JPH09217837A - シール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 トルク損失を低減することができ、かつ、良
好なシール特性を発揮する、相対的に回転しあうハウジ
ングと軸との間のシール装置を提供する。 【解決手段】 相対的に回転するハウジング６と軸２と
の間にシールリングを装着してなるシール装置１におい
て、該シールリングとして、合い口部が両合い口端部が
重なり合う特殊構造をなし、合い口部近傍のリング側面
がシールリング溝側壁に平行な平行面でなり、合い口部
近傍を除く部分のリング側面が、外周側の環状平行面帯
部とその内側の環状傾斜面部との複合面で構成されてい
て、装着状態で、前記平行面部と環状平行面帯部とでシ
ールリング溝側壁面に対接し、環状傾斜面部とシールリ
ング溝側壁面との間にクサビ状の間隙が形成されるシー
ルリングを使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、相対的に回転し
あうハウジングと軸との間のシール装置に関し、更に詳
しくは、ハウジングと軸との間の間隙に加圧状態で供給
される油の漏洩を防止するシール装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車に用いられる自動変速装置等に
は、相対的に回転するハウジングと軸との間を介して形
成される油圧回路を通して導かれる油圧により作動する
クラック機構やブレーキ機構等が設けられており、これ
らハウジングと軸との間には、加圧状態で供給される油
の漏洩を防止するシール装置が備えられている。この種
のシール装置の例を図５に示す。

【０００３】自動変速機のクラッチ機構部分を示す図５
において、シール装置１は、軸２と、軸２を収容し軸２
に対して相対的に回転するハウジング６と、ハウジング
６の内周面に対向する軸２の外周面に軸方向に離間して
形成されたシールリング溝４、４と、シールリング溝
４、４に装着されたシールリング５、５と、軸２のシー
ルリング溝４、４の間に形成され、該シールリング溝
４、４に連通する環状溝７に油圧を導く油圧通路３を有
す。

【０００４】ここで、クラッチ機構の作動について概略
を説明する。油圧通路３を通して導かれる油圧は、シー
ルリング溝４、４間の環状溝７、ハウジング６の内周面
１６に設けられた入口８を通してハウジング６内の作動
室９に導かれる。作動室９内の油圧は、該作動室壁の一
部を構成しているピストン１０を押圧し、移動させ、ハ
ウジング側に軸方向に移動可能に取り付けられているク
ラッチ板１１と出力軸１２側に取り付けられているクラ
ッチ板１３とを圧接係合させることでハウジング６の回
転運動の出力軸１２への伝達を可能にする。油圧通路３
を介して作動室９の油圧を低下させると、ピストン１０
が逆方向に移動し、両クラッチ板１１、１３の圧接係合
関係が解除され、前記回転運動の伝達が停止する。

【０００５】ハウジング６と軸２との間に導かれた油圧
は、シールリング溝４、４にも導かれており、シールリ
ング溝内のシールリング５、５の側面に作用して該シー
ルリング５、５をシールリング溝４、４の溝側壁面１８
に押し付けるとともに、シールリングの内周側に作用し
て該シールリング５、５を外方に押圧し、シールリング
外周面１９をハウジング６の内周面１６に押し付け、両
シールリング溝４、４間の油の漏洩を防止する。

【０００６】ここで、従来の図５に示すような断面矩形
のシールリングを使用する場合には、一般的には、油圧
の作用でシールリング５、５がシールリング溝側壁面１
８に押し付けられる力が、シールリング５、５がハウジ
ング６の内周面１６に押し付けられる力に優っている。
従って、ハウジング６と軸とが相対的に回動する場合、
シールリング５、５は軸２のシールリング溝側壁面１８
に圧接された状態で保持され、シールリング５、５の外
周面がハウジング６の内周面１６に対して摺動する。

【０００７】ハウジング６の回転中心軸と軸２の軸心と
の間には、幾分かの偏芯や傾き等の誤差が存在する。従
って、シールリング５、５が軸２のシールリング溝側面
１８に強く圧接された形で保持され、シールリング５、
５の外周面１９がハウジング６の内周面１６に対して摺
動している場合には、ハウジング６と軸２との相対的回
転時に、シールリング５、５は、その側面とシールリン
グ溝側壁面１８との間の摩擦力に抗してずり動かされ、
トルク損失を増加させる。また、前記摩擦力に起因し
て、シールリング外周面１９のハウジング内周面１６に
対して追従性が損われ、その間のシール性能を劣化させ
る。なお、この種の、シールリング外周面１９とハウジ
ング内周面１６との間に生じるシール性能の劣化現象
は、シールリング外周面１９がハウジング内周面１６と
平行な面で構成されている場合に特に発生し易い。

