WO2016113923A1 - シールリング及び密封構造 - Google Patents

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peripheral surface
shaft
thin
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関　一成
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Nok株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a seal ring and a sealing structure for sealing an annular gap between a shaft and a shaft hole of a housing.
  • a seal ring that is mounted in an annular groove provided on the outer peripheral surface side of the shaft and seals the annular clearance between the shaft and the housing. Is provided.
  • a shaft in which a seal ring is previously mounted in an annular groove is inserted into a shaft hole provided in the housing.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of an operation for inserting a shaft through a housing in the prior art.
  • the shaft 200 in which the seal ring 500 is previously mounted in the annular groove 210 is inserted into the shaft hole 310 provided in the housing 300 in the arrow X direction in the drawing.
  • the seal ring 500 protrudes downward from the outer peripheral surface of the shaft 200 due to its own weight, the lower portion Y of the seal ring 500 hits the front end of the housing 300, so that the portion Y is damaged.
  • the seal ring 500 protrudes downward from the outer peripheral surface of the shaft 200 due to its own weight
  • the seal ring 500 is configured to exert a sealing function by being in close contact with the side wall surface of the annular groove 210 and the inner peripheral surface of the shaft hole 310. Therefore, a gap is formed between the inner peripheral surface of the seal ring 500 and the groove bottom of the annular groove 210.
  • the seal ring 500 is suspended in the annular groove 210 due to its own weight, and the center axis CS of the seal ring 500 is downward with respect to the center axis C of the shaft 200. To position. Therefore, the seal ring 500 protrudes downward from the outer peripheral surface of the shaft 200.
  • a dotted line in FIG. 9 indicates the position of the seal ring 500 when the center axis CS of the seal ring 500 is coincident with the center axis C of the shaft 200.
  • the distance between the center axis C of the shaft 200 and the center axis CS of the seal ring 500 during the above operation is the size of the gap between the inner peripheral surface of the seal ring 500 and the groove bottom of the annular groove 210.
  • the corners 213 at both ends of the groove bottom of the annular groove 210 are formed by curved surfaces that connect the groove bottom 212 and the groove side surface (side wall surface 211) of the annular groove 210 for reasons such as manufacturing. May be configured.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a sealing structure including a seal ring 500X according to a conventional example.
  • the seal ring 500 exhibits a sealing function by being in close contact with the side wall surface 211 of the annular groove 210. Therefore, the seal ring 500 must be prevented from coming into contact with the corner portion 213 formed of a curved surface. Therefore, if the corner 213 formed by the curved surface is large, the gap between the inner peripheral surface of the seal ring 500 and the groove bottom 212 of the annular groove 210 must be widened.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a sealing structure provided with a seal ring 500Y according to a conventional example.
  • an abutment portion is often provided at one place in the circumferential direction.
  • the abutment portion may have a complicated structure due to functional reasons. In such a case, the concave portion 510 as described above cannot be provided in the vicinity of the joint portion for reasons such as strength and manufacturing method.
  • PTFE is preferably used in a portion where sealability is required.
  • PTFE since it is relatively soft, the above problem of damage becomes more prominent.
  • ATs and CVTs for automobiles it is possible to confirm that the seal ring is damaged by inspection after the AT and CVT are assembled, so it takes a lot of work to replace the seal ring. End up.
  • An object of the present invention is to reduce the deviation of the center axis of the seal ring with respect to the center axis of the shaft during insertion of the shaft into the housing, thereby suppressing the seal ring from hitting the tip of the housing. And providing a sealing structure.
  • the present invention employs the following means in order to solve the above problems.
  • the seal ring of the present invention is A resin seal ring that is mounted in an annular groove provided on the outer peripheral surface side of the shaft and seals an annular gap between the shaft and the housing, The annular gap is sealed by being in close contact with the low-pressure side wall surface of the annular groove and the inner peripheral surface of the shaft hole through which the shaft of the housing is inserted, and at one place in the circumferential direction.
  • a thin-walled portion having a thin radial thickness and a range of less than 180 ° with respect to the circumferential direction, and being configured to protrude radially inward from the inner peripheral surface of the thin-walled portion, And is composed of a thick part with a thicker radial thickness than the part,
  • the joint part is provided in the thin part, Recesses for forming a gap with the corners at both ends of the annular groove are formed in the end portions on the inner peripheral surface sides of the both side surfaces of the thick portion, respectively. It is characterized by that.
  • the sealing structure of the present invention is A shaft provided with an annular groove on the outer peripheral surface side; A housing having a shaft hole through which the shaft is inserted; The annular gap between the shaft and the housing is sealed at one place in the circumferential direction by closely contacting the low-pressure side wall surface of the annular groove and the inner peripheral surface of the shaft hole.
  • a resin seal ring provided with a joint portion;
  • the seal ring is A thin-walled portion having a thin radial thickness and a range of less than 180 ° with respect to the circumferential direction, and being configured to protrude radially inward from the inner peripheral surface of the thin-walled portion, And is composed of a thick part with a thicker radial thickness than the part,
  • the joint part is provided in the thin part, Recesses for forming a gap with the corners at both ends of the annular groove are formed in the end portions on the inner peripheral surface sides of the both side surfaces of the thick portion, respectively. It is characterized by that.
  • the seal ring includes a thin portion and a thick portion, and the thin portion is provided in a range of less than 180 ° with respect to the circumferential direction.
