JP5292902B2

JP5292902B2 - シールリングの装着方法

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Publication number: JP5292902B2
Application number: JP2008106062A
Authority: JP
Inventors: 信行江口
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2008-04-15
Filing date: 2008-04-15
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2028-04-15
Also published as: JP2009257439A; US20110037235A1; US9291271B2; US20130313781A1; WO2009128406A1

Description

本発明は、相対移動自在に設けられた二部材間の環状隙間をシールするためのシールリングの装着方法に関するものである。

近年、各種油圧機器（特に、自動車用自動変速機）に使用されるシールリングにおいて、機器の制御性・性能向上を目的としたリーク量低減のニーズがある。

リーク量低減の方策として、シールリングの円周上１箇所に設けられたカット形状が特殊ステップカットに設定された射出成形で製作されるＰＥＥＫ，ＰＰＳ等の樹脂製シールリングの需要が増えてきている。

また、相手機器の軽量化、小型化、ＶＡ（価値分析）の関係から、アルミや圧延軟鋼など、摺動材としては望ましくない材料の使用が増えてきており、シールリングの摺動部材に使用した場合、シールリングの外周面に異物が侵入した状態で摺動し、相手金属が摩耗することが懸念されている。

なお、本発明に関連する従来例が開示された文献としては、例えば、特許文献１，２がある。
特開昭６１−２７０５６４号公報特許第３３６２０９９号公報

本発明は、上記したような事情に鑑みてなされたものであり、シールリングとハウジングとの間に異物が挟まってしまうことを抑制し、ハウジング、及び、シールリングの摩耗を抑制することができる技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は以下の構成を採用した。

ここで、シールリングの外周面に異物が侵入する一要因について考察する。

溝に装着されたシールリングが相手ハウジングに対し径寸法が小さい設定の場合、作用圧力がゼロないし極低圧の状態では相手ハウジングとシールリング外周面に隙間が発生しており、雰囲気（密封対象流体中）にある異物が介在した状態となる。その後、圧力Ｐが作用した際に、シールリングがハウジングに拡張するが、その隙間に異物が挟まった状態となる。そして、軸またはハウジングが回転すると、異物が挟まった状態で摺動するため、異物の硬さ・量によっては、ハウジング、及び、シールリングの摩耗を促進してしまうこととなる。

そこで、本発明では、製造時のシールリングの外径寸法を、ハウジングの内径寸法よりも大きくしている。

本発明は、ハウジングの軸孔内に組付けられる軸部材に設けられた環状溝に装着され、該環状溝の反密封流体側の側壁面に密接する第１シール部と、該ハウジングの内周面に密接する第２シール部とを有し、該軸部材と該ハウジングとの環状隙間をシールするシールリングであって、
リング本体の周方向の一ヶ所に分離部を有し、一方の分離端部に周方向に突出する円弧状凸部が設けられるとともに、他方の分離端部に該円弧状凸部と嵌合する円弧状凹部が設けられ、
前記円弧状凸部と前記円弧状凹部との間に、周方向への相対移動を可能とする合わせ面をそれぞれ設け、該円弧状凸部と該円弧状凹部との間の周方向の相対移動によってリング本体の周長変化を吸収可能なシールリングの装着方法において、
前記シールリングを、前記第２シール部の径の大きさが、リング本体が前記環状隙間に設けられる前の状態で、前記ハウジングの前記内周面の径の大きさに対して、５〜１０％大きくなるように設けた後、癖付け加工により、該内周面の径の大きさより１．０ｍｍの範囲内で小さくなるように調整し、前記環状溝に装着して前記環状隙間に設けた後、慣らし運転の実施、または、加熱させることによって拡張させて該内周面に密接させることを特徴とする。

このように構成することにより、シールリングとハウジングとの間に隙間が生ずることを抑制することができるので、該隙間に異物が侵入してしまうことを抑制することができる。これにより、シール性能の向上、及び、長寿命化を図ることが可能となる。

また、加圧初期の吹き抜け時間、すなわち、シールリングの外径がハウジング径まで拡張し、シール機能を発揮するまでの時間、いわゆる応答性を短縮する（ゼロとする）ことができるので、密封対象流体の制御精度の向上を図ることが可能となる。

本発明によれば、シールリングとハウジングとの間に異物が挟まってしまうことを抑制し、ハウジング、及び、シールリングの摩耗を抑制することができる技術を提供することが可能となる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良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、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

（実施の形態１）
図１〜図３を参照して、本発明の実施の形態１に係るシールリング１について説明する。図１は本実施の形態に係るシールリングの平面図である。図２は本実施の形態に係るシ
ールリング１の要部を示す一部破断斜視図である。図３は本実施の形態に係るシールリング１を示す概略断面図である。

シールリング１は、軸孔が設けられた他方の部材としてのハウジング８０と、この軸孔に挿入された一方の部材としての軸７０との間の環状隙間をシール（密封）するためのものであり、軸７０に設けられた環状溝７１に装着されて使用されるものである。

