具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。

1.密封环10的整体结构

1.1概略结构

图1以及图2是表示本发明的一实施方式涉及的密封环10的图。图1是密封环10的俯视图。图2是密封环10的沿图1的A-A’线的截面图。如图1所示，密封环10形成为将中心轴E设为中心的环状。

即，图2表示密封环10中的沿通过如图1所示的中心轴E的平面的径向截面。在图2中，示出沿与中心轴E正交的径向延伸且通过沿着密封环10的中心轴E的厚度方向的中央的平面F。密封环10具有关于平面F对称的形状。

形成密封环10的弹性体由将从树脂材料以及橡胶材料选择的一种或者两种以上的材料作为主成分的刚性较高的弹性体形成。在形成密封环10的弹性体中，根据需要，也可以包含各种填充剂等的树脂材料以及橡胶材料以外的成分。

密封环10具有位于径向的中央部的平坦部11、位于平坦部11的外周侧的第一变形部12和位于平坦部11的内周侧的第二变形部13。在密封环10中，平坦部11、第一变形部12以及第二变形部13分别在其整周范围内具有均匀的截面形状。

如图2所示，在密封环10中，平坦部11具有平坦的截面形状，第一变形部12以及第二变形部13具有随着从平坦部11沿径向离开前端变细的截面形状。即，第一变形部12以及第二变形部13从壁最厚的平坦部11沿径向离开而变得壁薄。

密封环10具有与中心轴E方向相对的一对侧面111、沿径向彼此相对的外周面121以及内周面131。在密封环10中，平坦部11构成侧面111，第一变形部12构成外周面121，第二变形部13构成内周面131。

1.2各部分的结构

平坦部11的一对侧面111是沿平面F平行的平面，具有沿平面F平坦的形状。平坦部11由于在中心轴E方向上壁厚，所以相比第一变形部12以及第二变形部13径向刚性高。因此，密封环10在平坦部11中难以沿径向压缩变形。

设置于第一变形部12的外周面121是向径向外侧突出的桶状的曲面。如图2所示，外周面121为具有一定的第一曲率半径Ra的圆弧状的截面形状。在密封环10中，外周面121构成为相对于壳体30(参照图4等)滑动的滑动面。

在第一变形部12中，设置有在外周面121与各侧面111之间分别配置的一对第一倾斜面122。第一倾斜面122以从径向的内侧朝向外侧相互接近的方式，相对于侧面111以一定的角度θa倾斜。如图2所示，第一倾斜面122具有直线状的截面形状。

此外，在第一变形部12中，设置有分别连接外周面121与各第一倾斜面122的连接部123。连接部123例如能够形成为平滑地连接外周面121与各第一倾斜面122的曲面状或直接连接外周面121与各第一倾斜面122的线状。

而且，在第一变形部12中，设置有分别连接各侧面111与各第一倾斜面122的连接部124。连接部124例如能够形成为平滑地连接各侧面111与各第一倾斜面122的曲面状或直接连接各侧面111与各第一倾斜面122的线状。

如此，第一变形部12随着从平坦部11朝向径向外侧离开而中心轴E方向的尺寸减少。因此，在第一变形部12中，与平坦部11相比径向的刚性降低，越是径向外侧的部分，越容易沿径向压缩变形。因此，密封环10在第一变形部12中容易沿径向压缩变形。

设置于第二变形部13的内周面131是向径向内侧突出的桶状的曲面。如图2所示，外周面121为具有一定的第二曲率半径Rb的圆弧状的截面形状。在密封环10中，外周面121构成为与轴20的槽部21的底面(参照图3等)接触的接触面。

在第二变形部13中，设置有在内周面131与各侧面111之间分别配置的一对第二倾斜面132。第二倾斜面132以从径向外侧朝向内侧相互接近的方式相对于侧面111以一定角度θb倾斜。如图2所示，第二倾斜面132具有直线状的截面形状。

此外，在第二变形部13中设置有分别连接内周面131和各第二倾斜面132的连接部133。连接部133例如能够形成为平滑地连接内周面131与各第二倾斜面132的曲面状或直接连接内周面131与各第二倾斜面132的线状。

而且，在第二变形部13中设置有分别连接各侧面111与各第二倾斜面132的连接部134。连接部134例如能够形成为平滑地连接各侧面111与各第二倾斜面132的曲面状或直接连接各侧面111与各第二倾斜面132的线状。

如此，第二变形部13随着从平坦部11朝向径向内侧离开而中心轴E方向的尺寸减少。因此，在第二变形部13中，与平坦部11相比径向的刚性降低，越是径向内侧的部分，越容易沿径向压缩变形。因此，密封环10在第二变形部13中容易沿径向压缩变形。

如上所述，密封环10在刚性高的平坦部11中难以沿径向压缩变形，在刚性低的第一变形部12以及第二变形部13中容易沿径向压缩变形。即，密封环10构成为第一变形部12以及第二变形部13选择性地沿径向压缩变形。

