JP2022013442A

JP2022013442A - シールリング

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Publication number: JP2022013442A
Application number: JP2020116004A
Authority: JP
Inventors: 真也小田; Shinya Oda; 幸三筧; Kozo Kakehi
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2020-07-03
Filing date: 2020-07-03
Publication date: 2022-01-18

Abstract

【課題】型開き時の張り付きの発生を抑制でき、低オイルリーク性を維持できるシールリングを提供する。【解決手段】シールリング１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、樹脂組成物の射出成形体であり、周方向の一部に合い口を備えるとともに、リング内周面２にリング径方向に凹んだ凹部７を有し、該凹部７の深さｔａがシールリングの径方向長さＴの１％～１０％である。【選択図】図２

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）や無段変速機（以下、ＣＶＴと記す）など、油圧作動油などの流体の流体圧を利用した機器において、該流体を封止するために使用されるシールリングに関する。

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。このシールリングは略矩形断面の環状体であり、周方向の一箇所に合い口を有する。

近年、環境問題などを背景として、自動車業界は低燃費車の開発を加速させている。その一環でアイドリングストップの需要増加に伴って低オイルリークのニーズが高まっている。例えば、特許文献１には、回転摺動フリクションの低減を図りつつ、リーク量の低減を図り、長期にわたって安定したシール性能を維持する品質性に優れる樹脂製のシールリングが記載されている。具体的な構成としては、リング側面に、環状溝の非密封流体側の側壁に線状に当接する線接触部が、合い口の一方側から他方側まで全周にわたって連続的に設けられ、合い口の一方側に設けられた線接触部と、該合い口の他方側に設けられた線接触部とが、径方向に離れて設けられている。また、特許文献１には、外周面とリング側面との角部が面取りされて傾斜面が形成されたシールリングが記載されている。

国際公開第２００４／０１１８２７号

上記のような樹脂製のシールリングは、例えば樹脂組成物の射出成形によって得られる。ここで、外周面に傾斜面を備えるシールリングの成形金型の工程図を図１３に示す。図１３（ａ）は樹脂充填時を示し、図１３（ｂ）は型開き時を示し、図１３（ｃ）は製品取り出し時を示している。図１３（ａ）に示すように、成形金型は、固定側金型５１と、可動側金型５２と、コアピン５３とを有し、これらが衝合されてキャビティ５４が形成される。溶融状態の樹脂組成物がキャビティ５４に充填され、保圧を経た後、一定時間冷却して成形体５５が得られる。成形体５５の外周面からリング側面にわたって傾斜面５５ａが形成されている。

続いて、型開きでは、固定側金型５１に対して、可動側金型５２およびコアピン５３をＸ方向に可動させる。この際、本来であれば、コアピン５３らの動きに合わせて成形体５５もＸ方向に動くところ、成形体５５が固定側金型５１に吸着されて張り付く場合がある（図１３（ｂ）参照）。このような張り付きが生じると、シールリングが変形しやすくなり、例えば、リング側面の平面度が悪化し、オイルリークが多くなるおそれがある。また、張り付きが生じることで、後続の製品の取り出し（図１３（ｃ）参照）にも影響し、連続成形が困難になるおそれがある。このような張り付きは、金型の型割上、固定側金型５１との接触面積が増加することから、傾斜面を有しないシールリングに比べて、傾斜面を有するシールリングの方がより発生しやすい。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、型開き時の張り付きの発生を抑制でき、低オイルリーク性を維持できるシールリングを提供することを目的とする。

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、樹脂組成物の射出成形体であり、周方向の一部に合い口を備えるとともに、内周面にリング径方向に凹んだ凹部を有し、該凹部の深さがシールリングの径方向長さの１％～１０％であることを特徴とする。

