JP2002295692A

JP2002295692A - シールリング

Info

Publication number: JP2002295692A
Application number: JP2001103765A
Authority: JP
Inventors: Masaya Nakaoka; 真哉中岡
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2001-04-02
Filing date: 2001-04-02
Publication date: 2002-10-09

Abstract

(57)【要約】【課題】リーク量を抑制しつつ低トルク化を図り、か
つシールリング側面および軸の溝側面の摩耗量を低減可
能とするシールリングを提供する。【解決手段】シールリング本体側面８を凸形状とし、
リング溝２の溝側面９と接触する凸部の稜線部８Ｃをシ
ールリング本体外周面４に対して偏心させたことを特徴
とする。

Description

【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
ルリングに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のシールリングは、図５
（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１０６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、軸１０２にアルミ合金や球
状黒鉛鋳鉄材などが用いられた場合、短時間でシールリ
ング本体１０１および軸１０２が摩耗し、自動車の変速
機においては、変速ができなくなる等の不具合が生じ
る。

【０００４】ここで、アルミ合金は高温における強度が
低下することが知られており、また、球状黒鉛鋳鉄材は
高温において、球状黒鉛が脱落することがわかってい
る。したがって、摩耗の生じる一因としてシールリング
本体側面１０８と溝側面１０９との摺動発熱による溝側
面温度の上昇が挙げられる。

【０００５】上記問題を解決するために、特開平９−２
１７８３６号公報においては、図５（Ｂ）に示すよう
に、シールリング本体側面１０８にテーパを付け、シー
ルリング本体側面１０８に作用する押しつけ圧力を小さ
くし、損失トルクおよび摩耗の低減を図る方法が提案さ
れている。

【０００６】しかしながら、この形態とした場合は、シ
ールリング本体１０１のカット形状に全温度域で比較的
リーク量の少ない特殊ステップカットを採用しても、図
５（Ｃ）に示すように、軸との接触部Ｓが線接触とな
り、接触部Ｓを越えて高圧側と低圧側を貫通する流路Ｔ
が形成されるため、リーク特性が悪化する。

【０００７】また、リーク特性を改善するために、本出
願人は、特願２０００−１３０６８９号において、図６
（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すように、シールリング本
体側面１０８に外径側および内径側斜面１０８Ａ，１０
８Ｂを設け、溝側面と接触する稜線部１０８Ｃを特殊ス
テップカットのカット辺１０８Ｄと重なるように設置す
る方法を提案した。

【０００８】しかし、シールリング本体側面１０８と軸
の溝側面は同一円周上（稜線部１０８Ｃ）にて集中して
接触、摺動を続けるため、摺動発熱によって接触部の温
度が著しく上昇し、シールリングおよび軸の摩耗が進行
しやすい。

【０００９】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、リ
ーク量を抑制しつつ低トルク化を図り、かつシールリン
グ側面および軸の溝側面の摩耗量を低減可能とするシー
ルリングを提供することにある。

【００１０】

【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、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
リング本体側面を凸形状とし、リング溝の溝側面と接触
する凸部の稜線部をシールリング本体外周面に対して偏
心させたことを特徴とする。

【００１１】シールリング本体側面は、中央の稜線部か
ら径方向両端に向かって溝側面から離れる方向に傾斜す
る傾斜面となっていることを特徴とする。

【００１２】前記シーツリング本体側面の凸部は、シー
ルリング本体側面の一部を凸形状とすることにより構成
されていることを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、この発明
の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただ
し、この実施の形態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。

【００１４】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。

【００１５】このシールリングは、円環状に成形された
樹脂製のシールリング本体１が軸２外周に形成されたリ
ング溝３に装着され、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。リ
ング溝３の溝側面９は、軸２の中心軸線に対して直交す
る直交面となっている。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】シールリング本体側面８は、その全体が凸
形状の凸部となっており、リング溝３の溝側面９と接触
する稜線部８Ｃがシールリング本体外周面４に対して偏
心している。すなわち、稜線部８Ｃもシールリング本体
１の外径より小径でかつシールリング本体１の内径より
も大径の円形、その中心Ｏ１がシールリング本体外周面
４の中心Ｏに対して所定量Δだけ偏心している。

【００２０】なお、シールリング本体１の他方の側面形
状は、左右対称なので、説明は省略する。

【００２１】したがって、稜線部８Ｃはシールリング本
体１の径方向幅の中央に位置する箇所が１８０度離れて
２箇所（図１（Ｂ），（Ｄ）参照）、最も内径寄りの位
置が１箇所（図１（Ｃ）参照）、最も外径寄りの位置が
１箇所（図１（Ｅ）参照）存在する。

【００２２】シールリング本体側面８の形状は、中央の
稜線部８Ｃから径方向両端に向かって溝側面から離れる
方向に傾斜する傾斜面８Ａ（外径側），８Ｂ（内径側）
となっている。

