专利名称：密封环的制作方法
技术领域：
本发明涉及密封环，尤其是涉及在机动车的自动变速器等液压设备中使用的密封环。
背景技术：
近年来，为了实现机动车的燃料利用率提高，而要求减少自动变速器的驱动损失的减少。在自动变速器上以液压密封为目的而安装有密封环，但密封环的摩擦损失会导致自动变速器的驱动损失。因此，密封环的摩擦力的减少成为重要的课题。而且，自动变速器的油泵的容量在驱动损失中占据大的比重，因此希望减少从密封环的漏油量，而实现油泵的小容量化。如此，为了减少自动变速器的驱动损失，提高机动车的燃料利用率，而对密封环要求低摩擦力及低泄漏功能。
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图I表示使用了密封环的液压回路的基本结构。密封环I安装于在轴2的外周面的液压通路3的轴向两侧形成的轴槽(环形槽)4。从液压通路3供给的工作油由密封环的受压侧面11和内周面12承受，密封环的外周面13与壳体5的内表面接触，密封环的接触侧面14与轴槽4的侧面接触，由此对液压进行密封。通常轴2旋转，壳体5被固定，但也存在相反的组合。为了减少密封环的摩擦力(摩擦损失)，通常采用减少将作为滑动主体面的密封环的接触侧面向环形槽按压的受压载荷的方法。具体而言，采用具有向密封环的接触侧面与环形槽之间作用有供给液压的剖面形状的密封环，通过消除^ V)载荷的作用来减少受压载荷。在专利文献I中记载有如下的方法通过将密封环的侧面形成为轴向宽度从外周侧朝向内周侧减小那样的锥形形状，而使密封环侧面与环形槽之间产生消除载荷，从而实现受压载荷的减少。侧面锥形形状能够大幅减少受压载荷，目前作为摩擦力最小的密封环的形状而周知。另外，在专利文献2中记载了一种密封环如图2 (A)所示，至少在接触侧面的内周侧具有在沿着圆周方向分离而形成的凹部(凹槽)6与凹部6之间配置的柱部7。如图2
(B)及(C)所示，凹部6包括以密封环的轴向宽度(厚度)朝向内周方向变薄的方式设置的最深倾斜部51 ;位于最深倾斜部51的圆周方向两侧而朝向相邻的柱部7的最内周侧的点收敛的收敛部52。在该结构中，通过密封环的旋转，由于充满在凹部6内的油利用收敛部52的斜面挤入而产生的升力60、液压作用于接触侧面的凹部6而使按压载荷减少的效果(消除压61)，从而摩擦力减少。而且，在专利文献2的密封环中，如图2 (D)所示，由于密封环的侧面与环形槽以面进行滑动接触，因此不形成接口间隙的泄漏流路，能得到低泄漏特性。在专利文献I的密封环中，密封环的侧面与环形槽的滑动接触为线接触，滑动直径位于密封环的接口间隙上，因此存在从接口间隙发生油的泄漏(漏泄)的问题。另一方面，通过采用专利文献2的凹部，而摩擦力减少，但不及专利文献I的密封环，要求进一步的摩擦力的减少。
在先技术文献专利文献专利文献I :日本专利第3437312号公报
专利文献 2 W02004/090390
发明内容
本发明鉴于上述情况而作出，其目的在于提供一种同时具有低摩擦力特性和低泄漏特性，减少自动变速器的驱动损失，有助于机动车的燃料利用率提高的密封环。鉴于上述目的而锐意研究的结果是，本发明人在接触侧面的内周侧沿着圆周方向分离而形成凹部且在它们之间配置有柱部的密封环中，通过在凹部的内周侧设置内壁、及朝向内周面开口的油导入孔，而发现了摩擦力减少的情况，从而完成了本发明。即，本发明的密封环安装于在轴的外周面形成的轴槽，其特征在于，至少在密封环的接触侧面的内周··侧沿着圆周方向分离而形成多个凹部，在凹部的内周侧设有内壁及朝向内周面开口的油导入孔。发明效果在本发明中，在密封环的接触侧面形成的凹部的内周侧形成内壁，而且，设置朝向内周面开口的油导入孔。通过在凹部设置内壁，而将从油导入孔导入的油导向位于凹部的圆周方向前端的楔形的斜面。由此，升力起作用，在柱部形成有油膜，柱部浮起，并且促进油介入位于凹部的外周侧的环状的密封面，密封面接近于流体润滑状态，摩擦系数减少。而且，液压作用于接触侧面的凹部，按压载荷减少。通过这两者的叠加效果，在本发明的密封环中，能够有效地减少摩擦力。而且，在本发明的密封环中，接触侧面与环形槽侧面以面进行接触，因此也能够抑制油的泄漏。如此，本发明的密封环同时具有低摩擦力及低泄漏这两个特性，因此能够有效地减少自动变速器的驱动损失。
