(57)【要約】【課題】シールリングを装着するリング溝の側壁面の加工精度の影響を受けず、シールリングの該側壁面への圧接力を低減させ、シールリングの側面の摩耗を最小としかつシールを一定に保持させる。【解決手段】シールリング（５）の側面（６，９）を、外周側の小さな傾斜角の傾斜面（５２）と、内周側のより大きな傾斜角の傾斜面（５１）の少なくとも２つの傾斜面とさせる。外周側の傾斜面（５２）によりシール効果を、内周側の傾斜面（５１）により摩耗の低下を確保する。【選択図】　　　　　図１
2004028273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトの外周面に設けた対の離間したリング溝に装着され、且つ対のリング溝の間からリング溝に供給された油圧をその側面と内周面に受け、反対側の側面と外周面とでシールするシールリングであって、該シールリングの両側面間の内周側の巾が外周側の巾より小さくなるようなテーパー面に形成したシールリングにおいて、シールリングの両側面のテーパー面を２段に形成して、そのテーパー面は、外周面側のテーパー面の傾斜角度に対して、内周面側のテーパー面の傾斜角度を大きくしたことを特徴とするシールリング。
【請求項２】
シールリングの外周側のテーパー面の傾斜角度が、シールリングの軸心方向と直角をなす平面に対する角度で、０度を超え８度以下に形成され、内周側のテーパー面の傾斜角度が８度を超え４５度以下に形成されて、側面が２段テーパーをなす形状を有する請求項１記載のシールリング。
【請求項３】
テーパー面の境界線５８が、シールリングの外周から０．４ｍｍ以上１．２ｍｍ以下の範囲に環状に形成され、しかも該境界線５８と内周面との間の寸法がシールリングの半径方向の厚さａ１の１／４以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のシールリング。
【請求項４】
シールリングの外周側のテーパー面の傾斜角度が０．５度以上３度以下であり、内周側のテーパー面の傾斜角度が９度以上１１度以下である請求項２に記載のシールリング。
【請求項５】
シャフトの外周面に設けた対の離間したリング溝に装着され、且つ対のリング溝の間からリング溝に供給された油圧をその側面と内周面に受け、反対側の側面と外周面とでシールするシールリングであって、該シールリングの少なくとも一方の側面にテーパー面を形成したシールリングにおいて、該シールリング側面のテーパー面を複数段に形成して、そのテーパー面は、外周面側のテーパー面の傾斜角度に対して内周面側のテーパー面の傾斜角度を大きくした部分を有することを特徴とするシールリング。
【請求項６】
テーパー面がシールリングの両側面に形成されている請求項５に記載のシールリング。
【請求項７】
テーパー面の傾斜角度が０．５度以上３度以下の部分と、９度以上１１度以下の部分とを有する請求項５又は６に記載のシールリング。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載されたシールリングを組み込んだ油圧シール装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オートマチックトランスミッションなどの機器シャフトに装着され、該機器の動作に必要な油圧の保持を行うシールリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
オートマチックトランスミッションなどの機器に用いられるシールリングは、シャフトの外周面に設けた対の離間したリング溝に装着される。シールリングの外周面はハウジングの内周面に摺接し、両リング溝間にある油路から供給される作動油を両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リング溝の側面とハウジング内周面とをシールする。シールリングは、リング溝の溝壁面とシールリング側面との間で相対的に摺動しあい、両シールリング間の作動油の油圧を適正に維持する。
【０００３】
この条件下において、シールリングは、摩擦損失が少なく、且つ良好なシール性を長時間維持する事が求められている。シールリング装着状態において、シールリング側面とシャフトのリング溝壁面との摩擦力が低いことが必要であるが、従来の技術であるシールリング断面が矩形状の場合、シールリング側面とリング溝壁面の接触面積は大であり、摩擦損失が大きくなる。
【０００４】
近年、車輌の性能向上と環境基準から燃費向上が挙げられており、シールリングもリングとリング溝壁面との間のフリクション即ち摩擦低減と、また、リング溝の加工精度にとらわれず良好なシール性を兼ね備えた特性の改善が望まれている。
【０００５】
