(57)【要約】【課題】温度変化に起因するシール性の低下を抑制することができる密封装置を提供する。【解決手段】軸４に設けられた環状溝４０に装着され、環状溝４０の側面４１と、軸孔３０周面とに密着する樹脂製のシールリングであって、円周上一箇所に分離部Ｓ１を有するとともに、軸孔３０周面と密着する周面上を周方向に延びる周方向溝１０を備える第１シールリング１と、円周上一箇所に分離部Ｓ２を有し、周方向溝１０に装着され、周方向溝１０の側面１０ａと、軸孔３０周面とに密着する樹脂製のシールリングであって、分離端部Ｓ２が周方向溝１０の終端側面１０ｂ、１０ｃとの間に温度変化による周長変化を吸収しうる隙間を有して対向する第２シールリング２と、を備える。【選択図】図１
2012180910.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに設けられる軸孔と該軸孔に挿通される軸との間の環状隙間を密封する密封装置であって、
前記軸または前記軸孔のいずれか一方に設けられた環状溝に装着され、該環状溝の側面と、前記軸または前記軸孔のいずれか他方の周面とに密着する樹脂製のシールリングであって、円周上一箇所に分離部を有するとともに、前記他方の周面と密着する周面上を周方向に延びる周方向溝を備える第１シールリングと、
円周上一箇所に分離部を有し、前記周方向溝に装着され、前記周方向溝の側面と、前記他方の周面とに密着する樹脂製のシールリングであって、分離端部が前記周方向溝の終端側面との間に温度変化による周長変化を吸収しうる隙間を有して対向する第２シールリングと、
を備えることを特徴とする密封装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密封装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ハウジングの軸孔と該軸孔に挿通される軸との間の環状隙間を密封する密封装置として、樹脂製のシールリングが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図６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６は、従来例に係るシールリングを説明する模式図であり、（Ａ）は分離部の構成を示す模式的斜視図、（Ｂ）はシールリングの模式的断面図（無圧時）、（Ｃ）はシールリングの模式的断面図（吹き抜け発生時）をそれぞれ示す。
【０００４】
図６（Ａ）に示すように、シールリング１００は、環状溝３０１への装着を容易にするために、円周上の一箇所でカットされたような形状に成形されている。シールリング１００は、このカット部（分離部）１０１を広げるように変形させて環状溝３０１に装着される。シールリング１００は、密封対象領域から作用する圧力を受けて、環状溝３０１の側面３０２に押し付けられるとともに、拡径変形して軸孔２０１に密着することによりシール性を発揮する。
【０００５】
図６（Ｂ）に示すように、シールリング１００は、圧力の作用がないとき、あるいは極めて低圧のときには、軸孔２０１と外周面との間に隙間が形成された状態である。そして、圧力Ｐが作用して拡径変形することでシールリング１００は軸孔２０１に密着し密封状態を形成する。したがって、カット部１０１を設けることにより形成されるシールリング１００の端部（分離端部）は、加圧時には互いに間隔をあけて対向する状態となる。シールリング１００は、この端部間の隙間を広げる又は埋めるように拡径又は縮径変形することにより、装着相手との寸法誤差や軸の偏芯等を吸収し、相手部材（ハウジング２００の軸孔２０１及び軸３００の環状溝３０１の溝側面３０２）との接触状態を維持することができる。
【０００６】
ところで、樹脂材料で構成されるシールリング１００は、使用環境の温度変化によって樹脂材の膨張・収縮により周長が変化する性質を有している。そのため、高温条件下で使用されてシールリング１００の温度が上昇すると、周長が伸びて端部同士が互いに突き当たった状態となってしまうことがある。この状態のまま使用され続けると、カット部１０１近傍において周方向の圧縮力が発生することにより永久的なひずみ（塑性変形的な状態）が発生する。このようなクリープ変形を生じると、常温または低温条件になったときのシールリング１００の周長が短くなる。
【０００７】
周長が短く経時変形したシールリング１００は、加圧初期時における応答性が悪くなる、すなわち、拡径変形して軸孔２０１と接触する状態になるまで（シール機能を発揮するまで）の時間が長くなる。この応答性の低下は、いわゆる吹き抜け漏れと呼ばれる加圧初期における密封対象流体の大量漏れの原因となり、密封対象流体の制御精度の低下にもつながる。また、変形によってカット部１０１の隙間が拡大するため、シールリング１００が軸孔２０１と接触してからの漏れ量も増大する。
