(57)【要約】【課題】オイル漏れが少なく、かつ装着した軸との間の引き摺りトルクを従来より低減させた樹脂製シールリングを製造する。【解決手段】シールリング１１の両側面部の内径面側に断面形状が多角形又は凸型となるように形成したヌスミ部１３を、複合ステップカット形状を有する合い口部を繋げることによりリング状に繋げたシールリング全周に亘って連続させた樹脂製シールリングを製造する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に対向する合い口部を有し、この合い口部を互いに繋げることによりリング状となる射出成形を用いて形成できる樹脂製シールリングであって、
上記の一方の合い口部は、前記樹脂製シールリングの内径面側に突き合わせ面を有し、外径面側に前記突き合わせ面から突出したリップと後退したポケットとを有し、他方の合い口部は、前記一方の合い口部の突き合わせ面、リップ及びポケットと、相補的に組み合うように形成された突き合わせ面、ポケット及びリップとを有し、断面形状が多角形又は凸型となるように、両方の側面部の内径面側に形成したヌスミ部が全周に亘ることを特徴とする樹脂製シールリング。
【請求項２】
上記シールリングの半径方向厚みが１ｍｍ以上、３ｍｍ以下であり、上記ポケットの内径側の壁とヌスミ部との間のリング側面に形成される壁厚みが、０．１ｍｍ以上、０．８ｍｍ以下である、請求項１に記載の樹脂製シールリング。
【請求項３】
上記壁厚みが０．３ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下である、請求項２に記載の樹脂製シールリング。
【請求項４】
上記シールリングの半径方向厚みが１ｍｍ以上、３ｍｍ以下であり、かつ幅が１ｍｍ以上、３ｍｍ以下であり、上記ヌスミ部とリング側面部との角部を、曲率半径が０．１ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下でアール面取りした、請求項１乃至３のいずれかに記載の樹脂製シールリング。
【請求項５】
上記樹脂がポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物である、請求項１乃至４のいずれかに記載の樹脂製シールリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、シールリングに関し、特に、シールリングの引き摺りトルクを低減させたシールリングに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、トルクコンバータや油圧式クラッチなどの自動車等に取り付ける自動変速機（ＡＴ）や無断変速機（ＣＶＴ）には、作動油を密封するためのオイルシールリングが図３のように要所に取り付けられている。このようなオイルシールリングは、シリンダー６と軸７との間で回転可能であり、かつ十分なオイルシール性が要求される。
【０００３】
このようなオイルシールリングは、従来、鋳鉄製シールリングやフッ素樹脂製シールリングが用いられていたが、耐摩耗性、オイルシール性の向上及びコスト低減のため、現在は射出成形法により製造される、相互に対向する合い口部を有する合成樹脂製シールリングが多用されるようになっている。このように用いられる合成樹脂としては、例えばポリエーテルエーテルケトンを含有する樹脂組成物が用いられている。
【０００４】
上記のシールリング１の合い口部は、ストレートカット形状、ステップ形状、複合ステップカット形状等が挙げられるが、中でも特にオイルリークを少なくできる合い口部として、図３に記載のようなリップ４とポケット５とを有する複合ステップカット形状が知られている（例えば、特許文献１［０００３］段落に記載。）。
【０００５】
また、シールリングは、側面が軸などと接触する際の摩擦によって、伝達すべき力をロスさせることがある。このロスの原因となる摩擦による引き摺りトルクを減少させるシールリングとして、図３に記載のような内径側の側面に断続的に潤滑溝３を設けたシールリング（特許文献２に記載。）や、図４に記載のような内径側の側面のうち、突き合わせ面２前後の合い口部付近以外を連続させた潤滑溝３にしたシールリング（特許文献３に記載。）などが挙げられる。
【０００６】
さらに、側面の接触面積を小さくして引き摺りトルクを小さくするため、図３のシールリングよりもさらに、潤滑溝３を半径方向に拡大した、図５に記載のようなシールリングも検討されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−７５００７号公報
【特許文献２】実開平５−６１５６６号公報
