JP2007170629A - Sealing ring and sealing ring manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、自動車用の自動変速機や無断変速機、各種油圧機器、空圧機器等の密封装置として使用されるシールリングおよびシールリングの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a seal ring used as a sealing device for an automatic transmission and a continuously variable transmission for automobiles, various hydraulic devices, pneumatic devices, and the like, and a method for manufacturing the seal ring.
自動車用自動変速機等の軸シールに用いられる密封装置としては、図7に示すようなシールリングが知られている。シールリング100は、ハウジング200の軸孔の内周面と該軸穴に挿入される軸300の外周面との間の環状隙間400を密封する。
A sealing ring as shown in FIG. 7 is known as a sealing device used for a shaft seal of an automobile automatic transmission or the like. The
シールリング100は、軸300の外周面に設けられた環状溝301に装着され、密封対象側Oから受ける圧力により、その外周面111がハウジング200の内周面に密着し、非密封対象側Aの側面110が環状溝301の側面310に密着する。これにより、密封対象流体の非密封対象側Aへの漏れを防止している。
The
環状溝301の側面310に密着するシール面は、軸300の回転により環状溝301の側面310に対して摺動することになる。
The seal surface that is in close contact with the
そのため、図8に示すように、シールリング100の断面形状をT字状として接触面積を小さくすることにより、環状溝301の側面310からシールリング100が受ける圧力を低減させ、環状溝301の側面310との摺動によって生じる摩擦トルクの低減を図ったものが知られている。
Therefore, as shown in FIG. 8, by reducing the contact area by making the cross-sectional shape of the seal ring 100 T-shaped, the pressure received by the
この他、高圧・高速下での使用における耐久性(耐PV性)を高めるため、シールリングのカット部から微量の油をリークさせ、摺動面を冷却させることにより耐久性の向上を図る手法等も知られている。 In addition, in order to increase durability (PV resistance) when used under high pressure and high speed, a method of improving durability by leaking a small amount of oil from the cut part of the seal ring and cooling the sliding surface Etc. are also known.
このような、摺動するシール面を備えたシールリングは、シール面の縁部(側面と内周面の角部)を極力エッジに設定することにより、摺動によってシール面が摩耗しても接触面積が変化しないようにしている。 In such a seal ring having a sliding seal surface, the edge of the seal surface (the corners of the side surface and the inner peripheral surface) is set as an edge as much as possible even if the seal surface is worn by sliding. The contact area is not changed.
シールリングを射出成形によって製作する場合、型割りによって発生するバリを除去する必要がある。しかし、バレル研磨等のバリ除去工程では、バリだけでなくシール面縁部112のエッジ部も研磨されてしまい、シール面縁部112に微小のR形状が不連続に形成されてしまう。
When the seal ring is manufactured by injection molding, it is necessary to remove burrs generated by mold splitting. However, in the burr removal process such as barrel polishing, not only the burr but also the edge portion of the seal
不連続な微小R形状が形成されると、シール面が不均一となってしまい、安定したシール性を得ることができなくなってしまう。 If a discontinuous minute R shape is formed, the sealing surface becomes non-uniform and stable sealing performance cannot be obtained.
また、近年の自動変速機の高性能化に伴い、シールリングの使用条件は厳しくなってきており、より高圧・高速下での使用、更なる摩擦トルクの低減が求められている。 Further, with the recent improvement in performance of automatic transmissions, the use conditions of the seal ring have become stricter, and use under higher pressure and higher speed and further reduction of friction torque are required.
本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、安定したシール性を発揮し、かつ、摺動による摩擦トルクを低減することができるシールリングおよびシールリング製造方法を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a seal ring that exhibits stable sealing performance and can reduce frictional torque due to sliding. It is to provide a method for manufacturing a seal ring.
上記目的を達成するために、本発明におけるシールリングは、
軸孔を有するハウジングと前記軸孔に挿入される軸のうちの一方の部材に設けられた環状溝に装着されて、これら2部材間の環状隙間をシールするシールリングであって、
前記環状溝の非密封対象側の側面に摺動接触するシール面を備えるシールリングにおいて、
シールリングの成形時において予め、前記シール面の前記環状溝の溝底側に、前記シール面の前記環状溝の溝底側の縁から前記環状溝の溝底に向かうにつれて前記環状溝の前記非密封対象側の側面から徐々に離間していく傾斜面が形成されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the seal ring in the present invention comprises:
A seal ring that is mounted in an annular groove provided in one of a housing having a shaft hole and a shaft inserted into the shaft hole and seals an annular gap between the two members;
In a seal ring comprising a seal surface that is in sliding contact with the side surface of the annular groove on the non-sealing target side,
When forming the seal ring, the non-circular groove is formed in advance toward the groove bottom side of the annular groove of the seal surface from the groove bottom side edge of the annular groove of the seal surface toward the groove bottom of the annular groove. An inclined surface that is gradually separated from the side surface on the sealing target side is formed.
