CN113348311A - 滑动部件和滑动部件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够持久保持滑动面间的润滑性的滑动部件和滑动部件的制造方法。一对滑动构件(10，20)中的至少一个滑动构件(20)具备：凹部组(22A)，其由凹设于一个滑动构件(20)的滑动面(21)的多个凹部(22，22’)构成；以及多个中空部(24a～24d，24a’～24d’)，其相对于凹部组(22A)在一个滑动构件(20)的厚度方向上错开设置，中空部(24a～24d，24a’～24d’)被配置成在一个滑动构件(20)磨损了与凹部组(22A)中的最深的凹部(22)的厚度相应的量时会形成至少由多个凹部构成的凹部组。

Description

滑动部件和滑动部件的制造方法
技术领域
本发明涉及一种相对移动的滑动部件，例如涉及汽车、一般工业机械或其他密封领域的对旋转机械的旋转轴进行轴封的轴封装置中使用的滑动部件、或者汽车、一般工业机械或其他轴承领域的机械的轴承中使用的滑动部件和滑动部件的制造方法。
背景技术
作为防止被密封流体的泄漏的轴封装置，例如有机械密封件、滑动轴承等。机械密封件、滑动轴承等具备由一对相对旋转且滑动面彼此滑动的滑动构件构成的滑动部件。在这样的滑动部件中，为了长期保持密封性，必须兼顾“密封”和“润滑”这样的条件。特别是近年来，出于环境保护等目的，为了防止被密封流体的泄漏并降低伴随着滑动的能量损失，低摩擦化的要求进一步提高。作为低摩擦化的方法，其是通过利用旋转在滑动面间产生动压并在介入了液膜的状态下滑动来实现的。
例如，在专利文献1所记载的滑动部件中，在一对滑动构件中的一个滑动构件的滑动面的整个区域设置有多个剖视时呈凹状的小凹穴。当一对滑动构件相对旋转时，向设置在一个滑动构件上的小凹穴供给被密封流体，在滑动面间产生动压使得滑动面间稍微分离，且小凹穴保持被密封流体，从而能够在滑动面间介入了液膜的状态下使滑动面彼此滑动，因此能够防止被密封流体的泄漏并降低机械损失。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-68330号公报(第5页、图3)
发明内容
发明要解决的课题
专利文献1的滑动部件通过设置小凹穴提高了滑动面间的润滑性，但由于因长期使用等引起的滑动面的磨损，小凹穴的深度逐渐变浅，不能充分地保持被密封流体，因此滑动面间的润滑性有可能降低。
本发明是着眼于这样的问题而完成的，其目的在于提供一种能够持久保持滑动面间的润滑性的滑动部件和滑动部件的制造方法。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明的滑动部件为，
一对滑动构件中的至少一个滑动构件具备：凹部组，其由凹设于该一个滑动构件的滑动面的多个凹部构成；以及多个中空部，其相对于该凹部组在该一个滑动构件的厚度方向上错开设置，
所述中空部被配置成在所述一个滑动构件磨损了与所述凹部组中的最深的凹部的厚度相应的量时会形成至少由多个凹部构成的凹部组。
由此，即使一个滑动构件的滑动面磨损至凹部组中的最深的凹部的厚度方向，也会在滑动面上出现由多个凹部构成的凹部组，因此能够保持滑动面间的润滑性。
也可以是，在直至磨损至所述凹部组中的最深的凹部的厚度方向为止的期间内，配置于所述滑动面的所述凹部组的体积的变动幅度在20％以内。
由此，即使滑动面磨损了，出现的凹部组的体积的变动幅度也小至20％以内，因此能够抑制润滑性因滑动面的磨损程度而发生变动。
也可以是，所述中空部被配置成从与所述滑动面正交的方向观察时一部分或全部与所述凹部重叠。
由此，能够抑制滑动面上的凹部的出现位置因滑动面的磨损程度而大幅变动。
也可以是，所述凹部组由深度不同的多个凹部构成。
由此，无论在一个滑动构件的使用区域的哪个位置存在滑动面，均能够使出现在该滑动面上的凹部组的体积接近恒定。
