JP6042379B2 - シールリングおよびこれを備えたシール構造 - Google Patents

Description

本発明は、シールリングおよびこれを備えたシール構造に関し、より特定的には、複数の部材が組み合わされた状態においてこれら複数の部材の内部に形成される断面視矩形状の環状中空部内に収容されることにより、これら複数の部材間を封止する環状形状のシールリングおよびこれを備えたシール構造に関する。

一般に、機械装置や電気機械、電子機器等においては、部材同士の当接箇所にシールリング（ガスケット）が介装されることで上記当接箇所の封止が行われる。シール構造には各種のものが存在するが、その一つに、複数の部材が組み合わされた状態においてこれら複数の部材の内部に形成される断面視矩形状の環状中空部内に、これに沿うように環状形状のシールリングが収容されることにより、これら複数の部材間が封止されてなるシール構造がある。

当該シール構造は、たとえば、延在方向と直交する断面形状が矩形状である矩形溝を一方の部材に設け、当該矩形溝にシールリングを装着し、装着したシールリングを上記一方の部材と他方の部材とで挟み込むことで構成される。これにより、シールリングの挟み込み方向に位置することとなる矩形溝の底面と他方の部材の表面（以下、押圧面と称する）とにシールリングが所定の接触面圧をもって密着することになり、これらの部分において封止性が確保されることになる。

なお、上記構成のシール構造が具体的に開示された文献としては、たとえば特開平１０−３１１４３０号公報（特許文献１）や特開２００２−３６４７５３号公報（特許文献２）等がある。

特開平１０−３１１４３０号公報 特開２００２−３６４７５３号公報

上述したシール構造においては、矩形溝の底面とシールリングとの接触部および押圧面とシールリングとの接触部において封止性が確保されることになるため、組付け後において矩形溝の側面に対面することとなるシールリングの側端部の形状については、従来、特段の配慮はなされていない。

そのため、シールリングの側端部の形状は、組付け作業の容易化を図るために、組付け後においてこれら矩形溝の側面とシールリングの側端部とが接触しないように構成されるか、あるいは、シールリングの位置決め機能を得るために、これら矩形溝の側面とシールリングの側端部とが軽接触するように構成されるか、のいずれかとされる場合が多かった。たとえば、上記特許文献１および２に開示のシール構造においては、組付け後においてシールリングの側端部が、その一部において矩形溝の側面に軽接触するように構成されている。

しかしながら、このような構成を採用した場合には、矩形溝の側面上にまで水分が侵入してしまうことになり、当該矩形溝の側面が腐食されてしまう（たとえば、矩形溝が形成された部材が金属製である場合には錆が発生してしまう）問題がある。仮に、上記腐食が矩形溝の側面の広範囲にわたって発生した場合には、矩形溝が形成された部材の機械的強度の劣化に繋がってしまう懸念が生じる。

また、上記構成を採用した場合には、外部から矩形溝の内部の一部にまで微細な異物等が進入してしまう問題もある。そのため、たとえばシールリングの交換等を行なう場合には、矩形溝の内部から異物を除去することが必要になり、メンテナンス作業の煩雑化にも繋がっていた。

したがって、本発明は、上述した問題点を解決すべくなされたものであり、封止性を十分に確保しつつ、シールリングが収容される中空部を規定する壁部の腐食や当該中空部内への異物の侵入が抑制できるシールリングおよびこれを備えたシール構造を提供することを目的とする。

本発明に基づくシールリングは、複数の非相対運動部材が組み合わされた状態においてこれら複数の非相対運動部材の内部に形成される断面視矩形状の環状中空部内に収容されることにより、これら複数の非相対運動部材間を封止する環状形状のものであって、弾性部材にて構成された易変形部と、上記易変形部よりも硬質の部材にて構成された難変形部とを含んでいる。上記難変形部は、上記シールリングの軸方向に位置する一方の端部である第１軸方向端部と上記シールリングの径方向内側に位置する内周側端部とによって形成される出隅部の露出表面を規定するように設けられており、上記易変形部は、上記シールリングの上記出隅部の露出表面を除く部分の露出表面を規定するように設けられている。上記シールリングの軸方向に位置する他方の端部である第２軸方向端部には、少なくとも１つ以上の突条形状のシールリップが当該シールリングの全周にわたって設けられており、上記シールリングの径方向外側に位置する外周側端部には、少なくとも１つ以上の突条形状のシールリップが当該シールリングの全周にわたって設けられている。上記難変形部の上記第２軸方向端部側に位置する表面と、上記難変形部の上記外周側端部側に位置する表面とは、いずれも上記易変形部によって覆われている。

上記本発明に基づくシールリングにあっては、さらに、上記第１軸方向端部を規定する部分の上記易変形部に、少なくとも１つ以上の突条形状のシールリップが当該シールリングの全周にわたって設けられていてもよい。

