JP2020063753A - Seal ring - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属製のシールリングに関する。 The present invention relates to a metal seal ring.
閉鎖された空間内に被密封流体を密封する分野において、被密封流体を収容する筐体を複数の筒状部材で構成し、接続される2つの筒状部材間の隙間を周方向に密封するものとして、筒状部材間に狭圧されるシールリングが一般的に用いられている。 In the field of sealing a sealed fluid in a closed space, a housing for containing the sealed fluid is composed of a plurality of tubular members, and a gap between two connected tubular members is sealed in a circumferential direction. As a material, a seal ring that is narrowed between tubular members is generally used.
特に、ゴムパッキン等のシールリングが使用できないような高温、低温、高圧等の環境下においては、耐熱性、耐寒性、耐圧性に優れた金属製のシールリングが使用されている。例えば、特許文献1に示される金属製のシールリングは、所定の板厚を有する金属板を環状に打ち抜き、その金属板をプレス加工して断面視C字形状に成形されている。このシールリングは、筒状部材間で軸方向に狭圧されたときに径方向の端部同士が近づく方向に屈曲して圧縮されることにより、筒状部材間の隙間が周方向に亘って密封されるようになっている。
In particular, a metal seal ring having excellent heat resistance, cold resistance, and pressure resistance is used in an environment such as high temperature, low temperature, and high pressure where a seal ring such as a rubber packing cannot be used. For example, the metal seal ring disclosed in
しかしながら、特許文献1のような従来のシールリングにあっては、1枚の金属板をプレス加工により曲げ加工を施して断面視C字形状に形成されており、該シールリングを筒状部材間で軸方向に狭圧する際には、シールリングをさらに押し潰すように湾曲させる方向に力を加えることになるため、シールリングの反発力が大きく、シールリングのセット荷重が大きいといった問題があった。
However, in the conventional seal ring as in
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、セット荷重の小さい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 in view of these problems, and an object thereof is to provide a seal ring with a small set load.
前記課題を解決するために、本発明のシールリングは、
2つの筒状部材間に挟圧されて該筒状部材間の隙間を密封する金属製のシールリングであって、
環状を成す2つの板部材を備え、該板部材の径方向の一端同士が密封状に接合されており、他端同士が軸方向に離間するように構成されていることを特徴としている。
この特徴によれば、板部材の一端同士の接合部およびその近傍を屈曲点として2つの板部材を別々に屈曲させることができるので、シールリングを筒状部材間で軸方向に狭圧する際の反発力が小さく、セット荷重の小さいシールリングを提供することができる。
In order to solve the above problems, the seal ring of the present invention,
A metal seal ring which is pressed between two tubular members to seal a gap between the tubular members,
It is characterized in that it is provided with two plate members that form an annular shape, and one end in the radial direction of the plate members is joined in a sealed manner, and the other ends are axially separated from each other.
According to this feature, the two plate members can be bent separately with the joint between the one ends of the plate members and the vicinity thereof as bending points, so that when the seal ring is narrowed in the axial direction between the tubular members. It is possible to provide a seal ring having a small repulsive force and a small set load.
好適には、前記板部材の一端同士が面当接された状態で接合されている。
これによれば、板部材の一端同士が面当接されているので、板部材を屈曲させやすい。
Preferably, the plate members are joined in a state where one ends of the plate members are in surface contact with each other.
According to this, since one ends of the plate members are in surface contact with each other, it is easy to bend the plate member.
好適には、前記板部材の一端同士は、カシメ結合されている。
これによれば、板部材の一端同士を簡便に固定することができる。
Preferably, one ends of the plate members are caulked.
According to this, one end of the plate member can be easily fixed to each other.
好適には、一方の前記板部材は、他方の前記板部材よりも径方向に長く形成されており、一方の前記板部材の一端を他方の前記板部材の一端側に折り曲げてカシメ結合されている。
これによれば、板部材を利用して簡便にカシメ結合することができる。
Preferably, the one plate member is formed to be longer in the radial direction than the other plate member, and one end of the one plate member is bent to one end side of the other plate member and caulked and coupled. There is.
According to this, caulking can be easily performed using the plate member.
好適には、少なくとも前記板部材の一端同士のカシメ部には、メッキ加工が施されている。
これによれば、カシメ部の密封性を高めることができる。
Preferably, at least the caulking portions between the ends of the plate member are plated.
According to this, the sealing property of the caulking portion can be improved.
好適には、前記板部材の他端側には、軸方向外側に突出する環状凸部が形成されている。
これによれば、環状凸部が筒状部材に接触することによりシール性が向上する。
Suitably, the other end side of the said plate member is formed with the annular convex part which protrudes in an axial direction outer side.
