(57)【要約】【課題】自動変速機に用いられるシール装置において、シールリングにオイル圧のかからない状況においてもオイル漏れがなく、また、従来技術では困難であった組立工程の効率を低下させることなく組み付けを可能とするシール装置を提供する。【解決手段】合口のある摺動性の良好な外リングと外リングを外側部材に押圧可能な弾力性のある内リングを用い、シールリングにオイル圧のかからない状態においては、外リング外周面と外側部材の内周面の間、及び内リング内周面とシールリング溝底面の間にてシールし、且つ、少なくとも外リングの合口を意図的に突き当てることによって、オイル漏れ量ゼロを実現する。また、外リングと内リングとを接合一体化し、組合せリングとしても合口をもつ位置関係を維持して、組立工程の高い作業効率を実現する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側部材及び内側部材の間のオイルをシールするための前記外側部材の内周面に対向する前記内側部材の外周面に設けられたシールリング溝にシールリングを装着するシール装置であって、前記シールリングが合口を有する外リングと内リングとを組み合わせた構造体からなり、少なくとも前記外リングの合口が突き当たり、前記内リングは圧縮されて外周面が前記外リングの内周面に、内周面が前記シールリング溝の底面に密着していることを特徴とするシール装置。
【請求項２】
前記外リングの外径が前記外側部材の内径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のシール装置。
【請求項３】
前記外リングの外径が前記外側部材の内径に対し0.05〜1％大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載のシール装置。
【請求項４】
前記外リングの断面の外周が円弧状であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のシール装置。
【請求項５】
前記内リングの合口が前記内リングの幅方向にステップ形状であることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のシール装置。
【請求項６】
前記外リングの合口と前記内リングの合口が重ならない位置関係で前記内リングを前記外リングに接合一体化したことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のシール装置。
【請求項７】
前記外リングの合口と前記内リングの合口の前記位置関係において、前記内リングの合口が前記外リングの合口から前記外リングの厚さ寸法の2〜10倍ずらした関係にあることを特徴とする請求項６に記載のシール装置。
【請求項８】
前記内リングがフッ素ゴムからなることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載のシール装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動変速機に用いられるシール装置に関し、さらに詳しくは、無段変速機（以下「CVT」という。）やステップ自動変速機（以下「AT」という。）のシール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
CVTやATにおいては、オイルポンプによって加圧されたトランスミッションオイル（以下「オイル」という。）が、プーリーベルトの可変、クラッチの切換、ブレーキバンドの作動、トルクコンバータの作動圧、回転部分の潤滑などに使用されている。
【０００３】
例えば、CVTにおいては、一対のプーリを駆動側及び被駆動側の回転軸に装着し、両プーリ間にエンドレスベルトを架け渡して両回転軸同士を連結する。駆動側プーリは可動シーブ及び固定シーブを有し、被駆動側プーリも可動シーブ及び固定シーブを有している。また、両プーリの可動シーブ側には駆動側オイル室及び被駆動側オイル室が設けられており、各オイル室に供給される作動圧によって両プーリの可動シーブが軸方向に移動し、すなわち、両プーリの溝幅が可変され、変速制御が行われる。シールリングは、内側部材（例えば、軸）の外周面に設けられたシールリング溝に装着され、オイルポンプから供給されるオイルの圧力をシールリングの側面と内周面で受け、反対側の側面と外周面とでシールリング溝の側面と外側部材（例えば、ハウジング）の内周面とをシールする機能を有している。内側部材と外側部材はプーリの溝幅を変えるため、軸方向に相対的に摺動する。従って、シールリングはその外周面が外側部材の内周面に対し軸方向に摺動する。
【０００４】
シールリングのシール性に関しては、もちろん、オイル漏れ量は少ないことが望ましかったが、これまでは、オイルの圧力を保持する目的を達成することが第一であり、オイル漏れ量を厳密に制御するものではなかった。しかしながら、エンジンの高性能化に対応した耐久性や信頼性の向上、さらには省エネを目的としたオイルポンプのコンパクト化や軽量化、より精密な電子制御実現のためのオイル漏れ量の安定など厳しい仕様が要求されてきている。極論をいえば、エンジンの停止したオイルポンプの作動しない状況、すなわち、シールリングにオイル圧がかからない状況においても、オイル漏れのないことが要求されている。
