JP4084729B2 - 樹脂製シールリング - Google Patents

Description

本発明は樹脂製シールリングに関する。

一般にトルクコンバータや油圧式クラッチなどの自動車等の自動変速機に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。このようなオイルシールリングは軸とシリンダー間で回転可能で、充分なオイルシール性が要求される。
オイルシールリングは、鋳鉄製シールリングやフッ素樹脂シールリングが従来用いられたが、耐摩耗性、オイルシール性の向上およびコスト低減のため、射出成形法により相互に対向する合い口を有する合成樹脂製シールリング、例えばポリエーテルエーテルケトン（以下ＰＥＥＫと称する）樹脂製シールリングが多用されるようになっている。
シールリングの合い口は、ストレートカット形状、ステップ形状、複合ステップ形状等あるが、オイルリークを少なくできる合い口として複合ステップ形状が知られ、その合い口形状として、各合い口の先端面とシールリング本体の外径面との境界に面取り部を設けた構成等が知られている（特許文献１参照）。
また、複合ステップ形状を有する合い口において、リップ部の長さが、シールリング矩形断面における短辺の長さの 50〜200％であることを特徴とするシールリングが知られている（特許文献２参照）。
特開平８−７５００７号公報（段落［００１２］） 特開２００１−４０３２号公報（段落［０００６］）

複合ステップ形状の合い口を有する従来の樹脂製シールリングについて図４により説明する。図４は合い口を広げた状態の斜視図（ａ）、Ａ方向からみた側面図（ｂ）、および嵌合した状態の斜視図（ｃ）である。
樹脂製シールリングの合い口は、相互に対向する合い口１および１´より形成され、該合い口にそれぞれリップ３、３'、ポケット４、４'が相補的に嵌合しするように形成され、突き合わせ面２、２'で衝合する。合い口の嵌合時には、樹脂製シールリングの内径面はほぼ真円形となる。また、この樹脂製シールリングは、図５に斜視図を示す、テーパー治具７を用いて相手軸８に組み付けられる。
樹脂製シールリング９の組み付けは、テーパー治具７の小径側から樹脂製シールリング９を挿入し、テーパー治具７を相手軸８に嵌挿し、その後に樹脂製シールリング９を相手軸８のシールリング溝８ａに落とし込む方法でなされる。

しかしながら、テーパー治具７を用いて樹脂製シールリング９を相手軸８のシールリング溝８ａに組み付けるときに、リップ付近３ａに傷がついたり（図４（ｂ））、欠けたり、稀にではあるが折れたりするという問題がある。

解決しようとする問題点は、樹脂製シールリングを、テーパー治具を用いて相手軸に組み付ける場合、リップ付近に傷がついたり、欠けたり等する点である。

本発明は、相互に対向する合い口を有する矩形断面の射出成形で形成された樹脂製シールリングであって、一方の合い口は、樹脂製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、該樹脂製シールリングを押し広げるとき、上記一方の合い口および他方の合い口は、シールリングの内径面と接する仮想内接円の直径を小さくできる上記突き合せ面の内径側角部構造をそれぞれ有し、該それぞれの内径側角部構造が少なくとも半径方向に０．７ｍｍ以上の面取りであることを特徴とする。
また、上記面取りは、曲率半径０．７ｍｍ以上のＲ形状であることを特徴とする。

他の本発明は、樹脂製シールリングの突き合せ面の内径側角部構造が少なくとも半径方向に０．５ｍｍ以上、および内径方向に６０°〜７０°の角度を有する面取りであることを特徴とする。

本発明の樹脂製シールリングは、突き合せ面の内径側角部構造が少なくとも半径方向に０．７ｍｍ以上の面取りであるので、あるいは、少なくとも半径方向に０．５ｍｍ以上、および内径方向に６０°〜７０°の角度を有する面取りであるので、テーパー治具を用いて相手軸に組み付けるときに、リップ部付近に傷がついたり、欠けたりする等の不具合がなくなる。

テーパー治具を用いて樹脂製シールリングを相手軸に組み付けるときに、リップ付近に傷がついたり、欠けたり、折れたりする原因について研究したところ、シールリングの突き合せ面の内径側角部構造に原因があることが分かった。
シールリング９は、相手軸に組み付けるとき、図５に示すように、テーパー治具７を用いて相手軸８のシールリング溝８ａに落とし込んで固定される。そのときシールリングは、内径が押し広げられた後、落とし込まれる。そのため、内径が押し広げられたとき、合い口部１、１'の内径側がテーパー治具７に引っかかる。シールリング溝８ａへの落とし込み時の衝撃により、合い口側端部であるリップ３、３'付近の３ａ部分に傷がついたり、欠けたりする不具合が生じやすいことが分かった（図４（ｂ）参照）。この現象は高弾性のＰＥＥＫ樹脂組成物を材料とする樹脂製シールリングで顕著であった。このため、樹脂製シールリングを押し広げるとき、シールリングの内径面と接する仮想内接円の直径を小さくできる突き合せ面の内径側角部構造、特にＲ形状とすることにより、落とし込み時の衝撃を緩和できることが分かった。本発明はこのような知見に基づくものである。