上記本発明に基づくシールリングにあっては、上記易変形部が、ゴム製であるとともに、上記難変形部が、樹脂製または金属製であることが好ましい。

本発明に基づくシール構造は、上記本発明に基づくシールリングと、上記複数の非相対運動部材とを備えてなるものである。上記第１軸方向端部を規定する部分の上記難変形部は、上記複数の非相対運動部材によって規定された上記環状中空部の軸方向に位置する一方の主表面である第１主表面に上記環状中空部の全周にわたって当接している。上記シールリングの上記第２軸方向端部に設けられた突条形状のシールリップは、上記複数の非相対運動部材によって規定された上記環状中空部の軸方向に位置する他方の主表面である第２主表面に上記環状中空部の全周にわたって当接することで圧縮変形している。上記シールリングの上記外周側端部に設けられた突条形状のシールリップは、上記複数の非相対運動部材によって規定された上記環状中空部の外側側面に上記環状中空部の全周にわたって当接することで圧縮変形している。

上記本発明に基づくシール構造にあっては、上記複数の非相対運動部材が、上記環状中空部の上記第１主表面、上記外側側面および内側側面を規定する矩形溝が設けられてなる第１部材と、上記第２主表面を規定する第２部材とによって構成されていてもよい。

なお、上記の断面視矩形状の環状中空部とは、当該断面において環状中空部を規定する輪郭線が、互いに直交する４つの直線によって主として規定されていることを意味しており、当該輪郭線が完全な意味において矩形状である場合に限られず、たとえば隅部に面取りが施されたものも含むものとする。

本発明によれば、封止性を十分に確保しつつ、シールリングが収容される中空部を規定する壁部の腐食や当該中空部内への異物の侵入が抑制できるシールリングおよびこれを備えたシール構造を実現することができる。

本発明の実施の形態１に係るシールリングの平面図および側面図である。 本発明の実施の形態１に係るシールリングの断面図である。 本発明の実施の形態１に係るシールリングの組付態様を示す模式断面図である。 本発明の実施の形態１に係るシール構造を示す模式断面図である。 本発明の実施の形態１に係るシールリングの組付状態における内部応力分布を示す図である。 本発明の実施の形態２に係るシールリングの平面図および側面図である。 本発明の実施の形態２に係るシールリングの断面図である。 本発明の実施の形態２に係るシールリングの組付態様を示す模式断面図である。 本発明の実施の形態２に係るシール構造を示す模式断面図である。 本発明の実施の形態２に係るシールリングの組付状態における内部応力分布を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るシールリングの外観形状を示す図であり、図１（Ａ）は平面図、図１（Ｂ）は側面図である。図２は、図１に示すシールリングの断面形状を示す図であり、図１（Ａ）中に示すＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。まず、これら図１および図２を参照して、本実施の形態に係るシールリング１Ａの構成について説明する。

図１に示すように、シールリング１Ａは、全体として環状形状を有している。シールリング１Ａの大きさは、当該シールリング１Ａが装着される部材の大きさに基づいて適宜決定されるが、一例として本実施の形態においては、外径φ１が７０．３［ｍｍ］、内径φ２が５４［ｍｍ］、厚みｔが６［ｍｍ］、幅ｗが８．１５［ｍｍ］とされている。

図２に示すように、シールリング１Ａは、いわゆる複合シール材からなり、相対的に容易に変形することができない難変形部２と、相対的に容易に変形することができる易変形部３とを含んでいる。易変形部３は、弾性部材にて構成されており、難変形部２は、易変形部３よりも硬質の部材にて構成されている。

難変形部２は、環状板形状を有しており、たとえば樹脂製または金属製の部材にて構成されている。難変形部２に使用できる材料としては、樹脂材料であれば、たとえばスーパーエンジニアリングプラスチック（ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂等）等が挙げられ、また金属材料であれば、たとえばステンレス鋼、炭素鋼等が挙げられる。なお、難変形部２の大きさは、適宜調整され得るものであるが、一例として本実施の形態においては、厚みが１．５［ｍｍ］、幅が５．５［ｍｍ］とされている。

易変形部３は、環状板形状の難変形部２の厚み方向の一方の主面および外周面に跨ってこれらの表面を覆う断面視略Ｌ字状の環状形状を有しており、たとえばゴム製の部材にて構成されている。易変形部３に使用できる材料としては、たとえば合成ゴム（ニトリルゴム、フッ素ゴム、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）、シリコーンゴム等が挙げられる。なお、易変形部３は、たとえば射出成形等を行なうことによって難変形部２に付着するように形成されており、これによりシールリング１Ａは、易変形部３が難変形部２に固着することで一体の部品として構成されている。

環状形状のシールリング１Ａは、その軸方向（すなわち厚み方向）に位置する第１軸方向端部１ａおよび第２軸方向端部１ｃと、その径方向（すなわち幅方向）に位置する内周側端部１ｂおよび外周側端部１ｄとを有している。

難変形部２は、シールリング１Ａの軸方向に位置する一方の端部である第１軸方向端部１ａとシールリング１Ａの径方向内側に位置する内周側端部１ｂとによって形成される出隅部Ｃの露出表面を規定している。すなわち、難変形部２は、シールリング１Ａの第１軸方向端部１ａの内周側端部１ｂ寄りの部分の表面と、シールリング１Ａの内周側端部１ｂの第１軸方向端部１ａ寄りの部分の表面とにおいて露出して位置している。

