JP4560893B2

JP4560893B2 - シールリング

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Publication number: JP4560893B2
Application number: JP2000153126A
Authority: JP
Inventors: 巌平良
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2000-05-24
Filing date: 2000-05-24
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2020-05-24
Also published as: JP2001330156A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、互いに相対回転自在に設けられた２部材間の環状隙間をシールするためのシールリングに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のシールリングは、たとえば、自動車の自動変速機等の油圧装置に用いられている。
【０００３】
以下、図１０〜図１２を参照して、従来技術に係るシールリングについて説明する。ここで、図１０は従来技術に係るシールリングの装着した状態を示す模式的断面図であり、図１１および図１２は従来技術に係るシールリングの長期使用による状態の変化の様子を示す模式的断面図である。
【０００４】
図１０に示すように、シールリング１００は、軸孔が設けられたハウジング１６０と、この軸孔に挿入された軸１５０との間の環状隙間をシールするためのものであり、軸１５０に設けられた環状溝１５１に装着されて使用されるものである。
【０００５】
シールリング１００は樹脂材料から形成されるもので、軸１５０に設けられた環状溝１５１の側壁面１５２をシールするための第１シール面１０１と、ハウジング１６０に設けられた軸孔の内周面１６１をシールするための第２シール面１０２と、を備えている。
【０００６】
そして、密封流体側Ｏから非密封流体側Ａに向けて、図１０中矢印Ｐ方向に圧力がかかると、シールリング１００は非密封流体側Ａに押圧されるため、第１シール面１０１は環状溝１５１の側壁面１５２を押圧し、また、第２シール面１０２は環状溝１５１に対向するハウジング１６０に設けられた軸孔の内周面１６１を押圧し、それぞれの位置でシールする。
【０００７】
このようにして、密封流体の非密封流体側Ａへの漏れを防止していた。
【０００８】
ここで、密封流体は、例えば潤滑油であり、特に自動車の変速機に利用される場合にはＡＴＦに相当する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来技術の場合には、下記のような問題が生じていた。
【００１０】
以上のようなシールリング１００においては、特にハウジング１６０がアルミニウム合金等の軟質材であるような場合に、シールリング１００とハウジング１６０との相対的な回転によって、図１１に示すように、第２シール面１０２による摺接によって、ハウジング１６０に設けられた軸孔の内周面１６１を摩耗させて摩耗溝１６２が形成されてしまうことがあった。
【００１１】
この点について、図１２を参照して詳しく説明すると、第２シール面１０２とハウジング１６０に設けられた軸孔の内周面１６１との間（図１２（Ａ）中Ｒ部参照）には、潤滑油による潤滑膜が形成されにくく、また、特に潤滑油中に存在する異物（鉄粉などのコンタミ等）がこれらの間にかみ込まれた場合（図１２（Ｂ）中Ｓ部参照）には摩耗が激しくなり、長期使用により摩耗が進行すると、図１２（Ｃ）に示すように、摩耗溝１６２が形成されてしまっていた。
【００１２】
本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、耐摩耗性の向上を図ったシールリングを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、互いに相対回転自在に設けられた２部材のうちの一方の部材に設けられた環状溝に装着されて、該２部材間の環状隙間をシールするシールリングにおいて、一方の部材に設けられた環状溝の側壁面をシールする第１シー
ル面と、他方の部材の前記環状溝に対向する表面をシールする第２シール面と、該第２シール面に設けられ、密封流体側と非密封流体側とを連通する連通溝と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
従って、第２シール面に設けられた連通溝によって密封流体に漏れが生じるため、第２シール面に密封流体の膜が形成され、また、密封流体中に異物が混入している場合に、異物が第２シール面と他方の部材の表面との間に入り込んだとしても、連通溝によって異物は排出される。
【００１５】
前記連通溝の溝底には、密封流体側に向かって溝の底が深くなる第１テーパ部と、非密封流体側に向かって溝の底が深くなる第２テーパ部と、を有するとよい。
【００１６】
従って、経時的に摩耗が進行した場合であっても、テーパを設けた分だけ、連通溝の遮断を防止できる。
