JP2004176892A

JP2004176892A - Seal ring

Info

Publication number: JP2004176892A
Application number: JP2002347414A
Authority: JP
Inventors: Takumi Kondo; 巧近藤
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2002-11-29
Filing date: 2002-11-29
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2022-11-29
Also published as: JP4251860B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a seal ring made of an injection molding in an appropriate shape for preventing the seal ring from being damaged in assembly using a tapering tool. <P>SOLUTION: A separation end is formed at one portion in a peripheral direction. An annular body 2 whose outer diameter is equal to or less than 20 mm, where a gate 4 is formed, is formed at a position that deviates from the separation end in a peripheral direction nearly by 180° by injection molding. The size of the gate 4 is set to be a range of 2-3% of the outer diameter of the annular body 2, thus preventing damage when assembling a seal ring using the tapering tool and forming the seal ring in an appropriate shape. <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３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、従来では、鋳鉄製のものやポリテトラフルオロエチレンから成るものが用いられているが、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、ポリテトラフルオロエチレンから成るシールリングも素材から機械加工により仕上げる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）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（特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特許第２８７５７７３号公報（第４頁、図１、図２）
【０００９】
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、一回の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。
【００１０】
上記ＰＥＥＫ組成物から成るシールリングは、形状の良好な成形品が得られるよう、合い口から周方向にほぼ１８０°ずれた位置の内周面または側面にゲートが設けられている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＰＥＥＫ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外径が２０ｍｍ以下のシールリングを成形した場合に次のような問題が生じる。
【００１２】
すなわち、成形後のシールリングは、図４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、外径が２０ｍｍ以下のシールリング３０では、合い口が大きく開き、その合い口から周方向にほぼ１８０°ずれた位置、すなわちゲートの位置に曲げ応力が集中し、上記ゲートが大きい場合に、ゲート部での炭素繊維の配合が不均等であって、そのゲート部から破損する場合が多い。
【００１３】
逆に、ゲートが小さい場合は、射出成形時に、金型のキャビティ内に樹脂がスムーズに流れず、形状の良好なシールリングを得ることができない。
【００１４】
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破損することが少ない形状の良好な射出成形品から成るシールリングを提供することである。
【００１５】
【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外径２０ｍｍ以下の環状体の周方向一部に分離端が形成され、その分離端から周方向にほぼ１８０°ずれた位置にゲートが形成された合成樹脂組成物から成るシールリングにおいて、前記ゲートの横方向および縦方向の大きさを前記環状体の外径の２〜３％の範囲とした構成を採用したのである。
【００１６】
ここで、ゲートの横方向および縦方向の大きさとは、ゲートが円形の場合、その直径をいい、また、ゲートが長円形あるいは楕円形の場合、長軸方向の長さおよび短軸方向の長さをいう。
【００１７】
シールリングの材料としての合成樹脂は、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）などの芳香族ポリエーテルケトン樹脂（ＰＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリシアノアリールエーテル樹脂（ＰＥＮ）、ポリアミド４−６樹脂（ＰＡ−４６）などを挙げることができる。
【００１８】
そのような樹脂のうち、ＰＥＥＫを採用し、そのＰＥＥＫに炭素繊維等の繊維強化材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。
【００１９】
前記のように、ゲートの横方向および縦方向の大きさを環状体の外径の２〜３％の範囲とすることによって、ゲート部での繊維強化材の配合が均一であって形状の良好なシールリングを射出成形によって得ることができると共に、テーパ治具を用いる組込み時にゲート部において破損することがきわめて少ないシールリングを得ることができる。
【００２０】
【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。
【００２１】
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。
【００２２】
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り、環状体２には合い口３から周方向にほぼ１８０°ずれた位置にゲート４が形成されている。また、環状体２は外径が２０ｍｍ以下とされている。
【００２３】
樹脂組成物は、耐熱性および耐摩耗性に優れた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。ＰＥＥＫ組成物は、高弾性率であって耐熱性および流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。
【００２４】
ＰＥＥＫ組成物として、ＰＥＥＫに繊維強化材を配合し、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１に要求される特性を得やすいので好ましい。
【００２５】
繊維強化材として、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組成物の配合割合は、ＰＥＥＫ９０〜５０重量％、繊維強化材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、樹脂組成物の全体量に対して２〜２５重量％が適切である。
【００２６】
環状体２に形成されたゲート４は、環状体２の内周面に形成されていてもよく、一側面に形成されていてもよい。
【００２７】
ゲート４の形状は任意であり、図２（Ｉ）では円形のゲートを示し、図２（ＩＩ）、（ＩＩＩ）では環状体２の周方向又は幅方向に長い長円形のゲートを示している。
【００２８】
図２に示す各種のゲート４において、横方向の長さをｘ、縦方向の長さをｙとすると、横方向長さｘおよび縦方向長さｙは環状体２の外径の２〜３％の範囲とされている。なお、図２（Ｉ）に示すゲート４は円形であるため、横方向長さｘおよび縦方向長さｙは同であり、その直径が環状体２の外径の２〜３％の範囲とされている。
【００２９】
ここで、横方向長さｘおよび縦方向長さｙが環状体２の外径の２％未満であると、射出成形時に樹脂組成物が金型のキャビティ内にスムーズに流れず、形状の良好なシールリング１を成形することができない。また、３％を超えると、ゲート部での繊維強化材の配合が不均一になり、テーパ治具を用いるシールリングの組込み時に、ゲート部において破損するおそれが生じる。
【００３０】
上記のように、ゲート４の横方向長さｘ、および縦方向長さｙを環状体２の外径の２〜３％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シールリング１がゲート部において破損するのを防止することができると共に、射出成形によって形状の良好なシールリング１を成形することができる。
【００３１】
因みに、ＰＥＥＫ５０重量％、炭素繊維２０重量％、ポリテトラフロオロエチレン１０重量％、残部２０重量％から成る樹脂組成物を用いてゲート４の大きさが異なる外径２０ｍｍの複数のシールリング１を射出成形して形状の良否の判定を行った。また、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て、その治具のまま、２００℃で１時間の熱固定を行い、固定後の各種のシールリング１を図４に示すテーパ治具４０を用いて取付け対象のリング溝に嵌め込み、シールリング１の破損の有無を調べたところ、表１に示す結果を得た。
【００３２】
【表１】

