CN115605694A - 密封构造 - Google Patents

Abstract

本发明抑制在轴孔的内周面与密封环的外周面之间产生间隙。密封构造(1)是用于实现轴(50)与供该轴(50)插入的轴孔(61)之间的环状间隙的密封的密封装置。密封构造(1)包括：密封环(2)，安装于轴(50)的槽(51)，并绕轴线(x)呈环状；以及被卡定部(3)，形成于轴(50)的槽(51)的底面(52)。密封环(2)具有形成于内周面(21)的卡定部(4)。卡定部(4)和被卡定部(3)形成为能够相互卡定，并形成为在相互卡定时密封环(2)被向外周侧按压。

Description

密封构造

技术领域

本发明涉及用于实现轴与供该轴插入的轴孔之间的间隙的密封的密封构造，特别是涉及密封环与轴的槽之间的构造。

背景技术

在车辆的自动变速器(AT)、无级变速器(CVT)等中，为了防止用于油压控制的工作油的泄漏，一直以来使用了密封装置。在这样的密封装置中具有密封环，密封环用于密封轴与供该轴插入的轴孔之间的间隙。具体而言，密封环安装于在轴的外周面形成的槽，通过与槽的侧面和轴孔的内周面接触，将轴与轴孔之间的空间密封，保持轴与轴孔之间的工作油的油压。

密封环不是无缝的，而是被分割开的，在该被分割开的部分设置有接缝部。接缝部形成为在使用状态下相互接触，接缝部中的间隙消失，密封环成为在使用状态下在接缝部也实现间隙的密封的构造(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-14481号公报

发明内容

发明所要解决的问题

在密封环中存在用于电动汽车(EV)、混合动力电动汽车(HEV)的马达机构的减速器的密封环，密封环防止了减速器内的冷却用油的泄漏。这样的减速器内的冷却用油产生的油压微小或无压，施加于密封环的油压比施加于在AT等中用于密封成为高压的工作油的密封环的油压低。

在这样的减速器等低压环境中使用的密封环中，存在通过使用树脂材料的注射成型而形成的密封环。在利用注射成型的制造中有在注射成型时在接缝部扩大的状态下成形密封环，然后以成为所希望的直径的方式矫正(缩径)密封环的制造。在该矫正中，接缝部及其附近难以矫正，特别是在使用PEEK(聚醚醚酮)、PPS(聚苯硫醚)等硬质树脂作为树脂材料的情况下，难以矫正为所希望的直径。

在接缝部或其附近不能通过该矫正而矫正为所希望的直径的情况下，使用状态下的密封环的圆度不足，在轴孔的内周面与密封环的外周面之间会形成间隙。在密封环用于AT等的情况下，通过施加高压的工作油的油压，密封环被按压于轴孔的内周面，基于密封环的圆度不足的外周侧的间隙消失。另一方面，在减速器那样的施加低油压或未施加油压的使用状态下，密封环不会被按压于轴孔的内周面，基于密封环的圆度不足的外周侧的间隙不会被去除。

这样，对于EV的马达机构的减速器等低压环境下使用的密封环，要求一种构造，其能够抑制基于密封环的圆度不足而在轴孔的内周面与密封环的外周面之间产生间隙。

本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种能够抑制轴孔的内周面与密封环的外周面之间产生间隙的密封构造。

用于解决问题的手段

为了实现上述目的，本发明所涉及的密封构造是用于实现所述轴与供该轴插入的轴孔之间的环状间隙的密封的密封构造，其特征在于，包括：密封环，安装于所述轴的槽，并绕轴线呈环状；以及被卡定部，形成于所述轴的槽的底面，所述密封环具有形成于内周面的卡定部，所述卡定部和所述被卡定部形成为能够相互卡定，并形成为在相互卡定时所述密封环被向外周侧按压。

在本发明的一个方式涉及的密封构造中，所述卡定部具有至少一个向内周侧突出的突起，所述被卡定部具有与所述突起相同数量的槽，所述槽向内周侧凹陷，所述槽形成为能够收纳所述突起。

