JP2007247728A

JP2007247728A - Ｏリングとこれを用いたシール構造

Info

Publication number: JP2007247728A
Application number: JP2006070201A
Authority: JP
Inventors: Tokuo Watanabe; 徳雄渡邉; Keiji Ishiguro; 啓司石黒
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2006-03-15
Filing date: 2006-03-15
Publication date: 2007-09-27

Abstract

【課題】Ｏリングにより部材同士のシールに際して、シール性を確保しつつ嵌合対象部材の挿入性の向上を図る。
【解決手段】Ｏリング１０は、断面形状において、リング断面の外周の側からリング中心の軸方向に沿ってリング断面中心に向かうスリット１２を備える。このスリット１２は、底部形状が半円状とされており、スリット両側のスリットサイド余肉部１３と、スリット底部の側のスリット底部余肉部１４とを形成する。この場合、スリット深さＳＤは、最大でもリング断面における太さの半分とされており、リング素材であるＥＤＰＭが隙なく存在するスリット底部余肉部１４の領域を確保している。
【選択図】図１

Description

本発明は、Ｏリングと、嵌合孔を有する第１部材と嵌合凸部を有する第２部材とをＯリングによりシールするシール構造に関する。

Ｏリングは、嵌合孔と嵌合凸部に介在してシールを簡便に図る部材として多用されている。その一例を挙げると、近年では、車両における燃料経路となるホース配管においていわゆるクイックコネクタ機構が採用され、そのコネクタ機構にＯリングが組み込まれている。こうしたコネクタ機構は、燃料ホース以外の経路、例えば冷却水系路（ウォーターホース）にもその採用が進められている。

ところで、ウォーターホースは、燃料ホースに比して、ホース径が大きく、流体圧送時の圧力も高いことから、Ｏリングには高いシール性が求められるので、シール性確保のため、大きな圧縮しろが必要である。このため、コネクタ機構におけるオス部材とメス部材を嵌合する際の挿入荷重が大きくなり、挿入作業、引いては組み付け作業の作業性が悪く、その改善が要請されていた。

こうした要請に応えるため、Ｏリングの断面形状をＣ字状としてほぼ中空のようなＯリングとし、形状変形を容易とする技術が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開平８−１９３６５８号公報

この文献で提案された断面Ｃ字状のＯリングでは、部材挿入に追従した形状の変形が容易で摺動抵抗の低減をもたらし、挿入作業を容易とする。しかしながら、断面がＣ字状のＯリングのシール性は、形状変形の復元力に左右され、Ｏリング素材（多くの場合はゴム部材）自体の圧縮変形によるシール性より低くなる。よって、シール性確保の点からは十分とは云えないことが指摘されるに到った。

本発明は、Ｏリングにより部材同士のシール性確保に際しての上記問題点を解決するためになされ、シール性を確保しつつ嵌合対象部材の挿入性の向上を図ることをその目的とする。

かかる課題の少なくとも一部を解決するため、本発明のＯリングは、その断面形状において、リング断面の外周の側からリング中心の軸方向に沿ってリング断面中心に向かうスリットを備える。この本発明のＯリングでは、スリットが縮まるように変形することで、スリットのないＯリングに比して嵌合対象部材の挿入性を高めることができる。その一方、本発明のＯリングは、スリットの底部の側において、嵌合対象部材の挿入に際してＯリング素材自体の圧縮変形を起こさせるので、形状変形によりシール性を発揮するＯリングに比して高いシール性を発揮することができる。

本発明のＯリングにおけるスリットについては、スリットの両側のスリットサイド余肉部と、スリットの底部の側のスリット底部余肉部とが断面において存在し、このスリット底部余肉部の厚みが、リング断面における太さの１／２〜３／４の範囲とすることができる。スリット底部余肉部はＯリング素材が隙なく存在する部位であることから、このスリット底部余肉部自体（つまりはＯリング素材自体）の圧縮変形を発現させるので、シール性確保の信頼性が高まる。

また、スリット形状については、これを底部が半円状とされた溝形状とすることができる。こうすれば、スリット底部において圧縮荷重の集中による割れや損傷を抑制でき好ましい。