图I是表示安装有密封环的液压回路的剖视图。图2是表示专利文献2记载的密封环的结构的俯视图(A)、立体图(B)、从内周面观察凹部形状看到的圆周方向的平移展开图(C)、及表示专利文献2记载的密封环安装于环形槽的状态的简图(D)。图3是表示本发明的密封环的一方式的立体图(A)及表示另一方式的立体图(B)。图4是表示本发明的密封环的另外两方式的立体图(A)、(B)、(A)的密封环的接触侧面的扫描图像(C)、表示(A)、(B)的密封环的凹部形状的立体图(D)、以及从内周面观察(D)的凹部形状看到的圆周方向的平移展开图(E)。图5是表示本发明的密封环的另一方式的立体图(A)、(A)的密封环的接触侧面的扫描图像(B)、表示(A)的密封环的凹部形状的立体图(C)、以及从内周面观察(C)的凹部形状看到的圆周方向的平移展开图(D)。图6是表示本发明的密封环的接口的一方式的立体图。图7是表示摩擦力测定装置的简图。图8是表示实施例f 3的密封环的摩擦力测定结果的坐标图。
图9是表示实施例3及比较例I的密封环的转速与摩擦力的关系的坐标图。图10是实施例2 (Α)、4 6 ((B)、(C)、(D))及比较例3 (E)的密封环的接触侧面的扫描图像。图11是表示内壁的长度与摩擦力的关系的坐标图。
具体实施例方式以下，关于本发明的密封环，参照附图进行详细说明。图3表示作为本发明的一方式的密封环的立体图。图3的凹部形状与专利文献2记载的凹部形状、即图2所示的凹部形状基本相同。凹部6在密封环的至少接触侧面的内周侧沿着圆周方向分离形成，在凹部6与凹部6之间配置有柱部7。如图2 (B)所示，凹部6包括以密封环的轴向宽度(厚度)朝向内周方向变薄的方式设置的最深倾斜部51 ;位于 最深倾斜部51的圆周方向两侧且朝向相邻的柱部7的最内周侧的点收敛的收敛部52。在这种凹部6形状中，由于密封环的旋转，而充满在凹部6内的油被收敛部52挤入，因其楔形效果而沿着旋转方向产生垂直的升力。而且，由于液压作用于接触侧面侧的凹部6，减少按压载荷，因此摩擦力减少。在图2 (B)的例子中，收敛部的倾斜面与密封环侧面所成的角度即图2 (B)中的斜面角度Θ设定为16°，最深倾斜部52的深度h即收敛部52的内周端的轴向深度h设定为 O.42mm。在此，凹部6的个数(在I个密封环的单侧的侧面形成的凹部的个数)优选为4个 16个，更优选为8个 12个。而且，凹部6的圆周方向宽度优选为柱部7的圆周方向宽度的8 50倍，收敛部52的圆周方向宽度(单侧)优选为最深倾斜部51的圆周方向宽度的1/50以上。本发明的密封环的特征在于，在凹部6的内周侧设有内壁8及朝向内周面12开口的油导入孔10。在图3 (A)中，内壁8从凹部6的圆周方向的两端沿着内周端部延伸,在中央设有作为油导入孔10的开口部。通过在凹部6的内周侧设置壁即设置内壁8，而抑制向凹部6导入、挤入的油的从楔斜面(收敛部)向内周面12的流动，借助楔剖面的深度和圆周方向的三维的节流效果，而作用有更大的升力。因此，在柱部7形成油膜且柱部7浮起，并且促进油介入位于凹部6的外周侧的环状的密封面，从而摩擦系数减少。而且，液压作用于接触侧面的凹部6，按压载荷减少。通过它们的叠加效果，摩擦力减少。在此，如本方式那样将内壁8形成在凹部6的两端即油导入口 10的两侧时，在设凹部6整体(最深倾斜部与收敛部的合计)的圆周方向长度为100的情况下，一方的内壁8的圆周方向长度优选为2(Γ45，在设凹部6整体的圆周方向长度为100的情况下，将两侧相加的内壁的长度优选为4(Γ90。在该范围中，能得到更优异的楔形效果，摩擦力进一步减少。通过将具备内壁8及油导入孔10的凹部6形成在密封环的接触侧面而得到本发明的效果。然而，关于本方式的凹部6形状，两侧相对于圆周方向中央为对称形状，因此考虑到工艺性时，优选为在密封环的接触侧面及受压侧面这双方设置凹部6，形成为两侧面均对称而没有方向性的结构。