车辆用密封环的制作方法

本申请要求2016年3月3日提交的日本申请第2016-040582号的优先权，并以参照的方式引用其所记载的内容。

本发明涉及用于车辆的变速器等的车辆用密封环。

背景技术：

一直以来，提出有用于密封旋转轴和壳体之间的环状间隙的各种密封环。例如在国际公开第03/078873号(wo2003/078873a)中记述有提高了周向1个部位的切断部处的密封性的截面为大致矩形状的密封环。上述wo2003/078873a所述的密封环被收纳于设置于旋转轴的外周面的环状槽中，利用密封空间内的油的压力而使密封环的侧面抵靠在环状槽的侧面上，由此来防止油的泄漏。

然而，在发动机停止时等、油压力不作用于密封空间的状态下，旋转轴相对于壳体沿轴向进行相对移动时，在密封环的侧面与环状槽的侧面之间会产生间隙，存在油通过该间隙而从密封空间流出的可能性。

技术实现要素：

本发明的一个方式是一种密封环，该密封环密封旋转轴与壳体之间的环状间隙，其中，所述密封环具有：第1环，其被收纳于旋转轴和壳体中的任意一方的周面上所设置的环状槽中，并且具有与环状槽的底面紧密接触的第1周面；和第2环，其具有与旋转轴和壳体中的任意另一方的周面紧密接触的第2周面，第1环和第2环在径向上与第1周面相反的一侧和径向上与第2周面相反的一侧分别具有彼此对置的第1对置面和第2对置面，在第1对置面和第2对置面中的任意一方设置有凸部，在任意另一方设置有与凸部接合的凹部。

附图说明

通过与附图相关的以下的实施方式的说明，使得本发明的目的、特征以及优点变得更加清楚。在该附图中，

图1是概要地示出应用本发明的实施方式的车辆用密封环的变速器的一部分结构的图。

图2a是示出作为本发明的比较例的车辆用密封环的结构的剖视图。

图2b是示出图2a的车辆用密封环的动作的一例的图。

图3是示出本发明的实施方式的车辆用密封环的重要部位结构的剖视图。

图4是图3的iv部放大图。

图5a是示出构成图3的车辆用密封环的内径环的切断部的结构的主视图。

图5b是示出构成图3的车辆用密封环的外径环的切断部的结构的主视图。

图6是示出本发明的实施方式的车辆用密封环的第1动作的一例的图。

图7是示出本发明的实施方式的车辆用密封环的第2动作的一例的图。

图8是示出本发明的实施方式的车辆用密封环的第3动作的一例的图。

图9是示出本发明的实施方式的车辆用密封环的第4动作的一例的图。

图10a是示出作为图6的比较例的车辆用密封环的图。

图10b是示出图10a的车辆用密封环的动作的一例的图。

具体实施方式

以下，参照图1～图10b，对本发明的实施方式进行说明。本发明的实施方式的密封环用于车辆的变速器。图1是概要地示出变速器的一部分的结构的图，概念性地示出密封环的应用例。

如图1所示，发动机101的扭矩通过变矩器102被输入变速器103。变矩器102具有：泵轮102a，其与发动机101的输出轴(曲轴)101a连接；涡轮102b，其与变速器103的旋转轴(输入轴)1连接；以及定子102c，其配置于泵轮102a与涡轮102b之间。由壳体(变速器壳体)2通过定子轴102d来支承定子102c。

在通过发动机101的输出轴101a的旋转而使得泵轮102a旋转时，从泵轮102a压出的油流入涡轮102b，在驱动涡轮102b之后，油通过定子102c而回流至泵轮102a。由此使得输出轴101a的旋转减速且扭矩放大而被输入到变速器103的旋转轴1。旋转轴1上设置有多个齿轮104(仅图示1个)，被输入到旋转轴1的扭矩经由齿轮104而被变速并被传递至驱动轮(未图示)，由此使得车辆行驶。多个齿轮104包含在轴向上产生推力扭矩的斜齿轮(斜齿齿轮)。

虽然省略图示，但变速器103具有驻车齿轮和通过齿轮机构而与驻车齿轮啮合的驻车锁定机构。驻车锁定机构具有锁定爪和能够与锁定爪接合的接合槽，锁定爪通过与接合槽接合而锁定旋转轴1的旋转。在通过操作能够选择例如p、d、l、s、n挡中的任意挡的换挡装置而选择了p挡时，驻车锁定机构进行动作而使锁定爪与接合槽接合。另一方面，在通过操作换挡装置而选择了p挡以外的挡时，驻车锁定机构不动作，锁定爪的接合被解除。

