JP2013155846A - Seal ring - Google Patents

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Takumi Kondo
巧 近藤
Yutaka Nanbu
豊 南部
Masahiko Mizutani
正彦 水谷
Satoru Fukuzawa
覚 福澤
Osamu Shimizu
修 清水
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a seal ring having excellent sealability, low friction properties and low wear without being affected the shape of a sidewall of a mounting groove despite its simple shape.SOLUTION: A seal ring 1 is mounted to an annular groove provided in a rotation axis inserted through an axis hole of a housing, slidably contact with the sidewall surface of a non-sealing fluid side of the annular groove, contacts with an inner circumferential surface of the axis hole and seals an annular gap between the rotation axis and the axis hole. The seal ring 1 has an abutment joint 1a. An entire ring side surface 4 contacting with an upper sidewall surface is a surface having a tilt angle α so that a width of the surface is smaller in an outer circumference side than an inner circumference side. A ring outer circumferential surface 3 is a surface parallel to in an axis center of the seal ring and the inner circumferential surface of the axis hole. The tilt angle α is an angle within a range of 1 to 3° or smaller with respect to an angle perpendicular to the seal ring in its axis center direction.

Description

本発明は、オートマチックトランスミッション(以下、ATと記す)、無段変速機(以下、CVTと記す)などの機器の回転軸に装着され、該機器の動作に必要な油圧の保持を行うシールリングに関する。   The present invention relates to a seal ring that is mounted on a rotating shaft of a device such as an automatic transmission (hereinafter referred to as AT), a continuously variable transmission (hereinafter referred to as CVT), and holds a hydraulic pressure necessary for the operation of the device. .

AT、CVTなどの機器では、作動油を密封するためのオイルシールリングが要所に取り付けられている。例えば、ハウジングの軸孔に挿通される回転軸に設けられた対の離間した環状溝に取り付けられ、両環状溝間にある油路から供給される作動油を両シールリングの側面と内周面で受け、反対側の側面と外周面とで環状溝の側壁とハウジング内周面とをシールする。シールリングにおける各シール面は、環状溝の側壁、ハウジング内周面とそれぞれ摺動接触しつつ、両シールリング間の作動油の油圧を保持している。   In devices such as AT and CVT, an oil seal ring for sealing hydraulic oil is attached to a key point. For example, the working oil supplied from the oil passage between the two annular grooves is attached to a pair of spaced annular grooves provided on the rotation shaft inserted through the shaft hole of the housing, and the side surfaces and inner peripheral surfaces of both seal rings. The side wall of the annular groove and the inner peripheral surface of the housing are sealed by the opposite side surface and the outer peripheral surface. Each seal surface in the seal ring holds the hydraulic pressure of the hydraulic oil between the seal rings while being in sliding contact with the side wall of the annular groove and the inner peripheral surface of the housing.

このようなシールリングは、摩擦損失が少なく、かつ充分なオイルシール性が要求される。また、長期にわたり性能を維持するため、摩耗量が少ないことも要求される。特に近年では、車輌の性能向上と環境負担の軽減という観点から燃費向上が重要な課題とされており、AT、CVTなどの機器において、シールリングと環状溝の側壁との間において、良好なシール性を維持しつつ、さらなる摩擦および摩耗の低減を図ることが望まれている。なお、CVTにおけるシールリングは、ATでのものに比べてPV値(荷重(P)とすべり速度(V)を乗じた値)が高い領域で使用されるため、より高い耐摩耗性等が求められる。   Such a seal ring requires little oil loss and sufficient oil sealability. Moreover, in order to maintain performance over a long period of time, it is also required that the amount of wear be small. Particularly in recent years, improvement in fuel efficiency has been an important issue from the viewpoint of improving vehicle performance and reducing environmental burden. In equipment such as AT and CVT, a good seal is provided between the seal ring and the side wall of the annular groove. It is desired to further reduce friction and wear while maintaining the properties. The seal ring in CVT is used in a region where the PV value (value multiplied by load (P) and sliding speed (V)) is higher than that in AT, so higher wear resistance is required. It is done.

従来の一般的なシールリングは、リング断面が矩形であり、このようなシールリングではシールリング側面と環状溝の側壁の接触面積が大きく、摩擦損失が大きくなる。また、環状溝の加工精度のばらつきにより、溝が外開きになる際にはシール性に劣るなどのおそれがあった。このような問題に対処するため、シールリングが装着される環状溝の側壁面に接触するリング側面を、内周側の幅が外周側の幅より小さくなるような傾斜角を設けた面とする技術が種々提案されている(以下の特許文献1〜4等)。   A conventional general seal ring has a rectangular ring cross section. In such a seal ring, the contact area between the side surface of the seal ring and the side wall of the annular groove is large, and the friction loss increases. Further, due to variations in the processing accuracy of the annular groove, there is a risk that the sealing performance may be inferior when the groove opens outward. In order to cope with such a problem, the side surface of the ring that contacts the side wall surface of the annular groove on which the seal ring is mounted is a surface provided with an inclination angle such that the width on the inner peripheral side is smaller than the width on the outer peripheral side. Various techniques have been proposed (the following patent documents 1 to 4 and the like).

例えば、特許文献1には、側壁がテーパ状となっている装着溝に装着されるシールリングにおいて、軸方向端面に、上記側壁のテーパに見合ったテーパ部または段差部を設け、上記テーパ部または上記段差部に、上記側壁に密接する環状の密接部を設けたシールリングが開示されている。また、特許文献2には、シールリングの側面がその内周側の幅が外周側の幅より小さくなるような傾斜角2〜10度のテーパ面とし、かつ外周面を円弧状としたシールリングが開示されている。   For example, in Patent Document 1, in a seal ring that is mounted in a mounting groove having a tapered side wall, a taper portion or a step portion corresponding to the taper of the side wall is provided on an end surface in the axial direction. A seal ring is disclosed in which an annular close contact portion is provided in close contact with the side wall at the stepped portion. Further, Patent Document 2 discloses a seal ring in which the side surface of the seal ring has a tapered surface with an inclination angle of 2 to 10 degrees so that the width on the inner peripheral side is smaller than the width on the outer peripheral side, and the outer peripheral surface has an arc shape. Is disclosed.

特許文献3には、シールリングの径方向内方に向けてリング幅を減ずるように傾斜したテーパ面である側面と、一方の側面側の外径が他方の側面側の外径より大となるように一部または全面テーパあるいは階段状の断面形状をなす外周面を有するシールリングが開示されている。また、特許文献4には、シールリングの両側面間の内周側の幅が外周側の幅より小さくなるようなテーパ面に形成したシールリングにおいて、シールリングの両側面のテーパ面を2段(または多段)に形成して、そのテーパ面は、外周面側のテーパ面の傾斜角度に対して、内周面側のテーパ面の傾斜角度を大きくしたシールリングが開示されている。   In Patent Document 3, the side surface which is a tapered surface inclined so as to reduce the ring width toward the radially inner side of the seal ring, and the outer diameter on one side surface is larger than the outer diameter on the other side surface side. Thus, a seal ring having an outer peripheral surface having a partially or entirely tapered or stepped cross-sectional shape is disclosed. Further, in Patent Document 4, in a seal ring formed on a tapered surface such that the inner circumferential width between both side surfaces of the seal ring is smaller than the outer circumferential width, the taper surface on both side surfaces of the seal ring has two steps. There is disclosed a seal ring that is formed in (or multi-stages) and whose taper surface has an inclination angle of the taper surface on the inner peripheral surface side larger than that of the taper surface on the outer peripheral surface side.

