JP6458905B2 - シールリング - Google Patents

Description

本発明は、軸とハウジングの軸孔との間の環状隙間を封止するシールリングに関する。

自動車用のＡｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ（ＡＴ）やＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ（ＣＶＴ）においては、油圧を保持させるために、相対的に回転する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止するシールリングが設けられている。図１３及び図１４を参照して、従来例に係るシールリングについて説明する。図１３は従来例に係るシールリングにおける油圧を保持していない状態を示す模式的断面図である。図１４は従来例に係るシールリングにおける油圧を保持している状態を示す模式的断面図である。従来例に係るシールリング５００の場合、軸３００の外周に設けられた環状溝３１０に装着され、軸３００が挿通されるハウジング４００の軸孔の内周面と環状溝３１０の側壁面のそれぞれに摺動自在に接触することで、軸３００とハウジング４００の軸孔との間の環状隙間を封止するように構成される。

上記のような用途で用いられるシールリング５００においては、摺動トルクを十分に低くすることが要求される。そのため、シールリング５００の外周面の周長はハウジング４００の軸孔の内周面の周長よりも短く構成されており、締め代を持たないように構成されている。したがって、自動車のエンジンがかかり油圧が高くなっている状態においては、シールリング５００が油圧により拡径し、軸孔の内周面と環状溝３１０の側壁面に密着して十分に油圧を保持する機能を発揮する（図１４参照）。これに対して、エンジンの停止により油圧がかからない状態においてはシールリング５００が軸孔の内周面や環状溝３１０の側壁面から離れた状態となるように構成されている（図１３参照）。

上記のように構成されたシールリング５００の場合、油圧がかからない状態では封止機能を発揮しない。そのため、ＡＴやＣＶＴのように油圧ポンプによって圧送される油により変速制御が行われる構成においては、油圧ポンプが停止した無負荷状態（例えば、アイドリングストップ時）では、シールリング５００がシールしていた油がシールされずにオイルパンに戻って、シールリング５００の近傍の油がなくなってしまう。従って、この状態からエンジンを始動（再始動）させると、シールリング５００の近傍には油がなく潤滑のない状態で作動が開始されるので、応答性や作動性が悪いという問題がある。

特開２００９−２５７４３９号公報

本発明の目的は、流体圧力が低い状態においても封止機能を発揮させることのできるシールリングを提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。

すなわち、本発明のシールリングは、
軸の外周に設けられた環状溝に装着され、相対的に回転する前記軸とハウジングとの間の環状隙間を封止して、流体圧力が変化するように構成された密封対象領域の流体圧力を保持するシールリングであって、
樹脂製のシールリング本体と、
前記シールリング本体における径が最も大きな部位の外周面上に設けられるゴム状弾性体製の補助シールリングと、
を備え、
流体圧力が作用していない状態において、前記補助シールリングの外径が、前記ハウジングにおける前記軸が挿通される軸孔の内周面の内径よりも大きいことを特徴とする。

本発明によれば、流体圧力が作用していない状態において、補助シールリングの外径が、ハウジングにおける軸が挿通される軸孔の内周面の内径よりも大きくなるように構成されている。これにより、流体圧力が作用しているか否かに関係なく、補助シールリングが軸孔の内周面に対して密着した状態が維持される。これに伴い、流体圧力が作用している状態から作用していない状態に変化しても、シールリングが軸線方向に移動してしまうことも抑制される。従って、流体圧力が作用してない（差圧が生じていない）、または流体圧力が殆ど作用していない（差圧が殆ど生じていない）状態においても、密封機能が発揮される。これにより、密封対象領域の流体圧力が高まりだした直後から流体圧力を保持させることができる。

以上説明したように、本発明によれば、流体圧力が低い状態においても封止機能を発揮させることができる。

図１は本発明の実施例に係るシールリングの側面図である。 図２は本発明の実施例に係るシールリングの側面図の一部拡大図である。 図３は本発明の実施例に係るシールリングの側面図の一部拡大図である。 図４は本発明の実施例に係るシールリングを外周面側から見た図の一部拡大図である。 図５は本発明の実施例に係るシールリングを内周面側から見た図の一部拡大図である。 図６は本発明の実施例に係るシールリングの使用時の状態を示す模式的断面図である。 図７は本発明の実施例に係るシールリングの使用時の状態を示す模式的断面図である。 図８は本発明の実施例に係るシールリングにおける補助シールリングの変形例１を示す模式的断面図である。 図９は本発明の実施例に係るシールリングにおける補助シールリングの変形例２を示す模式的断面図である。 図１０は本発明の実施例に係るシールリングにおける補助シールリングの変形例３を示す模式的断面図である。 図１１は本発明の実施例に係るシールリングにおける補助シールリングの変形例４を示す模式的断面図である。 図１２は本発明の実施例に係るシールリングにおける補助シールリングの変形例５を示す模式的断面図である。 図１３は従来例に係るシールリングの使用時の状態を示す模式的断面図である。 図１４は従来例に係るシールリングの使用時の状態を示す模式的断面図である。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、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。なお、本実施例に係るシールリングは、自動車用のＡＴやＣＶＴなどの変速機において、油圧を保持させるために、相対的に回転する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する用途に用いられるものである。また、以下の説明において、「高圧側」とは、シールリングの両側に差圧が生じた際に高圧となる側を意味し、「低圧側」とは、シールリングの両側に差圧が生じた際に低圧となる側を意味する。