そして、シールリング１は樹脂材料から形成されるもので、軸７０に設けられた環状溝７１の反密封対象流体側Ａの側壁面７２をシールするための第１シール部４と、ハウジング８０に設けられた軸孔の内周面８１をシールするための第２シール部３と、を備えている。

そして、密封対象流体側Ｏから反密封対象流体側Ａに向けて、図３中矢印Ｐ方向に圧力がかかると、シールリング１は反密封対象流体側Ａに押圧されるため、第１シール部４は環状溝７１の側壁面７２を押圧し、また、第２シール部３は環状溝７１に対向する軸孔の内周面８１を押圧し、それぞれの位置でシールする。

このようにして、密封対象流体の反密封対象流体側Ａへの漏れを防止する。

ここで、密封対象流体は、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（自動変速機油）を指している。

また、シールリング１のリング本体には、図に示すように、周方向の一ヶ所に組み込み性の向上等を目的として分離部２が設けられている。

このような分離部２の形態として様々なものが知られているが、本実施の形態においては、リーク量が少なく、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、図示のように、２段ステップ状にカットされた特殊ステップカットを採用した。すなわち、図示のように、第１シール部４側と第２シール部３側のいずれにも、ステップ状の分離部が形成されている。

この特殊ステップカットは、分離された部分を介して一方側の外周側に、（円弧状）凸部２１と（円弧状）凹部２２を左右（軸方向）一対に備え、他方側にも（円弧状）凹部２４と（円弧状）凸部２３を左右一対に備えるものである。そして、凸部２１と凹部２４とが嵌合し、凹部２２と凸部２３とが嵌合するように構成されている。

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（図２中、凸部２１の先端面とこれに対向する凹部２４の対向面によって形成される隙間２７、及び凸部２３の先端面とこれに対向する凹部２２の対向面によって形成される隙間２８，及び内周側の隙間２９）を有しつつ、密封対象流体側Ｏと反密封対象流体側Ａとを遮断する構成である。

つまり、凸部２３と凹部２２は、第２シール部３と同心的な分離面２５において摺接し、かつ軸に垂直な分離面２６においても摺接するように構成されている。これにより、上述のような隙間２７，隙間２８及び隙間２９を有していても、第２シール部３及び第１シール部４のいずれも分離部２によってシール面が途切れてしまう部分はない。

従って、リング本体が熱によって膨張して、隙間２７，隙間２８及び隙間２９の間隔に変動が生じたとしても、密封状態を維持しつつ隙間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。

次に、本実施の形態の特徴的な構成について説明する。

本実施の形態においては、シールリング１の外径ｄ１が、環状溝７１に装着される前の（外力が加わらない）自然状態において、ハウジング８０の内径ｄ２よりも大きくなるように設けられている。

より具体的には、シールリング１の外径ｄ１は、ハウジング８０の内径ｄ２との関係が、
０ｍｍ＜（ｄ１−ｄ２）≦１ｍｍ、
好ましくは、０．２ｍｍ≦（ｄ１−ｄ２）≦０．４ｍｍ
となるように設定されている。

このようにシールリング１を構成することにより、シールリング１を環状溝７１に装着して、ハウジング８０と軸７０との環状隙間に配置した場合において、常に、シールリング１がハウジング８０の内周面に密接することとなり、シールリング１外周面とハウジング８０の内周面との間に隙間が生ずることによってシールリング１外周面に異物が侵入してしまうことを抑制することができる。これにより、シール性能の向上、及び、長寿命化を図ることが可能となる。

また、加圧初期の吹き抜け時間、すなわち、シールリング１の外径がハウジング８０の内径まで拡張し、シール機能を発揮するまでの時間、いわゆる応答性を短縮する（ゼロとする）ことができるので、密封対象流体の制御精度の向上を図ることが可能となる。

ここで、本実施の形態においては、シールリング１の分離部２を特殊ステップカットとしている。

シールリングの分離部が、例えば、ストレートカットの場合、機器が作動することによってシールリングの温度が上昇した場合には、熱による経時変化により分離部同士が突き当たり、分離部近傍において周方向の圧縮力が発生することにより永久的なひずみ（塑性変形的な状態）が発生してしまうことが懸念される。永久的なひずみが発生してしまうと、常温または低温領域となった場合にシールリングの周長が短くなってしまい、漏れ量が増大してしまうおそれがある。

本実施の形態に係るシールリング１においては、分離部２を特殊ステップカットとしているので、分離部２の隙間２７，２８，２９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可能となる。

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２に係るシールリング１０の平面図であり、同図（ａ）は成形時（製作時）のシールリング１０について示す図、同図（ｂ）は成形後に追加工（癖付け加工）を施したシールリング１０について示す図である。図５は、シールリングの装着時について説明するための図である。なお、本実施の形態に係るシールリング１０は、実施の形態１で説明したシールリング１と基本的な構成は同様であり、同様の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。

