JP4660871B2 - Seal ring - Google Patents
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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6〜図9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。図6は従来技術に係るシールリングの平面的模式図であり、図7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る。
【0004】
また、図8は従来技術に係るシールリングの模式図であり、(a)は模式的一部平面図、(b)は(a)のbb断面図、(c)は(a)のc方向から見た側面図である。図9は従来技術に係るシールリングの切断部(特殊ステップカット)の様子を示す斜視図である。
【0005】
図示のシールリング100は、軸孔が設けられたハウジング200と、この軸孔に挿入された軸300との間の環状隙間をシールするためのものであり、軸300に設けられた環状溝301に装着されて使用されるものである。
【0006】
シールリング100は樹脂材料から形成されるもので、軸300に設けられた環状溝301の側壁面をシールするための第1シール面101と、ハウジング200に設けられた軸孔の内周面をシールするための第2シール面102と、を備えている。
【0007】
そして、密封流体側Oから非密封流体側Aに向けて、図7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101は環状溝301の側壁面を押圧し、また、第2シール面102は環状溝301に対向するハウジング200に設けられた軸孔の内周面を押圧し、それぞれの位置でシールする。
【0008】
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。
【0009】
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を指している。
【0010】
また、シールリング100のリング本体には、図6に示すように、周方向の一ヶ所に組み込み性の向上等を目的として切断部S0が設けられている。
【0011】
このような切断部S0の形態として様々なものが知られているが、周囲温度の変化によっても好適に対応することのできるものとして、図9に示したように、2段ステップ状にカットされた、特殊ステップカットが知られている。
【0012】
この特殊ステップカットによれば、円周方向に垂直な面同士が円周方向に対して隙間T0を有しつつ、密封流体側と非密封流体側とを遮断する構成であるために、リング本体が熱によって膨張したとしても、密封状態を維持しつつ隙間T0の分だけ寸法の変化量を吸収できるため、周囲の温度変化に対しても密封性能を維持することができる。
【0013】
以上のようなシールリング100においては、特に軸300がアルミニウム合金等の軟質材であるような場合に、第1シール面101と環状溝301の側壁面との間の摩擦によって、両者がそれぞれ摩耗してしまっていた。
【0014】
これは、第1シール面101と環状溝301の側壁面との間には、潤滑油による潤滑膜が形成されにくいためであり、特に、潤滑油中に存在する異物がこれらの間にかみ込まれた場合には摩耗が激しくなっていた。
【0015】
このような摩耗を低減させるための技術として、密封流体である潤滑油を第1シール面101と環状溝301の側壁面との間に供給させるための溝を設けることによって、潤滑膜を形成させて耐摩耗性を向上させる技術が知られている(例えば、特開平9−96363号公開公報)。
【0016】
すなわち、図8に示すように、第1シール面101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101aを設けることによって、密封流体側Oの潤滑油を連通溝101aに漏れさせるようにして、第1シール面101が環状溝301の側壁面に対して摺接した際に、これらの間に潤滑膜を形成させてシール面の潤滑状態を改善して耐摩耗性の向上を図ったものである。
【0017】
また、上記連通溝101aを設けることにより、潤滑膜の形成だけでなく、潤滑油中に存在する異物や摩耗により生じた摩耗粉が、第1シール面101と環状溝301の側壁面との間にかみ込まれないように非密封流体側Aに排出させる機能を持たせることで、より一層耐摩耗性の向上を図ったものである。
【0018】
【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る場合がある。
【0019】
上述した従来技術に係るシールリングにおいては、シール性能を維持するためには、連通溝101aからの潤滑油のリーク量をある程度に抑える必要があり、そのためには、溝幅や溝の深さをできるだけ小さくしなければならない。
【0020】
従って、連通溝101aを設けることによって耐摩耗性が向上するとはいうものの、完全に摩耗を防止するものではないため、経時的に摩耗が進行することによって連通溝101aの深さは徐々に小さくなり、異物等の排出能力(コンタミ排出能力)や潤滑膜の形成能力は経時的に低下する。
【0021】
そして、さらに摩耗が進行すると、連通溝101aへの経路が遮断されて、連通溝101aへの潤滑油の供給がなされなくなって、異常摩耗が生じてしまうという不具合が発生する可能性がある。
【0022】
この点について、図10を参照して、さらに詳しく説明する。図10は従来技術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状態を示す模式的断面図である。
【0023】
図10に示すように、環状溝301の側壁面は、第1シール面101が摺接される部分のみが摩耗するため、摩耗した分だけ、シールリング100は、環状溝301の側壁面の元の位置よりも内部側へと押し込まれていくことになる。
【0024】
従って、連通溝101aの底面が、環状溝301の側壁面の摩耗されていない面まで達すると、図10中矢印Xに示すように、連通溝101a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。
【0025】
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、長期にわたり安定したシール性能を維持する品質性に優れたシールリングを提供することにある。
【0026】
【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、
同心的に相対回転自在に組付けられる2部材の一方の部材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接されると共に他方の部材に圧接して、これら2部材間の環状隙間をシールするシールリングであって、
リング本体には周方向の一ヶ所にて切断された切断部が設けられたシールリングにおいて、
前記切断部の一方の切断端部と他方の切断端部とを合わせた際の対向面間に、密封流体側から前記環状溝の非密封流体側の側壁面に向けて密封流体の漏れを許容する流路を備えると共に、
該流路は、前記環状溝の側壁面に対する摺接面における環状溝深さ方向全域にわたって開放端を有することを特徴とする。
【0027】
従って、流路は環状溝深さ方向全域にわたって開放端を有することから、環状溝の側壁面に対する摺接面の全域に密封流体の膜が形成されるため耐摩耗性に優れ、かつ、流路は摺動のない位置にあることから経時的に変化することはなく、安定した密封流体の供給を可能とする。
【0028】
前記一方の切断端部には凸部が設けられ、かつ他方の切断端部には該凸部に係合される凹部が設けられると共に、
