JPH09210211A - シールリング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 リング溝側面とシールリング側面との間の相
対摺動を促進させるため、シールリング側面に形成され
る油溝を改良させる。 【解決手段】 軸（１）の環状溝（４）の側面に摺接す
るシールリング（５ａ）の側面（７ａ）に、内周側に開
口する油溝（９）とこれに周方向につづくクサビ効果発
生傾斜面（１０ａ、１０ｂ）を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種油圧機器・空
圧機器の軸シールに用いられるシールリングに関するも
のであり、特に自動車の自動変速機の軸とケースとの間
をシールするために用いられるのに好適なシールリング
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】このようなシールリング５は、図１に示
すように、軸１の外周面の対の離間した環状溝４に配さ
れ、その外周面５′をケース２の内周面６に摺接させ、
両溝４、４間の油路に供給される作動油３を両シールリ
ング５、５によりシールさせる。このようなシールリン
グ５、５は、図２に示すように、油圧によってケース２
の内周面６にシールリング５の外周面５′が押しつけら
れ、環状溝４の側面４ａとシールリング側面７との間で
相対的に摺動しあう。このような使用条件下において、
シールリング５は、摩擦損失が少なく、かつ良好なオイ
ルシール性を長期間維持することが求められる。図２に
示されたような好ましいシール状態を維持するために
は、シールリング側面７と軸１の環状溝側面４ａとの間
の摩擦力が、ケース２の内周面６とシールリング外周面
５′との間の摩擦力よりも常に低いことが必要である。
シールリング側面７と軸１の環状溝側面４ａとの摩擦力
が大きくなり、シールリングの外周面５′とケース内周
面６との間で摺動するようになると、シールリング外周
面の摩耗が進行して合い口部のクリアランスが増大し、
そこからのリークが増加することによりシール性が悪化
する。また各摺動部分での摩擦損失が大きいと、摩耗の
他に摩擦熱によって焼き付きが発生し急激なシステムダ
ウンを引き起こす場合がある。

【０００３】近年、燃費向上の観点から自動変速機の軽
量化が進められ、ケース材や軸材に共晶組成に近いシリ
コンを含有するアルミニウム合金の鋳造材が使用される
ようになってきた。このようなアルミニウム合金は、従
来使用されていた鋳鉄材に較べて硬度が低く摩耗しやす
い傾向にある。また、このような鋳造アルミニウム合金
材特有の問題として冷却速度の影響や成分偏析によって
組織が不均一となりやすい。このため、共晶シリコンの
存在しない組織の箇所では、摩耗や焼き付きが発生しや
すい。さらに環状溝の切削加工時に、このような鋳造ア
ルミニウム合金は切削工具の刃先形状やホルダーや機械
剛性、切削条件によってはムシレ等が溝側面に発生しや
すい。このような、低硬度で、組織的に不均一で、表面
状態の悪化した摺動面を相手とする場合、従来のシール
リングでは、摩耗や焼き付き、さらにはシール性の悪化
が発生しやすい傾向にあり、シールリングの形状や材質
の再検討が必要となってきている。

