JP5814807B2 - 回転用シールリング - Google Patents

Description

本発明は、回転用シールリングに関する。さらに詳しくは、油圧機器内のオイルを潤滑油としてシール面全体に行き渡らせることができ、且つオイルの漏出量を減らすことができる回転用シールリングに関する。

自動車のトランスミッションやトルクコンバータ、油圧シリンダ、空調設備の圧縮機、その他の油圧機器の回転部位をシールするために、様々な回転用シールリングが提供されている。これらの回転用シールリングの一つとして、ネジ状の切欠が設けられ、該ネジ状の切欠から導入された潤滑油がシール面に塗膜されるように構成されたシールリング（特許文献１）や、半径方向の内周面から、半径方向の外周面に達しない位置まで半径方向外方に延在する、少なくとも一つの軸方向の端面のキャビティを備えるエレメントにより潤滑剤を受入れ且つ保持するシールリング（特許文献２）が提案されている。しかしながら、これらのシールリングでは切欠は外縁部までは達していないため、外縁部には潤滑油が行き渡らず、該部分において摩耗が激しくなって、寿命の短縮やシーリングの摺動抵抗増大による伝達トルクの低下の原因になるという欠点がある。なお、この種の回転用シールリングにおいては油圧機器内部に満たされるオイルの極少量が潤滑油として使用されている。

潤滑油がシール面全体に行き渡るシールリングとしては、シール面の内周から外周まで貫通状に潤滑溝（以後、貫通溝と称することがある）を設けた回転用シールリング（特許文献３〜７）が提案されている。しかしながら、このようなシールリングでは油圧機器内におけるオイルの圧力が高くなると、貫通溝の本数にもよるが、貫通溝を通じて漏出するオイルの量が過大になる。

実開平３−８８０６２号公報 特開２０００−３１０３３６号公報 特開平９−９６３６３号公報 特開２００１−１４１０６５号公報 特開２００１−２９５９４３号公報 特開２００２−２７６８１５号公報 特開２００７−２１１７０２号公報

本発明は、潤滑油をシール面の全体に行き渡らせることができるばかりでなく、オイルの漏出量を減少させることができる回転用シールリングを提供することを目的とする。

本発明は、少なくともいずれか一方の側面に複数の有端溝が設けられたシールリングであって、いずれかの有端溝がシールリングの内縁側に開口する内口を有するとともに、別の有端溝がシールリングの外縁側に開口する外口を有しており、内口を有する有端溝の外端がリングの内縁からＴａの距離にあり、外口を有する有端溝の内端がリングの外縁からＴｂの距離にあり、外縁と内縁の間の距離がＴであるときに下式：
Ｔ＜Ｔａ＋Ｔｂ
が成り立つ、回転用シールリングを提供する。

１つの実施態様では、下式：
０．６≦Ｔａ／Ｔ≦０．９
０．６≦Ｔｂ／Ｔ≦０．９
がいずれも成り立つ。

別の実施態様では、下式：
０．２≦（Ｔａ＋Ｔｂ−Ｔ）／Ｔ≦０．７５
が成り立つ。

さらなる実施態様では、内口を有する有端溝の数が外口を有する有端溝の数に対して０．５〜２倍である。

さらなる実施態様では、有端溝を有する面に、さらに内縁と外縁を貫通する貫通溝が設けられ、貫通溝の本数は外口を有する有端溝の本数以下である。

本発明によれば、内口を有する有端溝（以後、内縁有端溝と称することがある）の該内口から内縁有端溝内にオイルが導入され、導入されたオイルが内縁有端溝からシール面に供給され、供給されたオイルが外口を有する有端溝（以後、外縁有端溝と称することがある）で回収されて外縁有端溝全体に広がる。さらに、この回転用シールリングの回転により、結局、オイルはシール面全体に広がり、潤滑油として機能して回転用シールリングの摩耗を防ぎつつシーリングの摺動抵抗増大による伝達トルクの低下を抑えることができる。

また、本発明によれば、内縁有端溝と外縁有端溝を別々に設けたので、機器の回転数が増して油圧機器内におけるオイルの圧力が高くなっても外口を有する有端溝内部の油圧は上昇せず、漏出するオイルの量も増加しない。

本発明の回転用シールリングの側面を示す概略説明図である。 本発明の回転用シールリングの寸法関係を示す模式説明図である。 本発明における内縁有端溝の別例を示す概略説明図である。 本発明における外縁有端溝の別例を示す概略説明図である。 回転用シールリングの別例を示す概略説明図である。 回転用シールリングの更なる別例を示す概略説明図である。 本発明の回転用シールリングに適用できる油止孔を示す概略説明図である。 本発明における有端溝と油止孔を組み合わせた状態を示す概略説明図である。