実施の形態１においては、シールリング１の外径をハウジング８０の内径よりも大きくするものであるが、シールリングの装着時において、シールリングが適用される機器の構造によっては、図５に示すように、シールリング１外周がハウジング８０に干渉してしまい（図５に示すＢの部分）、環状溝７１にシールリング１を装着した軸７０をハウジング
８０の軸孔に組み込むことが困難となることが懸念される。

そこで、本実施の形態においては、シールリング１０の外径を、実施の形態１のシールリング１同様、ハウジング８０の内径よりも大きく成形（図４（ａ）参照）した後、追加工（癖つけ加工）によりハウジング８０の内径より小さく調整（図４（ｂ）参照）しておき、環状溝７１にシールリング１０を装着した軸７０をハウジング８０の軸孔に組み込んだ後、慣らし運転の実施、または、機器に熱を与えることによってシールリング１０の外径を拡張させて、シールリング１０とハウジング８０内周面との環状隙間をシールすることとしている。

以下に、本実施の形態に係るシールリング１０の製造方法について説明する。

まず、シールリング１０は、リング本体の外径ｄ３が、ハウジング内径ｄ２より、５〜１０％大きく成形される。シールリング１０は、例えば、射出成形によって成形されると好ましい。また、この成形時において、シールリング１０には、分離部２も成形される。

次に、成形されたシールリング１０には、癖付け加工が施される。

ここで、シールリング１０の癖付け加工の一例について説明する。まず、シールリング１０は、加熱成形型の中に装填され拘束される。加熱成形型は、環状の加熱リングの内径側にシールリング１０を嵌め込む溝を備え、外径側には加熱リング自体を加熱するヒータを備えている。

そして、シールリング１０は、加熱成形型の溝に拘束され、ヒータにより加熱されることによって、シールリング１０の外径寸法が実質的に縮径される癖付け加工が施される。この癖付け加工によって、シールリング１０の外径ｄ４は、ハウジング８０の内径より、０〜１．０ｍｍ、好ましくは、０．２〜０．４ｍｍ小さく調整される。

このように製造されたシールリング１０が環状溝７１に装着された軸７０を、ハウジング８０の軸孔に組み込む場合、シールリング１０の外径は、ハウジング８０の内径ｄ２より小さく調整されているので、シールリング１０がハウジング８０に干渉してしまうようなことはなく、組み込み作業を良好に行うことが可能となる。

そして、ハウジング８０にシールリング１０が組み込まれた後、慣らし運転（機器を数度作動させてもよい）の実施、または、機器に熱を与えることによって、シールリング１０が拡張するため、シールリング１０がハウジング８０の内周面に密接することとなる。

したがって、シールリング１０外周面とハウジング８０の内周面との間に隙間が生ずることによってシールリング１０外周面に異物が侵入してしまうことを抑制することができる。これにより、シール性能の向上、及び、長寿命化を図ることが可能となる。

また、加圧初期の吹き抜け時間、すなわち、シールリング１０の外径がハウジング径まで拡張し、シール機能を発揮するまでの時間、いわゆる応答性を短縮する（ゼロとする）ことができるので、密封対象流体の制御精度の向上を図ることが可能となる。

図１は本発明の実施の形態１に係るシールリングの平面図である。図２は本発明の実施の形態１に係るシールリング１の要部を示す一部破断斜視図である。図３は本発明の実施の形態１に係るシールリング１を示す概略断面図である。図４は本発明の実施の形態２に係るシールリング１０の平面図である。図５はシールリング１の装着時について説明するための図である。

符号の説明

１，１０シールリング
２分離部
２１凸部
２２凹部
２３凸部
２４凹部
２５，２６分離面
２７，２８，２９隙間
３第２シール部
４第１シール部
７０軸
７１環状溝
７２側壁面
８０ハウジング
８１内周面

Claims

ハウジングの軸孔内に組付けられる軸部材に設けられた環状溝に装着され、該環状溝の反密封流体側の側壁面に密接する第１シール部と、該ハウジングの内周面に密接する第２シール部とを有し、該軸部材と該ハウジングとの環状隙間をシールするシールリングであって、
リング本体の周方向の一ヶ所に分離部を有し、一方の分離端部に周方向に突出する円弧状凸部が設けられるとともに、他方の分離端部に該円弧状凸部と嵌合する円弧状凹部が設けられ、
前記円弧状凸部と前記円弧状凹部との間に、周方向への相対移動を可能とする合わせ面をそれぞれ設け、該円弧状凸部と該円弧状凹部との間の周方向の相対移動によってリング本体の周長変化を吸収可能なシールリングの装着方法において、
前記シールリングを、前記第２シール部の径の大きさが、リング本体が前記環状隙間に設けられる前の状態で、前記ハウジングの前記内周面の径の大きさに対して、５〜１０％大きくなるように設けた後、癖付け加工により、該内周面の径の大きさより１．０ｍｍの範囲内で小さくなるように調整し、前記環状溝に装着して前記環状隙間に設けた後、慣らし運転の実施、または、加熱させることによって拡張させて該内周面に密接させることを特徴とするシールリングの装着方法。