（実施例）
図１〜図７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は本発明の実施例に係るシールリングの側面図（概略的に示した側面図）である。図２は本発明の実施例に係るシールリングの側面図の一部拡大図であり、図１において丸で囲った部分の拡大図である。図３は本発明の実施例に係るシールリングの側面図の一部拡大図であり、図１において丸で囲った部分を反対側から見た拡大図である。図４は本発明の実施例に係るシールリングを外周面側から見た図の一部拡大図であり、図１において丸で囲った部分を外周面側から見た拡大図である。図５は本発明の実施例に係るシールリングを内周面側から見た図の一部拡大図であり、図１において丸で囲った部分を内周面側から見た拡大図である。図６及び図７は本発明の実施例に係る密封構造（シールリングの使用時の状態）を示す模式的断面図である。なお、図６は無負荷の状態を示し、図７は差圧が生じた状態を示している。また、図６，７中のシールリングは、図１中のＡＡ断面図に相当する。

＜密封構造及びシールリングの構成＞
特に、図１，図６及び図７を参照して、本発明の実施例に係る密封構造及びシールリングの構成について説明する。本実施例に係る密封構造は、相対的に回転する軸３００及びハウジング４００と、軸３００とハウジング４００（ハウジング４００における軸３００が挿通される軸孔の内周面）との間の環状隙間を封止するシールリング１０とから構成される。本実施例に係るシールリング１０は、軸３００の外周に設けられた環状溝３１０に装着され、相対的に回転する軸３００とハウジング４００との間の環状隙間を封止する。これにより、シールリング１０は、流体圧力（本実施例では油圧）が変化するように構成された密封対象領域の流体圧力を保持する。ここで、本実施例においては、図６及び図７中の右側の領域の流体圧力が変化するように構成されており、シールリング１０は図中右側の密封対象領域の流体圧力を保持する役割を担っている。なお、自動車のエンジンが停止した状態においては、密封対象領域の流体圧力は低く、無負荷の状態となっており、エンジンをかけると密封対象領域の流体圧力は高くなる。

本実施例に係るシールリング１０は、樹脂製のシールリング本体１００と、シールリング本体１００の外周面上に設けられるゴム状弾性体製の補助シールリング２００とから構成される。シールリング本体１００に用いられる材料の具体例としては、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などを挙げることができる。また、補助シールリング２００に用いられる材料の具体例としては、アクリルゴム（ＡＣＭ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）を挙げることができる。

そして、本実施例に係るシールリング１０においては、外力が作用していない（流体圧力が作用していない）状態において、補助シールリング２００の外径が、ハウジング４００における軸孔の内周面の内径よりも大きくなるように設定されている。

＜シールリング本体＞
本実施例に係るシールリング本体１００について、より詳細に説明する。シールリング本体１００には、周方向の１箇所に合口部１１０が設けられている。本実施例に係るシールリング本体１００は、断面が矩形の環状部材に対して、この合口部１１０が形成された構成である。ただし、これは形状についての説明に過ぎず、必ずしも、断面が矩形の環状部材を素材として、合口部１１０を形成する加工を施すことを意味するものではない。勿論、断面が矩形の環状部材を成形した後に、合口部１１０を切削加工により得ることもできるが、樹脂材料によっては、合口部１１０を有したものを成形することもでき、製法は特に限定されるものではない。

合口部１１０は、外周面側及び両側壁面側のいずれから見ても階段状の合わせ面（切断面）が設けられた、いわゆる特殊ステップカットを採用している。これにより、シールリング本体１００においては、合わせ面を介して一方の側の外周側には第１嵌合凸部１１１Ｘ及び第１嵌合凹部１１２Ｘが設けられ、他方の側の外周側には第１嵌合凸部１１１Ｘが嵌る第２嵌合凹部１１２Ｙと第１嵌合凹部１１２Ｘに嵌る第２嵌合凸部１１１Ｙが設けられている。なお、合わせ面を介して一方の側の内周面側の端面１１３Ｘと他方の側の内周側の端面１１３Ｙは互いに対向している。特殊ステップカットに関しては公知技術であるので、その詳細な説明は省略するが、熱膨張収縮によりシールリング本体１００の周長が変化しても安定した密封性を維持する特性を有する。なお、「合わせ面（切断面）」については、切削加工により得られる場合だけでなく、成形により得られる場合も含まれる。

