JP4887718B2 - Sealing device - Google Patents
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本発明は、相対的に往復動と回転動とを行い、かつ偏心が生じる2部材間の環状隙間を密封する密封装置に関し、例えば、無断変速機のパワーローラの傾転角制御をするサーボピストンに用いるのに適した密封装置に関するものである。 The present invention relates to a sealing device that relatively reciprocates and rotates and seals an annular gap between two members where eccentricity occurs. For example, a servo piston that controls the tilt angle of a power roller of a continuously variable transmission The present invention relates to a sealing device suitable for use in the above.
従来、無断変速機におけるサーボピストンとサーボピストンボディ及びコントロールバルブボディとの隙間を密封するシール部材として、樹脂製のシールリングが使用されている(特許文献1参照)。図9に無断変速機のサーボピストン部分の断面図を示す。 Conventionally, a resin seal ring has been used as a seal member for sealing a gap between a servo piston, a servo piston body, and a control valve body in a continuously variable transmission (see Patent Document 1). FIG. 9 shows a sectional view of the servo piston portion of the continuously variable transmission.
サーボピストンボディ13内に嵌合されたサーボピストン9は、コントロールバルブボディ14に設けられた油路からの圧力指令に応動して軸線O3方向に移動することにより、トラニオン4を軸線O3方向にストロークさせる。この時パワーローラの回転軸線O2と入出力コーンディスクの回転軸線とのオフセットによって、パワーローラが入出力コーンディスクから首振り分力を受けて軸線O3の周りに傾転することにより、変速機の変速比が変化する。そして、所定変速比になったところで、変速比フィードバック制御によりサーボピストン9を介してトラニオン4を元のストローク位置に戻すことにより、当該所定速度比が維持される。
The
このように変速機の変速においては、サーボピストン9は往復動と回転(傾転)の二種類の運動を行うことになる。したがって、サーボピストン9とサーボピストンボディ13及びコントロールバルブボディ14との隙間を密封するシール15〜19は、往復動と回転のいずれの運動を行った場合でもシール性が維持されるものが要求される。特に無断変速機の場合は、機構上そのストローク位置と傾転角度を正確に制御する必要があるため、高度な低リーク性が要求される。
As described above, in shifting the transmission, the
また、軸線O3周りに回転するパワーローラを支持するトラニオン4が伝動中の力F2により、リンク7、8との連節点5、6間において曲げ変形され、これに起因してサーボピストン9は傾斜する。このため、特許文献1では、サーボピストン9とこれをガイドする孔壁との隙間を、球面継手6から遠ざかるにつれて大きくすることで、サーボピストン9とサーボピストンボディ13及びコントロールバルブボディ14とが干渉することを防止している。
Further, the
この場合、サーボピストン9はサーボピストンボディ13及びコントロールバルブボディ14に対して大きく偏心するため、このような偏心が生じた場合でもシール性を維持可能なシール部材が要求される。
しかしながら、図10に示すようなシールリングを用いた場合には、油圧方向が変わる際に、シールリング100の移動に伴って漏れが発生してしまう(図10では、油圧を図上右方向に切り替える場合を示す)。 However, when a seal ring as shown in FIG. 10 is used, when the hydraulic pressure direction changes, leakage occurs with the movement of the seal ring 100 (in FIG. 10, the hydraulic pressure is moved to the right in the figure). Indicates when to switch).
往復運動用に適したシールとしては、図11に示すような、ゴム状弾性体リング101と樹脂リング102からなる組合せシールが従来から知られているが(特許文献2、3参照)、回転運動も併せて生じる場合には、耐摩耗性の低いゴム状弾性体リング101が樹脂リング102と摺動してしまう場合があり(図11中C)、ゴム状弾性体リング101の摩耗によりシール性の低下等をもたらすおそれがある。特に、サーボピストンのように往復動と回転とが頻繁に起こる場合には、組合せシールの適用は困難である。
As a seal suitable for reciprocating motion, a combination seal composed of a rubber-like
また、偏心が生じる場合には、シール部材に偏心追随性がないと、サーボピストン9の回転時に該隙間から密封流体が非密封流体側に漏れるおそれがある。したがって、偏心が生じた場合にもシール性を維持するために、ゴム状弾性体リング101のつぶし代を大きくとる必要がある(図12a)。しかし、つぶし代を大きくとると装着時の溝に対するゴム状弾性体リング101の充填率が高くなり、シール拡張力が大きくなってしまう(図12b)。その結果、シール摺動時に生じる摩擦が大きくなってしまい、機器の作動に支障が生じてしまう。
In the case where eccentricity occurs, if the seal member does not follow eccentricity, the sealing fluid may leak from the gap to the non-sealing fluid side when the
本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、往復動と回転動の両方が生じる場合でもシール性が維持され、かつ、シール部材の耐久性が向上される密封装置を提供すること、および、さらに偏心が生じる場合でも安定したシール性を得ることができる密封装置を提供することにある。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems of the prior art. The object of the present invention is to maintain the sealing performance even when both reciprocating motion and rotational motion occur, and the durability of the sealing member. It is an object of the present invention to provide a sealing device that can improve the above-described characteristics and to provide a sealing device that can obtain a stable sealing performance even when eccentricity occurs.