従来の代表的な課題解決の手段として、実開平６−１８７６４号公報では、図４と図５に示すように、シャフト１のリング溝４に装着されたシールリング５’’は、その側面に円周方向に延びる環状溝２２と、周方向に離間して径方向を向けて設けられた複数個の溝２１とを有し、該径方向溝２１を介して環状溝２２はシールリングの内周面側２３に開放されている。シールリングのリング溝壁面に対接する側面には、径方向溝２１を介して環状溝２２に導かれている。２はハウジングを示す。
【０００６】
また、特開平９−２１０２１１号公報は、図６に示すように、シールリング５’’の側面に内周面側に開放される複数個の離間した油溝２４ａと、該油溝の周方向側に延在し、かつ該油溝に接続されるクサビ効果発生面として傾斜状の凹部２４ｂとを有するシールリングを教示する。
以上２つのシールリングは、シールリング溝壁面に押し付ける力が前記シールリング側面の径方向溝及び周方向溝及び凹部に導入された油圧により低減されるので、シールリングとシールリング溝側面との間の圧接力は低減されたものになり、フリクションの低減及び潤滑機能の向上に有効である。
【０００７】
しかしながら、図４に示すようにシールリング溝壁面の加工精度のばらつきにより、溝が外開きになることが多く、すなわち溝底の巾が小さく溝の口元の巾が大きいようなテーパー状を有するリング溝壁面７’になることが多い。このようなリング溝に図４と図６に示すシールリングを使用すると、シールリング溝壁面７’とシールリング側面の内周角部とが対接し、シールリング外周側対接部Ｘとリング溝壁面との間が離間されて、側面シール特性に劣化現象が発生する難がある。
【０００８】
上記難点を解消する目的とするシールリングとして特開平８−２１９２９２号公報及び特開平９−２１７８３６号公報に記載されたものが知られている。これは、図７に示すように該シールリングの側面がその内周側の巾が外周側の巾よりも小さくなるような２〜１０度であるテーパー面としたものである。上記シールリングは、シールリング側面５７がテーパー状を有していることから、リング溝側壁面の加工精度のばらつきにより溝が外開きのようなテーパー状に倒れているリング溝壁面７’においても、リング側面とリング溝側壁面の対接は離間されず、シール特性に劣化現象は発生しない効果がある。
また、シールリング側面が内径方向内側に傾斜するテーパー面で形成されているため、シールリング側面とシールリング溝側壁面との間に径方向内方に向けて開放するクサビ状の間隙５６が形成され、該間隙５６に導入される油圧の作用によりシールリング５’’とシールリング溝側壁面との間の圧接力が低減され、フリクションが低減される。
【０００９】
しかしながら、このシールリングにおいては、前記低フリクションの効果が得られるが、一方、合い口構造の突出部片の先端部５０とリング溝壁面７’の該先端部５０に対向する端面との間の間隙は、クサビ状間隙を介して内部の油圧を外部に開放する油圧路を形成することとなり、この種の特殊合い口構造の本来のシール効果が十分に発揮されない難点を示す。
また、シールリング溝壁面の加工精度のばらつきにより溝が外開きになる事が多いが、リング側面とリング溝側壁面の対接は離間されず、シール特性に劣化現象は発生しない。しかし、シールリング側面とシールリング溝側壁面との間に径方向内方に向けて開放するクサビ状の間隙がなくなり、該間隙に導入される油圧の作用が十分に得られず、フリクションの低減効果が発揮されない難点がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、前記のような従来技術では対応が困難であった課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、シールリング溝側壁面の加工精度の影響を受けず、シールリングとリング溝側壁面との圧接力を低減させることより、フリクション低減、及びシール性を保持の両立させたシールリングを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を解決するために、本発明は図２に示すようにシールリングの側面を２段の角度を有したテーパー面とさせる技術手段を基本的に用いる。
【００１２】
具体的には、本発明は、シャフトの外周面に設けた対の離間したリング溝に装着され、且つ対のリング溝の間からリング溝に供給された油圧をその側面と内周面に受け、反対側の側面と外周面とでシールするシールリングであって、該シールリング両側面間の内周側の巾が外周側の巾より小さくなるようなテーパー面に形成したシールリングにおいて、シールリングの両側面のテーパー面を２段に形成して、そのテーパー面は、外周面側のテーパー面の傾斜角度αに対して、内周面側のテーパー面の傾斜角度βを大きくしたことを特徴とするシールリングを提供する。
【００１３】
