JP2012247048A - シールリング - Google Patents

Abstract

【課題】面圧の低下を図りつつ、発熱量の抑制を図ることのできるシールリングを提供する。
【解決手段】環状溝２１の側壁面に対向する側面が、環状溝２１の溝底側の方が前記側壁面から離れるように凹む段差面で構成され、かつ凹んだ面１２に前記側壁面に向かって突出する複数の突起１３がそれぞれ独立するように設けられ、前記側面のうちハウジング３０側の面が環状溝２１の側壁面に摺動自在に密着することでシール面が形成され、かつ複数の突起１３の各先端面が環状溝２１の側壁面に摺動自在に密着するように構成されることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、シールリングに関するものである。

相対的に回転する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、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摺動自在に密着することによって、前記２部材間の環状隙間を封止するシールリングが知られている。自動車用のＡＴ・ＣＶＴに備えられるシールリングにおいては、ＡＴ・ＣＶＴの高性能化に伴って、使用環境が厳しくなっている。すなわち、高圧・高速条件の環境下でシールリングが用いられる。そのため、素材として耐熱性に優れたエンジニアプラスチックを採用したり、シールリングにおけるカット部（合口部）から微量の油を意図的にリークさせることで摺動による発熱を抑制したりしている。しかしながら、前者の場合には材料コストが増加してしまい、後者の場合にはシール機能が低下してしまう欠点がある。

ここで、代表的な従来例に係るシールリングについて、図面を参照して説明する。図８は従来例１に係るシールリングの使用状態を示す模式的断面図である。図示のシールリング５０は、回転軸２０に設けられた環状溝２１に装着され、環状溝２１の側壁面と、ハウジング３０の軸孔の内周面に対してそれぞれ摺動自在に密着する。これにより、相対的に回転する回転軸２０とハウジング３０との間の環状隙間を封止する。なお、図中右側が高圧側（Ｈ）であり、左側が低圧側（Ｌ）である。例えば、高圧側（Ｈ）には油などの密封対象流体が密封されており、低圧側（Ｌ）は大気側となる。

そして、このシールリング５０の場合には、両側面が段差面により構成されている。そのため、外径側における軸方向に突出した面のみが環状溝２１の側壁面に対して摺動自在に接触する。かかる構成を採用した場合には、摺動摩擦によって発生する熱を逃がし易いため、発熱量を抑制できる長所がある。しかしながら、単位面積当たりの圧力が高くなり、面圧が高くなる。そのため、荷重（面圧）が材料の持つ機械的強度の許容限界を超えてしまったり、摩耗の促進によって劣化が激しくなってしまったりする短所がある。

図９は従来例２に係るシールリングの使用状態を示す模式的断面図である。図示のシールリング６０も従来例１と同様に、回転軸２０に設けられた環状溝２１に装着され、環状溝２１の側壁面と、ハウジング３０の軸孔の内周面に対してそれぞれ摺動自在に密着する。これにより、相対的に回転する回転軸２０とハウジング３０との間の環状隙間を封止する。

そして、このシールリング６０の場合には、断面が矩形であり、その側面のうち、回転軸２０とハウジング３０との間の微小な隙間部分を除く部分の全体が環状溝２１の側壁面に対して摺動自在に接触する。かかる構成を採用した場合には、面圧を低くする長所を有する。しかしながら、摺動摩擦によって発生する熱を逃がし難いため、発熱量が高くなってしまい、熱的観点から機械的強度を低下させてしまう短所がある。

なお、関連する技術としては、特許文献１〜３に開示された技術がある。

特開２００８−２７５０５２号公報 特開２００６−２９３４９号公報 実開平６−４５１７２号公報

本発明の目的は、面圧の低下を図りつつ、発熱量の抑制を図ることのできる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、
相対的に回転する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、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摺動自在に密着することによって、前記２部材間の環状隙間を封止するシールリングにおいて、
前記環状溝の側壁面に対向する側面が、前記環状溝の溝底側の方が前記側壁面から離れるように凹む段差面で構成され、かつ凹んだ面に前記側壁面に向かって突出する複数の突起がそれぞれ独立するように設けられ、
前記側面のうち前記他方の部材側の面が前記環状溝の側壁面に摺動自在に密着することでシール面が形成され、かつ前記複数の突起の各先端面が前記環状溝の側壁面に摺動自在に密着するように構成されることを特徴とする。

本発明によれば、段差面で構成された側面のうち他方の部材側の面だけでなく、複数の突起の各先端面が環状溝の側壁面に摺動自在に接触する。すなわち、側面が段差面で構成されたシールリングにおいて、シール面だけでなく、複数の突起の各先端面が環状溝の側壁面に摺動自在に接触する。従って、面圧を低下させることができる。また、面圧の低下に寄与する複数の突起は、それぞれ独立するように設けられているので、熱を効率よく逃がすことができ、発熱量の抑制を図ることもできる。更に、凹んだ面に設けられた複数の突起の先端面が環状溝の側壁面に摺動自在に接触するため、シールリングが径方向に対して傾いてしまうことを抑制でき、シールリングの姿勢を安定させることができる。これにより、部分的に摺動摩耗が促進してしまうことを抑制できる。

