JP2011106485A - 変形ｏリング、およびシール構造 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、応力集中による変形を防止できる変形Ｏリング、およびこの変形Ｏリングを用いたシール構造を提供することを課題とする。
【解決手段】アイドラシャフトに潤滑オイルを供給する流路がオフセットしている場合、このオフセットした流路をつなぐ長円形の空間が必要となる。この長円形の空間（凹嵌部）には、長円形の変形Ｏリング１０が嵌め込まれ、潤滑オイルの油圧低下を防止するようシールする。変形Ｏリング１０は、凹嵌部の内周長より僅かに長い外周長を有し、凹嵌部に押し込んだときに、比較的変形し難い半円部分１０ａと比較的変形し易い直線部分１０ｂとを環状につなげた構造を有する。比較的変形し易い直線部分１０ｂの内側には、変形防止手段として機能するリブ１２が突設されている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、円形以外の変形Ｏリングに係り、例えば、エンジンのギアトレーンに組み込まれたアイドラシャフトを通して流通させる潤滑油の流路の途中に取り付ける変形Ｏリング、およびシール構造に関する。

従来、円形以外のＯリングとして、例えば下記特許文献１に開示された携帯電話機の防水用Ｏリングが知られている。この携帯電話機は、外部機器を接続するため筐体の側面に形成されたコネクタ用の開口を有するとともにこの開口を塞ぐ蓋を有する。そして、この蓋の周縁部には、防水用Ｏリングが取り付けられている。蓋が略長方形であるため、防水用Ｏリングも長円形である。

蓋の内面周縁部には、開口に挿入される環状の嵌入突部が形成されている。この嵌入突部の外周には、防水用Ｏリングを巻回して装着するための環状の溝が形成されている。そして、この環状の溝には、防水用Ｏリングを装着したとき防水用Ｏリングを部分的に外側へ押し広げるための複数の突起（押圧リブ）が突設されている。

この押圧リブは、蓋を開口の縁に接続したヒンジ部から離間した側から突設され、蓋の開閉によって生じる応力によって防水用Ｏリングが捩れることを防止するように機能する。

特開２００９−１１１７２０号公報

上述した長円形の変形Ｏリングは、外部から力が加わった場合、力が加わる箇所によって変形のし方が異なる。具体的には、この変形Ｏリングの湾曲した部位は変形し難く、直線的に延びた部位は変形し易い。

例えば、オフセットした液体の流路をつなぐ長円形の連結空間の周縁部をシールするため、この連結空間の内周に沿って長円形の変形Ｏリングを取り付ける場合を想定する。特に、ここでは、垂直面に沿って配置された連結空間に対して、水平方向から変形Ｏリングを取り付ける場合を想定する。

この場合、変形Ｏリングを取り付ける際に、変形Ｏリングの脱落を防止するため、連結空間の内周のサイズより変形Ｏリングの外周長を僅かに長くする。そして、この変形Ｏリングを連結空間内に嵌め込んで装着する。このとき、変形Ｏリングに対して連結空間の内周壁から内側に押圧する力が作用し、変形Ｏリングに応力が作用する。この応力は、変形Ｏリングの湾曲した両端を変形させるより、直線状に延びた部位に集中して変形させ、この直線部分が内側に凹むように変形されてしまう。

この発明の目的は、応力集中による変形を防止できる変形Ｏリング、およびこの変形Ｏリングを用いたシール構造を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の変形Ｏリングは、一周りサイズの小さい嵌め込み枠の内側に嵌め込んだときにこの嵌め込み枠から離れて内側に凹むように変形し易い第１部分と、この第１部分と比較して変形し難い第２部分と、を環状につないだものであって、上記第１部分が、当該第１部分の上記変形を防止する変形防止手段を有することを特徴とする。

また、本発明のシール構造は、アイドラシャフトに潤滑オイルを供給するオフセットした流路をつなぐ長円形の凹嵌部と、この凹嵌部に嵌め込んで上記流路をシールする変形Ｏリングと、を有し、上記変形Ｏリングは、上記凹嵌部の内周長より僅かに長い外周長を有し、上記凹嵌部に嵌め込んだときにこの凹嵌部の内周壁から離れて内側に凹むように変形し易い第１部分と、この第１部分と比較して変形し難い第２部分と、上記第１部分の上記変形を防止する変形防止手段と、を有する。

この発明の変形Ｏリング、およびシール構造は、上記のような構成および作用を有しているので、応力集中による変形Ｏリングの局所的な変形を防止でき、所望するシール性を発揮できる。