【特許文献３】特開平９−２１７８３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図３及び図４に記載のような潤滑溝３を設けたシールリング１では、引き摺りトルクの減少は十分ではなかった。また、図５に記載のような、半径方向に潤滑溝３を拡大したシールリングでは、通常は図５（ｂ）のようになっているが、シリンダー６と軸７とが偏芯した場合に、図５（ｃ）のように潤滑溝３の拡大した半径方向側からオイルが漏れるおそれがある。
【０００９】
さらに、シールリングを嵌め込む軸の相手溝の精度が悪くなって、シールリングの側面が接する溝壁が斜めになり、すなわち、直角度が大きくなってくると、図３乃至図５のいずれのシールリングでも、内径側の潤滑溝３の無い柱部８や、潤滑溝３の無い合い口部分前後の角部が邪魔になって、シールリング１と軸７との間のすき間が増大し、オイルが漏れやすくなる問題が生じた。
【００１０】
そこでこの発明は、オイル漏れが少なく、かつ軸との間の引き摺りトルクを低減させた樹脂製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】
【００１１】
この発明は、シールリングの両側面部の内径面側に断面形状が多角形又は凸型となるように形成したヌスミ部を、柱部や合い口部などで中断させることなく、複合ステップカット形状を有する合い口部を繋げることによりリング状に繋げたシールリング全周に亘って連続させ、上記の課題を解決したのである。
【００１２】
すなわち、シールリングの側面が接触する面積が減少することで引き摺りトルクが減少し、また、内径側の角が半径方向側に寄ることで、軸とシールリングとの間に生じるすき間が小さくなり、オイルリークが起こりにくくなる。また、一方の合い口部に突き合わせ面、リップ及びポケットを有し、もう一方の合い口部にそれらと相補的に組み合うように形成された突き合わせ面、ポケット及びリップを設けた複合ステップカット形状とすることで、合い口部分でのオイルリークを減少させることができる。
【００１３】
さらに、ポケットの内径側の壁と、ヌスミ部との間の厚みを０．１ｍｍ以上、より好ましくは０．３ｍｍ以上とすることで、接触する側面の強度を維持することができ、かつ０．８ｍｍ以下、より好ましくは０．５ｍｍ以下とすることで、側面の内径側の角部が軸などの壁面と接触して、上記のすき間が大きくなるのを抑えて、同様にオイルリークを減少させることができる。
【００１４】
さらにまた、角部をアール面取りすることで、上記のすき間を小さくすることができ、同様にオイルリークを減少させることができる。
【００１５】
また、シールリングを製造する樹脂をポリエーテルエーテルケトン樹脂とすることで、高い耐摩耗性、オイルシール性を得ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明にかかるシールリングを用いると、シールリング側面が接触する面積が減ることで引き摺りトルクを小さくすることが出来、軸との間で生じるエネルギーロスを小さくすることができる。また、内径側の角部が邪魔になりにくくなるため、オイルリークが起こりにくくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、この発明について図１及び図２を用いて詳細に説明する。この発明にかかるシールリング１１、１１’は、相互に対向する合い口部を有し、この合い口部を互いに繋げることによりリング状となる樹脂製シールリングであり、両方の側面部の内径面側に、図１（ａ）や図２（ａ）のように、全周に亘るヌスミ部１３、１３’を形成させたものである。
【００１８】
図１（ｂ）及び図２（ｂ）の断面図のように、上記ヌスミ部１３、１３’を形成することにより、シールリング１１，１１’の側面部分が減少して軸２２との間の接触面積が減少するため、摩擦が減少し、引き摺りトルクを低減させることが出来る。また、軸２２の精度が悪化して直角度が大きくなった場合でも、軸２２の壁面に接触する角部１７が、ヌスミ部１３、１３’の形成によりその部分の肉が無いためにより半径方向にずれており、軸２２とシールリング１１との間に生じるすき間が小さくなり、オイルリークの可能性を低くできる。
【００１９】
上記ヌスミ部１３、１３’の断面形状は、図１（ｂ）及び（ｃ）に記載の図中１３のように側面から隅１８を有する潤滑溝を形成して凸型形状としたものでもよいし、図２（ｂ）及び（ｃ）に記載の図中１３’のように面取りをして多角形状としたものでもよい（以下、ヌスミ部１３及び１３’を「ヌスミ部１３」と略記し、シールリング１１及び１１’を「シールリング１１」と略記する。）。この中でも特に、図１のように潤滑溝を刻んだものであると、射出成形して金型から取り出す際に、ヌスミ部１３の側部を押すことで金型から突き出すことができ、取り出しやすいので好ましい。
【００２０】