【００１７】
前記連通溝の溝底には、密封流体側の端部付近で溝の底が深くなる第１段差部と、非密封流体側の端部付近で溝の底が深くなる第２段差部と、を有するとよい。
【００１８】
従って、経時的に摩耗が進行した場合であっても、段差を設けた分だけ、連通溝の遮断を防止できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態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。
【００２０】
（参考例）
図１および図２を参照して、本発明の参考例に係るシールリングについて説明する。
【００２１】
図１は本発明の参考例に係るシールリングの模式的断面図であり、図２は本発明の参考例に係るシールリングの使用状態を示す模式的断面図である。
【００２２】
本参考例に係るシールリング１は、図２に示すように、互いに相対回転自在に設けられた２部材間の環状隙間、すなわち、軸孔が設けられたハウジング６０と、この軸孔に挿入された軸５０との間の環状隙間をシールするためのものであり、軸５０に設けられた環状溝５１に装着されて使用されるものである。
【００２３】
シールリング１は、概略、一方の部材としての軸５０に設けられた環状溝５１の側壁面５１ａをシールするための第１シール面２と、他方の部材としてのハウジング６０に設けられた軸孔の内周面６１をシールするための第２シール面３と、を備えている。
【００２４】
そして、密封流体側Ｏから非密封流体側Ａに向けて、図２中矢印Ｐ方向に圧力がかかると、シールリング１は非密封流体側Ａに押圧されるため、第１シール面１は環状溝５１の側壁面５１ａを押圧し、また、第２シール面３はハウジング６０に設けられた軸孔の内周面６１であって、環状溝５１に対向する部分を押圧し、それぞれの位置でシールする。
【００２５】
以上のように、密封流体の非密封流体側Ａへの漏れを防止するものである。
【００２６】
なお、本参考例における密封流体は、潤滑性を有する流体を意味し、以下の説明では、
その一例として潤滑油として説明する。
【００２７】
そして、本参考例に係るシールリング１においては、第２シール面３に密封流体側Ｏと非密封流体側Ａとを連通するための連通溝３１を設けている。
【００２８】
このように連通溝３１を設けることによって、潤滑油に漏れが生じるため、第２シール面３とハウジング６０に設けられた軸孔の内周面６１との間（図２中Ｑ部付近）には油膜が形成され、潤滑状態が良くなり、耐摩耗性が向上する。
【００２９】
また、潤滑油中に異物や摩耗粉（コンタミ）が混入している場合に、これら異物等が第２シール面３とハウジング６０に設けられた軸孔の内周面６１との間に進入した場合であっても、これらの異物等は連通溝３１によって非密封流体側Ａに排出されやすくなるため、従来技術のように、異物等のかみ込みによる摩耗の助長を低減でき、耐摩耗性が向上する。
【００３０】
なお、連通溝３１の形状・寸法等に関しては、特に限定されるものではないが、シール性能を維持するためには、連通溝３１による潤滑油のリーク量（漏れ量）をある程度に抑える必要があることは言うまでもない。
【００３１】
従って、シール性能と耐摩耗性の両方を考慮して、リーク量を抑制しつつ油膜が十分に形成されるように、機器の許容漏れ量に準ずるように、溝の幅や深さを設定することが望まれる。
【００３２】
（第１の実施の形態）図３〜図５を参照して本発明の第１の実施の形態について説明する。本実施の形態では上記参考例の構成を更に改良したものであり、連通溝にテーパ等を設けることによって、更なる耐摩耗性の向上を図ったものである。
【００３３】
すなわち、上記参考例の構成の場合には、連通溝３１を設けたことによって、第２シール面３やハウジング６０に設けられた軸孔の内周面６１の摩耗を著しく低減できるものの完全に０となるわけではないので、連通溝３１の断面積をある程度余裕をもたせるように大きく確保する必要がある。
【００３４】
また、上記参考例の場合には、長期使用により耐摩耗性の低下が発生するおそれがあり、この点について図３を参照して説明する。図３は上記参考例に係るシールリングについて、長期使用により摩耗が進行した場合の状態変化の様子を示す模式的断面図である。
【００３５】
図３（Ａ）に示すように、ハウジング６０がアルミニウム合金等の軟質材である場合には、ハウジング６０に設けられた軸孔の内周面６１は、第２シール面３が摺接される部分が摩耗するため、この部分に摩耗溝６２が形成され、シールリング１は摩耗溝６２内へと入り込むことになる。
【００３６】
従って、この摩耗溝６２の深さが連通溝３１の深さよりも深くなると、図３（ｂ）に示すように、連通溝３１の底面が摩耗溝６２内に入り込んでしまい、連通溝３１への経路が遮断されることになり、潤滑油の供給がなされなくなるのである。
【００３７】
本発明の第１の実施の形態では、このような不具合を解消するために更に改良を施したものである。
【００３８】
図４は本発明の第１の実施の形態に係るシールリングの模式的断面図であり、図５は本発明の第１の実施の形態に係るシールリングについて、長期使用により摩耗が進行した場
