JP2016070409A - 車両搭載機器におけるオイルシール構造 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成の手段により、低トルク化などを適切に図ることが可能な車両搭載機器におけるオイルシール構造を提供する。
【解決手段】車両搭載機器の構成部品として、相対回転を行なうハウジング部材１およびその嵌入部材２と、嵌入部材２の外周溝２０に係入されたオイルシールリング３と、を備えており、オイルシールリング３の側面部３３ａのうち、第２シール部Ｓ２よりも半径方向内側の領域には、周方向に間隔を隔てて並んだ複数の凹溝３１が設けられ、各凹溝３１は、ハウジング部材１に対する嵌入部材２の相対回転方向に進むほどオイルシールリング３の中央穴３０に接近するように半径方向に対して傾斜した傾斜内壁面３１ａを有し、かつ各凹溝３１の一端部は、中央穴３０に対面開口した内側開口部３１ｂとされている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、たとえば変速機、エンジン、オイルポンプなどの車両搭載機器の所望部位を対象とし、オイルシールを好適に図るための技術に関する。

たとえば、自動変速機においては、オイルシールリングを利用したオイルシール構造部が適宜設けられている（たとえば、特許文献１を参照）。
図６は、そのようなオイルシール構造の基本的な構成を示している。この構成においては、ハウジング部材１に嵌入された回転軸などの嵌入部材２に外周溝２０が形成されており、かつこの外周溝２０にオイルシールリング３が係入されている。外周溝２０内には、ハウジング部材１と嵌入部材２との隙間４０を通過してきたオイルが流入するように構成されている。オイルシールリング３の外周面とハウジング部材１の内周面との対面接近箇所は、第１のシール部Ｓ１であり、オイルシールリング３の片側の側面部３３ａと外周溝２０の内壁面２０ａとの対面接近箇所は、第２のシール部Ｓ２である。

オイルシール構造としては、低トルク化（引き摺りトルクの低減）、低オイルリーク化、および低摩耗化を図ることが望まれる。これらのうち、低トルク化を促進することは、車両の燃費性能を高める上でも好ましいものとなる。
そこで、従来においては、たとえば図７に示すように、オイルシールリング３の両側面部に凹状段部３９を形成する手段がある。このような手段によれば、図６に示した構造と比較すると、オイルシールリング３と外周溝２０の内壁面２０ａとの摺動面積が小さくなるため、低トルク化を図ることができる。
また、図示説明は省略するが、従来においては、オイルシールリング３の内周寄り部分に、Ｖ字状の溝を形成することにより、低トルク化を図るような手段もある。

しかしながら、前記したような従来技術においては、低トルク化を図る上で十分に満足できる性能が得られるとは言えない。エネルギロスを少なくし、車両の燃費性能の向上などを図る観点からすると、低トルク化をさらに促進し、また低オイルリーク化や低摩耗化なども好適に図ることができるようにすることが望まれる。

特開平９−１１２６６４号公報

本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであり、簡易な構成の手段により、低トルク化などを適切に図ることが可能な車両搭載機器におけるオイルシール構造を提供することを、その課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明により提供される車両搭載機器におけるオイルシール構造は、車両搭載機器の構成部品として、相対回転を行なうハウジング部材およびその嵌入部材と、この嵌入部材の外周溝に係入されたオイルシールリングと、を備えており、前記ハウジング部材と前記嵌入部材との相互間および前記外周溝内には、オイルが流入する構造とされ、前記オイルシ
ールリングの外周面と前記ハウジング部材の内周面との対面接近箇所が第１シール部とされ、かつ前記オイルシールリングの片側の側面部と前記外周溝の側壁面との対面接近箇所が第２シール部とされる、車両搭載機器におけるオイルシール構造であって、前記オイルシールリングの側面部のうち、前記第２シール部よりも半径方向内側の領域には、前記オイルシールリングの周方向に間隔を隔てて並んだ複数の凹溝が設けられており、前記各凹溝は、前記ハウジング部材に対する前記嵌入部材の相対回転方向に進むほど前記オイルシールリングの中央穴に接近するように半径方向に対して傾斜した傾斜内壁面を有し、かつ前記各凹溝の一端部は、前記中央穴に対面開口した内側開口部とされていることを特徴としている。

