JPWO2018061222A1 - シールリング - Google Patents

Abstract

軸回転数またはハウジング回転数が高い状態においても、フリクションが少なく低オイルリーク性を有し、軸回転トルクの低減可能なシールリングを提供することである。シールリングの円周方向縦断面形状において、シールリング外周面１３側からシールリング内周面１２側に向かって、第１幅ａ１より小さい第２幅ａ２１、ａ２１１を形成する段差部分が形成され、段差部分は、密封流体が流入するシールリング円周方向における第２幅の中心線Ｍ２が円周方向に沿って一端のシールリング合い口部内周側の合い口端面から他端のシールリング合い口部内周側の合い口端面に向かってシールリング接触面１４側に移動していく軌跡を描くように形成される。

Description

本発明は、自動車のオートマチックトランスミッション（以下、ＡＴと記す）や無段変速機（以下、ＣＶＴと記す）など、油圧作動油（以下、「作動油」という。）などの流体の流体圧を利用した機器において、使用されるシールリングに関する。

近年、自動車の燃費向上を図るため、ＡＴまたはＣＶＴ等の自動変速機の駆動損失の低減が求められている。自動変速機には、油圧シールを目的としてシールリングが装着されるが、シールリングのフリクションロスは自動変速機の駆動損失につながる。そのため、シールリングのフリクションの低減が重要な課題となっている。また、自動変速機のオイルポンプの容量は、駆動損失の中で大きなウエイトを占めるため、シールリングと軸環状溝またはハウジングとの間からのオイル漏れ量を低減し、オイルポンプを小容量化することが望まれている。このように、自動変速機の駆動損失を低減し、自動車の燃費を向上させるため、シールリングには低フリクション性能及び高いオイルシール性能が要求されている。

図１にシールリングが装着された油圧密封装置の基本構造を示す。シールリング１は、軸２の外周面の作動油通路３の軸方向両側に形成された軸環状溝４に装着され、作動油通路３から供給される作動油をシールリング受圧面１１と内周面１２で受け、シールリング外周面１３がハウジング５の内周面と接触し、シールリング接触面１４が軸環状溝４の側面と接触することにより、作動油の漏れを封じる。一般的には軸２が回転し、ハウジング５が固定されるが、その逆の組み合わせもある。

シールリングのフリクション（フリクションロス）を低減するためには、通常、摺動主体面となるシールリング接触面を軸環状溝に押し付ける受圧荷重を低減する手法が採用されている。具体的には、シールリング接触面と軸環状溝との間に作動油油圧が作用する断面形状を有するシールリングを採用して、シールリング受圧面に作用する作動油油圧による軸環状溝の受圧荷重を低減させている。

以下の特許文献１には、シールリングの両側面部の内径面側に断面形状が多角形又は凸型となるように形成したヌスミ部を、複合ステップカット形状を有する合い口部を繋げることによりリング状に繋げたシールリング全周に亘って連続させた樹脂製シールリングが開示されている。

以下の特許文献２には、シールリングは、軸孔を有するハウジングおよび上記軸孔に挿通される回転軸の一方の部材に設けられた環状溝に装着されて、他方の部材表面に接触し、かつ環状溝の非密封流体側の側壁面に摺動自在に接触して、これら部材間の環状隙間を封止するものであり、少なくとも上記側壁面との摺動面となるリング側面の内径側端部の一部に、上記側壁面と非接触部となるリング周方向に沿ったＶ字状の凹部が設けられているシールリングが開示されている。

特開第２００７−０７８０４１号公報 特開第２０１５−０２８３８２号公報

特許文献１では、シールリング寸法が外径５０ｍｍ 、リング幅２．０ｍｍ、リングの半径方向の厚さ１．８ｍｍにおいて、回転トルク試験条件が、温度８０℃、軸回転数４０００ｒｐｍ、油圧０．４ＭＰａ、０．８ＭＰａ、１．２ＭＰａの結果、およびオイルリーク試験条件が、自動車用オートマチックトランスミッションオイル（昭和シェル石油（株）製： ゲルコＡＴＦ）を使用し、材質がＳ４５Ｃであるシリンダーと軸との間に装着し、油圧０．５ＭＰａでオイルシールし、この軸を４０００ｒｐｍで回転させた際のオイルリーク量を３０℃ から１２０℃ に亘ってメスシリンダーにより測定した結果がある。
シールリング側面が接触する面積が減ることで引き摺りトルクを小さくすることが出来、軸との間で生じるエネルギーロスを小さくすることができるとしているが、軸回転数が６０００ｒｐｍ以上の高回転域での評価が実施されていない。

特許文献２では、シールリング寸法が外径φ５０ｍｍ、内径φ４７ｍｍ、リング幅１．５ｍｍ、リング厚さ１．５ｍｍにおいて、回転トルク試験の条件が、油圧０．５〜３．０ＭＰａ、油温３０〜１５０℃、回転数１０００〜７０００ｒｐｍとし、オイルリーク試験の条件が、油圧０．５〜３．０ＭＰａ、回転数１０００〜７０００ｒｐｍ、油温３０〜１５０℃（３０℃、７０℃、１１０℃、１５０℃の４条件）とした結果があるが、詳細な結果は不明である。環状溝の側壁面との摺動面となるリング側面の内径側端部の一部に、側壁面との非接触部となる、リング周方向に沿ったＶ字状の凹部が設けられているので、密封流体である作動油等がこの凹部を介して摺動面に適度に流出しやすいが、環状溝の側壁面との摺動面となるリング側面との接触面積が大きく、軸回転トルクを小さくできない。