上記シールリングは、外周面の少なくとも一端側に傾斜部を備え、上記傾斜部は、リング側面に接続した傾斜面を有することを特徴とする。

上記傾斜部は、上記外周面に対して略垂直に接続した段差面を有し、リング径方向における上記段差面の高さが０．１ｍｍ以下であることを特徴とする。

上記凹部のリング軸方向における幅が、上記シールリングの軸方向長さの２％～６０％であることを特徴とする。

上記凹部は、リング周方向に沿って連続して設けられた凹溝であり、該凹溝のリング周方向における形成範囲は、上記シールリングの内周に対して１５％以上であることを特徴とする。

本発明のシールリングは、樹脂組成物の射出成形体であり、周方向の一部に合い口を備えるとともに、内周面にリング径方向に凹んだ凹部を有し、該凹部の深さがシールリングの径方向長さの１％～１０％であるので、型開き時において、成形体のコアピンなどへの追従性が向上し、固定側金型に対する張り付きを抑制できる。また、凹部の深さを所定範囲とすることで、シールリングの環状溝への落ち込みを防止しつつ、金型からの取り出し性を確保できる。これにより、型開き時の張り付きによって生じる変形を抑制でき、ひいては低オイルリーク性を維持できる。

シールリングのハウジングへの組み付け時には、リング側面がハウジングの端面に接触することで、シールリングにかじりなどの不具合が発生し、それによりシール性が影響を受けるおそれがある。この点、上記シールリングは、外周面の少なくとも一端側に傾斜部を備え、傾斜部は、リング側面に接続した傾斜面を有するので、角部が面取りされて、かじりの発生を抑制できる。一方、傾斜面の形成に伴って、型開き時の固定側金型への張り付きがより懸念されるが、内周面に上記凹部を有することから、張り付きを抑制できる。

上記傾斜部は、外周面に対して略垂直に接続した段差面を有し、リング径方向における段差面の高さが０．１ｍｍ以下であるので、ハウジングに組み付ける際に、外径側端部の段差面が、ハウジングの端面に当たることを抑制でき、かじりの発生を防止できる。これにより、リング側面のシール面に打痕などの傷付きが防止されるため、シールリングの低オイルリーク性の維持により効果である。また、段差面を設けることで、その延長線上に型割面を設定でき、シールリングの外径寸法のバラツキが抑えられる。

凹部のリング軸方向における幅が、シールリングの軸方向長さの２％～６０％であるので、アンカー効果を発揮させつつ、シールリングの落ち込みを好適に防止できる。

凹部は、リング周方向に沿って連続して設けられた凹溝であり、該凹溝のリング周方向における形成範囲は、シールリングの内周に対して１５％以上であるので、シールリングの略全体でアンカー効果を発揮させることができる。

本発明のシールリングの一例を示す平面図である。図１のシールリングの断面図である。図１のシールリングの成形金型の工程図である。図１のシールリングを環状溝に組み込んだ状態を示す断面図である。本発明のシールリングの他の例の断面図およびＡ矢視図である。本発明のシールリングの他の例の断面図である。本発明のシールリングの他の例の断面図および一部拡大図である。図７のシールリングの傾斜面と段差面の位置関係の説明図である。実施例１～３のシールリングの断面図などである。比較例１～２のシールリングの断面図である。比較例２の取り出し工程を説明するための図である。シールリングのオイルリーク量の測定試験の概略図である。従来のシールリングの成形金型の工程図である。

本発明のシールリングの一例を図１～図２に基づいて説明する。図１はシールリングの平面図であり、図２はＡ－Ａ線断面図である。図１に示すように、シールリング１は、金型を用いた射出成形によって形成され、断面が略矩形の環状体である。シールリング１は、周方向の一箇所に合い口１０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に装着される。

合い口１０は一対の端部から構成される。一対の端部の形状については、ストレートカット、アングルカットなどにすることも可能であるが、オイルシール性に優れることから、図１に示す複合ステップカットを採用することが好ましい。複合ステップカットにおいて、一方の合い口は、シールリング内径面側に突き合わせ面と、外径面側に突き合わせ面から突出したリップおよび後退したポケットとを有し、他方の合い口は、上記突き合わせ面、上記リップおよびポケットと、相補的に嵌合するように形成された突き合わせ面、ポケットおよびリップとを有している。