前記凸部の外壁面のうち隣接する2つの外壁面の交わりの角に面取り部を設け、該面取り部と前記凹部の対応する角との間にできる隙間によって前記流路の一部を形成するとよい。
【0029】
従って、面取りを設けるという、容易な製造方法によって、流路を形成することができる。
【0030】
【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。
【0031】
図1〜図5を参照して、本発明の実施の形態に係るシールリングについて説明する。
【0032】
まず、図1および図2を参照して、本発明の実施の形態に係るシールリングの全体構成等について説明する。
【0033】
図1は本発明の実施の形態に係るシールリングの模式的平面図であり、図2は本発明の実施の形態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。
【0034】
本実施の形態に係るシールリング1は、図2に示すように、同心的に相対回転自在に組付けられた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90と、この軸孔に挿入された軸80との間の環状隙間をシールするためのものであり、軸80に設けられた環状溝81に装着されて使用されるものである。
【0035】
シールリング1は、概略、一方の部材としての軸80に設けられた環状溝81の側壁面81a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90に設けられた軸孔の内周面90aをシールするための第2シール面3と、を備えている。
【0036】
このような構成によって、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2は環状溝81の(非密封流体側Aの)側壁面81aを押圧し、また、第2シール面3はハウジング90に設けられた軸孔の内周表面であって、環状溝81に対向する部分を押圧し、それぞれの位置でシールする。
【0037】
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。
【0038】
なお、本実施の形態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。
【0039】
本実施の形態に係るシールリング1のリング本体には、図1に示すように、周方向の一ヶ所に組み込み性の向上等を目的として切断部Sが設けられている。
【0040】
この切断部Sの形態は、周囲温度の変化によっても好適に対応することができるように、2段ステップ状にカットされた、特殊ステップカット構造をなしている。
【0041】
以下、この切断部Sについて、図3〜図5を参照して詳しく説明する。図3は本実施の形態に係るシールリングの切断部の様子を示す模式的斜視図であり、図4は切断部をそれぞれ引き離した状態を示す模式的斜視図であり、図5は切断部における各部の断面の様子を示す説明図である。なお、実際には切断部における各切断端部では上記図1にも示した通り、曲率を有しているが、説明の便宜上各図においては曲率をなくして模式的に示している。
【0042】
切断部Sにおいては、リング本体が切断されることにより、互いに係合し合う、一方の切断端部(以下、第1切断端部4と称する)と他方の切断端部(以下、第2切断端部5と称する)とに分けられる。
【0043】
そして、第1切断端部4には、互いに隣接した凸部41と凹部42が設けられており、一方、第2切断端部5には、上記凸部41に係合される凹部51と、上記凹部42に係合される凸部52とがそれぞれ隣接して設けられている。
【0044】
ここで、説明の便宜のために、図4に示すように、凸部41を形成する壁面(外壁面)のうち、最も先端の面を第1面41a,第1シール面2に平行かつ内部側の密着面を第2面41b,第2シール面3と同心的かつ内部側の密着面を第3面41cと称する。
【0045】
また、凹部42を形成する壁面のうち、周方向に垂直な面を第4面42a,第1シール面2に平行かつ内部側の密着面を第5面42b,第2シール面3と同心的かつ内部側の密着面を第6面42cと称する。
【0046】
なお、第2面41bと第5面42bは、同一面上にあるが、説明の便宜のため、別々の名称として説明する。また、第1切断端部4の基準となる面を基準面43と称する。
【0047】
また、第2切断端部5側についても同様に、凸部52を形成する壁面(外壁面)のうち、最も先端の面を第11面52a,第1シール面2に平行かつ内部側の密着面を第12面52b,第2シール面3と同心的かつ内部側の密着面を第13面52cと称する。
【0048】
さらに、凹部51を形成する壁面のうち、周方向に垂直な面を第14面51a,第1シール面2に平行かつ内部側の密着面を第15面51b,第2シール面3と同心的かつ内部側の密着面を第16面51cと称する。
【0049】
なお、第12面52bと第15面51bは、同一面上にあるが、説明の便宜のため、別々の名称として説明する。また、第2切断端部5の基準となる面を基準面53と称する。
【0050】
そして、シールリング1を装着した状態においては、円周方向の壁面同士、すなわち、第2面41bと第15面51b,第5面42bと第12面52b,第3面41cと第16面51c、および第6面42cと第13面52cは、それぞれ密着する状態となる。
【0051】
一方、円周方向に垂直な方向の壁面であって対向する壁面同士、すなわち、第4面42aと第11面52a,第1面41aと第14面51a、および基準面43と基準面53は、それぞれ隙間T1,T2,T3を有するように対向して配置される。
【0052】
このように特殊ステップカットにおける装着時においては、円周方向の壁面同士がそれぞれ密着するため、密封流体の漏れを防止することができる。
【0053】
また、円周方向に垂直な方向の壁面同士は、対向して隙間を設けているので、シールリング1とハウジング90の材質の違いによる線膨張係数の差異によって、シールリング1が収縮したとしても、隙間を設けた分だけ変化量を吸収できるため、周囲の温度変化に対しても好適に密封性能を維持することができる。
【0054】
なお、一般的に、シールリング1の素材は樹脂であり、ハウジング90の素材は金属であり、これらの線膨張係数の違いから高温になるとシールリング1の熱膨張量の方が大きくなって、隙間T1,T2,T3は小さくなる。
【0055】
また、これらの隙間T1,T2,T3は、原則として、隙間がなくならないように設定される。また、T1およびT2は、T3よりも小さくなるように設定される(T1=T2<T3)。これは、仮に、T1およびT2の隙間がなくなってしまったとしても、確実にT3の隙間を確保するためである。
【0056】
そして、本発明の実施の形態の特徴的な構成として、装着状態において、切断部Sで完全に密封流体の漏れを防止するのではなく、各切断端部を合わせた際に、これら切断端部の対向面間に、密封流体側Oから環状溝81の非密封流体側の側壁面81aに向けて密封流体の漏れを許容する流路が備えられるようにしている。
【0057】
以下、この流路を形成する構成等について、詳しく説明する。
【0058】
図4に示すように、第1切断端部4に設けられた凸部41において、各々互いに隣接する、第1面41aと第2シール面3,第1面41aと第1シール面2,第1面41aと第3面41c,第2面41bと第3面41cの各交わりの角には、面取り部C1,面取り部C2,面取り部C3,面取り部C4がそれぞれ設けられている。
【0059】
同様に、第2切断端部5に設けられた凸部52において、各々互いに隣接する、第11面52aと第2シール面3,第11面52aと第1シール面2,第11面52aと第13面52c,第12面52bと第13面52cの各交わりの角には、面取り部C5,面取り部C6,面取り部C7,面取り部C8がそれぞれ設けられている。
