密封圈的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種不僅能夠與旋轉方向無關而降低旋轉轉矩而且能夠抑制密封對象流體泄漏的密封裝置，其特征在于，在相對于環(huán)狀槽中的低壓側的側壁面滑動的密封圈(100)中，在相對于側壁面滑動的滑動面一側設置有動態(tài)壓力產生用槽(120)，所述動態(tài)壓力產生用槽(120)具有第一槽(121)和第二槽(122)，所述第一槽(121)以固定的徑向寬度在周向上延伸，所述第二槽(122)從第一槽(121)中的周向中央的位置延伸至內周面并將密封對象流體導入第一槽(121)內，并且，第一槽(121)設置在相對于側壁面滑動的滑動區(qū)域以內的位置。
【專利說明】
密封圈
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于密封軸與殼體的軸孔之間的環(huán)狀間隙的密封圈。
【背景技術】
[0002]在汽車用的自動變速器(AT)和無級變速器(CVT)中設置有用于密封相對旋轉的軸與殼體之間的環(huán)狀間隙以便保持油壓的密封圈。近幾年，降低油耗作為環(huán)境問題的對策正在被推進著，因而要求上述密封圈降低旋轉轉矩。迄今為止，已知有在密封圈的滑動面一側設置用于引導密封對象流體的槽的技術。(參照專利文獻I和專利文獻2)
[0003]但仍然有改良的余地，例如希望與旋轉方向無關而降低旋轉轉矩等。并且也需要密封圈本來的功能、即、抑制密封對象體的泄漏。
[0004]專利文獻I:日本實開平03-088062號公報
[0005]專利文獻2:國際公布第2011/105513號公報
【發(fā)明內容】
[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種密封裝置，其不僅能夠與旋轉方向無關而降低旋轉轉矩，而且能夠抑制密封對象體的泄漏。
[0007]為了解決上述課題，本發(fā)明采用了以下的方式。
[0008]即，本發(fā)明的密封圈，其安裝在設置于軸外周的環(huán)狀槽中，密封相對旋轉的所述軸與殼體之間的環(huán)狀間隙，用于保持流體壓力會發(fā)生變化的密封對象區(qū)域中的流體壓力，其特征在于，
[0009]在相對于所述環(huán)狀槽中低壓側的側壁面滑動的密封圈中，
[0010]在相對于所述側壁面滑動的滑動面?zhèn)仍O置有具有第一槽和第二槽的動態(tài)壓力產生用槽，所述第一槽以固定的徑向寬度在周向上延伸，所述第二槽從第一槽的周向中央位置延伸至內周面，并將密封對象流體導入第一槽內，
[0011 ]第一槽設置在相對于所述側壁面滑動的滑動區(qū)域以內的位置。
[0012]本發(fā)明將密封對象流體導入動態(tài)壓力產生用槽。因此，在設置有動態(tài)壓力產生用槽的范圍，由高壓側作用于密封圈的流體壓力與由低壓側作用于密封圈的流體壓力相互抵消。由此能夠減少流體壓力相對于密封圈的受壓面積。并且當密封圈相對于環(huán)狀槽中的低壓側的側壁面滑動時，當密封對象流體從第一槽流出到滑動部分時產生動態(tài)壓力。由此產生使密封圈離開側壁面的方向的力。如上所述，受壓面積減小和由動態(tài)壓力產生使密封圈離開側壁面的方向的力相互作用，能夠有效地降低旋轉轉矩。
[0013]并且，動態(tài)壓力產生用槽的結構為具有第一槽和從第一槽的周向中央延伸至內周面的第二槽。從而，與密封圈相對于環(huán)狀槽的旋轉方向無關而產生上述的動態(tài)壓力。
[0014]而且，由于第一槽設置在相對于側壁面滑動的滑動區(qū)域以內的位置，從而能夠抑制密封對象流體的泄漏。
[0015]這里，第一槽的槽底的周向兩端側比周向中央淺。
[0016]通過這種方式，能夠利用楔作用有效地產生上述動態(tài)壓力。
[0017]如上所述，本發(fā)明不僅能夠與旋轉方向無關而降低旋轉轉矩，而且能夠抑制密封對象體的泄漏。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的實施例1的密封圈的側視圖。