シールリングの大きさ（外径φ、内径φ、リング厚みＴ（径方向長さ）、リング幅Ｗ（軸方向長さ）など）は、用途などによって適宜設定される。例えば、シールリングの内径φは９ｍｍ～７５ｍｍであり、外径φは１３ｍｍ～８０ｍｍである。

シールリング１において、リング側面４または４’が環状溝の側壁面との摺動面となる。図２に示すように、リング内周面２とリング側面４、４’との角部には、射出成形時において金型からの突出し部分となる段部５、５’が設けられている。図２では、段部５、５’はリング軸方向の両端部に設けられ、リング径方向に凹んだ部分である。また、リング外周面３とリング側面４、４’との両側の角部には、傾斜部として傾斜面６、６’が設けられている。傾斜面６、６’は、リング全周にわたって設けられ、環状溝の側壁面との非接触部となる。なお、リング側面４、４’の内径側端部には、凹部からなる複数の潤滑溝が周方向に離間して形成されていてもよい。

傾斜面６、６’の摺動面（リング側面４または４’）からの深さは、リング径方向の外側に向けて深くなり、リング軸方向には一定である。シールリング１の軸方向断面において、リング外周面３に対する傾斜面６、６’の傾斜角αは、例えば２０度～６０度である。傾斜角αは、好ましくは３０度～５０度であり、より好ましくは３０度～４５度であり、さらに好ましくは４０度～４５度である。傾斜角αが２０度未満であると、ハウジングへの組み付け時において、シールリングの偏芯（環状溝からの飛び出し）が大きい場合にハウジングの端面に当たりやすくなり、かじりが発生するおそれがある。また、傾斜角αが６０度を超えると、ハウジングの端面に当たった際にシールリングがスムーズに誘導されないおそれがある。

図２に示すように、シールリング１は、一対の段部５、５’の間のリング内周面２にリング径方向に凹んだ凹部７を有している。凹部７は、後述の図３で示すように、成形金型の型開き時におけるアンダーカット部である。アンダーカット部は、金型（例えばコアピン）との係り代、つまり金型に引っ掛かる部分である。図２において、凹部７は、リング周方向に沿って連続して形成された断面円弧状の円弧溝である。この円弧溝は、両側の段部５、５’には開口しておらず、リング内周面内で閉じた凹溝となっている。なお、凹溝の形状は特に限定されず、例えば、断面矩形の角溝や断面三角形の三角溝などにしてもよい。

シールリング１の凹部７の深さｔ_ａは、リング厚みＴの１％～１０％である。リング厚みＴは、シールリング１においてリング径方向の最大厚みをいい、図２では、リング内周面２とリング外周面３との間の長さである。凹部７の深さｔ_ａは、凹部の最も凹んだ地点から、凹部が形成されていないと仮定した場合のリング内周面の仮想面Ｆに降ろした垂線の長さをいう。深さｔ_ａが１％未満の場合、型開き時にアンカー効果が得られにくく、張り付きが発生するおそれがある。また、深さｔ_ａが１０％を超えると、金型との引っ掛かりが強くなり、最終的に金型からの取り出しが困難になるおそれがある。深さｔ_ａは、好ましくはリング厚みＴの３％～５％である。

また、別の観点では、凹部７の深さｔ_ａは、段部５、５’の深さ（径方向長さ）よりも浅いことが好ましい。また、凹部７の深さｔ_ａの具体的な数値は０．０５ｍｍ～０．２ｍｍ程度である。なお、段部５、５’は金型からの突出し部分につき、突出し時のシールリングの変形防止のため、その深さ（径方向長さ）はリング厚みＴの１０％を超えて設けられている。

