JP2017101689A - Seal ring - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シールリングに関する。 The present invention relates to a seal ring.
従来より、往復運動、回転運動、または、往復運動とともに回転運動する箇所をシールするために、円周1箇所に切れ目(合口部)を有する全体略円環状のシールリングが、使用されている。
このシールリングの合口部の形状は、ストレートカット形状,アングルカット形状,ステップカット形状や,多段型ステップカット等が公知である(特許文献1参照)。
Conventionally, in order to seal a reciprocating motion, a rotational motion, or a location that rotates together with the reciprocating motion, a generally annular seal ring having a cut (abutting portion) at one circumferential position has been used.
As the shape of the abutment portion of this seal ring, a straight cut shape, an angle cut shape, a step cut shape, a multi-step step cut, and the like are known (see Patent Document 1).
上述のシールリングは、例えば、ピストン(軸部)の外周凹溝に装着した状態で、シリンダ(ハウジング)の孔部に挿入・装着する作業が一般に行われる。
しかしながら、自由状態におけるシールリングの全体外径寸法は、シリンダ(ハウジング)の孔部の内径寸法よりも、十分に大きく、これを縮径方向に弾性変形させつつ上記孔部に、挿入・装着する際、従来のシールリングは、合口部の納まりが悪く、シリンダ(ハウジング)の孔部開口端部と、ピストン(軸部)の外周凹溝の角部との間で、噛み込んで(挟み込んで)、破損する問題があった。
For example, the above-described seal ring is generally inserted and mounted in a hole of a cylinder (housing) in a state where the seal ring is mounted in an outer circumferential groove of a piston (shaft).
However, the overall outer diameter of the seal ring in a free state is sufficiently larger than the inner diameter of the hole of the cylinder (housing), and is inserted into and attached to the hole while being elastically deformed in the direction of diameter reduction. On the other hand, the conventional seal ring has a poor fit in the abutment, and is caught between the hole opening end of the cylinder (housing) and the corner of the outer circumferential groove of the piston (shaft). ), There was a problem of damage.
そこで、本発明は、円周1箇所に切れ目を有する円環状の全体形状を備え、リング本体と、該リング本体の第1端部から突設された第1凸部と、該リング本体の第2端部から突設された第2凸部とを有するシールリングに於て、切れ目閉状態で、上記第1凸部の軸心直交面状の第1対応面部と、上記第2凸部の軸心直交面状の第2対応面部とが、近接乃至当接して対向し、さらに、上記第1対応面部には周方向に細長状の凹溝が設けられると共に、上記第2対応面部には上記凹溝に突入する係合小突出子が設けられている構成である。
また、上記係合小突出子が上記凹溝の先端部に係止した拡径規制状態のシールリング外径寸法が、シールリング使用状態におけるシールリング最大外径寸法よりも所定小寸法だけ大きく設定されている。
Therefore, the present invention comprises an annular overall shape having a cut at one place on the circumference, a ring main body, a first protrusion protruding from the first end of the ring main body, and a first protrusion of the ring main body. In a seal ring having a second convex portion projecting from two end portions, in a closed state, the first corresponding surface portion having a shape orthogonal to the axial center of the first convex portion, and the second convex portion The second corresponding surface portion orthogonal to the axial center is opposed to or in contact with the second corresponding surface portion, and further, the first corresponding surface portion is provided with an elongated concave groove in the circumferential direction, and the second corresponding surface portion is provided with the second corresponding surface portion. It is the structure provided with the engagement small protrusion which penetrates into the said ditch | groove.
Also, the seal ring outer diameter dimension in the diameter expansion restricted state where the engagement small protrusion is locked to the tip of the concave groove is set to be larger by a predetermined small dimension than the seal ring maximum outer diameter dimension when the seal ring is used. Has been.
