JP2017211060A - 密封構造 - Google Patents

Abstract

【課題】回転トルクの低減を図ることのできる密封構造を提供する。【解決手段】軸２００は、環状溝２１０を介して高圧側（Ｈ）に設けられる小径部２２０と、環状溝２１０を介して低圧側（Ｌ）に設けられる大径部２３０と、を備え、ハウジング３００の軸孔の内周面は、高圧側（Ｈ）の方が低圧側（Ｌ）よりも内径が小さな段差を有する面で構成されており、かつ段差面３３０は軸２００の軸線方向において環状溝２１０が設けられる範囲内に設けられると共に、シールリング１００は、径方向外側には幅広部１２０が設けられ、径方向内側には幅狭部１３０が設けられており、幅広部１２０の外周面が前記軸孔の内周面のうち内径が小さい部位に密着し、かつ幅広部１２０における低圧側（Ｌ）の側面が環状溝２１０における低圧側（Ｌ）の側壁面に対して摺動自在に接触することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、シールリングを備える密封構造に関する。

自動車用のＡｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ（ＡＴ）やＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ（ＣＶＴ）においては、油圧を保持させるために、相対的に回転する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止するシールリングが設けられている。このようなシールリングにおいては、燃費を低くするために、シールリングにおける回転トルク（回転時の摺動トルク）の低減が求められている。図４を参照して、従来例に係る密封構造について説明する。図４は従来例に係る密封構造の模式的断面図である。なお、図４においては、図中右側が高圧側（Ｈ）であり、図中左側が低圧側（Ｌ）である。

従来例に係るシールリング５００は、軸６００の外周に設けられた環状溝６１０に装着される。そして、シールリング５００が、軸６００が挿通されるハウジング７００の軸孔の内周面に対して密着し、かつ環状溝６１０の低圧側（Ｌ）の側壁面に摺動自在に接触することで、軸６００とハウジング７００の軸孔との間の環状隙間を封止するように構成される。

この従来例に係るシールリング５００においては、両側面における内周面側に環状に切り欠かれた部位を有している。これにより、シールリング５００は、径方向外側には軸線方向の幅が広い幅広部５１０が設けられ、径方向内側には軸線方向の幅が狭い幅狭部５２０が設けられている。つまり、シールリング５００について、中心軸線を含む面で切断した断面の形状はＴ字形状となっている。

以上のように構成されるシールリング５００においては、幅狭部５２０の両側から流体圧力Ｐ３が作用する。そのため、これらの流体圧力Ｐ３は相殺される。従って、幅狭部５２０の側面に対する流体圧力は、環状溝６１０の側壁面に対するシールリング５００による摺動抵抗には影響しない。つまり、環状溝６１０の側壁面に対するシールリング５００による摺動抵抗は、幅広部５１０の側面に対して作用する流体圧力Ｐ４にのみ依存する。従って、幅広部５１０の径方向の幅を狭くすればするほど、摺動抵抗は低くなり、回転トルクを低減させることが可能となる。

しかしながら、幅広部５１０の径方向の幅は、軸６００とハウジング７００の軸孔との間の環状隙間の幅Ｓに、各部材の公差を加えた幅よりも広くしなければならない。また、ハウジング７００に対して軸６００が偏心する場合には、偏心分も考慮しなければならない。従って、使用環境によっては、幅広部５１０の径方向の幅を狭くするのには限度があり、回転トルクを十分に低減させることができない場合がある。

特開２０１０−１３３５３９号公報

本発明の目的は、回転トルクの低減を図ることのできる密封構造を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。

すなわち、本発明の密封構造は、
相対的に回転する軸及びハウジングと、
前記軸の外周に設けられた環状溝に装着され、前記ハウジングに設けられた軸孔と前記軸との間の環状隙間を封止して、流体圧力が変化するように構成された密封対象領域の流体圧力を保持するシールリングと、
を備える密封構造において、
前記軸は、
前記環状溝を介して高圧側に隣接して設けられる小径部と、
前記環状溝を介して低圧側に隣接して設けられ、前記小径部よりも外径が大きな大径部と、
を備え、
前記軸孔の内周面は、高圧側の方が低圧側よりも内径が小さな段差を有する面で構成されており、かつ段差面は前記軸の軸線方向において前記環状溝が設けられる範囲内に設けられると共に、
前記シールリングは、両側面における内周面側に環状に切り欠かれた部位を有することによって、径方向外側には前記軸線方向の幅が広い幅広部が設けられ、径方向内側には前記軸線方向の幅が前記幅広部よりも狭い幅狭部が設けられており、
前記幅広部の外周面が前記軸孔の内周面のうち内径が小さい部位に密着し、かつ前記幅広部における低圧側の側面が前記環状溝における低圧側の側壁面に対して摺動自在に接触することを特徴とする。

