(57)【要約】【課題】応力集中が発生しにくいシールリングを提供する。【解決手段】シールリングは、２５℃における引張弾性率が９０ＭＰａ以上の弾性体で形成され、一対の側面と、第１変形部と、第２変形部と、を具備する。上記一対の側面は、径方向に沿って延びる。上記第１変形部は、上記一対の側面の上記径方向の外側の端部から上記外側に向けて相互に近接するように延びる一対の第１傾斜面と、上記一対の第１傾斜面の上記外側の端部を相互に接続し、上記外側に突出する外周面と、を有する。上記第２変形部は、上記一対の側面の上記径方向の内側の端部から上記内側に向けて相互に近接するように延びる一対の第２傾斜面と、上記一対の第２傾斜面の上記内側の端部を相互に接続し、上記内側に突出する内周面と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２５℃における引張弾性率が９０ＭＰａ以上の弾性体で形成され、
径方向に沿って延びる一対の側面を有する平坦部と、
前記一対の側面の前記径方向の外側の端部から前記外側に向けて相互に近接するように延びる一対の第１傾斜面と、前記一対の第１傾斜面の前記外側の端部を相互に接続し、前記外側に突出する外周面と、を有する第１変形部と、
前記一対の側面の前記径方向の内側の端部から前記内側に向けて相互に近接するように延びる一対の第２傾斜面と、前記一対の第２傾斜面の前記内側の端部を相互に接続し、前記内側に突出する内周面と、を有する第２変形部と、
を具備するシールリング。
【請求項２】
請求項１に記載のシールリングであって、
前記平坦部、前記第１変形部、及び前記第２変形部の前記径方向の合計寸法をＤとし、前記平坦部の前記径方向の寸法をｄ１１とし、前記第１変形部の前記径方向の寸法をｄ１２とし、前記第２変形部の前記径方向の寸法をｄ１３とすると、
０．２×Ｄ≦ｄ１１≦０．５６×Ｄ
０．２２×Ｄ≦ｄ１２≦０．４×Ｄ
０．２２×Ｄ≦ｄ１３≦０．４×Ｄ
の関係を満足する
シールリング。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のシールリングであって、
前記一対の第１傾斜面と前記一対の側面との成す第１角度が３０°以上４０°以下であり、
前記一対の第２傾斜面と前記一対の側面との成す第２角度が３０°以上４０°以下である
シールリング。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のシールリングであって、
前記外周面の第１曲率半径が０．６４ｍｍ以上１．３７ｍｍ以下であり、
前記内周面の第２曲率半径が０．６４ｍｍ以上１．３７ｍｍ以下である
シールリング。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載のシールリングであって、
前記弾性体の２５℃におけるショアＡ硬度が８０以上である
シールリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧機器に利用可能なシールリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧式の無段変速機などの各種油圧機器が搭載された自動車が知られている。これらの油圧機器には、オイルをシールするためのシールリングが用いられる。シールリングは、例えば、ハウジングに挿通されるシャフトに嵌め込まれ、シャフトとハウジングとの間を封止する。
【０００３】
シールリングは、シャフトとハウジングとの間の高いシール性を実現するために、シャフト及びハウジングに隙間なく密着可能であることが好ましい。このため、シールリングは、例えば、樹脂などの弾性体で形成される。特許文献１，２には、樹脂で形成されたシールリングが開示されている。
【０００４】
シールリングは、油圧機器の駆動時に、ハウジングの内周面に対して往復摺動する。このため、油圧機器には、シールリングとハウジングとの間の摩擦による駆動損失である摩擦損失が生じる。したがって、油圧機器の駆動損失の低減のためには、シールリングとハウジングとの間の高い摺動性が求められる。
【０００５】
しかしながら、一般的なシールリングにおいては、シール性と摺動性とがトレードオフの関係になりやすい。これに対し、特許文献３には、シール性と摺動性とを両立可能なシールリングが記載されている。このシールリングには、摺動面に向けて肉薄になる傾斜面が設けられている。