易変形部３は、シールリング１Ａの出隅部Ｃの露出表面を除く部分の露出表面を規定している。すなわち、易変形部３は、シールリング１Ａの軸方向に位置する他方の端部である第２軸方向端部１ｃの表面と、シールリング１Ａの径方向外側に位置する外周側端部１ｄの表面と、シールリング１Ａの第１軸方向端部１ａの外周側端部１ｄ寄りの部分の表面と、シールリング１Ａの内周側端部１ｂの第２軸方向端部１ｃ寄りの部分の表面とにおいて露出して位置している。

シールリング１Ａの第２軸方向端部１ｃを規定する部分の易変形部３の表面には、突条形状の２つのシールリップ３ｃ１，３ｃ２が設けられている。当該２つのシールリップ３ｃ１，３ｃ２は、シールリング１Ａの周方向に沿って全周にわたって延在するように環状に設けられており、上記第２軸方向端部１ｃにおいてシールリング１Ａの径方向に並んで位置している。これら２つのシールリップ３ｃ１，３ｃ２の間には、環状溝部が設けられることによって易変形部３が位置しない空間が形成されている。また、これら２つのシールリップ３ｃ１，３ｃ２をシールリング１Ａの径方向に挟み込む位置にも、易変形部３が位置しない空間が形成されている。

シールリング１Ａの外周側端部１ｄを規定する部分の易変形部３の表面には、突条形状の２つのシールリップ３ｄ１，３ｄ２が設けられている。当該２つのシールリップ３ｄ１，３ｄ２は、シールリング１Ａの周方向に沿って全周にわたって延在するように環状に設けられており、上記外周側端部１ｄにおいてシールリング１Ａの軸方向に並んで位置している。これら２つのシールリップ３ｄ１，３ｄ２の間には、環状溝部が設けられることによって易変形部３が位置しない空間が形成されている。また、これら２つのシールリップ３ｄ１，３ｄ２をシールリング１Ａの軸方向に挟み込む位置にも、易変形部３が位置しない空間が形成されている。

ここで、上述した４つのシールリップ３ｃ１，３ｃ２，３ｄ１，３ｄ２の突出高さや幅、その斜面の傾斜具合等は、要求される封止性の程度や易変形部３の材質等に基づいて適宜決定されるが、一例として本実施の形態においては、シールリップ３ｃ１，３ｃ２の突出高さが１．５［ｍｍ］程度、幅（裾部の幅）が３［ｍｍ］程度とされており、シールリップ３ｄ１，３ｄ２の突出高さが０．４［ｍｍ］程度、幅（裾部の幅）が２［ｍｍ］程度とされている。

なお、シールリング１Ａの第１軸方向端部１ａを規定する部分の易変形部３の表面と、シールリング１Ａの第１軸方向端部１ａを規定する部分の難変形部２の表面とは、同一平面上に位置している。これにより、シールリング１Ａの第１軸方向端部１ａは、その表面が平坦に形成されている。

また、難変形部２は、シールリング１Ａの内周側端部１ｂにおいて易変形部３よりも内側に突出して位置するように設けられており、さらに当該難変形部２によって規定される出隅部Ｃの角には、面取りが施されている。

図３は、本実施の形態に係るシールリングの組付態様を示す模式断面図である。次に、この図３を参照して、本実施の形態に係るシールリング１Ａの組付態様について説明する。

図３に示すように、シールリング１Ａは、複数の部材が組み合わされた状態においてこれら複数の部材の内部に形成される断面視矩形状の環状中空部に収容されることにより、これら複数の部材間を封止するものである。より具体的には、本実施の形態においては、シールリング１Ａは、複数の部材としての第１部材１０および第２部材２０によって挟み込まれることで、これら第１部材１０および第２部材２０間を封止するものである。ここで、第１部材１０は、たとえば各種の機械部品や電気部品、電子部品等が収容されるケースであり、第２部材２０は、たとえば当該ケースを閉塞するカバーである。

第１部材１０は、たとえば円筒状の形状を有しており、その内部に中空状の収容部１２を有している。第１部材１０の軸方向に位置する主面１１には、上記収容部１２を取り囲むように環状形状の矩形溝１３が設けられている。当該矩形溝１３は、その延在方向と直交する断面形状が矩形状であり、当該矩形溝１３の内部に位置するようにシールリング１Ａが装着される。また、第１部材１０の主面１１の矩形溝１３が設けられた位置よりも径方向外側の所定位置には、ネジ穴１４が周方向に沿って複数設けられている。

第２部材２０は、たとえば円盤状の形状を有しており、その軸方向に位置する一方の主面２１が第１部材１０の上述した主面１１に当接するように第１部材１０に組付けられる。第２部材２０には、第１部材１０に設けられたネジ穴１４に対応して貫通孔２４が複数設けられている。

第２部材２０の第１部材１０への組付けは、第１部材１０の矩形溝１３にシールリング１Ａが装着された状態において、これを覆うように第２部材２０が第１部材に組み合わされ、上述した貫通孔２４を挿通するようにネジ３０がネジ穴１４に螺合されることで行われる。これにより、第２部材２０の主面２１と第１部材１０の主面１１とが当接することになり、当該第２部材２０の主面２１のうち、矩形溝１３を覆う部分の表面（すなわち、上述した押圧面である後述する第２主表面２１ｃ（図４等参照）に該当）によってシールリング１Ａが第１部材１０側に向けて押圧されることになる。

