JPH08159290A

JPH08159290A - シ−ルリング

Info

Publication number: JPH08159290A
Application number: JP6329789A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Yasutomi; 隆明安富
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 1994-12-06
Filing date: 1994-12-06
Publication date: 1996-06-21

Abstract

(57)【要約】【目的】流体圧のために押しつけられている側面の摺動
摩擦力を低減し、シールリング及び相手摺動面の摩耗量
を軽減する。【構成】シールリング１０に、回転時にシールリング１
０の周りに生じる流体の流れによって、シールリング１
０のリング溝８内側面との摺動面をリング溝内側面から
離す方向の揚力を得る翼部２８を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえばオートマチッ
クトランスミッションのトルクコンバータ内の保圧等、
各種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
た従来の剛性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】これを改善するために、シールリングの形
状を工夫して、摺動面の摩擦力を低減したり温度上昇を
防止しようとして、摺動面へ油を導入することが検討さ
れている。しかし、比較的低圧，低速では目的が達成さ
れたが、高圧，高速下では油の取り込みが実現されな
い。

【０００５】ハウジング穴と軸から成る回転部にあっ
て、軸に設けられたリング溝にシールリングが組み込ま
れて、油圧をシールしている場合、軸あるいはハウジン
グのどちらが回転する場合でも、シールリングは、外周
面でハウジングに拘束されてハウジングに対しては相対
運動があまりなく、軸に対して相対運動をし、主に油圧
のために押しつけられている側の側面で、軸のリング溝
の側面と摺動し、摩耗を起こしている。

【０００６】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、
流体圧のために押しつけられている側面の摺動摩擦力を
低減し、シールリング及び相手摺動面の摩耗量を軽減す
ることにある。

【０００７】

【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、前
記シールリングに、回転時にシールリングの周りに生じ
る流体の流れによって、シールリングのリング溝内側面
との摺動面をリング溝内側面から離す方向の揚力を得る
翼部を設けたことを特徴とする。

【０００８】翼部はシールリングに形成された流路によ
って構成されるもので、流路はシールリング内に流体を
取り込む吸入穴部と、シールリング内から排出する排出
穴部と、を備えていることを特徴とする。

【０００９】排出穴部の排出口の一部を摺動面に開口さ
せたことを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明にあっては、シールリングの一側は一方
の部材のリング溝に装着され、他側が他方の部材に密封
接触して、２部材間をシールしている。リング溝内にお
いては、流体圧によってシールリングはリング溝の一方
の内側面に密接してシールしている。そして、２部材が
相対回転すると、シールリングの周りを流れる流体が翼
部に作用し、シールリングを摺動面から浮揚させる方向
に揚力が生じる。この揚力によって、シールリングとリ
ング溝との摺動面間の接触面圧が低下し、摺動摩擦力が
軽減される。

【００１１】翼部をシールリングに形成された流路によ
って構成した場合は、吸入穴部から流体が取り込まれ、
流体が溝を流れる流体の流れ抵抗の反力によって揚力を
得る。

【００１２】また、排出穴部の排出口の一部を摺動面に
開口させれば、流路に取り込まれた流体が摺動面間に吐
出され、この吐出圧力の反作用によってもシールリング
の揚力を得ることができる。

【００１３】さらに、摺動面に流体が供給され、流体潤
滑状態が維持される。

【００１４】

【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。

【００１５】図１(ａ)〜(ｅ)は、本発明の一実施例に係
るシールリングを示している。

【００１６】図１(ａ)は、軸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。

【００１７】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。

【００１８】シールリング１０は、油１２の圧力及びそ
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の内周面に対して、シールリングの外周面１
４が密接している。さらに、油１２の圧力によりシール
リング１０はＢ側に押しつけられ、シールリング１０の
Ｂ側の側面１６とリング溝８のＢ側の側面１８とが押し
つけられて密封接触している。

【００１９】上記の面の反対側、即ちシールリング１０
のＡ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。