【０００６】
特許文献３に記載のシールリングでは、傾斜面が設けられた肉薄の部分において径方向に圧縮変形しやすくなる。このため、このシールリングでは、充分に径方向に圧縮変形させても、被摺動面に対する接触圧力を小さく抑えることができる。これにより、このシールリングでは、シール性を損なわずに高い摺動性が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−２５５４９５号公報
【特許文献２】特開２０１３−１９４８８４号公報
【特許文献３】国際公開第２０１７−１４６０３７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本願の発明者は、特許文献３に記載のシールリングでは、径方向に大きく圧縮変形する傾斜面が設けられた部分の付近において応力集中が発生しやすいことを見出した。これに対し、本願の発明者は、シールリングにおいて、疲労摩耗の低減などの更なる性能の改善のために、応力集中を抑制することが有効であるものと考えた。
【０００９】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、応力集中が発生しにくいシールリングを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るシールリングは、２５℃における引張弾性率が９０ＭＰａ以上の弾性体で形成され、平坦部と、第１変形部と、第２変形部と、を具備する。
上記平坦部は、径方向に沿って延びる一対の側面を有する。
上記第１変形部は、上記一対の側面の上記径方向の外側の端部から上記外側に向けて相互に近接するように延びる一対の第１傾斜面と、上記一対の第１傾斜面の上記外側の端部を相互に接続し、上記外側に突出する外周面と、を有する。
上記第２変形部は、上記一対の側面の上記径方向の内側の端部から上記内側に向けて相互に近接するように延びる一対の第２傾斜面と、上記一対の第２傾斜面の上記内側の端部を相互に接続し、上記内側に突出する内周面と、を有する。
【００１１】
このシールリングには、外周側に第１変形部が設けられ、内周側に第２変形部が設けられている。第１及び第２変形部には、径方向の圧縮変形が生じやすくなるように第１及び第２傾斜面が設けられている。このため、このシールリングは、外周側及び内周側のいずれにおいても径方向に圧縮変形しやすい。
したがって、このシールリングでは、外周面を摺動面とする場合に、外周面を構成する第１変形部に加わる応力が第２変形部によって緩和される。同様に、内周面を摺動面とする場合に、内周面を構成する第２変形部に加わる応力が第１変形部によって緩和される。このため、このシールリングでは、応力集中が発生しにくい。
また、このシールリングでは、第１及び第２変形部の径方向の寸法ｄ１２，ｄ１３を充分に大きくする。これにより、肉厚の平坦部がより確実に溝部内に収まり、溝部外には肉薄の第１又は第２変形部のみが配置される。したがって、このシールリングは、ハウジングとシャフトとの間の隙間に挟み込まれにくくなる。
【００１２】
上記シールリングでは、上記平坦部、上記第１変形部、及び上記第２変形部の上記径方向の合計寸法をＤとし、上記平坦部の上記径方向の寸法をｄ１１とし、上記第１変形部の上記径方向の寸法をｄ１２とし、上記第２変形部の上記径方向の寸法をｄ１３とすると、
０．２×Ｄ≦ｄ１１≦０．５６×Ｄ
０．２２×Ｄ≦ｄ１２≦０．４×Ｄ
０．２２×Ｄ≦ｄ１３≦０．４×Ｄ
の関係を満足することが好ましい。
このシールリングでは、機械的強度を確保しつつ、平坦部をシャフトの溝部内により深く沈みこせることができる。
【００１３】
上記一対の第１傾斜面と上記一対の側面との成す第１角度が３０°以上４０°以下であり、上記一対の第２傾斜面と上記一対の側面との成す第２角度が３０°以上４０°以下であってもよい。
上記外周面の第１曲率半径が０．６４ｍｍ以上１．３７ｍｍ以下であり、上記内周面の第２曲率半径が０．６４ｍｍ以上１．３７ｍｍ以下であってもよい。
上記弾性体の２５℃におけるショアＡ硬度が８０以上であってもよい。
これらの構成では、上記の効果が特に良好に得られる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明では、応力集中が発生しにくいシールリングを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係るシールリングの平面図である。