【００２３】この外径側および内径側の傾斜面８Ａ，８
Ｂの角度θＡ，θＢは、軸２の中心軸線に対して直交す
る直交面に対して、１度以上９０度未満、望ましくは５
度以上４５度未満とする。

【００２４】この稜線部８Ｃは、図１では三角形状とな
っていて溝側面９に対して線接触する構成となっている
が、製造上の理由およびリーク特性の安定化を図るため
に、図２（Ａ）に示すように平坦部８Ｅを設けてもよい
し、図２（Ｂ）に示すように先端をＲ形状としたアール
部８Ｒを設けてもよい。

【００２５】シールリング本体１は一箇所でカットされ
ている。この実施の形態では、カット部を、図１（Ａ）
に示すように、稜線部８Ｃがシールリング本体１の径方
向幅の中央位置に位置する部分に設けている。

【００２６】このカット部１０は、図２（Ｃ）に示すよ
うに、カットされた各リング端部に、円周方向に沿って
互いに摺動可能に嵌合する凹部１０ａおよび凸部１０ｂ
が設けられ、油圧によって、凹部１０ａと凸部１０ｂの
接合面が軸方向および径方向に押圧されて密封される。

【００２７】凹部１０ａは、シールリング本体の端部を
所定長さだけ、外周面の一部と側面の内の外周側の傾斜
面部を直角に切り欠いた形状で、シールリング本体１の
一方の側面８の稜線部８Ｃに沿って中心軸線Ｏに対して
平行に所定寸法だけ延びる凹部第１側面１０ａ１と、シ
ールリング本体１の外周面４の軸方向中間位置から中心
軸線Ｏに対して直交する方向に所定寸法だけ延びる凹部
第２側面１０ａ２と、を備えている。

【００２８】一方、凸部１０ｂはリング端面から部分的
に突出する部分で、シールリング本体１の一方の側面８
の稜線部８Ｃの延長線に沿って中心軸線Ｏに対して平行
に所定寸法だけ延びる凸部第１側面１０ｂ１と、シール
リング本体１の外周面４の軸方向中間位置から中心軸線
Ｏに対して直交する方向に延びる凸部第２側面１０ｂ２
と、を備えている。

【００２９】稜線部８Ｃがカット部の側面側の接合面と
重なるように、すなわち、凹部第１側面１０ａ１と凸部
第１側面１０ｂ１と重なるように設定することで、通常
の特殊ステップカットのシールリングと同等のリーク特
性を発揮できる。

【００３０】また、成形の都合上、カット部の稜線部８
Ｃより外径側の径方向幅Ｆが内径側の径方向幅Ｇと比較
して大きくなった場合でも、図２（Ｄ）に示すように稜
線部８Ｃを偏心させることで、受圧面積を低減でき、低
トルク化を図ることができる。

【００３１】（他の実施の形態）上記実施の形態では、
シールリング本体側面を全体的に三角形状に突出させて
凸部としたが、図３に示すように、平坦なシールリング
本体側面８の一部を突出させた凸部２８を設け、この凸
部２８の稜線部２８Ｃをシールリング本体外周面４に対
して偏心させてもよい。この場合も、シールリング本体
１の左右両側面８，８は左右対称形状である。

【００３２】凸部２８は三角形状で、稜線部２８Ｃを隔
てて外径側および内径側の傾斜面２８Ａ，２８Ｂの角度
θＡおよび角度θＢは、１度以上９０度未満、望ましく
は３０度以上８０度未満とする。

【００３３】また、凸部２８の突出寸法Ｈｓは０．２ｍ
ｍ以上０．５ｍｍ以下が望ましい。

【００３４】なお、製造上の理由およびリーク特性の安
定化を図るために、凸部２８の先端に平坦部を設けても
良いし、先端をＲ形状としてもよい。

【００３５】その他の構成および作用については、上記
実施の形態１と同一なので、同一の構成部分については
同一の符号を付してその説明を省略する。

【００３６】

【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。

【００３７】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１に示す実施の形態のシールリングを得
た。シールリングの寸法は、外径寸法Ｄ：４７．５ｍ
ｍ、肉厚：１．９ｍｍ、高さ：２．０ｍｍ、θＡ，θ
Ｂ：２０°、偏心量Δ：０．６ｍｍに設定した。

【００３８】比較例として、図６（Ａ），（Ｂ）に示す
シールリングを使用し（シールリングの外径寸法は４
７．５ｍｍ）、図４（Ａ）に示す試験機により、軸側面
温度の測定を行った。