図１は、この発明の第１の実施の形態に係る変形Ｏリングを示す平面図である。 図２は、図１の線II-IIで変形Ｏリングを切断した断面図である。 図３は、図２の領域IIIを部分的に拡大して示す部分拡大断面図である。 図４は、図１の変形ＯリングをエンジンのギアトレーンにあるＮｏ．１アイドラシャフトに取り付けた使用例を示す概略図である。 図５は、図４のＮＯ．１アイドラシャフトを軸方向から見た正面図である。 図６は、図５のＮｏ．１アイドラシャフトの凹嵌部に変形Ｏリングを取り付ける状態を示す斜視図である。 図７は、図６のＮｏ．１アイドラシャフト内を通る流路について説明するための断面図である。 図８は、図１の変形Ｏリングを図５のＮｏ．１アイドラシャフトの凹嵌部に装着した状態を示す正面図である。 図９は、リブを持たない従来の変形Ｏリングを凹嵌部に装着した状態を示す正面図である。 図１０は、この発明の第２の実施の形態に係る変形Ｏリングを示す正面図である。 図１１は、この発明の第３の実施の形態に係る変形Ｏリングを示す正面図である。 図１２は、この発明の第４の実施の形態に係る変形Ｏリングを示す正面図である。

以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、この発明の第１の実施の形態に係る変形Ｏリング１０を示す平面図であり、図２は、この変形Ｏリング１０を図１の線II-IIで切断した断面図であり、図３は、図２の領域IIIを部分的に拡大した部分拡大断面図である。

この変形Ｏリング１０は、断面が略正方形の細長いゴムなどの弾性部材を環状にした形状を有する。より具体的には、この変形Ｏリング１０は、円弧状に湾曲した２つの半円部分１０ａ（第２部分）と、これら２つの半円部分の両端をそれぞれ連結した２本の互いに平行な直線部分１０ｂ（第１部分）と、を有する。半円部分１０ａと直線部分１０ｂは、図示のように一体に環状につなげられ、長円形状の変形Ｏリング１０が形成されている。

２本の直線部分１０ｂが互いに向かい合う内側面には、それぞれ、細長いリブ１２が直線部分１０ｂの略全長にわたって設けられている。これら２本のリブ１２は、図３に拡大して示すように、直線部分１０ｂの内面から一体的に突設されており、直線部分１０ｂに応力が加わったときにその変形を防止するこの発明の変形防止手段として機能する。

また、図３に示すように、リブ１２の幅Ｗrは、直線部分１０ｂの幅Ｗoより狭くされており、リブ１２の両側には直線部分１０ｂとの間に段差Ｄが形成されている。これら段差Ｄは、本実施の形態の変形Ｏリング１０を後述する凹嵌部（嵌め込み枠）に押し込んだとき、直線部分１０ｂに応力が集中することによって変形しようとした際に、リブ１２が変形して周辺部材に接触することのないように、設けられている。

図４には、上記構造の変形Ｏリング１０をトラックのエンジンのギアトレーンに組み込んだ使用例を示してある。ここでは、上述した変形Ｏリング１０を、Ｎｏ．１アイドラシャフト１４に取り付けた状態を図示してある。図４に図示したＮｏ．１アイドラギア１６は、潤滑オイルの供給経路に対してオフセットした位置に取り付けられている。このため、このＮｏ．１アイドラギア１６を回転自在に取り付けたＮｏ．１アイドラシャフト１４には、オフセットした流路をつなぐ長円形のチャンバ１８が必要となっている。

図５には、変形Ｏリング１０を取り付けるＮｏ．１アイドラシャフト１４を軸方向から見た正面図を示してある。Ｎｏ．１アイドラシャフト１４の正面には、変形Ｏリング１０を嵌め込んで取り付けるための長円形の凹嵌部１８（嵌め込み枠）が形成されている。本実施の形態では、図４に示す状態（凹嵌部１８の開口が正面を向く状態）で凹嵌部１８に変形Ｏリング１０を嵌め込むため、取付作業中に変形Ｏリング１０が凹嵌部１８から脱落しないように、変形Ｏリング１０の外周の長さが凹嵌部１８のサイズより僅かに大きく設計されており、変形Ｏリング１０を凹嵌部１８に押し込むようになっている。