合の状態変化の様子を示す模式的断面図である。
【００３９】
本実施の形態に係るシールリング１１には、上記参考例の場合と同様に第２シール面３に連通溝３３が設けられている。
【００４０】
そして、本実施の形態の場合には、図４に示すように、この連通溝３３は、その溝底に、密封流体側に向かうにつれて溝底が深くなる第１テーパ部３４と、非密封流体側に向かうにつれて溝底が深くなる第２テーパ部３５とを有している。
【００４１】
以上のような構成により、まず、使用初期の状態においては、図５（Ａ）に示すように、上記参考例の場合と同様に、連通溝３３を設けることによって、潤滑油に漏れが生じるため、第２シール面３とハウジング６０に設けられた軸孔の内周面６１との間（図５（Ａ）中Ｑ１部付近）には油膜が形成され、潤滑状態が良くなり、また、潤滑油中の異物等が第２シール面３とハウジング６０に設けられた軸孔の内周面６１との間に進入した場合であっても、これらの異物等は連通溝３３によって非密封流体側Ａに排出されやすくなるため、異物等のかみ込みによる摩耗の助長を低減でき、耐摩耗性が向上する。
【００４２】
そして、本実施の形態においては、第１テーパ部３４および第２テーパ部３５を設けたことによって、図５（Ｂ）に示すように、長期使用によりハウジング６０に設けられた軸孔の内周面６１の摩耗が進行して、摩耗溝６２が形成され、この摩耗溝６２の深さが連通溝３１の深さよりも深い状態となった場合であっても、各テーパによって流路Ｒが確保される。
【００４３】
従って、連通溝３１への潤滑油の供給を維持することができ、耐摩耗性のより一層の向上を図ることができる。
【００４４】
また、摩耗が進行した場合でも、潤滑油の供給を確保できることから、連通溝３３の断面積（テーパを形成していない部分の断面積）を、上記参考例の場合のようにあまり余裕を持たせる必要がなくなり、参考例の場合よりもこの断面積を小さくすることができ、リーク量をより一層抑えることができ、シール性能を維持することができる。
【００４５】
（第２の実施の形態）
図６には、第２の実施の形態が示されている。上記第１の実施の形態では、テーパを設ける場合の構成について説明したが本実施の形態では段差部を設ける場合の構成について説明する。
【００４６】
なお、その他の構成については上記第１の実施の形態の場合と同様であるのでその説明は省略する。
【００４７】
図６は本発明の第２の実施の形態に係るシールリングについて、長期使用により摩耗が進行した場合の状態変化の様子を示す模式的断面図である。
【００４８】
本実施の形態に係るシールリング１２にも、上記参考例の場合と同様に第２シール面３に連通溝３６が設けられている。
【００４９】
そして、本実施の形態の場合には、図６に示すように、この連通溝３６は、その溝底に、密封流体側の端部付近で溝底が深くなる第１段差部３７と、非密封流体側の端部付近で溝底が深くなる第２段差部３８とを有している。
【００５０】
このような構成により、上記第１の実施の形態の場合と同様に、使用初期の状態におい
ては、図６（Ａ）に示すように、連通溝３６によって油膜の形成および異物等の排出を可能とし、また、第１段差部３７および第２段差部３８を設けたことによって、図６（Ｂ）に示すように、長期使用によって摩耗溝６２の深さが連通溝３１の深さよりも深い状態となった場合であっても、各段差部によって流路Ｒを確保することができ、耐摩耗性のより一層の向上を図ることができる。
【００５１】
【実施例】
以下、上記参考例及び実施の形態に基づく、より具体的な具体例及び実施例について、特に図７〜図９を参照して説明する。ここで、図７は上記参考例に基づいた具体例についての模式図であり、（Ａ）は側面の一部を示す模式図、（Ｂ）は断面（（Ｃ）中ＰＰ断面）を示す模式図、（Ｃ）は平面の一部を示す模式図である。また、図８は上記第１の実施の形態に基づいた実施例についての模式図であり、（Ａ）は側面の一部を示す模式図、（Ｂ）は断面（（Ｃ）中ＰＰ断面）を示す模式図、（Ｃ）は平面の一部を示す模式図である。
【００５２】
まず、シールリングの外周面（第２シール面）に連通溝３１，３３を形成する。この点については、図７に示す具体例も図８に示す実施例も同様である。
【００５３】
そして、図８に示す実施例の場合には、連通溝３３の溝底の両端にそれぞれ第１テーパ部３４および第２テーパ部３５を設ける。なお、これらテーパの形成については連通溝の形成と同時に形成するようにしても良いし、連通溝の形成後に切削等によって形成しても良いことは言うまでもない。
【００５４】
次に、各部の具体的な寸法例について説明する。
【００５５】
連通溝３１，３３の幅（図７中ｗ）については、０．０５〜０．３５ｍｍ、望ましくは０．１〜０．２ｍｍとすると良く、連通溝３１，３３の深さ（図７中ｈ）については、０．０５〜０．３５ｍｍ、望ましくは０．１〜０．２ｍｍとすると良い。
【００５６】
通溝３１，３３の側壁面のシール面に対する角度（図７，８中α）については、９０°以上１２０°未満、望ましくは９２°〜１００°とすると良い。
【００５７】
また、図８に示す実施例における第１テーパ部３４および第２テーパ部３５の長さ（図８中ｕ）については、シールリングの高さ（図７中ｔ）の５〜４５％、望ましくは１０〜３０％とすると良い。
