(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対的に回転する軸及びハウジングと、
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密封装置と、
を備える密封構造であって、
前記密封装置は、
前記環状溝における低圧側の側壁面に密着するように配置される樹脂製のシールリングと、
前記環状溝における高圧側の側壁面及び溝底面と、前記シールリングとに対して密着するように配置され、前記シールリングを低圧側に向かって押圧する弾性体製のＯリングと、
を備え、
前記シールリングの外周面側の端部は、前記Ｏリングに沿って高圧側に撓み、かつ前記ハウジングの軸孔内周面に摺動自在に設けられることを特徴とする密封構造。
【請求項２】
前記シールリングの外径は、前記ハウジングの軸孔内周面の内径よりも大きく設定されており、前記シールリングの外周面のうち低圧側の先端部が前記軸孔内周面に摺動自在に設けられることを特徴とする請求項１に記載の密封構造。
【請求項３】
前記ハウジングの軸孔内周面には、低圧側の小径部と高圧側の大径部とを有する段差が設けられており、
前記小径部と大径部との間の段差面と、前記小径部との交わりの角の部分が、撓んだ状態にある前記端部における低圧側の側面に対して摺動自在に接してい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、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密封装置（シールリング）が設けられている。図５及び図６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５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６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６００の外周に設けられた環状溝６１０に装着され、軸６００が挿通されるハウジング７００の軸孔の内周面と環状溝６１０の側壁面のそれぞれに摺動自在に接触することで、軸６００とハウジング７００の軸孔との間の環状隙間を封止するように構成される。
【０００３】
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７００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６１０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６参照）。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６１０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５参照）。
【０００４】
このように、従来例に係るシールリング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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１３／０３８９８９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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】
【０００７】
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。
【０００８】
すなわち、本発明の密封構造は、
相対的に回転する軸及びハウジングと、
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密封装置と、
を備える密封構造であって、
前記密封装置は、
前記環状溝における低圧側の側壁面に密着するように配置される樹脂製のシールリングと、
前記環状溝における高圧側の側壁面及び溝底面と、前記シールリングとに対して密着するように配置され、前記シールリングを低圧側に向かって押圧する弾性体製のＯリングと、
を備え、
前記シールリングの外周面側の端部は、前記Ｏリングに沿って高圧側に撓み、かつ前記ハウジングの軸孔内周面に摺動自在に設けられることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、樹脂製のシールリングは、弾性体製のＯリングによって、低圧側に向かって押圧されるため、環状溝における低圧側の側壁面に密着した状態が維持される。また、シールリングの外周面側の端部は、Ｏリングに沿って高圧側に撓み、かつハウジングの軸孔内周面に摺動自在に設けられる。これにより、シールリングの外周面側の端部は、Ｏリングの反発力によって、径方向外側に押圧されるため、ハウジングの軸孔内周面に接した状態が維持される。そのため、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。従って、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。
【００１０】
前記シールリングの外径は、前記ハウジングの軸孔内周面の内径よりも大きく設定されており、前記シールリングの外周面のうち低圧側の先端部が前記軸孔内周面に摺動自在に設けられるとよい。
【００１１】
これにより、シールリングとハウジングの軸孔内周面との接触面積を小さくすることができ、シールリングと環状溝との間で摺動してしまうことを抑制できる。
【００１２】
また、前記ハウジングの軸孔内周面には、低圧側の小径部と高圧側の大径部とを有する段差が設けられており、
前記小径部と大径部との間の段差面と、前記小径部との交わりの角の部分が、撓んだ状態にある前記端部における低圧側の側面に対して摺動自在に接していることも好適である。
【００１３】
この場合においても、シールリングとハウジングの軸孔内周面との接触面積を小さくすることができ、シールリングと環状溝との間で摺動してしまうことを抑制できる。
【発明の効果】
【００１４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は本発明の実施例１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１に係る密封構造の組み立て手順を説明する説明図である。
【図３】図３は本発明の実施例２に係る密封構造の模式的断面図である。
【図４】図４は本発明の実施例２に係る密封構造の組み立て手順を説明する説明図である。
【図５】図５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６】図６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。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
