JP2015218791A - シールリング - Google Patents

Abstract

【課題】軸の外周に設けられた環状溝に装着されることによって、軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する、射出成形によって成形される樹脂製のシールリングにおいて、環状溝に装着されるときに、内周面の一部が軸の外周面に摺動されながら軸の外周面上をスライドされたとしても、ゲート跡を起点とした破損が生じにくいシールリングを提供する。【解決手段】シールリング１００の合口部１１０によって分断された一方側と他方側のそれぞれに、径方向内側に突出し、軸の外周面に摺動する突出部１３１、１３２を備え、射出成形時のゲート跡１３３、１３４が、突出部１３１、１３２、または、突出部１３１、１３２よりも合口部１１０側に形成される。【選択図】図１

Description

本発明は、軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する樹脂製のシールリングに関する。

従来、油圧等を用いる機器において、相対的に移動する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止するために、樹脂製のシールリングが用いられている。軸に形成された環状溝に装着されるシールリングでは、一般に、外周面と側面（軸方向の端面）がシール面となる。そのため、射出成形によって製造される樹脂製のシールリングでは、金型のゲートはシールリングの内周側に設けられる。これにより、ゲート内で固化した樹脂の部分（ゲート部）が除去された後に残るゲート跡は、寸法精度が相対的に要求されないシールリングの内周面に形成されることになるため、ゲート部を除去する加工が容易になる。ここで、合口部が射出成形によって成形されるシールリングにおいて、合口部の成形品質を向上させるために、合口部が形成された端部の近傍にゲート部が形成されるシールリングが知られている（特許文献１参照）。

合口部を有する樹脂製のシールリングを軸の環状溝に装着させる方法としては、図１０に示されるように、シールリングを弾性的に径方向外側へ拡げた状態（以下、径方向外側へ拡げることを「拡張」ともいう）で軸の一端から環状溝までスライドさせる方法がある。以下、従来例に係るシールリングを軸の環状溝に装着させる方法について、図１０と図１１を用いて詳しく説明する。図１０は、従来例に係るシールリングが軸の環状溝に装着されるときの手順を模式的に示す図であり、図１１は、従来例に係るシールリングが拡張された状態で軸の外周面に接触しているときの状態を示す模式的な部分側面図である。なお、従来例に係るシールリングは、上記特許文献１に開示された射出成形によって合口部が形成されるシールリングのような、射出成形時のゲート跡が合口部によって分断された端部の近傍に形成されるシールリングである。また、両図においては、従来例に係るシールリングの合口部の構成は、説明のために簡略化されているが、合口部の端部における径方向内側に、軸の外周面に対して線接触する端縁等が形成されているシールリングであれば、同様の状態が生じ得る。また、本出願の図面においては、説明のためにゲート跡を大きく図示しているが、実際の製品においては、ゲート跡は小さく形成される。

一般に、ゲート跡においては、ゲート部が除去されたときに形成された微小な凹凸や樹脂内に含まれる充填剤の配向などによって、応力集中や強度低下が生じやすい。そのため、シールリングが拡張されることによってゲート跡に伸びや歪み等の変形が生じたときには、ゲート跡を起点として塑性変形や破損が生じやすい。そこで、図１０に示されるように、従来例に係るシールリング９００が、拡張された状態で軸３００の中心軸線Ｃに沿った方向へ移動されることによって軸３００の環状溝３１０に装着される場合には、過度の拡張による破損等を防ぐために、最低限拡張された状態で行われることがある。この場合には、図１１に示されるように、合口部９１０によって分断された一方の端部９１１の内周側の端縁９１１ａが外周面３０１に対して線接触する。なお、合口部９１０によって分断された他方の端部９１２の内周側の端縁９１２ａも外周面３０１に対して線接触する。図１０に示されるように、このような状態において外力Ｆ１、Ｆ２が入力されると、シールリング９００は、両端縁９１１ａ、９１２ａのそれぞれに摩擦力Ｍ１、Ｍ２を受けながら、軸３００上を図中の矢印方向に移動する。なお、外力Ｆ１、Ｆ２は、通常、シールリング９００を安定的にスライドさせるために、合口部９１０によって分断されたシールリング９００の外周面の一方側と他方側にある入力点Ｐ１、Ｐ２（好ましくは、合口部９１０から周方向の各側に約９０度の位置にある、合口部９１０に関して周方向に対称な２点
）に入力される。シールリング９００は、このようにして作用する外力Ｆ１、Ｆ２と摩擦力Ｍ１、Ｍ２により、概ね、端縁９１１ａと入力点Ｐ１との間の部分、及び、端縁９１２ａと入力点Ｐ２との間の部分において、軸方向（スライド方向の反対方向）に弾性的に変形する（以下、このような変形を「軸方向の変形」などという）。ここで、シールリング９００においては、シールリング９００の復元力による押圧力が、外周面３０１に対して線接触している両端縁９１１ａ、９１２ａに集中するため、軸方向の変形が大きくなる傾向にあった。そのため、場合によっては、両端縁９１１、９１２の近傍に形成されたゲート跡９１３、９１４を起点に、変形方向に折れるようにして破損することがあった。