【図２】図１に示すシールリングの図１のＡ−Ａ'線に沿った断面図である。
【図３】図２に示すシールリングがシャフトに嵌め込まれた状態を示す断面図である。
【図４】図３に示すシャフトがハウジングに挿通させられた状態を示す断面図である。
【図５】図４に示すシャフトとハウジングとが相対的に往復動している状態を示す断面図である。
【図６】比較例１に係るシールリングがシャフトに嵌め込まれた状態を示す断面図である。
【図７】図６に示すシャフトがハウジングに挿通させられた状態を示す断面図である。
【図８】図７に示すシャフトとハウジングとが相対的に往復動している状態を示す断面図である。
【図９】比較例２に係るシールリングがシャフト及びハウジングに組み込まれた状態を示す断面図である。
【図１０】図２に示すシールリングを用いた他の構成例を示す断面図である。
【図１１】実施例及び比較例に係るシールリングを評価するための疲労試験機を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００１７】
１．シールリング１０の全体構成
１．１  概略構成
図１及び図２は、本発明の一実施形態に係るシールリング１０を示す図である。図１は、シールリング１０の平面図である。図２は、シールリング１０の図１のＡ−Ａ'線に沿った断面図である。図１に示すように、シールリング１０は、中心軸Ｅを中心とする環状に形成されている。
【００１８】
つまり、図２は、シールリング１０における図１に示す中心軸Ｅを通る平面に沿った径方向の断面を示している。図２には、中心軸Ｅと直交する径方向に沿って延び、シールリング１０の中心軸Ｅに沿った厚さ方向の中央を通る平面Ｆが示されている。シールリング１０は、平面Ｆについて対称な形状を有する。
【００１９】
シールリング１０を形成する弾性体は、樹脂材料及びゴム材料から選択される１種類又は２種類以上の材料を主成分とする剛性が比較的高い弾性体で形成される。シールリング１０を形成する弾性体には、必要に応じて、各種充填剤などの樹脂材料及びゴム材料以外の成分が含まれていてもよい。
【００２０】
シールリング１０は、径方向の中央部に位置する平坦部１１と、平坦部１１の外周側に位置する第１変形部１２と、平坦部１１の内周側に位置する第２変形部１３と、を有する。シールリング１０では、平坦部１１、第１変形部１２、及び第２変形部１３がそれぞれ、その全周にわたって均一な断面形状を有する。
【００２１】
図２に示すように、シールリング１０では、平坦部１１が平坦な断面形状を有し、第１変形部１２及び第２変形部１３が平坦部１１から径方向に離れるにつれて先細りする断面形状を有する。つまり、第１変形部１２及び第２変形部１３は、最も肉厚の平坦部１１から径方向に離れるにつれて肉薄になっている。
【００２２】
シールリング１０は、中心軸Ｅ方向に対向する一対の側面１１１と、径方向に相互に対向する外周面１２１及び内周面１３１と、を有する。シールリング１０では、平坦部１１が側面１１１を構成し、第１変形部１２が外周面１２１を構成し、第２変形部１３が内周面１３１を構成する。
【００２３】
１．２  各部の構成
平坦部１１は、一対の側面１１１が平面Ｆに平行な平面であり、平面Ｆに沿った平坦な形状を有する。平坦部１１は、中心軸Ｅ方向に肉厚であるため、第１変形部１２及び第２変形部１３よりも径方向の剛性が高い。したがって、シールリング１０は、平坦部１１において径方向に圧縮変形しにくい。
【００２４】
第１変形部１２に設けられた外周面１２１は、径方向外側に突出する樽状の曲面である。図２に示すように、外周面１２１は、一定の第１曲率半径Ｒａの円弧状の断面形状を有する。シールリング１０では、外周面１２１がハウジング３０（図４等参照）に対して摺動する摺動面として構成される。
【００２５】
第１変形部１２には、外周面１２１と各側面１１１との間にそれぞれ配置された一対の第１傾斜面１２２が設けられている。第１傾斜面１２２は、径方向の内側から外側に向けて相互に近接するように、側面１１１に対して一定の角度θａで傾斜している。図２に示すように、第１傾斜面１２２は直線状の断面形状を有する。
【００２６】
また、第１変形部１２には、外周面１２１と各第１傾斜面１２２とをそれぞれ接続する接続部１２３が設けられている。接続部１２３は、例えば、外周面１２１と各第１傾斜面１２２とを滑らかに接続する曲面状や、外周面１２１と各第１傾斜面１２２とを直接接続する線状に形成することができる。