（実施例１）
図１及び図２を参照して、本発明の実施例１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１に係る密封構造の模式的断面図である。なお、図１中の密封装置は、中心軸線（軸及び密封装置の中心軸線）を含む面で切断した断面図を示している。図２は本発明の実施例１に係る密封構造の組み立て手順を説明する説明図である。
【００１８】
＜密封構造及び密封装置の構成＞
特に、図１を参照して、本発明の実施例に係る密封構造及び密封装置１０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密封装置１０とから構成される。本実施例に係る密封装置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、密封装置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、密封装置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。
【００１９】
本実施例に係る密封装置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）などの樹脂製のシールリング１００と、アクリルゴム（ＡＣＭ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）などのゴム状弾性体製のＯリング２００とから構成される。なお、Ｏリング２００は、その断面が円形である。
【００２０】
本実施例に係るシールリング１００は、外力を受けていない状態においては、平座金形状の部材である。そして、シールリング１００は、軸３００に設けられた環状溝３１０における低圧側（Ｌ）の側壁面に密着するように配置される。また、シールリング１００の外径は、ハウジング４００における軸孔内周面の内径よりも大きく設定されている。更に、シールリング１００の外周面側の端部１１０がＯリング２００に沿って高圧側（Ｈ）に撓み、かつシールリング１００の外周面のうち低圧側（Ｌ）の先端部１１１がハウジング４００の軸孔内周面に摺動自在に設けられる。なお、シールリング１００の内径は、環状溝３１０の溝底の外径よりも大きく設定されている。ただし、使用時にシールリング１００の内周面が環状溝３１０の溝底に接触し得るように構成しても構わない。
【００２１】
本実施例に係るＯリング２００は、外力を受けていない状態において、その内径は、環状溝３１０の溝底の外径よりも小さく設定されている。また、Ｏリング２００の線径は、環状溝３１０の溝幅とシールリング１００の中心軸線方向の幅との差よりも大きく設定されている。これにより、Ｏリング２００は、軸３００に設けられた環状溝３１０における高圧側（Ｈ）の側壁面及び溝底面と、シールリング１００とに対して密着するように配置され、シールリング１００を低圧側（Ｌ）に向かって押圧する機能を発揮する。
【００２２】
＜密封構造の組み立て手順＞
特に、図２を参照して、本実施例に係る密封構造の組み立て手順について説明する。まず、シールリング１００とＯリング２００が、図２に示すように、軸３００に設けられた環状溝３１０に装着される。その後、軸３００が、ハウジング４００の軸孔内に、図中矢印Ｓ方向に挿入される。この過程で、シールリング１００の外周面側の端部１１０に、ハウジング４００の軸孔の開口端部４１０の付近が突き当たり、端部１１０が矢印Ｒ方向に撓むように変形する。これにより、シールリング１００においては、外周面側の端部１１０がＯリング２００に沿って高圧側（Ｈ）に撓み、かつハウジング４００の軸孔内周面に密着した状態となる。
【００２３】
＜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１０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。
【００２４】
上記の通り、シールリング１００は、Ｏリング２００によって、低圧側（Ｌ）に向かって押圧されるため、軸３００に設けられた環状溝３１０の低圧側（Ｌ）の側壁面に対して密着された状態が維持される。また、シールリング１００の外径は、ハウジング４００における軸孔内周面の内径よりも大きく設定されている。そして、シールリング１００の外周面側の端部１１０はＯリング２００に沿って高圧側（Ｈ）に撓み、かつシールリング１００の外周面のうち低圧側（Ｌ）の先端部１１１がハウジング４００の軸孔内周面に摺動自在に設けられている。また、シールリング１００の外周面側の端部１１０は、Ｏリング２００の反発力によって、径方向外側に押圧されるため、ハウジング４００の軸孔内周面に接した状態が維持される。更に、Ｏリング２００は、軸３００に設けられた環状溝３１０における高圧側（Ｈ）の側壁面及び溝底面と、シールリング１００とに対して密着するように配置されている。
【００２５】
従って、エンジンが停止して、密封装置１０を介して両側の差圧がない状態（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。そして、エンジンがかかり、密封装置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においても、シールリング１００とＯリング２００の配置は殆ど変化しない。従って、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。また、軸３００とハウジング４００が相対的に回転している際には、シールリング１００は環状溝３１０の低圧側（Ｌ）の側面に対して密着した状態が維持され、接触面積の少ないシールリング１００とハウジング４００の軸孔内周面との間で摺動する。
【００２６】
＜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、密封装置１０によって、密封装置１０を介して両側の差圧がない状態（無負荷状態）においても、密封機能が発揮される。従って、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。
【００２７】
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、本実施例に係る密封装置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。
【００２８】
また、本実施例においては、シールリング１００の外径は、ハウジング４００の軸孔内周面の内径よりも大きく設定されており、シールリング１００の外周面のうち低圧側（Ｌ）の先端部１１１が軸孔内周面に摺動自在に設けられる。これにより、シールリング１００とハウジング４００の軸孔内周面との接触面積を小さくすることができ、シールリング１００と環状溝３１０との間で摺動してしまうことを抑制できる。
【００２９】
（実施例２）