【０００４】シールリング側面の摩耗を低減させるため
に、従来種々の提案がなされている。実開平３−８８０
６２号公報では、断面が矩形状の合成樹脂製のシールリ
ングにおいて、外周側と側面に、ネジ状の切欠や櫛状の
ポケットを設けることが提案されている。切欠部やポケ
ット部から油を積極的に摺動部に導入しようと意図する
ものであるが、単に切欠部を設けるだけでは、摺動面に
油膜は形成されない。また回転方向が特定方向の場合に
のみポンピング効果を発揮するため、組み付け時に方向
の選別が必要となるだけでなく誤組付の危険もある。ま
た、櫛状のポケットの場合には、回転方向の依存性は無
いものの、油膜形成への配慮が不足しており、提案内容
のままでは摺動面に効果的に油膜を形成する効果は発揮
されない。また、両方の場合とも、外周面と側面との摩
擦力のバランスが崩れやすく、シールリングは外周面側
でケース材に固定されたり、側面側で軸材に固定された
りする。さらに、シールリングの合い口部分への配慮が
無いため、合い口部が、軸材やケース材と強く接触し、
摩耗や焼き付きを発生させてしまう問題がある。実開平
４−８４８６４号公報では、断面が矩形の樹脂製のシー
ルリングにおいて、側面に潤滑油を溜めるポケットを設
けることが提案されている。しかし、ポケットの形成だ
けではシールリングの摺動側面に油を引き込むことはで
きない。また仮りにシールリング側面に摺動による油膜
圧力が発生したとしても、シールリングの外周面が平面
であるために、シールリングが油膜圧力により内周面側
が浮上しようとする動きが妨げられてしまう。このため
摩擦損失は低減されず、依然として摩耗や焼き付きが発
生しやすく、シール性能の長期間維持は困難である。実
開平６−１８７６４号公報では、シールリングの側面
に、側面の内外周片側より反対側に貫通しない潤滑溝を
円周方向に沿って交互に前周的に設けることが提案され
ている。しかし、単なる潤滑溝だけでは油膜の形成は不
十分である。また上記のような、潤滑溝や凹部がシール
リング合い口部への切欠作用を及ぼすために、その改善
を図る必要があり、実開平６−４５１７２号公報では、
合い口が斜切断されたシールリングの側面に、複数の潤
滑用の凹溝が円周方向に複数設けられ、かつ斜め切断面
と交錯する凹溝を切断面先端まで連続させて形成するこ
とが提案されている。しかし、このものにおいても、シ
ール性の長期間維持が困難である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な従来技術では対応が困難であった自動変速機の軽量化
に伴う課題を解決するためになされたものであり、その
目的とするところは、摩擦損失の低減と、シール性とを
両立させたシールリングを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ために、本発明は溝側面と接するシールリングの側面
に、油溝とこの油溝に連続する傾斜の凹部とを複数個離
間して周方向に設ける手段を基本的に採用する。この手
段の採用は、軸のリング溝の底部に入った作動油を油溝
に取り込み、次いで、凹部に充満させ、シールリングと
軸との相対的滑りにより、リング溝側面とシールリング
側面との間に油膜を作り、この油膜の圧力による浮力で
リング溝とシールリングとの間の相対的滑りを促進させ
る。この際、凹部は、クサビ効果発生面として機能し、
前述した油膜の生成を確実にさせる。

【０００７】本発明は、具体的には、相対的に回転する
軸とケースとの間をシールするシールリングにおいて、
該シールリングが軸の外周面に形成された環状溝内に装
着され、環状溝と相対するシールリングの側面が、内周
面側に開放される複数個の離間した油溝と、該油溝の周
方向両側に延在しかつ該油溝に接続されるクサビ効果発
生面としての傾斜状の凹部とを有するシールリングを提
供する。

【０００８】上記構成の作用について記述する。環状溝
と相対するシールリングの側面が、内周面側にのみ開口
した油溝と、その油溝の周方向の両側に該シールリング
側面の平面と接続するクサビ効果発生傾斜面としての凹
部が周方向に複数配置されている側面とすることによ
り、シールリングの内周面に開口した油溝から作動油を
取り込み、シールリングと軸との相対的な滑りによっ
て、作動油をシールリングのクサビ効果発生傾斜面での
クサビ効果によって、油膜を摺動面に取り込みかつ油膜
圧力を発生させ、その油膜圧力による浮力で、シールリ
ングに作用する作動油圧による荷重を低減させ、かつ環
状溝とシールリング側面間に油膜を形成させることは摩
擦係数を低減させる。

【０００９】シールリングの側面を環状溝に押し付ける
荷重の軽減効果と、摩擦係数の軽減効果とによって、シ
ールリング側面と環状溝との間での摩擦力は著しく軽減
される。またシールリングと環状溝との間の油膜は、シ
ールリングの側面形状と油膜圧力による浮力とにより、
シールリング内周面側に較べ外周側で薄くなるため側面
のオイルシール性も高いものとなる。シールリング合い
口部分の形状を、好ましくは、環状溝と相対する側面に
クサビ効果発生傾斜面を設けることにより、クサビ効果
により合い口部分に油圧による浮力によって合い口部が
環状溝と強く接触することを防止し、合い口部分によっ
て発生する摩擦損失と摩耗を低減できる。上記のような
構成のシールリングでは、側面の摩擦力が外周面の摩擦
力よりも常に低くなり、結果としてケースとシールリン
グ外周面とが摺動することが無くなり、優れたオイルシ
ール性を長期間維持することができる。さらにシールリ
ングの２つの側面形状が投影的に同一であるようにする
ことで、シールリングの組み付け時における誤組み付け
が生じないようにするとよい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例について図
により説明する。本発明の一実施例に係る図３、図４、
図５において、１は軸、２はケースであり、両部は相対
的に回転しあう関係にある。軸１の外周には、対の環状
溝４が形成されており、その中にシールリング本体５ａ
は位置し、作動油３をシールしている。このシールリン
グ本体５ａは、油圧によってケース２の内周面に、外周
面としてのたとえばシールリングのバレルフェイス面６
ｂが押しつけられた状態となっている。またシールリン
グ側面７ａは、環状溝４の側面４ａに油圧により押しつ
けられた状態で、環状溝側面４ａと相対的に摺動するよ
うになっている。この実施例のシールリング本体５ａの
環状溝と相対するシールリング側面７ａが、主として平
面部７ａで構成されるとともに、シールリング内周面側
８に開口した径方向に延在する油溝９と、その油溝９の
周方向の両側に該平面部７ａと接続するクサビ効果発生
傾斜面１０ａ、１０ｂとしての凹部を周方向に複数離間
配置している。油溝９の径方向の寸法は、軸１に装着さ
れ、ケース２に挿入された状態で、軸１の外周面１１よ
りも内周側に位置するようにして決定される。

