KR20160027081A

KR20160027081A - 시일 링

Info

Publication number: KR20160027081A
Application number: KR1020167002482A
Authority: KR
Inventors: 다쿠미 곤도; 고조 가케히
Original assignee: 에누티에누 가부시키가이샤
Priority date: 2013-07-03
Filing date: 2014-06-30
Publication date: 2016-03-09
Also published as: CN105378351A; EP3018388A4; WO2015002143A1; EP3018388B1; CN105378351B; US10634253B2; US20160186862A1; JP6386814B2; EP3018388A1; KR102283650B1; JP2015028382A

Abstract

시일 링의 본래 목적인 저오일리크성과, 연비 향상을 위한 저토르크성을 밸런스 좋게 겸비한 시일 링을 제공한다. 시일 링(1)은, 축 구멍을 가지는 하우징 및 상기 축 구멍에 삽입되는 회전축의 한쪽 부재에 형성된 고리형상 홈에 장착되고, 다른 쪽 부재 표면에 접촉하며, 또 고리형상 홈의 비밀봉유체측(unsealed fluid side)의 측벽면에 슬라이딩 가능하게 접촉하여, 이들 부재 사이의 고리형상 간극을 밀봉하는 것이며, 적어도 상기 측벽면과의 슬라이딩 면이 되는 링 측면(2)의 내경측 단부의 일부에, 상기 측벽면과의 비접촉부가 되는, 링 둘레방향을 따른 V자 형상의 오목부(3)가 형성되어 있다.

Description

시일 링{SEAL RING}

본 발명은, 오토매틱 트랜스미션(이하, AT라고 기재함)이나 무단변속기(이하, CVT라고 기재함) 등, 유압 작동유 등의 유체의 유체압을 이용한 기기에 있어서, 상기 유체를 밀봉하기 위해서 사용되는 시일 링에 관한 것이다.

AT, CVT 등의 기기에서는, 작동유를 밀봉하기 위한 오일 시일 링이 요소에 장착되어 있다. 예를 들면, 하우징의 축 구멍에 삽입되는 회전축에 설치된 한 쌍의 이간된 고리형상 홈(annular groove)에 장착되고, 양 고리형상 홈 사이에 있는 유로로부터 공급되는 작동유를 양 시일 링의 측면과 내주면에서 받아, 반대측의 측면과 외주면에서 고리형상 홈의 측벽과 하우징 내주면을 시일한다. 시일 링에 있어서의 각 시일면은, 고리형상 홈의 측벽, 하우징 내주면과 각각 슬라이딩 접촉하면서, 양 시일 링 사이의 작동유의 유압을 유지하고 있다. 이러한 시일 링은, 마찰 손실이 적고, 또 충분한 오일 시일성이 요구된다. 특히 근래에는, 연비 향상이 중요한 과제로 되어 있어, AT, CVT 등의 기기에 있어서, 양호한 시일성을 유지하면서, 한층 더 저토르크성(low torque)의 향상이 요망되고 있다.

종래, 이러한 시일 링으로서, 도 9에 나타내는 특허 문헌 1의 시일 링이 제안되어 있다. 도 9는 상기 시일 링의 일부 절결도이다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 이 시일 링에서는, 링의 슬라이딩 면(21)에, 밀봉 대상이 되는 유체를 도입하는 유로를 형성하며, 이 유로의 도중에 돌기부(23)(돌기부의 양측이 오목부(22))를 마련하여, 슬라이딩 면 사이의 면압을 경감하도록 동압(動壓)을 발생시키고 있다.

또, 다른 시일 링으로서, 도 10에 나타내는 특허 문헌 2의 시일 링이 제안되어 있다. 도 10은 상기 시일 링이 고리형상 홈에 장착된 상태를 나타내는 도면이다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 이 시일 링은, 고리형상 홈(31)에 장착되고, 슬라이딩 면(32)의 비접촉부(33) 측의 단부에, 상기 단부의 테두리를 부분적으로 절결한 구성의 오목부(34)가 형성되어 있다.

