JP3576642B2

JP3576642B2 - シールリング

Info

Publication number: JP3576642B2
Application number: JP17301295A
Authority: JP
Inventors: 盛夫栗林
Original assignee: Riken Corp
Current assignee: Riken Corp
Priority date: 1995-06-16
Filing date: 1995-06-16
Publication date: 2004-10-13
Anticipated expiration: 2019-10-13
Also published as: JPH094723A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、油圧をその側面に受けるシールリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車に用いられる自動変速装置は、クラッチやブレーキを作動させる油圧回路を有し、該油圧回路に供給される油の洩れを防止するシールリングおよびシール装置が多く用いられる。その一例を図６に示す。シール装置１は、シャフト２に穿けられた油圧通路３、該シャフト２の外周面に設けられた対のリング溝４、４、該リング溝４、４に装着される合成樹脂製のシールリング５、５を有し、シールリング５、５の外周面を駆動側の回転ハウジング６の内周面に摺接させる。油圧通路３は、シャフト外周面の溝７、ハウジング６に設けた入口８を介して、ハウジング６内の作動室９に通じる。作動室９内の油圧が作動室９を作るピストン１０を左方に摺動させ、ハウジング６側のクラッチ板１１と出力軸１２側のクラッチ板１３を摺接させ、ハウジング６の回転運動を出力軸１２に伝達させる。作動室９への油圧供給解除が、クラッチを解放し、出力軸１２への回転運動の伝達を中止させることになる。
【０００３】
シャフト外周面の溝７は、各リング溝４、４に通じ、リング溝４、４に入った油圧が、シールリング５、５をリング溝４、４の側面に圧接させかつシールリング５、５をハウジング６の内周面に摺接させ、油の洩れを防止させる。図６に示す例では、シールリング５、５の側面に作用する力が、シールリング５、５の内周面に作用する力より大であるため、シールリング５、５がシャフト２側に保持され、シールリング５、５の外周面がハウジング６に対して摺接する。しかし、この場合、該摺接による損失トルクが大であることから、シールリング５、５の外周面とハウジング６とを保持関係とさせ、シールリング５、５の側面をリング溝４、４の側壁面に対して摺接させることを行う。その例を図７に示す。
【０００４】
シールリング５′、５′は、その両側面に周方向に延びる環状溝１４、１４と、径方向に延びかつ環状溝１４、１４に開口する複数個の離間した径方向溝１５、１５とを有し、各溝１４、１５内に油圧を導き、シールリング５′、５′の側面に作用するＰ_１の力で、シールリング５′、５′をリング溝４、４の一方の側壁に摺接させ、シールリング５′、５′の内周面に作用するＰ_２の力で、シールリング５′、５′をハウジング６側に保持させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図７に示す例では、シールリング５′、５′の側面の巾ｌ_１、ｌ_１でリング溝４、４の側壁面とのシール面を確保するが、巾ｌ_１、ｌ_１が小さいので、リング溝４、４の側壁面が傾斜して加工された場合（溝の加工精度の悪さに原因する）、該側壁面が偏摩耗したり、シャフト２が軸心をずらしてセットされたり、回転するハウジング６に振れが出たりすると、環状溝１４、１４が大気側に開口し、油洩れが生じる。
【０００６】
さらに、図７に示す例ではシールリングの材質がポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）の場合、若干の弾性を有するが、自己張力を有しハウジング壁面にその外周摺動面を摺接させる鋳鉄材からなるシールリングと比較して自己張力が弱いので外力なしではハウジング内周面に該材質のシールリング外周摺動面を摺接させる力が弱い。又、四フッ化エチレン等の合成樹脂材のように柔軟性のある性質でなく比較的剛性のある該ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）やカーボン繊維等を添加した複合材のシールリングでは、その側面に作用する油圧とその内周面に作用する油圧が低い場合にはシールリング外周摺動面のハウジング内周面への摺接する力が弱くなり油漏れが生じる。
