(57)【要約】【課題】シールリングの装着向きに依存されることなく、回転トルクの低減を図ることのできる密封構造を提供する。【解決手段】環状隙間内において、シールリング３００を介して両側に差圧が生じた場合に、シールリング３００が、環状溝１１０における低圧側（Ｌ）の側壁面に密着し、ハウジング２００の軸孔の内周面に摺動することで前記環状隙間が封止される密封構造であって、シールリング３００における外径の最も大きな部位は円柱面で構成されると共に、前記軸孔の内周面のうちシールリング３００の外周面が摺動する部分を含む領域は、低圧側（Ｌ）から高圧側（Ｈ）に向かって拡径する傾斜面により構成されていることを特徴とする。【選択図】図１
2019094939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸孔を有するハウジングと、
前記軸孔に挿通され、前記ハウジングに対して相対的に回転する軸と、
前記軸の外周に設けられた環状溝に装着され、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樹脂製のシールリングと、
を備え、
前記環状隙間内において、前記シールリングを介して両側に差圧が生じた場合に、前記シールリングが、前記環状溝における低圧側の側壁面に密着し、前記軸孔の内周面に摺動することで前記環状隙間が封止される密封構造であって、
前記シールリングにおける外径の最も大きな部位は円柱面で構成されると共に、
前記軸孔の内周面のうち前記シールリングの外周面が摺動する部分を含む領域は、低圧側から高圧側に向かって拡径する傾斜面により構成されていることを特徴とする密封構造。
【請求項２】
前記シールリングは、該シールリングの中心軸線方向の幅の中心に対して対称形状であることを特徴とする請求項１に記載の密封構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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密封構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。このようなシールリングにおいては、燃費を低くするために、シールリングにおける回転トルク（回転時の摺動トルク）の低減が求められている。図８を参照して、従来例に係る密封構造について説明する。図８は従来例１に係る密封構造の模式的断面図である。なお、図８においては、図中右側が高圧側（Ｈ）であり、図中左側が低圧側（Ｌ）である。
【０００３】
従来例１に係るシールリング６００は、軸１００の外周に設けられた環状溝１１０に装着される。そして、シールリング６００が、軸１００が挿通されるハウジング５００の軸孔の内周面に対して密着し、かつ環状溝１１０の低圧側（Ｌ）の側壁面に摺動自在に接触することで、軸１００とハウジング５００の軸孔との間の環状隙間を封止するように構成される。
【０００４】
この従来例に係るシールリング６００においては、両側面における内周面側に、それぞれ環状の切欠き部６１０を有している。つまり、シールリング６００について、その中心軸線を含む面で切断した断面の形状はＴ字形状となっている。
【０００５】
以上のように構成されるシールリング６００の場合、切欠き部６１０が設けられた部位においては、両側から流体圧力が作用する。そのため、これらの流体圧力は相殺される。従って、切欠き部６１０が設けられた部位については、環状溝１１０の側壁面に対するシールリング６００による摺動抵抗には影響しない。つまり、環状溝１１０の側壁面に対するシールリング６００による摺動抵抗は、シールリング６００の高圧側（Ｈ）の側面のうち、切欠き部６１０が設けられていない部位に対して作用する流体圧力にのみ依存する。従って、切欠き部６１０が設けられてない部位の径方向の幅を狭くするほど、摺動抵抗を低減させることができる。なお、図中の矢印は、シールリング６００に作用する流体圧力の様子を示している。
【０００６】
しかしながら、シールリング６００を環状溝１１０の側壁面に対して確実に摺動させるようにするためには、シールリング６００の側面のうち切欠き部６１０が設けられていない部位の径方向の幅を、軸１００とハウジング５００の軸孔との間の環状隙間の幅に、各部材の公差を加えた幅よりも広くしなければならない。また、ハウジング５００に対して軸１００が偏心する場合には、偏心分も考慮しなければならない。従って、使用環境によっては、シールリング６００の側面のうち切欠き部６１０が設けられていない部位の径方向の幅を狭くするのには限度があり、回転トルクを十分に低減させることができない場合がある。
【０００７】
そこで、シールリングの外周面をハウジングの軸孔の内周面に対して摺動させるようにし、かつ回転トルクを低減させる技術も知られている。図９を参照して、そのような従来技術について説明する。図９は従来例２に係る密封構造の模式的断面図である。なお、図９においては、図中右側が高圧側（Ｈ）であり、図中左側が低圧側（Ｌ）である。
【０００８】
従来例２に係るシールリング７００は、軸１００の外周に設けられた環状溝１１０に装着される。そして、シールリング７００が、環状溝１１０の低圧側（Ｌ）の側壁面に密着し、かつ軸１００が挿通されるハウジング５００の軸孔の内周面に対して摺動自在に接触することで、軸１００とハウジング５００の軸孔との間の環状隙間を封止するように構成される。
【０００９】
この従来例２に係るシールリング７００は、高圧側（Ｈ）かつ外周面側にテーパ面７１０が設けられている。このシールリング７００においては、テーパ面７１０が設けられた部位においては、外周面側と内周面側の双方から流体圧力が作用する。そのため、これらの流体圧力は相殺される。従って、テーパ面７１０が設けられた部位については、ハウジング５００の軸孔の内周面に対するシールリング７００による摺動抵抗には影響しない。つまり、ハウジング５００の軸孔の内周面に対するシールリング７００による摺動抵抗は、シールリング７００の内周面における軸線方向の領域のうち、テーパ面７１０が設けられていない範囲に対して作用する流体圧力にのみ依存する。従って、当該範囲を狭くするほど、摺動抵抗を低減させることができる。なお、図中の矢印は、シールリング７００に作用する流体圧力の様子を示している。
