JP6011777B2 - Sealing device - Google Patents
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Description
本発明は、ベルト式無段変速機や油圧機器等、液圧を発生する機器の回転部と非回転部との間に介在されて前記液圧をシールする密封装置に関する。 The present invention relates to a sealing device that is interposed between a rotating part and a non-rotating part of a device that generates hydraulic pressure, such as a belt-type continuously variable transmission or a hydraulic device, and seals the hydraulic pressure.
例えば自動車のベルト式無段変速機において、固定シーブ及びこの固定シーブに対して軸方向移動可能な可動シーブを回転させる中空のシーブ用軸の内周面と、このシーブ用軸に挿入された非回転のリテーナの筒状部の外周面との間には、可動シーブを軸方向へ動作させる油圧をシールするための密封装置として、合成樹脂製のシールリングが介装されている(例えば特許文献1参照)。しかしながら、この種のシールリングは、円周方向一カ所で切断されているので、漏れを生じことは避けられず、シール性の良いものでも10〜40cc/minの漏れを生じていた。 For example, in a belt type continuously variable transmission of an automobile, an inner peripheral surface of a hollow sheave shaft that rotates a fixed sheave and a movable sheave that can move in the axial direction with respect to the fixed sheave, and a non-insertion inserted into the sheave shaft. A sealing ring made of synthetic resin is interposed between the outer peripheral surface of the cylindrical portion of the rotating retainer as a sealing device for sealing the hydraulic pressure that moves the movable sheave in the axial direction (for example, Patent Documents). 1). However, since this type of seal ring is cut at one place in the circumferential direction, it is unavoidable that leakage occurs, and even a seal having a good sealing property causes leakage of 10 to 40 cc / min.
したがって、このような機器の密封手段としては、図4に示すように、金属製の補強環にゴム状弾性材料(ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料)で一体成形され、前記補強環に加硫接着された基部101と、この基部101から高圧空間(密封空間)A側へ向けて延びる固定リップ(内周側リップ)102と摺動リップ(外周側リップ)103を有する密封装置100も開発されている。また、この密封装置100は無端形状であって、すなわち円周方向へ連続したものとなっている。
Therefore, as a sealing means of such an apparatus, as shown in FIG. 4, a rubber-like elastic material (rubber material or synthetic resin material having rubber-like elasticity) is integrally formed on a metal reinforcing ring, and the reinforcing ring
すなわちこの密封装置100は、不図示の非回転部材の外周面に内周側の固定リップ102が密接した状態で装着されると共に、外周側の摺動リップ103が、外周の回転部材200の内周面に摺動可能に密接されることによって、密封空間Aの作動液が大気B側へ漏洩するのを防止するもので、円周方向へ連続したものとなっているため、円周方向一カ所で切断された合成樹脂製のシールリングに比較してシール性に優れている。
That is, the
しかしながら、上記従来の密封装置100によれば、密封空間Aが高圧になった場合に、摺動リップ103が外周の回転部材200の内周面にべた当たりしてトルクの上昇を来たすと共に、潤滑不足によって摺動リップ103が摩耗してそのシール性が早期に低下してしまう懸念がある。
However, according to the
これは、摺動リップ103の内周面に作用する液圧P1の受圧面積と、摺動リップ103の密接摺動部103aよりも密封空間A側で摺動リップ102の外周面に作用する液圧P2の受圧面積との差δが大きく、すなわち符号δで示す領域において摺動リップ103の内周面に作用する液圧P1が、この摺動リップ102を外周の回転部材200の内周面に押し付けるように作用するので、密封空間Aが高圧のときには摺動リップ102が液圧P1によって図中に破線で示すように変形し、面圧上昇による摺動トルクの増大と、摺動面積の増大による潤滑不足を来たすのである。
This acts on the pressure receiving area of the hydraulic pressure P 1 acting on the inner peripheral surface of the
本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、高圧条件でもシール耐久性に優れ、低摺動トルクを維持可能な密封装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and a technical problem thereof is to provide a sealing device that is excellent in seal durability even under high pressure conditions and can maintain a low sliding torque. .