この発明にかかるシールリングは、円周を形成するために繋げる合い口部を有しており、この合い口部は、平らな突き合わせ面１２だけであるよりも、図１（ｃ）及び図２（ｃ）の記載のように、それぞれの突き合わせ面１２から突き出したリップ１４と凹みを設けたポケット１５とにより互いの面が組み合う複合ステップカット形状である必要がある。これにより、合い口部を合わせた際に図１（ｄ）のような複合的なものとなり、合い口部からのオイルリークが少なくなる。
【００２１】
上記の合い口部にポケット１５を設けた場合、シールリング１１の半径方向側の面が欠落することになる。また、シールリング１１の中心方向側の面はヌスミ部１３により欠落することになる。従ってシールリング１１のポケット１５が形成される箇所は、半径方向と中心方向との両方から削られて、シールリング１１の側面部分は薄いものとなる。
【００２２】
このポケット１５の内径側の壁と、ヌスミ部１３の外径側の端部との間の、リング側面に形成される壁１６の厚みＴは、シールリング１１の厚みが１ｍｍ〜３ｍｍであるとき、少なくとも０．１ｍｍ以上であると好ましく、０．３ｍｍ以上であることが好ましい。０．１ｍｍ未満であると、軸２２の壁面に接触する際に薄すぎて、シール面が小さくオイルリークが多くなる。また、予期せぬ変形を起こすおそれがある。一方で０．８ｍｍ以下であると好ましく、０．５ｍｍ以下であるとより好ましい。シールリングの半径方向厚みは一般に数ｍｍ程度であり、ポケット１５及びヌスミ部１３が小さすぎても、この発明による効果が十分に得られないためである。
【００２３】
上記のヌスミ部１３とリング側面に形成される壁１６との間の角部１７は、角のままであるよりも、アール面取りされていることが好ましい。その曲率半径は、シールリング１１の幅が１ｍｍ〜３ｍｍであるとき、０．１ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下であることが好ましい。角部１７がアール面取りされることで、直角度が大きくなった軸２２に接触する際に生じるすき間はより小さくなる。ここで、曲率半径が０．１ｍｍ未満であるとその効果がほとんど発揮できず、０．５ｍｍを超えるのは、シールリング１１全体の大きさに比べて難しい。
【００２４】
上記の合い口部のリップ１４の先端部分の角３１や、ポケット１５の外径側の境界部３２の角に面取り部又はアール面取り部を設けたり、ポケット１５の隅部３３を直角ではなくアールを有するものとしたりすると、これらの合い口部同士を勘合する際に生じる局部的接触が回避されるか、又は少なくなるので、お互いの合い口部の破損を起こりにくくすることができ、より好ましい。なお、隅部３３を、アールを有するものとする場合には、対応するリップ１４の角３１は、それに対応して組み合わせ可能な形状である必要がある。
【００２５】
また、相互にリップ１４とポケット１５を組み合わせた際に、図１（ｅ）に記載のようにリップ１４とポケット１５の内径側面との間に間隙ｇ１を有し、図１（ｆ）に記載のようにリップ１４同士の間に間隙ｇ２を有していると、シールリング１１の寸法誤差を吸収することが出来、リップ１４が半径方向に突出することを防止できるので、より好ましい。なお、大きすぎると逆に不都合が生じる場合もあるので、間隙ｇ１は０．０３ｍｍ以下であると好ましく、間隙ｇ２は最大でも０．０１ｍｍ以下であると好ましい。
【００２６】
この発明にかかる樹脂製シールリングは、耐熱性樹脂を主成分とし、強化繊維、フッ素系樹脂等の固体潤滑剤、充填剤などからなる、シールリングに使用可能な一般的な樹脂組成物により製造することができる。この中でも特に、前記耐熱性樹脂がポリエーテルエーテルケトンである、ポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物からなるものであると好ましい。ポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物を用いることにより、高い耐摩耗性とオイルシール性を実現することができる。
【００２７】
この発明にかかる樹脂製シールリングを製造するには、射出成形を用いる公知な方法で製造することができる。
【００２８】
この発明にかかる樹脂製シールリングは、例えば、自動変速機や無段変速機用のオイルシールリングなどに、好適に用いることができる。
【実施例】
【００２９】
この発明にかかる樹脂製シールリングについて、実施例を用いてより具体的に示す。
【００３０】
［オイルリーク試験］
（実施例）
