CN107208799A - 密封环及密封结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在向壳体插通轴的作业时，通过减少密封环的中心轴线相对于轴的中心轴线的偏移，能够抑制密封环触碰壳体的前端的密封环和密封结构。其特征在于，所述密封环包括：薄壁部(100A)，其径向的壁厚薄，且设置在周向上不足180°的范围内；以及厚壁部(100B)，其比薄壁部(100A)的内周面朝径向内侧突出，径向壁厚比薄壁部(100A)厚，接缝部(110)设置在薄壁部(100A)，在厚壁部(100B)两侧面的各内周面侧的端部处，分别沿整个区域形成有凹部(120)，所述凹部(120)使得在与壳体上所设置的环状槽的槽底两端的角落部之间形成间隙。

Description

密封环及密封结构
技术领域
本发明涉及一种对轴与壳体轴孔之间的环状间隙进行密封的密封环及密封结构。
背景技术
例如，机动车用自动变速箱(AT：Automatic Transmission)、无级变速箱(CVT：Continuously Variable Transmission)具有密封环，其安装在轴的外周面侧所设置的环状槽，对轴与壳体之间的环状间隙进行密封。在这种技术中，向壳体所设置的轴孔中，插通预先在环状槽安装有密封环的轴。
在此，在轴插通轴孔时，会存在密封环损伤的情况。参照图9，针对其原因进行说明。图9是现有技术中使轴插通壳体的作业的说明图。如上所述，在壳体300所设置的轴孔310中，向图中箭头X方向插通预先在环状槽210安装有密封环500的轴200。此时，密封环500因自重将比轴200的外周面向下方突出，因此密封环500下方的部分Y与壳体300的前端抵接，从而存在该部分Y损伤的情况。需要说明的是，密封环500通过与环状槽210的侧壁面和轴孔310的内周面分别密合来发挥密封功能。因此，在密封环500的内周面与环状槽210的槽底之间形成间隙。由此，在使轴200插通轴孔310的作业中，密封环500因自重而成为垂下环状槽210的状态，密封环500的中心轴线CS位于轴200的中心轴线C的下方。因此，密封环500比轴200的外周表面向下方突出。需要说明的是，图9中的虚线表示在密封环500的中心轴线CS与轴200的中心轴线C一致的情况下，密封环500的位置。
在此，上述作业中的轴200的中心轴线C与密封环500的中心轴线CS之间的间隔依赖于密封环500的内周面与环状槽210的槽底之间的间隙的大小。因此，通过缩小该间隙，就能够缩小中心轴线C与中心轴线CS的间隔。然而，如图10所示，对于环状槽210的槽底两端的角落部213，根据制法方面等的原因可知，构成连结环状槽210的槽底212与槽侧面(侧壁面211)的弯曲面。需要说明的是，图10是现有技术中具有密封环500X的密封结构的示意剖视图。如上所述，密封环500通过与环状槽210的侧壁面211密合来发挥密封功能。因此，必须使密封环500无法与构成弯曲面的角落部213接触。因此，若构成弯曲面的角落部213大，则必须增大密封环500的内周面与环状槽210的槽底212的间隙。
作为其对策，如图11所示，考虑采用一种在密封环500Y的两侧面的各内周面侧的端部处设置凹部510的技术。需要说明的是，图11是现有技术中具有密封环500Y的密封结构的示意剖视图。然而，在树脂制的密封环的情况下，为了提高密封环在环状槽210的安装作业性，通常在周向的1处设置接缝部。另外，对于该接缝部，由于功能上等的原因，结构会变得复杂。在该情况下，由于强度、制法上等的原因，无法在接缝部附近处，设置上述这样的凹部510。
需要说明的是，可以使用PTFE、PEEK等各种材料作为密封环使用的材料，对于要求密封性的部位，则优选使用PTFE。由于PTFE比较柔软，因此会使上述这样损伤的问题变得更显著。另外，在机动车用的AT、CVT的情况下，通过在组装AT、CVT后进行检查，能够确认密封环产生损伤，因此更换密封环的作业非常麻烦。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2003/100301号