また、スリットの開口端部幅を、リング断面における太さの１／４〜２／３の範囲とすることができる。こうすれば、スリットの両側のスリットサイド余肉部がスリット開口が狭くなる側に撓む撓み変形を確実に起こさせるので、スリットサイド余肉部の形状変形（撓み変形）による嵌合対象部材の挿入性確保の信頼性が高まる。そして、スリットの開口端部幅が上記範囲であれば、嵌合対象部材の挿入に際して撓み変形しつつあるスリットサイド余肉部間のスリット内部に、嵌合対象部材を通過する流体の流入を起こし得る。よって、スリット間に流入した流体はその液圧をスリットサイド余肉部を拡張させる側に作用させるので、シール性をより高めることができる。

加えて、本発明は、嵌合孔を有する第１部材と、該嵌合孔に嵌合する嵌合凸部を有する第２部材とをＯリングによりシールするシール構造にも適用でき、このシール構造において、高いシール性と挿入性向上を両立できる。そして、Ｏリングを嵌合孔の周壁凹所または嵌合凸部の周壁凹所に配設するに当たっては、嵌合孔に嵌合凸部を嵌合する際にはスリット底部余肉部がスリットサイド余肉部より先に押圧されるようにすることができる。こうすれば、嵌合孔への嵌合凸部の嵌合に際して、スリットサイド余肉部はスリット底部余肉部の側から押圧され、スリットサイド余肉部はその基部から押圧されるので、スリットサイド余肉部の先端（即ち、スリット開口端側）のめくれ上がりを回避できる。よって、Ｏリングの損傷回避の上からも好ましい。しかも、スリット底部余肉部は先に押圧されて圧縮変形するので、嵌合孔への嵌合凸部の嵌合初期の状況からシール性を確保し、その上で、嵌合孔への嵌合凸部の嵌合を完了できるので、嵌合挿入時の流体漏れも抑制できる。

以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき説明する。図１は実施例におけるＯリング１０を一部破断して概略を斜視にて示すと共に断面を拡大して示す説明図である。

図示するように、Ｏリング１０は、既存のＯリング同様に環状をなし、合成ゴム、天然ゴム、または合成樹脂にて形成されている。本実施例では、Ｏリング１０をＥＤＰＭ（エチレンプロピレンゴム重合体）にて形成し、外周ばり等の形状公差は、ＪＩＳに規定する規格とした。

本実施例のＯリング１０は、図１の断面図に明らかなように、断面形状において、リング断面の外周の側からリング中心の軸方向に沿ってリング断面中心に向かうスリット１２を備える。このスリット１２は、底部形状が半円状とされており、スリット両側のスリットサイド余肉部１３と、スリット底部の側のスリット底部余肉部１４とを形成する。この場合、スリット深さＳＤは、最大でもリング断面における太さの半分とされており、当該太さの１／４〜１／２未満の範囲である。よって、スリット底部余肉部１４は、スリットの深さ方向において、リング断面太さの１／２〜３／４の範囲の厚みを備える。このように、スリット底部余肉部１４の厚みをリング断面太さの１／２以上とすれば、Ｏリング素材であるＥＤＰＭが隙なく存在するこのスリット底部余肉部１４の領域を確保でき、リング断面太さの３／４以下とすれば、後述のスリットサイド余肉部１３の長さを確保できることから好ましい。

また、スリット１２のスリット幅ＳＷは、リング断面太さの１／４〜２／３の範囲である。スリット幅ＳＷをリング断面太さの１／４以上とすれば、両側のスリットサイド余肉部１３を、スリット開口が狭くなる側に撓むよう撓み変形させることが容易であり、リング断面太さの２／３以下であれば、両側のスリットサイド余肉部１３をその厚みを確保した上で形成でき、好ましい。

なお、上記したスリット１２を有するＯリング１０の製造に際しては、既存の製造手法で用いられる金型に、スリット１２に対応する環状の凹部を形成すればいい。

次に、本実施例のＯリング１０の装着の様子と、その効果について説明する。図２はＯリング１０を装着したクイックコネクタ機構２０をその要部拡大図を含んで概略的に示す説明図、図３はコネクタ装着時におけるＯリング１０の様子を概略的に示す説明図である。