在本发明的一个方式涉及的密封构造中，所述突起的向内周侧最突出的部分的直径小于所述轴的外周面的直径。

在本发明的一个方式涉及的密封构造中，所述突起的向内周侧最突出的部分的所述密封环的径向上的厚度大于所述轴的外周面与所述轴孔的内周面之间的径向长度。

发明效果

根据本发明涉及的密封构造，能够抑制轴孔的内周面与密封环的外周面之间的间隙的产生。

附图说明

图1是表示本发明实施方式涉及的密封构造的简要结构的、与轴线正交的截面处的截面图。

图2是表示本发明实施方式涉及的密封构造的简要结构的、沿着轴线的截面处的截面图。

图3是表示本发明实施方式涉及的密封构造中的密封环的简要结构的一侧的侧视图。

图4是将图3所示的密封环的突起的附近放大表示的局部放大立体图。

图5是将图3所示的密封环的接缝部的附近放大表示的局部放大立体图。

图6是本发明实施方式涉及的密封构造的形成有被卡定部的轴的槽以及供该轴插入的轴孔的截面图。

图7是将安装状态下的密封构造的突起及卡定槽的附近放大表示的局部截面图。

图8是表示轴旋转的使用状态下的突起与卡定槽的接触的情况的、将密封构造的突起及卡定槽的附近放大表示的局部截面图。

图9是表示轴旋转的使用状态下的突起与卡定槽的卡定的情况的、将密封构造的突起及卡定槽的附近放大表示的局部截面图。

图10是表示图1所示的密封构造中的密封环的突起及卡定槽的变形例的、与轴线正交的截面中的局部截面图。

图11是表示图1所示的密封构造中的密封环的突起及卡定槽的其他变形例的、与轴线正交的截面的局部截面图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

本实施方式涉及的密封构造1是用于实现轴与供该轴插入的轴孔之间的环状间隙的密封的密封装置。密封构造1在车辆、通用机械中用于将相互相对旋转的轴与形成于壳体等的供该轴插入的轴孔之间密封。密封构造1例如在EV、HEV的马达机构的减速器、AT、CTV中使用。密封构造1适合用于内部的油压低的马达机构的减速器等。需要说明的是，本发明实施方式涉及的密封构造1的应用对象(安装对象)不限于上述内容。

图1是表示本发明实施方式涉及的密封构造1的简要结构的、与轴线x正交的截面处的截面图。图2是表示密封构造1的简要结构的、沿着轴线x的截面处的截面图。图3是表示密封环2的简要结构的一侧的侧视图，图4是表示密封环2的简要结构的局部放大立体图，并放大表示密封环2的突起41的附近。另外，图5是表示密封环2的简要结构的局部放大立体图，放大表示密封环2的接缝部5的附近。另外，图6是密封构造1的形成有被卡定部3的轴50的槽51以及供该轴50插入的轴孔61的截面图。轴孔61例如是减速器R的壳体60。另外，在图1～5中，密封环2以没有施加外力的自由状态被示出。

如图1、2所示，密封构造1包括：密封环2，其安装于轴50的槽51，绕轴线x呈环状；以及被卡定部3，其形成于轴50的槽51的底面52。密封环2具有形成于内周面21的卡定部4。卡定部4和被卡定部3形成为能够相互卡定，形成为在相互卡定时密封环2被向外周侧按压。以下，对密封构造1进行具体说明。

在图1、2中，示出了在轴50未旋转的状态下密封环2处于自然状态下的安装状态。另外，在图1、2中，卡定部4和被卡定部3以相互未卡定的状态示出。在密封构造1中，卡定部4收纳于被卡定部3。另外，在安装状态下，如后所述，有时在密封环2与轴孔61之间的一部分形成间隙S。

如图3所示，密封环2具有主体部20。主体部20是绕轴线x呈环状延伸的部分，沿着轴线x的面的截面的形状为矩形或大致矩形，具有作为面向内周侧的面的内周面21、作为面向外周侧的面的外周面22、以及彼此背向的侧面23、24。内周面21与外周面22彼此背向，侧面23、24是面向轴线x方向的面。内周面21例如是以轴线x为中心或大致中心的圆筒面或大致圆筒面，外周面22例如是以轴线x为中心或大致中心的圆筒面或大致圆筒面。侧面23、24在内周面21与外周面22之间扩展。侧面23、24例如是在与轴线x正交或大致正交的平面或大致在平面上扩展的环状的面。

