動性の優れた合成樹脂組成物、例えばポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ樹脂）組成物から成るシールリングが多用されるようになっている。
【０００８】
上記射出成形品から成るシールリングにおいては、特開平９−９４８５０号公報あるいは特開平９−９４８５１号公報に記載されているように、一回に射出成形によって複数個のシールリングを成形することができるため、製造が容易であり、コストの低減を図ることができるという特徴を有している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＰＥＥＫ樹脂組成物のような高弾性率の樹脂組成物においては材料特性を向上させるために炭素繊維（ＣＦ）等の強化繊維を配合している場合が多く、このような強化繊維を配合した樹脂組成物を射出成形してシールリングを形成した場合に次のような問題が生じる。
【００１０】
すなわち、成形後のシールリングは、図３に示すように、テーパ治具４０を用い、そのテーパ治具４０の外周に沿ってシールリング３０を移動させ、テーパ治具４０のテーパ表面４０ａとの接触によりシールリング３０を拡径させつつピストン等の取付け対象２０のリング溝２１に組込むことが多くある。このとき、シールリング３０が外径に対して肉厚が厚い場合に、合い口から周方向にほぼ１８０°ずれた位置に曲げ応力が集中して割れやクラックが発生するおそれがある。
【００１１】
この発明の課題は、取付け対象のリング溝に対する組込み時に、割れやクラックが生じることがきわめて少ないシールリングを提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明においては、断面矩形の射出成形品から成る環状体の周方向一部に分離端が形成された合成樹脂製のシールリングにおいて、前記環状体の断面二次モーメントを０．４〜０．７の範囲とした構成を採用したのである。
【００１３】
ここで、合成樹脂として、耐熱性を有する高弾性率の射出成形可能な樹脂であればどのような樹脂でもよい。そのような合成樹脂として、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ樹脂）などの芳香族ポリエーテルケトン樹脂（ＰＥＫ樹脂）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ樹脂）、ポリシアノアリールエーテル系樹脂（ＰＥＮ樹脂）、ポリアミド４−６系樹脂（ＰＡ−４６）などを挙げることができる。
【００１４】
そのような樹脂のうち、ＰＥＥＫ樹脂を採用し、そのＰＥＥＫ樹脂に炭素繊維等の強化繊維を充填した樹脂組成物を採用してシールリングを射出成形することによって、きわめて高弾性率の耐熱性および摺動性の優れたシールリングを得ることができる。
【００１５】
前記のように、環状体の断面二次モーメントを０．４〜０．７の範囲とすることによって、割れやクラックの発生がきわめて少ない高弾性率のシールリングを得ることができる。
【００１６】