本発明によれば、シールリングの合せ部(切れ目)の納まりが改善され、切れ目閉状態を保ちつつ、シリンダ(ハウジング)の孔部開口端から、噛み込みを発生することなく円滑に挿入(装入)できる。これに伴って、シールリングの第1凸部・第2凸部の損傷を防止することができる。 According to the present invention, the fitting of the seal ring mating portion (cut) is improved, and a smooth insertion is performed from the opening end of the hole of the cylinder (housing) without causing biting while keeping the cut closed state. Yes) Along with this, it is possible to prevent damage to the first convex portion and the second convex portion of the seal ring.
以下、図示の実施の形態に基づき本発明を詳説する。
図1,図2,図4〜図7に示すように、本発明に係るシールリングSは、円周1箇所に切れ目5を有する円環状の全体形状を有している。そして、このシールリングSは、 360°よりも僅かに小さい中心角度を占めるリング本体1と、リング本体1の第1端部11と第2端部12から、周方向に突設された第1凸部21・第2凸部22が設けられている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the illustrated embodiment.
As shown in FIGS. 1, 2, 4 to 7, the seal ring S according to the present invention has an annular overall shape having a
本発明に係るシールリングSは、樹脂組成物から成り、PES樹脂組成物等の熱可塑性樹脂組成物が好適であり、射出成形にて一体に成形できる。なお、本発明にあっては、機械加工にて、一部又は全体を形成してもよい。樹脂材料としては、上記PES樹脂組成物以外に、PTFE樹脂組成物,PEEK樹脂組成物,PPS樹脂組成物,ポリイミド樹脂組成物等を用いることもできる。
そして、本発明に係るシールリングSは、往復運動、回転運動、または、往復運動とともに回転運動する箇所をシールするために使用される(図3参照)。
The seal ring S according to the present invention is made of a resin composition, and is preferably a thermoplastic resin composition such as a PES resin composition and can be integrally formed by injection molding. In the present invention, a part or the whole may be formed by machining. As the resin material, in addition to the above PES resin composition, a PTFE resin composition, a PEEK resin composition, a PPS resin composition, a polyimide resin composition, and the like can also be used.
Then, the seal ring S according to the present invention is used for sealing a reciprocating motion, a rotating motion, or a portion that rotates with the reciprocating motion (see FIG. 3).
図6と図7に於て、2点鎖線31は、第1凸部21と(リング本体1の)第1端部11との境界面を示し、また、2点鎖線32は、第2凸部22と(リング本体1の)第2端部12との境界面を示す。
図6,図7の上記境界面(2点鎖線)31,32にて第1凸部21・第2凸部22を仮に切断したとすれば、図9(A),図8(A)に斜視図で示すような形状を有している。即ち、図9に示すように、第1凸部21は、アングル形部21Aと矩形部21Bを、基端から先端に向かって有しており、周方向中間に段付面2を有し、また、図8に示すように、第2凸部22は、アングル形部22Aと矩形部22Bを、基端から先端に向かって有しており、周方向中間に段付面3を有する。
6 and 7, a two-
Assuming that the
図9と図7に示すように、上記アングル形部21Aは、リング本体1が横断面矩形であれば、その一角部を含む4分の1の小矩形を切り取り去った横断面形状であり、横断面小矩形の凹所6を有する。
また、上記アングル形部21Aと上記矩形部21Bの周方向の長さが、21A≧22B、上記アングル形部22Aと上記矩形部22Bの周方向の長さが、22A≧21Bとすることで、組み合わされる同志が等しいか、突き当たらなくなり、合口部のシール性が得られる。