【0060】
このように、面取り部を設けたことによって、各面取り部に対応する凹部の角との間に隙間が形成され、この隙間が流路を形成することになる。
【0061】
この点について、図5を参照して、さらに詳しく説明する。なお、図5では、凸部41と凹部51との係合部における3方向からの断面の様子を示しているが、凸部52と凹部42との係合部においても同様であるので、その説明は省略する。
【0062】
ここで、図5(a),(b),(c)においては、それぞれ上部に切断面の位置を示し、下部に断面の様子をそれぞれ模式的に示している。
【0063】
まず、図5(a)には、凸部41と凹部51の係合部における、円周方向に垂直な断面の様子が示されている。
【0064】
図示のように、面取り部C4と、これに対応する、第15面51bと第16面51cとの交わりの角との間に隙間が形成され、これにより第1流路R1を形成している。
【0065】
また、図5(b)には、凸部41と凹部51の係合部における、第1シール面2に平行な断面の様子が示されている。
【0066】
図示のように、面取り部C3と、これに対応する、第14面51aと第16面51cとの交わりの角との間に隙間が形成され、これにより第2流路R2を形成している。
【0067】
さらに、図5(c)には、凸部41と凹部51の係合部における、第2シール面3に同心的な断面の様子が示されている。
【0068】
図示のように、面取り部C2と、これに対応する、第14面51aと環状溝81の側壁面81a(図5では不図示)との交わりの角との間に隙間が形成され、これにより第3流路R3を形成している。
【0069】
そして、上述の第1流路R1,第2流路R2,第3流路R3は、それぞれ接続されており、また、凸部52と凹部42との係合部においても同様の流路が形成されており、これらの各流路によって、第0流路R0が形成されている。
【0070】
なお、凸部52と凹部42との係合部においても、上述の第1流路R1,第2流路R2,第3流路R3に対応する流路がそれぞれ設けられるが、基準面43と基準面53との間に隙間T3を有することから、図3に示すように、隙間T3から直接第1流路R1に流入することになる。
【0071】
また、基準面43と基準面53との間に設けられた隙間T3によっても、第4流路R4が形成される。
【0072】
ここで、第0流路R0は第1シール面2に対して開放端K1を有し、第4流路R4は第1シール面2に対して開放端K2を有している。
【0073】
そして、開放端K1の環状溝深さ方向の領域は図3,5中L1であり、開放端K2の環状溝深さ方向の領域は図3,5中L2であり、結局、第1シール面2の環状溝深さ方向全域にわたって、流路の開放端が設けられている。
【0074】
従って、第1シール面2の環状溝81の側壁面81aに対する摺接面における環状溝深さ方向全域(図2中L0)にわたって、流路の開放端が設けられることになる。
【0075】
以上の構成により、第0流路R0および第4流路R4によって、密封流体側Oから密封流体としての潤滑油が漏れ、この際、流路の開放端は環状溝81の側壁面81aに対する摺接面における環状溝深さ方向全域にわたって設けられていることから、第1シール面2と側壁面81aとの摺接によって、摺接面全体に潤滑油の膜が形成されることになる。
【0076】
従って、摺動性能が向上すると共に、これらの流路を介して異物や摩耗粉を排出できるので、耐摩耗性が向上する。
【0077】
また、従来技術の場合には、上述のように摺動する位置に密封流体の漏れを生じさせるための経路を設けたのに対して、本実施の形態においては、摺動することのない切断部Sに密封流体の漏れを許容する流路を設けたことから、経時的に流路の形状(断面形状や寸法など)が変化してしまうというようなことはなく、長期にわたり、安定して密封流体を供給することが可能となる。
【0078】
従って、長期にわたり安定したシール性能を維持することができ、品質性が向上する。
【0079】
また、本実施の形態においては、面取り部C3を設けたことによって第2流路R2を形成したことから、シールリング1が熱により膨張して、仮に、凸部41の先端の面である第1面41aが第14面51aに当接して、隙間T2が0になってしまった場合でも、第2流路R2が確保され、安定して密封流体を供給できる。
【0080】
同様に、面取り部C2を設けたことによって第3流路R3を形成したことから、シールリング1が熱により膨張して、仮に、凸部41の先端の面である第1面41aが第14面51aに当接して、隙間T2が0になってしまった場合でも、第3流路R3が確保される。
【0081】
また、第2流路R2および第3流路R3の部分においては、隙間T2の大きさの変動により、流量を安定することはできないので、本実施の形態では、第1流路R1によって流量を設定している。
【0082】
すなわち、必要な流量は、面取り部C1の大きさによって設定する。なお、第2流路R2および第3流路R3の流量に影響を受けないように、面取り部C2および面取り部C3は、面取り部C1よりも大きく設定する。これにより、流量は面取り部C1の大きさのみによって決定されることになる。
【0083】
ここで、面取り部C1の大きさは、切断部Sの寸法や使用条件などに対して要求される漏れ量などの制約を受けるが、望ましくは、図示のようにC面の面取りの場合にはC0.2〜C1程度である。
【0084】
なお、図示の例では面取り部をC面とした場合を示したが、勿論これに限ることはなく、R面取りとしても良いし、寸法上の制約がある場合などは、任意の角度で面取りを形成しても良い。
【0085】
また、シールリング1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。
【0086】
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,ポリテトラフロ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。
【0087】
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。
【0088】
【実施例】
以下、上記実施の形態に基づく、より具体的な実施例について説明する。
【0089】
(実施例1)
まず、シールリング1の成形材料として、ポリエーテルエーテルケトン樹脂(住友化学製品ビクトレックスPEEK 150G、熱変形温度152℃),アミノシラン処理をして使用されたガラスビーズ(ユニオン硝子製品UB−47L,平均粒径75μm)をそれぞれ85重量%,15重量%の混合割合として、各成分をヘンシェルミキサを用いて均一に混合し、更に押出機を用いて400℃で融解混合した後に、ペレタイザで造粒したものを用いた。
【0090】
そして、上記材料を用いて、射出成形により、上記実施の形態で説明した特殊ステップカット構造を有するシールリングを得た。
【0091】
また、シールリングの高さを2.01mm,肉厚を1.91mm,外径を47.5mmとした。
【0092】
また、面取り部C4をC0.25のC面取り、面取り部C3をC0.5のC面取り、面取り部C2をC0.5のC面取りとした。
【0093】
以上のように形成したシールリングと、本実施例のシールリングとは面取り部が設けられていない点でのみ異なるシールリング(比較例)について、次のような耐久試験を行って、摩耗量や耐久試験前後のリーク量を比較した。
【0094】
耐久試験は、温度120℃の環境の下、潤滑剤としてオートマチック・トランスミッション用オイルを使用して、油圧1.3MPaとし、軸の回転数を4000rpmで144hの耐久試験を行った。
