JP4872152B2

JP4872152B2 - Seal ring

Info

Publication number: JP4872152B2
Application number: JP2000398369A
Authority: JP
Inventors: 真哉中岡
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2000-12-27
Filing date: 2000-12-27
Publication date: 2012-02-08
Anticipated expiration: 2020-12-27
Also published as: JP2002195417A

Description

【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】

【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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a resin seal ring used in, for example, an automatic transmission of a car, various hydraulic devices, and the like.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 8 (A), this type of conventional seal ring has a resin seal ring main body 101 mounted in a ring groove 103 formed on the outer periphery of a shaft 102, and a lubricating oil 106 as a fluid to be sealed is provided. When pressure is applied, the outer peripheral surface 104 of the seal ring main body 101 is brought into pressure contact with the inner peripheral surface 107 of the housing 105 that is fitted to the outer periphery of the shaft 102 so as to be relatively rotatable, and one side surface 108 of the seal ring main body 101 is made to contact the ring groove 103. The lubricating oil is sealed by being brought into pressure contact with one of the groove side surfaces 109. Here, the lubricating oil 106 corresponds to ATF in the case of an automobile transmission.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional seal ring, when significant wear occurs on the outer peripheral surface 104 of the housing 105 or the seal ring main body 101, the amount of leakage increases. For example, in a transmission of an automobile, a shift delay or a shift occurs. Problems such as inability to do so occur.
[0004]
In order to eliminate such problems, conventionally, the height H of the seal ring main body 101 is made larger than the wall thickness T of the seal ring main body 101, and the normal stress F2 acting on the outer peripheral surface 104 acts on the seal surface 108. Generally, it is generally performed to reduce wear by reducing the relative rotation frequency between the housing 105 and the outer peripheral surface 104 of the seal ring body 101 by making the stress greater than the vertical stress F1.
[0005]
However, when a relatively high-elasticity thermoplastic resin such as polyetheretherketone or polyphenylene sulfide is used as the seal ring material, the seal ring has a T-shaped cross section as shown in FIG. Even when the pressure receiving length is Ts and the vertical stress F3 acting on the seal surface 108 is reduced to reduce the relative rotation frequency between the housing 105 and the seal ring main body outer peripheral surface 104, there is a problem that the housing 105 is worn. is doing.
[0006]
On the other hand, in Japanese Patent Laid-Open No. 10-318375, as shown in FIG. 9A, the relative rotation between the housing 105 and the seal ring 101 is achieved by setting the gradient θ of the ring outer peripheral surface 104 to ± 1 ° or less. It is described that the wear of the housing 105 can be reduced.
[0007]
However, even in the above-described shape, as shown in FIG. 9B, when the inner peripheral surface 107 of the housing 105 is wavy or inclined in the direction parallel to the axis, the inner peripheral surface 107 of the housing 105 and the outer periphery of the seal ring Since the lubricating oil enters the surface 104, the normal stress F6 acting on the outer peripheral surface 104 is smaller than the normal stress F5 acting on the seal surface 108, and there is a problem that the housing 105 is worn.
[0008]
The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and the object of the present invention is to ensure that the pressure receiving area of the outer peripheral surface of the seal ring body is always the side surface of the seal ring body regardless of the inclination or undulation of the housing. It is an object to provide a seal ring having a cross-sectional shape of a seal ring that is larger than the pressure receiving area of the above, and to reduce wear between the sliding surface with the housing as much as possible.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the present invention, a resin seal ring main body is mounted in a ring groove formed on the outer periphery of the shaft, and the outer peripheral surface of the seal ring main body is attached to the sealing target fluid under pressure. In a seal ring in which one side surface of the seal ring main body is press-contacted to one groove side surface of the ring groove, and the seal ring main body and the housing are press-contacted to an inner peripheral surface of the housing that is rotatably fitted to the outer periphery of the shaft. The outer peripheral contact portion with the inner peripheral surface is limited to the central portion of the outer peripheral surface of the seal ring main body, and the side contact portion between the seal ring main body and the groove side surface of the ring groove is limited to the outer peripheral side portion of the side surface of the seal ring main body. The projected length of the portion of the outer peripheral surface of the seal ring body that is not in contact with the housing inner peripheral surface on both sides of the outer peripheral contact portion to the housing inner peripheral surface is H1, and Inner circumferential side length minus the length that is not in contact with the groove side of the side surface contacting portion of the side surface of the seal ring main body when the T1 thick, with dimensions set so that H1> T1, the seal ring The outer peripheral surface of the main body is configured to incline in a direction away from the inner periphery of the housing from the central outer peripheral contact portion toward both axial ends, and this inclination angle is determined from the inner diameter end of the side contact portion to the inner diameter of the seal ring main body. It is characterized in that the angle is set by 1 to 2 ° less than the angle formed between the line connecting the end and the side surface of the groove .
[0012]
Further, the outer peripheral contact portion may have a line contact structure.
[0013]
The side surface of the seal ring main body may be configured such that the inner peripheral side is recessed in a stepped shape, or may have a tapered shape that inclines in a direction away from the groove side surface from the side contact portion on the outer peripheral side toward the inner peripheral side. Good.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be described below based on the illustrated embodiments.
[0015]
FIG. 1 shows a cross-sectional shape of a seal ring according to an embodiment of the present invention.
[0016]
In this seal ring, a resin seal ring main body 1 is mounted in a ring groove 3 formed on the outer periphery of the shaft 2, and the outer peripheral surface 4 of the seal ring main body 1 is attached to the shaft 2 when pressure is applied to the lubricating oil 6 to be sealed. The ring 5 is press-contacted to the inner peripheral surface 7 of the housing 5 that is fitted to the outer periphery of the ring 5 so that one ring side surface 8 of the seal ring body 1 is pressed to one groove side surface 9 of the ring groove 3. . As shown in FIG. 1B, the seal ring body 1 is an annular member and is cut at one place. The cut portion 10 has joint pieces 10a and 10b that are joined to the cut ring end portions so as to be slidable along the circumferential direction. The joint surfaces of the joint pieces 10a and 10b are hydraulically connected to the shaft. The joint surfaces are sealed by pressing in the direction or radial direction.
[0017]
As a material applied to the seal ring, a resin composition comprising a heat resistant resin and a filler is used.
[0018]