このように、シール面の環状溝の溝底側の縁部がエッジとなっていないので、研磨等によってシール面の縁部に不連続な微小R形状が発生するのを抑制することができ、安定したシール面を得ることができる。 Thus, since the edge on the groove bottom side of the annular groove of the seal surface is not an edge, it is possible to suppress the occurrence of a discontinuous minute R shape at the edge of the seal surface due to polishing or the like, A stable sealing surface can be obtained.
また、シール面の環状溝の溝底側を傾斜面とすることによって、溝底側からシール面に向かうにつれて徐々に狭まっていく略くさび状の空間が形成されるので、この空間をシール面に向かって流れる密封対象流体の流れが、軸の回転による相対運動によって発生し、シールリングが環状溝の非密封対象側側壁から離れる方向に作用する動圧が発生する(くさび効果)。 In addition, by forming the groove bottom side of the annular groove on the seal surface as an inclined surface, a substantially wedge-shaped space gradually narrowing from the groove bottom side toward the seal surface is formed. The flow of the fluid to be sealed flowing in the direction is generated by relative movement due to the rotation of the shaft, and dynamic pressure is generated in which the seal ring acts in a direction away from the non-sealed side wall of the annular groove (wedge effect).
その結果、シール面と環状溝の非密封対象側側壁との間の面圧が低下し、シール面に生じる摺動摩擦力が低下することになる。したがって、シール面と環状溝側壁との間に適度な油膜を介在させることが可能となり、摺動摩擦の低減を図ることができる。 As a result, the surface pressure between the sealing surface and the non-sealed side wall of the annular groove is reduced, and the sliding friction force generated on the sealing surface is reduced. Therefore, an appropriate oil film can be interposed between the seal surface and the annular groove side wall, and sliding friction can be reduced.
前記シール面および前記傾斜面は、射出成形によって形成されてもよい。 The sealing surface and the inclined surface may be formed by injection molding.
したがって、射出成形によって生じるバリをバレル研磨等の研磨によって除去する場合でも、シール面の縁部に微小R形状が発生するのを抑制することができ、安定したシール面を得ることができる。 Therefore, even when burrs generated by injection molding are removed by polishing such as barrel polishing, it is possible to suppress the occurrence of a minute R shape at the edge of the seal surface, and a stable seal surface can be obtained.
上記目的を達成するために、本発明におけるシールリング製造方法は、
軸孔を有するハウジングと前記軸孔に挿入される軸のうちの一方の部材に設けられた環状溝に装着されて、これら2部材間の環状隙間をシールするシールリングの製造方法であって、
前記環状溝の非密封対象側の側面に摺動接触するシール面を備えるシールリングの製造方法において、
シールリングの成形時において予め、前記シール面の前記環状溝の溝底側に、前記シール面の前記環状溝の溝底側の縁から前記環状溝の溝底に向かうにつれて前記環状溝の前記非密封対象側の側面から徐々に離間する傾斜面を形成することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the seal ring manufacturing method in the present invention is:
A manufacturing method of a seal ring that is mounted in an annular groove provided in one member of a housing having a shaft hole and a shaft inserted into the shaft hole, and seals an annular gap between the two members,
In a manufacturing method of a seal ring comprising a seal surface that is in sliding contact with a side surface on the non-sealing target side of the annular groove,
When forming the seal ring, the non-circular groove is formed in advance toward the groove bottom side of the annular groove of the seal surface from the groove bottom side edge of the annular groove of the seal surface toward the groove bottom of the annular groove. An inclined surface that is gradually separated from the side surface on the sealing target side is formed.
前記シール面および前記傾斜面を、射出成形によって形成するのもよい。 The sealing surface and the inclined surface may be formed by injection molding.
以上説明したように、本発明により、安定したシール性を発揮し、かつ、摺動による摩擦トルクを低減することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to exhibit stable sealing performance and reduce frictional torque due to sliding.