专利文献2：日本特开平10-169782号公报
专利文献3：日本特开2006-29349号公报
发明内容
本发明要解决的问题
本发明的目的在于，提供一种在向壳体插通轴的作业时，通过减少密封环的中心轴线相对于轴的中心轴线的偏移，能够抑制密封环触碰壳体的前端的密封环和密封结构。
用于解决问题的手段
本发明为了解决上述问题而采用了以下手段。
即，本发明的密封环为树脂制，安装在设于轴的外周面侧的环状槽，对所述轴与壳体之间的环状间隙进行密封，其特征在于，
所述密封环分别与所述环状槽中低压侧的侧壁面和所述壳体上所述轴所插通的轴孔的内周面密合，来密封所述环状间隙，并且在周向的1处设有接缝部，
所述密封环包括：薄壁部，其径向的壁厚薄，且设置在周向上不足180°的范围内；以及厚壁部，其比该薄壁部的内周面朝径向内侧突出，径向壁厚比该薄壁部厚，
所述接缝部设置在所述薄壁部，
在所述厚壁部两侧面的各内周面侧的端部处，分别沿整个区域形成有凹部，所述凹部使得在与所述环状槽的槽底两端的角落部之间形成间隙。
另外，本发明的密封结构，其特征在于，具有：
轴，其在外周面侧设置有环状槽；
壳体，其具有该轴所插通的轴孔；以及
密封环，其为树脂制，分别与所述环状槽低压侧的侧壁面和所述轴孔的内周面密合，来密封所述轴与壳体之间的环状间隙，并且在周向的1处设有接缝部，
所述密封环包括：
薄壁部，其径向的壁厚薄，且设置在周向上不足180°的范围内；以及厚壁部，其比该薄壁部的内周面朝径向内侧突出，径向壁厚比该薄壁部厚，
所述接缝部设置在所述薄壁部，
在所述厚壁部两侧面的各内周面侧的端部处，分别沿整个区域形成有凹部，所述凹部使得在与所述环状槽的槽底两端的角落部之间形成间隙。
根据本发明，密封环包括：薄壁部和厚壁部，薄壁部设置在周向上不足180°的范围。由此，在向壳体插通轴的作业时，密封环的厚壁部的内周面与轴所设置的环状槽的槽底成为接触的状态。另外，在厚壁部的两侧面的各内周面侧的端部处，分别沿整个区域形成有凹部，所述凹部使得在与环状槽的槽底两端的角落部之间形成间隙。因此，由于不会影响密封环与环状槽的侧壁面的密合，从而能够维持密封性，并且增加厚壁部壁厚的厚度，由此在向壳体插通轴的作业时，能够减小密封环的中心轴线相对于轴的中心轴线的偏移。另外，由于接缝部设置在薄壁部，因此在形成凹部时，接缝部的结构不会成为障碍。
在此，优选所述环状槽的槽底两端的角落部由连结该环状槽的槽底和槽侧面的弯曲面构成，
设定所述薄壁部的内周面的曲率半径为RA，所述厚壁部的内周面的曲率半径为RB，所述凹部所设置的部分中径向最大部位的曲率半径为RBX，由弯曲面构成的所述角落部中径向最大部位的外径的一半为RC，所述环状槽的槽底的外径的一半为RD，
则满足RA＞RC，且
RBX＞RC＞RB＞RD。
由此，能够在环状槽的槽底两端的(由弯曲面构成)角落部与凹部之间形成间隙，并且，增加厚壁部径向的壁厚厚度，减小密封环的中心轴线相对于轴的中心轴线的偏移。
优选所述接缝部从外周面侧和两侧壁面侧任一方观察均被切断为台阶状，由此隔着切断部，在一侧的外周面侧设置有第一嵌合凸部和第一嵌合凹部，在另一侧的外周面侧设置有与第一嵌合凸部嵌合的第二嵌合凹部和与第一嵌合凹部嵌合的第二嵌合凸部。
另外，优选所述凹部由热压加工形成。
发明效果
如上所述，根据本发明，在向壳体插通轴的作业时，通过减少密封环的中心轴线相对于轴的中心轴线的偏移，能够抑制密封环触碰壳体的前端。
附图说明
图1是本发明实施例的密封环的侧视图。
图2是本发明实施例的密封环的侧视图的局部放大图。
图3是本发明实施例的密封环的侧视图的局部放大图。
图4是本发明实施例的从密封环外周面侧观察的图的局部放大图。
图5是本发明实施例的从密封环内周面侧观察的图的局部放大图。
图6是本发明实施例的密封结构的示意剖视图。
图7是本发明实施例的密封结构的示意剖视图。
图8是本发明实施例的向壳体插通轴的作业的说明图。