【００２７】
更に、第１変形部１２には、各側面１１１と各第１傾斜面１２２とをそれぞれ接続する接続部１２４が設けられている。接続部１２４は、例えば、各側面１１１と各第１傾斜面１２２とを滑らかに接続する曲面状や、各側面１１１と各第１傾斜面１２２とを直接接続する線状に形成することができる。
【００２８】
このように、第１変形部１２は、平坦部１１から径方向外側に離れるにつれて中心軸Ｅ方向の寸法が減少する。したがって、第１変形部１２では、平坦部１１よりも径方向の剛性が低く、径方向外側の部分ほど径方向に圧縮変形しやすくなる。したがって、シールリング１０は、第１変形部１２において径方向に圧縮変形しやすい。
【００２９】
第２変形部１３に設けられた内周面１３１は、径方向内側に突出する樽状の曲面である。図２に示すように、外周面１２１は、一定の第２曲率半径Ｒｂの円弧状の断面形状を有する。シールリング１０では、外周面１２１がシャフト２０の溝部２１の底面（図３等参照）と接触する接触面として構成される。
【００３０】
第２変形部１３には、内周面１３１と各側面１１１との間にそれぞれ配置された一対の第２傾斜面１３２が設けられている。第２傾斜面１３２は、径方向の外側から内側に向けて相互に近接するように、側面１１１に対して一定の角度θｂで傾斜している。図２に示すように、第２傾斜面１３２は直線状の断面形状を有する。
【００３１】
また、第２変形部１３には、内周面１３１と各第２傾斜面１３２とをそれぞれ接続する接続部１３３が設けられている。接続部１３３は、例えば、内周面１３１と各第２傾斜面１３２とを滑らかに接続する曲面状や、内周面１３１と各第２傾斜面１３２とを直接接続する線状に形成することができる。
【００３２】
更に、第２変形部１３には、各側面１１１と各第２傾斜面１３２とをそれぞれ接続する接続部１３４が設けられている。接続部１３４は、例えば、各側面１１１と各第２傾斜面１３２とを滑らかに接続する曲面状や、各側面１１１と各第２傾斜面１３２とを直接接続する線状に形成することができる。
【００３３】
このように、第２変形部１３は、平坦部１１から径方向内側に離れるにつれて中心軸Ｅ方向の寸法が減少する。したがって、第２変形部１３では、平坦部１１よりも径方向の剛性が低く、径方向内側の部分ほど径方向に圧縮変形しやすくなる。したがって、シールリング１０は、第２変形部１３において径方向に圧縮変形しやすい。
【００３４】
上記のとおり、シールリング１０は、剛性の高い平坦部１１において径方向に圧縮変形しにくく、剛性の低い第１変形部１２及び第２変形部１３において径方向に圧縮変形しやすい。つまり、シールリング１０は、第１変形部１２及び第２変形部１３が選択的に径方向に圧縮変形するように構成されている。
【００３５】
２．シールリング１０の詳細
２．１  シールリング１０の作用効果
図３は、シールリング１０がシャフト２０に装着された状態を示す断面図である。図３には、シールリング１０における各構成の弾性変形の状態を表現するための格子線が示されている。つまり、シールリング１０では、図３に示す状態から弾性変形が加わると、その変形の態様に応じて格子線の間隔が変化する。
【００３６】
シャフト２０は、油圧機器に用いられる円柱状の部品であり、その外周面の全周にわたって形成された溝部２１を有する。また、シャフト２０には、溝部２１の外縁部に沿って面取りすることにより、テーパ部２２が形成されている。シールリング１０は、シャフト２０の溝部２１に嵌め込まれている。
【００３７】
図３に示すシールリング１０では、第２変形部１３の内周面１３１がその全周にわたってシャフト２０の溝部２１の底面に密着している。また、図３に示すシールリング１０では、第１変形部１２が、溝部２１に収まりきらずに、シャフト２０の外周面よりも径方向外側に突出している。
【００３８】
図４は、図３に示すシャフト２０がハウジング３０に挿通させられた状態を示す断面図である。ハウジング３０は、シャフト２０を挿通可能な円筒状の部品である。ハウジング３０の内周面の径は、シャフト２０の外周面の径よりも大きく、図３に示すシールリング１０の外周面１２１の径よりも小さい。
【００３９】
したがって、シャフト２０がハウジング３０に挿通させられる際に、ハウジング３０の内周面からシールリング１０の外周面１２１に径方向内側への押圧力が加わる。シールリング１０では、外周面１２１がハウジング３０の内周面から押圧力を受けると、第１変形部１２が径方向に圧縮変形する。