[0019]圖2為從外周面一側觀察本發(fā)明的實施例1的密封圈的圖。
[0020]圖3為本發(fā)明的實施例1的密封圈的側視圖。
[0021 ]圖4為本發(fā)明的實施例1的密封圈的側視圖的局部放大圖。
[0022]圖5為本發(fā)明的實施例1的密封圈的示意剖視圖。
[0023]圖6為本發(fā)明的實施例1的密封圈的示意剖視圖。
[0024]圖7為表示本發(fā)明的實施例1的密封圈使用狀態(tài)時的示意剖視圖。
[0025]圖8為本發(fā)明的實施例1的密封圈的示意剖視圖。
[0026]圖9為本發(fā)明的實施例1的密封圈的示意剖視圖。
[0027]圖10為本發(fā)明的實施例1的密封圈的示意剖視圖。
[0028]圖11為本發(fā)明的實施例1的密封圈的示意剖視圖。
[0029]圖12為本發(fā)明的實施例1的密封圈的示意剖視圖。
[0030]圖13為本發(fā)明的實施例2的密封圈的側視圖的局部放大圖。
[0031]圖14為本發(fā)明的實施例2的密封圈的示意剖視圖。
[0032]圖15為本發(fā)明的實施例2的密封圈的示意剖視圖。
[0033]圖16為本發(fā)明的實施例2的密封圈的示意剖視圖。
[0034]圖17為本發(fā)明的實施例2的密封圈的示意剖視圖。
[0035]圖18為本發(fā)明的實施例2的密封圈的示意剖視圖。
[0036]圖19為本發(fā)明的實施例2的密封圈的示意剖視圖。
[0037]符號的說明
[0038]100密封圈
[0039]HO接縫部
[0040]120動態(tài)壓力產生用槽
[0041]121 第一槽
[0042]122 第二槽
[0043]200 軸
[0044]210環(huán)狀槽
[0045]211側壁面
[0046]300 殼體
[0047]X滑動區(qū)域
【具體實施方式】
[0048]下面參照附圖并根據(jù)實施例而詳細舉例說明用于實施本發(fā)明的方式。但是，除非特別聲明，在本實施例中記述的組成部件的尺寸、材質、形狀及其相對位置等并非將本發(fā)明的范圍僅限定于此。此外，本實施例的密封圈用于在汽車用的AT和CVT等變速器中密封相對旋轉的軸與殼體的軸孔之間的環(huán)狀間隙以便保持油壓。并且，在以下的說明中，“高壓側”是指在密封圈的兩側產生壓差時成為高壓的一側，“低壓側”則是指在密封圈的兩側產生壓差時成為低壓的一側。
[0049](實施例1)
[0050]參照圖1?圖12對本發(fā)明的實施例的密封圈進行說明。圖1為本發(fā)明的實施例1的密封圈的側視圖。此外，圖1表示與密封圈中的滑動面相反一側的側面。圖2為從外周面一側觀察本發(fā)明的實施例1的密封圈的圖。圖3為本發(fā)明的實施例1的密封圈的側視圖。此外，圖3表示密封圈中的滑動面一側的側面。圖4為本發(fā)明的實施例1的密封圈的側視圖的局部放大圖。此外，圖4為放大圖3中設置有接縫部110附近的圖。圖5為本發(fā)明的實施例1的密封圈的示意剖視圖。此外，圖5為圖3中的AA剖視圖。圖6為本發(fā)明的實施例1的密封圈的示意剖視圖。此外，圖6為圖3中的BB剖視圖。圖7為表示本發(fā)明的實施例1的密封圈使用狀態(tài)時的示意剖視圖。此外，圖7中的密封圈為圖3中的AA剖視圖。圖8?圖12為本發(fā)明的實施例1的密封圈的示意剖視圖。此外，圖8?圖12為圖4中的CC剖視圖。
[0051 ] <密封圈的結構>
[0052]本實施例的密封圈100安裝在設置于軸200的外周的環(huán)狀槽210中，密封相對旋轉的軸200與殼體300(殼體300中的插入有軸200的軸孔內周面)之間的軸孔之間的環(huán)狀間隙。由此，密封圈100保持液體壓力(本實施例中為油壓)會發(fā)生變化的密封對象區(qū)域的流體壓力。這里，本實施例中，圖7中右側區(qū)域的流體壓力會發(fā)生變化，并且密封圈100起到保持圖中右側的密封對象區(qū)域的流體壓力的作用。此外，在汽車發(fā)動機停止狀態(tài)下，密封對象區(qū)域的流體壓力變低，成為無負載狀態(tài)，而當啟動發(fā)動機時，密封對象區(qū)域的流體壓力則變高。并且，圖7表示圖中右側的流體壓力高于左側的流體壓力的狀態(tài)。以下，將圖7中的右側稱為高壓側(H)，左側稱為低壓側(L)。