【0095】
なお、ハウジングとなるシリンダの材質はS45C、軸の材質はADC12を使用した。
【0096】
以上の耐久試験により得られた結果を図11に示す。図11ではシールリング側面(第1シール面)の摩耗量,軸溝側面(環状溝の側壁面)の摩耗量,耐久試験中のリーク量について、それぞれ本実施例と比較例の試験結果について表に示している。
【0097】
試験結果から分かるように、本実施例のものは比較例と比べて、摩耗量が少なく、リーク量も安定している。
【0098】
(実施例2)
上記実施例1と同一の材料を用いて、射出成形により、上記実施の形態で説明した特殊ステップカット構造を有するシールリングを得た。
【0099】
また、シールリングの高さを2.01mm,肉厚を1.91mm,外径を47.5mmとした。
【0100】
また、面取り部C4をC0.5のC面取り、面取り部C3をC0.7のC面取り、面取り部C2をC0.7のC面取りとした。
【0101】
以上のように形成したシールリングと、本実施例のシールリングとは面取り部が設けられていない点でのみ異なるシールリング(比較例)について、次のような耐久試験を行って、摩耗量や耐久試験前後のリーク量を比較した。
【0102】
耐久試験は、温度は自然昇温の環境の下、潤滑剤としてオートマチック・トランスミッション用オイルを使用して、油圧3MPaとし、軸の回転数を6000rpmで50hの耐久試験を行った。
【0103】
なお、ハウジングとなるシリンダの材質はS45C、軸の材質はS45Cを使用した。
【0104】
以上の耐久試験により得られた結果を図12に示す。図12ではシールリング側面(第1シール面)の摩耗量,軸溝側面(環状溝の側壁面)の摩耗量,耐久試験中のリーク量について、それぞれ本実施例と比較例の試験結果について表に示している。
【0105】
試験結果から分かるように、本実施例のものはPV=45MPa・m/sというような高PVの条件においても、摩耗量を少なくすることができた。
【0106】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、摺接面の全域に密封流体の膜を形成できるため耐摩耗性に優れ、密封流体を漏らす流路は経時的に変化しないため、安定して密封流体を供給できるので、長期にわたり安定したシール性能を維持することができ、品質性が向上する。
【0107】
隣接する2つの外壁面の交わりの角に面取り部を設けるという、容易な製造方法によって、流路を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るシールリングの模式的平面図である。
【図2】本発明の実施の形態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3】本発明の実施の形態に係るシールリングの切断部の様子を示す模式的斜視図である。
【図4】本発明の実施の形態に係るシールリングの切断部をそれぞれ引き離した状態を示す模式的斜視図である。
【図5】本発明の実施の形態に係るシールリングの切断部における各部の断面の様子を示す説明図である。
【図6】従来技術に係るシールリングの平面的模式図である。
【図7】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8】従来技術に係るシールリングの模式図である。
【図9】従来技術に係るシールリングの切断部の様子を示す斜視図である。
【図10】従来技術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状態を示す模式的断面図である。
【図11】実施例1に関する耐久試験結果を示す表図である。
【図12】実施例2に関する耐久試験結果を示す表図である。
【符号の説明】
1 シールリング
2 第1シール面
3 第2シール面
4 第1切断端部
41 凸部
41a 第1面
41b 第2面
41c 第3面
42 凹部
42a 第4面
42b 第5面
42c 第6面
43 基準面
5 第2切断端部
51 凹部
51a 第14面
51b 第15面
51c 第16面
52 凸部
52a 第11面
52b 第12面
52c 第13面
53 基準面
80 軸
81 環状溝
81a 側壁面
90 ハウジング
A 非密封流体側
C1,C2,C3,C4,C5,C6,C7,C8 面取り部
K1,K2 (流路の)開放端
L0 摺接面における環状溝深さ方向全域
L1,L2 (開放端の)環状溝深さ方向の領域
O 密封流体側
R0 第0流路
R1 第1流路
R2 第2流路
R3 第3流路
R4 第4流路
S 切断部
T1,T2,T3 隙間[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a seal ring for sealing an annular gap between two members provided to be rotatable relative to each other.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, this type of seal ring is used in, for example, a hydraulic apparatus such as an automatic transmission of an automobile.
[0003]
Hereinafter, a seal ring according to a conventional technique will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a schematic plan view of a seal ring according to the prior art, and FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a state where the seal ring according to the prior art is mounted.
[0004]
8 is a schematic view of a seal ring according to the prior art, (a) is a schematic partial plan view, (b) is a bb cross-sectional view of (a), and (c) is a c direction of (a). It is the side view seen from. FIG. 9 is a perspective view showing a state of a cutting portion (special step cut) of the seal ring according to the prior art.
[0005]
The illustrated
[0006]
The
[0007]
Then, when pressure is applied in the direction of arrow P in FIG. 7 from the sealed fluid side O toward the non-sealed fluid side A, the
[0008]
In this way, leakage of the sealing fluid to the non-sealing fluid side A was prevented.
[0009]
Here, the sealing fluid is, for example, lubricating oil, and particularly refers to ATF when used in an automobile transmission.