ここで、矩形溝１３の外径は、シールリング１Ａの外径φ１（図１参照）よりも僅かに小さく構成されており、矩形溝１３の深さは、シールリング１Ａの厚みｔ（図１参照）よりも僅かに小さく構成されている。矩形溝１３の大きさは、一例として本実施の形態においては、外径が７０［ｍｍ］、内径が５４［ｍｍ］、深さが５［ｍｍ］、幅が８［ｍｍ］とされている。

そのため、シールリング１Ａの第１部材１０への装着に際しては、シールリング１Ａの外周側端部１ｄが矩形溝１３の外側側面１３ｄ（図４等参照）に接触することにより、シールリング１Ａが内側に向けて軽圧縮された状態で矩形溝１３の内部へと挿入される。このとき、難変形部２は、シールリング１Ａの形状を維持する機能を発揮するとともに、シールリング１Ａを矩形溝１３へ位置決めする機能も発揮するため、より容易にシールリング１Ａを矩形溝１３に装着することができる。

また、シールリング１Ａが矩形溝１３に装着された状態（すなわち、シールリング１Ａの平坦に形成された第１軸方向端部１ａが矩形溝１３の底面（後述する第１主表面１３ａ（図４等参照）に該当）に当接した状態）においては、シールリング１Ａのシールリップ３ｃ１，３ｃ２が設けられた第２軸方向端部１ｃの先端が、矩形溝１３から僅かに食み出して位置することになる。

また、矩形溝１３の内径は、シールリング１Ａの内径と同じであるため、シールリング１Ａが矩形溝１３に装着された状態においては、シールリング１Ａの内周側端部１ｂは、矩形溝１３の内側側面１３ｂ（図４等参照）に当接することになる。

図４は、本実施の形態に係るシール構造を示す模式断面図であり、図５は、当該シール構造を採用した場合のシールリングの内部応力分布を示す図である。次に、これら図４および図５を参照して、上述したシールリング１Ａを用いた本実施の形態に係るシール構造の詳細について説明する。

図４に示すように、第２部材２０が第１部材１０に組付けられた後においては、第１部材１０および第２部材２０によって規定された環状中空部の軸方向に位置する一方の主表面である第１主表面１３ａ（すなわち、上述した矩形溝１３の底面）に、シールリング１Ａの難変形部２が当接した状態となるとともに、当該環状中空部の軸方向に位置する他方の主表面である第２主表面２１ｃ（すなわち、上述した押圧面である第２部材２０の矩形溝１３を覆う部分の表面）に、易変形部３によって構成されたシールリング１Ａの第２軸方向端部１ｃに位置するシールリップ３ｃ１，３ｃ２が当接した状態となり、さらには、当該環状中空部の外側側面１３ｄ（すなわち、上述した矩形溝１３の外側側面）に、易変形部３によって構成されたシールリング１Ａの外周側端部１ｄに位置するシールリップ３ｄ１，３ｄ２が当接した状態となる。

当該状態においては、シールリング１Ａが、その軸方向に沿って第２部材２０によって第１部材１０に向けて押圧された状態となる。したがって、シールリング１Ａは、これら第１部材１０および第２部材２０によって挟み込まれることで当該軸方向に沿って圧縮変形することになる。ここで、難変形部２は、比較的硬質の部材にて構成されているため、当該難変形部２には殆ど変形は生じず、易変形部３は、弾性部材にて構成されているため、当該易変形部３に大きな弾性変形が生じることになる。

より詳細には、シールリング１Ａの第２軸方向端部１ｃにおいては、第２部材２０の第２主表面２１ｃによってシールリップ３ｃ１，３ｃ２が図中に示す矢印方向に向けて強く押圧された状態となり、シールリップ３ｃ１，３ｃ２に隣接して設けられた上記空間がシールリップ３ｃ１，３ｃ２の変形しろとなって当該シールリップ３ｃ１，３ｃ２が弾性変形する。これにより、シールリップ３ｃ１，３ｃ２は、第２主表面２１ｃと所定の接触面積および接触面圧をもって接触することになる。

また、シールリング１Ａがその軸方向において第１部材１０と第２部材２０とによって挟み込まれることにより、シールリング１Ａの易変形部３に加えられた圧力の一部は、シールリング１Ａをその径方向に沿って変形させる力となる。

ここで、本実施の形態におけるシールリング１Ａにおいては、上述した出隅部Ｃを構成する部分に難変形部２が位置している。そのため、上述したシールリング１Ａをその径方向に沿って変形させる力が、当該シールリング１Ａの径方向内側に向けて分散されてしまうことや、当該シールリング１Ａの軸方向に向けて分散されてしまうことが効果的に抑制できることになる。また、本実施の形態においては、シールリング１Ａの内周側端部１ｂを規定する部分の難変形部２が、環状中空部の内側側面１３ｂ（すなわち、上述した矩形溝１３の内側側面）に当接した状態にあるため、上述したシールリング１Ａをその径方向に沿って変形させる力が分散してしまうことをより確実に抑制することができる。