일본 공개특허공보 평8－121603호 일본 공개특허공보 2008－275052호

그렇지만, 특허 문헌 1의 시일 링은, 고속회전시에서의 동압에 의한 유막 형성 효과는 기대할 수 있지만, 저속회전시에서의 유막 형성 효과는 거의 나타나지 않는다. 그 때문에, 저속회전시에 있어서는, 오일은 시일면(슬라이딩 면(21) 중 고리형상 홈과 실제로 상대 슬라이딩하는 부분)에 유막을 형성할 수 없어, 토르크의 저하나 마모의 저감에 기여할 수 없다. 이 원인은, 돌기부(23)의 정점이 시일 링의 슬라이딩 면(21)보다 내측으로 들어가 있어, 저속회전시에는 오목부(22)(윤활 홈)로 들어간 오일이 돌기부(23)를 넘어 인접하는 오목부(22)로 흐르기 때문이라고 생각된다.

또, 특허 문헌 2의 시일 링은, 슬라이딩 면(32)에 오일이 도입되기 쉬워, 저속회전에서 고속회전까지 슬라이딩 면(32)에 있어서의 유막 형성성이 우수하고, 저토르크성이 우수하다. 그러나, 그 반면, 슬라이딩 면(32)에 있어서의 오목부(34)의 면적을 크게 취할 수 없어 슬라이딩 면적의 저감이 한정되어 있다.

본 발명은 이러한 문제에 대처하기 위해서 이루어진 것으로, 시일 링 본래의 목적인 저오일리크성(low oil leakage)과, 연비 향상을 위한 저토르크성을 밸런스 좋게 겸비한 시일 링을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 시일 링은, 축 구멍을 가지는 하우징 및 상기 축 구멍에 삽입 통과되는 회전축의 한쪽 부재에 형성된 고리형상 홈에 장착되고, 다른 쪽 부재 표면에 접촉하며, 또 상기 고리형상 홈의 비밀봉유체측(unsealed fluid side)의 측벽면에 슬라이딩 가능하게 접촉하여, 이들 부재 사이의 고리형상 간극을 밀봉하는 시일 링으로서, 상기 시일 링은, 적어도 상기 측벽면과의 슬라이딩 면이 되는 링 측면의 내경측 단부의 일부에, 상기 측벽면과의 비접촉부가 되는, 링 둘레방향을 따른 V자 형상의 오목부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 또, 상기 오목부는, 내경측의 개구 치수보다 외경측의 개구 치수가 큰 것을 특징으로 한다.

상기 오목부의 상기 슬라이딩 면으로부터의 깊이는, 상기 오목부의 링 둘레방향의 단부 이외에 최심부(最深部)가 있고, 상기 최심부로부터 링 둘레방향의 양단부를 향하여 얕아지고, 링 지름 방향으로는 일정한 것을 특징으로 한다.

상기 오목부의 링 둘레방향의 단부와 상기 슬라이딩 면과의 경계부가, 슬라이딩 면에 대하여 급구배(急勾配)로 형성되고, 또한 R형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 또, 상기 오목부가 링 둘레방향에서 이간하여 복수개 형성되고, 서로 이웃하는 오목부끼리의 사이의 링 측면이 상기 슬라이딩 면의 일부를 구성하는 것을 특징으로 한다.

상기 시일 링은 합성수지제이고, 상기 합성수지가 폴리페닐렌설파이드(이하, PPS로 기재함) 수지 또는 폴리에테르에테르케톤(이하, PEEK로 기재함) 수지인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 시일 링은, 축 구멍을 가지는 하우징 및 상기 축 구멍에 삽입 통과되는 회전축의 한쪽 부재에 마련된 고리형상 홈에 장착되고, 다른 쪽 부재 표면에 접촉하며, 또 고리형상 홈의 비밀봉유체측의 측벽면에 슬라이딩 가능하게 접촉하여, 이들 부재 사이의 고리형상 간극을 밀봉하는 것이며, 적어도 측벽면과의 슬라이딩 면이 되는 링 측면의 내경측 단부의 일부에, 측벽면과의 비접촉부가 되는, 링 둘레방향을 따른 V자 형상의 오목부가 형성되어 있으므로, 밀봉 유체인 작동유 등이 이 오목부를 통하여 슬라이딩 면에 적당히 유출되기 쉽다. 이 때문에, 저오일리크성과, 저토르크성을 밸런스 좋게 겸비한 시일 링이 된다.