特開平8−28709号公報JP-A-8-28709 特開平8−219292号公報JP-A-8-219292 特開平9−217836号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-217836 特開2004−28273号公報JP 2004-28273 A

特許文献1〜4のシールリングは、いずれも、装着溝となる環状溝の側壁がテーパ状に形成されていることにより生じるシール性に対処するものである。しかしながら、装着溝の側壁形状については必ずしもテーパ状に形成されているとは限らない。この場合、これらの従来のシールリングでは所望の効果は得られない場合がある。   Each of the seal rings of Patent Documents 1 to 4 deals with a sealing property that is generated when the side wall of the annular groove serving as the mounting groove is formed in a tapered shape. However, the sidewall shape of the mounting groove is not necessarily formed in a tapered shape. In this case, the desired effect may not be obtained with these conventional seal rings.

特許文献3のシールリングは、外周面にもテーパが設けられているため、使用条件によってはシールリング外周面とハウジング内周面とが摺動し、シールリング外周面が摩耗したり、あるいはハウジング内周面が摩耗したりすることがある。また、この構造では、外周面にくさび効果を発生させるために、装着溝への組込み方向を管理する必要がある。   Since the seal ring of Patent Document 3 is also provided with a taper on the outer peripheral surface, the outer peripheral surface of the seal ring and the inner peripheral surface of the housing slide depending on use conditions, or the outer peripheral surface of the seal ring is worn or the housing The inner peripheral surface may be worn out. Moreover, in this structure, in order to generate a wedge effect on the outer peripheral surface, it is necessary to manage the direction of assembly into the mounting groove.

特許文献4のシールリングは、リング側面を多段のテーパ面とした複雑な構造であるため、各テーパ面の傾斜角度や多段の境界線位置の選定を、装着溝の形状や押し付け圧の低減効果等との関係で細かく決定する必要があり、煩雑である。   Since the seal ring of Patent Document 4 has a complicated structure in which the ring side surface is a multi-step tapered surface, the inclination angle of each tapered surface and the selection of the multi-step boundary line position can be selected by reducing the shape of the mounting groove and the pressing pressure. It is necessary to make a detailed determination in relation to the above, and is complicated.

また、リング側面(テーパ面)の傾斜角は、その僅かな差が、摩擦力、摩耗量、シール性に影響を及ぼしやすい。しかし、これらの従来のシールリングでは、傾斜角と各特性との関係について十分な検討がなされていない。その他、シールリングの断面の形状と併せて、合い口の形状や、リング材質等を組み合わせて、シールリング全体として上記の所望の特性を発揮させることも重要である。   Further, the slight difference in the inclination angle of the ring side surface (taper surface) tends to affect the frictional force, the wear amount, and the sealing performance. However, in these conventional seal rings, the relationship between the inclination angle and each characteristic has not been sufficiently studied. In addition to the shape of the cross section of the seal ring, it is also important to combine the shape of the abutment, the material of the ring, etc., so that the desired characteristics of the seal ring as a whole are exhibited.

本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、簡易な形状でありながら、装着溝の側壁形状に左右されずに、シール性、低摩擦性、および低摩耗性に優れるシールリングを提供することを目的とする。   The present invention has been made to cope with such problems, and has a simple shape but is excellent in sealing properties, low friction properties, and low wear properties regardless of the shape of the side wall of the mounting groove. The purpose is to provide a ring.

本発明のシールリングは、ハウジングの軸孔に挿通される回転軸に設けられた環状溝に装着されて、該環状溝の非密封流体側の側壁面に摺動自在に接触し、かつ上記軸孔の内周面に接触して、これら回転軸と軸孔との間の環状隙間を封止するシールリングであって、上記シールリングは合い口を有し、少なくとも上記側壁面に接触するリング側面の全体が、内周側の幅が外周側の幅より小さくなるような傾斜角を設けた面であり、上記リング外周面が、シールリングの軸心方向および上記軸孔の内周面と平行な面であり、上記傾斜角が、シールリングの軸心方向と直角な面に対して、1度をこえ3度未満の範囲の角度であることを特徴とする。特に、上記傾斜角が、シールリングの軸心方向と直角な面に対して、1.5〜2.5度の角度であることを特徴とする。   The seal ring of the present invention is attached to an annular groove provided in a rotating shaft inserted through the shaft hole of the housing, slidably contacts the side wall surface of the annular groove on the non-sealed fluid side, and the shaft A seal ring that contacts an inner peripheral surface of a hole and seals an annular gap between the rotary shaft and the shaft hole, the seal ring having an abutment and contacting at least the side wall surface The entire side surface is a surface provided with an inclination angle such that the inner peripheral side width is smaller than the outer peripheral side width, and the ring outer peripheral surface is in the axial direction of the seal ring and the inner peripheral surface of the shaft hole. It is a parallel plane, and the inclination angle is an angle in a range of more than 1 degree and less than 3 degrees with respect to a plane perpendicular to the axial direction of the seal ring. In particular, the inclination angle is 1.5 to 2.5 degrees with respect to a plane perpendicular to the axial direction of the seal ring.

上記シールリングの上記合い口が、複合ステップカット型合い口であることを特徴とする。   The abutment of the seal ring is a compound step cut type abutment.

上記シールリングが、樹脂組成物を射出成形してなる成形体であることを特徴とする。   The seal ring is a molded body formed by injection molding of a resin composition.

上記樹脂組成物のベース樹脂が、ポリエーテルエーテルケトン(以下、PEEKと記す)樹脂またはポリフェニレンスルフィド(以下、PPSと記す)樹脂であることを特徴とする。また、上記樹脂組成物が、該樹脂組成物全体に対して炭素繊維を5〜30重量%含むことを特徴とする。   The base resin of the resin composition is a polyether ether ketone (hereinafter referred to as PEEK) resin or a polyphenylene sulfide (hereinafter referred to as PPS) resin. Moreover, the said resin composition contains 5-30 weight% of carbon fibers with respect to this whole resin composition, It is characterized by the above-mentioned.

上記成形体の曲げ弾性率が、5000〜12000MPaであることを特徴とする。本発明における「曲げ弾性率」とは、ASTM D790によって測定される曲げ弾性率をいい、測定温度は室温(23℃)である。   The molded article has a flexural modulus of 5000 to 12000 MPa. The “flexural modulus” in the present invention refers to a flexural modulus measured by ASTM D790, and the measurement temperature is room temperature (23 ° C.).

上記シールリングの外径寸法が、φ50mm〜φ60mmであることを特徴とする。また、上記シールリングは、自動車のATまたはCVTの油圧装置に用いられることを特徴とする。   The outer diameter of the seal ring is φ50 mm to φ60 mm. Further, the seal ring is used for an AT or CVT hydraulic device of an automobile.

本発明のシールリングは、合い口を有し、少なくとも装着する環状溝の側壁面に接触するリング側面の全体が、内周側の幅が外周側の幅より小さくなるような傾斜角を設けた面であり、リング外周面が、シールリングの軸心方向等と平行な面であり、この傾斜角が、シールリングの軸心方向と直角な面に対して1度をこえ3度未満の範囲の角度であるので、シール性、低摩擦性、および低摩耗性が総合的に優れる。特に、上記傾斜角を1.5〜2.5度の角度にすることで、シール性、低摩擦性、および低摩耗性が総合的に顕著に優れる。   The seal ring of the present invention has an abutment and at least the entire ring side surface contacting the side wall surface of the annular groove to be mounted is provided with an inclination angle such that the inner peripheral side width is smaller than the outer peripheral side width. The ring outer peripheral surface is a surface parallel to the axial direction of the seal ring, etc., and the inclination angle is in the range of more than 1 degree and less than 3 degrees with respect to the surface perpendicular to the axial direction of the seal ring. Therefore, the sealing property, the low friction property, and the low wear property are comprehensively excellent. In particular, when the tilt angle is set to an angle of 1.5 to 2.5 degrees, the sealing property, the low friction property, and the low wear property are remarkably excellent overall.