本発明によれば、軸は環状溝を介して高圧側の小径部と低圧側の大径部とが備えられる構成である。また、ハウジングにおける内周面は、高圧側の方が低圧側よりも内径が小さな段差を有する面で構成されており、段差面は軸線方向において環状溝が設けられる範囲内に設けられている。従って、シールリングにおける幅広部の径方向の幅は、軸とハウジングとの間の環状隙間の幅よりも広くする必要がなくなる。これにより、シールリングにおける幅広部の径方向の幅を狭くすることが可能となり、回転トルクを低減させることが可能となる。

前記軸孔の内周面のうち内径が小さい部位の内径は、前記軸における前記大径部の外径よりも小さいとよい。

これにより、シールリングにおける幅広部の径方向の幅を設定するに際して、軸とハウジングとの間の環状隙間の幅を考慮する必要がなくなる。

以上説明したように、本発明によれば、回転トルクの低減を図ることができる。

図１は本発明の実施例に係るシールリングの側面図である。 図２は本発明の実施例に係るシールリングの模式的断面図である。 図３は本発明の実施例に係る密封構造の模式的断面図である。 図４は従来例に係る密封構造の模式的断面図である。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、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。なお、本実施例に係るシールリングは、自動車用のＡＴやＣＶＴなどの変速機において、油圧を保持させるために、相対的に回転する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する用途に用いられるものである。また、以下の説明において、「高圧側」とは、シールリングの両側に差圧が生じた際に高圧となる側を意味し、「低圧側」とは、シールリングの両側に差圧が生じた際に低圧となる側を意味する。また、以下の説明において、「軸線方向」とは、軸やシールリングの中心軸線の方向を意味する。

（実施例）
図１〜図３を参照して、本発明の実施例に係るシールリング及び密封構造について説明する。図１は本発明の実施例に係るシールリングの側面図である。図２は本発明の実施例に係るシールリングの模式的断面図であり、図１中のＡＡ断面図である。図３は本発明の実施例に係る密封構造の模式的断面図である。なお、図３中のシールリングは、図１中のＡＡ断面図に相当する。

＜密封構造及びシールリングの概略構成＞
特に、図１〜図３を参照して、本発明の実施例に係る密封構造及びシールリングの概略構成について説明する。本実施例に係る密封構造は、相対的に回転する軸２００及びハウジング３００と、軸２００とハウジング３００（ハウジング３００における軸２００が挿通される軸孔の内周面）との間の環状隙間を封止するシールリング１００とから構成される。本実施例に係るシールリング１００は、軸２００の外周に設けられた環状溝２１０に装着され、ハウジング３００に設けられた軸孔と軸２００との間の環状隙間を封止する。これにより、シールリング１００は、流体圧力（本実施例では油圧）が変化するように構成された密封対象領域の流体圧力を保持する。ここで、本実施例においては、図３中の右側の領域の流体圧力が変化するように構成されており、シールリング１００は図中右側の密封対象領域の流体圧力を保持する役割を担っている。

＜シールリング＞
特に、図１及び図２を参照して、本実施例に係るシールリング１００について、より詳細に説明する。本実施例に係るシールリング１００は樹脂材により構成されている。このシールリング１００に用いられる材料の具体例としては、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などを挙げることができる。

そして、本実施例に係るシールリング１００は、両側面における内周面側に環状に切り欠かれた部位１１０を有する。より具体的には、断面が矩形の環状部材に対して、両側面における内周面側に断面が矩形の切り欠かれた部位１１０を有している。ただし、これは形状についての説明に過ぎず、必ずしも、断面が矩形の環状部材を素材として、一対の切り欠かれた部位１１０を形成する加工を施すことを意味するものではない。勿論、断面が矩形の環状部材を成形した後に、切削加工により一対に切り欠かれた部位１１０を形成することもできるが、一対の切り欠かれた部位１１０を有するシールリング１００を成形することもでき、製法は特に限定されるものではない。

