特許 6011777 密封装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6011777

(24)【登録日】2016年9月30日

(45)【発行日】2016年10月19日

(54)【発明の名称】密封装置

(51)【国際特許分類】

   F16J 15/3232 20160101AFI20161006BHJP

【ＦＩ】

   F16J15/3232 201

【請求項の数】3

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2012-111366(P2012-111366)

(22)【出願日】2012年5月15日

(65)【公開番号】特開2013-238275(P2013-238275A)

(43)【公開日】2013年11月28日

【審査請求日】2015年4月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004385

【氏名又は名称】ＮＯＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100071205

【弁理士】

【氏名又は名称】野本 陽一

(72)【発明者】

【氏名】森 達也

(72)【発明者】

【氏名】古山 秀之

【審査官】 佐々木 佳祐

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−３３７５１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０１−１６５８５９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭６３−００３５６６（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｊ １５／１６−１５／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

密封空間側へ延び互いに同心の固定リップと摺動リップを有し、この固定リップと摺動リップの間が周方向へ連続した受圧溝となっており、前記摺動リップの摺動部に周方向へ連続した摺動突条が形成され、前記摺動突条は、その嶺部から前記摺動リップの先端側へ延びる第一斜面が、前記嶺部から前記摺動リップの根元側へ延びる第二斜面よりも緩勾配に形成され、前記摺動突条の第一斜面が、前記摺動リップにおける前記受圧溝側の斜面よりも緩勾配であることを特徴とする密封装置。

【請求項2】

摺動突条の嶺部が、摺動リップの軸方向中間位置よりも根元側に位置することを特徴とする請求項１に記載の密封装置。

【請求項3】

摺動突条が軸方向へ反復的に蛇行しながら周方向へ延びることを特徴とする請求項１又は２に記載の密封装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ベルト式無段変速機や油圧機器等、液圧を発生する機器の回転部と非回転部との間に介在されて前記液圧をシールする密封装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば自動車のベルト式無段変速機において、固定シーブ及びこの固定シーブに対して軸方向移動可能な可動シーブを回転させる中空のシーブ用軸の内周面と、このシーブ用軸に挿入された非回転のリテーナの筒状部の外周面との間には、可動シーブを軸方向へ動作させる油圧をシールするための密封装置として、合成樹脂製のシールリングが介装されている（例えば特許文献１参照）。しかしながら、この種のシールリングは、円周方向一カ所で切断されているので、漏れを生じことは避けられず、シール性の良いものでも１０〜４０ｃｃ／ｍｉｎの漏れを生じていた。

【0003】

したがって、このような機器の密封手段としては、図４に示すように、金属製の補強環にゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）で一体成形され、前記補強環に加硫接着された基部１０１と、この基部１０１から高圧空間（密封空間）Ａ側へ向けて延びる固定リップ（内周側リップ）１０２と摺動リップ（外周側リップ）１０３を有する密封装置１００も開発されている。また、この密封装置１００は無端形状であって、すなわち円周方向へ連続したものとなっている。

【0004】

すなわちこの密封装置１００は、不図示の非回転部材の外周面に内周側の固定リップ１０２が密接した状態で装着されると共に、外周側の摺動リップ１０３が、外周の回転部材２００の内周面に摺動可能に密接されることによって、密封空間Ａの作動液が大気Ｂ側へ漏洩するのを防止するもので、円周方向へ連続したものとなっているため、円周方向一カ所で切断された合成樹脂製のシールリングに比較してシール性に優れている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００７−０７８０４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上記従来の密封装置１００によれば、密封空間Ａが高圧になった場合に、摺動リップ１０３が外周の回転部材２００の内周面にべた当たりしてトルクの上昇を来たすと共に、潤滑不足によって摺動リップ１０３が摩耗してそのシール性が早期に低下してしまう懸念がある。

【0007】

これは、摺動リップ１０３の内周面に作用する液圧Ｐ_１の受圧面積と、摺動リップ１０３の密接摺動部１０３ａよりも密封空間Ａ側で摺動リップ１０２の外周面に作用する液圧Ｐ_２の受圧面積との差δが大きく、すなわち符号δで示す領域において摺動リップ１０３の内周面に作用する液圧Ｐ_１が、この摺動リップ１０２を外周の回転部材２００の内周面に押し付けるように作用するので、密封空間Ａが高圧のときには摺動リップ１０２が液圧Ｐ_１によって図中に破線で示すように変形し、面圧上昇による摺動トルクの増大と、摺動面積の増大による潤滑不足を来たすのである。

