JP2010133511A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ピストンなど往復動部分をシールする密封装置において、高圧時のシールリング３のはみ出しによる破損を防止すると共に、シールリング３の摺動抵抗を抑制する。
【解決手段】外周部材１の内周面１ａとその内周に軸方向移動可能に配置された内周部材２の外周面２ａのうち一方に形成され円周方向へ連続した装着溝２１内に、ゴム状弾性材料からなるシールリング３と、このシールリング３より硬質の材料からなり高さｈが装着溝２１の深さｄより高いバックアップリング４とを有し、バックアップリング４の内周面又は外周面に、このバックアップリング４の両側間を連通する所要数の切欠４１が形成される。バックアップリング４は、装着溝２１からのシールリング３のはみ出しを防止するものであり、切欠４１が、このバックアップリング４の軸方向両側間で流体の流通を許容するので、この流体によるシールリング３の潤滑性が確保される。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の無段変速機用クラッチピストンや、その他、機器の往復動部分を密封するための密封装置に関する。

近年、自動車の変速機は、これまでの自動変速機（ＡＴ）から無段変速機（ＣＶＴ）への切り替えが進んできている。そしてこれに伴い、変速機内のピストンの外周をシールする密封装置は、その使用環境が高圧化しているため、一層の耐圧性向上が要求されている（ＡＴ：ＭＡＸ２ＭＰａ→ＣＶＴ：ＭＡＸ６ＭＰａ）。

図７は、ピストンの外周をシールする従来の密封装置を、その軸心を通る平面で切断して示す片側断面図である。すなわち図７において、参照符号１０１はハウジング、１０２はこのハウジング１０１の内周に軸方向移動可能に配置されたピストンである。ピストン１０２の外周面には、円周方向へ連続したコ字形断面の装着溝１０２ａが形成されており、この装着溝１０２ａには、ゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）からなるシールリング（図示の例ではＯリング）１０３が装着され、ハウジング１０１の内周面に摺動可能に密接されている。

しかしながら、図７のように、装着溝１０２ａにシールリング１０３を配置しただけの構成では、高圧空間Ｈからハウジング１０１とピストン１０２との間の隙間を通じてシールリング１０３に作用する圧力Ｐが高圧になると、このシールリング１０３の一部１０３ａが装着溝１０２ａから、図中に破線で示されるように低圧空間Ｌ側の隙間へはみ出し、破損するおそれがあった。そしてこのようなはみ出しを防止するために、シールリング１０３のゴム状弾性材料の高硬度化を図った場合は、ハウジング１０１に対するシールリング１０３の摺動抵抗が大きくなり、ユニット全体の作動不良及びシールリング１０３の早期摩耗を引き起こすおそれがあった。

また、シールリング１０３のはみ出しを防止するためには、例えば下記の特許文献１に開示されているように、装着溝内に、シールリングのほか、このシールリングより硬質の材料からなり高さが装着溝の深さより高いバックアップリングを配置した構成とすることが有効である。しかしながら、このようなバックアップリングによってはみ出し隙間を埋めた場合、潤滑の役割を担うオイルをバックアップリングがかき出して油膜の形成を阻害し、シールリングの摩耗を促進するおそれがある。
特開平０８−２００５０１号公報

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、ピストンなど往復動用の密封装置において、高圧時のシールリングのはみ出しによる破損を防止すると共に、シールリングの摺動抵抗を抑制することにある。

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、本発明に係る密封装置は、外周部材の内周面とその内周に軸方向移動可能に配置された内周部材の外周面のうち一方に形成され円周方向へ連続した装着溝内に、ゴム状弾性材料からなるシールリングと、このシールリングより硬質の材料からなり高さが前記装着溝の深さより高いバックアップリングとを有し、前記バックアップリングの内周面又は外周面に、このバックアップリングの軸方向両側空間を互いに連通する所要数の切欠が形成されたものである。

上記構成において、バックアップリングは、シールリングより硬質の材料からなると共に装着溝の深さより高いため、装着溝が形成された面との対向面側へ突出して、装着溝からのシールリングのはみ出しを防止するものであるが、このバックアップリングは、内周面又は外周面に形成された所要数の切欠が、このバックアップリングの軸方向両側空間の間で流体の流通を許容するので、この流体によりシールリングの潤滑性が確保される。