密封环2不是无缝的，而是在周向的1个部位被分割开，如图3、5所示，在该被分割开的部分设置有接缝部5。接缝部5成为即使密封环2的周长因密封环2的热膨胀或热收缩等而变化也能够维持稳定的密封性能的公知的构造。作为接缝部5的构造，例如，如图5所示，存在从外周面22侧及两侧面23、24侧中的任一侧观察都被切断成阶梯状的所谓特殊阶梯切割构造、直线切割构造、偏置切割构造、阶梯切割构造等。

另外，如上所述，密封环2设有卡定部4，如图1～4所示，卡定部4具有至少一个向内周侧突出的突起41。在本实施方式中，密封环2具有两个突起41。在自由状态下的密封环2中，顶部42的直径比轴50的外周面50a的直径小，所述顶部42是各突起41的向内周侧最突出的部分。另外，突起41的顶部42的密封环2的径向上的厚度比轴50的外周面50a与轴孔61的内周面62之间的径向长度(宽度)大。

如图4所示，突起41是在主体部20的内周面21的延伸方向(周向)的一部分沿着内周面21延伸的部分，是从内周面21突出的部分。突起41具有作为面向内周侧的面的卡定面43。卡定面43例如是向内周侧突出的曲面，是距内周面21的径向的高度随着从突起41的周向端41a、41b分别朝向顶部42而变高的平缓的曲面。

另外，如图2、4所示，突起41的轴线x方向的宽度比主体部20的轴线x方向的宽度小，作为突起41的面向轴线x方向的面的侧面44、45不与主体部20的侧面23、24分别齐平，在侧面44、45与侧面23、24彼此之间形成有台阶。此外，突起41的侧面44、45也可以与主体部20的侧面23、24分别齐平，另外，突起41的侧面44与主体部20的侧面23以及突起41的侧面45与主体部20的侧面24中的任一者也可以相互齐平。

另外，两个突起41例如在密封环2中设置于对称的位置，具体而言，如图3所示，在主体部20的内周面21中设置于距接缝部5相同距离或大致相同距离的位置、或者相同角度位置或大致相同角度位置。在密封环2中设置突起41的位置如后所述，优选是在安装状态下，为了消除或减少基于密封环2的圆度的不足而形成的密封环2的外周面22与轴孔61的内周面62之间的间隙S而很有效的位置。

密封环2由聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚四氟乙烯(PTFE)等树脂材料通过注射成型而形成。通过注射成型，密封环2在接缝部5扩展的状态下成形。因此，对通过注射成型而成形的成形体进行矫正(缩径)处理，以使密封环2成为所希望的直径。通过该矫正处理对成形体进行缩径及矫正而形成密封环2，使得密封环2具有所希望的圆度，在安装状态下密封环2的外周面22在整个周向上与轴孔61的内周面62接触。

如上所述，在收纳并安装密封环2的轴50的槽51的底面52设置有被卡定部3，如图1、2、6所示，被卡定部3具有卡定槽31，所述卡定槽31是与突起41相同数量的向内周侧凹陷的槽。即，在本实施方式中，两个卡定槽31形成于槽51的底面52。卡定槽31形成为能够收纳突起41。即，如图1所示，在安装状态下，以两个突起41分别收纳于对应的卡定槽31内的方式形成卡定槽31。具体而言，在关于轴线x成为与突起41的位置关系相同的位置关系那样的槽51的底面52的位置设置有卡定槽31，突起41的绕轴线x的角度间隔与卡定槽31的绕轴线x的角度间隔相同或者大致相同。