変形Ｏリング１０を図６に示すように上方から凹嵌部１８に嵌め込む場合には変形Ｏリング１０が凹嵌部１８から脱落することが無いため変形Ｏリング１０の外周の長さを凹嵌部１８の内周の長さより長くする必要はない。しかし、凹嵌部１８の開口が正面を向いた状態で変形Ｏリング１０を凹嵌部１８に装着する際には、上述したように変形Ｏリング１０のサイズを僅かに大きくする必要がある。

図７は、Ｎｏ．１アイドラシャフト１４を通る潤滑オイルの流路２０を示す断面図である。Ｎｏ．１アイドラシャフト１４は、凹嵌部１８の開口を塞ぐように、筐体２に締結固定される。このように筐体２にＮｏ．１アイドラシャフト１４を固定することで、長円形状のチャンバ１８が形成される。潤滑オイルは、筐体２側から図示矢印方向に供給されて、このチャンバ１８を通ってＮｏ．１アイドラシャフト内を流れ、Ｎｏ．１アイドラギア１６を遊嵌するシャフトの外周１４ａへ導かれる。

このとき、凹嵌部１８に嵌め込んだ変形Ｏリング１０がＮｏ．１アイドラシャフト１４と筐体２との間の隙間をシールし、油圧の低下を防止する。本実施の形態の変形Ｏリング１０は、上述したリブ１２の作用により、凹嵌部１８内に押し込んだ状態で歪に変形することが無いため、所望するシール性を発揮できる。

すなわち、図８に示すように、Ｎｏ．１アイドラシャフト１４の凹嵌部１８に変形Ｏリング１０を嵌め込んだとき、リブ１２の作用により、変形Ｏリング１０の直線部分１０ｂが内側に凹むことを防止できる。これに対し、図９に示すように、リブ１２を持たない従来の変形Ｏリング３０を凹嵌部１８に嵌め込んだ場合、直線部分が内側に凹んでしまう。

本実施の形態のように、長円形の変形Ｏリング１０を、その外周長より短い内周長を有する凹嵌部１８に嵌め込む場合、変形Ｏリング１０が凹嵌部１８の内周壁によって内側に押圧される。このとき、比較的変形し難い半円部分１０ａに作用した力が直線部分１０ｂに応力集中し、比較的変形し易い直線部分１０ｂが図９に示すように変形しようとする。しかし、本実施の形態のリブ１２が、変形防止手段として機能し、直線部分１０ｂの変形を防止する。

また、このとき、リブ１２と直線部分１０ａとの間の上述した段差Ｄが、筐体２に対するリブ１２の接触を防止する。

以上のように、本実施の形態の変形Ｏリング１０を用いると、オフセットした流路２０をつなぐ長円形の凹嵌部（チャンバ）１８を良好にシールすることができ、潤滑オイルの漏れを防止でき、長期に亘ってＮｏ．１アイドラギア１６を滑らかに回転させることができる。また、本実施の形態の変形Ｏリング１０は、左右対称な形を有するため、取り付け方向を間違える心配はない。

次に、この発明の第２の実施の形態に係る変形Ｏリング４０について、図１０を参照して説明する。なお、この変形Ｏリング４０は、リブ１２の代りに直線部分１０ａを僅かに外側に湾曲させた以外、上述した第１の実施の形態の変形Ｏリング１０と同様に機能する。よって、ここでは、第１の実施の形態の変形Ｏリング１０と同様に機能する部位について、同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

本実施の形態の変形Ｏリング４０は、半円部分１０ａより曲率半径の大きい２つの湾曲部分４２を有する。湾曲部分４２の両端は、それぞれ、半円部分１０ａの両端と一体に連結され、環状につなげられている。この変形Ｏリング４０の外周長も、凹嵌部１８の内周長より僅かに長くされている。また、この変形Ｏリング４０の断面形状は、その全長に亘って略正方形である。

この変形Ｏリング４０を図５の凹嵌部１８に嵌め込むと、曲率半径の比較的小さい比較的変形し難い半円部分１０ａに作用した外力が、比較的曲率半径の大きい比較的変形し易い湾曲部分４２に応力集中し、この湾曲部分４２を内側に凹ませようとする。しかし、本実施の形態においても、湾曲部分４２が変形防止手段として機能し、湾曲部分４２の凹みを防止する。

つまり、湾曲部分４２は、長円形の凹嵌部１８に嵌め込む際に内側に湾曲させた状態で押し込むため、凹嵌部１８に嵌め込んだ状態で、その内壁を押圧するよう外側に押し付けられている。このため、湾曲部分４２に応力が集中して内側に凹む方向の力が作用しても、湾曲部分４２が外側に広がろうとする力と相殺され、湾曲部分４２が内側に凹むことを防止することができる。