特許第３５００９３２号公報

本発明の目的は、軸の外周に設けられた環状溝に装着されることによって、軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する、射出成形によって成形される樹脂製のシールリングにおいて、環状溝に装着されるときに、径方向外側に拡げられたり、内周面の一部が軸の外周面に摺動されながら軸の外周面上をスライドされたりしても、ゲート跡を起点とした破損が生じにく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、
軸の外周に設けられた環状溝に装着され、前記軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する、射出成形によって成形される樹脂製のシールリングであって、周方向の１箇所に分断された合口部を有し、径方向外側に弾性的に拡げられた状態で、内周面の一部が前記軸の外周面に摺動されながら前記軸の中心軸線に沿った方向にスライドされることで前記環状溝に装着されるシールリングにおいて、
前記合口部によって分断された一方側と他方側のそれぞれに、径方向内側に突出し、前記軸の外周面に摺動する突出部を備え、
射出成形時のゲート跡が、前記突出部、または、前記突出部よりも前記合口部側に形成されることを特徴とする。

本発明に係るシールリングによれば、突出部は他の部分よりも肉厚に構成されている。そのため、シールリングが径方向外側に弾性的に拡げられた（拡張された）ときには、突出部における伸びや歪み等の変形は、他の部分に比べて小さくなる。そして、シールリングが拡張された状態で、軸の外周面上をスライドされるときには、突出部が軸の外周面上を摺動する。ここで、樹脂製のシールリングの復元力によって外周面を押圧する突出部は、押圧位置において弾性的にある程度変形し得るため、摺動時に突出部に作用する摩擦力が当該押圧位置においてある程度分散される。ゆえに、ゲート跡が突出部に形成される構成によれば、シールリングの拡張時におけるゲート跡の変形が小さくなると共に、ゲート跡に作用する摩擦力が分散されるため、ゲート跡に作用する応力が低減される。これにより、環状溝への装着時におけるゲート跡を起点としたシールリングの破損を抑制することが可能になる。

また、本発明によれば、シールリングが拡張された状態で軸の外周面上をスライドされるときには、突出部が軸の外周面上を摺動するため、突出部よりも合口部側の部分は変形しにくくなる。また、このときには、突出部に対して摩擦力が作用するため、シールリングをスライドさせる外力が、突出部よりも合口部から遠ざかる方向側の部分（例えば、図
４に示す点Ｐ１やＰ２に相当する位置やその近傍）に入力されるときには、突出部よりも合口部側の部分に作用する軸方向の応力は小さくなる。ゆえに、ゲート跡が突出部よりも合口部側に形成される構成によれば、ゲート跡に作用する応力が低減されるため、環状溝への装着時におけるゲート跡を起点としたシールリングの破損を抑制することが可能になる。