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみ
に限定する趣旨のものではない。
The best mode for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail below with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified. .
図1〜図3を参照して、本発明の第1の実施例に係るシールリングおよびシールリング製造方法について説明する。図1は、本実施例に係るシールリング1の全体を示す図であり、シールリング1を軸方向からみた様子を示している。図2は、本実施例に係るシールリング1の使用状態を示す断面図であり、図1のA−A断面に対応している。図3は、本実施例の変形例に係るシールリング1の使用状態を示す断面図である。
A seal ring and a seal ring manufacturing method according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram showing an
シールリング1は、相対回転自在に組み付けられる2部材間の環状隙間を密封する密封装置である。ここでは、図2に示すように、ハウジング3の軸孔の内周面と該軸孔に挿入される軸4の外周面との間の環状隙間5を密封するために、軸4の外周面に設けられた環状溝40内にシールリング1が装着される。
The
シールリング1は、射出成形が可能な樹脂材料からなり、その材料としては、例えば、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリファニレンサルファイド(PPS)等が用いられる。
The
また、シールリング1は、中心軸を通る径方向に沿った断面が矩形状を呈する概ね円環形状を有し、円周上の一箇所で分離されている(分離部S)。
Further, the
このような分離部Sを設けることにより、環状溝40への装着を容易にしている。分離部Sとしては、例えば、温度変化等によるシールリング1の周長変化を吸収することができる特殊ステップカット等を適宜採用することができる。
By providing such a separation portion S, mounting to the
シールリング1は、軸4の外周面に設けられた環状溝40に装着され、密封対象側O(図2中左側)から矢印P方向に圧力が作用すると、シールリング1は非密封対象側A(図2中右側)に押される。
The
そして、シールリング1の非密封対象側の側面10が環状溝40の側壁41に密着し、外周面11がハウジング3の内周面に密着する。これにより、密封対象流体の非密封対象側Aへの漏れが抑制される。
The
なお、密封対象流体は、例えば潤滑油であり、特に自動車の自動変速機の場合はATFを指している。 The fluid to be sealed is, for example, lubricating oil, and particularly ATF in the case of an automatic transmission of an automobile.
本実施例に係るシールリング1の非密封対象側Aの側面10は、環状溝40の側壁41に密着してシールするシール面12と、シール面12よりも環状溝40の溝底側に設けられる傾斜面13とから構成されている。
The
傾斜面13は、シール面12の環状溝40の溝底側の縁から環状溝40の溝底に向かうにつれて環状溝40の側壁41から徐々に離間していくように傾斜した面であり、溝側壁41に密着しない面である。
The
より詳細には、傾斜面13は、シール面12の環状溝40の溝底側の縁から、環状溝40の側壁41に対する傾斜の度合を徐々に増しながら、シールリング1内周面の非密封対象側の縁までなだらかに延びる面であり、シール面12と内周面との間の角部にRを設けたような形状を呈する。
More specifically, the
軸4が回転すると、シールリング1自体は基本的には回転しないので、外周面11とハ
ウジング3の内周面は、互いに密接し摺動しない。一方、非密封対象側Aの側面10のシール面12と軸4の環状溝40の側壁41は摺動することになる。
When the
シール面12と側壁41との間には、例えば、密封対象である作動油により油膜が形成されている。したがって、シール面12と側壁41は、その油膜を介して摺動することになり、シール面12と側壁41が直接的に接触して摺動することはほとんどない。
An oil film is formed between the sealing
また、シール面12よりも環状溝40の溝底側は、傾斜面13により溝底側からシール面12に向かうにつれてシールリング1と側壁41との間が徐々に狭まっていく断面略くさび状の空間が形成されている。
Further, the groove bottom side of the
軸4がハウジング3に対して回転すると、それによって生じる密封対象流体の相対運動により該空間を溝底側からシール面12に向かう密封対象流体の流れ(図中矢印a)が発生する。この流れは、シールリング1を環状溝40の側壁41から離す方向に作用する動圧(図中矢印b)を発生させる。
When the
その結果、シール面12と側壁41との間の面圧が低減され、さらに多くの油をシール面12と側壁41との間に介在させることが可能となり、シール面12に生じる摺動摩擦力がさらに低減される。
As a result, the surface pressure between the
したがって、シール面12の摺動による摩擦トルクを低減することができ、高圧・高速下での使用に対する耐久性(耐PV性)を向上させることができる。
Therefore, the friction torque due to the sliding of the
次に、本実施例に係るシールリング1の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the
まず、成形金型を用いて、側面10、外周面11、分離部S等、図1および図2に示す形状を備えたシールリング1を射出成形する。側面10を構成するシール面12および傾斜面13も成形金型により射出成形される。
First, the
射出成形によってシールリングを製造する場合、型のパーティングラインにバリが発生する。このバリを除去することによってシールリングは最終製品として完成する。 When a seal ring is manufactured by injection molding, burrs are generated in the parting line of the mold. By removing this burr, the seal ring is completed as a final product.
