CN104114916B - 密封装置和密封结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可以将滑动转矩抑制得较低,并且在低流体压力状态或无流体压力状态下也能发挥密封作用的密封装置。本发明的密封装置的特征在于,包括:树脂制的外周环(2000),其与环形槽(4100)低压侧(L)的侧壁面贴紧,且相对于壳体(5000)的、穿过有轴(4000)的轴孔内周面滑动;和橡胶状弹性体制的内周环(3000),其分别与外周环(2000)的内周面和环形槽(4100)的槽底面贴紧,向外周面侧推压外周环(2000),在外周环(2000)的外周面侧形成有多个凹部(2200),凹部(2200)从高压侧(H)端部延伸到未到达低压侧端部的位置,并从高压侧导入流体。

Description

密封装置和密封结构
技术领域
本发明涉及一种密封装置和密封结构,其密封轴与壳体轴孔之间的环形间隙。
背景技术
在机动车用自动变速器(AutomaticTransmission:AT)和无级变速器(ContinuouslyVariableTransmission:CVT)中,为了保持油压而设有对相对旋转的轴和壳体之间的环形间隙进行密封的密封环。结合图138和图139,说明现有技术例的密封环。图138是表示现有技术例中密封环处于未保持油压状态的示意剖视图。图139是表示现有技术例中密封环处于保持油压状态的示意剖视图。现有技术例的密封环6000安装在轴4000外周的环形槽4100内,分别与有轴4000穿过的壳体5000的轴孔内周面和环形槽4100的侧壁面自由滑动地接触,由此对壳体5000的轴孔与轴4000之间的环形间隙进行密封。
对于上述用途的密封环6000而言,需要充分降低滑动转矩。因此,使密封环6000外周面的周长小于壳体5000的轴孔内周面的周长。这样,密封环6000对于轴孔内周面不具有紧固余量(締め代)。在机动车引擎启动,油压升高的状态下,密封环6000在油压作用下直径变大,与轴孔内周面和环形槽4100的侧壁面贴紧。由此,充分发挥保持油压的功能(参照图139)。
相反,在因引擎停止而不施加油压的状态下,密封环6000形成与轴孔内周面及环形槽4100的侧壁面脱离的状态(参照图138)。因此,密封环6000在未施加油压的状态下不起密封功能。因此,在如AT及CVT这类由油压泵压送油从而进行变速控制的结构中,在油压泵停止的无负荷状态(例如,怠速停止:idlingstop时)下,由密封环6000封闭的油返回油底壳。由此,导致密封环6000附近没有油。因此,当在该状态下启动引擎(再启动)时,是以密封环6000附近无油、无润滑的状态开始工作的。因此存在反应性能和动作性能变差的问题。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本发明专利第4665046号公报
[专利文献2]日本发明专利申请公开第2011-144847号公报
[专利文献3]日本发明专利申请公开第2010-265937号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种密封装置和密封结构,其能够将滑动转矩抑制得很低,并能够在流体压力低或无流体压力的状态下发挥密封作用。
本发明为解决上述课题采用以下技术手段。
即,本发明的密封装置,其被安装在设于轴外周的环形槽内,对相对旋转的所述轴与壳体之间的环形间隙进行密封,保持流体压力产生变化的密封对象区域的流体压力,其特征在于,包括:树脂制的外周环,其与所述环形槽低压侧的侧壁面贴紧,且相对于所述壳体的有所述轴穿过的轴孔内周面滑动;和
橡胶状弹性体制的内周环,其分别与该外周环的内周面和所述环形槽的槽底面贴紧,向外周面侧推压所述外周环,
在所述外周环的外周面侧形成有,从高压侧端部延伸到未到达低压侧端部的位置、并从高压侧导入流体的凹部。
在本发明中,“高压侧”意为在密封装置两侧产生压差时形成高压的一侧,“低压侧”意为在密封装置两侧产生压差时形成低压的一侧。
根据本发明的密封装置,外周环被内周环向外周面侧推压。因此,在未作用流体压力(未产生压差)或几乎未作用流体压力(几乎未产生压差)的情形下,外周环形成与壳体轴孔的内周面接触的状态,发挥密封作用。因此,能够在密封对象区域的流体压力升高之后立即维持流体压力。另外,在外周环的外周面形成有凹部,在该凹部内从高压侧导入流体。因此,即使流体压力升高,在设置有凹部的区域向内周面侧也作用有流体压力。因此,能够抑制伴随流体压力的升高而升高的、由外周环产生的对外周面侧的压力,能够将滑动转矩抑制得较低。
如上述说明,根据本发明能够将滑动转矩抑制得很低,并在流体压力低的状态或无流体压力的状态下也能够发挥密封作用。
附图说明
图1是本发明实施方式的密封装置的部分剖面图。
图2是从本发明实施方式的外周环的外周面侧观察所见的图。
图3是本发明实施方式的外周环的侧面图。
图4是本发明实施方式的外周环的部分剖面图。
图5是表示本发明实施方式的密封装置的无负荷状态的示意性剖面图。
图6是表示本发明实施方式的密封装置的高压状态的示意性剖面图。
图7是本发明参考例1的密封装置的部分剖面图。
图8是表示本发明参考例1的密封装置的无负荷状态的示意性剖面图。
图9是表示本发明参考例1的密封装置的高压状态的示意性剖面图。
图10是本发明参考例2的密封装置的部分剖面图。
图11是本发明参考例2的外周环的部分剖开立体图。
图12是表示本发明参考例2的密封装置的无负荷状态的示意性剖面图。
图13是表示本发明参考例2的密封装置的高压状态的示意性剖面图。
图14是本发明参考例3的密封装置的部分剖面图。
图15是本发明参考例3的外周环的侧视图(从低压侧观察所见的侧视图)。
图16是本发明参考例3的外周环的部分剖开立体图。
图17是表示本发明参考例3的密封装置的无负荷状态的示意性剖面图。
图18是表示本发明参考例3的密封装置的高压状态的示意性剖面图。
图19是本发明实施例1的密封装置的部分剖面图。
图20是从本发明实施例1的外周环的外周面侧观察所见的图。
图21是本发明实施例1的外周环的侧视图。
图22是本发明实施例1的外周环的部分剖开立体图。
图23是表示本发明实施例1的密封装置的无负荷状态的示意性剖面图。
图24是表示本发明实施例1的密封装置的无负荷状态的示意性剖面图。
图25是表示本发明实施例1的密封装置的高压状态的示意性剖面图。
图26是本发明实施例1的变形例1的外周环的部分外观图。
图27是本发明实施例1的变形例2的外周环的部分外观图。
图28是本发明实施例1的变形例3的外周环的部分外观图。
图29是本发明实施例2的密封装置的部分剖面图。
图30是从本发明实施例2的外周环的外周面侧观察所见的图。
图31是本发明实施例2的外周环的侧视图。
图32是表示本发明实施例2的密封装置的无负荷状态的示意性剖面图。
图33是表示本发明实施例2的密封装置的无负荷状态的示意性剖面图。
图34是表示本发明实施例2的密封装置的无负荷状态的示意性剖面图。
图35是表示本发明实施例2的密封装置的高压状态的示意性剖面图。
图36是从本发明实施例2的变形例1的外周环的外周面侧观察所见的图。
图37是从本发明实施例2的变形例2的外周环的外周面侧观察所见的图。
图38是本发明实施例3的密封装置的部分剖面图。
图39是本发明实施例3的外周环的侧视图。
图40是本发明实施例3的外周环的部分剖面图。
图41是表示本发明实施例3的密封装置的无负荷状态的示意性剖面图。
图42是本发明实施例3的外周环的部分剖开立体图。
图43是表示本发明实施例3的密封装置的高压状态的示意性剖面图。
图44是本发明实施例4的密封装置的部分剖面图。
图45是本发明实施例4的外周环的侧视图。
图46是本发明实施例4的外周环的部分剖开立体图。
图47是表示本发明实施例4的密封装置的无负荷状态的示意性剖面图。
图48是本发明实施例4的外周环的部分剖开立体图。
图49是表示本发明实施例4的密封装置的高压状态的示意性剖面图。
图50是本发明参考例4的密封装置的部分剖面图。
图51是本发明参考例4的外周环的侧视图。
图52是本发明参考例4的外周环的部分剖开立体图。
图53是表示本发明参考例4的密封装置的无负荷状态的示意性剖面图。
图54是表示本发明参考例4的密封装置的高压状态的示意性剖面图。
图55是表示本发明参考例5的密封装置的无负荷状态的示意性剖面图。
图56是表示本发明参考例5的密封装置的高压状态的示意性剖面图。
图57是表示本发明参考例5的密封装置的高压状态的示意性剖面图。
图58是从本发明参考例5的限位环外周面侧观察所见的图的一部分。
图59是本发明参考例5的限位环的剖面图。
图60是表示本发明参考例6的密封装置的无负荷状态的示意性剖面图。
图61是表示本发明参考例6的密封装置的高压状态的示意性剖面图。
图62是表示本发明参考例7的密封装置的无负荷状态的示意性剖面图。
图63是表示本发明参考例7的密封装置的高压状态的示意性剖面图。
图64是表示本发明参考例8的密封装置的无负荷状态的示意性剖面图。
图65是表示本发明参考例8的密封装置的高压状态的示意性剖面图。
图66是本发明参考例9的密封装置的部分剖面图
图67是从本发明参考例9的外周环外周面侧观察所见的图。
图68是本发明参考例9的外周环的侧视图(从低压侧观察所见的侧视图)。
图69是表示本发明参考例9的密封装置的无负荷状态的示意性剖面图。
图70是表示本发明参考例9的密封装置的高压状态的示意性剖面图。
图71是本发明参考例10的密封装置的部分剖面图。
图72是本发明参考例10的外周环的侧视图。
图73是本发明参考例10的外周环的部分剖开立体图。
图74是表示本发明参考例10的密封装置的无负荷状态的示意性剖面图。
图75是表示本发明参考例10的密封装置的高压状态的示意性剖面图。
图76是本发明参考例11的密封装置的部分剖面图。
图77是从本发明参考例11的外周环外周面侧观察所见的图。
图78是本发明参考例11的外周环的侧视图。
图79是本发明参考例11的外周环的部分剖开立体图。
图80是表示本发明参考例11的密封装置的无负荷状态的示意性剖面图。
图81是表示本发明参考例11的密封装置的高压状态的示意性剖面图。
图82是表示本发明参考例11的密封装置的高压状态,并且将外周环逆向安装时的状态的示意性剖面图。
图83是本发明参考例12的密封装置的部分剖面图。
图84是从本发明参考例12的外周环外周面侧观察所见的图。
图85是本发明参考例12的外周环的侧视图。
图86是本发明参考例12的外周环的部分剖开立体图。
图87是表示本发明参考例12的密封装置的无负荷状态的示意性剖面图。
图88是表示本发明参考例12的密封装置的高压状态的示意性剖面图。
图89是表示本发明参考例12的密封装置的高压状态,并且将外周环正向安装时的状态的示意性剖面图。
图90是表示本发明参考例12的密封装置的高压状态,并且将外周环逆向安装时的状态的示意性剖面图。
图91是本发明参考例12的变形例的外周环的部分剖开立体图。
图92是本发明参考例13的密封装置的部分剖面图。
图93是从本发明参考例13的外周环外周面侧观察所见的图。
图94是本发明参考例13的外周环的侧视图。
图95是本发明参考例13的外周环的部分剖开立体图。
图96是本发明参考例13的外周环合缝部附近的立体图。
图97是本发明参考例13的外周环合缝部附近的立体图。
图98是表示本发明参考例13的密封装置的无负荷状态的示意性剖面图。
图99是表示本发明参考例13的密封装置的高压状态的示意性剖面图。
图100是表示本发明参考例13的密封装置的高压状态,并且将外周环正向安装时的状态的示意性剖面图。
图101是表示本发明参考例13的密封装置的高压状态,并且将外周环逆向安装时的状态的示意性剖面图。
图102是本发明参考例13的变形例的外周环合缝部附近的立体图。
图103是表示将本发明参考例14的密封装置安装于环形槽的状态、从外周面侧观察所见的图的一部分。
图104是表示将本发明参考例14的密封装置安装于环形槽的状态的示意性剖面图。
图105是表示将本发明参考例15的密封装置安装于环形槽的状态、从外周面侧观察所见的图的一部分。
图106是表示将本发明参考例15的密封装置安装于环形槽的状态的示意性剖面图。
图107是表示将本发明参考例15的密封装置安装于环形槽的状态的示意性剖面图。
图108是表示将本发明参考例15的密封装置安装于环形槽的状态的示意性剖面图。
图109是表示将本发明参考例16的密封装置安装于环形槽的状态、从外周面侧观察所见的图的一部分。
图110是表示将本发明参考例16的密封装置安装于环形槽的状态的示意性剖面图。
图111是表示将本发明参考例17的密封装置安装于环形槽的状态、从外周面侧观察所见的图的一部分。
图112是表示将本发明参考例17的密封装置安装于环形槽的状态的示意性剖面图。
图113是本发明参考例18的密封装置的部分剖面图。
图114是从本发明参考例18的外周环外周面侧观察所见的图。
图115是本发明参考例18的外周环的侧视图。
图116是表示本发明参考例18的密封装置的无负荷状态的示意性剖面图。
图117是表示本发明参考例18的密封装置的高压状态的示意性剖面图。
图118是表示在本发明参考例18的密封装置被逆向安装的状态下,将轴安装在壳体轴孔内时的样子的示意性剖面图。
图119是表示本发明参考例19的密封装置的无负荷状态的示意性剖面图。
图120是表示本发明参考例19的密封装置的高压状态的示意性剖面图。
图121是表示本发明参考例20的密封装置的无负荷状态的示意性剖面图。
图122是表示本发明参考例20的密封装置的高压状态的示意性剖面图。
图123是表示本发明参考例21的密封装置的无负荷状态的示意性剖面图。
图124是表示本发明参考例21的密封装置的高压状态的示意性剖面图。
图125是表示本发明参考例22的密封装置的无负荷状态的示意性剖面图。
图126是表示本发明参考例22的密封装置的高压状态的示意性剖面图。
图127是表示本发明参考例23的密封装置的高压状态的示意性剖面图。
图128是表示本发明参考例24的密封装置的高压状态的示意性剖面图。
图129是本发明参考例24的外周环的部分剖开立体图。
图130是表示本发明参考例25的密封装置的高压状态的示意性剖面图。
图131是表示本发明参考例26的密封装置的高压状态的示意性剖面图。
图132是表示本发明参考例27的密封装置的高压状态的示意性剖面图。
图133是表示本发明参考例28的密封装置的高压状态的示意性剖面图。
图134是表示本发明参考例29的密封装置的高压状态的示意性剖面图。
图135是表示本发明参考例30的密封装置的高压状态的示意性剖面图。
图136是表示本发明参考例31的外周环一部分的立体图。
图137是本发明参考例31的外周环的立体图的一部分。
图138是表示现有技术例的密封环未保持油压状态的示意性剖面图。
图139是表示现有技术例的密封环保持有油压状态的示意性剖面图。
附图标记说明
1000密封装置
2000外周环
2100合缝部
2111第1嵌合凸部
2111a侧壁面
2111b内周面
2111c前端面
2112第2嵌合凸部
2112a侧壁面
2112b内周面
2112c前端面
2112d安装方向检测用凹部
2121第1嵌合凹部
2121a侧壁面
2121b外周面
2121c端面
2122第2嵌合凹部
2122a侧壁面
2122b外周面
2122c端面
2131端面
2132端面
2132a低压侧端面
2132b高压侧端面
2150合缝部
2151嵌合凸部
2151a侧壁面
2151b内周面
2151c端面
2152嵌合凹部
2152a侧壁面
2152b外周面
2152c端面
2155嵌合凸部
2155a斜面
2155c端面
2156嵌合凹部
2156a斜面
2156c端面
2170合缝部
2171a第1嵌合凸部
2171b第2嵌合凸部
2172a第1嵌合凹部
2172b第2嵌合凹部
2210低压侧凸部
2211、2211a、2211b、2211c肋部
2211c1斜面
2212、2212a、2212b、2213、2214凸部
2215外周凸部
2220、2220a、2220b、2220c、2223凹部
2221、2221a、2221b第3凹部
2222、2222a、2222b第4凹部
2311凸部
2312、2313内周凸部
2314凸部
2315凸部
2316内周凸部
2321安装槽
2322第2凹部
2323斜面
2324第1槽
2400突出部
2420第2槽
2420a槽
2510、2511凸部
2520凹部
2571a嵌合凸部
3000、3100、3110、3120、3130、3140、3150、3160、3170、3180、3190、3200、3210内周环
3111、3112、3113、3121、3122、3123、3124、3131、3132、3133、3141、3142密封部
3151、3152、3153、3161环形槽
3181、3191、3201、3211槽
3500、3510限位环
4000轴
4100、4110、4120、4130、4140、4150、4160、4170、4180环形槽
4121环形凹部
4122环形凸部
4131凸部
4141、4151、4161、4171、4180、4181凹部
5000壳体
5110大径部
5120小径部
5130阶梯面
具体实施方式
以下参照附图,并根据实施方式和实施例,来详细说明本发明的具体实施方式。除非有特殊说明,否则下述实施方式和实施例所记载的组件的尺寸、材质、形状及其相对配置等不作为对本发明范围的限定。另外,本实施方式和实施例的密封装置用于以下用途,即,在机动车用AT或CVT等变速箱中,为保持油压,而密封相对旋转的轴与壳体之间的环形间隙。在以下说明中,“高压侧”指在密封装置两侧产生压差时形成高压的一侧;“低压侧”指在密封装置两侧产生压差时形成低压的一侧。
(实施方式)
参照图1~图6,对本发明实施方式的密封装置和密封结构进行说明。
<密封装置和密封结构的构成>
特别参照图1、图5和图6,对本发明实施方式的密封装置和密封结构的构成进行说明。本实施方式的密封装置1000被安装于设置在轴4000外周的环形槽4100。密封装置1000对相对旋转的轴4000与壳体5000(壳体5000上穿过轴4000的轴孔的内周面)之间的环形间隙进行密封。由此,密封装置1000保持流体压力(在本实施方式中为油压)会发生变化的密封对象区域的流体压力。这里,在本实施方式中,图5和图6中右侧区域的流体压力会发生变化,密封装置1000起到保持图中右侧的密封对象区域流体压力的作用。在机动车的引擎停止的状态下,密封对象区域的流体压力低,形成无负荷的状态,当引擎发动时密封对象区域的流体压力升高。
本实施方式的密封装置1000包括树脂制的外周环2000和橡胶状弹性体制的内周环3000。作为外周环2000的材料的适用例,可列举如聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)和聚四氟乙烯(PTFE)。作为内周环3000的材料的适用例,可列举如丙烯酸酯橡胶(ACM)、氟橡胶(FKM)和氢化丁腈橡胶(HNBR)。在图1、图5和图6中,对内周环3000进行简略表示。
在外周环2000与内周环3000组合起来的状态下,外周环2000外周面的周长大于壳体5000上轴孔内周面的周长。对于外周环2000单体而言,其外周面的周长小于壳体5000上轴孔内周面的周长。也就是说,外周环2000单体相对于轴孔内周面不具备紧固余量。因此,在假设未安装内周环3000的状态下,并且形成未作用外力的状态时,外周环2000的外周面不与壳体5000的轴孔内周面接触。
<外周环>
特别参照图1~图4,对本发明实施方式的外周环2000进行更详细的说明。对外周环2000,在其周向一处设置有合缝部2100。在外周环2000的外周面设置有用于导入流体的凹部2220。本实施方式的外周环2000的结构是,对于截面为矩形的环形部件,形成上述的合缝部2100和凹部2220。但是,这仅仅是对形状的说明,并不意味着必须以截面为矩形的环形部件作为原材料,对其进行形成合缝部2100和凹部2220的加工。在成形出截面为矩形的环形部件后,再通过切削加工获得合缝部2100和凹部2220当然也是可以的。不过,也可以例如预先成形出具有合缝部2100的坯料,再通过切削加工得到凹部2220。如上述地,对制造方法没有特别限制。
对于合缝部2100,采用从外周面侧和两侧壁面侧的任一方观看均被切断成阶梯形状的所谓特殊阶梯切割(specialstepcut)。由此,在外周环2000上,夹着切断部,在一侧的外周侧形成第1嵌合凸部2111和第1嵌合凹部2121,在另一侧的外周侧形成使第1嵌合凸部2111嵌入的第2嵌合凹部2122和嵌入到第1嵌合凹部2121中的第2嵌合凸部2112。特殊阶梯切割具有即使在热膨胀收缩下外周环2000周长发生变化,也能保持稳定密封性能的特性。特殊阶梯切割为公知技术,因此省略其详细说明。
此处,作为合缝部2100的一个例子展示了特殊阶梯切割的情形,但合缝部2100并不限于此,也可通过纵切割(straight-cut)、斜切割(biascut)或阶梯切割(stepcut)等得到。阶梯切割是指,从外周面侧或内周面侧观察均被切断成阶梯形状的结构。在采用低弹性材料(PTFE等)作为外周环2000的材料时,也可不设置合缝部2100,而形成连续环形(endless)。
除合缝部2100附近,在整个圆周上均形成有凹部2220。此外,该凹部2220从一方端部(后述的高压侧(H))延伸到未到达另一方端部(后述的低压侧(L))的位置。更具体地,该凹部2220延伸到另一方端部附近。凹部2220的底面包括与外周环2000的内周面同心的面。以下,在外周环2000的外周面侧中,将位于另一方侧(低压侧(L))的、未形成凹部2220的其余部位称为低压侧凸部2210。凹部2220的深度越浅,设置有低压侧凸部2210的部位刚性越高。另一方面,由于低压侧凸部2210因滑动而磨损,因此凹部2220的深度随时间而变浅。因此,若凹部2220的深度过浅,则无法导入流体。因此,优选考虑以下两点,即上述的刚性、以及即使磨损随时间加剧也保持流体的导入,来设定凹部2220的初始深度。例如,外周环2000的材质厚度为1.7mm时,可以将凹部2220的深度设定为约0.1mm以上、0.3mm以下。
对于凹部2220的宽度(轴向长度)而言,凹部2220的宽度越大,低压侧凸部2210的宽度越小。该宽度越小,越能降低转矩,但若是宽度过小,则密封性和耐久性下降。因此,优选根据使用环境等,在能够维持密封性和耐久性的前提下,将该宽度尽可能地减小。例如,外周环2000的宽度(轴向长度)的总尺寸为1.9mm时,可以将低压侧凸部2210的宽度设定为约0.3mm以上、0.7mm以下。
<密封装置使用时的机理>
特别参照图5和图6,对本实施方式的密封装置1000使用时的机理进行说明。图5表示引擎停止,密封装置1000左右两侧的区域无压差(或几乎无压差)、无负荷(或低负荷)的状态。图6表示引擎发动,在密封装置1000两侧,右侧区域的流体压力大于左侧区域的状态。
在将密封装置1000安装于环形槽4100的状态下,橡胶状弹性体制的内周环3000分别与外周环2000的内周面和环形槽4100的槽底面贴紧。并且,内周环3000在其弹性反作用力的作用下,发挥将外周环2000向外周面侧推压的作用。
因此,即使在无负荷状态下,外周环2000外周面中除凹部2220以外的部位(即低压侧凸部2210的部位与合缝部2100附近未形成凹部2220的部位)保持与壳体5000的轴孔内周面接触的状态。
在引擎发动,产生压差的状态下,如图6所示,由于来自高压侧(H)的流体压力的作用,外周环2000被推压向低压侧(L),形成与环形槽4100的低压侧(L)的侧壁面贴紧的状态。当然,外周环2000保持着与壳体5000上轴孔的内周面接触(滑动)的状态。另外,内周环3000也形成与环形槽4100的低压侧(L)的侧壁面贴紧的状态。
<本实施方式的密封装置和密封结构的优点>
根据本实施方式的密封装置1000以及具备该密封装置的密封结构,外周环2000被内周环3000向外周面侧推压。因此,即使在未作用流体压力(未产生压差)或几乎未作用流体压力(几乎未产生压差)的状态下,外周环2000也形成与壳体5000的轴孔的内周面接触的状态。由低压侧凸部2210的外周面,以及合缝部2100附近的未形成凹部2220的部位的外周面,形成环形的连续密封面。
因此,能够在密封对象区域的流体压力升高之后立即保持流体压力。也就是说,在具有怠速停止(idlingstop)功能的引擎中,从引擎停止状态通过踩下油门启动引擎,由此能够在密封对象区域侧的油压升高之后立即保持油压。
这里,一般来说,在树脂制密封环的情形下,无法发挥抑制液体泄漏的作用。但是,在本实施方式中,外周环2000被内周环3000向外周面侧推压。因此,发挥出一定程度的抑制液体泄漏作用。由此,在引擎停止导致泵等的作用停止后,能够在一段时间内维持产生有压差的状态。因此,在具有怠速停止功能的引擎中,在引擎的停止状态时间不太久的情形下,能够维持产生有压差的状态。从而能够在引擎再启动之后立即保持适当的流体压力。
在外周环2000的外周面形成有凹部2220,在该凹部2220内从高压侧(H)导入流体。因此,即使流体压力升高,在设置有凹部2220的区域中向内周面侧也作用有流体压力。这里,在本实施方式中,凹部2220的底面由与外周环2000内周面同心的面构成。因此,在设置有凹部2220的区域内,从内周面侧作用流体压力的朝向、和从外周面侧作用流体压力的朝向完全相反。进而,在从内周面侧和外周面侧两侧承受压力的区域中,相比内径,外径的直径必然更大,对于作用流体压力的面积而言,也是外周面侧一边更大。图6中的箭头表示流体压力作用于外周环2000的情况。由此,在本实施方式的密封装置1000中,可抑制伴随流体压力升高而由外周环2000产生的对外周面侧的压力升高,能够将滑动转矩抑制得较低。
在本实施方式中,内周环3000与外周环2000的内周面以及环形槽4100的槽底面紧贴,利用上述紧贴部位发挥密封作用。因此,通过内周环3000所发挥的密封作用,在外周环2000的内周面上,能够针对和外周环2000的低压侧凸部2210与轴孔内周面之间的滑动部分对应的部位,来抑制流体压力的作用。也就是说,如图6所示,能够在比内周环3000的紧贴部位更靠近低压侧(L)的区域中,抑制对外周环2000的内周面作用流体压力。因此,即使高压侧(H)的压力增加,也能有效地抑制外周环2000朝外周面侧的压力增加。