【０００５】
シールリングによるシールにおいては、リングの側面と外周面とでシールリング溝の側面と外側部材の内周面とをシールできれば、オイル漏れ量の多くはリング合口を経由する。これまでオイル漏れ量を少なくするには、もっぱら特殊合口の形状、構造が検討されてきたが、必ず合口は存在するためオイル漏れ量をゼロにすることは不可能であった。よって、オイル漏れ量をゼロにするという課題は、合口のないシールリングを使用しなければ解決できないと考えられてきた。
【０００６】
合口のないシールリングとしては、例えば、市販の油圧用パッキンが利用できる。これはポリテトラフルオロエチレン（PTFE）製の合口のないシールリングと合成ゴム製のＯ-リングを組み合わせたもので、構造上、図９に示すように、シールリングにオイル圧がかからない状況においてもオイル漏れ量をゼロにすることができる。
【０００７】
但し、上記の組合せリングは、オイル漏れ量をゼロにすることができるものの、合口がないということに起因してCVTの組立工程における効率という観点で難点が多いのが実情である。すなわち、この組合せリングをシールリング溝に装着するには、Ｏ-リングもPTFEシールリングも内側部材の端部から拡張して溝に組み付けなければならなく、またＯ-リングを組み付けた後にPTFEシールリングを組み付けるという組み付け作業を2度必要とし、さらに外側部材への挿入前にはPTFEシールリングを縮径する必要が生じる（特殊な治具を考案する必要がある）というように、従来の合口のあるシールリングに比べ著しく組立工程の効率が低下するという難点がある。
【０００８】
合口のないシールリングの装着性を改善する試みが特許文献１や特許文献２で行われたが、まだまだ課題の多いのが実情である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−１９０６４３号公報
【特許文献２】特開２００８−１９０６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、エンジンの停止したオイルポンプの作動しない状況、すなわち、シールリングにオイル圧がかからない状況においても、オイル漏れのないシール装置を提供すること、特に、前記従来技術では困難であった組立工程の効率を低下させることなく組み付けを可能とするシールリングの構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、基本的には、組み付け性を考慮して合口のあるシールリングを使用する。具体的には、合口のある摺動性の良好な外リングと外リングを外側部材に押圧可能な弾力性のある内リングとを用いる。シールリングにオイル圧がかからない状態においては、外リング外周面と外側部材の内周面の間、及び内リング内周面とシールリング溝底面の間にてシールする。従って、オイル漏れ量ゼロを目指すには合口が問題になるのであるが、本発明者は、鋭意研究の結果、少なくとも外リングの合口を意図的に突き当てることによってオイル漏れ量ゼロを実現できることに想到した。
【００１２】
すなわち、本発明のシール装置は、外側部材及び内側部材の間のオイルをシールするための前記外側部材の内周面に対向する前記内側部材の外周面に設けられたシールリング溝にシールリングを装着するシール装置であって、前記シールリングが合口を有する外リングと内リングとを組合せた構造体からなり、少なくとも前記外リングの合口が突き当たり、前記内リングは圧縮されて外周面が前記外リングの内周面に、内周面が前記シールリング溝の底面に密着していることを特徴とする。ここで、外リングが変形することなく合口が突き当たった状態を維持するためには、外リングの外径を外側部材の内径よりも大きくする必要がある。また、外リングの断面の外周は円弧状でもよく、合口は公知のストレート形状でもアングル形状でもステップ形状でもよい。一方、内リングの合口はシール性の観点から内リングの幅方向にステップ形状が好ましい。
【００１３】
さらに、本発明のシール装置は、外リングの合口と内リングの合口が重ならないものの組合せリングとして合口を有するような位置関係、すなわち、合口の位置をずらした形で、接合一体化してもよい。この位置関係により接合一体化しても組合せリングとして合口をもつことができる。また、内リングにはフッ素ゴムが使用されてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のシール装置は、合口のある摺動性の良好な外リングと外リングを外側部材に押圧可能な弾力性のある内リングとを用い、シールリングにオイル圧のかからない状態においては、外リング外周面と外側部材内周面の間、及び内リング内周面とシールリング溝底面の間にてシールし、さらに少なくとも外リングの合口を意図的に突き当てているため、従来の合口のあるシールリングでは実現できなかったオイル漏れ量をゼロとすることを可能にする。もちろん、オイル圧のかかった状態においては、従来のシールリングと同様に、シールリングの側面と外周面でシールする。本発明では、その場合も内リングの内周面でのシール機能は失われていない。また、本発明のシールリングは、外リングと内リングとを接合一体化し、組合せリングとしても合口をもつ位置関係にあるため、シールリングの内側部材への組み付け作業が極めて容易である。しかも接合一体化しているため組み付け作業は1度ですむ。外側部材への挿入に際しても、合口を有しているため縮径治具を必要としない。オイル漏れ量ゼロを可能にするシールリングとしては、組立工程の極めて高い作業効率を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】外リングと内リングからなる組合せシールリングが、本発明のシール装置の内側部材に設けられたシールリング溝に装着され、外側部材内に挿入された様子を模式的に示す断面図である。
