JP2009058028A - シールリング - Google Patents

Abstract

【課題】相手部材に対する追随性及び油圧応答性の高いシールリングを提供する。
【解決手段】軸孔２０を有するハウジング２と軸孔２０に挿入される軸３のうちの一方の部材に設けられた環状溝３０に装着され、密封対象流体から受ける圧力によって、これら２部材のうちの他方の部材２の表面２１に密着するとともに、環状溝３０の非密封対象流体側の側壁面３１に摺動接触することにより、２部材間の環状隙間４をシールするシールリング１において、密封対象流体から非密封対象流体側Ａかつ他方の部材側２の方向の圧力を受けるように構成された受圧凹部１２を有し、シールリング１の非密封対象流体側の側面１４は、環状溝の溝底側が他方の部材側に対して非密封対象流体側Ａに突出したテーパ状の傾斜面であることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、２部材間の環状隙間をシールするためのシールリングに関するものである。

図４に示すのは、断面矩形のシールリングであり、図５に示すような回転継ぎ手における軸シールとして、あるいは、特許文献に示すようなパワーステアリングにおけるコントロールバルブ用シールとして用いられている。図４は、従来技術に係るシールリングの模式的断面図である。図５は、回転継ぎ手の一部切り欠き模式的斜視断面図である。

シールリング１００は、ハウジング２００の軸孔２０１と、該軸孔２０１に挿入され、ハウジング２００に対して回転・揺動運動をする軸３００と、の間の環状隙間をシールするものである。

図４（ａ）に示すように、シールリング１００は、軸３００の外周面に設けられた環状溝３０１に装着され、密封対象流体側Ｏから受ける圧力Ｐにより、その外周面１０１がハウジング２００の軸孔２０１内周面に密着し、非密封対象流体側Ａの側面１０２が環状溝３０１の側壁面３１０に密着する。これにより、密封対象流体の非密封対象流体側Ａへの漏れを防止している。

また、軸３００の回転・揺動運動時においては、シールリング１００は、基本的に外周面１０１がハウジング２００の軸孔２０１内周面に密着して軸３００に対して静止した状態となり、側面１０２が軸３００の環状溝３０１の側壁面３１０に対して摺動する構成となっている。すなわち、ハウジング２００と軸３００との相対回転においては、シールリング１００は、ハウジング２００と供回りするように構成されている。
実開平４−１１０６７３号公報

油圧が作用する前の状態においては、シールリング１００は、環状溝３０１に対して自由な状態で装着されているため、必ずしも非密封対象流体側Ａに押し込まれた状態となっているわけではない。すなわち、側面１０２が必ずしも環状溝３０１の側壁面３１０に密着しているわけではない。したがって、装着時においてシールリング１００が密封対象流体側Ｏに位置している場合には、油圧を受けてシールリング１００が非密封対象流体側Ａに向かって軸方向に移動し、側面１０２が環状溝３０１の側壁面３１０に密着する状態となる。

しかしながら、シールリング１００の外周面１０１とハウジング２００の軸孔２０１内周面との間の摺動抵抗の度合によっては、油圧が作用してもシールリング１００が完全に非密封対象流体側Ａに押し込められずに環状溝３０１の側壁面３１０との間に隙間が生じ、図４（ｂ）に矢印で示すような漏れ経路が形成されることがある。

例えば、図５に示す回転継ぎ手においては、図中の矢印で示す流路に加わる圧力をシールリング１００によって密封することで油の流路を確保しているが、上述のような漏れ経路が形成されてしまうと、油の流路を確保することが困難となってしまう。

また、軸回転時における動圧の発生やハウジング２００及び軸３００の偏心等による環状隙間の変化等が生じた場合でも、ハウジング２００及び軸３００に対するシールリング
１００の密着状態は維持されなければならない（ハウジング及び軸に対する追随性）。

従来においては、シールリングの外径寸法や厚さ（外周面の半径寸法と内周面の半径寸法との差）を調整することによって、油圧応答性の向上（油圧が作用してからシールリングが漏れ経路を遮断するまでに要する時間を短くすること）や追随性の向上を図ってきたが、さらなる向上が望まれている。

本発明は上記の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、相手部材に対する追随性及び油圧応答性の高いシールリングを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明におけるシールリングは、
軸孔を有するハウジングと前記軸孔に挿入される軸のうちの一方の部材に設けられた環状溝に装着され、
密封対象流体から受ける圧力によって、これら２部材のうちの他方の部材の表面に密着するとともに、前記環状溝の非密封対象流体側の側壁面に摺動接触することにより、前記２部材間の環状隙間をシールするシールリングにおいて、
密封対象流体から非密封対象流体側かつ前記他方の部材側の方向の圧力を受けるように構成された受圧凹部を有し、
シールリングの非密封対象流体側の側面は、前記環状溝の溝底側が前記他方の部材側に対して非密封対象流体側に突出したテーパ状の傾斜面であることを特徴とする。

