(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂製のシールリング本体を軸外周に形成されたリング溝に装着し、密封対象流体の圧力作用時に、前記シールリング本体の外周面を前記軸の外周に相対回転自在に嵌合されるハウジング内周面に圧接させ、前記シールリング本体の一方の側面をリング溝の一方の溝側面に圧接させるシールリングにおいて、
前記シールリング本体とハウジング内周面との外周接触部をシールリング本体の外周面中央部に限定すると共に、前記シールリング本体とリング溝の溝側面との側面接触部をシールリング本体の側面の外周側部分に限定し、
前記シールリング本体の外周面のうち外周接触部両側のハウジング内周面と接触していない部分のハウジング内周面への投影長さをＨ１、前記シールリング本体の肉厚からシールリング本体の側面のうち側面接触部より内周側の溝側面と接触していない長さを引いた長さをＴ１とすると、Ｈ１＞Ｔ１となるように寸法設定すると共に、
シールリング本体の外周面は、中央の外周接触部から軸方向両端に向かってハウジング内周から離れる方向に傾斜する構成となっており、この傾斜角度を、側面接触部の内径端からシールリング本体の内径端と結ぶ線と溝側面とのなす角度よりも１〜２°少なく設定することを特徴とするシールリング。
【請求項２】
前記外周接触部は、線接触構造であることを特徴とする請求項１に記載のシールリング。
【請求項３】
前記シールリング本体側面は、内周側を段付き状に窪ませている請求項１に記載のシールリング。
【請求項４】
前記シールリング本体側面は、外周側の側面接触部から内周側に向けて溝側面から離れる方向に傾斜するテーパ形状となっている請求項１に記載のシールリング。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば自動車の自動変速機や各種油圧装置等に用いられる樹脂製のシールリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のシールリングは、図８（Ａ）に示すように、樹脂製のシールリング本体１０１を軸１０２外周に形成されたリング溝１０３に装着し、密封対象流体としての潤滑油１０６の圧力作用時に、シールリング本体１０１の外周面１０４を軸１０２の外周に相対回転自在に嵌合されるハウジング１０５の内周面１０７に圧接させ、シールリング本体１０１の一方の側面１０８をリング溝１０３の一方の溝側面１０９に圧接させることにより潤滑油をシールする。ここで、潤滑油１０６は自動車の変速機の場合はＡＴＦに相当する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来のシールリングにおいて、ハウジング１０５もしくはシールリング本体１０１の外周面１０４に著しい摩耗が生じた場合、リーク量が増加し、たとえば自動車の変速機などにおいては変速の遅れや変速ができなくなる等の不具合が生じる。
【０００４】
このような不具合を解消するために、従来からシールリング本体１０１の高さＨをシールリング本体１０１の肉厚Ｔよりも大きくし、外周面１０４に作用する垂直応力Ｆ２をシール面１０８に作用する垂直応力Ｆ１よりも大きくすることで、ハウジング１０５とシールリング本体１０１の外周面１０４の相対回転頻度を低下させて摩耗の発生を抑制することが一般的に行われている。
【０００５】
しかしながら、シールリング材質としてポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイドなどの比較的高弾性の熱可塑性樹脂を使用した場合、図８（Ｂ）に示すようにシールリング断面形状をＴ字とし、シール面８の受圧長さをＴｓとしてシール面１０８に作用する垂直応力Ｆ３を小さくし、ハウジング１０５とシールリング本体外周面１０４の相対回転頻度を低下させた形状としても、ハウジング１０５に摩耗が生じるという問題が発生している。
【０００６】
これに対して、特開平１０−３１８３７５号では、図９（Ａ）に示すように、リング外周面１０４の勾配θを±１°以下とすることで、ハウジング１０５とシールリング１０１の相対回転を低減でき、ハウジング１０５の摩耗を小さくできると記載されている。
【０００７】
しかしながら、上記形状としても、図９（Ｂ）に示すように、ハウジング１０５の内周面１０７が軸と平行方向においてうねっていたり、傾いていた場合、ハウジング１０５の内周面１０７とシールリング外周面１０４に潤滑油が入り込むために、シール面１０８に作用する垂直応力Ｆ５と比較して、外周面１０４に作用する垂直応力Ｆ６は小さいものとなり、ハウジング１０５を摩耗させるという問題が生じている。