According to this, the sealability is improved by the annular convex portion coming into contact with the tubular member.
好適には、前記板部材の外径側端部同士が密封状に接合されており、前記板部材の内径側端部同士が軸方向に離間するように構成されている。
これによれば、筒状部材の内側に収容された被密封流体の圧力を受けて板部材の内径側端部同士が軸方向に拡開するのでシール性が向上する。
Preferably, the outer diameter side ends of the plate member are hermetically joined to each other, and the inner diameter side ends of the plate member are configured to be axially separated from each other.
According to this, the inner diameter side end portions of the plate member expand in the axial direction under the pressure of the sealed fluid housed inside the tubular member, so that the sealing performance is improved.
好適には、前記板部材の内径側端部同士が密封状に接合されており、前記板部材の外径側端部同士が軸方向に離間するように構成されている。
これによれば、筒状部材の外側に収容された被密封流体の圧力を受けて板部材の外径側端部同士が軸方向に拡開するのでシール性が向上する。
Preferably, the inner diameter side ends of the plate member are hermetically joined to each other, and the outer diameter side ends of the plate member are axially separated from each other.
According to this, the outer diameter side end portions of the plate member expand in the axial direction under the pressure of the sealed fluid housed outside the tubular member, so that the sealing performance is improved.
本発明に係るシールリングを実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。 Modes for carrying out the seal ring according to the present invention will be described below based on Examples.
実施例1に係るシールリングにつき、図1から図6を参照して説明する。 The seal ring according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
図1に示されるように、本発明の実施例のシールリング1は、筒状部材としてのハウジング2,3の間に狭持され、ハウジング2,3間の隙間を密封している。このシールリング1は、ゴムパッキン等が使用できないような高温、低温、高圧等の環境下においても使用され得る金属製のシールリングである。例えば、シールリング1は、高温、高圧の環境下である自動車のターボチャージャにおけるベアリングハウジングとコンプレッサハウジングとの隙間等を密封する際に使用される。
As shown in FIG. 1, the
ハウジング2,3は、筒状を成しており、外部の圧力よりも高温高圧の被密封流体Fが内部に収容されている。このハウジング2,3には、径方向に延びるフランジ部2a,3aが軸方向に対向して形成されており、フランジ部2a,3aが周方向の複数個所でボルト4及びナット5により締結されている。
The
また、ハウジング2おけるハウジング3側かつ内径側の開口部の縁部には外径方向かつ軸方向に凹む環状の凹部2bが形成されている。ハウジング3におけるハウジング2側かつ内径側の開口部の縁部には、前記凹部2bに挿入可能な筒状の凸部3bが形成されており、凹部2bに凸部3bが挿入されることでハウジング2,3同士が芯出しされる。また、ハウジング3のフランジ部3aには、軸方向に凹む環状凹部3cが形成されており、環状凹部3c内にシールリング1が配置されている。
Further, an
図2に示されるように、シールリング1は、環状を成す2枚の板部材としての金属板10,11から構成されている。本実施例の金属板10,11は、ステンレス鋼により構成されている。尚、金属板10,11の材料は問わないが、銅系、鉄系、ニッケル系等を主成分とする金属またはそれらの合金で構成されていてもよい。
As shown in FIG. 2, the
金属板10,11は、径方向の一端である外径側端部10a,11a同士が周方向に亘って密封状に接合されている。すなわち、外径側端部10a,11aはシールリング1の接合部となっている。具体的には、金属板10は、金属板11よりも外径側に長く延びて形成されており、金属板10,11は、外径側端部10a,11aを軸方向に重ねた状態で外径側端部10aを外径側端部11a側に折り曲げることでカシメ結合されている。また、外径側端部10a,11aにおける軸方向の対向面10d,11d同士は周方向に亘って面当接されている。
The
このように、金属板10,11の外径側端部10a,11aは、カシメ結合されているので、結合時に高熱を受けることもなくかつバリ取り等の作業を要する溶接固定に比べて簡便に固定することができる。また、金属板10,11は、金属板10の外径側端部10aを利用してカシメ結合できるので、カシメ結合用に別部材を必要せず、簡便に且つ安価に金属板10,11をカシメ結合することができる。尚、以下、外径側端部10a,11a同士がカシメ結合された部位をシールリング1のカシメ部1Aということもある。