また、本発明に係るシールリングの突出部が、前記軸の外周面の半径と等しい曲率半径を有する、径方向外側に湾曲した湾曲面を備える場合は、前記ゲート跡は、前記湾曲面に形成されてもよい。この構成によれば、湾曲面が軸の外周面に対して面接触することにより、軸の外周面に対する突出部の押圧力が当該湾曲面内で効果的に分散されるため、ゲート跡に作用する応力が効果的に低減される。したがって、環状溝への装着時におけるゲート跡を起点としたシールリングの破損を効果的に抑制することが可能になる。

本発明によれば、軸の外周に設けられた環状溝に装着されることによって、軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する、射出成形によって成形される樹脂製のシールリングにおいて、環状溝に装着されるときに、径方向外側に拡げられたり、内周面の一部が軸の外周面に摺動されながら軸の外周面上をスライドされたりしても、ゲート跡を起点とした破損が生じにくいシールリングを提供することができる。

本発明の実施例１に係るシールリングの側面図である。 本発明の実施例１に係るシールリングを外周面側から見た図である。 本発明の実施例１に係るシールリングにおける軸の外周面への接触状態を示す部分側面図である。 本発明の実施例１に係るシールリングが軸の外周面上でスライドされるときの状態を示す図である。 本発明の実施例１に係るシールリングの使用時の状態を示す模式的断面図である。 本発明の実施例２に係るシールリングの側面図である。 本発明の実施例２に係るシールリングにおける軸の外周面への接触状態を示す部分側面図である。 本発明の実施例３に係るシールリングの側面図である。 本発明の実施例３に係るシールリングにおける軸の外周面への接触状態を示す部分側面図である。 従来例に係るシールリングにおける軸の環状溝への装着手順を示す模式図である。 従来例に係るシールリングにおける軸の外周面への接触状態を示す部分側面図である。

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。なお、本実施例に係るシールリングは、自動車用の油圧機器の他、各種装置に設けられた油圧機器に好適に用いられる。

［実施例１］
図１から図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１００は、軸３００の外周に設けられた環状溝３１０に装着さ
れ、相対的に移動（相対的な回転や相対的な往復移動を含む）する軸３００とハウジング４００との間の環状隙間を封止する。

＜シールリングの構成＞
特に、図１と図２を参照して、シールリング１００の構成について説明する。図１は、シールリング１００の側面図であり、図２は、シールリング１００及びその合口部１１０を外周面１２０側から見た図である。シールリング１００は、射出成形によって成形される樹脂製のシールリングである。好適な樹脂材料としては、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）やポリアミド樹脂等を上げることができる。また、シールリング１００の外周面１２０の周長は、ハウジングの軸孔の内周面の周長より短く構成されている。つまり、シールリング１００は、軸孔の内周面に対して締め代を持たないように構成されている。したがって、外力が作用していない状態においては、外周面１２０はハウジングの軸孔の内周面に接触しない。また、合口部１１０によって分断された内周面１２１は、外力が作用していない状態においては、その大部分が概ね円形となるように形成されているが、円形部分の内径は、軸３００の環状溝３１０の底面の直径よりも大きく、且つ、外周面３０１の直径よりも小さくなるように構成されている。ゆえに、内周面１２１の一部が外周面３０１に摺動されながら、シールリング１００が外周面３０１上をスライドされたときには、シールリング１００は径方向外側に弾性的に拡げられた（撓んだ）拡張状態になる。

そして、シールリング１００は、周方向の１箇所に合口部１１０が設けられており、この合口部１１０によって、一方側の第１端部１１１と他方側の第２端部１１２とが分断されている。図面に示されるように、合口部１１０は、外周面側及び両側面側の何れから見ても階段状に分断された、いわゆる特殊ステップカットを採用している。特殊ステップカットは公知技術であるため、その詳細な説明は省略するが、熱膨張収縮によりシールリング１００の周長が変化しても安定したシール性能を維持する特性を有する。また、シールリング１００においては、特殊ステップカットの形状は射出成形によって成形される。なお、本実施例においては、合口部１１０の一例として特殊ステップカットが採用されているが、これに限定されず、所望のシール性能が発揮される限りにおいて、ストレートカットやバイアスカット等を採用してもよい。

