JP2019168024A

JP2019168024A - 密封装置

Info

Publication number: JP2019168024A
Application number: JP2018055595A
Authority: JP
Inventors: 高橋　貴幸; Takayuki Takahashi; 貴幸高橋
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2018-03-23
Filing date: 2018-03-23
Publication date: 2019-10-03

Abstract

【課題】軸方向溝からリップ接触面に供給される密封対象油を周方向に拡散することができ、もってリップ接触面における潤滑性を一層高め、摩擦抵抗を一層低減させる。【解決手段】シールリップ１３と、シールリップ１３に設けられ、相手部材に摺動可能に接触するリップ接触面１４と、シールリップ１３に設けられ、リップ接触面１４に密封対象油を導入する軸方向溝１８と、シールリップ１３に設けられ、軸方向溝１８と交差し、導入する密封対象油を周方向に拡散する周方向溝１９とを備える。周方向溝１９は、軸方向溝１８のリップ先端側端部１８ａで軸方向溝１８と交差するように設けられている。密封装置は、自動変速機のクラッチ切替え部に用いられるボンデッドピストンシールまたはボンデッドキャンセラーシールとされる。【選択図】図２

Description

本発明は、シール技術に係る密封装置に関する。

従来から、自動車等の自動変速機におけるクラッチ切替え部に用いられる密封装置として、図４に示すボンデッドピストンシール１１およびボンデッドキャンセラーシール２１が知られている。

ボンデッドピストンシール１１は、クラッチ切替え用の押圧ピストンとして作動するもので、ハウジング１に設けた圧力ポート３から圧力室４に供給される油圧を受けて軸方向に変位したときにクラッチ板６を押圧する。ボンデッドピストンシール１１は金属環（ピストン本体）１２を有し、この金属環１２に、ハウジング１の内面に摺動可能に接触するシールリップ１３が接着されている。

ボンデッドキャンセラーシール２１は、ボンデッドピストンシール１１に作用する遠心油圧をキャンセルするもので、ハウジング１の内面に固定され、ボンデッドピストンシール１１との間に均衡圧力室８を形成する。ボンデッドキャンセラーシール２１は金属環（キャンセルプレート）２２を有し、この金属環２２に、ボンデッドピストンシール１１の内面に摺動可能に接触するシールリップ２３が接着されている。

上記シール１１，２１において、シールリップ１３，２３はそれぞれ比較的大きな油圧を受けるため、接触の相手部材（ハウジング１またはボンデッドピストンシール１１）にベタ当たりして、摩擦抵抗が大きくなりやすい。摩擦抵抗の増大は、ピストンの応答を遅らせるため、変速機全体の応答遅れの原因と考えられる。したがって各シールリップ１３，２３においては、できる限り、摩擦抵抗が小さいことが望ましい。

この点に関し、本願出願人は先に、図５に示す密封装置を提案しており、この密封装置は、シールリップ１３と、シールリップ１３に設けられ、相手部材に摺動可能に接触するリップ接触面１４と、シールリップ１３に設けられ、リップ接触面１４に密封対象油を導入する軸方向溝１８とを備えている。したがってこの密封装置によれば、軸方向溝１８を案内経路としてリップ接触面１４に密封対象油が供給されるため、リップ接触面１４における潤滑性を高め、摩擦抵抗を低減させることができる。

特開２００６−７７５０１号公報

しかしながら、上記先行技術には、以下の点で改良の余地がある。
すなわち上記先行技術において、軸方向溝１８は、その名のとおり軸方向に延びる溝として形成されており、このように軸方向に延びる溝が、リップ接触面１４の周方向に複数点在した状態で設けられている。一方、リップ接触面１４は相手部材に対し軸方向に摺動するものであって周方向に摺動するものではない（軸方向の往復動用シールであって、回転シールではない）。したがって軸方向溝１８からリップ接触面１４に供給される密封対象油が周方向に拡散しにくい状況になっており、これに対し軸方向溝１８からリップ接触面１４に供給される密封対象油を周方向に拡散することができれば、リップ接触面１４における潤滑性を一層高め、摩擦抵抗を一層低減させることができる。