2.密封环10的详细说明

2.1密封环10的作用效果

图3是表示密封环10安装于轴20的状态的截面图。在图3中，示出用于表现密封环10中的各结构的弹性变形的状态的网格线。即，在密封环10中，当从图3所示的状态施加弾性变形时，根据其变形的方式，网格线的间隔发生变化。

轴20是液压设备中使用的圆柱状部件，具有在其外周面整周范围内形成的槽部21。此外，在轴20中沿着槽部21的外缘部倒角而形成有锥形部22。密封环10嵌入轴20的槽部21。

在如图3所示的密封环10中，第二变形部13的内周面131在其整周范围内与轴20的槽部21的底面密切接触。此外，在如图3所示的密封环10中，第一变形部12没有完全收纳入槽部21，而是与轴20的外周面相比向径向外侧突出。

图4是表示如图3所示的轴20插通壳体30的状态的截面图。壳体30是能够供轴20插通的圆筒状部件。壳体30的内周面的直径比轴20的外周面的直径大，比如图3所示的密封环10的外周面121的直径小。

因此，在轴20插通壳体30时，施加从壳体30的内周面向密封环10的外周面121沿径向内侧的按压力。在密封环10中，当外周面121从壳体30的内周面承受按压力时，第一变形部12沿径向压缩变形。

此时，刚性高的平坦部11通过由第一变形部12的径向的压缩变形产生的内部应力，使第二变形部13沿径向压缩变形并沉入内周侧。由此，在密封环10中，由于内部应力从第一变形部12向第二变形部分散，所以第一变形部12的内部应力得到缓和。

在由刚性比较高的弹性体形成的密封环10中，通过施加于外周面121的按压力产生的内部应力良好地传递至内周侧，平坦部11顺利地沉入内周侧。由此，在如图4所示的密封环10中，能够不发生应力集中而将内部应力的最大值抑制得小。

在弹性体中的应力集中成为疲劳强度降低的原因。因此，在密封环10中，通过抑制应力集中，能够将疲劳磨损保留得少。此外，在密封环10中，由于难以发生能够成为脆性断裂的起点的应力集中，所以能够得到高耐久性。

此外，在如图4所示的密封环10中，沿径向刚性较低的第一变形部12以及第二变形部13主要沿径向发生弹性变形。因此，在密封环10中，即使在第一变形部12以及第二变形部13大幅度地沿径向压缩变形的状态下，也能够将弾性力保留得小。

因此，在密封环10中，即使是使第一变形部12以及第二变形部13充分地大幅度沿径向压缩变形的结构，也能够较低地维持相对于外周面121的壳体30的接触压力。因此，密封环10能够同时实现高密封性以及高滑动性。

图5是表示如图4所示的轴20与壳体30相对地来回运动的状态的截面图。图5表示壳体30相对于轴20朝向右侧移动的状态。在如图5所示的密封环10中，外周面121在壳体30的内周面向右方向拖动从而第一变形部12发生弹性变形。

然而，在密封环10中，由于外周面121相对于壳体30的内周面的接触压力小，即施加于外周面121与壳体30的内周面之间的摩擦力小，所以施加于外周面121的右方向的力抑制得小。由此，在密封环10中，能够将第一变形部12的弹性变形量保留得小。

此外，在密封环中，壁厚的平坦部11沉入内周侧，从而与轴20的槽部21中的锥形部22相比收纳于内侧。即，在密封环10中，在与轴20的锥形部22相比外侧的区域仅配置有朝向外侧变得壁薄的第一变形部12。

在如图4所示的密封环10中，第一变形部12的第一倾斜面122朝向径向外向从锥形部22远离。因此，密封环10如图5所示，即使外周面121向壳体30的内周面拖动，也难以进入轴20的锥形部22与壳体30的内周面之间的空间。

由此，密封环10在液压设备的驱动時，能够防止超过锥形部22进入轴20与壳体30之间的间隙。因此，在密封环10中，能够防止由夹入轴20与壳体30之间导致的断裂等缺陷的发生。

2.2密封环10的具体结构

如上所述，密封环10为了将内部应力沿径向良好地传递，由刚性较高的弹性体形成。具体而言，形成密封环10的弹性体在25℃下的拉伸模量为90MPa以上，优选为120MPa以上。此外，形成密封环10的弹性体在25℃下的肖式硬度A优选为80以上。

形成密封环10的弹性体的拉伸模量能够作为例如基于JIS K6251的拉伸试验中的应力(σ)/变形(ε)得到。在拉伸试验时，能够将弹性体加工成3号形状哑铃试验片。此外，在拉伸试验中的拉伸速度能够设为500mm/min。