오목부로 유입된 작동유 등은 시일 링의 회전축과의 상대적 회전에 의하여 오목부 내로부터 슬라이딩 면으로 유출된다. 이때, 오목부 내경측의 개구 치수보다 외경측의 개구 치수 쪽을 크게 함으로써, 보다 많은 작동유 등이 슬라이딩 면으로 유출되는 것이 가능해져, 충분한 저토르크성을 발휘한다.

오목부의 슬라이딩 면으로부터의 깊이는, 상기 오목부의 링 둘레방향의 단부 이외에 최심부가 있고, 상기 최심부로부터 링 둘레방향의 양단부를 향하여 얕아지고, 링 지름 방향으로는 일정하므로, 서로 이웃하는 오목부끼리의 사이의 슬라이딩 면(링 측면)에 밀봉 유체인 작동유 등이 유출되기 쉬워, 충분한 저토르크성을 가진다. 한편, 오목부 외경측의 슬라이딩 면으로는 유출되기 어렵기 때문에, 저오일리크성을 가진다.

오목부의 링 둘레방향의 단부와 슬라이딩 면과의 경계부가 슬라이딩 면에 대하여 급구배로 형성되어 있으므로, 슬라이딩 면이 마모된 경우라도 오목부의 개구 면적의 감소가 작아, 토르크의 변화가 생기지 않는다. 또, 오목부의 링 둘레방향의 단부와 슬라이딩 면과의 경계부가, R형상으로 더 형성되어 있으므로, 서로 이웃하는 오목부끼리의 사이의 슬라이딩 면(링 측면)에 밀봉 유체인 작동유 등이 보다 유출되기 쉬워져, 한층 더 저토르크화가 도모된다.

시일 링이 합성수지제이며, 상기 합성수지가 PPS 수지 또는 PEEK 수지이므로, 휨 탄성률, 내열성 등이 우수하여, 홈에 넣을 때에 지름을 확대하여도 균열되지 아, 시일하는 작동유의 오일 온도가 높아지는 경우라도 사용할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 시일 링의 일례를 나타내는 사시도 및 단면도이다.
도 2는, 도 1의 시일 링을 고리형상 홈에 넣은 상태를 나타내는 단면도이다.
도 3은, 시일 링의 일부를 링 내경측에서 본 도면이다.
도 4는, 도 3에 있어서의 B부의 확대도다.
도 5는, 경계부의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 6은, 시일 링의 시험기의 개략도이다.
도 7은, 오일 리크의 시험결과를 나타내는 도면이다.
도 8은, 마모량의 시험결과를 나타내는 도면이다.
도 9는, 종래의 시일 링의 일례를 나타내는 도면이다.
도 10은, 종래의 시일 링의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 11은, V자 형상의 오목부의 다른 실시형태를 나타내는 도면이다.