图9是现有技术的向壳体插通轴的作业的说明图。
图10是现有技术的具有密封环的密封结构的示意剖视图。
图11是现有技术的具有密封环的密封结构的示意剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图，基于实施例，例示地详细说明用于实施本发明的实施方式。但是，在该实施例中记载的结构元件的尺寸、材质、形状、其相对配置等，除非有特别地特定性的记载，则本发明的范围不仅限定于此。
(实施例)
参照图1～图8，针对本发明实施例的密封环和密封结构进行说明。需要说明的是，在机动车用AT、CVT等变速箱中，为了保持油压，而将本实施例的密封环和密封结构用于密封相对旋转的轴与壳体之间的环状间隙。另外，在以下说明中，“高压侧”是指，在密封环的两侧产生压差时成为高压的一侧，“低压侧”是指，在密封环的两侧产生压差时成为低压的一侧。
＜密封环＞
尤其，参照图1～图5，针对本实施例的密封环100进行说明。图1是本发明实施例的密封环的侧视图。图2是本发明实施例的密封环的侧视图的局部放大图，是将图1中被圆圈出的部分的放大的图。图3是本发明实施例的密封环的侧视图的局部放大图，是将图1中被圆圈出的部分的相反侧的面的放大图。图4是本发明实施例的从密封环的外周面侧观察的图的局部放大图，是从外周面侧观察图1中被圆圈出的部分的图。图5是本发明实施例的从密封环的内周面侧观察的图的局部放大图，是从内周面侧观察图1中被圆圈出的部分的图。
本实施例的密封环100安装于轴200的外周面侧所设置的环状槽210。密封环100对相对旋转的轴200与壳体300(壳体300的轴200所插通的轴孔310的内周面)之间的环状间隙进行密封(参照图6和图7)。由此，密封环100保持以使流体压力(本实施例为油压)发生变化而构成的密封对象区域的流体压力。在此，在本实施例中，使图6、7中的右侧的区域的流体压力发生变化，密封环100起到保持图6、7中右侧的密封对象区域的流体压力的作用。需要说明的是，在机动车发动机停止的状态下，密封对象区域的流体压力低，成为无负载的状态，若启动发动机，则密封对象区域的流体压力升高。
本实施例的密封环100由聚四氟乙烯(PTFE)制的环状部件构成。在该密封环100的周向的1处设有接缝部110。另外，该密封环100包括：薄壁部100A，其径向的壁厚薄；以及厚壁部100B，其比薄壁部100A的内周面朝径向内侧突出，由此径向壁厚比薄壁部100A厚。因此，若从侧面观察密封环100，相对于外周面为圆形，内周面在径向上设有高度差。需要说明的是，图中的100A和100B分别示出薄壁部所设置的范围和厚壁部所设置的范围。上述薄壁部100A设置在周向上不足180°的范围。并且，在该薄壁部100A设有上述接缝部110。另外，在厚壁部100B的两侧面的各内周面侧的端部处，分别沿整个区域形成有凹部120。所述一对凹部120使得在与环状槽210的槽底两端的角落部213之间形成间隙(参照图7)。需要说明的是，本实施例的凹部120的截面为矩形。
通过设置这样一对凹部120，相对于薄壁部100A的截面为矩形(参照图6)，厚壁部100B的截面为T形(参照图7)。需要说明的是，密封环100可以通过模具成形获得。接缝部110可以通过成形形成，也可以通过切削加工形成。另外，优选凹部120通过加热并进行加压的热压形成(参照特开2012-11646号公报)。由此，不需要机械加工的复杂加工，能够通过短工时容易地形成凹部120。另外，能够提高形成凹部120部分的尺寸精度，并且也能够抑制对未实施加压部位的尺寸精度的影响。
尤其参照图2～图5，说明本实施例的接缝部110的结构。本实施例的接缝部110采用特殊阶梯切割，从外周面侧和两侧壁面侧任一方观察均被切断为台阶状。由此，对于密封环100，隔着切断部，在一侧的外周面侧设置有第一嵌合凸部111和第一嵌合凹部114，在另一侧的外周面侧设置有与第一嵌合凸部111嵌合的第二嵌合凹部113和与第一嵌合凹部114嵌合的第二嵌合凸部112。需要说明的是，隔着切断部，一侧的内周面侧的端面115与另一侧的内周侧的端面116彼此相对。关于特殊阶梯切割为公知技术，因此省略其详细说明，其具有即使热膨胀收缩导致密封环100的周长变化，也能维持稳定的密封性能的特性。需要说明的是，“切断部”不仅包括通过切削加工切断的情况，也包括通过成形得到的情况。