形成密封环10的弹性体的肖式硬度A能够例如基于JIS K7215，使用A型硬度计测量。作为肖式硬度A的测量样品，例如，能够使用将由该弹性体形成的密封环10切割成适当形状的样品。

此外，如上所述，在密封环10中，为了使平坦部11深深地沉入轴20的槽部21内，需要将第一变形部12以及第二变形部13的径向尺寸增大到某种程度。此外，在密封环10中，为了确保机械强度，不优选平坦部11的径向尺寸过小。

在图2中，关于密封环10，示出了平坦部11、第一变形部12、以及第二变形部13的径向总尺寸D(密封环10的径向尺寸D)、平坦部11的径向尺寸d11、第一变形部12的径向尺寸d12和第二变形部13的径向尺寸d13。

从上述观点来看，在密封环10中，尺寸D、d11、d12、d13优选满足以下关系。

0.2×D≤d11≤0.56×D

0.22×D≤d12≤0.4×D

0.22×D≤d12≤0.4×D

而且，在密封环10中，以第一变形部12以及第二变形部13沿径向合适地压缩变形的方式确定第一倾斜面122的第一角度θa以及第二倾斜面132的第二角度θb。具体而言，第一倾斜面122的第一角度θa以及第二倾斜面132的第二角度θb均优选为30°以上且40°以下。

此外，在密封环10中，以第一变形部12以及第二变形部13沿径向合适地压缩变形的方式确定外周面121的第一曲率半径Ra以及内周面131的第二曲率半径Rb。具体而言，外周面121的第一曲率半径Ra以及内周面131的第二曲率半径Rb均优选为0.64mm以上且1.37mm以下。

此外，优选外周面121的第一曲率半径Ra与内周面131的第二曲率半径Rb相等，第一倾斜面122的第一角度θa与第二倾斜面132的第二角度θb相等。即，在密封环10中，优选第一变形部12与第二变形部13具有相同的截面形状。

由此，在密封环10中，在组装了如图4所示的轴20以及壳体30的状态下，第一变形部12以及第二变形部13的径向压缩变形量是相同程度，内部应力最良好地分散。因此，在该结构的密封环10中，应力集中更加难以发生。

2.3比较例

图6是表示比较例1涉及的密封环10a嵌入轴20的槽部21的状态的截面图。密封环10a由外周侧的变形部12a和平坦部11a构成。即，密封环10a不具有与本实施方式涉及的密封环10中的内周侧的第二变形部13对应的结构。

图7是表示如图6所示的轴20插通壳体30的状态的截面图。在密封环10a中，通过从壳体30的内周面施加的按压力，变形部12a中产生的内部应力不传达至内周侧。因此，在密封环10a中，由于内部应力没有得到缓和，所以应力集中容易发生。

具体而言，在密封环10a中，在变形部12a与平坦部11a之间的边界部附近具有的在图7中以点图案表示的区域R中容易发生应力集中。因此，在密封环10a中，由于容易发生由应力集中为起因的疲劳磨损等不良，所以得不到本实施方式涉及的密封环10程度的高耐久性。

此外，如图7所示，在比较例1涉及的密封环10a中，壁厚的平坦部11a与轴20的槽部21中的锥形部22相比没有沉入至内侧。因此，在密封环10a中，通过平坦部11a的一部分发生弾性变形而在轴20的锥形部22上伸出。

图8是表示如图7所示的轴20与壳体30相对来回运动的状态的截面图。此时，壳体30的内周面以在与轴20的锥形部22之间夹持密封环10a的一部分的状态而将密封环10a的变形部12a向右方向拖动。

由此，在密封环10a中，从壳体30的内周面向变形部12a施加右方向的强力，变形部12a被引入轴20的锥形部22与壳体30的内周面之间的空间。因此，密封环10a容易超过锥形部22进入轴20与壳体30之间的间隙。

当密封环10a被夹入轴20与壳体30之间时，担心轴20与壳体30的来回运动受到阻碍并且液压设备发生故障。而且，当夹入轴20与壳体30之间的密封环10a断裂时，担心碎片混入液压设备。

图9是表示比较例2涉及的密封环10b组装入轴20以及壳体30的状态的截面图。密封环10b具有与本实施方式涉及的密封环10相同的形状，但在由25℃下的拉伸模量小于90MPa的刚性低的弹性体形成这一点与本实施方式的结构不同。

在形成密封环10b的刚性低的弹性体中，内部应力难以良好地传递。因此，在密封环10b中，即使通过从壳体30的内周面施加的按压力在第一变形部12b产生内部应力，平坦部11也不会顺利地沉入内周侧，第二变形部13b的径向压缩变形量保留得小。

因此，在密封环10b中，在第一变形部12b中产生的内部应力不会得到缓和而容易集中。具体而言，在密封环10b中，在第一变形部12b与平坦部11a的边界部附近存在的在图9中以点图案表示的区域R中容易发生应力集中。因此，在密封环10b中，难以得到高耐久性。