  • the inner peripheral surface of the thick portion of the seal ring comes into contact with the groove bottom of the annular groove provided on the shaft.
  • the recessed part for forming a clearance gap between the corner part of the groove bottom both ends is formed in the edge part of each inner peripheral surface side in the both sides
  • the thickness of the thick portion is increased while maintaining the sealing performance. The shift of the center axis of the seal ring with respect to the center axis can be reduced.
  • the abutment portion is provided in the thin portion, the structure of the abutment portion does not hinder the formation of the recess.
  • the corners at both ends of the groove bottom of the annular groove are configured by curved surfaces that connect the groove bottom and the groove side surface of the annular groove
  • the radius of curvature of the inner peripheral surface of the thin-walled portion is RA
  • the radius of curvature of the inner peripheral surface of the thick-walled portion is RB
  • the radius of curvature at the largest radial portion of the portion provided with the concave portion is RBX
  • the curved surface If the half of the outer diameter at the largest portion in the radial direction among the corners constituted by RC is RC, and the half of the outer diameter at the groove bottom of the annular groove is RD, RA> RC, RBX>RC>RB> RD Any of these may be satisfied.
  • the abutment portion is cut in a staircase shape when viewed from either the outer peripheral surface side or both side wall surfaces, so that a first fitting convex portion and a first one are formed on the outer peripheral surface side of one side through the cutting portion.
  • a fitting recess is provided, and on the outer peripheral surface side of the other side, a second fitting recess that fits the first fitting convex and a second fitting convex that fits in the first fitting recess may be provided. .
  • the concave portion may be formed by heat press processing.
  • the seal ring when the shaft is inserted into the housing, the seal ring hits the front end of the housing by reducing the shift of the center axis of the seal ring with respect to the center axis of the shaft. Can be suppressed.
  • FIG. 1 is a side view of a seal ring according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of a side view of the seal ring according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a partially enlarged view of a side view of the seal ring according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a partially enlarged view of the view of the seal ring according to the embodiment of the present invention as viewed from the outer peripheral surface side.
  • FIG. 5 is a partially enlarged view of the view of the seal ring according to the embodiment of the present invention as viewed from the inner peripheral surface side.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a sealing structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a sealing structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is an explanatory view of the operation of inserting the shaft through the housing in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of an operation for inserting a shaft through a housing in the prior art.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a sealing structure including a seal ring according to a conventional example.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a sealing structure including a seal ring according to a conventional example.
  • a seal ring and a sealing structure according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • the seal ring and the sealing structure according to the present embodiment seal an annular gap between a relatively rotating shaft and a housing in order to maintain hydraulic pressure in a transmission such as an AT or CVT for automobiles. It is used for the purpose to do.
  • “high pressure side” means a side that becomes high when differential pressure occurs on both sides of the seal ring
  • “low pressure side” means that differential pressure occurs on both sides of the seal ring. This means the side that is at low pressure.
  • FIG. 1 is a side view of a seal ring according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of a side view of the seal ring according to the embodiment of the present invention, and is an enlarged view of a circled portion in FIG.
  • FIG. 3 is a partially enlarged view of a side view of the seal ring according to the embodiment of the present invention, and is an enlarged view of the surface on the opposite side of the circled portion in FIG. FIG.
  • FIG. 4 is a partially enlarged view of the seal ring according to the embodiment of the present invention as viewed from the outer peripheral surface side, and is a view of the circled portion in FIG. 1 as viewed from the outer peripheral surface side.
  • FIG. 5 is a partially enlarged view of the seal ring according to the embodiment of the present invention as viewed from the inner peripheral surface side, and is a view of the circled portion in FIG. 1 as viewed from the inner peripheral surface side.
  • the seal ring 100 is mounted in an annular groove 210 provided on the outer peripheral surface side of the shaft 200.
  • the seal ring 100 seals an annular gap between the relatively rotating shaft 200 and the housing 300 (the inner peripheral surface of the shaft hole 310 through which the shaft 200 is inserted in the housing 300) (FIGS. 6 and 6). 7).
  • the seal ring 100 maintains the fluid pressure in the seal target region configured so that the fluid pressure (hydraulic pressure in the present embodiment) changes.
  • the fluid pressure in the region on the right side in FIGS. 6 and 7 is configured to change, and the seal ring 100 maintains the fluid pressure in the region to be sealed on the right side in FIGS.
  • the seal ring 100 is composed of an annular member made of polytetrafluoroethylene (PTFE).
  • An abutment portion 110 is provided at one place in the circumferential direction of the seal ring 100.
  • the seal ring 100 is configured so as to protrude inward in the radial direction from the inner peripheral surface of the thin part 100A and the thin part 100A having a small radial thickness, thereby being more radial than the thin part 100A.
  • the thick portion 100B is thick. Accordingly, when the seal ring 100 is viewed from the side, the outer peripheral surface is circular, whereas the inner peripheral surface is provided with a step in the radial direction.
  • 100A and 100B in a figure have each shown the range in which a thin part is provided, and the range in which a thick part is provided.
  • Said thin part 100A is provided in the range below 180 degrees with respect to the circumferential direction.
  • the above-mentioned joint part 110 is provided in this thin part 100A.
  • the recessed part 120 is each formed in the edge part of each inner peripheral surface side in the both sides
  • the pair of recesses 120 is provided to form a gap between the corners 213 at both ends of the annular groove 210 (see FIG. 7).