上記シールリングの合い口が、複合ステップカット型合い口であるので、シール性が特に優れる。   Since the joint of the seal ring is a composite step cut type joint, the sealing performance is particularly excellent.

上記シールリングが、樹脂組成物を射出成形してなる成形体であるので、複合ステップカット型合い口を設けることが容易であり、また、機械加工されたシールリングよりも回転トルクが低く安定する。   Since the seal ring is a molded body formed by injection molding of a resin composition, it is easy to provide a composite step-cut mold joint, and the rotational torque is lower and more stable than a machined seal ring. .

上記樹脂組成物のベース樹脂が、PEEK樹脂またはPPS樹脂であるので、曲げ弾性率、耐熱性などに優れ、溝に組み込む際に拡径しても割れることがなく、シールする作動油の油温が高くなる場合でも使用できる。このため、油温が高温になる自動車のATまたはCVTの油圧装置に用いるシールリングとして好適に利用できる。   Since the base resin of the resin composition is a PEEK resin or a PPS resin, it has excellent bending elastic modulus, heat resistance, etc., and does not crack even when expanded in diameter when incorporated in a groove, and the oil temperature of the working oil to be sealed Can be used even when the For this reason, it can utilize suitably as a seal ring used for the hydraulic device of AT or CVT of the car where oil temperature becomes high.

上記樹脂組成物が、該樹脂組成物全体に対して炭素繊維を5〜30重量%含み、特にその成形体の曲げ弾性率が5000〜12000MPaであるので、シール性を維持しつつ、溝に組み込む際に拡径しても割れることがない。   Since the resin composition contains 5 to 30% by weight of carbon fiber with respect to the entire resin composition, and the bending elastic modulus of the molded body is particularly 5,000 to 12000 MPa, the resin composition is incorporated in the groove while maintaining the sealing property. Even if the diameter is expanded, it will not crack.

本発明のシールリングの一例を示す斜視図および断面図である。It is the perspective view and sectional drawing which show an example of the seal ring of this invention. 図1のシールリングをCVTの油圧装置の環状溝に組み込んだ状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which integrated the seal ring of FIG. 1 in the annular groove of the hydraulic apparatus of CVT. 複合ステップカット型の合い口を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the joint of a composite step cut type | mold. シールリングの試験機の概略図である。It is the schematic of the testing machine of a seal ring. オイルリーク量の試験結果を示す図である。It is a figure which shows the test result of the amount of oil leaks. 回転トルクの試験結果を示す図である。It is a figure which shows the test result of rotational torque. 摩耗量の試験結果を示す図である。It is a figure which shows the test result of wear amount.

本発明のシールリングの一例を図1および図2に基づいて説明する。図1(a)はシールリングの斜視図を、図1(b)は図1(a)のシールリングの軸方向の一部拡大断面図を、図2はこのシールリングをCVTの油圧装置の環状溝に組み込んだ状態の断面図を、それぞれ示す。図1に示すように、シールリング1は、一箇所の合い口1aを有する。シールリング1において、リング側面4は、内周側のリング軸方向の幅Wが外周側のリング軸方向の幅Wより小さくなるような傾斜角αを設けた面(テーパ面)であり、左右対称になっている。また、リング外周面3およびリング内周面2は、シールリング1の軸心方向に平行な面である。なお、リング内周面2とリング側面4との角部は面取りが設けられていても良く、段部が設けられていても良い。 An example of the seal ring of the present invention will be described with reference to FIGS. 1A is a perspective view of the seal ring, FIG. 1B is a partially enlarged sectional view in the axial direction of the seal ring of FIG. 1A, and FIG. 2 is a view of the CVT hydraulic device. Cross-sectional views in a state of being incorporated in the annular groove are respectively shown. As shown in FIG. 1, the seal ring 1 has one joint 1 a. In the seal ring 1, the ring side surface 4 is a surface (tapered surface) provided with an inclination angle α such that the width W 2 in the ring axis direction on the inner peripheral side is smaller than the width W 1 in the ring axis direction on the outer peripheral side. It is symmetrical. The ring outer peripheral surface 3 and the ring inner peripheral surface 2 are surfaces parallel to the axial direction of the seal ring 1. In addition, the corner | angular part of the ring internal peripheral surface 2 and the ring side surface 4 may be provided with chamfering, and the step part may be provided.

図2に示すように、シールリング1は、ハウジング6の軸孔6bに挿通される回転軸7に設けられた環状溝7aに装着される。図中の矢印が作動油からの圧力が加わる方向であり、図中右側が非密封流体側である。シールリング1は、そのリング側面4aで、環状溝7aの非密封流体側の側壁面7bに摺動自在に接触している。また、その外周面3で、軸孔6bの内周面6aに接触している。このシール構造により、回転軸7と軸孔6bとの間の環状隙間を封止している。   As shown in FIG. 2, the seal ring 1 is mounted in an annular groove 7 a provided in the rotary shaft 7 inserted through the shaft hole 6 b of the housing 6. The arrow in the figure is the direction in which the pressure from the hydraulic oil is applied, and the right side in the figure is the unsealed fluid side. The seal ring 1 is slidably in contact with the side wall surface 7b on the non-sealed fluid side of the annular groove 7a at the ring side surface 4a. The outer peripheral surface 3 is in contact with the inner peripheral surface 6a of the shaft hole 6b. With this sealing structure, the annular gap between the rotating shaft 7 and the shaft hole 6b is sealed.

自動車のATまたはCVTの油圧装置に用いられる場合、上記作動油としてはATF、CVTFが用いられ、油温は50〜80度程度、油圧は1〜2MPa程度、上記回転軸の回転数は1000〜3000rpm程度の条件下で使用される。   When used in an AT or CVT hydraulic device of an automobile, ATF or CVTF is used as the hydraulic fluid, the oil temperature is about 50 to 80 degrees, the hydraulic pressure is about 1 to 2 MPa, and the rotational speed of the rotating shaft is 1000 to 1000. Used under conditions of about 3000 rpm.

図1(b)に示すように、本発明のシールリング1では、リング側面4における傾斜角αを、シールリングの軸心方向と直角な面5に対して、1度をこえ3度未満の範囲(1<α<3)に設定していることに特徴を有する。なお、各図では、説明のため、実際の角度よりも誇張して表現してある。傾斜角αが1度以下であると、シール性には優れるが、回転トルクが高くなる。一方、傾斜角αが3度以上であると、回転トルクは低くなるが、シール性に劣る。さらに、シールリングの摩耗量に関しては、若干でも傾斜角があると、傾斜角αが0度の場合よりも摩耗量を抑えることができ、傾斜角αが小さいほど摩耗量が少なくなる。このように、傾斜したリング側面と環状溝とが接触する態様において、リング側面の傾斜角と、シール性・低摩擦性・低摩耗性とは、複雑な相関関係にある。本発明では、後述する実施例等に示す知見に基づき、傾斜角αを上記範囲(1<α<3)に設定することで、シール性と、低摩擦性と、低摩耗性とを併せ持たせている。   As shown in FIG. 1B, in the seal ring 1 of the present invention, the inclination angle α of the ring side surface 4 is more than 1 degree and less than 3 degrees with respect to the surface 5 perpendicular to the axial direction of the seal ring. It is characterized by being set in a range (1 <α <3). In each figure, for the sake of explanation, the actual angle is exaggerated. When the inclination angle α is 1 degree or less, the sealing performance is excellent, but the rotational torque is increased. On the other hand, when the inclination angle α is 3 ° or more, the rotational torque is low, but the sealing performance is poor. Furthermore, with regard to the wear amount of the seal ring, if there is a slight inclination angle, the wear amount can be suppressed more than when the inclination angle α is 0 degree, and the wear amount decreases as the inclination angle α decreases. As described above, in the aspect in which the inclined ring side surface and the annular groove are in contact with each other, the inclination angle of the ring side surface and the sealing property, the low friction property, and the low wear property have a complicated correlation. In the present invention, based on the knowledge shown in the examples and the like described later, by setting the inclination angle α in the above range (1 <α <3), it has both sealing properties, low friction properties, and low wear properties. It is

