JPH08121604A - 油圧シール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 軸部材のシールリング溝に装着したシールリ
ングにより、軸部材とこれを囲繞して相対的に回転する
ハウジングとの間の油圧シールを行うもので、シールリ
ング溝及びシール側面の両シール側面の潤滑性を良好に
してそれらの耐摩耗性を向上させる。 【構成】 軸部材２をＡｌ合金製とすると共に、それの
シールリング溝１１のシール側面１１ａの面粗さをＲma
x ３．０〜６．３μｍとし、シールリング１２を合成樹
脂製とすると共に、それのシール側面１２ａを中高の凸
曲面に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、相対回転可能に配設さ
れる軸部材及びそれを囲繞するハウジングの相対向する
周面の一方に形成される環状のシールリング溝に、他方
の周面に接触するシールリングを装着し、このシールリ
ングが油圧を受けると、シールリング及びシールリング
溝の相対向するシール側面が圧接するようにした油圧シ
ール装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】かゝる油圧シール装置は、例えば実開平
４−２６２１７１号公報に開示されているように既に知
られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の油圧シール装置
では、シールリング溝及びシールリングの相接するシー
ル側面が平坦面であるため、それらの間に油が入り込み
にくゝ、油膜形成が困難であり、その結果両シール側面
の耐摩耗性が劣る欠点がある。

【０００４】本発明は、かゝる事情に鑑みてなされたも
ので、シール側面の潤滑が良好で耐摩耗に優れた油圧シ
ール装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、シールリング溝を有する軸部材又はハウ
ジングをＡｌ合金製とすると共に、シールリング溝のシ
ール側面の面粗さをＲmax ３．０〜６．３μｍとし、ま
たシールリングを合成樹脂製とし、該リングのシール側
面を半径方向中央部に向って隆起した凸曲面に形成する
と共に、その面粗さをシールリング溝のシール側面より
も小さくしたことを第１の特徴とする。

【０００６】また本発明は、第１の特徴に加えて、シー
ルリングの硬度を８０〜１２０Ｈ_RMに設定したことを特
徴とする。

【０００７】

【作用】本発明の第１の特徴によれば、シールリング溝
のシール側面にシールリングのシール側面が油圧により
圧接すると、その圧接部の半径方向内側に三角状の間隙
ができ、この間隙に進入した油圧がそれ自身の圧力、シ
ールリングから受ける回転力及び遠心力の作用により、
間隙内を半径線からシールリングの回転方向へ或る角度
傾いた方向へ進行しようとし、恰も三角状間隙の頂角よ
りも鋭い角度の楔が両シール側面間に進入するように油
が進もうとし、このような油の楔効果により両シール側
面の接触部に油膜が容易に形成される。

【０００８】また合成樹脂製のシールリングは適当な弾
性を有するので、その凸曲面のシール側面が油圧により
シールリング溝のシール側面へ押圧されると、凸曲面の
シール側面の一部が圧縮変形して面接触状態となり、そ
の結果、接触面積の増加により接触圧力が低下し、圧接
部での油圧形成及び保持が促進される。

【０００９】さらに、Ａｌ合金製軸部材におけるシール
リング溝のシール側面の面粗さをＲmax ３．０〜６．３
μｍとしたことにより、一定の初期摩耗後は、該シール
側面に無数の良好なオイルポットができ、これにより前
記圧接部での油膜保持が確実に行われ、それ以上の摩耗
の進行が抑えられる。

【００１０】また本発明の第２の特徴によれば、シール
リング溝のシール側面の摩耗の所定量以上の進行を抑え
ることができる。

【００１１】

【実施例】以下、図面により本発明の一実施例について
説明する。

【００１２】先ず図１及び図２において、固定のケーシ
ング１の内壁に軸部材２が一体に突設され、その外周に
ハウジング３が回転自在に嵌合され、ケーシング１及び
ハウジング３間にスラストベアリング９が介装される。

【００１３】軸部材２には油路４が設けられており、そ
の上流側は、オイルポンプ等の油圧源に制御弁（いずれ
も図示せず）を介して接続され、その下流側は軸部材２
外周の環状溝５を介してハウジング３の油路６に連通す
る。この油路６はハウジング３に設けられる油圧クラッ
チ等の油圧アクチュエータ７の油圧室８に連なる。した
がって、油路４に油圧源の油圧を供給すれば、その油圧
は環状溝５及び油路６を経て油圧室８に伝達し、油圧ア
クチュエータ７を作動させることができる。

【００１４】軸部材２及びハウジング３の対向周面間に
は、両者の相対回転を許容する微小間隙が設けられてお
り、前記油圧が環状溝５からその微小間隙を通して外部
に漏洩するのを極力防ぐため、次のような油圧シール装
置１０が設けられる。