As described above, since the outer diameter
また、金属板10,11は外径側から内径側にかけて、カシメ部1A、カシメ部1Aの内径側の他端に連なる中間部10e,11e、中間部10e,11eに連なる環状凸部10c,11c、環状凸部10c,11cに連なり径方向の他端である内径側端部10b,11bにより構成されている。また、金属板10,11は、カシメ部1Aの内径側の端部よりも内径側の中間部10e,11e、環状凸部10c,11cおよび内径側端部10b,11bはそれぞれ内径方向に向けて軸方向に開くように屈曲形成されている。すなわち、金属板10,11は、カシメ部1Aの内径側の端部を屈曲点P3として内径方向に向かって軸方向に拡開する断面視V字形状に形成されている。断面視V字形状の頂角は40°であるがその角度は問わないが、20°〜60°であればセット荷重を小さくしつつ密封性を確保できることから好ましい。
In addition, the
また、金属板10,11における内径側端部10b,11bと中間部10e,11eの間には、軸方向外側に突出する断面視曲面形状の環状凸部10c,11cがプレス加工により周方向に亘って形成されており、内径側端部10b,11bは、環状凸部10c,11cの頂部よりも軸方向内側に配置されている。尚、環状凸部10c,11cは、製造の利便性から、金属板10,11の外径側端部10a,11a同士をカシメ結合する前に予めプレス加工により形成されていることが好ましい。なお、内径側端部10b,11b、中間部10e,11eおよび外径側端部10a,11aはそれぞれ断面直線状であるので成形精度に優れる。
Further, between the inner diameter side ends 10b, 11b and the
また、シールリング1の外表面には、メッキ加工が施されており、金属板10,11に亘ってメッキ層12が形成されている。このメッキ層12は、カシメ部1Aの外表面を全体的に被覆していることから、カシメ部1Aの密封性が向上している。
Further, the outer surface of the
次いで、図3及び図4に基づいてシールリング1の設置態様について説明する。先ず、図3(A)に示されるように、ハウジング3の環状凹部3cにシールリング1を配置するとともに、ハウジング2の凹部2bにハウジング3の凸部3bを挿入し、ハウジング2,3のフランジ部2a,3aにボルト4及びナット5を取り付ける。
Next, an installation mode of the
ハウジング2,3同士を軸方向に近接させると、自然状態、すなわち非圧縮状態のシールリング1にフランジ部2a,3aが接触する。具体的には、フランジ部2aのフランジ部3a側の端面2cが金属板10の環状凸部10cに接触し、環状凹部3cの底面3eが金属板11の環状凸部11cに接触する。このように、シールリング1が非圧縮状態であり、且つフランジ部2a,3aがシールリング1に接触したときには、対向するフランジ部2aの端面2cと、フランジ部3aのフランジ部2a側の端面3dと、が接触していない。すなわち、非圧縮状態におけるシールリング1の軸方向の厚み寸法L1は、ハウジング3の環状凹部3cの軸方向の深さ寸法L2よりも大きくなっている(L1>L2)。
When the
次に、図3(B)に示されるように、ボルト4及びナット5を締め込むと、ハウジング2,3が軸方向に近づき、ハウジング2,3によりシールリング1が挟圧されるため、シールリング1が圧縮される。言い換えれば、ハウジング2,3には、軸方向に互いを離間させる方向にシールリング1の弾性復元力が働くようになっている。
Next, as shown in FIG. 3B, when the
詳しくは、図4に示されるように、シールリング1全体を軸方向に潰すように圧縮する力(白太矢印)が働いたときには、環状凸部10c,11cが作用点P1,P2として機能してハウジング2,3から押し付け力を受け、金属板10,11の接合部であるカシメ部1Aの内径側と中間部10e,11eの外径側との境界部分を屈曲点P3として金属板10,11が別々に屈曲変形して軸方向に近接する。
More specifically, as shown in FIG. 4, when a force (white thick arrow) that compresses the
図3(C)に示されるように、ボルト4及びナット5を更に締め込むと、シールリング1をさらに圧縮させながらハウジング2,3が軸方向に更に近接し、フランジ部2aの端面2cとフランジ部3aの端面3dとが圧接され、シールリング1のハウジング2,3間への設置が完了する。このシールリング1がセットされた状態では、シールリング1の軸方向の厚み寸法L1は、ハウジング3の環状凹部3cの軸方向の深さ寸法L2と等しくなっている(L1=L2)。
As shown in FIG. 3 (C), when the
図4に戻って、シールリング1がハウジング2,3間に設置された状態にあっては、シールリング1の弾性復元力(黒太矢印)により環状凸部10c,11cがフランジ部2aの端面2cと環状凹部3cの底面3eに圧接されるので、ハウジング2,3間の隙間が密封される。さらに、ハウジング2,3の内部に収容される被密封流体Fの圧力を受けて金属板10,11を押し広げる方向に圧力(黒細矢印)が作用するので、シールリング1によるシール性能が向上する。
Returning to FIG. 4, when the
以上説明したように、本発明の実施例のシールリング1は、環状を成す2枚の金属板10,11の外径側端部10a,11a同士を密封状に接合することで構成されているので、接合部であるカシメ部1Aの内径側を屈曲点P3として金属板10,11を別々に屈曲させることができる。すなわち、シールリング1は、ハウジング2,3の間で軸方向に狭圧される際に、1枚の金属板をプレス加工により断面視C字状に構成されたシールリングに比べ、金属板10,11の弾性復元力が小さいのでセット荷重を小さくできる。