본 발명의 시일 링의 일례를 도 1 및 도 2에 기초하여 설명한다. 도 1(a)는 시일 링의 사시도를, 도 1(b)는 도 1(a)의 시일 링의 일부 확대 단면도를, 도 2는 이 시일 링을 유압장치의 고리형상 홈에 넣은 상태의 단면도를, 각각 나타낸다. 도 1(a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이, 시일 링(1)은, 한 군데의 이음매(4)를 가지는 단면이 대략 사각형의 고리형상체이며, 링의 양 측면(2)의 내경측 단부에, 링 둘레방향을 따른 V자 형상의 오목부(3)가 복수 형성되어 있다. 또, 링 내주면(1b)과 링의 양 측면(2)(오목부(3)를 포함한다)의 모서리부는 직선 형상, 곡선형상의 모따기가 마련되어 있어도 좋고, 시일 링을 사출성형으로 제조하는 경우, 상기 부분에 금형으로부터의 돌출부분이 되는 단차부(1c)를 마련해도 좋다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 시일 링(1)은, 하우징(5)의 축 구멍(5a)에 삽입되는 회전축(6)에 형성된 고리형상 홈(6a)에 장착된다. 도면 중의 화살표가 작동유로부터의 압력이 가해지는 방향이며, 도면 중 우측이 비밀봉유체측(unsealed fluid side)이다. 시일 링(1)은, 그 링 측면(2)에서, 고리형상 홈(6a)의 비밀봉유체측의 측벽면(6b)에 슬라이딩 가능하게 접촉하고 있다. 또, 그 외주면(1a)에서 축 구멍(5a)의 내주면에 접촉하고 있다. 이 시일 구조에 의해, 회전축(6)과 축 구멍(5a) 사이의 고리형상 간극을 밀봉하고 있다. 한편, 고리형상 홈이, 회전축 측이 아니라, 하우징 측에 형성되는 구성에 있어서도 마찬가지로 적용할 수 있다. 또, 작동유는 용도에 따른 종류가 적당히 이용된다. 본 발명에서는, 오일 온도로서 30∼150℃ 정도, 유압으로서 0.5∼3.0MPa 정도, 회전축의 회전수로서 1000∼7000rpm 정도의 조건을 주로 상정하고 있다.

시일 링(1)은, 한 군데의 이음매(4)(도 1 참조)를 가지는 컷 타입의 링이며, 탄성변형에 의해 지름을 확대하여 고리형상 홈(6a)에 장착된다. 시일 링(1)은, 이음매(4)를 가지기 때문에, 사용시에 있어서 작동유의 유압에 의하여 지름이 확대되고, 외주면(1a)이 축 구멍(5a)의 내주면과 밀착한다. 이음매(4)의 형상에 대해서는, 스트레이트 컷형, 앵글 컷형 등으로 하는 것도 가능하지만, 시일성이 우수하기 때문에, 도 1(a)에 나타내는 복합 스텝 컷형을 채용하는 것이 바람직하다.

도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 시일 링(1)은, 한쪽의 링 측면이 고리형상 홈의 측벽면과의 슬라이딩 면으로 되고, 이 링 측면(슬라이딩 면)과 상기 측벽면의 비접촉부가 되는, V자 형상의 오목부(3)가 형성되어 있다. 이 오목부(3)를 형성함으로써, 밀봉 유체인 작동유 등이 상기 오목부를 통하여 슬라이딩 면으로 적당히 유출되기 쉬워진다. 상세하게는, 서로 이웃하는 오목부끼리의 사이의 슬라이딩 면 X와 오목부와의 경계부는 연속적인 형상으로 되고, 오목부의 외경측 슬라이딩 면 Y와 오목부의 경계부는 비연속인 형상(단차)으로 되기 때문에, 작동유 등이 슬라이딩 면 X로는 유출되기 쉽고, 슬라이딩 면 Y로는 슬라이딩 면 X와 비교하면 유출되기 어렵다. 슬라이딩 면 X나 Y에 밀봉 유체인 작동유 등이 유출됨으로써, 상기 슬라이딩 면에서 유막을 형성할 수 있어, 토르크 및 마모의 저감을 도모할 수 있다. 또, 슬라이딩 면 Y에의 유출을 억제함으로써, 저오일리크성으로 연결된다.

오목부는 적어도 슬라이딩 면으로 되는 링 측면에 형성하면 좋지만, 조립 방향의 의존성이 없고, 중량 밸런스에도 우수하기 때문에, 도 1에 나타내는 바와 같이 링의 양 측면에 대칭으로 형성하는 것이 바람직하다.