【００１５】即ち、軸部材２の外周には、前記環状溝５
を挟んで並ぶ一対のシールリング溝１１，１１が形成さ
れ、これらにシールリング１２，１２が装着される。各
シールリング１２は一つの合口１３を有し、それを開い
てシールリング溝１１への装着が行われる。

【００１６】以上において、軸部材２はＡｌ合金製、ハ
ウジング３は鋼板製である。またシールリング１２は所
定の弾性を付与した合成樹脂製で、例えばＰＥＳ（ポリ
エーテルサルフォン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルフ
ァイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、
ＰＩ（ポリイミド）、ＰＡＳ（ポリアリルサルフォン）
等が適当であって、特に硬度Ｈ_RM８０〜１２０、引張り
強度７００〜１８００kgｆ／cm² 、連続耐熱温度１８０
℃以上のものが用いられる。

【００１７】図３に示すように、各シールリング溝１１
の軸方向両側面１１ａ，１１ｂは平坦面に形成される。
これら側面１１ａ，１１ｂのうち、環状溝５に対して外
側に位置するもの１１ａをシールリング溝１１のシール
側面と呼ぶ。このシール側面１１ａの面粗さは、３．０
〜６．３μｍに設定される。

【００１８】一方、合成樹脂製のシールリング１２で
は、内、外周面１２ｉ，１２ｏが互いに同心の円筒面に
形成され、また軸方向両側面１２ａ，１２ｂが半径方向
中央部に向って隆起する凸曲面に形成され、これによっ
て横断面形状が樽形をなしている。上記凸曲面の曲率半
径Ｒは３〜１３０mm、望ましくは略１１mmに設定され
る。こゝで、シールリング１２の両側面１２ａ，１２ｂ
のうち、前記環状溝５に対して外側に位置するもの１２
ａをシールリング１２のシール側面と呼ぶ。このシール
側面１２ａの面粗さは、シールリング溝１１のシール側
面１１ａのそれよりも小さく、即ちＲmax ３．０μｍ未
満に設定される。

【００１９】また、シールリング１２は、その自由状態
では外径がハウジング３の内径よりも僅かに大きい寸法
に形成され、シールリング溝１２への装着時、シールリ
ング１２の外周面１２ｏがハウジング３の内周面に略密
着するようになっている。

【００２０】次に、この実施例の作用について説明す
る。

【００２１】図１において、軸部材２の油路４からハウ
ジング３の油路６に油圧を供給すれば、その油圧は各シ
ールリング溝１１にも伝達して各シールリング１２の内
周面１２ｉ及び内方側面１１ｂに作用するため、シール
リング１２は、その外周面１２ｏをハウジング３の内周
面に、またその外方側面、即ちシール面１２ａをシール
リング溝１１のシール側面１１ａに圧接させる。このよ
うな状態でハウジング３が軸部材２に対して回転すれ
ば、各シールリング１２の外周面８ｏとハウジング３の
内周面との間に生じる摩擦トルクは、該リング１２及び
シールリング溝１１の両シール側面１２ａ，１１ａ間に
生じる摩擦トルクよりも大であるため、シールリング１
２はハウジング３に連れ回りして両シール側面１１ａ，
１２ａに相対回転摺動が起こる。

【００２２】このとき、図３に示すように、平坦面のシ
ール側面１１ａと凸曲面のシール側面１１ａとの圧接部
の半径方向内側には三角状の間隙１４ができており、こ
の間隙１４に進入した油は、それ自身の圧力、シールリ
ング１２から受ける回転力及び遠心力により間隙１４内
を半径線からシールリング１２の回転方向へ或る角度傾
いた方向へ進行しようとし、即ち恰も三角状間隙１４の
頂角よりも鋭い角度の楔が両シール側面１１ａ，１２ａ
間に進入するように油が進もうとし、このような油の楔
効果により両シール側面１１ａ，１２ａの接触部での油
膜形成が容易に行われる。

【００２３】また、合成樹脂製のシールリング１２は適
度な弾性を有するので、内方側面１２ｂに受ける油圧に
より凸曲面のシール側面１２ａが平坦面のシール側面１
１ａへ押圧されると、凸曲面のシール側面１２ａの一部
が圧縮変形してシール側面１１ａと面接触することにな
る。したがって接触面積の増加により接触圧力が低下
し、両シール側面１１ａ，１２ａ間での油膜形成及び保
持が促進される。

