JP2009085391A - シールリング - Google Patents

Abstract

【課題】シールリングの材料として耐摩耗性に優れた高弾性材料を用いる場合であっても、装着作業時に破損し難いシールリングを提供する。
【解決手段】軸に設けられた環状溝に装着され、かつ該環状溝の側壁面とハウジングに対してそれぞれ接触することで、これら軸とハウジングとの間の環状隙間をシールすると共に、周方向の一ヶ所にて分離された分離部１１が設けられたシールリング１０において、環状溝の側壁面に当接しないように軸方向の厚みが薄い軸方向薄肉部１４が全周にわたって設けられると共に、軸心に対して分離部１１と対称となる位置には、軸方向薄肉部１４の一部の径方向の厚みが薄く構成されることで、径方向の厚みが薄い径方向薄肉部１５が設けられていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、シールリングに関するものである。

各種油圧機器においては、油圧を保持するために樹脂製のシールリングが多用されている。かかるシールリングは、一般的に、軸に設けられた環状溝などに装着し易いように、周方向の一箇所に分離部が設けられている。

また、シールリングには一般的に耐摩耗性の向上が求められる。そこで、近年、耐摩耗性を向上させるために、シールリングの材料として、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの高弾性材料が用いられている。

しかし、高弾性材料からなるシールリングは、耐摩耗性に優れるものの、復元力が強く、シールリングを装着する際に、シールリングの一部が破損してしまい易いという欠点がある。この点について、図１２及び図１３を参照して説明する。

図１２はシールリングの装着作業の様子を示す模式的断面図の一部である。図１３はシールリングの形状が復元する様子を示す模式的平面図である。

この図に示すシールリング１００は、軸２００に設けられた環状溝２０１に装着される。このシールリング１００を装着する場合、治具４００が用いられる。この治具４００は、先端側にシールリング１００の内径よりも小径の円柱面４０１を有し、後端側に軸２００の外径よりも大径の円柱面４０２を有し、中央に先端側から後端側に向かって拡径するテーパ面４０３を有する。また、治具４００の後端には、軸２００の先端に嵌まる嵌合穴４０４が設けられている。

シールリング１００を装着する際には、図１２に示すように、治具４００に設けられた嵌合穴４０４に軸２００の先端を嵌める。そして、治具４００の先端側からシールリング１００を嵌めて、後端側に向かってシールリング１００をスライドさせる。シールリング１００は、治具４００のテーパ面４０３をスライドする過程（矢印Ａ参照）で、分離部における先端同士の間隔が徐々に大きくなる。そして、シールリング１００が治具４００を通過して、軸２００に設けられた環状溝２０１に装着される過程（矢印Ｂから矢印Ｃ参照）で、シールリング１００は元の形状に復元する。つまり、分離部における先端同士が再び接触する。

図１３はシールリング１００が復元して元の形状に戻る際の様子を示したものである。図示のように、シールリング１００の分離部１０１は、治具４００の後端付近をスライドしている際には所定の隙間を有している。そして、シールリング１００が治具４００を通過して、環状溝２０１に装着される過程で、元の形状に復元する。つまり、分離部１０１における各先端が矢印Ｒ方向に移動するように変形する。

ここで、上記の通り、シールリング１００の材料として、ＰＥＥＫなどの高弾性材料が用いられる場合、シールリング１００の復元力が高くなる。そのため、シールリング１００が元の形状に復元する際に、分離部１０１における先端同士が激しく衝突する。これにより、先端の一部が破損するおそれがある。

以上のように、シールリングの材料として、ＰＥＥＫなどの高弾性材料を用いる場合に
は、耐摩耗性に優れるものの、復元力が強く、シールリングを装着する作業において、シールリングの一部が破損してしまい易いという欠点がある。

なお、関連する技術として、特許文献１，２に開示されたものがある。
特許第３５７６６４２号公報 特開２００４−３５３７６０号公報

本発明の目的は、シールリングの材料として耐摩耗性に優れた高弾性材料を用いる場合であっても、装着作業時に破損し難いシールリングを提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。

