(57)【要約】【課題】高温と室温の間で使用温度が変動する使用状況で、密封性能に優れたシールリングを提供する。【解決手段】円周１箇所に合口部（５）を有する円環状の樹脂製シールリング本体（１）と、このシールリング本体（１）の内周面（２）に配設されるＣ形状の金属バネ（11）を、備え、シールリング本体（１）の全内周 360°の内の 285°以上にわたって金属バネ（11）が接触する。【選択図】図２
2020020358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周１箇所に合口部（５）を有する樹脂製シールリング本体（１）と、該シールリング本体（１）の内周面（２）に対してラジアル外方へ弾発付勢力（Ｆ）をもって接触するように嵌込まれたＣ形状の金属バネ（11）とを、有するシールリングに於て、
上記シールリング本体（１）の樹脂のガラス転移温度以上の高温と、ガラス転移温度よりも低い温度との間で温度変化を受ける温度環境で使用され、
上記シールリング本体（１）は上記合口部（５）が閉状態で真円形となり、
上記金属バネ（11）は、上記シールリング本体（１）の合口部（５）が閉状態で、上記シールリング本体（１）の全内周 360°の内の 285°以上の接触中心角度（θ20）をもって、接触していることを特徴とするシールリング。
【請求項２】
上記金属バネ（11）の横断面形状は、矩形である請求項１記載のシールリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、樹脂製シールリング本体と該シールリング本体をラジアル方向に付勢する金属製バネから成るシールリングは、図12に示すような構造であり、樹脂製シールリング本体41の樹脂のガラス転移より低い温度では、金属製バネ43はシールリング本体41をラジアル方向に付勢していれば安定した密封性を維持していた。なお、図12に示すように、金属製バネ43は、所定長さのストレート状バネ線材43Ａを、図12（Ｂ）の矢印Ｍ43，Ｍ43のように外力を付与しつつ弾性的に弯曲して、図12（Ａ）の如く樹脂製シールリング本体41の内周面42に当接するよう嵌め込んでいた。
また、先行技術として例えば、特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平２−１８９６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、図12に示す構造のシールリングそのものの軽量化、シールリングを組込んだ製品の軽量化を目的として、樹脂製シールリング本体41の樹脂のガラス転移温度より高い温度と、ガラス転移温度より低い温度との間で変化する温度環境下でも、シールリング本体41が樹脂製であるシールリングを使用することが増えてきた。
そうした温度変化をする使用環境下では、以下のような問題が発生した。
これは、樹脂製シールリング本体41がガラス転移温度より高い温度では、クリープが発生し、金属製バネ43に接触（付勢）されている箇所、接触（付勢）されていない箇所で、ガラス転移温度より低い温度になった際、シールリング本体41の熱収縮の度合いが異なり、被密封面とシールリングとの間に間隙が形成されたため、漏れ量が大きくなった。
【０００５】
本発明は、このように、使用環境温度が、シールリング本体の樹脂のガラス転移温度を超えた高温と、ガラス転移温度より低い温度の間の温度変化があっても、流体の漏れ量を抑制することができるシールリングを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、本発明は、円周１箇所に合口部を有する樹脂製シールリング本体と、該シールリング本体の内周面に対してラジアル外方へ弾発付勢力をもって接触するように嵌込まれたＣ形状の金属バネとを、有するシールリングに於て；上記シールリング本体の樹脂のガラス転移温度以上の高温と、ガラス転移温度よりも低い温度との間で温度変化を受ける温度環境で使用され；上記シールリング本体は上記合口部が閉状態で真円形となり；上記金属バネは、上記シールリング本体の合口部が閉状態で、上記シールリング本体の全内周 360°の内の 285°以上の接触中心角度をもって、接触している。
また、上記金属バネの横断面形状は、矩形である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、シールリング本体の樹脂のガラス転移温度を超えた高温と、ガラス転移温度よりも低い温度との間で、温度が変化する使用温度環境下で、密封すべき流体の漏れ量を十分に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の一形態を示す図であって、（Ａ）は自由状態の正面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は簡略構成説明図である。