本発明に係る密封装置によれば、シールリングより硬質の材料からなるバックアップリングによって、シールリングのはみ出しを防止することができるばかりでなく、バックアップリングに形成した切欠によってシールリングの潤滑を確保するため、シールリングの早期摩耗も防止され、しかもシールリングの硬度を上げる必要がないため、外周部材と内周部材を互いに組み込む時の挿入荷重や、作動時の摩擦抵抗を低減することができる。

以下、本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。まず図１は、本発明に係る密封装置の第一の形態を、その軸心を通る平面で切断して示す片側断面図、図２及び図３は、図１におけるバックアップリングの一例及び他の例を示す部分的な斜視図である。

図１において、参照符号１は、自動車の無段変速機等の機器におけるハウジング、参照符号２は、このハウジング１の内周に軸方向移動可能に配置されたピストンである。なお、ハウジング１は請求項１に記載された外周部材に相当し、ピストン２は請求項１に記載された内周部材に相当するものである。

ピストン２の外周面には、円周方向へ連続した装着溝２１が形成されており、この装着溝２１には、シールリング３と、このシールリング３からみて、ハウジング１内の空間Ｓ１への油圧の印加によって相対的に低圧となる空間Ｓ２側に位置するバックアップリング４が装着されている。

シールリング３は、ゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）、好ましくは、耐油性、耐熱性、コストからＡＣＭ（アクリルゴム）が用いられ、特に、シール性からＨｓ５０〜８０のものが使用されていて、ハウジング１の内周面１ａ及び装着溝２１の溝底面２１ａに対する適当なつぶし代を有する。言い換えれば未装着状態でのシールリング３の断面径が、ハウジング１の内周面１ａと装着溝２１の溝底面２１ａとの対向距離よりも大きく、したがって、ハウジング１の内周面１ａと装着溝２１の溝底面２１ａとの間で適当に圧縮された状態で装着されるようになっている。なお、図示の例では、シールリング３は断面が円形のいわゆるＯリングが採用されているが、その他、断面が略方形を呈する角リングや、断面が略Ｄ字形を呈するＤリング、断面が略Ｔ字形を呈するＴリング、断面が略Ｘ字形を呈するＸリングなど、種々のものが採用可能である。

バックアップリング４は、シールリング３のゴム状弾性材料より硬質でかつ低摩擦係数のＰＴＦＥ（四フッ化エチレン）あるいはナイロン等の合成樹脂材料からなり、その径方向の高さｈは装着溝２１の深さｄよりも高く、言い換えればバックアップリング４の外径はピストン２の外径よりも大径で、ハウジング１の内周面１ａに対して微小隙間をもって対向しており、空間Ｓ１への油圧の印加によってシールリング３の一部が相対的に低圧となる空間Ｓ２側の隙間Ｇへはみ出すのを防止するものである。

バックアップリング４の外周面には、その軸方向両側空間（装着溝２１内と隙間Ｇ）を互いに連通する多数の切欠４１が円周方向等間隔で形成されている。この切欠４１は、例えば図２に示されるように軸方向へ延びるもの、あるいは図３に示されるように、円周方向に対して斜めに延びるものとなっている。

なお、空間Ｓ１への印加油圧が２ＭＰａ程度まで上昇するものでは、ピストン２の外周面２ａとハウジング１の内周面１ａとの間の隙間Ｇの大きさは０．５ｍｍ以下とし、前記油圧が６ＭＰａ程度まで上昇するものでは、前記隙間Ｇの大きさは０．３ｍｍ以下とし、バックアップリング４に形成される切欠４１の深さは、０より大きくかつ前記隙間Ｇ以下とし、幅Ｗは、その総和がバックアップリング４の外周面の周長の１／２程度となるようにすることが好ましい。

以上の構成を備える密封装置において、空間Ｓ１への印加油圧Ｐは、ハウジング１の内周面１ａとピストン２の外周面２ａとの間の隙間を通じてシールリング３に作用しており、前記油圧Ｐが上昇した場合は、シールリング３はこの油圧Ｐによって装着溝２１内を相対的に低圧となる側（図１における左側）へ移動し、バックアップリング４の内側面に押し付けられて変形するので、ハウジング１の内周面１ａ及び装着溝２１の溝底面２１ａに対する面圧を増大する。このため、印加油圧Ｐに応じてシール面圧が変化し、優れた密封機能を奏する。