2.4其他结构例

在本实施方式涉及的密封环10中，也能够不将外周面121，而是将内周面131作为滑动面。图10是表示密封环10组装入具有平坦的外周面的轴20a与在内周面中形成有槽部31a的壳体30a的状态的截面图。

在如图10所示的状态中，密封环10嵌入槽部31a的壳体30a中插通有轴20a。由此，在密封环10中，内周面131与轴20a的外周面接触，外周面121a与壳体30a的槽部31a的底面接触。

在如图10所示的结构中，密封环10中的第一变形部12与第二变形部13起到与如图4所示的结构彼此相反的功能。由此，即使是如图10所示的结构，也与如图4所示的结构相同地，得到难以发生应力集中且能够同时实现高密封性以及高滑动性的密封环10的效果。

3.实施例以及比较例

作为本实施方式涉及的密封环10的实施例以及比较例，制作了7种样品S1～S7。样品S1具有比较例1涉及的密封环10a的结构。样品S2～S4具有比较例2涉及的密封环10b的结构。样品S5～S7具有本实施方式涉及的密封环10的结构。

即，比较例1涉及的样品S1在没有设置内周侧的第二变形部这一点上与本实施方式的结构不同。比较例2涉及的样品S2～S4在由25℃下的拉伸模量小于90的刚性低的弹性体形成这一点上，与本实施方式的结构不同。样品S5～S7是本实施方式的实施例。

变形部设置于外周侧以及内周侧这两方的各样品S2～S7中，均为第一倾斜面的第一角度θa与第二倾斜面的第二角度θb相等，外周面的第一曲率半径Ra与内周面的第二曲率半径Rb相等。表2表示样品S1～S7中的角度θa、θb以及曲率半径Ra、Rb。

表1

关于样品S1～S7实施了疲劳试验。在各样品的疲劳试验中，使用了如图11所示的疲劳试验机50。在疲劳试验机50中包含嵌入各样品的槽部所形成的轴51和构成为能够供轴51插入的壳体52。

作为相对于各样品中的径向尺寸D(参照图2)的径向压缩变形量的比例的拧紧率(％)能够使用轴51的槽部的底面与壳体52的内周面之间的距离L，作为100×(D-L)/D计算。在各样品的疲劳试验中，拧紧率均调整为11％左右。

然后，进行使在槽部中嵌入了样品的轴51相对于壳体52来回运动的疲劳试验。具体而言，作为在各样品的疲劳试验中的轴51相对于壳体52的来回运动的条件，以频率15Hz且振幅0.5mm的微小振动实施420万次循环。

在各样品中，从疲劳试验后的径向尺寸D计算疲劳磨损量以及拧紧率。各样品的疲劳磨损量作为径向尺寸D在疲劳试验前后的变化量计算。此外，疲劳试验后的尺寸D比距离L小的样品的拧紧率作为负值计算。在表2中示出各样品的疲劳磨损量以及拧紧率。

表2

在实施例涉及的样品S5～S7中，均为疲劳磨损量小且试验后也维持密封性。另一方面，在比较例涉及的样品S1～S4中，疲劳磨损量均较大。尤其是，确认了在样品S1，S2中，试验后的拧紧率为负，密封性完全丧失。

4.其他实施方式

以上，关于本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限于上述实施方法，当然可以在不脱离本发明的主旨的范围内施加各种变更。

例如，在密封环10中，第一变形部12中的第一倾斜面122的第一角度θa、第二变形部13中的第二倾斜面132的第二角度θb也可以彼此不同。在这种情况下，优选变形部12、13的倾斜面122、132的角度θa，θb均为30°以上且40°以下。

此外，在密封环10中，变形部12、13的倾斜面122、132的角度θa，θb可以不是恒定的，例如，也可以是连续变化的。即，变形部12、13的倾斜面122、132的截面形状可以不是直线状，例如，也可以是凸状或凹状的曲线状。

而且，在密封环10中，第一变形部12中的外周面121的曲率半径Ra和第二变形部13中的内周面131的曲率半径Rb也可以彼此不同。此外，外周面121以及内周面131的截面可以不是圆弧状，例如，也可以是曲率半径Ra、Rb连续变化的曲线状。

此外，密封环10的形状也可以不是严格地关于平面F对称的。例如，在密封环10中，外周面121以及内周面131可以向一对侧面111的一侧偏移。在这种情况下，也可以是第一倾斜面122的角度θa彼此不同，第二倾斜面132的角度θa彼此不同。

此外，即使在密封环10不仅用于油的密封，而且用于油以外的液体或气体的密封的情况下，也能够获得与上述相同的效果。因此，密封环10即使在液压设备以外，也能够利用在例如利用水压的水压设备或利用空气的压力的空气压力设备中。