【図２】被密封用円形内周面の内径寸法に対応した外径寸法まで全体を縮径した使用状態を示す図であって、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図である。
【図３】自由状態での単品の全体形状を示した図であって、（Ａ）はシールリング本体の正面図、（Ｂ）は金属バネの正面図である。
【図４】図２の使用状態における単品の全体形状を示した図であって、（Ａ）はシールリング本体の正面図、（Ｂ）は金属バネの正面図である。
【図５】説明図であって、（Ａ）は使用状態における要部拡大断面説明図、（Ｂ）は金属バネの簡略正面説明図、（Ｃ）は他の実施形態の使用状態における要部拡大断面説明図である。
【図６】図２の（ａ−ａ）（ｂ−ｂ）（ｃ−ｃ）（ｄ−ｄ）（ｅ−ｅ）（ｆ−ｆ）（ｇ−ｇ）（ｈ−ｈ）（ｊ−ｊ）（ｋ−ｋ）の各拡大断面図である。
【図７】図５（Ｃ）に示した他の実施形態において、図２及び図６に示した各部位に対応して示した拡大断面図である。
【図８】本発明のシールリングの外周面が被密封用円形内周面に圧接する接触面圧力Ｐが、使用時間Ｎによって変化してゆくことを説明したグラフ図である。
【図９】他の実施形態の自由状態での全体形状を示した図であって、（Ａ）はシールリングの正面図、（Ｂ）は金属バネの正面図である。
【図１０】漏れ試験装置を示す図であって、（Ａ）は一部断面正面図、（Ｂ）は要部の寸法を示す拡大説明図である。
【図１１】横軸に金属バネの長さを、縦軸に漏れ増加量を、採って示したグラフ図である。
【図１２】従来例を示す図であって、（Ａ）は自由状態のシールリングの正面図、（Ｂ）はバネ線材の組付前の状態を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図示の実施の形態に基づき本発明を詳説する。
図１〜図４に示すように、本発明に係るシールリングＳは、円周１箇所に合口部（切れ目）５を有する、全体形状が、円環状の樹脂製のシールリング本体１と、このシールリング本体１の内周面２に対してラジアル外方への弾発付勢力をもって接触（当接）するように嵌込まれた平面視Ｃ形状の金属バネ11とを、備える。
【００１０】
金属バネ11の横断面形状は円形である。
図１と図２に示したように、シールリング本体１に嵌込まれた（組付けられた）状態では、この金属バネ11も、円周１箇所に切れ目15を有し、全体形状がＣ形状である。
【００１１】
図５（Ａ）に示すように、シールリング本体１の内周面２には、横断面三角形の凹溝10が形成されている。この凹溝10に金属バネ11が嵌込まれている。凹溝10の横断面形状は、矩形，台形，円弧状等自由である（図示省略）。20は、シリンダバレル（シリンダチューブ）や（ポンプやバルブ等の）各種流体機械のケーシング等の固定部材であり、円形孔21を有し、上記シールリング本体１の外周面４は、この円形孔21の内周面21Ａに摺動自在に圧接する。
【００１２】
被密封流体は、エアーや各種ガス等の気体、あるいは、作動油等の液体であり、特に、本発明にあっては、（後に詳述するが）シールリング本体１の樹脂のガラス転移温度より高い温度とシールリング本体１の樹脂のガラス転移温度より低い温度の間で温度変化する場合に好適である。より好適には、シールリング本体１の樹脂のガラス転移温度より高い温度と、シールリング本体１の樹脂のガラス転移温度より低い温度である室温付近（20℃）の間で温度変化する温度環境であり、さらに好適には、シールリング本体１の樹脂のガラス転移温度より高い温度と、シールリング本体の樹脂のガラス転移温度より低い温度である低温付近（−60℃）の間で温度変化する温度環境である。
樹脂のガラス転移温度は、走査熱量計（ＤＳＣ:Differential Scanning Calorimeter）
で測定したものである。
【００１３】
また、図５（Ａ）に於て、ピストン23等の往復作動体に、横断面矩形状のシール凹溝22が形成され、このシール凹溝22に、本発明に係るシールリングＳが装着されている。
図１（Ｃ）に簡略図をもって示すように、本発明のシールリングＳは、シールリング本体１の合口部５と、金属バネ11の切れ目15の、周方向位置を相互に一致させている。
【００１４】
そして、本発明に係るシールリングＳは、図１（Ａ）に示すように、シールリング本体１の内周面２に金属バネ11を組付けた完成品の自由状態に於て、シールリング本体１の合口部５の中央点（中心点）Ｐ5 に対して、 180°±30°の範囲に、曲率半径Ｒ13が最大寸法の部位13が存在する。