또, 도 1에 나타내는 바와 같이, 오목부(3)는 링 둘레방향에서 이간하여 복수개 형성하는 것이 바람직하다. 서로 이웃하는 오목부끼리의 사이의 링 측면(2)이 슬라이딩 면의 일부(슬라이딩 면 X)를 구성한다. 상술한 바와 같이, 사용시에는, 이 서로 이웃하는 오목부끼리의 사이의 슬라이딩 면에 있어서 유막을 형성할 수 있어, 토르크 및 마모의 저감을 도모할 수 있다. 오목부 각각의 링 둘레방향의 길이는, 개수에 따라, 링 전체 둘레의 약 3∼20%로 하는 것이 바람직하다. 오목부의 링 지름 방향의 길이는, 링 총 두께의 10∼60%로 하는 것이 바람직하다. 또, 슬라이딩 특성이 안정되기 때문에, 오목부는 모두 같은 사이즈로 하고, 대략 등간격으로 이간하여 복수개(도 1에서는 한 면 12개) 형성하는 것이 바람직하다.

V자 형상의 오목부를 도 3에 기초하여 상세하게 설명한다. 도 3은, 본 발명의 시일 링의 일부(도 1의 A부)를 링 내경측에서 본 도면이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 오목부(3)는, 링 둘레방향을 따른 V자 형상이다. 링의 측면(2) 한쪽이 고리형상 홈과의 슬라이딩 면이다. 오목부(3)의 슬라이딩 면으로부터의 깊이는, 오목부(3)의 링 둘레방향의 단부 이외에 최심부(3c)가 있고, 최심부(3c)로부터 링 둘레방향의 양단부를 향하여 얕아진다. 즉, 링 둘레방향에서 슬라이딩 면에 가까운 영역만큼 얕아진다. 또, 오목부(3)의 슬라이딩 면으로부터의 깊이는, 링 지름 방향으로는 일정하다. 도 1 및 도 3에 나타내는 예에서는, 오목부(3)의 바닥면은, 슬라이딩 면(링의 측면(2))으로부터, 폭 방향 중앙 측을 향하여 링 둘레방향을 따라 기울어진 평면(3a)과 평면(3b)으로 구성된다.

다른 형태의 V자 형상의 오목부를 도 11에 기초하여 설명한다. 도 11(a)∼(c)는, 각각, 시일 링의 V자 형상의 오목부를 정면방향에서 본 도면이다. 도 11(a)∼(c)에 나타내는 바와 같이, 이들 형태에서는, 오목부(3)의 내경측(3f)의 개구 치수보다 외경측(3e)의 개구 치수 쪽이 크게 설계되어 있다. 즉, 링 측면(2)에 있어서, 고리형상 홈의 측벽면과의 비접촉면(흰색 부분)인 V자 형상의 오목부(3)의 정면 형상은, 내경측(3f)보다 외경측(3e) 쪽이 비접촉 면적이 커지도록 형성되어 있다. 이와 같이 오목부를 설계함으로써, 오목부로 유입된 작동유 등이 시일 링의 회전축과의 상대적 회전에 의하여 오목부 내로부터 유출될 때, 오목부의 내경측의 개구 치수는 외경측의 개구 치수보다 작기 때문에, 오목부의 내경측의 개구 치수와 외경측의 개구 치수가 같은 경우와 비교하여, 보다 많은 작동유 등이 슬라이딩 면으로 유출되게 된다. 이것은, 오목부 내로부터 유출되는 작동유 등이 오목부의 둘레방향 단부에 부닥쳤을 때에 시일 링의 내경측으로 빠져나오는 양을 억제할 수 있기 때문이다.

도 1 및 도 3에 나타내는 예에서는, 최심부(3c)의 위치는 오목부(3)의 링 둘레방향의 중앙 위치이지만, 특히 이것으로 한정되는 것은 아니다. 또, 이들의 예에서는, 오목부(3)의 바닥면은, 링 둘레방향을 따라 기울어진 평면(3a)과 평면(3b)으로 구성되지만, 평면이 아니라 곡면으로 구성해도 좋다. 또, 오목부(3)의 최심부(3c)의 형상은, 평면(3a)과 평면(3b)을 단순히 연결한 V자 형상 외, 곡선형상이나 수평형상으로 해도 좋다. 곡선형상이나 수평형상으로 해도 토르크 저감의 효과에는 악영향이 없다.