傾斜角αの範囲は、シールリングの軸心方向と直角な面5に対して、1.5〜2.5度の範囲(1.5≦α≦2.5)に設定することがより好ましい。最も好ましくは、傾斜角αを2度に設定することである。後述する実施例等に示すように、傾斜角αが2度の場合、シール性と、低摩擦性と、低摩耗性とが総合的に最も優れる。また、これに寸法公差(0.5度)を考慮した1.5〜2.5度の範囲でもシール性と、低摩擦性と、低摩耗性とが総合的に優れる。   The range of the inclination angle α is more preferably set to a range of 1.5 to 2.5 degrees (1.5 ≦ α ≦ 2.5) with respect to the plane 5 perpendicular to the axial direction of the seal ring. . Most preferably, the inclination angle α is set to 2 degrees. As shown in Examples and the like to be described later, when the inclination angle α is 2 degrees, the sealing property, the low friction property, and the low wear property are most excellent overall. Further, even in the range of 1.5 to 2.5 degrees considering the dimensional tolerance (0.5 degrees), the sealing performance, the low friction characteristics, and the low wear characteristics are comprehensively excellent.

傾斜角αは、少なくとも環状溝7aの側壁面7bに接触するリング側面4aに設定すればよい(図2参照)が、装着溝への組込み方向を管理する必要がなくなることから、図1および図2に示すように、シールリング1の両側面4a、4bともに同じ所定の傾斜角αを有するテーパ面とする左右対称が好ましい。   The inclination angle α may be set at least on the ring side surface 4a contacting the side wall surface 7b of the annular groove 7a (see FIG. 2), but it is not necessary to manage the direction of assembly into the mounting groove. As shown in FIG. 2, it is preferable that the both side surfaces 4a and 4b of the seal ring 1 be symmetrical with respect to a tapered surface having the same predetermined inclination angle α.

また、リング側面4aおよび4bは、傾斜角の異なる2面以上のテーパ面で構成するのではなく、それぞれの全体が所定の傾斜角αを有するテーパ面である。このため、側面形状が簡易であり、装着する環状溝の側壁形状に左右されずに使用できる。ただし、リング内周面2とリング側面4との角部は直線状、曲線状の面取りが設けられていても良く、シールリングを射出成形で製造する場合、リング内径側に金型からの突出し部分となる段部を設けても良い。   Further, the ring side surfaces 4a and 4b are not constituted by two or more tapered surfaces having different inclination angles, but are entirely tapered surfaces having a predetermined inclination angle α. For this reason, the side surface shape is simple and can be used without being influenced by the side wall shape of the annular groove to be mounted. However, the corners of the ring inner peripheral surface 2 and the ring side surface 4 may be provided with straight or curved chamfers. When the seal ring is manufactured by injection molding, the ring protrudes from the mold to the inner diameter side of the ring. A stepped portion may be provided.

図2に示す環状溝7aの側壁面7bは、バイト加工時に発生する切り粉排出のため、または、研磨時のダレ等により、回転軸方向と直角な面から僅かに傾斜(1度程度)したテーパ面になる場合がある。この場合でも、本発明のシールリングは適用可能である。本発明の特に好ましい態様は、環状溝7aの側壁面7bが回転軸方向と直角な面(テーパなし)の場合である。この場合は、リング側面4aの傾斜角αが、環状溝7aの側壁面7bに対しても、1度をこえ3度未満の範囲(1<α<3)になる。   The side wall surface 7b of the annular groove 7a shown in FIG. 2 is slightly inclined (about 1 degree) from the surface perpendicular to the rotational axis direction for discharging chips generated during cutting or due to sagging during polishing. It may become a tapered surface. Even in this case, the seal ring of the present invention is applicable. A particularly preferable aspect of the present invention is a case where the side wall surface 7b of the annular groove 7a is a surface (no taper) perpendicular to the rotation axis direction. In this case, the inclination angle α of the ring side surface 4a is in the range of more than 1 degree and less than 3 degrees (1 <α <3) with respect to the side wall surface 7b of the annular groove 7a.

図2に示すように、リング外周面3は、シールリング1の軸心方向および摺動相手となるハウジング6の軸孔6bの内周面6aと平行な面である。この外周面3は、シールリングの軸心方向と直角な面5に対しては、垂直な面となる。リング外周面3は、軸方向のテーパがなく、軸孔6bの内周面6aに平行で沿った形状であるので、外周面3と内周面6aとが摺接するような場合でも、それぞれが摩耗しにくい。また、リング外周面3が、ハウジング6の軸孔6bの内周面6aと平行な面であり、両面が密接しているので、環状溝内でのシールリングの姿勢が傾斜等せずに保たれる。この結果、環状溝7aの側壁面7bに対する、リング側面4aの位置関係(傾斜角)を一定に維持でき、優れたシール性と、低摩擦性と、低摩耗性とを長期間にわたり維持することができる。リング側面の傾斜角、より具体的には環状溝の側壁面とリング側面との位置関係は、その僅かな差が摩擦力、摩耗量、シール性に影響を及ぼすが、本発明では、リング側面の傾斜角を非常に狭い範囲(1<α<3)に限定するとともに、これと併せてリング外周面の形状を上記のようにするので、該位置関係の変化による特性変化を防止できる。   As shown in FIG. 2, the ring outer peripheral surface 3 is a surface parallel to the axial center direction of the seal ring 1 and the inner peripheral surface 6 a of the shaft hole 6 b of the housing 6 that is a sliding partner. The outer peripheral surface 3 is a surface perpendicular to the surface 5 perpendicular to the axial direction of the seal ring. Since the ring outer peripheral surface 3 has no axial taper and has a shape parallel to the inner peripheral surface 6a of the shaft hole 6b, each of the outer peripheral surface 3 and the inner peripheral surface 6a is in sliding contact. Hard to wear. Further, since the ring outer peripheral surface 3 is a surface parallel to the inner peripheral surface 6a of the shaft hole 6b of the housing 6 and both surfaces are in close contact with each other, the posture of the seal ring within the annular groove is maintained without being inclined. Be drunk. As a result, the positional relationship (inclination angle) of the ring side surface 4a with respect to the side wall surface 7b of the annular groove 7a can be maintained constant, and excellent sealing properties, low friction properties, and low wear properties can be maintained over a long period of time. Can do. A slight difference in the inclination angle of the ring side surface, more specifically, the positional relationship between the side wall surface of the annular groove and the ring side surface affects the frictional force, the amount of wear, and the sealing performance. Is limited to a very narrow range (1 <α <3), and the shape of the outer peripheral surface of the ring is also set as described above, so that a change in characteristics due to a change in the positional relationship can be prevented.