[0053]而且，密封圈100由聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚四氟乙烯(PTFE)等樹脂材料構成。并且，密封圈100的外周面的周長小于殼體300的軸孔內周面的周長，并不具有過盈量。因此，在流體壓力未作用的狀態(tài)下，密封圈100的外周面可呈與殼體300的內周面分離的狀態(tài)。
[0054]在該密封圈100的周向的一處設置有接縫部110。并且，在密封圈100的滑動面一側設置有動態(tài)壓力產生用槽120。此外，本實施方式的密封圈100的結構為，在剖面為矩形的環(huán)狀構件上形成有上述的接縫部110和多個動態(tài)壓力產生用槽120。但是，這僅是對形狀的說明，并不意味著以剖面為矩形的環(huán)狀構件為素材而實施形成這些接縫部110和多個動態(tài)壓力產生用槽120的加工。當然，當剖面為矩形的環(huán)狀構件成形之后，也可以利用切削加工獲得這些接縫部110和多個動態(tài)壓力產生用槽120。但是，例如在預先具有接縫部110的環(huán)狀構件成形之后，也可以利用切削加工獲得多個動態(tài)壓力產生用槽120，制造方法并無特別限定。
[0055]接縫部110采用無論從外周面一側以及兩側壁面一側中的任何一方觀察被切斷成臺階狀的所謂的特殊階梯式。由于特殊階梯式為公知技術，盡管省略其詳細說明，但其具有下述的特性，即，即使因熱膨脹收縮而使密封圈100的周長發(fā)生變化但維持穩(wěn)定的密封性能。此外，盡管在這里作為接縫部110的一個例子而示出了特殊階梯式，但接縫部110并不限于此，也可以采用直切式、斜切式和階梯式等。此外，當采用低彈性的材料(PTFE等)作為密封圈100的材料時，也可以不設置接縫部110而形成為環(huán)狀。
[0056]多個動態(tài)壓力產生用槽120等間隔地設置在密封圈100中的滑動面一側的側面中的除去接縫部110附近以外的整個圓周上(參照圖3)。這些多個動態(tài)壓力產生用槽120被設置用于當密封圈100相對于設置于軸200的環(huán)狀槽210中的低壓側的側壁面211滑動時產生動態(tài)壓力。而且，動態(tài)壓力產生用槽120由第一槽121和第二槽122構成，所述第一槽121以固定的徑向寬度在周向上延伸，所述第二槽122從第一槽121中的周向中央的位置延伸至內周面，并將密封對象流體導入第一槽121內。
[0057]第一槽121設置在相對于環(huán)狀槽210中的低壓側的側壁面211滑動的滑動區(qū)域X內的位置(參照圖7)。并且，第一槽121的槽深在徑向上的深度為常量(參照圖5和圖7)。而且，第一槽121的槽深可在周向上采用各種結構。參照圖8?圖12說明這一點。圖8?圖11表示第一槽121的槽底兩端側比周向中央淺的各種例子。圖8表示第一槽121的槽底從周向中央以平面狀朝向兩側逐步地變淺時的例子。圖9表示第一槽121的槽底從周向中央以曲面狀朝向兩側逐步地變淺時的例子。圖10表示第一槽121的槽底從周向中央以臺階狀朝向兩側變淺時的例子。圖11表示第一槽121的槽底從周向中央以臺階狀朝向兩側變淺且高度差部分由斜面構成時的例子。如此，通過將第一槽121的槽底構成為兩端側淺于周向的中央，能夠利用楔作用更有效地產生動態(tài)壓力。但是，如圖12所示，當將第一槽121的槽底深度構成為在周向上為常量時，也可以產生一定程度的動態(tài)壓力。此外，本實施例中的第一槽121被設定為最深部分為50μηι以下。
[0058]<密封圈使用時的機理>
[0059]尤其是參照圖7說明本實施例的密封圈100使用時的機理。圖7表示啟動發(fā)動機并經由密封圈100而產生壓差的狀態(tài)(圖中右側壓力高于左側壓力的狀態(tài))。在啟動發(fā)動機而產生壓差的狀態(tài)下，密封圈100同環(huán)狀槽210的低壓側(L)的側壁面211以及殼體300的軸孔的內周面為貼緊狀態(tài)。