也可以是，所述凹部与所述中空部通过沿所述厚度方向延伸的节流通路连通。
由此，能够将被密封流体保持在凹部和中空部内，并且能够经由节流通路将滑动面的磨损粉末的一部分向中空部侧排出，因此能够抑制磨损粉末堆积在凹部内。
也可以是，所述节流通路通过所述凹部与所述中空部部分重叠而构成。
由此，被密封流体、磨损粉末容易在凹部与中空部之间移动。
也可以是，多个所述中空部呈相同形状。
由此，容易将中空部配置成使得在使用区域中出现在滑动面上的凹部组的体积恒定。
也可以是，所述中空部至少具有平面。
由此，能够高效地配置中空部。
也可以是，存在于相邻的所述凹部间的所述一个滑动构件的基材在所述厚度方向上从所述滑动面连续延伸到该滑动面的相反侧的面。
由此，能够提高滑动面的强度。
为了解决上述课题，本发明的滑动部件为，
在一对滑动构件的至少一个滑动面上设置有具有平面的多个凹部，
在比所述凹部深的位置处设置有具有平面的中空部，并且所述中空部与所述凹部连通。
由此，即使一个滑动构件的滑动面磨损使得凹部消失，设置在比凹部深的位置处的中空部也会出现在滑动面上，因此能够保持滑动面间的润滑性。
也可以是，所述中空部位于在周向或径向上与所述凹部错开的位置处。
由此，被密封流体、磨损粉末容易在凹部与中空部之间移动。
也可以是，所述凹部的平面是所述凹部的底面，所述中空部的平面是所述中空部的底面。
由此，能够高效地配置中空部。
也可以是，所述中空部以在轴向上与所述凹部的底面部分重叠的状态位于在周向或径向上与其错开的位置处，并且所述中空部被连续设置为在轴向上与所述凹部的底面重叠的部位处与其连通。
由此，能够高效地配置中空部，并且被密封流体、磨损粉末容易在凹部与中空部之间移动。
为了解决上述课题，本发明的滑动部件的制造方法为，
通过除了特定的区域以外将规定材料在厚度方向上层叠并连结来制造滑动构件，该滑动构件具有：凹部组，其由形成于滑动面的剖视时呈凹形形状的多个凹部构成；以及多个中空部，其被配置成在磨损至所述凹部组中的最深的凹部的厚度方向时形成至少由多个凹部构成的凹部组。
由此，即使一个滑动构件的滑动面磨损至凹部组中的最深的凹部的厚度方向，也会在滑动面上出现由多个凹部构成的凹部组，因此能够保持滑动面间的润滑性。另外，能够通过一边使规定材料在一个滑动构件的厚度方向上层叠一边形成而将多个中空部配置在一个滑动构件中的期望的位置处。
也可以是，形成将所述凹部和所述中空部在所述厚度方向上连结的节流通路。
由此，能够将由加工产生的加工粉末经由节流通路从中空部向外部排出，因此能够简便且高精度地制造滑动构件。
也可以是，通过增材制造装置层叠所述规定材料。
由此，能够在增材制造装置中使用打印机来简便且高精度地制造滑动构件。
也可以是，在基座构件上层叠所述规定材料并一体化。
由此，能够利用基座构件确保滑动构件的强度并且能够迅速地制造。
附图说明
图1是示出作为本发明的实施例1的滑动部件的机械密封件的一个示例的剖视图；
图2是示出本发明的实施例1的配合环的滑动面的俯视图；
图3是A-A剖视图；
图4(a)是示出本发明的实施例1的沿厚度方向配置的小凹穴和中空部的示意性剖视图，(b)是从滑动面侧观察(a)的示意图；
图5(a)～(c)是示出滑动面的磨损程度的变化的示意图；
图6是示出小凹穴组的体积相对于滑动时间的变化的示意图；
图7(a)～(c)是示出配合环的制造工序的示意图；
图8(a)和(b)是示出本发明的实施例1的小凹穴和中空部的形状的变形例的示意图；
图9是本发明的实施例1的小凹穴和中空部的配置的变形例；
图10(a)是示出本发明的实施例2的配合环的滑动面的俯视图，(b)是(a)的示意性剖视图；
图11(a)和(b)是示出本发明的实施例2的滑动部件的第一个变形例的图；
图12(a)和(b)是示出本发明的实施例2的滑动部件的第二个变形例的图；
图13是示出本发明的实施例3的配合环的滑动面的俯视图；
图14(a)是B-B剖视图，(b)是C-C剖视图；