即ち、図１（Ａ）に示した角度θは±30°であり、２θ＝60°の範囲内に最大寸法Ｒ13の部位13を、配設している。この最大寸法Ｒ13の部位13の、中心点Ｏ1 廻りの中心角度は、１°〜60°の範囲で選択すればよい。なお、図１（Ａ）に於て、Ｌ0 は中央点Ｐ5 を含んだ直径を示す線（直径線）である。
【００１５】
追加説明すると、最大寸法の部位13から第１端部６・第２端部７の各々に向かって、周方向Ｍ1 ，Ｍ2 に近づくに従って、曲率半径Ｒ1 ，Ｒ2 がしだいに減少して、第１端部６・第２端部７の曲率半径Ｒ6 ，Ｒ7 が最小寸法に設定される。
図１〜図４、及び、図６に於て、シールリング本体１の第１端部６・第２端部７には、複数段をもって断面が変化する第１凸部８・第２凸部９が、周方向に突設されている場合を、例示している。
【００１６】
そこで、本発明に於て、端部６，７と凸部８，９との境界を明確に定義するために、図５に示した（凹溝10を有する）横断面略矩形の断面積の60％未満の断面積の部位を、凸部８，９と呼ぶ。つまり、図６と（後述の図２（Ａ））に於て、第１端部６は（ｄ−ｄ）断面までであり、（ｅ−ｅ）断面では第１凸部８となり、前記境界は（ｄ−ｄ）と（ｅ−ｅ）の間に存在する。また、第２端部７と第２凸部９との境界は、（ｈ−ｈ）断面と（ｇ−ｇ）断面の間に存在する。
なお、このような複数段に変化する第１凸部８と第２凸部９の嵌合によって、ラジアル方向貫通状の隙間が発生せず、ラジアル方向への流体漏洩が防止（減少）する利点がある。
【００１７】
ところで、第１端部６・第２端部７の曲率半径Ｒ6 ・Ｒ7 が最小寸法に設定されている点は、既述の通りであるが、本発明では、さらに、第１凸部８・第２凸部９の外周面の曲率半径は、前記曲率半径Ｒ6 ・Ｒ7 と同一とする。
そして、図２に示したように、金属バネ11をシールリング本体１の内周面２（の凹溝10）に接触するように組付け、かつ、シールリングＳを、（図５に示すように）被密封用円形内周面21Ａの内径寸法Ｄ21に対応した（相等しい）外径寸法Ｄ0 にまで縮径すると、中心点Ｏ1 から同一半径Ｒ0 の真円形となる。つまり、図５に示したように、円形内周面21Ａに対して、 360°にわたって、密に接触する。
【００１８】
このように、図１（Ａ）の自由状態から、図２（Ａ）のシール使用状態にまで、シールリングＳが弾性的に変形する際、最大寸法の部位13が最も大きく曲率半径が減少するように変形し、第１・第２端部６，７及び第１・第２凸部８，９は、ほとんど変形せず、図２に示した曲率半径Ｒ0 は、元の図１に示した端部６，７の曲率半径Ｒ6 ，Ｒ7 に相等しくなる。
【００１９】
シールリング本体１は、組付前の単体では、図３（Ａ）の自由状態から、図２に対応した前述の外径寸法Ｄ0 まで縮径変形（図４（Ａ）参照）させると、拡径方向に弾発付勢力を発揮する。
また、金属バネ11は、組付前の単体では、図３（Ｂ）、及び、図４（Ｂ）の２点鎖線にて示したように、自由状態で大きく切れ目15が開いた切れ目第１開状態から、（図２に対応した）図４（Ｂ）の実線で示したような切れ目15が小さ目に開いた切れ目第２開状態とすれば、金属製の金属バネ11は拡径方向に弾発付勢力を発揮する。
【００２０】
このように、２個の部品、即ち、リング本体１と金属バネ11とを、組付けて、図１，図２に示すような完成品のシールリングＳとした場合、自由状態で非円形であり、図５（Ａ）に示すように、円形内周面21Ａに装着使用する際には、前記外径寸法Ｄ0 を真円形とするための具体的手段の一例について、以下説明する。
【００２１】
図３（Ａ）に示すように、未組付状態のリング本体１の形状を、自由状態で非真円形であり、図５と図４に示したように、円形内周面21Ａの内径寸法Ｄ21と同じ外径寸法Ｄ0 とした状態では、半径Ｒ0 ′の真円形とする。なお、Ｒ0 ′＝Ｄ0 ／２となる。
しかも、金属バネ11の横断面形状を、一例として、図５（Ａ）のような円形の線材バネとすると共に、自由状態での単体の全体形状は、図３（Ｂ）に示す如く、周方向中央領域Ｍ11に曲率半径が最大寸法ｒ1 の部位13Ｂが存在し、中央領域Ｍ11から各先端16に近づくに従って曲率半径ｒが、ｒ2 ，ｒ3 ，ｒ4 のように順次減少するように設定する。
【００２２】
さらに、図３（Ｂ）に示したように、金属バネ11の自由状態での全体形状は、周方向中央領域Ｍ11の中心点Ｐm と、各先端16とを結ぶ２本の直線Ｌ16，Ｌ16が成す角度β16を、60°以上 100°以下に設定して、両先端16，16が大きく開いた開脚Ｃ字型である。