【００３３】
表１に示す結果から、ゲートの大きさをシールリング１の外径の２〜３％の範囲とすることによって、射出成形によって形状の良好なシールリングを成形することができると共に、テーパ治具を用いる組込み時に破損することのないシールリングが得られることが理解できる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、この発明においては、ゲートの横方向および縦方向の長さを環状体の外径の２〜３％の範囲としたことによって、テーパ治具を用いる組立て時に破損することがきわめて少ないシールリングを得ることができると共に、形状の良好なシールリングを射出成形することができる。
【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）は合い口部を示す斜視図
【図２】（Ｉ）乃至（ＩＩＩ）はゲートの各例を示す正面図
【図３】シールリングの使用の一例を示す断面図
【図４】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
４ゲート[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. 3 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]
Conventionally, in the above-mentioned sealing device, a device made of cast iron or a material made of polytetrafluoroethylene is used. Cost, and the cost is high.
[0006]
On the other hand, a seal ring made of polytetrafluoroethylene is disadvantageous in terms of the cost of finishing the raw material by machining.
[0007]
Therefore, in recent years, a seal ring made of a synthetic resin composition having a high elastic modulus and excellent heat resistance and slidability, for example, a seal ring made of a polyetheretherketone resin (PEEK) composition, which can be injection-molded, has been frequently used. (See Patent Document 1).
[0008]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2875773 (page 4, FIG. 1, FIG. 2)
[0009]
As described in JP-A-9-94850 or JP-A-9-94851, a plurality of seal rings can be formed by a single injection molding 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.
[0010]
In the seal ring made of the PEEK composition, a gate is provided on the inner peripheral surface or side surface of the seal ring at a position shifted from the abutment by approximately 180 ° in the circumferential direction so as to obtain a molded article having a good shape.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in a resin composition having a high elastic modulus such as a PEEK 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 having an outer diameter of 20 mm or less is formed by injection molding a resin composition.
[0012]
That is, as shown in FIG. 4, the seal ring after molding uses a 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, in the case of the seal ring 30 having an outer diameter of 20 mm or less, the abutment is greatly opened, and bending stress is concentrated at a position shifted from the abutment by approximately 180 ° in the circumferential direction, that is, at the position of the gate. In addition, the mixing of the carbon fibers in the gate portion is not uniform, and the gate portion often breaks.
[0013]
Conversely, if the gate is small, the resin does not flow smoothly into the cavity of the mold during injection molding, and a good-shaped seal ring cannot be obtained.
[0014]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a seal ring made of an injection molded product having a good shape that is less likely to be damaged when assembled into a ring groove to be mounted.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, in the present invention, a separation end is formed at a part in a circumferential direction of an annular body having an outer diameter of 20 mm or less made of an injection molded product having a rectangular cross section, and approximately 180 degrees from the separation end in a circumferential direction. In a seal ring made of a synthetic resin composition in which a gate is formed at a shifted position, a configuration is adopted in which the horizontal and vertical sizes of the gate are in the range of 2 to 3% of the outer diameter of the annular body. It was done.
[0016]
Here, the horizontal and vertical dimensions of the gate refer to the diameter of the gate when it is circular, and the length in the major axis direction and the minor axis direction when the gate is oval or elliptical. Say.
[0017]
As the synthetic resin as the material of the seal ring, any resin may be used as long as it is heat-resistant and has a high elastic modulus and can be injection-molded. As such a synthetic resin, an aromatic polyether ketone resin (PEK) such as a polyether ether ketone resin (PEEK), a polyphenylene sulfide resin (PPS), a polycyano aryl ether resin (PEN), a polyamide 4-6 resin (PA -46).
[0018]
Among such resins, PEEK is employed, and a resin composition in which PEEK is filled with a fiber reinforcing material such as carbon fiber is employed to form a seal ring by injection molding, whereby heat resistance and slidability having an extremely high elastic modulus are obtained. A highly dynamic seal ring can be obtained.
[0019]
As described above, by setting the size of the gate in the horizontal and vertical directions in the range of 2 to 3% of the outer diameter of the annular body, the compounding of the fiber reinforcing material at the gate portion is uniform and the shape is good. A simple seal ring can be obtained by injection molding, and a seal ring that is extremely unlikely to be damaged at the gate portion when assembled using a taper jig can be obtained.
[0020]
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.
[0021]
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.
[0022]