ポリエーテルエーテルケトン樹脂を主材料とし、カーボン繊維、四フッ化エチレン樹脂を充填材として配合した材料（ＮＴＮ精密樹脂（株）製：ベアリーＰＫ５３０１）を用いて、図１の形状を有し、外径５０ｍｍ、リング幅２．０ｍｍ、リングの半径方向の厚さ１．８ｍｍ、ヌスミ部の溝の半径方向の高さが１ｍｍ、ヌスミ部の溝のリング幅方向への深さが０．３ｍｍであり、幅Ｔが０．４ｍｍ、リップの長さが２．５ｍｍであり、ポケットの半径方向の深さが１．２ｍｍであり、ヌスミ部とリング側面部との角部を曲率半径０．３ｍｍでアール面取りした、複合ステップカット形状の合い口部を有するシールリングを、図１（ｃ）のように合い口部を広げた形態に射出成形した。なお、間隙ｇ１は０．０２ｍｍとし、ｇ２は０．００５ｍｍとした。次に、円柱体とリングゲージとからなる治具を用い、これらの間に射出成形したシールリングを装着させて強制変形させ、治具に装着させたまま電気炉に入れて２００℃で２時間の熱固定を行った。
【００３１】
このようにして得られたシールリングを、自動車用オートマチックトランスミッションオイル（昭和シェル石油（株）製：ゲルコＡＴＦ）を使用し、材質がＳ４５Ｃであるシリンダーと軸との間に装着し、油圧０．５ＭＰａでオイルシールした。この軸を４０００ｒｐｍで回転させた際のオイルリーク量を３０℃から１２０℃に亘ってメスシリンダーにより測定した。その結果を図６のグラフに示す。
【００３２】
（比較例１）
実施例と比べて、円周方向に６ｍｍごとに、幅３ｍｍの柱部８を有し、合い口部の前後５ｍｍに亘ってヌスミ部が存在しない図３の形状を有すること以外は実施例と同様のポリエーテルエーテルケトン製シールリングを用いて、実施例と同様の試験を行った。その結果を図６のグラフに示す。
【００３３】
（比較例２）
比較例１と比べて、柱部８が無い図４の形状を有すること以外は、比較例１と同様のポリエーテルエーテルケトン製シールリングを用いて、比較例１と同様の試験を行った。その結果を図６のグラフに示す。
【００３４】
（結果）
この発明にかかる実施例のシールリングでは、オイルリーク量の温度変化による変動は小さく、安定していた。一方、比較例１及び２のシールリングでは、オイルリーク量が温度に応じて増加し、３０℃の際の量に比して、６０℃で約２倍、１００℃では約３倍に増加した。
【００３５】
［回転トルク試験］
上記実施例、比較例１及び比較例２の樹脂製シールリングを用いて、温度８０℃において、オイルリーク試験の際に用いたものと同様の軸、シャフト及びオイルを用いて、回転数４０００ｒｐｍで回転させた際の回転トルクを回転トランス型トルク変換器（（株）共和電業製：ＴＰＭ−１ＫＭＣＢ）により測定することを、油圧０．４ＭＰａ、０．８ＭＰａ、１．２ＭＰａで行った。その結果を図７のグラフに示す。
【００３６】
（結果）
この発明にかかる実施例のシールリングでは、いずれの油圧においても、比較例１及び比較例２よりも低い回転トルクを示した。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】（ａ）この発明にかかる樹脂製シールリングの例を示す側面図、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）（ａ）の合い口部付近の斜視図、（ｄ）（ｃ）の合い口部を接近させた場合の斜視図、（ｅ）（ａ）の合い口部の拡大図、（ｆ）（ａ）の合い口部の半径方向からの外面図
【図２】（ａ）この発明にかかる樹脂製シールリングの別の例を示す側面図、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）（ａ）の合い口部付近の斜視図
【図３】（ａ）比較例１にかかる側面の一部に潤滑溝を設けたシールリングの側面図、（ｂ）（ａ）のＣ−Ｃ断面図、（ｃ）（ａ）の合い口部付近の斜視図
【図４】（ａ）比較例２にかかる突き合わせ面付近以外の側面に潤滑溝を設けたシールリングの側面図、（ｂ）（ａ）のＤ−Ｄ断面図、（ｃ）（ａ）の合い口部付近の斜視図
【図５】（ａ）図３の潤滑溝を半径方向に拡大したシールリングの側面図、（ｂ）（ａ）のＥ−Ｅ断面図、（ｃ）（ｂ）が偏芯した場合の断面図、（ｄ）（ａ）の合い口部付近の斜視図
【図６】実施例におけるオイルリーク量を示すグラフ
【図７】実施例における油圧に対する回転トルクを示すグラフ
【符号の説明】
【００３８】
１  シールリング
２  突き合わせ面
３  潤滑溝
４  リップ
５  ポケット
６  シリンダー
７  軸
８  柱部
１１，１１’  シールリング
１２  突き合わせ面
１３，１３’  ヌスミ部
１４  リップ
１５  ポケット
１６  壁
１７  角部
１８  隅
２１  シリンダー
２２  軸
３１  角
３２  境界部
３３  隅部
ｇ１，ｇ２  間隙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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