本発明は以上の点に鑑みて、軸方向溝からリップ接触面に供給される密封対象油を周方向に拡散することができ、もってリップ接触面における潤滑性を一層高め、摩擦抵抗を一層低減させることができる密封装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の密封装置は、シールリップと、前記シールリップに設けられ、相手部材に摺動可能に接触するリップ接触面と、前記シールリップに設けられ、前記リップ接触面に密封対象油を導入する軸方向溝と、前記シールリップに設けられ、前記軸方向溝と交差し、前記導入する密封対象油を周方向に拡散する周方向溝と、を備えることを特徴とする。

また、実施の態様として、上記記載の密封装置において、前記周方向溝は、前記軸方向溝のリップ先端側端部で前記軸方向溝と交差するように設けられていることを特徴とする。

また、実施の態様として、上記記載の密封装置において、前記軸方向溝は、その溝幅または／および溝深さがリップ先端部に近付くに従って徐々に縮小する形状とされていることを特徴とする。

また、実施の態様として、上記記載の密封装置において、前記密封装置は、自動変速機のクラッチ切替え部に用いられるボンデッドピストンシールまたはボンデッドキャンセラーシールであることを特徴とする。

本発明では、軸方向溝と交差する周方向溝が設けられているため、軸方向溝からリップ接触面に供給する密封対象油を周方向溝によって周方向に拡散することが可能とされている。したがってこのように密封対象油が周方向に拡散されるため、リップ接触面における潤滑性を一層高め、摩擦抵抗を一層低減させることができる。周方向溝は、周方向に延びる溝または周方向に長い溝であって、典型的には環状溝である。

本発明の実施の形態に係るボンデッドピストンシールおよびボンデッドキャンセラーシールの要部断面図同シールに備えられるシールリップを示す図であって、（Ａ）はシールリップの要部拡大断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ方向矢視図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）とも同シールリップに備えられる軸方向溝および周方向溝の他の例を示す説明図先行技術に係るボンデッドピストンシールおよびボンデッドキャンセラーシールの要部断面図同シールに備えられるシールリップを示す図であって、（Ａ）はシールリップの要部拡大断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ方向矢視図

図１は、実施の形態に係る密封装置であるボンデッドピストンシール１１およびボンデッドキャンセラーシール２１を自動車等の自動変速機におけるクラッチ切替え部に組み込んだ状態の要部断面を示している。符号１はクラッチ切替え部におけるハウジング（クラッチシリンダ）を示し、このハウジング１に設けた環状のシリンダ室２内に、環状のボンデッドピストンシール１１および同じく環状のボンデッドキャンセラーシール２１が組み込まれている。

ボンデッドピストンシール１１は、クラッチ切替え用の押圧ピストンとして作動するものであって、ハウジング１に設けた圧力ポート３から圧力室（ピストン室）４へ負荷圧力としての油圧が導入されると、リターンスプリング５の弾性に抗して軸方向一方（図では下方）へ変位してクラッチ板６を押圧し、クラッチを締結させる。また、油圧が引かれると、リターンスプリング５の弾性により軸方向他方（図では上方）へ復帰動し、クラッチを切る。ボンデッドピストンシール１１は、板金のプレス加工または切削加工等にて形成された金属環（ピストン本体）１２を有し、この金属環１２の外周部および内周部にそれぞれ、ハウジング１の内面に摺動可能に接触する環状のシールリップ１３が接着（架橋接着）されている。