すなわち、本発明のシールリングは、
相対運動自在に組み付けられる２部材のうちの一方の部材に設けられた環状溝に装着され、かつ該環状溝の側壁面と他方の部材の周面に対してそれぞれ接触することで、これら２部材間の環状隙間をシールすると共に、周方向の一ヶ所にて分離された分離部が設けられたシールリングにおいて、
前記環状溝の側壁面に当接しないように軸方向の厚みが薄い軸方向薄肉部が全周にわたって設けられると共に、
軸心に対して前記分離部と対称となる位置には、前記軸方向薄肉部の一部の径方向の厚みが薄く構成されることで、径方向の厚みが薄い径方向薄肉部が設けられていることを特徴とする。

本発明のシールリングによれば、環状溝の側壁面に当接しない軸方向薄肉部が全周にわたって設けられるので、シールリングと環状溝の側壁面との間における摺動抵抗を低減させることができる。そして、軸心に対して分離部と対称となる位置に径方向薄肉部が設けられているので、分離部における先端同士を離した状態から元の形状に復元する際の復元力を低減させることができる。これにより、シールリングを環状溝に装着する際に分離部における先端同士の衝突力を低減させることができる。従って、シールリングの材料として耐摩耗性に優れた高弾性材料を用いる場合であっても、装着作業時の破損を抑制することができる。ただし、本発明のシールリングの材料が高弾性材料に限定されるわけではない。また、径方向薄肉部は、軸方向薄肉部の一部の径方向の厚みが薄く構成されたものであるので、シール性に影響することもない。

また、軸心に対して前記分離部と対称となる位置とは異なる位置にも、前記軸方向薄肉部の一部の径方向の厚みが薄く構成されることで、径方向の厚みが薄い径方向薄肉部が複数設けられているとよい。

これにより、復元力をより一層低減させることができる。

さらに、前記軸方向薄肉部には、軸方向に貫通する複数の貫通孔が設けられているとよい。

これにより、復元力をより一層低減させることができる。

以上説明したように、本発明によれば、シールリングの材料として耐摩耗性に優れた高
弾性材料を用いる場合であっても、装着作業時の破損を抑制することができる。

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１）
図１〜図５を参照して、本発明の実施例１に係るシールリングについて説明する。図１は本発明の実施例１に係るシールリングの一部破断側面図である。図２は本発明の実施例１に係るシールリングの平面図である。図３は本発明の実施例１に係るシールリングの装着状態を示す模式的断面図である。図４は本発明の実施例１に係るシールリングと環状溝との位置関係を示す位置関係図である。図５は仮想技術に係るシールリングと環状溝との位置関係を示す位置関係図である。

＜シールリング＞
特に、図１及び図２を参照して、本発明の実施例１に係るシールリングの構成について説明する。本実施例に係るシールリング１０は、その素材（材料）として、耐摩耗性に優れたＰＥＥＫなどの高弾性材料が用いられる。

本実施例に係るシールリング１０は、周方向の一箇所にて分離された分離部１１が設けられている。本実施例においては、分離部１１は、いわゆる特殊ステップカット（外周面側及び両側面側がステップ状に切断されたもの）により構成されている。なお、この特殊ステップカットについては公知技術であるので、その詳細説明は省略するが、分離部に特殊ステップカットを採用した場合には、熱によりシールリングが膨張収縮してもシール性が変化しないという特性を有する。

そして、本実施例に係るシールリング１０には、その内周側に、軸方向の厚みが薄い軸方向薄肉部１４が全周にわたって設けられている。また、本実施例に係るシールリング１０には、軸心に対して分離部１１と対称となる位置に、軸方向薄肉部１４の一部の径方向の厚みが薄く構成されることで、径方向の厚みが薄い径方向薄肉部１５が設けられている。

＜シールリングの使用状態＞
特に、図３を参照して、本発明の実施例１に係るシールリング１０を使用している状態について説明する。本実施例に係るシールリング１０は、相対回転自在に組み付けられる２部材（軸２０とハウジング３０）のうちの軸２０に設けられた環状溝２１に装着される。