【００２４】本発明の油圧シール装置１について次のよ
うなテストを行い、その性能を確認した。 （１） Ａｌ合金製軸部材２のシール側面１１ａの面粗
さと摩耗量との関係テスト（図４及び図５参照） ・テスト条件：油圧＝１２Kgf/cm² 、油温＝１２０℃ ハウジング回転数＝６，５００rpm 、 テスト時間＝５０時間 ・シールリング１２：材質＝ＰＥＥＫ、 サイズ＝φ４２×１．５×１．５mm 面粗さ（射出成形後バレル研磨）＝Ｒmax ３〜１８μｍ ・軸部材２：材質＝ＡＣ２Ｂ ・ハウジング３：材質＝ＦＣ２５ 図４から明らかなように、テスト５０時間後のシール側
面１１ａの摩耗量を測定したところ、その面粗さをＲma
x ３．０〜６．３μｍに設定したものは、摩耗量が略５
μｍと最も少なく、且つ安定しているのに対し、上記範
囲外のものは摩耗量が急増した。

【００２５】シールリング溝１１のシール側面１１ａ
を、摩耗テスト後に観察したところ、図５（該シール側
面１１ａの拡大断面図）の結果を得た。同図の（Ａ）は
該シール側面１１ａの面粗さがＲmax １μｍの場合、
（Ｂ）はＲmax ３μｍの場合、（Ｃ）はＲmax １０μｍ
の場合、（Ｄ）はＲmax １８μｍの場合を示す。同図の
結果から、シール側面１１ａの面粗さがＲmax ３．０〜
６．３μｍと適当であると、シール側面１１ａの加工跡
の山の尖鋭な頂部が或る程度摩耗（初期摩耗）して平坦
となった後は、加工跡の無数の谷が保油性の高いオイル
ポットを形成すること、及び無数の山の平坦な頂部が油
に対する濡れ性を良好にすることとが相俟って前記圧接
部における油膜保持が確実に行われ、潤滑状態が良好と
なってその後の摩耗の進行が抑えられるものと考えられ
る。

【００２６】尚、上記テストにおいて、シールリング１
２のシール側面１２ａの摩耗量は軸部材２のシール側面
１１ａのそれより遥かに少ないものであった。 （２） 合成樹脂製シールリング１２の硬度とＡｌ合金
製軸部２の摩耗量との関係テスト（図６参照） ・テスト条件：油圧＝１２Kgf/cm² 、油温＝１２０℃ ハウジング回転数＝６，５００rpm 、 テスト時間＝４００時間 ・シールリング１２：材質＝ＰＥＥＫ、 サイズ＝φ４２×１．５×１．５mm Ｒ＝１１mm、 ・軸部材２：材質＝ＡＣ２Ｂ ・ハウジング３：材質＝ＦＣ２５ 図６の（Ａ）は、硬度７０〜１３０Ｈ_RMのシールリング
１２をそれぞれ装着したときの軸部材、即ちシール側面
１１ａの摩耗量を時間の経過に従い測定した結果を示
す。これから明らかなように、テスト開始から５０時間
を経過したとき軸部材２の摩耗量が３０μｍ以下である
と、その後は軸部材２の摩耗が殆ど進行しない。

【００２７】そこで、テスト開始から５０時間を経過し
たとき軸部材２の摩耗量を３０μｍ以下に留めるシール
リング１２の硬度を調べたところ、図６の（Ｂ）に示す
結果から８０〜１２０Ｈ_RMであることが判明した。

【００２８】したがって、シールリング１２の硬度を８
０〜１２０Ｈ_RMに設定すれば、軸部材２の耐久性を確保
することができ、延いては良好な油圧シール性を長期間
維持することができる。

【００２９】上記実施例においては、本発明の要旨を逸
脱することなく、種々の設計変更が可能である。例え
ば、各シールリング１２の両側面１２ａ，１２ｂのう
ち、環状溝５に近い内方側面１２ｂはシール作用に関与
しないので、これを平坦面に形成することもできる。ま
たシールリング溝１１をＡｌ合金製としたハウジング３
の内周面に形成し、これに装着するシールリング１２の
内周面を軸部材２の外周面に接触させるようにすること
もできる。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明の第１の特徴によれ
ば、シールリングの凸曲面の一部の偏平化による接触圧
力の低下、油の鋭い楔効果、シールリング溝のシール側
面において特定の面粗さにより生じる無数の良好なオイ
ルポット、並びに初期摩耗後の濡れ性の向上により、シ
ールリング溝及びシールリングの両シール側面の圧接部
に油膜を容易に形成し得ると共に、その油膜を確実に保
持することができ、その結果、該圧接部の潤滑状態が良
好となり、両シール側面の耐摩耗性の向上をもたらすこ
とができる。

【００３１】また本発明の第２の特徴によれば、シール
リングの硬度を８０〜１２０Ｈ_RMに設定したので、シー
ルリングの硬度設定という簡単な手段で軸部材、即ちシ
ールリング溝のシール側面の摩耗の所定量以上の進行を
抑えることができ、シール性及び耐久性の更なる向上を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシール装置を備えた油圧機器の縦断面
図。

