JP2007107547A - Seal ring - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車用の自動変速機や無断変速機、各種油圧機器、空圧機器等の密封装置として使用されるシールリングに関するものである。 The present invention relates to a seal ring used as a sealing device for automobile automatic transmissions, continuously variable transmissions, various hydraulic devices, pneumatic devices and the like.
自動車用自動変速機等の軸シールに用いられる密封装置としては、図5に示すようなシールリングが知られている。シールリング100は、ハウジング200とハウジング200の軸穴に挿入される軸300との間の環状隙間400を密封する。
As a sealing device used for a shaft seal of an automatic transmission for automobiles, a seal ring as shown in FIG. 5 is known. The
シールリング100は、軸300の外周面に設けられた環状溝301に装着され、密封対象側Oから受ける圧力により、その外周面111がハウジング200の内周面211に密着し、非密封対象側の側面110が環状溝301の側面310に密着する。これにより、密封流体の非密封対象側Aへの漏れを防止している。
The
環状溝301の側面310に密着するシール面は、軸300の回転により環状溝301の側面310に対して摺動することになる。そのため、シールリング100は、その断面形状をT字状とすることにより環状溝301の側面310からシールリング100が受ける圧力を低減させ、環状溝301の側面310との摺動によって生じる摩擦トルクの低減を図っている。
The seal surface that is in close contact with the
この他、高圧・高速下での使用における耐久性(耐PV性)を高めるため、シールリングのカット部から微量の油をリークさせ、摺動面を冷却させることにより耐久性の向上を図る手法等も知られている。 In addition, in order to increase durability (PV resistance) when used under high pressure and high speed, a method of improving durability by leaking a small amount of oil from the cut part of the seal ring and cooling the sliding surface Etc. are also known.
なお、関連する技術としては、以下の文献に示すようなものがある。 Related techniques include those shown in the following documents.
しかしながら、近年の自動変速機の高性能化に伴い、シールリングの使用条件は厳しくなってきており、より高圧・高速下での使用、更なる摩擦トルクの低減が求められている。 However, with the recent improvement in performance of automatic transmissions, the use conditions of seal rings have become stricter, and use under higher pressure and higher speed and further reduction of friction torque are required.
本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、摺動による摩擦トルクを低減することができるシールリングを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a seal ring that can reduce friction torque caused by sliding.
上記目的を達成するために、本発明におけるシールリングは、
軸孔を有するハウジングと前記軸孔に挿入される軸のうちの一方の部材に設けられた環状溝に装着されて、これら2部材間の環状隙間をシールするシールリングであって、
前記環状溝の非密封対象側の側面に摺動接触するシール面と、
前記シール面よりも前記環状溝の溝底側に設けられ、かつ、前記環状溝の非密封対象側の側面との間に隙間が形成されるように設けられた非シール面と、
を備えるシールリングにおいて、
前記非シール面は、前記ハウジングと前記軸との相対回転により前記隙間に生じる密封流体の流れによって、前記シールリングが前記環状溝の非密封対象側の側面から離れる方向に作用する動圧を発生させる凹部を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the seal ring in the present invention comprises:
A seal ring that is mounted in an annular groove provided in one of a housing having a shaft hole and a shaft inserted into the shaft hole and seals an annular gap between the two members;
A sealing surface in sliding contact with the side surface of the annular groove on the non-sealing target side;
A non-sealing surface provided on the groove bottom side of the annular groove with respect to the sealing surface, and provided so that a gap is formed between the annular groove and the side surface on the non-sealing target side;
In a seal ring comprising:
The non-seal surface generates a dynamic pressure that acts in a direction in which the seal ring moves away from the non-sealed side surface of the annular groove due to a flow of a sealing fluid generated in the gap by relative rotation between the housing and the shaft. It is characterized by providing the recessed part to be made.
このように、密封流体の流れによって発生する動圧がシールリングを環状溝の非密封対象側の側面から離れる方向に作用することにより、シール面と環状溝の非密封側の側面との間の摺動面の面圧を低下させることができる。その結果、摺動面に生じる摺動摩擦力が低減され、また、摺動面に適度な油膜を介在させることが可能となり、摺動摩擦を軽減することができる。 Thus, the dynamic pressure generated by the flow of the sealing fluid acts in the direction away from the non-sealed side surface of the annular groove between the sealing surface and the non-sealed side surface of the annular groove. The surface pressure of the sliding surface can be reduced. As a result, the sliding frictional force generated on the sliding surface is reduced, and an appropriate oil film can be interposed on the sliding surface, thereby reducing the sliding friction.
前記凹部は、密封流体の流れる方向に向かって前記隙間が徐々に狭くなるように、前記凹部の最深部から密封流体の流れる方向に傾斜して延びる傾斜面を備えるようにしてもよい。 The concave portion may include an inclined surface extending from the deepest portion of the concave portion in a direction in which the sealing fluid flows so that the gap gradually narrows in a direction in which the sealing fluid flows.
