CN102844596B

CN102844596B - 密封结构

Info

Publication number: CN102844596B
Application number: CN201180002317.3A
Authority: CN
Inventors: 服部勇仁; 木村谦大; 稻垣贵文; 稻川智一
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-04-20
Filing date: 2011-04-20
Publication date: 2014-09-03
Anticipated expiration: 2031-04-20
Also published as: DE112011100047B8; US20140035237A1; DE112011100047T5; JP5170326B2; US8876116B2; WO2012144024A1; DE112011100047B4; CN102844596A; JPWO2012144024A1

Abstract

本发明提供一种能够抑制从机油供给部的机油泄漏，并抑制由机油的温度上升而导致的机油劣化的密封结构。在通过介于两个部件之间的密封环，从而将这些部件彼此之间的空隙密封成液密状态或者气密状态的密封结构中，在所述密封环上设置有可动部，所述可动部受到流体压而维持所述密封状态，并且通过发生热膨胀而进行相对移动，从而解除所述密封。

Description

密封结构

技术领域

本发明涉及一种密封结构，其通过介于两个部件之间的密封环，从而将这些部件的彼此之间的空隙密封成液密状态或气密状态。

背景技术

目前已知的带式无级变速器被构成为，通过使被供给至油压作动器的机油的油压或油量发生变化，从而使变速比以及容许转矩发生变化。此外，搭载于车辆上的带式无级变速器被构成为，通过利用动力源的动力的机油泵，从而汲取积存在油底壳内的机油，并将被加压后的机油向油压作动器供给。因此，当机油从带式无级变速器泄漏时，将会再通过机油泵而对所泄漏的油量进行供给，其结果为，有可能会导致机油泵的驱动频率增大，进而导致车辆的耗油率恶化。

在国际公开2010/021218号中记载了一种油压回路，其用于抑制或者防止从带式无级变速器或者从向带式无级变速机供给或排出机油的控制阀的、机油的泄漏。具体而言，该油压回路被构成为，在构成带式无级变速器的各个滑轮上分别连接有机油的泄漏较少的提动型的电磁阀，当各个滑轮的油压或油量保持固定时，使各个电磁阀置于闭阀状态。

另一方面，由于向油压作动器供给的机油使用了积存在油底壳内的机油，因而混入了为提高其他滑动部的润滑性而被使用过的机油。因此，在从油底壳汲取并向油压作动器供给的机油内，将会混入不少的磨损粉末等的异物。因此，在日本特开平8-135797号公报中，记载了以使异物与固定量的机油同时排出的方式而构成的密封环。该日本特开平8-135797号公报中所记载的密封环，通过采用即使在因机油的温度上升而导致密封环的温度上升的情况下流道截面面积也不会发生变化的结构，从而被构成为能够常时排出固定的机油。

如上述的国际公开第2010/021218号所记载的带式无级变速器这样，能够通过抑制机油从油压作动器泄漏，从而降低油泵的驱动频率。另一方面，当为了将变速比以及容许转矩保持为固定而向油压作动器中封入油压时，油压作动器内部的机油的温度将会上升，其结果为，有可能会使机油变得容易劣化。

发明内容

本发明是着眼于上述技术课题而完成的，其目的在于，提供一种能够对从机油供给部的机油的泄漏进行抑制，并对由于机油的温度上升而导致的机油的劣化进行抑制的密封结构。

为了达成上述目的，本发明为，通过介于两个部件之间的密封环，从而将这些部件的彼此之间的空隙密封成液密状态或气密状态的密封结构，所述密封结构的特征在于，在所述密封环上设置有可动部，所述可动部受到流体压而维持所述液密状态或气密状态，并且通过发生热膨胀而进行相对移动，从而解除所述密封。

此外，本发明的密封结构的特征在于，在上述发明中，所述可动部具有：一对可动片，所述一对可动片在所述密封环的宽度方向上重叠，并且在长度方向上相互滑动；引导部，在发生热膨胀而使这些可动片在长度方向上进行了相对滑动时，所述引导部通过其热应力而使这些可动片相互分离，并且，在所述密封环上形成有连通部，所述连通部在相互分离了的所述一对可动片的彼此之间开口。