上述の如く、図３（Ｂ）に示したように、最大寸法ｒ1 の部位13Ｂの存在する中央領域Ｍ11から各先端16，16に近づくに従って、曲率半径はｒ1 からｒ2 ，ｒ3 ，ｒ4 と順次減少すると共に、最大寸法ｒ1 の曲率中心点Ｇ1 は左右対称中心線Ｌm 上に存在し、順次減少する曲率半径ｒ2 ，ｒ3 ，ｒ4 の曲率中心点Ｇ2 ，Ｇ3 ，Ｇ4 は、左右対称中心線Ｌm から、遠ざかる。
【００２３】
このような自由状態における開脚Ｃ字型の金属バネ11を、シールリング本体１の内周面２に接触するように組付けると共に、シールリング本体１を被密封用円形内周面21Ａの内径寸法Ｄ21（図５（Ａ）参照）に対応した外径寸法Ｄ0 まで縮径すると、図２に示す如く、金属バネ11の全体形状が真円形となる。
【００２４】
図４（Ｂ）に示すように、２点鎖線（自由状態）から実線の（半径Ｒ0 ″の）真円形まで極めて大きな弾性変形が可能であるため、図２及び図５に示した使用状態下で、シールリング本体１の外周面全周が円形内周面21Ａに対して、均等に、かつ、柔軟に圧接して常に良好な密封作用をなす。
しかも、樹脂製シールリング本体１の外周面が摩耗したり、熱の影響等で肉厚減少を生じたとしても、円形内周面21Ａに対して、常に変わらない接触面圧を維持することが可能である（追随性に優れる）。
【００２５】
また、図２（Ｂ）に示す前記外径寸法Ｄ0 の状態に於て、シールリング本体１は真円形であり、かつ、シールリング本体１の内周面２に対して、金属バネ11の外周面は、確実に、かつ、周方向各位置で間隙を生ずることなく均等に接触（圧接）できる。
本発明のシールリングに於ては、金属バネ11は、シールリング本体１の合口部５が閉状態で、シールリング本体１の全内周 360°の内の 285°以上の接触中心角度θ20をもって、接触する。
図５（Ａ）と図２に於て、金属バネ11の外周面がシールリング本体１の内周面２（の凹溝10）に対して接触（圧接）する範囲について、シールリング本体１の内周面２の中心角度θ20をもって、表示すれば、 285°≦θ20≦ 330°とする。より好ましくは、 300°≦θ20≦ 330°とする。
【００２６】
図４（Ａ）に於て、10Ｅ，10Ｅは凹溝10の端面を示し、凹溝10の周方向各端面は閉鎖され、これによって、金属バネ11が周方向に位置ずれを起こさないためのストッパの機能をなす。
【００２７】
ところで、使用環境温度が、シールリング本体１の樹脂のガラス転移温度ＴG 以上の高温で使用される場合―――ガラス転移温度ＴG 以上の雰囲気温度に曝される用途―――に、本発明に係るシールリングＳは適応できる。
即ち、シールリング本体１が前述の高温使用状況に於て、シールリング本体１の弾性率の低下を、金属バネ11によるラジアル外方への弾発付勢力Ｆ（図５（Ｂ）参照）をもって、補助できる。
【００２８】
そして、シールリング本体１が閉状態で真円形であることは、既に述べたが、この閉状態のシールリング本体１（の内周面２）の半径をＲ11（図４（Ａ）と図９（Ａ）参照）とする。そして、図９（Ｂ）に示したような金属バネ11の取付前（自由状態）の 135°（４時半）〜 225°（７時半）の周方向中央領域Ｍ11における（平均）曲率半径をｒ1 とすると、下記の数式１が成立するよう設定するのが望ましい。
0.5≦（Ｒ11／ｒ1 ）≦0.85  ………［数式１］
この数式１から次式２が導かれる。
1.18・Ｒ11≦ｒ1 ≦２×Ｒ11  ………［数式２］
【００２９】
ところで、図１，図２，図５（Ａ），図６に示した実施形態では、金属バネ11は横断面円形であったが、これを、図５（Ｃ），図７，図９に示したように、金属バネ11の横断面形状を矩形とすることも好ましい。なお、後述の表１〜表６の説明等に於て、前者（横断面円形）のものを「線ばね」と呼び、後者（横断面矩形）のものを「平板ばね」と呼ぶ場合がある。
具体的には、図５（Ｃ）に示すように、幅寸法Ｗに比べて肉厚寸法ｔが十分に小さい横断面細長矩形（一文字型）である。
【００３０】
このように金属バネ11の横断面が矩形であることによって、 (ｉ) シールリング本体１の内周面２との接触が面接触となり、安定するという利点、 (ii) 金属バネ11を固定するためにシールリング本体１の内周面に凹溝10を形成せずに済み、シールリング本体１を成形する金型設計が複雑とならないという利点、(iii) シールリング本体１の合口部５の内周面にも金属バネ11を配設可能となり、シールリング本体１の合口部５をラジアル外方向へ弾発付勢して合口部５近傍からの流体漏れを一層防止して密封性を向上することができるという利点、がある。
【００３１】