【0008】

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、高圧条件でもシール耐久性に優れ、低摺動トルクを維持可能な密封装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係る密封装置は、密封空間側へ延び互いに同心の固定リップと摺動リップを有し、この固定リップと摺動リップの間が周方向へ連続した受圧溝となっており、前記摺動リップの摺動部に周方向へ連続した摺動突条が形成され、前記摺動突条は、その嶺部から前記摺動リップの先端側へ延びる第一斜面が、前記嶺部から前記摺動リップの根元側へ延びる第二斜面よりも緩勾配に形成され、前記摺動突条の第一斜面が、前記摺動リップにおける前記受圧溝側の斜面よりも緩勾配であることを特徴とするものである。

【0010】

請求項１の構成によれば、摺動突条の嶺部から摺動リップの先端側（密封空間側）へ延びる第一斜面が、前記嶺部から摺動リップの根元側（反密封空間側）へ延びる第二斜面よりも緩勾配であるため、前記嶺部が前記摺動突条における反密封空間側へ偏在しており、このため固定リップと摺動リップの間の受圧溝に作用する密封空間の圧力のうち、摺動リップを摺動相手材へ押し付けるように作用する圧力のアンバランス分の受圧面積が小さくなるので、密封空間が高圧になることによる摺動相手材に対する摺動リップの面圧の増大が抑制され、しかも摺動突条の嶺部から密封空間側へ延びる第一斜面が緩勾配であることによって、密封空間の密封対象液がクサビ状に浸入しやすくなるので、摺動突条の嶺部が良好に潤滑される。

【0011】

請求項２の発明に係る密封装置は、請求項１に記載の構成において、摺動突条の嶺部が、摺動リップの軸方向中間位置よりも根元側に位置することを特徴とするものである。

【0012】

請求項２の構成によれば、固定リップと摺動リップの間の受圧溝に作用する密封空間の圧力のうち、摺動リップを摺動相手材へ押し付けるように作用する圧力のアンバランス分の受圧面積が十分に小さくなるので、摺動リップの面圧の増大を一層有効に抑制することができる。

【0013】

請求項３の発明に係る密封装置は、請求項１又は２に記載の構成において、摺動突条が軸方向へ反復的に蛇行しながら周方向へ延びることを特徴とするものである。

【0014】

請求項３の構成によれば、摺動突条が軸方向へ反復的に蛇行していることによって、摺動相手材の回転に伴って共回りする密封対象液が、摺動突条と摺動相手材の間へクサビ状に浸入しやすくなるので、摺動面が一層良好に潤滑される。

【発明の効果】

【0017】

本発明に係る密封装置によれば、摺動リップを摺動相手材へ押し付けるように作用する圧力の受圧面積が小さくなると共に、摺動部に密封対象液による潤滑液膜が形成されやすくなるので、密封空間が高圧になることによる摺動リップの面圧の増大が抑制されると共に良好な潤滑状態が確保され、しかも、摺動突条の第一斜面が、摺動リップにおける受圧溝側の斜面よりも緩勾配であることによって、摺動突条の第一斜面に作用する液圧のうち摺動リップを摺動相手材から浮き上がらせる径方向成分が、摺動リップにおける受圧溝側の斜面に作用する液圧のうち摺動リップを摺動相手材へ押し付ける径方向成分よりも大きくなるので、密封空間の密封対象液がクサビ状に浸入しやすくなって、摺動面が一層良好に潤滑される。したがって高圧条件でもシール耐久性に優れ、かつ低トルクを維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。

【図2】本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態を外周側から見た図である。

【図3】本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態の作用を示す説明図である。

【図4】従来の技術による密封装置の作用を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

【0020】

図１に示すように、この密封装置１は、金属製の補強環１５にゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）で一体成形されたものであって、前記補強環１５に加硫接着された基部１１と、この基部１１から装着状態における密封空間Ａ側へ向けて延びる固定リップ（内周側リップ）１２及び摺動リップ（外周側リップ）１３を有し、この固定リップ１２と摺動リップ１３の間は、断面略Ｖ字形の、周方向へ連続した受圧溝１４となっている。また、基部１１の内周面には複数の支持突条１１ａが周方向所定間隔で形成されている。

【0021】

摺動リップ１３の摺動側である外周面には、周方向へ連続した摺動突条１３１が形成されている。図２に示すように、この摺動突条１３１は、軸方向へ反復的に蛇行しながら周方向へ延びるものである。

【0022】

また図３に示すように、摺動突条１３１は、その嶺部１３１ａから摺動リップ１３の先端側（密封空間Ａ側）へ延びる第一斜面１３１ｂが、前記嶺部１３１ａから摺動リップ１３の根元側（反密封空間Ｂ側）へ延びる第二斜面１３１ｃよりも緩勾配（θ_１＜θ_２）に形成されており、さらに前記第一斜面１３１ｂが、摺動リップ１３における受圧溝１４側の斜面（内周面）１３２よりも緩勾配（θ_１＜θ_３）となっている。

