CN107110361A - 密封圈 - Google Patents

Abstract

密封圈具备相对于与中心轴垂直的平面对称形成的外周面和侧表面。所述外周面具有顶部、第一锥面以及第二锥面。所述顶部沿所述平面设置。所述第一锥面随着远离所述顶部而直径变小，并相对于所述中心轴形成第一角度。所述第二锥面设置在比所述第一锥面更靠所述侧表面一侧的位置，随着远离所述第一锥面而直径变小，并相对于所述中心轴形成比所述第一角度大的第二角度。

Description

密封圈

技术领域

本发明涉及可用于液压设备的密封圈。

背景技术

在汽车用自动变速器等液压设备中，为了防止油泄漏而使用密封圈。密封圈例如在具有轴插入壳体中的结构的液压设备中对轴与壳体之间进行密封。该情况下，密封圈在轴被插入壳体之前安装于轴的槽部。

一般的密封圈具有矩形的剖面(参照专利文献1)。在这样的密封圈中，当施加液压时，位于受压侧表面相反侧的侧表面与轴的槽部接触，并且外周面与壳体的内周面接触。以这种方式，密封圈通过与轴以及壳体接触，来对轴与壳体之间进行密封。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本发明专利公开公报特开2012－255495号

发明内容

本发明要解决的问题

当施加于密封圈的液压提高时，由于施加于受压侧表面及内周面上的按压力，有时密封圈相对于轴及壳体倾斜。这种情况下，密封圈的外周面与壳体的内周面之间的接触不充分，导致密封圈的密封性下降。

鉴于上述的情况，本发明的目的在于提供不管液压的大小如何都能够获得优异的密封性的密封圈。

用于解决问题的手段

为了实现上述目的，本发明的一个方式所涉及的密封圈具备相对于与中心轴垂直的平面对称形成的外周面及侧表面。

所述外周面具有顶部、第一锥面以及第二锥面。

所述顶部沿所述平面设置。

所述第一锥面随着远离所述顶部而直径变小，并相对于所述中心轴成第一角度。

所述第二锥面设置在比所述第一锥面更靠所述侧表面一侧的位置，随着远离所述第一锥面而直径变小，并相对于所述中心轴成比所述第一角度大的第二角度。

在该结构的密封圈中，在液压低的情况下，第一锥面与壳体的内周面进行面接触，在液压高的情况下，第二锥面与壳体的内周面进行面接触。即，在上述密封圈中，不管液压的大小如何，均与壳体的内周面进行面接触，因此获得高密封性。

也可以是，所述第一角度为0.1°以上1.0°以下，所述第二角度为1.0°以上5.0°以下。

在该结构的密封圈中，第一锥面和第二锥面将更确切地与壳体的内周面进行面接触，因此获得特别高的密封性。

也可以是，所述第二锥面的所述中心轴的方向上的尺寸比所述第一锥面的所述中心轴的方向上的尺寸大。

在该结构的密封圈中，第二锥面的面积大、即第二锥面与壳体的内周面之间的接触面的面积增大，因此，在液压高的情况下，获得更稳定的密封性。

也可以是，所述密封圈还具备连接所述外周面和所述侧表面的倒圆角面。

通过该结构，所述密封圈能够相对于轴和壳体顺畅地滑动。

也可以是，所述侧表面随着远离所述外周面而接近所述平面。

也可以是，所述侧表面相对于所述平面成比所述第二角度大的第三角度。

通过该结构，所述密封圈的侧表面难以与槽部的侧表面进行面接触。因此，在上述密封圈中，其相对于轴的槽部的滑动阻力减小，因此其与轴的槽部之间的摩擦损失减小。

发明效果

能够提供不管液压的大小如何都可以获得优异的密封性的密封圈。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式所涉及的密封圈的侧视图。

图2A是上述密封圈的沿图1的A－A’线的截面图。

图2B是将上述密封圈的被图2A的点划线包围的区域放大表示的局部截面图。

图3是表示上述密封圈装入到轴及壳体中的状态的截面图。

图4A是表示上述密封圈的被施加低液压的状态的截面图。

图4B是将上述密封圈的被图4A的点划线包围的区域放大表示的局部截面图。

图5A是表示上述密封圈的被施加高液压的状态的截面图。

图5B是将上述密封圈的被图5A的点划线包围的区域放大表示的局部截面图。

图6是上述实施方式的设计例所涉及的密封圈的截面图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。

[密封圈1的结构]