上記目的を達成するために本発明の密封装置にあっては、
相対的に往復動と回転動とを行い、かつ偏心が生じる、無断変速機におけるサーボピストンとサーボピストンボディ及びコントロールバルブボディとの間の環状隙間を密封する密封装置であって、
サーボピストン、サーボピストンボディ及びコントロールバルブボディのいずれかに設けられる周方向溝と、
前記周方向溝の溝底側に装着される弾性体リングと、
前記周方向溝の開口側に装着され他方の部材に摺動する樹脂リングと、
を備える密封装置において、
前記周方向溝の溝底面は、溝底中央から両側の溝側壁に向かってそれぞれ開口側に傾斜する傾斜面を両側に備えており、
前記サーボピストンとサーボピストンボディ及びコントロールバルブボディとの間で偏心が生じると、前記弾性体リング及び前記樹脂リングが高圧側からの圧力により低圧側に押し付けられる際に、前記弾性体リングが前記傾斜面をせり上がりながら低圧側へ移動することを特徴とする。
In order to achieve the above object, in the sealing device of the present invention,
A sealing device that seals an annular gap between a servo piston, a servo piston body, and a control valve body in a continuously variable transmission that relatively reciprocates and rotates, and that is eccentric .
A circumferential groove provided in one of the servo piston, servo piston body and control valve body ;
An elastic ring attached to the groove bottom side of the circumferential groove;
A resin ring mounted on the opening side of the circumferential groove and sliding on the other member;
A sealing device comprising:
The groove bottom surface of the circumferential groove has inclined surfaces on both sides that are inclined toward the opening side from the groove bottom center toward the groove sidewalls on both sides, respectively .
When eccentricity occurs between the servo piston , the servo piston body, and the control valve body , the elastic ring is inclined when the elastic ring and the resin ring are pressed against the low pressure side by the pressure from the high pressure side. It is characterized by moving to the low pressure side while raising the surface.
このように、偏心が生じた場合には、高圧側からの圧力により弾性体リングは傾斜面をせり上がりながら低圧側に押し付けられるので、つぶし代が確保されシール性を維持することができる。したがって、充填率を上げずにつぶし代を確保することができるので、過大な緊迫力が発生することがなく、密封装置の摺動時の摩擦が大きくならない。 As described above, when the eccentricity occurs, the elastic ring is pressed against the low pressure side while raising the inclined surface by the pressure from the high pressure side, so that the crushing margin is secured and the sealing performance can be maintained. Therefore, the crushing allowance can be ensured without increasing the filling rate, so that an excessive tightening force is not generated and the friction during sliding of the sealing device does not increase.
このように、軸方向両側に傾斜面を設けることにより、往復動によって油圧方向が切り替わった場合でも、偏心に対するシール性を発揮することができる。 As described above, by providing inclined surfaces on both sides in the axial direction, even when the hydraulic direction is switched by reciprocation, the sealing performance against eccentricity can be exhibited.
以上説明したように、本発明により、往復動と回転動の両方に対してシール性を維持することができ、かつ、シール部材の耐久性を向上させることができる。また、さらに偏心が生じる場合でも、低フリクションの安定したシール性を得ることができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to maintain the sealing performance against both the reciprocating motion and the rotational motion, and to improve the durability of the sealing member. Further, even when eccentricity occurs, a stable seal with low friction can be obtained.
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、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。 The best mode for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail below with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified. .