【０００８】
本発明は、上記した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、ハウジングの傾きやうねりに関わらず、シールリング本体外周面の受圧面積が常にシールリング本体側面の受圧面積と比較して大きくなるシールリング断面形状を有するシールリングを提供し、ハウジングとの摺動面間の摩耗を可及的に低減することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明にあっては、樹脂製のシールリング本体を軸外周に形成されたリング溝に装着し、密封対象流体の圧力作用時に、前記シールリング本体の外周面を前記軸の外周に相対回転自在に嵌合されるハウジング内周面に圧接させ、前記シールリング本体の一方の側面をリング溝の一方の溝側面に圧接させるシールリングにおいて、前記シールリング本体とハウジング内周面との外周接触部をシールリング本体の外周面中央部に限定すると共に、前記シールリング本体とリング溝の溝側面との側面接触部をシールリング本体の側面の外周側部分に限定し、前記シールリング本体の外周面のうち外周接触部両側のハウジング内周面と接触していない部分のハウジング内周面への投影長さをＨ１、前記シールリング本体の肉厚からシールリング本体の側面のうち側面接触部より内周側の溝側面と接触していない長さを引いた長さをＴ１とすると、Ｈ１＞Ｔ１となるように寸法設定すると共に、シールリング本体の外周面は、中央の外周接触部から軸方向両端に向かってハウジング内周から離れる方向に傾斜する構成となっており、この傾斜角度を、側面接触部の内径端からシールリング本体の内径端と結ぶ線と溝側面とのなす角度よりも１〜２°少なく設定することを特徴とする。
【００１２】
また、外周接触部は線接触構造となっていてもよい。
【００１３】
前記シールリング本体側面は、内周側を段付き状に窪ませて構成してもよいし、外周側の側面接触部から内周側に向けて溝側面から離れる方向に傾斜するテーパ形状としてもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００１５】
図１には本発明の実施の形態に係るシールリングの断面形状を示している。
【００１６】
このシールリングは、樹脂製のシールリング本体１を軸２外周に形成されたリング溝３に装着し、密封対象の潤滑油６の圧力作用時に、シールリング本体１の外周面４を前記軸２の外周に相対回転自在に嵌合されるハウジング５の内周面７に圧接させ、シールリング本体１の一方のリング側面８をリング溝３の一方の溝側面９に圧接させるようになっている。シールリング本体１は、図１（Ｂ）に示すように円環状部材で、一箇所でカットされている。このカット部１０は、カットされた各リング端部に、円周方向に沿って摺動可能に接合される接合片１０ａ，１０ｂを有し、接合片１０ａ，１０ｂの接合面が油圧によって、軸方向あるいは径方向に圧接して接合面間が密封される。
【００１７】
シールリングに適用される材料としては、耐熱性樹脂と充填剤からなる樹脂組成物が用いられる。
【００１８】
耐熱性樹脂としては、ポリシアノアリールエーテル系樹脂（ＰＥＮ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂等の芳香族ポリエーテルケトン樹脂、芳香族系熱可塑性ポリイミド樹脂、ポリアミド４−６系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリテトラフロロエチレン系樹脂などの耐熱性、耐粘性、耐薬品性に優れ、優れた機械的性質を示す樹脂材料が挙げられる。
【００１９】
充填剤は、樹脂材料の機械的強度の向上、耐摩耗性の向上、低摩擦特性の付与などを目的に配合されるものであり、特に限定されない。
【００２０】
シールリング本体１のリング外周面４とハウジング内周面７との外周接触部１１はシールリング本体１の中央部に限定され、シールリング本体１のリング側面８とリング溝３の一方の溝側面９との側面接触部１２はリング側面８の外周側部分に限定されている。
【００２１】
また、シールリング本体１の外周面４のうち、外周接触部１１両側の外周と接触していない部分のハウジング内周面４への投影長さをＨ１、シールリング本体１の肉厚Ｔからリング側面８のうち溝側面９と接触していない長さを引いた長さをＴ１とすると、Ｈ１＞Ｔ１となるように寸法設定されている。
【００２２】
