CN105308370B - 密封环 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种既能降低旋转力矩，又能使密封性稳定化的密封环。其特征在于，与环状槽510中的低压侧(L)的侧壁面紧密结合，且相对于轴壳600上穿过有轴500的轴孔的内周面滑动的密封环100中，在外周面侧，于宽度方向的两侧设置有周向延伸的一对凹部130，从位于该一对凹部130之间的凸部120的一方侧面到密封环100的另一方侧面的距离、以及从凸部120的另一方侧面到密封环100的一方侧面的距离设定为小于从密封环100的内周面到凸部120的外周面的距离。

Description

密封环

技术领域

本发明涉及一种密封轴和轴壳的轴孔之间的环状间隙的密封环。

背景技术

用于汽车的自动挡(AT)或无级变速(CVT)中，为了保持油压设置了密封相对旋转的轴和轴壳之间的环状间隙的密封环。近年来，作为解决环境问题的对策低燃油化被倡导，要求降低上述密封环中旋转扭矩的呼声越来越高。所以，现有技术中采取了缩小安装密封环的环状槽侧面和密封环之间的滑动部分接触面积的方法。参照图19对这种现有技术的密封环进行说明。

图19是现有技术中表示密封环的使用状态的剖面图。现有技术中的密封环300安装于轴500的外周上设置的环状槽510中。之后，密封环300与穿过轴500的轴壳600的轴孔内周面紧密结合，且可自由滑动的与环状槽510的侧壁面接触，由此密封轴500和轴壳600的轴孔之间的环状间隙。

现有技术中的密封环300在两侧面的内周侧设置有向周方向延伸的一对凹部320。由此，密封环300由密封对象流体使从高压侧(H)向低压侧(L)沿轴线方向被推压时的有效受压区域为如图19中A所示的区域。即，密封环300的侧面中没有设置凹部320的部分310的径向区域成为有效的受压区域A。这是因为，设置凹部320的区域中，流体压力从轴线方向的两侧施加的作用力，与对密封环300沿轴向方向施加的力相互抵消。另外，横跨受压区域A整周的面积成为对轴向方向有效的受压面积。

密封环300由密封对象流体使从内周面侧向外周面侧被推压时的有效受压区域为如图19中B所示的区域。即，密封环300中轴线方向的厚度部分成为有效的受压区域B。另外，横跨受压区域B整周的面积成为对径向方向的受压面积。

如上所述，通过设定【区域A的长度】<【区域B的长度】，可使在密封环300和环状槽510的侧壁面之间进行滑动。另外，通过使受压区域A的长度尽量小，可降低旋转力矩。

但是，相对环状槽510侧壁面的密封环300的接触区域为如图19中C所示的区域。即，密封环300在其低压侧(L)的侧面没有设置凹部320的部分310中，只有不会露出轴500和轴壳600之间间隙的部分与环状槽510的侧壁面接触。因此，密封环300中的接触区域C被轴500和轴壳600之间间隙的大小所影响。因此，根据使用环境，具有相对环状槽510侧壁面的密封环300的接触面积变得过小，密封性能降低的可能性。另外，根据使用环境，还有接触区域变化、密封性能不稳定等问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开平08-219292号公报

专利文献2：特许第4872152号公报

发明内容

本发明的目的是提供一种既能降低旋转力矩，又能使密封性稳定化的密封环。

本发明为了解决上述问题采用以下的方法。

本发明的密封环，安装于轴的外周上设置的环状槽中，密封相对旋转的所述轴和轴壳之间的环状间隙，保持流体压力会发生变化的密封对象区域的流体压力，其特征在于：

与所述环状槽中的低压侧的侧壁面紧密结合，且相对于所述轴壳上穿过有所述轴的轴孔的内周面滑动，

在外周面侧，于宽度方向的两侧设置有周向延伸的一对凹部，

从位于该一对凹部之间的凸部的一方侧面到密封环的另一方侧面的距离、以及从所述凸部的另一方侧面到密封环的一方侧面的距离设定为小于从密封环的内周面到所述凸部的外周面的距离，由此，

使因所述流体压力而产生向所述轴孔内周面施加推压的力的内周面侧的有效承压面积，小于因所述流体压力而产生向所述环状槽的低压侧的侧壁面施加推压的力的侧面侧的有效承压面积。

本发明的另一密封环，安装于轴的外周上设置的环状槽中，密封相对旋转的所述轴和轴壳之间的环状间隙，保持流体压力会发生变化的密封对象区域的流体压力，其特征在于：

与所述环状槽中的低压侧的侧壁面紧密结合，且相对于所述轴壳上穿过有所述轴的轴孔的内周面滑动，

在外周面侧具有：

凹部，其设置于宽度方向的中央，且周向延伸；

一对凸部，其隔着该凹部设置于两侧，相对于所述轴孔的内周面滑动；

并且具有贯通孔，其设置为从内周面侧达到所述凹部底面，且可从内周面侧向所述凹部内导入密封对象流体，由此，

使因所述流体压力而产生向所述轴孔内周面施加推压的力的内周面侧的有效承压面积，小于因所述流体压力而产生向所述环状槽的低压侧的侧壁面施加推压的力的侧面侧的有效承压面积。