【００１０】
この従来例２に係るシールリング７００の場合には、上記従来例１に係るシールリング６００の場合のような問題は生じない。しかしながら、この従来例２に係るシールリング７００の場合には、環状溝１１０にシールリング７００を装着させる際に、テーパ面７１０が高圧側（Ｈ）を向くように装着させる必要がある。仮に、テーパ面７１０が低圧側（Ｌ）を向くように環状溝１１０に装着されてしまうと、流体圧力を相殺させる効果が得られないため、回転トルクを低減させることができなくなってしまう。また、シールリング７００の低圧側（Ｌ）の側面が環状溝１１０の側壁面に対して摺動してしまうおそれもある。従って、シールリング７００のテーパ面７１０が低圧側（Ｌ）を向いて環状溝１１０に装着されてしまうことのないように、何らかの手段を設けなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第５５９８０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、シールリングの装着向きに依存されることなく、回転トルクの低減を図ることのできる密封構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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。
【００１４】
本発明の密封構造は、
軸孔を有するハウジングと、
前記軸孔に挿通され、前記ハウジングに対して相対的に回転する軸と、
前記軸の外周に設けられた環状溝に装着され、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樹脂製のシールリングと、
を備え、
前記環状隙間内において、前記シールリングを介して両側に差圧が生じた場合に、前記シールリングが、前記環状溝における低圧側の側壁面に密着し、前記軸孔の内周面に摺動することで前記環状隙間が封止される密封構造であって、
前記シールリングにおける外径の最も大きな部位は円柱面で構成されると共に、
前記軸孔の内周面のうち前記シールリングの外周面が摺動する部分を含む領域は、低圧側から高圧側に向かって拡径する傾斜面により構成されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、シールリングにおける外径の最も大きな部位は円柱面で構成され、軸孔の内周面のうちシールリングの外周面が摺動する部分を含む領域は、低圧側から高圧側に向かって拡径する傾斜面により構成されている。従って、差圧が生じた状態においては、シールリングにおける外径の最も大きな部位のうち低圧側の端部と軸孔の内周面（傾斜面）とが線接触のような状態となる。これにより、シールリングに対して、外周面側と内周面側の双方から作用する流体圧力は、線接触の部位よりも高圧側の領域で相殺される。これにより、シールリングの装着向きに依存されることなく、回転トルクの低減を図ることができる。
【００１６】
前記シールリングは、該シールリングの中心軸線方向の幅の中心に対して対称形状であるとよい。
【００１７】
これにより、シールリングの装着向きは、密封性には無関係となる。
【００１８】
なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明によれば、シールリングの装着向きに依存されることなく、回転トルクの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は本発明の実施例に係る密封構造の模式的断面図である。
【図２】図２は本発明の実施例に係る軸とハウジングの模式的断面図である。
【図３】図３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４】図４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５】図５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６】図６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７】図７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８】図８は従来例１に係る密封構造の模式的断面図である。
【図９】図９は従来例２に係る密封構造の模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
（実施例）
図１〜図７を参照して、本発明の実施例に係る密封構造について説明する。図１は本発明の実施例に係る密封構造の模式的断面図であり、軸及びシールリングにおける中心軸線
を含む面で、シールリング等を切断した断面図である。図２は本発明の実施例に係る軸とハウジングの模式的断面図であり、シールリングが装着される部位において、軸とハウジングを断面的に示した図である。図３は本発明の実施例に係るシールリングの側面図（概略的に示した側面図）である。図４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３において丸で囲った部分の拡大図である。図５は本発明の実施例に係るシールリングの側面図の一部拡大図であり、図３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６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３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７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３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。