本発明は、軸回転数またはハウジング回転数が高い状態においても、フリクションが少なく低オイルリーク性を有し、軸回転トルクの低減可能なシールリングを提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明の一の観点によると、軸穴を有するハウジングと軸穴に挿入される軸を有する油圧密封装置を構成するシールリングであって、軸に設けられた軸環状溝に装着されて、ハウジングの内周面に接触し、かつ密封流体が流入する側に対向する軸環状溝の側壁面に摺動自在に接触して、これら部材間の環状隙間を封止するシールリングにおいて、
シールリングの円周方向縦断面形状は、シールリング外周面の軸方向幅を第１幅とするとき、第１幅がシールリングの軸方向の最大の幅であり、シールリング外周面側からシールリング内周面側に向かって軸外周面より軸心側の位置で、第１幅より小さい第２幅を形成する段差部分を形成し、
段差部分は、第１幅を形成する軸環状溝の側壁面に摺動自在に接触するシールリング側面（接触面）とシールリング接触面に対向するシールリング側面（受圧面）のうち、少なくともシールリング接触面側において円周方向全周に亘って存在し、段差部分は、シールリングの相互に対向するシールリング合い口部において、密封流体が流入する側にシールリングの合い口端面が位置する一端のシールリング合い口部内周側の合い口端面における第２幅の中心線が、シールリングの円周方向同一縦断面における第１幅の中心線に対してシールリング受圧面側に位置するように形成され、段差部分は、他端のシールリング合い口部内周側の合い口端面における第２幅の中心線が、一端のシールリング合い口部内周側の合い口端面における前記第２幅の中心線に対してシールリング接触面側に位置するように形成され、段差部分は、密封流体が流入するシールリング円周方向における第２幅の中心線が円周方向に沿って一端のシールリング合い口部内周側の合い口端面から他端のシールリング合い口部内周側の合い口端面に向かってシールリング接触面側に移動していく軌跡を描くように形成されることを特徴とするシールリングが得られる。

ここで、段差部分は、密封流体が流入するシールリング円周方向における第２幅の中心線が円周方向に沿って一端のシールリング合い口部内周側の合い口端面から他端のシールリング合い口部内周側の合い口端面に向かってシールリング接触面側に移動し、合い口部を除く円周部分の一部に第１幅の中心線の軌跡に平行となる軌跡または一致する軌跡を描くように形成されるようにしてもよい。

また、段差部分は、密封流体が流入するシールリング円周方向における第２幅の中心線が、円周方向に沿って一端のシールリング合い口部内周側の合い口端面から、他端のシールリング合い口部内周側の合い口端面に向かってシールリング接触面側に直線状に移動していく軌跡を描くように形成されるようにしてもよい。

段差部分は、密封流体が流入するシールリング円周方向における第２幅の中心線が、相互に対向するシールリング合い口部の少なくとも１つの合い口部において、合い口端面から任意の円周方向位置まで、シールリング円周方向における第１幅の中心線の軌跡から離れて平行となる軌跡を描くように形成されるようにしてもよい。

第２幅を形成する段差部分がシールリングの両側面に存在するようにしてもよく、シールリングの円周方向縦断面形状が、シールリング内周面方向に向かって凸形状、台形状または円弧形状であることが好ましい。

第２幅を形成する段差部分がシールリング接触面側のみに存在し、シールリングの円周方向縦断面形状が、シールリング受圧面側において、シールリング内周面方向に向かって、軸環状溝側壁面との距離が大きくなるように円弧形状を有するようにしてもよい。

シールリング外周面側から前記第２幅を形成する段差部分より内周側に、第２幅より小さい軸方向幅としての第３幅を形成する段差部分を有するようにしてもよく、第３幅を形成する円周方向縦断面形状が、シールリング内周面方向に凸形状、台形形状または円弧形状であることが好ましい。

本発明によれば、軸回転数またはハウジング回転数が高い状態においても、フリクションが少なく低オイルリーク性を有し、軸回転トルクの低減可能なシールリングを提供することができる。

