CN107429844A

CN107429844A - 密封圈

Info

Publication number: CN107429844A
Application number: CN201680014303.6A
Authority: CN
Inventors: 细沼慎正; 铃木望
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2015-03-16
Filing date: 2016-03-11
Publication date: 2017-12-01
Also published as: US10428948B2; EP3273116A1; JPWO2016148043A1; EP3273116A4; WO2016148043A1; JP6428916B2; US20180045314A1

Abstract

提供一种即使因使用而使滑动面磨损也能够抑制旋转扭矩增大的密封圈。密封圈(100)安装在设置于轴(200)外周上的环状槽(210)中，并相对于环状槽(210)中低压侧的侧壁面(211)滑动，包括：动压力产生槽(120)，其设置在低压侧的侧面(111)中相对于侧壁面(211)滑动的滑动区域X内，并通过导入密封对象流体而产生动压力；以及导入孔(130)，其在密封圈(100)的内周面(112)上离开侧面(111)距离Y的位置上具有开口(131)，并与动压力产生槽(120)连通，用于将密封对象流体导入动压力产生槽(120)中。

Description

密封圈

技术领域

本发明涉及一种用于密封相对旋转的轴与壳体之间环状间隙的密封圈。

背景技术

迄今为止，为了保持油压而在汽车的自动变速器(AT)或无级变速器(CVT)中使用用于密封相对旋转的轴与壳体之间环状间隙的密封圈。为了提高汽车的耗油量或减少密封圈的磨损，优选密封圈的旋转扭矩较低。因此，迄今为止，在相对滑动时成为滑动面的密封圈侧面上设置用于导入密封对象流体的槽的技术已众所周知(参照专利文件1)。在专利文献1公开的密封圈中，在密封圈的滑动面(侧面)中的内周侧全周上形成有用于从密封圈内周侧导入密封对象流体的流道(槽)。当密封对象流体被导入该流道时，由于产生动压力而使滑动面的表面压力降低，从而使密封圈的旋转扭矩(摩擦扭矩)降低。

专利文献1：日本特开平08-121603号公报

发明内容

尽管专利文献1公开的密封圈通过降低旋转扭矩而抑制了滑动面的磨损，但继续使用时磨损会逐渐发展。当滑动面磨损时，由于设置在滑动面上的流道自滑动面的深度会减少(流道变浅)，因而该流道的内周侧的流道面积也会减少。当内周侧的流道面积减少时，由于导入到该流道中的密封对象流体的流量也会减少，因而可能会降低流道产生的动压力效果。即，在专利文件1所公开的密封圈中，当因使用而使滑动面磨损时，动压力效果的降低可能会使旋转扭矩增大。

鉴于上述课题，本发明的目的在于提供一种即使因使用而使滑动面磨损也能够抑制旋转扭矩增大的密封圈。

本发明采用了以下手段以解决上述课题。

即，本发明的密封圈通过密封相对旋转的轴与壳体之间的环状间隙，保持高压侧区域内的密封对象流体的压力，

所述密封圈安装在设置于所述轴的外周上的环状槽中，并相对于所述环状槽中低压侧的侧壁面滑动，其特征在于，包括：

动压力产生槽，其设置在低压侧侧面中相对于所述侧壁面滑动的区域内，并通过导入密封对象流体而产生动压力；

导入孔，其在所述密封圈的内周面中离开所述侧面的位置处具有开口，并与所述动压力产生槽连通，用于将密封对象流体导入所述动压力产生槽中。

这里，在本发明中的“高压侧”意味着在密封圈两侧产生压力差时成为高压的一侧，而“低压侧”则意味着在密封圈两侧产生压力差时成为低压的一侧。按照本发明，由于密封对象流体从在密封圈的内周面上具有开口的导入孔被导入设置在低压侧侧面上的动压力产生槽，使得相对于滑动槽侧壁面滑动的侧面(滑动面)的表面压力降低。从而有效地降低密封圈的旋转扭矩。这里，即使当旋转扭矩降低时，密封圈的侧面可能因使用而逐渐磨损，但本发明的导入孔的开口设置在与密封圈的内周面上离开低压侧的侧面的位置处。因而，即使因磨损而使得该侧面的位置逐渐朝向高压侧移动(即使密封圈逐渐变薄)，导入孔的开口面积也不会减小。因此，按照本发明，即使因使用而使得滑动面磨损，但由于从导入孔导入到动压力产生槽中的密封对象流体的流量不会减少，从而能够抑制因密封圈的磨损而使旋转扭矩增大。