以上のように、第２の実施の形態においても、上述した第１の実施の形態と同様の効果を奏することができ、応力集中による変形を防止でき、所望するシール性を発揮できる。また、リブ１２を設ける必要が無いため、構造を簡単にすることができ、製造を容易にできる。

次に、この発明の第３および第４の実施の形態に係る変形Ｏリング５０、６０について、図１１および図１２を参照して説明する。ここでも、上述した第１の実施の形態の変形Ｏリング１０と同様に機能する部位については、同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

図１１に示す第３の実施の形態の変形Ｏリング５０は、リブ１２の代りに、２つの直線部分１０ｂを架橋して連結した連結部分５２を有する。この連結部分５２は、２つの直線部分１０ｂが内側に凹むのを防止する変形防止手段として機能し、直線部分１０ｂを内側から支えて凹みを防止する。

また、図１２に示す第４の実施の形態の変形Ｏリング６０も、リブ１２の代りに、２つの直線部分１０ｂを架橋して連結した連結部分６２を有する。この連結部分６２も、２つの直線部分１０ｂが内側に凹むのを防止する変形防止手段として機能し、直線部分１０ｂを内側から支えて凹みを防止する。

これら第３および第４の実施の形態においても、上述した第１および第２の実施の形態と同様の効果を奏することができる。

なお、この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。

例えば、上述した実施の形態では、長円形の凹嵌部１８に嵌め込む変形Ｏリングについて説明したが、これに限らず、三角形や楕円形など他の形状の凹嵌部に嵌め込む変形Ｏリングにも本発明を適用することができる。つまり、外力によって比較的変形し易いＯリングの部位に変形防止手段を設けることで、円形以外の変形Ｏリングの局所的な変形を防止でき、所望するシール性を発揮できる。

１０、４０、５０、６０…変形Ｏリング、１０ａ…半円部分、１０ｂ…直線部分、１２…リブ、１４…Ｎｏ．１アイドラシャフト、１６…Ｎｏ．１アイドラギア、１８…凹嵌部、４２…湾曲部分、５２、６２…連結部分、Ｄ…段差。

Claims (6)

1. 一周りサイズの小さい嵌め込み枠の内側に嵌め込んだときにこの嵌め込み枠の内周壁から離れて内側に凹むように変形し易い第１部分と、この第１部分と比較して変形し難い第２部分と、を環状につないだ変形Ｏリングであって、
   上記第１部分が、当該第１部分の上記変形を防止する変形防止手段を有することを特徴とする変形Ｏリング。
2. 上記第１および第２部分は、太さが等しい環状に連続した弾性部材により形成されており、
   上記第１部分は直線状に延び、上記第２部分は湾曲しており、
   上記変形防止手段は、上記第１部分に沿って延びて該第１部分の内側に突設されたリブを含むことを特徴とする請求項１に記載の変形Ｏリング。
3. 上記リブは、上記第１部分の略全長にわたって設けられており、上記第１部分が変形しようとしたときに周辺部材に接触しないように該第１部分との間に段差を有することを特徴とする請求項２に記載の変形Ｏリング。
4. 上記第１および第２部分は、太さが等しい環状に連続した弾性部材により形成されており、
   上記第２部分は略円弧状に湾曲し、上記第１部分は上記第２部分より大きな曲率で外側に僅かに湾曲しており、
   この第１部分の湾曲部分が上記変形防止手段として機能することを特徴とする請求項１に記載の変形Ｏリング。
5. 上記変形防止手段は、上記第１部分が内側に凹むのを支えるためこの第１部分と対向する部分とを連結した連結部分を含むことを特徴とする請求項１に記載の変形Ｏリング。
6. アイドラシャフトに潤滑オイルを供給するオフセットした流路をつなぐ長円形の凹嵌部と、
   この凹嵌部に嵌め込んで上記流路をシールする変形Ｏリングと、を有し、
   上記変形Ｏリングは、上記凹嵌部の内周長より僅かに長い外周長を有し、上記凹嵌部に嵌め込んだときにこの凹嵌部の内周壁から離れて内側に凹むように変形し易い第１部分と、この第１部分と比較して変形し難い第２部分と、上記第１部分の上記変形を防止する変形防止手段と、を有することを特徴とするシール構造。

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