＜密封结构＞
尤其参照图6和图7，说明本实施例的密封结构。图6和图7是本发明实施例的密封结构的示意剖视图，图6中的密封环100为图2中的AA剖视图，图7中的密封环100为图1中的BB剖视图。在图6和图7中，涉及一种发动机，并示出隔着密封环100，右侧区域的流体压力比左侧区域高的状态。在该状态下，密封环100分别与环状槽210中低压侧的侧壁面211和壳体300上轴孔310的内周面密合，来密封轴200与壳体300之间的环状间隙。
＜密封环与环状槽的尺寸关系＞
针对未作用外力状态下的密封环100与环状槽210的尺寸关系进行详细说明。环状槽210的槽底两端的角落部213由连结环状槽210的槽底212和槽侧面(侧壁面211)的弯曲面构成。在此，设定密封环100的薄壁部100A的内周面的曲率半径为RA，厚壁部100B的内周面的曲率半径为RB。另外，设定密封环100的凹部120所设置的部分中径向最大部位的曲率半径为RBX，凹部120的轴线方向的宽度为HB。并且，设定环状槽210中，由弯曲面构成的角落部213中径向最大部位的外径的一半为RC，角落部213的宽度为HC，槽底212的外径的一半为RD。
于是，均满足RA＞RC、RBX＞RC＞RB＞RD以及HB＞HC。通过满足RA＞RC，使薄壁部100A的侧面与环状槽210的角落部213不接触。通过满足RBX＞RC以及HB＞HC，使厚壁部100B的侧面与环状槽210的角落部213也不接触。因此，密封环100的侧面的整个区域与角落部213不接触。即，密封环100的侧面的整个区域与环状槽210的侧壁面211接触。另外，通过满足RC＞RB＞RD，能够使密封环100与角落部213不接触，并且增加厚壁部100B的壁厚。
＜向壳体插通轴的作业＞
尤其，参照图8，针对本实施例的向壳体插通轴的作业进行说明。图8是本实施例的使轴在壳体中插通的作业的说明图。在壳体300上设置的轴孔310中，向图中箭头X方向插通预先在环状槽210上安装有密封环100的轴200。在本实施例中，厚壁部100B的内周面成为与环状槽210的槽底212接触的状态。因此，在插通作业时中，能够使轴200的中心轴线C与密封环100的中心轴线CS大致一致。
＜本实施例的密封装置的优点＞
根据本实施例，密封环100包括：薄壁部100A和厚壁部100B，薄壁部100A设置在周向上不足180°的范围。由此，在向壳体300插通轴200的作业时，密封环100的厚壁部100B的内周面为与轴200所设置的环状槽210的槽底212接触的状态。另外，在厚壁部100B的两侧面的各内周面侧的端部处，分别沿整个区域形成有凹部120，其用于在与环状槽210的槽底两端的角落部213之间形成间隙。因此，不会影响密封环100相对于环状槽210的侧壁面211的密合，从而能够维持密封性，并且增加厚壁部100B的壁厚，由此在向壳体300插通轴200的作业时，能够减小密封环100的中心轴线CS相对于轴200的中心轴线C的偏移。由此，在插通作业时，能够抑制密封环100比轴200的外周表面向下方突出。因此，能够抑制密封环100触碰壳体300的前端，能够抑制密封环100损伤。
在此，若设定RB＝RD，在理论上，轴200的中心轴线C与密封环100的中心轴线CS完全一致。然而，为了使密封环100的外周面与轴孔310的内周面密合，需要向密封环100的内周面作用流体压力。因此，需要使RB＞RD。但是，为了尽量使中心轴线C与中心轴线CS一致，优选尽可能地减小RB与RD的差。
另外，在本实施例中，由于接缝部110设置在薄壁部100A，因此在形成凹部120时，接缝部110的结构不会成为障碍。因此，如本实施例这样，即使采用结构比较复杂的特殊阶梯结构作为接缝部110，也不会对凹部120的形成带来障碍。