动压力产生槽被形成为在周向上两端侧比中央浅，导入孔也可以与动压力产生槽的中央连通。

通过将动压力产生槽设置为这种形状，能够利用所谓楔效应有效地产生动压力。而且能够与密封圈相对于环状槽的旋转方向无关地产生动压力。

如上所述，按照本发明所涉及的密封圈，即使因使用而使滑动面磨损，也能够抑制旋转扭矩的增大。

附图说明

图1为本发明实施例所涉及的密封圈的侧视图。

图2为本发明实施例所涉及的密封圈侧面的局部放大图。

图3为本发明实施例所涉及的密封圈内周面的局部放大图。

图4为本发明实施例所涉及的密封圈的示意剖视图。

图5为本发明实施例所涉及的密封圈的示意剖视图。

图6为表示使用本发明实施例所涉及的密封圈时状态的示意剖视图。

附图标记说明

100：密封圈

110：接缝部

111：侧面

120：动压力产生槽

130：导入孔

200：轴

210：环状槽

211：侧壁面

300：壳体

具体实施方式

下面参照附图并根据实施例示例地对用于实施本发明的方式进行详细说明。但是，若无特殊记载，本发明的范围并非仅限定于本实施例所记载的组成部件的尺寸、材质、形状及其相对位置等。此外，本发明所涉及的密封圈用途在于用于在汽车用的AT或CVT等变速器中密封相对旋转的轴与壳体之间的环状间隙以保持油压。并且，在下面的说明中，“高压侧”意味着在密封圈两侧产生压力差时成为高压的一侧，而“低压侧”意味着在密封圈两侧产生压力差时成为低压的一侧。

(实施例)

参照图1～图6对本发明的实施例所涉及的密封圈进行说明。图1为本发明实施例所涉及的密封圈的侧视图。此外，图1表示密封圈两个侧面中相对于轴的环状槽侧壁面滑动的侧面(滑动面)。图2为本发明实施例所涉及的密封圈的该侧面的局部放大图。图3为本发明实施例所涉及的密封圈内周面的局部放大图。图4为本发明实施例所涉及的密封圈的示意剖视图。此外，图4为图2中的AA剖视图。图5为本发明实施例所涉及的密封圈的示意剖视图。此外，图5为图2中的BB剖视图。图6为表示使用本发明实施例所涉及的密封圈时的状态的示意剖视图。此外，图6中的密封圈的剖面为图2中的AA剖面。

<密封圈的结构>

本实施例所涉及的密封圈100安装在设置于轴200外周上的环状槽210中，用于密封相对旋转的轴200与壳体300之间的环状间隙(参照图6)。因此，密封圈100保持作为由密封圈100分隔的一侧区域的密封对象区域的流体压力。此外，在本实施例中，密封对象区域内的流体(密封对象流体)为变速器的润滑油。在本实施例中，当产生液体压力(油压)时(例如汽车发动机工作时)，图6中右侧区域的流体压力形成为高于图中左侧的区域。也就是说，密封圈100发挥保持图中右侧的密封对象区域的流体压力的作用。以下将图6中的右侧称为高压侧H、将左侧称为低压侧L。

密封圈100由聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚四氟乙烯(PTFE)等树脂材料形成。而且，密封圈100外周面的周长小于壳体300的轴孔的内周面310的周长，并具有过盈量。因此，在流体压力未作用的状态下，密封圈100的外周面能够成为与壳体300的内周面310分离的状态。

在密封圈100周向的一部位处设置有接缝部110。接缝部110采用无论从外周面侧和两侧面侧任何一方观察均为切断成台阶状的所谓特殊阶梯式切断。由于特殊阶梯式切断为公知常识，省略其详细说明，其具有即使因热膨胀收缩而使密封圈100的周长变化也维持稳定的密封性能的特性。此外，接缝部110的形状并不限于此，也可以采用直切或斜切或阶梯式等。此外，当采用低弹性的材料(PTFE等)作为密封圈100的材料时，也可以不设置接缝部110而设置为环状。并且，接缝部110既可以由模具成形也可以由切削加工等成形。

在密封圈100的滑动面侧的侧面111设置有动压力产生槽120。除去接缝部110附近以外，多个(本实施方式为11个)动压力产生槽120等间隔地设置在密封圈100的侧面111全周。该多个动压力产生槽120设置在密封圈100的侧面111中相对于环状槽210的低压侧的侧壁面211滑动的区域内(图6中的滑动区域X)，并通过导入密封对象流体而产生动压力。此外，尽管动压力产生槽120例如可以通过切削加工成形，但并不特别限定其成形方法。

动压力产生槽120包括设置在密封圈100周向中央的中央部121和自中央部121向周向延伸的一对锥形部122、123。中央部121的底面被形成为平坦。而锥形部122、123则被形成为自中央部121分别朝向末端部逐渐变浅。此外，中央部121的底面被形成为比锥形部122、123更深。