このように、シールリングが受圧凹部で密封対象流体から非密封対象流体側かつ他方の部材側方向に圧力を受けることより、シールリングの軸及びハウジングに対する追随性が向上されるとともに、油圧作動時におけるシールリングの軸方向の移動がスムーズとなって漏れ経路の形成が抑制される。

また、環状溝の側壁面に対しては、テーパ状に構成された非密封対象流体側の傾斜側面における環状溝の溝底側の縁部が摺動する構成となる。したがって、シールリングの環状溝に対する摺動抵抗が低減され、回転トルクの低減、摺動時における発熱や摩耗の低減を図ることができる。

前記受圧凹部は、
シールリングにおける密封対象流体側であって前記環状溝の溝底側の部分に設けられ、非密封対象流体側かつ前記他方の部材側の方向に向かって凹んだ凹部であり、
前記他方の部材の表面に密着する周面の反対側に設けられ、軸方向に沿って延びる受圧周面と、
前記非密封対象流体側の側面の反対側に設けられ、該側面に沿ってテーパ状に延びる受圧傾斜面と、を有するとよい。

かかる構成によれば、密封対象流体から、受圧周面によって径方向に他方の部材側の方向の圧力を受け、受圧傾斜面によって軸方向に対して他方の部材側に傾いた方向、すなわち、非密封対象流体側かつ他方の部材側の方向の圧力を受ける。したがって、これらの圧力の合力により、シールリングには非密封対象流体側かつ他方の部材側の方向の力が作用し、軸及びハウジングに対する追随性が向上される。

上記目的を達成するために、本発明におけるシールリングは、
軸孔を有するハウジングと前記軸孔に挿入される軸のうちの一方の部材に設けられた環状溝に装着され、
密封対象流体側から受ける圧力によって、これら２部材のうちの他方の部材の表面に密着するとともに、前記環状溝の非密封対象流体側の側壁面に摺動接触することにより、前記２部材間の環状隙間をシールするシールリングにおいて、
前記他方の部材の表面に密着するシール周面と、該シール周面の反対側に設けられ密封対象流体から前記他方の部材側の方向の圧力を受ける受圧周面と、有する筒状部と、
前記筒状部の非密封対象流体側の端部から前記環状溝の溝底側に向かって、径方向に対して非密封対象流体側に斜めの方向に突出し、密封対象流体側及び非密封対象流体側の両側面がテーパ状の傾斜面に構成された突出部と、を備え、
前記突出部の非密封対象流体側の側面における前記環状溝の溝底側の縁部が、前記環状溝の側壁面に摺動接触し、
前記突出部の密封対象流体側の側面が、密封対象流体から非密封対象流体側かつ前記他方の部材側の方向の圧力を受けることを特徴とする。

このように、筒状部の受圧周面が、密封対象流体から他方の部材側の方向の圧力を受け、突出部の密封対象流体側の傾斜側面が、密封対象流体から非密封対象流体側かつ他方の部材側の方向、すなわち、軸方向に対して他方の部材側に傾いた方向の圧力を受けることにより、シールリングには、これらの圧力の合力による非密封対象流体側かつ他方の部材側の方向の力が作用する。これにより、シールリングの軸及びハウジングに対する追随性及び油圧応答性が向上される。

また、環状溝の側壁面に対しては、テーパ状に構成された非密封対象流体側の傾斜側面における環状溝の溝底側の縁部が摺動する構成となり、シールリングの環状溝に対する摺動抵抗が低減される。したがって、回転トルクの低減、摺動時の発熱や摩耗の低減が図られる。

以上説明したように、本発明により、相手部材に対する追随性及び油圧応答性が向上する。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（実施例）
図１〜図３を参照して、本発明の実施例に係るシールリング１について説明する。図１は、本実施例に係るシールリング１の構成を示す模式図であり、（ａ）がシールリング１を軸方向からみた様子を示し、（ｂ）が（ａ）のＡ−Ａ断面を示している。図２は、本実施例に係るシールリング１の装着状態を示す模式的断面図である。図３は、本実施例に係るシールリング１の寸法形状を説明する模式的断面図である。

図１に示すように、シールリング１は、断面略Ｌ字形の樹脂材料からなる環状部材である。シールリング１の材料としては、例えば、充填剤入りＰＴＦＥやＰＡ（ポリアミド）等を挙げることができる。