The seal ring 1 is made of an injection-molded product of a resin composition having a high modulus of elasticity. A gate 4 is formed in the annular body 2 at a position shifted from the abutment 3 by about 180 ° in the circumferential direction. The annular body 2 has an outer diameter of 20 mm or less.
[0023]
As the resin composition, any resin may be used as long as it is an injection-moldable resin having a high elastic modulus and excellent heat resistance and abrasion resistance. Since the PEEK composition has a high elastic modulus and excellent heat resistance and fluidity, it is suitable as a molding material for the seal ring 1.
[0024]
As a PEEK composition, a composition in which PEEK is blended with a fiber reinforcing material and, if necessary, a fluororesin such as polytetrafluoroethylene can be easily formed into a complex step-shaped complex opening 3. This is preferable because the characteristics required for the resin seal ring 1 can be easily obtained.
[0025]
Examples of the fiber reinforcing material include pitch-based or PAN-based carbon fibers. The blending ratio of the PEEK composition is preferably 90 to 50% by weight of PEEK and 10 to 50% by weight of the fiber reinforcement. Further, the amount of the fluororesin to be added as required is appropriately 2 to 25% by weight based on the total amount of the resin composition.
[0026]
The gate 4 formed on the annular body 2 may be formed on the inner peripheral surface of the annular body 2 or may be formed on one side.
[0027]
The shape of the gate 4 is arbitrary, and FIG. 2 (I) shows a circular gate, and FIGS. 2 (II) and (III) show oval gates which are long in the circumferential direction or the width direction of the annular body 2. .
[0028]
In the various gates 4 shown in FIG. 2, when the horizontal length is x and the vertical length is y, the horizontal length x and the vertical length y are two to three times the outer diameter of the annular body 2. % Range. Since the gate 4 shown in FIG. 2I is circular, the length x in the horizontal direction and the length y in the vertical direction are the same, and the diameter thereof is in the range of 2 to 3% of the outer diameter of the annular body 2. Have been.
[0029]
Here, if the length x in the horizontal direction and the length y in the vertical direction are less than 2% of the outer diameter of the annular body 2, the resin composition does not flow smoothly into the cavity of the mold during injection molding, and the shape is good. The sealing ring 1 cannot be formed. On the other hand, if it exceeds 3%, the compounding of the fiber reinforced material in the gate portion becomes uneven, and the gate portion may be damaged at the time of assembling the seal ring using the taper jig.
[0030]
As described above, by setting the length x in the horizontal direction and the length y in the vertical direction of the gate 4 in the range of 2 to 3% of the outer diameter of the annular body 2, the seal ring 1 can be assembled at the time of installation using the taper jig. The seal ring 1 having a good shape can be formed by injection molding while preventing damage to the gate portion.
[0031]
Incidentally, a plurality of seal rings 1 having an outer diameter of 20 mm and having different gates 4 were formed using a resin composition comprising 50% by weight of PEEK, 20% by weight of carbon fiber, 10% by weight of polytetrafluoroethylene, and the remaining 20% by weight. Injection molding was performed to determine the quality of the shape. After molding, the joints 3 are forcibly deformed using a heat fixing jig so that they fit together. The jig is heat-fixed at 200 ° C. for 1 hour. The seal ring 1 was fitted into the ring groove to be mounted using the taper jig 40 shown in FIG. 4, and the presence or absence of breakage of the seal ring 1 was examined. The results shown in Table 1 were obtained.
[0032]
[Table 1]

[0033]
From the results shown in Table 1, by setting the size of the gate in the range of 2 to 3% of the outer diameter of the seal ring 1, a seal ring having a good shape can be formed by injection molding, and the taper jig can be formed. It can be understood that a seal ring which is not broken during the assembling with the use of is obtained.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, by setting the horizontal and vertical lengths of the gate in the range of 2 to 3% of the outer diameter of the annular body, breakage during assembly using the taper jig is extremely high. A small number of seal rings can be obtained, and a good-shaped seal ring can be injection-molded.
[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 part. FIGS. 2 (I) to (III) show each example of a gate. FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of use of the seal ring. FIG. 4 is a cross-sectional view showing an assembled state of the seal ring.
2 Annular body 4 Gate

Claims

A synthetic resin composition in which a separation end is formed at a part in the circumferential direction of an annular body having an outer diameter of 20 mm or less made of an injection molded product having a rectangular cross section, and a gate is formed at a position shifted from the separation end by about 180 ° in the circumferential direction. Wherein the size of the gate in the horizontal and vertical directions is in the range of 2 to 3% of the outer diameter of the annular body.

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