【００４０】
このとき、剛性の高い平坦部１１は、第１変形部１２の径方向の圧縮変形によって発生する内部応力によって、第２変形部１３を径方向に圧縮変形させながら内周側に沈み込む。これにより、シールリング１０では、第１変形部１２から第２変形部に内部応力が分散されるため、第１変形部１２の内部応力が緩和される。
【００４１】
剛性の比較的高い弾性体で形成されたシールリング１０では、外周面１２１に加わる押圧力によって生じる内部応力が内周側に良好に伝達され、平坦部１１が内周側にスムーズに沈み込む。これにより、図４に示すシールリング１０では、応力集中が発生せずに、内部応力の最大値を小さく抑えることができる。
【００４２】
弾性体における応力集中は、疲労強度の低下の原因となる。したがって、シールリング１０では、応力集中を抑制することによって、疲労摩耗を少なく留めることができる。また、シールリング１０では、脆性破壊の起点となりうる応力集中が発生しにくいため、高い耐久性が得られる。
【００４３】
また、図４に示すシールリング１０では、径方向に剛性の低い第１変形部１２及び第２変形部１３が主に径方向に弾性変形している。したがって、シールリング１０では、第１変形部１２及び第２変形部１３が大きく径方向に圧縮変形させられた状態においても、弾性力を小さく留めることができる。
【００４４】
このため、シールリング１０では、第１変形部１２及び第２変形部１３を充分に大きく径方向に圧縮変形させる構成においても、外周面１２１のハウジング３０に対する接触圧力を低く維持することができる。したがって、シールリング１０は、高いシール性及び高い摺動性を両立することができる。
【００４５】
図５は、図４に示すシャフト２０とハウジング３０とが相対的に往復動している状態を示す断面図である。図５は、ハウジング３０がシャフト２０に対して右側に向けて移動している状態を示している。図５に示すシールリング１０では、外周面１２１がハウジング３０の内周面に右方向に引きずられて第１変形部１２が弾性変形している。
【００４６】
しかしながら、シールリング１０では、外周面１２１のハウジング３０の内周面に対する接触圧力が小さく、つまり外周面１２１とハウジング３０の内周面との間に加わる摩擦力が小さいため、外周面１２１に加わる右方向の力が小さく抑えられる。これにより、シールリング１０では、第１変形部１２の弾性変形量を小さく留めることができる。
【００４７】
また、シールリングでは、肉厚の平坦部１１が内周側に沈み込むことにより、シャフト２０の溝部２１におけるテーパ部２２よりも内側に収まっている。つまり、シールリング１０では、シャフト２０のテーパ部２２より外側の領域に、外側に向けて肉薄になる第１変形部１２のみが配置されている。
【００４８】
図４に示すシールリング１０では、第１変形部１２の第１傾斜面１２２が径方向外向きにテーパ部２２から遠ざかっている。このため、シールリング１０は、図５に示すように、外周面１２１がハウジング３０の内周面に引きずられても、シャフト２０のテーパ部２２とハウジング３０の内周面との間の空間に進入しにくい。
【００４９】
これらにより、シールリング１０は、油圧機器の駆動時に、テーパ部２２を超えてシャフト２０とハウジング３０との間の隙間に進入することを防止することができる。このため、シールリング１０では、シャフト２０とハウジング３０との間に挟み込まれることによる破断などの不具合の発生を防止することができる。
【００５０】
２．２  シールリング１０の具体的構成
上記のとおり、シールリング１０は、内部応力を径方向に良好に伝達させるために、剛性の比較的高い弾性体で形成される。具体的に、シールリング１０を形成する弾性体の２５℃における引張弾性率は９０ＭＰａ以上であり、１２０ＭＰａ以上であることが好ましい。また、シールリング１０を形成する弾性体の２５℃におけるショアＡ硬度は８０以上であることが好ましい。
【００５１】
シールリング１０を形成する弾性体の引張弾性率は、例えば、ＪＩＳ  Ｋ６２５１に基づく引張試験における応力(σ)／歪み(ε)として得ることができる。引張試験の際には、弾性体を３号形ダンベル試験片に加工することができる。また、引張試験における引張速度は５００ｍｍ／ｍｉｎとすることができる。
【００５２】