【図２】図１の２部拡大図。

【図３】図２の３部の更なる拡大図。

【図４】シールリング溝のシール側面摩耗テスト結果か
ら得られた、該シール側面の面粗さとその摩耗量との関
係線図。

【図５】シールリング溝のシール側面の摩耗テスト前、
初期摩耗時及び５０時間テスト後の状態を示す拡大断面
図で、（Ａ）が該シール面の面粗さＲmax １μｍの場
合、（Ｂ）がＲmax ３μｍの場合、（Ｃ）がＲmax １０
μｍの場合、（Ｄ）がＲmax １８μｍの場合を示す。

【図６】本発明装置におけるシールリングの硬度と軸部
材の摩耗量との関係テストを示す線図。

【符号の説明】

２・・・・・軸部材 ３・・・・・ハウジング １０・・・・油圧シール装置 １１・・・・シールリング溝 １１ａ・・・シール側面 １２・・・・シールリング １２ａ・・・シール側面

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【手続補正書】

【提出日】平成６年１０月２８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】本発明の油圧シール装置１について次のよ
うなテストを行い、その性能を確認した。 （１） Ａｌ合金製軸部材２のシール側面１１ａの面粗
さと摩耗量との関係テスト（図４及び図５参照） ・テスト条件：油圧＝１２Kgf/cm² 、油温＝１２０℃ ハウジング回転数＝６，５００rpm 、 テスト時間＝５０時間 ・シールリング１２：材質＝ＰＥＥＫ、 サイズ＝φ４２×１．５×１．５mm 面粗さ（射出成形後バレル研磨）＝Ｒmax ３〜１８μｍ ・軸部材２：材質＝ＡＣ２Ｂ ・ハウジング３：材質＝ＦＣ２５０ 図４から明らかなように、テスト５０時間後のシール側
面１１ａの摩耗量を測定したところ、その面粗さをＲma
x ３．０〜６．３μｍに設定したものは、摩耗量が略５
μｍと最も少なく、且つ安定しているのに対し、上記範
囲外のものは摩耗量が急増した。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２６】尚、上記テストにおいて、シールリング１
２のシール側面１２ａの摩耗量は軸部材２のシール側面
１１ａのそれより遥かに少ないものであった。 （２） 合成樹脂製シールリング１２の硬度とＡｌ合金
製軸部２の摩耗量との関係テスト（図６参照） ・テスト条件：油圧＝１２Kgf/cm² 、油温＝１２０℃ ハウジング回転数＝６，５００rpm 、 テスト時間＝４００時間 ・シールリング１２：材質＝ＰＥＥＫ、 サイズ＝φ４２×１．５×１．５mm Ｒ＝１１mm、 ・軸部材２：材質＝ＡＣ２Ｂ ・ハウジング３：材質＝ＦＣ２５０ 図６の（Ａ）は、硬度７０〜１３０Ｈ_RMのシールリング
１２をそれぞれ装着したときの軸部材、即ちシール側面
１１ａの摩耗量を時間の経過に従い測定した結果を示
す。これから明らかなように、テスト開始から５０時間
を経過したとき軸部材２の摩耗量が３０μｍ以下である
と、その後は軸部材２の摩耗が殆ど進行しない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 熊谷 頼範 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 嶋田 貴通 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 岡 登志夫 新潟県柏崎市北斗町１番37号 株式会社リ ケン柏崎事業所内 (72)発明者 永井 純也 新潟県柏崎市北斗町１番37号 株式会社リ ケン柏崎事業所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対回転可能に配設される軸部材（２）
   及びそれを囲繞するハウジング（３）の相対向する周面
   の一方に形成される環状のシールリング溝（１１）に、
   他方の周面に接触するシールリング（１２）を装着し、
   このシールリング（１２）が油圧を受けると、シールリ
   ング（１２）及びシールリング溝（１１）の相対向する
   シール側面（１２ａ，１１ａ）が圧接するようにした油
   圧シール装置において、 シールリング溝（１１）を有する軸部材（２）又はハウ
   ジング（３）をＡｌ合金製とすると共に、シールリング
   溝（１１）のシール側面（１１ａ）の面粗さをＲmax
   ３．０〜６．３μｍとし、またシールリング（１２）を
   合成樹脂製とし、該リングのシール側面（１２ａ）を半
   径方向中央部に向って隆起した凸曲面に形成すると共
   に、その面粗さをシールリング溝（１１）のシール側面
   （１１ａ）よりも小さくしたことを特徴とする、油圧シ
   ール装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のものにおいて、 シールリング（１２）の硬度を８０〜１２０Ｈ_RMに設定
   したことを特徴とする、油圧シール装置。