JPWO2008013281A1 - シールリング - Google Patents

Abstract

内周シールとしても外周シールとしても用いることが可能なシールリングを提供する。軸とハウジングの環状隙間に設けられるシールリングであって、シールリングの周方向の一箇所にはカット部７が設けられ、カット部７には周長変化を許容せしめるように隙間６０が形成されると共に、シールリングは、外周面２と、内周面３と、外周面２の周縁と内周面３の周縁とを連結する両側面５と、を備え、シールリングの周長変化にかかわらず、軸と同心的なシールリングの断面と軸と垂直なシールリングの断面が、シールリングの周方向にわたって連続する構成とする。

Description

本発明は、２部材間の環状隙間を封止するシールリングに関するものである。

従来、この種のシールリングは、例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。以下、図７（ａ）〜（ｆ）を参照して、従来例に係るシールリングについて説明する。

図７（ａ）はシールリングの全体図であり、図７（ｂ）はシールリングの密封図であり、図７（ｃ）はシールリングのカット部の拡大図である。また、図７（ｄ）はシールリングのカット部の密封図であり、図７（ｅ）はシールリングのカット部の内周面側の拡大図であり、図７（ｆ）はシールリングのカット部のリーク（漏れ）経路図である。

図７（ｆ）に示すように、この種のシールリングのカット部７００には特殊ステップカットが施されている。なお、図７（ｆ）中の矢印は、密封流体側から非密封流体側へのオイルのリーク（漏れ）経路を示すものである。

図７（ａ）〜（ｆ）に示すシールリングは、軸孔が設けられたハウジング４５０と、この軸孔に挿入された軸４６０との間の環状隙間をシールするためのものである。また、このシールリングは、軸４６０に設けられた環状溝１５０に装着されて使用される。

また、シールリングは樹脂材料から形成される。そして、このシールリングは、軸４６０に設けられた環状溝１５０の側壁面をシールする第１シール面（シールリングの側面）１０１と、ハウジング４５０に設けられた軸孔の内周面をシールする第２シール面（シールリングの外周面）４００と、を備えている。

そして、密封流体側（ｏ）から図７（ｂ）中矢印Ｐ方向に圧力がかかると、シールリングは非密封流体側Ａに押圧される。なお、矢印Ｐ方向とは、密封流体側Ｏから非密封流体側Ａに向かう方向である。

これにより、第１シール面１０１は環状溝１５０の側壁面を押圧する。また、第２シール面４００はハウジング４５０に設けられた軸孔の内周面を押圧する。このようにして、各シール面は、それぞれの位置でシールする。以上のように、シールリングは、密封流体の非密封流体側Ａへの漏れを防止していた。

ここで、密封流体としては、例えば潤滑油が用いられる。特に自動車の変速機に利用される場合には、密封流体としてＡＴＦが用いられる。

また、シールリングのリング本体には、図７（ａ）に示すように、周方向の一ヶ所にカット部７００が設けられている。このカット部７００を設けた理由の一つは、シールリングの組み込み性を向上させるためである。

このようなカット部７００の形態としては、様々なものが知られている。この形態の一例としては、図７（ｆ）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ある。

この特殊ステップカットを有するシールリングは、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。その理由は次のとおりである。

この特殊ステップカットによれば、シールリングの端部の円周方向に垂直な面（対向面）同士が円周方向に対して隙間３００を形成する。そして、この特殊ステップカットを有するシールリングは、この隙間３００を有しつつ、密封流体側と非密封流体側を遮断する構成である。

これにより、リング本体が熱によって膨張、収縮しても、密封状態を維持しつつ隙間３００の分だけ寸法の変化量を吸収できる。従って、この特殊ステップカットを有するシールリングは、周囲の温度変化に起因してシールリングの周長が変化する場合であっても密封性能を維持することができる。

なお、関連する技術としては、特許文献１に開示されたものがある。
特開平８−１３５７９７号公報

しかしながら上記従来例に係るシールリングは以下に示す問題を生じる。

２部材間の環状隙間をシールするシールリングには、外周シールと内周シールがある。外周シールとは、軸の外周面にシールリングを装着して、軸の外周面とハウジングの内周面の環状隙間をシールするシール形態であり、内周シールとは、ハウジングの内周面にシールリングを装着して、軸の外周面とハウジングの内周面の環状隙間をシールするシール形態である。ここで、図７（ｂ）の形態は外周シールを示すものである。