シールリング1は、一箇所の合い口1a(図1参照)を有するカットタイプのリングであり、弾性変形により拡径して環状溝7aに装着される。シールリング1は、合い口1aを有することから、使用時において作動油の油圧によって拡径されて、外周面3が軸孔6bの内周面6aと密着する。合い口1aの形状については、ストレートカット型、アングルカット型などにすることも可能であるが、シール性に優れることから、図1(a)に示す複合ステップカット型を採用することが好ましい。特に、本発明では、リング側面を所定の傾斜角を有するテーパ面としていることから、シール性の面で、テーパを設けない場合と比較して劣る場合があるが、この複合ステップカット型の合い口形状と併用することで、上記テーパ面により摩擦摩耗特性を向上させつつ、シール性にも優れる。   The seal ring 1 is a cut-type ring having one joint 1a (see FIG. 1), and is expanded in diameter by elastic deformation and attached to the annular groove 7a. Since the seal ring 1 has the abutment 1a, the diameter of the seal ring 1 is increased by the hydraulic pressure of the hydraulic oil during use, and the outer peripheral surface 3 is in close contact with the inner peripheral surface 6a of the shaft hole 6b. The shape of the abutment la can be a straight cut type, an angle cut type, or the like, but it is preferable to employ a composite step cut type as shown in FIG. In particular, in the present invention, since the ring side surface is a tapered surface having a predetermined inclination angle, it may be inferior to the case of providing no taper in terms of sealing performance. By using in combination with the mouth shape, the taper surface improves friction and wear characteristics and also has excellent sealing properties.

複合ステップカット型の合い口を図3に基づき説明する。図3は、図1(a)の合い口1aを広げた状態の斜視図である。シールリングの合い口1aは、相互に対向する合い口端部8および8’より形成される。合い口端部8は、シールリングの略矩形断面(リング側面がテーパの台形面)における側面二辺を結んでリング内周面側8aとリング外周面側8bとに二分割するとき、リング内周面側8aの矩形断面の先端部分に突き合わせ面9が形成される。また、リング外周面側の矩形断面部分8bには、この部分をさらに径方向に二分割する一方の矩形断面部分に突き合わせ面9から所定の長さ(L)だけ突出したリップ10と、他方の矩形断面部分を削除して突き合わせ面9から後退したポケット11とが形成される。なお、リップ10およびポケット11の内外周面はシールリングの所定の曲率をもつように形成される。一方、他方の合い口端部8’は、突き合わせ面9、リップ10およびポケット11と、相補的に嵌合するように形成された突き合わせ面9’、ポケット11’およびリップ10’とを有している。すなわち、突き合わせ面9および9’が衝合したとき、リップ10とポケット11’とが、ポケット11とリップ10’とがそれぞれ嵌合する。リップ10とポケット11’との長さ、およびポケット11とリップ10’との長さが略同一となるように形成される。合い口の嵌合時には、合い口端部8のリップ10が合い口端部8’のポケット11’に嵌合し、シールリングは、ほぼ真円状になる(図1(a)参照)。   The joint of the composite step cut type will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a perspective view of the state in which the joint 1a of FIG. The mating port 1a of the seal ring is formed by mating port ends 8 and 8 'facing each other. When the end 8 of the seal ring is divided into two parts, a ring inner peripheral surface side 8a and a ring outer peripheral surface side 8b, by connecting two side surfaces in a substantially rectangular cross section of the seal ring (a trapezoidal surface with a tapered ring side surface) A butting surface 9 is formed at the tip of the rectangular cross section on the peripheral surface side 8a. Further, the rectangular cross-section portion 8b on the outer peripheral surface side of the ring has a lip 10 projecting a predetermined length (L) from the butting surface 9 into one rectangular cross-section portion that further divides this portion into two in the radial direction, and the other lip 10 A pocket 11 that is recessed from the abutting surface 9 by removing the rectangular cross section is formed. The inner and outer peripheral surfaces of the lip 10 and the pocket 11 are formed to have a predetermined curvature of the seal ring. On the other hand, the other end 8 'has an abutting surface 9, a lip 10 and a pocket 11, and an abutting surface 9', a pocket 11 'and a lip 10' formed so as to be complementarily fitted. ing. That is, when the abutting surfaces 9 and 9 ′ meet each other, the lip 10 and the pocket 11 ′ are fitted into the pocket 11 and the lip 10 ′, respectively. The length of the lip 10 and the pocket 11 'and the length of the pocket 11 and the lip 10' are formed to be substantially the same. When the mating port is fitted, the lip 10 of the mating end portion 8 is fitted into the pocket 11 'of the mating end portion 8', and the seal ring is substantially circular (see FIG. 1A).

本発明のシールリングの材質は特に限定されないが、弾性変形により拡径して溝に装着すること、複合ステップカット型合い口にする場合があること、等を考慮すれば樹脂組成物の成形体(樹脂製シールリング)とすることが好ましい。   The material of the seal ring of the present invention is not particularly limited, but considering the fact that the diameter may be expanded by elastic deformation and attached to the groove, or there may be a composite step-cut mold joint, etc., the molded body of the resin composition (Resin seal ring) is preferable.

シールリングを形成する樹脂組成物のベース樹脂にする合成樹脂としては、熱硬化性ポリイミド樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン(以下、PEKEKKと記す)樹脂、ポリエーテルケトン(以下、PEKと記す)樹脂、PEEK樹脂、全芳香族ポリエステル樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(以下、PTFEと記す)樹脂、ポリテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体樹脂、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体樹脂、PPS樹脂、ポリアミドイミド(以下、PAIと記す)樹脂、ポリアミド(以下、PAと記す)樹脂などが挙げられる。なお、これらの樹脂は単独で使用しても、2種類以上混合したポリマーアロイとしてもよい。   As a synthetic resin used as a base resin of a resin composition forming a seal ring, a thermosetting polyimide resin, a thermoplastic polyimide resin, a polyether ketone ether ketone ketone (hereinafter referred to as PEKEKK) resin, a polyether ketone (hereinafter referred to as PEK) resin, PEEK resin, wholly aromatic polyester resin, polytetrafluoroethylene (hereinafter referred to as PTFE) resin, polytetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer resin, tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer Examples thereof include a polymer resin, an ethylene-tetrafluoroethylene copolymer resin, a PPS resin, a polyamideimide (hereinafter referred to as PAI) resin, and a polyamide (hereinafter referred to as PA) resin. These resins may be used alone or as a polymer alloy in which two or more kinds are mixed.

複合ステップカット型の合い口を有するシールリングの製造が容易であり低コストであること、機械加工された場合より回転トルクが低く安定すること等から、シールリングは、樹脂組成物を射出成形してなる射出成形体にすることが好ましい。このため、合成樹脂としては、射出成形が可能である熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。その中でも特に、熱可塑性ポリイミド樹脂、PEKEKK樹脂、PEK樹脂、PEEK樹脂、PPS樹脂、PAI樹脂、PA樹脂などの結晶性の樹脂が、摩擦摩耗特性に優れるので好ましい。   The seal ring is injection-molded with a resin composition because it is easy and low cost to manufacture a seal ring having a composite step-cut joint, and the rotational torque is lower and more stable than when machined. It is preferable to form an injection molded body. For this reason, it is preferable to use a thermoplastic resin that can be injection-molded as the synthetic resin. Of these, crystalline polyimide resins such as thermoplastic polyimide resin, PEKKK resin, PEK resin, PEEK resin, PPS resin, PAI resin, and PA resin are particularly preferable because of excellent frictional wear characteristics.

このような結晶性の熱可塑性樹脂の中でも、曲げ弾性率、耐熱性、摺動性に優れることから、特に、PEEK樹脂またはPPS樹脂を用いることが好ましい。これらの樹脂は高い弾性率を有し、溝に組み込む際に拡径しても割れることがなく、シールする作動油の油温が高くなる場合でも使用でき、また、ソルベントクラックの心配もない。   Among such crystalline thermoplastic resins, it is particularly preferable to use PEEK resin or PPS resin because of excellent bending elastic modulus, heat resistance, and slidability. These resins have a high elastic modulus and do not crack even when they are expanded in diameter when incorporated in a groove, and can be used even when the temperature of the hydraulic fluid to be sealed becomes high, and there is no concern about solvent cracks.

