JP2918494B2

JP2918494B2 - リップ型シール

Info

Publication number: JP2918494B2
Application number: JP8150670A
Authority: JP
Inventors: 嗣也岩下
Original assignee: Kurashiki Kako Co Ltd
Current assignee: Kurashiki Kako Co Ltd
Priority date: 1996-06-12
Filing date: 1996-06-12
Publication date: 1999-07-12
Anticipated expiration: 2016-06-12
Also published as: JPH09329245A; US5865442A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液圧により摺動さ
れるピストン体と、このピストン体が摺動する摺動壁面
との間のシールを行うリップ型シールに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種のリップ型シールとし
て、ピストン体の液圧作動側端部の外周囲から摺動壁面
に対し斜めに延びたリップ部を備えたものが知られてい
る（例えば、実公平１−３４７４４号公報，実開平１−
６９９７３号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
リップ型シールにおいては、図９に例示するように、単
にリップ部ａが摺動壁面ｂ，ｂ側に延びたものであるた
め、ピストン体ｃを孔部ｄに内嵌させた状態でリップ部
ａと摺動壁面ｂとの間に生じる接触反力分布は図１０に
示すように１つのピークｐを有する１つの山型分布形状
になる。

【０００４】また、たとえ、図１１に示すようにピスト
ン体ｃの液圧作動側端部にテーパ部ｅを形成し、このテ
ーパ部ｅからリップ部ａが摺動壁面ｂ側に斜めに延びる
ようにしても、同図の左側から作用する液圧に基づき斜
めに開いたリップ部ａを摺動壁面ｂに対し押す力Ｆ1
と、上記テーパ部ｅからの反力Ｆ2 とが互いに交差し、
結局、Ｆ1 とＦ2 と合力Ｆ（図１２参照）の作用位置で
接触反力のピークｐが生じることになる。このため、接
触反力分布は、上記と同様に１つの山型分布形状（図１
０参照）になってしまう。

【０００５】そして、このように接触反力分布が１つの
山型分布形状の場合、リップ部の延長長さ、肉厚、ゴム
材質等を調整してその剛性を硬め（高弾性係数）にする
ことにより接触反力のピーク値を高くしてシール性の向
上を図ろうとすると、リップ部に応力が局部的に集中し
て耐久性の低下を招くおそれがある。逆にリップ部の剛
性を軟らかめにして摺動性の向上を図ろうとすると、シ
ール性の低下を招くおそれがある。さらに、上記の如く
接触反力が１つの山型分布形状であると、リップ部の耐
久性の低下や傷等の発生が直接的にシール性の悪化につ
ながるおそれがある。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、耐久性の低下
を招くことなくシール性の向上を図ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、孔部に内嵌され孔軸方向一
側から液圧を受けることにより孔部内を孔軸方向他側に
摺動するピストン体に設けられ、該ピストン体と孔部の
摺動壁面との間のシールを行なうリップ型シールであっ
て、上記ピストン本体の周面に設けられたシール本体部
と、該シール本体部から連続して孔軸方向一側に向かい
上記摺動壁面に対し交差するように斜めに延びたリップ
部を有し、上記摺動壁面に接触したときの接触反力の分
布に、上記リップ部によって発生するピークに加えて、
このピークの発生位置から孔軸方向他側に離れた位置に
上記シール本体部によって少なくとも１つの他のピーク
を発生するように、上記ピストン体の孔軸方向一側の周
面に孔軸方向一側に向かい上記摺動壁面から徐々に離れ
るテーパ面部が形成され、且つ上記シール本体部は上記
テーパ面部と摺動壁面との間を埋めるように断面形状が
略三角形に形成されていることを特徴とする。

【０００８】上記の構成の場合、リップ部が摺動壁面に
より曲げられることによる弾性復元力及び液圧によりリ
ップ部を摺動壁面側に押し付ける力によってリップ部に
おいて接触反力のピークが生じる一方、リップ部の曲げ
及び液圧に基づく孔軸方向他側への圧縮力に起因してシ
ール本体部から摺動壁面に対しテーパ面部の法線方向に
反力が作用してシール本体部において他の接触反力のピ
ークが生じる。すなわち、接触反力分布は、孔軸方向に
互いに離れた位置に２つのピーク（２つの山）を有する
形状になり、この２つの接触反力ピークによってピスト
ン体と孔部の摺動壁面との間のシール性（耐圧性）が向
上する。加えて、リップ部の先端等が損傷しても、シー
ル本体部の接触反力ピークによりさらにもう１段階のシ
ールが可能であるため、ピストン体と上記摺動壁面との
間のシールにおいてフェイルセーフの実現が図られる。

