CN105102866B - 密封装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种密封装置，其具有能够在不降低CVT的组装工序的效率的前提下进行组装的密封环的构造，且在发动机停止的油泵不工作的状况下，即不对密封环施加油压的状况下，也不会发生漏油，组合密封环构成为，包括外周面与外侧构件的内周面滑动接触的无接缝类型的树脂环、以及将所述树脂环向外周方向以及侧面方向按压的螺旋胀圈，所述螺旋胀圈配置在设置于所述树脂环的受压侧面与内周面的角部的切割部，所述组合密封环的内周侧与所述密封环槽的槽底分离。

Description

密封装置
技术领域
本发明涉及用于带式无级变速器(Continuously Variable Transmission，CVT)、压缩机等的往复滑动的密封装置。
背景技术
例如在CVT中，将一对带轮装配于驱动侧以及被驱动侧的旋转轴，且在两带轮之间架设环形带而连结两旋转轴彼此。驱动侧带轮具有可动轮及固定轮，被驱动侧带轮也具有可动轮及固定轮。另外，在两带轮的可动轮侧设置有驱动侧油室以及被驱动侧油室，通过供给至各油室的工作压而使两带轮的可动轮在轴向上移动，即，通过改变两带轮的槽宽来进行变速控制。密封环装配在设置于环状的内侧构件(例如，将油室形成在可动轮的背面侧的隔壁构件)的外周面的密封环槽中，并具有如下功能：利用密封环的侧面和内周面而承受从油泵供给的油的压力，并利用相反侧的侧面和外周面对密封环槽的侧面与外侧构件(例如可动轮的筒状部)的内周面进行密封。内侧构件和外侧构件为了改变带轮的槽宽而经由密封环进行滑动。即，密封环的外周面相对于外侧构件的内周面在轴向上滑动。
关于密封环的密封性，要求与发动机的高性能化对应的耐久性、可靠性的提高、并且以节能为目的的油泵的紧凑化、轻质化、用于实现更精密的电子控制的漏油量的稳定等严格的规格。在极端的情况下，还要求在发动机停止的油泵不工作的状况、即不对密封环施加油压的状况下，也不会发生漏油。
为了使漏油量成为零，例如如图8所示，若将聚四氟乙烯(PTFE)制的无接口的无接缝类型的密封环101与合成橡胶制的O型环102组合，则在未施加油压的状况下也能够使漏油量为零。
但是，上述的密封环在CVT的组装工序中的效率这一观点下，具有较多的如下所述的难点。需要进行两次分别对O型环和PTFE密封环这两方从内侧构件的端部进行扩径后组装到槽中这样的作业，并且，由于内侧的O型环的存在，使得向外侧构件插入前的PTFE密封环的缩径并不容易，在组装工序中效率显著下降。
在日本特开2008-190643以及日本特开2008-190650中进行了用于改善无接口的密封环向内侧构件的槽的组装性的尝试。在日本特开2008-190643中，公开了在无接缝类型的密封环的内周侧设置有朝轴向倾斜延伸的多个突条，并使这些突条的前端与密封槽的底部接触的结构，在越过密封槽的槽缘时，使各突条以沿周向倾倒的方式变形，从而能够容易进行向密封槽的组装。另外，在日本特开2008-190650中公开了如下结构：在外周部由树脂材料形成且内周部由弹性材料形成的密封环中，以将由树脂材料形成的外周部设为薄壁的方式，使由弹性材料形成的内周部咬入外周部的内侧，根据该结构，减小变形阻力大的外周部的截面积，并增大由容易变形的弹性材料形成的内周部的截面积，从而改善了组装性。
然而，日本特开2008-190643的密封环和日本特开2008-190650的密封环均为使密封环的内周面与密封槽的底部接触的设计，因此即便容易向内侧构件的槽进行组装，插入外侧构件时的组装阻力也较大，需要考虑特殊的夹具，实际上仍存在较多的技术问题。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而完成的，其课题在于，提供一种密封装置，该密封装置具有能够在不降低CVT的组装工序的效率的前提下进行组装的密封环的构造，且在发动机停止的油泵不工作的状况下，即不对密封环施加油压的状况下也不会发生漏油。