【００３９】試験機２００は、試験機ケース２０１と、
この試験機ケース２０１に固定される軸２０２と、試験
機ケース２０１内であって軸２０２の外周側に、軸２０
２と同心的に回転自在に設けられてるハウジング２０３
と、を備えている。軸２０２外周には、シールリングサ
ンプルＳを装着するリング溝２０４が設けられ、ハウジ
ング２０３と軸２０２の間の空間が試験用の油が導入さ
れる油室２０５となっており、軸２０２に設けられた油
圧導入口２０６から油室２０５に油圧が導入されるよう
になっている。

【００４０】また、リング溝２０４の溝側面近傍には、
シールリングとリング溝の溝側面との摺動発熱を検出す
るための熱電対等の温度センサ２０７が設けられてい
る。

【００４１】シールリングサンプルＳを軸２０２のリン
グ溝２０４に装着し油圧をかけると、シールリングサン
プルＳの側面が溝側面に、外周面がハウジング２０３内
周面に押し付けられ油をシールする。

【００４２】油圧は１．３ＭＰａ、ハウジング回転数：
１０００、２０００、３０００、４０００ｒｐｍについ
て、それぞれの軸側面温度を検出した。油種をＡＴＦと
した。

【００４３】試験結果を図４（Ｂ）に示す。

【００４４】図４（Ｂ）に示すように、比較例に対し
て、実施例の軸側面温度は１５〜２０％低く保たれるこ
とを確認した。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、シ
ールリング本体側面を凸形状とし、リング溝の溝側面と
接触する凸部の稜線部をシールリング本体外周面に対し
て偏心させたことにより、シールリング本体側面と軸の
溝側面の接触部分が同一円周上に限定されることが回避
され、軸の溝側面温度の局部的な温度上昇を抑制するこ
とができると共に、溝側面の一部分が集中して摺動負荷
を受け止めることが回避され、耐久性向上を図ることが
できる。

【００４６】また、シールリング本体側面を、中央の稜
線部から径方向両端に向かって溝側面から離れる方向に
傾斜する傾斜面とすれば、シールリングを射出成型する
際に型から製品を抜きやすくする効果も得られる。

【００４７】さらに、シールリング本体側面の凸部は、
シールリング本体側面の一部を凸形状とすることにより
構成すれば、凸形状の先端が多少磨耗しても、初期の接
触状態が維持されるため、効果が持続する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施の形態１に係るシールリン
グを示すもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ
−Ｂ線拡大断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線拡大断面
図、（Ｄ）は（Ａ）のＤ−Ｄ線拡大断面図、（Ｅ）は
（Ａ）のＥ−Ｅ線拡大断面図である。

【図２】（Ａ）は図１のシールリングの側面稜線部を平
坦にした変形例を示す断面図、（Ｂ）は図１のシールリ
ングの側面稜線部をＲ形状とした変形例を示す断面図、
（Ｃ）はカット部の一例を示す部分斜視図、（Ｄ）は
（Ｃ）のカット部位置の変形例を示す正面図である。

【図３】図３は本発明の実施の形態２に係るシールリン
グを示すもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ
−Ｂ線拡大断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線拡大断面
図、（Ｄ）は（Ａ）のＤ−Ｄ線拡大断面図、（Ｅ）は
（Ａ）のＥ−Ｅ線拡大断面図である。

【図４】（Ａ）は比較実験に用いた試験機の断面図、
（Ｂ）は試験結果を示すグラフである。

【図５】（Ａ）は従来のシールリングの断面図、（Ｂ）
は他の従来のシールリングの断面図、（Ｃ）は（Ｂ）の
合い口部の部分斜視図である。

【図６】（Ａ）はさらに他の従来のシールリングの正面
図、（Ｂ）は（Ａ）のＷ−Ｗ線拡大断面図、（Ｃ）は
（Ａ）のカット部の部分斜視図である。

【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５ハウジング７ハウジング内周面８リング側面８Ａ，８Ｂ傾斜面８Ｃ稜線部９溝側面１０カット部１０ａ凹部１０ａ１凹部第１側面１０ａ２凹部第２側面１０ｂ凸部１０ｂ１凸部第１側面１０ｂ２凸部第２側面２８凸部２８Ａ，２８Ｂ傾斜面２８Ｃ稜線部 θＡ，θＢ傾斜角度Ｏシールリング本体外周面の中心Ｏ１稜線部の中心 Δ 偏心量２００試験機２０１試験機ケース２０２軸２０３ハウジング２０４リング溝２０５油室２０６油圧導入口２０６２０７温度センサＳシールリングサンプル

Claims

【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側面を凸形状とし、リング溝の溝
側面と接触する凸部の稜線部をシールリング本体外周面
に対して偏心させたことを特徴とするシールリング。
【請求項２】シールリング本体側面は、中央の稜線部か
ら径方向両端に向かって溝側面から離れる方向に傾斜す
る傾斜面となってい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の凸部は、シー
ルリング本体側面の一部を凸形状とすることにより構成
されていることを特徴とする請求項１に記載のシールリ
ング。