【０００８】このような事実をふまえ、相対的回転時
に、シールリングがシールリング溝側壁面に対して摺動
し得るように、シールリングの側面とシールリング側壁
面との間の圧接力を低減させる構成としたシールリング
も提案されている。

【０００９】図６、図７において、シールリング５′、
５′は、その側面に周方向に延びる環状溝２０と、周方
向に離間して径方向を向けて設けられた複数個の溝２１
を有し、該径方向溝２１を介して環状溝２０はシールリ
ング５′、５′の内周面側に開放されている。図６に装
着状態を示すように、シールリング５′、５′のシール
リング溝側壁面１８に対接する側面には、径方向溝２１
を介して環状溝２０に油圧が導かれている。それ故、シ
ールリング５′、５′をシールリング溝側壁面１８に押
し付ける力は、前記径方向溝２１および環状溝２０に導
入された油圧により低減されるので、シールリング５′
とシールリング溝側壁面１８との間の圧接力は低減され
たものとなり、リング溝側壁面１８に対して摺動し易く
されている。

【００１０】しかしながら、このようなシールリング
５′を使用する場合、シールリング５′の内周側の角部
がシールリング溝４の溝側壁面１８に対接しているの
で、シールリング溝加工の精度のバラツキにより溝が外
開きに形成されている場合や、ハウジング６の回転軸心
と軸２の軸心との間に傾き等がある場合には、シールリ
ング溝側壁面１８に対接して、その間をシールするシー
ルリング５′の外周側対接面部Ｌ₁ とリング溝側壁面１
８との間が離間されて、側面シール特性に劣化現象が発
生する難がある。

【００１１】上記難点の解消を目的とするシールリング
として、図８および図９に示すように、側面をテーパ状
側面７０とし、且つ、外周面を断面円弧状の外周面２３
とし、更に、一方の合い口端部の外周側の片側部分を周
方向に延出させて突出部片２４を形成し、他方の合い口
端部の前記突出部片２４に対向する部位に該突出部片２
４に対応する形状をなしていて、装着状態において該突
出部片２４を収容する切欠溝部２５を形成してなる合い
口構造を有するシールリング５″が提案されている。

【００１２】上記シールリング５″は、外周面２３が断
面円弧状に形成されているために、ハウジング６と軸２
との間に少々の軸振れがある場合においても、ハウジン
グ６の内周面１６とシールリング外周面２３との摺接関
係は良好に維持され、また、シールリング側面が内径方
向内側に傾斜するテーパ面で形成されているために、シ
ールリング側面とシールリング溝側壁面１８との間に径
方向内方に向けて開放するクサビ状の間隙２６が形成さ
れ、該間隙２６に導入される油圧の作用によりシールリ
ング５″とシールリング溝側壁面１８との間の圧接力が
低減され、シールリング５″とリング溝側壁面１８との
摺動が容易になされる。

【００１３】しかしながら、シールリング５″とリング
溝側壁面１８とは、リング溝４の外側端縁部５５で極所
的に対接しているので、シールリング５″のリング溝側
壁１８に対する径方向の相対的移動の容易性が害され易
い。また、前記合い口構造の突出部片２４の先端部と切
欠溝部２５の該先端部に対向する端面との間の間隙２７
は、前記クサビ状間隙２６を介して内部の油圧を外部に
開放する油圧路を形成することとなり、この種の特殊合
い口構造の本来のシール効果が充分に発揮されない難点
を有す。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記に鑑
み、トルク損失を低減することができ、かつ、良好なシ
ール特性を発揮する、相対的に回転しあうハウジングと
軸との間のシール装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明では、前記の課
題を解決するために、相対的に回転し合うハウジングお
よび軸の該ハウジングの内周面に対向する軸の外周面に
設けられたシールリング溝に、該ハウジングと軸との間
の間隙に加圧状態で供給される油の漏洩を防止するため
の、合い口部を有するシールリングを装着したシール装
置において、該シールリングとして、合い口部が、一方
の合い口端部の外周側の片側部分を周方向に延出させた
突出部片と、他方の合い口端部の前該突出部片に対向す
る位置に該突出部片の形状に対応する形状をなして、装
着状態で該突出部片を収容する切欠溝部とを有する特殊
合い口構造とさせる。さらに、シールリング溝側壁面に
対向するシールリングの側面が、前記特殊構造の合い口
部分を含むその近傍部分においてはシール溝側壁面に対
接する平行面でなる側面でなり、前記合い口部近傍を除
く側面部分においては、該側面の外周側に位置して前記
シールリング溝側壁面に対接する環状平行面帯部と、該
環状平行面帯部の内側に連続して設けられていて装着状
態でシールリング溝側壁面との間にクサビ状の間隙を形
成する傾斜面でなる環状傾斜面との複合面構造の側面を
なしているシールリングを使用する。更に、この発明で
は、ハウジングの内周面に対接するシールリングの外周
面を断面円弧状に形成する。