另外，本发明的密封结构的特征在于，在上述发明中，所述引导部具有：倾斜面部，所述倾斜面部被形成在所述一对可动片中的一个可动片的顶端部，并根据朝向该一个可动片的长度方向的热应力，而在所述密封环的宽度方向上产生朝向外侧的分力；倾斜承接面，所述倾斜承接面被形成为，在该倾斜面部的顶端侧与该倾斜面部对置。

另外，本发明的密封结构的特征在于，还具备密封槽，所述密封槽被形成在所述两个部件中的一个部件上，且在所述密封槽中嵌入有所述密封环，所述密封环通过紧贴在另一个部件上，并通过流体压而被按压并紧贴在所述密封槽的一侧的内侧壁面上，从而对所述两个部件的彼此之间的空隙进行了密封。

另外，本发明的密封结构的特征在于，在上述发明中，所述密封环紧贴在所述两个部件上，从而对所述两个部件的彼此之间的空隙进行密封，所述可动部被构成为，使所述密封环的一部分与所述两个部件中的任一个部件分离而产生空隙。

另外，本发明的密封结构的特征在于，在上述发明中，所述一对可动片中的另一个可动片的顶端部的端面和与该端面对置的面之间所形成的空隙被构成为，当所述倾斜面部与所述倾斜承接面接触时，所述一对可动片中的另一个可动片的顶端部的端面和与该端面对置的面不接触。

根据本发明，能够通过介于两个部件之间的密封环，从而将这些部件的彼此之间的空隙密封成液密状态或气密状态。此外，在密封环上设置有可动部，该可动部被构成为受到流体压而维持密封状态。因此，能够通过由两个部件的空隙间的流体所产生的压力，从而使两个部件彼此之间的空隙成为密封状态。并且，由于可动部被构成为，通过发生热膨胀而进行相对移动从而解除密封状态，因此在介于两个部件之间的空隙内的流体的温度进行传递从而使密封环发生了热膨胀时，能够将介于两个部件之间的空隙内的流体向外部排出。其结果为，能够抑制或防止流体的温度过度上升的现象。

此外，根据本发明，由于可动片具有：一对可动片，所述一对可动片在密封环的宽度方向上重叠，并且在长度方向上相互滑动；引导部，在发生热膨胀而使这些可动片在长度方向上进行了相对滑动时，所述引导部通过其热应力而使这些可动片相互分离，并且，在密封环上形成有连通部，所述连通部在相互分离了的可动片的彼此之间开口，因此能够根据密封环的温度而使可动片彼此之间分离，从而解除对两个部件的空隙进行了密封的状态。

此外，根据本发明，由于引导部具有：倾斜面部，所述倾斜面部被形成在一个可动片的顶端部，并根据朝向该一个可动片的长度方向的热应力，而在密封环的宽度方向上产生朝向外侧的分力；倾斜承接面，所述倾斜承接面被形成为，在该倾斜面部的顶端侧与该倾斜面部对置，因此通过密封环发生热膨而使倾斜面部和倾斜承接面接触，从而能够解除对两个部件的空隙进行了密封的状态。

此外，根据本发明，还具备密封槽，所述密封槽被形成在两个部件中的一个部件上，且在所述密封槽中嵌入有密封环，密封环通过紧贴在另一个部件上，并通过流体压而被按压并紧贴在密封槽的一侧的内侧壁面上，从而能够对两个部件之间的空隙进行密封。

此外，根据本发明，由于密封环通过紧贴在两个部件上从而对两个部件之间的空隙进行密封，且可动部被构成为，使密封环的一部分与所述两个部件中的任一个部件分离而产生空隙，因此通过可动部分离而产生空隙，从而能够解除对两个部件的空隙进行了密封的状态。

此外，根据本发明，由于另一个可动片的顶端部的端面和与该端面对置的面之间所形成的空隙被构成为，当倾斜面部和倾斜承接面接触时，另一个可动片的顶端部的端面和与该端面对置的面不接触，因而能够使流体从该空隙向外部排出，其结果为，能够解除对两个部件的空隙进行了密封的状态。