このような構成により、密封流体の流路が徐々に狭められているので、狭い隙間に流れ込む密封流体によって、非シール面と環状溝の非密封対象側の側面との間に動圧が発生する(くさび効果)。その結果、シールリングが非密封対象側から密封対象側の方向に押され、シール面の面圧が低減される。 With such a configuration, since the flow path of the sealing fluid is gradually narrowed, dynamic pressure is generated between the non-sealing surface and the non-sealing target side surface of the annular groove by the sealing fluid flowing into the narrow gap. (Wedge effect). As a result, the seal ring is pushed in the direction from the non-sealing target side to the sealing target side, and the surface pressure of the sealing surface is reduced.
以上説明したように、本発明により、摺動による摩擦トルクを低減することができる。 As described above, according to the present invention, the friction torque due to sliding can be reduced.
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、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。 The best mode for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail below with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified. .
図1〜図4を参照して、本発明の実施例に係るシールリングについて説明する。図1は、本実施例に係るシールリング1の全体を示す図であり、シールリング1を軸方向からみた様子を示している。図2は、本実施例に係るシールリング1の使用状態を示す断面図である。図3は、本実施例に係るシールリング1の一部を拡大して示した斜視図である。図4(a)は、本実施例に係るシールリング1の凹部の様子を示す図であり、図1のA矢視である。図4(b)は、本実施例の他の例に係るシールリングの凹部の様子を示す図である。
With reference to FIGS. 1-4, the seal ring which concerns on the Example of this invention is demonstrated. FIG. 1 is a diagram showing an
図2に示すように、シールリング1は、ハウジング2とハウジング2の軸孔に挿入される軸3との間の環状隙間4を密封する。
As shown in FIG. 2, the
シールリング1は、PTFE等の樹脂材料からなり、その形状は概ね円環形状を有し、軸断面は略T字形状を有する。シールリング1の側面は、環状溝30の側壁面31をシールするための第1シール面10と、第1シール面10よりも環状溝30の溝底側に設けられ、かつ、側壁面31との間に隙間が形成されるように設けられた非シール面12とを備える。またシールリング1の外周面は、ハウジング2の軸孔の内周面21をシールするための第2シール面11として機能する。
The
また、シールリング1は、周方向の一箇所に分離部(図示せず)が設けられており、分離部を拡げることで軸3の環状溝30に装着される。分離部としては、例えば、温度変化
等によるシールリング1の周長変化を吸収することができる特殊ステップカット等を適宜採用することができる。
Further, the
密封対象側O(図中左側)から矢印P方向に圧力が作用すると、シールリング1は非密封対象側A(図中右側)に押される。そして、シールリング1の非密封対象側の第1シール面10が環状溝30の側壁面31に密着し、第2シール面11がハウジング2の内周面21に密着する。これにより、密封対象流体の非密封対象側Aへの漏れが抑制される。なお、密封対象流体は、例えば潤滑油であり、特に自動車の自動変速機の場合はATFを指している。
When pressure acts in the direction of arrow P from the sealing target side O (left side in the figure), the
軸3が回転すると、シールリング1自体は基本的には回転しないので、シールリング1の第2シール面11とハウジング2の内周面21は、互いに密接して摺動しないが、非密封対象側の第1シール面10と軸3の環状溝30の側壁面31は摺動することになる。
When the shaft 3 rotates, the
なお、本実施例に係るシールリング1においては、断面をT字状とし、側面を、環状溝30の側壁面31に接触するシール面10と、接触しない非シール面12とからなる構成とすることにより、密封に必要な最小限のシール面を確保しつつ摺動面積を小さくすることができ、摺動によって生じる摩擦トルクの低減が図られている。
In addition, in the
また、第1シール面10と側壁面31との間には、例えば、密封対象である作動油をある程度リークさせることにより油膜が形成されており、第1シール面10と側壁面31は、その油膜を介して摺動することになる。したがって、第1シール面10と側壁面31が直接的に接触して摺動することはあまりない。
Further, an oil film is formed between the
そして、加圧され、軸3が回転すると、非シール面12と環状溝30の側壁面31との間に介在する密封対象流体は、軸3の回転によって生じる相対運動によって、非シール面12と側壁面31との間を図3中の矢印aの向き(軸の回転方向と同じ向き)に周方向に流れていくことになる。
When pressurized and the shaft 3 is rotated, the fluid to be sealed interposed between the
ここで、本実施例に係るシールリング1においては、図1に示すように、非シール面12上の全周にわたって複数の凹部13が等間隔に設けられている。この凹部13によって、非シール面12と環状溝30の側壁面31との間に動圧を発生させる密封対象流体の流路が形成される。そして、この動圧効果によって、第1シール面10と側壁面31との間の面圧が低減される。
Here, in the
凹部13について図4を参照してより詳細に説明する。凹部13は、図に示すように、流体が流れる方向に向かうにつれて徐々に浅くなる溝であり、非シール面12から溝の最深部13aまで軸の径方向に沿って軸方向に略真直ぐ伸びる面13cと、最深部13aから溝の開口部に向かって傾斜して延びる傾斜面13bとを備える。
The
したがって、非シール面12と側壁面31との間の流体の流路において、このような凹部13を設けた箇所においては、面13cを越えたところで最深部13aの深さ分だけ一旦広くなり、傾斜面13bを進むにつれて徐々に狭くなっていく略くさび形状の流路が形成されることになる。
Therefore, in the fluid flow path between the