【００１６】

【発明の実施の形態】この発明のシール装置およびこれ
に使用するシールリングの例を図１〜図４に示す。図１
はこの発明のシール装置を示し、シールリングの構成を
除く他の部分の構成は図５あるいは図６におけるものと
同一である。よって、同一部品には同一符号を記し、そ
の説明を省略する。シールリング５０は、前記図８に示
したシールリングの合い口部と同様な特殊合い口構造を
有す。即ち、図２に示すように、シールリング５０の一
方の合い口端部の外周側の片側部分に周方向に延出する
突出部片２４が設けられ、該突出部片２４と対向する他
方の合い口端部には該突出部片２４の形状に対応する形
状をなしていて装着状態（図２に示す状態）で該突出部
片２４を収容する切欠溝部２５が設けられている。ま
た、シールリング溝側壁面１８に対向するシールリング
５０の側面は、前記特殊合い口構造部を含み合い口部近
傍ｍの範囲の側面がシールリング溝側壁面１８に平行な
平行面５１で構成され、該合い口部近傍ｍ以外の部分の
側面は、その外周側に位置してリング溝側壁面１８に平
行な環状平行面帯部５２と、この環状平行面帯部５２の
内側に連続して、内径方向内側に傾斜する傾斜面でなる
環状傾斜面５３との複合面構造をなす。また、シールリ
ング５０の外周面は、断面円弧状の円弧面２３とする。

【００１７】上記シールリング５０は、装着の状態で
は、その特殊合い口構造の合い口部近傍（ｍの部分）に
おいては、図３に示すように、平行面で構成された側面
５１がシールリング溝側壁面１８に対接しており、該合
い口部近傍ｍ以外の部分においては、図４に示すよう
に、該シールリング５０の側面の環状平行面帯部５２が
Ｌ₁ の巾でシールリング溝側壁面１８の外周側部分に対
接し、環状平行面帯部５２の内側には環状傾斜面部５３
とシールリング溝側壁面１８との間に内径方向に開放さ
れたクサビ状の間隙５４が形成される。

【００１８】したがって、シールリング５０をシールリ
ング溝側壁面１８に押し付ける油圧の作用は、シールリ
ング５０の側面とリング溝壁側面１８との間に形成され
るクサビ状間隙に導かれる油圧の作用で低減され、シー
ルリング５０とリング溝側壁面１８との摺動が容易にな
るためにトルク損失を低減することができる。シールリ
ング５０の側面とリング溝側壁面１８との対接は、側面
の環状平行面帯部５２によりなされるので、安定した摺
接関係が得られ、対接部分の摩擦や摩耗の発生を低減さ
せる上で有効に作用する。更に、シールリング５０の特
殊合い口構造部分の近傍ｍの範囲の側面は、図３に示す
如く、平行面でなる側面で相手溝側壁面１８に対接する
ために、特殊合い口を構成する合い口端部の突出部片２
４とこれを収容する切欠溝部２５の端面間に形成される
空間２７を通しての図７に３ａで示すような油の通路が
形成されず、したがって合い口部を通しての油の漏洩が
防止される。また、この発明では、シールリングの外周
面を断面円弧状にしているので、ハウジング６と軸２と
の間の軸芯にずれがあっても、外周面２３とハウジング
内周面１６との摺接関係は安定に維持され、外周面のシ
ール性が良好に維持される。

【００１９】それ故、上記のシールリングを装着した本
発明のシール装置によれば、ハウジング内の作動室９の
油圧が油漏れに起因して変動することがないので、ハウ
ジング内のピストンの往復動制御を正しく行うことがで
き、従って、クラッチ機構やブレーキ機構を正しく作動
させることができる。