  • the recessed part 120 which concerns on a present Example is comprised so that a cross section may become a rectangle.
  • the cross section of the thin portion 100A is rectangular (see FIG. 6), whereas the cross section of the thick portion 100B is T-shaped (see FIG. 7).
  • the seal ring 100 can be obtained by molding with a mold.
  • the joint portion 110 may be formed by molding or may be formed by cutting.
  • the recess 120 is preferably formed by a heat press that pressurizes while heating (see JP 2012-11646 A). This eliminates the need for complicated machining by machining, and allows the recess 120 to be easily formed with less man-hours. Moreover, the dimensional accuracy of the part which forms the recessed part 120 can be raised, and the influence on the dimensional accuracy of the site
  • the configuration of the abutment portion 110 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 5 in particular.
  • the joint part 110 according to the present embodiment employs a special step cut cut in a step shape when viewed from either the outer peripheral surface side or both side wall surfaces.
  • the first fitting convex portion 111 and the first fitting concave portion 114 are provided on the outer peripheral surface side on one side via the cutting portion, and the outer peripheral surface side on the other side is provided.
  • a second fitting concave portion 113 into which the first fitting convex portion 111 is fitted and a second fitting convex portion 112 to be fitted into the first fitting concave portion 114 are provided.
  • the end surface 115 on the inner peripheral surface side on one side and the end surface 116 on the inner peripheral side on the other side face each other through the cutting portion. Since the special step cut is a known technique, a detailed description thereof is omitted, but it has a characteristic of maintaining a stable sealing performance even if the circumference of the seal ring 100 is changed due to thermal expansion and contraction.
  • the “cutting portion” includes not only the case of being cut by cutting, but also the case of being obtained by molding.
  • FIGS. 6 and 7 are schematic cross-sectional views of a sealing structure according to an embodiment of the present invention.
  • a seal ring 100 in FIG. 6 is a cross-sectional view along AA in FIG. 2
  • the seal ring 100 in FIG. 1 is a BB sectional view in FIG. 6 and 7 show a state in which the engine is started and the fluid pressure in the right region is higher than that in the left region via the seal ring 100.
  • the seal ring 100 is in close contact with the side wall surface 211 on the low pressure side in the annular groove 210 and the inner peripheral surface of the shaft hole 310 in the housing 300, so that the space between the shaft 200 and the housing 300 is set. Seal the annular gap.
  • the radius of curvature of the largest radial portion of the portion of the seal ring 100 where the recess 120 is provided is RBX
  • the axial width of the recess 120 is HB.
  • the annular groove 210 half of the outer diameter at the largest radial portion of the corner 213 formed by the curved surface is RC, the width of the corner 213 is HC, and the outer diameter is half of the groove bottom 212. Is RD.
  • RA> RC, RBX> RC> RB> RD and HB> HC are all designed to be satisfied.
  • RA> RC the side surface of the thin portion 100 ⁇ / b> A does not come into contact with the corner portion 213 in the annular groove 210.
  • RBX> RC and HB> HC the side surface of the thick portion 100B does not contact the corner portion 213 of the annular groove 210. Therefore, the side surface of the seal ring 100 does not contact the corner portion 213 over the entire area. That is, the side surface of the seal ring 100 contacts the side wall surface 211 of the annular groove 210 over the entire area.
  • RC> RB> RD the thickness of the thick portion 100B can be increased without the seal ring 100 coming into contact with the corner portion 213.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram of the operation of inserting the shaft through the housing in this embodiment.
  • the shaft 200 in which the seal ring 100 is mounted in the annular groove 210 in advance is inserted into the shaft hole 310 provided in the housing 300 in the arrow X direction in the figure.
  • the inner peripheral surface of the thick wall portion 100B is in contact with the groove bottom 212 of the annular groove 210. Therefore, during the insertion operation, the center axis C of the shaft 200 and the center axis CS of the seal ring 100 can be substantially matched.
  • the seal ring 100 includes the thin portion 100A and the thick portion 100B, and the thin portion 100A is provided in a range of less than 180 ° with respect to the circumferential direction.
  • the inner peripheral surface of the thick portion 100B of the seal ring 100 is in contact with the groove bottom 212 of the annular groove 210 provided on the shaft 200.
  • the recessed part 120 for forming a clearance gap between the corner part 213 of the groove bottom both ends in the edge part of each inner peripheral surface side in the both sides
  • the thickness of the thick portion 100B is increased while maintaining the sealing performance, whereby the shaft 200 to the housing 300 is increased. It is possible to reduce the deviation of the central axis CS of the seal ring 100 from the central axis C of the shaft 200 during the insertion operation. Thereby, it can suppress that the seal ring 100 protrudes below rather than the outer peripheral surface of the axis
  • the abutment portion 110 since the abutment portion 110 is provided in the thin portion 100A, the structure of the abutment portion 110 does not hinder the formation of the recess 120. Therefore, even if a special step having a relatively complicated structure is employed as the abutment portion 110 as in the present embodiment, the formation of the recess 120 is not hindered.
  • seal ring 100 is made of PTFE
  • the material of the seal ring in the present invention is not limited to PTFE, and other resin materials can be used.
  • it since it can suppress that a seal ring hits a housing and it is damaged, it is especially effective when a soft resin material is employ
  • the joint portion in the present invention is not limited to the special step cut, and a joint portion of another structure can be adopted.