そして、シールリング１０における外周側の軸方向の厚みが厚い部分における側面１３の一部が、全周にわたって環状溝２１の側壁面２１ａに摺動自在に接触する。また、シールリング１０の外周面１２の全体が、ハウジング３０（の軸孔内周面）に摺動自在に接触する。これにより、軸２０とハウジング３０との間の環状隙間が、シールリング１０によってシールされる。なお、シールリング１０の内周面１６と環状溝２１の溝底面２１ｂとの間には、隙間が形成される。

図３に示した例においては、左側が高圧側（Ｈ）であり、右側が低圧側（Ｌ）である。なお、高圧側（Ｈ）が密封対象となる油が密封された領域となり、低圧側（Ｌ）が大気に曝される場合や、高圧側（Ｈ）と低圧側（Ｌ）の両方共に油が密封された領域となる場合
などがある。

シールリング１０を環状溝２１に装着する方法については、背景技術の中で説明したように治具を用いて行うことができる。なお、装着方法は背景技術の中で説明した方法に限定されるものではないが、いずれにしても、装着作業においては、分離部１１における先端同士を離間させるようにシールリング１０を変形（図２中、矢印Ｐ方向への変形）させた後に、元の形状に復元させる動作（図２中、矢印Ｑ方向に変形する動作）が伴う。

＜本実施例の優れた点＞
本実施例に係るシールリング１０によれば、その素材（材料）として、耐摩耗性に優れたＰＥＥＫなどの高弾性材料が用いられている。従って、摩耗による劣化を抑制することができ、耐久性を高めることができる。そして、環状溝２１の側壁面２１ａに当接しない軸方向薄肉部１４が全周にわたって設けられるので、シールリング１０と環状溝２１の側壁面２１ａとの間における摺動抵抗を低減させることができる。これにより、摩耗による劣化を相乗的に抑制することができる。

また、本実施例に係るシールリング１０は、軸心に対して分離部１１と対称となる位置に径方向薄肉部１５が設けられている。そのため、分離部１１における先端同士を離すようにシールリング１０を変形させる場合に、弾性反発力が最も大きくなる部分（軸心に対して分離部１１と対称となる辺りの部分）の剛性を低減させることができる。これにより、分離部１１における先端同士を離した状態から元の形状に復元する際の復元力を低減させることができる。従って、シールリング１０を環状溝２１に装着する際に分離部１１における先端同士の衝突力を低減させることができる。

また、径方向薄肉部１５は、シールする部分とはならない軸方向薄肉部１４の一部の径方向の厚みが薄く構成されたものであるので、シール性に影響することもない。なお、復元力が低減されることにより、高圧側（Ｈ）の圧力が高まると、シールリング１０は拡径するように変形し易くなり、外周面側のシール性を高めることができるという効果も発揮する。

ここで、復元力を低減させるという観点から、シール性には影響しない軸方向薄肉部１４の全体について、径方向の厚みを薄くすれば良いようにも考えられ得る。しかしながら、そのような構成を採用した場合には、装着性の観点から望ましくない。この点について、図４及び図５を参照して説明する。

図４は、本実施例に係るシールリング１０における外周面１２及び内周面１６と、軸２０の外周面及び環状溝２１の溝底面２１ｂとの位置関係を示したものである。なお、この図において、軸２０の外周面の位置と環状溝２１の溝底面２１ｂの位置については、便宜上、点線にて示している。

本実施例に係るシールリング１０の場合には、径方向薄肉部１５の部分だけが、部分的に径方向の肉厚が薄くなっているだけで、他の部分の肉厚は厚い。そのため、図４に示すように、当該他の部分においては、シールリング１０の内周面１６と環状溝２１の溝底面２１ｂとの間の隙間は狭い。従って、軸２０の軸心とシールリング１０の軸心（中心）との位置ずれを抑制することができ、シールリング１０の外周面１２が、軸２０の外周面に対して大きく飛び出してしまうことを防止することができる。

以上のことから、本実施例に係るシールリング１０の場合には、環状溝２１に装着した際の配置位置が安定しており、シールリング１０の外周面１２が、軸２０の外周面に対して大きく飛び出してしまうことはない。従って、シールリング１０を環状溝２１に装着し
た状態で、ハウジング３０に設けられた軸孔に軸２０を挿入する作業において、シールリング１０の側面がハウジング３０の軸孔開口部の端縁付近に当ってしまうというような不具合を抑制することができる。