【０００９】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明において、テーパ面部の孔軸方向一側端から孔軸方
向一側に孔部の摺動壁面と略平行に拡がる平行面部を形
成する。加えて、リップ部を、そのリップ先端が上記平
行面部の孔軸方向一側端よりも孔軸方向他側に位置付け
られるよう形成し、上記平行面部との間に断面形状が略
三角形の環状の隙間を有するようにするものである。

【００１０】上記の構成の場合、孔軸方向一側からピス
トン体に作用する液圧が平行面部とリップ部背面との間
の略三角形断面の環状の隙間に集中的に作用し、その液
圧がリップ部の背面側からリップ部を摺動壁面側に押し
付けるように作用する。そして、そのリップ先端がピス
トン体の平行面部の孔軸方向一側端よりも孔軸方向他側
に位置付けられるため、作用している液圧が抜かれた場
合であっても、孔部の端部とリップ先端との干渉を防止
し得る。

【００１１】また、請求項３記載の発明では、請求項１
または請求項２記載の発明において、リップ部を、テー
パ面部から摺動壁面側に延びる法線と交差しないように
シール本体部から孔軸方向一側に離れた位置に形成する
ものである。

【００１２】上記の構成の場合、シール本体部から摺動
壁面に対しテーパ面部の法線方向に作用する反力と、リ
ップ部の摺動壁面に対する押付け力とが互いに独立して
生じる。このため、孔軸方向に互いに離れた位置に２つ
の接触反力ピークがより確実に生じて接触反力の分布形
状が２つの山型のものとなる。

【００１３】さらに、請求項４記載の発明では、請求項
１記載の発明において、孔部を円筒状に形成し、ピスト
ン体をその円筒状孔部に内嵌するドーナッツ状に形成す
る。そして、上記円筒状孔部の径方向に対し内向きの周
壁面に対するリップ部及びシール本体部を上記ピストン
体の外周面側に形成する一方、上記円筒状孔部の外向き
の周壁面に対するリップ部及びシール本体部を上記ピス
トン体の内周面側に形成するものである。

【００１４】上記の構成の場合、円筒状の孔部と、この
孔部に対し内嵌されるドーナッツ状のピストン体との間
をシールするリップ型シールにおいて、そのピストン体
の外周側及び内周側のそれぞれにリップ部及びシール本
体部が形成されて、内外周のそれぞれで孔軸方向に２つ
の接触反力ピークが生じることになる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基いて説明する。

【００１６】図１は、本発明の実施形態に係るリップ型
シール２を示し、３はそのリップ型シール適用したピス
トン体、４はこのピストン体３が内嵌される孔部であ
る。

【００１７】この実施形態は、軸体５の外周面５１と、
この軸体５を囲む外側ケース６の内周面６１とにより画
成された円筒状の孔部４に対し、無端のドーナッツ状の
ピストン体３が内嵌され、このピストン体３の孔軸Ｘ方
向一側（図１の左側）から作用する油圧により上記ピス
トン体３が孔軸Ｘ方向他側（同図の右側）に作動する場
合を示している。つまり、摺動壁面７として上記外周面
５１と内周面６１との２つの円周面があり、ピストン体
３の内外周のそれぞれに上記リップ型シール２が形成さ
れている。

【００１８】このような適用態様の具体例としては、自
動車の自動変速機内のクラッチ装置を油圧によりＯＮ・
ＯＦＦ作動させる場合があり、これを図２を用いて説明
すると、上記軸体５の外周面５１とハウジング６の内周
面６１（図１参照）とは、径方向外向きの円周面である
摺動壁面７と、これを囲む径方向内向きの円周面である
摺動壁面７とで構成され、これら２つの摺動壁面７，７
は自動変速機のハウジング８により一体に形成されてい
る。上記２つの摺動壁面７，７間に円筒状の孔部４とし
てのシリンダが画成され、この孔部４にドーナッツ状の
ピストン体３が内嵌されている。クラッチ部９は、ハウ
ジング８に対しスプライン結合等により孔軸方向（同図
の左右方向）に移動可能に接続された複数のプレッシャ
リング９１，９１，…と、回転部１０に対し上記と同様
に左右方向に移動可能に接続されて隣接するプレッシャ
リング９１，９１間に挟み込まれた複数のプレッシャプ
レート９２，９２，…とを備えている。そして、上記ピ
ストン体３が同図の左側から作動油の供給を受けて右側
に移動し上記各プレッシャリング９１及び各プレッシャ
プレート９２を固定部９３との間で挟み付けることによ
り上記回転部１０の回転を阻止する一方、上記作動油が
排出されてばね１１の付勢力により上記ピストン体３が
元の位置（図２に示す位置）に復元することにより上記
回転部１０の回転を許容するようになっている。