  • the joint portion in the present invention since it is not necessary to form a concave portion in the joint portion, it is particularly effective when a joint portion having a complicated structure in which it is difficult to form the concave portion is employed.
  • the recess 120 is configured to have a rectangular cross section.
  • the shape of the recess in the present invention is not limited as long as a gap can be formed between the corners 213 at both ends of the annular groove 210.
  • a recess may be formed. That is, you may comprise so that the cross section of a recessed part may become a triangle.

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Abstract

　ハウジングへの軸の挿通作業時に、軸の中心軸線に対するシールリングの中心軸線のずれを少なくさせることで、シールリングがハウジングの先端に突き当たってしまうことを抑制可能なシールリング及び密封構造を提供する。　径方向の肉厚が薄く、周方向に対して１８０°未満の範囲で設けられる薄肉部１００Ａと、薄肉部１００Ａの内周面よりも径方向内側に突出するように構成されることで、薄肉部１００Ａよりも径方向の肉厚が厚い厚肉部１００Ｂとから構成されると共に、合口部１１０は薄肉部１００Ａに設けられ、厚肉部１００Ｂの両側面における各内周面側の端部には、ハウジングに設けられた環状溝の溝底両端の隅部との間で隙間を形成させるための凹部１２０が全域に亘ってそれぞれ形成されていることを特徴とする。

Description

シールリング及び密封構造
　本発明は、軸とハウジングの軸孔との間の環状隙間を封止するシールリング及び密封構造に関する。
　例えば、自動車用のＡｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ（ＡＴ）やＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ　Ｖａｒｉａｂｌｅ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ（ＣＶＴ）においては、軸の外周面側に設けられた環状溝に装着され、軸とハウジングとの間の環状隙間を封止するシールリングが備えられている。このような技術においては、ハウジングに設けられた軸孔に対して、予め環状溝にシールリングが装着された軸が挿通される。
　ここで、軸が軸孔に挿通される際に、シールリングが損傷してしまうことがある。その理由について、図９を参照して説明する。図９は従来技術においてハウジングに軸を挿通させる作業の説明図である。上記の通り、ハウジング３００に設けられた軸孔３１０に、予め環状溝２１０にシールリング５００が装着された軸２００が、図中矢印Ｘ方向に挿通される。この時、シールリング５００が、自重によって軸２００の外周面よりも下方に飛び出してしまうため、シールリング５００の下方の部分Ｙがハウジング３００の先端に突き当たることにより、当該部分Ｙが損傷してしまうことがある。なお、シールリング５００は、環状溝２１０の側壁面と軸孔３１０の内周面に対してそれぞれ密着することによりシール機能を発揮するように構成されている。そのため、シールリング５００の内周面と環状溝２１０の溝底との間には隙間が形成されている。これにより、軸２００を軸孔３１０に挿通させる作業中、シールリング５００は自重により環状溝２１０に垂れ下がった状態となり、軸２００の中心軸線Ｃに対して、シールリング５００の中心軸線ＣＳは下方に位置する。従って、シールリング５００は軸２００の外周表面よりも下方に飛び出してしまう。なお、図９中の点線は、軸２００の中心軸線Ｃに対して、シールリング５００の中心軸線ＣＳが一致している場合におけるシールリング５００の位置を示している。
　ここで、上記の作業中における軸２００の中心軸線Ｃとシールリング５００の中心軸線ＣＳとの間隔は、シールリング５００の内周面と環状溝２１０の溝底との間の隙間の大きさに依存する。そのため、この隙間を狭くすることで、中心軸線Ｃと中心軸線ＣＳとの間隔を狭くすることが可能となる。しかしながら、図１０に示すように、環状溝２１０の溝底両端の隅部２１３は、製法上等の理由から、環状溝２１０の溝底２１２と溝側面（側壁面２１１）とを繋ぐ湾曲面により構成されることがある。なお、図１０は従来例に係るシールリング５００Ｘを備える密封構造の模式的断面図である。上記の通り、シールリング５００は環状溝２１０の側壁面２１１に密着することによりシール機能が発揮される。そのため、シールリング５００は、湾曲面で構成される隅部２１３に接触しないようにしなければならない。従って、湾曲面で構成される隅部２１３が大きいと、シールリング５００の内周面と環状溝２１０の溝底２１２との隙間を広くせざるを得ない。