本发明的另一密封环，安装于轴的外周上设置的环状槽中，密封相对旋转的所述轴和轴壳之间的环状间隙，保持流体压力会发生变化的密封对象区域的流体压力，其特征在于：

与所述环状槽中的低压侧的侧壁面紧密结合，且相对于所述轴壳上穿过有所述轴的轴孔的内周面滑动，

相对于所述轴孔的内周面滑动的部分由位置在高压侧和低压侧交替变化并周向延伸而形成的凸部构成，由此，

使因所述流体压力而产生向所述轴孔内周面施加推压的力的内周面侧的有效承压面积，小于因所述流体压力而产生向所述环状槽的低压侧的侧壁面施加推压的力的侧面侧的有效承压面积。

根据这些发明，可使密封环中凸部的外周面相对轴孔内周面更准确的滑动。由此，不论轴和轴壳之间的环状间隙的大小，都可使滑动部分的面积稳定。因此，可使密封性能稳定化。另外，由于可使密封环的外周面中凸部部分更准确的滑动，因此可降低滑动阻力、降低旋转力矩。

如上所述，根据本发明，既能降低旋转力矩，又能使密封性稳定化。

附图说明

图1为从外周面侧观察本发明实施例1的密封环的图。

图2为本发明实施例1的密封环的俯视图。

图3为本发明实施例1的密封环的部分剖面立体图。

图4为本发明实施例1的密封环的使用状态的剖面图。

图5为从外周面侧观察本发明实施例2的密封环的图。

图6为本发明实施例2的密封环的部分剖面立体图。

图7为从外周面侧观察本发明实施例3的密封环的部分剖面的剖面图。

图8为本发明实施例3的密封环的俯视图。

图9为本发明实施例3的密封环的部分剖面立体图。

图10为本发明实施例3的密封环的使用状态的剖面图。

图11为本发明实施例3的密封环的使用状态的剖面图。

图12为本发明实施例3的密封环的使用状态的剖面图。

图13为从外周面侧观察本发明实施例4的密封环的部分剖面的剖面图。

图14为从外周面侧观察本发明实施例4的密封环的图的一部分。

图15为本发明实施例4的密封环的俯视图。

图16为本发明实施例4的密封环的使用状态的剖面图。

图17为本发明实施例4的密封环的使用状态的剖面图。

图18为本发明实施例4的密封环的使用状态的剖面图。

图19为现有技术中的密封环的使用状态的剖面图。

附图标记说明

100 密封环

110 对接部

111a 第一嵌合凸部

111b 第二嵌合凸部

112a 第一嵌合凹部

112b 第二嵌合凹部

120、150、160 凸部

121 肋条

130、140 凹部

171 第一凹部

172 第二凹部

500 轴

510 环状槽

600 轴壳

具体实施方式

以下参照附图，结合实施例以例示详细说明本发明的实施方式。本实施例中记载的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等，若无特殊的记载，则并不构成对本发明的范围的限定。另外，本实施例中的密封环为用于汽车的自动挡(AT)或无级变速(CVT)等变速器中，为了保持油压密封相对旋转的轴和轴壳之间的环状间隙。下述说明中的“高压侧”是指密封环两侧产生压差时变为高压的那一侧，“低压侧”是指密封环两侧产生压差时变为低压的那一侧。

参照图1～图4对本发明实施例1的密封环进行说明。

<密封环的结构>

本实施例的密封环100，安装于轴500的外周上设置的环状槽510中，密封相对旋转的所述轴500和轴壳600(穿过轴壳600中的轴500的轴孔的内周面)之间的环状间隙。由此，密封环100保持使流体压力(本实施例中为油压)发生变化的密封对象区域的流体压力。本实施例中，图4中右侧区域的流体压力发生变化，密封环100起到保持图中右侧密封对象区域的流体压力的作用。另外，在汽车引擎停止的状态下，密封对象区域的流体压力降低，变为无负载状态，启动引擎后密封对象区域的流体压力变高。

密封环100由聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚四氟乙烯(PTFE)等树脂材料构成。另外，密封环100的外周面周长比轴壳600的轴孔内周面周长更短，从而没有过盈量。

该密封环100在周方向的一处设置对接部110。另外，在密封环100的外周面侧，向周方向延伸的一对凹部130设置于宽度方向的两侧。这些一对凹部130之间设置在轴壳600的轴孔内周面滑动的凸部120。一对凹部130的底面由与密封环100的内周面同心的面构成。凸部120的侧面相对于凹部130的底面是垂直构成的。