本発明の複合ステップ形状の合い口を有する樹脂製シールリングについて図１により説明する。図１は合い口を広げた状態の斜視図（ａ）、Ａ方向からみた側面図（ｂ）、および嵌合した状態の斜視図（ｃ）である。
樹脂製シールリングの合い口は、相互に対向する合い口１および１´より形成される。合い口１は、樹脂製シールリングの矩形断面における側面二辺を結んでリング内径面側１ａとリング外径面側１ｂとに二分割するとき、リング内径面側１ａの矩形断面の先端部分に突き合わせ面２が形成される。また、リング外径面側の矩形断面部分１ｂ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２から突出したリップ３と、他方の矩形断面部分を削除して突き合わせ面２から後退したポケット４とが形成される。なお、リップ３およびポケット４の内外周面は樹脂製シールリングの所定の曲率をもつように形成される。また、他方の合い口１´は、突き合わせ面２、リップ３およびポケット４と、相補的に嵌合するように形成された突き合わせ面２´、ポケット４´およびリップ３´とを有している。
合い口１における矩形断面は所定の幅（ｗ）および厚さ（ｔ）を有しており、幅（ｗ）および厚さ（ｔ）の長さは、シールリングの種類や径によって変化する。例えば、幅（ｗ）と厚さ（ｔ）の長さが同じ場合、幅（ｗ）が厚さ（ｔ）よりも長い場合、あるいはその逆の場合がある。

また、リング外径面側の矩形断面部分１ｂ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２から所定の長さ（Ｌ）だけ突出したリップ３と、他方の矩形断面部分を削除して突き合わせ面２から所定の長さ（ｍ）だけ後退したポケット４とが形成される。なお、リップ３およびポケット４の内外径面は樹脂製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１´は、突き合わせ面２、リップ３およびポケット４と、相補的に嵌合するように形成された突き合わせ面２´、ポケット４´およびリップ３´とを有している。すなわち、突き合わせ面２および２´が衝合したとき、リップ３とポケット４´とが、ポケット４とリップ３´とがそれぞれ嵌合する。このように、リップ３とポケット４´との長さ、およびポケット４とリップ３´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１のリップ３が合い口１´のポケット４´に嵌合し、樹脂製シールリングはほぼ真円形となる（図１（ｃ））。

本発明の樹脂製シールリングは、図２に示すように、該樹脂製シールリングを押し広げるとき、シールリングの内径面と接する仮想内接円６の直径を小さくできる突き合せ面の内径側角部構造を有する。具体的には、突き合わせ面２および２´の内径側角部を半径方向に０．７ｍｍ以上の面取りを施す。または半径方向に０．５ｍｍ以上、および内径方向に６０°〜７０°の角度を有する面取りを施す。このような構造とすることにより、押し広げ量が少なくなり、治具を用いて落とし込みする時の衝撃を緩和できる。

好適な例として、図１に示す複合ステップ形状の合い口において、突き合せ面の内径側角部５および５´をＲ形状とする。Ｒ形状はＲ０．７ｍｍ以上であり、Ｒ０．７ｍｍ未満であるとテーパー治具へ内径側角部５が引っかかりやすくなる。
内径側角部構造５および５’の形状としては、Ｒ形状が最も望ましいが一般的な面取りである直線の面取りであっても同様の効果が得られる。また、その他に、図３（ａ）に示すような、内径面および突き合わせ面の二辺に対して非対称な面取りであってもよく、図３（ｂ）に示すような、なだらかな曲面状とすることもできる。
図３（ａ）において、内径面９ａ、および突き合わせ面２または２´の二辺に対して非対称な面取りでは、突き合わせ面２および２´の内径側角部を半径方向（ｈ）に０．５ｍｍ以上、内径方向の角度（θ）が６０°〜７０°となる面取り形状とする。内径方向の面取り角度（θ）が７０°より大きい場合、面取りにより形成される合口間の隙間が大きくなりすぎてシール機能が低下する。内径方向の面取り角度（θ）が６０°より小さい場合は、溝への落とし込み時の衝撃を十分に緩和することができない。ただし面取り角度（θ）が６０°より小さくても内径側角部の面取りが半径方向に０．７ｍｍ以上施してあれば溝への落とし込み時の衝撃を十分に緩和することができる。