そして、バックアップリング４は、その外径がピストン２の外周面２ａよりも大径で、ハウジング１の内周面１ａに微小隙間をもって対向しているので、油圧Ｐによって変形されたシールリング３の一部が、低圧側の隙間Ｇへはみ出すのを有効に防止する。

また、バックアップリング４の外周面に形成された切欠４１が、このバックアップリング４のシールリング３側と隙間Ｇとの間で作動油の流通を許容するので、この作動油によりハウジング１の内周面１ａに対するシールリング３の潤滑性が確保され、低摩擦が維持されると共にシールリング３の摩耗が抑制される。

図４、図５及び図６は、それぞれ本発明に係る密封装置の他の形態を、その軸心を通る平面で切断して示す片側断面図である。

このうち図４に示される形態は、切欠４１がバックアップリング４の内周面に形成された点で図１に示される形態と異なるものであるが、このような構成としても、バックアップリング４の軸方向両側空間の間で作動油の流通を許容し、シールリング３の油潤滑を確保することができる。

また、図５に示される形態は、外周面に切欠４１が形成されたバックアップリング４をシールリング３の軸方向両側に位置して装着溝２１に配置したものである。このように構成することによって、例えばピストン２の軸方向両側の空間Ｓ１，Ｓ２に交互に高圧の油圧が印加され、又は交互に高圧の油圧が発生するものにおいて有用である。

すなわち、図５における右側の空間Ｓ１の油圧が上昇した場合は、シールリング３はこの油圧によって装着溝２１内を相対的に低圧となる左側へ移動し、図５における左側のバックアップリング４の内側面に押し付けられて変形し、ハウジング１の内周面１ａ及び装着溝２１の溝底面２１ａに対する面圧を増大すると共に、シールリング３のはみ出しが左側のバックアップリング４の外径部によって防止される。次に、図５における左側の空間Ｓ２の油圧が上昇した場合は、シールリング３はこの油圧によって装着溝２１内を相対的に低圧となる右側へ移動し、図５における右側のバックアップリング４の内側面に押し付けられて変形し、ハウジング１の内周面１ａ及び装着溝２１の溝底面２１ａに対する面圧を増大すると共に、シールリング３のはみ出しが右側のバックアップリング４の外径部によって防止される。

更に、図６に示される形態は、切欠４１が内周面に形成された図４と同様のバックアップリング４を、図５と同様にシールリング３の軸方向両側に位置して装着溝２１に配置したものである。このように構成してもシールリング３の油潤滑が確保されるので、図５と同様の効果を得ることができる。

なお、上述の形態ではシールリング３及びバックアップリング４が装着される装着溝２１がピストン２（内周部材）の外周面２ａに形成されたものとしたが、この装着溝はハウジング１（外周部材）の内周面１ａに形成され、これに装着されたシールリング３がピストン２（内周部材）の外周面２ａに摺動可能に密接されるものについても、本発明を適用することができる。

本発明に係る密封装置の第一の形態を、その軸心を通る平面で切断して示す片側断面図である。 図１におけるバックアップリングの一例を示す部分的な斜視図である。 図１におけるバックアップリングの他の例を示す部分的な斜視図である。 本発明に係る密封装置の他の形態を、その軸心を通る平面で切断して示す片側断面図である。 本発明に係る密封装置の他の形態を、その軸心を通る平面で切断して示す片側断面図である。 本発明に係る密封装置の他の形態を、その軸心を通る平面で切断して示す片側断面図である。 クラッチピストンの外周をシールする従来の密封装置を、その軸心を通る平面で切断して示す片側断面図である。

符号の説明

１ ハウジング（外周部材）
１ａ 内周面
２ ピストン（内周部材）
２ａ 外周面
２１ 装着溝
２１ａ 溝底面
３ シールリング
４ バックアップリング
４１ 切欠
Ｇ 隙間
Ｓ１，Ｓ２ 空間

Claims (1)

1. 外周部材の内周面とその内周に軸方向移動可能に配置された内周部材の外周面のうち一方に形成され円周方向へ連続した装着溝内に、ゴム状弾性材料からなるシールリングと、このシールリングより硬質の材料からなり高さが前記装着溝の深さより高いバックアップリングとを有し、前記バックアップリングの内周面又は外周面に、このバックアップリングの軸方向両側空間を互いに連通する所要数の切欠が形成されたことを特徴とする密封装置。

Images