JP2005265118A

JP2005265118A - 回転油圧機器のシール装置

Info

Publication number: JP2005265118A
Application number: JP2004080964A
Authority: JP
Inventors: Kozo Kakehi; 幸三筧
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2004-03-19
Filing date: 2004-03-19
Publication date: 2005-09-29

Abstract

【課題】安定かつ十分なリーク油量が得られるシールリング１４を使用した回転油圧機器のシール装置を提供する。
【解決手段】軸部材１１と、この軸部材１１の外周に相対回転可能に設けられたハウジング１２とを有し、上記軸部材１１の外周に環状のシーリング溝１３を形成し、このシーリング溝１３にシールリング１４を装着し、シールリング１４の背圧側の軸部材１１とハウジング１２との間に、オイルシール１５を設けた回転油圧機器のシール装置において、上記シールリング１４の外径面に、作動油のリーク溝２１を形成し、このリーク溝２１からオイルシール１５に十分かつ安定したオイルが供給されるようにした。
【選択図】図１

Description

この発明は、自動車のトランスファに好適に使用することができる、回転油圧機器のシール装置に関する。

回転油圧機器の回転部には、作動油の油圧を確保するために、図７に示すように、軸部材１と、この軸部材１の外周に相対回転可能に設けられたハウジング２との間にシール装置が設けられている。
このシール装置は、軸部材１の外周に環状のシーリング溝３を形成し、このシーリング溝３にシールリング４を装着し、シーリング溝３に供給される作動油の油圧を、シールリング４の一方の側面と内径面に作用させて、シールリング４の他方の側面と外径面を、シーリング溝３の側面とハウジング２の内周面とに圧接させて作動油の油圧を確保し、シールリング４の背圧側の軸部材１とハウジング２との間に、オイルシール５を設けた構造になっている。なお、図７において、符号６は、油路を示している。

従来、自動車のトランスファには、この種のシールリング４として、図６（ａ）や図６（ｂ）に示す形状の合口部４ａを有する金属製や樹脂製のものが使用されている。
ところが、このようなシールリング４を自動車のトランスファに使用した場合、次のような問題がある。
１）リングの熱膨張により、円周方向のすきま変化があり、作動油のリークのバラツキが多い。
２）軸部材１とハウジング２のすきまの大小で、作動油のリークのバラツキが多い。
３）チャンファーの大小により、作動油のリークのバラツキが多い。
４）オイルシール５へのオイルリーク量を確保するためには、軸部材１の軸径を小さくする必要がある。
５）金属製リングは機械加工のため、コストが高い。
一方、自動変速機に使用されるシールリング４として、特許文献１に記載されたものがある。

特開平８−１３５９７号公報

この自動変速機用のシールリング４は、射出成形法により形成されたポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）製で、図６（ｃ）に示すように、合口部４ａにクランク状溝４ｂを形成し、このクランク状溝４ｂから油をリークさせて、油に含まれる異物によるシーリング溝３のシール側面の摩耗を回避する機能を有している。
しかしながら、上記クランク状溝４ｂは、溝容積が小さく、安定かつ十分なリーク油量が得られないため、上記自動変速機用のシールリング４を、自動車のトランスファ用のシールリングとして使用することができない。

そこで、この発明は、自動車のトランスファに好適に使用することができる回転油圧機器のシール装置、特に、安定かつ十分なリーク油量が得られるシールリングを使用した回転油圧機器のシール装置を提供しようとするものである。

この発明は、上記課題を解決するために、軸部材と、この軸部材の外周に相対回転可能に設けられたハウジングとを有し、上記軸部材の外周に環状のシーリング溝を形成し、このシーリング溝にシールリングを装着し、シーリング溝に供給される作動油の油圧を、シールリングの一方の側面と内径面に作用させて、シールリングの他方の側面と外径面を、シーリング溝の側面とハウジング内周面とに圧接させて作動油の油圧を確保し、シールリングの背圧側の軸部材とハウジングとの間に、オイルシールを設けた回転油圧機器のシール装置において、上記シールリングの外径面に、作動油のリーク溝を形成した構成を採用したのである。
上記のように、作動油のリーク溝をシールリングの外径面に形成することにより、要求されるリーク量を、簡単かつ精度良く設定することができる。

上記リーク溝の外径側の角部には、面取りを設けることが好ましく、特にＲ面とすることが好ましい。面取りにより、シールリングと摺接するハウジングとの間の潤滑状態を良好に保つことができ、耐摩耗性が向上する。面取りを行わない場合には、エッジ当りとなる可能性があるため、ハウジングを傷付けるおそれが生じる。

この発明において使用するシールリングを形成する材料としては、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）が好ましい。特に、ＰＥＥＫに各種添加剤を配合したＰＥＥＫ組成物が望ましく、弾性率を高くするため、炭素繊維を配合したＰＥＥＫ組成物が望ましい。

この発明において使用するシールリングは、簡単かつ精度良く、要求されるリーク量を得ることができるので、自動車のトランスファのシールリングとして好適に使用することができる。

以上のように、この発明のシール装置は、オイルシールに適正なオイル量を供給することができるので、オイルシールの焼き付き、摩耗等の問題がないので、自動車のトランスファに好適に使用することができる。

以下、この発明の実施の形態を説明する。
この発明のシール装置は、図１に示すように、軸部材１１の外周に環状のシーリング溝１３を形成し、このシーリング溝１３にシールリング１４を装着し、シーリング溝１３に供給される作動油の油圧を、シールリング１４の一方の側面と内径面に作用させて、シールリング１４の他方の側面と外径面を、シーリング溝１３の側面とハウジング１２の内周面とに圧接させて作動油の油圧を確保し、シールリング１４の背圧側の軸部材１１とハウジング１２との間に、ゴム製のオイルシール１５を設けた構造になっている。なお、図１において、符号１６は、油路を示している。