图15是示出本发明的实施例3的滑动部件的变形例的图。
具体实施方式
以下，基于实施例对用于实施本发明的滑动部件和滑动部件的制造方法的方式进行说明。
实施例1
参照图1至图7对实施例1的滑动部件和滑动部件的制造方法进行说明。此外，在本实施例中，以滑动部件为机械密封件的方式为例进行说明。另外，将构成机械密封件的滑动部件的外周侧作为被密封流体侧、将内周侧作为大气侧进行说明。
图1所示的一般工业机械用的机械密封件是对将要从滑动面的外周侧朝向内周侧泄漏的被密封流体进行密封的内部型的密封件，主要由以下构成：作为圆环状的一个滑动部件的配合环20，其经由套筒2以能够与旋转轴1一体地旋转的状态设置在旋转轴1上；以及作为另一个滑动部件的圆环状的密封环10，其以非旋转状态和能够沿轴向移动的状态设置于固定在被安装设备的壳体4上的密封盖5，其中，通过由波纹管7沿轴向对密封环10施力，密封环10的滑动面11和配合环20的滑动面21相互紧密接触滑动。此外，密封环10的滑动面11为平坦面，在该平坦面上未设置凹部。
密封环10和配合环20代表性地由SiC(硬质材料)彼此或者SiC(硬质材料)和碳(软质材料)的组合形成，但不限于此，滑动材料只要能够作为机械密封件用的滑动材料使用就能够应用。此外，作为SiC，有以将硼、铝、碳等作为烧结助剂而得到的烧结体为代表的、由成分、组成不同的两种以上的相构成的材料，例如分散有石墨颗粒的SiC、由SiC和Si构成的反应烧结SiC、SiC-TiC、SiC-TiN等，作为碳，能够利用以碳质和石墨质混合而成的碳为代表的树脂成型碳、烧结碳等。另外，除了上述滑动材料以外，还能够应用金属材料、树脂材料、表面改性材料(涂覆材料)、复合材料等。此外，后面将对配合环20的制造方法进行详细描述。
如图2所示，配合环20具有在轴向上与密封环10的滑动面11相对的环状的滑动面21。滑动面21是平坦面，在圆周方向上在整个面上形成有作为凹部的小凹穴22，从而构成作为凹部组的小凹穴组22A。各小凹穴22从与滑动面21正交的方向观察时呈圆形形状，且径向剖视时呈向滑动面21侧开口的凹形形状。即，小凹穴22呈具有与滑动面21正交的中心轴的圆柱形状(参照图3、图4)。此外，滑动面21相对于小凹穴22也可以说是平台部。
具体地，小凹穴组22A通过将从配合环20的内径侧到外径侧分离地配置有四个小凹穴22的列23A和从内径侧到外径侧分离地配置有五个小凹穴的列23B在周向上交替地配置而构成，上述两个列23A、23B从配合环20的中心呈放射状配置。此外，多个小凹穴22在滑动面21的周向上被配置成交错状。
图3图示了将配合环20在列23A的位置处沿轴向切断的状态。此外，列23B除了数量之外与列23A相同，因此省略列23B的说明。
列23A由深度尺寸L1的小凹穴22和比小凹穴22浅的深度尺寸L2的小凹穴22’构成(L1＞L2)。小凹穴22和小凹穴22’在滑动面21的径向上交替地配设。
在小凹穴22上，多个中空部24a、24b、24c、24d在配合环20的厚度方向(以下，有时简称为厚度方向)上形成，小凹穴22和中空部24a、24b、24c、24d构成凹状单元25A。同样地，在小凹穴22’上，多个中空部24a’、24b’、24c’、24d’在厚度方向上并列，小凹穴22’和中空部24a’、24b’、24c’、24d’构成凹状单元25B。
中空部24a～24d和中空部24a’～24d’具有相同的深度尺寸L3，各中空部的深度尺寸L3与新品状态的小凹穴22的深度尺寸L1相同。另外，小凹穴22的深度尺寸L1与小凹穴22’的深度尺寸L2之差为尺寸L4。即，凹状单元25A和凹状单元25B被配置成在配合环20的厚度方向上错开尺寸L4。此外，在配合环20中可作为滑动面21使用的厚度方向的使用区域为，即使由于磨损等也能够出现任意中空部并作为小凹穴发挥作用的区域，是指从滑动面21到配置于凹状单元25A的最深部的中空部24d的底部为止的区域。
