(57)【要約】【課題】回転トルクの低減を図った密封装置及び密封構造を提供する。【解決手段】小径部２１１及び大径部２１２を有する軸２００と、軸２００が挿通される軸孔３１０を有し、かつ軸２００に対して相対的に回転するハウジング３００と、軸２００と軸孔３１０との間の環状隙間を封止する密封装置１００と、を備える密封構造において、密封装置１００は、小径部２１１の径方向外側において軸孔３１０の内周面に密着した状態で固定され、内周面側に環状溝２１を有する環状部材２０と、環状溝２１の側壁面及び小径部２１１の外周面のそれぞれに対して密着するシールリング１０、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
2015007433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
小径部及び大径部を有する軸と、該軸に対して相対的に回転するハウジングに設けられた軸孔との間の環状隙間を封止する密封装置であって、
前記小径部の径方向外側において前記軸孔内周面に密着した状態で固定され、内周面側に環状溝を有する環状部材と、
前記環状溝の側壁面及び前記小径部の外周面のそれぞれに対して密着するシールリングと、
を備えることを特徴とする密封装置。
【請求項２】
前記シールリングと前記環状溝の側壁面との接触部分の面積よりも、前記シールリングと前記小径部の外周面との接触部分の面積の方が狭いことを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
【請求項３】
小径部及び大径部を有する軸と、
該軸が挿通される軸孔を有し、かつ前記軸に対して相対的に回転するハウジングと、
前記軸と前記軸孔との間の環状隙間を封止する密封装置と、
を備える密封構造において、
前記密封装置は、
前記小径部の径方向外側において前記軸孔内周面に密着した状態で固定され、内周面側に環状溝を有する環状部材と、
前記環状溝の側壁面及び前記小径部の外周面のそれぞれに対して密着するシールリングと、
を備えることを特徴とする密封構造。
【請求項４】
前記シールリングと前記環状溝の側壁面との接触部分の面積よりも、前記シールリングと前記小径部の外周面との接触部分の面積の方が狭いことを特徴とする請求項３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、軸とハウジングの軸孔との間の環状隙間を封止する密封装置及び密封構造に関する。
【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。近年、環境問題対策として低燃費化が進められており、上記シールリングにおいては、回転トルクを低減させる要求が高まっている。そこで、従来、シールリングが装着される環状溝の側面とシールリングとの摺動部分の接触面積を小さくする対策が取られている。この点について、図６及び図７を参照して説明する。
【０００３】
図６は従来例１に係る密封構造を示す模式的断面図である。従来例１に係るシールリング５００は、軸２００の外周に設けられた環状溝２２０に装着される。そして、シールリング５００は、軸２００が挿通されるハウジング３００の軸孔の内周面に密着し、かつ環状溝２２０の側壁面に摺動自在に接触することで、軸２００とハウジング３００の軸孔との間の環状隙間が封止される。なお、図中左側が高圧側（Ｈ）であり、右側が低圧側（Ｌ）である。従来例１においては、シールリング５００と軸孔内周面との接触部分Ｘの面積よりも、シールリング５００と環状溝２２０の側壁面との接触部分Ｙの面積の方が狭くなるように構成されている。これにより、軸２００とハウジング３００との相対的な回転時には、シールリング５００は環状溝２２０の側壁面に対して摺動する。
【０００４】
ここで、摩擦係数をμ、流体圧力（ここでは油圧）による押し付け荷重をＮ、トルク発生半径をｒとすると、回転トルク＝μ×Ｎ×ｒとなる。なお、押し付け荷重Ｎ＝流体圧力（油圧）Ｐ×受圧面積Ａである。また、受圧面積Ａは、図６に示す例の場合には、接触部分Ｙにおける周方向全体の面積である。更に、トルク発生半径ｒは、図６に示す例の場合には、接触部分Ｙにおける径方向の中心までの半径である。
【０００５】
以上のことから、従来、回転トルクを低減させるために、受圧面積Ａを狭くすることによって、押し付け荷重Ｎを小さくする方法が取られていた。このような方法を採用した従来例に係るシールリングについて、図７を参照して説明する。
【０００６】
図７は従来例２に係る密封構造を示す模式的断面図である。従来例２に係るシールリング６００の場合、周方向に伸びる一対の凹部６１０が両側面の内周側に設けられている。これにより、従来例１に係るシールリング５００に比べて、シールリング６００と環状溝２２０の側壁面との接触部分Ｙの面積が狭くなるように構成されている。なお、一対の凹部６１０が設けられている領域においては、軸線方向の両側から流体圧力が作用するため、シールリング６００に対する軸線方向に加わる力が相殺される。
【０００７】
以上のように、従来例２に係るシールリング６００においては、従来例１の場合に比べて、受圧面積Ａが狭くなることで、回転トルクを低減させることが可能となる。
【０００８】
しかしながら、受圧面積Ａを狭くするには限度があるため、受圧面積Ａを狭くすることにより回転トルクを低減させるのには限界がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３４３７３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、回転トルクの低減を図った密封装置及び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】
【００１１】
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。
【００１２】
すなわち、本発明の密封装置は、
小径部及び大径部を有する軸と、該軸に対して相対的に回転するハウジングに設けられた軸孔との間の環状隙間を封止する密封装置であって、
