JPH08121603A

JPH08121603A - シ−ルリング

Info

Publication number: JPH08121603A
Application number: JP6283939A
Authority: JP
Inventors: Satohiro Amano; 聡博天野
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 1994-10-25
Filing date: 1994-10-25
Publication date: 1996-05-17

Abstract

(57)【要約】【目的】摺動面における摩擦力と摩耗量を軽減する。【構成】シールリングの摺動面に密封対象流体を導入
する流路２３を形成し、この流路２３の途中に突部２６
を設けて、摺動面間の面圧を軽減するように動圧を発生
させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、オートマチックトラン
スミッションのトルクコンバータ内の保圧に用いられる
シールリング等の、回転運動部において流体圧をシール
するシールリングに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の回転運動部のシールリン
グの材料としては、鋳鉄、銅合金等の金属が多く使われ
てきたが、現在では、合成樹脂もいろいろな所に使われ
ている（たとえば、実開昭６２ー４９０５６号公報，実
開昭６２ー１９６９６１号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の合成樹脂製のシールリングは、鋳鉄製のシール
リングに比べ、シール性能は優れるが、摩耗量が大きい
傾向がある。特に近年ニーズの高まってきたふっ素系樹
脂の場合は、対摺動材がアルミ合金の場合では、シール
リング、アルミ部品ともに大きな摩耗が観察される。こ
の傾向は、シールすべき油圧や回転速度が大きくなった
場合に顕著である。

【０００４】この摩耗のメカニズムとしては、材質の硬
度が低いために、摺動面の真実接触面積が増加して、そ
の結果、摩擦力が増加し、摩耗量も増加するし、発熱の
ために合成樹脂が軟化し、より一層摺動条件が悪化す
る、というようなことが考えられるが、明確に証明され
てはいない。少なくとも、合成樹脂製シールリングで相
手がアルミ合金の場合の、大きな摩耗を克服していない
のが現状である。

【０００５】本発明は上記した従来技術の問題点を解決
するためになされたもので、その目的とするところは、
シールリングと相手摺動部材との間の接触圧力を低減す
ることにより、摺動面間の摩擦力と摩耗量を低減するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明にあっては、互いに同心的に相対回転自在に
設けられる２部材間の環状の間隙をシールするもので、
環状のシールリングの一側が、いずれか一方の部材に設
けられたリング溝内に装着され、前記シールリングの他
側が他方の部材に密封接触するシールリングにおいて、
シールリングと２部材との接触面の内、前記シールリン
グと相対摺動する側の部材との摺動面間に、相対摺動に
よって密封対象流体の流れを形成する流路を形成し、流
路の途中に流路を狭める突部を形成したことを特徴とす
る。

【０００７】互いに相対回転する２部材の内の静止側の
部材とシールリングとの接触面に流路を設けることによ
り前記シールリングを回転側の部材と共回り可能とした
ことを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明では、２部材が回転すると、シールリン
グと相対摺動する側の部材との摺動面間に設けられた流
路に、密封対象流体が巻き込まれて回転方向の流れが形
成される。

【０００９】この流れが、流路途中に設けられた突部に
よって狭められることによって摺動面間に作用する動圧
が増大し、シールリングと摺動部材間の面圧が低下す
る。これにより、摩擦トルクが低下し、摩耗が低減され
る。回転数が増加すればする程動圧が増大し、面圧が軽
減される。

【００１０】また、静止側の部材に流路を形成してシー
ルリングを回転側の部材と共回りさせるようにすれば、
流体の巻き込みが効果的になされる。

【００１１】

【実施例】以下に本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。

【００１２】図１は、本発明の第１実施例に係るシール
リングを示している。

【００１３】図１(ａ)は、軸６に設けられたリング溝に
シールリングを装着した時の、標準的な装着状態を示
す。２はハウジングであり、４はそのハウジング２にあ
る穴である。６は軸であって、ハウジング２の穴４に環
状の間隙を介して同心的に嵌合し、ハウジング２との間
で相対的な回転運動をしている。８が軸６の外周に設け
られた角形のリング溝である。