在图3 (A)中，将内壁8设置在凹部6的两端，但在图3 (B)中，仅在旋转方向相反侧的倾斜面(收敛部)的端部设置内壁8。在该方式中，通过使密封环向右旋转，而油被挤入旋转方向相反侧(左侧)的收敛部前端，产生升力(楔形效果)。楔形效果在旋转方向相反侧的收敛部产生，另一方面，在旋转方向侧，难以形成油膜，具有妨碍润滑状态的倾向。因此，仅在旋转方向相反侧设有内壁8的本结构中，能得到更优异的摩擦力减少效果。在此，仅在旋转方向相反侧设有内壁时，在设凹部整体的圆周方向长度为100的情况下，内壁的圆周方向长度优选为5、5，更优选为50、5。在该范围中，能得到更优异的楔形效果，摩擦力进一步减少。在图中，内壁8的轴向的高度设定为与密封环侧面的高度大致相等，即，内壁8的前端面与未形成凹部6的侧面设定成为同一平面。并且，在图3 (A)中，在凹部6的周方向的中央部设有未设置内壁8的部分，在图3 (B)中，在旋转方向的端部设有未设置内壁8的部分，由此分别在内壁8之间、或内壁8与柱部7之间形成朝向内周面12开口的油导入孔10。然而，油导入孔10的结构并未限定于此，例如，可以在凹部6的圆周方向整个区域形成内壁8，将该轴向的高度设定成局部比密封环侧面低，由此形成为油导入孔10。 内壁8的宽度即内壁8的径向的长度并未特别限定，但为了得到更优异的摩擦力减少效果，在设密封环的径向宽度为100的情况下，优选为5 20。而且，通过朝向凹部6的前端增大内壁8的径向宽度即减小凹部6的径向宽度，收敛部前端不仅在深度方向即轴向，而且在径向也成为前端逐渐变细的形状，因此三维的节流效果进一步提高。因此，升力增力口，摩擦力进一步减少。图4 (A)及(B)表示本发明的另一方式的密封环的立体图，图4 (C)表示图4 (A)的密封环的接触侧面的扫描图像。本方式与图3 (A)及(B)的密封环在凹部形状上不同。在图4 (D)及(E)中分别表示图4 (A)的密封环的没有内壁的状态的立体图及从内周面观察到的圆周方向的平移展开图。需要说明的是，在以下的记载中，将上述展开图中的直线部称为平面或平坦面，将曲线部称为曲面。在本方式中，如图4 (E)所示，凹部6两端通过由朝向柱部7呈凸状的曲面、即在从内周面观察到的圆周方向的平移展开图(图4 (E))中向上呈凸状的曲面形成的节流部20构成，而与柱部7连结。如此，柱部7与凹部6由平缓的倾斜曲面连结，因此通过设置内壁8，与图3 (A)的凹部6形状相比，节流效果进一步提高，因此升力增加，摩擦力进一步减少。而且，在本方式中，如图4 (E)所示，在凹部6的中央形成有与侧面平行的凹部6最深部21,从最深部21的两端朝向节流部20形成由朝向最深部21呈凸状的曲面、即在图4 (E)中向下呈凸状的曲面构成的斜面部22。并且，斜面部22与节流部20的交界也由平缓的曲面连结。通过将斜面部22形成为这种结构，能够得到更优异的摩擦力减少效果。然而，本发明的密封环的斜面部22并未限定为由这种曲面构成的结构，既可以形成为单独平面，也可以形成为由平面和曲面构成的结构。另外，在图中，最深部21具有规定的圆周方向长度，由与侧面平行的平坦面形成，但也可以形成为不设置平坦面的结构。即，也可以形成为如下的凹部6结构凹部6的中央由包括最深部21并朝向最深部21呈凸形状、即在图4 (E)中向下呈凸状的I个曲面形成的斜面部22构成，通过由朝向柱部7呈凸状、即在图4 (E)中向上呈凸状的曲面形成的节流部20从该斜面部22的两侧连结到柱部7。但是，为了得到更优异的摩擦力减少效果，最深部21优选由与侧面平行的平坦面构成。这种情况下，在设I个凹部6的圆周方向宽度a为100的情况下,最深部的圆周方向的宽度b优选为2 20,更优选为8 16。另外，在设凹部6单侧的倾斜部的圆周方向宽度、即节流部20与斜面部22的圆周方向的宽度之和(c+d)为100的情况下，节流部20的R曲面的塌角长度(夕' ^長 )c、即从凹部6前端到节流部20与斜面部22的交界为止的圆周方向宽度优选为5 20。而且，在设凹部6的最深部的深度h (轴向的减退量)为100的情况下，节流部20的深度e、即节流部20与斜面部22的交界点的轴向的减退量优选为超过O且20%以下。