如图6所示，卡定槽31在轴50的槽51的底面52的延伸方向(周向)的一部分沿着底面52延伸，卡定槽31具有被卡定面32，该被卡定面32是面向外周侧的面。被卡定面32例如是向内周侧凹陷的曲面，是距底面52的径向的深度随着从周向端31a、31b分别朝向底部33而变深的平缓的曲面。另外，如图1所示，卡定槽31的被卡定面32成为比突起41的卡定面43平缓的面，例如，被卡定面32的曲率比卡定面43的曲率小。另外，被卡定面32在周向上比卡定面43更长地延伸。此外，被卡定面32也可以不成为比卡定面43平缓的面，被卡定面32也可以不在周向上比卡定面43更长地延伸。

另外，如上所述，卡定槽31能够收纳突起41，卡定槽31的轴线x方向的宽度设定为能够收纳突起41。例如，如图2所示，卡定槽31的轴线x方向的宽度比突起41的轴线x方向的宽度大。另外，如图2所示，卡定槽31的轴线x方向的宽度与槽51的底面52的轴线x方向的宽度相同，侧面34、35分别与槽51的侧面53、54齐平，侧面34、35是卡定槽31的面向轴线x方向的面。此外，卡定槽31的轴线x方向的宽度也可以比槽51的底面52的轴线x方向的宽度小，也可以在侧面34、35与侧面53、54的各个之间形成台阶，另外，也可以是卡定槽31的侧面34与槽51的侧面53以及卡定槽31的侧面35与槽51的侧面54中的任一者相互齐平，另一者形成台阶。

如上所述，在自然状态下的密封环2中，突起41的顶部42的直径小于轴50的外周面50a的直径。另外，如图1所示，在突起41的顶部42与卡定槽31的底部33在径向上重叠的状态下，在顶部42与底部33之间产生间隙。因此，在安装状态下，密封环2能够绕轴线x旋转移动。此外，只要在安装状态下密封环2能够绕轴线x旋转移动，则在突起41的顶部42与卡定槽31的底部33在径向上重叠的状态下，顶部42与底部33也可以接触。但是，如上所述，突起41的顶部42的密封环2的径向上的厚度比轴50的外周面50a与轴孔61的内周面62之间的径向长度(宽度)大，密封环2无法绕轴线x旋转移动直至突起41伸出至卡定槽31之外。即，当密封环2从突起41的顶部42与卡定槽31的底部33在径向上重叠的位置绕轴线x旋转移动时，在径向上重叠的位置，突起41的卡定面43与卡定槽31的被卡定面32接触，另外，密封环2的外周面22与轴孔61的内周面62接触，突起41与卡定槽31相互卡定，密封环2不能进一步旋转移动。

接着，对具有上述结构的密封构造1的作用进行说明。

如上所述，密封环2由树脂材料注射成型，之后进行矫正处理而形成。即使通过该矫正处理，例如接缝部5或其附近的部分也未成为所希望的直径，存在密封环2的外周面22的圆度不足的情况。即，在上述的安装状态下，密封环2的外周面22的遍及周向的整体不与轴孔61的内周面62接触，外周面22的一部分、例如接缝部5或其附近的部分不与轴孔61的内周面62接触，在该部分，有时在密封环2的外周面22与轴孔61的内周面62之间产生间隙S(参照图2)。在以下的作用的说明中，密封环2的圆度不足，接缝部5的附近的部分不与轴孔61的内周面62接触，在安装状态下，在该部分，在密封环2的外周面22与轴孔61的内周面62之间产生间隙S。

图7是将图1所示的安装状态下的密封构造1的突起41及卡定槽31的附近放大表示的局部截面图。如上所述，密封构造1在安装状态下，如图7所示，在突起41的顶部42与卡定槽31的底部33在径向上重叠的状态下，在顶部42与底部33之间产生间隙。另外，由于密封环2的圆度的不足，密封环2的外周面22的接缝部5的附近的部分不与轴孔61的内周面62接触，在该部分，在密封环2的外周面22与轴孔61的内周面62之间产生了微小的间隙S。

在减速器R的使用状态下，轴50旋转时，除了一部分之外，密封环2的外周面22与轴孔61的内周面62接触，因此在密封环2上，通过由该外周面22与内周面62之间的接触产生的摩擦力，密封环2从图7所示的安装状态相对于轴50相对地旋转移动。通过该相对旋转，突起41的卡定面43与卡定槽31的被卡定面32之间的间隙减少，突起41的卡定面43与卡定槽31的被卡定面32接触。此时密封圈2仍处于自然状态。