【００２０】上記シールリング５０において、側面の環
状傾斜面部５３の傾斜角は、これが小さ過ぎるとクサビ
状間隙に油が導入され難くなり、また、過度に大である
と、シールリング自体の形状安定性が損われるので、３
度〜１２度の範囲、好ましくは、４度〜８度の範囲とす
ることが望ましい。環状平行面帯部５２の径方向巾は、
これが小さ過ぎるとシールリング溝側壁との対接巾が狭
くなり、その間のシール性が低下する。好ましいシール
性を得るためには、0.１mm〜1.０mm程度、好ましくは0.
２mm〜0.５mm程度の環状平行面部５２とシールリング溝
側壁面との摺接巾が得られるよう環状平行面帯部５２の
径方向巾を設定することが望ましい。また、シールリン
グ５０の外周の円弧面の曲率半径は、これが小さ過ぎる
と外周摩耗を増大させ、また、過度に大きいと外周面に
油圧が作用し難くなるために、シールリングをハウジン
グに押し付ける押圧力が大きくなり、シールリングとハ
ウジングとの間の摺動関係を阻害するので好ましくな
い。この外周円弧面の曲率半径は２〜５０Ｒの範囲、好
ましくは２０〜４０Ｒの範囲とすることが望ましい。

【００２１】

【実施例】次に、前記図８に示したタイプの従来タイプ
のシールリングと、図２〜４に示すタイプの本発明に係
るシールリングを図１に示すシール装置に装着して油漏
洩比較テストを行った結果を図１１、図１２に示す。な
お、シールリングの材質としては、ポリエーテル・エー
テル・ケトン（ＰＥＥＫ）材にカーボン繊維を添加した
合成樹脂を使用した。

【００２２】なお、本比較テストでは、本発明に係るシ
ールリングとして、外径３9.５７mmφ、軸方向の巾2.３
mm、半径方向の厚さ2.３mm、外周円弧面の曲率半径２０
Ｒ、側面の傾斜角度５度、環状平行面帯部の巾1.０mm、
環状平行面帯部とリング溝側壁面との対接巾0.２mmと
し、合い口構造が図１０に示すような一方の合い口端部
の外周側の側面側に寄った角部に軸方向の巾がリング巾
の１／２で、径方向の巾がＫの突出部片２４を周方向に
延出させ、他方の合い口端部には前記突出部片２４に対
応する形状の切欠溝部２５を形成し、装着状態で前記突
出部片２４が前記切欠溝部２５に収容されて、突出部片
２４の先端面と切欠溝部２５の対向面との間隙Ｓと突出
部片２４の径方向巾Ｋとによりリング側面に面積Ｋ×Ｓ
の窓が開放される構造の特殊合い口構造のものを使用し
た。また、比較のための従来タイプのシールリングとし
ては、材質および基本的寸法を上記シールリングと同一
とする図８、図７に示す従来タイプのシールリングを使
用した。

【００２３】上記シールリングを使用して、ハウジング
６の回転速度２０００rpm 、油圧1.０ＭＰａ、油温８０
℃の条件で、合い口部開口面積（Ｋ×Ｓ）に対する油漏
れ量の関係を調べたテスト結果を図１１に示す。図１１
より、従来タイプのシールリングを使用する場合には、
合い口部開口面積（Ｋ×Ｓ）を増加させるに従って油漏
れ量が増加するが、本発明に係るシールリングを使用す
る場合には、油漏れ量は、合い口部開口面積（Ｋ×Ｓ）
の大小には関係なく一定であり、特殊合い口構造のシー
ル特性が安全して維持されることが明る。

【００２４】次に、上記シールリングを使用し、上記と
同じ条件で、ハウジング６の回転軸芯と軸２の軸芯との
間の偏芯量に対する油漏れ量の関係について調べたテス
ト結果を図１２に示す。図１２より、本発明に係るシー
ル装置の場合には、相対的に回転するハウジングと軸と
が偏芯している場合であっても、良好な安定したシール
特性が得られることがわかる。

【００２５】

【発明の効果】この発明の相対的に回転するハウジング
と軸との間のシール装置においては、シールリングとリ
ング溝側壁面との対接面間にクサビ状の間隙が形成され
該間隙に油圧が導かれるので、シールリングとリング溝
側壁との間の圧接力が低減され、リング溝側壁面に対す
るシールリングの摺動が容易になり、トルク損失が低減
される。また、シールリング側面に形成される環状平行
面帯部でリング溝側壁に対接させることにより、シール
リングとリング溝側壁面との摺接関係が安定に維持され
るとともに、特殊合い口構造の合い口部近傍の側面を平
行面で構成し、該平行面でリング溝側壁面に対接させて
いるために、合い口部開口部が油圧作用側スペースに開
放されない構成としているので、合い口部を通しての油
漏れの発生が防止される。また、シールリングの外周面
を断面円弧状に形成しているので、軸振れ等が発生する
場合においても、シールリングの外周面のハウジング内
周面に対する対接関係が安定して得られ、上記本発明の
シールリングの他の構成とあいまって、優れたシール特
性を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の相対的に回転するハウジングと軸との
間のシール装置の例を示す断面図である。