このような構成によれば、次のような効果が得られる。
（１） オイルシールリングの側面部に複数の凹溝が設けられている分だけ、オイルシールリングの側面部と嵌入部材との摺動面積を小さくすることができる。このため、低トルク化（引き摺りトルクの低減）を図ることができる。
（２） ハウジング部材と嵌入部材との相対回転時においては、オイルシールリングの各凹溝に進入したオイルが、この凹溝に沿って流れ、オイルシールリングの中央穴へ流出し、または流出しようとする。このような流れのオイル圧は、オイルシールリングの中央穴の位置から第２のシール部に作用するオイル圧を弱める。このため、第２のシール部におけるオイルリーク量を少なくすることが可能となる。これは、第２のシール部の面積を小さくし得ることをも意味する。したがって、低トルク化をより促進することもできる。
（３） オイルが各凹溝内を嵌入部材の相対回転方向に流れる際には、各凹溝の傾斜内壁面にオイルが当たり、押圧力が発生するが、その分力として、オイルシールリングの直径方向外方に向かう力が発生する。このため、オイルシールリングとして弾性部材を用いた場合には、前記した力に基づき、オイルシールリングの外周面をハウジング部材の内周面に張り付かせ、この部分の摩耗を抑制することができる。このような張り付き動作は、オイル圧供給開始後の速い時期に行なわせことができる。
（４） オイルシールリングの各凹溝内をオイルが流れる際には、各凹溝内においてオイルシールリングの厚み方向（外周溝の幅方向）に作用するオイル圧も発生する。このため、オイルシールリングを外周溝の内壁面から離間させる方向の力も生じる。その結果、外周溝の内壁面に対するオイルシールリングの面圧を低下させ、低トルク化をさらに促進することが可能となる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。

（ａ）は、本発明に係るオイルシール構造の一例を示す要部断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のIb−Ib断面図である。 （ａ）は、図１に示す構造で用いられているオイルシールリングの正面図であり、（ｂ）は、その正面斜視図である。 図１に示すオイルシール構造が用いられる変速機の一例を示す要部断面図である。 図３のIV部拡大断面図である。 （ａ）は、オイルシールリングの他の例を示す正面図であり、（ｂ）は、その正面斜視図である。 従来技術の一例を示す要部断面図である。 従来技術の他の例を示す要部断面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
説明の便宜上、図６および図７で示した従来技術と同一または類似の要素には、従来技術と同一の符号を付すこととする。

図１に示すオイルシール構造Ａは、ハウジング部材１、嵌入部材２、およびオイルシールリング３を具備している。ハウジング部材１と嵌入部材２とは相対回転を行なう関係にあり、いずれが回転側であるか、固定側であるかを問わない。
オイルシールリング３の具体的な形状を除き、ハウジング部材１、嵌入部材２、およびオイルシールリング３の基本的な構成は、図６に示した従来技術と同様である。ハウジング部材１は、嵌入部材２が嵌入する部分（断面円形の孔部）を有する部材である。嵌入部材２は、ハウジング部材１に嵌入する円柱部または円筒部などを有する部材であり、環状の外周溝２０を有している。この外周溝２０に、オイルシールリング３が係入されている。オイルシールリング３は、たとえばＰＴＦＥ（四フッ化エチレン）樹脂製などであって、正面視円形の中央穴３０を有する円形リング状である。ただし、後述する複数の凹溝３１が設けられている点に最大の特徴がある。オイルシールリング３は、その厚み幅が外周溝２０の幅よりも小さく、かつ外径が嵌入部材２の外径よりも大きいサイズである。

ハウジング部材１と嵌入部材２との隙間４０には、その一方側からオイルが供給され、このオイルは、外周溝２０内に流入し、かつオイルシールリング３の一側方や、オイルシールリング３の中央穴３０の位置などに流入する。オイルシールリング３の外周面３２とハウジング部材１の内周面１２との対面接近箇所は、第１シール部Ｓ１であり、オイルシールリング３の中央穴３０内のオイル圧は、オイルシールリング３を半径方向に拡張させ、第１シール部Ｓ１の隙間を小さくする作用を生じさせる。一方、オイルシールリング３の片側の側面部３３ａ（３３）と外周溝２０の内壁面２０ａとの対面接近箇所は、第２シール部Ｓ２であり、オイルシールリング３の一側方（図１（ａ）の左側領域）のオイル圧は、第２シール部Ｓ２の隙間を小さくする方向に作用する。