　この対策として、図１１に示すように、シールリング５００Ｙの両側面における各内周面側の端部に凹部５１０が設けられた技術を採用することが考えられる。なお、図１１は従来例に係るシールリング５００Ｙを備える密封構造の模式的断面図である。しかしながら、樹脂製のシールリングの場合、環状溝２１０へのシールリングの装着作業性を高めるために、周方向の１箇所に合口部が設けられることが多い。また、この合口部については、機能上等の理由により、複雑な構造になることがある。そのような場合には、強度や製法上等の理由から合口部付近には、上記のような凹部５１０を設けることができない。
　なお、シールリングに用いられる材料としては、ＰＴＦＥやＰＥＥＫなど、各種の材料が用いられるが、シール性が要求される部位においては、ＰＴＦＥが好適に用いられる。ＰＴＦＥの場合、比較的柔らかいため、上記のような損傷の問題がより顕著になる。また、自動車用のＡＴやＣＶＴの場合、ＡＴ，ＣＶＴを組み立てた後の検査によって、シールリングに損傷が生じていることを確認可能なため、シールリングを交換する作業に非常に手間がかかってしまう。
国際公開第２００３／１００３０１号 特開平１０－１６９７８２号公報 特開２００６－２９３４９号公報
　本発明の目的は、ハウジングへの軸の挿通作業時に、軸の中心軸線に対するシールリングの中心軸線のずれを少なくさせることで、シールリングがハウジングの先端に突き当たってしまうことを抑制可能なシールリング及び密封構造を提供することにある。
　本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
　すなわち、本発明のシールリングは、
　軸の外周面側に設けられた環状溝に装着され、前記軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する樹脂製のシールリングであって、
　前記環状溝における低圧側の側壁面と、前記ハウジングにおける前記軸が挿通される軸孔の内周面とに対してそれぞれ密着することで、前記環状隙間を封止すると共に、周方向の１箇所には合口部が設けられているシールリングにおいて、
　径方向の肉厚が薄く、周方向に対して１８０°未満の範囲で設けられる薄肉部と、該薄肉部の内周面よりも径方向内側に突出するように構成されることで、該薄肉部よりも径方向の肉厚が厚い厚肉部とから構成されると共に、
　前記合口部は前記薄肉部に設けられ、
　前記厚肉部の両側面における各内周面側の端部には、前記環状溝の溝底両端の隅部との間で隙間を形成させるための凹部が全域に亘ってそれぞれ形成されていることを特徴とする。
　また、本発明の密封構造は、
　外周面側に環状溝が設けられた軸と、
　該軸が挿通される軸孔を有するハウジングと、
　前記環状溝における低圧側の側壁面と、前記軸孔の内周面とに対してそれぞれ密着することで、前記軸とハウジングとの間の環状隙間を封止すると共に、周方向の１箇所に合口部が設けられた樹脂製のシールリングと、
　を備える密封構造において、
　前記シールリングは、
　径方向の肉厚が薄く、周方向に対して１８０°未満の範囲で設けられる薄肉部と、該薄肉部の内周面よりも径方向内側に突出するように構成されることで、該薄肉部よりも径方向の肉厚が厚い厚肉部とから構成されると共に、
　前記合口部は前記薄肉部に設けられ、
　前記厚肉部の両側面における各内周面側の端部には、前記環状溝の溝底両端の隅部との間で隙間を形成させるための凹部が全域に亘ってそれぞれ形成されていることを特徴とする。
　本発明によれば、シールリングは、薄肉部と厚肉部により構成され、薄肉部は周方向に対して１８０°未満の範囲に設けられている。これにより、ハウジングへの軸の挿通作業時においては、シールリングにおける厚肉部の内周面が、軸に設けられた環状溝の溝底に対して接触した状態となる。また、厚肉部の両側面における各内周面側の端部には、環状溝の溝底両端の隅部との間で隙間を形成させるための凹部が全域に亘ってそれぞれ形成されている。従って、環状溝の側壁面に対するシールリングの密着が妨げられることはないため、シール性が維持されつつ、厚肉部の肉厚を厚くすることで、ハウジングへの軸の挿通作業時に、軸の中心軸線に対するシールリングの中心軸線のずれを少なくさせることが可能となる。また、合口部は薄肉部に設けられるので、凹部を形成するに当たり、合口部の構造が支障になることもない。
　ここで、前記環状溝の溝底両端の隅部は、該環状溝の溝底と溝側面とを繋ぐ湾曲面により構成されており、
　前記薄肉部の内周面の曲率半径をＲＡ，前記厚肉部の内周面の曲率半径をＲＢ，前記凹部が設けられた部分のうち径方向の最も大きな部位における曲率半径をＲＢＸ，湾曲面で構成された前記隅部のうち径方向の最も大きな部位における外径の半分をＲＣ，前記環状溝の溝底における外径の半分をＲＤとすると、
　ＲＡ＞ＲＣと、
　ＲＢＸ＞ＲＣ＞ＲＢ＞ＲＤ
のいずれも満たされるとよい。
　これにより、環状溝の溝底両端の（湾曲面で構成される）隅部と凹部との間に隙間を形成させることができ、かつ、厚肉部の径方向の肉厚を厚くして、軸の中心軸線に対するシールリングの中心軸線のずれを少なくさせることができる。
　前記合口部は、外周面側及び両側壁面側のいずれから見ても階段状に切断されることにより、切断部を介して一方の側の外周面側には第１嵌合凸部及び第１嵌合凹部が設けられ、他方の側の外周面側には第１嵌合凸部が嵌る第２嵌合凹部と第１嵌合凹部に嵌る第２嵌合凸部が設けられているとよい。
　また、前記凹部はヒートプレス加工により形成されるとよい。