本発明によるシールリングは、側面の外周面側の緩い傾斜角αの機能とするところは、この傾斜角より相手材となるシャフトの溝壁側面の加工精度にとらわれず低リークの特性を持ったシール性を確保するものである。一方、側面の内周面側の急な傾斜角βの機能とするところは、この傾斜角により、リング溝壁側面とシールリングの間に形成されるクサビ状間隙によって、もう一方のリング側面からの油圧による押圧力をキャンセルし、シールリング側面と溝壁との間に発生する摩耗損失トルクを減少せしめ、シールリングが使用される製品の燃費を向上させ得るものである。
【００１４】
さらに、本発明によれば、シャフトの外周面に設けた対の離間したリング溝に装着され、且つ対のリング溝の間からリング溝に供給された油圧をその側面と内周面に受け、反対側の側面と外周面とでシールするシールリングであって、該シールリングの少なくとも一方の側面にテーパー面を形成したシールリングにおいて、該シールリング側面のテーパー面を複数段に形成して、そのテーパー面は、外周面側のテーパー面の傾斜角度に対して、内周面側のテーパー面の傾斜角度を大きくした部分を有することを特徴とするシールリングを提供する。
【００１５】
このシールリングによれば、シールリング溝側壁面とシールリング側面との接触がシールを確保し、他方の側面の油圧作用方向をシールリングの軸心方向とさせる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明は、図１と図２の（ａ），（ｂ）に示すように、シャフト１の外周面に設けた対の離間したリング溝４に装着され、且つ対のリング溝の間からリング溝４に供給された作動油８をその側面９と内周面２３で受け、反対側の側面６と外周面５５とでリング溝側壁面とハウジング２の内周面とをシールするシールリング５であって、該シールリング５の側面がその内周側の巾が外周側の巾より小さくなるような傾斜面に形成したシールリング５において、該シールリング５の両側面は外周面側の傾斜角αが小さく、内周面側の傾斜角βを傾斜角αより大きく構成させたことを特徴とするシールリングを提供する。
【００１７】
さらに、本発明は、図２の（ｂ）に示すように、シールリング５の外周面５５と直角をなす面、即ちシールリング５の軸心に対して直角をなす面に対する角度を、シールリング側面の外周面側で緩慢な傾斜角度α、即ち傾斜角度が０を越えて８度以下、望ましくは０．５以上３度以下に形成させる。これによって合口部からクサビ状間隙５４を介して内部の油圧を外部に開放する油圧路を形成する面積を小さくし、シール特性に劣化現象を発生しないようにする。
【００１８】
また、前述の面に対し、シールリング側面６，９の内周面側で急勾配な傾斜角度β、すなわちテーパー角度が８度を超えて４５度以下、望ましくは９度以上１１度以下に形成される。これによって、シールリング側面６，９とシールリング溝側壁面７との間に径方向内方に向けて開放するクサビ状の間隙５３が形成され、該間隙に導入される油圧の作用によりシールリングとシールリング溝側壁面との間の圧接力が低減され、フリクションが低減される。
【００１９】
また、シールリング溝壁面７の加工精度のばらつきによりリング溝４が外開きに倒れた形状の場合においてもシールリング側面内周側の傾斜角の間隙５３が保持されているためシールリング５とリング溝４、側壁面７の間に油が介入することができ、フリクションの急増とシール特性劣化の防止が両立するシールリングを構成する。
【００２０】
ここで、シールリング側面の傾斜角について、外周面側５２の傾斜角度αは０度を超えて８度以下とするが、８度以上に傾斜角が大きい場合、リーク性は十分な効果が得られないこととなる。
また、内周面側５１の傾斜角度βは８度を越えて４５度以下とするが、８度以下の場合、シールリング側面とシールリング溝側壁面との間に径方向内方に向けて開放するクサビ状の間隙が形成されにくくなり、フリクション増大に繋がり、また、４５度よりも大きい場合もクサビ状の間隙が形成されず、キャンセル圧が発生しなくなり、フリクション増大に繋がってしまう。
【００２１】
さらに、図３に本シールリングの特殊合い口を示すが、上記角度の異なる側面２段テーパーの境界線５８は、合い口構造の突出部の径方向厚さＬで位置し、その位置としては、シールリング半径方向厚さａ１寸法の外周より０．４〜１．２ｍｍの範囲に環状に形成され、且つ内周面側テーパーの径方向の長さ寸法がａ１寸法の１／４以上であることを特徴とする。
ここで、境界線の位置として、外周より０．４ｍｍ以下では、ハウジングないしはシャフトの回転軸芯の振れを加味し、シールリング溝側壁面７からシールリングの境界線５８が外れる確率が高く、リーク特性劣化の発生がある。また、１．２ｍｍよりも大きいか又は内周面側のテーパーで径方向の距離がａ１寸法の１／４以下では、シールリング側面とシールリング溝側壁面との間に径方向中心に向けて開放するクサビ状の間隙の形成が小さく、結果、キャンセル圧が発生されなくなりフリクション低減の効果が失われるものである。
尚、「キャンセル圧」とは、「反対側側面の油圧による押付け圧を低減する」の意味である。
【００２２】
