JP2008111477A

JP2008111477A - シールリング

Info

Publication number: JP2008111477A
Application number: JP2006294491A
Authority: JP
Inventors: Takumi Kondo; 巧近藤; Masahiko Mizutani; 正彦水谷
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2006-10-30
Filing date: 2006-10-30
Publication date: 2008-05-15

Abstract

【課題】複合ステップカット形状の合い口を有するシールリングの成形用金型の製作の容易化を図ることである。
【解決手段】射出成形品からなる環状体２の周方向一部に分離端が形成され、その分離端に複合ステップカット形状の合い口３が形成された合成樹脂製のシールリングにおいて、環状体２の軸方向の厚み中央位置にパーティングライン５を設け、成形用金型の合わせ面のそれぞれから複合ステップカット形状の合い口３を形成することができるようして、成形用金型の製造の容易化を図る。
【選択図】図１

Description

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。

一般に、トルクコンバータや油圧式クラッチ等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り付けられている。

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１１の外周にリング溝１２を設け、そのリング溝１２内にシールリング１３を装着し、そのシールリング１３に流体圧が作用した時、シールリング１３の一側面をリング溝１２の一側面に密着させると共に、内径面に作用する流体圧によりシールリング１３を拡径させて外径面をシリンダ１０の内径面に密着させ、その密着によってシリンダ１０とピストン１１の摺動面間をシールするようにしている。

ここで、シールリング１３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カット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、複合ステップカット形状の合い口を採用することが多くなっている。

上記のようなシールリング１３の組み込みに際しては、普通、図４に示すように、テーパ治具２０を用い、そのテーパ治具２０の小径端上からテーパ治具２０の外周にシールリング１３を嵌合し、そのシールリング１３をテーパ治具２０の外周のテーパ面２１に沿って大径側に移動させて、ピストン１１のリング溝１２内に嵌合させるようにしている。

ここで、シールリング１３がテーパ治具２０の外周のテーパ面２１に沿って移動するとき、そのテーパ面２１との接触によってシールリング１３が拡径して合い口が開き、リング溝１２と対向する位置まで移動すると、自己の復元弾性により縮径して、リング溝１２内に嵌り込むと共に、合い口が閉じることになる。

シールリング１３として、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たが、鋳鉄製のシールリング１３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った。

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１３においても素材から機械加工により仕上げるため、コスト的にも不利であった。

そこで、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が優れた合成樹脂、例えば、ポリエーテルエーテルケトン樹脂(ＰＥＥＫ組成物)が採用されるに至っている。

上記のような射出成形品からなるシールリング１３においては、一回の射出成形によって複数のシールリング１３を同時に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。

射出成形品からなるシールリングとして、特許文献１に記載されているように、展開長さの略中央の内径面にゲートを設けたシールリングや、特許文献２に記載されているように、合い口部にゲートを設けたものが従来から知られている。

特開平８−２７６５０８号公報特開平８−２３３１１０号公報

ところで、特許文献１や特許文献２に記載されたシールリングにおいては、その成形用金型のパーティングラインをシールリングの一側面に設けるようにしているため、複合ステップカット形状の合い口部を成形するキャビティ部の加工が極めて難しく、金型の製造が困難であるという問題がある。このため、その金型で成形されるシールリングのコストも高いという問題があった。

ここで、自動車の自動変速機においては、小型化、軽量化に向けて開発が進められており、シールリングにおいても、必然的に小型化、具体的に外径寸法が２０ｍｍ以下のものが要求されている。

上記のような外径サイズの小さいシールリングの射出成形において、特許文献１に記載されているように、展開長さの略中央の内径面にゲートを形成すると、図４に示すシールリングの組込み時に合い口が大きく開き、その合い口から周方向に１８０°ずれたゲートの位置に曲げ応力が集中して、ゲートから破断し易いという問題がある。

また、シールリングは全長が長く、かつ、細いので、展開長さの略中央部にゲートを配置すると、溶融樹脂はゲートから両方の末端部に流れるため、ゲート部は樹脂の分岐点となる。このため、ゲート部周辺では樹脂組成物に配合された繊維強化材の配向が一方向とならないので、強度が十分に発現しない。特に曲げ応力が集中する位置にゲートがあるため、外径サイズに関らずシールリングの組込み時にはゲートから破断し易い。

一方、特許文献２に記載されたシールリングのように、合い口部にゲートを形成すると、組込み時の破断防止に効果を挙げることができるものの、ゲート側に大きな射出成形圧が作用して、その合い口部に大きなバリが発生し易く、成形後の後加工によりバリ取りを行う必要が生じる。

また、成形時、成形金型のゲートに圧入された溶融樹脂は、リング成形用キャビティの一端の合い口成形部から他端の合い口成形部に流動し、その流動距離が長いため、シールリングの全長間での材料特性が不均一になり易いという問題もある。