【００１４】１０が環状のシールリングであって、合成
樹脂製であり、断面角形をしていて、その一側である内
径側がリング溝８に組み込まれ、他側である外径側がハ
ウジング穴４内周に密封接触している。１２が圧力を持
った密封対象流体としての油であって、シールリング１
０を隔てて２室（Ａ室，Ｂ室）に隔離される図中Ａ室側
に収納されており、ハウジング２の穴４と軸６との間の
環状の間隙を通ってＢ室側に漏れるのを、シールリング
１０が阻止し、シールすることになる。

【００１５】シールリング１０は、それ自体の弾性復元
力等により外側に拡がって、ハウジング２の穴４の内周
面に自身の外周面１４に密接している。さらに、油１２
の圧力によりシールリング１０はＢ室側に押しつけら
れ、シールリング１０のＢ室側の側面１６とリング溝８
のＢ室側の側面１８とが押しつけられて密封接触してい
る。

【００１６】上記の面の反対側、即ち、シールリング１
０のＡ室側の側面２０とリング溝８のＡ室側の側面１９
間、シールリング１０の内周面２２とリング溝８の底面
２１間には、それぞれ隙間があって油１２が充満してい
る。

【００１７】従って、シールリング１０は、その外周面
１４においてハウジング２側と密封接触し、一方の側面
１６において軸６と密封接触している。

【００１８】そして、本発明は、シールリング１０と上
記ハウジング２及び軸６との接触面の内、シールリング
１０と相対摺動する側の部材との摺動面間に、相対摺動
によって密封対象流体としての油の流れを形成する流路
２３を形成したものである。すなわち、ハウジング２が
静止側で軸６が回転する場合には、ハウジング２との接
触面、すなわちシールリング１０の外周面１４に流路２
３を形成し、軸６が回転しハウジング２が静止する場合
には、軸６との接触面１６に流路２３を形成するもので
ある。

【００１９】図１に示す例は、軸６が回転しハウジング
２が静止する場合で、軸６側のリング溝側面１８との接
触面１６に流路２３を形成している。

【００２０】すなわち、シールリング１０の側面１６
に、側面１６を一周する凹部２４を設けることにより、
この凹部２４とリング溝８の側面１８との間に流路２３
が形成される。凹部２４は、シールリング１０の側面１
６中央部から内径端に達する断面逆Ｌ字形状に成形さ
れ、内径端側が開放されてＡ室と連通している。

【００２１】そして、凹部２４に上記した突部２６が形
成される。突部２６は、図１(ａ)，(ｄ)に示すように、
相対するリング溝８の側面１８に向かって立ち上がり、
その頂点はわずかにシールリング１０の側面より内側に
入っており、周方向に複数個等配されている。突部２６
の形状は、おおよそ周方向に緩やかな勾配の斜面２８を
持つ三角形となっている。

【００２２】この凹部２４には、リング溝８の底面とシ
ールリング内周面２２の隙間から油が入り込んでいる。
この実施例の場合には、シールリング１０がハウジング
と共回りすることになり、シールリング１０とリング溝
の摺動側面１６，１８間の流路２３に入り込む流体とシ
ールリング１０間に相対速度を有することになる。

【００２３】従って、シールリング１０側から見れば、
図１(ｄ)に示すように、油は、シールリング１０に対
し、軸即ちリング溝８の相対運動方向Ｒと同じ方向に、
流れていることになる。その場合に、凹部２４にある突
部２６の緩やかな勾配の斜面２８によるくさび効果によ
って動圧が生成され、油１２が突部２６の斜面２８に対
して力を及ぼすことになる。その力のシールリング側面
１６に垂直な分力Ｆ２は、シールリング１０を摺動する
側のリング溝８の側面１８から離そうとする力であり、
その力Ｆ２が、油圧によりシールリング１０を摺動する
側のリング溝８の側面１８に押しつけている摺動面の力
Ｆ１を弱めることになる。