＜補助シールリング＞
本実施例に係る補助シールリング２００について、より詳細に説明する。本実施例に係る補助シールリング２００は、シールリング本体１００における径が最も大きな部位の外周面上に設けられている。なお、本実施例に係るシールリング本体１００の外周面は円柱面である。「補助シールリング２００は、シールリング本体１００における径が最も大きな部位の外周面上に設けられている」とは、シールリング本体１００の外周面に対して装着用の溝を設けて、この溝に補助シールリング２００を装着させるような構成は採用していないことを意味する。この補助シールリング２００は、シールリング本体１００に対して、接着または一体成形等によって固定されている。なお、シールリング本体１００に対して補助シールリング２００を十分位置決めした状態で固定可能であれば、装着によって、補助シールリング２００をシールリング本体１００の外周面に設けることも可能である。また、補助シールリング２００は、シールリング本体１００の外周面に沿って、合口部１１０を除く全周に亘って設けられている（図４参照）。また、補助シールリング２００は、シールリング本体１００の幅方向の中心面に対して両側の２か所に設けられている（図４，図６及び図７参照）。更に、本実施例に係る補助シールリング２００は、中心軸線（軸３００の中心軸線）を含む面で切断した断面形状が三角形となるように構成されている（図６及び図７参照）。

＜シールリングの使用時のメカニズム＞
特に、図６及び図７を参照して、本実施例に係るシールリング１０の使用時のメカニズムについて説明する。図６は、エンジンが停止して、シールリング１０を介して左右の領域の差圧がなく（または、差圧が殆どなく）、無負荷の状態を示している。なお、図６中のシールリング１０は、図１中のＡＡ断面に相当する。図７は、エンジンがかかり、シールリング１０を介して、左側の領域に比べて右側の領域の流体圧力の方が高くなった状態を示している。なお、図７中のシールリング１０は図１中のＡＡ断面に相当する。

上記の通り、本実施例に係るシールリング１０においては、流体圧力が作用していない状態において、補助シールリング２００の外径が、ハウジング４００における軸孔の内周面の内径よりも大きくなるように設定されている。従って、無負荷状態においては、左右の領域の差圧がないものの、シールリング１０の外周面（より具体的には、補助シールリング２００の外周面）は、ハウジング４００の軸孔の内周面に接した状態を維持する（図６参照）。

そして、エンジンがかかり、差圧が生じた状態においては、高圧側（Ｈ）からの流体圧力によって、シールリング１０は、環状溝３１０における低圧側（Ｌ）の側壁面に密着した状態となる。なお、シールリング１０は、ハウジング４００における軸孔の内周面に対して接した状態を維持していることは言うまでもない。そして、軸３００とハウジング４００が相対的に回転している間、シールリング本体１００の側面と環状溝３１０の側壁面との間で摺動しながら接触した状態が維持される。なお、ゴム状弾性体製の補助シールリング２００とハウジング４００の軸孔内周面との間においては、摩擦力を高くし、摺動しないように設計されている。これにより、補助シールリング２００の摺動摩耗を抑制することができる。以上より、軸３００とハウジング４００との間の環状隙間が封止された状態となる。また、その後、エンジンが停止して、無負荷状態になっても、シールリング１０の外周面はハウジング４００の軸孔の内周面に密着しており、シールリング１０は軸線方向（軸３００の中心軸線方向）には殆ど移動しない。つまり、シールリング１０は、環状溝３１０における低圧側（Ｌ）の側壁面に密着した状態を維持している。従って、無負荷状態においても、軸３００とハウジング４００との間の環状隙間が封止された状態が維持される。

＜本実施例に係るシールリングの優れた点＞
本実施例に係るシールリング１０によれば、流体圧力が作用していない状態において、補助シールリング２００の外径が、ハウジング４００における軸孔の内周面の内径よりも大きくなるように構成されている。これにより、流体圧力が作用しているか否かに関係なく、補助シールリング２００が軸孔の内周面に対して密着した状態が維持される。また、流体圧力が作用している状態から作用していない状態に変化しても、シールリング１０が軸線方向に移動してしまうことも抑制される。従って、流体圧力が作用してない（差圧が生じていない）、または流体圧力が殆ど作用していない（差圧が殆ど生じていない）状態においても、密封機能が発揮される。これにより、密封対象領域の流体圧力が高まりだした直後から流体圧力を保持させることができる。