そして、図8と図7に示すように、リング本体1が横断面矩形であれば、その一角部を含む4分の1の小矩形を切り取り去った横断面形状であり、横断面小矩形の凹所7を有する。また、アングル形部22Aの周方向長さ寸法は、先端寄りの矩形部22Bの周方向長さと等しく設定する。
As shown in FIGS. 9 and 7, the angle-
Further, the circumferential length of the angle-
As shown in FIGS. 8 and 7, if the
そして、アングル形部21Aの凹所6の側面6Aと、矩形部21Bの幅方向内側の一側面16とは、連続した平面(同一平面)を形成する。さらに説明すれば、シールリングSの軸心をLsとすると、この軸心Lsと直交する軸心直交面と前記連続した平面(同一平面)とは相互に平行である。これを軸心直交面状と呼ぶと定義すれば、上記側面6Aと一側面16は、軸心直交面状の同一平面上に存在している。
他方、アングル形部22Aの凹所7の側面7Aと、矩形部22Bの幅方向内側の一側面17とは、連続した平面(同一平面)を形成する。そして、上記側面7Aと一側面17は、軸心直交面状の同一平面上に存在していると言える。
The
On the other hand, the
図2、及び、図5(B)(C)に示す切れ目閉状態で、(図6,図7に示した)第1凸部21の軸心直交面状の上記側面6Aと一側面16から成る第1対応面部41と、第2凸部22の軸心直交面状の上記側面7Aと一側面17から成る第2対応面部42とが、近接乃至当接して、相互に対向する。
図4は、第1対応面部41と第2対応面部42の位置と向き等を(さらに念を入れて)説明した斜視図であり、P0 は、シールリング軸心Lsに直交する平面―――軸心直交平面―――を示し、横断面矩形のリング本体1の厚みを2等分した場合に、第1対応面部41と第2対応面部42は、この軸心直交平面P0 上に存在する。図4に於て、シールリングSを上記平面P0 によって、上記2等分に厚みを切断した位置を2点鎖線33にて示している。
そして、図5〜図12に示すように、上記第1対応面部41には周方向に沿って細長状の凹溝9が設けられ、上記第2対応面部42には係合小突出子10が設けられている。
この小突出子10は凹溝9に突入して係合し、後述する図12のように凹溝9に沿って周方向に小突出子10は移動可能である。
2 and FIGS. 5 (B) and 5 (C), from the side surface 16A and the
FIG. 4 is a perspective view illustrating the positions and orientations of the first
As shown in FIGS. 5 to 12, the first
The
ここで、図1,図2にもどって、切れ目閉状態で全体形状が真円形となる点について説明する。切れ目5が開状態であるシールリングSのリング本体1は、図1に示すように、切れ目5と反対側に、曲率半径R13が最大寸法である(最大寸法の)部位13を有し、かつ、この最大寸法の部位13から第1端部11・第2端部12の各々に向かって、周方向M1 ,M2 に近づくにしたがって、曲率半径R1 ,R2 がしだいに減少して、第1端部11・第2端部12の曲率半径R11,R12が最小寸法となるように設定され、さらに、(小さな突出寸法である)第1凸部21・第2凸部22の外周面の曲率半径は前記R11,R12と同一とする。
なお、前記曲率半径R13,R1 ,R2 ,R11,R12は、図1に示したように、中心点O1 (軸心Ls)から、リング本体1の外周までの寸法とする。
Here, returning to FIG. 1 and FIG. 2, a description will be given of the point that the overall shape becomes a perfect circle in the closed state. As shown in FIG. 1, the
The curvature radii R 13 , R 1 , R 2 , R 11 , R 12 are dimensions from the center point O 1 (axial center Ls) to the outer periphery of the
前記最大寸法の部位13について追加説明すれば、図1の平面図に於て、開状態のリング本体1は、切れ目5の中央の点(中心点)P5 に対して 180°±30°の範囲内に、最大寸法の部位13が存在する。つまり、図1に示したθは30°であり、2θ=60°の範囲内に最大寸法の部位13を配設している。この最大寸法の部位13の中心角度は、1°〜60°の範囲内で選択すればよい。(なお、図1に於て、L0 は中央の点P5 を含んだ直径を示す線である。)
In the plan view of FIG. 1, the
本発明に係るシールリングSを、熱可塑性樹脂組成物の射出成型にて製造する場合には、金型のキャビティの形状・寸法、及び、それから取出されたシールリングS(図1参照)は、その外周縁形状が、切れ目5に対して 180°反対側における±θ(=±30°)の範囲内に、曲率半径R13が最大寸法の部位13を配設し、この部位13から切れ目5に向かってしだいに減少する非真円形に設定する。