进而,在本实施方式中,凹部2220从高压侧(H)的端部延伸到低压侧(L)的端部附近,并形成于除合缝部2100附近之外的整个圆周。这样,在本实施方式中,在外周环2000外周面的大范围上设置有凹部2220,由此,能够尽可能地减小外周环2000与壳体5000的轴孔内周面的滑动面积。因此,能够大幅度地减少滑动转矩。另外,与外周环2000与环形槽4100的低压侧(L)的侧壁面的紧贴面积相比,外周环2000与壳体5000的轴孔内周面的滑动面积极小。由此,能够抑制外周环2000相对环形槽4100的低压侧(L)的侧壁面滑动。因此,本实施方式的外周环2000中,其外周面侧发生滑动。从而,相比较于在与环形槽侧壁面之间滑动的密封环,易于形成密封对象流体的润滑膜(此处为油膜),能够更进一步降低滑动转矩。
这样,能够实现降低滑动转矩,由此能够抑制滑动造成的发热。因此,即使在高温高压的环境条件下也能够很好地适用本实施方式的密封装置1000。
以下,说明几个更具体的例子。在以下各参考例和各实施例中,对于密封装置的用途、外周环和内周环的材料等,均如上述实施方式所述。因此,在以下各参考例和各实施例中,省略上述说明。
(参考例1)
参照图7~图9,对本发明参考例1的密封装置和密封结构进行说明。在本参考例中其结构如上述实施方式,采用O环作为内周环。对于其他结构和作用,由于与上述实施方式相同,因此对相同组成部分使用相同的附图标记,并适当省略其说明。
本参考例的密封装置1000包括树脂制的外周环2000和橡胶状弹性体制的内周环3100。本参考例的内周环3100为截面形状呈圆形的所谓O环。
在组合外周环2000和内周环3100的状态下,如上述实施方式所说明的,外周环2000外周面的周长大于壳体5000上轴孔内周面的周长。对于外周环2000单体而言,如上述实施方式所说明的,其外周面的周长小于壳体5000的轴孔内周面的周长。
关于外周环2000,由于与上述实施方式中所说明的相同,因此省略其详细说明。对于使用密封装置1000时的机理,也与上述实施方式中所说明的相同。图8表示引擎停止,而使密封装置1000左右两侧区域无压差(或几乎无压差),无负荷的状态。图9表示引擎发动,而在密封装置1000两侧,使右侧区域的流体压力比左侧区域高的状态。关于本参考例的密封装置1000以及具备该密封装置的密封结构的优点,也与上述实施方式中所说明的相同。
(参考例2)
(概要)
本发明参考例2的密封装置,其被安装在设于轴外周的环形槽内,对相对旋转的所述轴与壳体之间的环形间隙进行密封,保持流体压力发生变化的密封对象区域内的流体压力,其特征在于,包括:
树脂制的外周环,其与所述环形槽低压侧的侧壁面贴紧,且相对于所述壳体的、有所述轴穿过的轴孔内周面滑动;和
橡胶状弹性体制的内周环,其被安装于形成在该外周环内周面的安装槽内,分别与该安装槽的槽底面和所述环形槽的槽底面贴紧,向外周面侧推压所述外周环,
在所述外周环的外周面侧形成有,从高压侧端部延伸到未到达低压侧端部的位置、并从高压侧导入流体的凹部。
根据本参考例的密封装置,与上述实施方式中所说明的密封装置相比,具有以下优点。即,在本参考例中,内周环被安装于形成在外周环内周面的安装槽内,因此内周环相对于外周环的位置和姿势稳定。因此,能够稳定地将外周环向外周面侧推压。即使在作用有流体压力时,也能抑制内周环发生扭转。
(具体例)
以下参照图10~图13,对本发明参考例2的密封装置和密封结构进行更具体的说明。由于基本结构与上述实施方式和参考例1相同,因此对相同的组成部分使用相同的附图标记,并省略其说明。
本参考例的密封装置1000包括树脂制的外周环2000和橡胶状弹性体制的内周环3100。本参考例的内周环3100为截面形状呈圆形的所谓O环。但是内周环3100不限于O环,也可采用角环等其他密封环。
在外周环2000与内周环3100被组合在一起的状态下,如上述实施方式所说明的,外周环2000外周面的周长大于壳体5000上轴孔内周面的周长。对于外周环2000单体而言,如上述实施方式所说明的,其外周面的周长小于壳体5000的轴孔内周面的周长。
<外周环>
特别参照图10和图11,对本发明参考例的外周环2000进行更详细的说明。在外周环2000的周向一处设置有合缝部2100。并在外周环2000的外周面设置有用于导入流体的凹部2220。进而,在外周环2000的内周面,设置有安装内周环3100的安装槽2321。
本参考例的外周环2000是对截面为矩形的环形部件形成上述合缝部2100、凹部2220和安装槽2321而成。但是,这仅是对于形状的说明,并不意味着必须将截面为矩形的环形部件作为原材料,对其进行形成合缝部2100、凹部2220和安装槽2321的加工。在成形出截面为矩形的环形部件后,再通过切削加工获得合缝部2100、凹部2220和安装槽2321当然也是可以的。不过,也可以例如预先成形出具有合缝部2100的坯料,再通过切削加工得到凹部2220和安装槽2321。如上述地,对制造方法没有特别限制。
对于合缝部2100,与上述实施方式相同地,采用特殊阶梯切割。但合缝部2100并不限于此,也可采用纵切割、斜切割或阶梯切割等。在采用低弹性材料(PTFE等)作为外周环2000的材料时,也可不设置合缝部2100,而形成连续环形。
在本参考例中,在除了合缝部2100附近的整个圆周上形成有凹部2220。关于凹部2220,与上述实施方式中所说明的相同,因此省略其详细说明。
在除合缝部2100以外的整个圆周上形成有安装槽2321。在合缝部2100处没有切断部的缝隙的状态下,安装槽2321形成环形的槽。对于安装槽2321来说,在包括轴线(轴4000的中轴线)的面上将其剖开后的截面形状,形成与内周环3100的形状相合的大致圆弧形状。在内周环3100不是O环、截面不是圆形的情形下,可以将安装槽2321的截面形状做成与内周环的截面形状相适合。
<密封装置使用时的机理>
特别参照图12和图13,说明本参考例的密封装置1000使用时的机理。图12表示引擎停止,密封装置1000左右两侧的区域无压差(或几乎无压差)、无负荷的状态。图13表示引擎发动,在密封装置1000两侧,右侧区域的流体压力大于左侧区域的状态。
在将密封装置1000安装于环形槽4100的状态下,橡胶状弹性体制的内周环3100被安装于形成在外周环2000内周面的安装槽2321内。由此,内周环3100分别与外周环2000上安装槽2321的槽底面和环形槽4100的槽底面贴紧。并且,内周环3100在其弹性反作用力的作用下,发挥将外周环2000向外周面侧推压的作用。
因此,即使在无负荷状态下,外周环2000外周面中除凹部2220以外的部位(即低压侧凸部2210的部位与合缝部2100附近未形成凹部2220的部位)保持与壳体5000的轴孔内周面接触的状态。
在引擎发动,产生压差的状态下,如图13所示,由于来自高压侧(H)的流体压力的作用,外周环2000被推压向低压侧(L),形成与环形槽4100的低压侧(L)的侧壁面贴紧的状态。当然,外周环2000保持着与壳体5000上轴孔的内周面接触(滑动)的状态。另外,由于内周环3100被安装于外周环2000上的安装槽2321内,因此保证了内周环3100相对于外周环2000的位置和姿势的稳定状态。
<本参考例的密封装置和密封结构的优点>
根据本参考例的密封装置1000以及具备该密封装置的密封结构,与上述实施方式中所说明的密封装置相比,具有以下优点。即,由于内周环3100被安装于外周环2000的内周面上所形成的安装槽2321内,因此内周环3100相对于外周环2000的位置和姿势是稳定的。因此,能够稳定地将外周环2000向外周面侧推压。并且即使在作用流体压力(流体压力发生变化)时,也能抑制内周环3100发生扭转。
(参考例3)
(概要)
本发明的参考例3的密封装置,其被安装在设于轴外周的环形槽内,对相对旋转的所述轴与壳体之间的环形间隙进行密封,保持流体压力发生变化的密封对象区域内的流体压力,其特征在于,包括:
树脂制的外周环,其与所述环形槽低压侧的侧壁面贴紧,且相对于所述壳体的穿过有所述轴的轴孔内周面滑动;和
橡胶状弹性体制的内周环,其分别与所述外周环的内周面和所述环形槽的槽底面贴紧,向外周面侧推压所述外周环,
在所述外周环的外周面形成有第1凹部,其从高压侧端部延伸到未到达低压侧端部的位置、并从高压侧导入流体,
在所述外周环的内周面形成有第2凹部,其从低压侧端部延伸到未到达高压侧端部的位置,限制所述内周环的轴向移动范围,并安装该内周环。
根据本参考例的密封装置,与上述实施方式中所说明的密封装置相比,具有以下优点。即,在本参考例中,内周环被安装于外周环内周面上形成的第2凹部,其轴向移动范围被限制。因此内周环相对于外周环的位置和姿势稳定。因此,能够稳定地将外周环向外周面侧推压。并且即使作用流体压力时,也能抑制内周环发生扭转。
(具体例)
以下,参照图14~图18,对本发明参考例3的密封装置和密封结构进行更具体的说明。由于其基本构成与上述实施方式和各参考例相同,因此对相同组成部分使用相同附图标记,并适当省略其说明。
本参考例的密封装置1000包括树脂制的外周环2000和橡胶状弹性体制的内周环3100。本参考例的内周环3100为截面形状呈圆形的所谓O环。但是内周环3100不限于O环,也可采用角环等其他密封环。
在外周环2000与内周环3100被组合在一起的状态下,如上述实施方式所说明的,外周环2000外周面的周长大于壳体5000上轴孔内周面的周长。对于外周环2000单体而言,如上述实施方式所说明的,其外周面的周长小于壳体5000的轴孔内周面的周长。
<外周环>
特别参照图14~图16,对本发明参考例的外周环2000进行更详细的说明。在外周环2000的周向一处设置有合缝部2100。并在外周环2000的外周面设置有用于导入流体的第1凹部2220。进而,在外周环2000的内周面,设置有安装内周环3100的第2凹部2322。
本参考例的外周环2000,是对截面为矩形的环形部件形成上述合缝部2100、第1凹部2220和第2凹部2322而成。但是,这仅是对于形状的说明,并不意味着必须将截面为矩形的环形部件作为原材料,对其进行形成合缝部2100、第1凹部2220和第2凹部2322的加工。在成形出截面为矩形的环形部件后,再通过切削加工获得合缝部2100、第1凹部2220和第2凹部2322当然也是可以的。不过,也可以例如预先成形出具有合缝部2100的坯料,再通过切削加工得到第1凹部2220和第2凹部2322。如上述地,对制造方法没有特别限制。
对于合缝部2100,与上述实施方式相同地,采用特殊阶梯切割。但合缝部2100并不限于此,也可采用纵切割、斜切割或阶梯切割等。在采用低弹性材料(PTFE等)作为外周环2000的材料时,也可不设置合缝部2100,而形成连续环形。
在本参考例中,在除了合缝部2100附近的整个圆周上形成有第1凹部2220。关于第1凹部2220,与上述实施方式中所说明的相同(其构成与实施方式中的凹部2220相同),因此省略其详细说明。
在除合缝部2100以外的整个圆周上形成有第2凹部2322。在合缝部2100处没有切断部的缝隙的状态下,第2凹部2322形成环形的凹部。其中,在难以在合缝部2100附近加工形成凹部的情形下,也可以不在合缝部2100附近形成凹部。该第2凹部2322从另一方(低压侧(L))端部延伸到未到达一方(高压侧(H))端部的位置。这里,在外周环2000的内周面上,未形成第2凹部2322而残留于一方端部附近的环形凸部(大致环形的凸部)2311,起到限制内周环3100的轴向移动的限位器功能。
<密封装置使用时的机理>
特别参照图17和图18,说明本参考例的密封装置1000使用时的机理。图17表示引擎停止,密封装置1000左右两侧的区域无压差(或几乎无压差)、无负荷的状态。图18表示引擎发动,在密封装置1000两侧,右侧区域的流体压力大于左侧区域的状态。
在将密封装置1000安装于环形槽4100的状态下,橡胶状弹性体制的内周环3100被安装于在外周环2000的内周面上形成的第2凹部2322内。由此,内周环3100分别与外周环2000的内周面(设置有第2凹部2322的部分的内周面)和环形槽4100的槽底面贴紧。并且,内周环3100在其弹性反作用力的作用下,发挥将外周环2000向外周面侧推压的作用。
因此,即使在无负荷状态下,外周环2000外周面中除第1凹部2220以外的部位(即低压侧凸部2210的部位与合缝部2100附近未形成第1凹部2220的部位)保持与壳体5000的轴孔内周面接触的状态。
在引擎发动,产生压差的状态下,如图18所示,由于来自高压侧(H)的流体压力的作用,外周环2000被推压向低压侧(L),形成与环形槽4100的低压侧(L)的侧壁面贴紧的状态。当然,外周环2000保持着与壳体5000上轴孔的内周面接触(滑动)的状态。
另外,由于内周环3100被安装于外周环2000上的第2凹部2322内,因此其轴向移动受到限制。也就是说,通过设置于外周环2000内周面侧的凸部2311,使内周环3100向高压侧(H)的移动受限。由此保证了内周环3100相对于外周环2000的位置和姿势的稳定状态。
<本参考例的密封装置和密封结构的优点>
根据本参考例的密封装置1000以及具备该密封装置的密封结构,与上述实施方式中所说明的密封装置相比,具有以下优点。即,由于内周环3100被安装于外周环2000的内周面上所形成的第2凹部2322内,因此其轴向移动范围受限。由此,内周环3100相对于外周环2000的位置和姿势是稳定的。因此,能够稳定地将外周环2000向外周面侧推压。并且即使在作用流体压力(流体压力发生变化)时,也能抑制内周环3100发生扭转。
(实施例1)
(概要)
本发明实施例1的密封装置,其被安装在设于轴外周的环形槽内,对相对旋转的所述轴与壳体之间的环形间隙进行密封,保持流体压力发生变化的密封对象区域内的流体压力,其特征在于,包括:
树脂制的外周环,其与所述环形槽低压侧的侧壁面贴紧,且相对于所述壳体的穿过有所述轴的轴孔内周面滑动;和
橡胶状弹性体制的内周环,其分别与所述外周环的内周面和所述环形槽的槽底面贴紧,向外周面侧推压所述外周环,
在所述外周环的外周面,在周向上分别隔开间隔形成有多个凹部,其从高压侧端部延伸到未到达低压侧端部的位置、并从高压侧导入流体。
根据本实施例的密封装置,与上述实施方式中所说明的密封装置相比,具有以下优点。即,在本实施例中,在周向上分别隔开间隔形成多个凹部。因此,凹部与凹部间的部位形成与壳体轴孔内周面接触的状态,并能够抑制外周环刚性下降。因此,能够抑制外周环在环形槽内倾斜,并能够使外周环的安装状态稳定。
(具体例)
以下,参照图19~图28,对本发明实施例1的密封装置和密封结构进行更具体的说明。由于其基本构成与上述实施方式和各参考例相同,因此对相同组成部分使用相同附图标记,并适当省略其说明。
本实施例的密封装置1000包括树脂制的外周环2000和橡胶状弹性体制的内周环3100。本实施例的内周环3100为截面形状呈圆形的所谓O环。但是内周环3100不限于O环,也可采用角环等其他密封环。
在外周环2000与内周环3100被组合在一起的状态下,如上述实施方式所说明的,外周环2000外周面的周长大于壳体5000上轴孔内周面的周长。对于外周环2000单体而言,如上述实施方式所说明的,其外周面的周长小于壳体5000的轴孔内周面的周长。
<外周环>
特别参照图19~图22,对本发明实施例的外周环2000进行更详细的说明。在外周环2000的周向一处设置有合缝部2100。并在外周环2000的外周面上,在周向上分别隔开间隔设置多个设置有用于导入流体的凹部2220。
本实施例的外周环2000的构成是,对于截面为矩形的环形部件,形成上述的合缝部2100和多个凹部2220。但是,这仅仅是对形状的说明,并不意味着必须以截面为矩形的环形部件作为原材料,对其进行形成合缝部2100和多个凹部2220的加工。在成形出截面为矩形的环形部件后,再通过切削加工获得合缝部2100和多个凹部2220当然也是可以的。不过,也可以例如预先成形出具有合缝部2100的坯料,再通过切削加工得到多个凹部2220。如上述地,对制造方法没有特别限制。
对于合缝部2100,与上述实施方式相同地,采用特殊阶梯切割。但合缝部2100并不限于此,也可采用纵切割、斜切割或阶梯切割等。在采用低弹性材料(PTFE等)作为外周环2000的材料时,也可不设置合缝部2100,而形成连续环形。
在本实施例中,在周向上分别隔开间隔形成多个凹部2220。另外,在本实施例中,在除合缝部2100附近之外,等间隔地设置有多个凹部2220。凹部2220的周向长度较长,除了合缝部2100附近,凹部2220与凹部2220之间的部位的周向长度比凹部2220的周向长度短。以下,将凹部2220与凹部2220之间的部位称作肋部2211。通过上述构成,在周向的几乎全部区域形成有凹部2220。也就是说,除了形成有合缝部2100的部位和周向长度小的多个肋部2211的部位之外,在周向的全部区域形成有凹部2220。在本实施例中,肋部2211的两侧面从凹部2220的底面垂直竖起形成。
另外,与上述实施方式的情形相同地,凹部2220被形成为,从一方端部延伸到未到达另一方端部的位置。更具体地,凹部2220延伸到另一方端部附近为止。在本实施例中,凹部2220的底面为与外周环2000的内周面同心的面。凹部2220的深度越浅,肋部2211和设置有低压侧凸部2210的部位刚性越高。另一方面,由于上述肋部2211和低压侧凸部2210因滑动而磨损,因此凹部2220的深度随时间而变浅。因此,若凹部2220的深度过浅,则无法导入流体。因此,优选考虑以下两点,即上述的刚性、以及即使磨损随时间加剧也保持流体的导入,来设定凹部2220的初始深度。例如,外周环2000的材质厚度为1.7mm时,可以将凹部2220的深度设定为约0.1mm以上、0.3mm以下。
对于凹部2220的宽度(轴向长度)而言,凹部2220的宽度越大,低压侧凸部2210的宽度越小。该宽度越小,越能降低转矩,但若是宽度过小,则密封性和耐久性下降。因此,优选根据使用环境等,在能够维持密封性和耐久性的前提下,将该宽度尽可能地减小。例如,外周环2000的宽度(轴向长度)的总尺寸为1.9mm时,可以将低压侧凸部2210的宽度设定为约0.3mm以上、0.7mm以下。并可以将肋部2211的周向宽度设定为约0.3mm以上、0.7mm以下。
<密封装置使用时的机理>
特别参照图23~图25,说明本实施例的密封装置1000使用时的机理。图23和图24表示引擎停止,密封装置1000左右两侧的区域无压差(或几乎无压差)、无负荷的状态。图23为外周环2000上设置有凹部2220的部位的示意性截面图(包括轴4000的轴线的截面图),图24为外周环2000上设置有肋部2211的部位的示意性截面图(包括轴4000的轴线的截面图)。图23中的外周环2000相当于图21中的A-A截面,图24中的外周环2000相对于图21中的B-B截面。图25表示引擎发动,在密封装置1000两侧,右侧区域的流体压力大于左侧区域的状态。图25为外周环2000上设置有凹部2220的部位的示意性截面图(包括轴4000的轴线的截面图)。图25中的外周环2000相当于图21中的A-A截面。
在密封装置1000被安装于环形槽4100的状态下,橡胶状弹性体制的内周环3100分别与外周环2000的内周面和环形槽4100的槽底面贴紧。并且,内周环3100在其弹性反作用力的作用下,发挥将外周环2000向外周面侧推压的作用。
因此,即使在无负荷状态下,外周环2000外周面中除凹部2220以外的部位(即低压侧凸部2210的部位、肋部2211的部位,以及合缝部2100附近未形成凹部2220的部位)保持与壳体5000的轴孔内周面接触的状态。
在引擎发动,产生压差的状态下,如图25所示,由于来自高压侧(H)的流体压力的作用,外周环2000被推压向低压侧(L),形成与环形槽4100的低压侧(L)的侧壁面贴紧的状态。当然,外周环2000保持着与壳体5000上轴孔的内周面接触(滑动)的状态。另外,内周环3100也形成与环形槽4100的低压侧(L)的侧壁面贴紧的状态。
<本实施例的密封装置和密封结构的优点>
根据本实施例的密封装置1000以及具备该密封装置的密封结构,与上述实施方式中所说明的密封装置及密封结构相比,具有以下优点。即,在周向上分别隔开间隔形成多个凹部2220。因此,凹部2220与凹部2220间的部位(肋部2211)形成与壳体5000的轴孔内周面接触的状态。通过设置多个肋部2211,与未设置肋部2211的情形相比,能够抑制外周环2000刚性下降。因此,能够抑制外周环2000在环形槽4100内倾斜,并能够使外周环2000的安装状态稳定。假使采用未设置多个肋部2211的构成时,在图23和图25中,外周环2000可能向图中逆时针旋转方向发生倾斜。
另外,虽然在本实施例的外周环2000上设置有多个肋部2211,但上述肋部2211以减小其周向长度的方式来构建。因此,在本实施例中,在外周环2000外周面的大范围上设置有凹部2220。因此,在本实施例中,与上述实施方式相同地,能够充分降低滑动转矩。
(实施例1的变形例)
参照图26~图28,对本发明实施例1的变形例的密封装置进行说明。在实施例1中,说明了肋部的两侧面从凹部底面垂直竖起的情形。与此不同,在以下变形例中,说明外周环的凹部底面与肋部的外周面由倾斜面连接的情形。其余构成与上述实施例1相同,因此省略其说明。
在本变形例中,仅外周环的凹部和肋部的形状与实施例1不同。即,本变形例中,凹部的底面与肋部的外周面由倾斜面进行连接。以下参照图26~图28,对该点进行更详细的说明。图26~图28表示有倾斜面的形状各异的例子。在各图中,(a)为外周环的立体图的一部分,(b)为外周环的侧视图的一部分。另外,在各图中,为方便起见,将外周部分、内周部分和凹部的底面绘制成直线,但实际上是圆弧。
在图26所示的变形例1中,外周环2000上的凹部2220a的底面和肋部2211a的外周面,通过凹向内侧的曲面(弯曲的斜面)2211a1连接。
在图27所示的变形例2中,外周环2000上的凹部2220b的底面和肋部2211b的外周面,通过外周面侧向外侧膨出、内周面侧凹向内侧的曲面(弯曲的斜面)2211b1连接。
在图28所示的变形例3中,外周环2000上的凹部2220c的底面和肋部2211c的外周面,通过平面形状的斜面2211c1连接。
在上述构成的各种变形例的密封装置(外周环2000)中,也能够获得与上述实施例1相同的效果。在各种变形例的外周环2000的情形下,凹部的底面和肋部的外周面由斜面连接。因此,能够与上述实施例1同程度地确保对壳体轴孔内周面的滑动面积,并且与实施例1的情形相比,能够提高肋部强度。由此可以进一步抑制外周环的刚性下降。
在实施例1和实施例1的各种变形例中,当不必在低流体压力状态或无流体压力状态下发挥密封作用时,可以不使用内周环3100而单独使用外周环2000。此时,能够提高降低转矩的效果。
(实施例2)
(概要)
本发明实施例2的密封装置,其被安装在设于轴外周的环形槽内,对相对旋转的所述轴与壳体之间的环形间隙进行密封,保持流体压力发生变化的密封对象区域内的流体压力,其特征在于,包括:
树脂制的外周环,其与所述环形槽低压侧的侧壁面贴紧,且相对于所述壳体的穿过有所述轴的轴孔内周面滑动;和
橡胶状弹性体制的内周环,其分别与所述外周环的内周面和所述环形槽的槽底面贴紧,向外周面侧推压所述外周环,
所述外周环上相对于所述轴孔内周面滑动的部分由凸部构成,所述凸部向周向延伸并且位置在高压侧和低压侧交替变化。
根据本实施例的密封装置,与上述实施方式中所说明的密封装置相比,具有以下优点。即,在本实施例中,形成于外周环的外周面的凸部向周向延伸同时其位置在高压侧与低压侧交替变化。因此可抑制外周环在环形槽内发生倾斜,能够使外周环的安装状态稳定。另外,本实施例中,在外周环的外周面设置有凸部,该凸部向周向延伸同时其位置在高压侧与低压侧交替变化。因此,在安装有密封装置的状态下,在外周环的外周面侧存在多个开口于高压侧的凹部。流体从高压侧被导入到上述多个凹部中。因此,上述多个凹部发挥与上述实施方式的凹部2220相同的作用。
(具体例)
以下参照图29~图37,对本发明实施例2的密封装置和密封结构进行更具体的说明。由于其基本构成与上述实施方式、各参考例和各实施例1相同,因此对相同组成部分使用相同附图标记,并适当省略其说明。
本实施例的密封装置1000包括树脂制的外周环2000和橡胶状弹性体制的内周环3100。本实施例的内周环3100为截面形状呈圆形的所谓O环。但是内周环3100不限于O环,也可采用角环等其他密封环。
在外周环2000与内周环3100被组合在一起的状态下,如上述实施方式所说明的,外周环2000外周面的周长大于壳体5000上轴孔内周面的周长。对于外周环2000单体而言,如上述实施方式所说明的,其外周面的周长小于壳体5000的轴孔内周面的周长。
特别参照图29~图31,对本发明实施例2的外周环2000进行更详细的说明。在外周环2000的周向一处设置有合缝部2100。在外周环2000的外周面上形成有凸部2212,其在外周面侧突出形成,并且其表面相对于壳体5000轴孔内周面滑动。该凸部2212在周向上延伸,其位置在高压侧(H)与低压侧(L)交替变化,且达到到宽度方向两端面的位置。更具体地,凸部2212在周向上形成蜿蜒的波浪形状。另外,在除了合缝部2100附近的整个圆周上设置有该凸部2212。如后述的,在采用不设置合缝部2100的构成的情形下,在整个圆周上设置上述凸部2212。
通过形成上述凸部2212,使得在外周环2000外周面的高压侧(H),在周向上彼此隔开间隔形成多个第3凹部2221。另外,在外周环2000外周面的低压侧(L),在周向上彼此隔开间隔形成多个第4凹部2222。第3凹部2221从高压侧(H)的端部延伸到未到达低压侧(L)端部的位置,发挥从高压侧(H)导入流体的作用。第4凹部2222从低压侧(L)的端部延伸到未到达高压侧(H)端部的位置。上述第3凹部2221的底面和第4凹部2222的底面为与外周环2000内周面同心的面。