このように、一対の切り欠かれた部位１１０を有することによって、シールリング１００においては、径方向外側には軸線方向の幅が広い幅広部１２０が設けられ、径方向内側には軸線方向の幅が幅広部１２０よりも狭い幅狭部１３０が設けられている。つまり、シールリング１００について、中心軸線（シールリング１００の中心軸線）を含む面で切断した断面の形状はＴ字形状となっている。

＜密封構造＞
特に、図３を参照して、本実施例に係る密封構造について、より詳細に説明する。本実施例に係る軸２００は、環状溝２１０を介して高圧側（Ｈ）に設けられる小径部２２０と、環状溝２１０を介して低圧側（Ｌ）に設けられ、小径部２２０よりも外径が大きな大径部２３０とを備えている。なお、小径部２２０と環状溝２１０は隣接しており、大径部２３０と環状溝２１０も隣接している。

また、ハウジング３００における軸孔の内周面は、高圧側（Ｈ）の方が低圧側（Ｌ）よりも内径が小さな段差を有する面で構成されている。つまり、ハウジング３００における軸孔の内周面は、高圧側（Ｈ）の小径部３１０と、低圧側（Ｌ）の大径部３２０と、小径部３１０と大径部３２０との段差面３３０とを有している。そして、段差面３３０は、軸２００の軸線方向において環状溝２１０が設けられる範囲内に設けられている。

ここで、軸２００における小径部２２０の外径をＤ１，大径部２３０の外径をＤ２とし、ハウジング３００における軸孔の内周面において、小径部３１０の内径をＤ３，大径部３２０の内径をＤ４とすると、Ｄ４＞Ｄ２＞Ｄ３＞Ｄ１を満たす。このように、軸孔の内周面のうち内径が小さい部位（小径部３１０）の内径Ｄ３は、軸２００における大径部２３０の外径Ｄ２よりも小さくなるように構成されている。なお、軸２００とハウジング３００との間の環状隙間の幅Ｓは、環状溝２１０を介して、高圧側（Ｈ）と低圧側（Ｌ）が同一となるように設定されている。

そして、シールリング１００における幅広部１２０の外周面が、ハウジング３００の軸孔の内周面のうち内径が小さい部位（小径部３１０）に密着する。また、幅広部１２０における低圧側（Ｌ）の側面が環状溝２１０における低圧側（Ｌ）の側壁面に対して摺動自在に接触する。

＜シールリングの使用時のメカニズム＞
特に、図３を参照して、本実施例に係るシールリング１００の使用時のメカニズムについて説明する。図３は、油圧がかかり、シールリング１００を介して、左側の領域に比べて右側の領域の流体圧力の方が高くなった状態を示している。

油圧がかかり、差圧が生じた状態においては、シールリング１００の内周面に作用する流体圧力によって、シールリング１００の外周面は、ハウジング３００における軸孔の内周面（小径部３１０の内周面）に対して密着する。また、高圧側（Ｈ）から低圧側に向かって作用する流体圧力によって、シールリング１００の低圧側（Ｌ）の側面は、環状溝２１０における低圧側（Ｌ）の側壁面に密着した状態となる。従って、軸２００とハウジング３００との間の環状隙間が封止された状態となる。

そして、軸２００とハウジング３００との相対的な回転によって、シールリング１００の低圧側（Ｌ）の側面と、環状溝２１０における低圧側（Ｌ）の側壁面との間で摺動する。なお、シールリング１００の外周面とハウジング３００における軸孔の内周面との間では摺動しないように構成されている。これは、シールリング１００の外周面側の摺動抵抗の方が、シールリング１００の側面側の摺動抵抗よりも十分大きくなるように設計されていることにより実現されている。

＜本実施例に係る密封構造の優れた点＞
本実施例に係る密封構造によれば、軸２００は、環状溝２１０を介して高圧側（Ｈ）の小径部２２０と低圧側（Ｌ）の大径部２３０とが備えられる構成である。また、ハウジング３００における内周面は、高圧側（Ｈ）の方が低圧側（Ｌ）よりも内径が小さな段差を有する面で構成されており、段差面３３０は軸線方向において環状溝２１０が設けられる
範囲内に設けられている。従って、シールリング１００における幅広部１２０の径方向の幅は、軸２００とハウジング３００との間の環状隙間の幅Ｓよりも広くする必要がなくなる。これにより、シールリング１００における幅広部１２０の径方向の幅を狭くすることが可能となり、回転トルクを低減させることが可能となる。