使用状態―――図3に示すようにピストン4等のシール溝4Bに装着された状態―――では、図2に示すように第1凸部21と第2凸部22とが相互に重なり合って切れ目閉状態となるが、図1に示す切れ目開状態下で上述した非真円形であることによって、弾性変形に伴って、中心点O1 から同一半径R0 の真円形になり、図3と図11に示したハウジング(シリンダバレル)27の孔部28の内周面28Aに対して密に接触する。切れ目開状態(図1)から切れ目閉状態(図2)へ変形する際、最大寸法の部位13が最も大きく曲率半径が減少するように変形し、第1端部11・第2端部12側はほとんど変形しない。従って、図2に示した曲率半径R0 は、図1に示した端部11,12の曲率半径R11,R12に相等しくなる。
When the seal ring S according to the present invention is manufactured by injection molding of a thermoplastic resin composition, the shape and dimensions of the cavity of the mold, and the seal ring S (see FIG. 1) taken out from the cavity are as follows: A
In the state of use--in the state where it is mounted in the
そして、上記凹溝9に突入した上記係合小突出子10が凹溝9内を周方向に摺動する状況を、図12に示した係合小突出子10と凹溝9との相対的位置関係説明図に基づいて、以下説明する。
図3の右側の図、及び図11に於て、シールリング使用状態の一例を示すが、ハウジング(シリンダバレル)27の孔部28の内径寸法公差のバラツキ、孔部28の軸心方向各位置の内径寸法のバラツキ、(例えば、−40℃〜 200℃といった)大きな使用温度領域での熱膨張・熱収縮によるその内径寸法の変動、シールリング外周面37の摩耗等によって、図12に示すように、係合突出子10は、Y1 位置とY2 位置の間の領域M10を、シールリング使用状態下で(矢印N1 ,N2 のように)移動する。
Then, the situation in which the small engaging
3 and FIG. 11 show an example of the use state of the seal ring. The tolerance of the inner diameter dimension of the
図5,図6,図7に示す図例に対応させて説明すれば、作業者の手の力や作業治具によって、図5(A)と図6,図7の状態から、小突出子10を凹溝9に突入させると、シールリングSは自身の弾発復元力によって拡径しようとする。しかし、小突出子10が凹溝9の先端部9Aに係止して、図5(B)及び図12のY3 位置にてシールリングSの弾発的拡径は規制される。即ち、図12のY3 位置は、小突出子10が先端部9Aに係止した状態であって、シールリングSの拡径規制状態を保つ。
また、図12のY2 位置は、シールリング使用状態におけるシールリング最大外径寸法に対応した小突出子10の位置を示す。さらに、Y3 位置は、シールリング使用状態におけるシールリング最小外径寸法に対応した小突出子10の位置を示す。この最小外径寸法に対応したY3 位置では、凹溝9の基端部9Cに小突出子10が衝突しないように小寸法の余裕代を設ける。
そして、小突出子10が凹溝9の先端部9Aに係止した拡径規制状態(Y3 位置)のシールリング外径寸法は、シールリング使用状態におけるシールリング最大外径寸法よりも所定小寸法だけ大きくなる。言い換えれば、Y3 位置は、Y2 位置よりも僅かに凹溝9の先端側に在る。
If it demonstrates corresponding to the example shown in FIG.5, FIG.6, FIG.7, it will be a small protrusion from the state of FIG. 5 (A), FIG. 6, FIG. When 10 is inserted into the
Further, Y 2 position of FIG. 12 shows the position of the
Then, the seal ring outside diameter of the locked enlarged restricted state to the
図7,図11に於ては、小突出子10が丸山型の場合を示し、また、凹溝9の横断面形状は円弧状の場合を例示する。そして、シール溝4BにシールリングSを装着した状態下で、小突出子10が凹溝9から不意に離脱しないように、小突出子10の高さ寸法H10は、図11に於ける、凹溝幅寸法W4 からシールリング厚さ寸法Tsを引いた差(T4 −Ts)に相当する間隙寸法ΔWよりも、大きく設定するか、少なくとも相等しく設定する。つまり、H10≧ΔWのように設定する。
また、上記では、小突出子10が丸山型(横断面形状が、半円状)、凹溝9の横断面形状は円弧状のもので説明したが、他に、小突出子10が、角錐型・角錐台型(横断面形状が、三角形状、台形状)で、凹溝9の横断面形状が、角錐型・角錐台型の小突出子10を係止するものであればよい。
7 and FIG. 11, the case where the
In the above description, the
次に、図13は、リング本体1の横断面形状が異なる変形例を示し、内周面側角部14,14に図13(A)のように小四角切欠部15,15を形成したり、図13(B)のようにC面取り18,18を形成したり、あるいは、図13(C)のようにアール面取り19,19,19を形成している。