シールリングが装着された油圧密封装置の基本構造を示す断面図である。 （Ａ）は本発明の一態様に係るシールリングであって、シールリング接触面側のみに段差を有するシールリングの接触面側から見た斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）の破線円で囲まれた部分の拡大図であり、（Ｃ）は合い口部を内周面側から見た斜視図である。α＝α１度位置およびα＝α２度位置は図３を参照する。 図２（Ａ）のシールリングについて、ハウジングに装着した時のシールリング接触面側から見た平面図である。 （Ａ）は本発明の他の態様に係るシールリングであって、シールリング接触面側およびシールリング受圧面側の両方に段差を有するシールリングの受圧面側から見た斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）の破線円で囲まれた部分の拡大図であり、（Ｃ）は（Ａ）の合い口部を内周面側から見た正面図である。 図３のシールリングについて、作動油流入方向から見た円周方向縦断面図であり、（Ａ）は５Ａ−５Ａ断面図であり、（Ｂ）は５Ｂ−５Ｂ断面図であり、（Ｃ）は５Ｃ−５Ｃ断面図であり、（Ｄ）は５Ｄ−５Ｄ断面図であり、（Ｅ）は５Ｅ−５Ｅ断面図である。 図４のシールリングについて、作動油流入方向から見た円周方向縦断面図であり、（Ａ）は６Ａ−６Ａ断面図であり、（Ｂ）は６Ｂ−６Ｂ断面図であり、（Ｃ）は６Ｃ−６Ｃ断面図であり、（Ｄ）は６Ｄ−６Ｄ断面図であり、（Ｅ）は６Ｅ−６Ｅ断面図である。 （Ａ）は図２のシールリングの内周面の展開図であり、（Ｂ）はα＝９０度位置の縦断面図である。 （Ａ）は図４のシールリングの内周面の展開図であり、（Ｂ）はα＝９０度位置の縦断面図である。 図８（Ａ）の部分拡大図である。 本発明の他の態様に係るシールリングであって、第２幅を形成する段差がシールリング接触面側のみにある場合であって、シールリングの円周方向の一部（本図では、α＝１３５度からα＝２２５度まで）に、第２幅中心線が第１幅中心線の軌跡に平行になる軌跡を有する場合の内周面の展開図を示す。 本発明の図２、図７（Ｂ）におけるシールリングが軸環状溝に装着された時の状態図を示す。 （Ａ）は比較例１に係るシールリングの接触面側から見た斜視図であり、（Ｂ）は、合い口部を内周面側から見た正面図であり、（Ｃ）は合い口部を内周面側から見た展開図である。 （Ａ）は比較例２に係るシールリングの接触面側から見た斜視図であり、（Ｂ）は、合い口部を内周面側から見た正面図であり、（Ｃ）Ｖ溝の斜視図である。 本発明のシールリングの他の実施例であって、作動油流入側α＝９０度位置の円周方向縦断面図であり、（Ａ）はシールリング接触面側のみに段差を有するシールリングであって、第２幅を形成する段差部分が、シールリング外周面と平行ではなく、テーパ形状である実施例を示した図であり、（Ｂ）はシールリング接触面側およびシールリング受圧面側の両方に段差を有するシールリングであって、シールリング内周面が円弧形状である実施例を示した図であり、（Ｃ）はシールリング接触面側のみに段差を有するシールリングであって、シールリング内周面が円弧形状である実施例を示した図であり、（Ｄ）はシールリング接触面側およびシールリング受圧面側の両方に段差を有するシールリングであって、第３幅を有する実施例を示した図であり、（Ｅ）はシールリング接触面側およびシールリング受圧面側の両方に段差を有するシールリングであって、第３幅を有する他の実施例を示した図である。 シールリング試験機を示した模式図である。 実施例１〜２及び比較例１〜２における油圧を変化させたときの軸回転数と軸回転トルクの関係を示すグラフである。

以下に本発明のシールリングについて図面を参照して詳細に説明する。

図２（Ａ）に、本発明の一態様である接触面側のみに段差を有するシールリング１であって、シールリング１の接触面（以下、「シールリング接触面」と呼ぶ。）側の斜視図を示し、図２（Ｂ）に図２（Ａ）の破線円で囲まれた部分の拡大図を示す。シールリング接触面１４側に第２幅の形成面である接触面側非接触面１４１が全周に亘り形成されている。

図２（Ｃ）に、複合ステップカット型合い口の形状を有する合い口部１５を内周面側から見たシールリング接触面１４側の斜視図を示す。図中の矢印はシールリング１に対して作動油が流入する方向を示している。一端のシールリング合い口部内周側の合い口端面１５１と他端のシールリング合い口部内周側の合い口端面１５２にそれぞれ第２幅を形成する接触面側非接触面１４１が存在する

図３に、図２のシールリング１について、ハウジングに装着時のシールリング接触面１４側の平面図を示す。図中の矢印はシールリング１に対して作動油が流入する方向を示している。相互に対向する合い口部１５は円環状に重なり合っていて、合い口重なり部中央位置とハウジング内径中心であるシールリング中心Ｏとを結ぶ線分のシールリング円周方向の位置を０度とし、作動油流入方向に、シールリング１の円周方向位置をα度とする。合い口部１５となる円周方向の位置をα１度、α２度の位置とすると、合い口部１５を挟むα１度とα２度との範囲を合い口部といい、通常はα１＝α２であり５度から２０度の範囲にある。第１幅を形成する接触面１４の半径方向の長さｅは、合い口部１５以外で一定であるが、合い口部の範囲においては合い口部の形状により好適に設定する。円周方向における各断面位置は、５Ａ−５Ａ断面がα＝α１度、５Ｂ−５Ｂ断面がα＝９０度、５Ｃ−５Ｃ断面がα＝１８０度、５Ｄ−５Ｄ断面がα＝２７０度、５Ｅ−５Ｅ断面がα＝α２度である。

図４（Ａ）に、本発明の他の態様であるシールリング接触面側およびシールリングの受圧面側の両方に段差を有するシールリング３０であって、シールリング１の受圧面（以下、「シールリング受圧面」と呼ぶ。）１１側の斜視図を示し、図３と同様にハウジングに装着時の合い口重なり部中央位置とハウジング内径中心であるシールリング中心Ｏとを結ぶ線分のシールリング円周方向の位置を０度とした場合、作動油流入方向に、シールリング３０の円周方向位置をα度としすると、円周方向における各断面位置は、６Ａ−６Ａ断面がα＝α１度、６Ｂ−６Ｂ断面がα＝９０度、６Ｃ−６Ｃ断面がα＝１８０度、６Ｄ−６Ｄ断面がα＝２７０度、６Ｅ−６Ｅ断面がα＝α２度である。なお、合い口部１５となる円周方向の位置をα１度、α２度の位置とする。図４（Ｂ）に図４（Ａ）の破線円で囲まれた部分の拡大図を示す。図４（Ｃ）に、合い口部１５を内周面側から見た正面図を示す。