【図２】外周面が断面円弧状の外リングを装着した本発明のシール装置を示す断面図である。
【図３】外リングと内リングからなる本発明の組合せリングを外側部材内に挿入したときの外リングと内リングの合口近傍をリング軸方向から見た図であり、同図３（a）は外リングと内リングの両方の合口が突き当たった状態を示した図であり、同図３（b）は外リングの合口のみが突き当たった状態を示した図である。
【図４】外リング又は内リングの代表的な合口の形状を示す図であり、同図４（a）はストレート形状、同図４（b）はアングル形状、同図４（c）はステップ形状の合口部を示す図である。各上段の図はリング軸に垂直な方向から見た合口部、各下段の図はリング軸方向から見た合口部を示す。
【図５】外リングと内リングからなる本発明の組合せリングのシールリング溝への装着前の合口近傍の状態を示し、組合せリングとしても合口を有する状態を示した図である。
【図６】外リングと内リングからなる本発明の組合せリングを外側部材内へ挿入する様子を示す図であり、同図６（a）は組合せシールリングの合口を閉じながら外側部材に挿入する状態を示す断面図であり、図６（b）は組合せシールリングが外側部材に挿入された後の状態を示す断面図である。
【図７】本発明の内リングを平面に展開したときの図であり、同図７（a）は帯形状、同図７（b）は波形状、同図７（c）はパルス波形状を示す展開図である。
【図８】オイル漏れ試験器の概念図である。
【図９】合口のないシールリングと合成ゴム製のＯ-リングを組み合わせた従来のシール装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本発明の実施態様を示すシール装置の内側部材に設けられたシールリング溝に装着した組合せシールリングを示す。組合せシールリングは摺動性の良好な外リング1と弾力性の高い内リング2とからなり、シール装置の内側部材に設けられたシールリング溝5に装着され、外リング1の外周面6が外側部材3の内周面7に、外リング1の側面8が溝5の側面9に接している。内リング2は外リング1によってシールリング溝5の底面に対し圧縮され、内リング2の外周面10を外リングの内周面11に、内周面12をシールリング溝の底面13に密着させている。図示していなオイルポンプが作動し、オイル14が加圧されたときは、組合せシールリングはシールリング溝の側面9に押圧され、外リング1の外周面6と外側部材3の内周面7の間で摺動する。摺動が良好なのは、内リング2の内周面12がシールリング溝5の底面13に密着して、シールリング内周面12にオイル圧がかからないためと考えられる。すなわち、外リング1を外側部材内周面7に押圧するのは、もっぱら内リング2の弾性力のみで比較的小さい力だからである。外リング１の外周面6と外側部材3の内周面7の摺動部の当たり面を確保し、且つ摩擦力を小さくするには、外リング1の断面の外周が円弧状であることが好ましい。外周が円弧状を示す実施態様を図２に示す。
【００１７】
図３は、本発明の組合せリングを外側部材内に挿入したときの外リング1と内リング2の合口近傍の状態を示す。図３（a）では、外リング1の合口15は突き当たり、内リング2の合口16も突き当たっている。図３（b）では、外リング1の合口15は突き当たっているが、内リング2の合口16は突き当たってなく合口隙間17を生じている。外リング1が変形することなく合口15が突き当たった状態を維持するためには、外リングの外径を外側部材の内径よりも大きくする必要がある。好ましくは、外リングの外径は外側部材の内径に対し0.05〜1％大きくする。外リングの外径を外側部材の内径よりも1％以上大きくすると、合口が突き当たった後、外リングの外径が外側部材の内径に沿った形で吸収されず変形してしまうので好ましくない。外リング1の合口はストレート形状を示しているが、ストレート形状に限るものではなくアングル形状でもステップ形状でもよい。ステップ形状は特に好ましい。図４は代表的な合口の形状を示す。図４（a）の上段の図はストレート形状のリング軸に垂直な方向から見た合口部、下段の図はストレート形状のリング軸方向から見た合口部を示す。図４（b）はアングル形状の合口部、図４（c）はステップ形状の合口部を示す。内リングの合口は、合口を突き当てる場合はその合口形状は何れの形状でもよいが、合口を突き当てない場合はシール性の観点から、リングの幅方向にステップをもつ図４（c）のステップ形状が好ましい。
【００１８】