上記で説明したシールリングを外周シールとして用いた場合は、図７（ｂ）に示すように密封流体側（ｏ）と非密封流体側（Ａ）間に第１シール面１０１が存在し、隙間Ｘの漏れを第１シール面１０１でシールする構成である。

この構成によれば、密封流体側（ｏ）と非密封流体側（Ａ）が隙間Ｘによって連通することがないので、非密封流体側（Ａ）へのオイルの漏れ量を少なくすることができる。

しかしながら、上記で説明したシールリングを内周シールとして用いた場合は、図８に示すように、シールリングの内周面は一直線状に嵌合するカット形状であるので、密封流体側（ｏ）と非密封流体側（Ａ）が隙間Ｘによって連通してしまう。よって、環状隙間を確実にシールすることが困難になる。

すなわち上記従来例に係るシールリングでは、シールリングの内周面に密封流体側と非密封流体側とが連通する隙間が生じてしまうので、該シールリングを内周シールとして用いることが困難である。

本発明は上記現状に鑑みてなされたものであり、周方向の一部にカット部が設けられるシールリングにおいて、該シールリングを内周シール、及び外周シールとして用いるいずれの場合であっても、密封流体側と非密封流体側が連通する隙間を生じることがないシールリングを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明のシールリングにあっては、相対的に運動する２部材間の環状隙間に設けられ、該環状隙間を封止するシールリングであって、シールリングの周方向の一箇所にはカット部が設けられ、カット部を形成するシールリングの両端には互いに対向する周方向の対向面が形成され、対向面どうしの間に周長変化を許容せしめるように隙間が形成されると共に、シールリングは、外周面と、内周面と、外周面の周縁と内周面の周縁とを連結する両側面と、を備え、シールリングの周長変化にかかわらず、軸と同心的なシールリングの断面が、シールリングの径方向のいずれの位置においても、シールリングの周方向にわたって連続する構成であり、かつ、軸と垂直なシールリングの断面が、シールリングの径方向のいずれの位置においてもシールリングの周方向にわたって連続する構成であることを特徴とする。

この構成によれば、シールリングの周長変化を許容せしめるように、カット部を形成する周方向の対向面どうしの間に隙間を設ける構成であっても、軸と同心的なシールリングの断面が、シールリングの径方向のいずれの位置においても、シールリングの周方向にわたって連続する構成であり、かつ、軸と垂直的なシールリングの断面が、シールリングの径方向のいずれの位置においてもシールリングの周方向にわたって連続する構成であるので、カット部の隙間を介して密封流体側から非密封流体側へと連通する隙間が生じることがない。よって、内周シール、もしくは外周シールとして用いる場合であっても、軸とハウジングの間を確実にシールすることが可能になる。

また、シールリングのそれぞれの端部には、外周面と、外周面の周方向の端縁から径方向内側へ延びる対向面と、該対向面の径方向内側の端縁から周方向へ延びる、軸と略同心的な円筒面と、該円筒面の周方向の端縁から径方向内側へ内周面の周方向の端縁まで延びる対向面と、内周面と、によって形成される段形状を有すると共に、該段形状は、内周面と外周面に連結し、シールリングの端部を軸方向に２分する分離面を境界として、シールリングの周方向にずれて２箇所設けられる構成であって、シールリングの一方の端部は、内周面側が凸の段形状を有し、シールリングの他方の端部は、外周面側が凸の段形状を有し、シールリングの両端部が嵌合する状態では、それぞれの端部に設けられた分離面、及び円筒面どうしが当接する構成であるとよい。

この構成によれば、シールリングのカット部においてそれぞれの端部を径方向に移動させることが可能になる。よってシールリングの装着性を向上させることが可能になる。

以上説明したように本発明によれば、周方向の一部にカット部が設けられるシールリングにおいて、該シールリングを内周シール、及び外周シールとして用いるいずれの場合であっても、密封流体側と非密封流体側が連通する隙間を生じることがないシールリングを提供することが可能になる。

本実施の形態に係るシールリングのカット部の形状の概略構成図 本実施の形態に係るシールリングの軸に同心的な断面を示す図 本実施の形態に係るシールリングの軸に垂直な断面を示す図 本実施の形態に係るシールリングの装着方法を示す図 本実施の形態に係るシールリングの全体図 本実施の形態に係るシールリングを環状溝内に装着した状態の概略構成図 従来例に係るシールリングのカット部の概略構成図 従来例に係るシールリングのカット部の概略構成図