この実施の形態１では、シールリング本体１の外周面４は、中央の外周接触部１１と、この外周接触部１１からから軸方向両端に向かってハウジング内周面７から離れる方向に傾斜する斜面４Ａ，４Ｂ（ハウジング内周面７に対する傾斜角度θＨ）とを備えた構成となっている。
【００２３】
また、リング側面８は、側面接触部１２と、この側面接触部１２の内周側を段付き状に窪ませた段部８１と、を有する形状となっている。
【００２４】
本実施の形態によれば、シールリングの外周接触部１１は、リング外周面４の中央部分（幅Ｈ−２×Ｈ１）に限定される。したがって、油圧がシールリング本体１のどちらの端面から作用しても、受圧長さは最低でＨ１の長さが確保できる。
【００２５】
また、側面８の受圧長さはＴ１であり、Ｈ１＞Ｔ１とすることで、シールリング本体外周面４の受圧面積がシールリング側面８の受圧面積より大きくなり、ハウジング５とシールリング本体１の相対回転頻度が低く維持できる。
【００２６】
また、油圧Ｐによりシールリング本体１は内径側が反油圧側に押し込まれるようにねじれて、リング外周面４の反油圧側の傾斜面４Ｂがハウジング内周面７に密接した場合でも受圧面積が関係が維持されるように、傾斜面４Ｂの傾斜角度θＨを、側面接触部１２の内径端からシールリング本体１の内径端と結ぶ線Ｎと溝側面９とのなす角度θｒよりも１〜２°少なく設定することが望ましい。
【００２７】
特に、角度θＨは、油圧によるシールリング本体１のねじれや変形を考慮して、１°以上４５°以下、好ましくは５°以上２５°以下である。
【００２８】
［他の実施の形態］
上記実施の形態ではリング側面８に段部８１を形成したが、図２に示すように、テーパ形状にカットして側面接触部１２を形成してもよい。すなわち、側面接触部１２の内周側角部から内周側に向けて溝側面から離れる方向に傾斜す傾斜面８２を有するテーパ形状に構成されている。
【００２９】
また、リング外周面４の受圧面積を大きくするために、図３に示すように、ほぼＨ１＝Ｈ／２とし、リング外周面４の外周接触部１１をほぼ線接触で行うようにしても、カット部１０におけるリーク量は低く押さえることができるので問題は少ない。
【００３０】
このカット部１０の形状としては、たとえば、特殊ステップカット構造とすればよい。
【００３１】
（参考例）図４に示すように、シールリング本体１の外周接触部１１を、外周面の一部に環状の凸部１１ａを設けた凸形状としてもよい。凸部１１ａの断面形状は略等脚台形状に成形され、その斜辺のハウジング内周面７に対する傾斜角度θＨは９０°以下、凸部１１ａの突出高さＴ２は０．２〜０．４５ｍｍ程度とすることが好ましい。また、リング側面８を段付き形状ではなく、図２に示したようなテーパ形状としてもよい。
【００３２】
【実施例】
次に、本発明のより具体的な実施例について説明する。
【００３３】
本実施例では、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）を用いて射出成形したシールリングに追加工を施し、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、図３に示す実施形態のシールリング２０を得た。シールリング２０の各部の構成は図３と全く同様であるので説明は省略する。シールリング２０の各部寸法は、Ｈ：２．００ｍｍ、Ｈ１：０．９８ｍｍ、Ｔ１：０．６ｍｍ、Ｔ：１．９０ｍｍ、θＨ：２０°、θｒ：２１°に設定した。なお、カット部１０合い口形状は特殊ステップカットであり、シールリング外径寸法は４７．５ｍｍである。
【００３４】
摺動頻度確認試験を、図７に示す可視化装置により行った。
【００３５】
可視化装置２００は、ハウジング２０１と、ハウジング２０１内周に回転自在に装着される軸２０３と、ハウジング２０１の一端を密封すると共に内部を観察可能とする透明の観察窓２０４とを備えている。軸２０３の観察窓側の端部外周には、シールリングサンプルＳを装着するリング溝２０２が設けられ、軸端と観察窓２０４の間に空間が試験用の油が導入される油室２０５となっており、ハウジング２０１に設けられた油圧導入口２０６から油室２０５に油圧Ｐが導入されるようになっている。
【００３６】
シールリングサンプルＳを軸２０３のリング溝２０２に装着し油圧をかけると、シールリングサンプルＳのリング側面Ｓ１が溝側面２０２ａに、リング外周面Ｓ２がハウジング２０１に押し付けられ油をシールする。観察窓２０４よりシールリングサンプルＳを観察しながら、軸２０３を６０００ｒｐｍで回転させ、油圧を徐々に上げていき、シールリングサンプルＳの回転数が１ｒｐｍ以下となる油圧を読み取った。なお、装置の構成上、油圧は最大で０．９Ｍｐａとした。