したがって、上述したシールリング１Ａをその径方向に沿って変形させる力が、より集中的に当該シールリング１Ａの径方向外側に向けて作用することになり、これに伴って、シールリング１Ａの外周側端部１ｄにおいては、シールリップ３ｄ１，３ｄ２が矩形溝１３の外側側面１３ｄに向けて強く押し付けられた状態となる。

その結果、シールリング１Ａの外周側端部１ｄにおいては、矩形溝１３の外側側面１３ｄによってシールリップ３ｄ１，３ｄ２が図中に示す矢印方向に向けて強く押圧された状態となり、シールリップ３ｄ１，３ｄ２に隣接して設けられた上記空間がシールリップ３ｄ１，３ｄ２の変形しろとなって当該シールリップ３ｄ１，３ｄ２が弾性変形する。これにより、シールリップ３ｄ１，３ｄ２は、外側側面１３ｄと所定の接触面積および接触面圧をもって接触することになる。

ここで、シールリング１Ａの易変形部３を上述した寸法のニトリルゴムにて構成し、矩形溝１３の大きさを上述した寸法とした場合には、シールリング１Ａの内部応力分布は、図５に示す如くの状態となる。具体的には、シールリップ３ｃ１，３ｃ２の第２主表面２１ｃとの接触部近傍およびシールリップ３ｄ１，３ｄ２の外側側面１３ｄとの接触部近傍において、内部応力がピークを有することになり、これら接触部における接触面圧としては、一例として、シールリップ３ｃ１において約１８［ＭＰａ］となり、シールリップ３ｃ２において約３６［ＭＰａ］となり、シールリップ３ｄ１，３ｄ２において約９［ＭＰａ］となる。

そのため、上述した本実施の形態に係るシールリング１Ａおよびこれを備えたシール構造とすることにより、シールリング１Ａが収容された環状中空部を規定する第２主表面２１ｃとシールリング１Ａの第２軸方向端部１ｃに設けられたシールリップ３ｃ１，３ｃ２との接触部、および、シールリング１Ａが収容された環状中空部を規定する外側側面１３ｄとシールリング１Ａの外周側端部１ｄに設けられたシールリップ３ｄ１，３ｄ２との接触部において、高い封止性が確保されるばかりでなく、環状中空部内に残存する空隙部のうち、環状中空部の第２主表面２１ｃと外側側面１３ｄとによって構成される、外部の空間に連通する部分である入隅部近傍に形成される空隙部Ｓの容積が、十分に小さくなることになる。

したがって、上記構成を採用することにより、封止性を十分に確保しつつ、シールリング１Ａが収容される環状中空部を規定する壁部（特に外側側面１３ｄ）の腐食や当該環状中空部内への異物の侵入を抑制することが可能になる。

（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２に係るシールリングの外観形状を示す図であり、図６（Ａ）は平面図、図６（Ｂ）は側面図である。図７は、図６に示すシールリングの断面形状を示す図であり、図６（Ａ）中に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。まず、これら図６および図７を参照して、本実施の形態に係るシールリング１Ｂの構成について説明する。

図６および図７に示すように、シールリング１Ｂは、上述した実施の形態におけるシールリング１Ａと同様に、全体として環状形状を有する複合シール材からなり、難変形部２と易変形部３とを含んでいる。シールリング１Ｂの大きさは、当該シールリング１Ｂが装着される部材の大きさに基づいて適宜決定されるが、一例として本実施の形態においては、外径φ１が７０．４［ｍｍ］、内径φ２が４５．４［ｍｍ］、厚みｔが６．５［ｍｍ］、幅ｗが１２．５［ｍｍ］とされている。なお、難変形部２の大きさは、適宜調整され得るものであるが、一例として本実施の形態においては、厚みが２［ｍｍ］、幅が６．５［ｍｍ］とされている。

環状形状のシールリング１Ｂは、その軸方向（すなわち厚み方向）に位置する第１軸方向端部１ａおよび第２軸方向端部１ｃと、その径方向（すなわち幅方向）に位置する内周側端部１ｂおよび外周側端部１ｄとを有している。

難変形部２は、シールリング１Ｂの軸方向に位置する一方の端部である第１軸方向端部１ａとシールリング１Ｂの径方向内側に位置する内周側端部１ｂとによって形成される出隅部Ｃの露出表面を規定している。一方、易変形部３は、シールリング１Ｂの出隅部Ｃの露出表面を除く部分の露出表面を規定している。

シールリング１Ｂの第１軸方向端部１ａを規定する部分の易変形部３の表面には、突条形状の１つのシールリップ３ａが設けられている。当該１つのシールリップ３ａは、シールリング１Ｂの周方向に沿って全周にわたって延在するように環状に設けられている。当該シールリップ３ａをシールリング１Ｂの径方向に挟み込む位置には、易変形部３が位置しない空間が形成されている。