ところで、図10は、以下説明する流体（エアー）の漏れ量（の増加）を実測するためのテスト装置60を示し、本発明の実施例，比較例等の被テスト品（シールリング）61を嵌着するための、シール凹溝62を有するピストン型保持体63が、（密封）ケーシング64に設置され、さらに、（図示省略するが）このケーシング64は天井壁64Ａが開閉密封自在な構造とする。
【００３２】
ケーシング64には、エアー流入孔65と、エアー吐出孔66とを有し、一定圧力（例えば、エア圧 0.1ＭＰａ）のエアーを流入孔65から注入し、被テスト品（シールリング）61を介して、図10では（上方から下方へ矢印67の方向へ）漏れたエアーは、エアー吐出孔66を経て、図外の流量計測装置にて、流量測定が行われる。
ケーシング64は、円形内周面68Ａを有する短円柱型の空間室68を内部に有する。この空間室68の円形内周面68Ａの内径寸法ｃは、実寸法 32.01mmである。また、ピストン型保持体63の外周面63Ａと、上記内周面68Ａの（片側の）ギャップ寸法ｂは、0.65mm（実寸法）とする。
ピストン型保持体63のシール凹溝62については、溝底径ｄを 25.55mm（実寸法）とし、かつ、溝幅寸法ａを2.15mm（実寸法）とする。
このようなテスト装置60を使用して、後述の表１〜表６における漏れ量を測定する。
【００３３】
下記の表１は、平板ばねと線ばねの各実施品について、クリープ変形による漏れ量の増加を図10のテスト装置60にて実測したものである。試験条件は、ガラス転移温度（90℃）よりも20℃高い高温（ 110℃）と、ガラス転移温度（90℃）よりも低い温度（20℃）の間を、４サイクルさせた後、室温20℃での漏れ量の増加量（４サイクル前の漏れ量からの増加した量）を、測定する。なお、後述の表２〜表６等に於ける「漏れ量の増加（量）」も、同様の試験条件とする。
【００３４】
【表１】
2020020358.tif 000003
【００３５】
上記表１に於て、（繰返して説明すれば、）「平板ばね」とは図５（Ｃ）に示した横断面矩形の金属バネ11を指しており、「線ばね」とは図５（Ａ）に示した横断面円形の金属バネ11を指す。
また、表１中で、例えば、「0.20ｔ× 1.6ｗ× 315°」とは、図５（Ｃ）に示した金属バネ11の横断面矩形の肉厚寸法ｔが 0.2mm、幅寸法ｗが 1.6mmであり、図２に例示した接触中心角度θ20が 315°であることを示す。さらに、表１に於て、「形状加工」とは、図９（Ｂ），図３（Ｂ）に示すような（既述した）Ｃ字状に予め加工した金属バネ11を用いていることを示す。なお、金属バネ11のヤング率は、全て200000Ｎ／mm2 である。
【００３６】
上記表１から、金属バネ11の断面係数は、0.0010〜0.0035Ｎ／mm4 が望ましいことが判る。つまり、断面係数が（上限値を超えた）0.0036Ｎ／mm4 のものの漏れ量の増加（平均値：Ａｖｅ．）が、 8.1リットル／min と急に増加している。
さらに、金属バネ11・樹脂製シールリング本体１の各々の［断面係数×ヤング率］を、Ａ，Ｂとすると、Ａは 200〜 700、Ｂは6780となる。（なお、樹脂製シールリング本体１の断面係数は2.33Ｎ／mm4 、ヤング率は2910Ｎ／mm2 である。）
【００３７】
言い換えると、本発明に係るシールリングに於て、上記表１から、シールリング本体１と金属バネ11とは、以下の関係であることが好適である。
Ａ：金属バネ11の断面係数×金属バネ11のヤング率
Ｂ：樹脂製シールリング本体１の断面径数×樹脂製シールリング本体１のヤング率
とすると、次の数式が成立する。
0.03≦Ａ／Ｂ≦0.10  ………［数式３］
0.03より小さいと樹脂の収縮力に負けて、外周に隙間が空いて漏れ、シール性が低下する傾向にあり、0.10より大きいと金属バネが固いため、バネ内で反力の強弱ができ、弱い箇所で隙間が空いて漏れ、シール性が低下する傾向となる。
【００３８】
なお、シールリング本体１の材質としては、特に、耐熱性に優れたものが望ましいが、ＰＰＳ，ＰＥＳ，ＰＥＥＫ等を挙げることができる。具体的に、シールリング本体に使われる樹脂としては、ＰＰＳのガラス転移温度：90℃〜95℃、ＰＥＳのガラス転移温度： 190℃〜 225℃、ＰＥＥＫのガラス転移温度： 140℃〜 145℃であり、それら樹脂をシールリング本体に使用した場合のシールリングの使用温度（上限の温度）は、 200℃〜 260℃となる。
また、金属バネの材質として、例えば、ＳＵＳ３０４が好適であり、上記表１からも判るように、金属バネの断面係数が１×10-3Ｎ／mm4 以上、 3.5×10-3Ｎ／mm4 以下であるものが好適である。
【００３９】