【００３７】
比較例として、図６（Ａ），（Ｂ）に示すシールリング３０を使用した。合い口形状は特殊ステップカットであり、シールリング外径寸法は４７．５ｍｍである。
【００３８】
それぞれのシールリング２０，３０においては、Ｖ側とＷ側がシール面（図７のリング溝側面２０２ａと接触する）となる取付方向について試験を行った。
【００３９】
試験結果を表１に示す。
【００４０】
表１に示すように、比較例はＷ側をシールリング３０とした場合、油圧０．９ＭＰａにおいても、シールリング３０はハウジング２０１と摺動し続けたのに対し、実施例のシールリング２０はＶ側、Ｗ側に関係なく、０．３〜０．５ＭＰａでシールリング２０はハウジング２０１と摺動しなくなっており、このことから、実施例はハウジング２０１の摩耗低減に対して効果的であることが確認された。
【００４１】
【表１】
0004872152.tif 000002
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、シールリング本体とハウジング内周面との外周接触部をシールリング本体の中央部に限定し、シールリング本体とリング溝の溝側面との側面接触部をシールリング本体の側面の外周側部分に限定し、シールリング本体外周面のハウジングと接触していない部分のハウジング内周への投影長さＨ１を、シールリング本体の肉厚から溝側面と接触していない長さを引いた長さＴ１より大きくなるように設定したので、ハウジングの傾きやうねりに関わらず、シールリング本体外周面の受圧面積が常にシールリング本体側面の受圧面積と比較して大きくなり、シールリング外周面とハウジング内周面の摺動頻度が低く押さえられるので、ハウジングの摩耗低減に効果がある。
【００４３】
シールリング本体外周の外周接触部の両側を軸方向両端に向かってハウジング内周から離れる方向に傾斜する傾斜面とすれば、シールリング本体外周接触部がシールリング外周面中央部分に限定でき、前項記載の寸法設定が得られる。また、シールリングを射出成形する際には型から製品を抜きやくする効果も得られる。
【００４５】
さらに、外周接触部を線接触構造とすれば、リング外周面接触部の単位面積あたりの接触圧力を大きくすることが出来るため、シールリング外周面とハウジング内周面の間に生じる摺動抵抗が増加し、シールリングとハウジングが摺動しにくくなる。
【００４６】
シールリング本体の肉厚Ｔを上述した効果を発揮するべくＨ１より小さくした場合、組付け性が著しく悪化するが、シールリング本体側面形状を、内周側を段付き状に窪ませた形状とすれば、Ｔ１をＨ１より小さくしつつ、組付け性を維持することが出来る。
【００４７】
また、外周面の側面接触部から内周側に向けて溝側面から離れる方向に傾斜するテーパ形状としても、Ｔ１をＨ１より小さくしつつ、組付け性が維持でき、またシールリング本体の断面積が段付き形状と比較して大きいため、油圧により生じるとねじれも小さく、さらに射出成形時の離型も容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の断面図。
【図２】本発明の他の実施の形態の断面図。
【図３】本発明の他の実施の形態の断面図。
【図４】  本発明の参考例の断面図。
【図５】（Ａ）は本発明の実施例の側面図、（Ｂ）は断面図。
【図６】（Ａ）は比較例の側面図、（Ｂ）は断面図。
【図７】比較実験に用いた可視化装置の断面図。
【図８】（Ａ），（Ｂ）は従来のシールリングの断面図。
【図９】（Ａ）はさらに他の従来例の断面図、（Ｂ）は同図（Ａ）においてハウジング内周に傾きが生じた場合の断面図。
【符号の説明】
１  シールリング本体
２  軸
３  リング溝
４  リング外周面
４Ａ，４Ｂ  傾斜面
５  ハウジング
７  ハウジング内周面
８  リング側面
８１  段部
８２  傾斜面
９溝側面
１０  カット部
１０ａ，１０ｂ  接合片
１１  外周接触部
１１ａ  凸部
１２  側面接触部
Ｔ１  側面受圧長さ
Ｈ１  外周受圧長さ
θＨ  傾斜角度
θｒ  傾斜角度
２００  可視化装置
２０１  ハウジング
２０２  リング溝
２０３  軸
２０４  観察窓
２０５  油室
Ｓ  シールリングサンプル
【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】
0004872152.tif 000008
【図７】
0004872152.tif 000009
【図８】
0004872152.tif 000010
【図９】
0004872152.tif 000011