【０００８】
このように、樹脂製のシールリングは、温度変化に起因してシール性が低下することがあり、その結果、装着相手機器に種々の悪影響を及ぼすことが懸念される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３３６２０９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、温度変化に起因するシール性の低下を抑制することができる密封装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明における密封装置は、
ハウジングに設けられる軸孔と該軸孔に挿通される軸との間の環状隙間を密封する密封装置であって、
前記軸または前記軸孔のいずれか一方に設けられた環状溝に装着され、該環状溝の側面と、前記軸または前記軸孔のいずれか他方の周面とに密着する樹脂製のシールリングであって、円周上一箇所に分離部を有するとともに、前記他方の周面と密着する周面上を周方向に延びる周方向溝を備える第１シールリングと、
円周上一箇所に分離部を有し、前記周方向溝に装着され、前記周方向溝の側面と、前記他方の周面とに密着する樹脂製のシールリングであって、分離端部が前記周方向溝の終端側面との間に温度変化による周長変化を吸収しうる隙間を有して対向する第２シールリングと、
を備えることを特徴とする。
【００１２】
かかる構成によれば、第２シールリングは、高温環境下での使用によって周長が伸びたとしても、端部が周方向溝の終端側面に突き当たる状態とならず、上述したようなクリープ変形が生じない。したがって、温度変化の影響、すなわち、上述したようなクリープ変形等によって第１シールリングのシール性が低下した場合でも、第２シールリングがシール性を維持することにより、密封装置全体としてのシール性の低下を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、温度変化に起因するシール性の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例に係る密封装置の模式的断面図。
【図２】加圧初期時のシールリングの挙動を示す模式的断面図。
【図３】第１シールリングの構成を示す模式図。
【図４】第２シールリングの構成を示す模式図。
【図５】分離部近傍の様子を示す模式的斜視図。
【図６】従来例に係るシールリングを説明する模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
（実施例）
図１〜図５を参照して、本発明の実施例に係る密封装置について説明する。図１は、本
実施例に係る密封装置の模式的断面図である。図２は、本実施例に係る密封装置の加圧初期時におけるシールリングの挙動を示す模式的断面図である。図３は、第１シールリングの構成を示す模式図であり、（Ａ）は軸方向から見た図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ矢視図である。図４は、第２シールリングの構成を示す模式図であり、（Ａ）は軸方向から見た図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ矢視図である。図５は、分離部近傍の様子を示す模式的斜視図である。
【００１７】
＜密封装置の概略構成＞
図１に示すように、本実施例に係る密封装置は、ハウジング３に設けられた軸孔３０と、該軸孔３０に挿通される軸４との間の環状隙間５を密封するためのものである。
【００１８】
本実施例に係る密封装置は、第１シールリング１と第２シールリング２とで構成される。第１シールリング１は、軸４の外周面に設けられた環状溝４０に装着される。第１シールリング１は、外周面上を周方向に延びる周方向溝１０を有しており、第２シールリング２は、第１シールリング１の周方向溝１０に装着される。
【００１９】
図２に示すように、軸方向一方側から作用する圧力Ｐによって、第１シールリング１は、外周面１１がハウジング３の軸孔３０に密着し、側面１２が軸４の環状溝４０の側面４１に密着する。また、第２シールリング２は、外周面２０がハウジング３の軸孔３０に密着し、側面２１が第１シールリング１の周方向溝１０の側面１０ａに密着する。これにより、環状隙間５が密封装置によって密封される、すなわち、環状隙間５において密封対象流体の流体圧力が作用する側である密封対象領域側（軸方向一方側）から非密封対象領域側（軸方向他方側）への密封対象流体の漏れが防止される。
