JPWO2013038989A1 - 密封装置 - Google Patents

Abstract

摺動トルクを低く抑えつつ、流体圧力が低い状態においても封止機能を発揮させることのできる密封装置を提供する。
胴体部１１と、胴体部１１の内周側からシール対象領域（Ｓ）側に向かって伸び、かつ環状溝２１０の溝底２１１に密着する内周シール部１２と、胴体部１１の外周側からシール対象領域（Ｓ）側に向かって伸び、かつハウジング３００における軸２００が挿通される軸孔３１０の内周面に摺動自在に接触する外周リップ部１３と、を有し、外周リップ部１３のリップ先端１３ａは、外力が作用していない状態における外径が軸孔３１０の内径よりも大きく設定されている樹脂製のシールリング１０を備えることを特徴とする。

Description

本発明は、軸とハウジングの軸孔との間の環状隙間を封止する密封装置に関する。

自動車用のＡＴやＣＶＴにおいては、油圧を保持させるために、相対的に回転する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止するシールリングが設けられている。一般的なシールリングの場合、軸の外周に設けられた環状溝に装着され、軸が挿通されるハウジングの軸孔の内周面と環状溝の側面のそれぞれに摺動自在に接触することで、軸とハウジングの軸孔との間の環状隙間を封止するように構成される。

上記のような用途で用いられるシールリングにおいては、摺動トルクを十分に低くすることが要求される。そのため、従来、自動車のエンジンがかかり油圧が高くなっている状態においては、シールリングが軸孔の内周面と環状溝の側面に密着して十分に油圧を保持する機能を発揮する。これに対して、エンジンの停止により油圧がかからない状態においてはシールリングが軸孔の内周面や環状溝の側面から離れた状態となるように構成されている。

しかしながら、上記のように構成されたシールリングの場合、油圧がかからない状態ではシール機能を発揮しない。そのため、ＡＴやＣＶＴのように油圧ポンプによって圧送される油により変速制御が行われる構成においては、油圧ポンプが停止した無負荷状態（例えば、アイドリングストップ時）では、シールリングがシールしていた油がシールされずにオイルパンに戻って、シールリング近傍の油がなくなってしまう。従って、この状態からエンジンを始動（再始動）させると、シールリングの近傍には油がなく潤滑のない状態で作動が開始されるので、応答性や作動性が悪いという問題がある。

特開２０１０−２６５９３７号公報 特許第４１４３７８６号公報

本発明の目的は、摺動トルクを低く抑えつつ、流体圧力が低い状態においても封止機能を発揮させることのできる密封装置を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。

すなわち、本発明の密封装置は、
軸の外周に設けられた環状溝に装着され、相対的に回転する前記軸とハウジングとの間の環状隙間を封止して、流体圧力が変化するように構成されたシール対象領域側の流体圧力を保持する密封装置において、
前記環状溝における前記シール対象領域とは反対側の側面に密着する胴体部と、該胴体部の内周側から前記シール対象領域側に向かって伸び、かつ前記環状溝の溝底に密着する内周シール部と、前記胴体部の外周側から前記シール対象領域側に向かって伸び、かつ前記ハウジングにおける前記軸が挿通される軸孔の内周面に摺動自在に接触する外周リップ部と、を有し、前記内周シール部の内周側は、外力が作用していない状態における最も小径部分の内径が前記環状溝の溝底の外径よりも小さく設定されると共に、前記外周リップ部のリップ先端は、外力が作用していない状態における外径が前記軸孔の内径よりも大きく設定されている樹脂製のシールリングを備えることを特徴とする。

本発明によれば、内周シール部の内周側は、外力が作用していない状態における最も小径部分の内径が環状溝の溝底の外径よりも小さく設定されるので、シールリングを軸に対して相対的に回転させないようにすることができる。また、シールリングにおける外周リップ部のリップ先端は、外力が作用していない状態における外径が軸孔の内径よりも大きく設定されている。これにより、シール対象領域側の流体圧力が低い、または圧力が作用していない場合であっても、シールリングによって封止機能を発揮させることができる。従って、シール対象領域側の流体圧力が高まりだした直後から流体圧力を保持させることができる。更に、本発明においては、シールリングにおける外周リップ部のリップ先端のみが軸孔の内周面に摺動する構成であることから摺動トルクを低く抑えることができる。

また、前記内周シール部の外周側に装着されて、該内周シール部の内周面を前記環状溝の溝底に向かって押圧させる押圧部材を備えるとよい。

これにより、シールリングを軸に対して、より確実に相対的に回転させないようにすることができる。

前記シールリングは、ＰＴＦＥ製の環状かつ板状の素材に対してヒートプレスによる折り曲げ加工を施すことによって得られるものであり、前記素材における外周側の一方の端縁が前記リップ先端となるとよい。