凹部７のリング軸方向における幅ｗ_ａは、特に限定されない。ただし、幅ｗ_ａが小さいと、型開き時にアンカー効果が得られにくく張り付きが発生するおそれがあり、幅ｗ_ａが大きいと、例えば溶融粘度が高い材料を用いた場合にショートショットが発生する場合がある。そのため、凹部７の幅ｗ_ａは、リング幅Ｗの２％～６０％であることが好ましく、５％～４０％であることがより好ましい。リング幅Ｗは、シールリング１においてリング軸方向の最大幅をいい、図２では、一方のリング側面４と他方のリング側面４’との間の長さである。幅ｗ_ａは、リング内周面２に対して開口した部分のリング軸方向の幅である。また、凹部７は、深さｔ_ａのリング厚みＴに対する割合（％）と、幅ｗ_ａのリング幅Ｗに対する割合（％）との積が１０以上、５００以下の範囲となることが望ましい。１０未満であれば型開き時にアンカー効果が得られにくく張り付きが発生するおそれがあり、５００を超えると溶融粘度が高い材料を用いた場合にショートショットが発生する場合がある。

凹部７のリング周方向における形成範囲は、シールリング１の内周に対して１５％以上であることが好ましく、５０％以上がより好ましい。凹部７の形成範囲を１５％以上とすることでアンカー効果が得られやすい。一方、合い口１０（図１参照）の周辺、例えば合い口１０を中心にしたリング周方向±１０°の範囲の部分には凹部を形成しないことが好ましい。凹部７のリング周方向における形成範囲の上限は、例えば９０％であり、８０％が好ましい。

図２では、凹部として、周方向に沿って連続して形成された凹溝を示したが、該凹部がリング周方向で分割された複数（例えば２本）の凹溝で構成されていてもよい。この場合、複数の凹溝のリング周方向における形成範囲（各凹溝の合計）は、シールリング１の内周に対して１５％以上であることが好ましく、５０％以上がより好ましい。その上限は、例えば９０％であり、８０％が好ましい。

また、本発明のシールリングの凹部は凹溝に限らず、孔で構成されていてもよい。この場合、例えば、複数の孔がリング周方向に互いに離間して配列された形状にすることができる。孔の深さ、リング軸方向における幅、リング周方向における形成範囲（複数の孔の場合はその合計）については、上述の各数値範囲を採用できる。

本発明のシールリングは、樹脂組成物の射出成形体である。樹脂組成物のベース樹脂としては、射出成形可能な合成樹脂であれば任意のものを使用できる。例えば、熱可塑性ポリイミド樹脂、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ホリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂、ポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂、ポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂、フェノール（ＰＦ）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。これらの樹脂の中でも特に、摩擦摩耗特性、曲げ弾性率、耐熱性、摺動性などに優れることから、ＰＥＫ樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＰＳ樹脂、またはＰＡＩ樹脂をベース樹脂として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、環状溝に組み込む際に拡径しても割れ難く、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。

また、必要に応じて上記ベース樹脂に、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、ポリテトラフルオロエチレン（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、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の顔料も配合できる。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。

以上の諸原材料を溶融混練して成形用ペレットとし、これを用いて射出成形法により所定形状に成形する。図３には成形金型の工程図を示す。図３（ａ）に示すように、成形金型は、固定側金型１１と、可動側金型１２と、コアピン１３とを有し、これらが衝合されてキャビティ１４が形成される。溶融状態の樹脂組成物がキャビティ１４に充填され、保圧を経た後、一定時間冷却して成形体１５が得られる。成形体１５の内周面には凹部１５ａが設けられており、凹部１５ａの凹みに対応してコアピン１３に凸部１３ａが形成されている。

続いて、図３（ｂ）に示す型開きでは、固定側金型１１に対して、可動側金型１２およびコアピン１３をＸ方向に可動させる。この際、凹部１５ａがコアピン１３の凸部１３ａに引っ掛かるため、コアピン１３の動きに追従して成形体１５もＸ方向に動く。このように、凹部１５ａがアンダーカット部となり、成形体１５が物理的に固定されるため、固定側金型１１への張り付きが抑制される。