　以上説明したように、本発明によれば、ハウジングへの軸の挿通作業時に、軸の中心軸線に対するシールリングの中心軸線のずれを少なくさせることで、シールリングがハウジングの先端に突き当たってしまうことを抑制することができる。
図１は本発明の実施例に係るシールリングの側面図である。 図２は本発明の実施例に係るシールリングの側面図の一部拡大図である。 図３は本発明の実施例に係るシールリングの側面図の一部拡大図である。 図４は本発明の実施例に係るシールリングの外周面側から見た図の一部拡大図である。 図５は本発明の実施例に係るシールリングの内周面側から見た図の一部拡大図である。 図６は本発明の実施例に係る密封構造の模式的断面図である。 図７は本発明の実施例に係る密封構造の模式的断面図である。 図８は本発明の実施例においてハウジングに軸を挿通させる作業の説明図である。 図９は従来技術においてハウジングに軸を挿通させる作業の説明図である。 図１０は従来例に係るシールリングを備える密封構造の模式的断面図である。 図１１は従来例に係るシールリングを備える密封構造の模式的断面図である。
　以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例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。
　（実施例）
　図１～図８を参照して、本発明の実施例に係るシールリング及び密封構造について説明する。なお、本実施例に係るシールリング及び密封構造は、自動車用のＡＴやＣＶＴなどの変速機において、油圧を保持させるために、相対的に回転する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する用途に用いられるものである。また、以下の説明において、「高圧側」とは、シールリングの両側に差圧が生じた際に高圧となる側を意味し、「低圧側」とは、シールリングの両側に差圧が生じた際に低圧となる側を意味する。
　＜シールリング＞
　特に、図１～図５を参照して、本実施例に係るシールリング１００について説明する。図１は本発明の実施例に係るシールリングの側面図である。図２は本発明の実施例に係るシールリングの側面図の一部拡大図であり、図１中の丸で囲った部分を拡大した図である。図３は本発明の実施例に係るシールリングの側面図の一部拡大図であり、図１中の丸で囲った部分の反対側の面を拡大した図である。図４は本発明の実施例に係るシールリングの外周面側から見た図の一部拡大図であり、図１中の丸で囲った部分を外周面側から見た図である。図５は本発明の実施例に係るシールリングの内周面側から見た図の一部拡大図であり、図１中の丸で囲った部分を内周面側から見た図である。
　本実施例に係るシールリング１００は、軸２００の外周面側に設けられた環状溝２１０に装着される。そして、シールリング１００は、相対的に回転する軸２００とハウジング３００（ハウジング３００における軸２００が挿通される軸孔３１０の内周面）との間の環状隙間を封止する（図６及び図７参照）。これにより、シールリング１００は、流体圧力（本実施例では油圧）が変化するように構成されたシール対象領域の流体圧力を保持する。ここで、本実施例においては、図６，７中の右側の領域の流体圧力が変化するように構成されており、シールリング１００は図６，７中右側のシール対象領域の流体圧力を保持する役割を担っている。なお、自動車のエンジンが停止した状態においては、シール対象領域の流体圧力は低く、無負荷の状態となっており、エンジンをかけるとシール対象領域の流体圧力は高くなる。
　本実施例に係るシールリング１００は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製の環状部材により構成されている。このシールリング１００の周方向の１箇所には合口部１１０が設けられている。また、このシールリング１００は、径方向の肉厚が薄い薄肉部１００Ａと、薄肉部１００Ａの内周面よりも径方向内側に突出するように構成されることで、薄肉部１００Ａよりも径方向の肉厚が厚い厚肉部１００Ｂとから構成される。従って、シールリング１００を側面側から見ると、外周面は円形であるのに対して、内周面は径方向に段差が設けられている。なお、図中の１００Ａと１００Ｂは、薄肉部が設けられる範囲と厚肉部が設けられる範囲とをそれぞれ示している。上記の薄肉部１００Ａは、周方向に対して１８０°未満の範囲で設けられている。そして、この薄肉部１００Ａに、上記の合口部１１０が設けられている。また、厚肉部１００Ｂの両側面における各内周面側の端部には、凹部１２０が全域に亘ってそれぞれ形成されている。これら一対の凹部１２０は、環状溝２１０の溝底両端の隅部２１３との間で隙間を形成させるために設けられている（図７参照）。なお、本実施例に係る凹部１２０は断面が矩形となるように構成されている。
　このような一対の凹部１２０が設けられることにより、薄肉部１００Ａの断面は矩形であるのに対して（図６参照）、厚肉部１００Ｂの断面はＴ字形状となる（図７参照）。なお、シールリング１００は、金型による成形により得ることができる。合口部１１０については成形により形成してもよいし、切削加工により形成してもよい。また、凹部１２０については、加熱しつつ加圧するヒートプレスにより形成するのが好適である（特開２０１２－１１６４６号公報参照）。これにより、マシニングによる複雑な加工が不要となり、少ない工数で容易に凹部１２０を形成させることができる。また、凹部１２０を形成する部分の寸法精度を高めることができ、かつプレスを行わない部位の寸法精度への影響も抑制することができる。