Examples of heat resistant resins include aromatic polyether ketone resins such as polycyanoaryl ether resins (PEN) and polyether ether ketone (PEEK) resins, aromatic thermoplastic polyimide resins, polyamide 4-6 resins, and polyphenylene sulfide. Examples thereof include resin materials that are excellent in heat resistance, viscosity resistance, chemical resistance, and the like and have excellent mechanical properties, such as resin based on polytetrafluoroethylene.
[0019]
The filler is blended for the purpose of improving the mechanical strength of the resin material, improving the wear resistance, and imparting low friction properties, and is not particularly limited.
[0020]
The outer peripheral contact portion 11 between the ring outer peripheral surface 4 of the seal ring main body 1 and the housing inner peripheral surface 7 is limited to the central portion of the seal ring main body 1, and the ring side surface 8 of the seal ring main body 1 and one groove side surface of the ring groove 3. The side contact portion 12 with the ring 9 is limited to the outer peripheral side portion of the ring side surface 8.
[0021]
Further, the projection length on the housing inner peripheral surface 4 of the portion of the outer peripheral surface 4 of the seal ring main body 1 that is not in contact with the outer periphery on both sides of the outer peripheral contact portion 11 is calculated from H1, and the wall thickness T of the seal ring main body 1 The dimension of the side surface 8 is set so that H1> T1, where T1 is a length obtained by subtracting the length that is not in contact with the groove side surface 9.
[0022]
In the first embodiment, the outer peripheral surface 4 of the seal ring main body 1 has a central outer peripheral contact portion 11 and a slope inclined in a direction away from the housing inner peripheral surface 7 from the outer peripheral contact portion 11 toward both axial ends. 4A, 4B (inclination angle θH with respect to the inner peripheral surface 7 of the housing).
[0023]
The ring side surface 8 has a shape having a side surface contact portion 12 and a step portion 81 in which the inner peripheral side of the side surface contact portion 12 is recessed in a stepped shape.
[0024]
According to the present embodiment, the outer peripheral contact portion 11 of the seal ring is limited to the center portion (width H-2 × H1) of the ring outer peripheral surface 4. Therefore, even if the hydraulic pressure acts from either end face of the seal ring main body 1, the pressure receiving length can be kept at a minimum as long as H1.
[0025]
Further, the pressure receiving length of the side surface 8 is T1, and by setting H1> T1, the pressure receiving area of the outer peripheral surface 4 of the seal ring main body is larger than the pressure receiving area of the side surface 8 of the seal ring. The relative rotation frequency can be kept low.
[0026]
Further, even if the seal ring body 1 is twisted by the hydraulic pressure P so that the inner diameter side is pushed into the counter-hydraulic side, and the inclined surface 4B on the counter-hydraulic side of the ring outer peripheral surface 4 is in close contact with the inner peripheral surface 7, the pressure receiving area is related. So that the inclination angle θH of the inclined surface 4B is 1 to 2 ° than the angle θr formed by the line N connecting the inner diameter end of the side surface contact portion 12 to the inner diameter end of the seal ring body 1 and the groove side surface 9. It is desirable to set a small number.
[0027]
In particular, the angle θH is not less than 1 ° and not more than 45 °, preferably not less than 5 ° and not more than 25 °, in consideration of twisting and deformation of the seal ring body 1 due to hydraulic pressure.
[0028]
[Other embodiments]
In the above embodiment, the step portion 81 is formed on the ring side surface 8, but the side surface contact portion 12 may be formed by cutting into a tapered shape as shown in FIG. 2. That is, the side contact portion 12 is configured in a tapered shape having an inclined surface 82 that is inclined in a direction away from the groove side surface from the inner peripheral side corner portion toward the inner peripheral side.
[0029]
Further, in order to increase the pressure receiving area of the ring outer peripheral surface 4, as shown in FIG. 3, it is possible to make approximately H1 = H / 2 and perform the outer peripheral contact portion 11 of the ring outer peripheral surface 4 by substantially line contact. Since the amount of leakage at the cut portion 10 can be kept low, there are few problems.
[0030]
The shape of the cut portion 10 may be a special step cut structure, for example.
[0031]
(Reference Example) As shown in FIG. 4, the outer peripheral contact portion 11 of the seal ring body 1 may have a convex shape in which an annular convex portion 11a is provided on a part of the outer peripheral surface. The cross-sectional shape of the convex portion 11a is formed in a substantially isosceles trapezoidal shape, the inclination angle θH of the oblique side with respect to the inner peripheral surface 7 of the housing is 90 ° or less, and the protruding height T2 of the convex portion 11a is about 0.2 to 0.45 mm. It is preferable that Further, the ring side surface 8 may have a tapered shape as shown in FIG. 2 instead of the stepped shape.
[0032]
【Example】
Next, more specific examples of the present invention will be described.
[0033]
In this example, additional processing is applied to a seal ring injection-molded using polyether ether ketone (PEEK), and as shown in FIGS. 5A and 5B, the seal ring 20 of the embodiment shown in FIG. Got. The configuration of each part of the seal ring 20 is exactly the same as that shown in FIG. The dimensions of each part of the seal ring 20 were set to H: 2.00 mm, H1: 0.98 mm, T1: 0.6 mm, T: 1.90 mm, θH: 20 °, θr: 21 °. In addition, the cut part 10 mating shape is a special step cut, and the seal ring outer diameter dimension is 47.5 mm.
[0034]
The sliding frequency confirmation test was performed with the visualization apparatus shown in FIG.
[0035]
The visualization apparatus 200 includes a housing 201, a shaft 203 that is rotatably mounted on the inner periphery of the housing 201, and a transparent observation window 204 that seals one end of the housing 201 and allows the inside to be observed. A ring groove 202 for mounting the seal ring sample S is provided on the outer periphery of the end of the shaft 203 on the observation window side, and a space between the shaft end and the observation window 204 becomes an oil chamber 205 into which test oil is introduced. The oil pressure P is introduced into the oil chamber 205 from the oil pressure introduction port 206 provided in the housing 201.
[0036]
When the seal ring sample S is attached to the ring groove 202 of the shaft 203 and hydraulic pressure is applied, the ring side surface S1 of the seal ring sample S is pressed against the groove side surface 202a and the ring outer peripheral surface S2 is pressed against the housing 201 to seal the oil. While observing the seal ring sample S from the observation window 204, the shaft 203 was rotated at 6000 rpm, the oil pressure was gradually increased, and the oil pressure at which the rotation speed of the seal ring sample S was 1 rpm or less was read. Note that, due to the configuration of the apparatus, the maximum hydraulic pressure was 0.9 MPa.
[0037]
As a comparative example, a seal ring 30 shown in FIGS. 6A and 6B was used. The mating shape is a special step cut, and the outer diameter of the seal ring is 47.5 mm.
[0038]
In each of the seal rings 20 and 30, a test was performed in the mounting direction in which the V side and the W side become seal surfaces (contact with the ring groove side surface 202 a in FIG. 7).
[0039]
The test results are shown in Table 1.
[0040]
As shown in Table 1, in the comparative example, when the W side is the seal ring 30, the seal ring 30 continued to slide with the housing 201 even at a hydraulic pressure of 0.9 MPa. Regardless of the V side or W side, the seal ring 20 does not slide with the housing 201 at 0.3 to 0.5 MPa. From this, the embodiment is effective for reducing the wear of the housing 201. It was confirmed.
[0041]
[Table 1]