凹部6的个数(在I个密封环的单侧的侧面形成的凹部的个数)优选为4个 16个，更优选为6个 10个。而且，凹部6的每I个的圆周方向宽度a优选为柱部7的每I个的圆周方向宽度f的5 20倍。在设密封环的轴向宽度为100的情况下，凹部6深度h、即凹部6最深部21的轴向宽度h优选为2 20，更优选为5 10。在图4 (D)的凹部6设有内壁8的本发明的密封环如图4 (A)及(B)所示。在图4 (A)的方式中，内壁8沿着内周端部从凹部6的圆周方向的两端朝向凹部6的中央延伸，在凹部6的中央设有朝向内周面12开口的油导入孔10。通过在凹部6的内周侧(端部)设置内壁8，能抑制挤入的油从楔斜面(节流部)向内周面12的流动，通过楔剖面的深度和圆周方向的三维的节流效果，而作用有更大的升力。因此，在柱部形成有油膜而柱部浮起的同 时，促进油介入位于凹部6的外周侧的环状的密封面，摩擦系数减少。而且，液压作用于接触侧面的凹部6，按压载荷减少。通过它们的叠加效果，摩擦力进一步减少。在本方式的密封环中，柱部7与凹部6由成为平缓的倾斜的R形状连结，因此通过设置内壁8，与图3 (A)的密封环相比能进一步提高节流效果，因此升力增加，摩擦力进一步减少。在此，如本方式那样将内壁8形成在凹部6的两端、即油导入口 10的两侧时，在设I个凹部6的圆周方向长度为100的情况下,一方的内壁8的圆周方向长度优选为2(Γ45,在设凹部6整体的圆周方向长度为100的情况下，将两侧的内壁8相加的长度优选为4(Γ90。在该范围中，能得到更优异的楔形效果，摩擦力进一步减少。通过将具备内壁8及油导入孔10的凹部6形成在密封环的接触侧面而得到本发明的效果。然而，关于本方式的凹部6形状，两侧相对于圆周方向中央为对称形状，因此考虑到工艺性时，优选为在密封环的接触侧面及受压侧面这双方设置凹部6，形成为两侧面均对称而没有方向性的结构。在图4 (A)中，将内壁8设置在凹部6的两端，但也可以如图4 (B)所示，仅在旋转方向相反侧的倾斜面(节流部20)的端部设置内壁8。在这种结构中，通过使密封环向右旋转，而油被挤入旋转方向相反侧(左侧)的节流部20前端，产生升力(楔形效果)。如此，楔形效果在旋转方向相反侧的节流部20产生，另一方面，在旋转方向侧，难以形成斜面的油膜，具有润滑状态受到妨碍的倾向，因此仅在旋转方向相反侧设有内壁8的本方式中，摩擦力进一步减少。在此，仅在旋转方向相反侧设有内壁时，在设凹部整体的圆周方向长度为100的情况下，内壁8的圆周方向长度优选为5、5，更优选为50、5。在该范围中，能得到更优异的楔形效果，摩擦力进一步减少。在图4 (C)中表示图4 (A)的密封环的接触侧面的扫描图像。在此，内壁8以从距凹部6端部为约4mm的部位朝向凹部前端而径向宽度增大、即凹部的径向宽度减小的方式以倾斜角度4°倾斜。而且，凹部6的外周侧的密封面以朝向凹部6的前端部而径向宽度增大、即凹部6的径向宽度减小的方式以倾斜角度3°倾斜。如此在具有朝向前端部而径向宽度减小而且轴向宽度减小(深度变浅)的前端逐渐变细形状的凹部6的本方式的密封环中，三维的节流效果进一步提高。因此，升力增加，摩擦力进一步减少。需要说明的是，在本方式中，凹部6的前端由曲面形成。在图4 (A)及(B)中，内壁8的轴向的高度设定成与侧面的高度大致相等，S卩，以内壁8的前端面与未形成凹部6的侧面成为同一平面的方式设定。并且，通过将内壁8沿着圆周方向不连续地配置，而在图4 (A)中在内壁8之间、在图4 (B)中在内壁8与柱部7之间，形成有朝向内周面12开口的油导入孔10。然而，油导入孔10的结构并未限定于此，例如，也可以在凹部6的圆周方向整个区域形成内壁8，将内壁8的轴向的高度设计成局部性地比密封环侧面低，由此形成油导入孔10。在图5 (A)中表不本发明的密封环的又一方式的立体图，在图5 (B)中表不图5(A)的密封环的接触侧面的扫描图像。而且，在图5 (C)及(D)中分别表示图5 (A)的密封环的没有内壁的结构的立体图、及从内周面观察到的圆周方向的平移展开图。本方式与图3及图4的方式在凹部形状上不同。