并且，当密封环2进一步相对于轴50相对地旋转移动时，如图8所示，突起41的卡定面43与卡定槽31的被卡定面32的接触位置接近与轴50的旋转方向相反的一侧的卡定槽31的周向端31a，突起41在被卡定面32上上升，突起41沿着被卡定面32的曲面被向外周侧上推。因此，对密封环2的主体部20的一部分施加将主体部20向外周侧上推的力，主体部20的外周面22的一部分被向外周侧上推。由此，密封环2的外周面22与轴孔61的内周面62之间的微小的间隙S减少。

并且，当密封环2进一步相对于轴50相对地旋转移动时，突起41进一步在被卡定面32上上升，突起41沿着被卡定面32的曲面被进一步向外周侧上推。并且，如图9所示，在突起41的卡定面43和密封环2的外周面22的径向上重叠的位置，突起41的卡定面43与卡定槽31的被卡定面32接触，另外，密封环2的外周面22与轴孔61的内周面62接触，突起41与卡定槽31相互卡定，密封环2无法相对于轴50在周向上相对移动。即，密封环2与轴50一起旋转。

此时，突起41使被卡定面32从底部33沿径向上升至最大高度的位置，成为突起41通过被卡定面32的曲面向外周侧被上推最大的状态。因此，成为密封环2的主体部20的外周面22的一部分被向外周侧上推最大的状态，由此，在安装状态下产生的密封环2的外周面22与轴孔61的内周面62之间的微小的间隙S被最大限度地减少。在图9的例子中，在安装状态下产生的密封环2的外周面22与轴孔61的内周面62之间的微小的间隙S消失。因此，通过在安装状态下产生的密封环2的外周面22与轴孔61的内周面62之间的微小的间隙S，能够防止减速器内的油泄漏、异物从外部进入减速器内。

如上所述，在密封构造1中，通过减速器R的使用状态下的轴50的微小的旋转，突起41在卡定槽31内沿旋转方向相对移动，突起41在卡定槽31的被卡定面32上上升，密封环2的主体部20的一部分被向外周侧上推。由此，密封环2的主体部20以密封环2的外周面22在整个周向上被按压于轴孔61的内周面62的方式变形，在安装状态下产生的密封环2的外周面22与轴孔61的内周面62之间的微小的间隙S消失或减少。密封构造1如上所述在无压或低压环境下也能够起到该间隙S的去除效果，无论施加于密封环2的油压的大小如何都能够起到该间隙S的去除效果。因此，密封构造1无论安装对象如何，都能够去除或减少基于密封环2的圆度不足而导致的间隙S。

这样，根据本发明实施方式涉及的密封构造1，能够抑制轴孔61的内周面62与密封环2的外周面22之间产生间隙。

如上所述，在使用状态下，突起41在卡定槽31内相对移动，突起41在卡定槽31的被卡定面32上上升，密封环2的主体部20的对应部分被向外周侧上推，密封环2的外周面22与轴孔61的内周面62之间的微小的间隙S被去除或减少。因此，突起41及卡定槽31的数量、位置、形状等形态根据欲去除的密封环2的外周面22与轴孔61的内周面62之间的间隙S的产生状态而分别设定。具体而言，该主体部20的被上推的部分或量、此时的密封环2的变形形态根据突起41的位置而变化。因此，优选根据主体部20的想要上推的部分、量、想要变形的密封环2的形态，设定在密封环2的内周面21设置突起41的位置、突起41的数量。另外，主体部20被上推的部分、量、此时的密封环2的变形的形态也根据突起41的卡定面43的形状、卡定槽31的被卡定面32的形状而变化。因此，优选根据想要上推主体部20的部分或量、想要变形的密封环2的形态，设定突起41的卡定面43的形状或卡定槽31的被卡定面32的形状。

例如，如图10所示，也可以在密封环2设置3个突起41，另外，也可以在轴50的槽51的底面52对应地设置3个卡定槽31。在该情况下，在密封环2中，两个突起41设置于相对于接缝部5对称的位置，1个突起41以与接缝部5对置的方式设置。卡定槽31设置在与突起41分别对应的位置。