PEEK樹脂は、ベンゼン環がパラの位置で、カルボニル基とエーテル結合によって連結された下記式(1)に示すポリマー構造を持つ結晶性の熱可塑性樹脂である。下記式(1)の構造を持つPEEK樹脂は、融点が約343℃、ガラス転移点が143℃であり、優れた耐熱性、耐クリープ性、耐荷重性、耐摩耗性、摺動特性などに加え、優れた成形性を有する。   The PEEK resin is a crystalline thermoplastic resin having a polymer structure represented by the following formula (1) in which the benzene ring is linked to the para position by a carbonyl group and an ether bond. The PEEK resin having the structure of the following formula (1) has a melting point of about 343 ° C. and a glass transition point of 143 ° C., and has excellent heat resistance, creep resistance, load resistance, wear resistance, sliding properties, etc. In addition, it has excellent moldability.

Figure 2013155846
Figure 2013155846

PPS樹脂は、ベンゼン環がパラの位置で、硫黄結合によって連結された下記式(2)に示すポリマー構造を持つ結晶性の熱可塑性樹脂である。下記式(2)の構造を持つPPS樹脂は、融点が約280℃、ガラス転移点が90℃であり、極めて高い剛性と、優れた耐熱性、寸法安定性、耐摩耗性、摺動特性などを有する。PPS樹脂は、その分子構造により、架橋型、半架橋型、直鎖型、分岐型などのタイプがあるが、本発明ではこれらの分子構造や分子量に限定されることなく使用できる。溝への組み込み際に拡径することから、靭性が比較的高い半架橋型、もしくは最も高い分岐型を使用することが好ましい。   The PPS resin is a crystalline thermoplastic resin having a polymer structure represented by the following formula (2) in which a benzene ring is connected at a para position by a sulfur bond. The PPS resin having the structure of the following formula (2) has a melting point of about 280 ° C. and a glass transition point of 90 ° C., extremely high rigidity, excellent heat resistance, dimensional stability, wear resistance, sliding characteristics, etc. Have Depending on the molecular structure of the PPS resin, there are types such as a crosslinked type, a semi-crosslinked type, a linear type, and a branched type. In the present invention, the PPS resin can be used without being limited to these molecular structures and molecular weights. It is preferable to use a semi-bridging type having a relatively high toughness or a branching type having the highest toughness because the diameter is increased when incorporated into the groove.

Figure 2013155846
Figure 2013155846

また、必要に応じて上記樹脂組成物に、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維などの繊維状補強材、球状シリカや球状炭素などの球状充填材、マイカやタルクなどの鱗状補強材、チタン酸カリウムウィスカなどの微小繊維補強材を配合できる。また、PTFE樹脂、グラファイト、二硫化モリブデンなどの固体潤滑剤、さらにはリン酸カルシウム、硫酸カルシウムなどの摺動補強材、カーボンブラックなども配合できる。これらは単独で配合することも、組み合せて配合することもできる。   In addition, if necessary, the resin composition may include a fibrous reinforcing material such as carbon fiber, glass fiber, and aramid fiber, a spherical filler such as spherical silica and spherical carbon, a scale-like reinforcing material such as mica and talc, and potassium titanate. Can contain fine fiber reinforcement such as whisker. Moreover, solid lubricants such as PTFE resin, graphite and molybdenum disulfide, sliding reinforcing materials such as calcium phosphate and calcium sulfate, carbon black and the like can also be blended. These can be blended alone or in combination.

上記樹脂組成物としては、ベース樹脂にPEEK樹脂またはPPS樹脂を用い、これに繊維状補強材である炭素繊維と、固体潤滑剤であるPTFE樹脂とを含むものが、本発明のシールリングに要求される特性を得やすいので好ましい。炭素繊維を配合することで、曲げ弾性率等の機械的強度の向上が図れ、PTFE樹脂の配合により摺動特性の向上が図れる。   As the above resin composition, a PEEK resin or a PPS resin is used as a base resin, and a carbon fiber as a fibrous reinforcing material and a PTFE resin as a solid lubricant are required for the seal ring of the present invention. It is preferable because it is easy to obtain the characteristics. By blending carbon fiber, mechanical strength such as flexural modulus can be improved, and sliding characteristics can be improved by blending PTFE resin.

炭素繊維としては、原材料から分類されるピッチ系またはPAN系のいずれのものであってもよい。また、炭素繊維の平均繊維径は20μm以下、好ましくは5〜15μmである。この範囲をこえる太い炭素繊維では、摺動相手材の摩耗損傷が大きくなるため好ましくない。また、炭素繊維は、チョップドファイバー、ミルドファイバーのいずれであってもよい。また、炭素繊維とベース樹脂との密着性を高め、シールリングの機械的特性を向上させるために、これらの炭素繊維の表面をエポキシ系樹脂、ポリアミド系樹脂などを含有した処理剤や、シラン系カップリング剤などにより表面処理を施してもよい。   The carbon fiber may be either a pitch type or a PAN type classified from raw materials. Moreover, the average fiber diameter of carbon fiber is 20 micrometers or less, Preferably it is 5-15 micrometers. A thick carbon fiber exceeding this range is not preferable because the wear damage of the sliding counterpart material becomes large. The carbon fiber may be either chopped fiber or milled fiber. In addition, in order to improve the adhesion between the carbon fiber and the base resin and improve the mechanical properties of the seal ring, the surface of these carbon fibers is treated with a treatment agent containing an epoxy resin, a polyamide resin, etc. Surface treatment may be performed with a coupling agent or the like.

炭素繊維の配合割合は、樹脂組成物全体に対して5〜30重量%であることが好ましい。より好ましくは、10〜20重量%である。炭素繊維の配合割合が5重量%未満では、補強効果が乏しく、所望の耐クリープ性や耐摩耗性が得られない場合がある。一方、炭素繊維の配合割合が30重量%をこえると、溶融流動性が著しく低下し、複合ステップカット型の合い口部分の形状等の成形が困難になるとともに、摺動相手材を摩耗損傷するおそれがある。   The blending ratio of the carbon fibers is preferably 5 to 30% by weight with respect to the entire resin composition. More preferably, it is 10 to 20% by weight. When the blending ratio of the carbon fiber is less than 5% by weight, the reinforcing effect is poor and desired creep resistance and wear resistance may not be obtained. On the other hand, when the blending ratio of the carbon fiber exceeds 30% by weight, the melt fluidity is remarkably lowered, it becomes difficult to form the shape of the mating portion of the composite step-cut mold, and the sliding partner material is worn and damaged There is a fear.

PTFE樹脂としては、懸濁重合法によるモールディングパウダー、乳化重合法によるファインパウダー、再生PTFEのいずれを採用してもよい。PEEK樹脂等の流動性を安定させるためには、成形時のせん断により繊維化し難く、溶融粘度を増加させ難い再生PTFEを採用することが好ましい。   As the PTFE resin, any of molding powder by suspension polymerization, fine powder by emulsion polymerization, and recycled PTFE may be used. In order to stabilize the fluidity of the PEEK resin or the like, it is preferable to employ recycled PTFE that is difficult to be fiberized by shearing at the time of molding and hardly increases the melt viscosity.