[0042]
【Effect of the invention】
As described above, according to the present invention, the outer peripheral contact portion between the seal ring main body and the housing inner peripheral surface is limited to the center portion of the seal ring main body, and the side contact portion between the seal ring main body and the groove side surface of the ring groove is formed. The projection length H1 of the portion of the seal ring body that is not in contact with the housing on the outer peripheral side of the side surface of the seal ring main body and the projected length H1 on the inner periphery of the housing is in contact with the groove side surface from the wall thickness of the seal ring main body. Since it is set to be larger than the length T1 minus the length, the pressure receiving area on the outer peripheral surface of the seal ring body is always larger than the pressure receiving area on the side surface of the seal ring body regardless of the inclination or undulation of the housing. Thus, since the sliding frequency between the outer peripheral surface of the seal ring and the inner peripheral surface of the housing is suppressed, it is effective in reducing the wear of the housing.
[0043]
If both sides of the outer peripheral contact part on the outer periphery of the seal ring body are inclined surfaces that are inclined away from the inner periphery of the housing toward both axial ends, the outer peripheral contact part of the seal ring main body can be limited to the center part of the outer surface of the seal ring. The stated dimensional settings are obtained. Further, when the seal ring is injection-molded, an effect of easily removing the product from the mold can be obtained.
[0045]
Further, if the outer peripheral contact portion has a line contact structure, the contact pressure per unit area of the ring outer peripheral surface contact portion can be increased, so that the sliding resistance generated between the seal ring outer peripheral surface and the housing inner peripheral surface is reduced. The seal ring and the housing become difficult to slide.
[0046]
When the wall thickness T of the seal ring main body is made smaller than H1 so as to exhibit the above-described effects, the assemblability is remarkably deteriorated, but the side surface shape of the seal ring main body is a shape in which the inner peripheral side is recessed in a stepped shape. As a result, the assembling property can be maintained while making T1 smaller than H1.
[0047]
In addition, the taper shape that inclines in the direction away from the side surface of the groove from the side surface contact portion of the outer peripheral surface toward the inner peripheral side can maintain the assembling property while making T1 smaller than H1, and the sectional area of the seal ring body. Is larger than the stepped shape, so that when twisted due to hydraulic pressure, the twist is small, and the mold release at the time of injection molding becomes easy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of another embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a reference example of the present invention.
5A is a side view of an embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a cross-sectional view.
6A is a side view of a comparative example, and FIG. 6B is a cross-sectional view.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a visualization device used in a comparative experiment.
8A and 8B are cross-sectional views of a conventional seal ring.
9A is a cross-sectional view of still another conventional example, and FIG. 9B is a cross-sectional view in the case where an inclination occurs on the inner periphery of the housing in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Seal ring main body 2 Shaft 3 Ring groove 4 Ring outer