合い口部１５の形状については、直角（ストレート）合口型、斜め（アングル）合口型、段付き（ステップ）合口型などにすることも可能であるが、合口隙間部への油の流通を遮断し、シール性を向上させるためには、複合ステップカット型を採用することが好ましい。

図５に、第２幅ａ２を形成する段差がシールリング接触面１４側のみにある場合の図３に示す５Ａ-５Ａ断面から５Ｅ-５Ｅ断面までの位置におけるシールリング１の円周方向縦断面形状と円周方向位置を示す角度とを対応して示す。

第１幅ａ１および第２幅ａ２はいずれの断面も同一の幅であるが、第２幅ａ２の中心線Ｍ２はαが０度から３６０度までの間、第１幅の中心線Ｍ１のシールリング受圧面１１側にある（α＝０度およびα＝３６０度の縦断面形状は不図示）。

図６に、第２幅ａ２を形成する段差がシールリング接触面１４側とシールリング受圧面１１側の両側にある場合の図４に示す６Ａ-６Ａ断面から６Ｅ-６Ｅ断面までの位置における円周方向縦断面図を示す。第１幅ａ１および第２幅ａ２はいずれの断面も同一の幅であるが、第２幅ａ２の中心線Ｍ２は、αが０度から１８０度手前までの間、第１幅の中心線Ｍ１のシールリング受圧面１１側にあるが、１８０度位置で第１幅中心線Ｍ１と一致し、１８０度位置を超え３６０度までの間は、第１幅中心線Ｍ１のシールリング接触面１４側にある（α＝０度およびα＝３６０度の縦断面形状は不図示）。

図７（Ａ）に、第２幅ａ２を形成する段差がシールリング接触面１４側のみにある場合のシールリング内周面１２の展開図を示す。なお、図７（Ｂ）はα＝９０度におけるシールリング１の縦断面図である。第１幅はａ１、作動油流入方向の一端の合い口端面の第２幅をａ２１、他端の合い口端面の第２幅をａ２１１としている。円周方向全周に亘り第１幅中心線Ｍ１の軌跡と第２幅中心線Ｍ２の軌跡とはθ１の角度を形成している。

また、第１幅及び第２幅については、ａ１／２≦ａ２１≦３ａ１／４、ａ２１＜ａ２１１、ａ１−ａ２１１≧０．１５ｍｍの関係を有することが好ましい。

シールリングの展開長さをＬとすれば、
ｔａｎθ１＝（ａ２１１−ａ２１）／２Ｌの関係を有する。

この第２幅中心線の軌跡が第１幅中心線の軌跡と成す角度θの存在により、本発明における作動油の動圧効果を発生することができる。

図８（Ａ）に、第２幅ａ２を形成する段差がシールリング接触面１４側とシールリング受圧面１１側の両側にある場合のシールリング内周面１２の展開図を示す。なお、図８（Ｂ）はα＝９０度におけるシールリング１の縦断面図である。第２幅ａ２を形成する段差をシールリング接触面１４とシールリング受圧面１１の両側面に設け、本図のように接触面側と受圧面側の空間の断面積の形成を真逆にすると、シールリングを軸に組み付ける際、本来と逆に組み込んでも全く同じ機能を有することになる。

図９は図８（Ａ）の展開図におけるシールリング１の合い口部の部分拡大図を示す。第１幅はａ１、作動油流入方向の一端の合い口端面の第２幅をａ２２、シールリング接触面１４と接触面側非接触面１４１の合い口端面の段差の幅をｂ、シールリング受圧面１１と受圧面側非接触面１１１の合い口端面の段差の幅をｃ、他端の合い口端面の第２幅をａ２２１としている。円周方向全周に亘り第１幅中心線Ｍ１の軌跡と第２幅中心線Ｍ２の軌跡とが成すθ２の角度を形成している。

図８、図９では、ａ２２＝ａ２２１であり、１／４ａ１≦ｂ≦１／２ａ１、ｃ≧０．１５ｍｍ、の関係を有することが好ましい。

シールリングの展開長さをＬとすれば、
ｔａｎθ２＝（ｂ−ｃ）／Ｌの関係を有する。
また、ａ２２＝ａ２２１＝ａ1-ｂ−ｃの関係を有する。

図１０に、本発明の他の態様に係るシールリングであって、第２幅ａ２を形成する段差がシールリング接触面１４側のみにある場合であって、シールリング１の円周方向の一部（本図では、α＝１３５度からα＝２２５度まで）に、第２幅中心線Ｍ２が第１幅中心線Ｍ１の軌跡から離れて第１幅中心線Ｍ１の軌跡に平行になる軌跡を有する場合における内周面の展開図を示す。

第１幅をａ１、作動油流入方向の一端（α＝０度の位置）の合い口端面の第２幅をａ２３、第２幅中心線Ｍ２が第１幅中心線Ｍ１の軌跡から離れて第１幅中心線Ｍ１の軌跡に平行になる軌跡の部分（α＝１８０度の位置）で第２幅ａ２３１を有し、他端（α＝３６０度の位置）の合い口端面の第２幅をａ２３２としている。シールリング１の展開長さがＬで、一端の合い口部側の展開長さがＬ１の範囲で第１幅中心線Ｍ１の軌跡と第２幅中心線Ｍ２の軌跡とが成す角度がθ３、他端の合い口部側の展開長さがＬ２の範囲で第１幅中心線Ｍ１の軌跡と第２幅中心線Ｍ２の軌跡とが成す角度がθ３１を形成している。