　本実施例に係る合口部１１０の構成について、特に、図２～図５を参照して説明する。本実施例に係る合口部１１０は、外周面側及び両側壁面側のいずれから見ても階段状に切断された特殊ステップカットを採用している。これにより、シールリング１００においては、切断部を介して一方の側の外周面側には第１嵌合凸部１１１及び第１嵌合凹部１１４が設けられ、他方の側の外周面側には第１嵌合凸部１１１が嵌る第２嵌合凹部１１３と第１嵌合凹部１１４に嵌る第２嵌合凸部１１２が設けられている。なお、切断部を介して一方の側の内周面側の端面１１５と他方の側の内周側の端面１１６は互いに対向している。特殊ステップカットに関しては公知技術であるので、その詳細な説明は省略するが、熱膨張収縮によりシールリング１００の周長が変化しても安定したシール性能を維持する特性を有する。なお、「切断部」については、切削加工により切断される場合だけでなく、成形により得られる場合も含まれる。
　＜密封構造＞
　特に、図６及び図７を参照して、本実施例に係る密封構造について説明する。図６及び図７は本発明の実施例に係る密封構造の模式的断面図であり、図６中のシールリング１００は図２中のＡＡ断面図であり、図７中のシールリング１００は図１中のＢＢ断面図である。図６及び図７においては、エンジンがかかり、シールリング１００を介して、左側の領域に比べて右側の領域の流体圧力の方が高くなった状態を示している。この状態で、シールリング１００は、環状溝２１０における低圧側の側壁面２１１と、ハウジング３００における軸孔３１０の内周面とに対してそれぞれ密着することで、軸２００とハウジング３００との間の環状隙間を封止する。
　＜シールリングと環状溝との寸法関係＞
　外力が作用していない状態におけるシールリング１００と環状溝２１０との寸法関係について詳細に説明する。環状溝２１０の溝底両端の隅部２１３は、環状溝２１０の溝底２１２と溝側面（側壁面２１１）とを繋ぐ湾曲面により構成されている。ここで、シールリング１００における薄肉部１００Ａの内周面の曲率半径をＲＡとし、厚肉部１００Ｂの内周面の曲率半径をＲＢとする。また、シールリング１００における凹部１２０が設けられた部分のうち径方向の最も大きな部位における曲率半径をＲＢＸとし、凹部１２０の軸線方向の幅をＨＢとする。そして、環状溝２１０において、湾曲面で構成された隅部２１３のうち径方向の最も大きな部位における外径の半分をＲＣとし、隅部２１３の幅をＨＣとし、溝底２１２における外径の半分をＲＤとする。
　すると、ＲＡ＞ＲＣ、ＲＢＸ＞ＲＣ＞ＲＢ＞ＲＤ及びＨＢ＞ＨＣのいずれも満たされるように設計されている。ＲＡ＞ＲＣを満たすことにより、薄肉部１００Ａの側面が環状溝２１０における隅部２１３に接触することはない。ＲＢＸ＞ＲＣ及びＨＢ＞ＨＣを満たすことにより、厚肉部１００Ｂの側面が環状溝２１０における隅部２１３に接触することもない。従って、シールリング１００の側面は、全域に亘って隅部２１３に接触することはない。つまり、シールリング１００の側面は、全域に亘って環状溝２１０の側壁面２１１に接触することになる。また、ＲＣ＞ＲＢ＞ＲＤを満たすことにより、シールリング１００が隅部２１３に接触してしまうことなく、厚肉部１００Ｂの肉厚を厚くすることができる。
　＜ハウジングへの軸の挿通作業＞
　特に、図８を参照して、本実施例に係るハウジングへの軸の挿通作業について説明する。図８は本実施例においてハウジングに軸を挿通させる作業の説明図である。ハウジング３００に設けられた軸孔３１０に、予め環状溝２１０にシールリング１００が装着された軸２００が、図中矢印Ｘ方向に挿通される。本実施例においては、厚肉部１００Ｂにおける内周面が環状溝２１０の溝底２１２に接触した状態となる。そのため、挿通作業時において、軸２００の中心軸線Ｃとシールリング１００の中心軸線ＣＳとをほぼ一致させることができる。
　＜本実施例に係る密封装置の優れた点＞
　本実施例によれば、シールリング１００は、薄肉部１００Ａと厚肉部１００Ｂにより構成され、薄肉部１００Ａは周方向に対して１８０°未満の範囲に設けられている。これにより、ハウジング３００への軸２００の挿通作業時においては、シールリング１００における厚肉部１００Ｂの内周面が、軸２００に設けられた環状溝２１０の溝底２１２に対して接触した状態となる。また、厚肉部１００Ｂの両側面における各内周面側の端部には、環状溝２１０の溝底両端の隅部２１３との間で隙間を形成させるための凹部１２０が全域に亘ってそれぞれ形成されている。従って、環状溝２１０の側壁面２１１に対するシールリング１００の密着が妨げられることはないため、シール性が維持されつつ、厚肉部１００Ｂの肉厚を厚くすることで、ハウジング３００への軸２００の挿通作業時に、軸２００の中心軸線Ｃに対するシールリング１００の中心軸線ＣＳのずれを少なくさせることが可能となる。これにより、挿通作業時において、シールリング１００が軸２００の外周表面よりも下方に飛び出してしまうことを抑制することができる。従って、シールリング１００がハウジング３００の先端に突き当たってしまうことを抑制することができ、シールリング１００が損傷してしまうことを抑制することができる。
　ここで、ＲＢ＝ＲＤとすれば、理論上、軸２００の中心軸線Ｃとシールリング１００の中心軸線ＣＳは完全に一致することになる。しかしながら、シールリング１００の外周面を軸孔３１０の内周面に密着させるために、シールリング１００の内周面に流体圧力を作用させる必要がある。そのため、ＲＢ＞ＲＤとする必要がある。ただし、中心軸線Ｃと中心軸線ＣＳをできる限り一致させるために、できる限りＲＢとＲＤとの差を少なくするのが望ましい。