【００１１】乗用車クラスの自動変速機用のシールリン
グにおいては油溝９の深さ寸法は0.０５mm〜0.５mm、幅
は0.１〜２mmの範囲で設定され、クサビ効果発生面１０
ａ、１０ｂの寸法は、図５に示すＬ寸法を0.２〜２mmと
し、その範囲内で深さＨ寸法が５〜２０μｍとなるよう
に設定される。Ｈ寸法が一定の場合、Ｌ寸法が大きいほ
ど、クサビ効果で発生する油膜圧力によってシールリン
グに作用する浮力は大きいものとなる。シールリングに
設ける凹部の数やＨ寸法とＬ寸法は、シールリングの寸
法、シールリングに作用する作動油の圧力、軸の環状溝
の仕上粗さによって上記の範囲内において最適範囲を設
定すればよい。

【００１２】また、さらに摩擦損失を低減するために、
図６に示すように合い口部に近接して油溝９、９とクサ
ビ効果発生面としての凹部１０ａ、１０ｂを配するか、
或いは、図７に示すようにシールリングの合い口部にも
クサビ効果発生面１０ａ、１０ｂを設けると良い。な
お、この場合には、油溝を設ける必要はないが（図７参
照）、バリの影響を無くするために、クサビ効果発生面
と合い口断面とのつながりをテーパー、若しくはＲで面
取を施しても良い。また合い口部の形状が、図８のよう
な形状のシールリングの場合には、図に示すような合い
口に沿う斜めのクサビ効果発生面１０ａ、１０ｂを形成
させることができる。凹部を軸対称にレイアウトする
と、油膜に発生する油圧によって均等にシールリングに
浮力が発生し、片あたり状態となることが防止でき、摩
擦損失の低減と良好なシール性能が発揮できる。合い口
部形状が、図９に示す如く、内外周側で突片を突き合せ
たもののとき、内周側にクサビ効果発生面としての傾斜
面からなる凹部１０ａ、１０ｂを設けるとよい。凹部１
０ａ、１０ｂの最大深さを合い口部の縁とさせる。

【００１３】実施例の図は、シールリングの両側面が平
行な場合を示したが、両面がキーストン状態の場合で
も、作用効果は同一であり本発明に含まれる。図４で
は、シールリングの内周面８と両側面７ａとは直角に繋
がる場合を示したが、内周面８と側面７ａとは面取若し
くは曲面で繋ぎ、油溝９が内周面８部に直接開口しない
ようにすると、油溝９への応力集中によるシールリング
の折損が軽減され、かつ油溝への作動油の補給が容易と
なる。図５に示した、実施例では油溝９は矩形断面の形
状を示したが、半球状等の任意形状としても良い。また
クサビ効果発生面１０ａ、１０ｂについて、実施例では
単一の平坦面としたが、放物線状であっても効果は同一
である。また、図１０の（ａ）と（ｂ）のように、クサ
ビ効果発生面を２段に形成し、内周側のクサビ効果発生
面１０ａ、１０ｂの面積を、外周側のクサビ効果発生面
１０ａ′、１０ｂ′よりも大きくすることによりシール
リングにかかる浮力を内周側でさらに大きくすると、シ
ール性能はより良好なものとなる。尚、油溝９の深さを
径方向で同一とさせ、外周側のクサビ発生面としての凹
部１０ａ′、１０ｂ′の深さを内周側の凹部１０ａ、１
０ｂより少し浅くさせるとよい。外周側の凹部１０
ａ′、１０ｂ′の径方向外側の縁を軸１の外周面より、
装着時、径方向内側に位置させる。なお上述したシール
リングの凹部を形成した側面形状は、片面だけでも機能
を果たすが、２つの側面が投影的に同一となるように形
成することが、組み付け上からは望ましい。さらに本発
明のシールリングは、樹脂製であっても金属製であって
も、その作用効果は同一である。シールリング側面の凹
部は、射出成形時には金型で容易に形成できるため、本
発明は射出成型法による樹脂製シールリングにて特に経
済的に実施できる。