ここで、ｔａｎθ３＝（ａ２３１−ａ２３）／２Ｌ１、ｔａｎθ３１＝（ａ２３２−ａ２３１）／２Ｌ２の関係を有する。

図７（Ａ）と図１０において、ａ２１＝ａ２３かつａ２１１＝ａ２３２のとき、θ３＞θ１、θ３１＞θ１とすることが可能となり、図１０の実施例では、図７（Ａ）に比べ動圧効果を部分的に高めることが可能になる。

第２幅中心線Ｍ２が第１幅中心線Ｍ１の軌跡に平行になる軌跡は、シールリング円周方向のどの位置にも、任意の長さで適用可能である。また、図８に示すシールリング接触面１４側およびシールリング受圧面１１側の両方に段差を有するシールリング１においても、第１幅中心線Ｍ１の軌跡に平行な面を有する接触面側非接触面１４１および受圧面側非接触面１１１とを形成し、図１０のような第２幅中心線Ｍ２の軌跡と同様な実施を適用可能である。

図１１に、本発明の図２、図５、図７（Ｂ）のシールリングが軸環状溝に装着された状態図を示す。シールリングの縦断面形状は、円周方向位置α＝９０度相当の位置を示す。

シールリングの第２幅中心線Ｍ２の軌跡は円周方向全周に亘って、第１幅中心線Ｍ１の軌跡の受圧面側に位置している。図示しているＳは、軸環状溝側面と接触面側非接触面１４１との隙間を表し、Ｓはａ１−ａ２１≧Ｓ≧ａ１−ａ２１１の範囲（図７（Ａ）参照）であり、シールリング円周方向の位置α＝０度からα＝３６０度に向かって隙間Ｓが狭くなることから、流入する作動油が動圧効果を発生する。シールリング接触面１４と軸環状溝との半径方向の接触長さをｄで示す。

シールリングの耐摩耗性の観点からはｄ≧０．３５ｍｍが好ましく、オイルリークの観点からはｄ≧０．２ｍｍがより好ましい。また、シールリング厚さをＴとすると、シールリング接触面の半径方向の長さｅに関して２ｅ≦Ｔ≦４ｅが好適である。尚、ｅとｄについてはｅ＞ｄの関係を有する。

図１２に比較例１として、シールリング５０を接触面側から見た斜視図（図１２（Ａ）参照）、合い口部を内周面側から見た正面図（図１２（Ｂ）参照）、及び内周面側から見た展開図（図１２（Ｃ）参照）を示す。

図１３に比較例２として、シールリング７０を接触面側から見た斜視図（図１３（Ａ）参照）、合い口部を内周面側から見た正面図（図１３（Ｂ）参照）、Ｖ溝７２の斜視図（図１３（Ｃ）参照）を示す。

図１４（Ａ）〜（Ｅ）に、さらに他の実施例に係るシールリングの作動油流入方向から見た円周方向の縦断面図を示す。

図１４（Ａ）に示すシールリング１０１は、接触面側１４のみに段差を有するシールリング１０１であって、第２幅ａ２を形成する段差部分が、シールリング外周面１３と平行ではなく、テーパ形状を有するものである。

図１４（Ｂ）は、軸環状溝４を含めた断面形状の一例を示した図である。図１４（Ｂ）に示すシールリング１０３は、シールリング接触面１４側およびシールリング受圧面１１側の両方に段差を有するシールリング１０３であって、シールリング内周面１２が円弧形状を有するものである。本シールリングは、作動油のシールリング接触面側１４へ流入性が良く、矩形断面より早期にハウジング方向への押しつけ圧力が作用することが可能な形状であり、また、軸環状溝４の内周側隅部との干渉を避けるには好適である。

図１４（Ｃ）は、軸環状溝４を含めた断面形状の一例を示した図である。
図１４（Ｃ）に示すシールリング１０５は、接触面側１４のみに段差を有するシールリング１０５であって、シールリング内周面１２が円弧形状を有するものである。シールリング１０５は、ハウジング方向および軸環状溝４の側面壁方向の両方向にシールリングを押しつける圧力が作用する形状として好適である。

図１４（Ｄ）に示すシールリング１０７は、シールリング接触面１４側およびシールリング受圧面１１側の両方に段差を有するシールリング１０７であって、第３幅ａ３を有するものである。

図１４（Ｅ）に示すシールリング１０９は、シールリング接触面１４側およびシールリング受圧面１１側の両方に段差を有するシールリングであって、第３幅ａ３を有するものである。

図１４（Ｄ）、（Ｅ）に示すシールリングは、シールリング内周面１２と軸環状溝４の内周面とのクリアランスが大きい場合、シールリング外周面１３が軸外周面から大きく飛び出し、ハウジングの軸穴に挿入時スムーズに挿入できないという組み付け性不具合を改善するには好適な形状である。

本発明のシールリングの材料は、特に限定されず、ポリエーテルエーテルケトン(ＰＥＥＫ)、ポリフェニレンサルファイド(ＰＰＳ)、ポリイミド(ＰＩ)、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）等の他、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、変性ポリテトラフルオロエチレン、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）等のフッ素系樹脂等が用いられる。一般に、これらの樹脂にカーボン粉末、強化繊維、固体潤滑剤等の添加剤を充填した材料が好ましく用いられる。