As described above, the
さらに、例えば、1枚の金属板をプレス加工によりシールリングを断面視C字状に構成する場合、構造強度の関係上、径方向の長さを大きくすることができないが、本実施例のシールリング1は、2枚の金属板10,11の外径側端部10a,11a同士を接合するので、構造強度に関わらず径方向の長さを大きく確保することができる。つまり、屈曲点P3から作用点P1,P2までの距離を長く確保できるので、金属板10,11を小さい力で屈曲させることができる。
Furthermore, for example, when the seal ring is formed into a C-shape in cross section by pressing one metal plate, the radial length cannot be increased due to the structural strength, but the seal of the present embodiment is used. Since the
このように、シールリング1を小さい力で圧縮することができることから、シールリング1の弾性復元力に耐え得るハウジング2,3やボルト4及びナット5等の高い構造強度を必要としない。すなわち、ハウジング2,3やボルト4及びナット5等を小さくすることができる。
As described above, since the
また、シールリング1が小さい力で大きく圧縮されることから、シールリング1が設置される環状凹部3cの深さの寸法公差を大きくとることができるので、ハウジング2,3を簡便に製造することができる。
Further, since the
また、金属板10,11の径方向の長さが大きく確保されるため、被密封流体Fの圧力を大きな受圧面で受けることができ、金属板10,11を強い力で押し広げられるので、シールリング1のシール性能が高い。
Further, since the radial lengths of the
また、金属板10,11の外径側端部10a,11aにおける対向面10d,11d同士は面当接している。具体的には、シールリング1は、平板状の金属板10,11の外径側端部10a,11aにおける対向面10d,11d同士を面当接させた状態で内径側端部10b,11bが軸方向に離間するように屈曲点P3から屈曲されているので、シールリング1がハウジング2,3の間で軸方向に狭圧されたときに、金属板10,11を屈曲点P3から屈曲させやすい。また、金属板10,11の外径側端部10a,11aを広い範囲で接合できるので接合強度が高い。
The facing surfaces 10d and 11d of the outer diameter
また、シールリング1において断面視曲面形状の環状凸部10c,11cがハウジング2,3に接触するので、内径側端部10b,11bがハウジング2,3に面当接する場合に比べて圧力を集中させることができシール性が向上するとともに、内径側端部10b,11bのエッジ部分がハウジング2,3に接触することがなく、ハウジング2,3が破損することを防止できる。
Further, in the
また、環状凸部10c,11cは、プレス加工により形成されているので、別部材により環状凸部10c,11cを形成する必要がなく、環状凸部10c,11cを簡便に形成することができる。尚、環状凸部10c,11cは、環状の別部材を金属板10,11に固定することで構成されていてもよい。
Further, since the annular
また、シールリング1の外表面には、メッキ加工によりメッキ層12が形成されている。すなわち、メッキ層12は、カシメ部1Aの外表面を全体的に被覆していることから、カシメ部1Aの密封性が向上するとともに、環状凸部10c,11cの外表面も被覆しているため、ハウジング2,3との馴染みをよくすることができ、シールリング1のシール性能が向上する。
A
尚、本実施例では、金属板10,11の外径側端部10a,11a同士がカシメ結合されている形態を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、溶接等によって接合されていてもよい。
In the present embodiment, the outer diameter
また、本実施例では、シールリング1の外表面にメッキ加工が施されている形態を例示したが、カシメ結合による圧接力だけでもカシメ部1Aからの被密封流体漏れを防止できる。したがって、シールリング1は、メッキ加工が施されていなくてもよい。また、メッキ加工を施す場合には、本実施例のようにシールリング1の外表面全体に施される必要はなく、少なくともカシメ部1Aに施されていればよい。
Further, in the present embodiment, the form in which the outer surface of the
以下、この発明の実施例2について説明する。尚、前記実施例1と同一構成で重複する構成の説明を省略する。図5に示されるように、シールリング100は、金属板110,111の内径側端部110b,111bがカシメ結合されており、外径側端部110a,111aが外径方向に向けて軸方向に開くように屈曲されており、断面視V字形状に形成されている。すなわち、シールリング100の内径側にカシメ部100Aが形成されている。このシールリング100は、前述したハウジング2,3の外部圧力が内部圧力よりも高い場合に使用される仕様となっている。これによれば、ハウジング2,3の外側に収容された被密封流体の圧力を受けて金属板110,111の外径側端部110a,111a同士が軸方向に拡開するのでシール性が向上する。
The second embodiment of the present invention will be described below. The description of the same configuration as that of the first embodiment and the duplicated configuration will be omitted. As shown in FIG. 5, in the