図２に示すように、クイックコネクタ機構２０は、水経路を形成するゴムホース２２の先端に装着されたメスコネクタ２４とオスコネクタ２６とを有する。メスコネクタ２４は、ゴムホース２２の開口端に差し込み装着して固定され、メスコネクタ２４の嵌合用の嵌合孔２８に、段差凹所２９を備え、当該凹所に組み込んだブッシュ３０と協働して、Ｏリング１０の装着凹所３２を形成する。また、メスコネクタ２４は、端部側外周にスプリング装着溝２５を備える。オスコネクタ２６は、その先端を嵌合孔２８に嵌合する嵌合凸部３４とし、フランジ３６をストッパーとして備える。このオスコネクタ２６がメスコネクタ２４に嵌合装着されると、オスコネクタ２６は、スプリング装着溝２５に装着された固定スプリング３８により、軸方向の移動が制限され、メスコネクタ２４に対して装着固定された状態となる。

Ｏリング１０は、メスコネクタ２４の装着凹所３２に配設され、その際には、スリット底部余肉部１４はメスコネクタ２４の開口端側（オスコネクタ２６の差し込み口側）に位置し、スリット１２とスリットサイド余肉部１３はオスコネクタ２６の先端側（差し込み端側）に位置するようにされる。この様子は、図３に示されている。

この図３に示すように、オスコネクタ２６の嵌合初期の状況では、オスコネクタ２６のコネクタ先端２６ａはＯリング１０に接触していないので、Ｏリング１０は、装着凹所３２においていわゆるフリーの状態にある（図３（ａ）参照）。そして、スリット底部余肉部１４は、上記したようにメスコネクタ２４の開口端側（オスコネクタ２６の差し込み口側）に位置し、コネクタ先端２６ａによる押圧を受けていない。このコネクタ先端２６ａは、Ｏリング接触時によるリング損傷を回避するため、テーパ状、或いは球面状とされている。

オスコネクタ２６が更に差し込まれその嵌合が進むと、オスコネクタ２６は、コネクタ先端２６ａをＯリング１０のスリット底部余肉部１４に押し付ける（図３（ｂ）参照）。この状態では、コネクタ先端２６ａはスリットサイド余肉部１３にまで達していないことから、スリット底部余肉部１４は、スリットサイド余肉部１３より先に押圧されて、スリット底部余肉部１４自体で圧縮変形を起こす。オスコネクタ２６が更に嵌合されて嵌合が完了した状態では、オスコネクタ２６は、その嵌合凸３４外周で、スリット底部余肉部１４のみならずスリットサイド余肉部１３をも押し付ける（図３（ｃ）参照）。この状態では、スリット底部余肉部１４自体が圧縮変形を起こしているほか、スリット１２の両側のスリットサイド余肉部１３は、スリット１２が縮まるように変形する。

以上のようにしてクイックコネクタ機構２０に組み込んで使用される本実施例のＯリング１０は、スリット１２を形成しつつ、スリット底部にはリング素材であるＥＤＰＭが隙なく存在するスリット底部余肉部１４を、リング断面における太さの１／２〜３／４の範囲の厚みで備える。しかも、ゴムホース２２と接続されたメスコネクタ２４へのオスコネクタ２６の嵌合装着に際しては、オスコネクタ２６によりスリット底部余肉部１４が先に押圧されるようにした。よって、次の利点がある。

本実施例のＯリング１０では、リング素材であるＥＤＰＭが隙なく存在するスリット底部余肉部１４の圧縮変形を起こす。このスリット底部余肉部１４の部分は、スリットを有しないＯリングと比べて圧縮変形を起こす範囲が少ないものの、形状変形によりシール性を発揮するＯリングに比しては高いシール性を発揮することができる。しかも、このスリット底部余肉部１４はスリットサイド余肉部１３よりも先に押圧され、スリットサイド余肉部１３はスリット底部余肉部１４の側である余肉部基部の側から押圧される。よって、スリットサイド余肉部１３の先端（即ち、スリット１２の開口端側）のめくれ上がりを回避できるので、Ｏリングの損傷を有効に回避でき好ましい。

しかも、スリット底部余肉部１４が先に押圧されて圧縮変形することで、メスコネクタ２４の嵌合孔２８へのオスコネクタ２６の嵌合凸部３４の嵌合初期の状況からシール性を確保し、その上で、嵌合孔２８への嵌合凸部３４の嵌合を完了できるので、メスコネクタ２４とオスコネクタ２６の嵌合挿入時の流体漏れも抑制できる。