再生PTFEとは、熱処理(熱履歴が加わったもの)粉末、γ線または電子線などを照射した粉末のことである。例えば、モールディングパウダーまたはファインパウダーを熱処理した粉末、また、この粉末をさらにγ線または電子線を照射した粉末、モールディングパウダーまたはファインパウダーの成形体を粉砕した粉末、また、その後γ線または電子線を照射した粉末、モールディングパウダーまたはファインパウダーをγ線または電子線を照射した粉末などのタイプがある。再生PTFEの中でも、凝集せず、PEEK樹脂等の溶融温度おいて、全く繊維化せず、内部潤滑効果があり、PEEK樹脂等の流動性を安定して向上させることが可能なことから、γ線または電子線などを照射したPTFE樹脂を採用することがより好ましい。   Regenerated PTFE is a powder that has been irradiated with a heat-treated powder (heated history added), γ-rays or electron beams. For example, a powder obtained by heat-treating molding powder or fine powder, a powder obtained by further irradiating this powder with γ-rays or an electron beam, a powder obtained by pulverizing a molding powder or a molded product of fine powder, and then a γ-ray or electron beam. There are types such as irradiated powder, molding powder or fine powder irradiated with gamma rays or electron beams. Among the regenerated PTFE, it does not aggregate, does not fiberize at the melting temperature of the PEEK resin, etc., has an internal lubricating effect, and can improve the fluidity of the PEEK resin stably. It is more preferable to employ PTFE resin irradiated with a beam or an electron beam.

PTFE樹脂の配合割合は、樹脂組成物全体に対して5〜35重量%であることが好ましい。より好ましくは、10〜25重量%である。PTFE樹脂の配合割合が5重量%未満では、所望の摺動特性が得られない場合がある。一方、PTFE樹脂の配合割合が35重量%をこえると、耐クリープ性などが低下するおそれがある。   The blending ratio of the PTFE resin is preferably 5 to 35% by weight with respect to the entire resin composition. More preferably, it is 10 to 25% by weight. If the blending ratio of the PTFE resin is less than 5% by weight, desired sliding characteristics may not be obtained. On the other hand, when the blending ratio of the PTFE resin exceeds 35% by weight, the creep resistance and the like may be lowered.

以上の諸原材料を混合し、混練する手段は、特に限定するものではなく、粉末原料をヘンシェルミキサー、ボールミキサー、リボンブレンダー、レディゲミキサー、ウルトラヘンシェルミキサーなどにて乾式混合し、さらに二軸押出し機などの溶融押出し機にて溶融混練し、成形用ペレット(顆粒)を得ることができる。また、補強材等の投入は、二軸押出し機などで溶融混練する際にサイドフィードを採用してもよい。成形方法としては、上述したように射出成形が好ましい。また、物性改善のためにアニール処理等の処理を採用してもよい。   The means for mixing and kneading the above raw materials is not particularly limited, and the powder raw material is dry-mixed with a Henschel mixer, ball mixer, ribbon blender, ladyge mixer, ultra Henschel mixer, etc., and further biaxially extruded. It can be melt-kneaded by a melt extruder such as a machine to obtain molding pellets (granules). Further, for feeding the reinforcing material or the like, a side feed may be employed when melt kneading with a twin screw extruder or the like. As the molding method, injection molding is preferable as described above. Moreover, you may employ | adopt treatments, such as an annealing process, for physical property improvement.

シールリングを射出成形により製造する場合、そのゲート位置は特に限定されないが、シール性の確保の観点および後加工が不要になることからリング内周側に設けた方が好ましい。また、図1(a)に示すように、ゲート位置1bは、リング内周側の合い口対向部に設けた方が、射出成形における流動バランスの面から好ましい。   When the seal ring is manufactured by injection molding, the gate position is not particularly limited, but it is preferably provided on the inner peripheral side of the ring from the viewpoint of ensuring sealing performance and the need for post-processing. Further, as shown in FIG. 1 (a), it is preferable that the gate position 1b is provided at the mating facing portion on the inner peripheral side of the ring from the viewpoint of flow balance in injection molding.

本発明のシールリングを樹脂の成形体とする場合、その曲げ弾性率は5000〜12000MPaであることが好ましい。より好ましくは、6000〜9000MPaである。曲げ弾性率がこの範囲内であると、使用時にクリープ変形するなどのおそれがなく、リング側面の傾斜角を一定に保つことができる。曲げ弾性率が、5000MPa未満であると、溝に組み込む際に拡径すると割れるおそれがあり、また、使用時にクリープ変形する等のおそれがある。一方、12000MPaをこえると、シール性が低下するおそれがある。   When the seal ring of the present invention is a resin molded body, the flexural modulus is preferably 5000 to 12000 MPa. More preferably, it is 6000-9000 MPa. When the bending elastic modulus is within this range, there is no fear of creep deformation during use, and the inclination angle of the ring side surface can be kept constant. If the flexural modulus is less than 5000 MPa, there is a risk of cracking when the diameter is increased when the groove is incorporated into the groove, and there is a risk of creep deformation during use. On the other hand, if it exceeds 12000 MPa, the sealing performance may be reduced.

本発明のシールリングは、任意のサイズにすることができる。特に、外径寸法がφ50mm〜φ60mmに対してその効果が顕著である。また、リング厚さ(径方向厚み)は、1.5〜2.5mm程度である。   The seal ring of the present invention can be of any size. In particular, the effect is remarkable when the outer diameter is φ50 mm to φ60 mm. Moreover, ring thickness (diameter direction thickness) is about 1.5-2.5 mm.

実施例(リング両側面の傾斜角2度)
PEEK樹脂を主材料とし、炭素繊維およびPTFE樹脂を配合した樹脂組成物(NTN精密樹脂社製:ベアリーPK5301)を用い、図1の形状のシールリング(外径φ52mm、内径φ48mm、リング幅2.5mm、リング厚さ2.0mm)を、射出成形により製造し、樹脂製のシールリングを得た。
Example (Inclination angle 2 degrees on both sides of the ring)
A seal ring (outer diameter φ52 mm, inner diameter φ48 mm, ring width 2...) Using a resin composition (made by NTN Precision Resin Co., Ltd .: BEAREE PK5301) containing PEEK resin as a main material and carbon fiber and PTFE resin is blended. 5 mm, ring thickness 2.0 mm) was manufactured by injection molding to obtain a resin seal ring.

比較例(リング両側面の傾斜角0度、1度、5度)
実施例と同じ材料を用い、同じ製造方法で、傾斜角αの異なる樹脂製のシールリングを製造した。これらのシールリングの形状は、リングの両側面の傾斜角αがそれぞれ、0度、1度、5度である以外は、実施例と同じである。
Comparative example (inclination angles of 0 °, 1 °, 5 ° on both sides of the ring)
Resin seal rings with different inclination angles α were manufactured using the same materials as in the examples and the same manufacturing method. The shapes of these seal rings are the same as those of the example except that the inclination angles α on both side surfaces of the rings are 0 degree, 1 degree, and 5 degrees, respectively.

得られたシールリングの特性について、図4に示す試験機により、オイルリーク、回転トルク、摩耗量を、それぞれ評価した。図4は試験機の概略図である。相手軸12の環状溝にシールリング13、13’を装着した。シールリング13、13’は、相手軸12の環状溝側壁と、ハウジング14の軸孔内周面と摺接する態様としてある(図2参照)。各シールリングと摺接する環状溝側壁は、軸方向に垂直な面(テーパなし)である。装置右側より、油を圧送して、シールリング13と13’との間の環状隙間に供給した。詳細な試験条件は、下記表1に示すとおりである。   About the characteristic of the obtained seal ring, the oil leak, the rotational torque, and the amount of wear were each evaluated with the testing machine shown in FIG. FIG. 4 is a schematic view of the testing machine. Seal rings 13 and 13 ′ were mounted in the annular groove of the counterpart shaft 12. The seal rings 13 and 13 ′ are configured to be in sliding contact with the annular groove side wall of the counterpart shaft 12 and the inner peripheral surface of the shaft hole of the housing 14 (see FIG. 2). The side wall of the annular groove that is in sliding contact with each seal ring is a surface (no taper) perpendicular to the axial direction. Oil was pumped from the right side of the apparatus and supplied to the annular gap between the seal rings 13 and 13 '. Detailed test conditions are as shown in Table 1 below.