上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項1の発明に係る密封装置は、密封空間側へ延び互いに同心の固定リップと摺動リップを有し、この固定リップと摺動リップの間が周方向へ連続した受圧溝となっており、前記摺動リップの摺動部に周方向へ連続した摺動突条が形成され、前記摺動突条は、その嶺部から前記摺動リップの先端側へ延びる第一斜面が、前記嶺部から前記摺動リップの根元側へ延びる第二斜面よりも緩勾配に形成され、前記摺動突条の第一斜面が、前記摺動リップにおける前記受圧溝側の斜面よりも緩勾配であることを特徴とするものである。
As a means for effectively solving the above technical problem, the sealing device according to the invention of
請求項1の構成によれば、摺動突条の嶺部から摺動リップの先端側(密封空間側)へ延びる第一斜面が、前記嶺部から摺動リップの根元側(反密封空間側)へ延びる第二斜面よりも緩勾配であるため、前記嶺部が前記摺動突条における反密封空間側へ偏在しており、このため固定リップと摺動リップの間の受圧溝に作用する密封空間の圧力のうち、摺動リップを摺動相手材へ押し付けるように作用する圧力のアンバランス分の受圧面積が小さくなるので、密封空間が高圧になることによる摺動相手材に対する摺動リップの面圧の増大が抑制され、しかも摺動突条の嶺部から密封空間側へ延びる第一斜面が緩勾配であることによって、密封空間の密封対象液がクサビ状に浸入しやすくなるので、摺動突条の嶺部が良好に潤滑される。 According to the configuration of the first aspect, the first inclined surface extending from the flange portion of the sliding ridge to the distal end side (sealed space side) of the sliding lip is formed on the root side (anti-sealed space side) of the sliding lip from the flange portion. ) Has a gentler slope than the second inclined surface extending to), the flange portion is unevenly distributed to the anti-sealing space side of the sliding protrusion, and thus acts on the pressure receiving groove between the fixed lip and the sliding lip. Of the pressure in the sealed space, the pressure receiving area corresponding to the pressure imbalance that acts to press the sliding lip against the sliding mating material is reduced, so the sliding lip against the sliding mating material due to the high pressure in the sealed space Since the increase in the surface pressure is suppressed, and the first inclined surface extending from the flange portion of the sliding ridge to the sealed space side has a gentle slope, the liquid to be sealed in the sealed space can easily enter the wedge shape, The buttocks of the sliding ridge are well lubricated.
請求項2の発明に係る密封装置は、請求項1に記載の構成において、摺動突条の嶺部が、摺動リップの軸方向中間位置よりも根元側に位置することを特徴とするものである。 A sealing device according to a second aspect of the invention is characterized in that, in the configuration of the first aspect, the flange portion of the sliding ridge is located on the root side from the intermediate position in the axial direction of the sliding lip. It is.
請求項2の構成によれば、固定リップと摺動リップの間の受圧溝に作用する密封空間の圧力のうち、摺動リップを摺動相手材へ押し付けるように作用する圧力のアンバランス分の受圧面積が十分に小さくなるので、摺動リップの面圧の増大を一層有効に抑制することができる。 According to the configuration of the second aspect, of the pressure in the sealed space acting on the pressure receiving groove between the fixed lip and the sliding lip, the unbalanced portion of the pressure acting to press the sliding lip against the sliding counterpart material Since the pressure receiving area is sufficiently small, an increase in the surface pressure of the sliding lip can be more effectively suppressed.
請求項3の発明に係る密封装置は、請求項1又は2に記載の構成において、摺動突条が軸方向へ反復的に蛇行しながら周方向へ延びることを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, in the sealing device according to the first or second aspect, the sliding protrusion extends in the circumferential direction while meandering repeatedly in the axial direction.
請求項3の構成によれば、摺動突条が軸方向へ反復的に蛇行していることによって、摺動相手材の回転に伴って共回りする密封対象液が、摺動突条と摺動相手材の間へクサビ状に浸入しやすくなるので、摺動面が一層良好に潤滑される。 According to the configuration of the third aspect, since the sliding ridge repeatedly meanders in the axial direction, the liquid to be sealed that rotates together with the rotation of the sliding counterpart material is Since it is easy to enter the wedge shape between the moving counterparts, the sliding surface is lubricated better.