在壳体2的内周面与旋转轴1的外周面之间安插有密封环10，由密封环10来防止油从轴向一侧(变矩器侧)的第1空间sp1泄漏至轴向另一侧的第2空间sp2。

接下来，对密封环的结构进行说明。首先，对本发明的实施方式的密封环10的比较例进行说明。图2a是示出作为本实施方式的比较例的密封环200的结构的剖视图。密封环200在周向的1个部位具有切断部，图2a示出切断部以外的密封环200的截面形状。另外，在以下内容中，为了方便，沿作为旋转轴1的旋转中心的轴线cl0来定义左右方向。在旋转轴1的外周面1a与壳体2的内周面2a之间，在密封环200的右侧形成有与第1空间sp1连通的环状间隙sp10，在密封环200的左侧形成有与第2空间sp2连通的环状间隙sp20。

如图2a所示，在以轴线cl0为中心的旋转轴1的圆柱形状的外周面1a上，遍及整周地形成有槽3。槽3的截面呈大致矩形状，槽3具有在径向上延伸的左侧端面31和右侧端面32、以及圆柱面形状的底面33。密封环200被嵌合于槽3中。借助密封环200自身的弹力而使密封环200的直径扩大，将其外周面200a按压在壳体2的内周面2a上。由此来堵住密封环200的外周面200a与壳体2的内周面2a之间的间隙。

从由发动机101驱动的油压泵泵出的液压油被引导至密封环200的右侧的第1空间sp1中，与环状间隙sp10连通的密封环200的右侧的压力比与环状间隙sp20连通的左侧的压力大。这时，密封环200在壳体2的内周面2a上滑动并被向左方推动。由此，如图2a所示，密封环200的左侧端面201与槽3的左侧端面31紧密接触而堵住两个端面31、201间的间隙。

图2b示出密封环200的动作的一例，是在坡道上停止发动机101并使驻车锁定机构动作而进行驻车的情况的动作。在这样的坡道上进行驻车时，由于锁定爪和接合槽的晃动等而会导致车辆由于重力而微动，驻车齿轮会稍稍旋转。由此导致旋转轴1旋转，存在旋转轴1通过斜齿轮而相对于壳体2在轴向上移动的可能性。这时为发动机停止状态，从油压泵不会泵出液压油，因此，不会施加由从密封环200的右侧朝向左侧的液压产生的按压力。

因此，如图2b所示，密封环200的轴向位置不变，仅旋转轴1在轴向上移动，在密封环200的左右的侧端面201、202与槽3的左右的侧端面31、32之间，有可能在轴向上产生间隙。在产生这样的间隙时，如图2b的箭头的路径pa1所示，油通过环状间隙sp10、sp20从第1空间sp1流出至第2空间sp2，导致第1空间sp1的油量不足。其结果是，有可能对发动机启动后使车辆行驶时的行驶启动性等产生不良影响。

因此，在本实施方式中，为了防止在坡道上停止发动机101而进行驻车的情况等时油从第1空间sp1泄漏至第2空间sp2，如下所述构成密封环10。

图3是示出本发明的实施方式的密封环10的重要部位结构的剖视图。另外，图3中示出旋转轴1和壳体2的一部分。旋转轴1和壳体2的结构与图2a所示的结构相同。

如图3所示，密封环10具有以轴线cl0为中心的各个圆环状的内径环11和外径环21。即，密封环10是通过在径向上分割成2个部分而构成的。内径环11和外径环21分别由例如作为弹性体的金属构成并且分别在周向的1个部位具有切断部，能够通过弹性变形来缩放。另外，图3示出与轴线cl0垂直的内径环11的左右方向的中心线cl1和与轴线cl0垂直的外径环21的左右方向的中心线cl2一致的状态。

图4是图3的iv部放大图。如图4所示，内径环11具有环部11a和截面为大致矩形状的凸部11b，其中，环部11a具有以轴线cl0为中心的大致圆筒形状的内周面12和外周面13，凸部11b从环部11a的外周面13向径向外侧突出设置，具有以轴线cl0为中心的大致圆筒形状的外周面14。环部11a和凸部11b分别具有与轴线cl0垂直地延伸的左右的侧端面15、16和侧端面17、18。侧端面15、16和侧端面17、18位于关于内径环11的中心线cl1左右对称的位置，内径环11整体呈关于中心线cl1左右对称的形状。