附图说明

图1为用于对本发明所涉及的密封结构的结构例进行说明的立体图。

图2为表示密封环的外周面的图。

图3为表示一个可动片的形状的立体图。

图4为表示另一个可动片的形状的立体图。

图5为表示沿着图2中的V-V线的剖面的图。

图6为表示沿着图2中的VI-VI线的剖面的图。

图7为用于对本发明所涉及的密封结构的另一个结构例进行说明的立体图。

图8为能够利用本发明所涉及的密封结构的前进后退切换装置的模式图。

图9为用于对被安装在前进后退切换装置上的离合器机构的结构进行说明的剖视图。

具体实施方式

下面对本发明进行具体说明。图8为模式化地表示搭载于车辆上的前进后退切换装置1的图。首先，对图中所示的前进后退切换装置1的结构进行简单说明。前进后退切换装置1为，以目前已知的行星齿轮机构2为主体而构成的装置，所述前进后退切换装置1被构成为，能够选择性地使从发动机3输入的动力的旋转方向反转并输出。在此，对图中所示的行星齿轮机构2进行简单说明，即，所述行星齿轮机构2由啮合齿轮2R、太阳齿轮2S、多个小齿轮2P、行星齿轮架2C构成，其中，内啮合齿轮2R为内齿轮；太阳齿轮2S与该内啮合齿轮2R被配置在同轴上；多个小齿轮2P与所述齿轮2R、2S啮合而进行自转的同时，以内啮合齿轮2R的旋转轴线为中心而进行公转；行星齿轮架2C以使小齿轮2P能够自转的方式对所述小齿轮2P进行保持，并且在上述太阳齿轮2S上一体地形成有输出轴4。

此外，设置有壳体6，所述壳体6被构成为与输入轴5一体旋转，输入轴5被传递来自发动机3的转矩并将该转矩输入至前进后退切换装置1，该壳体6与上述内啮合齿轮2R相连接。即，内啮合齿轮2R被设定为行星齿轮机构2的输入要素。而且，为了使被输入到行星齿轮机构2的动力的旋转方向反转，从而在行星齿轮架2C上连接有制动器B1。因此，当制动器B1作用时，将限制小齿轮2P的公转动作，并使太阳齿轮2S的旋转方向反转。另外，图中所示的制动器B1的结构与目前已知的结构相同。通过采用这种结构，从而能够通过是否限制行星齿轮架2C的旋转，来选择性地对太阳齿轮2S的旋转方向进行切换并输出动力。即，能够切换车辆的行驶方向。

另一方面，为了在车辆前进行驶时，将输入轴5和输出轴4的旋转方向设定为相同方向，并且在使输入轴5的转数不发生变化的情况下将输入轴5的转速输出，从而在图中所示的示例中设置有使内啮合齿轮2R和太阳齿轮2S一体旋转的离合器机构7。参照图9对该离合器机构7的结构进行说明，即，所述壳体6由圆筒部6a、侧板部6b、外周壁部6c构成，其中，圆筒部6a沿着输入轴5的外周面而形成；侧板部6b以该圆筒部6a的输入侧的端部、即图中所示的右侧的端部向外周侧折弯的方式形成；外周壁部6c以将该侧板部6b的外周侧的端部向轴线方向的输出侧、即图中所示的左侧折弯的方式形成，并且圆筒部6a通过未图示的结合部件或者焊接等而与输入轴5相连接。