この発明の第１の課題は、複合ステップカット形状の合い口を有するシールリングの成形用金型の製作の容易化を図ることである。

また、この発明の第２の課題は、組込み時に破断することの少ない、材料特性に優れた射出成形品からなる小径のシールリングを提供することである。

上記の第１の課題を解決するために、この発明においては、射出成形品からなる環状体の周方向一部に分離端が形成され、その分離端に複合ステップカット形状の合い口が形成された合成樹脂製のシールリングにおいて、前記環状体の軸方向の厚み中央位置にパーティングラインを設けた構成を採用したのである。

また、第２の課題を解決するために、この発明においては、前記環状体の分離端から周方向に１８０°ずれた位置の外径面にゲートを設けた構成を採用したのである。

上記のように、環状体の分離端から周方向に１８０°ずれた位置の外径面にゲートを設けることによって、シールリングの拡径時のゲート部での変形量は、分離端から周方向に１８０°ずれた位置の内径面にゲートを設けたものに比較して、径差分に応じて小さくなり、環状体の外径が２０ｍｍ以下とされた小径のシールリングや環状体の軸方向の厚みｔが径方向の幅ｗの１．５倍以上(ｔ≧１．５ｗ)とされた厚肉のシールリングであっても、拡径時に破損するのを防止することができる。

上記のように、環状体の軸方向の厚み中央位置にパーティングラインを設けることによって、成形用金型の合わせ面のそれぞれから複合ステップカット形状の合い口を形成することができるようになり、成形用金型の製造の容易化を図ることができる。

また、環状体の分離端から周方向に１８０°ずれた位置の外径面にゲートを設けることによって、シールリングの拡径時のゲート部での変形量は上記ゲートを分離端から周方向に１８０°ずれた位置の内径面に設ける場合に比較して、径差分に応じて小さくなり、拡径による組み込み時に破損することの少ないシールリングを得ることができる。

さらに、環状体の分離端から周方向に１８０°ずれた位置の外径面にゲートを設けることによって、成形用金型のゲートから溶融樹脂を圧入するシールリングの成形時、ゲートからの溶融樹脂はリング成形用キャビティの両端の合い口成形部にスムーズに流れることになり、周方向の全長にわたって材料特性の均一なシールリングを成形することができる。

以下、この発明の実施の形態を図１および図２に基いて説明する。図示のように、この発明に係るシールリング１は、環状体２の周方向の一部に形成された分離端に合い口３を形成した構成とされており、上記環状体２の内径面には、その環状体２の軸方向厚みｔより薄肉の環状膨出部２ａが形成されている。図２(ＩＩ)のｗは環状体２の径方向の幅寸法を示している。

合い口３は、周方向で対向する分離端の内周部に平坦な突合せ面３ａを形成し、分離端の外周部には上記突合せ面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を設けた複合ステップカット形状の合い口からなり、上記一対のリップ３ｂは軸方向で対向し、その対向面は互いに接触している。

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なり、上記環状体２の合い口３から周方向に略１８０°ずれた位置の外径面にゲート４が形成されている。

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すぐれているため、シールリング１の成形材として適切である。

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樹脂製シールリング１に要求される特性が得られ易いので好ましい。

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１００重量部に対して２〜２５重量部が適切である。

図１(Ｉ)および図２(III)に示すように、環状体２の軸方向の厚み中央位置にはパーティングライン５が設けられている。

上記のように、環状体２の軸方向の厚み中央位置にパーティングライン５を設けることによって、成形用金型の合わせ面のそれぞれに複合ステップカット形状の合い口３を形成することができるため、上記合い口３を比較的簡単に彫刻することができ、成形用金型の製造の容易化を図ることができる。

また、環状体２の分離端から周方向に略１８０°ずれた位置の外径面にゲート４を設けることによって、シールリング１の拡径時においてゲートは圧縮力を受け、内径面に設ける場合にゲートが受ける引張力に対して破壊強度が高くなるので拡径時に破損することの少ないシールリングを得ることができる。

さらに、環状体２の分離端から周方向に略１８０°ずれた位置の外径面にゲート４を設けることによって、シールリング１の拡径時のゲート４部での変形量はゲートを分離端から周方向に略１８０°ずれた位置の内径面に設ける場合に比較して、径差分に応じて小さくなり、環状体２の外径が２０ｍｍ以下とされた小径のシールリング１や環状体２の軸方向の厚みｔが径方向の幅ｗの１．５倍以上(ｔ≧１．５ｗ)とされた厚肉のシールリング１であっても、拡径時に破損することの少ないシールリングを得ることができる。