本発明の回転用シールリング１はトルクコンバータ、その他油圧機器の回転部位において潤滑油をシールするためのものであり、図１に示すように、少なくともいずれか一方の軸方向側面（好ましくは両側面）に複数の有端溝２が設けられている。また、いずれかの有端溝２（内縁有端溝２ｉ）がシールリングの内縁側に開口する内口２ｉ１を有するとともに、別の有端溝２（外縁有端溝２ｏ）がシールリングの外縁側に開口する外口２ｏ１を有するように構成されている。

本発明における有端溝２は油圧機器内のオイルの極少量を取り込んで潤滑油とし、シールリングと油圧機器が接する面（以下、シール面と称することがある）の全体に行き渡らせ、これにより回転用シールリング１の摩耗を防ぎつつシーリングの摺動抵抗増大による伝達トルクの低下を抑えるためのものである。同様の機能を有する構造に貫通溝があるが、本発明における有端溝２は貫通溝３と異なり、内口２ｉ１を有する有端溝２は外口２ｏ１を有さず、外口２ｏ１を有する有端溝２は内口２ｉ１を有さないため、油圧機器内の油圧が上がった場合でも、内口２ｉ１にかかった大きな油圧が外口２ｏ１には直接には伝わらないので、オイルの漏出を抑えることができる。

通常の場合、内縁有端溝２ｉおよび外縁有端溝２ｏは１：１の割合で設ける。ただし、本発明では外縁付近において潤滑油が不足しがちなので、これを補うために外縁有端溝２ｏの数を内縁有端溝２ｉの２倍まで増やしてもよい。なお、２倍を超えるとシール性が劣化する傾向が生じる。

また、オイルの漏出を防ぐ観点から、外縁有端溝２ｏの数を内縁有端溝２ｉの０．５倍まで減らしてもよい。なお、０．５倍未満であると、外縁付近において摩耗が激しくなったり焼付きを起こしやすくなったりする傾向が生じる。

高速回転用など条件が厳しいシールリング１の場合、該条件に合わせてシール面の潤滑油の量を増やす必要が生じる。このような場合、シールリングの外縁側において潤滑油の不足が著しくなるので、有端溝２に加え、貫通溝３を併用して潤滑油を補ってもよい。ただし、貫通溝３が多いとオイルの漏出が増えてしまうので、貫通溝３の本数が外縁有端溝２ｏの本数を超えないようにするのが好ましい。なお、貫通溝３を設ける場合、設ける位置はシールリングの中心角を等分する位置にするのが好ましい。

上記した有端溝２および貫通溝３の深さおよび幅は、従来の回転用シールリングにおける貫通溝と同程度でよく、具体的には深さが０．１〜０．５ｍｍ程度、幅が０．２〜１．０ｍｍ程度が好ましい。

本発明の回転用シールリング１は、図２に模式的に示すように、内縁有端溝２ｉの外端２ｉ２がリングの内縁４からＴａの距離にあり、外縁有端溝２ｏの内端２ｏ２がリングの外縁５からＴｂの距離にあり、外縁５と内縁４の間の距離がＴであるときに下式：
Ｔ＜Ｔａ＋Ｔｂ
が成り立つことを特徴とする。ただし、図２は、Ｔ、Ｔａ、Ｔｂが示す長さを明示するため、外縁と内縁の間を極端に広げて記載している。なお、Ｔａは内縁有端溝２ｉの長さではなく、正確には内縁有端溝２ｉの外端２ｉ２から内縁４に向かって垂線を引いた時の、該垂線の長さ、すなわち径方向の長さである。同様に、Ｔｂは外縁有端溝２ｏの長さではなく、正確には外縁有端溝２ｏの内端２ｏ２から外縁５に向かって垂線を引いたときの、該垂線の長さ、すなわち径方向の長さである。

この種の回転用シールリングは油圧装置の回転軸とケーシングの間に挟まり、流体圧力によりケーシング内周に圧接状態にあり、回転軸が回転している間はシールリングも回転軸とケーシングの両方に対して回転運動をしている。本発明の回転用シールリング１も同様に回転しているが、本発明の場合、内縁側に内口を有する有端溝２ｉ（内縁有端溝２ｉ）を有するため、該内縁有端溝２ｉから入り込んだオイルが油圧装置のシール面に塗布され、また塗布されたオイルがシールリング１の表面に付着し、潤滑油として作用するので、シールリング１の内縁４からＴａの距離までは潤滑油が塗布された状態になる。