図２に示すように、シールリング１は、ハウジング２と、ハウジング２の軸孔２０に挿入された軸３との間の環状隙間４をシールするためのものであり、軸３の外周面に設けられた環状溝３０に装着されて使用される。本実施例に係るシールリング１は、例えば、図５に示すような回転継ぎ手の軸シールや、パワーステアリングのコントロールバルブ用シ
ール等の回転・揺動用シールとして用いることができる。

シールリング１は、軸方向に円筒状に延びる筒状部１０と、筒状部１０の非密封対象流体側Ａの端部から軸中心に向かって、径方向に対して非密封対象流体側Ａ（筒状部１０とは反対側）に傾いた方向に突出する突出部１１と、から構成されている。そして、筒状部１０と突出部１１とが劣角を形成する部分に、非密封対象流体側Ａかつハウジング２側の方向に向かって凹んだ受圧凹部１２が形成されている。

シールリング１は、密封対象流体側Ｏ（図中下側）から作用する油圧（図中矢印Ｐ）により、非密封対象流体側Ａ（図中上側）に押される。そして、筒状部１０の外周面１３が、軸孔２０の内周面２１に密着し、突出部１１の非密封対象流体側Ａの傾斜側面（テーパ面）１４の内径側の縁部１５が環状溝３０の側壁面３１に密着する。これにより、密封対象流体の非密封対象流体側Ａへの漏れが抑制される。

また、軸３の回転・揺動運動時においては、シールリング１は、外周面１３がハウジング２の軸孔内周面２１に密着し、傾斜側面１４の縁部１５が軸３の環状溝３０の側壁面３１に対して摺動する。すなわち、ハウジング２と軸３との相対回転においては、シールリング１は基本的にハウジング２と供回りするように構成されている。

受圧凹部１２は、筒状部１０の内周面１６と、突出部１１の密封対象流体側の傾斜側面（テーパ面）１７と、から構成されている。図２に示すように、内周面１６は、密封対象流体から外径方向、すなわち、ハウジング２の軸孔内周面２１側に向かう方向の圧力を受け、テーパ面１７は、概ね軸方向であって、若干軸方向に対して外径側に傾いた方向の圧力を受ける。したがって、シールリング１には、図２において矢印Ｑで示すように、内周面１６、テーパ面１７で受ける圧力の合力によって、ハウジング２の軸孔内周面２１側かつ非密封対象流体側Ａの方向に作用する力が発生する。

この合力の作用によって、シールリング１のハウジング２及び軸３に対する追随性が向上される。また、油圧作動時におけるシールリング１の軸方向の移動がスムーズとなり、シールリング１と環状溝３０の側壁面３１との接触状態をより確実に形成することができる。したがって、漏れ経路の形成を防止することができ、また、油圧応答性が向上されることにより、油圧が作用する前の密封対象流体側Ｏと非密封対象流体側Ａとが連通した状態から、油圧が作用してシールリング１と環状溝３０の側壁面３１とが接触する密封状態となるまでの時間が短縮される。すなわち、漏れ経路が形成された状態を迅速に解消することができる。したがって、漏れ経路を介しての吹き抜け漏れを低減することができ、また、例えば、図５に示す回転継ぎ手においては、油の流路の確保をより確実に行うことができる。

また、環状溝３０の側壁面３１に対しては、テーパ状に構成された非密封対象流体側の傾斜側面１４の縁部１５が摺動する構成となるので、シールリング１の環状溝３０に対する摺動抵抗が低減され、回転トルクの低減、摺動時における発熱や摩耗の低減を図ることができる。

また、突出部１１の先端側の縁部１５を環状溝３０の側壁面３１に摺動接触させる構成とすることで、従来技術に係るシールリップの先端が摺動面と接触する構成と同じような効果を得ることができ、ハウジング２及び軸３の偏心時等における摺動相手部材の挙動による影響が低減され、良好なシール性の維持が可能となる。

また、受圧凹部１２（傾斜側面１７）で受ける圧力によって縁部１５を支点として生じるモーメント等の影響により、縁部１５における環状溝３０の側壁面３１に対する密着性
が向上される。したがって、縁部１５によって構成される摺動シール部のシール性が向上される。

また、シールリング１の非密封対象流体側Ａの側面１４のうち環状溝３０の開口部側の領域は、環状溝３０の開口部の縁部から離れた構成となっているため、シールリング１の一部が軸孔２０の表面２１と軸３の表面との間に噛み込み等を生じるのが防止される。