【００２０】
密封対象流体は、例えば潤滑油であり、特に自動車の変速機に利用される場合にはＡＴＦ（自動変速機油）を指している。
【００２１】
＜第１シールリング＞
図３に示すように、第１シールリング１は、円周上の一箇所に分離部Ｓ１を備えた略リング形状を有している。第１シールリング１は、樹脂材料から形成される。樹脂材料としては、例えば、ＰＥＥＫやＰＰＳ等が挙げられる。
【００２２】
＜＜分離部＞＞
分離部Ｓ１は、第１シールリング１の組み込み性の向上等を目的として設けられている。シールリング１の分離部Ｓ１の形態としては、従来技術である２段ステップ状の特殊ステップカットを採用している。特殊ステップカットの構成は従来技術であり簡略して説明する。
【００２３】
シールリング１は、分離部Ｓ１において、一方の分離端部１３ａの外周側に円弧状の凸部１４と円弧状の凹部１５が左右（軸方向）一対で設けられ、他方の分離端部１３ｂの外周側にも円弧状の凸部１６と円弧状の凹部１７が左右一対で設けられている。そして、凸部１４と凹部１７とが嵌合し、凸部１６と凹部１５とが嵌合することにより分離部Ｓ１は閉じた状態となり、シールリング１が円環形状となる。
【００２４】
分離部Ｓ１が閉じた状態において、凸部１４と凹部１７との間、凸部１６と凹部１５との間、および分離端部１３ａの内周側端面と分離端部１３ｂの内周側端面との間には、それぞれ隙間Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３が形成される。また、凸部１４と凹部１７は、第１シールリング１の周面と同心的な分離面と、軸に垂直な分離面とにおいて互いに摺動可能に接触する。凸部１６と凹部１５も同様に、第１シールリング１の周面と同心的な分離面と、軸に垂直な分離面とにおいて互いに摺動可能に接触する。
【００２５】
このように、各分離面が互いに摺動可能に接触していることにより、上記隙間Ｇ１〜Ｇ３が形成されていても、分離部Ｓ１において第１シールリング１の相手部材との接触面（シール面）が途切れてしまう部分が形成されない。すなわち、分離部Ｓ１において、円周方向に垂直な面同士が隙間を空けて円周方向に対向した状態であっても、密封対象側と非密封対象側とを遮断することができる。
【００２６】
また、第１シールリング１は、各凸部と凹部が上述の隙間Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３を広げる又は埋めるように周方向に摺動することにより、リング径を増減することができる。これにより、第１シールリング１と軸孔３０との間の径寸法の誤差や、ハウジング３に対する軸４の偏芯、熱膨張によるリング本体１０の周長の伸び等を、隙間Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３の分だけ、吸収することができる。
【００２７】
上記構成のような分離部を備えたシールリングは、初めに円環状のリング本体を作成し、そのリング本体の一箇所を専用の治具を用いて上記ステップ形状に切断することで、最終形状に成形する場合もあるし、初めから分離した状態（上記ステップ形状が形成された状態）の形状に射出成形される場合もある。
【００２８】
なお、分離部の形態としてはその他にも種々のものが知られており、図５に示すようなストレートタイプ、すなわち、ステップ状の複雑な凹凸を有さない単純な端面形状であってもよい。
【００２９】
＜＜周方向溝＞＞
周方向溝１０は、第１シールリング１の外周面１１上を周方向に延びている。周方向溝１０は、一方の分離端部１３ａと他方の分離端部１３ｂの付近においてそれぞれ終端し、円周方向に延びる側面１０ａと、円周方向に垂直な終端側面１０ｂ、１０ｃと、を有する。
【００３０】
＜第２シールリング＞
図４に示すように、第２シールリング２は、いわゆるストレートタイプの分離部Ｓ２を円周上の一箇所に備える略リング形状を有している。分離部Ｓ２には、円周方向に垂直な分離端面２２ａ、２２ｂが形成されている。第２シールリング２は、樹脂材料から形成される。樹脂材料としては、例えば、ＰＥＥＫやＰＰＳ等が挙げられる。
【００３１】
図５に示すように、第２シールリング２が周方向溝１０に装着された状態において、分離部Ｓ２の分離端面２２ａ、２２ｂと、周方向溝１０の終端側面１０ｂ、１０ｃとが隙間を介して互いに周方向に対向する。すなわち、第２シールリング２の周長は、周方向溝１０の長さ（周長）よりも短く設定されている。
【００３２】