本实施例的密封环100的剖面为矩形的环状部件，由上述对接部110、一对凹部130以及设置一对凹部130得到的凸部120构成。但是，这仅是对形状的说明，并不是说作为剖面为矩形的环状部件的材料必须对这些各个部分进行加工而形成。当然，剖面为矩形的环状部件成形之后，也可由对各个部分进行切削加工得到。例如，使预先具有对接部110的材料成形之后，通过切削加工凹部130得到也可以，对制作方法没有特殊的限定。

对接部110从外周面侧和两侧壁面侧的任意一方观察都是被切割为阶梯状的形状，即采用了特殊步骤切割。由此，密封环100中，通过切断部在一方的外周侧设置第一嵌合凸部111a和第一嵌合凹部112a，在另一方的外周侧设置与第一嵌合凸部111a嵌合的第二嵌合凹部112b和与第一嵌合凹部112a嵌合的第二嵌合凸部111b。由于特殊步骤切割是现有技术，因此省略其详细说明，具有即使由于热膨胀收缩导致密封环100的周长发生变化也可保持密封性能的特性。这里作为对接部110的一个示例示出了利用特殊步骤切割，而对于对接部110来说并不限于此，也可采用直线切割、斜向切割或步骤切割等。另外，作为密封环100的材料，采用低弹性材料(PTFE等)时，不设置对接部110而没有尾部也可以。

一对凹部130形成于除了对接部110附近的整周。对接部110附近未设置凹部130的部位和凸部120的外周面是同一面。由此，在密封环100的外周面上形成环状连续的密封面。即，密封环100的外周面中除了对接部110附近的区域，仅有凸部120的外周面相对于轴孔的内周面滑动。另外，采用不设置对接部110的结构时，通过环状设置一对凹部130使凸部120也成为环状。由此，可仅由凸部120的外周面形成环状的连续的密封面。

关于凸部120的宽度，虽然越窄越可以减低扭矩，但是如果宽度过窄就会造成密封性和耐久性降低。于是，根据使用环境等在可以保持密封性和耐久性的前提下，尽量缩小上述宽度。例如，密封环100的宽度全长为1.9mm时，凸部120的宽度设定为0.3mm以上0.7mm以下左右。

本实施例的密封环100中，从位于凸部120中一方的侧面到密封环100中另一方侧面的距离(与区域B的长度相当)、以及从凸部120中另一方侧面到密封环100中一方侧面的距离，设定为比从密封环100中内周面到凸部120的外周面的距离(与区域A的长度相当)短(参照图4)。另外，从凸部120中一方侧面到密封环100中另一方侧面的距离、以及从凸部120中另一方侧面到密封环100中一方侧面的距离相等。使用密封环100时，区域B也可表示从凸部120中的高压侧(H)的侧面到密封环100中的低压侧(L)的侧面的区域(参照图4)。

通过如上所述设定区域A和区域B的关系，使密封环100承受通过流体压力向轴孔内周面施加推压力的来自内周面侧的有效受压面积，设定为比承受通过流体压力向环状槽510的低压侧侧壁面施加推压力的来自侧面侧的有效受压面积更小。

<使用密封环时的过程>

参照图4对使用本实施例的密封环100时的过程进行说明。图4是启动引擎时通过密封环100产生压差的状态(图中右侧的压力比左侧压力高的状态)。

由于无负载状态下左右区域之间无压差，且也没有从内周面侧作用的流体压力，因此密封环100是从环状槽510中图4中左侧的侧壁面以及轴孔的内周面脱离的状态。

在启动引擎产生压差的状态下，密封环100呈与环状槽510的低压侧(L)的侧壁面紧密结合的状态，且呈相对于轴孔内周面滑动的状态(参照图4)。

<本实施例的密封环的优点>

根据本实施例的密封环100，当隔着密封环100在两侧产生压差时，密封对象流体被导入到向一对凹部130中的高压侧(H)的凹部130内。因此，即使流体压力升高，在该凹部130设置的区域中流体压力也会向内周面侧作用。本实施例中，由于凹部130的底面由与密封环100的内周面同心的面构成，因此在设置了高压侧(H)的凹部130的区域中，从内周面侧作用的流体压力的方向与从外周面侧作用的流体压力的方向正相反。另外，图4中的箭头表示流体压力对密封环100的作用力。由此，本实施例的密封环100中，随着流体压力的增加，可防止由密封环100向外周面侧增加的压力，防止滑动力矩的降低。

本实施例的密封环100中，如图4所示区域B的长度设定为比区域A的长度更短。由此，如上所述，使密封环100中，在流体压力下产生向轴孔内周面推压的力的内周面侧的有效受压面积，设定为比在流体压力下产生向环状槽510的低压侧侧壁面推压的力的侧面侧的有效受压面积更小。