Next, FIG. 13 shows a modification in which the cross-sectional shape of the
また、図14(A)(B)に示すように、小突出子10の形状を短円柱状とすると共に、凹溝9の横断面形状を角型としても良い。
また、図14(B)に示すように、第1凸部21に横断面弯曲凹所24を形成し、第2凸部22は、横断面形状が長円形を4分割した形状として、弯曲凸面部25を凹所24に対向させている。ところで、図14(B)に示したように、弯曲凸面部25と弯曲凹所24である場合であっても、軸心直交面状の第1対応面部41・第2対応面部42を形成することによって、図5〜図11と同様に、係合小突出子10・凹溝9を設けることが可能である。このように、図5〜図11に示した実施の形態以外の種々の横断面形状とすることも、自由である。
Further, as shown in FIGS. 14A and 14B, the shape of the
Further, as shown in FIG. 14 (B), a curved
図5〜図11では、第1凸部21・第2凸部22が、アングル形部21A,22Aと矩形部21B,22Bとからなる複数段形状であったが、第1凸部21・第2凸部22の各々が、同一横断面をもって構成し、その軸心直交面状に対向する第1対応面部41と第2対応面部42に、凹溝9・係合小突出子10を形成するも、好ましい。
5 to 11, the first
次に、図3に基づいて本発明の作用、及び、組込方法の一例について説明すると、ピストン4のシール溝4Bに、まず、本発明に係るシールリングSを、図1,図5(A)の切れ目開状態から嵌込みつつ、手作業(又は作業治具)にて縮径させると、図5(B)と、図12のY3 位置、及び、図3の左側の図のように、小突出子10が凹溝9に係合すると共に凹溝9の先端部9Aに係止し、前記拡径規制状として、シールリング外径寸法は、図3の右側の図のようにシリンダバレル27の孔部28に挿入されたシールリング使用状態よりも、僅かに大きな寸法に保持される。
特に、図11で述べたように、H10≧△Wに設定すれば、図3の左側の図のように、シール溝4Bに装入されたシールリングSは、小突出子10が凹溝9から離脱しにくく、ピストン4を孔部28に対して矢印Eのように挿入してゆけば、孔部28の開口内周端縁部28Cに引掛ったり、噛み込んだりすることなく(従って、シールリングSが破損することなく)、矢印Fのように、円滑に孔部28へ挿入できる。その際、図12に於けるY3 位置に在った小突出子10は、Y2 とY1 の間の凹溝9の領域M10に移動して、図3の右側の図の状態でシールリング外周面37は、シールリングS自身の拡径方向弾発付勢力にて、孔部28の内周面28Aに圧接する。
Next, the operation of the present invention and an example of the assembling method will be described with reference to FIG. 3. First, the seal ring S according to the present invention is placed in the
In particular, as described in FIG. 11, if H 10 ≧ ΔW is set, the seal ring S inserted in the
このように、図3の左側の図に示した装着状態における合口部の納まりが良好であって、シール溝4Bから飛び出すこともなくなって、相手ハウジング(シリンダバレル)27へのピストン4の挿入の際に、シールリングSの噛み込み(挟み込み)による破損を有効に防止可能である。
なお、図5〜図11に示した実施の形態の形状の場合、シール溝4Bへの装着の向きを気にすることなく作業を迅速に行うことができる。言い換えれば、シール溝4Bへ誤った方向に装着する事故が全くなくなる利点がある。
In this way, the fitting portion in the mounted state shown in the left side of FIG. 3 fits well and does not pop out from the
In the case of the shape of the embodiment shown in FIG. 5 to FIG. 11, the operation can be quickly performed without worrying about the mounting direction in the
本発明は以上詳述したように、円周1箇所に切れ目5を有する円環状の全体形状を備え、リング本体1と、該リング本体1の第1端部11から突設された第1凸部21と、該リング本体1の第2端部12から突設された第2凸部22とを有するシールリングに於て、切れ目閉状態で、上記第1凸部21の軸心直交面状の第1対応面部41と、上記第2凸部22の軸心直交面状の第2対応面部42とが、近接乃至当接して対向し、さらに、上記第1対応面部41には周方向に細長状の凹溝9が設けられると共に、上記第2対応面部42には上記凹溝9に突入する係合小突出子10が設けられている構成であるので、ピストン等のシール溝4Bへの装着状態での合口部(切れ目5)の納まりが良好で、安定して、僅かに縮径した状態を保持でき、相手ハウジング(シリンダバレル)等の孔部28への挿入の際、噛み込み・挟み込みによる破損の発生を、防止できる。また、使用温度の影響による熱収縮・膨張を、周方向に細長状の凹溝9と、小突出子10の係合によって、十分に吸収できる。従って、回転運動、往復運動、または、回転運動とともに往復運動を行う部分の密封用として適用でき、さらには、流体温度が−40℃〜 200℃と過酷な使用条件、温度変化が大きい使用条件にも適用できる。