在本方式中，如图5 (D)所示，凹部6的一侧的端部通过由朝向柱部7呈凸状的曲面、即在从内周面观察到的圆周方向的平移展开图(图5 (D))中 向上呈凸状的曲面形成的节流部20构成，而与柱部7连结。另一方面，凹部6的另一端由陡峭的倾斜面23从最深部21连结到柱部7。本方式的密封环中，具有节流部20的平缓的倾斜面配置在旋转方向相反侧，陡峭的倾斜面23配置在旋转方向侧。因此，通过使密封环旋转，而将油挤入旋转方向相反侧的节流部20前端，产生升力(楔形效果)，摩擦力减少。并且，在本方式中，凹部6由平缓的倾斜曲面与柱部7连结，因此如图5 (A)所示，通过设置内壁8，节流效果提高，因此升力增加，摩擦力进一步减少。而且，在本方式中，凹部6的旋转方向侧的端部由陡峭的倾斜面23构成。即，无法期待楔形效果的旋转方向侧的斜面极力减少，形成为大部分由具有楔形效果的斜面构成的凹部6结构，由此能够使楔形效果进一步提高，并减少摩擦力。通过减少不起楔形效果的斜面的面积而能得到摩擦力减少效果，但旋转方向侧的倾斜面23的倾斜角度Θ、即倾斜面23与密封环侧面所成的角度考虑到脱模性等时优选为8° ^45°。在图5 (D)中，最深部21具有规定的圆周方向长度b，由与侧面平行的平坦面形成。并且，从旋转方向相反侧的最深部21的一方的端部朝向节流部20,形成有由朝向最深部21呈凸形状、即在图5 (D)中向下呈凸状的曲面构成的斜面部22。并且，斜面部22与节流部20的交界也由平缓的曲面连结。通过将斜面部22形成为这种结构，能够得到更优异的摩擦力减少效果。然而，本发明的密封环的斜面部22并未限定为这种曲面，既可以为单独平面，也可以形成为由平面和曲面构成的结构。另外，在图中，最深部21具有规定的圆周方向长度b，由与侧面平行的平坦面形成，但也可以形成为未设置平坦面的结构。例如，也可以形成为如下的凹部6结构由朝向柱部7呈凸状、即在图5 (D)中向上呈凸状的曲面从旋转方向相反侧的凹部6的前端形成到节流部20与斜面部22的交界，通过由朝向最深部21呈凸形状、即在图5 (D)中向下呈凸状的I个曲面构成的斜面部22从节流部20与斜面部22的交界形成到最深部21，在到达了最深部21之后、即通过陡峭的倾斜面23，而与柱部7连结。但是，为了得到更优异的摩擦力减少效果，最深部21优选由与侧面平行的平坦面构成。这种情况下，在设I个凹部6的圆周方向宽度a为100时，最深部21的圆周方向的宽度b优选为2 20，更优选为8 16。另外，设由节流部20和斜面部22构成的旋转方向相反侧的倾斜部的圆周方向宽度之和(c+d)为100的情况下，节流部20的R曲面的塌角长度C、即从凹部6前端到节流部20与斜面部22的交界为止的圆周方向宽度优选为5 20。而且，在设凹部6的最深部21的深度h (轴向的减退量)为100时，节流部20的深度e、即节流部20与斜面部22的交界的轴向的减退量优选为超过O且20以下。凹部6的个数(在I个密封环的单侧的侧面上形成的凹部的个数)取决于密封环的尺寸，但在外径(称为直径)为2(T70mm左右的密封环中，优选为4个 16个。而且，凹部6的每I个的圆周方向宽度a优选为柱部7的每I个的圆周方向宽度f的5 20倍。在设密封环的轴向宽度为100的情况下，凹部6深度h、即凹部6最深部21的轴向减退量优选为2 20，更优选为4 10。在图5 (C)的凹部6设有内壁8的本发明的密封环如图5 (A)所示。在图5 (A)的方式中，内壁8从由节流部20和斜面部22构成的倾斜部侧的前端沿着内周端部在圆周方向上延伸，在凹部6的旋转方向侧设有朝向内周面12开口的油导入孔10。通过在凹部6的内周侧(端部)设置内壁8，抑制挤入的油从楔斜面(收敛部)向内周面12的流动，通过楔剖面的深度和圆周方向的三维的节流效果，作用有更大的升力。因此，在柱部7形成油膜而 柱部7浮起的同时，促进油介入位于凹部6的外周侧的环状的密封面，密封面转移到流体润滑状态，摩擦系数减少。而且，液压作用于接触侧面的凹部6，按压载荷减少。通过它们的叠加效果，摩擦力进一步减少。