【００２３】
＜密封構造の概略構成＞
本実施例に係る密封構造は、軸孔を有するハウジング２００と、軸孔に挿通され、ハウジング２００に対して相対的に回転する軸１００と、軸１００とハウジング２００との間の環状隙間を封止する樹脂製のシールリング３００とを備えている。本実施例に係るシールリング３００は、軸１００の外周に設けられた環状溝１１０に装着され、軸１００とハウジング２００に設けられた軸孔の内周面との間の環状隙間を封止する。これにより、シールリング３００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１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３００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。従って、エンジンがかかり、シールリング３００の両側に差圧が生じた場合には、図１中の右側が高圧側（Ｈ）となり、図１中左側が低圧側（Ｌ）となる。
【００２４】
＜シールリング＞
本実施例に係るシールリング３００について、図１及び図３〜図７を参照して説明する。本実施例に係るシールリング３００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。本実施例に係るシールリング３００は、その中心軸線を含む面で切断した断面形状は矩形である（図１参照）。従って、シールリング３００における外径の最も大きな部位（本実施例の場合には、外周面全体に相当する）は円柱面で構成される。また、シールリング３００は、その中心軸線方向の幅の中心に対して対称形状となる。
【００２５】
そして、本実施例に係るシールリング３００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）状態における外径は、ハウジング２００における軸孔の内周面のうちシールリング３００が摺動する部位の内径よりも小さくなるように設計されている。
【００２６】
また、本実施例に係るシールリング３００には、周方向の１箇所に合口部３１０が設けられている。つまり、本実施例に係るシールリング３００は、断面が矩形の環状部材に対して、この合口部３１０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３１０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３１０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３１０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。
【００２７】
合口部３１０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３００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３１１Ｘ及び第１嵌合凹部３１２Ｘが設けられ、他方の側の外周側には第１嵌合凸部３１１Ｘが嵌る第２嵌合凹部３１２Ｙと第１嵌合凹部３１２Ｘに嵌る第２嵌合凸部３１１Ｙ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３１３Ｘと他方の側の内周側の端面３１３Ｙ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３００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。
【００２８】
ただし、合口部については、上記の特殊ステップカットに限らず、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。
【００２９】
＜ハウジングの軸孔＞
特に、図１及び図２を参照して、ハウジング２００の軸孔について、より詳細に説明する。本実施例に係るハウジング２００の軸孔の内周面のうちシールリング３００の外周面が摺動する部分を含む領域は、低圧側（Ｌ）から高圧側（Ｈ）に向かって拡径する傾斜面２１０により構成されている。なお、本実施例において、「ハウジング２００の軸孔の内周面のうちシールリング３００の外周面が摺動する部分を含む領域」は、軸１００の環状溝１１０に対向する領域全体が含まれる。そして、本実施例に係るハウジング２００の軸孔の内周面は、低圧側（Ｌ）の小径部分（円柱面で構成される小径部分）と高圧側（Ｌ）の大径部分（円柱面で構成される大径部分）とが、上記の傾斜面２１０で繋がるように構成されている。また、本実施例に係る傾斜面２１０は、テーパ面により構成されている。そして、軸孔の中心軸線（軸１００の中心軸線に一致する）に対する傾斜面２１０の傾斜角度αは、０．０５°以上０．４°以下の範囲で設定されるのが望ましい。つまり、傾斜面２１０のテーパ角度は、０．１°以上０．８°以下の範囲で設定されるのが望ましい。
【００３０】
ただし、傾斜面については、テーパ面に限らず、軸孔の中心軸線を含む面で切断した断面形状が湾曲線となる傾斜面を採用することもできる。
【００３１】
＜密封構造の使用時におけるメカニズム＞
特に、図１を参照して、密封構造の使用時におけるメカニズムについて説明する。上記の通り、本実施例に係るシールリング３００においては、外力が作用していない状態における外径は、ハウジング２００における軸孔の内周面のうちシールリング３００が摺動する部位の内径よりも小さくなるように設計されている。従って、無負荷状態においては、シールリング３００の外周面は、ハウジング２００の軸孔の内周面（傾斜面２１０の部分）から離れた状態となり得る。また、シールリング３００における側面（差圧が生じた際の低圧側（Ｌ）の側面）も、環状溝１１０の側壁面から離れた状態となり得る。