金属バネを平面視Ｃ形状とする方法として、所望する内径より小さい径（スプリングバックのことを想定して）の金型内に真直ぐな平板、条、線を載置し、プレス加工することで作製することができる。そして、本発明に於て、「樹脂」とは、低摩耗粉末や低摩擦用粉末等を混入した樹脂組成物を包含するものと、定義する。また、その製法は、射出成形、又は、切削・研削等の機械加工による。
【００４０】
次に、下記の表２は、平板ばねのクリープ変形による漏れ量の増加が、平板ばねの接触率によって、いかに変化するかを、（図10のテスト装置60を使用して）実測した結果である。
【００４１】
【表２】
2020020358.tif 000004
【００４２】
上記表２に於て、「0.25ｔ× 1.6ｗ× 315°」とは、前述した表１と同様の平板ばねである。そして、表２の左半分の「形状加工」とは、図９（Ｂ），図３（Ｂ）に示したようなＣ字状に予め加工した金属バネ11である。
これに対し、表２の右半分の「そのまま」とは、図12（Ｂ）に示したようなストレート状のものを、Ｃ字状に弾性変形しつつシールリング本体１に嵌込んだものである。
上記表２から、平板ばねの接触率は、45％以上が望ましいと、言える。
【００４３】
次に、下記の表３は、線ばねのクリープ変形による漏れ量の増加が、線ばねの接触率によって、いかに変化するかを、（図10のテスト装置60を使用して）実測した結果を示している。
【００４４】
【表３】
2020020358.tif 000005
【００４５】
上記表３に於て、「リングから 315°分を切り取る」とは、閉円環状のリングの 360°から45°分を切除したＣ字状の金属バネである。元の閉円環状のリングの外径寸法が、34mmよりも32mmの方が、接触率が高い理由は、テスト装置60（図10参照）の空間室68の内周面68Ａの径ｃが 32.01mmであるために、比較的内周面68Ａに添い易いからである。
上記表３の「形状加工」は、表２（表１）で説明した通りの加工である。
上記表３から、線ばねの接触率についても、表３と同様に、45％以上が望ましい。しかも、図３（Ｂ）に示した「形状加工」を行った線ばねは、閉円環状のリングから45°分を切除した線ばねよりも、接触率が良好であることが判る。即ち、前者は61％，後者は48％の接触率であった。
【００４６】
次に、下記の表４は、平板ばねについて、接触中心角度θ20（図２（Ａ）参照）―――平板ばねの長さ寸法に対応―――によって、漏れ量の増加が、どのように変化するかを、計測したテスト結果である。
なお、表４は上・下２欄に区分けして記載したが、上下の２欄は、左右方向に連続した一つの表である。
【００４７】
【表４】
2020020358.tif 000006
【００４８】
さらに、下記の表５は、線ばねについて、接触中心角度θ20（図２（Ａ）参照）―――線ばねの長さ寸法に対応―――によって、漏れ量の増加が、どのように変化するかを、実測したテスト結果を示す。
【００４９】
【表５】
2020020358.tif 000007
【００５０】
上記表４，表５について、具体的に追加説明すると、図９（Ａ）（Ｂ）に示すように、シールリング本体１に金属バネ11を組付けた状態で、周方向の各位置を特定すべく、（時計の時刻表示のように）０時，１時半，３時，４時半………と呼ぶ。図９（Ａ）の組付状態に於ける各時刻（周方向位置）は、組付前（自由状態）の金属バネ11―――平板ばね，線ばね―――の各時刻（周方向位置）に、対応する。
【００５１】
下記表６は、表４に示した漏れ量増加の計測テストに使用する平板ばね（0.25ｔ× 1.6ｗ）の寸法スペックを示したものである（曲率半径ｒ1 ，ｒ2 ，ｒ3 ，ｒ4 については図９参照）。
【００５２】
【表６】
2020020358.tif 000008
【００５３】
そして、上記表６に示した寸法スペックに従って、実際に製作した平板ばね（0.25ｔ× 1.6ｗ）の曲率半径ｒを測定した結果を、下記表７に示す（曲率半径ｒ1 ，ｒ2 ，ｒ3 ，ｒ4 については図９参照）。
【００５４】
【表７】
2020020358.tif 000009
【００５５】
ここで、上記表４〜表７に記載した金属バネ11が組付けられるシールリング本体１について、説明すれば、 (ｉ) 合口部５が閉のときの内径（直径）２×Ｒ11を、26.9mmとする（図９参照）。 (ii) シールリング本体１の材質は、ＰＰＳ樹脂組成物であって、具体的には、ＰＰＳ樹脂にＰＴＦＥ粉末、カーボンブラック（粉末）を配合して、射出成形したもの、とする。