外径环21具有圆环形状的环部21a和凹部21b，其中，环部21a具有以轴线cl0为中心的大致圆筒形状的内周面22和外周面23，凹部21b形成在环部21a的内周面22上。凹部21b具有以轴线cl0为中心的大致圆筒形状的底面24(外周面)，形成为截面呈大致矩形状。环部21a和凹部21b分别具有与轴线cl0垂直地延伸的侧端面25、26和侧端面27、28。侧端面25、26和侧端面27、28位于关于外径环21的中心线cl2左右对称的位置，外径环21整体呈关于中心线cl2左右对称的形状。

如图4所示，在设内径环11的凸部11b的侧端面17、18间的长度为l11，外径环21的凹部21b的侧端面27、28间的长度为l21时，l11＜l21，内径环11的凸部11b与外径环21的凹部21b接合(嵌合)。在设内径环11的环部11a的侧端面15、16间的长度为l10时，从侧端面15至侧端面17以及从侧端面16至侧端面18的端部的长度l12为(l10-l11)/2。此外，在设外径环21的环部21a的侧端面25、26间的长度为l20时，从侧端面25至侧端面27以及从侧端面26至侧端面28的端部的长度l22为(l20-l21/2)。内径环11的端部的长度l12比外径环21的端部的长度l22短。

图5a是示出内径环11的切断部19的结构的主视图(从径向外侧观察的图)，图5b是示出外径环21的切断部29的结构的主视图(从径向外侧观察的图)。

如图5a所示，切断部19具有：切断面191，其以与轴线cl0平行的方式从环部11a的左侧端面15延伸到中心线cl1；切断面192，其在相位相对于切断面191在周向上错开了规定角度的位置处，以与轴线cl0平行的方式从环部11a的右侧端面16延伸到中心线cl1；以及切断面193，其沿中心线cl1延伸，连接切断面191的右端部和切断面192的左端部。另外，在图5a所示的例中，切断面191、192不是呈直线状，而是呈凹凸状地延伸到中心线cl1，但是，也可以不呈凹凸状，而是呈直线状地延伸。

缩放方向的外力未作用于内径环11的状态下的环部11a的内周面的直径da小于槽3的底面的直径d1(图3)。因此，如图3所示，在通过使内径环11弹性变形而收纳于槽3中时，由于内径环11自身的弹力而使得按压力(称作内侧紧迫力)从内径环11的内周面12作用于槽3的底面33而使得面12、33彼此紧密接触。

如图5b所示，切断部29具有：切断面291，其以与轴线cl0平行的方式从环部21a的左侧端面25延伸到中心线cl2；切断面292，其在相位相对于切断面291在周向上错开了规定角度的位置处，以与轴线cl0平行的方式从环部21a的右侧端面26延伸到中心线cl2；以及切断面293，其沿中心线cl2延伸，连接切断面291的右端部和切断面292的左端部。

外力未作用于外径环21的状态下的环部21a的外周面23的直径db大于壳体2的内周面2a的直径d2(图3)。因此，如图3所示，在通过使外径环21弹性变形而收纳于壳体2的内侧时，由于外径环21自身的弹力而使得按压力(称作外侧紧迫力)从外径环21的外周面23作用于壳体2的内周面2a而使得面2a、23彼此紧密接触。

对本发明的实施方式的车辆用密封环10的主要动作进行说明。图6是示出发动机驱动时的密封环10的动作的一例的图。在发动机驱动时，从油压泵泵出的液压油被引导至第1空间sp1，第1空间sp1的油压力大于第2空间sp2的压力。因此，利用通过环状间隙sp10起作用的油压力将内径环11和外径环21双方向左方推动，将内径环11的凸部11b的左侧端面17按压在外径环21的凹部21b的左侧端面27上。此外，由于内径环11的端部的长度l12比外径环21的端部的长度l22短(图4)，因此，外径环21的左侧端面25被按压在槽3的左侧端面31上。而且，利用外径环21的弹力将外径环21的外周面23按压在壳体2的内周面2a上。

由此使得外径环21的左侧端面25与槽3的左侧端面31紧密接触而堵住两个面25、31间的间隙。还使得外径环21的外周面23与壳体2的内周面2a紧密接触而堵住两个面2a、23间的间隙。其结果是，环状间隙sp10与环状间隙sp20之间的连通被密封环10阻止，使得第1空间sp1被从第2空间sp2密封。这时，外径环21的外周面23和左侧端面25为用于分别堵住环状间隙sp10、sp20间的油路的密封面s1、s2。