これにより、シールリングの製造を容易にすることができる。

以上説明したように、本発明によれば、摺動トルクを低く抑えつつ、流体圧力が低い状態においても封止機能を発揮させることができる。

本発明の実施例１に係る密封装置の一部破断断面図である。 本発明の実施例１に係る密封装置の装着状態を示す模式的断面図である。 本発明の実施例１に係るシールリングの製造前の素材（中間製品）を示す模式的断面図である。 本発明の実施例２に係る密封装置の装着状態を示す模式的断面図である。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。なお、本実施例に係る密封装置は、自動車用のＡＴやＣＶＴなどの変速機において、油圧を保持させるために、相対的に回転する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する用途に用いられるものである。

（実施例１）
図１〜図３を参照して、本発明の実施例１に係る密封装置について説明する。

＜密封装置の構成＞
特に、図１及び図２を参照して、本発明の実施例１に係る密封装置の構成について説明する。本実施例に係る密封装置１００は、軸２００の外周に設けられた環状溝２１０に装着され、相対的に回転する軸２００とハウジング３００との間の環状隙間を封止する。これにより、密封装置１００は、流体圧力（本実施例では油圧）が変化するように構成されたシール対象領域（Ｓ）側の流体圧力を保持する。なお、自動車のエンジンが停止した状態においては、シール対象領域（Ｓ）側の流体圧力は低く、無負荷の状態となっており、エンジンをかけるとシール対象領域（Ｓ）側の流体圧力は高くなる。

そして、本実施例１に係る密封装置１００は、樹脂（より具体的にはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン））製のシールリング１０と、押圧部材としてのゴム製のＯリング２０とから構成される。

シールリング１０は、胴体部１１と、内周シール部１２と、外周リップ部１３とを備えている。胴体部１１は、その側面１１ａが環状溝２１０におけるシール対象領域（Ｓ）とは反対側（Ｔ）の側面２１２に密着するように構成されている。内周シール部１２は、胴体部１１の内周側からシール対象領域（Ｓ）側に向かって伸び、かつその内周面１２ａが環状溝２１０の溝底２１１に密着するように構成されている。この内周シール部１２の内周側は、外力が作用していない状態における最も小径部分の内径が環状溝２１０における溝底２１１の外径よりも小さく設定されている。従って、内周シール部１２の内周側は、溝底２１１の外径よりも小さい分だけの締め代を有している。外周リップ部１３は、胴体部１１の外周側からシール対象領域（Ｓ）側に向かって伸び、かつそのリップ先端１３ａがハウジング３００における軸２００が挿通される軸孔３１０の内周面に摺動自在に接触するように構成されている。この外周リップ部１３のリップ先端１３ａは、外力が作用していない状態における外径が軸孔３１０の内径よりも大きく設定されている。つまり、この外周リップ部１３のリップ先端１３ａは、軸孔３１０の内径よりも大きい分だけの締め代を有している。

Ｏリング２０は、内周シール部１２の外周側に装着される。このＯリング２０の弾性復元力によって、内周シール部１２は外周側から締め付けられて、内周シール部１２の内周面１２ａは、環状溝２１０の溝底２１１に向かって押圧された状態となる。

＜シールリングの製造方法＞
本実施例に係るシールリング１０の製造方法について、特に図３を参照して説明する。本実施例においては、成形材料としてＰＴＦＥを用い、一般的に知られた金型成形技術によって、図３に示すように、環状かつ板状の素材１０Ｘ（中間製品）を成形する。そして、ヒートプレスによる曲げ加工を施すことで、この素材１０Ｘの両側を図中Ａ方向及びＢ方向に曲げた状態とする。これにより、図１に示すシールリング１０を得ることができる。ここで、素材１０Ｘにおける外周側の一方の端縁１３Ｘａが、上述した外周リップ部１３のリップ先端１３ａとなる。

＜本実施例に係る密封装置の優れた点＞
本実施例に係る密封装置１００によれば、内周シール部１２の内周側は、外力が作用していない状態における最も小径部分の内径が環状溝２１０の溝底２１１の外径よりも小さく設定される。つまり、内周シール部１２自体が締め代を有しているため、シールリング１０を軸２００に対して相対的に回転させないようにすることができる。また、本実施例に係る密封装置１００の場合には、Ｏリング２０によって、シールリング１０における内周シール部１２の内周面１２ａが環状溝２１０の溝底２１１に向かって押圧された状態となる。これにより、Ｏリング２０による押圧力と、内周シール部１２自体が締め代を有していることと相俟って、より確実に、シールリング１０を軸２００に対して相対的に回転させないようにすることができる。より具体的には、軸２００が回転すると、軸２００と共に密封装置１００も回転し、軸２００と密封装置１００との間では相対的な回転はなく、摺動する部分も生じない。