오목부(3)의 최심부(3c)의 슬라이딩 면으로부터의 깊이는, 링 총 폭의 45% 이하로 하는 것이 바람직하고, 30% 이하로 하는 것이 더 바람직하다. 한편, 여기에서의 「깊이」는, 오목부를 링의 양 측면에 형성하는 경우에는, 각 측면의 오목부의 깊이를 합계한 것이다. 링 총 폭의 45%를 초과하는 경우, 링이 사용시에 크게 변형하는 등의 우려가 있다.

오목부의 링 둘레방향의 단부와 슬라이딩 면의 경계부에 대하여 도 4 및 도 5에 기초하여 설명한다. 도 4는 도 3에 있어서의 B부의 확대도이고, 도 5는 경계부의 일례를 나타내는 확대 단면도이다. 도 5(a)에 나타내는 바와 같이, 오목부(3)의 링 둘레방향의 단부와 슬라이딩 면(링의 측면(2))의 경계부(3d)는, 슬라이딩 면에 대하여 급구배(急勾配)로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 오목부(3)에 있어서, 경계부(3d)의 슬라이딩 면에 대한 구배를, 상기 경계부(3d) 이외 부분의 슬라이딩 면에 대한 구배보다 크게 하는 것이 바람직하다. 이 구성에 의해, 급구배를 형성하지 않는 경우(도 5(b))와 비교하여, 슬라이딩 면이 동일한 정도 마모한 경우라도 오목부의 개구 면적의 감소가 작아, 토르크의 변화가 생기지 않는다. 이 급구배는, 예를 들면 도 4에 나타내는 바와 같이, 링의 폭 방향 중앙 측으로 볼록한 R형상으로 할 수 있다. 경계부(3d)의 급구배부를 R형상으로 형성함으로써, 밀봉 유체인 작동유 등이, 슬라이딩 면으로 유출되기 보다 쉬워져, 더욱 저토르크가 된다.

본 발명의 시일 링의 재질은 특히 한정되지 않지만, 상술한 오목부를 측면에 형성하는 것이나, 탄성변형에 의해 지름을 확대하여 홈에 장착하는 것 등을 고려하면 합성수지의 성형체로 하는 것이 바람직하다. 사용할 수 있는 합성수지로서는, 예를 들면, 열경화성 폴리이미드 수지, 열가소성 폴리이미드 수지, 폴리에테르케톤 에테르 케톤케톤 수지, 폴리에테르케톤 수지, PEEK 수지, 전방향족 폴리에스테르 수지, 폴리테트라플루오로에틸렌(이하, PTFE라고 기재함) 수지 등의 불소 수지, PPS 수지, 폴리아미드이미드 수지, 폴리아미드 수지 등을 들 수 있다. 한편, 이들 수지는 단독으로 사용해도, 2종류 이상 혼합한 폴리머 앨로이로 해도 좋다.

상술한 오목부나 복합 스텝 컷의 이음매를 가지는 시일 링의 제조가 용이하고 저비용인 것, 기계 가공된 경우보다 회전 토르크가 낮아 안정된 것 등으로부터, 시일 링은, 합성수지를 사출성형하여 이루어지는 사출성형체로 하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 합성수지로서는, 사출성형이 가능한 열가소성 수지를 이용하는 것이 바람직하다. 그 중에서도 특히, 마찰 마모 특성, 휨 탄성률, 내열성, 슬라이딩 성 등이 우수하기 때문에, PEEK 수지 또는 PPS 수지를 이용하는 것이 바람직하다. 이들 수지는 높은 탄성률을 가지고, 홈에 넣을 때에 지름을 확대하여도 균열되지 않고, 시일하는 작동유의 오일 온도가 높아지는 경우라도 사용할 수 있으며, 또, 솔벤트 크랙(solvent crack)의 걱정도 없다.