接着，基于图4对凹状单元25A中的小凹穴22与中空部24a～24d的排列进行说明。此外，凹状单元25B具有与凹状单元25A相同的结构，因此省略其说明。
如图4(a)所示，中空部24a被配置成在小凹穴22的内径方向上与其错开且在厚度方向上部分重叠，并且小凹穴22与中空部24a通过通路26a连通。同样地，中空部24b被配置成在中空部24a的外径方向上与其错开且在厚度方向上部分重叠，并且中空部24a与中空部24b通过通路26b连通。另外，中空部24c被配置成在中空部24b的内径方向上与其错开且在厚度方向上部分重叠，并且中空部24b与中空部24c通过通路26c连通。另外，中空部24d被配置成在中空部24c的外径方向上与其错开且在厚度方向上部分重叠，并且中空部24c与中空部24d通过通路26d连通。即，小凹穴22和中空部24a～24d被配置成在径向上交替地错开而在厚度方向上呈锯齿状，并且通过通路26a～26d相互连通。
另外，中空部24a的作为滑动面21侧的平面的端面27a被配置于与小凹穴22的作为平面的底面22a在厚度方向上相同的位置，通路26a通过端面27a与底面22a在径向上部分重叠而形成。换言之，通路26a通过底面27a的开口部位与底面22a的开口部位重叠而形成。在中空部24b～24d中也同样地，滑动面21侧的端面27b～27d被配置于与在滑动面21侧相邻的中空部24a～24c的底面28a～28c在厚度方向上相同的位置，通路26b～26d通过端面27b～27d与底面28a～28c在径向上部分重叠而形成。即，通路26a～26d是比小凹穴22和中空部24a～24d的径向的截面积小的节流通路。
更具体地，如图4(b)所示，小凹穴22和中空部24b、24d被配置成从与滑动面21正交的方向观察时重叠，中空部24a、24c被配置成在向小凹穴22和中空部24b、24d的内径侧错开的位置处从与滑动面21正交的方向观察时重叠。
接着，基于图5和图6对配合环20的磨损程度的变化进行说明。图5(a)是在图2的A-A的位置处切断的图，示出了密封环10和配合环20为新品的状态。当密封环10和配合环20从图5(a)的状态开始相对旋转时，通过小凹穴22、22’在滑动面11、21之间形成被密封流体的膜，从而能够保持良好的润滑性。这是因为，小凹穴组22A被设计成最适合保持滑动面11、21之间的润滑性的体积(参见图6中的点P1)。
如图5(b)所示，随着滑动面21因长期使用等而磨损，由小凹穴22、22’构成的小凹穴组22A的体积逐渐变小(参照图6的点P1与点P2之间)。然而，在小凹穴22’消失时(参照图6中的点P2)，构成中空部24a’的滑动面21侧的端面27a’的壁部被削掉从而中空部24a’向密封环10侧开放。即，中空部24a’作为新的小凹穴出现，从而小凹穴组22A的体积增加到与新品状态时的体积相同的程度(参照图6中的点P3)。
然后，如图5(c)所示，当滑动面21进一步磨损时，由小凹穴22和中空部24a’构成的小凹穴组22A的体积逐渐变小(参照图6的点P3与点P4之间)。然而，在小凹穴22消失时，构成中空部24a的端面27a的壁部被削掉从而中空部24a向密封环10侧开放。即，中空部24a作为新的小凹穴出现，从而小凹穴组22A的体积增加到与新品状态时的体积相同的程度(参照图6中的点P5)。
由此，即使配合环20的滑动面21磨损，在配合环20的使用区域中，小凹穴组22A的体积也始终处于变动允许范围内，因此滑动面11、21之间不会润滑不足，且能够防止在滑动面11、21之间产生过大的浮力而降低润滑性、密封性，能够良好地保持滑动面11、21之间的润滑性。
另外，在滑动面21上出现的小凹穴组22A的体积的变动幅度在20％以内，变动幅度较小，因此能够抑制润滑性因滑动面21的磨损程度而发生变动。此外，在本实施例1中，例示了在配合环20的使用区域中小凹穴组22A由相同数量的中空部形成的方式，但是在配合环20的使用区域中，在滑动面21上出现的小凹穴组22A也可以由不同数量(两个以上)的中空部形成。优选地，在配合环20的使用区域中，只要在滑动面21上出现的小凹穴组22A的体积的变动幅度为20％以内，优选为5％以内即可。