図１に示されるように、第１端部１１１の内周側には、内周面１２１の円形部分より径方向内側に突出した第１突出部１３１が設けられている。第１突出部１３１の内周側には、径方向内側に湾曲した第１湾曲面１３１ａが形成されており、第１湾曲面１３１ａの中央部にはゲート跡１３３が形成されている。同様に、第２端部１１２の内周側には、内周面１２１の円形部分より径方向内側に突出した第２突出部１３２が設けられており、第２突出部１３２の内周側には、径方向内側に湾曲した第２湾曲面１３２ａが形成されている。そして、第２湾曲面１３２ａの中央部にはゲート跡１３４が形成されている。このように構成されるシールリング１００では、射出成形時には、ゲート跡１３３、１３４の位置にゲート部が形成される。つまり、両端部１１１、１１２における、合口部１１０に近い位置から溶融した樹脂が射出されるため、特殊ステップカットの成形品質が確保される。なお、シールリング１００においては、ゲート跡１３３の表面と第１湾曲面１３１ａとを滑らかにするための加工が行われてもよい。また、ゲート跡１３４の表面と第２湾曲１３２ａに対しても同様である。

＜シールリング装着時のメカニズム＞
特に、図３から図５を参照して、シールリング１００が軸３００の環状溝３１０に装着されるときのメカニズムについて説明する。図３は、シールリング１００が拡張された状態で外周面３０１に接触しているときの状態を示す模式的な部分側面図であって、第１湾曲面１３１ａが部分的に接触しているときの状態を示している。図４は、シールリング１
００が軸３００の外周面３０１上をスライドされるときの状態を模式的に示す図である。図５は、環状溝３１０に装着されたシールリング１００の使用時（油圧作用時）の状態を示す模式的な断面図である。なお、第２湾曲面１３２ａが外周面３０１に接触しているときの状態は、図３に示される状態と概ね同様であるために説明は省略する。

上述のように、第１突出部１３１には第１湾曲面１３１ａが形成されているため、図３に示されるように、第１湾曲面１３１ａが外周面３０１に接触するまでシールリング１００が拡張されると、第１湾曲面１３１ａの中央部が部分的に外周面３０１に対して接触する。第１突出部１３１は、他の部分よりも肉厚に構成されているため、第１突出部１３１における伸びや歪み等の変形は、他の部分に比べて小さい。また、シールリング１００は樹脂製であるため、当該接触している第１湾曲面１３１ａの一部はある程度の弾性変形によって外周面３０１に対して面接触し得る。ここで、シールリング１００においては、ゲート跡１３３が第１湾曲面１３１ａの中央部に形成されているため、ゲート跡１３３の表面の一部も、軸３００の外周面３０１に対して面接触する。なお、第２湾曲面１３２ａ及びこれに形成されたゲート跡１３４も、外周面３０１に対して同様に変形した状態で面接触している。

図４に示されるように、両ゲート跡が外周面３０１に面接触している状態で、外力Ｆ１、Ｆ２が、入力点Ｐ１、Ｐ２にそれぞれ入力されると、シールリング１００は、両ゲート跡を外周面３０１に対して摺動させながら、図中の矢印で示される中心軸線Ｃに沿った方向にスライドされて、環状溝３１０に装着される。このとき、両ゲート跡には、それぞれ摩擦力Ｍ１、Ｍ２が作用する。そのため、シールリング１００は、概ね、ゲート跡１３３と入力点Ｐ１との間の部分、及び、ゲート跡１３４と入力点Ｐ２との間の部分において軸方向に変形する。

次に、シールリング１００の使用時の状態について簡単に説明する。図５に示されるように、ハウジング４００の軸孔内において、環状溝３１０に装着されたシールリング１００を介して差圧が生じると、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かって作用する流体圧力によって、シールリング１００は、環状溝３１０における低圧側の側壁面とハウジング４００の軸孔の内周面に対して密着された状態となる。これにより、相対的に移動する軸３００とハウジング４００との間の環状隙間が封止される。