シールリング１Ｂの第２軸方向端部１ｃを規定する部分の易変形部３の表面には、突条形状の３つのシールリップ３ｃ１，３ｃ２，３ｃ３が設けられている。当該３つのシールリップ３ｃ１，３ｃ２，３ｃ３は、シールリング１Ｂの周方向に沿って全周にわたって延在するように環状に設けられており、上記第２軸方向端部１ｃにおいてシールリング１Ｂの径方向に並んで位置している。これら３つのシールリップ３ｃ１，３ｃ２，３ｃ３のそれぞれの間には、環状溝部が設けられることによって易変形部３が位置しない空間が形成されている。また、これら３つのシールリップ３ｃ１，３ｃ２，３ｃ３をシールリング１Ｂの径方向に挟み込む位置にも、易変形部３が位置しない空間が形成されている。

シールリング１Ｂの外周側端部１ｄを規定する部分の易変形部３の表面には、突条形状の１つのシールリップ３ｄが設けられている。当該１つのシールリップ３ｄは、シールリング１Ｂの周方向に沿って全周にわたって延在するように環状に設けられている。当該シールリップ３ｄをシールリング１Ｂの軸方向に挟み込む位置には、易変形部３が位置しない空間が形成されている。

ここで、上述した５つのシールリップ３ａ，３ｃ１，３ｃ２，３ｃ３，３ｄの突出高さや幅、その斜面の傾斜具合等は、要求される封止性の程度や易変形部３の材質等に基づいて適宜決定されるが、一例として本実施の形態においては、シールリップ３ａの突出高さが０．５［ｍｍ］程度、幅（裾部の幅）が１［ｍｍ］程度とされており、シールリップ３ｃ１，３ｃ２，３ｃ３の突出高さが２［ｍｍ］程度、幅（裾部の幅）が２．５［ｍｍ］〜５［ｍｍ］程度とされており、シールリップ３ｄの突出高さが２．５［ｍｍ］程度、幅（裾部の幅）が５［ｍｍ］程度とされている。

図８は、本実施の形態に係るシールリングの組付態様を示す模式断面図である。次に、この図８を参照して、本実施の形態に係るシールリング１Ｂの組付態様について説明する。

図８に示すように、シールリング１Ｂは、上述した実施の形態におけるシールリング１Ａと同様に、第１部材１０および第２部材２０が組み合わされた状態においてこれら第１部材１０および第２部材２０の内部に形成される断面視矩形状の環状中空部に収容されることにより、これら第１部材１０および第２部材２０間を封止するものである。

第２部材２０の第１部材１０への組付けは、第１部材１０の矩形溝１３にシールリング１Ｂが装着された状態において、これを覆うように第２部材２０が第１部材に組み合わされ、第２部材２０に設けられた貫通孔２４を挿通するようにネジ３０が第１部材１０に設けられたネジ穴１４に螺合されることで行われる。これにより、第２部材２０の主面２１と第１部材１０の主面１１とが当接することになり、シールリング１Ｂは、第１部材１０および第２部材２０によって挟み込まれることになる。

ここで、矩形溝１３の外径は、シールリング１Ｂの外径φ１（図６参照）よりも僅かに小さく構成されており、矩形溝１３の深さは、シールリング１Ｂの厚みｔ（図６参照）よりも僅かに小さく構成されている。矩形溝１３の大きさは、一例として本実施の形態においては、外径が７０［ｍｍ］、内径が４４［ｍｍ］、深さが５［ｍｍ］、幅が１３［ｍｍ］とされている。

そのため、シールリング１Ｂの第１部材１０への装着に際しては、シールリング１Ｂの外周側端部１ｄが矩形溝１３の外側側面１３ｄ（図９等参照）に接触することにより、シールリング１Ｂが内側に向けて軽圧縮された状態で矩形溝１３の内部へと挿入される。このとき、難変形部２は、シールリング１Ｂの形状を維持する機能を発揮するとともに、シールリング１Ｂを矩形溝１３へ位置決めする機能も発揮するため、より容易にシールリング１Ｂを矩形溝１３に装着することができる。

また、シールリング１Ｂが矩形溝１３に装着された状態（すなわち、シールリング１Ｂのシールリップ３ａが設けられた第１軸方向端部１ａが矩形溝１３の底面（後述する第１主表面１３ａ（図９等参照）に該当）に当接した状態）においては、シールリング１Ｂのシールリップ３ｃ１，３ｃ２，３ｃ３が設けられた第２軸方向端部１ｃの先端が、矩形溝１３から僅かに食み出して位置することになる。

また、矩形溝１３の内径は、シールリング１Ｂの内径よりも小さいため、シールリング１Ｂが矩形溝１３に装着された状態においては、シールリング１Ｂの内周側端部１ｂは、矩形溝１３の内側側面１３ｂ（図４等参照）に非接触である。

図９は、本実施の形態に係るシール構造を示す模式断面図であり、図１０は、当該シール構造を採用した場合のシールリングの内部応力分布を示す図である。次に、これら図９および図１０を参照して、上述したシールリング１Ｂを用いた本実施の形態に係るシール構造の詳細について説明する。