次に、図３を参照して、本実施例に係るシールリング１の寸法形状について詳しく説明する。ここでは、シールリング１が装着される環状溝３０が従来と同じ仕様である場合における、シールリング１の寸法形状の好ましい一例を示す。したがって、相手部材の仕様等が異なる場合にはシールリングの寸法形状も当然変更されるものであり、その場合は以下に示すものに限られるものではない。

まず、シールリング１の全体の高さ（軸方向の幅）Ｈ１及び肉厚（最も外側の外周面の半径寸法と最も内側の内周面の半径寸法との差）Ｔ１はそれぞれ１．９５ｍｍ、１．７ｍｍである。これは、従来の矩形断面のシールリングと同じ設定である。

次に、筒状部１０の外周面１３の高さ（軸方向の幅）Ｈ２は、１．６５ｍｍ、筒状部１０の肉厚Ｔ２は、０．８ｍｍ、突出部１１の軸方向の幅Ｈ３は、０．８ｍｍである。また、筒状部１０の内周面１６と突出部１１のテーパ面１７とがなす角度αは、１００°、テーパ面１４が径方向に対してなす角度βは、１０°となっている。このテーパ面１４の角度βは、角度βによって形成される高さ（Ｈ１−Ｈ２）がシールリング高さ（Ｈ１）に対して１０〜２０％の範囲となるように設定するのが好ましい。なお、上記各寸法の寸法公差は±０．０５ｍｍとする。

このように、本実施例に係るシールリング１は、受圧凹部１２を設けることにより、従来の矩形断面のシールリングと比べてボリュームが小さくなっており、ボリュームに対する受圧面の面積の比率が従来と比べて増加している。したがって、従来のシールリングに比して相手部材に対する追随性及び油圧応答性が向上される。

本実施例に係るシールリングの構成を示す模式図。 本実施例に係るシールリングの装着状態を示す模式的断面図。 本実施例に係るシールリングの模式的断面図。 従来技術に係るシールリングの模式的断面図。 回転継ぎ手の一部切り欠き模式的斜視断面図。

符号の説明

１ シールリング
１０ 筒状部
１１ 突出部
１２ 受圧凹部
１３ 外周面
１４ 傾斜側面
１５ 縁部
１６ 内周面
１７ 傾斜側面
２ ハウジング
２０ 軸孔
２１ 内周面
３ 軸
３０ 環状溝
３１ 側壁面
４ 環状隙間

Claims (3)

1. 軸孔を有するハウジングと前記軸孔に挿入される軸のうちの一方の部材に設けられた環状溝に装着され、
   密封対象流体から受ける圧力によって、これら２部材のうちの他方の部材の表面に密着するとともに、前記環状溝の非密封対象流体側の側壁面に摺動接触することにより、前記２部材間の環状隙間をシールするシールリングにおいて、
   密封対象流体から非密封対象流体側かつ前記他方の部材側の方向の圧力を受けるように構成された受圧凹部を有し、
   シールリングの非密封対象流体側の側面は、前記環状溝の溝底側が前記他方の部材側に対して非密封対象流体側に突出したテーパ状の傾斜面であることを特徴とするシールリング。
2. 前記受圧凹部は、
   シールリングにおける密封対象流体側であって前記環状溝の溝底側の部分に設けられ、非密封対象流体側かつ前記他方の部材側の方向に向かって凹んだ凹部であり、
   前記他方の部材の表面に密着する周面の反対側に設けられ、軸方向に沿って延びる受圧周面と、
   前記非密封対象流体側の側面の反対側に設けられ、該側面に沿ってテーパ状に延びる受圧傾斜面と、を有することを特徴とする請求項１に記載のシールリング。
3. 軸孔を有するハウジングと前記軸孔に挿入される軸のうちの一方の部材に設けられた環状溝に装着され、
   密封対象流体側から受ける圧力によって、これら２部材のうちの他方の部材の表面に密着するとともに、前記環状溝の非密封対象流体側の側壁面に摺動接触することにより、前記２部材間の環状隙間をシールするシールリングにおいて、
   前記他方の部材の表面に密着するシール周面と、該シール周面の反対側に設けられ密封対象流体から前記他方の部材側の方向の圧力を受ける受圧周面と、有する筒状部と、
   前記筒状部の非密封対象流体側の端部から前記環状溝の溝底側に向かって、径方向に対して非密封対象流体側に斜めの方向に突出し、密封対象流体側及び非密封対象流体側の両側面がテーパ状の傾斜面に構成された突出部と、を備え、
   前記突出部の非密封対象流体側の側面における前記環状溝の溝底側の縁部が、前記環状溝の側壁面に摺動接触し、
   前記突出部の密封対象流体側の側面が、密封対象流体から非密封対象流体側かつ前記他方の部材側の方向の圧力を受けることを特徴とするシールリング。

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