＜本実施例に係るシールリングの優れた点＞
上述のように、シールリング１００が軸３００に設けられた環状溝３１０に装着される場合には、第１湾曲面１３１ａ及び第２湾曲面１３２ａが外周面３０１に部分的に面接触するまで拡張された状態で、両湾曲面１３１ａ、１３２ａを軸３００の外周面３０１に摺動させながらスライドされる。ここで、シールリング１００においては、他の部分に比べて拡張時における変形が小さい両突出部１３１、１３２に、ゲート跡１３３、１３４が設けられているため、両ゲート跡１３３、１３４に作用する応力が小さくなる。また、ゲート跡１３３、１３４は、それぞれ第１湾曲面１３１ａの中央部と第２湾曲面１３２ａの中央部に形成されている。これにより、シールリング１００の復元力によって生じる外周面３０１に対する押圧力は、両ゲート跡の表面内で分散されるため、シールリング１００のスライド時に両ゲート跡に作用する摩擦力も分散される。ゆえに、シールリング１００によれば、拡張された状態で軸３００上をスライドされるときに両ゲート跡に作用する応力が低減されるため、環状溝３１０への装着時における両ゲート跡を起点としたシールリング１００の破損を抑制することが可能になる。

なお、ゲート跡１３３の第１湾曲面１３１ａにおける位置は中央部に限定されない。スライド時に作用する応力低減の効果は、ゲート跡１３３と軸３００の外周面３０１との接触面積が大きいほど発揮され得る。そのため、ゲート跡１３３は、第１湾曲面１３１ａに
おける、より外周面３０１に接触しやすい位置に形成されるとよい。また、第１湾曲面１３１ａの形状を、外周面３０１との接触面積が大きくなるように適宜変更してもよい。例えば、第１湾曲面１３１は、実質的に平面で形成された面であってもよい。第２湾曲面１３２についても同様である。

［実施例２］
上記実施例１では、ゲート跡がシールリングの突出部に形成されている。これに対して、実施例２においては、ゲート跡が突出部よりも合口部側に形成される。以下、図６と図７を用いて、実施例２について説明する。なお、上記実施例と同一の構成については、同一の符号を付してその説明は省略する。また、同一の構成の作用も実質的に同一である。

図６は、実施例２に係るシールリング１０１の側面図であり、図７は、シールリング１０１が拡張された状態で外周面３０１に接触しているときの状態を示す模式的な部分側面図であって、第１湾曲面１３１ａが部分的に接触しているときの状態を示している。図６に示されるように、シールリング１０１は、内周面１２１における第１突出部１３１よりも合口部１１０側の部分である第１先端内周面１３１ｂにゲート跡１３３が形成されている点、及び、内周面１２１における第２突出部１３２よりも合口部１１０側の部分である第２先端内周面１３２ｂにゲート跡１３４が形成されている点で、実施例１に係るシールリング１００とは異なる。

ここで、シールリング１０１が拡径された状態で、両突出部１３１、１３２が外周面３０１に接触しているときには、両突出部１３１、１３２間の部分における変形が大きいのに対して、各突出部よりも合口部１１０側の部分の変形は小さくなるため、当該部分に作用する応力が小さくなる。また、シールリング１０１が外周面３０１上をスライドされるときには、シールリング１０１に作用する摩擦力は両湾曲面１３１ａ、１３１ｂに対して作用する。そのため、図４を参考にすると、シールリング１０１をスライドさせる外力が、シールリング１０１における点Ｐ１に相当する位置に入力されると、第１先端内周面１３１ｂに作用する軸方向変形を生じさせる応力は小さくなる。同様に、シールリング１０１をスライドさせる外力が、シールリング１０１における点Ｐ２に相当する位置に入力されると、第２先端内周面１３２ｂに作用する軸方向の応力も小さくなる。以上より、シールリング１０１によれば、両ゲート跡が両先端内周面上に形成されることによって、両ゲート跡に作用する応力が低減されるため、環状溝３１０への装着時におけるゲート跡を起点とした破損を抑制することが可能になる。

[実施例３]
上記実施例では、径方向内側に湾曲した湾曲面が突出部に形成されている。これに対して、実施例３においては、軸の外周面の半径と等しい曲率半径を有する、径方向外側に湾曲した湾曲面が、突出部に形成される。以下、図８と図９を用いて、実施例２について説明する。なお、上記実施例と同一の構成については、同一の符号を付してその説明は省略する。また、同一の構成の作用も実質的に同一である。