その後、図３（ｃ）に示すように、コアピン１３を固定側金型１１に向けてＹ方向に前進させることで、成形体１５が可動側金型１２から離型する。そして、図３（ｄ）に示すように、取り出しハンド１６の係合部１６ａを成形体１５のリング側面１５ｂの一部に係合させて、Ｚ方向に可動させることで、成形体１５がコアピン１３から取り出される。取り出された成形体１５の合い口は、一対の端部が相互に離れた状態となっているが、熱固定などによって閉じられ、図１に示すシールリング１が得られる。

シールリングの使用形態の概略を図４に基づいて説明する。シールリング１は、ハウジング２２の軸孔２２ａに挿通される回転軸２１に設けられた環状溝２１ａ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４で、環状溝２１ａの非密封流体側の側壁面２１ｂに摺動自在に接触している。また、そのリング外周面３で軸孔２２ａの内周面に接触している。このシール構造により、回転軸２１と軸孔２２ａとの間の環状隙間を封止している。また、作動油は用途に応じた種類が適宜用いられる。例えば、油温として－３０～１５０℃程度、油圧として０～３．０ＭＰａ程度、回転軸の回転数として０～７０００ｒｐｍ程度の条件で使用される。

図４に示すように、シールリング１において、オイルリークに関わるリング外周面３やリング側面４にはアンダーカット部となる凹部が形成されておらず、リング内周面２に凹部７を形成することで、低オイルリーク性を維持することができる。さらに、凹部７によって、型開き時に固定側金型への張り付きが抑制されるので、張り付きに伴う変形、例えばリング側面４の平面度の悪化などを抑制でき、その結果、低オイルリーク性の維持に繋がる。

以下には、図５～図８を参照して、本発明のシールリングの他の例を説明する。

図５に示すシールリング１は、図２のシールリング１と比べて凹部の構成が異なっている。図５（ａ）はシールリングの断面図であり、図５（ｂ）はＡ矢視図である。なお、凹部以外の構成の説明は省略する。

図５（ａ）に示すように、凹部７Ａは、リング内周面２において一方の段部５から他方の段部５’にかけて形成された凹部である。凹部７Ａの深さｔ_ａは一定であり、凹部の底面から仮想面Ｆに降ろした垂線の長さとして表される。この構成においても凹部７Ａの深さｔ_ａは、リング厚みＴの１％～１０％を満たしている。

図５（ｂ）に示すように、シールリング１をリング内周面側から見た図では、凹部７Ａは台形状であり、その周方向幅はリング軸方向の一方側に向けて小さくなっている。具体的には、一方の段部５に開口する周方向幅Ｌ_ａは、他方の段部５’に開口する周方向幅Ｌ_ｂよりも小さくなっている。この構成の場合、成形金型を型開きする際には、凹部７Ａの周方向幅が小さくなっている側に向かって、つまりＸ方向に可動側金型およびコアピンを動かす。その結果、コアピンの凸部の幅広に形成された部分が凹部７Ａに引っ掛かることで、固定側金型に対する張り付きを抑制できる。なお、型開き時のアンカー効果を発揮させつつ、取り出しハンド（図３（ｄ）参照）による金型からの取り出し性を確保するため、周方向幅Ｌ_ｂは、周方向幅Ｌ_ａに対して１．０５倍～１．２倍であることが好ましい。

図５において、凹部７Ａは、リング内周面２の複数箇所に形成されていてもよい。例えば、リング周方向に等間隔に離間して３箇所～５箇所形成される。複数箇所に形成することで、リング略全体でアンカー効果を発揮させることができる。