符号の説明

２ 外周面
３ 内周面
５ 一方の側面
６ 他方の側面
７ カット部
８ 凸部
９ 凸部
１０ 凸部
１１ 凸部
１４ 分離面
１５ （周方向の）対向面
１６ （周方向の）対向面
２０ 円筒面
２１ 円筒面
３０ 円筒面
３１ 円筒面
６０ （対向面の）隙間

以下、図１〜図６を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、実施の形態に基づいて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。

［シールリングの構成］
図１（ａ）を参照して、本実施の形態に係るシールリングの形状について説明を行う。図１（ａ）は、本実施の形態に係るシールリングのカット部７における概略構成を示すものである。なお、本実施の形態に係るシールリングの材料としては、例えばＰＴＦＥ、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ等の合成樹脂材が用いられる。なお、本実施の形態では、例えばＰＴＦＥを用いる場合は圧縮成形、また、ＰＥＥＫ、ＰＰＳを用いる場合は射出成形によって、シールリングが成形される。

図１（ａ）に示すように、本実施の形態に係るシールリングは、その一部にカット部７を有し、カット部７においてシールリングの一方の端部４０と、他方の端部５０とが凹凸嵌合する。

まず、シールリングの一方の端部４０（図１（ａ）右側の端部）の形状について説明する。

端部４０は、外周面２、内周面３、外周面２及び内周面３の周縁に連結する側面５、６、を有する。さらに、両側面の略中間には、外周面２及び内周面３に連結して端部４０を軸方向に２分する分離面１４が設けられる。分離面１４は、軸に対して垂直に設けられる平面であって、端部４０を図１（ａ）手前側と奥側に分離するものである。

そして分離面１４によって軸方向に２分された端部４０のうちの一方（図１（ａ）奥側）には、外周面２、内周面３、側面６、分離面１４、対向面１５、対向面１６、及び円筒面２０によって段形状が形成される。

具体的には、まず外周面２の周方向の端縁から径方向内側に延びるようにして、対向面１５が設けられる。対向面１５は、その法線方向がシールリングの周方向と略同一であって、シールリングの両端が凹凸嵌合する状態において、シールリングの他方の端部５０の対向面１５´と対向する面である。

そして、対向面１５の径方向内側の端縁からシールリングの周方向（他方の端部５０の方向）に延びるようにして、円筒面２０が設けられる。円筒面２０は、外周面２及び内周面３と同心的に設けられる。

そして、円筒面２０の周方向の端縁から内周面３の周方向の端縁まで延びるようにして、対向面１６が設けられる。対向面１６は上記で説明した対向面１５と同様に、その法線方向がシールリングの周方向と略同一であって、シールリングの両端が凹凸嵌合する状態において、シールリングの他方の端部の対向面１６´と対向する面である。

このようにして外周面２、対向面１５、円筒面２０、対向面１６、及び内周面３が連結することで、シールリングの一方の端部４０には、シールリングの内周側が凸の段形状が設けられる。さらに、この段形状は、分離面１４を境界として周方向にずれて２箇所設けられる。

すなわち、分離面１４によって２分されたうちの他方（図１（ａ）手前側）には、外周面２の周方向の端縁から径方向内側に延びるようにして設けられる対向面１７と、対向面１７の径方向内側の端部からシールリングの周方向（他方の端部の方向）に延びるようにして設けられる円筒面３０と、円筒面３０の周方向の端縁から内周面３の周方向の端縁まで延びるようにして設けられる対向面１８と、によって上記で説明したものと同様の段形状が形成される。

なお、対向面１７、対向面１８は、シールリングの他方の端部５０の対向面１７´、１８´に対向する面であり、円筒面３０は、外周面２及び内周面３と同心的に設けられるものである。

次に、シールリングの他方の端部５０（図１（ａ）左側の端部）の形状について説明する。シールリングの他方の端部５０の形状は、シールリングの一方の端部４０と凹凸嵌合することが可能な形状を有する。

すなわち、他方の端部５０においても分離面１４が設けられ、分離面１４を境界としてシールリングの周方向にずれて段形状が設けられる。なお、一方の端部４０では、シールリングの内周面側に凸部９、１０が形成されたが、他方の端部５０では、シールリングの外周面側に凸部８、１１が形成される。