また、シールリング１０における外周リップ部１３のリップ先端１３ａは、外力が作用していない状態における外径が軸孔３１０の内径よりも大きく設定されている。これにより、シール対象領域（Ｓ）側の流体圧力（油圧）が低い、または圧力が作用していない場合であっても、シールリング１０によって封止機能を発揮させることができる。従って、エンジンが停止した状態からアクセルが踏み込まれることでエンジンが始動することによって、シール対象領域（Ｓ）側の油圧が高まりだした直後から油圧を保持させることができる。ここで、一般的には、樹脂製のシールリングの場合、流体の漏れを抑制する機能はあまり発揮されない。しかしながら、本実施例に係るシールリング１０においては、内周シール部１２自体が締め代を有しており、かつ外周リップ部１３のリップ先端１３ａも締め代を有している。これにより、本実施例に係るシールリング１０の場合には、ある程度流体の漏れを抑制する機能が発揮される。そのため、エンジンが停止することでポンプなどによる作用が停止した後も、しばらくの間差圧が生じた状態を維持させることが可能となる。従って、アイドリングストップ機能を有するエンジンにおいて、エンジンの停止状態がそれほど長くない場合には、差圧が生じた状態を維持できるので、エンジンを再始動させた際に、その直後から好適に流体圧力を保持させることができる。

また、シールリング１０における外周リップ部１３のリップ先端１３ａのみが軸孔３１０の内周面に摺動する構成であることから、摺動部分は線接触となる。これにより、一般的なシールリングのように面接触となる場合に比べて摺動面積を狭くすることができる。従って、摺動トルクを低く抑えることができる。また、これに伴って、摺動による発熱を抑制し、高温高圧環境下においても好適に用いることが可能となる。

更に、シールリング１０は、ＰＴＦＥ製の環状かつ板状の素材１０Ｘに対してヒートプレスによる折り曲げ加工を施すことによって得られるので、シールリング１０の製造は容易である。

（実施例２）
図４には、本発明の実施例２が示されている。本実施例においては、上記実施例１におけるシールリングの構成に対して、押圧部材の抜け落ちを抑制する部位を付加した構成を示す。その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。

本実施例２に係る密封装置１５０においても、上記実施例１の場合と同様に、ＰＴＦＥ製のシールリング５０と、押圧部材としてのゴム製のＯリング２０とから構成される。

また、本実施例に係るシールリング５０においても、胴体部５１と、内周シール部５２と、外周リップ部５３とを備えている。そして、実施例１の場合と同様に、胴体部５１は、その側面５１ａが環状溝２１０におけるシール対象領域（Ｓ）とは反対側（Ｔ）の側面２１２に密着するように構成されている。内周シール部５２は、胴体部５１の内周側からシール対象領域（Ｓ）側に向かって伸び、かつその内周面５２ａが環状溝２１０の溝底２１１に密着するように構成されている。この内周シール部５２の内周側は、外力が作用していない状態における最も小径部分の内径が環状溝２１０における溝底２１１の外径よりも小さく設定されている。従って、内周シール部５２の内周側は、溝底２１１の外径よりも小さい分だけの締め代を有している。外周リップ部５３は、胴体部５１の外周側からシール対象領域（Ｓ）側に向かって伸び、かつそのリップ先端５３ａがハウジング３００における軸２００が挿通される軸孔３１０の内周面に摺動自在に接触するように構成されている。この外周リップ部５３のリップ先端５３ａは、外力が作用していない状態における外径が軸孔３１０の内径よりも大きく設定されている。つまり、この外周リップ部５３のリップ先端１３ａは、軸孔３１０の内径よりも大きい分だけの締め代を有している。

Ｏリング２０に関しては、上記実施例１の場合と同一であるので、その説明は省略する。

そして、本実施例の場合には、シールリング５０において、内周シール部５２におけるシール対象領域（Ｓ）側から外周側に向かって突出した環状突出部５４が設けられている。Ｏリング２０は、この環状突出部５４よりもシール対象領域（Ｓ）とは反対側（Ｔ）の領域において、内周シール部５２の外周側に装着される。なお、本実施例においても、シールリング５０は、図３に示すような環状かつ板状の素材１０Ｘに対して、ヒートプレスによる曲げ加工を施すことにより製造される。

以上のように構成される密封装置１５０によれば、上記実施例１に係る密封装置１００と同様の作用効果を得ることができる。また、本実施例に係る密封装置１５０の場合には、環状突出部５４を設けたことにより、シールリング５０における内周シール部５２の外周に装着されたＯリング２０が装着位置から脱落してしまうことを、実施例１の場合に比べて抑制することができる。