これに対して、図５には、シールリングにおける軸方向薄肉部全周について径方向の肉厚を薄くした場合の仮想技術について示している。図５は、当該仮想技術に係るシールリングにおける外周面１２Ｘ及び内周面１６Ｘと、軸２０の外周面及び環状溝２１の溝底面２１ｂとの位置関係を示したものである。なお、この図において、軸２０の外周面の位置と環状溝２１の溝底面２１ｂの位置については、便宜上、点線にて示している。

この仮想技術に係るシールリングの場合には、全周にわたって径方向の肉厚が薄くなっている。そのため、シールリングの内周面１６Ｘと環状溝２１の溝底面２１ｂとの間の隙間Ｓは、図示のように全周にわたって広い。従って、軸２０の軸心とシールリングの軸心（中心）とは大きくずれてしまう。

図中、太い点線は、シールリングの位置が最も大きくずれた場合（矢印Ｔ参照）におけるシールリングの外周面１２Ｙの位置を示したものである。このように、仮想技術に係るシールリングの場合には、シールリングの外周面１２Ｘ(１２Ｙ)が、軸２０の外周面に対して大きく飛び出してしまう。

従って、仮想技術に係るシールリングの場合には、シールリングを環状溝２１に装着した状態で、ハウジング３０に設けられた軸孔に軸２０を挿入する作業において、シールリングの側面がハウジング３０の軸孔開口部の端縁付近に当ってしまう不具合が発生し易い。この場合、シールリングの一部が破損してしまう虞もある。

以上のように、装着性の観点から、シール性には影響しない軸方向薄肉部１４の全体について、径方向の厚みを薄くという構成を採用するのは望ましくない。

また、シールリング１０における分離部１１については他の部位に比べて複雑な形状となっており、分離部１１については、成形上の観点からも径方向の肉厚を薄くすることは困難である。なお、これに伴い、シールリング１０全体の肉厚を薄くして、環状溝２１の深さも浅くすることで、シールリングの外周面が、軸２０の外周面に対して大きく飛び出してしまうことを防止するという対策をとることは困難である。

（実施例２）
図６及び図７には、本発明の実施例２が示されている。上記実施例１では、径方向薄肉部を、軸心に対して分離部と対称となる位置のみに設ける場合の構成について説明したが、本実施例では、当該位置とは異なる位置にも、径方向薄肉部を設ける場合の構成について説明する。

その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。

図６は本発明の実施例２に係るシールリングの一部破断側面図である。図７は本発明の実施例２に係るシールリングの平面図である。

本実施例に係るシールリング１０ａの場合には、軸心に対して分離部１１と対称となる位置に設けられた径方向薄肉部１５の他に、４つの径方向薄肉部１７が設けられている。これら４つの径方向薄肉部１７も、シール性に影響しない軸方向薄肉部１４に設けられている。

本実施例に係るシールリング１０ａによれば、径方向薄肉部の数が実施例１に係るシールリング１０よりも多い分だけ、復元力をより一層低減させることができる。従って、シールリング１０ａを環状溝２１に装着する際に分離部１１における先端同士の衝突力をより一層低減させることができる。

なお、本実施例の場合においても、径方向の肉厚が厚い部分が、周方向に所定の間隔で設けられているので、軸２０の軸心とシールリング１０ａの軸心（中心）との位置ずれを抑制することができ、シールリング１０ａの外周面１２が、軸２０の外周面に対して大きく飛び出してしまうことを防止することができる。

（実施例３）
図８及び図９には、本発明の実施例３が示されている。本実施例では、上記実施例２の場合よりも、更に、径方向薄肉部の数を増やした場合の構成について説明する。

その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。

図８は本発明の実施例３に係るシールリングの一部破断側面図である。図９は本発明の実施例３に係るシールリングの平面図である。

本実施例に係るシールリング１０ｂの場合には、軸心に対して分離部１１と対称となる位置に設けられた径方向薄肉部１５の他に、多数（１２個）の径方向薄肉部１７が設けられている。これらの径方向薄肉部１７も、シール性に影響しない軸方向薄肉部１４に設けられている。本実施例では、薄肉の部分と厚肉の部分が略同じ幅で交互に設けられている。