そして、この略くさび形状の流路を通過する流体の流れは、図4中の矢印で示すように、面13cを越えると最深部13aの深さ分だけ軸方向に拡がり、その後、徐々に集束されるようにして、傾斜面13bと側壁面31との間の徐々に狭くなっていく流路を進んでいくことになる。このように流体が狭い領域へ流れ込むことにより、シールリング1の非シール面12と環状溝30の側壁面31との間には動圧が発生する(くさび効果)。
Then, as shown by the arrow in FIG. 4, the flow of the fluid passing through the substantially wedge-shaped channel spreads in the axial direction by the depth of the
この動圧効果によって、シールリング1は、環状溝30の非密封対象側Aの側壁31から離れる方向に力を受けることになり、第1シール面10と環状溝30の側壁面31との間の摺動面の面圧が低下する。その結果、摺動面に生じる摺動摩擦力が低減され、また、摺動面に適度な油膜を介在させることが可能となり、摺動摩擦を軽減することができる。したがって、更なる低トルク化を図ることができ、高圧・高速下での使用に対する耐久性(耐PV性)を向上させることができる。
Due to this dynamic pressure effect, the
すなわち、本実施例に係るシールリングによれば、シールリングの断面をT字として摺動面の面積を小さくすることによる摩擦トルクの低減の効果と、さらに、動圧を発生させて摺動面の面圧を低下させることによる摩擦トルクの低減の効果とにより、一層の低トルク性の向上が可能となる。 That is, according to the seal ring according to the present embodiment, the friction ring can be reduced by reducing the area of the sliding surface with a T-shaped cross section of the seal ring, and further, the sliding surface can generate dynamic pressure. Due to the effect of reducing the friction torque by lowering the surface pressure, it is possible to further improve the low torque property.
なお、凹部13の深さや傾斜角度等、あるいは、凹部13の配置間隔等は、油のリーク量が許容漏れ量の範囲となるように適宜設定される。また、凹部13による動圧効果は、非シール面12と側壁面31との間の隙間が小さいほど発生しやすいので、該隙間の寸法等は、シールリング1の使用環境等に合わせて適宜変更される。
In addition, the depth of the recessed
また、本実施例に係るシールリング1においては、凹部13が設けられている非シール面12と反対側の非シール面に、凹部13と鏡像となる凹部13´を設けてもよい。このようにすることで、環状溝30に対して反転して装着することが可能となり、シールリング1の誤組み付けを防止することができる。
Further, in the
なお、本実施例においては、凹部13の傾斜面13bの形状を、非シール面12から最深部13aまで直線的に延びる平坦な面としたが、動圧が発生するものであればこれに限られるものではなく、例えば、図4(b)に示すような、傾斜角度が最深部13aに向かうにつれて徐々に増していき、最深部13aに向かって湾曲する面等も本発明の範囲に包含される。
In the present embodiment, the shape of the
1 シールリング
10 第1シール面
11 第2シール面
12 非シール面
13 凹部
13a 最深部
13b 傾斜面
13c 面
2 ハウジング
3 軸
4 環状隙間
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記環状溝の非密封対象側の側面に摺動接触するシール面と、
前記シール面よりも前記環状溝の溝底側に設けられ、かつ、前記環状溝の非密封対象側の側面との間に隙間が形成されるように設けられた非シール面と、
を備えるシールリングにおいて、
前記非シール面は、前記ハウジングと前記軸との相対回転により前記隙間に生じる密封流体の流れによって、前記シールリングが前記環状溝の非密封対象側の側面から離れる方向に作用する動圧を発生させる凹部を備えることを特徴とするシールリング。 A seal ring that is mounted in an annular groove provided in one of a housing having a shaft hole and a shaft inserted into the shaft hole and seals an annular gap between the two members;
A sealing surface in sliding contact with the side surface of the annular groove on the non-sealing target side;
A non-sealing surface provided on the groove bottom side of the annular groove with respect to the sealing surface, and provided so that a gap is formed between a side surface on the non-sealing target side of the annular groove;
In a seal ring comprising:
The non-seal surface generates a dynamic pressure that acts in a direction in which the seal ring moves away from the non-sealed side surface of the annular groove due to a flow of a sealing fluid generated in the gap by relative rotation between the housing and the shaft. A seal ring comprising a recessed portion to be caused.
密封流体の流れる方向に向かって前記隙間が徐々に狭くなるように、前記凹部の最深部から密封流体の流れる方向に傾斜して延びる傾斜面を備えることを特徴とする請求項1に記載のシールリング。 The recess is
2. The seal according to claim 1, further comprising an inclined surface extending incline in a direction in which the sealing fluid flows from the deepest portion of the recess so that the gap gradually narrows in a direction in which the sealing fluid flows. ring.
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