JP2006009897A - シールリング - Google Patents

Abstract

【課題】 環状溝の反密封流体側の側壁面と摺動する側面に広く油膜を形成し、側壁面との直接的な接触を無くすシールリングを提供する。
【解決手段】 シールリング１の側面１２に、回転軸の回転方向に進むにつれて内周面１４側の最深部１７から外径方向及び周方向に広がり、かつ、該最深部１７から外径方向及び周方向に徐々に浅くなる油溝１６を設けた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車の自動変速機や各種油圧機器、空圧機器の軸シールに用いられ、回転軸とハウジングの間の環状隙間を環状溝に配置されてシールするシールリングに関するものである。

シールリングは、回転・揺動用のシールとして用いられている。図９に示すように、このシールリング１は、回転軸２の外周面に周設された環状溝３内に配置され、油圧によって、外周面１１をハウジング４の内壁に押し付けて密接し、かつ、反油側の側面１２を環状溝３の側壁面に押し付けて密接し、シールする。このとき、シールリング１自体は回転しないものの回転軸２が回転することから、シールリング１の外周面１１はハウジング４に密接して摺動しないが、反油側の側面１２は回転軸２の環状溝３の側壁面と摺動することになる（図９の摺動部分）。ここで、シールリング１の反油側の側面１２と環状溝３の側壁面とは、油膜を介して摺動するため、好ましい使用状態ではシールリング１と側壁面とが直接的に接触することはあまりない。

ところが、高圧使用条件や側壁面の表面粗さが粗い場合には、図１０に示すように、油膜厚みより粗さの凸凹が大きくなり、シールリング１の反油側の側面１２と環状溝３の側壁面とが直接的に接触し、摺動することによって摩耗が発生してしまう。

このシールリング１の反油側の側面１２と環状溝３の側壁面とが直接的に接触することの対策として、特許文献１に開示された図１１に示すように、回転軸２が回転すると反油側の側面１２の表面に油膜を導入することができる油溝２０をシールリング１に設けることが考えられている。図１１に示された油溝２０は、深部分の周方向両側に傾斜面部２１，２２を有し、油溝２０に導入した油を回転軸２の回転によって傾斜面部２１，２２から側面１２に受け渡して油膜とし、油膜の圧力による浮力でシールリング１を環状溝３の側壁面から離すようにしている。

しかし、特許文献１のものでは、シールリング１を押し付ける油圧が油膜の圧力による浮力より大きい場合には、シールリング１は側壁面と接触してしまい対策とならない。詳しくは、特許文献１のものでは、図１２に示すように、油溝２０によって形成される浮力を生じる油膜の範囲はＹ’部に限定される。このため、シールリング１を押し付ける油圧が油膜の圧力による浮力より大きいと、油膜形成されたＹ’部は仮に油膜によって保護されたとしても、Ｙ’部以外の部分（Ｚ’部）は油膜による保護がない。よって、シールリング１の反油側の側面１２におけるＹ’部以外の部分（Ｚ’部）は回転軸２の環状溝３の側壁面と直接的に接触してしまうことになる。これではやはり、摺動によってＹ’部以外の部分（Ｚ’部）は摩耗して行く。
特開平０９−２１０２１１号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、環状溝の反密封流体側の側壁面と摺動する側面に広く油膜を形成し、側壁面との直接的な接触を無くすシールリングを提供することにある。

上記目的を達成するために本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、
回転軸の外周面に周設した環状溝に装着され、前記回転軸を挿通したハウジングの内壁に外周面を密接させると共に前記環状溝の反密封流体側の側壁面に側面を摺動自在に密接させて、前記回転軸と前記ハウジングとの間の環状隙間をシールするシールリングであって、
シールリングの側面に、内周面に開口し、前記回転軸の回転方向に進むにつれて内周面側の最深部から外径方向及び周方向に広がり、かつ、該最深部から外径方向及び周方向に徐々に浅くなる溝を設けたことを特徴とするシールリングである。

本発明によると、環状溝の反密封流体側の側壁面と摺動する側面に広く油膜を形成でき、側壁面との直接的な接触を無くし、摩耗を低減することができ、耐久性に優れる。

図面を参照して、実施の形態について説明する。図１は実施の形態に係るシールリングの部分斜視図である。図２は実施の形態に係るシールリングの側面外観図である。図３は実施の形態に係るシールリングの油溝部分での断面図であり、図２のＡ―Ａ断面図である。図４は実施の形態に係るシールリングの内周面外観図であり、図２のＢ矢視図である。