シールリング１０を形成する弾性体のショアＡ硬度は、例えば、ＪＩＳ  Ｋ７２１５に基づき、タイプＡデュロメータを用いて測定することができる。ショアＡ硬度の測定サンプルとしては、例えば、当該弾性体で形成されたシールリング１０を適当な形状に切り出したものを用いることができる。
【００５３】
また、上記のとおり、シールリング１０では、平坦部１１をシャフト２０の溝部２１内に深く沈みこませるために、第１変形部１２及び第２変形部１３の径方向の寸法をある程度大きくする必要がある。また、シールリング１０では、機械的強度を確保するために、平坦部１１の径方向の寸法が小さすぎることは好ましくない。
【００５４】
図２には、シールリング１０について、平坦部１１、第１変形部１２、及び第２変形部１３の径方向の合計寸法Ｄ（シールリング１０の径方向の寸法Ｄ）と、平坦部１１の径方向の寸法ｄ１１と、第１変形部１２の径方向の寸法ｄ１２と、第２変形部１３の径方向の寸法ｄ１３と、が示されている。
【００５５】
上記の観点から、シールリング１０では、寸法Ｄ，ｄ１１，ｄ１２，ｄ１３が以下の関係を満足することが好ましい。
０．２×Ｄ≦ｄ１１≦０．５６×Ｄ
０．２２×Ｄ≦ｄ１２≦０．４×Ｄ
０．２２×Ｄ≦ｄ１２≦０．４×Ｄ
【００５６】
更に、シールリング１０では、第１変形部１２及び第２変形部１３が径方向に適切に圧縮変形するように、第１傾斜面１２２の第１角度θａ及び第２傾斜面１３２の第２角度θｂが決定される。具体的に、第１傾斜面１２２の第１角度θａ及び第２傾斜面１３２の第２角度θｂはいずれも、３０°以上４０°以下であることが好ましい。
【００５７】
また、シールリング１０では、第１変形部１２及び第２変形部１３が径方向に適切に圧縮変形するように、外周面１２１の第１曲率半径Ｒａ及び内周面１３１の第２曲率半径Ｒｂが決定される。具体的に、外周面１２１の第１曲率半径Ｒａ及び内周面１３１の第２曲率半径Ｒｂはいずれも、０．６４ｍｍ以上１．３７ｍｍ以下であることが好ましい。
【００５８】
加えて、外周面１２１の第１曲率半径Ｒａと内周面１３１の第２曲率半径Ｒｂとが等しく、第１傾斜面１２２の第１角度θａと第２傾斜面１３２の第２角度θｂとが等しいことが好ましい。つまり、シールリング１０では、第１変形部１２と第２変形部１３とが同等の断面形状を有することが好ましい。
【００５９】
これにより、シールリング１０では、図４に示すシャフト２０及びハウジング３０に組み込まれた状態において、第１変形部１２及び第２変形部１３の径方向の圧縮変形量が同程度となり、内部応力が最も良好に分散される。したがって、この構成のシールリング１０では、更に応力集中が発生しにくくなる。
【００６０】
２．３  比較例
図６は、比較例１に係るシールリング１０ａがシャフト２０の溝部２１に嵌め込まれた状態を示す断面図である。シールリング１０ａは、外周側の変形部１２ａと、平坦部１１ａと、で構成されている。つまり、シールリング１０ａは、本実施形態に係るシールリング１０における内周側の第２変形部１３に対応する構成を有さない。
【００６１】
図７は、図６に示すシャフト２０がハウジング３０に挿通させられた状態を示す断面図である。シールリング１０ａでは、ハウジング３０の内周面から加わる押圧力によって変形部１２ａに生じる内部応力が内周側に伝達されない。したがって、シールリング１０ａでは、内部応力が緩和されないため、応力集中が発生しやすくなる。
【００６２】
具体的に、シールリング１０ａでは、変形部１２ａと平坦部１１ａとの境界部付近にある図７にドットパターンで示す領域Ｒに応力集中が発生しやすい。したがって、シールリング１０ａでは、応力集中に起因する疲労摩耗などの不具合が発生しやすくなるため、本実施形態に係るシールリング１０ほどの高い耐久性は得られない。
【００６３】
また、図７に示すように、比較例１に係るシールリング１０ａでは、肉厚の平坦部１１ａがシャフト２０の溝部２１におけるテーパ部２２より内側まで沈み込まない。このため、シールリング１０ａでは、平坦部１１ａの一部が弾性変形によってシャフト２０のテーパ部２２上に張り出している。
【００６４】
図８は、図７に示すシャフト２０とハウジング３０とが相対的に往復動している状態を示す断面図である。このとき、ハウジング３０の内周面は、シャフト２０のテーパ部２２との間にシールリング１０ａの一部を挟み込んだ状態で、シールリング１０ａの変形部１２ａを右方向に引きずる。
【００６５】