而且，在壳体6的外周壁部6c上连接有卡合部8，所述卡合部8具有，与内啮合齿轮2R一体地形成、且分别以在轴线方向上隔开间隔的方式而形成的多个板8a、8a。此外，在上述的太阳齿轮2S上一体地形成有卡合部9，所述卡合部9具有，以被夹在上述板8a、8a之间的间隔内的方式而构成的另外的多个板9a、9a。并且，在圆筒部2a和外周壁部2c之间，以与壳体6的侧板部6b隔开预定的间隔的方式而配置有活塞10，活塞10以能够沿着圆筒部2a的外周面在轴线方向上移动的方式而被配置。该活塞10被构成为，在轴线方向上按压与内啮合齿轮2R一体地形成的卡合部8，并且活塞10的外周侧在半径方向上的、设置有内啮合齿轮2R的卡合部8的位置处，朝向轴线方向上的输出侧被折弯。而且，为了使活塞10在轴线方向上移动，而采用了如下结构，即，向壳体6的侧板部6b和活塞10之间的空隙供给油压，从而根据该油压来改变使活塞10在轴线方向上移动的载荷。也就是说，采用了如下结构，即，将侧板部6b和活塞10之间的空隙作为油压室11，并通过对该油压室11的油压进行控制，从而对按压内啮合齿轮2R的卡合部8的按压力进行控制。另外，图中所示的配置在活塞10的左侧的弹簧12为，为了使活塞10向输入侧、即图中所示的右侧移动而常时对活塞10作用有弹性力的、所谓的回弹弹簧。

通过以上述的方式构成离合器机构7，从而在车辆前进行驶时，通过对油压室11的油压进行增压而使卡合部8的按压力增加，以使内啮合齿轮2R和太阳齿轮2S的卡合部8、9的彼此摩擦卡合，其结果为，内啮合齿轮2R和太阳齿轮2S能够一体地旋转。即，能够使输出轴4在与输入轴5的旋转方向相同的方向上进行旋转。另外，由于与车辆后退行驶相比前进行驶的频率较高，因此油压室11的油压被保持为高压的期间较长。

接下来，对向上述油压室11供给机油的油压回路进行说明。上述输入轴5为，使旋转中心形成为中空的圆筒部件，在其中空部5a上连接有未图示的机油泵。此外，形成有从中空部5a连通至输入轴5的外周面、且朝向上述油压室11开口的流道13。因此，从油泵喷出的机油经由输入轴5的中空部5a而被供给至油压室11内。

另一方面，由于采用了通过沿着壳体6的圆筒部6a的内周部而插入输入轴5以进行组装的结构，因此在圆筒部6a的内周部和输入轴5的外周面之间形成不小的空隙14。因此，由于向油压室11供给的机油将从该空隙14向外部泄漏，因此在对油压室11的油压进行增压时，或者将油压设定为固定时，必须过量地供给从上述空隙14泄漏掉的机油量。此外，当油压室11的油压被保持为固定而丧失机油的流动性时，机油的温度将升高，从而机油将容易劣化。因此，以如下方式构成的密封环15被配置在连通从输入轴5到油压室11的油路的轴线方向上的两侧，所述密封环15被构成为，在机油的温度在常温以下时，能够抑制机油从空隙14向外部泄漏的情况，在机油的温度为高温时，能够向外部排出机油。另外，采用了在使密封环15嵌合在了输入轴5的外周面上的状态下组装壳体6的结构，因此，在输入轴5的外周面上，于圆周方向上形成有用于嵌合密封环15的密封槽16。此外，密封环15的外径被形成为，大于壳体6的圆筒部6a的内周面的直径，由此形成了如下结构，即，在组装了壳体6之后，密封环15的外周面通过弹性力而被按压在壳体6的圆筒部6a的内周面上。

此处，对本发明所涉及的密封结构的一个示例进行具体说明。图1至图6为，用于对本发明所涉及的密封结构的一个示例进行说明的图。本发明所涉及的密封结构被构成为，在密封环15的温度在常温以下时，对输入轴5和壳体6之间的空隙进行密封从而抑制机油的泄漏，而在密封环15的温度为高温时，使机油从形成在密封环15的圆周方向的一部分上的、断裂部17、19向外部流出。下面对图中所示的密封环15的结构进行具体说明。首先，密封环15的厚度方向上的内周侧形成有，在轴线方向上贯穿的槽18。该槽18的宽度、即断裂且相互对置的面之间的空隙被设定为，即使在密封环15发生了热膨胀的情况下这些面也不会接触的程度。而且，槽18的高度被设定为如下程度，即，在密封环15嵌合到所述密封槽16内，且壳体6已被组装在输入轴5上的状态下，槽18位于输入轴5和壳体6之间的空隙14的、输入轴5的中心侧。即，所述密封结构被构成为，通过密封环15与密封槽16的内侧壁面相接触，从而使槽18通过该内侧壁面而被密封。