本発明のシールリングの製造方法は、特に限定されないが、シールリング材料として、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、ＰＩ等の熱可塑性樹脂を用いる場合は、射出成形で製造するのが好ましい。また、フッ素樹脂を用いる場合には、圧縮成型後、機械加工することにより製造することができる。

以下に本発明のシールリングの実施例について説明するが、本発明は以下に示す実施例にのみ限定されるものではない。

（実施例１：図２、図３、図５、図７参照）
実施例１のシールリング１は、第２幅を形成する段差が接触面側のみで図５の断面形状を有し、図７において、シールリング円周方向全周に亘って第２幅中心線の軌跡が第１幅中心線の軌跡に対して、θ１＝０．１３度であり、すなわち接触面１４と接触面側非接触面１４１との隙間Ｓ（図１１参照）がシールリングの他端合い口に向かって減少している。合い口形状は複合ステップ型で、ハウジング内に装着されたときの合い口の隙間は０．５ ｍｍである。
シールリング材質：ポリフェニレンサルファイド(ＰＰＳ)材、シールリング外径：５３ｍｍ、第１幅ａ１：１．５ｍｍ、シールリング厚さＴ：１．９５ｍｍ、第１幅厚さｅ：０．６５ｍｍ（軸環状溝側壁面と接触する半径方向長さｄ（設計値）：０．３５ｍｍ）、第２幅ａ２１（α＝０度の位置）：０．９７ｍｍ、第２幅ａ２１１（α＝３６０度の位置）：１．３５ｍｍ、である。

（実施例２：図４、図６，図８、図９参照）
実施例２のシールリング３０は、実施例１のシールリング１に対して、第２幅を形成する段差が接触面側と受圧面側の両面に存在し、図６の断面形状を有し、図８において、シールリング円周方向全周に亘って第２幅中心線の軌跡が第１幅中心線の軌跡に対して、θ１＝０．１３度であり、すなわち接触面１４と接触面側非接触面１４１との隙間Ｓ（図１１参照）がシールリングの他端合い口に向かって減少し、シールリング受圧面１１側はシールリング接触面１４側と真逆で、シールリングの他端合い口に向かって隙間Ｓ（図１１参照）相当が増加している。合い口形状は複合ステップ型で、ハウジング内に装着されたときの合い口の隙間は０．５ ｍｍである。
シールリング材質：ポリフェニレンサルファイド(ＰＰＳ)材、シールリング外径：５３ｍｍ、第１幅ａ１：１．５ｍｍ、シールリング厚さＴ：１．９５ｍｍ、第１幅厚さｅ：０．６５ｍｍ（軸環状溝側壁面と接触する半径方向長さｄ（設計値）：０．３５ｍｍ）、ｂ＝０．５３ｍｍ、第２幅ａ２２（α＝０度の位置）：０．８２ｍｍ、第２幅ａ２２１（α＝３６０度の位置）：０．８２ｍｍ、である。

（比較例１）
図１２に示す、比較例１のシールリング５０は、図８（Ａ）において、シールリング円周方向全周に亘って第２幅中心線の軌跡が第１幅中心線の軌跡と一致し、θ２＝０度であり、すなわち図１１におけるシールリング接触面１４と接触面側非接触面１４１との隙間Ｓ（図１１参照）およびシールリング受圧面１１と受圧面側非接触面１１１との隙間Ｓ（不図示）がシールリング円周方向全周に亘って一定である形状であり、特許文献１に類似のシールリングである。合い口形状は複合ステップ型で、ハウジング内に装着されたときの合い口の隙間は０．５ｍｍである。

シールリング材質：ポリフェニレンサルファイド(ＰＰＳ)材、シールリング外径：５３ｍｍ、第１幅ａ１：１．５ｍｍ、シールリング厚さＴ：１．９５ｍｍ、第１幅厚さｅ：０．６５ｍｍ（軸環状溝側壁面と接触する半径方向長さｄ（設計値）：０．３５ｍｍ）、ｂ＝０．３４ｍｍ，第２幅ａ２４（α＝０度の位置）：０．８２ｍｍ、第２幅ａ２４（α＝３６０度の位置）：０．８２ｍｍ、である。

（比較例２）
図１３に示す、比較例２に係るシールリング７０は、シールリング接触面の内周側端部の一部に軸環状溝側壁面と非接触部となるリング円周方向に沿ったＶ字状の凹部（Ｖ溝）７２が設けられていて、特許文献２に類似のシールリングである。合い口形状は複合ステップ型で、ハウジング内に装着されたときの合い口の隙間は０．５ｍｍである。
シールリング材質：ポリフェニレンサルファイド(ＰＰＳ)材、シールリング外径：５３ｍｍ、第１幅ａ１：１．５ｍｍ、シールリング厚さＴ：１．９５ｍｍ、第１幅厚さｅ１：０．６５ｍｍ（軸環状溝側壁面と接触する半径方向長さｄ（設計値）：０．３５ｍｍ）である。Ｖ溝形状は、円周方向幅Ｔ１＝６ｍｍ、Ｔ２＝２ｍｍ、β＝１１度であり、受圧面および接触面にそれぞれ１５ヶ所のＶ溝７２がある。

（シールリング試験）
図１５にシールリング試験機８０の概略図を示す。本シールリング試験機で、軸回転トルク試験およびオイルリーク試験を実施する。トルク検出器（（株）小野測器製：ＴＨ−２５０４）から回転トルク・ロスを検出した。