图7是示出从图6的状态开始因发动机停止而使得旋转轴1相对于壳体2向左方(箭头a方向)进行相对移动的情况的动作的一例的图。另外，图7是外侧紧迫力f2大于内侧紧迫力f1的情况、换而言之是外径环21的外周面23与壳体2的内周面2a之间的摩擦力大于内径环11的内周面12与槽3的底面33之间的摩擦力的情况的动作的一例。

如图7所示，在发动机停止后旋转轴1向左方移动时，内径环11的内周面12相对于槽3的底面33滑动，密封环10相对于环状槽3的位置关系发生变化。即，旋转轴1相对于密封环10向左方进行相对移动，在槽3的左侧端面31与外径环21的左侧端面25之间产生间隙。

这时，朝向密封环10的右侧的油压力的作用停止，但是，内径环11被来自槽3的底面33的摩擦力向左方按压。因此，使得凸部11b的左侧端面17与凹部21b的左侧端面27紧密接触而堵住凸部11b与凹部21b之间的轴向的间隙。其结果是，能够防止发动机101在坡道等上停止时油从第1空间sp1泄漏至第2空间sp2。这时，外径环21的外周面23、凸部11b与凹部21b抵接的抵接面(侧端面17、27)以及内径环11的内周面12分别成为密封面s1、s3、s4。

图8与图7不同，是内侧紧迫力f1大于外侧紧迫力f2的情况、换而言之是内径环11的内周面12与槽3的底面33之间的摩擦力大于外径环21的外周面23与壳体2的内周面2a之间的摩擦力的情况的动作的一例。该情况下，在发动机停止后旋转轴1向左方(箭头a方向)移动时，内径环11与旋转轴1一同向左方移动，朝向左方的按压力从内径环11的凸部11b作用于外径环21的凹部21b。

由此,如图8所示，外径环21的外周面23在壳体2的内周面2a上滑动并与内径环11一同向左方移动。因此，在槽3的左侧端面31与外径环21的左侧端面25之间不会产生间隙，能够维持通过密封环10实现的密封状态。这时，与图6同样，外径环21的外周面23和左侧端面25分别成为密封面s1、s2。

图9是示出在发动机停止后旋转轴1相对于壳体2向右方(箭头b方向)进行了相对移动的情况的动作的一例的图。另外，图9与外侧紧迫力f2大于内侧紧迫力f1的情况、以及内侧紧迫力f1大于外侧紧迫力f2的情况的各个动作对应。

如图9所示，在例如内侧紧迫力f1大于外侧紧迫力f2的状态下使旋转轴1在发动机停止后向右方移动时，朝向右方的按压力从槽3的左端面31作用于外径环21的左端面25，外径环21的外周面23在壳体2的内周面2a上滑动。由此，在保持着内径环11的凸部11b(左侧端面17)与外径环21的凹部21b(左侧端面27)紧密接触的状态下，密封环10与旋转轴1一同向右方移动。因此，保持着槽3与外径环21之间的轴向的间隙被堵住的状态，能够维持通过密封环10实现的密封状态。这时，与图6同样，外径环21的外周面23和左侧端面25分别成为密封面s1、s2。

在外侧紧迫力f2大于内侧紧迫力f1的状态下使旋转轴1在发动机停止后向右方移动的情况也同样，朝向右方的按压力从槽3的左端面31作用于外径环21的左端面25，外径环21的外周面23在壳体2的内周面2a上滑动。由此，在保持着内径环11的凸部11b与外径环21的凹部21b紧密接触的状态下，密封环10与旋转轴1一同向右方移动，能够维持槽3与外径环21之间的密封状态。

根据本发明的实施方式，能够起到以下那样的作用效果。

(1)密封旋转轴1与壳体2之间的环状间隙sp10、sp20的密封环10被收纳于旋转轴1的外周面1a上所设置的环状的槽3中，并且具有内径环11和外径环21，其中，内径环11具有与槽3的底面33紧密接触的内周面12，外径环21具有与壳体2的内周面2a紧密接触的外周面23(图3)。内径环11和外径环21具有彼此对置的外周面13和内周面22，在外周面13上设有凸部11b，在内周面22上设有与凸部11b接合的凹部21b(图4)。

通过这样将密封环10在径向上分割成2个部分并在彼此对置的内径环11的外周面13和外径环21的内周面22上分别设置凸部11b和凹部21b，从而在发动机停止后旋转轴1相对于壳体2在轴向相对移动的情况下使凸部11b与凹部21b在轴向上互相抵接而形成密封面s3(图7)，因此，能够维持通过密封环10实现的良好的密封状态。因此，能够防止来自第1空间sp1的油的流出，能够确保发动机启动后的车辆的良好的行驶启动性等。