在本方式的密封环中，对于凹部6的旋转方向相反侧，柱部7和凹部6由平缓倾斜的R形状连结，因此通过设置内壁8，相比图3 (A)的密封环能进一步促进润滑化，摩擦系数减少，因此摩擦力进一步减少。另外，在本方式中，仅在旋转方向相反侧的倾斜面设置内壁8。通过使密封环向右旋转，油被挤入旋转方向相反侧(左侧)的节流部前端，产生升力(楔形效果)。如此，楔形效果由旋转方向相反侧的节流部20产生，另一方面，在旋转方向侧，难以形成斜面的油膜，具有润滑状态受妨碍的倾向，因此通过仅在旋转方向相反侧设置内壁，摩擦力进一步减少。而且，本方式的凹部6极力减少无法期待楔形效果的旋转方向侧的斜面，大部分由具有楔形效果的斜面构成，因此通过设置内壁8，楔形效果进一步提高，能够减少摩擦力。在设I个凹部6的圆周方向长度为100的情况下，内壁8的圆周方向长度优选为
5、5，更优选为50、5。在该范围中，能得到更优异的楔形效果，摩擦力进一步减少。在图5 (B)中表示图5 (A)的密封环的接触侧面的扫描图像。在此，内壁8以从距通过凹部6的节流部20及斜面部22构成的倾斜部侧的前端为约4. 5mm的部位朝向凹部6前端而径向宽度增大、即凹部6的径向宽度减小的方式以倾斜角度4°倾斜。而且，凹部6的外周侧的密封面以朝向凹部6的前端部而径向宽度增大、即凹部6的径向宽度减小的方式以倾斜角度3°倾斜。如此，在本方式的密封环中，由于具有朝向前端部而径向宽度减小而且轴向宽度也减小(深度变浅)的前端逐渐变细形状的凹部6，因此三维的节流效果进一步提高。因此，升力增加，成为流体润滑，摩擦力进一步减少。需要说明的是，在本方式中，凹部6的前端由曲面形成。在图中，内壁8的轴向的高度设定成与侧面的高度大致相等，即，以内壁8的前端面与未形成凹部6的侧面成为同一平面的方式设定。并且，内壁8配置在凹部6的圆周方向的局部(旋转方向相反侧)，在内壁8与柱部7之间形成有朝向内周面12开口的油导入孔
10。然而，油导入孔10的结构并未限定于此，也可以在凹部6的圆周方向整体上形成内壁8，将轴向的高度形成为局部比密封环侧面低，由此形成为油导入孔。本发明的密封环考虑安装性而设置接口，但接口形状并未特别限定，除了直角(直线)接口、倾斜(角)接口、带台阶(阶梯)接口之外，还可以采用双角接口、双切接口、及图6所示的三层阶梯接口等。为了隔断油向接口间隙部的流通，并提高密封性，而优选为双角接口、双切接口及三层阶梯接口。本发明的密封环的材料并未特别限定，除了使用聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚酰亚胺(PI)等之外， 还可以使用聚四氟乙烯(PTFE)、改性聚四氟乙烯、乙烯四氟乙烯(ETFE)等氟系树脂等。通常，优选使用在所述树脂中填充了碳粉末或碳纤维等添加剂后的材料。本发明的密封环的制造方法并未特别限定，但在作为密封环材料使用PEEK、PPS、PI等热塑性树脂时，优选通过注塑成形进行制造。通过使用注塑成形用模具，能够容易地制造具有复杂的内壁结构的密封环。而且，在使用氟树脂时，可以在压缩成型后通过机械加工来制造。实施例通过以下的实施例，更详细地说明本发明，但本发明并未限定为这些例子。(实施例I)使用添加了碳纤维后的PEEK材料，通过注塑成形，制作了具有图3(A)所示的结构的凹部形状的密封环。在此，凹部的斜面角度Θ为16°，最深倾斜部52的深度h为O. 42mm，在接触侧面形成了8个凹部。从各个凹部的圆周方向的前端部朝向中央沿着内周端设置宽度O. 3mm且圆周方向长度为单侧IOmm的内壁,在中央形成了圆周方向长度为3mm的油导入孔。需要说明的是，密封环的外径(称为直径)为67mm，厚度(径向宽度)为2. 3mm，宽度(轴向宽度)为2. 32mm，接口为图6所示的三层阶梯接口。(实施例2)使用添加了碳纤维后的PEEK材料，通过注塑成形，制作了具有图4 (A)所示的结构的凹部形状的密封环。在此，形成了 8个节流部的曲率为R40且最深部的深度为O. 22mm的凹部。从各个凹部的两侧朝向中央沿着内周端，设置宽度O. 3mm且圆周方向长度为单侧IOmm的内壁，在中央形成了圆周方向长度3_的油导入孔。