本実施の形態では、シールリング１は、断面四角形状であり、回転軸２の環状溝３に対して対向するハウジング４の内壁と密接する外周面１１と、回転軸２の環状溝３の側壁面に摺動しながら密接する一方の反油側の側面１２と、一方の側面１２とは反対側の油側の側面１３と、回転軸２の環状溝３の溝底側に対面する内周面１４と、を備えている。

このシールリング１は、従来と同様な図９のように、回転軸２の外周面に周設した環状溝３に装着され、油圧によって、回転軸２を挿通したハウジング４の内壁に外周面１１を押し付けて密接させると共に環状溝３の反油側（反密封流体側）の側壁面に側面１２を押し付けて摺動自在に密接させて、回転軸２とハウジング４との間の環状隙間をシールする。なお、後述するが、本実施の形態では、油の漏れは完全に防止されるのではなく、適度な漏れが許容されているものである。

ここで、密封流体としての油は、例えば潤滑油であり、自動車の変速機に使用される場合には、ＡＴＦ（Automatic Transmission Fluid）を指す。

また、シールリング１には、図２に示すように、周方向の一箇所に分離部１５が設けられている。分離部１５は、シールリング１の装着時の装着作業の容易化のために設けられる。分離部１５は、特殊ステップカットである。特殊ステップカットは、２段のステップ状にカットされた形状で、側面１２と側面１３の両方にステップ状のカットが現れるものである。この特殊ステップカットであると、リーク量を少なくすることができると共に、周囲温度の変化でシールリング１の伸縮が生じてもこれに好適に対応して隙間をあまり大きくしないことができる。

このような本実施の形態のシールリング１において、側面１２には、複数の油溝（溝）１６が全周にわたって点在して設けられている。

油溝１６は、内周面１４に開口し、回転軸２の回転方向に進むにつれて内周面１４側の最深部１７から外径方向及び周方向に広がり、かつ、最深部１７から外径方向及び周方向に徐々に浅くなっている。

具体的には、シールリング１の側面１２に対する油溝１６の開口の形状は、図２に示すように、概略湾曲した平行四辺形状になっている。そして、油溝１６は、図１〜図４に示
すように、内周面１４に開口し、内周面１４側の最深部１７を基点として、回転軸２の回転方向に進むにつれて、最深部１７から湾曲しながら外径方向に油溝側壁１８を延ばし、かつ、周方向に内周面１４側の開口を広げている。加えて、油溝１６の油溝底面１９は、最深部１７から離れる程（外径方向及び周方向のどちらの方向でも良い）、浅くなっていく傾斜面となっている。

また、油溝１６のシールリング１の側面１２との周縁部（図２のＣ，Ｄ，Ｅ部）の角及びシールリング１の側面１２と内周面１４との境（図２のＦ部）の角を丸く取ってＲにしている。これによって、角で油をかきとらずにシールリング１の反油側の側面１２へスムーズに導入できるようにしている。

このような油溝１６を有する側面１２では、回転軸２が回転する使用時には、油溝１６の内周面１４側の開口から油を導入する。この油が回転軸２の回転によって油溝１６の最深部１７側から傾斜のある油溝底面１９を駆け上がって外径方向及び周方向に広がった浅い部分に向かって流れる。そして、油溝１６の浅い部分からさらに、Ｒとなった油溝１６の周縁部（Ｃ，Ｄ，Ｅ部）で油はかきとられずに側面１２の表面に広がり、油膜を形成する。

図５は実施の形態に係るシールリング１の油膜形成範囲を示す図である。図５に示すように、摺動する側面１２及び環状溝３の側壁面との間には、油溝１６の外径側及び周方向の広範な範囲（Ｙ部）に油膜を形成する。特に、油を油溝１６から側面１２へ導入する部位の角がＲとなり、油溝１６の油溝底面１９が油の進入方向に対し徐々に浅くなる傾斜を有しているので、回転軸２が回転するときの油の粘性による追随移動がよりよく行われ、側面１２の広範な範囲に厚みのある油膜を形成し易くすることができる。なお、この油膜のうち、シールリング１の側面１２の外径側領域では、環状溝３の側壁面が無くなり、回転軸２とハウジング４の隙間に至ってしまうので、反油側への漏れとなるが、この漏れは許容される程度である。