本発明に係る密封装置によれば、摺動リップを摺動相手材へ押し付けるように作用する圧力の受圧面積が小さくなると共に、摺動部に密封対象液による潤滑液膜が形成されやすくなるので、密封空間が高圧になることによる摺動リップの面圧の増大が抑制されると共に良好な潤滑状態が確保され、しかも、摺動突条の第一斜面が、摺動リップにおける受圧溝側の斜面よりも緩勾配であることによって、摺動突条の第一斜面に作用する液圧のうち摺動リップを摺動相手材から浮き上がらせる径方向成分が、摺動リップにおける受圧溝側の斜面に作用する液圧のうち摺動リップを摺動相手材へ押し付ける径方向成分よりも大きくなるので、密封空間の密封対象液がクサビ状に浸入しやすくなって、摺動面が一層良好に潤滑される。したがって高圧条件でもシール耐久性に優れ、かつ低トルクを維持することができる。 According to the sealing device of the present invention, the pressure receiving area of the pressure acting to press the sliding lip against the sliding partner material is reduced, and a lubricating liquid film is easily formed on the sliding portion by the liquid to be sealed. In addition, the increase in the surface pressure of the sliding lip due to the high pressure in the sealed space is suppressed and a good lubrication state is secured, and the first inclined surface of the sliding ridge is on the pressure receiving groove side of the sliding lip. Due to the gentler slope than the slope, the radial component of the hydraulic pressure acting on the first slope of the sliding ridge that lifts the sliding lip from the sliding material is the slope on the pressure receiving groove side of the sliding lip. Of the fluid pressure acting on the sliding surface is larger than the radial component that presses the sliding lip against the sliding mating member, so that the liquid to be sealed in the sealed space can easily enter the wedge shape, and the sliding surface is even better lubricated. Is done. Therefore, even under high pressure conditions, the seal durability is excellent and a low torque can be maintained.
以下、本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of a sealing device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に示すように、この密封装置1は、金属製の補強環15にゴム状弾性材料(ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料)で一体成形されたものであって、前記補強環15に加硫接着された基部11と、この基部11から装着状態における密封空間A側へ向けて延びる固定リップ(内周側リップ)12及び摺動リップ(外周側リップ)13を有し、この固定リップ12と摺動リップ13の間は、断面略V字形の、周方向へ連続した受圧溝14となっている。また、基部11の内周面には複数の支持突条11aが周方向所定間隔で形成されている。
As shown in FIG. 1, the
摺動リップ13の摺動側である外周面には、周方向へ連続した摺動突条131が形成されている。図2に示すように、この摺動突条131は、軸方向へ反復的に蛇行しながら周方向へ延びるものである。
On the outer peripheral surface which is the sliding side of the
また図3に示すように、摺動突条131は、その嶺部131aから摺動リップ13の先端側(密封空間A側)へ延びる第一斜面131bが、前記嶺部131aから摺動リップ13の根元側(反密封空間B側)へ延びる第二斜面131cよりも緩勾配(θ1<θ2)に形成されており、さらに前記第一斜面131bが、摺動リップ13における受圧溝14側の斜面(内周面)132よりも緩勾配(θ1<θ3)となっている。
Also, as shown in FIG. 3, the