図３及び図４には、本発明の実施例２が示されている。本実施例においては、ハウジングの軸孔内周面に段差が設けられている場合の構成について説明する。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、その説明は適宜省略する。
【００３０】
図３は本発明の実施例２に係る密封構造の模式的断面図である。なお、図３中の密封装置は、中心軸線（軸及び密封装置の中心軸線）を含む面で切断した断面図を示している。図４は本発明の実施例２に係る密封構造の組み立て手順を説明する説明図である。
【００３１】
＜密封構造及び密封装置の構成＞
特に、図３を参照して、本発明の実施例に係る密封構造及び密封装置１０の構成について説明する。本実施例に係る密封構造においても、上記実施例１の場合と同様に、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との間の環状隙間を封止する密封装置１０とから構成される。そして、本実施例に係る密封装置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、密封装置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３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、密封装置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。本実施例に係る密封装置１０の構成については、上記実施例１の場合と同様であるので、その説明は省略する。
【００３２】
本実施例の場合には、ハウジング４００の軸孔内周面には、低圧側（Ｌ）の小径部４２０と高圧側（Ｈ）の大径部４３０とを有する段差が設けられている。
【００３３】
また、本実施例に係るシールリング１００においても、外力を受けていない状態においては、平座金形状の部材である。そして、シールリング１００は、軸３００に設けられた環状溝３１０における低圧側（Ｌ）の側壁面に密着するように配置される。また、シールリング１００の外径は、ハウジング４００における軸孔内周面のうち、小径部４２０の内径よりも大きく、大径部４３０の内径よりも小さく設定されている。更に、シールリング１００の外周面側の端部１１０がＯリング２００に沿って高圧側（Ｈ）に撓み、かつハウ
ジング４００の軸孔内周面に摺動自在に設けられている。より具体的には、ハウジング４００における軸孔内周面のうち小径部４２０と大径部４３０との間の段差面４４０と、小径部４２０との交わりの角の部分４５０が、撓んだ状態にある端部１１０における低圧側（Ｌ）の側面に対して摺動自在に接した状態となっている。なお、シールリング１００の内径は、環状溝３１０の溝底の外径よりも大きく設定されている。ただし、使用時にシールリング１００の内周面が環状溝３１０の溝底に接触し得るように構成しても構わない。
【００３４】
また、本実施例に係るＯリング２００においても、外力を受けていない状態において、その内径は、環状溝３１０の溝底の外径よりも小さく設定されている。また、Ｏリング２００の線径は、環状溝３１０の溝幅とシールリング１００の中心軸線方向の幅との差よりも大きく設定されている。これにより、Ｏリング２００は、軸３００に設けられた環状溝３１０における高圧側（Ｈ）の側壁面及び溝底面と、シールリング１００とに対して密着するように配置され、シールリング１００を低圧側（Ｌ）に向かって押圧する機能を発揮する。
【００３５】
＜密封構造の組み立て手順＞
特に、図４を参照して、本実施例に係る密封構造の組み立て手順について説明する。まず、シールリング１００とＯリング２００が、図４に示すように、軸３００に設けられた環状溝３１０に装着される。その後、軸３００が、ハウジング４００の軸孔内に、図中矢印Ｓ方向に挿入される。この過程で、シールリング１００の外周面側の端部１１０に、ハウジング４００の軸孔内周面における段差面４４０や上記角の部分４５０が突き当たり、端部１１０が矢印Ｒ方向に撓むように変形する。これにより、シールリング１００においては、外周面側の端部１１０がＯリング２００に沿って高圧側（Ｈ）に撓み、かつハウジング４００の軸孔内周面（具体的には、上記角の部分４５０）に密着した状態となる。
【００３６】
密封装置１０の使用時のメカニズムについては、上記実施例１の場合と同様であるので、その説明は省略する。
【００３７】
以上のように構成される本実施例に係る密封構造においても、上記実施例１の場合と同様の効果を得ることができる。また、本実施例においては、角の部分４５０に全周に亘って面取りを形成してもよい。面取りについては、テーパ面（いわゆるＣ面）や断面が湾曲の面（いわゆるＲ面）を採用できる。面取りを設ける場合には、摺動トルクは高まってしまうものの、シールリング１００の摺動摩耗を抑制することが可能となる。
【００３８】
（その他）
上述したシールリング１００については、環状溝３１０への装着性を高めるために、周方向の１箇所に合口部を設けてもよい。この合口部については、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，特殊ステップカットなどを採用できる。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。更に、特殊ステップカットは、外周面及び両側面から見ると階段状に切断され、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。
【００３９】
上記各実施例においては、シールリング１００は、外力を受けていない状態において、平座金形状の部材である場合を示した。しかしながら、本発明におけるシールリングの形状は限定されるものではない。すなわち、シールリングについては、軸に設けられた環状
溝の低圧側の側壁面に密着することでシール性が発揮され、外周面側の端部がＯリングに沿って撓み、かつハウジングの軸孔内周面に摺動自在に接触してシール性が発揮されれば、その形状は限定されない。また、上記実施例では、シールリング１００は、平座金形状のまま軸３００に設けられた環状溝３１０に装着される場合を示した。しかしながら、シールリング１００における外周面側の端部１１０については、環状溝３１０に装着する前に、予め、ある程度撓ませた状態で癖付しておいても構わない。
【符号の説明】
【００４０】
１０  密封装置
１００  シールリング
１１０  端部
１１１  先端部
２００  Ｏリング
３００  軸
３１０  環状溝
４００  ハウジング
４１０  開口端部
４２０  小径部
４３０  大径部
４４０  段差面
４５０  角の部分
【図１】
0006623775.tif 000002
【図２】
0006623775.tif 000003
【図３】
0006623775.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0006623775.tif 000007