（１）ハウジングは材料：ＪＩＳ Ｓ４５Ｃ、ハウジング内径：５３ｍｍ
（２）軸は材質：ＪＩＳ Ｓ４５Ｃ、軸外径：５２．４ｍｍ、軸環状溝：溝幅１．５ｍｍ、溝底径：４８ｍｍ（溝深さ：１．９５ｍｍ）、側壁面あらさ：Ｒａ０．８μｍとしている。
（３）試験条件は、以下の通りである。
作動油油種：オートマチックトランスミッションフルード（ＡＴＦ）
油温：８０℃
油圧（ＭＰａ）：０．３、０．６、１．２の３水準
軸回転数（ｒｐｍ）：１０００〜９０００
フリクション測定時間（ｓｅｃ）：６０
オイルリーク測定時間（ｓｅｃ）：６０

（軸回転トルクの試験結果）
図１６に油圧を０．３ＭＰａから１．２ＭＰａまで変化させたときの軸回転数（ｒｐｍ）と軸回転トルク（Ｎ・ｍ）の関係を示すグラフを示す。実施例１，２は、軸回転数が３０００ｒｐｍを超えても、油圧が１．２ＭＰａまでの範囲で、急激な軸回転トルクの増加はない。

一方、比較例１は、軸回転数が３０００ｒｐｍを超えると、油圧が０．３ＭＰａから１．２ＭＰａまでの範囲で、軸回転トルクが軸回転数に比例し、油圧が高くなる程、グラフの傾きが大きくなる。

比較例２は、軸回転数が１０００ｒｐｍから９０００ｒｐｍまでの全範囲で、実施例１，２および比較例１に対して各油圧において軸回転トルクが高い。ただし、軸回転数が５０００ｒｐｍと９０００ｒｐｍとの軸回転トルクの差は少ない。
（考察）
実施例１，２は共に、軸回転トルクの水準が全範囲で低く、軸回転数が３０００ｒｐｍを超える領域で、動圧効果が作用している結果と考えられる。比較例１は、軸回転数が３０００ｒｐｍ以上で軸回転トルクが軸回転数に比例していることから、動圧効果の発生がない結果となっている。尚、実施例１，２および比較例１のシールリング接触面と軸環状溝側壁面との接触面積は同等であり、軸回転数が３０００ｒｐｍ以下で比較例１は、実施例１，２の軸回転トルクと同水準にある。

比較例２は、軸回転数が３０００ｒｐｍを超えても軸回転トルク急激な増加が見られないことから、動圧効果が作用している結果と考えられる。また、比較例２は、実施例１，２および比較例１に比べ、シールリング接触面と軸環状溝側壁面との接触面積が大きく軸回転トルクの水準が全範囲で高いものになっている要因と考えられる。

（オイルリーク量の試験結果）
以下の表１にオイルリーク量の試験結果を示す。
実施例１，２および比較例１は、以下の表１に示すように軸回転数、油圧の変動範囲で略同一のオイルリーク量の結果であり、良好である

比較例２は、オイルリーク量の水準が全範囲で高く、油圧が０．６ＭＰa以下の低いレベル程、オイルリーク量が多く、油圧が高い１．２ＭＰaのレベルではオイルリーク量が低い水準に安定しているが、実施例１，２および比較例１に比較すると、３倍から４倍の数値となっている。

（考察）
比較例２については、軸回転トルクの試験で軸回転数が３０００ｒｐｍ以上かつ油圧が０．３ＭＰａ以上の領域で動圧効果がみられており、これが原因でシールリング接触面と軸環状溝側壁面との間に隙間が発生しているためと考えられる。

１、３０、５０，７０ シールリング
２ 軸
３ 作動油通路
４ 軸環状溝
５ ハウジング
１１ シールリング受圧面
１２ シールリング内周面
１３ シールリング外周面
１４ シールリング接触面
１５ シールリング合い口部
１１１ 受圧面側非接触面
１１２ 受圧面側第２非接触面
１４１ 接触面側非接触面
１４２ 接触面側第２非接触面
１５１ シールリング合い口端面
１５２ シールリング合い口端面
８０ シールリング試験機

上記課題を解決するために、本発明の一の観点によると、軸穴を有するハウジングと軸穴に挿入される軸を有する油圧密封装置を構成するシールリングであって、軸に設けられた軸環状溝に装着されて、ハウジングの内周面に接触し、かつ密封流体が流入する側に対向する軸環状溝の側壁面に摺動自在に接触して、これら部材間の環状隙間を封止するシールリングにおいて、
シールリングの円周方向縦断面形状は、シールリング外周面の軸方向幅を第１幅とするとき、第１幅がシールリングの軸方向の最大の幅であり、シールリング外周面側からシールリング内周面側の位置で、第１幅より小さい第２幅を形成する段差部分を形成し、
段差部分は、第１幅を形成する軸環状溝の側壁面に摺動自在に接触するシールリング側面（接触面）とシールリング接触面に対向するシールリング側面（受圧面）のうち、少なくともシールリング接触面側において円周方向全周に亘って存在し、段差部分は、シールリングの相互に対向するシールリング合い口部において、密封流体が流入する側にシールリングの合い口端面が位置する一端のシールリング合い口部内周側の合い口端面における第２幅の中心線が、シールリングの円周方向同一縦断面における第１幅の中心線に対してシールリング受圧面側に位置するように形成され、段差部分は、他端のシールリング合い口部内周側の合い口端面における第２幅の中心線が、一端のシールリング合い口部内周側の合い口端面における前記第２幅の中心線に対してシールリング接触面側に位置するように形成され、段差部分は、密封流体が流入するシールリング円周方向における第２幅の中心線が円周方向に沿って一端のシールリング合い口部内周側の合い口端面から他端のシールリング合い口部内周側の合い口端面に向かってシールリング接触面側に移動していく軌跡を描くように形成されることを特徴とするシールリングが得られる。