另外，构成凹状单元25A、25B的中空部24a～24d和中空部24a’～24d’被配置成从与滑动面21正交的方向观察时一部分或全部与小凹穴22、22’重叠，因此作为小凹穴出现的中空部24a～24d和中空部24a’～24d’的位置不会由于滑动面21的磨损程度而在滑动面21的径向、周向上大幅变动，能够在滑动面11、21之间均匀地生成被密封流体的膜。
进一步地，从与滑动面21正交的方向观察时，能够减小凹状单元25A、25B在径向和周向上的占用面积，因此能够将多个凹状单元25A、25B配置在配合环20上。
另外，在凹状单元25A、25B中，中空部24a～24d、24a’～24d’被配置成相对于各个小凹穴22、22’在径向上交替地错开而在厚度方向上呈锯齿状，并且凹状单元25A、25B彼此在厚度方向上错开。即，小凹穴组22A由深度不同的多个小凹穴22、22’构成，因此能够将配合环20构成为，无论在配合环20的使用区域的哪个位置存在滑动面21，出现在该滑动面21上的小凹穴组22A的体积都接近恒定。
另外，小凹穴22、22’与中空部24a～24d、24a’～24d’通过沿厚度方向延伸的通路26a～26d连通，因此能够将被密封流体较多地保持在小凹穴22、22’和中空部24a～24d、24a’～24d’内，并且能够经由通路26a～26d将滑动面21的磨损粉末的一部分排出并储存于中空部24a～24d、24a’～24d’侧，因此能够抑制磨损粉末堆积在小凹穴22、22’内而妨碍滑动面11、21之间的润滑性。另外，中空部24a～24d、24a’～24d’为迷宫结构，因此储存在中空部24a～24d、24a’～24d’内的磨损粉末难以返回到小凹穴22、22’。特别地，储存在中空部24d、24d’侧的磨损粉末难以返回到小凹穴22、22’。
进一步地，通路26a～26d通过小凹穴22、22’与中空部24a～24d、24a’～24d’部分重叠而构成，因此不仅被密封流体、磨损粉末容易在小凹穴22、22’与中空部24a～24d、24a’～24d’之间移动，而且小凹穴22、22’和中空部24a～24d、24a’～24d’无需形成特别的节流通路，因此容易形成凹状单元25A、25B。
另外，各中空部24a～24d、24a’～24d’呈相同形状，因此容易将中空部24a～24d、24a’～24d’配置成使得在使用区域中出现在滑动面21上的小凹穴组22A的体积恒定。
进一步地，各中空部24a～24d、24a’～24d’具有作为平面的端面27a～27c和底面28a～28c，因此能够使端面27a～27c和底面28a～28c彼此靠近而配置多个中空部24a～24d、24a’～24d’，换言之，能够在较小的空间高效地进行配置。
另外，各中空部24a～24d、24a’～24d’形成为具有与滑动面21正交的中心轴的圆柱形状，并且各中空部24a～24d、24a’～24d’的开口区域不会因滑动面21的磨损程度而发生变化，因此容易将中空部24a～24d、24a’～24d’配置成使得小凹穴组22A的体积恒定。
另外，存在于在径向或周向上相邻的小凹穴22、22’之间的配合环20的基材20A以一定的宽度呈柱状在厚度方向上从滑动面21连续延伸到后述的位于滑动面21的相反侧的基座构件20B(参照图7)，因此能够以高强度支承滑动面21。
接着，基于图7对配合环20的制造方法进行说明。本实施例中的配合环20通过使用了作为增材制造(Additive Manufacturing)装置中的一种的3D打印机的层叠造型法来制造。此外，在图7中，为了以易于理解的方式进行说明，将作为铺设的规定材料的SiC粉末M的层的厚度以比实际厚的方式示出。