需要说明的是，密封环的外径(称为直径)为67mm，厚度(径向宽度)为2. 3mm,宽度(轴向宽度)为2. 32mm,接口为图6所示的三层阶梯接口。(实施例3)使用添加了碳纤维后的PEEK材料，通过注塑成形，制作了具有图5 (A)所示的结构的凹部形状的密封环。在此，形成了 8个节流部的曲率为RlOO且最深部的深度为O. 15mm的凹部。从各个凹部的旋转方向相反侧沿着内周端，设置宽度O. 3mm且圆周方向长度20mm的内壁，在旋转方向侧形成了圆周方向长度2mm的油导入孔。需要说明的是，密封环的外径(称为直径)为67mm，厚度(径向宽度)为2. 3mm，宽度(轴向宽度)为2. 32mm，接口为图6所示的三层阶梯接口。(摩擦力及漏油量的测定)如图7所示，将实施例Γ3的密封环安装于在设有液压回路的固定轴(S45C制)的外周面上形成的轴槽，并设置于试验装置。接下来，安装壳体(S45C制)，以转速2000rpm使其旋转，根据安装于试验装置的转矩检测器，检测出转矩 损失。而且同时测定了油的泄漏量。需要说明的是，在此，油使用自动变速器流体(ATF)，油温80°C，液压O. 8MPa。作为比较，对于与实施例I同样的凹部形状且不具有内壁的结构的密封环(比较例I)、及以从外周侧朝向内周侧而轴向宽度减小的方式使两侧面以倾斜角度5度倾斜的剖面梯形的密封环(t匕较例2)，也同样地测定了摩擦力及漏油量。图8表示测定了实施例f 3的密封环的摩擦力后的结果。在此，在设与实施例I为同样的凹部形状且不具有内壁的比较例I的密封环的摩擦力为100的情况下，纵轴由相对值表示。与比较例I相比，在实施例I中，摩擦力减少10%左右，确认了设置内壁引起的摩擦力减少效果。而且，在实施例2中可知，摩擦力进一步减少，能得到比实施例I更优异的摩擦力减少效果。这可以认为是因为，在实施例2中，凹部的端部由朝向柱部呈凸状的曲面构成，柱部与凹部由平缓倾斜角度连结，因此通过设置内壁，将油更有效地挤入凹部的前端，升力增力口，在柱部容易形成油膜，密封面实现润滑化，摩擦系数减少。在实施例3中，与比较例I相 t匕，摩擦力减少接近40%，与实施例I及2相比，能得到更优异的摩擦力减少效果。图9表示对于实施例3的密封环,在1000rpnT4000rpm之间改变转速而测定了摩擦力后的结果。作为比较，对于比较例I的密封环也同样地测定了摩擦力后的结果如图9所示。在此，在设比较例I的密封环的IOOOrpm时的摩擦力为100的情况下，纵轴由相对值表示。从图9确认了在以往的比较例I的密封环中，伴随着转速的增加而摩擦力增加，相对于此，在本发明的实施例3的密封环中，具有当转速增加时摩擦力减少的倾向。这可以认为是由于在实施例3的密封环中，油的节流效果优异，仅在容易形成油膜的旋转方向相反侧形成具有楔形效果的平缓的斜面，且设置了内壁，因此不会受到旋转方向侧的润滑妨碍的影响，而升力有效地作用，由柱部形成的油膜变厚，由此转移到流体润滑。在流体润滑状态下，伴随着转速的增加而升力及油膜厚度增加，因此推测为摩擦力减少。需要说明的是，实施例广3的密封环的摩擦力成为剖面梯形的比较例2的密封环的摩擦力以下的值。由此，根据本发明可知，能够实现摩擦力减少程度为以往的低摩擦力规格的密封环以上的摩擦力减少。在设比较例I的密封环的消除面积为100的情况下，实施例f 3的密封环的消除面积分别为83. 5,78. 2及80. 4，与比较例I相比，为20%左右的小值。消除面积是指作为积油部的凹部的平面图像产生的二次面积、即投影面积，仅凹部着色，通过图像处理而算出。通常，消除面积越大，即液压作用的面积越大，压回力作为反压越大，因此受压载荷减少，摩擦力减少。然而，确认了通过采用本发明的内壁，能够通过更小的消除面积减少摩擦力。这可以认为是因为在本发明的密封环中，摩擦力减少效果与依赖于按压载荷的减少相比，较大地依赖于滑动面的润滑化对摩擦系数的减少。如此，在能够通过更小的消除面积减少摩擦力的本发明的密封环中，与较大地依赖于消除面积的以往的密封环相比，能提高极限特性或减少磨损量。实施例f 3的密封环的漏油量大幅减少为剖面梯形的比较例2的漏油量的1/3左右，确认了本发明的密封环也具有优异的泄漏特性。