【００３２】
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３００は、環状溝１１０における低圧側（Ｌ）の側壁面に密着した状態となる。また、シールリング３００は内周面側からの流体圧力を受けて拡径し、シールリング３００の外周面はハウジング２００の軸孔の内周面に接する。ここで、シー
ルリング３００の外周面は円柱面で構成されているのに対して、ハウジング２００の軸孔の内周面のうち、シールリング３００の外周面が接する部位は、上記の通り、傾斜面２１０により構成されている。従って、シールリング３００の外周面のうち、低圧側（Ｌ）の端部の部位が傾斜面２１０に対して線接触のような状態で接した状態となる。なお、図１中のＸで示す部位がシールリング３００の外周面が傾斜面２１０に対して接触した部位である。
【００３３】
以上のように構成される密封構造によれば、シールリング３００の外周面のうち、傾斜面２１０に対して接触する部位よりも高圧側（Ｈ）の範囲に対して流体圧力が作用する。また、シールリング３００の内周面全体に流体圧力が作用する。従って、シールリング３００に対して、外周面側と内周面側の双方から作用する流体圧力は、線接触の部位（図１中Ｘで示す部位）よりも高圧側（Ｈ）の領域で相殺される。また、シールリング３００における高圧側（Ｈ）の側面全体に流体圧力が作用し、低圧側（Ｌ）の側面には流体圧力は作用しない。なお、図１中の矢印は、シールリング３００に作用する流体圧力の様子を示している。
【００３４】
以上により、シールリング３００に対して高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に作用する流体圧力は、シールリング３００の内周面側から外周面側に作用する流体圧力よりも十分大きくなる。従って、軸１００とハウジング２００が相対的に回転している間、シールリング３００の側面は環状溝１１０の側壁面（低圧側（Ｌ）の側壁面）に密着した状態を維持しつつ、シールリング３００の外周面と傾斜面２１０との間で摺動しながら接触した状態が維持される。以上より、軸１００とハウジング２００との間の環状隙間が封止された状態となる。
【００３５】
＜本実施例に係る密封構造の優れた点＞
本実施例に係る密封構造によれば、シールリング３００における外径の最も大きな部位は円柱面で構成され、ハウジング２００の軸孔の内周面のうちシールリング３００の外周面が摺動する部分を含む領域は、低圧側（Ｌ）から高圧側（Ｈ）に向かって拡径する傾斜面により構成されている。従って、差圧が生じた状態においては、シールリング３００における外径の最も大きな部位のうち低圧側の端部と軸孔の内周面（傾斜面２１０）とが線接触のような状態となる。これにより、シールリング３００に対して、外周面側と内周面側の双方から作用する流体圧力は、線接触の部位よりも高圧側（Ｈ）の領域で相殺される。これにより、シールリング３００の装着向きに依存されることなく、回転トルクの低減を図ることができる。このように、回転トルク（摺動トルク）の低減を実現できることにより、摺動による発熱を抑制することができ、高速高圧の環境条件下でも本実施例に係るシールリング３００を好適に用いることが可能となる。
【００３６】
また、本実施例に係るシールリング３００は、その中心軸線方向の幅の中心に対して対称形状である。これにより、シールリング３００の装着向きは、密封性には無関係となる。
【００３７】
（その他）
上記実施例においては、シールリングが、断面が矩形の環状部材により構成される場合を示した。しかしながら、本発明に適用されるシールリングは、そのような形状に限定されるものではない。例えば、図８に示す従来例のように、断面形状がＴ字形状のシールリングを適用することもできる。また、その他の形状のシールリングを適用することもできる。ただし、ハウジング２００の軸孔における傾斜面２１０に対して線接触状態となり、かつシールリングの外周面のうち接触部よりも高圧側（Ｈ）では流体圧力が作用するように、シールリングにおける外径の最も大きな部位は円柱面で構成される必要がある。
【００３８】
また、本発明に適用可能なシールリングは、その中心軸線方向の幅の中心に対して対称形状であることは必ずしも必須ではない。何故なら、シールリングにおける外径の最も大きな部位が円柱面で構成されれば、当該円柱面のうち低圧側の端部が、ハウジング２００の軸孔における傾斜面２１０に対して線接触状態となり、上記の効果を得ることができるからである。ただし、シールリングの向きが変わることで、シール性に悪影響が出るような形状の場合（例えば、キャンセル圧が少なくなってしまう形状の場合）には、本発明には適用するべきではない。
【符号の説明】
【００３９】
１００  軸
１１０  環状溝
２００  ハウジング
２１０  傾斜面
３００  シールリング
３１０  合口部
３１１Ｘ  第１嵌合凸部
３１１Ｙ  第２嵌合凸部
３１２Ｘ  第１嵌合凹部
３１２Ｙ  第２嵌合凹部
３１３Ｘ，３１３Ｙ  端面
α  傾斜角度
【図１】
2019094939.tif 000003
【図２】
2019094939.tif 000004
【図３】
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【図４】
2019094939.tif 000006
【図５】
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【図６】
2019094939.tif 000008
【図７】
2019094939.tif 000009
【図８】
2019094939.tif 000010
【図９】
2019094939.tif 000011