以上説明したように、本発明によれば、面圧の低下を図りつつ、発熱量の抑制を図ることができる。

図１は本発明の実施例１に係るシールリングの側面図（一方側の側面図）である。 図２は本発明の実施例１に係るシールリングの外周面側から見た図である。 図３は本発明の実施例１に係るシールリングの側面図（他方側の側面図）である。 図４は本発明の実施例１に係るシールリングの装着状態を示す模式的断面図である。 図５は本発明の実施例１に係るシールリングの一部破断斜視図である。 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斜視図である。 図７は本発明の実施例３に係るシールリングの一部破断斜視図である。 図８は従来例１に係るシールリングの使用状態を示す模式的断面図である。 図９は従来例２に係るシールリングの使用状態を示す模式的断面図である。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、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）
＜シールリングの構成＞
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。本実施例に係るシールリング１０は、相対的に回転する回転軸２０とハウジング３０との間の環状隙間を封止するために用いられる。また、シールリング１０は、回転軸２０に設けられた環状溝２１に装着され、この環状溝２１の側壁面と、ハウジング３０に設けられた軸孔（回転軸２０が挿通される軸孔）の内周面に対してそれぞれ摺動自在に密着することによって、上記の環状隙間を封止する（図４参照）。なお、図４中右側が高圧側（Ｈ）であり、左側が低圧側（Ｌ）である。例えば、高圧側（Ｈ）には油などの密封対象流体が密封されており、低圧側（Ｌ）は大気側となる。シールリング１０は、高圧側（Ｈ）からの圧力によって低圧側（Ｌ）に押圧されることにより、環状溝２１における低圧側（Ｌ）の側壁面に対して摺動自在に接触する。

本実施例に係るシールリング１０は、樹脂材（例えばＰＰＳ）によって構成される。そして、シールリング１０の環状溝２１への装着性を考慮して、シールリング１０の周方向の１か所には、切断部（合口部）１１が設けられている。本実施例においては、この切断部１１の構造として、環境温度の変化に伴って周長が変化しても安定したシール性能を発揮する特殊ステップカット構造が採用されている。なお、特殊ステップ構造とは、図１〜図３から明らかなように、シールリング１０における両側面及び外周面側から見た場合に、いずれも段差を有するように切断された構造である。

また、本実施例に係るシールリング１０においては、その両側面は、環状溝２１の溝底側の方が環状溝２１の側壁面から離れるように凹む段差面で構成されている。つまり、シールリング１０の両側面は、いずれも内周面側の方が凹む段差面で構成されている。ただし、切断部１１の付近においては、安定したシール性を発揮させるために段差を設けていない。なお、本実施例に係るシールリング１０においては、装着性の観点（向きを気にしないで装着できること）及び高圧側（Ｈ）と低圧側（Ｌ）が入れ替わる場合にも適応できるようにするために、軸方向の中心面に対して対称的な形状となっている。従って、シールリング１０の両側面は、いずれも環状溝２１における摺動面となる側壁面（低圧側（Ｌ）の側壁面）に対向する側面となり得る。

そして、凹んだ面１２には、環状溝２１の側壁面に向かって突出する複数の突起１３がそれぞれ独立するように設けられている。本実施例においては、これら複数の突起１３は、周方向に沿ってそれぞれ等間隔となるように配置されている。また、これら複数の突起１３の先端面は、シールリング１０における側面のうち外周側の突出した面と同一平面上に位置するように構成されている（図４参照）。更に、本実施例においては、平面的に見た場合に、シールリング１０の円の中心から各突起１３までの距離がいずれも等しくなるようにそれぞれの突起１３が配置されている。なお、各突起１３間の間隔は、面圧の分布をできるだけ均一にするために、極力狭くするのが望ましい。

＜シールリングの動作＞
以上のように構成されたシールリング１０を回転軸２０に設けられた環状溝２１に装着すると、上記の通り、シールリング１０は、環状溝２１の側壁面と、ハウジング３０に設けられた軸孔の内周面に対してそれぞれ摺動自在に密着する。ここで、シールリング１０の外周面側は、全面に亘って軸孔の内周面に対して摺動自在に密着する。つまり、シール
リング１０の外周面全体がシール面となる。一方、シールリング１０の側面側は、ハウジング３０側（つまり外周面側）における突出した面の一部（外周面側の一部を除く部分）が環状溝２１の側壁面に摺動自在に密着することでシール面を形成する。この場合においては、シール性を確保するために必要な最低限のシール接触幅を設定した上で、放熱の観点からはできるだけ狭い接触幅に設定するのが望ましい。

また、本実施例においては、凹んだ面１２に設けられている複数の突起１３の各先端面も、環状溝２１の側壁面に摺動自在に密着する。

＜本実施例に係るシールリングの優れた点＞
本実施例に係るシールリング１０によれば、段差面で構成された側面のうちハウジング３０側（つまり外周面側）の面だけでなく、複数の突起１３の各先端面が環状溝２１の側壁面に摺動自在に接触する。すなわち、側面が段差面で構成されたシールリング１０において、シール面だけでなく、複数の突起１３の各先端面が環状溝２１の側壁面に摺動自在に接触する。従って、単位面積当たりの圧力を低減させることができ、面圧を低減させることが可能となる。