本発明は前述したように、鋳鉄にくらべ弾性が弱く、四フッ化エチレン等にくらべ剛性のある、ポリエーテルエーテルケトン等の樹脂性シールリングのシール性の改善されたシールリングを提供することを課題とする。
【０００７】
それ故に、本発明は、前述した従来技術の不具合を解消させることを解決すべき課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述した課題を解決するために、特殊な形状の合い口構造を有しかつシールリングの側面をテーパ面としかつ外周面を円弧面とさせる技術手段を基本的に用いる。
【０００９】
本発明は、前述した課題を解決するために、シールリングの材質をポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）又はその複合材とし、側面をテーパ状かつ外周面を円弧状とし端面が対向する３つの合い口部を周方向に対して異なった位置に独立して配置され外周摺動面から径方向途中までの範囲にわたって周方向に延びる凸部と、該凸部の端面から凸部の突出長よりも周方向に深く切欠いて形成される凹部とをリングの両端面に一組ずつ設け、かつ、前記凹凸部が重なり合うようにすることで、外周摺動面とリング上面にのみ開口する第一合い口部と外周摺動面とリング下面にのみ開口する第二合い口部と、前記第一、第二合い口部の間に存在するリング上下面と内周面にのみ開口する第三合い口部とを設けた合い口形状を形成し、好ましくは合い口部近傍の厚さ寸法より該合い口部近傍以外の厚さ寸法を小さくしたことを特徴とするシール装置を提供する。
【００１０】
【作用】
自己張力が少ないもしくは無いに等しい四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）よりも剛性のあるポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）にカーボン繊維を添加した合成樹脂製のシールリングは合い口部を特殊合い口形状として形成するに必要な厚さを確保し、その他の部位は合い口部分より薄くして剛性を弱めて、内周に作用する油圧が低圧でも容易に外周摺動面をハウジング内周面に摺接させてシール性能を確保する。
【００１１】
シールリングの側面をテーパ面としテーパ面は常にリング溝側壁面の縁に接し、摺接による損失トルクを小さくさせ、なおかつシール性能を確保する。
シールリングの外周面を円弧状として、ハウジングやシャフトに振れがあっても円弧面が常にハウジング内周面に摺接させるのに有効に作用しシール性能を確保する。上記の構成でのシールリングを使用することにより従来技術にて経験した低油圧域での油漏れを防止できる。
【００１２】
【実施例】
図１および図２に本発明の第１実施例のシールリングを示すが、このシールリングを用いるシール装置は、図１に示すものと構成が同一なので、詳細な説明は省略する。
シャフト２とハウジング６はスチール製（ＪＩＳＳ４５Ｃ）からなり、シールリング２０はポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）にカーボン繊維を添加した合成樹脂材からなる。シールリング２０はその両側面２１、２１に内周側がその幅を小さくするテーパ面を有しその傾斜角は２〜１０度、好ましくは５度とする。
シールリングの外周面２２を２〜５０Ｒの曲率の円弧面とし、好ましくは２０Ｒとする。合い口形状は端面が対向する３つの合い口部を周方向に対して異なった位置に独立して配置された特殊合い口形状を形成して更なるシール性能の向上を可能とさせ、該特殊合い口形状を形成させるに必要なシールリングの厚さ寸法ａ_１を合い口部近傍に確保しそれ以外の厚さ寸法Ａはａ_１より小さいものとし、その厚さ寸法は０．２ｍｍ以上とする。
【００１３】
シール装置のシャフトとハウジングの間には、クリアランスが存在し概ね０．２ｍｍ以下であり、又、テーパ面が常にリング溝側壁面の縁に接し油漏れを防止する作用を発揮させるには厚さ寸法Ａは０．２ｍｍ以上を確保するものとし、その寸法は外径寸法により適宜設計することができる。
【００１４】
次に、特殊合い口形状について説明する。図１と図２に示すように、シールリング２０の合い口２３は、シールリング２０の上面と外周面２２との隅部を開口した第１の凹部２４と、該第１の凹部２４に対応する形状であって第１の凹部２４に対向する端面に形成された第１の凸部２５とにより作られる第１の合い口２６と；シールリング２０の下面と外周面２２との隅部であって第１の凹部２４の上面と同上面を有する第２の凸部２７と、該第２の凸部２７に対応する形状であって第２の凸部２７に対向する端面に形成された第２の凹部２８とにより作られる第２の合い口２９と；および合い口２３の内周面より半径方向内方へ突出する対の突部３０、３０の対向端面間に作られる第３の合い口３１とより構成される。