peripheral surface

4A, 4B Inclined surface 5 Housing 7 Housing inner peripheral surface 8 Ring side surface 81 Step part 82 Inclined surface 9 Groove side surface 10 Cut part 10a, 10b Joining piece 11 Outer contact part 11a Convex part 12 Side contact part T1 Side pressure receiving length H1 Peripheral pressure receiving length θH Inclination angle θr Inclination angle 200 Visualization device 201 Housing 202 Ring groove 203 Shaft 204 Observation window 205 Oil chamber S Seal ring sample

Claims

A resin seal ring main body is mounted in a ring groove formed on the outer periphery of the shaft, and the outer surface of the seal ring main body is fitted to the outer periphery of the shaft so as to be relatively rotatable when pressure acts on the fluid to be sealed. In a seal ring that is press-contacted to the peripheral surface and press-contacts one side surface of the seal ring body to one groove side surface of the ring groove,
The outer peripheral contact portion between the seal ring main body and the housing inner peripheral surface is limited to the central portion of the outer peripheral surface of the seal ring main body, and the side contact portion between the seal ring main body and the groove side surface of the ring groove is formed on the side surface of the seal ring main body. Limited to the outer peripheral part,
The projected length of the portion of the outer peripheral surface of the seal ring main body that is not in contact with the inner peripheral surface of the housing on both sides of the outer peripheral contact portion to the inner peripheral surface of the housing is H1, and the side surface of the seal ring main body is determined from the thickness of the seal ring main body. The length is set so that H1> T1, where T1 is the length obtained by subtracting the length that is not in contact with the groove side surface on the inner peripheral side from the side surface contact portion ,
The outer peripheral surface of the seal ring body is inclined in the direction away from the inner periphery of the housing from the central outer peripheral contact portion toward both ends in the axial direction, and this inclination angle is determined from the inner diameter end of the side contact portion. The seal ring is characterized in that it is set to be 1 to 2 ° less than the angle formed by the line connecting the inner diameter end of the groove and the side surface of the groove .

The seal ring according to claim 1, wherein the outer peripheral contact portion has a line contact structure.

The seal ring according to claim 1, wherein the side surface of the seal ring main body is recessed in a stepped shape on the inner peripheral side.

The seal ring according to claim 1, wherein the side surface of the seal ring main body has a tapered shape that is inclined in a direction away from the side surface of the groove from the side surface contact portion on the outer peripheral side toward the inner peripheral side.