本实施例的外周环2000,是对截面为矩形的环形部件形成上述合缝部2100、凸部2212、多个第3凹部2221和第4凹部2222而成。但是,这仅是对于形状的说明,并不意味着必须将截面为矩形的环形部件作为原材料,对其进行形成合缝部2100、凸部2212、多个第3凹部2221和第4凹部2222的加工。在成形出截面为矩形的环形部件后,再通过切削加工获得合缝部2100、凸部2212、多个第3凹部2221和第4凹部2222当然也是可以的。不过,也可以例如预先成形出具有合缝部2100的坯料,再通过切削加工得到凸部2212、多个第3凹部2221和第4凹部2222。如上述地,对制造方法没有特别限制。
对于合缝部2100,与上述实施方式相同地,采用特殊阶梯切割。但合缝部2100并不限于此,也可采用纵切割、斜切割或阶梯切割等。在采用低弹性材料(PTFE等)作为外周环2000的材料时,也可不设置合缝部2100,而形成连续环形。另外,在采用设置合缝部2100的构成时,优选在合缝部2100附近不形成第3凹部2221和第4凹部2222(参照图31)。此时,合缝部2100附近的外周面与凸部2212的部分外周面形成同一个面。因此,这种情形下,相对外周环2000上轴孔内周面滑动的部分,成为在凸部2212外周面和合缝部2100附近未形成第3凹部2221和第4凹部2222的部分的外周面。
本实施例的凸部2212细长地延伸,在外周环2000的外周面上,与多个第3凹部2221和第4凹部2222所占面积相比,凸部2212所占面积十分狭长。并且在周向上几乎整个区域形成有多个第3凹部2221和第4凹部2222。也就是说,在形成有合缝部2100的附近和周向上除了细长的凸部2212部位以外的全区域上形成有第3凹部2221和第4凹部2222。另外,本实施例的凸部2212的两侧面分别垂直于第3凹部2221的底面和第4凹部2222的底面。
另外,凸部2212的高度(等于第3凹部2221和第4凹部2222的深度)越小,设置有凸部2212的部位刚性越高。另一方面,由于凸部2212因滑动而磨损,因此第3凹部2221和第4凹部2222的深度随时间而变浅。因此,若第3凹部2221的深度过浅,则无法导入流体。因此,优选考虑以下两点,即上述的刚性、以及即使磨损随时间加剧也保持流体的导入,来设定凸部2212的初始高度。例如,外周环2000的材质厚度为1.7mm时,可以将凸部2212的高度设定为约0.1mm以上、0.3mm以下。
凸部2212的宽度越小,越能降低转矩,但若是宽度过小,则密封性和耐久性下降。因此,优选根据使用环境等,在能够维持密封性和耐久性的前提下,将凸部2212的宽度尽可能地减小。例如,外周环2000的宽度(轴向长度)总尺寸为1.9mm时,可以将凸部2212的宽度设定为约0.3mm以上、0.7mm以下。
<密封装置使用时的机理>
特别参照图32~图35,说明本实施例的密封装置1000使用时的机理。图32~图34表示引擎停止,密封装置1000左右两侧的区域无压差(或几乎无压差)、无负荷的状态。图32中的外周环2000相当于图30中的A-A截面,图33中的外周环2000相对于图30中的B-B截面,图34中的外周环2000相当于图30中的CC截面。图35表示引擎发动,在密封装置1000两侧,右侧区域的流体压力大于左侧区域的状态。图35中的外周环2000相当于图30中的A-A截面。
在密封装置1000被安装于环形槽4100的状态下,橡胶状弹性体制的内周环3100分别与外周环2000的内周面和环形槽4100的槽底面贴紧。并且,内周环3100在其弹性反作用力的作用下,发挥将外周环2000向外周面侧推压的作用。
因此,即使在无负荷状态下,外周环2000外周面中除第3凹部2221和第4凹部2222以外的部位(即凸部2212的部位以及合缝部2100附近未形成第3凹部2221和第4凹部2222的部位)保持与壳体5000的轴孔内周面接触的状态。
在引擎发动,产生压差的状态下,如图35所示,由于来自高压侧(H)的流体压力的作用,外周环2000被推压向低压侧(L),形成与环形槽4100的低压侧(L)的侧壁面贴紧的状态。当然,外周环2000保持着与壳体5000上轴孔的内周面接触(滑动)的状态。另外,内周环3100也形成与环形槽4100的低压侧(L)的侧壁面贴紧的状态。
<本实施例的密封装置和密封结构的优点>
根据本实施例的密封装置1000以及具备该密封装置的密封结构,与上述实施方式中所说明的密封装置及密封结构相比,具有以下优点。即,形成于外周环2000外周面的凸部2212在周向上延伸,并且位置在高压侧(H)和低压侧(L)交替变化。因此外周环2000的外周面相对于壳体5000的轴孔滑动的位置不会偏向高压侧(H)或低压侧(L)。因此能够抑制外周环2000在环形槽4100内倾斜,能够使外周环2000的安装状态稳定。另外,在本实施例中,凸部2212在周向上延伸,其位置在高压侧(H)与低压侧(L)交替变化,且达到到宽度方向两端面的位置。因此可以更有效地抑制外周环2000的外周面相对于壳体5000的轴孔滑动的位置偏向高压侧(H)或低压侧(L)。
在外周环2000的外周面上形成有多个第3凹部2221,流体从高压侧(H)被导入到上述多个第3凹部2221内。因此即使流体压力升高,在设置有第3凹部2221的区域内也向内周面侧作用有流体压力。这里,在本实施例中,第3凹部2221的底面为与外周环2000的内周面同心的面,因此在设置有第3凹部2221的区域中,流体压力从内周面侧作用的朝向和流体压力从外周面侧作用的朝向正好相反。图35中的箭头指示对外周环2000作用流体压力的情况。由此,本实施例的密封装置1000中,能够抑制与流体压力的增加相伴随的外周环2000造成的向外周面侧的压力增加,可以将滑动转矩抑制得较低。
另外,如图35所示,能够抑制在比内周环3100与外周环2000紧贴部位靠低压侧(L)的区域,对外周环2000内周面作用流体压力。因此即使高压侧(H)的流体压力增加,也能抑制外周环2000向外周面侧的压力增加。
进而,在本实施例中,对外周环2000的外周面,在大范围内设置第3凹部2221和第4凹部2222,由此能够使外周环2000与壳体5000轴孔内周面的滑动面积尽可能地减小。从而可以大大降低滑动转矩。另外,相比于外周环2000与环形槽4100的低压侧(L)的侧壁面的紧贴面积,外周环2000与壳体5000轴孔内周面的滑动面积极小。由此,能够抑制外周环2000相对环形槽4100的低压侧(L)的侧壁面滑动。因此,在本实施例的外周环2000中,其外周面侧发生滑动。从而,相比于密封环与环形槽侧壁面之间发生滑动的情形相比,易于由密封对象流体形成润滑膜(此处为油膜),能够更进一步降低滑动转矩。
这样,能够实现降低滑动转矩,由此能够抑制滑动造成的发热。因此,即使在高温高压的环境条件下也能够很好地适用本实施例的密封装置1000。
进而,本实施例的外周环2000形成相对于宽度方向(轴向)中心面对称的结构。因此在安装外周环2000时可以不用考虑安装方向,安装便利性好。在高压侧(H)和低压侧(L)换位的环境下也可适用。也就是说,图32~图34中,不管在右侧的压力比左侧高、还是左侧的压力比右侧高的环境下,均可适用本实施例的密封装置1000。
(实施例2的变形例)
参照图36和图37,对本发明实施例2的变形例的密封装置进行说明。在以下所说明的变形例中,说明形成于外周环外周面的凸部、第3凹部和第4凹部的形状与实施例2不同的情形。由于其余结构与上述实施例2相同,故省略其说明。
与上述实施例2相同地,形成于图36所示变形例1的外周环2000的外周面的凸部2212a也在高压侧(H)与低压侧(L)交替变化,在周向延伸,且其位置达到宽度方向两端面的位置。但是在变形例1的情形下,凸部2212a朝周向形成矩形的波浪形状。
通过形成上述凸部2212a,使得在外周环2000的外周面,在周向上分别隔开间隔形成多个第3凹部2221a,并在周向上分别隔开间隔形成多个第4凹部2222a,这一点与上述实施例2的情形相同。第3凹部2221a从高压侧(H)的端部延伸到未到达低压侧(L)端部的位置,发挥从高压侧(H)导入流体的作用,这一点也与上述实施例2的情形相同。第4凹部2222a从低压侧(L)的端部延伸到未到达高压侧(H)端部的位置,这一点也与上述实施例2的情形相同。进而,上述第3凹部2221a的底面和第4凹部2222a的底面为与外周环2000内周面同心的面,这一点也与上述实施例2的情形相同。
该变形例1当然也能获得与上述实施例2的情形具有相同的作用效果。
与上述实施例2相同地,形成于图37所示变形例2的外周环2000的外周面的凸部2212b也在高压侧(H)与低压侧(L)交替变化,在周向延伸,且其位置达到宽度方向两端面的位置。但是在变形例2的情形下,凸部2212b朝周向形成三角形的波浪形状。
通过形成上述凸部2212b,使得在外周环2000的外周面,在周向上分别隔开间隔形成多个第3凹部2221b,并在周向上分别隔开间隔形成多个第4凹部2222b,这一点与上述实施例2的情形相同。第3凹部2221b从高压侧(H)的端部延伸到未到达低压侧(L)端部的位置,发挥从高压侧(H)导入流体的作用,这一点也与上述实施例2的情形相同。第4凹部2222b从低压侧(L)的端部延伸到未到达高压侧(H)端部的位置,这一点也与上述实施例2的情形相同。进而,上述第3凹部2221b的底面和第4凹部2222b的底面为与外周环2000内周面同心的面,这一点也与上述实施例2的情形相同。
该变形例2当然也能获得与上述实施例2的情形具有相同的作用效果。
在实施例2以及实施例2的各种变形例中,当不必在低流体压力状态或无流体压力状态下发挥密封作用时,可以不使用内周环3100而单独使用外周环2000。此时,能够提高降低转矩的效果。
(实施例3)
(概要)
本发明实施例3的密封装置,其被安装在设于轴外周的环形槽内,对相对旋转的所述轴与壳体之间的环形间隙进行密封,保持流体压力发生变化的密封对象区域内的流体压力,其特征在于,包括:
树脂制的外周环,其与所述环形槽低压侧的侧壁面贴紧,且相对于所述壳体的穿过有所述轴的轴孔内周面滑动;和
橡胶状弹性体制的内周环,其分别与所述外周环的内周面和所述环形槽的槽底面贴紧,向外周面侧推压所述外周环,
在所述外周环的外周面,在周向上分别隔开间隔形成有多个凹部,其从高压侧端部延伸到未到达低压侧端部的位置、并从高压侧导入流体,
分别形成于相邻凹部间的凸部,朝向所述外周环相对所述壳体滑动的方向延伸,同时从低压侧向高压侧延伸。
另外,本发明实施例3的密封结构,其特征在于,包括:
相对旋转的轴与壳体;以及
密封装置,其被安装在设于轴外周的环形槽内,对相对旋转的所述轴与壳体之间的环形间隙进行密封,保持流体压力发生变化的密封对象区域内的流体压力,其中所述密封装置包括
树脂制的外周环,其与所述环形槽低压侧的侧壁面贴紧,且相对于所述壳体的穿过有所述轴的轴孔内周面滑动;和
橡胶状弹性体制的内周环,其分别与所述外周环的内周面和所述环形槽的槽底面贴紧,向外周面侧推压所述外周环,
在所述外周环的外周面,在周向上分别隔开间隔形成有多个凹部,其从高压侧端部延伸到未到达低压侧端部的位置、并从高压侧导入流体,
分别形成于相邻凹部间的凸部,朝向所述外周环相对所述壳体滑动的方向延伸,同时从低压侧向高压侧延伸。
根据本实施例的密封装置,与上述实施方式中所说明的密封装置相比,具有以下优点。即,在本实施例中,形成于相邻凹部间的凸部,朝向外周环相对壳体滑动的方向延伸,同时从低压侧向高压侧延伸。因此伴随壳体与外周环的相对旋转,被导入凹部内的流体从高压侧向低压侧、同时向壳体相对外周环的滑动方向主动地流动。由此,凹部中,在外周环的外周面上,流体的流动集中于由未形成凹部的低压侧部分和凸部所形成的楔形前端附近。通过该流体流动的集中而产生动压,将外周环向内周面推压。因此,利用该动压,能够抑制外周环产生的向外周面侧的压力增加,可将滑动转矩抑制得较低。
进而,通过设置多个凸部,可抑制外周环的刚性下降。上述多个凸部形成与壳体轴孔内周面接触的状态,因此可抑制外周环在环形槽内倾斜,并能够使外周环的安装状态稳定。
(具体例)
以下,参照图38~图43,对本发明实施例3的密封装置和密封结构进行更具体的说明。由于其基本构成与上述实施方式、各参考例和各实施例相同,因此对相同组成部分使用相同附图标记,并适当省略其说明。
本实施例的密封装置1000包括树脂制的外周环2000和橡胶状弹性体制的内周环3100。本实施例的内周环3100为截面形状呈圆形的所谓O环。但是内周环3100不限于O环,也可采用角环等其他密封环。
在外周环2000与内周环3100被组合在一起的状态下,如上述实施方式所说明的,外周环2000外周面的周长大于壳体5000上轴孔内周面的周长。对于外周环2000单体而言,如上述实施方式所说明的,其外周面的周长小于壳体5000的轴孔内周面的周长。
<外周环>
特别参照图38~图40和图42,对本发明实施例3的外周环2000进行更详细的说明。在外周环2000的周向一处设置有合缝部2100。并在外周环2000的外周面上,在周向上分别隔开间隔设置多个设置有用于导入流体的凹部2220。
本实施例的外周环2000的结构是,对于截面为矩形的环形部件,形成上述的合缝部2100和多个凹部2220。但是,这仅仅是对形状的说明,并不意味着必须以截面为矩形的环形部件作为原材料,对其进行形成合缝部2100和多个凹部2220的加工。在成形出截面为矩形的环形部件后,再通过切削加工获得合缝部2100和多个凹部2220当然也是可以的。不过,也可以例如预先成形出具有合缝部2100的坯料,再通过切削加工得到多个凹部2220。如上述地,对制造方法没有特别限制。
对于合缝部2100,与上述实施方式相同地,采用特殊阶梯切割。但合缝部2100并不限于此,也可采用纵切割、斜切割或阶梯切割等。在采用低弹性材料(PTFE等)作为外周环2000的材料时,也可不设置合缝部2100,而形成连续环形。
在本实施例中,在周向上分别隔开间隔形成多个凹部2220。另外,在本实施例中,除合缝部2100附近之外,等间隔地设置有多个凹部2220。
通过形成多个凹部2220,使得在相邻凹部2220之间分别形成凸部2213。凸部2213朝向外周环2000相对壳体5000滑动的方向延伸,同时从低压侧(L)向高压侧(H)延伸。
凹部2220被形成为,从高压侧(H)端部延伸到未到达低压侧(L)端部的位置。更具体地,凹部2220延伸到低压侧(L)端部附近为止。在本实施例中,凹部2220的底面为与外周环2000内周面同心的面。
在外周环2000的外周面侧,合缝部2100附近未设置凹部2220的部分的外周面、和凸部2213及低压侧凸部2210的外周面构成同一个面。也就是说,上述外周面形成与外周环2000内周面同心的面。并且,由合缝部2100附近未设置凹部2220部分的外周面与低压侧凸部2210的外周面形成连续的环形面。该连续的环形面起到外周环2000外周面侧的密封面的作用。
凹部2220的深度越浅,凸部2213和设置有低压侧凸部2210的部位刚性越高。另一方面,由于上述凸部2213和低压侧凸部2210因滑动而磨损,因此凹部2220的深度随时间而变浅。因此,若凹部2220的深度过浅,则无法导入流体。因此,优选考虑以下两点,即上述的刚性、以及即使磨损随时间加剧也保持流体的导入,来设定凹部2220的初始深度。例如,外周环2000的材质厚度为1.7mm时,可以将凹部2220的深度设定为约0.1mm以上、0.3mm以下。
对于凹部2220的宽度(轴向长度)而言,凹部2220的宽度越大,低压侧凸部2210的宽度越小。该宽度越小,越能降低转矩,但若是宽度过小,则密封性和耐久性下降。因此,优选根据使用环境等,在能够维持密封性和耐久性的前提下,将该宽度尽可能地减小。例如,外周环2000的宽度(轴向长度)的总尺寸为1.9mm时,可以将低压侧凸部2210的宽度设定为约0.3mm以上、0.7mm以下。并可以将凸部2213的周向宽度设定为约0.3mm以上、0.7mm以下。
<密封装置使用时的机理>
特别参照图41~图43,说明本实施例的密封装置1000使用时的机理。图41表示引擎停止,密封装置1000左右两侧的区域无压差(或几乎无压差)、无负荷的状态。图41为外周环2000上设置有凹部2220的部位的示意性截面图(包括轴4000的轴线的截面图)。图41中的密封装置1000相当于图38中的A-A截面。图42是外周环2000的部分剖开立体图,表示外周环2000相对壳体5000滑动的方向与流体流动的关系。图43表示引擎发动,在密封装置1000两侧,右侧区域的流体压力大于左侧区域的状态。图43为外周环2000上设置有凹部2220的部位的示意性截面图(包括轴4000的轴线的截面图),图43中的密封装置1000相当于图38中的A-A截面。
在密封装置1000被安装于环形槽4100的状态下,橡胶状弹性体制的内周环3100分别与外周环2000的内周面和环形槽4100的槽底面贴紧。并且,内周环3100在其弹性反作用力的作用下,发挥将外周环2000向外周面侧推压的作用。
因此,即使在无负荷状态下,外周环2000外周面中除凹部2220以外的部位(即低压侧凸部2210的部位、凸部2213的部位,以及合缝部2100附近未形成凹部2220的部位)保持与壳体5000的轴孔内周面接触的状态。
在引擎发动,产生压差的状态下,如图43所示,通过来自高压侧(H)的流体压力的作用,外周环2000形成与环形槽4100的低压侧(L)的侧壁面贴紧的状态。当然,外周环2000保持着与壳体5000上轴孔的内周面接触(滑动)的状态。另外,内周环3100也形成与环形槽4100的低压侧(L)的侧壁面贴紧的状态。
本实施例中形成于外周环2000外周面的多个凸部2213向外周环2000相对壳体5000滑动的方向(图42中箭头R方向)延伸,同时从低压侧(L)向高压侧(H)延伸。因此,伴随壳体5000与外周环2000的相对旋转,被导入凹部2220内的流体主动地从高压侧(H)向低压侧(L),且向壳体5000相对外周环2000滑动的方向流动(向图42中箭头X方向流动)。
<本实施例的密封装置和密封结构的优点>
根据本实施例的密封装置1000以及具备该密封装置的密封结构,与上述实施方式中所说明的密封装置及密封结构相比,具有以下优点。即,通过形成于外周环2000的凸部2213,使得伴随壳体5000与外周环2000的相对旋转,被导入凹部2220内的流体向图42中箭头X方向主动流动。由此,凹部2220中,流体的流动集中于由低压侧凸部2210和凸部2213所形成的楔形前端附近。并且,由于该流体流动的集中产生动压,因此将外周环2000向内周面侧推压。因此,能够通过该动压抑制外周环2000造成的向外周面侧的压力增加,可将滑动转矩抑制得较低。
进而,在本实施例中,通过设置多个凸部2213,与未设置凸部2213的情形相比,能够抑制外周环2000刚性下降。另外,由于该多个凸部2213形成与壳体5000的轴孔内周面接触的状态,因此能够抑制外周环2000在环形槽4100内倾斜,并能够使外周环2000的安装状态稳定。这里,由于凸部2213被设置成从外周环2000的高压侧(H)端部到达低压侧(L)端部,因此能够有效地抑制外周环2000的倾斜。假使采用未设置多个凸部2213的构成时,在图41和图43中,外周环2000可能向图中逆时针旋转方向发生倾斜。
在本实施例中,在外周环2000外周面的大范围内设置有凹部2220。因此,在本实施例中,与上述实施方式相同地,可以大幅度降低滑动转矩。
在实施例3中,当不必在低流体压力状态或无流体压力状态下发挥密封作用时,可以不使用内周环3100而单独使用外周环2000。此时,能够提高降低转矩的效果。
(实施例4)
(概要)
本发明实施例4的密封装置,其被安装在设于轴外周的环形槽内,对相对旋转的所述轴与壳体之间的环形间隙进行密封,保持流体压力发生变化的密封对象区域内的流体压力,其特征在于,包括:
树脂制的外周环,其与所述环形槽低压侧的侧壁面贴紧,且相对于所述壳体的穿过有所述轴的轴孔内周面滑动;和
橡胶状弹性体制的内周环,其分别与所述外周环的内周面和所述环形槽的槽底面贴紧,向外周面侧推压所述外周环,
在所述外周环的外周面,在周向上分别隔开间隔形成有多个凹部,其从高压侧端部延伸到未到达低压侧端部的位置、并从高压侧导入流体,
分别形成于相邻凹部间的凸部,朝向所述外周环相对所述壳体滑动的方向延伸,同时从高压侧向低压侧延伸。
另外,本发明实施例4的密封结构,其特征在于,包括:
相对旋转的轴与壳体;以及
密封装置,其被安装在设于轴外周的环形槽内,对相对旋转的所述轴与壳体之间的环形间隙进行密封,保持流体压力发生变化的密封对象区域内的流体压力,其中所述密封装置包括
树脂制的外周环,其与所述环形槽低压侧的侧壁面贴紧,且相对于所述壳体的穿过有所述轴的轴孔内周面滑动;和
橡胶状弹性体制的内周环,其分别与所述外周环的内周面和所述环形槽的槽底面贴紧,向外周面侧推压所述外周环,
在所述外周环的外周面,在周向上分别隔开间隔形成有多个凹部,其从高压侧端部延伸到未到达低压侧端部的位置、并从高压侧导入流体,
分别形成于相邻凹部间的凸部,朝向所述外周环相对所述壳体滑动的方向延伸,同时从高压侧向低压侧延伸。
根据本实施例的密封装置,与上述实施方式中所说明的密封装置相比,具有以下优点。即,在本实施例中,形成于相邻凹部间的凸部,朝向外周环相对壳体滑动的方向延伸,同时从高压侧向低压侧延伸。因此伴随壳体与外周环的相对旋转,被导入凹部内的流体从低压侧向高压侧、同时向壳体相对外周环的滑动方向主动地流动。这样,产生如下作用,即,伴随壳体与外周环的相对旋转,被导入凹部内的流体返回到高压侧,因此能够抑制流体的泄漏。
进而,通过设置多个凸部,可抑制外周环的刚性下降。上述多个凸部形成与壳体轴孔内周面接触的状态,因此可抑制外周环在环形槽内倾斜,并能够使外周环的安装状态稳定。
(具体例)
以下,参照图44~图49,对本发明实施例4的密封装置和密封结构进行更具体的说明。由于其基本构成与上述实施方式和各实施例相同,因此对相同组成部分使用相同附图标记,并适当省略其说明。
本实施例的密封装置1000包括树脂制的外周环2000和橡胶状弹性体制的内周环3100。本实施例的内周环3100为截面形状呈圆形的所谓O环。但是内周环3100不限于O环,也可采用角环等其他密封环。
在外周环2000与内周环3100被组合在一起的状态下,如上述实施方式所说明的,外周环2000外周面的周长大于壳体5000上轴孔内周面的周长。对于外周环2000单体而言,如上述实施方式所说明的,其外周面的周长小于壳体5000的轴孔内周面的周长。
<外周环>
特别参照图44~图46和图48,对本发明实施例4的外周环2000进行更详细的说明。在外周环2000的周向一处设置有合缝部2100。并在外周环2000的外周面上,在周向上分别隔开间隔设置多个设置有用于导入流体的凹部2220。
本实施例的外周环2000的构成是,对于截面为矩形的环形部件,形成上述的合缝部2100和多个凹部2220。但是,这仅仅是对形状的说明,并不意味着必须以截面为矩形的环形部件作为原材料,对其进行形成合缝部2100和多个凹部2220的加工。在成形出截面为矩形的环形部件后,再通过切削加工获得合缝部2100和多个凹部2220当然也是可以的。不过,也可以例如预先成形出具有合缝部2100的坯料,再通过切削加工得到多个凹部2220。如上述地,对制造方法没有特别限制。
对于合缝部2100,与上述实施方式相同地,采用特殊阶梯切割。但合缝部2100并不限于此,也可采用纵切割、斜切割或阶梯切割等。在采用低弹性材料(PTFE等)作为外周环2000的材料时,也可不设置合缝部2100,而形成连续环形。
在本实施例中,在周向上分别隔开间隔形成多个凹部2220。另外,在本实施例中,除合缝部2100附近之外,等间隔地设置有多个凹部2220。
通过形成多个凹部2220,使得在相邻凹部2220之间分别形成凸部2214。凸部2214朝向外周环2000相对壳体5000滑动的方向延伸,同时从高压侧(H)向低压侧(L)延伸。
凹部2220被形成为,从高压侧(H)端部延伸到未到达低压侧(L)端部的位置。更具体地,凹部2220延伸到低压侧(L)端部附近为止。在本实施例中,凹部2220的底面为与外周环2000内周面同心的面。
在外周环2000的外周面侧,合缝部2100附近未设置凹部2220的部分的外周面、和凸部2214及低压侧凸部2210的外周面构成同一个面。也就是说,上述外周面形成与外周环2000内周面同心的面。并且,由合缝部2100附近未设置凹部2220部分的外周面与低压侧凸部2210的外周面形成连续的环形面。该连续的环形面起到外周环2000外周面侧的密封面的作用。
凹部2220的深度越浅,凸部2214和设置有低压侧凸部2210的部位刚性越高。另一方面,由于上述凸部2214和低压侧凸部2210因滑动而磨损,因此凹部2220的深度随时间而变浅。因此,若凹部2220的深度过浅,则无法导入流体。因此,优选考虑以下两点,即上述的刚性、以及即使磨损随时间加剧也保持流体的导入,来设定凹部2220的初始深度。例如,外周环2000的材质厚度为1.7mm时,可以将凹部2220的深度设定为约0.1mm以上、0.3mm以下。
对于凹部2220的宽度(轴向长度)而言,凹部2220的宽度越大,低压侧凸部2210的宽度越小。该宽度越小,越能降低转矩,但若是宽度过小,则密封性和耐久性下降。因此,优选根据使用环境等,在能够维持密封性和耐久性的前提下,将该宽度尽可能地减小。例如,外周环2000的宽度(轴向长度)的总尺寸为1.9mm时,可以将低压侧凸部2210的宽度设定为约0.3mm以上、0.7mm以下。并可以将凸部2214的周向宽度设定为约0.3mm以上、0.7mm以下。
<密封装置使用时的机理>
特别参照图47~图49,说明本实施例的密封装置1000使用时的机理。图47表示引擎停止,密封装置1000左右两侧的区域无压差(或几乎无压差)、无负荷的状态。图47为外周环2000上设置有凹部2220的部位的示意性截面图(包括轴4000的轴线的截面图)。图47中的密封装置1000相当于图44中的A-A截面。图48是外周环2000的部分剖开立体图,表示外周环2000相对壳体5000滑动的方向与流体流动的关系。图49表示引擎发动,在密封装置1000两侧,右侧区域的流体压力大于左侧区域的状态。图49为外周环2000上设置有凹部2220的部位的示意性截面图(包括轴4000的轴线的截面图),图49中的密封装置1000相当于图44中的A-A截面。
在密封装置1000被安装于环形槽4100的状态下,橡胶状弹性体制的内周环3100分别与外周环2000的内周面和环形槽4100的槽底面贴紧。并且,内周环3100在其弹性反作用力的作用下,发挥将外周环2000向外周面侧推压的作用。