図1〜図2を参照して、第1の実施例に係る密封装置について説明する。図1は、本発明の第1の実施例に係る密封装置を示す模式的断面図である。図2は、本発明の第1の実施例に係る密封装置の装着時の状態を示す模式的断面である。 The sealing device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a sealing device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic cross section showing a state when the sealing device according to the first embodiment of the present invention is mounted.
本発明の第1の実施例に係る密封装置は、例えば、図9に示すような無断変速機のサーボピストン等の往復動、回転動、偏心が生じる箇所であって、高い密封性が要求される箇所に適用可能な密封装置である。 The sealing device according to the first embodiment of the present invention is a portion where reciprocation, rotation, and eccentricity of a servo piston or the like of a continuously variable transmission as shown in FIG. 9, for example, requires high sealing performance. It is a sealing device that can be applied to any location.
密封装置は、弾性体リングであるOリング1と樹脂リング2とから構成され、ハウジング3と、ハウジング3の軸穴に挿入された軸4との間の環状の隙間を密封するものであり、軸4の外周に設けられた周方向溝40に装着される。ハウジング3と軸4は、相対的に往復動と回転動とを行い、偏心が生じる場合もある。
The sealing device is composed of an O-ring 1 and a
Oリング1は、円形の断面形状を有するゴム状弾性体製の密封部材であり、周方向溝40の溝底面41側に装着される。樹脂リング2は、略矩形状の断面形状を有する樹脂材製の密封部材であり、周方向溝40の開口側(ハウジング3側)に装着される。
The O-ring 1 is a sealing member made of a rubber-like elastic body having a circular cross-sectional shape, and is attached to the
Oリング1と樹脂リング2は互いに密着して周方向溝40内に装着される。Oリング1は、溝底面41に対してしめ代Iを有するので、装着時に溝底面41と樹脂リング2に挟まれて径方向に圧縮される。Oリング1の弾性復元力は、樹脂リング2をハウジング3の方向に付勢する押圧力として作用する。
The O-ring 1 and the
樹脂リング2のハウジング3との摺動面上にはテーパ21が設けられている。そのため、樹脂リング2とハウジング3との接触面Aが、テーパ21を設けない場合と比べて小さくなり、樹脂リング2とハウジング3との摺動抵抗が低減される。そうすると、接触面Aに対するOリング1と樹脂リング2との接触面Bの面積は相対的に増加することになる。その結果、接触面Bに生じる摺動抵抗が接触面Aに生じる摺動抵抗に対して相対的に大きくなるため、軸4がハウジング3に対して回転運動する際にOリング1と樹脂リング2とが互いに摺動するのを抑制することができる。したがって、Oリング1と樹脂リング2との摺動によるシール部材の摩耗を抑制することができ、密封装置の耐久性の向上を図ることができる。
A
また、このように、組合せシールを往復動と回転動の両方が生じる箇所に好適に適用することができるので、従来使用していたシールリングと比べて安定したシール性を得ることができる。 In addition, since the combination seal can be suitably applied to a place where both the reciprocating motion and the rotational motion are generated as described above, a stable sealing performance can be obtained as compared with a conventionally used seal ring.
本実施例においては、ゴム状弾性体であるOリング1の材質としては、耐油性、圧縮永久歪性、機械的強度が良い材質が好ましく、例えば、水素化ニトリルゴム(HNBR)が好ましい。また、樹脂リング2の材質としては、低摩擦材が好ましく、例えば、四フッ化エチレン樹脂(PTFE)が好ましい。ハウジング3および軸4は金属製である。
In the present embodiment, the material of the O-ring 1 that is a rubber-like elastic body is preferably a material having good oil resistance, compression set, and mechanical strength, such as hydrogenated nitrile rubber (HNBR). Moreover, as a material of the
ここで、図3を参照して、樹脂リングとハウジングとの接触面積(軸方向の接触幅)を変えた場合の油圧と摺動抵抗との関係を説明する。図3は、油圧と摺動抵抗との関係を示す図表である。 Here, with reference to FIG. 3, the relationship between the hydraulic pressure and the sliding resistance when the contact area (contact width in the axial direction) between the resin ring and the housing is changed will be described. FIG. 3 is a chart showing the relationship between hydraulic pressure and sliding resistance.