在密封圈100上设置有导入孔130，所述导入孔130在内周面112的离开侧面111的位置处具有开口131，与动压力产生槽120连通，用于将润滑油导入动压力产生槽120中。对于多个动压产生槽120分别设置导入孔130，与动压力产生槽120的中央部121连通。这里，导入孔130的开口131设置在离开密封圈100的侧面111距离Y的位置上。此外，导入孔130可以使用钻头等成形，但并不特别限定其成形方法。

此外，尽管未图示，密封圈100的侧面111相反一侧的侧面全部为平坦。

<密封圈使用时的机理>

特别参照图6对本实施例所涉及的密封圈100使用时的机理进行说明。图6表示汽车发动机启动后在由密封圈100分隔的两个区域间产生压力差状态(图中右侧区域的压力比左侧区域压力变高的状态)。通过这种方式，在产生压力差的状态下，作用于高压侧H的侧面上的流体压力使密封圈100的侧面111滑动自如地紧贴在环状槽210的低压侧L的侧壁面211上。与此同时，作用于密封圈100的内周面112上的流体压力使密封圈100的外周面滑动自如地紧贴在壳体300的轴孔的内周面310上。

如上所述，通过密封相对旋转的轴200与壳体300之间的环状间隙，能够保持高压侧H的区域(密封对象区域)内的油压。并且，当轴200与壳体300相对旋转时，密封圈100的侧面111相对于环状槽210的侧壁面211滑动。这里，润滑油自导入孔130导入设置在密封圈100的侧面111上的动压力产生槽120中。如图6所示，由于动压力产生槽120设置在侧面111中相对于环状槽210的侧壁面211滑动的滑动区域X内，导入的润滑油会流出到侧面111与侧壁面211的各个滑动部分之间。通过这种方式，润滑油的流出使得在侧面111与侧壁面211之间，即在密封圈100与环状槽210之间的滑动面间产生动压力。此外，当密封圈100相对于环状槽210按照图2中顺时针旋转时，润滑油自锥形部122的末端部流出到滑动部分。而当密封圈100相对于环状槽210按照图2中逆时针旋转时，润滑油自锥形部123的末端部流出到滑动部分。

<本实施例所涉及的密封圈的优点>

按照本实施例所涉及的密封圈100，由于作为密封对象流体的润滑油自导入孔130被导入到动压力产生槽120内，因此在设置有动压力产生槽120的区域中，自高压侧H作用于密封圈100的流体压力与自低压侧L作用于密封圈100的流体压力被相互抵消。并且，当密封圈100与环状槽210之间相对旋转时，由于润滑油从锥形部122、123流出，因而在密封圈100与环状槽210之间的滑动部分会产生动压力。通过上述方式，由于侧面111相对于侧壁面211的表面压力降低，从而能够有效地降低密封圈100的旋转扭矩(滑动扭矩)。

此外，动压力产生槽120具备自中央部121向周向一侧和另一侧延伸的锥形部122、123。因此，密封圈100能够与密封圈100相对于环状槽210的旋转方向无关地产生上述动压力。而且，锥形部122、123分别被形成为朝向末端部逐渐变浅。因此，利用所谓楔效应能够有效地产生上述动压力。

这里，即使当旋转扭矩被降低时，密封圈100的侧面111也会因使用而逐渐磨损。但密封圈100的导入孔130的开口131设置在离开侧面111距离Y的位置上。因此，即使因磨损而使侧面111的位置逐渐朝向高压侧H移动(即使密封圈100逐渐变薄)，开口131的面积也不会减少。也就是说，即使侧面111磨损，用于将润滑油从密封圈100的内周侧导入动压力产生槽120的流道面积不会减少。因此，即使密封圈100的侧面111磨损，由于自导入孔130导入到动压力产生槽120中的润滑油的流量并不会减少，因而抑制了动压力效果的降低。因此，密封圈100能够抑制磨损产生的旋转扭矩的增大。

此外，动压力产生槽120或导入孔130的数目或形状并不限于上述记载。尤其是，可以适当变更动压力产生槽120的数目或形状以获得希望的动压力效果。并且，也可以适当变更导入孔130或开口131的设置位置或形状以获得希望的动压力效果或适应于侧面111的估计磨损程度。

Claims

1.一种密封圈，其密封相对旋转的轴与壳体之间的环状间隙，保持高压侧区域内的密封对象流体的压力，

所述密封圈安装在设置于所述轴的外周的环状槽中，并相对于所述环状槽中的低压侧的侧壁面滑动，其特征在于，包括：

动压力产生槽，其设置在低压侧侧面中的相对于所述侧壁面滑动的区域内，并通过导入密封对象流体而产生动压力；

导入孔，其在所述密封圈内周面中离开所述侧面的位置处具有开口，并与所述动压力产生槽连通，用于将密封对象流体导入所述动压力产生槽中。

2.根据权利要求1所述的密封圈，其特征在于，

所述动压力产生槽被形成为在周向上两端侧比中央浅，

所述导入孔与所述动压力产生槽的中央连通。