また、他方の端部５０には、一方の端部４０に設けられる対向面１５、１６、１７、１８のそれぞれに対向する周方向の対向面１５´、１６´、１７´、１８´と、外周面２、内周面３と同心的な円筒面２１、３１が設けられる。

以上、シールリングの一方の端部４０と他方の端部５０をこのような構成とすることで、これらの両端部がカット部７において嵌合する状態では、それぞれの分離面１４どうしが隙間を生じることなく当接し、さらに一方の端部４０の円筒面２０、３０が、他方の端部５０の円筒面２１、３１に隙間を生じることなく当接することが可能である。

図１（ｂ）にシールリングの端部４０、５０が凹凸嵌合した状態の概略構成を示す。なお、図１（ｂ）中の斜線部は端部４０、５０に設けられた、円筒面どうし、及び分離面１４どうしが当接する領域を示している。

図１（ｂ）に示すように、本実施の形態に係るシールリングにおいては、それぞれの端部４０、５０に周方向にずらして設けられた２箇所の段形状が嵌合することで、分離面１４どうし、円筒面２０、２１、及び円筒面３０、３１が隙間を生じることなく当接している。

一方、それぞれの端部に設けられる周方向の対向面の間には、隙間６０が形成される。これは次の理由による。すなわち、本実施の形態のように合成樹脂材によって形成されるシールリングは、熱膨張、熱収縮等の熱変形が生じやすい。

しかし、シールリングの周方向に隙間６０を形成することで、シールリングが熱によって膨張、収縮しても、密封状態を維持しつつ隙間６０の分だけ寸法の変化量を吸収できる。従って、この特殊ステップカットを有するシールリングは、周囲の温度変化に起因してシールリングの周長が変化する場合であっても密封性能を維持することができる。

すなわち、本実施の形態に係るシールリングの対向面間に設けられる隙間６０は、シールリングの周長変化を許容せしめるために形成されるものである。

また、図１（ｂ）に示すように本実施の形態に係るシールリングによれば、カット部７を形成するシールリングの両端の対向面どうしに隙間６０を設ける構成であっても、軸と同心的なシールリングの断面、及び軸と垂直なシールリングの断面が、シールリングの周方向にわたって連続する構成である。この点について以下、説明する。

図２に軸と同心的なシールリングの断面（図２中Ｘ−Ｙ断面）を示す。また、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＡ−Ａ´を通るＸ−Ｙ断面、図２（ｃ）は、図２（ａ）におけるＢ−Ｂ´を通るＸ−Ｙ断面、図２（ｄ）は、図２（ａ）におけるＣ−Ｃ´を通るＸ−Ｙ断面を示すものである。

図２（ｂ）〜（ｄ）に示すように、軸と同心的なシールリングの断面（図２中Ｘ−Ｙ断面）は、どの断面もシールリングの周方向（Ｘ軸方向）にわたって連続する構成である。

図３に軸と垂直なシールリングの断面（図３中Ｘ−Ｚ断面）を示す。また、図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＡ−Ａ´を通るＸ−Ｚ断面、図３（ｃ）は、図３（ａ）におけるＢ−Ｂ´を通るＸ−Ｚ断面、図３（ｄ）は、図３（ａ）におけるＣ−Ｃ´を通るＸ−Ｚ断面を示すものである。

図３（ｂ）〜（ｄ）に示すように、軸と垂直なシールリングの断面（図３中Ｘ−Ｚ断面）は、どの断面もシールリングの周方向（Ｘ軸方向）にわたって連続する構成である。

すなわち、本実施の形態にかかるシールリングは、軸と同心的なシールリングの断面、及び軸と垂直なシールリングの断面が、シールリングの周方向にわたって連続する構成を有する。

よって、この構成によれば密封流体側と非密封流体側が連通する隙間を生じることがないので、ハウジングと軸の間の環状隙間を確実に封止することが可能になる。

［シールリングの装着方法］
図４、図５を参照して本実施の形態に係るシールリングの装着方法について説明する。図４は、本実施の形態に係るシールリングのカット部７における装着方法を示す図であり、図５は、本実施の形態に係るシールリングの全体図である。

図４に示すように、本実施の形態に係るシールリングを装着する際は、一方の端部４０に設けられる円筒面２０、円筒面３０を、それぞれ他方の端部５０に設けられる円筒面２１、円筒面３１に当接させるように、両端部どうしを嵌合させればよい。