図に示すように、接触面Aの接触幅を小さくするほど接触面Aに生じる摺動抵抗が低下することがわかる。 As shown in the figure, it can be seen that the sliding resistance generated on the contact surface A decreases as the contact width of the contact surface A decreases.
本実施例においては、接触面Aを小さくするためにテーパ21を設けているが、テーパを設ける代わりに面取りを設けても同様の効果が得られるのはいうまでもない。
In the present embodiment, the
図4を参照して、第2の実施例に係る密封装置について説明する。図4は、本発明の第2の実施例に係る密封装置を示す模式的断面図である。なお、上記実施例と同様の構成については同一の番号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ以下述べる。 With reference to FIG. 4, the sealing apparatus which concerns on a 2nd Example is demonstrated. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a sealing device according to a second embodiment of the present invention. In addition, the same number is attached | subjected about the structure similar to the said Example, the description is abbreviate | omitted, and only a different point is described below.
本実施例においては、溝底41側に装着されるシール部材として、Oリングの代わりに、略矩形の断面形状を有する弾性体リング5を採用している。弾性体リング5の樹脂リング2との当接面(外周面)51は、弾性体リング5の軸方向の幅寸法いっぱいに拡がる周面となっている。したがって、Oリングを使用した場合と比べて、樹脂リング2との接触面Bが大きくなるため、シール部材同士の摺動を抑制することができる。
In the present embodiment, an
図5を参照して、第3の実施例に係る密封装置について説明する。図5は、本発明の第3の実施例に係る密封装置を示す模式的断面図である。なお、上記実施例と同様の構成については同一の番号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ以下述べる。 With reference to FIG. 5, the sealing device according to the third embodiment will be described. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a sealing device according to a third embodiment of the present invention. In addition, the same number is attached | subjected about the structure similar to the said Example, the description is abbreviate | omitted, and only a different point is described below.
本実施例においては、弾性体リング6の樹脂リング2との当接面(外周面)61は、弾性体リング6の軸方向の幅寸法いっぱいに拡がる周面となっている。したがって、Oリングを使用した場合と比べて、樹脂リング2との接触面Bが大きくなるため、シール部材同士の摺動を抑制することができる。
In this embodiment, the contact surface (outer peripheral surface) 61 of the elastic ring 6 with the
図6を参照して、第4の実施例に係る密封装置について説明する。図6は、本発明の第4の実施例に係る密封装置を示す模式的断面図である。なお、上記実施例と同様の構成については同一の番号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ以下述べる。 With reference to FIG. 6, the sealing apparatus which concerns on a 4th Example is demonstrated. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a sealing device according to a fourth embodiment of the present invention. In addition, the same number is attached | subjected about the structure similar to the said Example, the description is abbreviate | omitted, and only a different point is described below.
本実施例においては、樹脂リング2のハウジング3との摺動面上には周方向の潤滑溝23が設けられている。したがって、樹脂リング2とハウジング3との接触面積Aは小さくなり、また、潤滑溝23に作用する潤滑油により、樹脂リング2とハウジング3との摺動抵抗が低減される。その結果、Oリング1と樹脂リング2との摺動抵抗が相対的に大きくなるので、回転運動時のOリング1と樹脂リング2との摺動を抑制することができる。したがって、Oリング1と樹脂リング2との摺動によるシール部材の摩耗を抑制することができるので、密封装置の耐久性を向上させることができる。
In this embodiment, a circumferential lubricating groove 23 is provided on the sliding surface of the
図7を参照して、第5の実施例に係る密封装置について説明する。図7は、本発明の第5の実施例に係る密封装置を示す模式的断面図である。なお、上記実施例と同様の構成については同一の番号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ以下述べる。 With reference to FIG. 7, a sealing device according to a fifth embodiment will be described. FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a sealing device according to a fifth embodiment of the present invention. In addition, the same number is attached | subjected about the structure similar to the said Example, the description is abbreviate | omitted, and only a different point is described below.