【0023】

そしてこのため、摺動突条１３１の嶺部１３１ａは、摺動突条１３１における反密封空間Ｂ側へ偏在しており、かつ摺動リップ１３の軸方向中間位置より根元側（反密封空間Ｂ側）に位置しており、蛇行によって摺動突条１３１が最も摺動リップ１３の先端側に偏在する部分でも、嶺部１３１ａは摺動リップ１３の軸方向中間位置より根元側に位置している。

【0024】

以上のように構成された実施の形態の密封装置１は、例えば自動車の無段変速機における中空のシーブ用軸の内周面と、このシーブ用軸に挿入された非回転のリテーナの筒状部の間の密封手段として用いられるものであって、不図示の内周の非回転部材（例えば前記リテーナの筒状部）の外周面に内周側の固定リップ１２が密接した状態で装着されると共に、外周側の摺動リップ１３が、図２に示すように、外周の筒状の回転部材（例えば前記シーブ用軸）２の内周面に摺動可能に密接されることによって、回転部材２の内周の密封空間Ａの密封対象液（作動油）が、反密封空間Ｂへ漏洩するのを防止するものである。そしてこの密封装置１は、円周方向へ連続したものであるため、円周方向一カ所で切断されたシールリングに比較してシール性に優れており、漏れ量を１ｃｃ／ｍｉｎ以下とすることができる。

【0025】

ここで、密封空間Ａの液圧は、固定リップ１２に対しては内周の非回転部材の外周面へ押し付けるように作用するが、摺動リップ１３に対しては、外周の回転部材２への顕著な押し付け力としては作用しない。

【0026】

これについて詳しく説明すると、摺動リップ１３の摺動突条１３１における第一斜面１３１ｂが緩勾配、第二斜面１３１ｃが急勾配であることによって、上述のように、摺動突条１３１の嶺部１３１ａが摺動突条１３１における反密封空間Ｂ側へ偏在しており、しかもこの嶺部１３１ａは摺動リップ１３の軸方向中間位置より根元側（反密封空間Ｂ側）に位置していることから、摺動リップ１３における受圧溝１４側の斜面（内周面）１３２に作用する液圧Ｐ_１の受圧面積と、回転部材２との摺動面となる摺動突条１３１の嶺部１３１ａよりも密封空間Ａ側で摺動リップ１３の外周面に作用する液圧Ｐ_２の受圧面積との差δが小さいものとなっている。

【0027】

すなわち摺動リップ１３を回転部材２の内周面に押し付けるように作用する液圧Ｐ_１は、実質的に図３に符号δで示す領域にのみ作用し、この領域δよりも摺動リップ１３の先端側では内周側と外周側で液圧Ｐ_１，Ｐ_２が径方向に相殺される。言い換えれば、摺動リップ１３を回転部材２へ押し付けるように作用する圧力のアンバランス分を受圧する領域δの面積が小さいので、回転部材２に対する摺動リップ１３（摺動突条１３１）の面圧の増大が抑制される。

【0028】

しかも、上述の面圧増大抑制作用に加え、摺動突条１３１の第一斜面１３１ｂが緩勾配（θ_１＜θ_２）であるため、密封空間Ａの密封対象液が摺動突条１３１と回転部材２との摺動面間へクサビ状に浸入しやすくなる。また、θ_１＜θ_３であることによって、摺動突条１３１の第一斜面１３１ｂに作用する液圧Ｐ_２のうち摺動リップ１３を回転部材２から浮き上がらせる径方向成分が、摺動リップ１３における受圧溝１４側の斜面１３２に作用する液圧Ｐ_１のうち摺動リップ１３を回転部材２へ押し付ける径方向成分よりも大きくなる。

【0029】

さらには、摺動突条１３１が軸方向へ反復的に蛇行しているので、回転部材２の回転に伴って共回りする密封対象液が、摺動突条１３１の嶺部１３１ａと回転部材２の摺動面間へクサビ状に浸入しやすくなる。

【0030】

そして密封装置１によれば、これらの作用によって、密封空間Ａが高圧になっても前記摺動面間に良好な潤滑液膜が形成されるので、例えば回転数が３，０００ｒｐｍ、密封空間Ａの圧力が３．５ＭＰａといった条件でも、摺動発熱の抑制、摩耗の抑制及び摺動トルクの低減を図ることができ、その結果、シール耐久性が向上する。

【0031】

なお、上述した実施の形態では、固定リップ１２が内周側、摺動リップ１３が外周側に形成されているが、その逆の関係、すなわち固定リップ１２が外周側、摺動リップ１３が内周側に存在するものとすることによって、外周の部材が非回転で、内周の部材が回転する機器において適用可能とすることができる。

【符号の説明】

【0032】

１ 密封装置
１１ 基部
１２ 固定リップ
１３ 摺動リップ
１３１ 摺動突条
１３１ａ 嶺部
１３１ｂ 第一斜面
１３１ｃ 第二斜面
１４ 受圧溝
２ 外周部材
Ａ 密封空間
Ｂ 反密封空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】