具体地，如图7(a)所示，在3D打印机的底座上配置具有规定厚度且从该厚度方向观察时呈圆形板状的基座构件20B，并且以整体覆盖基座构件20B的方式铺设SiC粉末M。
然后，如图7(b)所示，利用激光等未图示的热源使SiC粉末M熔融并凝固以在基座构件20B的厚度方向上层叠并连结配合环20的基材20A。此时，在层叠的SiC粉末M中，使除了作为各中空部的部分(特定的区域)以外的部分熔融并凝固。
如图7(c)所示，反复进行铺设SiC粉末M的工序和使SiC粉末M熔融并凝固的工序直到配合环20达到所需厚度，当配合环20达到所需厚度时，将残留在各中空部24a～24d、24a’～24d’和小凹穴22、22’内的SiC粉末M从小凹穴22、22’的开口部向外部排出而完成制造。
由此，通过在除了各中空部24a～24d、24a’～24d’和小凹穴22、22’以外的区域(规定材料)中将SiC粉末M在配合环20的厚度方向上层叠并连结而形成基材20A，能够形成将多个中空部24a～24d、24a’～24d’和小凹穴22、22’配置在期望的位置处的配合环20。
另外，如上所述，各中空部24a～24d、24a’～24d’与小凹穴22、22’通过通路26a～26d连通，因此能够经由通路26a～26d将中空部24a～24d、24a’～24d’内的不需要的SiC粉末M排出到外部，能够使用3D打印机的层叠造型法简便且高精度地制造配合环20。由于以这种方式制造，因此即使在配合环20的使用中由于磨损而使中空部变成小凹穴，制造时的SiC粉末M也不会出现。
另外，由于在基座构件20B上层叠SiC粉末M并一体化，因此能够利用基座构件20B确保配合环20的强度并且能够迅速地制造。此外，例示了在基座构件20B上层叠并连结SiC粉末M的方式，但也可以不使用基座构件20B而在底座上直接制造配合环20。
另外，在上述实施例1中，例示了各小凹穴和各中空部形成为具有与滑动面正交的中心轴的圆柱状的方式，但是例如如图8(a)所示，小凹穴221和中空部241a～241d也可以呈球形形状。此外，小凹穴和中空部也可以是圆锥状、三棱锥状、在周向、径向上较长的凹状槽等。
另外，在上述实施例1中，各小凹穴和各中空部通过节流通路连通，但是也可以如图8(b)所示那样，小凹穴222、222’和各中空部242以不连通且从周向观察时在厚度方向上重叠的方式独立地设置。此外，独立的小凹穴222、222’与各中空部242也可以通过具有规定长度的未图示的节流流路连通。
另外，在上述实施例1中，例示了在凹状单元25A中，小凹穴22和中空部24b、24d被配置成从与滑动面21正交的方向观察时重叠，并且中空部24a、24c被配置成从与滑动面21正交的方向观察时重叠且向小凹穴22和中空部24b、24d的内径侧错开的方式，但是也可以如图9所示那样，小凹穴223和中空部243a～243d朝向厚度方向被配置成螺旋状。具体地，也可以是，小凹穴223和中空部243c从与滑动面21正交的方向观察时重叠，中空部243a、243d在与小凹穴223和中空部243c在径向上错开的位置处从与滑动面21正交的方向观察时重叠，中空部243b被配置在从与滑动面21正交的方向观察时与小凹穴223和中空部243a、243c、243d在径向上错开的位置处。
另外，在上述实施例1中，例示了凹状单元25A和凹状单元25B在配合环20的厚度方向上错开配置的方式，但是凹状单元25A和凹状单元25B也可以配置在厚度方向的相同位置处。即使在该情况下，凹状单元25A、25B在厚度方向上也分别连通，因此能够避免在配合环20的使用区域中不会形成小凹穴组的状态。即，在配合环20的使用区域中，只要形成有能够使滑动面11、21之间适当地分离、且能够适当地保持被密封流体的具有规定范围内的体积的小凹穴组即可。
实施例2
接着，参照图10对实施例2的滑动部件进行说明。此外，针对与上述实施例1相同的结构，省略重复的说明。此外，在此，仅对列23A的形态进行说明。