用于解决技术问题的手段
本发明以漏油量基本为零作为目标，使用无接口的无接缝类型的树脂环和用于对树脂环赋予张力的螺旋胀圈。因此，组装性以及与外侧构件之间的密封性成为问题，但本发明人进行了深入研究，结果想到了能够提供如下的密封装置：使密封环与密封环槽的槽底分离，并且配置为，使螺旋胀圈的扩张力不仅向树脂环的外周方向作用，而且其分力还向侧面方向作用，以便将树脂环向外周方向以及侧面方向按压，由此，能够进行高效的组装，在不对密封环施加油压的状况下，也不会发生漏油。
即，本发明的密封装置通过在设置于与环状的外侧构件的内周面对置的环状的内侧构件的外周面的密封环槽中装配组合密封环而成，对所述外侧构件与所述内侧构件之间的油进行密封，其特征在于，所述组合密封环包括：无接缝类型的树脂环，其外周面与外侧构件的内周面滑动接触；以及螺旋胀圈，其将所述树脂环向外周方向以及侧面方向按压，所述螺旋胀圈配置在设置于所述树脂环的受压侧面与内周面的角部的切割部，所述组合密封环的内周侧与所述密封环槽的槽底分离。优选所述树脂环由氟系的树脂材料构成。另外，优选所述树脂环的内径处于所述内侧构件的直径的95～99.5％的范围内。
此外，优选供所述螺旋胀圈配置的所述切割部由圆弧状的凹部构成。
此外，优选所述切割部由多个面构成，至少一个面是相对于所述树脂环的轴向倾斜的倾斜面，所述螺旋胀圈与所述倾斜面抵接。另外，优选所述多个面包含与所述树脂环的轴向平行及/或垂直的面。
此外，优选所述螺旋胀圈收容在比所述树脂环的所述内周面靠外周侧的位置。换而言之，优选所述螺旋胀圈不从所述树脂环的所述内周面向内周侧突出。
此外，优选所述切割部的内周面侧的开口宽度为所述树脂环的宽度h1的75％以下。
发明效果
本发明的密封装置使用无接口的无接缝类型的树脂环，但其内周侧与密封环槽的槽底分离，因此在装配于密封环槽时能够将扩径量抑制为较低而容易进行装配。另外，通过在树脂环的受压侧面和内周面的角部配置将树脂环向外周侧以及侧面侧按压的螺旋胀圈，从而在不对树脂环施加油压的状况下也能够避免漏油。
附图说明
图1是表示本发明的密封装置的一例的剖视图。
图2是表示本发明的密封装置的另一例的剖视图。
图3是表示本发明的密封装置的又一例的剖视图。
图4是表示本发明的密封装置的又一例的剖视图。
图5是表示本发明的密封装置的又一例的剖视图。
图6是表示本发明的密封装置的又一例的剖视图。
图7是漏油试验机的概念图。
图8是表示将无接口的PTFE密封环与合成橡胶性的O型环组合后的以往的密封装置的图。
具体实施方式
图1是表示本发明的密封装置的一实施方式的附图。组合密封环由滑动性良好的无接口的无接缝类型的树脂环1、以及配置在设置于树脂环1的受压侧面和内周面的角部处的切割部且将树脂环1向外周方向以及侧面方向按压的螺旋胀圈(Coil expander)2构成，并且装配在内侧构件3的密封环槽5中。所述切割部由圆弧状的凹部构成，树脂环1的外周面12与外侧构件4的内周面13相接，树脂环1的侧面10与密封环槽5的侧壁11相接。在未图示的油泵工作而对油14进行了加压时，树脂环1被按压于密封环槽的侧壁11和外侧构件4的内周面13，显现出充分的密封性。即便油泵的工作停止，树脂环1的外周面12和侧面10分别停留在与外侧构件4的内周面13和密封环槽5的侧壁11相接的状态，通过螺旋胀圈2的作用而将树脂环1继续按压于外侧构件4的内周面13以及内侧构件3的密封环槽5的侧壁11。通过该螺旋胀圈2的按压作用，本发明的密封装置在不施加油压的状况下也能够避免漏油。另外，树脂环1的内周面9与内侧构件3的密封环槽5的槽底7分离，作为包含螺旋胀圈2在内的组合密封环，其内周侧也与密封环槽5的槽底7分离。能够减小树脂环1、螺旋胀圈2向密封环槽5装配时的树脂环1、螺旋胀圈2的扩径程度，能够确保良好的装配性。当然，在将装配了组合密封环的内侧构件3组装于外侧构件4时，组合密封环的内周侧与密封环槽5的槽底7也分离，因此容易进行组合密封环的缩径，能够显现良好的组装性。