本実施例に係るシールリング１０ｂによれば、径方向薄肉部の数が実施例１や実施例２に係るシールリングよりも多い分だけ、復元力をより一層低減させることができる。従って、シールリング１０ｂを環状溝２１に装着する際に分離部１１における先端同士の衝突力をより一層低減させることができる。

なお、本実施例の場合においても、径方向の肉厚が厚い部分が、周方向に所定の間隔で設けられているので、軸２０の軸心とシールリング１０ｂの軸心（中心）との位置ずれを抑制することができ、シールリング１０ｂの外周面１２が、軸２０の外周面に対して大きく飛び出してしまうことを防止することができる。

（実施例４）
図１０及び図１１には、本発明の実施例４が示されている。本実施例では、軸方向薄肉部に、軸方向に貫通する複数の貫通孔を設ける場合の構成について説明する。

その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。

図１０は本発明の実施例４に係るシールリングの一部破断側面図である。図１１は本発明の実施例４に係るシールリングの平面図である。

本実施例に係るシールリング１０ｃの場合には、シール性に影響しない軸方向薄肉部１４に、複数の貫通孔１８が設けられている。

本実施例に係るシールリング１０ｃによれば、軸方向薄肉部１４に複数の貫通孔１８を設けることによって、軸方向薄肉部１４の剛性を低減させることができる。これにより、実施例１の場合に比べて、復元力をより一層低減させることができる。従って、シールリング１０ｃを環状溝２１に装着する際に分離部１１における先端同士の衝突力をより一層低減させることができる。

図１は本発明の実施例１に係るシールリングの一部破断側面図である。 図２は本発明の実施例１に係るシールリングの平面図である。 図３は本発明の実施例１に係るシールリングの装着状態を示す模式的断面図である。 図４は本発明の実施例１に係るシールリングと環状溝との位置関係を示す位置関係図である。 図５は仮想技術に係るシールリングと環状溝との位置関係を示す位置関係図である。 図６は本発明の実施例２に係るシールリングの一部破断側面図である。 図７は本発明の実施例２に係るシールリングの平面図である。 図８は本発明の実施例３に係るシールリングの一部破断側面図である。 図９は本発明の実施例３に係るシールリングの平面図である。 図１０は本発明の実施例４に係るシールリングの一部破断側面図である。 図１１は本発明の実施例４に係るシールリングの平面図である。 図１２はシールリングの装着作業の様子を示す模式的断面図の一部である。 図１３はシールリングの形状が復元する様子を示す模式的平面図である。

符号の説明

１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ シールリング
１１ 分離部
１２ 外周面
１３ 側面
１４ 軸方向薄肉部
１５ 径方向薄肉部
１６ 内周面
１７ 径方向薄肉部
１８ 貫通孔
２０ 軸
２１ 環状溝
２１ａ 側壁面
２１ｂ 溝底面
３０ ハウジング

Claims (3)

1. 相対運動自在に組み付けられる２部材のうちの一方の部材に設けられた環状溝に装着され、かつ該環状溝の側壁面と他方の部材の周面に対してそれぞれ接触することで、これら２部材間の環状隙間をシールすると共に、周方向の一ヶ所にて分離された分離部が設けられたシールリングにおいて、
   前記環状溝の側壁面に当接しないように軸方向の厚みが薄い軸方向薄肉部が全周にわたって設けられると共に、
   軸心に対して前記分離部と対称となる位置には、前記軸方向薄肉部の一部の径方向の厚みが薄く構成されることで、径方向の厚みが薄い径方向薄肉部が設けられていることを特徴とするシールリング。
2. 軸心に対して前記分離部と対称となる位置とは異なる位置にも、前記軸方向薄肉部の一部の径方向の厚みが薄く構成されることで、径方向の厚みが薄い径方向薄肉部が複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載のシールリング。
3. 前記軸方向薄肉部には、軸方向に貫通する複数の貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のシールリング。

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