【００２４】実験データによると、油がシールリング１
０に対して相対運動をするために必要な凹部２４の深さ
は、油１２のせん断粘度やシールリング材質とのぬれ性
によっても異なるが、シールリング１０の内外径差の１
０％以上もしくは２００［μｍ］以上必要であり、ま
た、凹部２４の途中に突部２６を設けることにより、面
圧に拮抗する方向のベクトルを発生させるので、深いほ
どその効果は増加する。

【００２５】突部２６の形状に関しては、油１２の流れ
を止めないように、徐々に流路を面圧に垂直な方向に狭
めるように勾配（テーパー）を持たせることが望まし
い。斜面２８の勾配は緩やかであるほど、効果が期待さ
れる。

【００２６】また、突部２６としては、動圧を発生させ
ればよいので、勾配を設けないステップ形状としてもよ
い。

【００２７】油の流れを狭めることにより発生する分力
の方向は、面圧に垂直な方向であることが望ましいが、
シールリング１０を回転側のハウジング２に対して押し
付ける方向や、ハウジング２から引き間なす方向の分力
を必要に応じて付与するようにしてもよい。

【００２８】突部２６の数は、円周上に６等配以上配置
することが望ましい。この数はシーリング１０の径によ
って異なるが、ピッチにして３ｍｍ以上３０ｍｍ以内で
あることが望ましい。

【００２９】また、シールリング１０の摺動する側の側
面１６の凹部２４にある油は、シールリング１０の側面
１６とリング溝８の側面１８との間に入りやすく、そこ
に油膜を形成するから、前述の反力Ｆ２と共に、その摺
動する側面における摩擦力を弱める働きをする。その結
果として、摺動する側面におけるシールリング１０の側
面とリング溝８の側面の摩耗量を少なくすることにな
る。

【００３０】図２は本発明の第２実施例を示している。

【００３１】すなわち、ハウジング２が静止して軸６が
回転する場合であり、ハウジング２との接触面、すなわ
ちシールリング１０の外周面１４に流路２３が形成され
ている。流路２３は、シールリング１０外周面に設けら
れる凹部２４とハウジング２の軸穴４内周面との間に形
成される。凹部２４には、流路２３の間隔を狭める突部
２６を有し、この突部２６はテーパー形状となってい
る。

【００３２】その他の構成及び作用については、第１実
施例と全く同一なので、同一の構成部分については同一
の符号を付して説明は省略する。

【００３３】また、上記シールリングの摺動面の凹部の
設け方としては、たとえば、図３に示すように、摺動面
の中央部に溝状に凹部３０を設けて流路２３を形成して
もよい。ただし、流路は油側に連通路等によって開放し
ておくことが好ましい。この場合も、凹部３０に複数の
突部を設けることは同じである。

【００３４】次に、本発明の摩耗試験の試験データをも
って示す。テスト比較するために、３つのシールリング
の試験品を用いた。

【００３５】サンプルＡが本発明品で、図４に示すよう
な断面矩形状のシールリング１０をＰＴＦＥ（テフロ
ン）で作成した。このシールリング１０は図１と基本的
には同一の構成で、図１と同様の凹部２４、さらに突部
２６を有している。ただ、凹部２４は両側面に形成され
ており、圧力がいずれの方向から作用する場合にも対応
できるように構成されている点のみが相違する。

【００３６】サンプルＢは、材質が鋳鉄で、同サイズ、
断面２.０ ×２.０ｍｍの角形である。

【００３７】サンプルＣは、材質がＰＴＦＥ（テフロ
ン）で、同サイズ、断面２.０ ×２.０ｍｍの凹部の内
単純な角形である。

【００３８】軸、ハウジングは、共に材質としてアルミ
合金ダイカストのＡＤＣー１２を用い、ハウジング穴
面、軸外径、リング溝面の試験前面粗さは０.８ｓに仕
上げている。