如上所述，树脂环1的内周面9与密封环槽5的槽底7分离而容易进行树脂环1的缩径，但在将装配有螺旋胀圈2和树脂环1的内周构件3插入外周构件4时，若将树脂环1的一方压入到密封环槽5的槽底7时，螺旋胀圈2在相反侧从槽5完全溢出，则难以向外周构件4插入。为了避免这种不良情况，即为了不使螺旋胀圈2从槽5完全溢出，树脂环1需要具有一定量的厚度(a1)(以下也将由树脂环1的侧面11、内周面9以及切割部的面6(21)构成的部分称为“脚部”。)。树脂环1存在一定量的脚部对于防止螺旋胀圈2越过树脂环1的内周面9是优选的。
图2是表示本发明的密封装置的另一实施方式的附图。供螺旋胀圈2配置的切割部由多个面、即面21、22、23构成，面21和面22相对于树脂环1的轴向倾斜，并且面23相对于树脂环1的轴向平行。螺旋胀圈2与作为倾斜面的该面22抵接，不仅将树脂环1向外侧构件4的内周面13按压，还向内侧构件3的密封环槽5的侧壁11按压。倾斜面22相对于轴向的倾斜角度优选为15～45°，更优选为25～35°。图3是表示本发明的密封装置的又一实施方式的附图，切割部由面21和面22这两个面构成。若多个面包含与树脂环1的轴向平行的面或垂直的面，则在使基于油压的朝向树脂环1的外周方向以及侧面方向的加压变得有效的方面上是优选的。
树脂环1的滑动为，其外周面12相对于外侧构件4的内周面13在轴向上滑动。为了确保滑动部的接触面且减小摩擦力，优选树脂环1的剖面的外周12为圆弧状。图4示出外周12呈圆弧状的实施方式。
螺旋胀圈2所施加的朝向树脂环1的外周方向以及侧面方向的按压力取决于螺旋胀圈2的扩张力和倾斜面22的角度，例如，如图5所示，通过仅使侧面10的内周侧侧面24倾斜就能够调整朝侧面方向的按压力。
对于本发明所使用的树脂环，优选使用利用碳或碳纤维等对具有优异的滑动特性、耐热性等的PTFE、聚醚醚酮(PEEK)等进行强化而得到的所谓的工程塑料。尤其是氟系的树脂材料在室温下显现出百分之几的弹性变形，因此可优选使用在无接口的无接缝类型的环的扩径中。例如，若树脂环的内径(φd)落入内侧构件的径(φD)的95％以上的范围内，则树脂环不发生塑性变形就能够扩径，因而是优选的。但是，若考虑到与密封环槽的侧壁之间的密封性，则优选为99.5％以下。作为这样的氟系的树脂材料，例如举出聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-全氟代烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、四氟乙烯-乙烯共聚物(ETFE)、聚偏氟乙烯(双氟化)(PVDF)等。
对于本发明的组合密封环所使用的螺旋胀圈2，优选使用JIS SWPA77的碳钢线、SWOSC-V的硅铬钢油回火钢线、SUS304的奥氏体不锈钢线等。作为组合密封环，优选调整全长，使得适当地作用规定的张力。另外，当将螺旋胀圈配置在树脂环的切割部时，如图6所示，优选收容在比树脂环的内周面靠外周侧的位置，即，不使螺旋胀圈从树脂环的内周面向内周侧突出。
CVT用的密封环取决于CVT油的温度而经受热历程。当考虑寒冷地区的使用或突发的温度上升等时，经历从-30℃到120℃的温度。在氟系的树脂环经受这种热历程的情况下，若树脂环的脚部的厚度薄，则产生热变形的影响而有可能损害与密封环槽侧壁之间的密封。在这一观点下，树脂环的切割部的内周面侧的开口宽度(w)优选为树脂环的宽度(h1)的75％以下。当然，即便开口宽度(w)超过树脂环的宽度(h1)的75％，只要不经历极端的热历程，则能够良好地使用。