＜其他＞
在本实施例中，示出密封环100为PTFE制的情况，但作为本发明的密封环的材料，不限于PTFE，也可以使用其他树脂材料。在本发明中，由于能够抑制密封环触碰壳体而造成损伤，因此采用柔软的树脂材料尤其有效。
另外，在本实施例中，示出接缝部为特殊阶梯切割的情况，但本发明的接缝部不限于特殊阶梯切割，也可以采用其他结构的接缝部。在本发明中，由于不需要在接缝部形成凹部，因此对于采用难以形成凹部的复杂结构的接缝部的情况尤其有效。
另外，在本实施例中，示出凹部120的截面为矩形的情况。但是，只要本发明的凹部能够使得在与环状槽210的槽底两端的角落部213之间形成间隙，则并未限定其形状。例如，也可以通过使密封环的厚壁部的轴线方向的宽度从外周面侧向内周面侧变窄，在厚壁部的两侧面的各内周面侧形成锥面，由此形成凹部。即，凹部的截面形成三角形。
附图标记说明
100 密封环
100A 薄壁部
100B 厚壁部
110 接缝部
111 第一嵌合凸部
112 第二嵌合凸部
113 第二嵌合凹部
114 第一嵌合凹部
115 端面
116 端面
120 凹部
200 轴
210 环状槽
211 侧壁面
212 槽底
213 角落部
300 壳体
310 轴孔

Claims (7)

1.一种密封环，其为树脂制，安装在设于轴的外周面侧的环状槽，对所述轴与壳体之间的环状间隙进行密封，其特征在于，
所述密封环分别与所述环状槽中低压侧的侧壁面和所述壳体上所述轴所插通的轴孔的内周面密合，来密封所述环状间隙，并且在周向的1处设有接缝部，
所述密封环包括：薄壁部，其径向的壁厚薄，且设置在周向上不足180°的范围内；以及厚壁部，其比该薄壁部的内周面向径向内侧突出，径向壁厚比该薄壁部厚，
所述接缝部设置在所述薄壁部，
在所述厚壁部两侧面的各内周面侧的端部处，分别沿整个区域形成有凹部，所述凹部使得在与所述环状槽的槽底两端的角落部之间形成间隙。
2.根据权利要求1所述的密封环，其特征在于，
所述接缝部从外周面侧和两侧壁面侧任一方观察均被切断为台阶状，由此隔着切断部，在一侧的外周面侧设置有第一嵌合凸部和第一嵌合凹部，在另一侧的外周面侧设置有与第一嵌合凸部嵌合的第二嵌合凹部和与第一嵌合凹部嵌合的第二嵌合凸部。
3.根据权利要求1或2所述的密封环，其特征在于，
所述凹部由热压加工形成。
4.一种密封结构，其特征在于，具有：
轴，其在外周面侧设置有环状槽；
壳体，其具有该轴所插通的轴孔；以及
密封环，其为树脂制，分别与所述环状槽低压侧的侧壁面和所述轴孔的内周面密合，来密封所述轴与壳体之间的环状间隙，并且在周向的1处设有接缝部，
所述密封环包括：
薄壁部，其径向的壁厚薄，且设置在周向上不足180°的范围内；以及厚壁部，其比该薄壁部的内周面向径向内侧突出，径向壁厚比该薄壁部厚，
所述接缝部设置在所述薄壁部，
在所述厚壁部两侧面的各内周面侧的端部处，分别沿整个区域形成有凹部，所述凹部使得在与所述环状槽的槽底两端的角落部之间形成间隙。
5.根据权利要求4所述的密封结构，其特征在于，
所述环状槽的槽底两端的角落部由连结该环状槽的槽底和槽侧面的弯曲面构成，
设定所述薄壁部的内周面的曲率半径为RA，所述厚壁部的内周面的曲率半径为RB，所述凹部所设置的部分中径向最大部位的曲率半径为RBX，由弯曲面构成的所述角落部中径向最大部位的外径的一半为RC，所述环状槽的槽底的外径的一半为RD，
则满足RA＞RC，且
RBX＞RC＞RB＞RD。
6.根据权利要求4或5所述的密封结构，其特征在于，
所述接缝部从外周面侧和两侧壁面侧任一方观察均被切断为台阶状，由此隔着切断部，在一侧的外周面侧设置有第一嵌合凸部和第一嵌合凹部，在另一侧的外周面侧设置有与第一嵌合凸部嵌合的第二嵌合凹部和与第一嵌合凹部嵌合的第二嵌合凸部。
7.根据权利要求4、5或6所述的密封结构，其特征在于，
所述凹部由热压加工形成。
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