【００１９】以下、説明の簡略化のため図１のモデルを
用いて説明すると、上記ピストン体３は、板状部材のプ
レス加工により無端のドーナッツ状に形成されたもので
あり、底壁３１と、一対の溝壁３２，３２とから孔軸Ｘ
方向他側（同図の右側）に開口する溝型の断面を有して
いる。上記各溝壁３２は、底壁３１側から摺動壁面７と
平行に立ち上がる第１平行面部３２１と、この平行面部
３２１の右端から屈曲して摺動壁面７に徐々に近付くよ
うに傾斜するテーパ面部３２２と、このテーパ面部３２
２の右端から屈曲して上記摺動壁面７と平行に立ち上が
る第２平行面部３２３とを有するようにプレス成形され
ている。

【００２０】各リップ型シール２は、上記内外周の各溝
壁３２の第１平面部３２１からテーパ面部３２２にかけ
ての外表面に対し加硫接着により形成されたものであ
る。上記各リップ型シール２は、図３に詳細を示すよう
に、上記テーパ面部３２２と摺動壁面７との間を埋める
ように形成された略三角形の断面のシール本体部２１
と、このシール本体部２１の孔軸Ｘ方向他側端である左
端の摺動壁面７側（同図の上側）の部位から摺動面面７
に対し斜めに交差するように延びるリップ部２２とから
基本構成されている。なお、同図中２３は上記シール本
体部２１の第１平面部３２１側から延びてその第１平面
部３２１を被覆する被覆部である。

【００２１】上記リップ部２２は、シール本体部２１か
ら摺動壁面７に作用する反力の方向であるテーパ面部３
２２の法線Ｔと、上記リップ部２２から摺動壁面７に作
用する押付け力であるリップ部２２の背面２２１からの
液圧の作用線Ｑとが少なくとも摺動壁面７の孔部４側で
は交差しないように、シール本体部２１と孔軸Ｘ方向に
互いに離して形成されている。すなわち、上記法線Ｔ
と、液圧の作用線Ｑとが互いに交差しない、もしくは、
交差するとしても摺動壁面７より外方位置で交差するこ
とになるようにシール本体部２１がリップ部２２から孔
軸Ｘ方向に離して形成されている。要するに、上記シー
ル本体部２１からの摺動壁面７への反力と、リップ部２
２からの摺動壁面７への押付け力とが、摺動壁面７上の
孔軸Ｘ方向に互いに離れた２つの位置にそれぞれ作用す
るようにされている。また、上記リップ部２２は、その
リップ先端２２２が底壁３１の外表面位置よりも孔軸Ｘ
方向一側である右側に位置付けられており、また、上記
リップ部２２と、上記被覆部２３、すなわち、第１平面
部３２１との間には略三角形の断面の隙間１２が形成さ
れている。

【００２２】上記構成のリップ型シール２の場合、ピス
トン体３が孔部４に内嵌されて図３の左側から油圧Ｗが
作用すると、リップ部２２から摺動壁面７に対し上記内
嵌による曲げ復元力に加えてその背面２２１への油圧に
よる押付け力が作用線Ｑ方向に作用する一方、上記リッ
プ部２２の曲げ及び隙間１２を画成する壁面への油圧に
よってシール本体部２１が摺動壁面７の側に膨み出して
テーパ面部３２２からの反力として摺動壁面７を法線Ｔ
方向に押圧することになる。

【００２３】このため、摺動壁面７に対するリップ型シ
ール２の接触反力の分布は図４に示すように、リップ先
端２２２の位置を零として孔軸Ｘ方向一側（図３右側）
に向かいリップ部２２による接触反力ピークｐ1 と、シ
ール本体部２１による接触反力ピークｐ2 との２つの山
部を有する分布形状となる。従って、摺動壁面７とリッ
プ型シール２との間では、上記の２つの接触反力ピーク
の両位置で高い耐圧性を発揮してシール性の向上を図る
ことができる一方、リップ先端２２２等のリップ部２２
が万が一損傷してもシール本体部２１による他の接触反
力ピークの部分でのシール性が発揮されるため、より高
いフェールセーフを実現させることができる。