そしてこのため、摺動突条131の嶺部131aは、摺動突条131における反密封空間B側へ偏在しており、かつ摺動リップ13の軸方向中間位置より根元側(反密封空間B側)に位置しており、蛇行によって摺動突条131が最も摺動リップ13の先端側に偏在する部分でも、嶺部131aは摺動リップ13の軸方向中間位置より根元側に位置している。
For this reason, the
以上のように構成された実施の形態の密封装置1は、例えば自動車の無段変速機における中空のシーブ用軸の内周面と、このシーブ用軸に挿入された非回転のリテーナの筒状部の間の密封手段として用いられるものであって、不図示の内周の非回転部材(例えば前記リテーナの筒状部)の外周面に内周側の固定リップ12が密接した状態で装着されると共に、外周側の摺動リップ13が、図2に示すように、外周の筒状の回転部材(例えば前記シーブ用軸)2の内周面に摺動可能に密接されることによって、回転部材2の内周の密封空間Aの密封対象液(作動油)が、反密封空間Bへ漏洩するのを防止するものである。そしてこの密封装置1は、円周方向へ連続したものであるため、円周方向一カ所で切断されたシールリングに比較してシール性に優れており、漏れ量を1cc/min以下とすることができる。
The
ここで、密封空間Aの液圧は、固定リップ12に対しては内周の非回転部材の外周面へ押し付けるように作用するが、摺動リップ13に対しては、外周の回転部材2への顕著な押し付け力としては作用しない。
Here, the hydraulic pressure in the sealed space A acts to press against the outer peripheral surface of the inner non-rotating member against the fixed
これについて詳しく説明すると、摺動リップ13の摺動突条131における第一斜面131bが緩勾配、第二斜面131cが急勾配であることによって、上述のように、摺動突条131の嶺部131aが摺動突条131における反密封空間B側へ偏在しており、しかもこの嶺部131aは摺動リップ13の軸方向中間位置より根元側(反密封空間B側)に位置していることから、摺動リップ13における受圧溝14側の斜面(内周面)132に作用する液圧P1の受圧面積と、回転部材2との摺動面となる摺動突条131の嶺部131aよりも密封空間A側で摺動リップ13の外周面に作用する液圧P2の受圧面積との差δが小さいものとなっている。
This will be described in detail. As described above, the first
すなわち摺動リップ13を回転部材2の内周面に押し付けるように作用する液圧P1は、実質的に図3に符号δで示す領域にのみ作用し、この領域δよりも摺動リップ13の先端側では内周側と外周側で液圧P1,P2が径方向に相殺される。言い換えれば、摺動リップ13を回転部材2へ押し付けるように作用する圧力のアンバランス分を受圧する領域δの面積が小さいので、回転部材2に対する摺動リップ13(摺動突条131)の面圧の増大が抑制される。
That is, the hydraulic pressure P 1 acting so as to press the
しかも、上述の面圧増大抑制作用に加え、摺動突条131の第一斜面131bが緩勾配(θ1<θ2)であるため、密封空間Aの密封対象液が摺動突条131と回転部材2との摺動面間へクサビ状に浸入しやすくなる。また、θ1<θ3であることによって、摺動突条131の第一斜面131bに作用する液圧P2のうち摺動リップ13を回転部材2から浮き上がらせる径方向成分が、摺動リップ13における受圧溝14側の斜面132に作用する液圧P1のうち摺動リップ13を回転部材2へ押し付ける径方向成分よりも大きくなる。
Moreover, in addition to the above-described surface pressure increase suppression action, the first
さらには、摺動突条131が軸方向へ反復的に蛇行しているので、回転部材2の回転に伴って共回りする密封対象液が、摺動突条131の嶺部131aと回転部材2の摺動面間へクサビ状に浸入しやすくなる。
Furthermore, since the sliding
そして密封装置1によれば、これらの作用によって、密封空間Aが高圧になっても前記摺動面間に良好な潤滑液膜が形成されるので、例えば回転数が3,000rpm、密封空間Aの圧力が3.5MPaといった条件でも、摺動発熱の抑制、摩耗の抑制及び摺動トルクの低減を図ることができ、その結果、シール耐久性が向上する。
According to the
なお、上述した実施の形態では、固定リップ12が内周側、摺動リップ13が外周側に形成されているが、その逆の関係、すなわち固定リップ12が外周側、摺動リップ13が内周側に存在するものとすることによって、外周の部材が非回転で、内周の部材が回転する機器において適用可能とすることができる。
In the embodiment described above, the fixed
1 密封装置
11 基部
12 固定リップ
13 摺動リップ
131 摺動突条
131a 嶺部
131b 第一斜面
131c 第二斜面
14 受圧溝
2 外周部材
A 密封空間
B 反密封空間
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