[0010]
Further, as shown in FIG. 6, the ring main body of the
[0011]
Various forms of such a cutting part S0 are known, but as shown in FIG. 9, it can be cut into a two-stage step as being suitable for changes in ambient temperature. Special step cuts are also known.
[0012]
According to this special step cut, the surfaces perpendicular to the circumferential direction have a gap T0 with respect to the circumferential direction, and the sealed fluid side and the non-sealed fluid side are blocked. Even if the liquid expands due to heat, the amount of change in dimension can be absorbed by the gap T0 while maintaining the sealed state, so that the sealing performance can be maintained against changes in ambient temperature.
[0013]
In the
[0014]
This is because a lubricating film made of lubricating oil is difficult to form between the
[0015]
As a technique for reducing such wear, a lubricating film is formed by providing a groove for supplying lubricating oil, which is a sealing fluid, between the
[0016]
That is, as shown in FIG. 8, by providing a
[0017]
Further, by providing the
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of the prior art as described above, the following problems may occur.
[0019]
In the above-described seal ring according to the related art, in order to maintain the sealing performance, it is necessary to suppress the leakage amount of the lubricating oil from the
[0020]
Therefore, although the wear resistance is improved by providing the
[0021]
Further, when the wear further progresses, the path to the
[0022]
This point will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a state in which wear has progressed due to long-term use of the seal ring according to the prior art.
[0023]
As shown in FIG. 10, the side wall surface of the
[0024]
Therefore, when the bottom surface of the
[0025]
The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a seal ring with excellent quality that maintains stable sealing performance over a long period of time.
[0026]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides:
Mounted in an annular groove provided in one of the two members concentrically and relatively rotatably mounted, is slidably contacted with the side wall surface of the annular groove on the non-sealed fluid side and pressed against the other member. A seal ring for sealing an annular gap between the two members,
In the seal ring where the ring body is provided with a cutting part cut at one place in the circumferential direction,
Allow leakage of the sealing fluid from the sealing fluid side to the side wall surface of the annular groove on the non-sealing fluid side between the opposing surfaces when one cutting end and the other cutting end of the cutting portion are combined. And a flow path that
The flow path has an open end over the entire region in the depth direction of the annular groove on the sliding surface with respect to the side wall surface of the annular groove.
[0027]
Therefore, since the flow path has an open end over the entire area in the depth direction of the annular groove, a film of a sealing fluid is formed over the entire sliding contact surface with respect to the side wall surface of the annular groove, and the flow path is excellent. Since it is in a position where there is no sliding, it does not change with time, and a stable sealing fluid can be supplied.