实施例
实施例1
使用复合碳而成的PTFE树脂，对无接口的无接缝类型的树脂环进行制作。在此，树脂环的外径(公称直径)为114.5mm，厚度(径向宽度a1)为3.2mm，宽度(轴向宽度h1)为2.7mm。在得到的树脂环中，形成有在图1所示的剖面中内周面侧的开口宽度(w)为1.0mm、曲率半径为0.8mm的切割部。另外，使用线径0.6mm的SWOSC-V材，制作了卷径为φ1.5mm、自由状态的间隙为1.65mm、与树脂环组合时的张力为10N的螺旋胀圈。
泄漏试验
使用图7中示出其概要的泄漏试验机来进行泄漏试验。制作出的组合密封环装配于设置在内侧构件3中的密封环槽5，并插入外侧构件4中。泄漏试验器的内侧构件3的直径为φ113.4mm，外侧构件4的内径为φ114.7mm，密封环槽的槽底直径为φ107.9mm，槽宽为2.8mm。在试验中，首先，打开阀15而导入油，将油室的油压提升到1MPa，打开阀17抽出空气并再次关闭后，关闭阀15而将内部封闭，然后打开阀17将压力下调到大气压(0MPa)，测定来自油排出口19的泄漏量。接着，以120℃保持一定时间，然后在给予了下降至-30℃的热历程后，同样地测定泄漏量。通过打开阀15和16，在使油循环的同时进行升温或降温来赋予热历程。实施例1的组合密封环在热历程前和热历程后均未发生泄漏。
实施例2
除了制作图2所示的、具有由3个面21、22、23构成的切割部的树脂环1之外，与实施例1同样地制作出组合密封环。在此，切割部的内周面侧的开口宽度(w)为2.0mm(h1的74％)，面23与树脂环1的轴向平行且为0.9mm，面22的倾斜角度为30°，面21的倾斜角度为80°。进行了与实施例1相同的泄漏试验的结果是，在热历程前和热历程后均未发生泄漏。

Claims (6)

1.一种密封装置，在设置于与环状的外侧构件的内周面对置的环状的内侧构件的外周面的密封环槽中装配组合密封环，对所述外侧构件与所述内侧构件之间的油进行密封，
所述密封装置的特征在于，
所述组合密封环包括：无接缝类型的树脂环，其外周面与外侧构件的内周面滑动接触；以及螺旋胀圈，其将所述树脂环向外周方向以及侧面方向按压，
所述螺旋胀圈配置在设置于所述树脂环的受压侧面与内周面的角部的切割部，所述组合密封环的内周侧与所述密封环槽的槽底分离，
所述切割部由剖面呈圆弧状的凹面及相对于所述树脂环的轴向倾斜25～35°的倾斜面中的任一方的面、以及与所述树脂环的轴向垂直的面构成，所述螺旋胀圈仅与所述凹面及所述倾斜面的任一方的面抵接。
2.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，
所述树脂环由氟系的树脂材料构成。
3.根据权利要求2所述的密封装置，其特征在于，
所述树脂环的内径处于所述内侧构件的直径的95～99.5％的范围内。
4.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，
所述螺旋胀圈被收容在比所述树脂环的所述内周面靠外周侧的位置。
5.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，
所述螺旋胀圈不从所述树脂环的所述内周面向内周侧突出。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的密封装置，其特征在于，
所述切割部的内周面侧的开口宽度为所述树脂环的宽度(h1)的75％以下。
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