因此,即使在无负荷状态下,外周环2000外周面中除凹部2220以外的部位(即低压侧凸部2210的部位、凸部2214的部位,以及合缝部2100附近未形成凹部2220的部位)保持与壳体5000的轴孔内周面接触的状态。
在引擎发动,产生压差的状态下,如图49所示,通过来自高压侧(H)的流体压力的作用,外周环2000形成与环形槽4100的低压侧(L)的侧壁面贴紧的状态。当然,外周环2000保持着与壳体5000上轴孔的内周面接触(滑动)的状态。另外,内周环3100也形成与环形槽4100的低压侧(L)的侧壁面贴紧的状态。
本实施例中形成于外周环2000外周面的多个凸部2214向外周环2000相对壳体5000滑动的方向(图48中箭头R方向)延伸,同时从高压侧(H)向低压侧(L)延伸。因此,伴随壳体5000与外周环2000的相对旋转,被导入凹部2220内的流体主动地从低压侧(L)向高压侧(H),且向壳体5000相对外周环2000滑动的方向流动(向图48中箭头X方向流动)。
<本实施例的密封装置和密封结构的优点>
根据本实施例的密封装置1000以及具备该密封装置的密封结构,与上述实施方式中所说明的密封装置及密封结构相比,具有以下优点。即,通过形成于外周环2000的凸部2214,使得伴随壳体5000与外周环2000的相对旋转,被导入凹部2220内的流体向图48中箭头X方向主动流动。由此,伴随壳体5000与外周环2000的相对旋转,对被导入凹部2220内的流体产生返回到高压侧(H)的作用。因此能够抑制流体的泄漏。
进而,在本实施例中,通过设置多个凸部2214,与未设置凸部2214的情形相比,能够抑制外周环2000刚性下降。另外,由于该多个凸部2214形成与壳体5000的轴孔内周面接触的状态,因此能够抑制外周环2000在环形槽4100内倾斜,并能够使外周环2000的安装状态稳定。这里,由于凸部2214被设置成从外周环2000的高压侧(H)端部到达低压侧(L)端部,因此能够有效地抑制外周环2000的倾斜。假使采用未设置多个凸部2214的构成时,在图47和图49中,外周环2000可能向图中逆时针旋转方向发生倾斜。
在本实施例中,在外周环2000外周面的大范围内设置有凹部2220。因此,在本实施例中,与上述实施方式相同地,可以大幅度降低滑动转矩。
在实施例4中,当不必在低流体压力状态或无流体压力状态下发挥密封作用时,可以不使用内周环3100而单独使用外周环2000。此时,能够提高降低转矩的效果。
(参考例4)
(概要)
本发明参考例4的密封装置,其被安装在设于轴外周的环形槽内,对相对旋转的所述轴与壳体之间的环形间隙进行密封,保持流体压力发生变化的密封对象区域内的流体压力,其特征在于,包括:
树脂制的外周环,其与所述环形槽低压侧的侧壁面贴紧,且相对于所述壳体的穿过有所述轴的轴孔内周面滑动;和
橡胶状弹性体制的内周环,其分别与所述外周环的内周面和所述环形槽的槽底面贴紧,向外周面侧推压所述外周环,
在所述外周环的外周面形成有从高压侧端部延伸到未到达低压侧端部的位置、并从高压侧导入流体的凹部,
在所述外周环的内周面侧和低压侧形成有内周凸部,其向内周面侧伸出,在保持有流体压力时,被所述内周环推压而与所述环形槽低压侧的侧壁面贴紧。
根据本参考例的密封装置,与上述实施方式中所说明的密封装置相比,具有以下优点。即,在本参考例中,形成于外周环的内周凸部被内周环推压而与环形槽低压侧的侧壁面贴紧。因此能够稳定地保持外周环对环形槽低压侧侧壁面的贴紧状态,使外周环的姿势稳定。
(具体例)
以下,参照图50~图54,对本发明参考例4的密封装置和密封结构进行更具体的说明。由于其基本构成与上述实施方式、各参考例和各实施例相同,因此对相同组成部分使用相同附图标记,并适当省略其说明。
本参考例的密封装置1000包括树脂制的外周环2000和橡胶状弹性体制的内周环3100。本参考例的内周环3100为截面形状呈圆形的所谓O环。但是内周环3100不限于O环,也可采用角环等其他密封环。
在外周环2000与内周环3100被组合在一起的状态下,如上述实施方式所说明的,外周环2000外周面的周长大于壳体5000上轴孔内周面的周长。对于外周环2000单体而言,如上述实施方式所说明的,其外周面的周长小于壳体5000的轴孔内周面的周长。
<外周环>
特别参照图50~图52,对本发明参考例4的外周环2000进行更详细的说明。在外周环2000的周向一处设置有合缝部2100。并在外周环2000的外周面上,在周向上分别隔开间隔设置多个设置有用于导入流体的凹部2220。进而,在外周环2000的内周面侧和低压侧形成有向内周面侧伸出的内周凸部2312。
本参考例的外周环2000的构成是,对于截面为矩形的环形部件,形成上述的合缝部2100、凹部2220和内周凸部2312。但是,这仅仅是对形状的说明,并不意味着必须以截面为矩形的环形部件作为原材料,对其进行形成合缝部2100、凹部2220和内周凸部2312的加工。在成形出截面为矩形的环形部件后,再通过切削加工获得合缝部2100、凹部2220和内周凸部2312当然也是可以的。不过,也可以例如预先成形出具有合缝部2100的坯料,再通过切削加工得到凹部2220和内周凸部2312。如上述地,对制造方法没有特别限制。
对于合缝部2100,与上述实施方式相同地,采用特殊阶梯切割。但合缝部2100并不限于此,也可采用纵切割、斜切割或阶梯切割等。在采用低弹性材料(PTFE等)作为外周环2000的材料时,也可不设置合缝部2100,而形成连续环形。
在本参考例中,在除合缝部2100附近的周向上形成凹部2220。关于该凹部2220,由于与上述实施方式中说明的相同,因而省略其详细说明。
在本参考例中,在除合缝部2100附近的整个圆周上形成有内周凸部2312。
<密封装置使用时的机理>
特别参照图53和图54,说明本参考例的密封装置1000使用时的机理。图53表示引擎停止,密封装置1000左右两侧的区域无压差(或几乎无压差)、无负荷的状态。图54表示引擎发动,在密封装置1000两侧,右侧区域的流体压力大于左侧区域的状态。
在密封装置1000被安装于环形槽4100的状态下,橡胶状弹性体制的内周环3100分别与外周环2000的内周面和环形槽4100的槽底面贴紧。并且,内周环3100在其弹性反作用力的作用下,发挥将外周环2000向外周面侧推压的作用。
因此,即使在无负荷状态下,外周环2000外周面中除凹部2220以外的部位(即低压侧凸部2210的部位与合缝部2100附近未形成凹部2220的部位)保持与壳体5000的轴孔内周面接触的状态。
在引擎发动,产生压差的状态下,如图54所示,通过来自高压侧(H)的流体压力的作用,外周环2000形成与环形槽4100的低压侧(L)的侧壁面贴紧的状态。当然,外周环2000保持着与壳体5000上轴孔的内周面接触(滑动)的状态。
另外,由于外周环2000上的内周凸部2312被内周环3100推压,因此维持与环形槽4100低压侧(L)侧壁面贴紧的状态。
<本参考例的密封装置和密封结构的优点>
根据本参考例的密封装置1000以及具备该密封装置的密封结构,与上述实施方式中所说明的密封装置及密封结构相比,具有以下优点。即,外周环2000上的内周凸部2312被内周环3100推压,维持与环形槽4100低压侧(L)侧壁面贴紧的状态。因此在环形槽4100内,能够抑制外周环2000发生倾斜,使外周环2000的姿势稳定。
(参考例5)
(概要)
本发明参考例5的密封装置,其被安装在设于轴外周的环形槽内,对相对旋转的所述轴与壳体之间的环形间隙进行密封,保持流体压力发生变化的密封对象区域内的流体压力,其特征在于,包括:
树脂制的外周环,其与所述环形槽低压侧的侧壁面贴紧,且相对于所述壳体的、有所述轴穿过的轴孔内周面滑动;
橡胶状弹性体制的内周环,其分别与所述外周环的内周面和所述环形槽的槽底面贴紧,向外周面侧推压所述外周环;和
限位环,其被安装于所述环形槽的高压侧和比所述外周环更靠近内周面一侧,限制所述内周环向高压侧的移动,
在所述外周环的外周面形成有,从高压侧端部延伸到未到达低压侧端部的位置、并从高压侧导入流体的凹部。
根据本参考例的密封装置,与上述实施方式中所说明的密封装置相比,具有以下优点。即,在本参考例中,通过限位环来限制内周环向高压侧的移动。由此,可抑制由内周环对外周环进行推压的位置向高压侧,即,外周面上形成有凹部的一侧偏移。因此能够使外周环的姿势稳定。
(具体例)
以下,参照图55~图59,对本发明参考例5的密封装置和密封结构进行更具体的说明。由于其基本构成与上述实施方式、各参考例和各实施例相同,因此对相同组成部分使用相同附图标记,并适当省略其说明。
本参考例的密封装置1000包括树脂制的外周环2000、橡胶状弹性体制的内周环3100和限位环3500。本参考例的内周环3100为截面形状呈圆形的所谓O环。但是内周环3100不限于O环,也可采用角环等其他密封环。
在外周环2000与内周环3100被组合在一起的状态下,如上述实施方式所说明的,外周环2000外周面的周长大于壳体5000上轴孔内周面的周长。对于外周环2000单体而言,如上述实施方式所说明的,其外周面的周长小于壳体5000的轴孔内周面的周长。
外周环2000的构成与上述实施方式中所说明的情形相同,因此省略其详细说明。
在本参考例的密封装置1000中,设置有限位环3500,其被安装于环形槽4100的高压侧(H)和比外周环2000更靠近内周面一侧,对内周环3100向高压侧(H)的移动进行限制。对于该限位环3500的材料没有特殊限制,可任意选用橡胶材料、树脂材料等。为提高限位环3500对环形槽4100的安装性能,可以与外周环2000的情形相同地,在限位环3500上也设置合缝部。对于该合缝部,可采用纵切割、斜切割或特殊阶梯切割等各种公知技术。
<密封装置使用时的机理>
特别参照图55和图56,说明本参考例的密封装置1000使用时的机理。图55表示引擎停止,密封装置1000左右两侧的区域无压差(或几乎无压差)、无负荷的状态。图56表示引擎发动,在密封装置1000两侧,右侧区域的流体压力大于左侧区域的状态。
在密封装置1000被安装于环形槽4100的状态下,橡胶状弹性体制的内周环3100分别与外周环2000的内周面和环形槽4100的槽底面贴紧。并且,内周环3100在其弹性反作用力的作用下,发挥将外周环2000向外周面侧推压的作用。
因此,即使在无负荷状态下,外周环2000外周面中除凹部2220以外的部位(即低压侧凸部2210的部位与合缝部2100附近未形成凹部2220的部位)保持与壳体5000的轴孔内周面接触的状态。
另外,在本参考例中,由于环形槽4100内安装有限位环3500,因此内周环3100的移动范围受限。也就是说,内周环3100向图55中右侧(产生压差时的高压侧(H))的移动受限。
在引擎发动,产生压差的状态下,如图56所示,通过来自高压侧(H)的流体压力的作用,外周环2000形成与环形槽4100的低压侧(L)的侧壁面贴紧的状态。当然,外周环2000保持着与壳体5000上轴孔的内周面接触(滑动)的状态。另外,内周环3000也形成与环形槽4100低压侧(L)的侧壁面贴紧的状态。
<本参考例的密封装置和密封结构的优点>
根据本参考例的密封装置1000以及具备该密封装置的密封结构,与上述实施方式中所说明的密封装置及密封结构相比,具有以下优点。即,利用限位环3500对内周环3100向高压侧(H)的移动进行限制。由此可抑制由内周环3100对外周环2000进行推压的位置向高压侧(H),即,向外周面上形成有凹部2220一侧偏移。因此可以使外周环2000的姿势稳定。在本参考例的情形下,如图55所示,即使在未产生压差的状态下,也能够抑制内周环3100对外周环2000进行推压的位置偏移至图中右侧。因此即使在未产生压差的状态下,也能够使外周环2000的姿势稳定。
这里,为了在产生压差时使内周环3100对环形槽4100低压侧(L)的侧壁面更切实地贴紧,优选对内周环3100的高压侧(H)作用充分的流体压力。
为实现上述目的,可以如图55和图56所示,使内周环3100的轴向移动范围大于处于安装状态的内周环3100的轴向长度。由此,内周环3100与限位环3500之间出现间隙,因此可以对内周环3100的高压侧(H)作用充足的流体压力。
但是,从使内周环3100对外周环2000进行推压的位置稳定的观点出发考虑,内周环3100对轴向的移动范围越小越好。应尽可能地使内周环3100在轴向上无法移动。
因此,如图57所示,通过将限位环3510的宽度(轴向距离)扩大,使限位环3510持续地顶在内周环3100高压侧(H)的面上,可以使内周环3100在轴向上无法移动。
当采用上述结构时,可以对限位环3510低压侧(L)的侧面在周向上设置多个切口部3511。由此,由于如图57中箭头X所示确保了流路,因此可以对内周环3100的高压侧(H)作用充分的流体压力。图57表示引擎发动,在密封装置1000两侧,右侧区域的流体压力大于左侧区域的状态。图58为从外周面侧观察限位环3510所见的图的一部分,图59为图58中的A-A截面图。
(参考例6)
(概要)
本发明参考例6的密封装置,其被安装在设于轴外周的环形槽内,对相对旋转的所述轴与壳体之间的环形间隙进行密封,保持流体压力发生变化的密封对象区域内的流体压力,其特征在于,包括:
树脂制的外周环,其与所述环形槽低压侧的侧壁面贴紧,且相对于所述壳体的穿过有所述轴的轴孔内周面滑动;和
橡胶状弹性体制的内周环,其分别与所述外周环的内周面和所述环形槽的槽底面贴紧,向外周面侧推压所述外周环,
在所述外周环的外周面形成有从高压侧端部延伸到未到达低压侧端部的位置、并从高压侧导入流体的凹部,
在所述外周环的内周面侧和低压侧形成有内周凸部,其向内周面侧伸出,在保持有流体压力时,被所述内周环推压而与所述环形槽低压侧的侧壁面贴紧。
根据本参考例的密封装置,与上述实施方式中所说明的密封装置相比,具有以下优点。即,在本参考例中,形成于外周环的内周凸部被内周环推压而与环形槽低压侧的侧壁面贴紧。因此能够稳定地保持外周环对环形槽低压侧侧壁面的贴紧状态,使外周环的姿势稳定。
另外,可以在所述环形槽的高压侧及比所述外周环更靠近内周面一侧,安装限制所述内周环向高压侧移动的限位环。
由此,通过对内周环的位置进行限制,可以使外周环的姿势更加稳定。
另外,本发明参考例6的密封装置,其被安装在设于轴外周的环形槽内,对相对旋转的所述轴与壳体之间的环形间隙进行密封,保持流体压力发生变化的密封对象区域内的流体压力,其特征在于,包括:
树脂制的外周环,其与所述环形槽低压侧的侧壁面贴紧,且相对于所述壳体的、有所述轴穿过的轴孔内周面滑动;
橡胶状弹性体制的内周环,其分别与所述外周环的内周面和所述环形槽的槽底面贴紧,向外周面侧推压所述外周环;和
限位环,其被安装于所述环形槽的高压侧和比所述外周环更靠近内周面一侧,限制所述内周环向高压侧的移动,
在所述外周环的外周面形成有,从高压侧端部延伸到未到达低压侧端部的位置、并从高压侧导入流体的凹部。
根据本参考例的密封装置,与上述实施方式中所说明的密封装置相比,具有以下优点。即,在本参考例中,通过限位环来限制内周环向高压侧的移动。由此,可抑制由内周环对外周环进行推压的位置向高压侧,即,外周面上形成有凹部的一侧偏移。因此能够使外周环的姿势稳定。
(具体例)
以下,参照图60和图61,对本发明参考例6的密封装置和密封结构进行说明。在本参考例中说明以下结构,即,对上述参考例4所示密封装置和密封结构设置上述参考例5所示的限位环。对与参考例4和参考例5相同的组成部分使用相同附图标记,并省略其说明。
图60是表示本发明参考例6的密封装置的无负荷状态的示意性截面图,图61是表示本发明参考例6的密封装置的高压状态的示意性截面图。
本参考例的密封装置1000包括树脂制的外周环2000、橡胶状弹性体制的内周环3100和限位环3500。外周环2000和内周环3100与上述参考例4中所说明的结构相同,因此省略其说明。限位环3500与上述参考例5中所说明的结构相同,因此省略其说明。
如上述地,本参考例的密封装置1000,是对上述参考例4所示的密封装置和密封结构追加了参考例5所说明的限位环3500。
通过以上结构,在本参考例中,在获得与上述参考例4的情形相同的作用效果的基础上,也能获得与上述参考例5的情形相同的作用效果。
在本参考例中,也能够采用上述参考例5所示的限位环3510。此时,内周环3100形成被限位环3510和内周凸部2312所夹持的状态,无法沿轴向移动。
(参考例7)
(概要)
本发明参考例7的密封装置,其被安装在设于轴外周的环形槽内,对相对旋转的所述轴与壳体之间的环形间隙进行密封,保持流体压力发生变化的密封对象区域内的流体压力,其特征在于,包括:
树脂制的外周环,其与所述环形槽低压侧的侧壁面贴紧,且相对于所述壳体的穿过有所述轴的轴孔内周面滑动;和
橡胶状弹性体制的内周环,其分别与所述外周环的内周面和所述环形槽的槽底面贴紧,向外周面侧推压所述外周环,
在所述外周环的外周面形成有从高压侧端部延伸到未到达低压侧端部的位置、并从高压侧导入流体的凹部,
在所述外周环的内周面侧和低压侧形成有内周凸部,其向内周面侧伸出,在保持有流体压力时,被所述内周环推压而与所述环形槽低压侧的侧壁面贴紧。
根据本参考例的密封装置,与上述实施方式中所说明的密封装置相比,具有以下优点。即,在本参考例中,形成于外周环的内周凸部被内周环推压而与环形槽低压侧的侧壁面贴紧。因此能够稳定地保持外周环对环形槽低压侧侧壁面的贴紧状态,使外周环的姿势稳定。
另外,可以在所述环形槽的高压侧及比所述外周环更靠近内周面一侧,安装限制所述内周环向高压侧移动的限位环。
由此,通过对内周环的位置进行限制,可以使外周环的姿势更加稳定。
另外,本发明参考例7的密封装置,其被安装在设于轴外周的环形槽内,对相对旋转的所述轴与壳体之间的环形间隙进行密封,保持流体压力发生变化的密封对象区域内的流体压力,其特征在于,包括:
树脂制的外周环,其与所述环形槽低压侧的侧壁面贴紧,且相对于所述壳体的、有所述轴穿过的轴孔内周面滑动;
橡胶状弹性体制的内周环,其分别与所述外周环的内周面和所述环形槽的槽底面贴紧,向外周面侧推压所述外周环;和
限位环,其被安装于所述环形槽的高压侧和比所述外周环更靠近内周面一侧,限制所述内周环向高压侧的移动,
在所述外周环的外周面形成有,从高压侧端部延伸到未到达低压侧端部的位置、并从高压侧导入流体的凹部。
根据本参考例的密封装置,与上述实施方式中所说明的密封装置相比,具有以下优点。即,在本参考例中,通过限位环来限制内周环向高压侧的移动。由此,可抑制由内周环对外周环进行推压的位置向高压侧,即,外周面上形成有凹部的一侧偏移。因此能够使外周环的姿势稳定。
(具体例)
以下,参照图62和图63,对本发明参考例7的密封装置和密封结构进行说明。在本参考例中说明以下结构,即,在上述参考例6所示密封装置和密封结构中,将内周凸部高压侧的面形成斜面的情形。对与参考例4、参考例5和参考例6相同的部分使用相同附图标记,并省略其说明。
图62是表示本发明参考例7的密封装置的无负荷状态的示意性截面图,图63是表示本发明参考例7的密封装置的高压状态的示意性截面图。
本参考例的密封装置1000包括树脂制的外周环2000、橡胶状弹性体制的内周环3100和限位环3500。内周环3100与上述参考例4中所说明的结构相同,因此省略其说明。限位环3500与上述参考例5中所说明的结构相同,因此省略其说明。
另外,本参考例的外周环2000中,内周凸部2313的高压侧(H)的面为伸向环形槽4100的槽底,并逐渐靠近低压侧(L)的斜面,仅这一点不同于上述参考例4所示的外周环。其余结构均与上述参考例4所示外周环的结构相同,因此省略其说明。
这样,相对于上述参考例4所示的密封装置和密封结构,本参考例的密封装置1000对外周环的内周凸部的结构进行了变形,并在此基础上追加了参考例5所说明的限位环3500。也就是说,本参考例的密封装置1000的结构是,在上述参考例6所示的密封装置和密封结构中,将内周凸部高压侧的面形成斜面。
通过以上结构,在本参考例中,与上述参考例6的情形相同地,在获得与上述参考例4的情形相同的作用效果的基础上,也能获得与上述参考例5的情形相同的作用效果。另外,在本参考例中,内周凸部2313高压侧(H)的面为伸向环形槽4100的槽底,并逐渐靠近低压侧(L)的斜面。因此,对于环形槽4100,在安装内周环3100和限位环3500之后安装外周环2000时,由于内周凸部2313易于插入内周环3100与环形槽4100低压侧(L)的侧壁面之间,因此使安装便利性提高。
在本参考例中,也能够采用上述参考例5所示的限位环3510。此时,内周环3100形成被限位环3510和内周凸部2313所夹持的状态,无法在轴向上移动。
(参考例8)
(概要)
本发明参考例8的密封结构,其特征在于,包括:
相对旋转的轴与壳体;以及
密封装置,其被安装在设于轴外周的环形槽内,对相对旋转的所述轴与壳体之间的环形间隙进行密封,保持流体压力发生变化的密封对象区域内的流体压力,其中,
所述环形槽为低压侧比高压侧外径小的阶梯槽,
所述密封装置包括
树脂制的外周环,其与所述环形槽低压侧的侧壁面贴紧,且相对于所述壳体的穿过有所述轴的轴孔内周面滑动;和
橡胶状弹性体制的内周环,其分别与所述外周环的内周面和所述环形槽的槽底面贴紧,向外周面侧推压所述外周环,
在所述外周环的外周面形成有从高压侧端部延伸到未到达低压侧端部的位置、并从高压侧导入流体的凹部。
根据本参考例的密封结构,与上述实施方式中所说明的密封结构相比,具有以下优点。即,在本参考例中,内周环紧贴于由阶梯槽构成的环形槽槽底面中低压侧的外径较小部位。通过该结构,利用环形槽的阶梯部分对内周环向高压侧的移动进行限制。因此能够抑制内周环对外周环进行推压的位置向高压侧,即,外周面上形成有凹部一侧偏移。因此可以使外周环的姿势稳定。
可以在所述内周环的内周面侧和低压侧形成内周凸部,该内周凸部向内周面侧延伸,在保持有流体压力时被所述内周环推压而与所述环形槽低压侧的侧壁面贴紧。
由此,可以稳定地保持外周环对环形槽低压侧的侧壁面贴紧的状态,使外周环的姿势稳定。
(具体例)
以下,参照图64和图65,对本发明参考例8的密封装置和密封结构进行更具体的说明。在本参考例中说明以下情形,即,对于上述参考例5所示的密封装置和密封结构,用阶梯槽来构成环形槽,以代替设置限位环。其他构成与参考例5相同,因此对与参考例5相同的组成部分使用相同附图标记,并省略其说明。
图64是表示本发明参考例8的密封装置的无负荷状态的示意性截面图,图65是表示本发明参考例8的密封装置的高压状态的示意性截面图。
本参考例的密封装置1000包括外周环2000和内周环3100。该构成与上述参考例5的外周环和内周环相同。
在本参考例中,设置于轴4000的环形槽4110为低压侧(L)比高压侧(H)外径小的阶梯槽。内周环3100与外周环2000的内周面和环形槽4110的槽底面上低压侧(L)的外径较小部位分别贴紧。
通过以上结构,在由阶梯槽所构成的环形槽4110中,高压侧(H)的大外径部位起到与上述参考例5的限位环3500相同的作用。即,利用环形槽4110的阶梯部分来限制配置于低压侧(L)的小外径部位的内周环3100向高压侧(H)的移动。由上所述,在本参考例中,也能获得与上述参考例5的情形相同的效果。
在本参考例中,如上述参考例5所示的限位环3510的情形,可以将环形槽4110的大外径部位的宽度(轴向距离)增大。由此,环形槽4110的阶梯部分持续顶在内周环3100高压侧(H)的面上,由此可以使内周环3100在轴向上不发生移动。在采用这种结构时,与限位环3510的情形相同地,可以在阶梯部分低压侧(L)的侧面于周向上设置多个切口部。由此,与限位环3510的情形相同地确保了流路,因此可以对内周环3100的高压侧(H)作用充足流体压力。
在本参考例中,作为外周环2000的例子,如参考例5所示,说明了未设置内周凸部的情形,但也可以如参考例4、6和7所示,使用设置有内周凸部2312、2313的外周环2000。
(参考例9)
(概要)
本发明参考例9的密封结构,其特征在于,包括:
相对旋转的轴与壳体;以及
密封装置,其被安装在设于轴外周的环形槽内,对相对旋转的所述轴与壳体之间的环形间隙进行密封,保持流体压力发生变化的密封对象区域内的流体压力,其中,
在所述环形槽低压侧的侧壁面,在比轴的外周表面更靠近槽底侧的位置上,形成凹向低压侧的环形凹部,
所述密封装置包括
树脂制的外周环,其与所述环形槽低压侧的侧壁面上未形成所述环形凹部的部位贴紧,且相对于所述壳体的穿过有所述轴的轴孔内周面滑动;和
橡胶状弹性体制的内周环,其分别与所述外周环的内周面和所述环形槽的槽底面贴紧,向外周面侧推压所述外周环,
在所述外周环的外周面形成有从高压侧端部延伸到未到达低压侧端部的位置、并从高压侧导入流体的凹部,并且在所述外周环低压侧侧面的内周面侧形成有伸入所述环形凹部内的突出部,
所述内周环可紧贴于所述环形凹部的低压侧侧壁面。
另外,本发明参考例9的密封装置,其特征在于,所述密封装置被安装在设于轴外周的环形槽内,对相对旋转的所述轴与壳体之间的环形间隙进行密封,保持流体压力发生变化的密封对象区域内的流体压力,在所述环形槽低压侧的侧壁面,在比轴的外周表面更靠近槽底侧的位置上,形成凹向低压侧的环形凹部,其中,
所述密封装置包括:
树脂制的外周环,其与所述环形槽低压侧的侧壁面上未形成所述环形凹部的部位贴紧,且相对于所述壳体的穿过有所述轴的轴孔内周面滑动;和
橡胶状弹性体制的内周环,其分别与所述外周环的内周面和所述环形槽的槽底面贴紧,向外周面侧推压所述外周环,
在所述外周环的外周面形成有从高压侧端部延伸到未到达低压侧端部的位置、并从高压侧导入流体的凹部,并且在所述外周环低压侧侧面的内周面侧形成有伸入所述环形凹部内的突出部,
所述内周环可紧贴于所述环形凹部的低压侧侧壁面。
根据本发明参考例的密封结构和密封装置,与上述实施方式所说明的密封结构和密封装置相比,具有以下优点。即,在本参考例中,在环形槽低压侧的侧壁面设置环形凹部,在外周环低压侧的侧面形成伸入该环形凹部的突出部。内周环被配制成能够与环形凹部低压侧的侧壁面贴紧。因此可以使内周环对外周环的贴紧位置偏向低压侧。由此,可以使外周环相对于轴孔内周面的滑动位置、和内周环分别与外周环内周面以及环形槽槽底面贴紧的位置相对轴向而接近(理想的状态是使之一致)。因此能够抑制外周环在环形槽内发生倾斜,可以使外周环的安装状态稳定。
(具体例)
以下,参照图66~图70,对本发明参考例9的密封装置和密封结构进行更具体的说明。由于其基本构成与上述实施方式、各参考例和各实施例相同,因此对相同组成部分使用相同附图标记,并适当省略其说明。