　また、本実施例においては、合口部１１０は薄肉部１００Ａに設けられるので、凹部１２０を形成するに当たり、合口部１１０の構造が支障になることもない。従って、本実施例のように、合口部１１０として、比較的構造が複雑な特殊ステップを採用しても、凹部１２０の形成には支障が来されない。
　＜その他＞
　本実施例においては、シールリング１００がＰＴＦＥ製の場合を示したが、本発明におけるシールリングの材料としては、ＰＴＦＥに限らず、他の樹脂材料を用いることができる。本発明においては、シールリングがハウジングに突き当たって損傷してしまうことを抑制できるため、柔らかい樹脂材料が採用された場合に特に効果的である。
　また、本実施例においては、合口部が特殊ステップカットの場合を示したが、本発明における合口部は、特殊ステップカットに限らず、他の構造の合口部も採用し得る。本発明においては、合口部に凹部を形成する必要がないため、特に、凹部を形成するのが難しい複雑な構造の合口部が採用された場合に効果的である。
　また、本実施例においては、凹部１２０は、断面が矩形となるように構成される場合を示した。ただし、本発明における凹部は、環状溝２１０の溝底両端の隅部２１３との間で隙間を形成させることが可能であれば、その形状が限定されることはない。例えば、シールリングにおける厚肉部の軸線方向の幅が外周面側から内周面側に向かって狭くなるように、厚肉部の両側面における各内周面側にテーパ面を形成することで凹部を形成してもよい。つまり、凹部の断面が三角形となるように構成してもよい。
　１００　シールリング
　１００Ａ　薄肉部
　１００Ｂ　厚肉部
　１１０　合口部
　１１１　第１嵌合凸部
　１１２　第２嵌合凸部
　１１３　第２嵌合凹部
　１１４　第１嵌合凹部
　１１５　端面
　１１６　端面
　１２０　凹部
　２００　軸
　２１０　環状溝
　２１１　側壁面
　２１２　溝底
　２１３　隅部
　３００　ハウジング
　３１０　軸孔

Claims (7)

  1. 　軸の外周面側に設けられた環状溝に装着され、前記軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する樹脂製のシールリングであって、
    　前記環状溝における低圧側の側壁面と、前記ハウジングにおける前記軸が挿通される軸孔の内周面とに対してそれぞれ密着することで、前記環状隙間を封止すると共に、周方向の１箇所には合口部が設けられているシールリングにおいて、
    　径方向の肉厚が薄く、周方向に対して１８０°未満の範囲で設けられる薄肉部と、該薄肉部の内周面よりも径方向内側に突出するように構成されることで、該薄肉部よりも径方向の肉厚が厚い厚肉部とから構成されると共に、
    　前記合口部は前記薄肉部に設けられ、
    　前記厚肉部の両側面における各内周面側の端部には、前記環状溝の溝底両端の隅部との間で隙間を形成させるための凹部が全域に亘ってそれぞれ形成されていることを特徴とするシールリング。
  2. 　前記合口部は、外周面側及び両側壁面側のいずれから見ても階段状に切断されることにより、切断部を介して一方の側の外周面側には第１嵌合凸部及び第１嵌合凹部が設けられ、他方の側の外周面側には第１嵌合凸部が嵌る第２嵌合凹部と第１嵌合凹部に嵌る第２嵌合凸部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のシールリング。
  3. 　前記凹部はヒートプレス加工により形成されることを特徴とする請求項１または２に記載のシールリング。
  4. 　外周面側に環状溝が設けられた軸と、
    　該軸が挿通される軸孔を有するハウジングと、
    　前記環状溝における低圧側の側壁面と、前記軸孔の内周面とに対してそれぞれ密着することで、前記軸とハウジングとの間の環状隙間を封止すると共に、周方向の１箇所に合口部が設けられた樹脂製のシールリングと、
    　を備える密封構造において、
    　前記シールリングは、
    　径方向の肉厚が薄く、周方向に対して１８０°未満の範囲で設けられる薄肉部と、該薄肉部の内周面よりも径方向内側に突出するように構成されることで、該薄肉部よりも径方向の肉厚が厚い厚肉部とから構成されると共に、
    　前記合口部は前記薄肉部に設けられ、
    　前記厚肉部の両側面における各内周面側の端部には、前記環状溝の溝底両端の隅部との間で隙間を形成させるための凹部が全域に亘ってそれぞれ形成されていることを特徴とする密封構造。
  5. 　前記環状溝の溝底両端の隅部は、該環状溝の溝底と溝側面とを繋ぐ湾曲面により構成されており、
    　前記薄肉部の内周面の曲率半径をＲＡ，前記厚肉部の内周面の曲率半径をＲＢ，前記凹部が設けられた部分のうち径方向の最も大きな部位における曲率半径をＲＢＸ，湾曲面で構成された前記隅部のうち径方向の最も大きな部位における外径の半分をＲＣ，前記環状溝の溝底における外径の半分をＲＤとすると、
    　ＲＡ＞ＲＣと、
    　ＲＢＸ＞ＲＣ＞ＲＢ＞ＲＤ
    のいずれも満たされることを特徴とする請求項４に記載の密封構造。
  6. 　前記合口部は、外周面側及び両側壁面側のいずれから見ても階段状に切断されることにより、切断部を介して一方の側の外周面側には第１嵌合凸部及び第１嵌合凹部が設けられ、他方の側の外周面側には第１嵌合凸部が嵌る第２嵌合凹部と第１嵌合凹部に嵌る第２嵌合凸部が設けられていることを特徴とする請求項４または５に記載の密封構造。
  7. 　前記凹部はヒートプレス加工により形成されることを特徴とする請求項４，５または６に記載の密封構造。
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