即，区域A是密封环100由密封对象流体使从高压侧(H)向低压侧(L)沿轴线方向被推压时的有效受压区域。受压区域A整周的面积为对于轴线方向有效的受压面积。区域B是密封环100由密封对象流体使从内周面侧向外周面侧被推压时的有效受压区域。这是因为，如上所述，设置凹部130的区域中，流体压力从径向的两侧施加的作用力，与对密封环100沿径向方向施加的力相互抵消。另外，横跨受压区域B整周的面积成为对径向方向有效的受压面积。

因此，在密封环100的两侧产生压差时，对密封环100的有效受压区域(受压面积)为，比轴线方向更向径向外侧朝向的方向的面积会变小。因此，可使密封环100中的凸部120的外周面相对轴孔内周面更准确的滑动。由此，不论轴500和轴壳600之间的环状间隙的大小，都可使滑动部分的面积稳定。因此，可使密封性能稳定化。另外，由于可使密封环100的外周面中凸部120部分更准确的滑动，因此可降低滑动阻力、降低旋转力矩。而且，由于密封环100是在外周面侧滑动，与在环状槽的侧壁面之间滑动的密封环相比，更容易形成由密封对象流体形成的润滑膜(这里是油膜)，进而可降低滑动力矩。这是因为在密封环100的外周面和轴孔内周面之间滑动时，这些之间的微小间隙部分的楔形效应发挥了作用。

另外，本实施例中一对凹部130形成于除了对接部110附近的整周。这样，本实施例中，通过在遍布密封环100的外周面大范围内设置凹部130，可尽量缩小密封环100和轴壳600的轴孔内周面之间的滑动面积，可极度减少滑动力矩。

这样，通过实现减少滑动力矩，可防止由于滑动产生的热量，即使在高速高压的环境条件下也可适用本发明的密封环100。另外，由于不对环状槽510的侧面进行滑动，可使用铝等柔软材料作为轴500的材料。

而且，由于本实施例的密封环100相对于宽度方向的中心面形成对称形状，因此将密封环100安装在环状槽510时，可以不必注意安装方向。另外，即使在高压侧(H)和低压侧(L)之间互换的情况下也可发挥上述的优秀效果。

本实施例中，凸部120的侧面相对于凹部130的底面是垂直构成的。此处，为了使凸部120朝向外周面侧的宽度变窄，可以考虑将凸部120的侧面形成为锥面等倾斜面。但是，当使凸部120的侧面为倾斜面产生极端压差时，有从凸部120的外周面和轴孔内周面之间的间隙将密封对象流体吹飞的问题。因此，优选凸部120的侧面相对于凹部130的底面是垂直的。

(实施例2)

本发明的实施例2如图5和图6所示。本实施例中，对于所述实施例1示出的结构，示出了在一对凹部内设置多个肋条的结构。由于其他的结构及作用与实施例1相同，因此对于相同的构成部分赋予相同的附图标记，并省略其说明。

本实施例的密封环100中，与上述实施例1相同，具有对接部110、一对凹部130以及凸部120。由于这些对接部110、凹部130以及凸部120与上述实施例1的密封环结构相同，因此省略其说明。另外，对于对接部110，本实施例中使用了特殊步骤切割，但不仅限于此，参照上述实施例1的说明。

本实施例中，一对凹部130内设置了与凸部120连接的多个肋条121。

如上述结构的本实施例的密封环100也可以获得与上述实施例1中的密封环100相同的作用和效果。另外，本实施例中，由于设置了多个肋条121，因此密封环100的刚性变高，特别是对于扭曲方向的强度变高。因此，即使在压差变大的环境下也可防止密封环100的变形，稳定的发挥密封性。

(实施例3)

本发明的实施例3如图7～图12所示。本实施例中，由于基本的结构及作用与实施例1相同，因此对于相同的构成部分赋予相同的附图标记，并省略其说明。

本实施例的密封环100，安装于轴500的外周上设置的环状槽510中，密封相对旋转的所述轴500和轴壳600(穿过轴壳600中的轴500的轴孔的内周面)之间的环状间隙。由此，密封环100保持使流体压力(本实施例中为油压)发生变化的密封对象区域的流体压力。本实施例中，图10～图12中右侧区域的流体压力发生变化，密封环100起到保持图中右侧密封对象区域的流体压力的作用。另外，在汽车引擎停止的状态下，密封对象区域的流体压力降低，变为无负载状态，启动引擎后密封对象区域的流体压力变高。

密封环100由聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚四氟乙烯(PTFE)等树脂材料构成。另外，密封环100的外周面周长比轴壳600的轴孔内周面周长更短，从而没有过盈量。

该密封环100在周方向的一处设置对接部110。另外，在密封环100的外周面侧具有设置于宽度方向的中央、向周方向延伸的凹部140，经过该凹部140设置于两侧、相对于轴壳600的轴孔的内周面滑动的一对凸部150。进而，密封环100具有从内周面侧到凹部140底面设置的多个贯通孔141，该贯通孔141可从内周面侧将密封对象流体(这里为油)向凹部140内导入。凹部140的底面由与密封环100的内周面同心的面构成。