本実施例においては、第4の実施例において樹脂リング2のハウジング3との接触面上に設けられた潤滑溝23が複数設けられている。潤滑溝23を設けることによる効果は第4の実施例と同様である。
In the present embodiment, a plurality of lubrication grooves 23 provided on the contact surface of the
図8を参照して、第6の実施例に係る密封装置について説明する。図8(a)は、本発明の第6の実施例に係る密封装置を示す模式的断面図である。図8(b)は、本発明の第6の実施例に係る密封装置の装着時の状態を示す模式的断面である。なお、上記実施例と同様の構成については同一の番号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ以下述べる。 With reference to FIG. 8, a sealing device according to a sixth embodiment will be described. FIG. 8A is a schematic cross-sectional view showing a sealing device according to a sixth embodiment of the present invention. FIG. 8B is a schematic cross section showing a state when the sealing device according to the sixth embodiment of the present invention is mounted. In addition, the same number is attached | subjected about the structure similar to the said Example, the description is abbreviate | omitted, and only a different point is described below.
本実施例においては、Oリング1および樹脂リング2が装着される周方向溝40の溝底に傾斜面43が設けられている。傾斜面43は、溝底中央から溝側壁42に向かって溝開口側に傾斜している。Oリング1は傾斜面43に対してつぶし代Iが形成される。そして、ハウジング3と軸4とが偏心した場合、高圧側からの圧力を受けてOリング1と樹脂リング2は低圧側に押し付けられることになるが、この際、Oリング1は傾斜面43をせり上がりながら移動することになる。すなわち、圧力の印加により低圧側に移動する際もOリング1はつぶし代を発生させながら移動することになる。したがって、偏心が生じた場合でもシール性を維持することができ、安定したシール性を得ることができる。また、傾斜面43によりOリングの充填率を上げずにつぶし代を確保することができるので、高充填率による過大な緊迫力の発生がない。したがって、過大な緊迫力によるシール摺動時の摩擦の増大がなく、機器の作動の障害となることがない。
In the present embodiment, an
さらに、本実施例においては、周方向溝40の両方の側壁42のそれぞれに対して傾斜面43が設けられている。このように、軸方向の両方向にそれぞれ傾斜面43を設けることにより、往復動によって油圧方向が切り替わった場合でも、偏心に対しての傾斜面43によるシール性維持の効果を得ることができる。
Furthermore, in this embodiment, an
なお、本実施例における傾斜面43の傾斜角度としては0°より大で45°以下程度であることが好ましい。
Note that the inclination angle of the
以上の上記実施例においては、周方向溝を軸に設けてハウジングに摺動する構成を示したが、周方向溝をハウジングに設けて軸に摺動する構成にも本発明を好適に用いることができるのはいうまでもない。 In the above embodiment, the configuration in which the circumferential groove is provided on the shaft and slides on the housing has been described. However, the present invention is also suitably used for the configuration in which the circumferential groove is provided on the housing and slides on the shaft. Needless to say, you can.
1 Oリング
2 樹脂リング
21 テーパ
3 ハウジング
4 軸
40 周方向溝
43 傾斜面
1 O-
Claims (1)
サーボピストン、サーボピストンボディ及びコントロールバルブボディのいずれかに設けられる周方向溝と、
前記周方向溝の溝底側に装着される弾性体リングと、
前記周方向溝の開口側に装着され他方の部材に摺動する樹脂リングと、
を備える密封装置において、
前記周方向溝の溝底面は、溝底中央から両側の溝側壁に向かってそれぞれ開口側に傾斜する傾斜面を両側に備えており、
前記サーボピストンとサーボピストンボディ及びコントロールバルブボディとの間で偏心が生じると、前記弾性体リング及び前記樹脂リングが高圧側からの圧力により低圧側に押し付けられる際に、前記弾性体リングが前記傾斜面をせり上がりながら低圧側へ移動することを特徴とする密封装置。 A sealing device that seals an annular gap between a servo piston, a servo piston body, and a control valve body in a continuously variable transmission that relatively reciprocates and rotates, and that is eccentric .
A circumferential groove provided in one of the servo piston, servo piston body and control valve body ;
An elastic ring attached to the groove bottom side of the circumferential groove;
A resin ring mounted on the opening side of the circumferential groove and sliding on the other member;
A sealing device comprising:
Groove bottom of the circumferential groove is provided on both sides an inclined surface inclined respectively opening side from the groove bottom center toward both sides of the groove side wall,
When eccentricity occurs between the servo piston , the servo piston body, and the control valve body , the elastic ring is inclined when the elastic ring and the resin ring are pressed against the low pressure side by the pressure from the high pressure side. A sealing device that moves to a low-pressure side while raising a surface.
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