つまり、アイドリングストップ機能を有するエンジンにおいては、エンジン停止状態からアクセルが踏み込まれることでエンジンが始動することによって、密封対象領域側の油圧が高まりだした直後から油圧を保持させることができる。ここで、一般的には、樹脂製のシールリングの場合、流体の漏れを抑制する機能はあまり発揮されない。しかしながら、本実施例に係るシールリング１０においては、無負荷状態においても、軸３００とハウジング４００との間の環状隙間が封止された状態が維持されるため、流体の漏れを十分抑制する機能が発揮される。そのため、エンジンが停止することでポンプなどによる作用が停止した後も、しばらくの間差圧が生じた状態を維持させることが可能となる。従って、アイドリングストップ機能を有するエンジンにおいて、エンジンの停止状態がそれほど長くない場合には、差圧が生じた状態を維持できるので、エンジンを再始動させた際に、その直後から好適に流体圧力を保持させることができる。

なお、本実施例に係るシールリング１０は、幅方向の中心面に対して対称的な形状をなしている。従って、環状溝３１０内にシールリング１０を取り付ける際に、取付方向を気にする必要がなく、装着性に優れている。また、高圧側と低圧側が入れ替わるような環境下でも用いることができる。

（その他）
上記実施例においては、補助シールリング２００の断面形状が三角形の場合の構成を示した。しかしながら、本発明における補助シールリングの形状は、これに限らず、様々な構成を採用し得る。例えば、図８に示す変形例１のように、断面形状について、傾斜面が湾曲面で構成された略三角形の補助シールリング２１０を採用することができる。また、図９に示す変形例２のように、断面形状が半円形の補助シールリング２２０を採用することもできる。また、図１０に示す変形例３のように、断面形状が台形の補助シールリング２３０を採用することもできる。更に、図１１に示す変形例４に示すように、断面形状が矩形の補助シールリング２４０を採用することもできる。

また、上記実施例においては、補助シールリング２００が、シールリング本体１００の幅方向の中心面に対して両側の２か所に設けられる場合を示した。しかしながら、本発明においては、補助シールリングの配置位置や配置個数については、特に限定されるものではない。例えば、図１２に示す変形例５のように、断面形状が矩形の補助シールリング２５０を、シールリング本体１００の外周面全体を覆うように設ける構成を採用することもできる。

また、上記実施例においては、シールリング本体１００の断面形状が矩形の場合の構成を示した。しかしながら、本発明におけるシールリング本体の形状は、これに限らず、様々な形状を採用し得る。例えば、断面が矩形の環状部材の両側面に対して、それぞれ矩形の環状の切り欠きを設ける構成を採用することもできる。この場合、両側面のうち、内周面側に切り欠きを設けても良いし、外周面側に切り欠きを設けても良い。これにより、シールリング本体の断面形状はＴ字形状となる。また、断面が矩形の環状部材の両側面に対して、それぞれ動圧が発生する溝を設ける構成を採用することもできる。

また、上記実施例においては、合口部１１０が特殊ステップカットの場合を示した。しかしながら、合口部については、各種公知技術を採用できる。例えば、ストレートカット，バイアスカット，ステップカットなどを採用することもできる。これらについては、公知技術であるので、その詳細な説明は省略するが、ストレートカットは、径方向に真っ直ぐ切断される構造である。また、バイアスカットは、径方向に対して斜めに切断される構造である。また、ステップカットは、外周面及び内周面から見て階段状に切断され、両側面から見ると直線状に切断される構造、又は、両側面から見ると階段状に切断され、外周面及び内周面から見ると直線状に切断される構造である。なお、これらの切断構造については、文字通り切断により形成される場合の他、成形により形成される場合もある。また、合口部を設けずにエンドレス（無端状）のシールリングとすることも可能である。

１０ シールリング
１００ シールリング本体
１１０ 合口部
１１１Ｘ 嵌合凸部
１１１Ｙ 嵌合凸部
１１２Ｘ 嵌合凹部
１１２Ｙ 嵌合凹部
１１３Ｘ 端面
１１３Ｙ 端面
２００，２１０，２２０，２３０，２４０，２５０ 補助シールリング
３００ 軸
３１０ 環状溝
４００ ハウジング

Claims (1)

1. 軸の外周に設けられた環状溝に装着され、相対的に回転する前記軸とハウジングとの間の環状隙間を封止して、流体圧力が変化するように構成された密封対象領域の流体圧力を保持するシールリングであって、
   樹脂製のシールリング本体と、
   前記シールリング本体における径が最も大きな部位の外周面上に設けられるゴム状弾性体製の補助シールリングと、
   を備え、
   流体圧力が作用していない状態において、前記補助シールリングの外径が、前記ハウジングにおける前記軸が挿通される軸孔の内周面の内径よりも大きいことを特徴とするシールリング。

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