JP4752338B2

JP4752338B2 - シールリング

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Publication number: JP4752338B2
Application number: JP2005169214A
Authority: JP
Inventors: 巌平良
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2005-06-09
Filing date: 2005-06-09
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2025-06-09
Also published as: JP2006342889A

Description

本発明は、互いに相対回転自在に設けられた２部材間の環状隙間をシールするためのシールリングに関するものである。

従来、この種のシールリングは、例えば、自動車の自動変速機等の油圧装置に用いられている。

図８は背景技術に係るシールリング１００を、軸３００に設けられた環状溝３０１に装着した状態を示す模式的断面図である。なお、シールリング１００においては、断面を示すものであるが、便宜上ハッチングを施していない。

図示のシールリング１００は、軸孔が設けられたハウジング２００と、この軸孔に挿入された軸３００との間の環状隙間をシールするためのものであり、軸３００の環状溝３０１に装着されて使用されるものである。

このようなシールリングにおいて、外周面や端面に溝を設けることによって、焼付きや異常摩耗等の発生を防止したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
実開昭５８−１７５２６２号公報

ところで、密封対象流体側Ｏから非密封対象流体側Ａに向けて圧力Ｐがかかると、シールリング１００は、非密封対象流体側Ａに押圧されて環状溝３０１の側壁面に接触し、軸３００が回転した場合には、環状溝３０１の側壁面３０２に摺動することとなる。

このように圧力Ｐがかかった場合において、圧力Ｐや回転数が小さい場合には、特に問題はないが、圧力Ｐが大きくなったり、回転数が大きくなるような厳しい条件となった場合、シールリング１００は、環状溝３０１の側壁面３０２に強く押し付けられて、環状溝３０１の側壁面３０２との間の摺動によって急激に摩耗してしまう（図９参照）ことが懸念される。図９は環状溝３０１の側壁面３０２との間の摺動によって摩耗してしまったシールリング１００を示す概略断面図である。図９において、符号１０１で示す領域（一部点線で囲まれた領域）が摩耗してしまった領域である。

特許文献１に記載のシールリングのように、端面に溝を設けた場合であっても、該シールリングが環状溝３０１の側壁面３０２に強く押し付けられてしまうような条件になると、該シールリングの摩耗が懸念される。

本発明は、上記したような事情に鑑みてなされたものであり、耐久性を向上させたシールリングを提供することを目的とする。

上記目標を達成するために本発明にあっては、
同軸的に相対回転自在に組付けられる２部材のうち、一方の部材に設けられた環状溝の非密封対象流体側の側壁面に接触する第１シール部と、
前記２部材のうち、他方の部材表面に接触する第２シール部と、
を備え、これらのシール部によって、前記２部材間の環状隙間を密封するシールリングにおいて、
前記第１シール部を含むシールリングの側面には、前記第１シール部を越えてシールリングの内周側から外周側までシールリングの周長よりも長く螺旋状に延びて密封対象流体側と非密封対象流体側とを連通する溝であって、密封対象流体を導入する導入部と、溝と環状溝の前記側壁面とにより形成される流路の断面積が密封対象流体側から非密封対象流体側に向かうにしたがって小さくなるように設けられることにより前記導入部から導入された密封対象流体の圧力を上昇させる昇圧部と、を有し、密封対象流体を密封対象流体側から非密封対象流体側まで通過させる溝が設けられていることを特徴とする。

このように構成することにより、溝を通過する密封対象流体の圧力を上昇させることができる。そして、この圧力が、環状溝の非密封対象流体側の側壁面からシールリングを離す方向に作用することとなるので、シールリングが該側壁面に押し付けられる力を弱めることができる。したがって、シールリングが環状溝の非密封対象流体側の側壁面に押し付けられることによって摩耗してしまうことを抑制することができ、シールリングの耐久性を向上させることができる。