[0028]
The one cut end is provided with a protrusion, and the other cut end is provided with a recess engaged with the protrusion,
When a chamfered portion is provided at an intersection of two adjacent outer wall surfaces of the outer wall surface of the convex portion, and a part of the flow path is formed by a gap formed between the chamfered portion and a corresponding corner of the concave portion. Good.
[0029]
Therefore, the flow path can be formed by an easy manufacturing method in which chamfering is provided.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Exemplary embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified. Absent.
[0031]
With reference to FIGS. 1-5, the seal ring which concerns on embodiment of this invention is demonstrated.
[0032]
First, with reference to FIG. 1 and FIG. 2, the whole structure etc. of the seal ring which concerns on embodiment of this invention are demonstrated.
[0033]
FIG. 1 is a schematic plan view of a seal ring according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the seal ring according to the embodiment of the present invention is mounted.
[0034]
As shown in FIG. 2, the
[0035]
The
[0036]
With such a configuration, when pressure is applied in the direction of arrow P in FIG. 2 from the sealed fluid side O toward the non-sealed fluid side A, the
[0037]
As described above, leakage of the sealing fluid to the non-sealing fluid side A is prevented.
[0038]
In addition, the sealing fluid in this Embodiment means the fluid which has lubricity, and it demonstrates as lubricating oil as the example in the following description.
[0039]
As shown in FIG. 1, the ring body of the
[0040]
The form of the cut portion S has a special step cut structure that is cut in two steps so that it can be suitably dealt with by changes in ambient temperature.
[0041]
Hereinafter, the cutting part S will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 3 is a schematic perspective view showing a state of the cutting part of the seal ring according to the present embodiment, FIG. 4 is a schematic perspective view showing a state in which the cutting parts are separated from each other, and FIG. It is explanatory drawing which shows the mode of the cross section of each part. Actually, each cutting end portion in the cutting portion has a curvature as shown in FIG. 1 above, but for convenience of explanation, in each drawing, it is schematically shown without the curvature.
[0042]
In the cutting part S, one cutting end (hereinafter referred to as the first cutting end 4) and the other cutting end (hereinafter referred to as the second cutting) that engage with each other by cutting the ring body. And called end portion 5).
[0043]
The
[0044]
Here, for convenience of explanation, as shown in FIG. 4, among the wall surfaces (outer wall surfaces) forming the
[0045]
Of the wall surfaces forming the
[0046]
In addition, although the
[0047]
Similarly, on the second
[0048]
Further, of the wall surfaces forming the
[0049]
Note that the
[0050]
In the state where the
[0051]
On the other hand, the wall surfaces in the direction perpendicular to the circumferential direction and facing each other, that is, the fourth surface 42a and the eleventh surface 52a, the
[0052]
In this way, when the special step cut is mounted, the circumferential wall surfaces are in close contact with each other, so that leakage of the sealing fluid can be prevented.
[0053]
Further, since the wall surfaces in the direction perpendicular to the circumferential direction are provided with a gap facing each other, even if the
[0054]
In general, the material of the
[0055]
Further, these gaps T1, T2, T3 are set so that the gaps are not lost in principle. T1 and T2 are set to be smaller than T3 (T1 = T2 <T3). This is to ensure the gap T3 even if the gap between T1 and T2 disappears.
[0056]
And as a characteristic configuration of the embodiment of the present invention, in the mounted state, when the cutting ends S are not completely prevented from leaking at the cutting portion S, the cutting ends are combined. A flow path that allows leakage of the sealing fluid from the sealing fluid side O toward the
[0057]
Hereinafter, the structure etc. which form this flow path are demonstrated in detail.
[0058]
As shown in FIG. 4, in the
[0059]
Similarly, in the
[0060]
Thus, by providing the chamfered portion, a gap is formed between the corners of the recess corresponding to each chamfered portion, and this gap forms a flow path.
[0061]
This point will be described in more detail with reference to FIG. 5 shows the state of the cross section from the three directions in the engaging portion between the
[0062]
Here, in FIGS. 5A, 5 </ b> B, and 5 </ b> C, the position of the cut surface is shown in the upper part, and the state of the cross section is schematically shown in the lower part.
[0063]
First, FIG. 5A shows a state of a cross section perpendicular to the circumferential direction at the engaging portion of the
[0064]
As illustrated, a gap is formed between the chamfered portion C4 and the corresponding corner of the
[0065]
FIG. 5B shows a cross-sectional state parallel to the
[0066]
As shown in the figure, a gap is formed between the chamfered portion C3 and the corresponding corner of the
[0067]
Further, FIG. 5C shows a state of a cross section concentric with the
[0068]
As shown in the figure, a gap is formed between the chamfered portion C2 and the corresponding corner of the
[0069]
The first flow path R1, the second flow path R2, and the third flow path R3 are connected to each other, and a similar flow path is formed at the engaging portion between the
[0070]
In addition, in the engaging part of the
[0071]
The fourth flow path R4 is also formed by a gap T3 provided between the
[0072]
Here, the 0th flow path R0 has an open end K1 with respect to the
[0073]
The region of the open end K1 in the annular groove depth direction is L1 in FIGS. 3 and 5, and the region of the open end K2 in the annular groove depth direction is L2 in FIGS. The open end of the flow path is provided over the entire region in the depth direction of the two annular grooves.
[0074]
Therefore, the open end of the flow path is provided over the entire region (L0 in FIG. 2) in the annular groove depth direction on the sliding surface of the
[0075]
With the above configuration, the 0th flow path R0 and the fourth flow path R4 cause the lubricating oil as the sealing fluid to leak from the sealed fluid side O. At this time, the open end of the flow path slides against the
[0076]
Accordingly, the sliding performance is improved, and foreign matters and wear powder can be discharged through these flow paths, so that the wear resistance is improved.