图1是本发明的一个实施方式所涉及的密封圈1的侧视图。本实施方式所涉及的密封圈1可适用于液压式汽车用自动变速器等各种液压设备。密封圈1形成为以中心轴C为中心的环状，具有外周面10、内周面20、以及两个侧表面30a、30b。

密封圈1在其圆周方向的局部设有接缝40。在密封圈1未被施加力的密封圈1的自由状态下，接缝40略微打开。密封圈1的直径通过扩大接缝40而变大，通过缩小接缝40而变小。

接缝40的形状不特别限定，可采用公知的形状。作为接缝40，例如，可采用直角(直线)接缝、倾斜(带角度)接缝、带台阶(阶梯)接缝、双角(double angle)接缝、复齿(doublecut)接缝、三阶梯(triple step)接缝等。

另外，优选地，为了抑制接缝40处的油泄漏，接缝40形成为能够相互卡合的结构。从该观点出发，接缝40特别优选例如带台阶接缝、双角接缝、复齿接缝、三阶梯接缝等。

形成密封圈1的材料可根据驱动环境等适当确定。为了减小密封圈1的摩擦损失(friction loss)，形成密封圈1的材料优选滑动特性优异。另外，形成密封圈1的材料优选耐热性优异。

作为可用于密封圈1的树脂材料，例如，可列举出聚醚醚酮(PEEK)、聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯·全氟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(PVDF)、聚苯硫醚(PPS)等。

图2A是密封圈1的沿图1的A－A’线的截面图。图2B是将密封圈1的被图2A的点划线包围的部分放大表示的局部截面图。

密封圈1具有相对于与中心轴C垂直的平面即中央面D对称的形状。因此，密封圈1的密封性不依赖于密封圈1的朝向。因此，在密封圈1中，能够不考虑密封圈1的朝向而进行向轴S的槽部G的安装。

在密封圈1中，外周面10与两个侧表面30a、30b分别通过第一倒圆角面15连接，内周面20与两个侧表面30a、30b分别通过第二倒圆角面21连接。倒圆角面15、21被构成为凸状的曲面。以这种方式，在密封圈1中，四个角形成为倒圆角面15、21，由此尖角部被去除，能够相对于轴S、壳体H顺畅地滑动。

在密封圈1的外周面10上，设有沿其圆周方向延伸的顶部13、第一锥面11、第二锥面12。

顶部13沿中央面D设置，在外周面10中直径最大。第一锥面11从顶部13延伸至位于中央面D和侧表面13a、13b之间的中间位置的各边界部14。第二锥面12从各边界部14延伸至倒圆角面15。顶部13及边界部14可构成为各平面交汇的角部，也可以为包含倒圆角面等曲面的结构。

图2B中，与中心轴C平行的轴C’由点划线表示。第一锥面11相对于中心轴C成第一角度θ₁，第二锥面12相对于中心轴C成第二角度θ₂。第二锥面12涉及的第二角度θ₂比第一锥面11涉及的第一角度θ₁大。即，外周面10被构成为，从顶部13朝侧表面30a、30b向下倾斜，在边界部14倾斜度变得陡峭。

第一锥面11涉及的第一角度θ₁及第二锥面12涉及的第二角度θ₂根据施加于密封圈1的液压的大小等决定。例如，在一般的液压设备中使用的密封圈1中，第一角度θ₁优选0.1°以上1.0°以下，第二角度θ₂优选1.0°以上5.0°以下。

另外，第一锥面11在中心轴C方向上的第一尺寸是L₁，第二锥面12在中心轴C方向上的第二尺寸是L₂。第一锥面11涉及的第一尺寸L₁及第二锥面12涉及的第二尺寸L₂可适当确定。

但是，为了确保高液压下更稳定的密封性，第二锥面12涉及的第二尺寸L₂优选比第一锥面11涉及的第一尺寸L₁大。具体而言，第二尺寸L₂优选为第一尺寸L₁的1.2倍以上1.5倍以下。