ここで、本発明ではＴ＜Ｔａ＋Ｔｂが成り立っており、すなわち、外縁有端溝２ｏの内端２ｏ２が前記した潤滑油が塗布された範囲に入っているので、外縁有端溝２ｏの内端２ｏ２部分で潤滑油が掻き集められる。一旦、掻き集められた潤滑油は外縁有端溝２ｏの内部で広がってから、シールリング１と油圧装置の間に入り込み、再び潤滑油として作用する。

なお、外縁有端溝２ｏにより潤滑油が掻き集められるため、シール面のうち、内縁有端溝２ｉと外縁有端溝２ｏの両方が通過する部分（図２において、斜線で示した部分。以後、この部分を重複部分Ｏと称する）において潤滑油が一時的に不足するが、この重複部分Ｏでは内縁有端溝２ｉがこの部分を通過する際に速やかに潤滑油が補充される。

本発明において内縁有端溝２ｉは、図３に示すように、（ａ）内縁４から遠心方向に向かって延設されていてもよいし、（ｂ）回転方向側に傾いた方向であってもよく、（ｃ）回転方向と反対側に傾けて延設されていてもよい。なお、図３において白抜き矢印は油圧装置に対するシールリング１の回転方向を示す。

通常の場合、内縁有端溝２ｉは（ａ）のように遠心方向に延設されるが、油圧装置内の油圧が高い場合など、必要以上のオイルがシール面に入り込むような場合は（ｂ）のように傾けることによりシールリングの回転を利用してオイルを内側に弾くように構成しても良く、或いは逆に油圧が低い場合などには（ｃ）のように傾けてシールリングの回転を利用してオイルをシール面に導入する様にしても良い。なお、図３において内縁有端溝２ｉはいずれも直線的な形状であるが、湾曲状、波形状、く字状、ジグザグ状等、またはこれらを組み合わせた屈曲線状であってもよい。

本発明において外縁有端溝２ｏは、図４に示すように、（ａ）外縁５から求心方向に向かって延設されていてもよいし、（ｂ）回転方向側に傾いた方向であってもよく、（ｃ）回転方向と反対側に傾けて延設されていてもよい。なお、図４において白抜き矢印は油圧装置に対するシールリング１の回転方向を示す。

通常の場合、外縁有端溝２ｏは（ａ）のように求心方向に延設されるが、油圧装置内の油圧が低い場合など、外縁付近において潤滑油が不足しがちな場合は（ｂ）のように傾けてシールリングの回転を利用してオイルを外側に導入するように構成しても良く、或いはシール面のオイルが多すぎる場合には（ｃ）のように傾けてシールリングの回転を利用してオイルを内側に弾き、オイルの漏出を防ぐ様にしても良い。なお、図４において外縁有端溝２ｏはいずれも直線的な形状であるが、上述の内縁有端溝２ｉと同様、様々な形状とすることができる。

本発明において、内縁有端溝２ｉと外縁有端溝２ｏは重複部分を有するように（すなわち、式：Ｔ＜Ｔａ＋Ｔｂを満たすように）配置される限り、様々な組み合わせで配置することができる。例えば、図５に示すように、重複部分がシールリング１の外縁５付近になるように配置してもよいし、図６に示すように、重複部分がシールリング１の内縁４付近になるように配置してもよい。なお、図５に示すように、内縁有端溝２ｉの長さを外縁有端溝２ｏよりも長くした場合、内縁有端溝２ｉには潤滑油が完全に充満していることから潤滑性については良好になる一方、外縁有端溝２ｏによる潤滑油の掻き集め量が不安定になり、外周側における潤滑油の過不足が生じやすくなる。

ただし、ＴａおよびＴｂの長さは、式：０．６≦Ｔａ／Ｔ≦０．９、および式：０．６≦Ｔｂ／Ｔ≦０．９を満たすようにした方が好ましい。Ｔａ／ＴおよびＴｂ／Ｔが０．６よりも小さい場合、重複部分が少なく、潤滑不足という不都合が生じることがあり、０．９よりも大きい場合は外縁または内縁が破損しやすくなり、その部分からオイルが漏出しやすくなることがある。