本实施例的密封环100的剖面为矩形的环状部件，由上述对接部110、凹部140、贯通孔141以及一对凸部150构成。但是，这仅是对形状的说明，并不是说作为剖面为矩形的环状部件的材料必须对这些各个部分进行加工而形成。当然，剖面为矩形的环状部件成形之后，也可由对各个部分进行切削加工得到。例如，使预先具有对接部110的材料成形之后，通过切削加工凹部140、贯通孔141以及一对凸部150得到也可以，对制作方法没有特殊的限定。

本实施例中与上述实施例1相同，对接部110从外周面侧和两侧壁面侧的任意一方观察都是被切割为阶梯状的形状，即采用了特殊步骤切割。对接部110如实施例1中的说明所述，因此省略其说明。

凹部140形成于除了对接部110附近的整周。对接部110附近未设置凹部140的部位和一对凸部150的外周面是同一面。由此，在密封环100的外周面上形成环状连续的密封面。即，密封环100的外周面中除了对接部110附近的区域，仅有一对凸部150的外周面相对于轴孔的内周面滑动。另外，采用不设置对接部110的结构时，通过环状设置凹部140使一对凸部150也成为环状。由此，可仅由一对凸部150的外周面形成环状的连续的密封面。

关于凹部140的深浅，如果较浅则一对凸部150的刚性变高。然而，由于一对凸部150因为滑动产生磨损，因此凹部140的深度会随着时间的推移变浅。因此，如果凹部140的深度变得过浅就会导致无法导入流体。考虑到上述刚性和即使随着时间推移磨损加剧也保持导入流体的这两点，优选在初期就设定凹部140的深度。例如密封环100的厚度为1.7mm的时候，凹部140的深度设定为0.1mm以上0.3mm以下左右。

关于一对凸部150的宽度，虽然越窄越可以减低扭矩，但是如果宽度过窄就会造成密封性和耐久性降低。于是，优选根据使用环境等在可以保持密封性和耐久性的前提下，尽量缩小上述宽度。例如，密封环100的宽度全长为1.9mm时，一对凸部150的宽度设定为0.3mm以上0.7mm以下左右。

本实施例的密封环100中，加上一对凸部150各自的宽度(与图11中的区域B1和区域B2的长度相当)的长度设定为，比从密封环100中内周面到凸部150的外周面的距离(图11中，与区域A的长度相当)短(参照图4)。另外，设定区域B1的长度和区域B2的长度相同。

通过如上所述设定区域A和区域B1、B2的关系，使密封环100承受通过流体压力向轴孔内周面施加推压力的来自内周面侧的有效受压面积，设定为比承受通过流体压力向环状槽510的低压侧侧壁面施加推压力的来自侧面侧的有效受压面积更小。

<使用密封环时的过程>

参照图10～图12对使用本实施例的密封环100时的过程进行说明。图10是引擎停止时通过密封环100左右区域的压差消失(或者压差几乎消失)，无负载的状态。图10中的密封环100与图8中的DD剖面相当。图11和图12是启动引擎时通过密封环100右侧区域的流体压力比左侧区域的流体压力变高的状态。图11中的密封环100与图8中的EE剖面相当，图12中的密封环100与图8中的DD剖面相当。

由于无负载状态下左右区域之间无压差，且也没有从内周面侧作用的流体压力，因此密封环100是从环状槽510中图10中左侧的侧壁面以及轴孔的内周面脱离的状态。

在启动引擎产生压差的状态下，密封环100呈与环状槽510的低压侧(L)的侧壁面紧密结合的状态，且呈相对于轴孔内周面滑动的状态(参照图11和图12)。

<本实施例的密封环的优点>

本实施例的密封环100通过在密封环100的两侧产生压差时，通过贯通孔，从密封环100的内周面侧向凹部140内导入密封对象流体。因此，即使流体压力升高，在该凹部140设置的区域中流体压力也会向内周面侧作用。本实施例中，由于凹部140的底面由与密封环100的内周面同心的面构成，因此在设置了凹部140的区域中，从内周面侧作用的流体压力的方向与从外周面侧作用的流体压力的方向正相反。另外，图11和图12中的箭头表示流体压力对密封环100的作用力。由此，本实施例的密封环100中，随着流体压力的增加，可防止由密封环100向外周面侧增加的压力，防止滑动力矩的降低。

本实施例的密封环100中，如上所述，如图11所示区域B1和区域B2的长度之和设定为比区域A的长度更短。由此，如上所述，使密封环100中，在流体压力下产生向轴孔内周面推压的力的内周面侧的有效受压面积，设定为比在流体压力下产生向环状槽510的低压侧侧壁面推压的力的侧面侧的有效受压面积更小。