オイルシールリング３の両側面部３３のうち、第２シール部Ｓ２に相当する位置よりも半径方向内側には、複数の凹溝３１が設けられている。図２に示すように、これら複数の凹溝３１は、オイルシールリング３の周方向に所定ピッチで等間隔に設けられている。各凹溝３１は、オイルシールリング３の半径方向に対して傾斜し、かつ正面視において湾曲した形状に形成されており、嵌入部材２の回転方向に進むほどオイルシールリング３の中央穴３０に接近するように半径方向に対して傾斜した傾斜内壁面３１ａを有している。各凹溝３１の一端部は、オイルシールリング３の中央穴３０に対面開口する内側開口部３１ｂとなっている。

次に、前記したオイルシール構造Ａの作用について説明する。
なお、以降の説明においては、便宜上、ハウジング部材１を固定側とし、嵌入部材２を回転側とする。

まず、オイルシールリング３の両側面部３３には、複数の凹溝３１が設けられているため、その分だけ、オイルシールリング３の側面部３３ａ（３３）と外周溝２０の内壁面２０ａとの摺動面積を小さくすることができる。このため、低トルク化（引き摺りトルクの低減）を図ることができる。

図２（ｂ）の部分拡大図に示すように、嵌入部材２の回転時においては、オイルシールリング３の各凹溝３１にオイルが進入する。このオイルは、凹溝３１に沿って流れ、オイルシールリング３の中央穴３０へ流出し、または流出しようとする。このような流れのオイル圧Ｐ１は、中央穴３０側から第２のシール部Ｓ２に進行しようとするオイルの圧力Ｐ２を弱める。このため、第２のシール部Ｓ２におけるオイルリーク量を少なくする効果が得られる。これは、第２のシール部Ｓ２の面積（図１（ａ）の縦幅Ｌａに相当）を小さく
し得ることをも意味する。したがって、オイルシールリング３と嵌入部材２との摺動面積をより小さくし、低トルク化を一層促進することができる。

図２（ａ）の部分拡大図に示すように、各凹溝３１内をオイルが流れる際には、オイルが凹溝３１の傾斜内壁面３１ａを押圧する力が発生する。すると、この力の分力として、オイルシールリング３の直径方向外方に向かう力Ｆが発生する。このため、オイルシールリング３を半径方向に拡張する効果も得られ、外周面３２をハウジング部材１の内周面１２に張り付かせることができる。したがって、第１のシール部Ｓ１における摩耗を抑制することができる。前記した張り付き動作は、オイル圧供給開始後の速い時期に行なわせことが可能である。

凹溝３１内にオイルが流れ込むことにより、図１（ｂ）に示すように、凹溝３１内においてオイルシールリング３の厚み方向（同図の左右方向）に作用するオイル圧も発生する。このオイル圧は、オイルシールリング３を嵌入部材２の外周溝２０の内壁面２０ａから離間させる方向の力を生じさせる。その結果、外周溝２０の内壁面２０ａに対するオイルシールリング３の面圧を低下させ、低トルク化をさらに促進することが可能となる。

前記したオイルシール構造Ａは、たとえば図３に示すような車両用の自動変速機ＡＴに適用することが可能である。
自動変速機ＡＴの基本的な構成は、従来既知のものと同様であり、ミッションケース６０内に、エンジン（不図示）から出力を受けるトルクコンバータ６１、このトルクコンバータ６１からの出力を受けて回転する回転軸６２を備えている。図面には示されていないが、回転軸６２の駆動回転力は、遊星歯車機構に入力され、この遊星歯車機構の各部に対する駆動力入力経路の切替えにより変速が可能とされている。変速後の回転力は、たとえばセカンダリ軸や差動歯車装置を経由して車軸に伝達される。遊星歯車機構の各部への駆動力入力経路の切替えを行なうための手段として、複数のクラッチＣ（ブレーキ含む）が設けられている。オイルシール構造Ａは、クラッチＣ（Ｃ１）の切替え動作を行なうための構造部に設けられている。この点について、図４を参照して説明する。

図４において、回転軸６２の周囲には、ステータシャフト２Ａが固定状態で設けられており、かつこのステータシャフト２Ａには、ハブ１Ａ，７が外嵌されている。ハブ７は、クラッチＣ１の押動用のピストン６５をガイドするものであり、このピストン６５とハブ７との間は、ピストン６５の作動用の圧力室６６である。この圧力室６６には、ステータシャフト２Ａに設けられたオイル供給口６７から油圧供給が可能である。ハブ１Ａは、その内周部分の一部１９が回転軸６２と噛合しており、回転軸６２と連動回転する。