図９に示すように、第２部材２０が第１部材１０に組付けられた後においては、第１部材１０および第２部材２０によって規定された環状中空部の軸方向に位置する一方の主表面である第１主表面１３ａ（すなわち、上述した矩形溝１３の底面）に、易変形部３によって構成されたシールリング１Ｂの第１軸方向端部１ａに位置するシールリップ３ａが当接しかつシールリング１Ｂの難変形部２が当接した状態となるとともに、当該環状中空部の軸方向に位置する他方の主表面である第２主表面２１ｃ（すなわち、上述した押圧面である第２部材２０の矩形溝１３を覆う部分の表面）に、易変形部３によって構成されたシールリング１Ｂの第２軸方向端部１ｃに位置するシールリップ３ｃ１，３ｃ２，３ｃ３が当接した状態となり、さらには、当該環状中空部の外側側面１３ｄ（すなわち、上述した矩形溝１３の外側側面）に、易変形部３によって構成されたシールリング１Ｂの外周側端部１ｄに位置するシールリップ３ｄが当接した状態となる。

当該状態においては、シールリング１Ｂが、その軸方向に沿って第２部材２０によって第１部材１０に向けて押圧された状態となる。したがって、シールリング１Ｂは、これら第１部材１０および第２部材２０によって挟み込まれることで当該軸方向に沿って圧縮変形することになる。ここで、難変形部２は、比較的硬質の部材にて構成されているため、当該難変形部２には殆ど変形は生じず、易変形部３は、弾性部材にて構成されているため、当該易変形部３に大きな弾性変形が生じることになる。

より詳細には、シールリング１Ｂの第１軸方向端部１ａにおいては、第１部材１０の第１主表面１３ａによってシールリップ３ａが図中に示す矢印方向に向けて強く押圧された状態となり、シールリップ３ａに隣接して設けられた上記空間がシールリップ３ａの変形しろとなって当該シールリップ３ａが弾性変形する。これにより、シールリップ３ａは、第１主表面１３ａと所定の接触面積および接触面圧をもって接触することになる。

また、シールリング１Ｂの第２軸方向端部１ｃにおいては、第２部材２０の第２主表面２１ｃによってシールリップ３ｃ１，３ｃ２，３ｃ３が図中に示す矢印方向に向けて強く押圧された状態となり、シールリップ３ｃ１，３ｃ２，３ｃ３に隣接して設けられた上記空間がシールリップ３ｃ１，３ｃ２，３ｃ３の変形しろとなって当該シールリップ３ｃ１，３ｃ２，３ｃ３が弾性変形する。これにより、シールリップ３ｃ１，３ｃ２，３ｃ３は、第２主表面２１ｃと所定の接触面積および接触面圧をもって接触することになる。

また、シールリング１Ｂがその軸方向において第１部材１０と第２部材２０とによって挟み込まれることにより、シールリング１Ｂの易変形部３に加えられた圧力の一部は、シールリング１Ｂをその径方向に沿って変形させる力となる。

ここで、本実施の形態におけるシールリング１Ｂにおいては、上述した出隅部Ｃを構成する部分に難変形部２が位置している。そのため、上述したシールリング１Ｂをその径方向に沿って変形させる力が、当該シールリング１Ｂの径方向内側に向けて分散されてしまうことや、当該シールリング１Ｂの軸方向に向けて分散されてしまうことが効果的に抑制できることになる。

したがって、上述したシールリング１Ｂをその径方向に沿って変形させる力が、より集中的に当該シールリング１Ｂの径方向外側に向けて作用することになり、これに伴って、シールリング１Ｂの外周側端部１ｄにおいては、シールリップ３ｄが矩形溝１３の外側側面１３ｄに向けて強く押し付けられた状態となる。

その結果、シールリング１Ｂの外周側端部１ｄにおいては、矩形溝１３の外側側面１３ｄによってシールリップ３ｄが図中に示す矢印方向に向けて強く押圧された状態となり、シールリップ３ｄに隣接して設けられた上記空間がシールリップ３ｄの変形しろとなって当該シールリップ３ｄが弾性変形する。これにより、シールリップ３ｄは、外側側面１３ｄと所定の接触面積および接触面圧をもって接触することになる。

ここで、シールリング１Ｂの易変形部３を上述した寸法のニトリルゴムにて構成し、矩形溝１３の大きさを上述した寸法とした場合には、シールリング１Ｂの内部応力分布は、図１０に示す如くの状態となる。具体的には、シールリップ３ａの第１主表面１３ａとの接触部近傍、シールリップ３ｃ１，３ｃ２，３ｃ３の第２主表面２１ｃとの接触部近傍およびシールリップ３ｄの外側側面１３ｄとの接触部近傍において、内部応力がピークを有することになり、これら接触部における接触面圧としては、一例として、シールリップ３ａ，３ｃ１において約２５［ＭＰａ］となり、シールリップ３ｃ２において約２０［ＭＰａ］となり、シールリップ３ｃ３において約１５［ＭＰａ］となり、シールリップ３ｄにおいて約１６［ＭＰａ］となる。