このように構成することにより、密封対象流体が溝を通過することによって該密封対象流体の圧力をより高めることができる。したがって、密封対象流体側から作用する密封対象流体の圧力が高圧となる程、及び／又は、二部材間の相対回転動作が高回転となる程、溝を通過する密封対象流体の圧力を高くすることができるので、シールリングが環状溝の非密封対象流体側の側壁面に押し付けられる力を弱めることができる。すなわち、高圧・高回転となるような厳しい条件においても、シールリングの摩耗を抑制し、シールリングの耐久性を向上させることができる。

螺旋状とすることにより、密封対象流体が通過する溝の長さを長くするとることができるので、該密封対象流体の圧力をより高めることができる。したがって、密封対象流体側から作用する密封対象流体の圧力が高圧となる程、及び／又は、二部材間の相対回転動作が高回転となる程、溝を通過する密封対象流体の圧力を高くすることができるので、シールリングが環状溝の非密封対象流体側の側壁面に押し付けられる力を弱めることができる。すなわち、高圧・高回転となるような厳しい条件においても、シールリングの摩耗を抑制し、シールリングの耐久性を向上させることができる。

前記溝は、前記流路において密封対象流体側から非密封対象流体側に向かう方向が、前記他方の部材に対して前記一方の部材が相対回転する回転方向と同一方向となるように設けられていること設けられていることも好ましい。

このように構成することにより、二部材間の相対回転動作により生ずる慣性力（遠心力）の作用を利用して、溝内に密封対象流体を取り込むことができる。さらに、二部材間の相対回転動作に基づいて、外周側に向かって螺旋状の溝を通過して行く密封対象流体の圧力の大きさが変化することとなり、高回転となる程、慣性力の作用によって、溝を通過して行く密封対象流体の圧力がより高められるので、シールリングが環状溝の非密封対象流体側の側壁面に押し付けられる力を弱めることができる。したがって、高回転となる程、シールリングの摩耗を抑制し、シールリングの耐久性を向上させることができる。

本発明によれば、耐久性を向上させたシールリングを提供することが可能となる。

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例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

図１〜図３を参照して、本発明の実施の形態に係るシールリング１について説明する。図１は本発明の実施の形態に係るシールリング１の平面図、図２は本実施の形態に係るシールリング１を、軸７に設けられた環状溝７１に装着した状態を示す一部破断斜視図、図３（ａ），（ｂ）は、それぞれ、図１に示すシールリング１のＡ−Ａ断面，Ｂ−Ｂ断面を示す図である。なお、便宜上、図１において螺旋溝４をハッチングにて示し、図２においてシールリング１００の断面にはハッチングを施していない。

シールリング１は、同軸的に相対回転自在に設けられた二部材間の環状隙間、すなわち、軸孔が設けられた他方の部材としてのハウジング８と、この軸孔に挿入された一方の部材としての軸７との間の環状隙間を密封するためのものであり、軸７に設けられた環状溝７１に装着されて使用されるものである。

また、シールリング１は、樹脂材料から形成され、断面形状が略矩形状を呈する環状の部材であって、軸７に設けられた環状溝７１の非密封対象流体側Ａの側壁面７２に密封接触する第１シール部２と、ハウジング８に設けられた軸孔の内周面８１に密封接触する第２シール部３と、を備えている。

そして、本実施の形態の特徴的な構成として、シールリング１の第１シール部２には、螺旋状の螺旋溝４が設けられている。

螺旋溝４は、シールリング１の内周側１１から外周側１２まで、軸７の回転方向（図１に示す矢印Ｒ方向）と同一方向に向かって、螺旋状に設けられている。ここで、螺旋溝４は、内周側１１端部から外周側１２に向かって設けられている。すなわち、シールリング１の非密封対象流体側Ａの側面（第１シール部２を構成している面、端面）と、内周面１３とにより構成される角部１４（図２参照）の一部においても、螺旋溝４が形成されている。そして、角部１４の一部において螺旋溝４が設けられている部分が、図１に矢印Ｃで示すように螺旋溝４内に密封対象流体を導入する導入部１５（図１参照）を構成している。