本参考例的密封装置1000包括树脂制的外周环2000和橡胶状弹性体制的内周环3100。本参考例的内周环3100为截面形状呈圆形的所谓O环。但是内周环3100不限于O环,也可采用角环等其他密封环。
在将外周环2000与内周环3100组合在一起的状态下,如上述实施方式所说明的,外周环2000外周面的周长大于壳体5000上轴孔内周面的周长。对于外周环2000单体而言,如上述实施方式所说明的,其外周面的周长小于壳体5000的轴孔内周面的周长。
<环形槽>
特别参照图69和图70,对设置于轴4000外周的环形槽4120的结构进行更详细的说明。本参考例的环形槽4120的低压侧(L)侧壁面上,在比轴4000的外周表面更靠近槽底侧的位置上形成有凹向低压侧(L)的环形凹部4121。通过形成环形凹部4121,而在环形槽4120的低压侧(L)的侧壁面上轴4000的外周表面附近形成有突出到高压侧(H)的环形凸部4122。
<外周环>
特别参照图66~图68,对本发明参考例9的外周环2000进行更详细的说明。在外周环2000的周向一处设置有合缝部2100。并在外周环2000的外周面上形成有用于导入流体的凹部2220。进而,在外周环2000形成有凹部2220一侧的对侧侧面,形成有突出部2400。
本参考例的外周环2000的构成是,对于截面为矩形的环形部件,形成上述的合缝部2100、凹部2220和突出部2400。但是,这仅仅是对形状的说明,并不意味着必须以截面为矩形的环形部件作为原材料,对其进行形成合缝部2100、凹部2220和突出部2400的加工。在成形出截面为矩形的环形部件后,再通过切削加工获得合缝部2100、凹部2220和突出部2400当然也是可以的。不过,也可以例如预先成形出具有合缝部2100的坯料,再通过切削加工得到凹部2220和突出部2400。如上述地,对制造方法没有特别限制。
对于合缝部2100,与上述实施方式相同地,采用特殊阶梯切割。但合缝部2100并不限于此,也可采用纵切割、斜切割或阶梯切割等。在采用低弹性材料(PTFE等)作为外周环2000的材料时,也可不设置合缝部2100,而形成连续环形。
在本参考例中,在除了合缝部2100附近的整个圆周上形成有凹部2220。关于凹部2220,与上述实施方式中所说明的相同,因此省略其详细说明。
在本参考例中,在除了合缝部2100附近的整个圆周形成有突出部2400。该突出部2400设置于外周环2000的低压侧(L)侧面上的内周面侧。并且,该突出部2400伸入形成于环形槽4120的环形凹部4121内。
<密封装置使用时的机理>
特别参照图69和图70,说明本参考例的密封装置1000使用时的机理。图69表示引擎停止,密封装置1000左右两侧的区域无压差(或几乎无压差)、无负荷的状态。图70表示引擎发动,在密封装置1000两侧,右侧区域的流体压力大于左侧区域的状态。
在将密封装置1000安装于环形槽4120的状态下,橡胶状弹性体制的内周环3100分别与外周环2000的内周面和环形槽4120的槽底面贴紧。并且在其弹性反作用力的作用下,发挥将外周环2000向外周面侧推压的作用。
因此,即使在无负荷状态下,外周环2000外周面中除凹部2220以外的部位(即低压侧凸部2210的部位与合缝部2100附近未形成凹部2220的部位)保持与壳体5000的轴孔内周面接触的状态。
在引擎发动,产生压差的状态下,如图70所示,由于来自高压侧(H)的流体压力的作用,外周环2000被推压向低压侧(L),形成与环形槽4120低压侧(L)侧壁面上的环形凸部4122贴紧的状态。当然,外周环2000保持着与壳体5000上轴孔的内周面接触(滑动)的状态。另外,内周环3100形成与环形槽4120低压侧(L)侧壁面上的环形凹部4121贴紧的状态。
在本参考例中,采用下述结构,即,设置于外周环2000的突出部2400伸入于环形槽4120所设置的环形凹部4121内。由此,可以使内周环3100对外周环2000的贴紧位置偏向低压侧(L)。在本参考例中,在内周环3100紧贴在环形凹部4121的状态下,外周环2000与轴孔内周面之间密封部S1的区域、内周环3100与外周环2000之间密封部S2的区域,以及内周环3100与环形槽4120槽底之间密封部S3的区域在无负荷时和高压时从径向观察均有至少一部分重合(参照图69和图70)。
<本参考例的密封装置和密封结构的优点>
根据本参考例的密封装置1000以及具备该密封装置的密封结构,与上述实施方式中所说明的密封装置相比,具有以下优点。即,在环形槽4120低压侧(L)的侧壁面设置环形凹部4121,在外周环2000低压侧(L)的侧面形成有伸入该环形凹部4121的突出部2400。内周环3100被配置成可紧贴于环形凹部4121的低压侧(L)的侧壁面。因此可以使内周环3100对外周环2000的贴紧位置偏向低压侧(L)。由此可以使外周环2000相对于轴孔内周面滑动的位置(密封部S1)、内周环3100对外周环2000内周面贴紧的位置(密封部S2)和内周环3100对环形槽4120的槽底面贴紧的位置(密封部S3)相对轴向接近。在本参考例中,如上所述,在内周环3100和环形凹部4121贴紧的状态下,在无负荷时和高压时,密封部S1的区域、密封部S2的区域和密封部S3的区域从径向观察均至少有一部分重叠。因此,能够抑制外周环2000在环形槽4120内发生倾斜,可使外周环2000的安装状态稳定。
(其他)
在本参考例中,说明了在除合缝部2100附近的整个圆周形成突出部2400的结构。但是也可以采用在周向上隔开一定间隔设置多个突出部2400的结构。
(参考例10)
(概要)
本发明参考例10的密封装置,其被安装在设于轴外周的环形槽内,对相对旋转的所述轴与壳体之间的环形间隙进行密封,保持流体压力发生变化的密封对象区域内的流体压力,其特征在于,包括:
树脂制的外周环,其与所述环形槽低压侧的侧壁面贴紧,且相对于所述壳体的穿过有所述轴的轴孔内周面滑动;和
橡胶状弹性体制的内周环,其分别与所述外周环和所述环形槽贴紧,
在所述外周环的外周面形成有从高压侧端部延伸到未到达低压侧端部的位置、并从高压侧导入流体的凹部,并形成有连接高压侧侧壁面和内周面的斜面,
所述内周环分别与所述外周环的所述斜面、所述环形槽的槽底面和高压侧的侧壁面贴紧,向外周面侧和低压侧推压所述外周环。
根据本参考例的密封装置,与上述实施方式中所说明的密封装置相比,具有以下优点。即,在本参考例中,通过与外周环的斜面贴紧的内周环,将外周环向外周面侧和低压侧推压。因此外周环保持与壳体轴孔内周面和环形槽低压侧的侧壁面贴紧的状态,无论流体压力如何变化均保持稳定的姿势。由此稳定地保持密封性能。进而,通过与外周环的斜面、环形槽的槽底面和高压侧侧壁面分别贴紧的内周环,可抑制流体从高压侧浸入外周环的内周面侧。由此可抑制伴随流体压力升高而产生的外周环对外周面侧的推压力升高,并能够与上述凹部所产生的效果叠加,进一步抑制滑动转矩升高。
(具体例)
以下,参照图71~图75,对本发明参考例10的密封装置和密封结构进行更具体的说明。由于其基本构成与上述实施方式、各参考例和各实施例相同,因此对相同组成部分使用相同附图标记,并适当省略其说明。
本参考例的密封装置1000包括树脂制的外周环2000和橡胶状弹性体制的内周环3100。本参考例的内周环3100为截面形状呈圆形的所谓O环。
在外周环2000与内周环3100被组合在一起的状态下,如上述实施方式所说明的,外周环2000外周面的周长大于壳体5000上轴孔内周面的周长。对于外周环2000单体而言,如上述实施方式所说明的,其外周面的周长小于壳体5000的轴孔内周面的周长。
<外周环>
特别参照图71~图73,对本发明参考例10的外周环2000进行更详细的说明。在外周环2000的周向一处设置有合缝部2100。并在外周环2000的外周面上,在周向上设置有用于导入流体的凹部2220。进而,对外周环2000形成连接高压侧侧壁面与内周面的斜面2323。本参考例的斜面2323为锥形面,但也可以为截面呈曲线的曲面。
本参考例的外周环2000的构成是,对于截面为矩形的环形部件,形成上述的合缝部2100、凹部2220和斜面2323。但是,这仅仅是对形状的说明,并不意味着必须以截面为矩形的环形部件作为原材料,对其进行形成合缝部2100、凹部2220和斜面2323的加工。在成形出截面为矩形的环形部件后,再通过切削加工获得合缝部2100、凹部2220和斜面2323当然也是可以的。不过,也可以例如预先成形出具有合缝部2100的坯料,再通过切削加工得到凹部2220和斜面2323。如上述地,对制造方法没有特别限制。
对于合缝部2100,与上述实施方式相同地,采用特殊阶梯切割。但合缝部2100并不限于此,也可采用纵切割、斜切割或阶梯切割等。在采用低弹性材料(PTFE等)作为外周环2000的材料时,也可不设置合缝部2100,而形成连续环形。
在本参考例中,在除合缝部2100附近之外的整个圆周形成有凹部2220。关于凹部2220,与上述实施方式所说明的相同,因此省略其详细说明。
<密封装置使用时的机理>
特别参照图74和图75,说明本参考例的密封装置1000使用时的机理。图74表示引擎停止,密封装置1000左右两侧的区域无压差(或几乎无压差)、无负荷的状态。图75表示引擎发动,在密封装置1000两侧,右侧区域的流体压力大于左侧区域的状态。
在密封装置1000被安装于环形槽4100的状态下,橡胶状弹性体制的内周环3100分别与外周环2000的斜面2323、环形槽4100的槽底面以及高压侧(H)的侧壁面贴紧。并且,内周环3100在其弹性反作用力的作用下,发挥将外周环2000向外周面侧和低压侧(L)推压的作用。
因此,如图74所示,即使在无负荷状态下,外周环2000如上所述地被内周环3100向外周面侧和低压侧(L)推压。因此外周环2000的外周面中除凹部2220以外的部位(即低压侧凸部2210的部位与合缝部2100附近未形成凹部2220的部位)保持与壳体5000的轴孔内周面和环形槽4100低压侧(L)的侧壁面接触的状态。
在引擎发动,产生压差的状态下,如图75所示,外周环2000形成被来自高压侧(H)的流体压力进一步向低压侧(L)推压的状态。在这种产生压差的状态下,外周环2000保持与环形槽4100低压侧(L)的侧壁面贴紧的状态,并保持与壳体5000上轴孔的内周面接触(滑动)的状态。另外,内周环3100也保持分别与外周环2000的斜面2323、环形槽4100的槽底面以及高压侧(H)的侧壁面贴紧的状态。
<本参考例的密封装置的优点>
根据本参考例的密封装置1000以及具备该密封装置的密封结构,与上述实施方式中所说明的密封装置及密封结构相比,具有以下优点。即,通过与外周环2000的斜面2323紧贴的内周环3100,将外周环2000向外周面侧和低压侧(L)推压。因此外周环2000保持与壳体5000的轴孔内周面和环形槽4100低压侧(L)的侧壁面紧贴的状态,无论流体压力如何变化均保持稳定的姿势。也就是说,由于在外周环2000外周面侧的大范围设置有凹部2220,因此假如不设置内周环3100,则在图74、图75中有发生逆时针方向倾斜的可能性。但是在本参考例中,如上所述,外周环2000形成被推压而贴在壳体5000的轴孔内周面和环形槽4100低压侧(L)的侧壁面的状态,从而使其姿势稳定。因此根据本参考例的密封装置1000,能够稳定地保持密封性能。
在本参考例中,在外周环2000的外周面形成有凹部2220,在该凹部2220内从高压侧(H)导入流体。因此,即使流体压力升高,在设置有凹部2220的区域中向内周面侧也作用有流体压力。图75中的箭头P1表示对外周环2000作用流体压力的情况。由此,在本参考例的密封装置1000中,可抑制伴随流体压力升高而由外周环2000产生的对外周面侧的压力升高,能够将滑动转矩抑制得较低。
另外,在本参考例中,内周环3100分别与外周环2000的斜面2323和环形槽4100的槽底面及高压侧(H)的侧壁面贴紧,在上述贴紧部位发挥密封作用。因此可抑制流体从高压侧(H)浸入外周环2000的内周面侧。由此可抑制伴随高压侧(H)流体压力升高而升高的外周环2000对外周面侧的推压力。也就是说,伴随流体压力升高,在图75中,即使外周面侧的压力P1升高,内周面侧的压力P2也几乎不发生变化。因此能够与上述的由凹部2220产生的效果相叠加,进一步抑制滑动转矩的升高。
外周环2000的外周面侧产生滑动的点与上述实施方式的情形相同。
(参考例11)
(概要)
本发明参考例11的密封装置,其被安装在设于轴外周的环形槽内,对相对旋转的所述轴与壳体之间的环形间隙进行密封,保持流体压力发生变化的密封对象区域内的流体压力,其特征在于,包括:
树脂制的外周环,其与所述环形槽低压侧的侧壁面贴紧,且相对于所述壳体的穿过有所述轴的轴孔内周面滑动;和
橡胶状弹性体制的内周环,其分别与所述外周环的内周面和所述环形槽的槽底面贴紧,向外周面侧推压所述外周环,
在所述外周环的外周面形成有凹部,在该外周环被正向安装的状态下,所述凹部从高压侧端部延伸到未到达低压侧端部的位置、并从高压侧导入流体,并且
所述外周环上形成有安装方向检测用通路,在该外周环被反向安装的状态下,所述安装方向检测用通路形成密封对象流体从高压侧漏出到低压侧的流路。
根据本参考例的密封装置,与上述实施方式中所说明的密封装置相比,具有以下优点。即,在本参考例中,在外周环上形成有安装方向检测用通路。因此,当外周环被反向安装时,由于密封对象流体的泄漏量增加,因此通过测量该泄露量,可以确认外周环是否被正向安装。另外,在本参考例的密封装置的情形下,外周环被内周环向外周面侧推压。因此,即使在未作用流体压力(未产生压差)、或几乎未作用流体压力(几乎未产生压差)的状态下,外周环也会形成与壳体的轴孔内周面接触的状态,只要外周环与环形槽低压侧的侧壁面贴紧,就发挥密封作用。因此可以在密封对象区域的流体压力升高之后立即维持流体压力。
所述安装方向检测用通路可以包括:形成于所述外周环内周面侧并轴向延伸的第1槽,和在所述外周环被反向安装的状态下形成于该外周环低压侧的侧壁面并径向延伸到与第1槽连接程度的第2槽。
(具体例)
以下,参照图76~图82,对本发明参考例11的密封装置和密封结构进行更具体的说明。由于其基本构成与上述实施方式、各参考例和各实施例相同,因此对相同组成部分使用相同附图标记,并适当省略其说明。
本参考例的密封装置1000包括树脂制的外周环2000和橡胶状弹性体制的内周环3100。本参考例的内周环3100为截面形状呈圆形的所谓O环。但是内周环3100不限于O环,也可采用角环等其他密封环。
在外周环2000与内周环3100被组合在一起的状态下,如上述实施方式所说明的,外周环2000外周面的周长大于壳体5000上轴孔内周面的周长。对于外周环2000单体而言,如上述实施方式所说明的,其外周面的周长小于壳体5000的轴孔内周面的周长。
<外周环>
特别参照图76~图79,对本发明参考例的外周环2000进行更详细的说明。在外周环2000的周向一处设置有合缝部2100。并在外周环2000的外周面上形成有用于导入流体的凹部2220。进而,在外周环2000的内周面和侧壁面上,形成有构成安装方向检测用通路的第1槽2324和第2槽2420。
本参考例的外周环2000的构成是,对于截面为矩形的环形部件,形成上述的合缝部2100、凹部2220、第1槽2324和第2槽2420。但是,这仅仅是对形状的说明,并不意味着必须以截面为矩形的环形部件作为原材料,对其进行形成合缝部2100、凹部2220、第1槽2324和第2槽2420的加工。在成形出截面为矩形的环形部件后,再通过切削加工获得合缝部2100、凹部2220、第1槽2324和第2槽2420当然也是可以的。不过,也可以例如预先成形出具有合缝部2100的坯料,再通过切削加工得到凹部2220、第1槽2324和第2槽2420。如上述地,对制造方法没有特别限制。
对于合缝部2100,与上述实施方式相同地,采用特殊阶梯切割。但合缝部2100并不限于此,也可采用纵切割、斜切割或阶梯切割等。在采用低弹性材料(PTFE等)作为外周环2000的材料时,也可不设置合缝部2100,而形成连续环形。
在本参考例中,在除了合缝部2100附近的整个圆周上形成有凹部2220。关于凹部2220,与上述实施方式中所说明的相同,因此省略其详细说明。
对本参考例的外周环2000设置有安装方向检测用通路。该安装方向检测用通路包括设置于外周环2000内周面的第1槽2324和设置于侧壁面的第2槽2420。第1槽2324向轴向延伸。第2槽2420向径向延伸。该第2槽2420如后述地被设置于误将外周环2000反向安装状态下的低压侧(L)侧壁面。第1槽2324和第2槽2420相连接。
<密封装置使用时的机理>
特别参照图80和图81,说明本参考例的密封装置1000使用时的机理。图80表示引擎停止,密封装置1000左右两侧的区域无压差(或几乎无压差)、无负荷的状态。图81表示引擎发动,在密封装置1000两侧,右侧区域的流体压力大于左侧区域的状态。
在将密封装置1000安装于环形槽4100的状态下,橡胶状弹性体制的内周环3100分别与外周环2000的内周面和环形槽4100的槽底面贴紧。并且在其弹性反作用力的作用下,发挥将外周环2000向外周面侧推压的作用。
因此,即使在无负荷状态下,外周环2000外周面中除凹部2220以外的部位(即低压侧凸部2210的部位与合缝部2100附近未形成凹部2220的部位)保持与壳体5000的轴孔内周面接触的状态。
在引擎发动,产生压差的状态下,如图81所示,由于来自高压侧(H)的流体压力的作用,外周环2000被推压向低压侧(L),形成与环形槽4100低压侧(L)侧壁面贴紧的状态。当然,外周环2000保持着与壳体5000上轴孔的内周面接触(滑动)的状态。另外,内周环3100形成与环形槽4100低压侧(L)侧壁面贴紧的状态。
<本参考例的密封装置和密封结构的优点>
根据本参考例的密封装置1000以及具备该密封装置的密封结构,通过内周环3100将外周环2000向外周面侧推压。因此,在未作用流体压力(未产生压差)或几乎未作用流体压力(几乎未产生压差)的状态下,外周环2000形成与壳体5000的轴孔内周面接触的状态。通过外周环2000的低压侧凸部2210的外周面和合缝部2100附近未形成凹部2220部分的外周面来形成环形的连续密封面。因此只要外周环2000维持与环形槽4100低压侧(L)的侧壁面贴紧的状态,就发挥密封作用。因此与上述实施方式、各参考例和各实施例的情形相同地,可以在密封对象区域的流体压力升高之后立刻使流体压力得以保持。
在引擎停止后经过较长时间的状态下,完全不作用流体压力(压差为0)。此时外周环2000脱离环形槽4100的侧壁面(产生有压差时的低压侧(L)侧壁面)。因此,在本参考例的密封装置1000的情形下,由于在外周环2000的内周面设置有第1槽2324,因此会发生流体泄漏。但是,如上所述地,由于在在引擎停止状态不长的情形下能够维持产生有压差的状态,因此能够维持外周环2000与环形槽4100低压侧(L)侧壁面贴紧的状态。因此即使在低负荷状态下也发挥抑制流体泄漏的作用。
形成于外周环2000外周面的凹部2220的作用效果与上述实施方式中所说明的相同。
这里,在本参考例的密封装置1000中,当外周环2000以正确方向(正向)被安装时发挥上述作用效果。也就是说,当外周环2000被安装在环形槽4100内时,通过向凹部2220导入流体而发挥上述作用效果,使得低压侧凸部2210在产生压差时成为低压侧(L)。若误将外周环2000反向安装时,由于流体不被导入至凹部2220,因此无法获得上述作用效果。另外,若外周环2000被反向安装,不仅无法获得低转矩效果,还会由于侧面滑动而导致外周环2000与内周环3100之间产生滑动,有发生异常磨损的可能。
因此,需要防止外周环2000被反向安装。因此在本参考例的密封装置1000中进行有相关设计,使得能够简单地确认外周环2000是被正向安装还是被反向安装。对于该点,参照图82进行说明。图82表示误将外周环2000反向安装的状态,以及在密封装置1000两侧,右侧区域的流体压力高于左侧区域的状态。在本参考例的密封装置1000中,如上所述地对外周环2000设置有由第1槽2324和第2槽2420形成的安装方向检测用通路。对于图82中的外周环2000,表示有设置了该安装方向检测用通路的部位的截面。当外周环2000被逆向安装时,以通过第1槽2324(箭头A1)并通过第2槽2420(箭头A2)的方式,形成密封对象流体从高压侧(H)泄漏到低压侧(L)的流路。因此在产生压差的状态下,可以通过测定流体的泄漏量来简单地确认外周环2000是被正向安装还是被反向安装。
将安装方向检测用通路的截面面积(也就是第1槽2324和第2槽2420的截面面积)设定为约30mm2,在在室温环境下不使轴4000和壳体5000相对转动的状态下,将高压侧的流体(空气等气体)压力设为1MPa来进行泄漏实验。该泄漏实验的结果是,当外周环2000被正向安装时,泄漏量为2cc/min,与之相对地,当外周环2000被反向安装时,泄露量为420cc/min。由于泄露量产生较大差异,因此能够简单地确认外周环2000被正向安装还是被反向安装。在本参考例中表示了仅在一处位置设置安装方向检测用通路的结构,但也可以在周向的不同位置设置多个安装方向检测用通路。
(参考例12)
(概要)
本发明参考例12的密封装置,其被安装在设于轴外周的环形槽内,对相对旋转的所述轴与壳体之间的环形间隙进行密封,保持流体压力发生变化的密封对象区域内的流体压力,其特征在于,包括:
树脂制的外周环,其与所述环形槽低压侧的侧壁面贴紧,且相对于所述壳体的穿过有所述轴的轴孔内周面滑动;和
橡胶状弹性体制的内周环,其分别与所述外周环的内周面和所述环形槽的槽底面贴紧,向外周面侧推压所述外周环,
在所述外周环的外周面形成有从高压侧端部延伸到未到达低压侧端部的位置、并从高压侧导入流体的凹部,
在所述外周环的周向一处设置有合缝部,
该合缝部中,在切断部两侧中一侧的外周面侧及低压侧的侧面侧设置有嵌合凸部,在另一侧的外周面侧及低压侧的侧面侧设置有嵌合凹部,该嵌合凸部嵌入所述嵌合凹部,由此对轴向和径向均发挥密封作用,
当所述外周环被正向安装时,在所述切断部两侧中一侧的所述嵌合凸部以外的部分的端面与另一侧的所述嵌合凹部以外的部分的端面之间,利用所述轴孔的内周面及所述环形槽低压侧的侧壁面来堵塞流路;当所述外周环被反向安装时,在所述切断部两侧中一侧的所述嵌合凸部以外的部分的端面与另一侧的所述嵌合凹部以外的部分的端面之间形成间隙,所述间隙形成密封对象流体从高压侧泄漏到低压侧的流路。
根据本参考例的密封装置,与上述实施方式中所说明的密封装置相比,具有以下优点。即,在本参考例中,在外周环上如上述地构成合缝部,因此在外周环被正向安装时发挥密封作用,与之相对的,在外周环被反向安装时形成密封对象流体从高压侧泄漏到低压侧的流路。
因此,在外周环被反向安装的情形下,由于密封对象流体的泄漏量增加,因此可以通过检测该泄漏量来确认外周环是否被正向安装。
(具体例)
以下,参照图83~图90,对本发明参考例12的密封装置和密封结构进行更具体的说明。由于其基本构成与上述实施方式、各参考例和各实施例相同,因此对相同组成部分使用相同附图标记,并适当省略其说明。
本参考例的密封装置1000包括树脂制的外周环2000和橡胶状弹性体制的内周环3100。本参考例的内周环3100为截面形状呈圆形的所谓O环。但是内周环3100不限于O环,也可采用角环等其他密封环。
在外周环2000与内周环3100被组合在一起的状态下,如上述实施方式所说明的,外周环2000外周面的周长大于壳体5000上轴孔内周面的周长。对于外周环2000单体而言,如上述实施方式所说明的,其外周面的周长小于壳体5000的轴孔内周面的周长。
<外周环>
特别参照图83~图86,对本发明参考例12的外周环2000进行更详细的说明。在外周环2000的周向一处设置有合缝部2150。并在外周环2000的外周面上形成有用于导入流体的凹部2220。
本参考例的外周环2000的构成是,对于截面为矩形的环形部件,形成上述的合缝部2150和凹部2220。但是,这仅仅是对形状的说明,并不意味着必须以截面为矩形的环形部件作为原材料,对其进行形成合缝部2150和凹部2220的加工。在成形出截面为矩形的环形部件后,再通过切削加工获得合缝部2150和凹部2220当然也是可以的。不过,也可以例如预先成形出具有合缝部2150的坯料,再通过切削加工得到凹部2220。如上述地,对制造方法没有特别限制。
对合缝部2150,在切断部两侧中一侧的外周面侧及低压侧的侧面侧设置有嵌合凸部2151,在另一侧的外周面侧及低压侧的侧面侧设置有使该嵌合凸部2151嵌入的嵌合凹部2152。在本参考例中,嵌合凸部2151和嵌合凹部2152为长方体形状。但是严格地说,其外周面和内周面为从轴向观察呈圆弧状的曲面(与外周环2000的外周面和内周面同心的面),其余的面为平面。此处所说的“高压侧”,为如后述地将外周环2000以正确方向(正向)安装时的高压侧(H);“低压侧”为将外周环2000以正确方向(正向)安装时的低压侧(L)。
在本参考例中,在除了合缝部2150附近的整个圆周上形成有凹部2220。关于凹部2220,与上述实施方式中所说明的相同,因此省略其详细说明。
<密封装置使用时的机理>
特别参照图87和图88,说明本参考例的密封装置1000使用时的机理。图87表示引擎停止,密封装置1000左右两侧的区域无压差(或几乎无压差)、无负荷的状态。图88表示引擎发动,在密封装置1000两侧,右侧区域的流体压力大于左侧区域的状态。
在将密封装置1000安装于环形槽4100的状态下,橡胶状弹性体制的内周环3100分别与外周环2000的内周面和环形槽4100的槽底面贴紧。并且,内周环3100在其弹性反作用力的作用下,发挥将外周环2000向外周面侧推压的作用。
因此,即使在无负荷状态下,外周环2000外周面中除凹部2220以外的部位(即低压侧凸部2210的部位与合缝部2150附近未形成凹部2220的部位)也保持与壳体5000的轴孔内周面接触的状态。
在引擎发动,产生压差的状态下,如图88所示,由于来自高压侧(H)的流体压力的作用,外周环2000被推压向低压侧(L),形成与环形槽4100低压侧(L)侧壁面贴紧的状态。当然,外周环2000保持着与壳体5000上轴孔的内周面接触(滑动)的状态。另外,内周环3100形成与环形槽4100低压侧(L)侧壁面贴紧的状态。
<本参考例的密封装置的优点>