即，区域A是密封环100由密封对象流体使从高压侧(H)向低压侧(L)沿轴线方向被推压时的有效受压区域。受压区域A整周的面积为对于轴线方向有效的受压面积。区域B1和B2是密封环100由密封对象流体使从内周面侧向外周面侧被推压时的有效受压区域。这是因为，如上所述，设置凹部140的区域中，流体压力从径向的两侧施加的作用力，与对密封环100沿径向方向施加的力相互抵消。另外，横跨受压区域B1和B2整周的面积成为对径向方向有效的受压面积。

因此，在密封环100的两侧产生压差时，对密封环100的有效受压区域(受压面积)为，比轴线方向更向径向外侧朝向的方向的面积会变小。因此，可使密封环100中的一对凸部150的外周面相对轴孔内周面更准确的滑动。由此，不论轴500和轴壳600之间的环状间隙的大小，都可使滑动部分的面积稳定。因此，可使密封性能稳定化。另外，由于可使密封环100的外周面中一对凸部150部分更准确的滑动，因此可降低滑动阻力、降低旋转力矩。而且，由于密封环100是在外周面侧滑动，与在环状槽的侧壁面之间滑动的密封环相比，更容易形成由密封对象流体形成的润滑膜(这里是油膜)，进而可降低滑动力矩。这是因为在密封环100的外周面和轴孔内周面之间滑动时，这些之间的微小间隙部分的楔形效应发挥了作用。

另外，本实施例中凹部140形成于除了对接部110附近的整周。这样，本实施例中，通过在遍布密封环100的外周面大范围内设置凹部140，可尽量缩小密封环100和轴壳600的轴孔内周面之间的滑动面积，可极度减少滑动力矩。

这样，通过实现减少滑动力矩，可防止由于滑动产生的热量，即使在高速高压的环境条件下也可适用本发明的密封环100。另外，由于不对环状槽510的侧面进行滑动，可使用铝等柔软材料作为轴500的材料。

而且，由于本实施例的密封环100相对于宽度方向的中心面形成对称形状，因此将密封环100安装在环状槽510时，可以不必注意安装方向。另外，即使在高压侧(H)和低压侧(L)之间互换的情况下也可发挥上述的优秀效果。

进而，本实施例的密封环100中，由于设置于凹部140两侧的的一对凸部150相对于轴孔内周面滑动，因此可使密封环100的姿态稳定。即，可防止由于流体压力造成的密封环100在环状槽510内的倾斜。

(实施例4)

本发明的实施例4如图13～图18所示。本实施例中，由于基本的结构及作用与实施例1相同，因此对于相同的构成部分赋予相同的附图标记，并省略其说明。

本实施例的密封环100，安装于轴500的外周上设置的环状槽510中，密封相对旋转的所述轴500和轴壳600(穿过轴壳600中的轴500的轴孔的内周面)之间的环状间隙。由此，密封环100保持使流体压力(本实施例中为油压)发生变化的密封对象区域的流体压力。本实施例中，图16～图18中右侧区域的流体压力发生变化，密封环100起到保持图中右侧密封对象区域的流体压力的作用。另外，在汽车引擎停止的状态下，密封对象区域的流体压力降低，变为无负载状态，启动引擎后密封对象区域的流体压力变高。

密封环100由聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚四氟乙烯(PTFE)等树脂材料构成。另外，密封环100的外周面周长比轴壳600的轴孔内周面周长更短，从而没有过盈量。

该密封环100在周方向的一处设置对接部110。另外，在密封环100的外周面具有向外周面侧突出、该表面相对于轴壳600的轴孔的内周面滑动的凸部160。该凸部160如下所述的形成：位置在高压侧(H)和低压侧(L)交替变化并周向延伸，直至到达宽度方向的两端面的位置。具体来说，凸部160构成为向周向形成蛇形的波形状。另外，该凸部160设置于除了对接部110附近的整周。另外，如后所述，采用不设置对接部110的结构时，该凸部160设置于整周。

通过形成这样的凸部160，在密封环100的外周面中高压侧(H)形成多个第一凹部171分别向周方向隔开间隔。另外，在密封环100的外周面中低压侧(L)形成多个第二凹部172分别向周方向隔开间隔。第一凹部171从高压侧(H)的端部到低压侧(L)的端部的位置延伸的构成，发挥从高压侧(H)导入流体的功能。第二凹部172从低压侧(L)的端部到高压侧(H)的端部的位置延伸的构成。这些第一凹部171的底面和第二凹部172的底面由与密封环100的内周面同心的面构成。

本实施例的密封环100的剖面为矩形的环状部件，由上述对接部110、凸部160、多个第一凹部171以及第二凹部172构成。但是，这仅是对形状的说明，并不是说作为剖面为矩形的环状部件的材料必须对这些对接部110、凸部160、多个第一凹部171以及第二凹部172进行加工而形成。当然，剖面为矩形的环状部件成形之后，也可由对对接部110、凸部160、多个第一凹部171以及第二凹部172进行切削加工得到。但是，例如，使预先具有对接部110的材料成形之后，通过切削加工凸部160、多个第一凹部171以及第二凹部172得到也可以，对制作方法没有特殊的限定。