另外，如图11所示，也可以在密封环2设置两个突起41，另外，也可以在轴50的槽51的底面52对应地设置两个卡定槽31。在该情况下，在密封环2中，两个突起41设置在相对于接缝部5对称或大致对称的位置，另外，设置于接缝部5的附近。卡定槽31设置在与突起41分别对应的位置。例如，突起41及卡定槽31分别设置在主体部20的内周面21中距接缝部5比45°近的角度位置。接缝部5的附近容易在密封环2的外周面22与轴孔61的内周面62之间产生间隙S。因此，若突起41及卡定槽31在接缝部5的附近且相对于接缝部5对称地设置，则能够使在接缝部5的附近产生的间隙S减少或消失，能够提高抑制密封环2的外周面22与轴孔61的内周面62之间的间隙S的产生的效果。

另外，在上述的密封构造1的作用的说明中，由于密封环2的圆度不足，所以在安装状态下在密封环2的外周面22与轴孔61的内周面62之间产生了微小的间隙S，但即使在密封环2形成为具有所希望的圆度的情况下，也能够使用密封构造1以使密封构造1与上述的密封构造1的作用同样地发挥作用。例如，即使密封环2形成为所希望的形状(圆度等)，根据轴孔61的内周面62的形状，有时也会在密封环2的外周面22与轴孔61的内周面62之间产生微小的间隙S。在该情况下，如上所述，密封构造1也发挥作用，能够使该间隙S减少或消失。另外，密封构造1即使在密封环2及轴孔61的内周面62形成为所希望的形状的情况下，也能够如上述那样发挥作用，提高密封性能。密封构造1也能够抑制由于密封环2的外周面22或轴孔61的内周面62的磨损而在密封环2的外周面22与轴孔61的内周面62之间产生间隙。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述本发明的实施方式所涉及的密封构造1，包括本发明的概念以及权利要求书所包含的所有方式。另外，为了实现上述的课题以及效果的至少一部分，也可以适当选择性地组合各结构。例如，上述实施方式中的各构成要素的形状、材料、配置、尺寸等能够根据本发明的具体的使用方式而适当变更。

例如，突起41的卡定面43及卡定槽31的被卡定面32不限于曲面，也可以是平面或平面的组合、曲面及平面的组合等。另外，也可以在密封环2的外周面22形成有沿周向延伸的多个槽，起到动压效果。

符号说明

1…密封构造、2…密封圈、3…被卡定部、4…卡定部、5…接缝部、20…主体部、21…内周面、22…外周面、23、24…侧面、31…卡定槽、31a、31b…周向端、32…被卡定面、33…底部、34、35…侧面、41…突起、41a、41b…周向端、42…顶部、43…卡定面、44、45…侧面、50…轴、50a…外周面、51…槽、52…底面、53、54…侧面、60…壳体、61…轴孔、62…内周面、R…减速器、S…间隙、x…轴线

Claims (4)

1.一种密封构造，用于实现轴与供该轴插入的轴孔之间的环状间隙的密封，所述密封构造的特征在于，包括：

密封环，安装于所述轴的槽，并绕轴线呈环状；以及

被卡定部，形成于所述轴的槽的底面，

所述密封环具有形成于内周面的卡定部，

所述卡定部和所述被卡定部形成为能够相互卡定，并形成为在相互卡定时所述密封环被向外周侧按压。

2.如权利要求1所述的密封构造，其特征在于，

所述卡定部具有至少一个向内周侧突出的突起，

所述被卡定部具有与所述突起相同数量的槽，所述槽向内周侧凹陷，

所述槽形成为能够收纳所述突起。

3.如权利要求2所述的密封构造，其特征在于，

所述突起的向内周侧最突出的部分的直径小于所述轴的外周面的直径。

4.如权利要求2或3所述的密封构造，其特征在于，

所述突起的向内周侧最突出的部分的所述密封环的径向上的厚度大于所述轴的外周面与所述轴孔的内周面之间的径向长度。

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