加えて、オスコネクタ２６の嵌合が進む過程では、図３（ｂ）〜（ｃ）に示すように、スリット１２が存在する故に、スリットサイド余肉部１３をその間のスリット１２の開口が狭くなる側に容易に撓み変形させる。よって、メスコネクタ２４の嵌合孔２８にオスコネクタ２６の嵌合凸部３４を嵌合させる際の挿入性を、スリットのないＯリングに比して確実に高めることができる。更に、撓み変形するスリット１２の底部形状を半円形状としたので、撓み変形の際にスリット底部に圧縮加重が集中しないようにできることから、スリット底部での割れや損傷を回避でき、好ましい。

また、本実施例では、スリットサイド余肉部１３をスリット１２の開口が狭くなる側に撓み変形させる際に、このスリット１２への流体の流入を起こし得る。よって、スリット１２に流入した流体はその液圧をスリットサイド余肉部１３を拡張させる側に作用させて、装着凹所３２の壁面や嵌合凸部３４の壁面とのスリットサイド余肉部１３の密着を図るので、シール性をより高めることができる。

上記した本実施例のＯリング１０を組み込んだクイックコネクタ機構２０において、オスコネクタ２６装着時の挿入荷重やＯリング１０に掛かる面圧を、スリットのないＯリングを組み込んだクイックコネクタ機構と対比したところ、コネクタ挿入荷重（ピーク値）で約４割低減し、面圧にあっても約６割程度を確保できた。具体的数値を上げると、コネクタ挿入荷重のピーク値は約５０Ｎであり、挿入性向上に求められる１００Ｎ以下の荷重値条件を満足していた。また、面圧についても、水配管中にクイックコネクタ機構２０を用いた際に求められる１．０ＭＰａ以上の面圧条件をも満足していた。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は、上記した実施の形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様にて実施することが可能である。例えば、スリット１２については、底部形状が半円状の溝としたが、Ｖ字状の溝としたり、異形のスリットとすることもできる。この異形形状スリットとしては、図１における断面において、スリット１２の底部をスリット幅より大きな径の円形底部とすることなどである。

実施例におけるＯリング１０を一部破断して概略を斜視にて示すと共に断面を拡大して示す説明図である。Ｏリング１０を装着したクイックコネクタ機構２０をその要部拡大図を含んで概略的に示す説明図である。コネクタ装着時におけるＯリング１０の様子を概略的に示す説明図である。

符号の説明

１０…Ｏリング
１２…スリット
１３…スリットサイド余肉部
１４…スリット底部余肉部
２０…クイックコネクタ機構
２２…ゴムホース
２４…メスコネクタ
２５…スプリング装着溝
２６…オスコネクタ
２６ａ…コネクタ先端
２８…嵌合孔
２９…段差凹所
３０…ブッシュ
３２…装着凹所
３４…嵌合凸部
３６…フランジ
３８…固定スプリング
ＳＤ…スリット深さ
ＳＷ…スリット幅

Claims

Ｏリングであって、
断面形状において、リング断面の外周の側からリング中心の軸方向に沿ってリング断面中心に向かうスリットを備え、
該スリットは、
前記スリットの両側のスリットサイド余肉部と、前記スリットの底部の側のスリット底部余肉部とを形成し、該スリット底部余肉部の厚みが、リング断面における太さの１／２〜３／４の範囲とされている
Ｏリング。
請求項１に記載のＯリングであって、
前記スリットは、
底部が半円状とされた溝形状とされている
Ｏリング。
請求項１または請求項２に記載のＯリングであって、
前記スリットの開口端部幅は、リング断面における太さの１／４〜２／３の範囲とされている
Ｏリング。
嵌合孔を有する第１部材と、該嵌合孔に嵌合する嵌合凸部を有する第２部材とをＯリングによりシールするシール構造であって、
前記Ｏリングは、
断面形状において、リング断面の外周の側からリング中心の軸方向に沿ってリング断面中心に向かうスリットを備え、
該スリットにより、前記スリットの両側のスリットサイド余肉部と、前記スリットの底部の側のスリット底部余肉部とを形成し、
前記嵌合孔の周壁凹所または前記嵌合凸部の周壁凹所に配設され、前記嵌合孔に前記嵌合凸部を嵌合する際には前記スリット底部余肉部が前記スリットサイド余肉部より先に押圧される
シール構造。