ここで、断面二次モーメントが０．７を超えると、テーパ治具を用いるシールリングの組込み時に割れやクラックが生じ、また、０．４より小さい場合には、耐摩耗性が低下して摩耗し易くなると共に、シールリングが接触するシール面に損傷を与え易くなり、機能や耐久性を低下させることになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図１に基づいて説明する。図１に示すように、この発明に係るシールリング１は、環状体２の周方向一部に分離端を形成し、その分離端に合い口３を形成している。
【００１８】
合い口３は、周方向で対向する分離端のそれぞれ内周部に平坦な突き合わせ面３ａを形成し、分離端の外周部には上記突き合わせ面３ａから周方向に延びるリップ３ｂと、対向位置の上記リップ３ｂが嵌合されるポケット３ｃとを設けた複合ステップ形状の合い口から成り、一対のリップ３ｂは軸方向で対向し、その対向面は互に接触している。
【００１９】
上記シールリング１は高弾性率の樹脂組成物の射出成形品から成る。ＰＥＥＫ樹脂組成物は、高弾性率であって、耐熱性および衝動性に優れているため、シールリング１の成形材として適切である。
【００２０】
ＰＥＥＫ樹脂組成物として、ＰＥＥＫ樹脂に、強化繊維を配合し、必要に応じてポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂を配合したものが、複合ステップ形の複雑な形状の合い口３を容易に成形することができ、樹脂製シールリングに要求される特性を得やすいので好ましい。
【００２１】
強化繊維として、ピッチ系またはＰＡＮ系の炭素繊維を挙げることができる。ＰＥＥＫ樹脂組成物の配合割合は、ＰＥＥＫ樹脂９０〜５０重量％、強化繊維１０〜５０重量％が好ましい。また、必要に応じて配合されるフッ素樹脂は、樹脂組成物全体量に対して、２〜２５重量％が適切である。
【００２２】
シールリング１における環状体２の断面は矩形とされ、その断面二次モーメントが、０．７を超えると、テーパ治具を用いるシールリング１の組込み時、突き合わせ面３ａから周方向にほぼ１８０°ずれた位置に曲げ応力が集中してその位置に割れやクラックが発生し易くなる。また、０．４より小さくなると、耐摩耗性が低下して摩耗し易くなると共に、そのシールリング１が接触するシール面に損傷を与えてシール機能に影響を与え、耐久性を低下させることになる。
【００２３】
したがって、環状体２の矩形断面における断面二次モーメントは０．４〜０．７の範囲であり、好ましくは、０．５〜０．６の範囲である。
【００２４】
上記のように、環状体２の断面二次モーメントを０．４〜０．７の範囲とすることによって、テーパ治具を用いる組込み時に、割れやクラック発生の少ない耐久性に優れたシールリング１を得ることができる。
【００２５】
因みに、ＰＥＥＫ樹脂５０重量％、炭素繊維２０重量％およびポリテトラフルオロエチレン樹脂１０重量％、残部２０重量％から成る樹脂組成物を用いて図１に示す複合ステップ形状の合い口３を有するシールリング１を射出成形し、その成形後、熱固定治具を用いて、合い口３が互に嵌合するよう強制変形させ、その治具のまま、２００℃で１時間の熱固定を行って、表１に示すシールリング（本発明品１乃至４および比較品）を形成し、各シールリングを図３に示すテーパ治具４０を用いて取付け対象のリング溝にはめ込み、シールリングの割れ率を調査したところ、表２に示す結果を得た。ここで、割れ率は供試数に対するパーセントで表している。
【００２６】
【表１】