前述した例において、両シールリング側面６，９に２つの傾斜面５１，５２を形成したが、これら傾斜面５１，５２をシールリング溝４の側壁面７と接する側のシールリング側面のみに形成しても良い。
又、傾斜面５１，５２は好ましくは２つであるが、３個以上としても良い。それらの傾斜面は内周側へと順次傾斜角を大きくさせる。
【００２３】
【実施例】
本発明の実施例の一例を以下にて記す。本シールリングの主たる特徴は、リング溝壁側面７の製造精度にとらわれない低リークおよび低フリクションにある。シールリング５がシャフトの溝４に装着されたときの断面図を図２に示す。シャフト１とハウジング２はスチール製からなり、シャフト１は、溝壁面７の加工精度のばらつきにより０〜２°まで溝４が外開きに傾斜する。
【００２４】
シールリング５はポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）にカーボン繊維を添加した合成樹脂材とし、外径φ５０、軸方向幅２．３５ｍｍ、半径方向厚さ２．０ｍｍ、２段となる側面テーパー面５１，５２は、外周面側αを１．５°±１°、内周面側βを１０°±１°とする。また、合い口構造の突出部５０の径方向厚さＬは、外周面より１．０ｍｍとし、これをテーパー角の変化点とする。
【００２５】
また、比較例１、２として、１：従来の側面が平坦な溝リングと、２：側面が均一な傾斜角を有する１段テーパーリングもテストを行ったが、その材質、寸法は本発明と同一とし、側面テーパー面は３°±１°とした。
上記各シールリングを装着したシール装置において、ハウジングの回転数３０００ｒｐｍ、油圧１．２７ＭＰａ、油温１２０℃条件下でのオイル漏れ、フリクションテストを実施した結果を図９に示す。図９より本発明の実施例に係るシールリングを使用する場合には、比較例１のシールリングよりもフリクションの低減が得られ、比較例２よりもオイルリーク量の低減し、リング溝側壁面の加工精度にとらわれず低オイルリークの改善効果が得られることがわかる。
これにより本発明は、図９のようにシャフトのリング溝壁面の加工精度に関係なく低フリクションおよび低リークの両立の効果が得られる。
【００２６】
本発明のシールリングは、その２段のテーパー状側面によって、シャフトのリング溝壁面の加工精度に関係なく低フリクションおよび低リークの両立という有利な効果が得られ、シールリングが使用される製品の燃費を向上させ得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明シールリングの使用方法の例を示す断面図である。
【図２】（ａ）は本発明のシール装置のシールリング装着部分を示す断面図であり、（ｂ）はシールリングの主要寸法を示す断面図である。
【図３】本発明のシールリングの合い口構造を示す斜視図である。
【図４】従来の側面溝シール装置のシールリング装着部分を示す断面図である。
【図５】図４に示す従来のシールリングの一部平面図である。
【図６】従来の側面油溝シール装置のシールリング装着部分を示す断面図である。
【図７】従来の改良シール装置、側面テーパーのシールリング装着部分を示す断面図である。
【図８】本発明でのシール装置と従来のシール装置での比較テスト結果を示すグラフ図である。
【図９】本発明でのシール装置と従来のシール装置での比較テスト結果を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１　　軸
２　　ハウジング
３　　油圧通路
４　　シールリング溝
５，５’，５’’，５’’’　　シールリング
６　　大気側シールリング側面
７　　リング溝側壁面
８　　作動油
９　　油圧側シールリング側面
２１　　円周方向溝
２２　　径方向溝
２３　　シールリング内周面
２４　　油溝
５０　　突出部片
５１　　シールリング側面内周側傾斜面
５２　　シールリング側面外周側傾斜面
５３　　シールリング側面内周側斜面とリング溝壁面との間のクサビ状間隙
５４　　シールリング側面外周側斜面とリング溝壁面との間のクサビ状間隙
５５　　シールリング外周面
５６　　シールリング側面とリング溝壁面との間のクサビ状間隙
５７　　シールリング側面傾斜面
５８　　シールリング側面傾斜角境界線
Ｘ　　シールリング外周側対接部
Ｌ　　合い口構造の突出部の径方向厚さ
α　　シールリング側面外周側傾斜角度
β　　シールリング側面内周側傾斜角度
【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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【図８】
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【図９】
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