本实施例中与上述实施例1相同，对接部110从外周面侧和两侧壁面侧的任意一方观察都是被切割为阶梯状的形状，即采用了特殊步骤切割。对接部110如实施例1中的说明所述，因此省略其说明。

采用设置对接部110的结构时，优选不在对接部110的附近形成第一凹部171和第二凹部172(参照图15)。此时，对接部110附近的外周面与凸部160的部分外周面是同一面。由此，在密封环100的外周面上形成环状连续的密封面。即，密封环100的外周面中除了对接部110附近的区域，仅有凸部160的外周面相对于轴孔的内周面滑动。另外，采用不设置对接部110的结构时，环状设置凸部160。由此，可仅由凸部160的外周面形成环状的连续的密封面。

本实施例的凸部160是细长延伸的结构，在密封环100的外周面中，与多个第一凹部171以及第二凹部172占据的面积相比，凸部160占据的面积非常狭小。多个第一凹部171以及第二凹部172几乎在周向上形成于整周。即，除了形成对接部110的附近和细长凸部160的部位，第一凹部171和第二凹部172形成于轴向上整周。另外，本实施例的凸部160的两侧面相对于第一凹部171的底面和第二凹部172的底面分别是垂直构成的。

关于凸部160的高度(相当于第一凹部171和第二凹部172的深度)，如果较低则设置凸部160的部位刚性变高。然而，由于凸部160因为滑动产生磨损，因此第一凹部171和第二凹部172的深度会随着时间的推移变浅。因此，如果第一凹部171的深度变得过浅就会导致无法导入流体。考虑到上述刚性和即使随着时间推移磨损加剧也保持导入流体的这两点，优选在初期就设定凸部160的高度。例如密封环100的厚度为1.7mm的时候，凸部160的高度设定为0.1mm以上0.3mm以下左右。另外，凸部160的宽度越窄，虽然越可以减低扭矩，但是如果宽度过窄就会造成密封性和耐久性降低。于是，优选根据使用环境等在可以保持密封性和耐久性的前提下，尽量缩小凸部160的宽度。例如，密封环100的宽度(轴向宽度)全长为1.9mm时，凸部160的宽度设定为0.3mm以上0.7mm以下左右。

本实施例的密封环100中，设定从凸部160的一方侧面到密封环100另一方侧面的区域BX(参照图16～图18)整周的面积，和从凸部160的另一方侧面到密封环100一方侧面的区域整周的面积，比从密封环100内周面到凸部160外周面的区域A的全周面积更狭小。另外，使用密封环100时，区域BX也可以指从凸部160的高压侧(H)的侧面到密封环100的低压侧(L)的侧面的区域。

通过如上所述设定区域A和区域BX的关系，使密封环100中，因流体压力而产生向轴孔内周面推压的力的内周面侧的有效受压面积，设定为比因流体压力产生向环状槽510的低压侧侧壁面推压的力的侧面侧的有效受压面积更小。

<使用密封环时的过程>

参照图16～图18对使用本实施例的密封环100时的过程进行说明。图16～图18表示启动引擎使得隔着密封环100右侧区域的流体压力比左侧区域的流体压力高的状态。图16中的密封环100与图14中的FF剖面相当，图17中的密封环100与图14中的GG剖面相当，图18中的密封环100与图14中的HH剖面相当。

由于无负载状态下左右区域之间无压差，且也没有从内周面侧作用的流体压力，因此密封环100是从环状槽510中图16～图18中左侧的侧壁面以及轴孔的内周面脱离的状态。

在启动引擎产生压差的状态下，密封环100呈与环状槽510的低压侧(L)的侧壁面紧密结合的状态，且呈相对于轴孔内周面滑动的状态。

<本实施例的密封环的优点>

本实施例的密封环100通过在密封环100的两侧产生压差时，向高压侧(H)的第一凹部171内导入密封对象流体。因此，即使流体压力升高，在该第一凹部171设置的区域中流体压力也会向内周面侧作用。本实施例中，由于第一凹部171的底面由与密封环100的内周面同心的面构成，因此在设置了第一凹部171的区域中，从内周面侧作用的流体压力的方向与从外周面侧作用的流体压力的方向正相反。另外，图16～图18中的箭头表示流体压力对密封环100的作用力。由此，本实施例的密封环100中，随着流体压力的增加，可防止由密封环100向外周面侧增加的压力，防止滑动力矩的降低。

本实施例的密封环100中，如上所述，使密封环100中，在流体压力下产生向轴孔内周面推压的力的内周面侧的有效受压面积，设定为比在流体压力下产生向环状槽510的低压侧侧壁面推压的力的侧面侧的有效受压面积更小。