これにより、シールリング１０ａでは、ハウジング３０の内周面から変形部１２ａに右方向の強い力が加わり、変形部１２ａがシャフト２０のテーパ部２２とハウジング３０の内周面との間の空間に引き込まれる。このため、シールリング１０ａは、テーパ部２２を超えてシャフト２０とハウジング３０との間の隙間に進入しやすくなる。
【００６６】
シールリング１０ａがシャフト２０とハウジング３０との間に挟み込まれると、シャフト２０とハウジング３０との往復動に支障をきたし、油圧機器に動作不良が発生する虞がある。更に、シャフト２０とハウジング３０との間に挟み込まれたシールリング１０ａが破断すると、油圧機器への破片の混入が発生する虞がある。
【００６７】
図９は、比較例２に係るシールリング１０ｂがシャフト２０及びハウジング３０に組み込まれた状態を示す断面図である。シールリング１０ｂは、本実施形態に係るシールリング１０と同様の形状を有するが、２５℃における引張弾性率が９０ＭＰａ未満の剛性の低い弾性体で形成されている点で本実施形態の構成とは異なる。
【００６８】
シールリング１０ｂを形成する剛性の低い弾性体では、内部応力が良好に伝達されにくい。このため、シールリング１０ｂでは、ハウジング３０の内周面から加わる押圧力によって第１変形部１２ｂに内部応力が生じても、平坦部１１がスムーズに内周側に沈み込まずに、第２変形部１３ｂの径方向の圧縮変形量が小さく留まる。
【００６９】
したがって、シールリング１０ｂでは、第１変形部１２ｂに生じる内部応力が緩和されずに集中しやすい。具体的に、シールリング１０ｂでは、第１変形部１２ｂと平坦部１１ａとの境界部付近にある図９にドットパターンで示す領域Ｒに応力集中が発生しやすい。したがって、シールリング１０ｂでは、高い耐久性が得られにくい。
【００７０】
２．４  他の構成例
本実施形態に係るシールリング１０では、外周面１２１ではなく、内周面１３１を摺動面とすることもできる。図１０は、シールリング１０が、平坦な外周面を有するシャフト２０ａと、内周面に溝部３１ａが形成されたハウジング３０ａと、に組み込まれた状態を示す断面図である。
【００７１】
図１０に示す状態では、シールリング１０が溝部３１ａに嵌め込まれたハウジング３０ａにシャフト２０ａが挿通されている。これにより、シールリング１０では、内周面１３１がシャフト２０ａの外周面に接触し、外周面１２１ａがハウジング３０ａの溝部３１ａの底面に接触している。
【００７２】
図１０に示す構成では、シールリング１０における第１変形部１２と第２変形部１３とが、図４に示す構成とは相互に反対の機能を果たす。これにより、図１０に示す構成でも、図４に示す構成と同様に、応力集中が発生しにくく、かつ高いシール性及び高い摺動性を両立することができるシールリング１０の効果が得られる。
【００７３】
３．実施例及び比較例
本実施形態に係るシールリング１０の実施例及び比較例として、７種類のサンプルＳ１〜Ｓ７を作製した。サンプルＳ１は、比較例１に係るシールリング１０ａの構成を有する。サンプルＳ２〜Ｓ４は、比較例２に係るシールリング１０ｂの構成を有する。サンプルＳ５〜Ｓ７は、本実施形態に係るシールリング１０の構成を有する。
【００７４】
つまり、比較例１に係るサンプルＳ１は、内周側の第２変形部が設けられていない点で、本実施形態の構成とは異なる。比較例２に係るサンプルＳ２〜Ｓ４は、２５℃における引張弾性率が９０未満の剛性の低い弾性体で形成されている点で、本実施形態の構成とは異なる。サンプルＳ５〜Ｓ７は、本実施形態の実施例である。
【００７５】
変形部が外周側及び内周側の両方に設けられた各サンプルＳ２〜Ｓ７ではいずれも、第１傾斜面の第１角度θａと第２傾斜面の第２角度θｂとが等しく、外周面の第１曲率半径Ｒａと内周面の第２曲率半径Ｒｂとが等しい。表２は、サンプルＳ１〜Ｓ７における角度θａ，θｂ及び曲率半径Ｒａ，Ｒｂを示している。
【００７６】
【表１】
2020169658.tif 000003
【００７７】
サンプルＳ１〜Ｓ７について疲労試験を実施した。各サンプルの疲労試験には、図１１に示す疲労試験機５０を用いた。疲労試験機５０には、各サンプルが嵌め込まれる溝部が形成されたシャフト５１と、シャフト５１を挿入可能に構成されたハウジング５２と、が含まれる。
【００７８】
各サンプルにおける径方向の寸法Ｄ（図２参照）に対する径方向の圧縮変形量の割合である締め率（％）は、シャフト５１の溝部の底面とハウジング５２の内周面との距離Ｌを用いて、１００×（Ｄ−Ｌ）／Ｄとして算出可能である。各サンプルの疲労試験ではいずれも、締め率が１１％程度となるように調整した。