シールリング２０の通常の厚みは突部３０、３０の厚みに対応するので、他の部分の厚みは薄くなっていることになる。
【００１５】
図３に示す例は、厚みＡ相当の突部３０をシールリング２０の内周面に複数個離間して設けたもので、この例も、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）のシールリング２０の剛性を弱め、低油圧域において油洩れを低減させる。
【００１６】
図４に示す例は、シールリング２０の合い口２３の部分の厚みがａ_１、その対向する部分の厚みをＡとするよう外周面２２の中心と内周面の中心とを偏心させたもので、この第３実施例も、第１と第２実施例のシールリング２０とほぼ同一の作用をなすものである。
【００１７】
次に本発明の図１および図２の第一実施例のテスト結果を説明する。シールリング２０はポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）にカーボン繊維を添加した合成樹脂製とし、外径φ５２、幅２．３ｍｍ、厚さａ_１２．３ｍｍ、厚さＡ１．４ｍｍ、外周面２２の円弧面は２０Ｒ、側面２１、２１のテーパ面の傾斜角を５°とする。
合い口２３は特殊合い口形状とし図２に示すＬ寸法はｍ寸法より大きいものとし第一実施例ではＬ＝６ｍｍ、ｍ＝５ｍｍで設定した。
従来例のシールリングは図７に示す断面形状のもので、材質、基本寸法は本発明の実施例と同じであり外周摺動面と側面テーパ面も同一の仕様である。合い口形状が直角合い口であり、厚さ寸法ａ_１は２．３ｍｍと外径と内径とが同心円で形成されている。
両シールリングを図６に示すシール装置に装備させシール性能確認テストをする。ハウジング６の回転数を７０００ｒｐｍ、油圧０．１ＭＰａから１．０ＭＰａ、油温１２０℃の条件下での本発明の第一実施例と従来例との油漏れ量を図５に示す。低油圧域０．１ＭＰａから０．４ＭＰａにおいて従来例より第一実施例の油漏れは少ないレベルとなっており０．６ＭＰａから１．０ＭＰａの油圧域においては、従来例のシールリングも内周に作用する油圧を受け外周摺動面がハウジング内周面に摺接するので油漏れ量の増加傾向は同じになり、油漏れ量の差異は合い口形状の違いでその性能に差が生じた。
【００１８】
【効果】
本発明のポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）をベースとする合成樹脂製のシールリングは、その外周側の円弧面とテーパ状側面と合い口形状を端面が対向する３つの合い口部を周方向に対して異なった位置に独立して配置された特殊合い口形状として、該シールリングの厚さ寸法を特殊合い口形状を成立させるに充分な寸法ａ_１より小さい寸法Ａを合い口部近傍を除く部分に設定して該シールリングの剛性を弱めて低油圧域でも容易に応答し油漏れを低減させ、このシールリングを用いたシール装置は、耐久性に優れ、ピストンのストロークを常に一定のものとさせる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例の部分斜視図である。
【図２】本発明の第一実施例の平面図である。
【図３】本発明の第二実施例の平面図である。
【図４】本発明の第三実施例の平面図である。
【図５】油圧と油洩れの関係を示すグラフ図である。
【図６】シールリングを用いる装置の断面図である。
【図７】従来のシールリングの断面図である。
【符号の説明】
２シャフト
４リング溝
６ハウジング
２０シールリング
２１側面
２２外周面
２３特殊合い口
２６第１の合い口
２９第２の合い口
３１第３の合い口

Claims

合口端面の対向する３つの合口部が周方向に対して異なった位置に配置され、外周摺動面から径方向途中までの範囲にわたって周方向に伸びる凸部と該凸部の端面から凸部の突出長よりも周方向に深く切欠いて形成される凹部とを設け、且つ前記凹凸部が重なり合うようにすることで外周摺動面とリング上面に開口する第一合口部、外周摺動面とリング下面に開口する第二合口部、並びに前記第一及び、第二合口部の間に存在するリング上下面と内周面に開口する第三合口とを設けたポリエーテルエーテルケトン又はその複合材からなるシールリングにおいて、側面をテーパ面、外周面を円弧面とし、前記合口を形成した部位以外、或いは合口を形成した部位及び内周面に突部が形成された部位以外の厚さ寸法を小さくしたことを特徴とするシールリング。