図６に示すシールリング１は、図２のシールリング１と比べて凹部の構成が異なっている。なお、凹部以外の構成の説明は省略する。図６に示すように、凹部７Ｂは、リング内周面において段部５から段部５’に向けて傾斜した凹部である。凹部７Ｂの仮想面Ｆからの深さは、段部５’に近づくにしたがい深くなっている。この場合、凹部７Ｂの深さｔ_ａは、凹部７Ｂの最も凹んだ地点から仮想面Ｆに降ろした垂線の長さとして表される。この構成においても凹部７Ｂの深さｔ_ａは、リング厚みＴの１％～１０％を満たしている。

この構成の場合、成形金型を型開きする際には、凹部７Ｂの深さが浅くなっている側に向かって、つまりＸ方向に可動側金型およびコアピンを動かす。その結果、コアピンの凸部の高く形成された部分が凹部７Ｂに引っ掛かることで、固定側金型に対する張り付きを抑制できる。なお、凹部７Ｂは、リング周方向に沿って連続して設けられており、その形成範囲は、シールリング１の内周に対して１５％以上であることが好ましく、５０％以上がより好ましい。

図７に示すシールリング１は、図２のシールリング１と比べて外周面に設けられた傾斜部の構成が異なっている。図７（ａ）はシールリングの断面図であり、図７（ｂ）はその一部拡大図である。なお、傾斜部以外の構成の説明は省略する。

図７に示すように、傾斜部は、リング側面４に接続された傾斜面６と、リング外周面３に対して垂直に接続された段差面８と、接続面９とを有する。段差面８は金型の型割によって形成される面（型割面とも言う）であり、この構成の場合、固定側金型と可動側金型の型割面がシールリング１の段差面８の延長線上に配置される。段差面８を設けることでシールリングの外径寸法のバラツキが抑えられる。一方で、型割段差が大きいと、ハウジング組み付け時のシールリングのかじりなどのおそれがあることから、リング径方向における段差面８の高さｔ_ｂ（図７（ｂ参照））は０．１ｍｍ以下が好ましく、０．０１ｍｍ～０．０５ｍｍがより好ましい。

図７に示すシールリング１は、リング外周面３の両側に傾斜部を設けている。その両側の傾斜部のうち、一方の傾斜部が段差面８を有し、他方の傾斜部は傾斜面のみで構成されている。段差面８は、少なくとも一方側の傾斜部に形成することが好ましく、両側の傾斜部に対称に形成してもよい。この場合、両側の傾斜部が段差面を有する構成となり、組み付け方向の依存性がなくなる。

また、図７のシールリング１では、傾斜面６と段差面８との間に、リング側面４に対し垂直な接続面９が設けられている。接続面９を設けることで、段差面８を傾斜部内に収めやすくなる。なお、接続面９は、リング側面４に対して略垂直な面であればよく、平面で構成されても曲面で構成されてもよい。リング軸方向における接続面９の幅ｗ_ｂ（図７（ｂ）参照）は、特に限定されないが、段差面８の高さｔ_ｂよりも大きいことが好ましい。具体的な寸法として、幅ｗ_ｂは、例えば０．０５ｍｍ～０．３ｍｍであることが好ましい。より好ましくは０．０５ｍｍ～０．１ｍｍである。

図８（ａ）では、傾斜面と段差面の位置関係を説明する。図８（ａ）に示すように、傾斜面６を延長した仮想平面をｆとすると、段差面８は、仮想平面ｆよりもリング径方向の内側に位置している。言い換えると、リング外周面３と段差面８との境界である角部Ｐは仮想平面ｆから径方向外側に突出しない。このように段差面８を傾斜部の内側にすることで、ハウジングのテーパ部に傾斜面６を当てて押し込む際にも、段差面８（角部Ｐを含む）がハウジングの端面に当たることを抑制でき、かじりを防止できる。

図８（ｂ）には、傾斜部の段差面の変形例を示している。図８（ｂ）に示すように、段差面８’はリング外周面３に対して略垂直な曲面で形成され、リング外周面３と段差面８’との境界部がＲ状に形成されている。段差面８’は、例えば、図８（ａ）に示す角部Ｐをバレル研磨などによって研磨することで得られる。境界部をＲ状とすることで、段差面８’のかじりを一層防止できる。なお、図８（ｂ）の変形例においても、段差面８’は仮想平面ｆよりもリング径方向の内側に位置している。