一方、金属バネ11は、その材質をＳＵＳ３０４とする。そして、金属バネ11が（横断面矩形の）平板ばねである場合、厚さ寸法ｔが0.25mm，幅寸法ｗが 1.6mmであって、前記テスト品１〜９の各々は、 135°〜 225°、つまり、４時半〜７時半（図９参照）に於ける平均曲率半径ｒ1 が、22.5mmとなるように、プレス加工したものである。即ち、前記表６における曲率半径ｒ1 が20mm〜25mmであるのに従って、その平均値（22.5mm）となるようにプレス加工したものである。
【００５６】
なお、表５に示したテスト品10〜15（断面円形の線ばね）の材質と寸法は、上述した平板ばねと同様であるので詳細は省略する。
また、表４，表５に使用したシールリング本体１については、次式が成立する（既述の表１とその説明参照）。
断面係数×ヤング率＝6780
また、金属バネ11については、断面係数×ヤング率は 200〜 700である。
【００５７】
そして、図10に示したテスト装置60に、各テスト品（１〜15）のシールリングを装着して、エアー圧 0.1ＭＰａを付加した際の漏れ量を測定するが、その際の試験条件は、次の通りとする。
即ち、シールリング本体１の樹脂のガラス転移温度（90℃）よりも20℃高い温度（ 110℃）と、ガラス転移温度（90℃）よりも20℃低い温度の間を、４サイクルさせた後、室温（20℃）での漏れ量の増加量（４サイクル前の漏れ量からの増加した流量）を、測定する。
表４及び表５に於て、下半部位に漏れ量の増加の数値（リットル／min ）を表示している。
下記の表８は、上記表４及び表５に表示した「漏れ量の増加量」のみを抽出表示した表である。
【００５８】
【表８】
2020020358.tif 000010
【００５９】
上記表８（及び表４，表５）の試験結果を、図11に示す。平板ばねの測定値を×印にて示し、線ばねの測定値を●印にて示し、○印は多項式計算値を示す。
上記図11及び表８（表４，表５）から、接触中心角度θ20が 285°以上で、著しく漏れの増加が小さくなっていることが、明らかである。つまり、漏れ量の増加が、急に 4.0リットル／min よりも小さくなっている。
自封性があるため、 280°直前までは、漏れの増加量は５〜６リットル／min にできるが、これ以上の漏れの増加量を、小さくするには、シールリング本体１の全内周 360°の内の 285°以上の接触中心角度θ20をもって、金属バネ11が、シールリング本体１の内周面２に接触させることが必要であることが、証明された。
【００６０】
次に、図８は、樹脂製シールリング本体１と金属バネ11とから構成されているシールリングＳに関して、横軸に、（前述の）樹脂のガラス転移温度ＴG 以上かつ（ＴG ＋50℃）以下の高温雰囲気で使用された場合の使用時間Ｎを採り、縦軸に、シールリングＳの外周面が被密封用円形内周面21Ａに圧接する接触面圧力Ｐを採って、接触面圧力Ｐの変化してゆく状態を示したグラフ図である。
【００６１】
図８のグラフ図から、次のことが判る。つまり、 (ｉ) 水平状グラフ線26（斜線部26Ｚ）は、金属バネ11が使用時間にかかわらず一定の接触面圧力Ｐ11を保つこと。 (ii) 樹脂製のシールリング本体１は勾配線28（点々領域28Ｚ）のように使用時間Ｎの経過と共に弾性率が低下して（弾発付勢力を失って）点Ｒでは零となり、その後は、金属バネ11の弾発付勢力のみでシールリングＳ全体の接触面圧力を維持すること。(iii) 階段状折れ線29のように各使用毎に弾性が低下したり、あるいは、急な勾配線30のように短時間で急激に接触面圧力Ｐが低下する場合があること。 (iv) シールリングＳ全体の接触面圧力Ｐは少なくとも金属バネ11の接触面圧力Ｐ11を維持できること。以上のようなことが判る。そして、樹脂製シールリング本体１が、弾性を喪失したとしても、円形内周面21Ａに対して、図５に示すように接触し続けることによって、内周面21Ａとの摩擦抵抗を低く抑えることができると共に、内周面21Ａに傷を付けることを防止できる。
【００６２】
本発明では、シールリング本体１が、所定高温から室温（低温）への降下に伴って熱収縮してゆく際に、金属バネ11が全内周 360°の内の 285°以上にわたって、内側から支持することにより、シールリング本体１の全体を真円形に維持できる。
言い換えると、本発明に係るシールリングＳは、シールリング本体１が熱収縮する際に、被密封用円形内周面21Ａ（図５（Ａ）参照）と、シールリング本体１の外周面４との間に微小ギャップ（間隙）が発生することを、金属バネ11によるラジアル外方への弾発付勢力Ｆをもって、抑制して、密封性能を維持している。
【００６３】
なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されず設計変更自由であり、合口部５の形状は、図６と図７に示したような複雑な形状とせず、２段や１段のシンプルな形状とするも、自由である。