分離端面２２ａ、２２ｂと終端側面１０ｂ、１０ｃとの間の隙間は、温度変化による第２シールリングの周長変化を吸収しうるように設けられる。すなわち、第２シールリング２の周長は、熱膨張を生じた状態における周長が、周方向溝１０の長さ（周長）よりも短くなるように設定される。これにより、熱膨張を生じても分離端面２２ａ、２２ｂが周方向溝１０の終端側面１０ｂ、１０ｃに突き当たらない大きさの隙間が、分離端面２２ａ、２２ｂと終端側面１０ｂ、１０ｃとの間に形成される。
【００３３】
第２シールリング２の周長の設定においては、例えば、第１シールリング１の樹脂材料の熱膨張率、第２シールリング２の樹脂材料の熱膨張率、使用環境の温度変化等が考慮される。
【００３４】
＜本実施例の優れた点＞
本実施例によれば、第２シールリングは、高温環境下での使用によって周長が伸びたとしても、端部が周方向溝の端側面に突き当たる状態とならない。したがって、端部が周方向溝の端側面に突き当たった状態で使用され続けることにより、シールリングの周長が短くなるクリープ変形を生じることが防止される。
【００３５】
したがって、温度変化の影響、すなわち、上述したようなクリープ変形等によって第１シールリングのシール性（加圧時の応答性）が低下したとしても、第２シールリングがシール性を維持することにより、密封装置全体としてのシール性の低下を抑制することができる。
【００３６】
ここで、図２を参照して、加圧時における密封装置の挙動、すなわち、各シールリングの挙動について説明する。ここでは、高温環境下での使用により、第１シールリングの周長が分離部Ｓ１における隙間Ｇ１〜Ｇ３を越えて伸びることによって、端部同士が突き当たった状態となり、その結果、クリープ変形を生じて常温または低温時における第１シールリング１の周長が短くなってしまった場合を想定する。
【００３７】
図２の左側断面図に示すように、環状隙間５の密封対象領域側から圧力Ｐが作用し始めると、まず、第２シールリング２が、軸孔３０周面と周方向溝１０の溝側面１０ａにそれぞれ密着する状態となる。第１シールリング１は、クリープ変形による周長の減少により応答性が低下しており、この時点ではシール面を形成できていない。第２シールリング２が形成する軸孔３０とのシール範囲（接触面の周長）は第１シールリング１のシール範囲よりも短い（分離部における隙間が大きい）ものの、分離部付近を除けば第２シールリング２によるシール機能が発揮されるので、第１シールリング１単体の場合に発生が懸念される大量の吹抜け漏れが発生した場合よりも漏れを大幅に低減することができる。
【００３８】
そして、図２の右側断面図に示すように、加圧初期からある程度時間が経過すると、第１シールリング１も拡径変形して各シール面を形成する状態となる。これにより、分離部付近における隙間もなくなり、密封装置本来のシール性が発揮される状態となる。
【００３９】
以上のように、第１シールリング１の応答性が低下、すなわち、シール機能を発揮するまでの時間が長くなった場合でも、第２シールリング２については、設計通りのシール性を発揮することが可能であり、これにより、第１シールリング１のシール性の低下による影響、例えば、吹抜け漏れの発生が抑制される。したがって、装着相手機器に対する悪影響、例えば、密封対象流体の制御精度の低下を抑制することができる。
【００４０】
＜その他＞
本実施例では、密封装置が軸４外周面に設けられた環状溝４０に装着される構成について説明したが、ハウジング３の軸孔３０周面に設けられた環状溝に装着され、各シールリングの内周面が軸４外周面と摺動して環状隙間５を密封する構成であってもよい。
【００４１】
また、第１シールリング１と第２シールリング２の樹脂材料の種類は、同じでもよいし、互いに異なっていてもよい。すなわち、高温条件下において熱膨張を生じた場合でも、上記のように、第２シールリング２が所望のシール性を維持できる限りにおいて、種々の材料を任意に選択することができる。
【００４２】
また、第２シールリング２は、上記のように一本の略リング形状ではなく、例えば、複数の円弧状部材に分割したような構成であってもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１   第１シールリング
１０ 周方向溝
１１ 外周面
１１ａ      側面
１１ｂ、１１ｃ     終端側面
１２ 側面
１３ａ、１３ｂ     端部
２   第２シールリング
２０ 外周面
２１ 側面
２２ａ、２２ｂ     端面
３   ハウジング
３０ 軸孔
４   軸
４０ 環状溝
４１ 側面
５   環状隙間
【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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