ここで、油溝１６の各部寸法としては、乗用車のＡＴ用シールリング１においては、油溝１６の最深部１７の深さ：０．０２ｍｍ〜１．０ｍｍ、油溝１６の油溝底面１９の傾斜角度：１°〜４５°、油溝１６の周方向長さ：０．２ｍｍ〜５．０ｍｍ、油溝１６の周縁部のＲ：Ｒ０．１ｍｍ〜Ｒ５．０ｍｍの範囲で設定される。また、油溝１６の数は、シールリング１の周長及び使用圧力、摺動速度を考慮し、シールリング１の側面１２の全周にわたって油膜が形成されるように設けられる。

なお、このような油溝１６を形成するために、シールリング１は、超高分子ポリエチレン、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等の樹脂材料やそれらに必要に応じて充填剤を入れた樹脂材料を用いて、射出成形によって製作される。

以上説明した実施の形態においては、シールリング１の側面１２に、油溝１６を設けたことにより、回転軸２の回転時に、油溝１６の油をシールリング１の側面１２へ広く、厚く移動させる。これによって、シールリング１の反油側の側面１２において、ほぼ全周にわたって油膜が形成でき、側面１２の環状溝３の側壁面との直接的な接触を無くし、摩耗を低減することができ、シールリング１が耐久性に優れることができる。

また、油溝１６の周縁部や側面１２と内周面１４との境の角を丸く取ってＲとしたので、角で油をかきとらずに油溝１６から側面１２に油を導入できるので、側面１２には広く、かつ、厚い油膜を形成することができる。

なお、上記実施の形態では、油溝１６の側面１２側からの開口形状は、概略湾曲した平
行四辺形状であったが、これに限られず、回転軸２の回転方向に進むにつれて内周面１４側の最深部１７から外径方向及び周方向に広がり、かつ、最深部１７から外径方向及び周方向に徐々に浅くなっているものであれば良く、図６に示すような三角形状や図７に示すような扇形状等でも本発明の範囲に包含される。

また、上記実施の形態のシールリング１では、回転軸２の回転方向が一方向に限定されるものであったが、回転方向が逆回転するような回転軸２の場合には、図８に示すように、油溝１６と鏡像となる第２油溝（第２溝）１６’を設けると良い。第２油溝１６’は、回転軸２の逆回転方向に進むにつれて内周面１４側の最深部から外径方向及び周方向に広がり、かつ、最深部から外径方向及び周方向に徐々に浅くなっている。このように、油溝１６とは鏡像の第２油溝１６‘を設けると、回転軸２の回転方向が正・逆回転するような用途でも本発明を適用したシールリングを用いることができる。

さらに、これらのシールリング１は、反転装着が可能なように、シールリング１の両側面１２，１３の２面のどちらにも油溝１６や第２油溝１６’が形成されていると良い。これによって、シールリング１の誤組み付けが生じることを防止できる。

実施の形態に係るシールリングの部分斜視図である。 実施の形態に係るシールリングの側面外観図である。 実施の形態に係るシールリングの油溝部分の断面図である。 実施の形態に係るシールリングの油溝部分の内周面外観図である。 実施の形態に係るシールリングの油溝形成範囲を示す図である。 実施の形態の他の例に係るシールリングの部分斜視図である。 実施の形態の他の例に係るシールリングの部分斜視図である。 実施の形態の他の例に係るシールリングの側面外観図である。 シールリングの装着状態を示す半断面図である。 シールリングを装着する環状溝の表面に粗さの凸凹がある場合を示す半断面図である。 従来技術のシールリングの油溝部分の図であり、（ａ）は矢視図、（ｂ）は断面図である。 従来技術のシールリングの油溝形成範囲を示す図である。

符号の説明

１ シールリング
２ 回転軸
３ 環状溝
４ ハウジング
１１ 外周面
１２ 反油側の側面
１３ 油側の側面
１４ 内周面
１５ 分離部
１６ 油溝
１６’ 第２油溝
１７ 最深部
１８ 油溝側壁
１９ 油溝底面

Claims (3)

1. 回転軸の外周面に周設した環状溝に装着され、前記回転軸を挿通したハウジングの内壁に外周面を密接させると共に前記環状溝の反密封流体側の側壁面に側面を摺動自在に密接させて、前記回転軸と前記ハウジングとの間の環状隙間をシールするシールリングであって、
   シールリングの側面に、内周面に開口し、前記回転軸の回転方向に進むにつれて内周面側の最深部から外径方向及び周方向に広がり、かつ、該最深部から外径方向及び周方向に徐々に浅くなる溝を設けたことを特徴とするシールリング。
2. 前記溝のシールリングの側面との周縁部の角及びシールリングの側面と内周面との境の角を丸く取ったことを特徴とする請求項１に記載のシールリング。
3. シールリングの側面に、前記溝と鏡像の第２溝を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のシールリング。

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