図５は、本発明の組合せリングのシールリング溝への装着前の合口近傍の状態を示す。外リング1と内リング2は接着剤9で接合し一体化するが、外リングの合口15と内リングの合口16が重ならない、すなわち、合口形状にもよるが外リングの合口15と内リングの合口16とが干渉しないような位置関係で接合するものとする。好ましくは、外リングの合口と内リングの合口の距離lを外リングの厚さ寸法a1の2〜10倍ずらした形（l＝2〜10×a1）で、接合一体化する。但し、距離lが外リングの厚さ寸法a1の10倍を越えると、外リングと内リングの合口が離れすぎてシールリングのシールリング溝への装着が困難になって好ましくない。
【００１９】
図６は、本発明の組合せリングを外側部材内へ挿入する様子を示す。図６（a）は組合せシールリングの合口を閉じながら外側部材3に挿入する状態を示しており、図６（b）は組合せシールリングが外側部材3に挿入された後の状態を示す。図示していないが、外リングの外周面と側面のエッジ部は外側部材3への挿入を容易にするため、面取又はラウンド処理してもよい。内リング2は外側部材内に挿入されたときには圧縮され、外リング1を外側部材3の内周面に押圧する機能をもつ。内リング2を均等に圧縮する観点からは、外リングの断面の内周側は軸に平行な直線であることが好ましい。また、内リングの幅は、外リングの幅と等しいか又は内リングが圧縮されたときの逃げを考慮し小さくてもよいが、小さい場合は図７に示すように図７（a）の単純な帯形状に限らず、図７（b）の波形状又は図７（c）のパルス波形状でもよい。図７（b）や図７（c）では、内リングの幅h2は外リングの幅h1に対し小さく製作されているが、平面に展開したときの下端と上端の距離がh1になるように調整されている。これにより、外リングと内リングの中心が揃って外リングをバランス良く押圧できる。
【００２０】
本発明に用いる外リングには、優れた摺動特性、耐熱性等を有するポリテトラフルオロエチレン（PTFE）やポリエーテルエーテルケトン（PEEK）などをカーボン又は炭素繊維等で強化した所謂エンジニアリングプラスチックが好ましく用いられる。また、内リングには、比較的耐熱性があって弾力性のある工業用ゴムが用いられるが、フッ素ゴムが特に好ましい。
【実施例】
【００２１】
実施例１〜６
カーボン粉末を複合したPTFE材料を用いて、外径146.3 mm、厚さ寸法（a1）1.8 mm、幅寸法（h1）2.2 mm、合口形状がステップの外リングを作製し、厚さ寸法（a2）1.5 mm、幅寸法（h2）1.8 mmのフッ素ゴムシートを外リングの内周に接着剤を用いて接合することによって、組合せシールリングを作製した。ここで、内リングの合口形状はストレートとし、外リングの合口から約10 mmずらして接合した。この組合せシールリングを、図８にその概略を示す漏れ試験器の内側部材4に設けられたシールリング溝5に装着し、外側部材3に挿入した。漏れ試験器の軸4の外径は145.0 mm、外側部材3の内径は145.5 mm、シールリング溝5の溝底径は139.0 mm、溝幅は2.4 mmである。漏れ試験は、表１に示す実施例１〜６の6条件で行い、オイル排出孔19から回収されたオイルの量を測定した。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
実施例１及び２はエンジン停止後のオイルポンプの作動しない状態からのオイル漏れを模試したものであり、合口のオイル漏れに対する影響をみている。実施例３及び４はオイル温度サイクルのオイル漏れに対する影響、実施例５及び６は加圧サイクルのオイル漏れに対する影響をみたものである。何れの場合も漏れは生じなかった。すなわち、本発明のシール装置はシールリングにオイル圧がかからない状況においてもオイル漏れのないことが確認できた。
【００２４】
比較例１〜２
実施例１と同じPTFE複合材料を用いて、外径145.3 mm、厚さ寸法（a1）2.3 mm、幅寸法（h1）2.2 mm、合口形状がステップのシールリングを作製した。実施例１と同様に、このシールリングを図８に示す漏れ試験器に装着し、実施例1及び２と同じ試験条件で漏れ試験を行った。その結果、比較例1及び２の何れの場合もオイル圧が作用しないため、24時間後にはオイル室のオイルのほとんどが流出していた。
【符号の説明】
【００２５】
1       外リング
2       内リング
3       外側部材
4       内側部材
5       シールリング溝
6       外リングの外周面
7       外側部材の内周面
8       外リングの側面
9       シールリング溝の側面
10       内リングの外周面
11       外リングの内周面
12       内リングの内周面
13       シールリング溝の底面
14       オイル
15       外リングの合口
16       内リングの合口
17       内リングの合口隙間
18       オイルの導入孔
19       オイルの排出孔
101       合口のないシールリング
102       Ｏ-リング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2011027141.tif 000009
【図７】
2011027141.tif 000010
【図８】
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【図９】
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