また、成形用金型のゲートから溶融樹脂を圧入するシールリングの成形時、ゲートから両端の合い口成形部までの距離は略等しいため、ゲートからの溶融樹脂はリング成形用キャビティの両端の合い口成形部にスムーズに流れることになり、周方向の全長にわたって材料特性の均一なシールリングを成形することができる。

炭素繊維３０％を含有するＰＥＥＫ組成物を用いて、環状体２の分離端から周方向に１８０°ずれた位置の外径面にゲート４を形成した３つのシールリング(本発明品１)と、環状体２の分離端から周方向に１８０°ずれた位置の内径面にゲート４を形成した３つのシールリング(比較品１)を射出成形により形成した。

本発明品１および比較品１のシールリングの各部の寸法は、
外径φ１９．６ｍｍ、内径φ１６．６ｍｍ、厚みｔ１．５ｍｍ、幅ｗ１．８ｍｍ、ゲートの径φ０．６ｍｍ、
である。

上記シールリングについて、図４に示すようなテーパ治具を用い、そのテーパ治具に各シールリングを嵌合し、大径端部側への移動によりシールリングを拡径させ、シールリングが破断した位置でのテーパ治具の外径(シールリングの内径)寸法を記録した。その破断試験結果を表１に示す。

本発明品１および比較品１のシールリングをリング溝に組込むために必要な拡大内径はφ２２ｍｍ程度であるが、内径面にゲートを設けた比較品１のシールリングでは組み込み時に破断する可能性が高いと考えられる。

実施例１に記載の成形材料を用いて、環状体２の分離端から周方向に１８０°ずれた位置の外径面にゲート４を形成した５つのシールリング(本発明品２)と、環状体２の分離端から周方向に１８０°ずれた位置の内径面にゲート４を形成した５つのシールリング(比較品２、比較品３)を射出成形により形成した。

本発明品２および比較品２のシールリングの各部の寸法は、
外径φ１５．８ｍｍ、内径φ１３．２ｍｍ、厚みｔ１．３ｍｍ、幅ｗ１．５ｍｍ、ゲートの径φ０．６ｍｍ、
である。
また比較品３は、ゲートを縦０．６ｍｍ×長さ０．９ｍｍとしている点でのみ本発明品２および比較品２と相違して、残りの各部の寸法は本発明品２および比較品２と同一である。

これらの各シールリングを実施例１と同様の試験方法によってシールリングが破断した位置でのテーパ治具の外径(シールリングの内径)寸法を記録した。その破断試験結果を表２に示す。

本発明品２、比較品２および比較品３のシールリングをリング溝に組込むために必要な拡大内径はφ２０ｍｍ程度であるが、内径面にゲートを設けた比較品２および比較品３のシールリングでは組み込み時にほとんどが破断すると考えられる。

実施例１に記載の成形材料を用いて、環状体２の分離端から周方向に１８０°ずれた位置の外径面にゲート４を形成した２つのシールリング(本発明品３)と、環状体２の分離端から周方向に１８０°ずれた位置の内径面にゲート４を形成した２つのシールリング(比較品４)を射出成形により形成した。

本発明品３および比較品４のシールリングの各部の寸法は、
外径φ２９．０ｍｍ、内径φ２４．１ｍｍ、厚みｔ２．５ｍｍ(ｔ／ｗ＝１．６７)、幅ｗ１．５ｍｍ、ゲートの径φ０．６ｍｍ、
である。

これらの各シールリングを実施例１と同様の試験方法によってシールリングが破断した位置でのテーパ治具の外径(シールリングの内径)寸法を記録した。その破断試験結果を表３に示す。

本発明品３、比較品４のシールリングをリング溝に組込むために必要な拡大内径はφ２８ｍｍ程度であるが、内径面にゲートを設けた比較品４のシールリングでは組み込み時に破断する可能性が高いと考えられる。

(Ｉ)この発明に係るシールリングの斜視図、(II)は合い口部の斜視図 (Ｉ)は図１(Ｉ)の正面図、(II)は(Ｉ)のイ−イ線に沿った断面図、(III)は(Ｉ)に示すシールリングの展開図シールリングの使用の一例を示す断面図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
３合い口
４ゲート
５パーティングライン

Claims

射出成形品からなる環状体の周方向一部に分離端が形成され、その分離端に複合ステップカット形状の合い口が形成された合成樹脂製のシールリングにおいて、
前記環状体の軸方向の厚み中央位置にパーティングラインを設けたことを特徴とするシールリング。
前記環状体の分離端から周方向に１８０°ずれた位置の外径面にゲートが形成された請求項１に記載のシールリング。
前記環状体の外径が２０ｍｍ以下とされた請求項１又は２に記載のシールリング。
前記環状体の軸方向の厚みをｔ、径方向の幅をｗとしたとき、ｔ≧１．５ｗとされた請求項１乃至３のいずれかに記載のシールリング。