本発明は、外径３６ｍｍ以下の樹脂製シールリングに対してその効果が顕著である。外径３６ｍｍより大径のシールリングにあっては、相対的にシールリングおよびリップ部の厚さが太くなり、強度的に溝への落とし込み時の衝撃に耐え得るものになり易いためである。逆に外径３６ｍｍ以下の樹脂製シールリングでは相対的にシールリングおよびリップ部の厚さが細く上記した問題点が顕在している。

また、本発明の樹脂製シールリングは、ＡＳＴＭ Ｄ２５６に準じて測定したノッチ付きアイゾット衝撃試験で３３Ｊ／ｍ以下の合成樹脂の成形体である場合にその効果が顕著である。３３Ｊ／ｍより高い合成樹脂の成形体である場合は、強度的に溝への落とし込み時の衝撃に耐え得るものになり易いためである。逆にノッチ付きアイゾット衝撃試験で３３Ｊ／ｍ以下の合成樹脂の成形体である場合は、溝への落とし込み時の衝撃に耐え得る強度を有さないため上記した問題点が顕在している。

矩形断面の幅（ｗ）が２．０ｍｍ、厚さ（ｔ）が１．９ｍｍ、リングの外径がΦ３６ｍｍ、合い口部内径側角部にＣ０．３ｍｍの面取りのあるシールリングをＰＥＥＫ樹脂組成物（ＮＴＮ精密樹脂社製：ベアリーＰＫ５３００（アイゾット衝撃試験で３３Ｊ／ｍ以下））を用いて射出成形した。
成形上がりのシールリングの合い口部内径側角部に、Ｃ０．７ｍｍの面取り（実施例１）、Ｒ０．７ｍｍの面取り（実施例２）、面取り角７０°で半径方向に０．５ｍｍの面取り（実施例３）、面取り角６０°で半径方向に０．５ｍｍの面取り（実施例４）を加工した。
得られたシールリングを図５に示すテーパー治具７を用いて相手軸のシールリング溝に組み付け、そのときの目視によるシールリングの傷および欠けの有無を調査した（ｎ＝３０）。また、比較例として、合い口部内径側角部に、Ｃ０．５ｍｍの面取り（比較例１）、Ｒ０．５ｍｍの面取り（比較例２）を加工して実施例と同一の調査を行なった。
調査の結果、各実施例のシールリングの場合、リップ付近に傷および欠けが全く認められなかったが、比較例１には２本に傷および欠けがが認められ、比較例２は１本の傷が認められた。

組み付け時に発生する傷および欠けのないシールリングが得られるので、軸とシリンダー間で充分なシール性が要求されるシールリングに適用できる。油圧装置のオイルシールリングに好適である。

複合ステップ形状の合い口を有する樹脂製シールリング図である。 突き合せ面の内径側角部構造を説明する図である。 内径側角部構造の他の例を示す図である。 従来の樹脂製シールリング図である。 テーパー治具を説明する図である。

符号の説明

１ 合い口
２ 突き合わせ面
３ リップ
４ ポケット
５ 内径側角部構造
６ 仮想内接円
７ テーパー治具
８ 相手軸
９ 樹脂製シールリング

Claims (3)

1. 相互に対向する合い口を有する矩形断面の射出成形で形成された樹脂製シールリングであって、
   一方の合い口は、前記樹脂製シールリング内径面側に突き合わせ面と、外径面側に前記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、前記突き合わせ面、前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、
   該樹脂製シールリングを押し広げるとき、前記一方の合い口および前記他方の合い口は、シールリングの内径面と接する仮想内接円の直径を小さくできる前記突き合せ面の内径側角部構造をそれぞれ有し、該それぞれの内径側角部構造が少なくとも半径方向に０．７ｍｍ以上の面取りであることを特徴とする樹脂製シールリング。
2. 前記面取りは、曲率半径０．７ｍｍ以上のＲ形状であることを特徴とする請求項１記載の樹脂製シールリング。
3. 相互に対向する合い口を有する矩形断面の射出成形で形成された樹脂製シールリングであって、
   一方の合い口は、前記樹脂製シールリング内径面側に突き合わせ面と、外径面側に前記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、前記突き合わせ面、前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、
   該樹脂製シールリングを押し広げるとき、前記一方の合い口および前記他方の合い口は、シールリングの内径面と接する仮想内接円の直径を小さくできる前記突き合せ面の内径側角部構造をそれぞれ有し、該それぞれの内径側角部構造が少なくとも半径方向に０．５ｍｍ以上、および内径方向に６０°〜７０°の角度を有する面取りであることを特徴とする樹脂製シールリング。

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