[0060]由此，通過密封相對旋轉的軸200與殼體300之間的環(huán)狀間隙，能夠保持液體壓力會發(fā)生變化的密封對象區(qū)域(高壓側(H)的區(qū)域)的液體壓力。而且，當軸200與殼體300相對滑動時，在環(huán)狀槽210的低壓側(L)的側壁面211與密封圈100之間滑動。并且，當密封對象流體從設置于密封圈100的滑動面一側的側面中的動態(tài)壓力產生用槽120流出到滑動部分時產生動態(tài)壓力。此外，當密封圈100相對于環(huán)狀槽210在圖3中的順時針方向旋轉時，密封對象流體從第一槽121中的逆時針方向一側的端部流出到滑動部分。并且，當密封圈100相對于環(huán)狀槽210在圖3中的逆時針方向旋轉時，密封對象流體從第一槽121中的順時針方向一側的端部流出到滑動部分。
[0061 ] <本實施例的密封圈的優(yōu)點>
[0062]本實施例的密封圈100將密封對象流體導入動態(tài)壓力產生用槽120內。為此，在設置有動態(tài)壓力產生用槽120的范圍內，由高壓側(H)作用于密封圈100的流體壓力與由低壓偵叭L)作用于密封圈100的流體壓力互相抵消。由此，能夠減少流體壓力(從高壓側(H)朝向低壓側(L)的流體壓力)相對于密封圈100的受壓面積。
[0063]并且，當密封圈100相對于環(huán)狀槽210中的低壓側的側壁面211滑動時，密封對象流體從第一槽121流出到滑動部分時產生動態(tài)壓力。由此，產生使密封圈100離開側壁面211方向的力。
[0064]如上所述，受壓面積的減少和由動態(tài)壓力產生的使密封圈100離開側壁面211方向的力互相結合能夠有效地降低旋轉轉矩。由此，通過能夠實現(xiàn)降低旋轉轉矩(滑動轉矩)而能夠抑制因滑動產生的發(fā)熱，從而在高速高壓的環(huán)境條件下也能夠適當?shù)厥褂帽緦嵤├拿芊馊?00。并且，與此同時，也可以將鋁等軟質材料用作軸200的材料。
[0065]并且，動態(tài)壓力產生用槽120的結構為具有第一槽121和從第一槽121的周向中央延伸至內周面的第二槽122。因此，與密封圈100相對于環(huán)狀槽210的旋轉方向無關而產生上述動態(tài)壓力。
[0066]而且，由于第一槽121設置在相對于側壁面211滑動的滑動區(qū)域X內的位置，因此能夠抑制密封對象流體的泄漏。
[0067]而且，如圖8?圖11所示，如果第一槽121的槽底構成為兩端側淺于周向的中央，則能夠利用楔作用而有效地產生上述動態(tài)壓力。尤其是，如圖8和圖9所示，當采用第一槽121的槽底從周向中央朝向兩側逐步地變淺時的結構時，即使密封圈100中的滑動側的側面磨損隨著時間而發(fā)展，但也能夠穩(wěn)定地發(fā)揮楔作用。
[0068](實施例2)
[0069]圖13?圖19表示本發(fā)明的實施例2，并表示以下情況時的結構，即，在本實施例中，將動態(tài)壓力產生用槽的第一槽中的與第二槽連接部分的深度構成為與第二槽的深度相同，并且深于除去第一槽中的與第二槽連接部分以外的深度。由于其他的結構和作用與實施例1相同，因此對相同的結構部分賦予相同的符號并省略其說明。
[0070]圖13為本發(fā)明的實施例2的密封圈的側視圖的局部放大圖，并且為相當于上述實施例I中的圖4的圖。圖14?圖19為本發(fā)明的實施例2所涉及密封圈的示意剖視圖。此外，圖14?圖19為圖13中的CC剖視圖。
[0071]在本實施中，由于僅動態(tài)壓力產生用槽的結構與實施例1不同，而其他的結構與實施例I相同，因此省略其說明。在本實施例的密封圈100中，多個動態(tài)壓力產生用槽120也等間隔地設置在密封圈100中的滑動面一側的側面中的除去接縫部110附近以外的整個圓周上。并且，與實施例1的情況同樣，動態(tài)壓力產生用槽120由第一槽121和第二槽122構成，所述第一槽121以固定的徑向寬度在周向上延伸，所述第二槽122從第一槽121中的周向中央的位置延伸至內周面，并將密封對象流體導入第一槽121內。