또, 필요에 따라서 상기 합성수지에, 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유 등의 섬유형상 보강재, 구상 실리카나 구상 탄소 등의 구상 충전재, 운모나 탈크 등의 인상 보강재, 티탄산칼륨 휘스커 등의 미소(微小) 섬유 보강재를 배합할 수 있다. 또, PTFE 수지, 그라파이트, 이황화 몰리브덴 등의 고체 윤활제, 인산칼슘, 황산칼슘 등의 슬라이딩 보강재, 카본 블랙 등도 배합할 수 있다. 이들은 단독으로 배합하는 것도, 조합하여 배합하는 것도 가능하다. 특히, PEEK 수지 또는 PPS 수지에, 섬유형상 보강재인 탄소섬유와, 고체 윤활제인 PTFE 수지를 포함하는 것이, 본 발명의 시일 링에 요구되는 특성을 얻기 쉽기 때문에 바람직하다. 탄소섬유를 배합함으로써, 휨 탄성률 등의 기계적 강도의 향상이 도모되며, PTFE 수지의 배합에 의해 슬라이딩 특성의 향상이 도모된다.

합성수지제로 하는 경우에는, 이상의 모든 원재료를 용융 혼련하여 성형용 펠릿으로 하고, 이것을 이용하여 공지의 사출성형법 등에 의해 소정 형상으로 성형한다. 사출성형에 의해 제조하는 경우, 그 게이트 위치는 특히 한정되지 않지만, 시일성 확보의 관점 및 후가공이 불필요하게 되기 때문에 링 내주면에 마련한 쪽이 바람직하다. 또, 게이트 위치는, 링 내주면의 이음매 대향부에 마련한 쪽이, 사출성형에 있어서의 유동 밸런스의 면에서 바람직하다.

실시예

실시예 1 및 비교예 1∼3

PEEK 수지를 주재료로 하고, 탄소섬유 및 PTFE 수지를 배합한 수지조성물(NTN세이미츠쥬시 사 제품：베얼리 PK5301)을 이용하여, 표 1에 나타내는 각각의 형상의 시일 링(외경 φ50㎜, 내경 φ47㎜, 링 폭 1.5㎜, 링 두께 1.5㎜)을 사출성형에 의해 제조했다. 한편, 표 중의 슬라이딩 면적은, 비접촉부가 되는 각 오목부를 제외하는 링 측면의 면적이다.

[표 1]

참고예 1

실시예 1과 동일한 재료를 이용하여, 도 9(일본 공개특허공보 평 8－121603호)에 나타내는 형상의 시일 링(외경 Φ50㎜, 내경 Φ47㎜, 링폭 1.5㎜, 링 두께 1.5㎜)을 사출성형에 의해 제조했다.

얻어진 시일 링의 특성에 대하여, 도 6에 나타내는 시험기에 의해, 회전 토르크, 오일 리크량, 마모량을, 각각 평가했다. 도 6은 시험기의 개략도이다. 상대축(11)의 고리형상 홈에 시일 링(12, 12')을 장착했다. 시일 링(12, 12')은, 상대축(11)의 고리형상 홈 측벽과, 하우징(13)의 축 구멍 내주면과 슬라이딩 접촉한다. 장치 우측으로부터 기름을 압송하여, 시일 링(12)와 (12')의 사이의 고리형상 간극에 공급했다. 회전 토르크 시험의 조건은, 유압 0.5∼3.0MPa, 오일 온도 30∼150℃, 회전수 1000∼7000rpm로 하고, 오일 리크 시험의 조건은, 유압 0.5∼3.0MPa, 회전수 1000∼7000rpm, 오일 온도 30∼150℃(30℃, 70℃, 110℃, 150℃의 4조건)로 하고, 마모 시험의 조건은, 유압 3.0MPa, 오일 온도 150℃에서, 회전수 7000rpm로 했다.