【００２４】＜他の実施形態＞なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではな
く、その他種々の実施形態を包含するものである。すな
わち、上記実施形態では、ピストン体３として第１平面
部３２１を有するものを示したが、これに限らず、少な
くともピストン体としてテーパ面部３２２を有するもの
であればよい。

【００２５】また、上記実施形態ではリップ型シール２
としてシール本体部２１とリップ部２２とを備えたもの
を示したが、これに限らず、リップ部２２に連続してピ
ストン体３の外表面に密着して形成されたシール部分で
あって、そのシール部分がリップ部２２とは独立して接
触反力ピークを生じ得るシール部分を備えておればよ
い。

【００２６】さらに、上記実施形態では円筒状孔部４に
ドーナッツ状ピストン体３が内嵌された場合を示した
が、これに限らず、円形断面の孔部に円形断面のピスト
ン体が内嵌されたものであってもよい。この場合には、
上記円形断面のピストン体の外周面に上記実施形態にお
けるテーパ面部３２２とシール本体部２１及びリップ部
２２との組み合わせを適用すればよい。

【００２７】

【実施例】本実施形態における作用・効果を実証するた
めに、上記実施形態（図３）をモデルとして有限要素法
（ＦＥＭ）解析を行った。以下にその解析結果を示す。

【００２８】図５は、リップ型シール２を備えたピスト
ン体３が孔部４内に内嵌された状態であって、油圧が
零、すなわち、油圧が作用していない状態についてのリ
ップ型シール２の変形性状と、応力状態と示すものであ
る。この場合、リップ部２２が摺動壁面７により曲げら
れてそのリップ部２１からシール本体部２１にかけて外
表面側の部位が引張応力（＋）の領域Ｒ1 ，Ｒ2 とな
り、隙間１２を囲む部位が圧縮応力（−）の領域Ｒ3 と
なる。上記引張応力（＋）の領域Ｒ1 ，Ｒ2 では外表面
側である程、高い引張応力（＋）を示す。加えて、その
引張応力（＋）の領域Ｒ2 がシール本体部２１の側に拡
がっており、シール本体部２１に対し、上記圧縮応力
（−）の領域Ｒ3 との関係で上記シール本体部２１の引
張応力（＋）の領域Ｒ2 が摺動壁面７に対し膨出する側
に引張られている。

【００２９】図６は、図５の状態から油圧Ｗが作用した
場合についてのリップ型シール２の変形性状と、リップ
型シール２を介在していることによるピストン体３のテ
ーパ面部３２２及び第１平面部３２１の各外表面位置か
ら摺動壁面７側への反力の大きさ及び方向（同図の矢印
参照）とを示すものである。この場合、シール本体部２
１の摺動壁面７の側への膨出及びこれに伴う圧縮により
テーパ面部３２２からその法線方向に反力が摺動壁面７
に対し作用する一方、リップ部２２の曲げ及び油圧Ｗに
よる押付け力により第１平面部３２１からその法線方向
に反力が摺動壁面７に対し作用する。

【００３０】図７は、図６と同様に油圧Ｗが作用した場
合についてのリップ型シール２の変形性状と、摺動壁面
７のリップ先端２２２から孔軸方向他側（同図の右側）
の各位置からリップ型シール２に対し作用する接触反力
の大きさ（同図の矢印参照）とを示すものである。これ
によれば、リップ部２２のリップ先端２２２のわずかに
右側位置で接触反力のピークが生じ、上記リップ部２２
の付値位置で接触反力が低減し、シール本体部２１の孔
軸方向中央付近で再び接触反力のピークが生じている。
この接触反力の変化を図８に示すと、リップ先端２２２
から孔軸方向他側にリップ部２２とシール本体部２１と
の互いに離れた位置に２つの接触反力ピークが生じてい
る。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明におけるリップ型シールによれば、ピストン体が孔部
に内嵌されてその孔軸方向一側から液圧が作用すると、
摺動壁面との間においてリップ部による接触反力ピーク
を生ずるとともに、シール本体部の圧縮に起因して摺動
壁面に対しテーパ面部の法線方向に反力が作用し、シー
ル本体部と摺動壁面との間にリップ部による接触反力ピ
ークとは別に他の接触反力ピークを生じさせることがで
き、摺動壁面の孔軸方向に互いに離れた位置に生ずる当
該２つの接触反力ピークによってピストン体と摺動壁面
との間のシール性（耐圧性）を向上させることができ
る。加えて、リップ部の先端等が万一損傷しても、シー
ル本体部による他の接触反力ピークの部分でのシール性
を発揮することができ、より高いフェールセーフを実現
させて耐久性の向上を図ることができる。