根据本参考例的密封装置1000以及具备该密封装置的密封结构,与上述实施方式中所说明的密封装置及密封结构相比,具有以下优点。即,与上述参考例11的情形相同,在本参考例的情形下,作为合缝部2150也采用了上述的结构,由此可以简单地确认外周环2000是被正向安装还是被反向安装。参照图86、图89和图90对该点进行说明。图89为外周环2000被正向安装时对合缝部2150附近的样子从斜方向观察所见的透视图;图90为外周环2000被反向安装时对合缝部2150附近的样子从斜方向观察所见的透视图。在图89和图90中,图中后侧为高压侧(H),前侧为低压侧(L)。
如上述地,在本参考例的合缝部2150中,在切断部两侧中一侧的外周面侧及低压侧的侧面侧设置有嵌合凸部2151,在另一侧的外周面侧及低压侧的侧面侧设置有使该嵌合凸部2151嵌入的嵌合凹部2152。这里,在嵌合凸部2151嵌入嵌合凹部2152的状态下,形成以下状态,即,嵌合凸部2151中朝向高压侧(H)的侧壁面2151a与嵌合凹部2152中朝向低压侧(L)的侧壁面2152a可自由滑动地贴紧;并且嵌合凸部2151的内周面2151b和嵌合凹部2152的外周面2152b可自由滑动地贴紧。利用上述两个位置的密封部,对轴向和径向均发挥密封作用。
另外,在合缝部2150中,在切断部两侧中一侧的嵌合凸部2151以外部分的端面2151c与另一侧的嵌合凹部2152以外部分的端面2152c之间形成间隙。由于热胀冷缩而使外周环2000的周长越大,则该间隙越小,外周环2000的周长越小,则该间隙越大。
该间隙在外周环2000被正向安装时不形成使密封对象流体从高压侧(H)泄漏到低压侧(L)的流路,与之相对的,当外周环2000被反向安装时,则该间隙形成使密封对象流体从高压侧(H)泄漏到低压侧(L)的流路。即,如图89所示,当外周环2000被正向安装时,该间隙形成的流路被壳体5000的轴孔内周面堵塞(参照箭头A),并且该间隙形成的流路还被环形槽4100的低压侧侧壁面堵塞(参照箭头B)。因此当外周环2000被正向安装时,密封对象流体无法泄漏到低压侧(L)。相对地,如图90所示,当外周环2000被反向安装时,形成使密封对象流体从高压侧(H)泄漏到低压侧(L)的流路(参照箭头C)。
因此,在产生压差的状态下,通过测定流体的泄漏量,可以简单地确认外周环2000是被正向安装还是被反向安装。
(参考例12的变形例)
图91表示有本发明参考例12的变形例。本变形例中,表示在上述参考例12所示结构中外周环的合缝部的变形例。其他结构及作用与参考例12相同,因此对相同结构部分使用相同附图标记,并省略其说明。
在本变形例的外周环2000中,也在周向一处设置有合缝部2150。另外,在外周环2000的外周面设置有用于导入流体的凹部2220。
在本变形例的合缝部2150中,也与上述参考例12相同地在切断部两侧中一侧的外周面侧及低压侧的侧面侧设置有嵌合凸部2155,在另一侧的外周面侧及低压侧的侧面侧设置有使该嵌合凸部2155嵌入的嵌合凹部2156。在上述参考例12中,嵌合凸部2151和嵌合凹部2152为长方体形状,与之相对的,本变形例的嵌合凸部2155和嵌合凹部2156为三棱柱形状。与凹部2220相关的其余结构、以及与内周环3100一起安装于环形槽4100这一点与上述参考例12相同。
在本变形例中,在嵌合凸部2151嵌入嵌合凹部2156的状态下,形成下述状态,即,嵌合凸部2151内周侧的斜面2155a可自由滑动地与嵌合凹部2156外周侧的斜面2156a贴紧。上述斜面2155a和斜面2156a均相对轴向倾斜,并且相对径向也倾斜。因此通过斜面2155a与斜面2156a可自由滑动贴紧,使得对轴向和径向均发挥密封作用。
此外,在本变形例的合缝部2150处,与上述参考例12相同地,在切断部两侧中一侧的嵌合凸部2155以外部分的端面2155c和另一侧的嵌合凹部2156以外部分的端面2156c之间形成间隙。与上述参考例12相同,在外周环2000被正向安装时,该间隙不形成密封对象流体从高压侧(H)泄漏到低压侧(L)的流路。相对地,当外周环2000被反向安装时,该间隙形成密封对象流体从高压侧(H)泄漏到低压侧(L)的流路。其机理与上述参考例12的情形相同,因此省略其说明。
通过上述结构,本变形例能够获得与上述参考例12的情形相同的作用效果。
(其他)
根据外周环2000的周长,减小或增加上述参考例12所示的端面2151c与端面2152c之间的间隙和参考例12的变形例所示的端面2155c与端面2156c之间的间隙。如果上述间隙不存在,则即使外周环2000被反向安装时,也不会形成密封对象流体从高压侧(H)泄漏到低压侧(L)的流路。另外,在内周环3100外周侧的一部分伸入上述间隙的状态下,若该间隙减小,则可能夹住该一部分并造成其破损。由此看来,优选持续地形成上述间隙。因此,在上述参考例12的情形下,优选将嵌合凸部2151的周向长度设定成比嵌合凹部2152的周向长度大。根据该设定,解释嵌合凸部2151的前端碰到嵌合凹部2152的周向端面,也能够在端面2151c与端面2152c之间确实地形成间隙。另外,与参考例12的变形例的情形相同,若将嵌合凸部2155的周向长度设定为比嵌合凹部2156的周向长度大,则能够获得同样的效果。
(参考例13)
(概要)
本发明参考例13的密封装置,其被安装在设于轴外周的环形槽内,对相对旋转的所述轴与壳体之间的环形间隙进行密封,保持流体压力发生变化的密封对象区域内的流体压力,其特征在于,包括:
树脂制的外周环,其与所述环形槽低压侧的侧壁面贴紧,且相对于所述壳体的穿过有所述轴的轴孔内周面滑动;和
橡胶状弹性体制的内周环,其分别与所述外周环的内周面和所述环形槽的槽底面贴紧,向外周面侧推压所述外周环,
在所述外周环的外周面形成有从高压侧端部延伸到未到达低压侧端部的位置、并从高压侧导入流体的凹部,
在所述外周环的周向一处设置有合缝部,
该合缝部中,在切断部两侧中一侧的外周侧上,于低压侧设置有第1嵌合凸部,并于高压侧设置有第1嵌合凹部,
在切断部两侧中另一侧的外周侧上,于低压侧设置有使第1嵌合凸部嵌入的第2嵌合凹部,并于高压侧设置有嵌入第1嵌合凹部的第2嵌合凸部,
在第2嵌合凸部的内周面与低压侧的侧壁面之间形成有安装方向检测用凹部,当所述外周环被反向安装时,所述安装方向检测用凹部形成密封对象流体从高压侧泄漏到低压侧的流路的一部分。
根据本参考例的密封装置,与上述实施方式中所说明的密封装置相比,具有以下优点。即,在本参考例中,在第2嵌合凸部的内周面与低压侧的侧壁面之间形成有安装方向检测用凹部,当外周环被反向安装时,该安装方向检测用凹部形成密封对象流体从高压侧泄漏到低压侧的流路的一部分。因此,当外周环被反向安装时,由于密封对象流体的泄漏量增加,因此能够通过检测该泄漏量来确认外周环是否被正向安装。
(具体例)
以下,参照图92~图101,对本发明参考例13的密封装置和密封结构进行更具体的说明。由于其基本构成与上述实施方式、各参考例和各实施例相同,因此对相同组成部分使用相同附图标记,并适当省略其说明。
本参考例的密封装置1000包括树脂制的外周环2000和橡胶状弹性体制的内周环3100。本参考例的内周环3100为截面形状呈圆形的所谓O环。但是内周环3100不限于O环,也可采用角环等其他密封环。
在外周环2000与内周环3100被组合在一起的状态下,如上述实施方式所说明的,外周环2000外周面的周长大于壳体5000上轴孔内周面的周长。对于外周环2000单体而言,如上述实施方式所说明的,其外周面的周长小于壳体5000的轴孔内周面的周长。
<外周环>
特别参照图92~图97,对本发明参考例13的外周环2000进行更详细的说明。在外周环2000的周向一处设置有合缝部2100。并在外周环2000的外周面上形成有用于导入流体的凹部2220。
本参考例的外周环2000的构成是,对于截面为矩形的环形部件,形成上述的合缝部2100和凹部2220。但是,这仅仅是对形状的说明,并不意味着必须以截面为矩形的环形部件作为原材料,对其进行形成合缝部2100和凹部2220的加工。在成形出截面为矩形的环形部件后,再通过切削加工获得合缝部2100和凹部2220当然也是可以的。不过,也可以例如预先成形出具有合缝部2100的坯料,再通过切削加工得到凹部2220。如上述地,对制造方法没有特别限制。
特别参照图95~图97,对合缝部2100进行更详细的说明。图95为表示合缝部2100附近的立体图,图96为表示合缝部2100中切断部两侧中一侧的立体图,图97为表示合缝部2100中切断部两侧中另一侧的立体图。
对合缝部2100采用从外周面侧和两侧壁面侧观察均被切断成阶梯形状的所谓特殊阶梯切割。特殊阶梯切割具有以下特性,即,即使由于热胀冷缩导致外周环2000的周长发生变化,也能够保持稳定的密封性能。
对合缝部2100,在切断部两侧中一侧的外周侧上,于低压侧设置有第1嵌合凸部2111,并在高压侧设置有第1嵌合凹部2121。并且,对合缝部2100,在切断部两侧中另一侧的外周侧上,于低压侧设置有使第1嵌合凸部2111嵌入的第2嵌合凹部2122,并于高压侧设置有嵌入第1嵌合凹部2121的第2嵌合凸部2112。
此处所说的“高压侧”,为如后述地将外周环2000以正确方向(正向)安装时的高压侧(H);“低压侧”为将外周环2000以正确方向(正向)安装时的低压侧(L)。
这里,在第1嵌合凸部2111与第2嵌合凹部2122、以及第2嵌合凸部2122与第1嵌合凹部2121分别嵌合的状态下,第1嵌合凸部2111朝向高压侧的侧壁面2111a与第2嵌合凹部2122朝向低压侧的侧壁面2122a、第1嵌合凸部2111的内周面2111b与第2嵌合凹部2122的外周面2122b、第2嵌合凸部2112朝向低压侧的侧壁面2112a与第1嵌合凹部2121朝向高压侧的侧壁面2121a,以及第2嵌合凸部2112的内周面2112b与第1嵌合凹部2121的外周面2121b分别可自由滑动地接触。通过上述结构,使得无论外周环2000的周长如何变化,对轴向和径向也均发挥密封作用。
在本参考例的外周环2000中,在第2嵌合凸部2112的内周面2112b与低压侧的侧壁面2112a之间形成有安装方向检测用凹部2112d,在外周环2000被反向安装时,该安装方向检测用凹部2112d构成密封对象流体从高压侧泄漏到低压侧的流路的一部分。
在本参考例中,在除合缝部2100附近的整个圆周形成有凹部2220。关于凹部2220,与上述实施方式所说明的相同,因此省略其详细说明。
<密封装置使用时的机理>
特别参照图98和图99,说明本参考例的密封装置1000使用时的机理。图98表示引擎停止,密封装置1000左右两侧的区域无压差(或几乎无压差)、无负荷(或低负荷)的状态。图99表示引擎发动,在密封装置1000两侧,右侧区域的流体压力大于左侧区域的状态。
在将密封装置1000安装于环形槽4100的状态下,橡胶状弹性体制的内周环3100分别与外周环2000的内周面和环形槽4100的槽底面贴紧。并且,内周环3100在其弹性反作用力的作用下,发挥将外周环2000向外周面侧推压的作用。
因此,即使在无负荷状态下,外周环2000外周面中除凹部2220以外的部位(即低压侧凸部2210的部位与合缝部2100附近未形成凹部2220的部位)也保持与壳体5000的轴孔内周面接触的状态。
在引擎发动,产生压差的状态下,如图99所示,由于来自高压侧(H)的流体压力的作用,外周环2000被推压向低压侧(L),形成与环形槽4100低压侧(L)侧壁面贴紧的状态。当然,外周环2000保持着与壳体5000上轴孔的内周面接触(滑动)的状态。另外,内周环3100形成与环形槽4100低压侧(L)侧壁面贴紧的状态。
<本参考例的密封装置的优点>
根据本参考例的密封装置1000以及具备该密封装置的密封结构,与上述实施方式中所说明的密封装置及密封结构相比,具有以下优点。即,与上述参考例11和12的情形相同,在本参考例的情形下,作为合缝部2100也采用了上述的结构,由此可以简单地确认外周环2000是被正向安装还是被反向安装。参照图100和图101对该点进行说明。图100为外周环2000被正向安装时对合缝部2100附近的样子从斜方向观察所见的透视图;图101为外周环2000被反向安装时对合缝部2100附近的样子从斜方向观察所见的透视图。为方便说明,在图100中,用实线表示合缝部2100中切断部两侧中的一侧、用虚线表示另一侧;在图101中,用实线表示合缝部2100中切断部两侧中另一侧,用虚线表示一侧。在图100和图101中,图中前侧为高压侧(H),后侧为低压侧(L)。进而,在图100和图101中,虚线X表示环形槽4100低压侧(L)的侧壁面与轴4000的外周面之间的分界线的位置。
在第1嵌合凸部2111与第2嵌合凹部2122,以及第2嵌合凸部2112与第1嵌合凹部2121分别嵌合的状态下,在合缝部2100中,在切断部两侧中一侧的内周侧的端面2131与另一侧的内周侧的端面2132之间形成间隙SX。在第1嵌合凸部2111与第2嵌合凹部2122,以及第2嵌合凸部2112与第1嵌合凹部2121分别嵌合的状态下,在合缝部2100中,在第2嵌合凸部2112的前端面2112c与第1嵌合凹部2121的周向端面2121c之间形成间隙SY。进而,在第1嵌合凸部2111与第2嵌合凹部2122,以及第2嵌合凸部2112与第1嵌合凹部2121分别嵌合的状态下,在合缝部2100中,在第1嵌合凸部2111的前端面2111c与第2嵌合凹部2122的周向端面2122c之间形成间隙SZ。
如图100所示,当外周环2000被正向安装时,从高压侧(H)向低压侧(L),由上述间隙SX形成流路(参照图中箭头A)。但是,与通常的特殊阶梯切割情形相同,该间隙SX被环形槽4100低压侧(L)的侧壁面堵塞。因此未形成密封对象流体从高压侧(H)泄漏到低压侧(L)的流路。在本参考例中,由于在第2嵌合凸部2112上形成有安装方向检测用凹部2112d,因此形成从上述间隙SY流过安装方向检测用凹部2112d的流路(参照图中箭头B)。但是,该流路仅与上述间隙SX连接,因此不形成泄漏流路。
与此相对地,如图101所示,当外周环2000被反向安装时,形成上述间隙SX、安装方向检测用凹部2112d与间隙SY连通的状态。因此,以箭头A方向流动的密封对象流体通过安装方向检测用凹部2112d向间隙SY流动(参照图中箭头C)。如此,在外周环2000被反向安装时,形成密封对象流体从高压侧(H)泄漏到低压侧(L)的流路。
因此,在产生压差的状态下,可以通过测定流体的泄漏量来简单地确认外周环2000被正向安装还是被反向安装。
(参考例13的变形例)
图102中表示有本发明参考例13的变形例。本变形例中,表示在上述参考例13所示结构中外周环的合缝部的变形例。其他结构及作用与参考例13相同,因此对相同结构部分使用相同附图标记,并省略其说明。
在本变形例的外周环2000中,也在周向一处设置有合缝部2100。此外,本变形例的外周环2000的合缝部2100的基本结构与上述参考例13相同。但是,本变形例的情形下,将合缝部2100中切断部两侧中另一侧的内周侧的端面2132制成阶梯面。即,通过低压侧端面2132a与相比低压侧端面2132a在周向上突出的高压侧端面2132b,使端面2132形成阶梯面。其余的合缝部2100结构、关于凹部2220的结构,以及与内周环3100共同安装于环形槽4100内这一点,与上述参考例13相同。
在本变形例中,由于高压侧端面2132b向周向突出,因此从该高压侧端面2132b到第2嵌合凸部2112的前端面2112c的距离变小。由此,即使切断部两侧中一侧的内周侧的端面2131与另一侧的内周侧的高压侧端面2132b贴紧,也形成上述参考例13中所说明的间隙SY。另外,由于端面2132为阶梯面,因此即使切断部两侧中一侧的内周侧的端面2131与另一侧的内周侧的高压侧端面2132b贴紧,在上述参考例13中所说明的间隙SX中,在切断部两侧中一侧的内周侧的端面2131与另一侧的内周侧的低压侧端面2132a之间也形成间隙。因此当外周环2000被反向安装时,即使切断部两侧中一侧的内周侧的端面2131与另一侧的内周侧的高压侧端面2132b贴紧,也形成使密封对象流体从高压侧(H)泄露到低压侧(L)的流路。
因此,在产生压差的状态下,通过测定流体的泄漏量,可以简单地确认外周环2000是被正向安装还是被反向安装。
(参考例14)
(概要)
本发明参考例14的密封装置,其被安装在设于轴外周的环形槽内,对相对旋转的所述轴与壳体之间的环形间隙进行密封,保持流体压力发生变化的密封对象区域内的流体压力,其特征在于,包括:
树脂制的外周环,其与所述环形槽低压侧的侧壁面贴紧,且相对于所述壳体的穿过有所述轴的轴孔内周面滑动;和
橡胶状弹性体制的内周环,其分别与所述外周环的内周面和所述环形槽的槽底面贴紧,向外周面侧推压所述外周环,
在所述外周环的外周面形成有从高压侧端部延伸到未到达低压侧端部的位置、并从高压侧导入流体的凹部,并且
在所述外周环上设置有嵌合部,当所述外周环被正向安装时,所述嵌合部与设置于所述环形槽的被嵌合部嵌合,使该外周环以正确姿势被安装;当所述外周环被反向安装时,所述嵌合部不与所述被嵌合部嵌合,使该外周环无法以正确姿势被安装。
另外,本发明参考例14的密封结构,其特征在于,包括:
相对旋转的轴与壳体;以及
密封装置,其被安装在设于轴外周的环形槽内,对相对旋转的所述轴与壳体之间的环形间隙进行密封,保持流体压力发生变化的密封对象区域内的流体压力,其中,
所述密封装置包括
树脂制的外周环,其与所述环形槽低压侧的侧壁面贴紧,且相对于所述壳体的穿过有所述轴的轴孔内周面滑动;和
橡胶状弹性体制的内周环,其分别与所述外周环的内周面和所述环形槽的槽底面贴紧,向外周面侧推压所述外周环,
在所述外周环的外周面形成有从高压侧端部延伸到未到达低压侧端部的位置、并从高压侧导入流体的凹部,并且
在所述环形槽内设置有被嵌合部,在所述外周环上设置有与该被嵌合部嵌合的嵌合部,
当所述外周环被正向安装时,所述嵌合部与设置于所述环形槽的被嵌合部嵌合,由此使该外周环以正确姿势被安装,
当所述外周环被反向安装时,所述嵌合部不与所述被嵌合部嵌合,由此使该外周环无法以正确姿势被安装。
根据本发明参考例的密封结构和密封装置,与上述实施方式所说明的密封结构和密封装置相比,具有以下优点。即,在本参考例中,当外周环被正向安装时,嵌合部与被嵌合部嵌合,由此使该外周环以正确姿势被安装。但当外周环被反向安装时,嵌合部不与被嵌合部嵌合,该外周环无法以正确姿势被安装。因此能够抑制外周环被反向安装。
(具体例)
以下参照图103及图104,对本发明参考例14的密封装置和密封结构进行更具体的说明。图103是表示本发明参考例14的密封装置被安装于环形槽的状态的、从外周面侧观察所见的图的一部分,图104是图103中的A-A截面图。
本参考例的密封装置和密封结构的特征性结构可适用于上述实施方式和实施例1~4、参考例1~4和9。这里以适用于参考例1的情形为例进行说明。由于其基本结构与上述实施方式、各参考例和各实施例相同,因此对相同组成部分使用相同附图标记,并适当省略其说明。
与上述参考例11所说明的相同,在上述实施方式、各参考例和各实施例的密封装置1000中,需要防止外周环2000被反向安装。在上述参考例11~13中,说明了以下情形,即,对外周环2000的结构进行设计,使得在产生压差的状态下,通过测量流体的泄露量,来简单地确认外周环2000是被正向安装还是被反向安装。
与此相对地,在本参考例中,说明下述情形,即,对外周环2000等的结构进行设计,使得外周环2000在结构上无法被反向安装。其基本结构与作用效果等与上述参考例1所说明的相同,因此省略其说明。
本参考例的外周环2000中,在设置有低压侧凸部2210一侧的对侧的侧壁面设置有作为嵌合部的凹部2520。也就是说,在发生压差时成为高压侧(H)的侧壁面设置有凹部2520。在环形槽4130内,在发生压差时成为高压侧(H)的侧壁面设置有作为被嵌合部的凸部4131。
通过上述结构,当外周环2000被安装于环形槽4130内时,通过将凹部2520安装成与凸部4131嵌合,可以使外周环2000以正确姿势安装。这里,即使试图将外周环2000反向安装,也会由于凸部4131的阻碍,而使外周环2000无法以正确姿势安装。因此能够防止误将外周环2000反向安装。另外,在本参考例中,由于通过凹部2520与凸部4131的嵌合而发挥阻止旋转的效果,因此能够更切实地抑制外周环2000相对于轴4000旋转。
对于凹部2520和凸部4131的个数没有特别限定,可以为单个或多个。
(参考例15)
关于概要说明,由于与上述参考例14相同,因此省略其说明。
(具体例)
以下参照图105~图108,对本发明参考例15的密封装置和密封结构进行更具体的说明。图105是表示本发明参考例15的密封装置被安装在环形槽内的状态的、从外周面侧观察所见的图的一部分,图106是图105中B-B截面图。
本参考例的密封装置和密封结构的特征性结构可适用于上述实施方式和实施例1~4、和参考例1~9。这里以适用于参考例1的情形为例进行说明。由于其基本结构与上述实施方式、各参考例和各实施例相同,因此对相同组成部分使用相同附图标记,并适当省略其说明。
在本参考例中,与上述参考例14的情形相同,说明了以下情形,即对外周环2000等的结构进行设计,使得外周环2000在结构上无法被反向安装。其基本结构与作用效果等与上述参考例1所说明的相同,因此省略其说明。
在上述参考例14中,说明了在外周环的侧壁面设置凹部,在环形槽的侧壁面设置凸部的情形的结构,但在本参考例中,说明在外周环的侧壁面设置凸部,在环形槽的侧壁面设置凹部的情形的结构。
在本参考例的外周环2000中,在设置有低压侧凸部2210一侧的对侧侧壁面设置有作为嵌合部的凸部2510。也就是说,在发生压差时形成高压侧(H)的侧壁面设置有凸部2510。并且,在环形槽4140中,在发生压差时形成高压侧(H)的侧壁面设置有作为被嵌合部的凹部4141。在图示的例子中,凸部2510的厚度与外周环2000本体部分的材质厚度相同。凹部4141的深度与环形槽4140的深度相同。
通过上述结构,当将外周环2000安装于环形槽4140时,通过安装成将凸部2510嵌合于凹部4141,可以使外周环2000以正确姿势被安装。这里,即使要将外周环2000反向安装,也会由于凸部2510的阻挡而使外周环2000无法以正确姿势安装。因此能够防止误将外周环2000反向安装。在本参考例中,通过凸部2510与凹部4141嵌合,还发挥阻止转动的作用。
对于凸部2510和凹部4141的个数没有特别限定,可以为单个也可以为多个。
图107为图106所示例的变形例。图107相当于图105中B-B截面。该图示例中的外周环2000与图106所示外周环2000为相同结构。
在图107所示的例子中,在环形槽4150中,在发生压差时形成高压侧(H)的侧壁面设置有作为被嵌合部的凹部4151。该凹部4151的深度不同于图106所示例子的情形,要小于环形槽4150的深度,被设定为外周环2000的材质厚度左右的深度。在该图示例子中,也能获得与图106所示例子的情形相同的效果。在该图107所示例子的情形中,还具有抑制外周环2000向图中顺时针方向倾斜的效果。
图108也为图106所示例子的变形例。图108相当于图105中B-B截面。
在该图示的外周环2000的情形中,凸部2511仅在外周面侧附近突出,凸部2511的厚度小于外周环2000本体部分的材质厚度。该图示例子中的凹部4161的深度比环形槽4160的深度小,其深度为凸部2511的材质厚度左右。在本图示的例子中,也能够获得与107所示例子的情形相同的效果。在图108所示的例子中,也可采用在整个圆周上设置凸部2511和凹部4161的结构。也就是说,可以不将其在周向上部分地设置成单个或多个,而是使凸部2511形成环形凸部,凹部4161形成环形凹部。此时,无法发挥阻止转动的效果,但具有特别易于进行用于形成凹部4161的加工的优点。
(参考例16)
关于概要说明,由于与上述参考例14相同,因此省略其说明。
(具体例)
以下参照图109~图110,对本发明参考例16的密封装置和密封结构进行更具体的说明。图109是表示本发明参考例16的密封装置被安装在环形槽内的状态的、从外周面侧观察所见的图的一部分,图110是图109中CC截面图。
本参考例的密封装置和密封结构的特征性结构可适用于上述实施方式和实施例1~4、参考例1~4和9。这里以适用于参考例1的情形为例进行说明。由于其基本结构与上述实施方式、各参考例和各实施例相同,因此对相同组成部分使用相同附图标记,并适当省略其说明。
在本参考例中,与上述参考例14的情形相同,说明了以下情形,即对外周环2000等的结构进行设计,使得外周环2000在结构上无法被反向安装。其基本结构与作用效果等与上述参考例1所说明的相同,因此省略其说明。
在上述参考例14中,说明了在外周环的侧壁面设置凹部,在环形槽的侧壁面设置凸部的情形的结构,但在本参考例中,说明在外周环的内周面的高压侧设置凸部,在环形槽的槽底面的高压侧设置凹部的情形的结构。
在本参考例的外周环2000中,在内周面上设置有低压侧凸部2210一侧的对侧附近设置有作为嵌合部的凸部2314。也就是说,在内周面上发生压差时形成高压侧(H)的一侧设置有凸部2314。并且,在环形槽4170的槽底面,在发生压差时形成高压侧(H)的一侧设置有作为被嵌合部的凹部4171。
通过上述结构,当将外周环2000安装于环形槽4170时,通过安装成将凸部2314嵌合于凹部4171,可以使外周环2000以正确姿势被安装。这里,即使要将外周环2000反向安装,也会由于凸部2314的阻挡而使外周环2000无法以正确姿势安装。因此能够防止误将外周环2000反向安装。在本参考例中,通过凸部2314与凹部4171嵌合,还发挥阻止转动的作用。
对于凸部2314和凹部4171的个数没有特别限定,可以为单个也可以为多个。
另外,在本参考例的情形中,也可以采用在整个圆周上设置凸部2314和凹部4171的结构。也就是说,可以不将其在周向上部分地设置单个或多个,而是使凸部2314形成环形凸部,凹部4171形成环形凹部。此时,无法发挥阻止转动的效果,但具有特别易于进行用于形成凹部4171的加工的优点。
(参考例17)
关于概要说明,由于与上述参考例14相同,因此省略其说明。
(具体例)
以下参照图111~图112,对本发明参考例17的密封装置和密封结构进行更具体的说明。图111是表示本发明参考例17的密封装置被安装在环形槽内的状态的、从外周面侧观察所见的图的一部分,图112是图111中DD截面图。