図８は、実施例３に係るシールリング１０２の側面図であり、図９は、シールリング１０２が拡張された状態で外周面３０１に接触しているときの状態を示す模式的な部分側面図であって、第１湾曲面１３１ｃが部分的に接触しているときの状態を示している。図８に示されるように、シールリング１０２においては、第１突出部１３１の内周側には、軸３００の外周面３０１の半径と等しい曲率半径を有する、径方向外側に湾曲した第１湾曲面１３１ｃが形成されている。そして、第１湾曲面１３１ｃにはゲート跡１３３が形成されている。同様に、第２突出部１３２の内周側には、外周面３０１の半径と等しい曲率半径を有する、径方向外側に湾曲した第２湾曲面１３２ｃが形成されており、第２湾曲面１３２ｃにはゲート跡１３４が形成されている。なお、シールリング１０２においては、ゲ
ート跡１３３の表面と第１湾曲面１３１ｃ、及び、ゲート跡１３４の表面と第２湾曲１３２ｃとを滑らかにさせるための加工が行われてもよい。

上述のように、第１湾曲面１３１ｃは軸３００の外周面３０１の半径と等しい曲率半径を有するため、第１湾曲面１３１ｃが外周面３０１に接触するまでシールリング１００が拡張されると、図９に示されるように、第１湾曲面１３１ｃは、そのほぼ全域にわたって、外周面３０１に対して面接触する。これにより、ゲート跡１３３も、そのほぼ全域にわたって、外周面３０１に対して面接触することができる。同様に、第２湾曲面１３２ｃも、拡張されたときには、そのほぼ全域にわたって、外周面３０１に対して面接触するため、ゲート跡１３４も、そのほぼ全域にわたって、外周面３０１に対して面接触することができる。したがって、シールリング１０２によれば、スライド時に両ゲート跡に作用する摩擦力が効果的に分散されるため、破損の起点となりやすい両ゲート跡に作用する応力が低減される。これにより、環状溝３１０への装着時における両ゲート跡を起点としたシールリング１０２の破損を抑制することが可能になる。

なお、上述の実施例においては、シールリングのスライド時において、突出部よりも合口部側に形成される部分が、軸の外周面から離間している場合を前提にしている。この場合には、当該部分に外周面からの摩擦力が作用しないため、より効果的にゲート部を起点とした破損が抑制されると考えられる。ただし、当該部分は、シールリングのスライド時において軸の外周面に摺動してもよい。本発明においては、シールリングのスライド時には、突出部が常に外周面に摺動するため、突出部よりも合口部側に形成される部分が外周面に摺動したとしても、当該摺動位置に過大な摩擦力は作用しないと考えられる。ゆえに、このような場合であっても、ゲート跡を起点とするシールリングの破損の抑制は実現され得る。

１００、１０１、１０２ シールリング
１１０ 合口部
１３１ 第１突出部
１３２ 第２突出部
１３１ａ、１３１ｃ 第１湾曲面
１３２ａ、１３２ｃ 第２湾曲面
１３３、１３４ ゲート跡

Claims (2)

1. 軸の外周に設けられた環状溝に装着され、前記軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する、射出成形によって成形される樹脂製のシールリングであって、周方向の１箇所に分断された合口部を有し、径方向外側に弾性的に拡げられた状態で、内周面の一部が前記軸の外周面に摺動されながら前記軸の中心軸線に沿った方向にスライドされることで前記環状溝に装着されるシールリングにおいて、
   前記合口部によって分断された一方側と他方側のそれぞれに、径方向内側に突出し、前記軸の外周面に摺動する突出部を備え、
   射出成形時のゲート跡が、前記突出部、または、前記突出部よりも前記合口部側に形成されることを特徴とする、シールリング。
2. 前記突出部は、前記軸の外周面の半径と等しい曲率半径を有する、径方向外側に湾曲した湾曲面を備え、
   前記ゲート跡は、前記湾曲面に形成さ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。

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