そのため、上述した本実施の形態に係るシールリング１Ｂおよびこれを備えたシール構造とすることにより、シールリング１Ｂが収容された環状中空部を規定する第１主表面１３ａとシールリング１Ｂの第１軸方向端部１ａに設けられたシールリップ３ａとの接触部、シールリング１Ｂが収容された環状中空部を規定する第２主表面２１ｃとシールリング１Ｂの第２軸方向端部１ｃに設けられたシールリップ３ｃ１，３ｃ２，３ｃ３との接触部、および、シールリング１Ｂが収容された環状中空部を規定する外側側面１３ｄとシールリング１Ｂの外周側端部１ｄに設けられたシールリップ３ｄとの接触部において、高い封止性が確保されるばかりでなく、環状中空部内に残存する空隙部のうち、環状中空部の第２主表面２１ｃと外側側面１３ｄとによって構成される、外部の空間に連通する部分である入隅部近傍に形成される空隙部Ｓの容積が、十分に小さくなることになる。

したがって、上記構成を採用することにより、封止性を十分に確保しつつ、シールリング１Ｂが収容される環状中空部を規定する壁部（特に外側側面１３ｄ）の腐食や当該環状中空部内への異物の侵入を抑制することが可能になる。

上述した本発明の実施の形態１および２においては、シールリングが収容される環状中空部を規定する複数の部材として、矩形溝が設けられた第１部材と、当該矩形溝を覆う押圧面を有する第２部材とを用いた場合を例示したが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。たとえば、内部に断面視矩形状の環状中空部が形成されることとなるように、相互に噛み合うように構成された段差部を有する２つの部材にてシールリングが挟み込まれて保持されてもよく、また３つ以上の部材を組み合わせて内部に断面視矩形状の環状中空部が形成されることとなるようにしてもよい。

また、上述した本発明の実施の形態１および２において示したシールリングの寸法や当該シールリングに設けられたシールリップの個数、寸法等は、特にこれに制限されるものではなく、適宜その変更が可能である。

また、上述した本発明の実施の形態１および２において示した特徴的な構成は、本発明の趣旨に照らして許容される範囲で当然に相互にその組み合わせが可能である。

このように、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

１Ａ，１Ｂ シールリング、１ａ 第１軸方向端部、１ｂ 内周側端部、１ｃ 第２軸方向端部、１ｄ 外周側端部、２ 難変形部、３ 易変形部、３ａ，３ｃ１〜３ｃ３，３ｄ，３ｄ１，３ｄ２ シールリップ、１０ 第１部材、１１ 主面、１２ 収容部、１３ 矩形溝、１３ａ 第１主表面、１３ｂ 内側側面、１３ｄ 外側側面、１４ ネジ穴、２０ 第２部材、２１ 主面、２１ｃ 第２主表面、２４ 貫通孔、３０ ネジ、Ｃ 出隅部、Ｓ 空隙部。

Claims (5)

1. 複数の非相対運動部材が組み合わされた状態においてこれら複数の非相対運動部材の内部に形成される断面視矩形状の環状中空部内に収容されることにより、これら複数の非相対運動部材間を封止する環状形状のシールリングであって、
   弾性部材にて構成された易変形部と、
   前記易変形部よりも硬質の部材にて構成された難変形部とを含み、
   前記難変形部は、当該シールリングの軸方向に位置する一方の端部である第１軸方向端部と当該シールリングの径方向内側に位置する内周側端部とによって形成される出隅部の露出表面を規定するように設けられ、
   前記易変形部は、当該シールリングの前記出隅部の露出表面を除く部分の露出表面を規定するように設けられ、
   当該シールリングの軸方向に位置する他方の端部である第２軸方向端部に、少なくとも１つ以上の突条形状のシールリップが当該シールリングの全周にわたって設けられ、
   当該シールリングの径方向外側に位置する外周側端部に、少なくとも１つ以上の突条形状のシールリップが当該シールリングの全周にわたって設けられ、
   前記難変形部の前記第２軸方向端部側に位置する表面と、前記難変形部の前記外周側端部側に位置する表面とが、いずれも前記易変形部によって覆われている、シールリング。
2. 前記第１軸方向端部を規定する部分の前記易変形部に、少なくとも１つ以上の突条形状のシールリップが当該シールリングの全周にわたって設けられている、請求項１に記載のシールリング。
3. 前記易変形部が、ゴム製であり、
   前記難変形部が、樹脂製または金属製である、請求項１または２に記載のシールリング。
4. 請求項１から３のいずれかに記載のシールリングと、
   前記複数の非相対運動部材とを備え、
   前記第１軸方向端部を規定する部分の前記難変形部が、前記複数の非相対運動部材によって規定された前記環状中空部の軸方向に位置する一方の主表面である第１主表面に前記環状中空部の全周にわたって当接し、
   前記シールリングの前記第２軸方向端部に設けられた突条形状のシールリップが、前記複数の非相対運動部材によって規定された前記環状中空部の軸方向に位置する他方の主表面である第２主表面に前記環状中空部の全周にわたって当接することで圧縮変形し、
   前記シールリングの前記外周側端部に設けられた突条形状のシールリップが、前記複数の非相対運動部材によって規定された前記環状中空部の外側側面に前記環状中空部の全周にわたって当接することで圧縮変形している、シール構造。
5. 前記複数の非相対運動部材が、前記環状中空部の前記第１主表面、前記外側側面および内側側面を規定する矩形溝が設けられてなる第１部材と、前記第２主表面を規定する第２部材とによって構成されている、請求項４に記載のシール構造。

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