이 시험기에 의해, 상대축의 회전 토르크, 오일 리크량(ml/min), 시일 링 측면의 마모량(마모 깊이, ㎛)을 측정했다. 회전 토르크 및 오일 리크량은, 시험 개시 직후에 있어서 측정한 값에 기초하는 것이며, 마모량은, 시험 1시간 경과 후의 양이다. 결과를 표 2에 나타낸다. 여기서, 회전 토르크에 대해서는, 동일 조건의 비교예 1을 100%로 하고, 그 외는 비교예 1과의 대비로 나타냈다. 또, 오일 리크량에 대해서는 도 7에, 마모량에 대해서는 도 8에 각각 나타낸다.

[표 2]

표 2에 나타내는 바와 같이, 회전 토르크는, 실시예 1이, 저속에서 고속회전시 모두 가장 저토르크이며, 비교예 1(홈이 없는 링)과 비교하여 50% 이상 저감할 수 있었다. 또, 실시예 1의 시일 특성은, 비교예 1(홈이 없는 링)과 동등했다. 또, 마모량은, 실시예 1이 가장 적고, 비교예 1(홈이 없는 링)의 10% 정도였다. 이 결과로부터, 실시예 1에 따른 시일 링은, 저오일리크성과 저토르크성을 밸런스 좋게 겸비하는 것을 알 수 있다.

산업상의 이용 가능성

본 발명의 시일 링은, 시일 링 본래의 목적인 저오일리크성과, 저토르크성을 밸런스 좋게 겸비하므로, 회전축과 하우징의 사이에서 이들 특성이 요구되는 시일 링으로서 사용할 수 있다. 특히, 자동차 등에 있어서의 AT나 CVT 등의 유압 기기에 연비 향상을 위하여 적합하게 사용할 수 있다.

1. 시일 링
2. 링 측면
3. V자 형상의 오목부
4. 이음매
5. 하우징
6. 회전축
11. 상대축
12, 12'. 시일 링
13. 하우징

Claims

축 구멍을 가지는 하우징 및 상기 축 구멍에 삽입되는 회전축의 한쪽 부재에 형성된 고리형상 홈에 장착되고, 다른 쪽 부재 표면에 접촉하며, 또 상기 고리형상 홈의 비밀봉유체측(unsealed fluid side)의 측벽면에 슬라이딩 가능하게 접촉하여, 이들 부재 사이의 고리형상 간극을 밀봉하는 시일 링으로서,
상기 시일 링은, 적어도 상기 측벽면과의 슬라이딩 면이 되는 링 측면의 내경측 단부의 일부에, 상기 측벽면과의 비접촉부가 되는, 링 둘레방향을 따른 V자 형상의 오목부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 시일 링.
제 1 항에 있어서,
상기 오목부는, 내경측의 개구 치수보다 외경측의 개구 치수가 큰 것을 특징으로 하는 시일 링.
제 1 항에 있어서,
상기 오목부의 상기 슬라이딩 면으로부터의 깊이는, 상기 오목부의 링 둘레방향의 단부 이외에 최심부(最深部)가 있고, 상기 최심부로부터 링 둘레방향의 양단부를 향하여 얕아지며, 링 지름 방향으로는 일정한 것을 특징으로 하는 시일 링.
제 3 항에 있어서,
상기 오목부의 링 둘레방향의 단부와 상기 슬라이딩 면과의 경계부가 상기 슬라이딩 면에 대하여 급구배(急勾配)로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 시일 링.
제 4 항에 있어서,
상기 오목부의 링 둘레방향의 단부와 상기 슬라이딩 면과의 경계부가 R형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 시일 링.
제 1 항에 있어서,
상기 오목부가 링 둘레방향에서 이간하여 복수개 형성되어, 서로 이웃하는 오목부끼리의 사이의 링 측면이 상기 슬라이딩 면의 일부를 구성하는 것을 특징으로 하는 시일 링.
제 1 항에 있어서,
상기 시일 링은 합성수지제이고, 상기 합성수지가 폴리페닐렌설파이드 수지 또는 폴리에테르에테르케톤 수지인 것을 특징으로 하는 시일 링.