【００２７】
【表２】

【００２８】
表２に示す結果から、本発明のシールリングは割れやクラックの発生のきわめて少ない耐久性に優れたシールリングであることが理解できる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、この発明においては、環状体の断面二次モーメントを０．４〜０．７の範囲としたことによってテーパ治具を用いる組込み時に、割れやクラックの発生のきわめて少ない耐久性に優れたシールリングを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ｉ）はこの発明に係るシールリングの実施形態を示す斜視図、（ＩＩ）は合い口を示す斜視図
【図２】シールリングの使用の一例を示す断面図
【図３】シールリングの組込み状態を示す断面図
【符号の説明】
２　環状体[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a seal ring for preventing fluid such as hydraulic oil and compressed air from leaking.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Generally, in automatic transmissions such as torque converters and hydraulic clutches and continuously variable transmissions, seal rings for sealing hydraulic oil are attached at important points.
[0003]
FIG. 2 shows an example of a sealing device using the seal ring. In this sealing device, a ring groove 21 is provided on an outer periphery of a slidable piston 20 incorporated in a cylinder 10, a seal ring 30 is mounted in the ring groove 21, and a fluid pressure P acts on the seal ring 30. Then, one side surface of the seal ring 30 is brought into close contact with one side surface of the ring groove 21, the diameter is increased by fluid pressure acting on the inner peripheral surface, and the outer peripheral surface is brought into close contact with the inner peripheral surface of the cylinder 10. A seal is provided between the sliding surfaces of the cylinder 10 and the piston 20.
[0004]
Here, in order to facilitate the diameter expansion of the seal ring 30, a separation end is provided at a part in the circumferential direction, and an abutment is formed at the separation end. A straight cut shape or a step shape is known as an abutment. However, since these abutments cannot effectively prevent fluid leakage, a composite step described in JP-A-8-75007 is used. It is becoming increasingly common to use shaped contacts.
[0005]
In the above sealing device, since a sufficient sealing property is required for the seal ring 30, conventionally, a device made of cast iron or a material made of tetrafluoroethylene resin is used. By the way, in the case of a cast iron seal ring, since the entire outer periphery is required to be polished after molding, there is a disadvantage that the production is troublesome and the cost is high.
[0006]
On the other hand, in the case of a seal ring made of tetrafluoroethylene resin, since molding is performed by compression molding, a large number of pieces cannot be obtained, which is disadvantageous in cost.
[0007]
For this reason, in recent years, a seal ring made of a synthetic resin composition having a high elastic modulus and excellent heat resistance and slidability, which can be injection-molded, for example, a polyetheretherketone resin (PEEK resin) composition has come to be used frequently. ing.
[0008]
As described in JP-A-9-94850 or JP-A-9-94851, it is possible to form a plurality of seal rings by injection molding at a time in a seal ring made of the above-mentioned injection molded product. Therefore, it has features that it can be easily manufactured and cost can be reduced.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in a resin composition having a high elastic modulus such as a PEEK resin composition, a reinforcing fiber such as carbon fiber (CF) is often blended in order to improve material properties, and such a reinforcing fiber is blended. The following problems occur when a seal ring is formed by injection molding of the resin composition thus obtained.
[0010]
That is, as shown in FIG. 3, the seal ring after molding uses the taper jig 40, and moves the seal ring 30 along the outer periphery of the taper jig 40, and makes contact with the taper surface 40 a of the taper jig 40. In many cases, the seal ring 30 is mounted in the ring groove 21 of the mounting target 20 such as a piston while expanding the diameter of the seal ring 30 by contact. At this time, when the thickness of the seal ring 30 is large with respect to the outer diameter, a bending stress may be concentrated at a position shifted from the abutment by approximately 180 ° in the circumferential direction, and a crack or a crack may be generated.
[0011]
An object of the present invention is to provide a seal ring in which cracks and cracks are extremely unlikely to occur when the seal ring is assembled into a ring groove to be mounted.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a synthetic resin seal ring in which a separation end is formed at a part in a circumferential direction of an annular body formed of an injection-molded article having a rectangular cross section. The configuration in which the next moment was in the range of 0.4 to 0.7 was adopted.
[0013]
Here, as the synthetic resin, any resin may be used as long as it is a heat-resistant resin having a high elastic modulus and capable of being injection-molded. As such a synthetic resin, aromatic polyether ketone resin (PEK resin) such as polyether ether ketone resin (PEEK resin), polyphenylene sulfide resin (PPS resin), polycyano aryl ether resin (PEN resin), polyamide 4 -6 series resin (PA-46) and the like.
[0014]
Among such resins, PEEK resin is employed, and a resin composition in which the PEEK resin is filled with a reinforcing fiber such as carbon fiber is employed to form a seal ring by injection molding. A seal ring having excellent slidability can be obtained.
[0015]