すなわち、シールリング１００においては、幅狭部１３０の両側から流体圧力Ｐ１が作用する。そのため、これらの流体圧力Ｐ１は相殺される。従って、幅狭部１３０の側面に対する流体圧力は、環状溝２１０の側壁面に対するシールリング１００による摺動抵抗には影響しない。つまり、環状溝２１０の側壁面に対するシールリング１００による摺動抵抗は、幅広部１２０の側面に対して作用する流体圧力Ｐ２にのみ依存する。従って、幅広部１２０の径方向の幅を狭くすればするほど、摺動抵抗は低くなり、回転トルクを低減させることが可能となる。本実施例においては、上記の通り、幅広部１２０の径方向の幅を、軸２００とハウジング３００との間の環状隙間の幅Ｓよりも狭くすることが可能となるため、回転トルクを低減させることが可能となる。

また、本実施例に係る密封構造においては、ハウジング３００の軸孔の内周面のうち内径が小さい部位（小径部３１０）の内径Ｄ３は、軸２００における大径部２３０の外径Ｄ２よりも小さくなるように構成されている。これにより、シールリング１００における幅広部１２０の径方向の幅を設定するに際して、軸２００とハウジング３００との間の環状隙間の幅Ｓを考慮する必要がない。従って、幅広部１２０の径方向の幅を十分狭くすることが可能となり、回転トルクを十分に低減させることが可能となる。

また、本実施例に係るシールリング１００は、軸線方向の中心面に対して対称形状となるように構成されている。従って、シールリング１００を環状溝２１０に装着する際に、シールリング１００の向きを考慮する必要がない。

更に、シールリング１００については、環状溝２１０への装着性を高めるために、周方向の１箇所に合口部を設けてもよい。この合口部については、各種公知技術を採用できる。例えば、ストレートカット，バイアスカット，ステップカット，特殊ステップカットなどを採用できる。これらについては、公知技術であるので、その詳細な説明は省略するが、ストレートカットは、径方向に真っ直ぐ切断される構造である。また、バイアスカットは、径方向に対して斜めに切断される構造である。また、ステップカットは、外周面及び内周面から見て階段状に切断され、両側面から見ると直線状に切断される構造、又は、両側面から見ると階段状に切断され、外周面及び内周面から見ると直線状に切断される構造である。更に、特殊ステップカットは、外周面及び両側面から見ると階段状に切断され、内周面から見ると直線状に切断される構造である。なお、これらの切断構造については、文字通り切断により形成される場合の他、成形により形成される場合もある。

１００ シールリング
１１０ 切り欠かれた部位
１２０ 幅広部
１３０ 幅狭部
２００ 軸
２１０ 環状溝
２２０ 小径部
２３０ 大径部
３００ ハウジング
３１０ 小径部
３２０ 大径部
３３０ 段差面

Claims (2)

1. 相対的に回転する軸及びハウジングと、
   前記軸の外周に設けられた環状溝に装着され、前記ハウジングに設けられた軸孔と前記軸との間の環状隙間を封止して、流体圧力が変化するように構成された密封対象領域の流体圧力を保持するシールリングと、
   を備える密封構造において、
   前記軸は、
   前記環状溝を介して高圧側に隣接して設けられる小径部と、
   前記環状溝を介して低圧側に隣接して設けられ、前記小径部よりも外径が大きな大径部と、
   を備え、
   前記軸孔の内周面は、高圧側の方が低圧側よりも内径が小さな段差を有する面で構成されており、かつ段差面は前記軸の軸線方向において前記環状溝が設けられる範囲内に設けられると共に、
   前記シールリングは、両側面における内周面側に環状に切り欠かれた部位を有することによって、径方向外側には前記軸線方向の幅が広い幅広部が設けられ、径方向内側には前記軸線方向の幅が前記幅広部よりも狭い幅狭部が設けられており、
   前記幅広部の外周面が前記軸孔の内周面のうち内径が小さい部位に密着し、かつ前記幅広部における低圧側の側面が前記環状溝における低圧側の側壁面に対して摺動自在に接触することを特徴とする密封構造。
2. 前記軸孔の内周面のうち内径が小さい部位の内径は、前記軸における前記大径部の外径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の密封構造。