ボンデッドキャンセラーシール２１は、クラッチ切替え部の回転時にボンデッドピストンシール１１に作用する遠心油圧をキャンセルする（シール１１両側で均衡させる）ものであって、ハウジング１の内面に止め輪７をもって固定され、ボンデッドピストンシール１１との間に均衡圧力室８を形成する。ボンデッドキャンセラーシール２１は、板金のプレス加工または切削加工等にて形成された金属環（キャンセラープレート）２２を有し、この金属環２２の外周部に、ボンデッドピストンシール１１の金属環１２の内面に摺動可能に接触する環状のシールリップ２３が接着（架橋接着）されている。

ボンデッドピストンシール１１およびボンデッドキャンセラーシール２１は上記したように、相手部材（ハウジング１またはボンデッドピストンシール１１）に摺動可能に接触するシールリップ１３，２３を有している。

以下、ボンデッドピストンシール１１の外周部に設けられたシールリップ１３について説明する。

図２に拡大して示すように、シールリップ１３はその外周面に、ハウジング１の内面に摺動可能に接触する環状のリップ接触面１４を有している。またシールリップ１３はその外周面に、尖端状のリップ先端部１５を有するとともにこのリップ先端部１５の軸方向両側に圧力室側傾斜面１６および反圧力室側傾斜面１７を有しているので、このリップ先端部１５とこのリップ先端部１５に連続する各傾斜面１６，１７の一部がリップ接触面１４とされている。シールリップ１３は圧力が作用するとハウジング１の内面に強く押し付けられるので、リップ接触面１４はその軸方向幅ｗ_１が圧力の作用前と作用中とで異なることになる（圧力の作用前は接触幅ｗ_１が比較的小さく、圧力が作用すると接触幅ｗ_１が比較的大きくなる）。

シールリップ１３の圧力室側傾斜面１６および反圧力室側傾斜面１７にそれぞれ、作動油（密封対象油）をリップ接触面１４に導入するための軸方向溝１８が設けられている。軸方向溝１８は、軸方向に延びる溝または軸方向に長い溝として直線状に形成されている。軸方向溝１８は、複数が周方向に一定の間隔をおいて設けられている。軸方向溝１８はそのリップ先端側端部１８ａが、リップ先端部１５に到達しないものの、リップ接触面１４内に位置するように設けられている。

また、シールリップ１３の圧力室側傾斜面１６および反圧力室側傾斜面１７にそれぞれ、軸方向溝１８によってリップ接触面１４に導入する作動油を周方向に拡散するための周方向溝１９が設けられている。周方向溝１９は、周方向に延びる溝または周方向に長い溝として環状に形成されている。周方向溝１９は、軸方向溝１８と交差するように設けられている。周方向溝１９は、軸方向溝１８のリップ先端側端部１８ａと交差するように設けられている。周方向溝１９はリップ先端部１５と交差しないものの、リップ接触面１４内に位置するように設けられている。

上記構成のシールリップ１３では、軸方向溝１８と交差するように周方向溝１９が設けられているため、軸方向溝１８からリップ接触面１４に供給する作動油を周方向溝１９によって周方向に拡散することが可能とされている。したがってこのように作動油が周方向に拡散されるため、リップ接触面１４における潤滑性を一層高め、摩擦抵抗を一層低減させることができる。

また、周方向溝１９が軸方向溝１８のリップ先端側端部１８ａと交差するように設けられているため、軸方向溝１８からリップ接触面１４に供給する作動油の殆ど全てを周方向溝１９によって周方向に拡散することが可能とされている。したがってこのように作動油の殆ど全てが周方向に拡散されるため、リップ接触面１４における潤滑性を一層高め、摩擦抵抗を一層低減させることができる。

尚、上記説明は、ボンデッドピストンシール１１の外周部に設けられたシールリップ１３について説明したが、ボンデッドピストンシール１１の内周部に設けられたシールリップ１３や、ボンデッドキャンセラーシール２１の外周部に設けられたシールリップ２３についても同様に、軸方向溝１８に加えて周方向溝１９を設けることにより同等の作用効果を発揮することができる。ボンデッドピストンシール１１の内周部に設けられたシールリップ１３では、シールリップ１３，２３の内周面に、ハウジング１の内面に摺動可能に接触する環状のリップ接触面１４が設けられ、同じくシールリップ１３の内周面に、尖端状のリップ先端部１５が設けられる。ボンデッドキャンセラーシール２１の外周部に設けられたシールリップ２３では、このシールリング２３に圧力が作用したとき、このシールリップ２３がボンデッドピストンシール１１における金属環１２の内面に押し付けられる。