(2)内径环11和外径环21分别具有凸部11b的侧端面17(抵接面)和凹部21b的侧端面27(抵接面)，所述凸部11b的侧端面17(抵接面)和凹部21b的侧端面27(抵接面)在由流体(油)沿轴向施加压力时互相抵接，从外径环21的凹部21b的侧端面27至外径环21的轴向端面(侧端面25)的长度l22比从内径环11的凸部11b的侧端面17至内径环11的轴向端面(侧端面15)的长度l12长(图4)。由此能够防止在旋转轴1相对移动时在内径环11与外径环21之间沿轴向产生间隙的情况。

即，在外径环21的端部的长度l22比内径环11的端部的长度l12短的情况下，如图10a所示，利用在发动机驱动中通过环状间隙sp10被引导来的油的压力而使得内径环11的左侧端面15与槽3的左侧端面31抵接。这时，外径环21的外周面23、内径环11的内周面12、以及凸部11b与凹部21b的彼此抵接的右侧端面18、28分别成为密封面s1、s4、s5。

从该状态开始，在发动机停止后旋转轴1与内径环11一同向左方移动时，例如如图10b所示，凸部11b的左侧端面17和右侧端面18分别从凹部21b的左侧端面27和右侧端面28离开。由此而在内径环11与外径环21之间形成附图的箭头pa2所示的通路，存在第1空间sp1的油沿箭头pa2流出至第2空间sp2的可能性。关于这点，在本实施方式中，由于设内径环11的端部的长度l12与外径环21的端部的长度l22的关系为l12＜l22，因此，内径环11的凸部11b与外径环21的凹部21b始终在轴向上抵接，能够可靠地防止发动机停止后来自第1空间sp1的油流出。

(3)旋转轴1构成变速器103，在旋转轴1上，作为多个齿轮104的一部分，设有斜齿轮(图1)。在这种结构中，虽然在发动机停止后旋转轴1相对于壳体2沿轴向进行相对移动的可能性变大，但是，通过采用本实施方式的密封环10，在发动机停止后也能够维持良好的密封性能。

(变形例)

上述实施方式能够变形为各种方式。以下，对变形例进行说明。在上述实施方式中，在内径环11的环部11a的外周面13设置凸部11b，在外径环21的环部21a的内周面22设置凹部21b，但是，也可以与此相反，在内径环11的外周面13设置凹部，在外径环21的内周面22设置凸部。即，只要在径向的一对环(第1环、第2环)的彼此对置的第1对置面和第2对置面中的任意一方设置凸部并在任意另一方设置凹部，则凹部和凸部的结构不限于上述的结构。

在上述实施方式中，将环状槽3设置在旋转轴1的外周面1a，以使内径环11与环状槽3的底面33紧密接触的方式来收纳内径环11，但是，也可以将环状槽设置在壳体2的内周面2a，以使外径环21与环状槽的底面紧密接触的方式来收纳外径环21。即，只要将环状槽设置在旋转轴1和壳体2中的任意一方的周面上，以内径环11和外径环21中的任意一方作为第1环，使其周面(第1周面)与环状槽的底面紧密接触，并以内径环11和外径环21中的任意另一方作为第2环，使其周面(第2周面)与旋转轴1和壳体2中的任意另一方的周面紧密接触，则旋转轴1和壳体2的结构不限于上述的结构。在上述实施方式中，将密封环10构成为左右对称的形状，但是，也可以将第1环和第2环构成为左右不对称，密封环的结构不限于上述的结构。

上述实施方式将密封环10应用于构成变速器103的旋转轴1与旋转轴1的壳体2之间的环状槽，但是，本发明的车辆用密封环不限于变速器的旋转轴，还可以同样应用于旋转轴相对于壳体沿轴向进行相对移动的其它部位。

上述实施方式可以与1个或多个变形例任意组合。还可以将变形例彼此进行组合。

根据本发明，车辆用密封环具有第1环和第2环，在彼此对置的第1环的第1对置面和第2环的第2对置面中的任意一方设置凸部，在任意另一方设置与凸部接合的凹部。因此，即使在发动机停止后旋转轴相对于壳体沿轴向进行了相对移动的情况下，也能够维持通过密封环实现的良好的密封性能。

以上，结合本发明的优选实施方式来对本发明进行了说明，但本领域技术人员会理解能够在不脱离后述的权利要求的公开范围的情况下进行各种修改和变更。