[0077]
In the case of the prior art, the path for causing leakage of the sealing fluid is provided at the sliding position as described above, whereas in this embodiment, the cutting without sliding is performed. Since the flow path allowing the leakage of the sealing fluid is provided in the part S, the shape of the flow path (cross-sectional shape, dimensions, etc.) does not change over time, and it is stable over a long period of time. It becomes possible to supply a sealing fluid.
[0078]
Therefore, stable sealing performance can be maintained over a long period of time, and quality is improved.
[0079]
In the present embodiment, since the second flow path R2 is formed by providing the chamfered portion C3, the
[0080]
Similarly, since the third flow path R3 is formed by providing the chamfered portion C2, the
[0081]
In addition, in the second flow path R2 and the third flow path R3, the flow rate cannot be stabilized due to the variation in the size of the gap T2, so in this embodiment, the flow rate is reduced by the first flow path R1. It is set.
[0082]
That is, the required flow rate is set according to the size of the chamfered portion C1. The chamfered portion C2 and the chamfered portion C3 are set larger than the chamfered portion C1 so as not to be affected by the flow rates of the second flow path R2 and the third flow path R3. Thereby, the flow rate is determined only by the size of the chamfered portion C1.
[0083]
Here, the size of the chamfered portion C1 is subject to restrictions such as the amount of leakage required for the size of the cutting portion S and usage conditions, but preferably in the case of chamfering the C surface as shown in the figure. It is about C0.2 to C1.
[0084]
In the example shown in the figure, the chamfered portion is shown as the C surface. However, the present invention is not limited to this, and may be an R chamfer, or chamfered at an arbitrary angle when there are dimensional restrictions. It may be formed.
[0085]
Moreover, as a material which comprises the
[0086]
Here, examples of the heat-resistant resin include aromatic polyether ketone resins such as polycyanoaryl ether resins (PEN) and polyether ether ketone (PEEK) resins, aromatic thermoplastic polyimide resins, and polyamide 4-6 systems. Resins, polyphenylene sulfide-based resins, polytetrafluoroethylene-based resins, and the like are excellent in heat resistance, flame resistance, and chemical resistance, and exhibit excellent mechanical properties.
[0087]
In addition, a filler is mix | blended for the purpose of the improvement of the mechanical strength of material, the improvement of abrasion resistance, the provision of a low friction characteristic, etc., It does not specifically limit.
[0088]
【Example】
Hereinafter, more specific examples based on the above embodiment will be described.
[0089]
Example 1
First, as a molding material of the
[0090]
And the seal ring which has the special step cut structure demonstrated in the said embodiment was obtained by injection molding using the said material.
[0091]
The height of the seal ring was 2.01 mm, the wall thickness was 1.91 mm, and the outer diameter was 47.5 mm.
[0092]
Also, the chamfered portion C4 was C0.25 chamfered, the chamfered portion C3 was C0.5 chamfered, and the chamfered portion C2 was C0.5 chamfered.
[0093]
The seal ring formed as described above and the seal ring of the present example differ only in that no chamfered portion is provided (comparative example). The amount of leakage before and after the durability test was compared.
[0094]
The durability test was performed in an environment of 120 ° C., using an oil for automatic transmission as a lubricant, a hydraulic pressure of 1.3 MPa, and a shaft rotation speed of 4000 rpm for 144 hours.
[0095]
The cylinder used as the housing was made of S45C, and the shaft was made of ADC12.
[0096]
The results obtained by the above durability test are shown in FIG. FIG. 11 is a table showing the test results of the present embodiment and the comparative example with respect to the wear amount of the seal ring side surface (first seal surface), the wear amount of the shaft groove side surface (side wall surface of the annular groove), and the leak amount during the durability test. It shows.
[0097]
As can be seen from the test results, the amount of wear in this example is smaller than that of the comparative example, and the amount of leakage is also stable.
[0098]
(Example 2)
Using the same material as in Example 1, a seal ring having the special step-cut structure described in the above embodiment was obtained by injection molding.
[0099]
The height of the seal ring was 2.01 mm, the wall thickness was 1.91 mm, and the outer diameter was 47.5 mm.
[0100]
Further, the chamfered portion C4 was C0.5 chamfered, the chamfered portion C3 was C0.7 chamfered, and the chamfered portion C2 was C0.7 chamfered.
[0101]
The seal ring formed as described above and the seal ring of the present example differ only in that no chamfered portion is provided (comparative example). The amount of leakage before and after the durability test was compared.
[0102]
In the endurance test, an endurance test was performed for 50 hours at 6000 rpm with a hydraulic pressure of 3 MPa using an oil for automatic transmission as a lubricant under an environment where the temperature was naturally raised.
[0103]
In addition, the material of the cylinder used as a housing was S45C, and the material of the shaft was S45C.
[0104]
The results obtained by the above durability test are shown in FIG. FIG. 12 is a table showing the test results of the present embodiment and the comparative example with respect to the wear amount of the seal ring side surface (first seal surface), the wear amount of the shaft groove side surface (side wall surface of the annular groove), and the leak amount during the durability test. It shows.
[0105]
As can be seen from the test results, the amount of wear in this example could be reduced even under high PV conditions such as PV = 45 MPa · m / s.