【図２】本発明のシール装置に使用されるシールリング
の実施例を示す平面図である。

【図３】本発明のシール装置のシールリング装着部分を
示す断面図である（合い口近傍部分）。

【図４】本発明のシール装置のシールリング装着部分を
示す断面図である（合い口近傍以外の部分）。

【図５】従来のシール装置の例を示す断面図である。

【図６】従来のシール装置の例を示す断面図である。

【図７】図６に示す従来のシールリングの装着状態を示
す一部断面図である。

【図８】従来のシールリングの装着状態を示す断面図で
ある。

【図９】図８に示す従来のシールリングの合い口構造
（特殊合い口構造）を示す斜視図である。

【図１０】比較テストに使用したシールリングの合い口
構造（特殊合い口構造）を示す斜視図である。

【図１１】合い口部開口面積（Ｋ×Ｓ）と油漏れ量との
関係を示すグラフ図である。

【図１２】相対的に回転するハウジングと軸との偏芯量
と油漏れ量との関係を示すグラフ図である。

【符号の説明】

１ シール装置 ２ 軸 ３ 油圧通路 ３ａ 油の漏洩通路 ４ シールリング溝 ５、５′、５″ シールリング ５０ シールリング ６ ハウジング ７ 環状溝 ８ 作動室の入口 ９ 作動室 １０ ピストン １１、１３ クラッチ板 １２ 出力軸 １６ ハウジングの内周面 １８ シールリングの側壁面 １９ シールリングの外周面 ２０ 環状溝 ２１ 径方向溝 ２３ シールリングの外周面 ２４ 突出部片 ２５ 切欠溝部 ２６ クサビ状間隙 ２７ 合い口開口部 ５１ 平行面（シールリング側面：合い口部近傍） ５２ 環状平行面帯部（シールリング側面） ５３ 環状傾斜面部（シールリング側面） ５４ クサビ状間隙（シールリング側面とリング溝側壁
面間）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対的に回転しあうハウジングおよび軸
   の該ハウジングの内周面に対向する軸の外周面に設けら
   れたシールリング溝に、該ハウジングと軸との間の間隙
   に加圧状態で供給される油の漏洩を防止するための合い
   口部を有するシールリングを装着するシール装置におい
   て、該シールリングが、合い口部が一方の合い口端部の
   外周側片側の角部分から周方向に延出する突出部片が形
   成され、他方の合い口端部の前記突出部片に対向する部
   位には該突出部片の形状に対応する形状をなし装着状態
   で前記突出部片を収容する切欠溝部が形成される合い口
   構造をなすシール装置。
2. 【請求項２】 シールリング溝側壁面に対向する該シー
   ルリングの側面が、前記合い口構造部近傍の側面部分に
   おいては、 シールリング溝側壁面に対接する平行面に形成されてお
   り、前記合い口構造部近傍を除く側面部分においては、
   該側面の外周側に位置して前記シールリング溝側壁面に
   対接する環状平行面帯部と、該環状平行面帯部の内側に
   連続して設けられていて装着状態でシールリング溝側壁
   面との間にクサビ状の間隙を形成する傾斜面でなる環状
   傾斜面部との複合面構造の側面をなしているシールリン
   グを使用していることを特徴とする請求項１記載のシー
   ル装置。
3. 【請求項３】 ハウジングの内周面に対接するシールリ
   ングの外周面の軸方向断面形状が、径方向外方に突出す
   る円弧状に形成されている請求項２記載のシール装置。
4. 【請求項４】 前記環状傾斜面の傾斜角を３〜１２度、
   好ましくは４〜８度の範囲とし、シールリング溝側壁面
   に対接する前記環状平行面帯部の対接巾を0.１mm〜1.０
   mm、好ましくは0.２〜0.５mmとする請求項３記載のシー
   ル装置。
5. 【請求項５】 前記シールリングの外周円弧面の曲率半
   径を２〜５０Ｒ、好ましくは２０〜４０Ｒとした請求項
   ４記載のシール装置。