此外，密封环15的厚度方向上的外周侧在整个轴线方向上断裂，其断裂的部分被形成弯曲成曲柄状的状态。即，在密封环15的外周侧上形成的断裂部19由第一断裂部19a、第二断裂部19b和第三断裂部19c构成，所述第一断裂部19a如图2所示，在密封环15的圆周方向上具有预定的长度，所述第二断裂部19b以从该第一断裂部19a的一侧的端部起横跨向上述油压室11流入机油的整个油路侧(以下，简称为“高油压侧”)的方式而形成，所述第三断裂部19c以从第一断裂部19a的另一侧的端部起横跨排出机油的一侧(以下，简称为“低油压侧”)的方式而形成。另外，图2中的(a)图示了密封环15在常温以下时的状态，(b)图示了密封环15在成为高温而发生了热膨胀时的状态。因此，密封环15被构成为，以图3以及图4所示的方式而形成的、在圆周方向上具有预定长度的可动片15a、15b在宽度方向上重叠。此外，低油压侧的可动片15b的顶端部的端面15c和与该端面15c对置的面15d之间的空隙、即第三断裂部19c被设定为，在密封环15成为高温而发生了热膨胀时所述面15c、15d不会接触的程度。并且，高油压侧的可动片15a的顶端部的端面15e和与该端面15e对置的面15f之间的空隙、即第二断裂部19b被设定为，在密封环15成为高温而发生了热膨胀时，所述面15e、15f将接触而被按压。而且，高油压侧的可动片15a的顶端部的端面15e和与该端面15e对置的面15f被构成为，形成为斜面状，并且当在所述面15e、15f接触的方向上作用有载荷时，在轴线方向上重叠的可动片15a、15b中位于高油压侧的可动片15a将受到向高油压侧的载荷。

接下来，对以上述方式构成的密封环15的作用进行说明。图5以及图6图示了沿着图2中V-V线的剖面以及沿着VI-VI线的剖面，各图中的(a)图示了常温以下时的状态，(b)图示了高温时的状态。另外，图中所示的箭头表示机油的流动。由于上述的密封环15的一侧的端面与滞留在输入轴5和壳体6之间的空隙14内的机油接触，因而被传递了该机油的温度。因此，密封环15因机油的温度而导致温度发生变化。此外，由于在输入轴5和壳体6的空隙14内滞留的油压，而使油压从高油压侧发生作用并向密封槽16的一侧的内侧壁面被按压。因此，当密封环15在常温以下时、即机油的温度在常温以下时，密封环15的外周面与壳体6的圆筒部6a的内壁面通过密封环15的弹性力而被按压并接触，并且密封环15的低油压侧的面与密封槽16的内侧壁面通过油压而被按压并接触，并且通过可动片15a、15b的彼此相接触，从而使输入轴5和壳体6之间的空隙14被密封成液密状态。

另一方面，当密封环15为高温时、即机油的温度为高温时，由于密封环15将发生热膨胀，因此高油压侧的可动片15a的顶端部的端面15e和与该端面15e对置的面15f将接触并相互按压，从而可动片15a将向高油压侧变形。即，密封环15上作用有扭曲方向上的载荷而发生变形。因此，通过可动片15a、15b彼此接触着的接触面如图5的(b)所示而分离，从而使第一断裂部19a开口。因此，滞留在输入轴5和壳体6之间的空隙14内的机油，从密封环15的厚度方向上的内周侧的槽18起流过第一断裂部19a以及第三断裂部19c，并被排出到低油压侧的空隙14中。其结果为，由于能够抑制或者防止因机油的滞留而导致的过度的温度上升，因而能够抑制或者防止机油的劣化。另外，由于密封环15在成为高温而发生热膨胀且发生变形时，不仅可动片15a发生扭曲，作为密封环15整体均会发生扭曲，因此除了第三断裂部19c之外，还通过该第三断裂部19c的低油压侧的开口部的附近与密封槽16分离而形成空隙20，其结果为，从该空隙20也能够排出机油。