バリの除去方法としては、一般に、流動バレルを用いて射出成形後のシールリングと砥石等の研磨材とをタンク内で所定時間回転させ、両者が互いに擦れ合うことによってバリを除去する方法(例えば、流動式バレル研磨)等が知られている。 As a method for removing burrs, in general, a seal ring after injection molding and a polishing material such as a grindstone are rotated for a predetermined time in a tank using a fluid barrel, and both rub against each other to remove burrs (for example, Fluid type barrel polishing) is known.
このようなバリ除去方法の場合、バリだけでなくシールリングのエッジ状になっている部分も研磨されてしまう。研磨されたエッジ部分には曲率半径が約0.1mm程度の微小なR形状が不連続に形成されるため、図7に示すようにシール面が側面の縁まで形成されている場合には、研磨によりシール面縁部のエッジ部分にも不連続なR形状が形成され、シール面が不均一となってしまう。 In the case of such a burr removing method, not only the burr but also the edge portion of the seal ring is polished. Since a minute R shape with a radius of curvature of about 0.1 mm is formed discontinuously on the polished edge portion, as shown in FIG. 7, when the seal surface is formed up to the side edge, By polishing, a discontinuous R shape is also formed at the edge portion of the seal surface edge, and the seal surface becomes non-uniform.
一方、本実施例に係るシールリング1の場合、シール面12と内周面との間の角部に傾斜面13が射出成形によって予め形成されており、シール面12の縁部はエッジになっていない。したがって、バリ除去工程においてシールリング1のシール面12の縁部のエッジ部が研磨材とぶつかって研磨されても、シール面12が不均一となることはなく、安定したシール性を得ることができる。
On the other hand, in the case of the
なお、傾斜面13は曲率半径が0.1〜0.5mmとなるように設けられる。すなわち、シール面12の縁部のエッジ部が研磨されて発生するR形状部と同じかそれ以上の曲率半径とすることにより、シール面12の縁部に不連続なR形状部が形成されるのが防止される。
In addition, the
ここで、傾斜面13の形状としては、図3に示すように、図2の傾斜面13よりも曲率半径を大きくして、シール面12の縁部においてより緩やかに湾曲するようにしてもよい。
Here, as the shape of the
この場合、図3に示すように、傾斜面13を、側壁41に対して略平行に延びるようにシール面12に対してより緩やかに形成することで、傾斜面13が、傾斜面13と側壁41との間に流れ込む密封対象流体から、シールリング1を側壁41から離す方向に作用する動圧(図3中矢印b)を受け易くなり、シール面12と側壁との間の面圧をより効果的に低減することができる。
In this case, as shown in FIG. 3, the
第1の実施例では、シールリング1の断面を矩形としているのに対し、第2の実施例では、断面をT字状とし、側面を、環状溝40の側壁41に接触するシール面12と、接触しない非シール面14とから構成している点で異なる。それ以外の構成については実質的に同じであるため、ここでは異なる点を中心に説明し、同一部分については同一の符号を付して、その詳しい説明を省略する。
In the first embodiment, the cross section of the
図4〜図6を参照して、本発明の第2の実施例に係るシールリングおよびシールリング製造方法について説明する。図4は、本実施例に係るシールリング1aの全体を示す図であり、シールリング1aを軸方向からみた様子を示している。図5は、本実施例に係るシールリング1aの使用状態を示す断面図であり、図4のA−A断面に対応している。図5は、本実施例の変形例に係るシールリング1aの使用状態を示す断面図である。
A seal ring and a seal ring manufacturing method according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a diagram illustrating the entirety of the
シールリング1aは、中心軸を通る径方向に沿った断面が略T字形状を呈する概ね円環形状を有し、円周上の一箇所で分離されている(分離部Sa)。
The
シールリング1aの側面10aは、環状溝40の側壁41に接触するシール面12aと、シール面12aよりも環状溝40の溝底側に設けられ、かつ、側壁41との間に隙間が形成されるように設けられた非シール面14とを備える。
The side surface 10 a of the
非シール面14の外周側には、シールリング1aの中心軸に対して同心的に延びる段部15が設けられており、シール面12aと段部15の間の角部には傾斜面13aが設けられている。
On the outer peripheral side of the
傾斜面13aは、シール面12aの環状溝40の溝底側の縁から段部15に向かうにつれて環状溝40の側壁41から徐々に離間していくように傾斜した面であり、溝側壁41に密着しない面である。
The
傾斜面13aの形状は、図5に示すように、シール面12aと段部15との間の角部にRを設けたような形状としてもよいし、図6に示すように、図5の傾斜面の湾曲をより緩やかにした形状であってもよい。
The shape of the