【００５８】
テーパの溝底に対する角度（図８中β）については、９０°以上１８０°未満、望ましくは１３５°〜１８０°とすると良い。
【００５９】
また、連通溝３１，３３の本数については特に制限されるものではなく、シールリングの大きさ等によって適宜設定すればよく、望ましくは１〜４本とすれば良い。
【００６０】
また、シールリングに設ける合口について特に限定するものではないが、例えば、図９に示すような特殊ステップカットが好適であれ、その他、ステップカット，ストレートカット，エンドレスカット，バイアスカットなどでも良い。
【００６１】
シールリング１，１１を構成する材料としては、耐熱性樹脂と充填材からなる樹脂組成物を適用することができる。
【００６２】
ここで、耐熱樹脂としては、例えば、ポリシアノアリールエーテル系樹脂（ＰＥＮ），
ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂等の芳香族ポリエーテルケトン樹脂，芳香族系熱可塑性ポリイミド樹脂，ポリアミド４−６系樹脂，ポリフェニレンサルファイド系樹脂，ポリテトラフルオロエチレン系樹脂などの耐熱性，耐燃性，耐薬品性に優れ、優れた機械的性質を示す樹脂が挙げられる。
【００６３】
なお、充填材は、材料の機械的強度の向上、耐摩耗性の向上、低摩擦特性の付与等を目的に配合されるものであり、特に限定するものではない。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、第２シール面に連通溝を設けたことによって、第２シール面に膜を形成することができ、また、この第２シール面に進入した異物を排出させることができるため耐摩耗性の向上を図ることができる。
【００６５】
また、連通溝の溝底に、テーパあるいは段差部を設けることによって、経時的に摩耗が進行した場合であっても、テーパあるいは段差を設けた分だけ連通溝の遮断を防止でき、より一層耐摩耗性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考例に係るシールリングの模式的断面図である。
【図２】本発明の参考例に係るシールリングの使用状態を示す模式的断面図である。
【図３】参考例に係るシールリングについて、長期使用により摩耗が進行した場合の状態変化の様子を示す模式的断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るシールリングの模式的断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係るシールリングについて、長期使用により摩耗が進行した場合の状態変化の様子を示す模式的断面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係るシールリングについて、長期使用により摩耗が進行した場合の状態変化の様子を示す模式的断面図である。
【図７】本発明の参考例に基づいた具体例に係わるシールリングの模式図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に基づいた実施例に係わるシールリングの模式図である。
【図９】特殊ステップカットを示す斜視図である。
【図１０】従来技術に係るシールリングの装着した状態を示す模式的断面図である。
【図１１】従来技術に係るシールリングの長期使用による状態の変化の様子を示す模式的断面図である。
【図１２】従来技術に係るシールリングの長期使用による状態の変化の様子を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１，１１，１２シールリング
２第１シール面
３第２シール面
３１，３３，３６連通溝
３４第１テーパ部
３５第２テーパ部
３７第１段差部
３８第２段差部
５０軸
５１環状溝
５１ａ側壁面
６０ハウジング
６１内周面
６２摩耗溝

Claims

互いに相対回転自在に設けられた２部材のうちの一方の部材に設けられた環状溝に装着されて、該２部材間の環状隙間をシールするシールリングにおいて、
一方の部材に設けられた環状溝の側壁面をシールする第１シール面と、
他方の部材の前記環状溝に対向する表面をシールする第２シール面と、
該第２シール面に設けられ、密封流体側と非密封流体側とを連通する連通溝と、を備えるシールリングであって、
前記連通溝の溝底には、
密封流体側に向かって溝の底が深くなる第１テーパ部と、
非密封流体側に向かって溝の底が深くなる第２テーパ部と、を有することを特徴とするシールリング。
互いに相対回転自在に設けられた２部材のうちの一方の部材に設けられた環状溝に装着されて、該２部材間の環状隙間をシールするシールリングにおいて、
一方の部材に設けられた環状溝の側壁面をシールする第１シール面と、
他方の部材の前記環状溝に対向する表面をシールする第２シール面と、
該第２シール面に設けられ、密封流体側と非密封流体側とを連通する連通溝と、を備えるシールリングであって、
前記連通溝の溝底には、
密封流体側の端部付近で溝の底が深くなる第１段差部と、
非密封流体側の端部付近で溝の底が深くなる第２段差部と、を有することを特徴とするシールリング。