As described above, by setting the second moment of area of the annular body in the range of 0.4 to 0.7, it is possible to obtain a seal ring having a high modulus of elasticity with few cracks and cracks.
[0016]
Here, if the second moment of area exceeds 0.7, cracks or cracks occur when the seal ring using the taper jig is assembled, and if it is smaller than 0.4, the wear resistance decreases and the wear decreases. In addition to this, the seal surface with which the seal ring comes into contact is easily damaged, and the function and durability are reduced.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. As shown in FIG. 1, in a seal ring 1 according to the present invention, a separation end is formed at a part in a circumferential direction of an annular body 2, and an abutment 3 is formed at the separation end.
[0018]
The abutment 3 forms a flat butting surface 3a on the inner peripheral portion of each of the separated ends which are circumferentially opposed to each other, and a lip 3b which extends circumferentially from the butted surface 3a on the outer peripheral portion of the separated end, The lip 3b is formed of a compound step-shaped abutment provided with a pocket 3c to be fitted with the lip 3b. A pair of lips 3b face each other in the axial direction, and their facing surfaces are in contact with each other.
[0019]
The seal ring 1 is made of an injection molded product of a resin composition having a high elastic modulus. Since the PEEK resin composition has a high elastic modulus and excellent heat resistance and impulsivity, it is suitable as a molding material for the seal ring 1.
[0020]
As a PEEK resin composition, one in which PEEK resin is mixed with a reinforcing fiber and, if necessary, a fluorine resin such as polytetrafluoroethylene is easily formed into a complex step-shaped joint 3 having a complicated shape. This is preferable because the characteristics required for the resin seal ring can be easily obtained.
[0021]
Examples of the reinforcing fibers include pitch-based or PAN-based carbon fibers. The mixing ratio of the PEEK resin composition is preferably 90 to 50% by weight of the PEEK resin and 10 to 50% by weight of the reinforcing fibers. Further, the amount of the fluororesin to be blended as required is preferably 2 to 25% by weight based on the total amount of the resin composition.
[0022]
The cross-section of the annular body 2 in the seal ring 1 is rectangular, and when the moment of inertia of the cross-section exceeds 0.7, when the seal ring 1 is assembled using a taper jig, the circumferential direction is substantially 180 ° from the butt surface 3a. Bending stress is concentrated at the shifted position, and cracks and cracks are likely to occur at that position. On the other hand, if it is smaller than 0.4, the wear resistance is reduced and wear is liable to occur, and at the same time, the sealing surface with which the seal ring 1 comes into contact is damaged, which affects the sealing function and reduces the durability. Become.
[0023]
Therefore, the second moment of area in the rectangular cross section of the annular body 2 is in the range of 0.4 to 0.7, and preferably in the range of 0.5 to 0.6.
[0024]
As described above, by setting the second moment of area of the annular body 2 to be in the range of 0.4 to 0.7, the seal ring 1 which is less durable and has less cracks and cracks when assembled using the taper jig. Can be obtained.
[0025]
Incidentally, a seal ring having a joint 3 in the form of a composite step shown in FIG. 1 using a resin composition comprising 50% by weight of PEEK resin, 20% by weight of carbon fiber, 10% by weight of polytetrafluoroethylene resin and 20% by weight of the remainder. Injection molding 1 is performed, and after the molding, the joint 3 is forcibly deformed so as to be fitted with each other by using a heat fixing jig, and the jig is subjected to heat fixing at 200 ° C. for 1 hour. The seal rings (products 1 to 4 of the present invention and comparative products) shown in Table 1 are formed, and each seal ring is fitted into a ring groove to be mounted using a taper jig 40 shown in FIG. Upon investigation, the results shown in Table 2 were obtained. Here, the crack rate is expressed as a percentage with respect to the number of samples.
[0026]
[Table 1]

[0027]
[Table 2]

[0028]
From the results shown in Table 2, it can be understood that the seal ring of the present invention is a seal ring excellent in durability with extremely few occurrences of cracks and cracks.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, by setting the second moment of area of the annular body to be in the range of 0.4 to 0.7, it is possible to reduce the occurrence of cracks and cracks at the time of assembling using the taper jig. An excellent seal ring can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 (I) is a perspective view showing an embodiment of a seal ring according to the present invention, and (II) is a perspective view showing an abutment. FIG. 2 is a sectional view showing an example of use of a seal ring. Sectional view showing the assembled state of the seal ring.
2 Ring

Claims

In a synthetic resin seal ring in which a separation end is formed at a part in the circumferential direction of an annular body made of an injection-molded article having a rectangular cross section, the annular body has a second moment of area in the range of 0.4 to 0.7. A seal ring characterized by the above-mentioned.

The seal ring according to claim 1, wherein the synthetic resin is a polyetheretherketone resin composition.