さらに、螺旋溝４は、内周側１１から外周側１２に向かって徐々に断面積が小さくなるように設けられている。すなわち、図１，３に示すように、螺旋溝４の断面を内周側１１から外周側１２に向かって順に、断面ａ，断面ｂ，断面ｃ，断面ｄとした場合に、断面ａ〜ｄの断面積の大きさは、（断面ａ）＞（断面ｂ）＞（断面ｃ）＞（断面ｄ）となるように設けられている。ここで、内周側１１から外周側１２に向かって徐々に断面積が小さくなるように設けられているということは、厳密には、螺旋溝４の両側に、第１シール部２のうち側壁面７２に接触する部分が存在する範囲において言うことができる。また、螺旋溝４においては、内周側１１から外周側１２に向かって徐々に断面積が小さくなるように設けられることにより昇圧部が構成されている。

また、螺旋溝４は、外周側１２端部まで設けられることによって、図１に矢印Ｄで示すように密封対象流体を排出している。

このように構成されたシールリング１においては、密封対象流体側Ｏから非密封対象流体側Ａに向けて、図２中矢印Ｐ方向に圧力がかかると、シールリング１は非密封対象流体
側Ａに押圧されるため、第１シール部２は環状溝７１の側壁面７２を押圧し、また、第２シール部３は環状溝７１に対向する軸孔の内周面８１を押圧し、それぞれの位置でシールする。

このようにして、シールリング１は、密封対象流体の非密封対象流体側Ａへの漏れを防止していた。

本実施の形態のシールリング１は、特に、自動車の自動変速機等の油圧装置に好適に適用することができるものであるが、シールリング１の適用範囲としては、例えば、自動車や鉄道車両，船舶，その他一般産業用機器などの装置に広く用いることができる。また、その密封対象流体は、例えば潤滑油であり、特に自動車の自動変速機に利用される場合にはＡＴＦ（オートマチック・トランスミッション・フルード）に相当するものである。

これらの装置においては、装置作動時に密封対象流体たる潤滑油が非常に高圧になったり、軸７とハウジング８とが非常に高速に相対回転する場合がある。

このような厳しい条件となった場合、本実施の形態においては、シールリング１に断面積が徐々に小さくなる螺旋溝４を設けたので、潤滑油が螺旋溝４を通過することにより、螺旋溝４の外周側１２端部（この端部は螺旋溝４を通過する潤滑油の排出口となる）に近づくにつれて潤滑油の圧力が高くなる（図２に示すＦ部）。

この圧力が、環状溝７１の側壁面７２からシールリング１を離す（浮かせる）作用をすることとなり、これにより、シールリング１が環状溝７１の側壁面７２に押し付けられる力が弱まることとなる。このため、シールリング１が側壁面７２に押し付けられることによって摩耗してしまうことを抑制することができ、シールリング１の耐久性を向上させることができる。

また、第１シール部２（摺動面）は潤滑油の潤滑状態が良好となるため、シールリング１と、環状溝７１の側壁面７２との間の摺動時の摩擦（抵抗）が小さくなり、トルクも低減する。このトルクの低減により、機器本体（本実施の形態においては、自動車の自動変速機）の抵抗を低減することができるので、機器本体を効率的に作動させることができる。これにより、自動車としては、燃料消費率が向上することとなる。

本実施の形態においては、螺旋溝４の断面形状を図２，３に示すように、略矩形状としているが、これに限るものではない。

図４，５は、螺旋溝４の変形例について示す概略断面図である。図４，５に示すシールリング１では、図１〜３に示すシールリング１に対して螺旋溝の断面形状が異なるものである。

螺旋溝４の断面形状は、図４に示す螺旋溝５のような略三角形状や、また、図５に示す螺旋溝６のような略円形状としてもよく、内周側１１から外周側１２に向かって徐々に断面積が小さくなるように設けられていればよい。

また、螺旋溝４において構成される昇圧部は、内周側１１から外周側１２に向かって徐々に断面積が小さくなるように設けられるものに限るものではない。昇圧部として、例えば、螺旋溝４の途中で、段差状に溝幅や溝深さが小さくなる部位（領域）が設けられていてもよく、このような部位で、潤滑油の圧力を高くすることもできる。