（その他）
上記実施例１，２におけるシールリング１０，５０において、周方向の１か所に切断部（合口）を設ける構成を採用してもよい。そのような構成を採用することで、シールリング１０，５０の装着性を高めることができる。なお、切断部を設けた場合であっても、シールリング１０，５０は、Ｏリング２０によって内周側に締め付けられるので、品質性の低下を十分に抑制可能である。また、切断部の構造については、適宜、公知技術を適用できる。一例として、ストレートカット、バイアスカット、及び特殊ステップカットを挙げることができる。

上記実施例１，２においては、押圧部材として、ゴム製のＯリング２０の場合を例に挙げたが、これに限られるものではない。すなわち、押圧部材としては、シールリング本体１０，５０における内周シール部１２，５２の内周面１２ａ，５２ａを、環状溝２１０の溝底２１１に向かって押圧可能であれば、他のものを採用してもよい。例えば、ゴム製の角リング（断面形状が矩形のリング）や金属製の環状スプリング（ガータスプリング）などを用いることもできる。

また、上記実施例１，２においては、シールリングにおける内周シール部に締め代を持たせ、かつ押圧部材（Ｏリング）を設けることによって、シールリングを軸に対して相対的に回転させないようにする構成を示した。しかしながら、使用環境等により、押圧部材を設けなくても、シールリングにおける内周シール部自体の締め代のみで、軸に対して相対的に回転させないようにすることが可能であれば、押圧部材（Ｏリング）を設けなくても良い。ただし、この場合には、シールリングには切断部（合口）を設けずに、エンドレス形状にする必要がある。

また、上記実施例１，２においては、シールリングは、環状かつ板状の素材に対して、ヒートプレスによる曲げ加工を施すことにより製造される場合を説明したが、切削加工によりシールリングを製造するようにすることもできる。

１０，５０ シールリング
１０Ｘ （シールリングの）素材
１１，５１ 胴体部
１２，５２ 内周シール部
１３，５３ 外周リップ部
１３ａ，５３ａ リップ先端
２０ Ｏリング
５４ 環状突出部
１００，１５０ 密封装置
２００ 軸
２１０ 環状溝
２１１ 溝底
２１２ 側面
３００ ハウジング
３１０ 軸孔

すなわち、本発明の密封装置は、
軸の外周に設けられた環状溝に装着され、相対的に回転する前記軸とハウジングとの間の環状隙間を封止して、流体圧力が変化するように構成されたシール対象領域側の流体圧力を保持する密封装置において、
前記環状溝における前記シール対象領域とは反対側の側面に密着する胴体部と、該胴体部の内周側から前記シール対象領域側に向かって伸び、かつその内周面が前記環状溝の溝底に密着する内周シール部と、前記胴体部の外周側から前記シール対象領域側に向かって伸び、かつそのリップ先端が前記ハウジングにおける前記軸が挿通される軸孔の内周面に摺動自在に線接触する外周リップ部と、を有し、前記内周シール部の内周側は、外力が作用していない状態における最も小径部分の内径が前記環状溝の溝底の外径よりも小さく設定されると共に、前記外周リップ部のリップ先端は、外力が作用していない状態における外径が前記軸孔の内径よりも大きく設定されている樹脂製のシールリングを備えることを特徴とする。

Claims (3)

1. 軸の外周に設けられた環状溝に装着され、相対的に回転する前記軸とハウジングとの間の環状隙間を封止して、流体圧力が変化するように構成されたシール対象領域側の流体圧力を保持する密封装置において、
   前記環状溝における前記シール対象領域とは反対側の側面に密着する胴体部と、該胴体部の内周側から前記シール対象領域側に向かって伸び、かつ前記環状溝の溝底に密着する内周シール部と、前記胴体部の外周側から前記シール対象領域側に向かって伸び、かつ前記ハウジングにおける前記軸が挿通される軸孔の内周面に摺動自在に接触する外周リップ部と、を有し、前記内周シール部の内周側は、外力が作用していない状態における最も小径部分の内径が前記環状溝の溝底の外径よりも小さく設定されると共に、前記外周リップ部のリップ先端は、外力が作用していない状態における外径が前記軸孔の内径よりも大きく設定されている樹脂製のシールリングを備えることを特徴とする密封装置。
2. 前記内周シール部の外周側に装着されて、該内周シール部の内周面を前記環状溝の溝底に向かって押圧させる押圧部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
3. 前記シールリングは、ＰＴＦＥ製の環状かつ板状の素材に対してヒートプレスによる折り曲げ加工を施すことによって得られるものであり、前記素材における外周側の一方の端縁が前記リップ先端となることを特徴とする請求項１または２に記載の密封装置。

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