上記シールリング１４は、図２（ａ）及び図３（ａ）に示すように、円周方向の一箇所に合口部１７を有する射出成形された矩形断面の合成樹脂からなり、上記合口部１７が、内径面側に形成された突合せ面１８ａ、１８ｂと、外径面側に形成された、突合せ面１８ａ、１８ｂから突出するリップ１９ａ、１９ｂと、他方の合口部１７のリップ１９ａ、１９ｂが嵌るポケット２０ａ、２０ｂとからなる。

上記シールリング１４の外径面には、合口部１７から９０°離れた対向位置の２箇所に、リーク溝２１が軸心と平行に形成されている。このリーク溝２１の外径側の角部には、図２（ｂ）に示すように、面取り２１ａが設けられている。

上記シールリング１４の内径面の角部には、段差部２２が設けられている。この段差部２２により、成形時の型離れが容易になり、また、使用時において、オイル不純物や摩耗粉が堆積し難くなり、摺動面にオイル不純物や摩耗粉が侵入することを防止することができる。

上記リーク溝２１の大きさは、適正油圧を確保し、ゴム製のオイルシール１５にオイルを適正に供給できるリーク量になるように設定されている。適正なオイルリーク量は、４００〜７００ｍｌ／ｍｉｎ（０．２ＭＰａ、１２０℃）で、好ましくは４００〜６００ｍｌ／ｍｉｎ（０．２ＭＰａ、１２０℃）である。このオイルリーク量を得るためには、上記リーク溝２１の断面積を０．７ｍｍ²〜１．１ｍｍ²にする必要がある。

次に、外径φ４５ｍｍ×内径φ４１．６ｍｍ×幅１．９ｍｍのシールリングを用い、図５に示すオイルリーク試験を行った。
オイルリーク試験は、オイルリーク試験機のＳ４５Ｃ製の軸３１のリング溝３２ａ、３２ｂに、シールリング３３を装着し、軸３１を回転させた際、リング溝３２ａ、３２ｂの側面と、Ｓ４５Ｃ製のシリンダー３４の内面とが摺接するようにした。そして、シリンダー３４の上方の油圧発生装置（図示省略）から油の供給管３５を介して油を圧送し、油圧計３６より、油圧を測定した。シリンダー３４の下方には、漏れた油を排出する排出管３７を設け、油漏れ量をメスシリンダ３８で測定し、熱電対３９により、油温を測定した。
試験条件としては、ギヤオイル（７５Ｗ−９０）を使用し、油圧を０．２ＭＰａ、軸回転数５０００ｒｐｍ、油温１２０℃で運転した。
試験には、実施例１、比較例１〜３の４種類のシールリング３３を３個ずつ使用した。合口形状及び材質は表１の通りである。なお、材質のＰＥＥＫは、全てＮＴＮ精密樹脂製の商品名ベアリーＰＫ５３０１である。また、実施例１、比較例２、３のシールリングは、射出成形品である

試験結果は、図４に示すとおりであり、この発明のシールリング（実施例１）は、オイルリーク量が４００〜６００ｍｌ／ｍｉｎの最適範囲内にあり、ばらつきも小さかった。
従来品の比較例１は、オイルリーク量が適正範囲内にあるもののバラツキが大きかった。

この発明に係る回転油圧機器のシール装置の縦断正面図である。（ａ）はこの発明に係る回転油圧機器のシール装置に使用するシールリング１４の側面図、（ｂ）はリーク溝２１部分の拡大図である。（ａ）はこの発明に係る回転油圧機器のシール装置に使用するシールリング１４の合口部分の斜視図、（ｂ）はリーク溝２１部分の斜視図である。リーク試験の結果を示すグラフである。リーク試験の試験装置の概略図である。（ａ）（ｂ）（ｃ）は従来のシールリングの合口部分の斜視図である。従来の回転油圧機器のシール装置の縦断正面図である。

符号の説明

１１軸部材
１２ハウジング
１３シーリング溝
１４シールリング
１５オイルシール
１６油路
２１リーク溝

Claims

軸部材と、この軸部材の外周に相対回転可能に設けられたハウジングとを有し、上記軸部材の外周に環状のシーリング溝を形成し、このシーリング溝にシールリングを装着し、シーリング溝に供給される作動油の油圧を、シールリングの一方の側面と内径面に作用させて、シールリングの他方の側面と外径面を、シーリング溝の側面とハウジング内周面とに圧接させて作動油の油圧を確保し、シールリングの背圧側の軸部材とハウジングとの間に、オイルシールを設けた回転油圧機器のシール装置において、上記シールリングの外径面に、作動油のリーク溝を形成したことを特徴とする回転油圧機器のシール装置。
上記リーク溝の、外径側の角部に面取りを設けた請求項１記載の回転油圧機器のシール装置。
上記シールリングが円周方向の一箇所に合口部を有する射出成形された矩形断面の合成樹脂からなり、上記合口部が、内径面側に形成された突合せ面と、外径面側に形成された、突合せ面から突出するリップと、他方の合口部のリップが嵌るポケットとからなる請求項１又は２記載の回転油圧機器のシール装置。
上記合成樹脂が、ポリエーテルエーテルケトン樹脂である請求項３記載の回転油圧機器のシール装置。
上記回転油圧機器が、自動車のトランスファである請求項１〜４のいずれかに記載の回転油圧機器のシール装置。