(实施例4 6)制作了除了如图10所示仅在旋转方向相反侧设有圆周方向长度分别为10mm(B)、6.6mm (C)、3. 3mm (D)的内壁以外而与实施例2同样的结构的密封环(实施例4、5及6)。需要说明的是，在此，凹部的圆周方向长度为23mm，因此实施例4、5及6的内壁的圆周方向长度分别相当于凹部的圆周方向长度的43%、29%及14%。关于各个密封环，与实施例I同样地测定了摩擦力。而且，作为比较，对于为与实施例2同样的凹部形状且未设置内壁的结构的密封环，同样地测定了摩擦力(比较例3)。图11表示内壁的长度与摩擦力的关系。在此，关于内壁的长度，在设凹部的圆周方向长度为100的情况下，以相对值表示各个内壁的长度，关于摩擦力，在设没有内壁的比较例3的摩擦力为100的情况下，以相对值表示各个摩擦力。而且，在凹部的两侧设置了内壁的实施例2的值也同样地如图11所示。与没有内壁的比较例3相比，在两侧设有内壁的实施例2及仅在单侧(旋转方向相反侧)设有内壁的实施例4 6中均确认了摩擦力减少效果。在此，与在凹部的两侧设有内壁的实施例2相比，在仅旋转方向相反侧设有内壁的实施例4 6中，确认了摩擦力进一步减少的情况。这可以认为是因为，仅在因楔形而作用的升力大的旋转方向相反侧设置内壁，在因楔形而作用的升力小、难以形成斜面的油膜而具有妨碍润滑状态的倾向的旋转方向侧未 设置内壁，由此密封面被润滑化。可知仅将内壁设置在旋转方向相反侧的情况下，设凹部的圆周方向长度为100时，通过使内壁的圆周方向长度为5、5，优选为50、5，而能得到更优异的摩擦力减少效果。如前述那样，通常通过使消除面积增加，而增加消除载荷，从而受压载荷减少且摩擦力减少。然而，在本发明的密封环中，通过延长内壁、即减小消除面积，能确认到更优异的摩擦力减少效果。这可以认为是由于通过设置了内壁，能抑制油向内周面的流出，将油高效地向节流部的倾斜面引导。因此，当密封环旋转时，作用有更大的升力，在柱部容易形成油膜。可以认为，通过该柱部的油膜形成，密封环的内周侧浮起，也促进油介入位于凹部的外周侧的环状的密封面，滑动面转移到流体润滑，因此摩擦系数减少，能得到大的摩擦力减少效果。标号说明I密封环2 轴3液压通路4 轴槽5 壳体6凹部(凹槽)7 柱部8 内壁10油导入孔11受压侧面12内周面14接触侧面20节流部21最深部22斜面部
51最深倾斜部52收敛部60 升力
61消除压
权利要求
1.一种密封环，安装于在轴的外周面形成的轴槽，其特征在于，至少在所述密封环的接触侧面的内周侧沿着圆周方向分离而形成多个凹部，在所述凹部的内周侧设有内壁及朝向内周面开口的油导入孔。
2.根据权利要求I所述的密封环，其特征在于，所述内壁设置在所述凹部的圆周方向两侧。
3.根据权利要求2所述的密封环，其特征在于，在设所述凹部的圆周方向长度为100的情况下，所述内壁单侧的圆周方向长度为2(Γ45。
4.根据权利要求I所述的密封环，其特征在于，所述内壁设置在所述凹部的圆周方向的一方O
5.根据权利要求4所述的密封环，其特征在于，在设所述凹部的圆周方向长度为100的情况下，所述内壁的圆周方向长度为5 95。
6.根据权利要求Γ5中任一项所述的密封环，其特征在于，所述内壁的径向宽度朝向所述凹部的圆周方向前端增大。
7.根据权利要求Γ6中任一项所述的密封环，其特征在于，设有所述内壁的所述凹部的圆周方向的一方的端部通过由朝向柱部呈凸状的曲面形成的节流部构成。
全文摘要
本发明提供一种同时具有低摩擦力特性和低泄漏特性，改善自动变速器的驱动损失，有助于机动车的燃料利用率提高的密封环。在安装于在轴的外周面形成的轴槽的密封环的至少接触侧面的内周侧沿着圆周方向分离而形成多个凹部，在凹部的内周侧设置内壁及朝向内周面开口的油导入孔部。内壁可以设置在凹部的圆周方向两侧，但也可以仅设置在旋转方向相反侧。
文档编号F16J15/18GK102918307SQ20118002648
公开日2013年2月6日 申请日期2011年6月22日 优先权日2010年6月23日
发明者永井纯也, 柴野知哉, 齐藤美香 申请人:株式会社理研