また、図３（Ａ）に示すように軸方向溝１８の溝幅ｗ_２をリップ先端部１５に近付くに従って徐々に縮小する形状としたり、図３（Ｂ）（Ｃ）に示すように軸方向溝１８の溝深さｄ_２をリップ先端部１５に近付くに従って徐々に縮小する形状としたりすると、軸方向溝１８内を流れる作動油に対し溝容積の漸次縮小によるクサビ効果が発揮されるため、接触面１４における油膜が厚くなることによる摩擦抵抗の低減の度合いを一層高めることができる。

図３（Ａ）では、周方向溝１９が軸方向溝１８のリップ先端側端部１８ａと交差するように設けられているため、軸方向溝１８の溝幅ｗ_２が周方向溝１９に近付くに従って徐々に縮小する形状とされている。

図３（Ｂ）（Ｃ）では、同じく周方向溝１９が軸方向溝１８のリップ先端側端部１８ａと交差するように設けられているため、軸方向溝１８の溝深さｄ_２が周方向溝１９に近付くに従って徐々に縮小する形状とされている。図３（Ｂ）では、軸方向溝１８の溝深さｄ_２の最小値が周方向溝１９の溝深さｄ_３と同等に形成されている。図３（Ｃ）では、軸方向溝１８の溝深さｄ_２の最小値が周方向溝１９の溝深さｄ_３よりも小さく形成されている。

また、上記実施の形態では図２（Ａ）（Ｂ）に示したように、シールリップ１３の圧力室側傾斜面１６および反圧力室側傾斜面１７にそれぞれ軸方向溝１８および周方向溝１９を設けたが、シールリップ１３の圧力室側傾斜面１６および反圧力室側傾斜面１７のいずれか一方のみに軸方向溝１８および周方向溝１９を設けても良い。

また、上記実施の形態では図２（Ａ）（Ｂ）に示したように、シールリップ１３の圧力室側傾斜面１６および反圧力室側傾斜面１７にそれぞれ周方向溝１９を１本ずつ設けたが、周方向溝１９を複数本ずつ互いに平行に設けるようにしても良い。

１ハウジング
２シリンダ室
３圧力ポート
４圧力室
５リターンスプリング
６クラッチ板
７止め輪
８均衡圧力室
１１ボンデッドピストンシール
１２，２２金属環
１３，２３シールリップ
１４リップ接触面
１５リップ先端部
１６圧力室側傾斜面
１７反圧力室側傾斜面
１８軸方向溝
１８ａリップ先端側端部
１９周方向溝
２１ボンデッドキャンセラーシール

Claims

シールリップと、
前記シールリップに設けられ、相手部材に摺動可能に接触するリップ接触面と、
前記シールリップに設けられ、前記リップ接触面に密封対象油を導入する軸方向溝と、
前記シールリップに設けられ、前記軸方向溝と交差し、前記導入する密封対象油を周方向に拡散する周方向溝と、を備えることを特徴とする密封装置。
請求項１記載の密封装置において、
前記周方向溝は、前記軸方向溝のリップ先端側端部で前記軸方向溝と交差するように設けられていることを特徴とする密封装置。
請求項１または２記載の密封装置において、
前記軸方向溝は、その溝幅または／および溝深さがリップ先端部に近付くに従って徐々に縮小する形状とされていることを特徴とする密封装置。
請求項１、２または３記載の密封装置において、
前記密封装置は、自動変速機のクラッチ切替え部に用いられるボンデッドピストンシールまたはボンデッドキャンセラーシールであることを特徴とする密封装置。