また、面圧の低下に寄与する複数の突起１３は、それぞれ独立するように設けられているので、熱を効率よく逃がすことができ、発熱量の抑制を図ることもできる。

更に、凹んだ面１２に設けられた複数の突起１３の先端面が環状溝２１の側壁面に摺動自在に接触するため、シールリング１０が径方向に対して傾いてしまうことを抑制でき、シールリング１０の姿勢を安定させることができる。つまり、例えば、上述した図８に示す従来例に係るシールリング５０の場合には、凹んだ面が環状溝２１の側壁面に近づく方向に傾き易い（つまり、図８中時計回り方向に傾き易い）が、本実施例に係るシールリング１０の場合には、複数の突起１３の先端面が環状溝２１の側壁面に摺動自在に接触するため、そのような傾きを抑制できる。これにより、部分的に面圧が高くなってしまうことを抑制でき、一部分の摺動摩耗が促進してしまうことを抑制できる。

以上のように、本実施例に係るシールリング１０によれば、面圧の低下を図りつつ、発熱量の抑制を図ることができる。従って、高圧・高回転の環境下においても、長期に亘って安定的にシール性を発揮させることが可能となる。また、耐熱性に優れたエンジニアプラスチックなどの効果な材料を用いる必要もない。更に、切断部１１から意図的に油などを必要以上にリークさせる必要もないので、シール性を高めることができる。

（実施例２）
図６には、本発明の実施例２が示されている。本実施例においては、突起の配置構成を実施例１とは異なるようにした場合を説明する。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。

上記実施例１の場合には、平面的に見た場合にシールリング１０の円の中心から各突起１３までの距離がいずれも等しくなるようにそれぞれの突起１３が配置される構成を採用している。これに対して本実施例に係るシールリング１０の場合には、外径側に偏った位置に等間隔に並ぶ突起１３ａと、内径側に偏った位置に等間隔に並ぶ突起１３ｂが、周方向に向かって交互に並ぶように配置されている。なお、平面的に見た場合には、シールリング１０の円の中心から各突起１３ａまでの距離はいずれも等しく、かつ円の中心から各突起１３ｂまでの距離はいずれも等しくなるように配置されている。なお、図５には示されていないが、突起１３ａ，１３ｂはシールリング１０の両側面にそれぞれ設けられている。

本実施例の場合には、シールリング１０における環状溝２１の側壁面に対する摺動位置を、実施例１に比べて径方向に対してより分散させることができる。これにより、シールリング１０の姿勢をより安定化させ、部分的に摺動摩耗が促進してしまうことをより一層抑制させることができる。

（実施例３）
図７には、本発明の実施例３が示されている。本実施例においては、段差部分に複数の溝を設けた場合を示す。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。

本実施例に係るシールリング１０においても、実施例１の場合と同様に、両側面は段差面で構成されており、両側面の凹んだ面１２には複数の突起１３が設けられている。そして、本実施例の場合には、段差部分に複数の溝１４が設けられている。これにより、シールリング１０における側面側のシール面の部分で発生する熱を効率良く逃がすことができ、発熱量を抑制することが可能となる。また、シール面においては摺動面積が減少しているものの、複数の突起１３が設けられていることによって、面圧が高くなってしまうことも抑制できる。なお、面圧分布をより均一にするために、周方向に対して溝１４を設ける位置と突起１３を設ける位置は同じ位置に配置するのが望ましい。言い換えれば、平面的に見た場合に、シールリング１０の中心位置から突起１３を通る直線状に溝１４を設けるのが望ましい。

（その他）
上記実施例においては、軸側に環状溝を設け、当該環状溝内に装着されるシールリングの場合を示したが、本発明はハウジングの軸孔内周面に設けられた環状溝内に装着されるシールリングにも適用可能である。この場合には、シールリングの側面は、外周面側の方が凹む段差面で構成されることは言うまでもない。

１０ シールリング
１１ 切断部
１２ 凹んだ面
１３，１３ａ，１３ｂ 突起
１４ 溝
２０ 回転軸
２１ 環状溝
３０ ハウジング

Claims (1)

1. 相対的に回転する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、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摺動自在に密着することによって、前記２部材間の環状隙間を封止するシールリングにおいて、
   前記環状溝の側壁面に対向する側面が、前記環状溝の溝底側の方が前記側壁面から離れるように凹む段差面で構成され、かつ凹んだ面に前記側壁面に向かって突出する複数の突起がそれぞれ独立するように設けられ、
   前記側面のうち前記他方の部材側の面が前記環状溝の側壁面に摺動自在に密着することでシール面が形成され、かつ前記複数の突起の各先端面が前記環状溝の側壁面に摺動自在に密着するように構成されることを特徴とするシールリング。

Images