Figure 2013155846
Figure 2013155846

この試験機により、オイルリーク量(ml/min)、相手軸の回転トルク(N・m)、シールリング側面の摩耗量(摩耗深さ、μm)を測定した。オイルリーク量と回転トルクは、試験開始時と、試験300時間経過後において測定した値であり、摩耗量は、試験300時間経過後の量である。結果を図5〜図7に示す。   With this testing machine, the amount of oil leak (ml / min), the rotational torque (N · m) of the mating shaft, and the wear amount (wear depth, μm) of the side surface of the seal ring were measured. The oil leak amount and the rotational torque are values measured at the start of the test and after 300 hours of the test, and the wear amount is the amount after 300 hours of the test. The results are shown in FIGS.

図5に示すように、オイルリーク試験では、(少ない)傾斜角1度<傾斜角0度<傾斜角2度<<傾斜角5度(多い)であった。図6に示すように、回転トルク試験では、(低い)傾斜角5度=傾斜角2度<傾斜角1度<傾斜角0度(高い)であった。図7に示すように、シールリング側面の摩耗量は、(少ない)傾斜角1度<傾斜角2度<傾斜角5度<<傾斜角0度(多い)であった。この結果より、実施例である傾斜角2度のシールリングは、比較例である傾斜角0度、1度、5度のシールリングと比較して、オイルリーク(シール性)、回転トルク(低摩擦性)、シールリング側面の摩耗量(低摩耗性)において総合的に優れており、シールリング特性が最も優れていると考えられる。   As shown in FIG. 5, in the oil leak test, (small) inclination angle 1 degree <inclination angle 0 degree <inclination angle 2 degree << inclination angle 5 degrees (large). As shown in FIG. 6, in the rotational torque test, (low) inclination angle 5 degrees = inclination angle 2 degrees <inclination angle 1 degree <inclination angle 0 degree (high). As shown in FIG. 7, the amount of wear on the side surface of the seal ring was (small) inclination angle 1 degree <inclination angle 2 degrees <inclination angle 5 degrees << inclination angle 0 degree (large). From this result, the seal ring with an inclination angle of 2 degrees according to the example is less in oil leak (sealability) and rotational torque (lower than the seal ring with an inclination angle of 0 degree, 1 degree and 5 degrees as a comparative example. (Friction) and wear on the side of the seal ring (low wear) are excellent overall, and the seal ring characteristics are considered to be the best.

本発明のシールリングは、簡易な形状でありながら、シール性、低摩擦性、および低摩耗性に優れるので、回転軸とハウジングとの間でこれらの特性が要求されるシールリングとして使用できる。特に、ATやCVTなどの油圧機器において、高PV条件下で使用される回転軸のシールリングとして好適に使用できる。   Since the seal ring of the present invention has a simple shape and is excellent in sealability, low friction and low wear, it can be used as a seal ring that requires these characteristics between the rotating shaft and the housing. In particular, it can be suitably used as a seal ring for a rotary shaft used under high PV conditions in hydraulic equipment such as AT and CVT.

1 シールリング
1a 合い口
1b ゲート位置
2 リング内周面
3 リング外周面
4、4a、4b リング側面
5 シールリングの軸心方向と直角な面
6 ハウジング
6a 内周面
6b 軸孔
7 回転軸
7a 環状溝
7b 側壁面
8、8’ 合い口端部
9、9’ 突き合わせ面
10、10’ リップ
11、11’ ポケット
12 相手軸
13、13’ シールリング
14 ハウジング
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Seal ring 1a Abutment 1b Gate position 2 Ring inner peripheral surface 3 Ring outer peripheral surface 4, 4a, 4b Ring side surface 5 Surface perpendicular to the axial direction of the seal ring 6 Housing 6a Inner peripheral surface 6b Shaft hole 7 Rotating shaft 7a Annular Groove 7b Side wall surface 8, 8 'Mating end 9, 9' Abutting surface 10, 10 'Lip 11, 11' Pocket 12 Mating shaft 13, 13 'Seal ring 14 Housing

Claims (9)

ハウジングの軸孔に挿通される回転軸に設けられた環状溝に装着されて、該環状溝の非密封流体側の側壁面に摺動自在に接触し、かつ前記軸孔の内周面に接触して、これら回転軸と軸孔との間の環状隙間を封止するシールリングであって、
前記シールリングは合い口を有し、少なくとも前記側壁面に接触するリング側面の全体が、内周側の幅が外周側の幅より小さくなるような傾斜角を設けた面であり、前記リング外周面が、シールリングの軸心方向および前記軸孔の内周面と平行な面であり、
前記傾斜角が、シールリングの軸心方向と直角な面に対して、1度をこえ3度未満の範囲の角度であることを特徴とするシールリング。
Attached to an annular groove provided on the rotating shaft inserted through the shaft hole of the housing, slidably contacts the side wall surface of the annular groove on the non-sealed fluid side, and contacts the inner peripheral surface of the shaft hole. A seal ring for sealing an annular gap between the rotating shaft and the shaft hole,
The seal ring has an abutment, and at least the entire ring side surface in contact with the side wall surface is a surface provided with an inclination angle such that the width on the inner peripheral side is smaller than the width on the outer peripheral side, The surface is a surface parallel to the axial center direction of the seal ring and the inner peripheral surface of the shaft hole,
The seal ring according to claim 1, wherein the inclination angle is an angle in a range of more than 1 degree and less than 3 degrees with respect to a plane perpendicular to the axial direction of the seal ring.
前記傾斜角が、シールリングの軸心方向と直角な面に対して、1.5〜2.5度の角度であることを特徴とする請求項1記載のシールリング。   The seal ring according to claim 1, wherein the inclination angle is an angle of 1.5 to 2.5 degrees with respect to a plane perpendicular to the axial direction of the seal ring. 前記シールリングの前記合い口が、複合ステップカット型合い口であることを特徴とする請求項1または請求項2記載のシールリング。   The seal ring according to claim 1 or 2, wherein the abutment of the seal ring is a compound step cut type abutment. 前記シールリングが、樹脂組成物を射出成形してなる成形体であることを特徴とする請求項1、請求項2または請求項3記載のシールリング。   The seal ring according to claim 1, 2 or 3, wherein the seal ring is a molded body formed by injection molding of a resin composition. 前記樹脂組成物のベース樹脂が、ポリエーテルエーテルケトン樹脂またはポリフェニレンスルフィド樹脂であることを特徴とする請求項4記載のシールリング。   The seal ring according to claim 4, wherein the base resin of the resin composition is a polyether ether ketone resin or a polyphenylene sulfide resin. 前記樹脂組成物が、該樹脂組成物全体に対して炭素繊維を5〜30重量%含むことを特徴とする請求項5記載のシールリング。   The seal ring according to claim 5, wherein the resin composition contains 5 to 30% by weight of carbon fiber with respect to the entire resin composition. 前記成形体の曲げ弾性率が、5000〜12000MPaであることを特徴とする請求項4、請求項5または請求項6記載のシールリング。   The seal ring according to claim 4, 5, or 6, wherein the molded article has a flexural modulus of 5000 to 12000 MPa. 前記シールリングの外径寸法が、φ50mm〜φ60mmであることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか1項記載のシールリング。   The seal ring according to any one of claims 1 to 7, wherein an outer diameter of the seal ring is φ50 mm to φ60 mm. 自動車のオートマチックトランスミッションまたは無段変速機の油圧装置に用いられることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか1項記載のシールリング。   The seal ring according to any one of claims 1 to 8, wherein the seal ring is used for an automatic transmission of an automobile or a hydraulic device of a continuously variable transmission.
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