本参考例的密封装置和密封结构的特征性结构可适用于上述实施方式和实施例1~4、参考例1~8、10。这里以适用于参考例1的情形为例进行说明。由于其基本结构与上述实施方式、各参考例和各实施例相同,因此对相同组成部分使用相同附图标记,并适当省略其说明。
在本参考例中,与上述参考例14的情形相同,说明了以下情形,即对外周环2000等的结构进行设计,使得外周环2000在结构上无法被反向安装。其基本结构与作用效果等与上述参考例1所说明的相同,因此省略其说明。
在上述参考例16中,说明了在外周环的内周面的高压侧设置凸部,在环形槽槽底面的高压侧设置凹部的情形的结构,但在本参考例中,说明在外周环的内周面的低压侧设置凸部,在环形槽的槽底面的低压侧设置凹部的情形的结构。
在本参考例的外周环2000中,在内周面上设置有低压侧凸部2210一侧附近设置有作为嵌合部的凸部2315。也就是说,在内周面上发生压差时形成低压侧(L)的一侧设置有凸部2315。并且,在环形槽4180的槽底面,在发生压差时形成低压侧(L)的一侧设置有作为被嵌合部的凹部4181。
通过上述结构,当将外周环2000安装于环形槽4180时,通过安装成将凸部2315嵌合于凹部4181,可以使外周环2000以正确姿势被安装。这里,即使要将外周环2000反向安装,也会由于凸部2315的阻挡而使外周环2000无法以正确姿势安装。因此能够防止误将外周环2000反向安装。在本参考例中,通过凸部2315与凹部4181嵌合,还发挥阻止转动的作用。
对于凸部2315和凹部4181的个数没有特别限定,可以为单个也可以为多个。
另外,在本参考例的情形中,也可以采用在整个圆周上设置凸部2315和凹部4181的结构。也就是说,可以不将其在周向上部分地设置单个或多个,而是使凸部2315形成环形凸部,凹部4181形成环形凹部。此时,无法发挥阻止转动的效果,但具有特别易于进行用于形成凹部4181的加工的优点。
(参考例18)
(概要)
本发明参考例18的密封装置,其被安装在设于轴外周的环形槽内,对相对旋转的所述轴与壳体之间的环形间隙进行密封,保持流体压力发生变化的密封对象区域内的流体压力,其特征在于,包括:
树脂制的外周环,其与所述环形槽低压侧的侧壁面贴紧,且相对于所述壳体的穿过有所述轴的轴孔内周面滑动;和
橡胶状弹性体制的内周环,其分别与所述外周环的内周面和所述环形槽的槽底面贴紧,向外周面侧推压所述外周环,
在所述外周环的外周面,在整个圆周上形成有从高压侧端部延伸到未到达低压侧端部的位置、并从高压侧导入流体的凹部。
另外,本发明参考例18的密封结构,其特征在于,包括:
相对旋转的轴与壳体;以及
密封装置,其被安装在设于轴外周的环形槽内,对相对旋转的所述轴与壳体之间的环形间隙进行密封,保持流体压力发生变化的密封对象区域内的流体压力,其中,
所述密封装置包括
树脂制的外周环,其与所述环形槽低压侧的侧壁面贴紧,且相对于所述壳体的穿过有所述轴的轴孔内周面滑动;和
橡胶状弹性体制的内周环,其分别与所述外周环的内周面和所述环形槽的槽底面贴紧,向外周面侧推压所述外周环,
在所述外周环的外周面,在整个圆周上形成有从高压侧端部延伸到未到达低压侧端部的位置、并从高压侧导入流体的凹部,并且
在所述轴孔的内周面上的、当所述外周环被正向安装时与所述凹部对置的位置设置有突出部,所述突出部朝内周面侧突出到未到达所述凹部的底面的位置,并且当所述外周环被反向安装于所述环形槽内,且所述轴被安装在轴孔内时,所述突出部与所述外周环外周面侧上的、未形成所述凹部而残留的外周凸部相干涉,由此使所述轴无法被安装于正规位置。
根据本参考例的密封装置,得到与上述实施方式所说明的密封装置相同的作用效果。另外,根据本参考例的密封结构,与上述实施方式所说明的密封结构相比具有以下优点。即,在本参考例中,通过在壳体轴孔内周面设置突出部,使得当误将外周环反向安装时,无法将轴安装于正规位置。由此可防止外周环被反向安装。
(具体例)
以下,参照图113~图118,对本发明参考例18的密封装置和密封结构进行更具体的说明。由于其基本构成与上述实施方式、各参考例和各实施例相同,因此对相同组成部分使用相同附图标记,并适当省略其说明。
本参考例的密封装置1000包括树脂制的外周环2000和橡胶状弹性体制的内周环3100。本参考例的内周环3100为截面形状呈圆形的所谓O环。但是内周环3100不限于O环,也可采用角环等其他密封环。
在外周环2000与内周环3100被组合在一起的状态下,如上述实施方式所说明的,外周环2000外周面的周长大于壳体5000上轴孔内周面的周长。对于外周环2000单体而言,如上述实施方式所说明的,其外周面的周长小于壳体5000的轴孔内周面的周长。
<外周环>
特别参照图113~图115,对本发明参考例的外周环2000进行更详细的说明。在外周环2000的外周面的整个圆周上设置有用于导入流体的凹部2220。也就是说,在外周环2000的外周面高压侧设置有环形的凹部2220。
本参考例的外周环2000的构成是,对于截面为矩形的环形部件,形成上述的凹部2220。但是,这仅仅是对形状的说明,并不意味着必须以截面为矩形的环形部件作为原材料,对其进行形成凹部2220的加工。在成形出截面为矩形的环形部件后,再通过切削加工获得凹部2220当然也是可以的。不过,也可以成形出具有凹部2220的外周环2000。如上述地,对制造方法没有特别限制。
凹部2220被形成为从高压侧的端部延伸到未到达低压侧端部的位置。更具体地,该凹部2220延伸到低压侧的端部附近。凹部2220的底面为与外周面2000的内周面同心的面。
凹部2220的深度越浅,设置有低压侧凸部2210的部位刚性越高。另一方面,由于低压侧凸部2210因滑动而磨损,因此凹部2220的深度随时间而变浅。因此,若凹部2220的深度过浅,则无法导入流体。因此,优选考虑以下两点,即上述的刚性、以及即使磨损随时间加剧也保持流体的导入,来设定凹部2220的初始深度。例如,外周环2000的材质厚度为1.7mm时,可以将凹部2220的深度设定为约0.1mm以上、0.3mm以下。另外,低压侧凸部2210的宽度越小,越能降低转矩,但若是宽度过小,则密封性和耐久性下降。因此,优选根据使用环境等,在能够维持密封性和耐久性的前提下,将该宽度尽可能地减小。例如,外周环2000的宽度(轴向长度)的总尺寸为1.9mm时,可以将低压侧凸部2210的宽度设定为约0.3mm以上、0.7mm以下。
<密封装置使用时的机理>
特别参照图116和图117,说明本参考例的密封装置1000使用时的机理。图116表示引擎停止,密封装置1000左右两侧的区域无压差(或几乎无压差)、无负荷(或低负荷)的状态。图117表示引擎发动,在密封装置1000两侧,右侧区域的流体压力大于左侧区域的状态。
在密封装置1000被安装于环形槽4100的状态下,橡胶状弹性体制的内周环3100分别与外周环2000的内周面和环形槽4100的槽底面贴紧。并且,内周环3100在其弹性反作用力的作用下,发挥将外周环2000向外周面侧推压的作用。
因此,即使在无负荷状态下,外周环2000外周面中除凹部2220以外的部位(即低压侧凸部2210的部位)保持与壳体5000的轴孔内周面接触的状态。
在引擎发动,产生压差的状态下,如图117所示,通过来自高压侧(H)的流体压力的作用,外周环2000被推压向低压侧(L),形成与环形槽4100的低压侧(L)的侧壁面贴紧的状态。当然,外周环2000保持着与壳体5000上轴孔的内周面接触(滑动)的状态。内周环3100也形成与环形槽4100低压侧(L)的侧壁面贴紧的状态。
<本参考例的密封装置和密封结构的优点>
在本参考例的密封装置1000中,也能够获得与上述实施方式所说明的密封装置的情形相同的作用效果。
这里,与上述参考例11所说明的相同,在密封装置1000中,需要防止外周环2000被反向安装。因此在本参考例中,通过对壳体5000的轴孔内周面的结构进行设计,来防止外周环2000被反向安装。以下对该点进行说明。
在本参考例中,如图116和图117所示,在壳体5000的轴孔内周面上,对于当外周环2000被正向安装时与凹部2220对置的位置,采用设置突出部的结构。更具体地,将轴孔的内周面形成为由大径部5110和内径小于大径部5110的小径部5120所形成的阶梯面。大径部5110相当于外周环2000的低压侧凸部2210所滑动的部位。小径部5120相当于当外周环2000被正向安装时在与凹部2220对置的位置上所设置的上述突出部。该小径部5120朝内周面侧突出到未到达凹部2220底面的位置。通过上述结构,当外周环2000被反向安装于环形槽4100内,并且轴4000朝图118中箭头X方向对轴孔内进行安装时,低压侧凸部2210与小径部5120(更具体地,大径部5110与小径部5120间的阶梯面5130)发生干涉。因此无法将轴4000安装于正规位置。由此可以获知外周环2000相对环形槽4100被错误地反向安装。通过上述机理,可以防止外周环2000被反向安装。
在本参考例中,说明了作为设置于壳体5000的轴孔内周面的突出部,由阶梯面来构成轴孔内周面的情形。但是,突出部的结构不限于此。总的来说,可以这样做,即,当外周环2000被反向安装于环形槽4100内,并且将轴4000对轴孔内进行安装时,低压侧凸部2210与突出部发生干涉,由此使轴4000无法安装于正规位置。因此该突出部可以包括设置在周向上的单个或多个突起。另外,也可以为相对轴向部分地设置的突起。此情形下,可以在周向上部分地设置单个或多个该突起,也可以形成为环形突起。
另外,为提高外周环2000的安装性能,可以在外周环2000的周向一处设置纵切割、斜切割等的合缝部。
(参考例19)
(概要)
本发明参考例19的密封装置,其被安装在设于轴外周的环形槽内,对相对旋转的所述轴与壳体之间的环形间隙进行密封,保持流体压力发生变化的密封对象区域内的流体压力,其特征在于,包括:
树脂制的外周环,其与所述环形槽低压侧的侧壁面贴紧,且相对于所述壳体的穿过有所述轴的轴孔内周面滑动;和
橡胶状弹性体制的内周环,其分别与所述外周环的内周面和所述环形槽的槽底面贴紧,向外周面侧推压所述外周环,
在所述外周环的外周面上形成有从高压侧端部延伸到未到达低压侧端部的位置、并从高压侧导入流体的凹部。
并且,所述内周环为从轴线所在面截取的截面形状为V字形状的环形部件,其对所述环形槽的槽底面形成一处环形密封部,并且对所述外周环的内周面形成两处环形密封部。
根据本参考例的密封装置,与上述实施方式中所说明的密封装置相比,具有以下优点。即,在本参考例中,内周环与外周环在多处进行接触。因此即使在未作用流体压力,或几乎未作用流体压力的状态下也能够稳定地保持外周环。另外,在流体压力升高,压差增大的状态下,内周环形成在轴向上压缩变形并向低压侧发生移动的状态。由此,在外周环的内周面的低压侧部位处,内周环向外周面侧推压外周环。因此可以使外周环与轴孔内周面的密封性更稳定。
(具体例)
以下,参照图119~图120,对本发明参考例19的密封装置和密封结构进行更具体的说明。由于内周环以外的构成和作用与上述实施方式相同,因此对相同组成部分使用相同附图标记,并适当省略其说明。
本参考例的内周环3110由丙烯酸酯橡胶(ACM)、氟橡胶(FKM)和氢化丁腈橡胶(HNBR)等橡胶状弹性体构成。另外,本参考例的内周环3110为从轴线所在面截取的截面形状为V字形状的环形部件。“轴线”为内周环3110的中心轴线,在将内周环3110安装于环形槽4100的状态下,与轴4000的中心轴线一致。内周环3110相对轴向的中心面为对称形状。
这样构成的内周环3110在使用时与外周环2000的内周面和环形槽4100的槽底面分别贴紧。并且内周环3110通过其弹性反作用力发挥将外周环2000向外周面侧推压的作用。内周环3110对环形槽4100的槽底面形成一处环形的密封部3113,并对外周环2000的内周面形成两处环形的密封部3111、3112。
这里,在无负荷状态下,如图119所示,由于左右的区域无压差,因此内周环3110可形成从环形槽4100的图中左侧的侧壁面脱离的状态。在引擎发动,产生压差的状态下,如图120所示,由于来自高压侧(H)的流体压力的作用,内周环3110形成与环形槽4100低压侧(L)的侧壁面贴紧的状态。此时,内周环3110形成被夹持在高压侧(H)的流体压力与环形槽4100低压侧(L)的侧壁面之间的状态,从而发生变形使得外周侧的两处环形密封部3111、3112之间变窄。
如上述地,在本参考例的密封装置中,内周环3110相对轴向中心面为对称形状,因此在被安装于环形槽4100时不需考虑朝向。另外,由于内周环3110与外周环2000在多处接触,因此即使在未作用流体压力,或几乎未作用流体压力的状态下也能够稳定地保持外周环2000。在流体压力升高,压差增大的状态下,内周环3110形成在轴向上压缩变形并向低压侧(L)发生移动的状态。由此,在外周环2000内周面的低压侧(L)部位处,内周环3110向外周面侧推压外周环2000。因此可以使外周环2000与轴孔内周面的密封性更稳定。
本参考例所说明的内周环3110可适用于上述各参考例和各实施例中的、记载有“不限于O环,也可采用角环等其他密封环”内容的各种参考例和实施例。
(参考例20)
(概要)
本发明参考例20的密封装置,其被安装在设于轴外周的环形槽内,对相对旋转的所述轴与壳体之间的环形间隙进行密封,保持流体压力发生变化的密封对象区域内的流体压力,其特征在于,包括:
树脂制的外周环,其与所述环形槽低压侧的侧壁面贴紧,且相对于所述壳体的穿过有所述轴的轴孔内周面滑动;和
橡胶状弹性体制的内周环,其分别与所述外周环的内周面和所述环形槽的槽底面贴紧,向外周面侧推压所述外周环,
在所述外周环的外周面上形成有从高压侧端部延伸到未到达低压侧端部的位置、并从高压侧导入流体的凹部。
并且,所述内周环为从轴线所在面截取的截面形状为X字形状的环形部件,其对所述环形槽的槽底面形成两处环形密封部,并且对所述外周环的内周面形成两处环形密封部。
根据本参考例的密封装置,与上述实施方式中所说明的密封装置相比,具有以下优点。即,在本参考例中,使内周环形成为从轴线所在面截取的截面形状为X字形状,由此,可在将内周环安装于环形槽时,不容易发生扭转。另外,由于内周环分别与外周环和槽底面在两处发生接触,因此可以减少内周环对外周环内周面的推压力分布的偏差。因此,在未作用流体压力,几乎未作用流体压力的状态下,或即使在流体压力高、压差高的状态下,均能稳定地保持外周环。
(具体例)
以下,参照图121~图122,对本发明参考例20的密封装置和密封结构进行更具体的说明。由于内周环以外的构成和作用与上述实施方式相同,因此对相同组成部分使用相同附图标记,并适当省略其说明。
本参考例的内周环3120由丙烯酸酯橡胶(ACM)、氟橡胶(FKM)和氢化丁腈橡胶(HNBR)等橡胶状弹性体构成。另外,本参考例的内周环3120为从轴线所在面截取的截面形状为X字形状的环形部件。“轴线”为内周环3120的中心轴线,在将内周环3120安装于环形槽4100的状态下,与轴4000的中心轴线一致。内周环3120相对轴向的中心面为对称形状。
这样构成的内周环3120在使用时与外周环2000的内周面和环形槽4100的槽底面分别贴紧。并且内周环3120通过其弹性反作用力发挥将外周环2000向外周面侧推压的作用。内周环3120对环形槽4100的槽底面形成两处环形的密封部3123、3124,并对外周环2000的内周面形成两处环形的密封部3121、3122。
这里,在无负荷状态下,如图121所示,由于左右的区域无压差,因此内周环3120可形成从环形槽4100的图中左侧的侧壁面脱离的状态。在引擎发动,产生压差的状态下,如图122所示,由于来自高压侧(H)的流体压力的作用,内周环3120形成与环形槽4100低压侧(L)的侧壁面贴紧的状态。此时,内周环3120形成被夹持在高压侧(H)的流体压力与环形槽4100低压侧(L)的侧壁面之间的状态,从而发生变形使得外周侧的两处环形密封部3121、3122之间、以及内周侧的两处环形密封部3123、3124之间变窄。
如上述,在本参考例的密封装置中,使内周环3120形成为从轴线所在的面截取的截面形状为X字形状,由此,当将内周环3120安装于环形槽4100时,不容易发生扭转。另外,由于内周环3120相对轴向中心面为对称形状,因此在被安装于环形槽4100时不需考虑朝向。由于内周环3120分别与外周环2000的内周面和环形槽4100的槽底面在两处发生接触,因此可以减少内周环3120对外周环2000内周面的推压力分布的偏差。因此,即使在未作用流体压力,或几乎未作用流体压力的状态下,或即使在流体压力高、压差高的状态下,均稳定地保持外周环2000。
本参考例所说明的内周环3120可适用于上述各参考例和各实施例中的、记载有“不限于O环,也可采用角环等其他密封环”内容的各种参考例和实施例。
(参考例21)
(概要)
本发明参考例21的密封装置,其被安装在设于轴外周的环形槽内,对相对旋转的所述轴与壳体之间的环形间隙进行密封,保持流体压力发生变化的密封对象区域内的流体压力,其特征在于,包括:
树脂制的外周环,其与所述环形槽低压侧的侧壁面贴紧,且相对于所述壳体的穿过有所述轴的轴孔内周面滑动;和
橡胶状弹性体制的内周环,其分别与所述外周环的内周面和所述环形槽的槽底面贴紧,向外周面侧推压所述外周环,
在所述外周环的外周面上形成有从高压侧端部延伸到未到达低压侧端部的位置、并从高压侧导入流体的凹部。
并且,所述内周环为从轴线所在面截取的截面形状为y字形状的环形部件,其对所述环形槽的槽底面形成两处环形密封部,并且对所述外周环的内周面形成一处环形密封部,
将该内周环配置为,面对高压侧的面形成仅从高压侧向低压侧直径扩大的锥面。
根据本参考例的密封装置,与上述实施方式中所说明的密封装置相比,具有以下优点。即,在本参考例中,通过将内周环形成如上述的结构,使得在流体压力高、压差高的状态下,对内周环作用向内周面侧的力。因此可以抑制内周环对外周环向外周面侧的推压力。因此,可抑制伴随流体压力升高而产生的外周环对外周面侧的压力的升高,能够将滑动转矩抑制得较低。
(具体例)
以下,参照图123和图124,对本发明参考例21的密封装置和密封结构进行更具体的说明。由于内周环以外的构成和作用与上述实施方式相同,因此对相同组成部分使用相同附图标记,并适当省略其说明。
本参考例的内周环3130由丙烯酸酯橡胶(ACM)、氟橡胶(FKM)和氢化丁腈橡胶(HNBR)等橡胶状弹性体构成。另外,本参考例的内周环3130为从轴线所在面截取的截面形状为y字形状的环形部件。“轴线”为内周环3130的中心轴线,在将内周环3130安装于环形槽4100的状态下,与轴4000的中心轴线一致。关于将内周环3130从上述面剖开的截面形状,当然是在切断部两侧中一侧的截面形状形成y字形状,另一侧的截面形状形成y字的镜像形状。
这样构成的内周环3130在使用时与外周环2000的内周面和环形槽4100的槽底面分别贴紧。并且内周环3130通过其弹性反作用力发挥将外周环2000向外周面侧推压的作用。内周环3130对环形槽4100的槽底面形成两处环形的密封部3132、3133,并对外周环2000的内周面形成一处环形的密封部3131。在本参考例中,将内周环3130配置成y字的长直线形部分朝向高压侧(H)。由此,内周环3130面对高压侧(H)的面形成仅从高压侧(H)向低压侧(L)直径扩大的锥面。
这里,在无负荷状态下,如图123所示,由于左右的区域无压差,因此内周环3130可形成从环形槽4100的图中左侧的侧壁面脱离的状态。在引擎发动,产生压差的状态下,如图124所示,由于来自高压侧(H)的流体压力的作用,内周环3130形成与环形槽4100低压侧(L)的侧壁面贴紧的状态。此时,内周环3130形成被夹持在高压侧(H)的流体压力与环形槽4100低压侧(L)的侧壁面之间的状态,从而发生变形使得内周侧的两处环形密封部3132、3133之间变窄。
如上述地,在本参考例的密封装置中,内周环3130面对高压侧(H)的面形成仅从高压侧(H)向低压侧(L)直径扩大的锥面。由此,在流体压力高、压差高的状态下,对内周环3130作用向内周面侧的力。因此可以抑制内周环3130对外周环2000向外周面侧的推压力。因此,可抑制伴随流体压力升高而产生的外周环2000对外周面侧的压力的升高,能够将滑动转矩抑制得较低。
本参考例所说明的内周环3130可适用于上述各参考例和各实施例中的、记载有“不限于O环,也可采用角环等其他密封环”内容的各种参考例和实施例。
(参考例22)
(概要)
本发明参考例22的密封装置,其被安装在设于轴外周的环形槽内,对相对旋转的所述轴与壳体之间的环形间隙进行密封,保持流体压力发生变化的密封对象区域内的流体压力,其特征在于,包括:
树脂制的外周环,其与所述环形槽低压侧的侧壁面贴紧,且相对于所述壳体的穿过有所述轴的轴孔内周面滑动;和
橡胶状弹性体制的内周环,其分别与所述外周环的内周面和所述环形槽的槽底面贴紧,向外周面侧推压所述外周环,
在所述外周环的外周面上形成有从高压侧端部延伸到未到达低压侧端部的位置、并从高压侧导入流体的凹部。
并且,所述内周环为从轴线所在面截取的截面形状为C字形状的环形部件,其对所述环形槽的槽底面形成一处环形密封部,并且对所述外周环的内周面形成一处环形密封部,
该内周环被配置成所述C字的开口侧朝向低压侧。
根据本参考例的密封装置,与上述实施方式中所说明的密封装置相比,具有以下优点。即,在本参考例中,通过将内周环形成上述结构,与采用O环作为内周环时相比能够将外径尺寸设置得较大,并能够将内径尺寸设置得较小,可以增加内周环对外周环和环形槽槽底面的接触面积。因此,即使在未作用流体压力,或几乎未作用流体压力的状态下,也稳定地保持外周环。由于内周环内部中空,因此内部侧易于变形。因此即使在流体压力高、压差高的状态下,也可以通过内周环自体发生变形来抑制内周环对外周环向外周面侧的推压力。因此可抑制伴随流体压力升高而产生的外周环对外周面侧的压力的升高,能够将滑动转矩抑制得较低。
(具体例)
以下,参照图125和图126,对本发明参考例22的密封装置和密封结构进行更具体的说明。由于内周环以外的构成和作用与上述实施方式相同,因此对相同组成部分使用相同附图标记,并适当省略其说明。
本参考例的内周环3140由丙烯酸酯橡胶(ACM)、氟橡胶(FKM)和氢化丁腈橡胶(HNBR)等橡胶状弹性体构成。另外,本参考例的内周环3140为从轴线所在面截取的截面形状为C字形状的环形部件。“轴线”为内周环3140的中心轴线,在将内周环3140安装于环形槽4100的状态下,与轴4000的中心轴线一致。关于将内周环3140从上述面剖开的截面形状,当然是在切断部两侧中一侧的截面形状形成C字形状,另一侧的截面形状形成C字的镜像形状。
这样构成的内周环3140在使用时与外周环2000的内周面和环形槽4100的槽底面分别贴紧。并且内周环3140通过其弹性反作用力发挥将外周环2000向外周面侧推压的作用。内周环3140对环形槽4100的槽底面形成一处环形的密封部3142,并对外周环2000的内周面形成一处环形的密封部3141。在本参考例中,C字的开口侧朝向低压侧(L)配置。
这里,在无负荷状态下,如图125所示,由于左右的区域无压差,因此内周环3140可形成从环形槽4100的图中左侧的侧壁面脱离的状态。在引擎发动,产生压差的状态下,如图126所示,由于来自高压侧(H)的流体压力的作用,内周环3140形成与环形槽4100低压侧(L)的侧壁面贴紧的状态。此时,内周环3140形成被夹持在高压侧(H)的流体压力与环形槽4100低压侧(L)的侧壁面之间的状态,从而以轴向上被压缩的方式发生变形。
如上述地,本参考例的密封装置中,作为内周环3140,采用从轴线所在面截取的截面形状为C字形状的环形部件。由此,与采用O环作为内周环时相比能够将外径尺寸设置得较大,并能够将内径尺寸设置得较小。从而可以增加内周环3140对外周环2000和环形槽4100槽底面的接触面积。因此,即使在未作用流体压力,或几乎未作用流体压力的状态下,也稳定地保持外周环2000。
由于内周环3140内部中空,因此内部侧易于变形。因此即使在流体压力高、压差高的状态下,也可以通过内周环3140自体发生变形来抑制内周环3140对外周环2000向外周面侧的推压力。因此可抑制伴随流体压力升高而产生的外周环2000对外周面侧的压力的升高,能够将滑动转矩抑制得较低。
本参考例所说明的内周环3140可适用于上述各参考例和各实施例中的、记载有“不限于O环,也可采用角环等其他密封环”内容的各种参考例和实施例。
(参考例23)
(概要)
本发明参考例23的密封装置,其被安装在设于轴外周的环形槽内,对相对旋转的所述轴与壳体之间的环形间隙进行密封,保持流体压力发生变化的密封对象区域内的流体压力,其特征在于,包括:
树脂制的外周环,其与所述环形槽低压侧的侧壁面贴紧,且相对于所述壳体的穿过有所述轴的轴孔内周面滑动;和
橡胶状弹性体制的内周环,其分别与所述外周环的内周面和所述环形槽的槽底面贴紧,向外周面侧推压所述外周环,
在所述外周环的外周面上形成有从高压侧端部延伸到未到达低压侧端部的位置、并从高压侧导入流体的凹部,并且
所述内周环与所述外周环的整个内周面贴紧。
根据本参考例的密封装置,与上述实施方式中所说明的密封装置相比,具有以下优点。即,在本参考例中,采用内周环与外周环的整个内周面贴紧的结构。由此可抑制流体压力作用于外周环的内周面,能够将滑动转矩抑制得更低。另外,外周环的整个内周面被内周环支承,因此外周环的姿势稳定。
(具体例)
参照图127,对本发明参考例23的密封装置进行说明。图127是表示本发明参考例23的密封装置的高压状态的示意性截面图。图127中的箭头指示对外周环2000作用流体压力的情况。
本参考例的外周环2000与上述实施方式所说明之物相同,因此省略其说明。
本参考例的内周环3150由丙烯酸酯橡胶(ACM)、氟橡胶(FKM)和氢化丁腈橡胶(HNBR)等橡胶状弹性体构成。另外,本参考例的内周环3150为环形部件,在其内周面和两侧面侧分别设置有环形槽3151、3152和3153。更具体地,对于截面为矩形的所谓角环,在其内周面侧与两侧面侧分别设置有环形槽3151、3152和3153。该内周环3150的宽度(轴向长度)被设计成和外周环2000的宽度为相同尺寸。
这样构成的内周环3150在使用时与外周环2000的内周面和环形槽4100的槽底面分别贴紧。并且内周环3150通过其弹性反作用力发挥将外周环2000向外周面侧推压的作用。内周环3150与外周环2000的整个内周面贴紧。