As described in detail above, the present invention has a ring-shaped overall shape having a
また、上記係合小突出子10が上記凹溝9の先端部9Aに係止した拡径規制状態のシールリング外径寸法が、シールリング使用状態におけるシールリング最大外径寸法よりも所定小寸法だけ大きく設定されている構成であるので、噛み込みや挟み込みを発生することなくスムースに孔部28へ挿入できる利点がある。
本発明のシールリングは、回転運動、往復運動、または、回転運動とともに往復運動する部分の密封用シールリングとして好適であり、例えば、クラッチ締結用ピストン,遠心圧キャンセルピストン,プーリ駆動用ピストン,オイルポンプ,圧縮機等の密封用シールリングに有用である。
Also, the seal ring outer diameter dimension in the diameter expansion restricted state in which the engagement
The seal ring of the present invention is suitable as a seal ring for sealing a rotary motion, a reciprocating motion, or a portion that reciprocates with the rotary motion. For example, a clutch fastening piston, a centrifugal cancel piston, a pulley driving piston, an oil It is useful for sealing rings for sealing pumps and compressors.
1 リング本体
5 切れ目
9 凹溝
9A 先端部
10 係合小突出子
11 第1端部
12 第2端部
21 第1凸部
22 第2凸部
41 第1対応面部
42 第2対応面部
S シールリング
1
10 Engaging small protrusion
11 First end
12 Second end
21 1st convex part
22 Second convex part
41 First corresponding surface
42 Second corresponding surface part S Seal ring
Claims (2)
切れ目閉状態で、上記第1凸部(21)の軸心直交面状の第1対応面部(41)と、上記第2凸部(22)の軸心直交面状の第2対応面部(42)とが、近接乃至当接して対向し、さらに、上記第1対応面部(41)には周方向に細長状の凹溝(9)が設けられると共に、上記第2対応面部(42)には上記凹溝(9)に突入する係合小突出子(10)が設けられていることを特徴とするシールリング。 A ring-shaped overall shape having a cut (5) at one place on the circumference, a ring main body (1), and a first protrusion (1) projecting from the first end (11) of the ring main body (1) ( 21) and a seal ring having a second protrusion (22) projecting from the second end (12) of the ring body (1),
In the closed state, the first corresponding surface portion (41) of the first convex portion (21) orthogonal to the axial center and the second corresponding surface portion of the second convex portion (22) orthogonal to the axial center (42) ) In close proximity to or in contact with each other, and further, the first corresponding surface portion (41) is provided with an elongated concave groove (9) in the circumferential direction, and the second corresponding surface portion (42) is provided with An engagement small protrusion (10) that enters the concave groove (9) is provided.
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