上記図１～図８では、リング外周面に傾斜部を有するシールリングを示したが、本発明のシールリングはこれに限定されず、上記傾斜部を有しないシールリング、つまり角部が面取りされていないシールリングについても適用できる。また、上記図１～図８では、リング軸方向の両端部にリング径方向に凹んだ一対の段部を有するシールリングを示したが、本発明のシールリングはこれに限定されず、上記段部を有しないシールリングにも適用できる。

実施例１～実施例３
ＰＥＥＫ樹脂を用いて、図９に示すそれぞれの形状のシールリングを射出成形によって製造した。実施例１～実施例３のシールリングの各寸法は、外径φ４３ｍｍ、リング幅（軸方向長さ）２．３ｍｍ、リング厚み（径方向長さ）２ｍｍである。各実施例のシールリングの外周面には傾斜部が形成され、内周面には凹部が形成されている。実施例１の凹部は円弧溝であり、深さｔ_ａが０．０６ｍｍ（３％）、幅ｗ_ａが０．５ｍｍ（２２％）である。実施例２の凹部はＡ矢視図において台形状であり、深さｔ_ａが０．１ｍｍ（５％）であり、周方向長さＬ_ａが５．５ｍｍ、周方向長さＬ_ｂが６ｍｍである。なお、この凹部は、リング周方向に離間して４箇所に形成した。実施例３の凹部は円弧溝であり、深さｔ_ａが０．０６ｍｍ（３％）、幅ｗ_ａが０．９ｍｍ（３９％）である。なお、上記カッコ内の割合は、リング厚みまたはリング幅に対する割合を示している。また、割合同士の積は、実施例１が６６、実施例３が１１７である。

比較例１～比較例２
ＰＥＥＫ樹脂を用いて、図１０に示すそれぞれの形状のシールリングを射出成形によって製造した。比較例のシールリングの各寸法は、実施例と同様である。また、比較例のシールリングの外周面には傾斜部が形成されている。比較例１はアンダーカット部となる凹部を有していない。比較例２は内周面に矩形溝の凹部を有し、その深さｔ_ａが０．３ｍｍ（１５％）、幅ｗ_ａが０．５ｍｍ（２２％）である。

＜射出成形性試験＞
実施例１～３および比較例１～２のシールリングの製造時において、固定側金型への張り付きの有無、および、製品の変形の有無を評価した。張り付きの有無は射出成形工程の観察、変形の有無は定盤上に置いた時の浮き上がり部の有無により判断した。なお、各シールリングの製造前には金型洗浄を行い、各試験において離型剤は使用せずに行った。張り付きが発生するまで射出成形の連続運転を行い、張り付きが発生したショット数を表１に記入した。なお、連続運転は８００ショットまでとした。結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例１～実施例３は、８００ショット連続して射出成形しても固定側金型への張り付きがなく、取り出しハンドを用いた取り出し性も良好であった。これに対して、凹部を有しない比較例１は、２０ショット目で固定側金型への張り付きが発生し、リングにねじれ（変形）が生じた。また、比較例２は、８００ショットで張り付きは見られなかったが、取り出し時にリングの変形が生じた。具体的には、図１１に示すように、比較例２では凹部が所定以上の深さであるため、コアピン１３への引っ掛かりが強く、取り出し時に負荷がかかり、リングに変形と凹部周辺の破壊が生じた。

アンダーカット部となる凹部の形成位置は、リング内周面以外にも、リング側面やリング外周面が考えられるが、リング側面の場合は、突出し時でもアンカー効果が強く、取り出しが困難になる。また、リング外周面の場合は、突出し時に成形体が金型に拘束された状態となるため、成形体を突き出せず連続成形が困難である。そのため、凹部をリング内周面に形成することで、図３で示したように、取り出し時に成形体が拘束されず、取り出しを容易に行うことができる。