（Ｔａ＋Ｔｂ−Ｔ）／Ｔの値、すなわち、シールリング１の幅（Ｔ）に対する重複部分Ｏの幅（Ｔａ＋Ｔｂ−Ｔ）の割合は、潤滑油として機能するオイルがシール面を通して内縁有端溝２ｉから外縁有端溝２ｏに移行可能である限り特に限定されないが、０．２〜０．７５程度とするのが好ましい。（Ｔａ＋Ｔｂ−Ｔ）／Ｔの値が０．２よりも小さければ、オイルの粘度が高かったり、オイルの圧力が低かったりする場合等に、内縁有端溝２ｉから外縁有端溝２ｏへのオイルの移行が抑制され、外縁５部分で潤滑油が不足して、摩耗等が激しくなる場合がある。一方、０．７５よりも大きければ、オイルの漏出量が多くなり、油圧の上昇に時間を要するという不都合が生じることがある。

その他、本発明の回転用シールリング１には、本発明の効果を損なわない限り、従来のシールリングにおいて用いられている構造を設けることができる。例えば通常のシールリングやピストンリングにはピストンや回転軸への装着性等を確保したり、温度変化による寸法変化を吸収するための合い口が設けられているが、図１に示すように、本発明のシールリング１にも合い口７が設けられている。

また、従来の回転用シールリング１には、オイルの漏出量を減少させるために、図７に示すような、凹窩部６ａと貫通孔６ｂからなる油止孔６が設けられたものがあるが、本発明のシールリング１においても該油止孔６設けることができる。油止孔６を設ける場合、本発明の有端溝２とは別々に設けてもよいし、図８に示すように組み合わせて設けてもよい。

本発明の回転用シールリング１の材質は、通常のシールリングに使用されている材質が全て好適に使用でき、具体的にはＰＴＦＥ、ＰＥＥＫ、ポリイミド等に充填材を配合した高機能エンジニアリングプラスチックが例示できる。充填材としては、銅粉、二酸化モリブデン、ガラスファイバー、炭素繊維等が例示でき、これらの一種を単独で、または二種以上を組み合わせて用いることができる。

本発明の回転用シールリングは、いずれかの有端溝がシールリングの内縁側に開口する内口を有するとともに、別の有端溝がシールリングの外縁側に開口する外口を有しており、内口を有する有端溝の外端がリングの内縁からＴａの距離にあり、外口を有する有端溝の内端がリングの外縁からＴｂの距離にあり、外縁と内縁の間の距離がＴであるときに式：Ｔ＜Ｔａ＋Ｔｂが成り立つように構成されているので、トルクコンバータのような油圧機器の分野で利用される。特に、シール面に必要量のオイルを潤滑油として供給しつつオイルの漏出を防ぐ必要がある分野に有用である。

１ 回転用シールリング
２ 有端溝
２ｉ 内口を有する有端溝（内縁有端溝）
２ｉ１ 内口
２ｉ２ 外端
２ｏ 外口を有する有端溝（外縁有端溝）
２ｏ１ 外口
２ｏ２ 内端
３ 貫通溝
４ 内縁
５ 外縁
６ 油止孔
６ａ 凹窩部
６ｂ 貫通孔
７ 合い口
Ｔ 内縁と外縁の間の距離（シールリングの幅）
Ｔａ 内縁と外端の間の距離
Ｔｂ 外縁と内端の間の距離
Ｏ 重複部分

Claims (4)

1. 少なくともいずれか一方の側面に複数の有端溝が設けられたシールリングであって、
   いずれかの有端溝がシールリングの内縁側に開口する内口を有するとともに、別の有端溝がシールリングの外縁側に開口する外口を有しており、
   内口を有する有端溝の外端がリングの内縁からＴａの距離にあり、
   外口を有する有端溝の内端がリングの外縁からＴｂの距離にあり、
   外縁と内縁の間の距離がＴであるときに下式：
   Ｔ＜Ｔａ＋Ｔｂ
   が成り立ち、そして
   有端溝を有する面に、さらに内縁と外縁を貫通する貫通溝が設けられ、貫通溝の本数は外口を有する有端溝の本数以下である、回転用シールリング。
2. 下式：
   ０．６≦Ｔａ／Ｔ≦０．９
   ０．６≦Ｔｂ／Ｔ≦０．９
   がいずれも成り立つ、請求項１に記載の回転用シールリング。
3. 下式：
   ０．２≦（Ｔａ＋Ｔｂ−Ｔ）／Ｔ≦０．７５
   が成り立つ、請求項１または２に記載の回転用シールリング。
4. 内口を有する有端溝の数が外口を有する有端溝の数に対して０．５〜２倍である、請求項１から３のいずれかの項に記載の回転用シールリング。

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