図３に、図２のシールリング１について、ハウジングに装着時のシールリング接触面１４側の平面図を示す。図中の矢印はシールリング１に対して作動油が流入する方向を示している。相互に対向する合い口部１５は円環状に重なり合っていて、合い口重なり部中央位置とハウジング内径中心であるシールリング中心Ｏとを結ぶ線分のシールリング円周方向の位置を０度とし、作動油流入方向に、シールリング１の円周方向位置をα度とする。合い口部１５となる円周方向の位置をα１度、α２度の位置とすると、合い口部１５を挟むα１度とα２度との範囲を合い口部といい、通常はα１＝３６０−α２であり５度から２０度の範囲にある。第１幅を形成する接触面１４の半径方向の長さｅは、合い口部１５以外で一定であるが、合い口部の範囲においては合い口部の形状により好適に設定する。円周方向における各断面位置は、５Ａ−５Ａ断面がα＝α１度、５Ｂ−５Ｂ断面がα＝９０度、５Ｃ−５Ｃ断面がα＝１８０度、５Ｄ−５Ｄ断面がα＝２７０度、５Ｅ−５Ｅ断面がα＝α２度である。

Claims (7)

1. 軸穴を有するハウジングと前記軸穴に挿入される軸を有する油圧密封装置を構成するシールリングであって、前記軸に設けられた軸環状溝に装着されて、前記ハウジングの内周面に接触し、かつ密封流体が流入する側に対向する前記軸環状溝の側壁面に摺動自在に接触して、これら部材間の環状隙間を封止するシールリングにおいて、
   シールリングの円周方向縦断面形状は、シールリング外周面の軸方向幅を第１幅とするとき、前記第１幅がシールリングの軸方向の最大の幅であり、前記シールリング外周面側からシールリング内周面側に向かって前記軸外周面より軸心側の位置で、前記第１幅より小さい第２幅を形成する段差部分を形成し、
   前記段差部分は、
   前記第１幅を形成する軸環状溝の側壁面に摺動自在に接触するシールリング接触面とシールリング接触面に対向するシールリング受圧面のうち、少なくとも前記シールリング接触面側において円周方向全周に亘って存在し、
   前記段差部分は、前記シールリングの相互に対向するシールリング合い口部において、密封流体が流入する側にシールリングの合い口端面が位置する一端のシールリング合い口部内周側の合い口端面における前記第２幅の中心線が、前記シールリングの円周方向同一縦断面における前記第１幅の中心線に対して前記シールリング受圧面側に位置するように形成され、
   前記段差部分は、他端のシールリング合い口部内周側の合い口端面における前記第２幅の中心線が、前記一端のシールリング合い口部内周側の合い口端面における前記第２幅の中心線に対して前記シールリング接触面側に位置するように形成され、
   前記段差部分は、前記密封流体が流入する前記シールリング円周方向における前記第２幅の中心線が円周方向に沿って前記一端のシールリング合い口部内周側の合い口端面から前記他端のシールリング合い口部内周側の合い口端面に向かってシールリング接触面側に移動していく軌跡を描くように、形成される、
   ことを特徴とするシールリング。
2. 前記段差部分は、
   前記密封流体が流入する前記シールリング円周方向における前記第２幅の中心線が円周方向に沿って前記一端のシールリング合い口部内周側の合い口端面から前記他端のシールリング合い口部内周側の合い口端面に向かってシールリング接触面側に移動し、合い口部を除く円周部分の一部に第１幅の中心線の軌跡に平行となる軌跡または一致する軌跡を描くように、
   形成される、
   ことを特徴とする請求項１に記載のシールリング。
3. 前記段差部分は、
   前記密封流体が流入する前記シールリング円周方向における前記第２幅の中心線が、円周方向に沿って前記一端のシールリング合い口部内周側の合い口端面から、前記他端のシールリング合い口部内周側の合い口端面に向かってシールリング接触面側に直線状に移動していく軌跡を描くように、
   形成される、
   ことを特徴とする請求項１に記載のシールリング。
4. 前記段差部分は、
   前記密封流体が流入する前記シールリング円周方向における前記第２幅の中心線が、相互に対向する前記シールリング合い口部の少なくとも１つの合い口部において、合い口端面から任意の円周方向位置まで、シールリング円周方向における第１幅の中心線の軌跡から離れて平行となる軌跡を描くように、
   形成される、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のシールリング。
5. 前記第２幅を形成する段差部分がシールリングの両側面に存在し、前記シールリングの円周方向縦断面形状が、前記シールリング内周面方向に向かって凸形状、台形状または円弧形状であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のシールリング。
6. 前記第２幅を形成する段差部分がシールリング接触面側のみに存在し、前記シールリングの円周方向縦断面形状が、前記シールリング受圧面側において、前記シールリング内周面方向に向かって、前記軸環状溝側壁面との距離が大きくなるように円弧形状を有する、
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のシールリング。
7. 前記シールリング外周面側から前記第２幅を形成する段差部分より内周側に、前記第２幅より小さい軸方向幅としての第３幅を形成する段差部分を有し、第３幅を形成する円周方向縦断面形状が、前記シールリング内周面方向に凸形状、台形形状または円弧形状である、
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のシールリング。
   

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