图16～图18所示的区域是密封环100由流体压力从高压侧(H)向低压侧(L)沿轴线方向被推压时的有效受压区域。受压区域A整周的面积成为对轴线方向有效的受压面积。之后，图16～图18所示的区域BX是密封环100由流体压力从内周面侧向外周面侧沿径向外侧被推压时的有效受压区域。这是因为，如上所述，设置第一凹部171的区域中，流体压力从径向的两侧施加的作用力，与对密封环100沿径向方向施加的力相互抵消。另外，横跨受压区域BX整周的面积成为对径向方向有效的受压面积。

因此，在密封环100的两侧产生压差时，对密封环100的有效受压区域(受压面积)为，比轴线方向更向径向外侧朝向的方向的面积会变小。因此，可使密封环100中的凸部160的外周面相对轴孔内周面更准确的滑动。由此，不论轴500和轴壳600之间的环状间隙的大小，都可使滑动部分的面积稳定。因此，可使密封性能稳定化。另外，由于可使密封环100的外周面中凸部160部分更准确的滑动，因此可降低滑动阻力、降低旋转力矩。而且，由于密封环100是在外周面侧滑动，与在环状槽的侧壁面之间滑动的密封环相比，更容易形成由密封对象流体形成的润滑膜(这里是油膜)，进而可降低滑动力矩。这是因为在密封环100的外周面和轴孔内周面之间滑动时，这些之间的微小间隙部分的楔形效应发挥了作用。

另外，本实施例中第一凹部171和第二凹部172形成于除了对接部110附近的整周。这样，本实施例中，通过在遍布密封环100的外周面大范围内设置第一凹部171和第二凹部172，可尽量缩小密封环100和轴壳600的轴孔内周面之间的滑动面积，可极力减少滑动力矩。

这样，通过实现减少滑动力矩，可防止由于滑动产生的热量，即使在高速高压的环境条件下也可适用本发明的密封环100。另外，由于不对环状槽510的侧面进行滑动，可使用铝等柔软材料作为轴500的材料。

而且，由于本实施例的密封环100相对于宽度方向的中心面形成对称形状，因此将密封环100安装在环状槽510时，可以不必注意安装方向。另外，即使在高压侧(H)和低压侧(L)之间互换的情况下也可发挥上述的优秀效果。

进而，本实施例的密封环100的外周面上形成的凸部160由位置在高压侧(H)和低压侧(L)交替变化并周向延伸而形成。因此，密封环100的外周面对于轴壳600的轴孔的滑动位置不会偏向于高压侧(H)或低压侧(L)。因此，可防止密封环100在环状槽510内的倾斜，使密封环100的安装状态稳定化。本实施例中，位置在高压侧(H)和低压侧(L)交替变化并周向延伸，直至到达宽度方向的两端面的位置的形成凸部160。因此，可以有效防止密封环100的外周面对于轴壳600的轴孔的滑动位置偏向于高压侧(H)或低压侧(L)

本实施例中示出了凸部160构成为向周向形成蛇形的波形状。但是，对于凸部，也可构成为向周向形成矩形的波形状、或向周向形成三角形的波形状。

Claims (2)

1.一种密封环，其安装于轴的外周上设置的环状槽中，密封相对旋转的所述轴和轴壳之间的环状间隙，保持流体压力会发生变化的密封对象区域的流体压力，其特征在于：

与所述环状槽中的低压侧的侧壁面紧密结合，且相对于所述轴壳上穿过有所述轴的轴孔的内周面滑动，

在外周面侧，于宽度方向的两侧设置有周向延伸的一对凹部，

从位于该一对凹部之间的凸部的一方侧面到密封环的另一方侧面的距离、以及从所述凸部的另一方侧面到密封环的一方侧面的距离设定为小于从密封环的内周面到所述凸部的外周面的距离，由此，

使因所述流体压力而产生向所述轴孔内周面施加推压的力的内周面侧的有效承压面积，小于因所述流体压力而产生向所述环状槽的低压侧的侧壁面施加推压的力的侧面侧的有效承压面积，

并且，在所述一对凹部内设置有与所述凸部连接并延伸到所述密封环的侧面的多个肋条。

2.一种密封环，其安装于轴的外周上设置的环状槽中，密封相对旋转的所述轴和轴壳之间的环状间隙，保持流体压力会发生变化的密封对象区域的流体压力，其特征在于：

与所述环状槽中的低压侧的侧壁面紧密结合，且相对于所述轴壳上穿过有所述轴的轴孔的内周面滑动，

相对于所述轴孔的内周面滑动的部分由位置在高压侧和低压侧交替变化并周向延伸而形成的凸部构成，由此，

使因所述流体压力而产生向所述轴孔内周面施加推压的力的内周面侧的有效承压面积，小于因所述流体压力而产生向所述环状槽的低压侧的侧壁面施加推压的力的侧面侧的有效承压面积。