【００２０】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、シー
ルリング１０の側面１６においても、リング溝８のＡ室
側の油圧側とは反対の側面１８で密封接触している。こ
のような構成では、ハウジング２と軸６とが相対的に回
転運動をしている時は、シールリング１０は、外周面１
４でハウジング２の穴４の面に拘束されて、ハウジング
２に対してはあまり相対運動することなく、ほぼハウジ
ング２と共に運動し、軸６に対して相対運動している。
そのため、シールリング１０の反油圧側の側面１６とリ
ング溝８の同じく反油圧側の側面１８との間で摺動が行
われ、摩耗の多くは、シールリング１０の反油圧側の側
面１６とリング溝８の反油圧側の側面１８で生じる。

【００２１】そして、本発明は、シールリング１０に、
回転時にシールリング１０の周りに生じる流体の流れに
よって、摺動するシールリング１０の側面１６をリング
溝８の内側面１８から離す方向の揚力を得る翼部が設け
られている。

【００２２】翼部はシールリング１０に形成された流路
２８によって構成されている。この流路２８は、図１
(ｂ)に示すように、円周方向に複数個等配されている。
流路２８はシールリング１０を貫通する流路で、図１
(ｃ)〜(ｅ)に示すように、シールリング１０内に流体を
取り込む吸入穴部２４と、シールリング１０内から排出
する排出穴部２６と、を備えている。吸入穴部２４は、
シールリング１０の油圧側の側面２０に開口するように
設けられ、排出穴部２６は、反油圧側の側面１６及び内
側面２２に開口している。

【００２３】吸入穴部２４は、流路２８をハウジング穴
４に対する軸６の相対的な回転方向（図１(ｃ)のＲ方
向）に傾けて設けられており、初めは円周方向に長く面
積の大きなものであり、奥に入るに従い次第に面積が小
さくなるように形成されている。そして、吸入穴部２４
の奥に位置する上端壁２４ａとシールリング１０の側面
２０とによって、断面三角形状の翼形状部２３が形成さ
れている。

【００２４】排出穴部２６は、シールリング１０の摺動
する側の側面１６にほぼ直交し、その側面１６の内側部
分から内周面２２の一部にかけて開口し、通路面積を狭
くして設けられている。

【００２５】上記のシールリングにおいて、シールリン
グ１０は、ほぼハウジング２と共に回転運動し、軸６に
対して相対運動しているから、シールリング１０の油圧
側の側面２０とそれに向かい合うリング溝８の側面１７
との間にある油１２は、両側面１７，２０によりせん断
を受け、シールリング１０から見れば、油１２は、軸６
の回転方向Ｒと同じ方向に、リング溝８の側面１７の相
対速度よりも小さい平均速度ｖで運動していることにな
る。

【００２６】油の吸入穴部２４は、その通路を軸の相対
的な回転方向Ｒに傾けて、しかも初めは円周方向に長く
面積の大きなものとして設けているから、油圧が加わっ
ている側の側面２０では、油１２はそれ自身の圧力と相
対運動のベクトルにより、その相対運動の方向Ｒに傾い
ている吸入穴部２４に入りやすい（図１(ｃ)，(ｅ)参
照）。

【００２７】吸入穴部２４に入った油は、後ろから押さ
れて次第に狭くなる通路２８に押し込まれ、最後は、摺
動する側の側面１６に向かい、それにほぼ直交して開口
した狭い通路面積の出口２６から、勢いよく押し出され
ることになる。

【００２８】吸入穴部２４に流入された流体によって、
＋で示した翼形状部２３を構成する流路２８の上壁２４
ａでは正圧が、ーで示した翼形状部２３を構成する側面
２０、及び流路の下壁２４ｂが負圧を示し、結果として
シールリング１０全体に揚力が生じる。

【００２９】吸入穴部２４の形状、大きさ、翼形状部２
３の上壁２４ａ及び下壁２４ｂの傾き、曲率等は、必要
とする揚力の大きさに応じて最適な大きさが選択され
る。

【００３０】さらに、摺動面間に排出穴部２６から油が
押し出され、その反作用として、油の流出方向と反対向
きの力、すなわちシールリング１０を浮き上がらせる力
を受けることになる。