本実施の形態に係るシールリングによれば、カット部７においてシールリングの端部を径方向に移動させることが可能である。

すなわち、図５に示すように、本実施の形態に係るシールリングによれば、シールリングの端部を周方向に移動させることなく、径方向へ移動させることでシールリングを装着することが可能になるので、シールリングの装着性を向上させることができる。

また、本実施の形態に係るシールリングは合成樹脂材によって形成されるものであるので、シールリングの端部を一旦径方向へ移動させてシールリングが変形しても、合成樹脂のもつ弾性復元力により、シールリングは装着時には元の環状形状に戻り、環状隙間を確実に封止することが可能になる。

［内周シールもしくは外周シールとして用いる場合］
図６を参照して、本実施の形態に係るシールリングを内周シール、及び外周シールをして用いる場合のカット部７の構成について説明する。

図６（ａ）は、本実施の形態に係るシールリングを軸の外周面に形成される環状溝内に装着した場合、すなわち本実施の形態に係るシールリングを外周シールとして用いた場合の概略構成を示す。また、図６（ｂ）は、本実施の形態に係るシールリングをハウジングの内周面に形成される環状溝内に装着した場合、すなわち本実施の形態に係るシールリングを内周シールとして用いた場合の概略構成を示す。

図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように、本実施の形態に係るシールリングを外周シール、または内周シールとして用いる場合であっても、軸と同心的なシールリングの断面、及び軸と垂直的なシールリングの断面が、シールリングの周方向にわたって連続する構成であり、不連続な部分は形成されない。

すなわち、従来のシールリングの構成であれば、外周面側もしくは内周面側のどちらか一方に不連続な部分が形成されていたため、同じ構造のシールリングを内周シール、及び外周シールとして適用することは困難であった（図７（ｆ）参照）。

これに対して本実施の形態に係るシールリングによれば、外周面２及び内周面３ともに周方向にわたって連続する構成である。すなわち、同じ構造のシールリングを内周シールにも外周シールにも適用することが可能である。よって、内周シールと外周シールの製造工程をわける必要がないのでシールリングの製造コストの低減を達成することができる。

以上より、本実施の形態に係るシールリングによれば、シールリングの一箇所にカット部７が形成され、シールリングの両端における周方向に対向する対向面の間に間隙が形成されるシールリングにおいて、シールリングの軸と同心的、及び軸に垂直的な断面のいずれもが、シールリングの周方向にわたって連続する構成であるので、密封流体側と非密封流体側とが連通する隙間を生じることがない。よって、内周シールにも外周シールにも用いることが可能なシールリングを提供することが可能である。

さらに、本実施の形態に係るシールリングによれば、両端部をシールリングの径方向に移動させることが可能な構成を有するので、シールリングの装着性を向上させることが可能になる。

Claims (2)

1. 相対的に運動する２部材間の環状隙間に設けられ、該環状隙間を封止するシールリングであって、
   シールリングの周方向の一箇所にはカット部が設けられ、カット部を形成するシールリングの両端には互いに対向する周方向の対向面が形成され、対向面どうしの間に周長変化を許容せしめるように隙間が形成されると共に、
   シールリングは、
   外周面と、
   内周面と、
   外周面の周縁と内周面の周縁とを連結する両側面と、
   を備え、
   シールリングの周長変化にかかわらず、
   軸と同心的なシールリングの断面が、シールリングの径方向のいずれの位置においても、シールリングの周方向にわたって連続する構成であり、
   かつ、軸と垂直なシールリングの断面が、シールリングの径方向のいずれの位置においてもシールリングの周方向にわたって連続する構成であることを特徴とするシールリング。
2. シールリングのそれぞれの端部には、
   外周面と、
   外周面の周方向の端縁から径方向内側へ延びる対向面と、
   該対向面の径方向内側の端縁から周方向へ延びる、軸と略同心的な円筒面と、
   該円筒面の周方向の端縁から径方向内側へ内周面の周方向の端縁まで延びる対向面と、
   内周面と、
   によって形成される段形状を有すると共に、
   該段形状は、
   内周面と外周面に連結し、シールリングの端部を軸方向に２分する分離面を境界として、シールリングの周方向にずれて２箇所設けられる構成であって、
   シールリングの一方の端部は、内周面側が凸の段形状を有し、
   シールリングの他方の端部は、外周面側が凸の段形状を有し、
   シールリングの両端部が嵌合する状態では、
   それぞれの端部に設けられた分離面、及び円筒面どうしが当接することを特徴とする請求項１に記載のシールリング。

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