なお、実施例1、2におけるハウジング及び締結手段の変形例として次のようなものもある。図6に示されるように、本変形例のハウジング20は、フランジ部20aにおけるハウジング30とは反対側の端面21が外径方向に向かうにつれて厚みが薄くなるように傾斜している。また、ハウジング30も同様に、フランジ部30aにおけるハウジング20とは反対側の端面31が外径方向に向かうにつれて厚みが薄くなるように傾斜している。フランジ部20a,30aは、該フランジ部20a,30a同士を当接させた状態で断面視台形状を成している。
Note that there are also the following modifications as the housing and the fastening means in the first and second embodiments. As shown in FIG. 6, in the
本変形例におけるハウジング20,30の締結手段としてのバンド40は、外径側の底部42と、底部42の軸方向両端から内径方向に向けて拡開するように延びる側部41,41と、を備え、断面視台形状に形成されている。バンド40は、軸方向視においてC字形状を成し、その端部同士がネジで接続されており、ネジを操作することで該バンド40の径を変更できるようになっている(図示略)。バンド40をフランジ部20a,30aの周方向に外嵌させ、前記ネジを緊締することで、バンド40によりフランジ部20a,30aが締め付けられる。このとき、バンド40の側部41,41がフランジ部20a,30aの端面21,31に摺接することでハウジング20,30が軸方向に近接し接続固定される。
The
以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings, the specific configurations are not limited to these embodiments, and any modifications or additions within the scope of the present invention are included in the present invention. Be done.
例えば、前記実施例では、金属板10,11が平板状に形成されている形態を例示したが、これに限られず、シールリングが金属板同士の接合部を屈曲点として屈曲するようになっていれば、金属板が湾曲していてもよい。また、例えば、金属板が軸方向外側に膨出するように湾曲している場合には、ハウジングに接触する環状凸部を特段設けなくてもよい。
For example, in the above-described embodiment, the form in which the
また、前記実施例では、シールリング1を設置する環状凹部3cがハウジング3に設けられる形態を例示したが、これに限られず、例えば、ハウジング2に環状凹部が形成されていてもよいし、ハウジング2,3に浅い溝をそれぞれ設け、ハウジング2,3を接続したときに1つの環状凹部を構成するようになっていてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the
前記実施例では、金属板10,11は軸方向断面が径方向を基準として線対称である例について説明したが、例えば一方の金属板は径方向に沿って延び、他方の金属板は径方向に交差する方向に延びるものであってもよく、線対称に限られない。
In the above-described embodiment, the
1 シールリング
1A カシメ部(接合部)
2,3 ハウジング(筒状部材)
10,11 金属板(板部材)
10a,11a 外径側端部(径方向の一端)
10b,11b 内径側端部(径方向の他端)
10c 環状凸部
12 メッキ層
20,30 ハウジング(筒状部材)
100 シールリング
100A カシメ部(接合部)
110,111 金属板(板部材)
110a,111a 外径側端部(径方向の他端)
110b,111b 内径側端部(径方向の一端)
P1,P2 作用点
P3 屈曲点
1
2,3 housing (cylindrical member)
10, 11 Metal plate (plate member)
10a, 11a Outer diameter side end (one end in the radial direction)
10b, 11b Inner diameter side end (the other end in the radial direction)
10c annular
100
110,111 Metal plate (plate member)
110a, 111a Outer diameter side end (the other end in the radial direction)
110b, 111b Inner diameter side end (one end in the radial direction)
P1, P2 Action point P3 Bending point
Claims (8)
環状を成す2つの板部材を備え、該板部材の径方向の一端同士が密封状に接合されており、他端同士が軸方向に離間するように構成されていることを特徴とするシールリング。 A metal seal ring which is pressed between two tubular members to seal a gap between the tubular members,
A seal ring comprising two plate members that form an annular shape, one end of which in the radial direction is joined in a sealed manner, and the other end of which is axially separated from each other. .
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