【００３１】このように、回転する油をシールリング本
体１０の流路２８に取り込んで、揚力を生じさせ、さら
に排出時の油の押出力によってシールリング１０を摺動
する側のリング溝の側面１８から離そうとする力Ｆ２が
働き、油圧によりシールリング１０をリング溝８の側面
１８に押しつけている力Ｆ１を弱める（図１(ｃ)）。

【００３２】また、シールリング１０の摺動する側の側
面に押し出された油は、シールリングの側面１６とリン
グ溝１２の側面１８との間に、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。

【００３３】その結果、摺動する側面におけるシールリ
ング１０の側面１６とリング溝１２の側面１８の摩耗量
を少なくすることができる。

【００３４】ここで、実験データを示す。

【００３５】実験したシールリングは、外径５２［ｍ
ｍ］、リング幅２.１［ｍｍ］，高さ２.３［ｍｍ］、材
質ＰＴＦＥ（テフロン）複合材により成形した。これ
に、吸入穴部の幅１.５〜０.９［ｍｍ］、排出穴部の幅
０.７［ｍｍ］の油の流路を設けた。軸の材料はアルミ
合金、油圧１０［kgf/cm²］、回転数８０００［ｒｐ
ｍ］である。

【００３６】この状態でデータを取り、油の通路のある
ものと、ないものとを比較したところ、油の通路のある
ものの摩耗係数（摩耗試験における摩耗の厚み（ｃｍ）
を荷重（ＭＰａ）と周速（ｍ／ｓ）と時間（ｈ）とで割
った値）は、アルミ合金の軸が０.０５〜０.１×１
０^-5，シールリングが０.０４〜０.１×１０^-5 ｃｍ・
ｓ／（ＭＰａ・ｍ・ｈ）が得られ、油の通路のないも
のの１／１０の数値となり、油の通路の効果が確認され
た。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にあって
は、シールリングに翼部を設けてシールリングに揚力を
発生させるようにしたので、シールリングとリング溝と
の摺動面間の接触面圧が低下させることができ、摺動摩
擦力が軽減されて摺動摩耗を軽減することができる。

【００３８】翼部をシールリングに形成された流路によ
って構成すれば、シールリングに効果的に揚力を作用さ
せることができ、摺動摩耗軽減効果を高めることができ
る。

【００３９】また、排出穴部の排出口の一部を摺動面に
開口させれば、流体の吐出圧力によってもシールリング
の揚力を得ることができるので、摩擦力を一層低減で
き、さらに、摺動面に流体が供給されて流体潤滑状態が
維持されるので、摩耗量を一層軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例に係るシールリングを
示すもので、同図(ａ)は装着状態の要部断面図、同図
(ｂ)は平面図、同図(ｃ)は同図(ｂ)のＣーＣ線拡大断面
図、同図(ｄ)は内周面から見た図、同図(ｅ)は部分拡大
斜視図である。

【符号の説明】

２ハウジング４穴６軸８リング溝１０シールリング１２油（流体）１４外周面１６側面（摺動側）１７リング溝の内側面（反摺動側）１８リング溝の内側面（摺動側）２０シールリングの側面（反摺動側）２２内周面２３翼形状部２４吸入穴部２４ａ上壁２４ｂ下壁２６排出穴部２８通路

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、前記シールリングに、回転時にシールリングの周りに生
じる流体の流れによって、シールリングのリング溝内側
面との摺動面をリング溝内側面から離す方向の揚力を得
る翼部を設けたことを特徴とするシールリング。
【請求項２】翼部はシールリングに形成された流体を取
り込む流路によって構成されるもので、流路はシールリ
ング内に流体を取り込む吸入穴部と、シールリング内か
ら排出する排出穴部と、を備え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。
【請求項３】排出穴部の排出口の一部を摺動面間に開口
したことを特徴とする請求項２に記載のシールリング。