【００３２】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明による効果に加えて、孔軸方向一側からピスト
ン体に作用する液圧を平行面部とリップ部背面との間の
略三角形断面の環状の隙間に集中的に作用させてリップ
部を摺動壁面側に効果的に押し付けることができる上、
作用している液圧が抜かれた場合であっても、孔部の端
部とリップ先端との干渉を防止することができる。

【００３３】また、請求項３記載の発明によれば、請求
項１または請求項２記載の発明による効果に加えて、２
つの接触反力ピークを孔軸方向に互いに離れた位置に、
より一層確実に生じさせることができる。

【００３４】さらに、請求項４記載の発明によれば、請
求項１記載の発明による効果に加えて、円筒状の孔部
と、この孔部に対し内嵌されるドーナッツ状のピストン
体との間をシールするリップ型シールにおいても、シー
ル性の向上と、より高いフェールセーフの下での耐久性
の向上とを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を適用したピストン体の縦断
面図である。

【図２】図１のピストン体を適用したクラッチ装置の断
面説明図である。

【図３】図１の部分拡大図である。

【図４】リップ先端からの孔軸方向位置と接触反力との
関係図である。

【図５】図３に示す部分の油圧零状態における変形と発
生応力とを示すＦＥＭ解析図である。

【図６】図３に示す部分の油圧作用状態における変形と
ピストン体からの反力とを示すＦＥＭ解析図である。

【図７】図３に示す部分の油圧作用状態における変形と
摺動壁面からの接触反力とを示すＦＥＭ解析図である。

【図８】図７におけるリップ先端からの孔軸方向位置と
接触反力との関係図である。

【図９】従来のリップ型シールを示す図１相当図であ
る。

【図１０】図９のもののリップ先端からの孔軸方向位置
と接触反力との関係図である。

【図１１】図９とは異なる従来のリップ型シールを示す
部分断面図である。

【図１２】図１１の場合における力の合成を示す説明図
である。

【符号の説明】

２リップ型シール３ピストン体４孔部７摺動壁面２１シール本体部２２リップ部２２２リップ先端３２１第１平面部（平面部）３２２テーパ面部Ｘ孔軸

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】孔部に内嵌され孔軸方向一側から液圧を
受けることにより孔部内を孔軸方向他側に摺動するピス
トン体に設けられ、該ピストン体と孔部の摺動壁面との
間のシールを行なうリップ型シールであって、上記ピストン本体の周面に設けられたシール本体部と、
該シール本体部から連続して孔軸方向一側に向かい上記
摺動壁面に対し交差するように斜めに延びたリップ部を
有し、上記摺動壁面に接触したときの接触反力の分布に、上記
リップ部によって発生するピークに加えて、このピーク
の発生位置から孔軸方向他側に離れた位置に上記シール
本体部によって少なくとも１つの他のピークを発生する
ように、上記ピストン体の孔軸方向一側の周面に孔軸方
向一側に向かい上記摺動壁面から徐々に離れるテーパ面
部が形成され、且つ上記シール本体部は上記テーパ面部
と摺動壁面との間を埋めるように断面形状が略三角形に
形成されていることを特徴とするリップ型シール。
【請求項２】請求項１において、テーパ面部の孔軸方向一側端から孔軸方向一側に孔部の
摺動壁面と略平行に拡がる平行面部が形成されており、リップ部は、そのリップ先端が上記平行面部の孔軸方向
一側端よりも孔軸方向他側に位置付けられるよう形成さ
れ、上記平行面部との間に断面形状が略三角形の環状の
隙間を有していることを特徴とするリップ型シール。
【請求項３】請求項１または請求項２において、リップ部が、テーパ面部から摺動壁面側に延びる法線と
交差しないようにシール本体部から孔軸方向一側に離れ
た位置に形成されていることを特徴とするリップ型シー
ル。
【請求項４】請求項１において、孔部が円筒状に形成され、ピストン体がその円筒状孔部
に内嵌するドーナッツ状に形成され、上記円筒状孔部の径方向に対し内向きの周壁面に対する
リップ部及びシール本体部が上記ピストン体の外周面側
に形成されている一方、上記円筒状孔部の外向きの周壁
面に対するリップ部及びシール本体部が上記ピストン体
の内周面側に形成されていることを特徴とするリップ型
シール。