図６，７は、螺旋溝の他の変形例について示す平面図である。

上述した螺旋溝４，５，６においては、シールリング１の内周側１１から外周側１２まで、１つ（１本）の溝で構成されるものであったが、図６，７に示すシールリングでは、それぞれ、複数の溝９，１０により構成するものである。

図６に示す溝９は、上述した螺旋溝４同様、シールリング１の内周側１１から外周側１２まで、軸７の回転方向（図６に示す矢印Ｒ方向）と同一方向に向かって、螺旋状に設けられている。

図７に示す溝１０は、シールリング１の内周側１１から外周側１２まで、略径方向に（軸心から略放射状に）設けられるものである。

そして、溝９，１０においても、上述した螺旋溝４同様、導入部１５が設けられた内周側１１から外周側１２に向かって徐々に断面積が小さくなるように設けられることにより、昇圧部が構成されている。

このような変形例で示したシールリングにおいても、上記効果と同様の効果を得ることができる。

なお、本実施の形態の螺旋溝は、外周側１２の端部まで設けられるものでなくてもよい。

また、螺旋溝４は、環状溝７１の非密封対象流体側Ａの側壁面７２に密封接触する第１シール部２のみに設けられるものであればよいが、図２〜図５において示すように、シールリングの両側面（端面）に設けられるものであってもよい。

また、本実施の形態においては、一方の部材として軸に設けられた環状溝内にシールリングを設けた場合について説明したが、一方の部材としてハウジングに設けられた環状溝内にシールリングを設けた場合（第１シール部がハウジングの環状溝の側壁面に接触し、第２シール部が軸の外周面に接触する場合）であっても、本発明を好適に適用することができる。

本発明の実施の形態に係るシールリングの平面図である。本発明の実施の形態に係るシールリングを軸の環状溝に装着した状態を示す一部破断斜視図である。図３（ａ）は図１に示すシールリングのＡ−Ａ断面を示す図、同図（ｂ）は図１に示すシールリングのＢ−Ｂ断面を示す図である。本発明の実施の形態に係るシールリングに設けられた螺旋溝の変形例を示す図である。本発明の実施の形態に係るシールリングに設けられた螺旋溝の変形例を示す図である。本発明の実施の形態に係るシールリングに設けられた螺旋溝の変形例を示す図である。本発明の実施の形態に係るシールリングに設けられた螺旋溝の変形例を示す図である。背景技術に係るシールリングを示す図である。背景技術に係るシールリングを示す図である。

符号の説明

１シールリング
１１内周側
１２外周側
１５導入部
２第１シール部
３第２シール部
４螺旋溝
５螺旋溝（断面略三角形状）
６螺旋溝（断面略円形状）
７軸
７１環状溝
７２側壁面
８ハウジング
８１内周面
９，１０溝

Claims

同軸的に相対回転自在に組付けられる２部材のうち、一方の部材に設けられた環状溝の非密封対象流体側の側壁面に接触する第１シール部と、
前記２部材のうち、他方の部材表面に接触する第２シール部と、
を備え、これらのシール部によって、前記２部材間の環状隙間を密封するシールリングにおいて、
前記第１シール部を含むシールリングの側面には、前記第１シール部を越えてシールリングの内周側から外周側までシールリングの周長よりも長く螺旋状に延びて密封対象流体側と非密封対象流体側とを連通する溝であって、密封対象流体を導入する導入部と、溝と環状溝の前記側壁面とにより形成される流路の断面積が密封対象流体側から非密封対象流体側に向かうにしたがって小さくなるように設けられることにより前記導入部から導入された密封対象流体の圧力を上昇させる昇圧部と、を有し、密封対象流体を密封対象流体側から非密封対象流体側まで通過させる溝が設けられていることを特徴とするシールリング。
前記溝は、前記流路において密封対象流体側から非密封対象流体側に向かう方向が、前記他方の部材に対して前記一方の部材が相対回転する回転方向と同一方向となるように設けられていることを特徴とする請求項１に記載のシールリング。