【００７９】
そして、溝部にサンプルが嵌め込まれたシャフト５１をハウジング５２に対して往復動させる疲労試験を行った。具体的に、各サンプルの疲労試験におけるハウジング５２に対するシャフト５１の往復動の条件としては、周波数１５Ｈｚで振幅０．５ｍｍの微振動でサイクル数を４２０万回として実施した。
【００８０】
各サンプルにおいて、疲労試験後の径方向の寸法Ｄから疲労摩耗量及び締め率を算出した。各サンプルの疲労摩耗量は、径方向の寸法Ｄの疲労試験前後における変化量として算出される。なお、疲労試験後の寸法Ｄが距離Ｌよりも小さいサンプルの締め率はマイナスの値として算出される。表２に、各サンプルの疲労摩耗量及び締め率を示す。
【００８１】
【表２】
2020169658.tif 000004
【００８２】
実施例に係るサンプルＳ５〜Ｓ７ではいずれも、疲労摩耗量が小さく、かつ試験後にもシール性が維持されていることが確認された。この一方で、比較例に係るサンプルＳ１〜Ｓ４ではいずれも、疲労摩耗量が大きかった。特に、サンプルＳ１，Ｓ２では、試験後の締め率がマイナスとなり、シール性が完全に失われていることが確認された。
【００８３】
４．その他の実施形態
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００８４】
例えば、シールリング１０では、第１変形部１２における第１傾斜面１２２の第１角度θａと、第２変形部１３における第２傾斜面１３２の第２角度θｂと、が相互に異なっていてもよい。この場合にも、変形部１２，１３の傾斜面１２２，１３２の角度θａ，θｂがいずれも、３０°以上４０°以下であることが好ましい。
【００８５】
また、シールリング１０では、変形部１２，１３の傾斜面１２２，１３２の角度θａ，θｂが、一定でなくてもよく、例えば、連続的に変化していてもよい。つまり、変形部１２，１３の傾斜面１２２，１３２の断面形状は、直線状でなくてもよく、例えば、凸状や凹状の曲線状であってもよい。
【００８６】
更に、シールリング１０では、第１変形部１２における外周面１２１の曲率半径Ｒａと、第２変形部１３における内周面１３１の曲率半径Ｒｂと、が相互に異なっていてもよい。また、外周面１２１及び内周面１３１の断面は、円弧状でなくてもよく、例えば、曲率半径Ｒａ，Ｒｂが連続的に変化する曲線状であってもよい。
【００８７】
加えて、シールリング１０の形状は、厳密に平面Ｆについて対称でなくてもよい。例えば、シールリング１０では、外周面１２１及び内周面１３１が一対の側面１１１の一方の側にずれていてもよい。この場合、第１傾斜面１２２の角度θａが相互に異なり、第２傾斜面１３２の角度θａが相互に異なっていてもよい。
【００８８】
また、シールリング１０は、オイルのシールのみならず、オイル以外の液体やガスのシールに用いる場合にも、上記と同様の効果を得ることができる。したがって、シールリング１０は、油圧機器以外にも、例えば、水の圧力を利用した水圧機器や、空気の圧力を利用した空圧機器にも利用可能である。
【符号の説明】
【００８９】
１０…シールリング
１１…平坦部
１１１…側面
１２…第１変形部
１２１…外周面
１２２…第１傾斜面
１３…第２変形部
１３１…内周面
１３２…第２傾斜面
２０…シャフト
２１…溝部
３０…ハウジング
【図１】
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【図２】
2020169658.tif 000006
【図３】
2020169658.tif 000007
【図４】
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【図５】
2020169658.tif 000009
【図６】
2020169658.tif 000010
【図７】
2020169658.tif 000011
【図８】
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【図９】
2020169658.tif 000013
【図１０】
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【図１１】
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