【００１４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のシールリン
グは、環状溝の側面と相対するシールリングの側面に設
けられた、内周面側にのみ開口した油溝と、その油溝の
周方向の両側の平面状の側面と接続するクサビ効果発生
傾斜面からなる凹部を放射状に複数配置させることによ
り、シールリングと軸材との相対的な滑りによって、油
膜を摺動面に積極的に取り込むことができる。その油膜
に発生する油圧による浮力で、シールリングに作用する
油圧による荷重を低減でき、かつ環状溝とシールリング
側面間に油膜を形成することで摩擦係数を低減できるた
めに、シールリングと環状溝との間の摩擦損失を低減で
き、摩耗や焼き付きの発生を著しく減少させることがで
きる。また油膜は、シールリング外周側で薄くなるため
に、シール性も高いものとなる。

【００１５】またシールリング合い口部分の形状を、環
状溝と相対する側面にクサビ効果発生傾斜面を設けるこ
とにより、クサビ効果により合い口部分に油圧による浮
力によって合い口部が環状溝と強く接触することを防止
し、合い口部分によって発生する摩擦損失を低減でき、
焼き付きや摩耗の発生を減少できる。上記のような構成
のシールリングでは、シールリング側面と軸との間の摩
擦力が、シールリング外周面とケース内周面との間の摩
擦力よりも常に低くなり、結果としてケースとシールリ
ング外周面とが摺動することが無くなるため、シールリ
ング外周面の摩耗により合い口部のクリアランスが増大
することがなくなるので優れたシール性能を長期間維持
することができる。さらにシールリングの２つの側面形
状が投影的に同一であるようにすることで、シールリン
グの組み付け時における誤組み付けが生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】油圧機器のシールリングの代表的な使用状態を
示す構造要部の断面図である。

【図２】従来の矩形断面のシールリングの使用状態を示
す要部の断面図である。

【図３】本発明のシールリングの一実施例であり、側面
に形成された油溝とクサビ効果発生面からなる凹部の形
成状態をしめすものである。

【図４】本発明のシールリングの一実施例の使用状態を
示す要部の断面図であって、図３に示すシールリングの
Ａ−Ａ′断面での状態を示す。

【図５】本発明の一実施例のシールリング側面に形成さ
れた凹部の断面を示すものであり、図３のＢ−Ｂ′断面
であり、油溝とクサビ効果発生面の状態を示すものであ
る。

【図６】本発明の一実施例の合い口部にクサビ効果発生
の油溝がない状態を示す図である。

【図７】本発明の一実施例のシールリングの合い口部に
設けられたクサビ効果発生面の状態を示す図である。

【図８】本発明の一実施例のシールリングの合い口部に
設けられたクサビ効果発生面の状態を示す図である。

【図９】本発明の一実施例のシールリングの合い口部に
設けられたクサビ効果発生面の状態を示す図である。

【図１０】クサビ効果発生面を２段に形成した他の実施
例を示すものであり、（ａ）は側面の上視図、（ｂ）は
（ａ）の矢印からの要部図である。

【符号の説明】

１ 軸 ２ ケース ３ 作動油 ４ 環状溝 ４ａ 側面（環状溝のシールリングとの摺動接触面） ５ａ シールリング本体 ６ ケースの内周面 ６ａ シールリングの外周面 ６ｂ シールリングの外周面（バレルフェイス） ７ シールリング側面 ７ａ シールリング側面の平面部 ８ シールリングの内周面 ９ 油溝 １０ａ、１０ｂ 内周側クサビ効果発生面 １０ａ′、１０ｂ′ 外周側クサビ効果発生面

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対的に回転する軸とケースとの間をシ
   ールするシールリングにおいて、該シールリングが軸の
   外周面に形成された環状溝内に装着され、環状溝と相対
   するシールリングの側面が、内周面側に開放される複数
   個の離間した油溝と、該油溝の周方向両側に延在しかつ
   該油溝に接続されるクサビ効果発生面としての傾斜状の
   凹部とを有するシールリング。
2. 【請求項２】 油溝と凹部の少くとも一方が、シールリ
   ングの外周面をケースの内周面に摺接させたとき、その
   径方向外側の縁が、軸の外周面より径方向内側に位置す
   る請求項１記載のシールリング。
3. 【請求項３】 凹部は油溝との接続部で最大深さである
   請求項２記載のシールリング。
4. 【請求項４】 合い口部の縁に接続される凹部を有する
   請求項２記載のシールリング。
5. 【請求項５】 凹部の周方向の長さがその最大深さより
   寸法的に大である請求項２記載のシールリング。
6. 【請求項６】 シールリングの側面が合い口と中心を通
   る線に対して左右対称である請求項１〜５の何れか１項
   に記載のシールリング。