ハブ１Ａとステータシャフト２Ａとの相互間のオイルシールを図るための手段として、ステータシャフト２Ａには複数の外周溝２０が設けられ、かつこれらのそれぞれにオイルシールリング３が係入されている。ハブ１Ａは、図１のハウジング部材１に相当し、ステータシャフト２Ａは、図１の嵌入部材２に相当する。ハウジング部材１に相当するハブ１Ａが回転し、かつ嵌入部材２に相当するステータシャフト２Ａが固定とされた場合であっても、図１および図２を参照して説明したのと同様な作用（ハウジング部材１を固定、嵌入部材２を回転させた場合と同様な作用）を得ることが可能である。
オイルシールリング３は、オイル供給口６７から圧力室６６に供給されるオイルが、ハブ１Ａとステータシャフト２Ａとの相互間の隙間を通過してリークすることを防止する役割を果たすが、既述したオイルシール構造Ａによれば、低トルク化、低オイルリーク化、および低摩耗化を好適に図ることができる。自動車の燃費性能の向上にも寄与する。

本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係る車両搭載機器におけるオイルシール構造の各部の具体的な構成は、本発明の意図する範囲内において種々に設
計変更自在である。

図５は、本発明で用いられるオイルシールリングの他の例を示しているが、このオイルシールリング３Ａにおいては、各凹溝３１が略ストレートに延びた形状に形成されている。このような構成であっても、先に述べたオイルシールリング３（凹溝３１が湾曲状）と同様な効果が得られる。このような例から理解されるように、オイルシールリングに設けられる複数の凹溝の具体的な形状（正面視の全体形状の他、断面形状も含む）、サイズ（凹溝の長さ、深さなど）、配列ピッチ、総数なども種々に変更可能である。

オイルシールリング３の側面部に、複数の凸状部(前記した凹溝３１の傾斜内壁面３１ａに相当する面を有する凸状部)を設けることにより、本発明の意図する作用を生じさせることが可能である。ただし、この場合においては、複数の凸状部どうしの間に、本発明でいう凹溝が形成されていることとなる。したがって、本発明が意図する作用が得られるようにオイルシールリングの側面に複数の凸状部を設けた構成は、本発明でいう複数の凹溝を設けた構成と実質的に同一であり、本発明の技術的範囲に包摂される。

本発明に係るオイルシール構造が適用される箇所は、図３および図４を参照して例示した箇所に限定されず、自動変速機の他の部分に適用できることは勿論のこと、自動変速機以外の変速機、オイルポンプ、エンジンなど、車両搭載機器であって、オイルシールの必要がある箇所であれば、本発明の適用対象とすることができる。したがって、本発明でいうハウジング部材や嵌入部材としては、様々な部材、部品類を適用することができる。

Ａ オイルシール構造
Ｓ１，Ｓ２ 第１および第２のシール部
１ ハウジング部材
１２ 内周面（ハウジング部材の）
２ 嵌入部材
２０ 外周溝
３ オイルシールリング
３０ 中央穴（オイルシールリングの）
３１ 凹溝
３１ａ 傾斜内壁面（凹溝の）
３１ｂ 内側開口部（凹溝の）
３３ 側面部

Claims (1)

1. 車両搭載機器の構成部品として、相対回転を行なうハウジング部材およびその嵌入部材と、この嵌入部材の外周溝に係入されたオイルシールリングと、を備えており、
   前記ハウジング部材と前記嵌入部材との相互間および前記外周溝内には、オイルが流入する構造とされ、
   前記オイルシールリングの外周面と前記ハウジング部材の内周面との対面接近箇所が第１シール部とされ、かつ前記オイルシールリングの片側の側面部と前記外周溝の側壁面との対面接近箇所が第２シール部とされる、車両搭載機器におけるオイルシール構造であって、
   前記オイルシールリングの側面部のうち、前記第２シール部よりも半径方向内側の領域には、前記オイルシールリングの周方向に間隔を隔てて並んだ複数の凹溝が設けられており、
   前記各凹溝は、前記ハウジング部材に対する前記嵌入部材の相対回転方向に進むほど前記オイルシールリングの中央穴に接近するように半径方向に対して傾斜した傾斜内壁面を有し、かつ前記各凹溝の一端部は、前記中央穴に対面開口した内側開口部とされていることを特徴とする、車両搭載機器におけるオイルシール構造。

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