本実施例に係るシールリング1aにおいては、断面をT字状とし、側面を、環状溝40の側壁41に接触するシール面10aと、接触しない非シール面14とからなる構成とすることにより、密封に必要な最小限のシール面を確保しつつ摺動面積を小さくすることができ、摺動によって生じる摩擦トルクの低減が図られている。
In the
また、傾斜面13aの動圧効果によって、シール面12aと側壁41との間の面圧が低減され、さらに多くの油をシール面12aと側壁41との間に介在させることが可能となり、シール面12aに生じる摺動摩擦力が低減される。
Further, due to the dynamic pressure effect of the
すなわち、本実施例に係るシールリングによれば、シールリングの断面をT字として摺動面の面積を小さくすることによる摩擦トルクの低減の効果と、さらに、動圧を発生させて摺動面の面圧を低下させることによる摩擦トルクの低減の効果とにより、一層の低トルク性の向上が可能となる。 That is, according to the seal ring according to the present embodiment, the friction ring can be reduced by reducing the area of the sliding surface with a T-shaped cross section of the seal ring, and further, the sliding surface can generate dynamic pressure. Due to the effect of reducing the friction torque by lowering the surface pressure, it is possible to further improve the low torque property.
1 シールリング
10 側面
11 外周面
12 シール面
13 傾斜面
3 ハウジング
4 軸
40 環状溝
41 側壁
5 環状隙間
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記環状溝の非密封対象側の側面に摺動接触するシール面を備えるシールリングにおいて、
シールリングの成形時において予め、前記シール面の前記環状溝の溝底側に、前記シール面の前記環状溝の溝底側の縁から前記環状溝の溝底に向かうにつれて前記環状溝の前記非密封対象側の側面から徐々に離間していく傾斜面が形成されていることを特徴とするシールリング。 A seal ring that is mounted in an annular groove provided in one of a housing having a shaft hole and a shaft inserted into the shaft hole and seals an annular gap between the two members;
In a seal ring comprising a seal surface that is in sliding contact with the side surface of the annular groove on the non-sealing target side,
When forming the seal ring, the non-circular groove is formed in advance toward the groove bottom side of the annular groove of the seal surface from the groove bottom side edge of the annular groove of the seal surface toward the groove bottom of the annular groove. A seal ring, characterized in that an inclined surface that is gradually separated from a side surface on a sealing target side is formed.
前記環状溝の非密封対象側の側面に摺動接触するシール面を備えるシールリングの製造方法において、
シールリングの成形時において予め、前記シール面の前記環状溝の溝底側に、前記シール面の前記環状溝の溝底側の縁から前記環状溝の溝底に向かうにつれて前記環状溝の前記非密封対象側の側面から徐々に離間する傾斜面を形成することを特徴とするシールリング製造方法。 A manufacturing method of a seal ring that is mounted in an annular groove provided in one member of a housing having a shaft hole and a shaft inserted into the shaft hole, and seals an annular gap between the two members,
In a manufacturing method of a seal ring comprising a seal surface that is in sliding contact with a side surface on the non-sealing target side of the annular groove,
When forming the seal ring, the non-circular groove is formed in advance toward the groove bottom side of the annular groove of the seal surface from the groove bottom side edge of the annular groove of the seal surface toward the groove bottom of the annular groove. A method of manufacturing a seal ring, comprising forming an inclined surface that is gradually separated from a side surface on a sealing target side.
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