前記小径部の径方向外側において前記軸孔内周面に密着した状態で固定され、内周面側に環状溝を有する環状部材と、
前記環状溝の側壁面及び前記小径部の外周面のそれぞれに対して密着するシールリングと、
を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の密封構造は、
小径部及び大径部を有する軸と、
該軸が挿通される軸孔を有し、かつ前記軸に対して相対的に回転するハウジングと、
前記軸と前記軸孔との間の環状隙間を封止する密封装置と、
を備える密封構造において、
前記密封装置は、
前記小径部の径方向外側において前記軸孔内周面に密着した状態で固定され、内周面側に環状溝を有する環状部材と、
前記環状溝の側壁面及び前記小径部の外周面のそれぞれに対して密着するシールリングと、
を備えることを特徴とする。
【００１４】
これらの発明によれば、シールリングの摺動部分を、上記のような従来例に比して、径方向の内側寄りにすることが可能となる。これにより、トルク発生半径を従来例に比べて小さくすることが可能となる。従って、トルク発生半径の観点から回転トルクを低減させることが可能となる。
【００１５】
ここで、前記シールリングと前記環状溝の側壁面との接触部分の面積よりも、前記シールリングと前記小径部の外周面との接触部分の面積の方が狭いとよい。
【００１６】
このような構成を採用すれば、シールリングと小径部の外周面との間で摺動させることが可能となる。これにより、トルク発生半径を、小径部の半径とすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明によれば、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】
【００１８】
【図１】図１は本発明の実施例１に係る密封構造を示す模式的断面図である。
【図２】図２は本発明の実施例１に係るシールリングの一部破断断面図である。
【図３】図３は本発明の実施例１に係る環状部材の一部破断断面図である。
【図４】図４は本発明の実施例２に係る密封構造を示す模式的断面図である。
【図５】図５は本発明の実施例３に係る密封構造を示す模式的断面図である。
【図６】図６は従来例１に係る密封構造示す模式的断面図である。
【図７】図７は従来例２に係る密封構造を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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、本実施例に係る密封装置は、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、密封装置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、密封装置の両側に差圧が生じた際に低圧となる側を意味する。
【００２０】
（実施例１）
図１〜図３を参照して、本発明の実施例１に係る密封装置及び密封構造について説明する。
【００２１】
＜密封構造の構成＞
本実施例に係る密封構造は、軸２００と、軸２００が挿通される軸孔３１０を有するハウジング３００と、軸２００と軸孔３１０との間の環状隙間を封止する密封装置１００とを備えている。軸２００の外周面には段差が形成されており、軸２００は小径部２１１と大径部２１２とを有している。また、軸２００は回転軸であり、軸２００とハウジング３００は相対的に回転する。以上のような構成により、密封装置１００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シール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中の左側の領域の流体圧力が変化するように構成されており、密封装置１００は図中左側のシール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、シール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シール対象領域の流体圧力は高くなる。
【００２２】
＜密封装置＞
密封装置１００は、シールリング１０と、環状部材２０とから構成される。シールリング１０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）などの樹脂材からなる。また、環状部材２０は、内周面側に環状溝２１が形成されている。この環状溝２１にシールリング１０が装着される。
【００２３】
ここで、シールリング１０を環状溝２１に装着する際には、シールリング１０を縮径させなければならない。そこで、装着性の観点から、特に図示はしないが、シールリング１０には、周方向の１箇所に合口部を設けるのが望ましい。合口部としては、ストレートカットやバイアスカットやステップカットや特殊ステップカットなどの公知技術を採用すればよい。
【００２４】
環状部材２０は、金属により構成される。そして、この環状部材２０は、軸２００における小径部２１１の径方向外側において、ハウジング３００の軸孔３１０の内周面に密着した状態で固定される。固定方法については、環状部材２０の外周面と軸孔３１０の内周面との間からシール対象流体が漏れさえしなければ特に限定されるものではない。例えば、圧入による嵌合、接着剤による接着、溶接などの方法を採用し得る。
【００２５】
＜密封装置の使用時のメカニズム＞
特に、図１を参照して、本実施例に係る密封装置１００の使用時のメカニズムについて説明する。図１は、エンジンがかかり、密封装置１００を介して、差圧が生じた状態を示している。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は低圧側（Ｌ）に押されるため、環状溝２１の低圧側（Ｌ）の側壁面に密着した状態となる。なお、差圧が生じているか否かに拘らず、シールリング１０の内周面と軸２００における小径部２１１の外周面とは密着している。
【００２６】