【００６４】
図示の実施形態のように、円周１箇所に合口部５を有する樹脂製のシールリング本体１と、該シールリング本体１の内周面２に対してラジアル外方への弾発付勢力Ｆをもって接触するよう嵌込まれた金属バネ11とを、有するシールリングに於て、上記金属バネ11の自由状態での単体の全体形状は、周方向中央領域Ｍ11に、曲率半径が最大寸法ｒ1 の部位13Ｂが存在し、上記中央領域Ｍ11から各先端16，16に近づくに従って曲率半径ｒが減少するように設定され、上記金属バネ11を上記シールリング本体１の内周面２に接触するように組付けると共に上記シールリング本体１を被密封用円形内周面21Ａの内径寸法Ｄ21に対応した外径寸法Ｄ0 に縮径すると上記金属バネ11の全体形状が真円形となるように構成されているので、シールリング本体１と被密封用円形内周面21Ａとが、全周にわたって均一に弾発的に圧接し、優れた密封性能を発揮できる。
【００６５】
また、使用環境温度が、上記シールリング本体１の樹脂のガラス転移温度以上の高温使用状況に於て、上記シールリング本体１の弾性率の低下を、上記金属バネ11によるラジアル外方への上記弾発付勢力Ｆをもって、補助し、密封性能を維持するよう構成したので、従来は樹脂のシールリングが使えなかったような用途にも使用可能となる。特に、被密封用円形内周面21Ａを傷付けたり流体漏れが多目の金属のみのシールリングの問題点を解決して、本発明では、内周面21Ａの傷付きを無くし、かつ、密に摺接して流体漏れも著しく減少できる。さらに、ガラス転移温度以上の高温雰囲気で、樹脂製シールリング本体１の弾性が喪失しても、金属バネ11がサポートするので、寿命（耐久性）は十分に長いものとなる。
【００６６】
また、図示の実施形態では、上記シールリング本体１の合口部５と、上記金属バネ11の切れ目15との、シールリング周方向位置を相互に一致させたので、外側のシールリング本体１と内側の金属バネ11とは、スムースに拡径・縮径方向に弾性変形して、被密封用円形内周面21Ａに対し、略全周が均等に安定して密接摺動する。
【００６７】
本発明は、以上詳述したように、円周１箇所に合口部５を有する樹脂製シールリング本体１と、該シールリング本体１の内周面２に対してラジアル外方へ弾発付勢力Ｆをもって接触するように嵌込まれたＣ形状の金属バネ11とを、有するシールリングに於て；上記シールリング本体１の樹脂のガラス転移温度以上の高温と、ガラス転移温度よりも低い温度との間で温度変化を受ける温度環境で使用され；上記シールリング本体１は上記合口部５が閉状態で真円形となり；上記金属バネ11は、上記シールリング本体１の合口部５が閉状態で、上記シールリング本体１の全内周 360°の内の 285°以上の接触中心角度θ20をもって、接触している構成であるので、被密封用円形内周面21Ａに対して、過酷な温度条件下で、真円形のシールリング本体１は常に安定して摺接し、優れた密封性能を発揮する。しかも、金属バネ11は十分に広い（大きい）接触中心角度θ20をもってシールリング本体１をラジアル外方向へ弾発付勢し、前記内周面21Ａに対して略全周にわたり密に接触して、一層高い密封性能を発揮できる。
【００６８】
また、上記金属バネ11の横断面形状は、矩形であるので、シールリング本体１の内周面２に対して、面接触し、均等な接触面圧をもって安定姿勢で弾発付勢力を伝達できて、好ましい。また、シールリング本体１の内周面に凹溝を形成せずに済み、射出成形金型の設計が複雑にならず、また、シールリング本体１の合口部５の内周面にも金属バネ11を設置でき、従って、接触中心角度θ20を、 360°前後までも、十分に大きくできる（図示省略）。
【符号の説明】
【００６９】
１  シールリング本体
２  内周面
５  合口部
11  金属バネ
Ｄ0   外径寸法
Ｄ21  内径寸法
Ｆ  弾発付勢力
Ｍ11  周方向中央領域
ｒ  曲率半径
Ｓ  シールリング
θ20  接触中心角度
【図１】
2020020358.tif 000011
【図２】
2020020358.tif 000012
【図３】
2020020358.tif 000013
【図４】
2020020358.tif 000014
【図５】
2020020358.tif 000015
【図６】
2020020358.tif 000016
【図７】
2020020358.tif 000017
【図８】
2020020358.tif 000018
【図９】
2020020358.tif 000019
【図１０】
2020020358.tif 000020
【図１１】
2020020358.tif 000021
【図１２】
2020020358.tif 000022