密封圈1的两个侧表面30a、30b形成为使密封圈1的宽度从外周面10侧向内周面20侧变窄的锥形。在本实施方式中，侧表面30a构成为与轴S的槽部G的上端部接触的密封侧表面30a，侧表面30b构成为主要承受液压的受压侧表面30b。

图2B中与中央面D平行的平面D’由点划线表示。各侧表面30a、30b构成作为相对于中央面D成第三角度θ₃的平面。各侧表面30a、30b涉及的第三角度θ₃优选比上述第二锥面12涉及的第二角度θ₂大。

图3是示意性地表示装入到液压设备中的密封圈1的截面图。在图3所示的结构中，密封圈1安装于液压设备的轴S的槽部G中，轴S与密封圈1一起插入壳体H。

装入到液压设备中的密封圈1的直径比自由状态的直径略小。即，通过密封圈1的要恢复自由状态的弹性力，使密封圈1的外周面10按压壳体H的内周面H1。

图3表示壳体H和轴S之间未流入油并且密封圈1未被施加液压的无液压时的状态。在无液压时，密封圈1的外周面10在顶部13与壳体H的内周面H1进行线接触。

图4A和图4B表示壳体H与轴S之间流入油并且密封圈1被施加低液压的低液压时的状态。设低液压时的液压是在可根据密封圈1的使用条件等设定的第一范围内的液压。

当油流入到壳体H与轴S之间时，液压主要施加于受压侧表面30b及内周面20。即，与密封侧表面30a相比，在受压侧表面30b从油施加的按压力更大。因此，被施加液压的密封圈1以在其整周上以顶部13为中心向密封侧表面30a侧倾斜的方式发生弹性变形。

低液压时的密封圈1倾斜直至第一锥面11与壳体H的内周面H1进行面接触，成为第一锥面11与壳体H的内周面H1进行面接触的第一稳定状态。即，当液压施加于密封圈1时，密封圈1的对壳体H的内周面H1的接触方式从图3所示的线接触向图4A及图4B所示的面接触变化。

在处于第一稳定状态的密封圈1中，第一锥面11与壳体H的内周面H1进行面接触，即，第一锥面11被壳体H的内周面H1压住。因此，处于第一稳定状态下的密封圈1其形状被壳体H的内周面H1限制，因此难以变形。

进一步，在处于第一稳定状态的密封圈1中，有要使发生了弹性变形的密封圈1恢复原形状的弹性力在起作用。该弹性力向由油产生的按压力的相反方向起作用。因此，处于第一稳定状态的密封圈1即使受到液压，也难以发生进一步的弹性变形。

如此，在低液压时的密封圈1中，第一锥面11与壳体H的内周面H1进行面接触的第一稳定状态被维持，因此获得优异的密封性。

图5A和图5B表示从图4A和图4B所示的状态油要进一步流入到壳体H和轴S之间、密封圈1被施加高液压的高液压时的状态。

设高液压时的液压处于能够根据密封圈1的使用条件等设定的第二范围内。其中，高液压时的液压的第二范围比上述低液压时的液压的第一范围高。

当施加于密封圈1的液压从第一范围上升至第二范围时，密封圈1不能保持上述的第一稳定状态，而以在其整周上以顶部13为中心向密封侧表面30a侧进一步倾斜的方式发生弹性变形。

高液压时的密封圈1倾斜直至第二锥面12与壳体H的内周面H1进行面接触为止，成为第二锥面12与壳体H的内周面H1进行面接触的第二稳定状态。即，即使施加于密封圈1的液压从第一范围上升到第二范围，密封圈1的对壳体H的内周面H1的面接触也被维持。

此外，在本实施方式中，由于图2B所示的密封侧表面30a所涉及的第三角度θ₃比第二锥面12所涉及的第二角度θ₂大，因此，在处于第二稳定状态下的密封圈1中，密封侧表面30a与轴S的槽部G的侧表面分离而不进行面接触。由此，在密封圈1中，相对于轴S的槽部G的滑动阻力保持较小，因此与轴S之间的摩擦损失减小。