接下来对本发明所涉及的密封结构的另一个结构例进行说明。图7为用于对另一个结构例进行说明的图，基本的结构与上述第一结构相同。在第二结构例中，如图所示，在各个可动片15a、15b的外周部上形成有预定深度的槽21、22，高油压侧的可动片15a的顶端部的端面15e和与该端面15e对置的面15f之间的空隙被设定为，在可动片15a发生了热膨胀时不会接触的程度。此外，在各个可动片15a、15b上所形成的槽21、22被构成为，在密封环15为低温时在圆周方向上偏离，且被构成为，在密封环15成为高温而发生了热膨胀时，各个槽21、22在圆周方向上一致从而在厚度方向上形成流道。通过以这种方式构成密封环15，从而通过密封环15发生热膨胀，而使各个槽21、22在圆周方向上一致并在厚度方向上形成流道，因此，能够将滞留在输入轴5和壳体6的空隙14内的机油向外部排出。其结果为，由于能够抑制或者防止由机油的滞留而导致的过度的温度上升，因而能够抑制或者防止机油的劣化。

另外，本发明所涉及的密封结构并不限定于上述各个结构例，总之，只需采用能够在密封环15为低温时置于液密状态，而在密封环15为高温时，通过密封环15的热膨胀而向外部排出机油的结构即可。因此，安装密封环15的部件也可以是如上述的输入轴5那样进行旋转的部件，或者也可以为旋转动作被限制的部件。此外，虽然在上述各个结构例中，以对机油的泄漏进行抑制的密封环作为对象，但并不限定于此，也可以适用于对空气等气体的泄漏进行抑制的密封环。即，能够以对流体的泄漏进行抑制的密封环为对象。

Claims

1.一种密封结构，其通过介于两个部件之间的密封环，从而将这些部件彼此之间的空隙密封成液密状态或气密状态，所述密封结构的特征在于，

在所述密封环上设置有可动部，所述可动部受到流体压而维持所述液密状态或气密状态，并且通过发生热膨胀而进行相对移动，从而解除所述密封，

所述可动部具有：一对可动片，所述一对可动片在所述密封环的宽度方向上重叠，并且在长度方向上相互滑动；引导部，在发生热膨胀而使这些可动片在长度方向上进行了相对滑动时，所述引导部通过其热应力而使这些可动片相互分离，

在所述密封环上形成有连通部，所述连通部在相互分离了的所述一对可动片的彼此之间开口，

所述引导部具有：倾斜面部，所述倾斜面部被形成在所述一对可动片中的一个可动片的顶端部，并根据朝向该一个可动片的长度方向的热应力，而在所述密封环的宽度方向上产生朝向外侧的分力；倾斜承接面，所述倾斜承接面被形成为，在该倾斜面部的顶端侧与该倾斜面部对置。

2.如权利要求1所述的密封结构，其特征在于，

还具备密封槽，所述密封槽被形成在所述两个部件中的一个部件上，且在所述密封槽中嵌入有所述密封环，

所述密封环通过紧贴在另一个部件上，并通过流体压而被按压并紧贴在所述密封槽的一侧的内侧壁面上，从而对所述两个部件的彼此之间的空隙进行了密封。

3.如权利要求2所述的密封结构，其特征在于，

所述密封环紧贴在所述两个部件上，从而对所述两个部件的彼此之间的空隙进行密封，

所述可动部被构成为，使所述密封环的一部分与某一个部件分离而产生空隙。

4.如权利要求1至3中的任意一项所述的密封结构，其特征在于，

所述一对可动片中的另一个可动片的顶端部的端面和与该端面对置的面之间所形成的空隙被构成为，当所述倾斜面部与所述倾斜承接面接触时，所述另一个可动片的顶端部的端面和与该端面对置的面不接触。