そして、本実施例においては、シールリング１０と環状溝２１の側壁面との接触部分Ｙの面積よりも、シールリング１０と小径部２１１の外周面との接触部分Ｘの面積の方が狭くなるように構成されている。これにより、軸２００とハウジング３００が相対的に回転している際には、シールリング１０は、環状溝２１の側壁面に対して静止した状態で密着し、軸２００の小径部２１１の外周面に対しては摺動した状態で密着する。つまり、本実施例においては、シールリング１０の内周面と小径部２１１の外周面との間で摺動する。
【００２７】
＜本実施例に係る密封装置及び密封構造の優れた点＞
以上説明したように、本実施例に係る密封装置及び密封構造によれば、軸２００とハウジング３００が相対的に回転する際においては、シールリング１０の内周面と小径部２１１の外周面との間で摺動する。これにより、本実施例においては、トルク発生半径ｒが軸２００の小径部２１１の半径となる。従って、従来技術に比して、トルク発生半径ｒを小さくすることが可能となる。
【００２８】
背景技術の中で説明した通り、摩擦係数をμ、流体圧力（ここでは油圧）による押し付け荷重をＮ、トルク発生半径をｒとすると、回転トルク＝μ×Ｎ×ｒとなる。従って、本実施例に係る密封装置及び密封構造によれば、トルク発生半径の観点から回転トルクを低減させることが可能となる。
【００２９】
（実施例２）
図４には、本発明の実施例２が示されている。上記実施例１では、シールリングと環状溝の側壁面との接触部分の面積よりも、シールリングと小径部の外周面との接触部分の面積の方が狭くなるように構成されている場合を示した。これに対し、本実施例では、シールリングと環状溝の側壁面との接触部分の面積よりも、シールリングと小径部の外周面との接触部分の面積の方が広くなるように構成されている場合を示す。その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００３０】
本実施例に係る密封装置１００においても、上記実施例１の場合と同様に、シールリング１０と、環状部材２０とから構成される。これらシールリング１０と環状部材２０の基本的な構成は実施例１の場合と同一である。ただし、本実施例では、シールリング１０と環状溝２１の側壁面との接触部分Ｙの面積よりも、シールリング１０と小径部２１１の外周面との接触部分Ｘの面積の方が広くなるように構成されている点のみが実施例１と異なっている。
【００３１】
上記のような構成により、本実施例に係る密封構造の場合には、軸２００とハウジング３００が相対的に回転している際には、シールリング１０は、環状溝２１の側壁面に対して摺動した状態で密着し、軸２００の小径部２１１の外周面に対しては静止した状態で密着する。つまり、本実施例においては、シールリング１０の側面と環状溝２１の側壁面との間で摺動する。これにより、本実施例に係る密封装置１００の場合には、トルク発生半径ｒは、接触部分Ｙにおける径方向の中心までの半径である。本実施例に係る密封装置１
００においては、シールリング１０の外径をハウジング３００の軸孔３１０の内径よりも小さくすることができる。そのため、本実施例に係る密封装置１００においても、従来技術に比して、トルク発生半径ｒを小さくすることが可能となる。従って、本実施例に係る密封装置及び密封構造によれば、トルク発生半径の観点から回転トルクを低減させることが可能となる。
【００３２】
（実施例３）
図５には、本発明の実施例３が示されている。上記実施例１では、シールリングは、断面が矩形の場合を示した。これに対し、本実施例では、シールリングに、周方向に伸びる一対の凹部が両側面の内周側に設けられている場合の構成を示す。その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００３３】
本実施例に係る密封装置１００においても、上記実施例１の場合と同様に、シールリング１０と、環状部材２０とから構成される。そして、本実施例においては、シールリング１０には、周方向に伸びる一対の凹部１１が両側面の内周側に設けられている。シールリング１０と環状溝２１の側壁面との接触部分Ｙの面積よりも、シールリング１０と小径部２１１の外周面との接触部分Ｘの面積の方が狭くなるように構成されている点については、上記実施例１の場合と同様である。
【００３４】
以上より、本実施例に係る密封装置１００においても、トルク発生半径ｒを軸２００の小径部２１１の半径とすることができる。従って、本実施例に係る密封装置及び密封構造によれば、トルク発生半径の観点から回転トルクを低減させることが可能となる。また、本実施例の場合には、シールリング１０に一対の凹部１１が設けられており、これら一対の凹部１１の間の環状凸部１２の内周面が小径部２１１の外周面に摺動する。これにより、実施例１の場合に比べて、シールリング１０の内周面と小径部２１１の外周面との間の摺動面積を狭くすることが可能となる。従って、回転トルクを、より一層低減させることが可能となる。なお、一対の凹部１１のうちの高圧側の凹部１１にはシール対象流体が入り込むため、当該凹部１１が設けられている領域においては、径方向の両側から流体圧力が作用し、シールリング１０に対する径方向に加わる力が相殺される。従って、シールリング１０に対する径方向の受圧面積は、シールリング１０の外周面のうち高圧側（Ｈ）の凹部１１が設けられている領域に対応する部分を除く領域の面積である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  シールリング
１１  凹部
１２  環状凸部
２０  環状部材
２１  環状溝
１００  密封装置
２００  軸
２１１  小径部
２１２  大径部
２２０  環状溝
３００  ハウジング
３１０  軸孔
ｒ  トルク発生半径
Ｘ  接触部分
Ｙ  接触部分
【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】
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【図７】
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