＜オイルリーク試験＞
得られた各シールリングのオイルリーク量を、図１２に示す試験機により評価した。図１２は試験機の概略図である。相手軸２３の環状溝に、各試験例に対応した形状のシールリング２５、２５’を装着した。このシールリングの各寸法は、外径φ４８ｍｍ、リング幅（軸方向長さ）１．６ｍｍ、リング厚み（径方向長さ）１．５ｍｍであり、射出成形後に合い口を閉じた状態で熱固定を行った。上記寸法は熱固定後の寸法である。相手軸２３を固定した状態で、モータ（図示省略）によってハウジング２４を回転させた。シールリング２５、２５’は、相手軸２３の環状溝側壁と、ハウジング２４の軸孔内周面と摺接する。油圧ユニット２６から油を圧送して、シールリング２５と２５’との間の環状隙間に供給した。オイルリーク試験の条件は、油圧２．０ＭＰａ、回転数２０００ｒｐｍ、油温１２０℃とし、オイルにはＡＴＦを用いた。この試験機により、オイルリーク量（ｍｌ／ｍｉｎ）を測定した。結果を表２に示す。

表２に示すように、実施例１～実施例３のシールリングは、低オイルリーク量であり、オイルリーク量にほとんど差がなかった。上述したように、固定側金型への張り付きがなく、また金型からの取り出しが容易であることから、シールリングの変形を抑制でき、低オイルリーク性が維持された。これに対して、比較例２は、オイルリーク量が多い結果となった。このシールリングは製品の取り出し時に変形があったため、側壁面や軸孔内周面とのシール性が低下したと考えられる。なお、表２に示す比較例１は、張り付きが発生したシールリングを用いて試験を行った。張り付きが発生したため、リング側面の平面度の悪化が生じ、オイルリーク量の増大に繋がったと考えられる。

上記のように、実施例に係るシールリングは、シールリングの内周面に凹部を形成し、その凹部の深さをリング厚みの１％～１０％とすることで、シール性やリングの落ち込みは従来のシールリングと同等を確保しつつ、金型からの取り出しが容易で、かつ、固定側金型への張り付きやそれに伴う変形を防止することができる。その結果、低オイルリーク性を維持されたシールリングになる。

本発明のシールリングは、型開き時の張り付きの発生を抑制でき、低オイルリーク性を維持できるので、回転軸とハウジングとの間で低オイルリーク性が要求されるシールリングとして使用できる。特に、自動車等におけるＡＴやＣＶＴなどの油圧機器に燃費向上のために好適に使用できる。

１シールリング
２リング内周面
３リング外周面
４、４’ リング側面
５、５’ 段部
６傾斜面
７、７Ａ、７Ｂ凹部
８、８’ 段差面
９接続面
１０合い口
１１固定側金型
１２可動側金型
１３コアピン
１４キャビティ
１５成形体
１６取り出しハンド
２１回転軸
２２ハウジング
２３相手軸
２４ハウジング
２５、２５’ シールリング
２６油圧ユニット

Claims

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、樹脂組成物の射出成形体であり、周方向の一部に合い口を備えるとともに、内周面にリング径方向に凹んだ凹部を有し、該凹部の深さがシールリングの径方向長さの１％～１０％であることを特徴とするシールリング。
前記シールリングは、外周面の少なくとも一端側に傾斜部を備え、前記傾斜部は、リング側面に接続した傾斜面を有することを特徴とする請求項１記載のシールリング。
前記傾斜部は、前記外周面に対して略垂直に接続した段差面を有し、リング径方向における前記段差面の高さが０．１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２記載のシールリング。
前記凹部のリング軸方向における幅が、前記シールリングの軸方向長さの２％～６０％であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項記載のシールリング。
前記凹部は、リング周方向に沿って連続して設けられた凹溝であり、該凹溝のリング周方向における形成範囲は、前記シールリングの内周に対して１５％以上であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項記載のシールリング。