在处于第二稳定状态的密封圈1中，第二锥面12与壳体H的内周面H1进行面接触，即，第二锥面12被壳体H的内周面H1压住。因此，处于第二稳定状态下的密封圈1其形状被壳体H的内周面H1所限制，因此难以变形。

关于密封圈1的形状被壳体H的内周面H1所限制的作用，第二锥面12的面积越大，即，第二锥面12与壳体H的内周面H1之间的接触面的面积越大，越有效。因此，通过使图2B所示的第二锥面12所涉及的第二尺寸L₂比第一锥面11涉及的第一尺寸L₁大，密封圈1更难以变形。

另外，在处于第二稳定状态下的密封圈1中，要使发生了弹性变形的密封圈1恢复原形状的弹性力比上述的第一稳定状态下的弹性力大。因此，处于第二稳定状态的密封圈1即使受到高液压，也难以进一步发生弹性变形。

以这种方式，在高液压时的密封圈1中，由于第二锥面12与壳体H的内周面H1进行面接触的第二稳定状态被维持，因此会获得优异的密封性。

如上所述，密封圈1在低液压时成为第一稳定状态，在高液压时成为第二稳定状态，由此在低液压时和高液压时均能发挥优异的密封性。即，在密封圈1中，无论液压的大小如何，都获得优异的密封性。

[密封圈1的设计例]

在密封圈1中，可采用与上述实施方式不同的设计。

图6是表示本实施方式所涉及的密封圈1的设计的一例的截面图。图6所示的设计例所涉及的密封圈1a、1b、1c与本实施方式所涉及的密封圈1的不同之处仅在于侧表面30a、30b的结构。

在图6的(a)所示的密封圈1a中，侧表面30a、30b被构成为凸状的曲面。在该结构中，能够防止密封侧表面30a与轴S的槽部G的侧表面进行面接触。因此，在密封圈1a中，能够减小其与轴S之间的摩擦损失。

在图6的(b)所示的密封圈1b中，侧表面30a、30b相对于中央面D的角度不固定，在内周面20侧增大。在该结构中，在内周面20侧迂回进入到密封侧表面30a侧的油的量增多，因此通过油施加于密封侧表面30a的按压力增大。由此，密封侧表面30a与轴S的槽部G之间的接触压力被抑制，因此能够减小密封圈1b与轴S之间的摩擦损失。

在图6的(c)所示的密封圈1c中，侧表面30a、30b的内周面20侧设有凹状的油兜(pocket)Pa、Pb。该结构中，油流入到密封侧表面30a侧的油兜Pa，由此通过油施加于密封侧表面30a的按压力增大。由此，密封侧表面30a与轴S的槽部G之间的接触压力被抑制，因此能够减小密封圈1c与轴S之间的摩擦损失。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不仅仅限于上述的实施方式，当然，可在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变更。

附图标记的说明

1…密封圈

10…外周面

11…第一锥面

12…第二锥面

13…顶部

14…边界部

15…倒圆角面

20…内周面

30a，30b…侧表面

C…中心轴

D…中央面

Claims (6)

1.一种密封圈，具备相对于与中心轴垂直的平面对称形成的外周面及侧表面，

所述外周面具有：

顶部，其沿所述平面设置；

第一锥面，其随着远离所述顶部而直径变小，并相对于所述中心轴成第一角度；以及

第二锥面，其设置在比所述第一锥面更靠所述侧表面一侧的位置，随着远离所述第一锥面而直径变小，并相对于所述中心轴成比所述第一角度大的第二角度。

2.根据权利要求1所述的密封圈，其中，

所述第一角度为0.1°以上1.0°以下，所述第二角度为1.0°以上5.0°以下。

3.根据权利要求1或2所述的密封圈，其中，

所述第二锥面的所述中心轴的方向上的尺寸比所述第一锥面的所述中心轴的方向上的尺寸大。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的密封圈，其中，

还具备连接所述外周面和所述侧表面的倒圆角面。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的密封圈，其中，

所述侧表面随着远离所述外周面而接近所述平面。

6.根据权利要求5所述的密封圈，其中，

所述侧表面相对于所述平面成比所述第二角度大的第三角度。