根据如上所述构成的密封装置1000,在上述实施方式中所说明的作用效果基础上,由于采用有内周环3150与外周环2000的整个内周面贴紧的结构,因此具有可抑制对外周环2000的整个内周面作用流体压力的效果。由此能够将滑动转矩抑制得更低。此外,由于外周环2000的整个内周面被内周环3150支承,因此外周环2000的姿势稳定。
在本参考例中,由于内周环3150的内周面和两侧面侧分别设置有环形槽3151、3152和3153,因此使内周环3150的反作用力适度降低。由此能够使作用于外周环2000的推压负荷稳定,并使密封面的表面压力分布平均化。
本参考例所说明的内周环3150可适用于上述各参考例和各实施例中的、记载有“不限于O环,也可采用角环等其他密封环”内容的各种参考例和实施例。
(参考例24)
(概要)
本发明参考例24的密封装置,其被安装在设于轴外周的环形槽内,对相对旋转的所述轴与壳体之间的环形间隙进行密封,保持流体压力发生变化的密封对象区域内的流体压力,其特征在于,包括:
树脂制的外周环,其与所述环形槽低压侧的侧壁面贴紧,且相对于所述壳体的穿过有所述轴的轴孔内周面滑动;和
橡胶状弹性体制的内周环,其分别与所述外周环的内周面和所述环形槽的槽底面贴紧,向外周面侧推压所述外周环,
在所述外周环的外周面上形成有从高压侧端部延伸到未到达低压侧端部的位置、并从高压侧导入流体的凹部,并且
所述内周环与所述外周环的整个内周面贴紧。
在所述外周环外周面侧的宽度方向的中央位置上,设置有向周向伸出、并且其外周面相对于所述轴孔的内周面滑动的外周凸部,
所述外周环的外周面侧中比所述外周凸部更接近高压侧的部分为所述凹部。
根据本参考例的密封装置,与上述实施方式中所说明的密封装置相比,具有以下优点。即,在本参考例中,采用内周环与外周环的整个内周面贴紧的结构。由此可抑制流体压力作用于外周环的内周面,能够将滑动转矩抑制得更低。另外,外周环的整个内周面被内周环支承,因此外周环的姿势稳定。进而,由于外周环在宽度方向的中央位置相对轴孔内周面滑动,因此可以进一步使外周环的姿势稳定。
(具体例)
参照图128和图129,对本发明参考例24的密封装置进行说明。图128是表示本发明参考例24的密封装置的高压状态的示意性截面图。图129是本发明参考例24的外周环的部分剖视立体图。图128中的箭头指示对外周环2000作用流体压力的情况。
本参考例的内周环3150与上述参考例23所说明之物相同,因此省略其说明。
本参考例的外周环2000不同于上述实施方式所说明的外周环,在其外周面侧的宽度方向的中央位置上设置有向周向伸出、并且其外周面相对于壳体5000的轴孔内周面滑动的外周凸部2215。外周环2000的外周面侧中比外周凸部2215更接近高压侧(H)的部分为用于导入流体的凹部2223。
此外,在本参考例中,与上述参考例23相同地,将内周环3150的宽度(轴向长度)设计成和外周环2000的宽度为相同尺寸。
如上所述构成的密封装置1000也可以获得与上述参考例23的情形相同的作用效果。
在本参考例的情形下,在外周环2000的外周面侧中,设置凹部2223的区域位于比宽度方向的中央更偏向高压侧(H)的位置。因此外周环2000被流体压力向内周面侧推压的力与上述实施方式所示的外周环2000的情形相比下降。但是,本参考例的情形下,由于外周环2000在宽度方向的中央位置相对于壳体5000的轴孔内周面滑动,因此可以进一步使外周环2000的姿势稳定。此外,在上述实施方式所示外周环2000的情形中,必须安装外周环2000来使低压侧凸部2210形成低压侧(L)。与此相对地,本参考例的外周环2000的情形下,无论朝向何侧安装,在高压侧(H)均存在凹部2223,因此安装作业性能良好。关于外周凸部2215的宽度尺寸的设定,与上述实施方式所示的低压侧凸部2210的情形相同。因此,外周环2000与壳体5000的轴孔内周面的滑动面积与外周环2000与环形槽4100的低压侧(L)侧壁面的贴紧面积相比变得非常小,这一点与上述实施方式的情形相同。
(参考例25)
关于简要说明,由于与上述参考例24相同,故省略其说明。
(具体例)
参照图130,对本发明参考例25的密封装置进行说明。图130是表示本发明参考例25的密封装置的高压状态的示意性截面图。图130中的箭头指示对外周环2000作用流体压力的情况。
本参考例的外周环2000与参考例24所说明之物相同,故省略其说明。
本参考例的内周环3160由丙烯酸酯橡胶(ACM)、氟橡胶(FKM)和氢化丁腈橡胶(HNBR)等橡胶状弹性体构成。另外,本参考例的内周环3160为环形部件,在其内周面侧设置有环形槽3161。更具体地,对于截面为矩形的所谓角环,在其内周面侧设置有环形槽3161。该内周环3160的宽度(轴向长度)被设计成和外周环2000的宽度为相同尺寸。
这样构成的内周环3160在使用时与外周环2000的内周面和环形槽4100的槽底面分别贴紧。并且内周环3160通过其弹性反作用力发挥将外周环2000向外周面侧推压的作用。内周环3160与外周环2000的整个内周面贴紧。
根据如上所述构成的密封装置1000,可获得与上述参考例24的情形相同的作用效果。外周环2000也可以采用上述实施方式所示的外周环。
本参考例所说明的内周环3160可适用于上述各参考例和各实施例中的、记载有“不限于O环,也可采用角环等其他密封环”内容的各种参考例和实施例。
(参考例26)
关于简要说明,由于与上述参考例24相同,故省略其说明。
(具体例)
参照图131,对本发明参考例26的密封装置进行说明。图131是表示本发明参考例26的密封装置的高压状态的示意性截面图。图131中的箭头指示对外周环2000作用流体压力的情况。
本参考例的外周环2000与参考例24所说明的相同,故省略其说明。
本参考例的内周环3170由丙烯酸酯橡胶(ACM)、氟橡胶(FKM)和氢化丁腈橡胶(HNBR)等橡胶状弹性体构成。另外,本参考例的内周环3170是截面为矩形的所谓角环。该内周环3170的宽度(轴向长度)被设计成和外周环2000的宽度为相同尺寸。
这样构成的内周环3170在使用时与外周环2000的内周面和环形槽4100的槽底面分别贴紧。并且内周环3170通过其弹性反作用力发挥将外周环2000向外周面侧推压的作用。内周环3170与外周环2000的整个内周面贴紧。
根据如上所述构成的密封装置1000,可获得与上述参考例24的情形相同的作用效果。外周环2000也可以采用上述实施方式所示的外周环。
本参考例所说明的内周环3160可适用于上述各参考例和各实施例中的、记载有“不限于O环,也可采用角环等其他密封环”内容的各种参考例和实施例。
(参考例27)
(概要)
本发明参考例27的密封装置,其被安装在设于轴外周的环形槽内,对相对旋转的所述轴与壳体之间的环形间隙进行密封,保持流体压力发生变化的密封对象区域内的流体压力,其特征在于,包括:
树脂制的外周环,其与所述环形槽低压侧的侧壁面贴紧,且相对于所述壳体的穿过有所述轴的轴孔内周面滑动;和
橡胶状弹性体制的内周环,其分别与所述外周环的内周面和所述环形槽的槽底面贴紧,向外周面侧推压所述外周环,
在所述外周环的外周面上形成有从高压侧端部延伸到未到达低压侧端部的位置、并从高压侧导入流体的凹部,并且
在所述外周环的内周面侧设置有向周向伸出的内周凸部,
在所述内周环的外周面侧设置有与所述内周凸部嵌合的槽。
根据本参考例的密封装置,与上述实施方式中所说明的密封装置相比,具有以下优点。即,在本参考例中,采用有在外周环的内周面侧设置有向周向伸出的内周凸部,并且在内周环的外周面侧设置有与该内周凸部嵌合的槽的结构。因此确定内周环相对于外周环的位置,使外周环的姿势稳定。
所述内周环在该内周环上所设置的槽与所述内周凸部嵌合的状态下,可被设定为在与所述环形槽的低压侧侧壁面之间形成间隙的尺寸。
由此,设置于外周环的内周凸部通过被设置于内周环的槽向低压侧推压,而稳定地维持外周环与环形槽的低压侧侧壁面贴紧的状态。
(具体例)
参照图132,对本发明参考例27的密封装置进行说明。图132是表示本发明参考例27的密封装置的高压状态的示意性截面图。图132中的箭头指示对密封装置1000作用流体压力的情况。
本参考例的外周环2000在其内周面侧设置有向周向伸出的内周凸部2316。其余结构与上述实施方式所说明的外周环2000的结构相同,因此对相同组成部分使用相同附图标记,并省略其说明。内周凸部2316可以在周向的整个圆周上(但在设置有合缝部时除外合缝部附近)设置,也可以在周向上隔开间隔设置多个。
本参考例的内周环3180由丙烯酸酯橡胶(ACM)、氟橡胶(FKM)和氢化丁腈橡胶(HNBR)等橡胶状弹性体构成。另外,本参考例的内周环3180为截面呈X字形状的所谓X环。因此,在内周环3180的外周面侧设置有环形槽3181,该槽3181被构成为可与设置于外周环2000的内周凸部2316嵌合。此外,内周环3180被设计成其宽度(轴向长度)比外周环2000的宽度小,并且在设置于内周环3180的槽3181与内周凸部2316嵌合的状态下,在与环形槽4100的低压侧(L)侧壁面之间形成间隙S。
这样构成的内周环3180在使用时与外周环2000的内周面和环形槽4100的槽底面分别贴紧。并且内周环3180通过其弹性反作用力发挥将外周环2000向外周面侧推压的作用。在产生有压差的状态下,上述的设置有间隙S的设置与槽3181与内周凸部2316嵌合的设置共同作用,将外周环2000的内周凸部2316向低压侧(L)推压(参照箭头X)。
根据如上所述构成的密封装置1000,在上述实施方式所说明的作用效果的基础上,由于外周环的内周凸部2316与内周环3180的槽3181嵌合,因此确定内周环3180相对于外周环2000的位置。因此,外周环2000的姿势稳定。此外,如上述地,在产生有压差的状态下,将内周凸部2316向低压侧(L)推压,因此稳定地维持外周环2000与环形槽4100的低压侧(L)侧壁面贴紧的状态。
(参考例28)
关于简要说明,由于与上述参考例27相同,故省略其说明。
(具体例)
参照图133,对本发明参考例28的密封装置进行说明。图133是表示本发明参考例28的密封装置的高压状态的示意性截面图。图133中的箭头指示对密封装置1000作用流体压力的情况。
本参考例的外周环2000与上述参考例27所说明之物相同,故省略其说明。
本参考例的内周环3190由丙烯酸酯橡胶(ACM)、氟橡胶(FKM)和氢化丁腈橡胶(HNBR)等橡胶状弹性体构成。另外,本参考例的内周环3190是在截面为矩形的所谓角环的外周面侧设置环形的槽3191。该槽3191被构成为可与设置于外周环2000的内周凸部2316嵌合。此外,内周环3190被设计成其宽度(轴向长度)比外周环2000的宽度小,并且在设置于内周环3190的槽3191与内周凸部2316嵌合的状态下,在与环形槽4100的低压侧(L)侧壁面之间形成间隙S。
这样构成的内周环3190在使用时与外周环2000的内周面和环形槽4100的槽底面分别贴紧。并且内周环3190通过其弹性反作用力发挥将外周环2000向外周面侧推压的作用。在产生有压差的状态下,上述的设置有间隙S的设置与槽3181与内周凸部2316嵌合的设置共同作用,将外周环2000的内周凸部2316向低压侧(L)推压(参照箭头X)。
根据上述构成的密封装置1000,可以获得与上述参考例27的情形相同的作用效果。
(参考例29)
关于简要说明,由于与上述参考例27相同,故省略其说明。
(具体例)
参照图134,对本发明参考例29的密封装置进行说明。图134是表示本发明参考例29的密封装置的高压状态的示意性截面图。图134中的箭头指示对密封装置1000作用流体压力的情况。
本参考例的外周环2000与上述参考例27所说明之物相同,故省略其说明。
本参考例的内周环3200由丙烯酸酯橡胶(ACM)、氟橡胶(FKM)和氢化丁腈橡胶(HNBR)等橡胶状弹性体构成。另外,本参考例的内周环3200是在截面为D字形状的所谓D环的外周面侧设置环形的槽3201。该槽3201被构成为可与设置于外周环2000的内周凸部2316嵌合。此外,内周环3200被设计成其宽度(轴向长度)比外周环2000的宽度小,并且在设置于内周环3200的槽3201与内周凸部2316嵌合的状态下,在与环形槽4100的低压侧(L)侧壁面之间形成间隙S。
这样构成的内周环3200在使用时与外周环2000的内周面和环形槽4100的槽底面分别贴紧。并且内周环3200通过其弹性反作用力发挥将外周环2000向外周面侧推压的作用。在产生有压差的状态下,上述的设置有间隙S的设置与槽3201与内周凸部2316嵌合的设置共同作用,将外周环2000的内周凸部2316向低压侧(L)推压(参照箭头X)。
根据上述构成的密封装置1000,可以获得与上述参考例27的情形相同的作用效果。
(参考例30)
关于简要说明,由于与上述参考例27相同,故省略其说明。
(具体例)
参照图135,对本发明参考例30的密封装置进行说明。图135是表示本发明参考例30的密封装置的高压状态的示意性截面图。图135中的箭头指示对密封装置1000作用流体压力的情况。
本参考例的外周环2000与上述参考例27所说明之物相同,故省略其说明。
本参考例的内周环3210由丙烯酸酯橡胶(ACM)、氟橡胶(FKM)和氢化丁腈橡胶(HNBR)等橡胶状弹性体构成。另外,本参考例的内周环3210是在截面为矩形的所谓角环的内外周面均设置槽。外周面侧的槽3211被构成为可与设置于外周环2000的内周凸部2316嵌合。此外,内周环3210被设计成其宽度(轴向长度)比外周环2000的宽度小,并且在设置于内周环3210的槽3211与内周凸部2316嵌合的状态下,在与环形槽4100的低压侧(L)侧壁面之间形成间隙S。
这样构成的内周环3210在使用时与外周环2000的内周面和环形槽4100的槽底面分别贴紧。并且内周环3210通过其弹性反作用力发挥将外周环2000向外周面侧推压的作用。在产生有压差的状态下,上述的设置有间隙S的设置与槽3211与内周凸部2316嵌合的设置共同作用,将外周环2000的内周凸部2316向低压侧(L)推压(参照箭头X)。
根据上述构成的密封装置1000,可以获得与上述参考例27的情形相同的作用效果。
(参考例31)
(概要)
在本参考例中,对于可适用于上述实施方式、各参考例和各实施例中采用特殊阶梯切割作为外周环的合缝部的情形的结构进行说明。
即,本发明参考例31的密封装置,其特征在于:
在外周环的周向一处设置有合缝部,
该合缝部被切断成从外周面侧及两侧壁面侧观察均呈阶梯形状,从而在切断部两侧中一侧的外周侧设置有第1嵌合凸部和第1嵌合凹部,在另一侧的外周侧设置有使第1嵌合凸部嵌入的第2嵌合凹部和嵌入第1嵌合凹部的第2嵌合凸部,
从切断部内周侧的端面到第1嵌合凸部的前端的长度大于从切断部内周侧的端面到第1嵌合凹部的后端的长度,从切断部内周侧的端面到第2嵌合凸部的前端的长度大于从切断部内周侧的端面到第2嵌合凹部的后端的长度。
由此,即使由于热膨胀导致外周环的周长变大,使第1嵌合凸部的前端碰到第2嵌合凹部的后端,或第2嵌合凸部的前端碰到第1嵌合凹部的后端,也保持切断部内周侧各个端面之间形成有间隙的状态。因此可抑制由于切断部内周侧的各端面的夹持导致内周环破损。
(具体例)
在图136和图137中表示有本发明的参考例31。本参考例中,说明上述实施方式、各参考例和各实施例中合缝部的变形例。其余构成与上述实施方式相同,因此对相同组成部分使用相同附图标记,并省略其说明。
本参考例的外周环2000的合缝部2170也与上述实施例相同地采用从外周面侧和两侧壁面侧观察均被切断成阶梯形状的所谓特殊阶梯切割。由此,在外周环2000中,在切断部两侧中一侧的外周侧设置有第1嵌合凸部2171a和第1嵌合凹部2172a,在另一侧的外周侧设置有使第1嵌合凸部2571a嵌入的第2嵌合凹部2172b和嵌入第1嵌合凹部2172a的第2嵌合凸部2171b。
图136中,用立体图来表示合缝部2170的切断部两侧中一侧端部。在图137中,表示有从侧面观察合缝部2170附近的图。
一般来说,在特殊阶梯切割的情形下,从切断部内周侧的端面(一个端部的端面)到第1嵌合凸部的前端的长度(相当于图中L1)、从该端面到第1嵌合凹部后端的长度(相当于图中L2)、从切断部内周侧的端面(另一个端部的端面)到第2嵌合凸部的前端的长度(相当于图中L1),以及从该端面到第2嵌合凹部后端的长度(相当于图中L2)均相等。因此,当由于热膨胀导致外周环的周长变大时,在该时间点上,第1嵌合凸部的前端与第2嵌合凹部的后端、第2嵌合凸部的前端与第1嵌合凹部的后端,以及内周侧的各端面同时发生抵触。也就是说,形成切断部两侧的各端面之间间隙消失的状态。
因此,伴随外周环的热胀冷缩,在合缝部处,切断部两侧的各端面之间的间隙时而变大时而变小。因此在外周环的内侧设置有橡胶状弹性体制的内周环的结构中,在内周环的外周侧一部分伸入上述的间隙的状态下,若该间隙变小,则可能造成该一部分被夹持而破损。
因此,在本参考例的外周环2000的合缝部2170中,从切断部内周侧的端面(一个端部的端面)到第1嵌合凸部2171a的前端的长度L1大于从切断部内周侧的端面(一个端部的端面)到第1嵌合凹部2172a后端的长度L2;从切断部内周侧的端面(另一个端部的端面)到第2嵌合凸部2171b的前端的长度L1大于从切断部内周侧的端面(另一个端部的端面)到第2嵌合凹部2172b后端的长度L2。从切断部内周侧的端面(一个端部的端面)到第1嵌合凸部2171a的前端的长度与从切断部内周侧的端面(另一个端部的端面)到第2嵌合凸部2171b的前端的长度均为相同的L1。从切断部内周侧的端面(一个端部的端面)到第1嵌合凹部2172a后端的长度与从切断部内周侧的端面(另一个端部的端面)到第2嵌合凹部2172b后端的长度均为相同的L2。
内周环3000和外周环2000的外周面上设置的凹部2220与上述实施例所说明的相同,因此省略其说明。
如上所述地,本参考例的密封装置也可以获得与上述实施方式相同的效果。在本参考例的密封装置的情形下,即使由于热膨胀导致外周环2000的周长变大,形成第1嵌合凸部2171a的前端与第2嵌合凹部2172b的后端发生抵触、第2嵌合凸部2171b的前端与第1嵌合凹部2172a的后端发生抵触的状态,也维持切断部中内周侧的各端面之间形成有间隙S的状态(参照图137)。因此可抑制由于切断部内周侧的各端面的夹持而导致内周环3000破损。可以根据使用环境、内周环3000的刚性等来设定间隙S,使得内周环3000不发生破损,并根据该间隙S来设定L1与L2的差。
如本参考例一开始所说明的,在本参考例的特殊阶梯切割的结构中,不仅可以适用于上述实施方式,而且可以适用于上述各参考例和各实施例中采用特殊阶梯切割作为外周环的合缝部的情形。
(参考例31的变形例)
(概要)
对于将上述参考例31的特殊阶梯切割的结构应用于参考例11的密封装置结构的情形进行说明。
即,本发明参考例11的密封装置,其被安装在设于轴外周的环形槽内,对相对旋转的所述轴与壳体之间的环形间隙进行密封,保持流体压力发生变化的密封对象区域内的流体压力,其特征在于,包括:
树脂制的外周环,其与所述环形槽低压侧的侧壁面贴紧,且相对于所述壳体的穿过有所述轴的轴孔内周面滑动;和
橡胶状弹性体制的内周环,其分别与所述外周环的内周面和所述环形槽的槽底面贴紧,向外周面侧推压所述外周环,
在所述外周环的外周面形成有凹部,在该外周环被正向安装的状态下,所述凹部从高压侧端部延伸到未到达低压侧端部的位置、并从高压侧导入流体,并且
所述外周环上形成有安装方向检测用通路,在该外周环被反向安装的状态下,所述安装方向检测用通路形成密封对象流体从高压侧漏出到低压侧的流路。
并且,在所述外周环的周向一处设置有合缝部,
该合缝部被切断成从外周面侧及两侧壁面侧观察均呈阶梯形状,从而在切断部两侧中一侧的外周侧设置有第1嵌合凸部和第1嵌合凹部,在另一侧的外周侧设置有使第1嵌合凸部嵌入的第2嵌合凹部和嵌入第1嵌合凹部的第2嵌合凸部,
从切断部内周侧的端面到第1嵌合凸部的前端的长度大于从切断部内周侧的端面到第1嵌合凹部的后端的长度,从切断部内周侧的端面到第2嵌合凸部的前端的长度大于从切断部内周侧的端面到第2嵌合凹部的后端的长度,
所述安装方向检测用通路包括:形成于所述外周环的合缝部内周面侧并在轴向上延伸的间隙,以及在所述外周环被反向安装的状态下形成于该外周环低压侧的侧壁面、并径向延伸至与所述间隙连接的槽。
通过上述结构,可得到参考例11的密封装置的作用效果,同时得到参考例31的密封装置的作用效果。
(具体例)
如上述地,在参考例31中,在外周环2000的合缝部2170的内周面侧,如上述地持续形成轴向延伸的间隙S。因此,该间隙S能够作为参考例11所说明的安装方向检测用通路来利用。即,在外周环2000低压侧(L)的侧壁面形成径向延伸的槽,与上述间隙S连接,由此可以形成安装方向检测用通路。也就是说,若如图79中虚线所示来设置径向延伸的槽2420a,则可以由上述间隙S和槽2420a来形成安装方向检测用通路。
在上述参考例11中,也可以在外周环2000上仅设置这样的间隙S和槽2420a所形成的安装方向检测用通路,并且也能采用同时设置上述第1槽2324与第2槽2420所形成的安装方向检测用通路和间隙S和槽2420a所形成的安装方向检测用通路两者的结构。
(其他)
上述各参考例和各实施例的特征性结构不限于参考例和实施例中特别说明的情形,可以在可能的范围内分别适当组合。
例如,参考例2的特征性结构可用于除参考例4~10、19~30以外的参考例和各实施例。
另外,参考例3的特征性结构可用于除参考例4~10、23~30以外的各参考例和各实施例。
进而,实施例1~4的各特征性结构可分别用于除参考例18、24、25、26以外的各参考例和各实施例。
以下,特别对于优选的组合进行说明。
(实施例1与参考例31的组合)
作为参照上述的图19~图28所说明的实施例1以及实施例1的各种变形例中所示的、形成有多个凹部2220、2220a、2220b、2220c的外周环2000的合缝部2100,优选使用图136和图137所示参考例31中所示的合缝部2170的结构。
(参考例10与参考例31的组合)
作为参照上述的图71~图75所说明的参考例10所示的、形成有斜面2323的外周环2000的合缝部2100,优选使用图136和图137所示参考例31中所示的合缝部2170的结构。但是对于合缝部2170,例如如图73所示地、也需要形成斜面2323。
(实施例1、参考例13与参考例31的组合)
对于上述实施例1与参考例31的组合,进一步优选使用参照图92~图102所说明的参考例13以及参考例13的变形例中所说明的、具有安装方向检测用凹部2112d的合缝部的结构。

Claims (5)

1.一种密封装置,其被安装在设于轴外周的环形槽内,对相对旋转的所述轴与壳体之间的环形间隙进行密封,保持流体压力发生变化的密封对象区域内的流体压力,其特征在于,包括:
树脂制的外周环,其与所述环形槽低压侧的侧壁面贴紧,且相对于所述壳体的、穿过有所述轴的轴孔内周面滑动;和
橡胶状弹性体制的内周环,其分别与所述外周环的内周面和所述环形槽的槽底面贴紧,向外周面侧推压所述外周环,
所述外周环的相对于所述轴孔的内周面滑动的部分,由位置向高压侧和低压侧交替变化并向周向延伸的凸部构成。
2.一种密封装置,其被安装在设于轴外周的环形槽内,对相对旋转的所述轴与壳体之间的环形间隙进行密封,保持流体压力发生变化的密封对象区域内的流体压力,其特征在于,包括:
树脂制的外周环,其与所述环形槽低压侧的侧壁面贴紧,且相对于所述壳体的、穿过有所述轴的轴孔内周面滑动;和
橡胶状弹性体制的内周环,其分别与所述外周环的内周面和所述环形槽的槽底面贴紧,向外周面侧推压所述外周环,
在所述外周环的外周面侧,在周向上彼此隔开间隔形成有多个凹部,所述凹部从高压侧端部延伸到未到达低压侧端部的位置,并从高压侧导入流体,并且
形成在相邻凹部间的各凸部,被设置为向所述外周环相对于所述壳体的滑动方向延伸,同时从低压侧向高压侧延伸。
3.一种密封结构,其特征在于,包括:
相对旋转的轴和壳体;以及
密封装置,其被安装在设于所述轴外周的环形槽内,对所述轴与壳体之间的环形间隙进行密封,保持流体压力发生变化的密封对象区域内的流体压力,其中,
所述密封装置包括:
树脂制的外周环,其与所述环形槽低压侧的侧壁面贴紧,且相对于所述壳体的、穿过有所述轴的轴孔内周面滑动;和
橡胶状弹性体制的内周环,其分别与所述外周环的内周面和所述环形槽的槽底面贴紧,向外周面侧推压所述外周环,
在所述外周环的外周面,在周向上彼此隔开间隔形成有多个凹部,所述凹部从高压侧端部延伸到未到达低压侧端部的位置,并从高压侧导入流体,并且
形成在相邻凹部间的各凸部,被设置为向所述外周环相对于所述壳体的滑动方向延伸,同时从低压侧向高压侧延伸。
4.一种密封装置,其被安装在设于轴外周的环形槽内,对相对旋转的所述轴与壳体之间的环形间隙进行密封,保持流体压力发生变化的密封对象区域内的流体压力,其特征在于,包括:
树脂制的外周环,其与所述环形槽低压侧的侧壁面贴紧,且相对于所述壳体的、穿过有所述轴的轴孔内周面滑动;和
橡胶状弹性体制的内周环,其分别与所述外周环的内周面和所述环形槽的槽底面贴紧,向外周面侧推压所述外周环,
在所述外周环的外周面,在周向上彼此隔开间隔形成有多个凹部,所述凹部从高压侧端部延伸到未到达低压侧端部的位置,并从高压侧导入流体,并且
形成在相邻凹部间的各凸部,被设置为向所述外周环相对于所述壳体的滑动方向延伸,同时从高压侧向低压侧延伸。
5.一种密封结构,其特征在于,包括:
相对旋转的轴和壳体;以及
密封装置,其被安装在设于所述轴外周的环形槽内,对所述轴与壳体之间的环形间隙进行密封,保持流体压力发生变化的密封对象区域内的流体压力,其中,
所述密封装置包括:
树脂制的外周环,其与所述环形槽低压侧的侧壁面贴紧,且相对于所述壳体的、穿过有所述轴的轴孔内周面滑动;和
橡胶状弹性体制的内周环,其分别与所述外周环的内周面和所述环形槽的槽底面贴紧,向外周面侧推压所述外周环,
在所述外周环的外周面,在周向上彼此隔开间隔形成有多个凹部,所述凹部从高压侧端部延伸到未到达低压侧端部的位置,并从高压侧导入流体,并且
形成在相邻凹部间的各凸部,被设置为向所述外周环相对于所述壳体的滑动方向延伸,同时从高压侧向低压侧延伸。
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