[0072]并且，第一槽121設置在相對于環(huán)狀槽210中的低壓側的側壁面211滑動的滑動區(qū)域X內的位置，這一點也與實施例1同樣，(參照圖7)。并且，第一槽121的槽深在徑向的深度為常量，這一點也與實施例1的情況相同。
[0073]而且，對本實施例的動態(tài)壓力產生用槽120，第一槽121中的與第二槽122連接的部分121X的深度與第二槽122的深度相同，并且深于除去第一槽121中的與第二槽122連接部分以外的部分121Y的深度。第一槽121的槽深可以在周向上采用各種結構。采用圖14?圖19說明這一點。
[0074]圖14?圖19表示第一槽121的槽底的兩端側比周向中央淺的各種例子。圖14為實施例I中的圖8所示例子的變形例，并表示第一槽121的槽底從周向中央以平面狀朝向兩側逐步地變淺時的例子。而且，第一槽121中的與第二槽122連接部分121X的深度比其他部分121Y更深。圖15為圖1中的圖9所示例子的變形例，并表示第一槽121的槽底從周向中央以曲面狀朝向兩側逐步地變淺時的例子。而且，第一槽121中的與第二槽122連接部分121X的深度比其他部分121Y更深。圖16為實施例1中的圖10所示例子的變形例，并表示第一槽121的槽底從周向中央以臺階狀朝向兩側變淺時的例子。而且，第一槽121中的與第二槽122連接部分121X的深度比其他部分121Y更深。
[0075]圖17為實施例1中的圖8所示例子的變形例，并表示第一槽121的槽底從周向中央以平面狀朝向兩側逐步地變淺時的例子。而且，第一槽121中的與第二槽122連接的部分121X的深度比其他部分121Y更深。并且，第一槽121中的與第二槽122連接的部分121X的槽底形成為曲面。圖18為實施例1中的圖9所示例子的變形例，并表示第一槽121的槽底從周向中央以曲面狀朝向兩側逐步地變淺時的例子。而且，第一槽121中的與第二槽122連接的部分121X的深度比其他部分121Y更深。并且，第一槽121中的與第二槽122連接的部分121X的槽底形成為曲面。圖19為實施例1中的圖10所示例子的變形例，并表示第一槽121的槽底從周向中央以臺階狀朝向兩側變淺時的例子。而且，第一槽121中的與第二槽122連接部分121X的深度比其他部分121Y更深。并且，第一槽121中的與第二槽122連接的部分121X的槽底形成為曲面。
[0076]此外，除去本實施例的第一槽121中的與第二槽122連接部分以外的部分121Y的深度也被設定為最深部分為50μηι以下。
[0077]按照如上所述構成的本實施例的密封圈100，由于動態(tài)壓力產生用槽120中的第二槽122的深度和第一槽121中的與第二槽122連接的部分121Χ的深度較深，從而能夠提高密封對象流體的導入量。由此能夠提高動態(tài)壓力產生用槽120的動態(tài)壓力產生效果。
【主權項】
1.一種密封圈，其安裝在設置于軸外周的環(huán)狀槽中，密封相對旋轉的所述軸與殼體之間的環(huán)狀間隙，用于保持流體壓力會發(fā)生變化的密封對象區(qū)域中的流體壓力，其特征在于， 在相對于所述環(huán)狀槽中低壓側的側壁面滑動的密封圈中， 在相對于所述側壁面滑動的滑動面?zhèn)仍O置有具有第一槽和第二槽的動態(tài)壓力產生用槽，所述第一槽以固定的徑向寬度在周向上延伸，所述第二槽從第一槽的周向中央位置延伸至內周面，并將密封對象流體導入第一槽內， 第一槽設置在相對于所述側壁面滑動的滑動區(qū)域以內的位置。2.根據(jù)權利要求1所述的密封圈，其特征在于， 第一槽的槽底的周向兩端側比周向中央淺。
【文檔編號】F16J15/18GK105917151SQ201580005061
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2015年1月23日
【發(fā)明人】關真利, 細江猛, 井上秀行, 德永雄郎, 德永雄一郎
【申請人】Nok株式會社, 伊格爾工業(yè)股份有限公司