【００３９】油は、アポロイルベストＡＴＦ（出光興
産株式会社；商品名）を用い、圧力１.５ＭＰａ（ポン
プ出口）とした。

【００４０】試験機はハウジング回転型試験機である。

【００４１】試験方法は、回転数８０００ｒｐｍ、摩耗
試験時間数５０ｈ，試験温度１５０゜Ｃである。

【００４２】試験後の摩耗量を測定したデータを

【表１】に示す。

【００４３】

【表１】この試験データによると、摩耗深さは、サンプ
ルＣ（ＰＴＦＥ、角形）の軸のリング溝、シールリング
双方の側面共に際立って大きく、サンプルＡ（ＰＴＦ
Ｅ、各形）は、サンプルＢ（鋳鉄、角形）並の摩耗深さ
となっている。摩擦抵抗を表す摩擦トルクも、サンプル
ＣからサンプルＡになると、かなり下がり、良好な結果
を得たことを示している。

【００４４】なお、この実験例は、本発明のシールリン
グが限定されることを意味するものではなく、材質は鋳
鉄品であってもよく、その他種々の材料を選択できるこ
とはもちろんである。

【００４５】また、上記実施例では、シールリングに凹
部を設けて、摺動面間に流路を形成した場合を例示した
が、相手部材の摺動面側に溝が形成されていてもよい。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
２部材が回転すると、シールリングと相対摺動する側の
部材との摺動面間に設けられた流路に、密封対象流体が
巻き込まれて回転方向の流れが形成される。

【００４７】この流れが、流路途中に設けられた突部に
よって狭められることによって摺動面間に作用する動圧
が増大し、シールリングと摺動部材間の面圧が低下す
る。これにより、摩擦トルクが低下し、摩耗が低減され
る。回転数が増加すればする程動圧が増大し、面圧が軽
減される。

【００４８】また、静止側の部材に流路を形成してシー
ルリングを回転側の部材と共回りさせるようにすれば、
流体の巻き込みが効果的になされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１(ａ)は本発明の第１実施例に係るシールリ
ングの装着状態を示す部分断面図、同図(ｂ)は図１のシ
ールリングの部分断面図、同図(ｃ)はシールリングの平
面図、同図(ｄ)はシールリングの内周面から見た部分拡
大展開図である。

【図２】図２(ａ)は本発明の第２実施例に係るシールリ
ングの装着状態を示す部分断面図、同図(ｂ)は凹部構造
を示す部分拡大図である。

【図３】図３は本発明のシールリングの他の実施例の断
面図である。

【図４】図４は本発明の実験に用いたシールリングを示
すもので、同図(ａ)はシールリングの部分平面図、同図
(ｂ)は断面図、同図(ｃ)は内周側から見た部分展開図で
ある。

【符号の説明】

２ハウジング４ハウジングの穴６軸８リング溝１０シールリング１２油（密封対象流体）１４外周面１６側面１８溝側面１９溝側面２０側面２１溝底面２２内周面２３流路２４凹部２６突部２８突部の斜面３０凹部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに同心的に相対回転自在に設けられ
る２部材間の環状の間隙をシールするもので、環状のシ
ールリングの一側が、いずれか一方の部材に設けられた
リング溝内に装着され、前記シールリングの他側が他方
の部材に密封接触するシールリングにおいて、前記シールリングと２部材との接触面の内、前記シール
リングと相対摺動する側の部材との摺動面間に、相対摺
動によって密封対象流体の流れを形成する流路を形成
し、該流路の途中に流路を狭める突部を形成したことを
特徴とするシールリング。
【請求項２】互いに相対回転する２部材の内の静止側
の部材とシールリングとの接触面に流路を設けることに
より前記シールリングを回転側の部材と共回り可能とし
たことを特徴とする請求項１に記載のシールリング。