[0106]
【The invention's effect】
As described above, the present invention is excellent in wear resistance because a film of a sealing fluid can be formed over the entire sliding surface, and the flow path for leaking the sealing fluid does not change over time, so that the sealing fluid can be stably supplied. Since it can be supplied, stable sealing performance can be maintained over a long period of time, and quality is improved.
[0107]
The flow path can be formed by an easy manufacturing method in which chamfered portions are provided at corners of intersection between two adjacent outer wall surfaces.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic plan view of a seal ring according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a seal ring according to an embodiment of the present invention is mounted.
FIG. 3 is a schematic perspective view showing a state of a cut portion of the seal ring according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic perspective view showing a state in which cut portions of the seal ring according to the embodiment of the present invention are pulled apart from each other.
FIG. 5 is an explanatory view showing a state of a cross section of each part in the cut part of the seal ring according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic plan view of a seal ring according to the prior art.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a seal ring according to the prior art is mounted.
FIG. 8 is a schematic view of a seal ring according to the prior art.
FIG. 9 is a perspective view showing a state of a cutting portion of a seal ring according to the prior art.
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a state in which wear has progressed due to long-term use of a seal ring according to the prior art.
11 is a table showing endurance test results for Example 1. FIG.
12 is a table showing durability test results for Example 2. FIG.
[Explanation of symbols]
1 Seal ring
2 First seal surface
3 Second seal surface
4 First cut end
41 Convex
41a first side
41b 2nd surface
41c 3rd surface
42 recess
42a 4th surface
42b 5th surface
42c 6th surface
43 Reference plane
5 Second cutting end
51 recess
51a 14th page
51b 15th surface
51c 16th surface
52 Convex
52a 11th surface
52b 12th surface
52c 13th page
53 Reference plane
80 axes
81 annular groove
81a Side wall surface
90 housing
A Unsealed fluid side
C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8 Chamfer
K1, K2 (flow path) open ends
L0 The entire area in the depth direction of the annular groove on the sliding surface
L1, L2 (open end) annular groove depth region
O Sealed fluid side
R0 0th channel
R1 first flow path
R2 Second channel
R3 3rd flow path
R4 4th channel
S cutting part
T1, T2, T3 gap
Claims (1)
リング本体には周方向の一ヶ所にて切断された切断部が設けられたシールリングにおいて、
前記切断部の一方の切断端部と他方の切断端部とを合わせた際の対向面間に、密封流体側から前記環状溝の非密封流体側の側壁面に向けて密封流体の漏れを許容する流路を備えると共に、
前記一方の切断端部の外周側には凸部が設けられ、かつ他方の切断端部の外周側には該凸部に係合される凹部が設けられると共に、前記凸部の外壁面のうち密封流体側の面と該凸部の外壁面のうち内周側の面との交わりの角に面取り部を設け、かつ前記凸部の外壁面のうち先端面と該凸部の外壁面のうち内周側の面との交わりの角にも面取り部を設け、これらの面取り部と前記凹部の対応する角との間にそれぞれできる隙間によって前記流路の一部が形成されると共に、
前記一方の切断端部の先端と前記他方の切断端部の先端のうち、前記凸部が設けられている部分と前記凹部が設けられている部分との間の距離よりも、内周側における前記凸部と前記凹部が設けられていない部分における先端面同士の距離の方が長くなるように構成され、かつ前記凸部における先端面と非密封流体側の面との交わりの角に面取り部を設けることによって、前記流路は、前記一方の切断端部の先端と前記他方の切断端部の先端とが突き当たった状態であっても、前記環状溝の側壁面に対する摺接面における環状溝深さ方向全域にわたって開放端を有することを特徴とするシールリング。A shaft mounted concentrically and relatively rotatably and mounted in an annular groove provided in the shaft of the housing, is slidably contacted with a side wall surface of the annular groove on the non-sealed fluid side, and a shaft hole of the housing A seal ring that presses against the inner peripheral surface of the shaft and seals an annular gap between the shaft and the shaft hole ,
In the seal ring where the ring body is provided with a cutting part cut at one place in the circumferential direction,
Allow leakage of the sealing fluid from the sealing fluid side to the side wall surface of the annular groove on the non-sealing fluid side between the opposing surfaces when one cutting end and the other cutting end of the cutting portion are combined. And a flow path that
Protrusions provided on the outer peripheral side of the front SL one cut end portion, and with the outer periphery of the other cut end portion is provided with recesses engaged with the convex portion, the outer wall surface of the convex portion A chamfered portion is provided at the intersection of the surface on the sealing fluid side and the inner peripheral surface of the outer wall surface of the convex portion , and the tip surface and the outer wall surface of the convex portion of the outer wall surface of the convex portion are provided. Among them, a chamfered portion is also formed at the corner of the intersection with the inner peripheral surface, and a part of the flow path is formed by a gap formed between the chamfered portion and the corresponding corner of the concave portion, respectively .
Out of the tip of the one cut end and the tip of the other cut end, the distance between the portion where the convex portion is provided and the portion where the concave portion is provided is closer to the inner peripheral side. The chamfered portion is configured such that the distance between the front end surfaces in the portion where the convex portion and the concave portion are not provided is longer and the corner of the convex portion intersects the surface on the non-sealed fluid side. By providing the flow path, the flow path has an annular groove on the slidable contact surface with respect to the side wall surface of the annular groove, even when the distal end of the one cut end and the distal end of the other cut end abut each other. A seal ring having an open end over the entire depth direction .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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