如图10(a)所示，在实施例2的配合环201的列23A中，凹状单元25A彼此通过连通路12连通，凹状单元25B彼此通过连通路13连通。
连通路12将配置于各凹状单元25A的最深部的中空部24d彼此连通。该连通路12通过多个中空部12a相连成截面V字形而形成。另外，连通路13将配置于各凹状单元25B的最深部的中空部24d’彼此连通。该连通路13通过多个中空部13a相连成截面V字形而形成。由此，能够将大量被密封流体保持在连通路12、13中，并且能够将滑动面21的磨损粉末排出到连通路12、13，因此能够抑制磨损粉末堆积在小凹穴22、22’内。
接着，对实施例2的滑动部件的第一个变形例进行说明。如图11所示，连通路121、131以其最深部与配合环202的轴向(厚度方向)正交的方式沿径向延伸，并且呈截面U字形。由此，能够自由地变更连通路121、131的形状。
接着，对实施例2的滑动部件的第二个变形例进行说明。如图12所示，连通路122、132形成有从其最深部延伸至配合环203的外径侧的连通槽部122a、132a。由此，能够通过连通槽部122a、132a将被密封流体引入连通路122、132，并且能够通过连通槽部122a、132a将滑动面21的磨损粉末排出到被密封流体侧。连通槽部122a、132a的被密封流体的引入和排出根据在滑动面21上出现的小凹穴的深度而变化。
实施例3
接着，参照图13和图14对实施例3的滑动部件进行说明。此外，针对与上述实施例1相同的结构，省略重复的说明。
如图13和图14所示，配合环204的列231A通过将在厚度方向上错开配置的凹状单元251A、251B的小凹穴224、224’在径向上交替地配置而构成。
从与滑动面21正交的方向观察时，凹状单元251A的小凹穴224的开口部形成为半圆形状，与配合环203的旋转方向(参照图13中的空心箭头)相反一侧的壁部224a以与该旋转方向正交的方式在厚度方向上延伸而形成，并且旋转方向侧的弯曲的壁部224b形成为朝向厚度方向前端变细的锥形状。
另外，中空部244a～244d呈与小凹穴224相同的形状，并且被配置成在厚度方向上重叠。即，小凹穴224和中空部244a～244d分别朝向厚度方向前端变细，因此小凹穴224和中空部244a～244d重叠的部分成为节流流路261a～261d。
另外，凹状单元251B的小凹穴224’的深度尺寸形成为比小凹穴224浅，中空部244a’～244d’呈与小凹穴224和中空部244a～244d相同的形状。
由此，能够使被密封流体从小凹穴224、224’的壁部224b、224b’侧沿着其锥形状顺畅地流入，因此能够提高动压产生效果。另外，由于将小凹穴224和中空部244a～244d在板厚方向上呈直线状配置，因此能够高效地配置多个凹状单元251A、251B。
另外，作为实施例3的滑动部件的变形例，也存在如下的变形例。如图15所示，在小凹穴224的旋转方向的相反侧，隔着壁部224a形成有半球形状的液体保持部14。另外，液体保持部14也隔着中空部244a～244d的壁部270a～270d分别形成于中空部244a～244d的旋转方向的相反侧。在壁部224a和壁部270a～270d上分别形成有贯通孔280，并连通小凹穴224与液体保持部14、以及壁部270a～270d与各液体保持部14。
由此，在滑动面21磨损而液体保持部14开口时，能够在液体保持部14内保持被密封流体，并且能够使该被密封流体通过贯通孔280向小凹穴224侧流入，因此小凹穴224的被密封流体的保持能力得到提高。
以上，根据附图对本发明的实施例进行了说明，但是具体的结构不限于这些实施例，即便有在不脱离本发明主旨的范围内的变更、追加，也包含在本发明中。
例如，在上述实施例中，作为滑动部件，以一般工业机械用的机械密封件为例进行了说明，但也可以是汽车、水泵等用的其他机械密封件。另外，机械密封件也可以是外部型的密封件。
另外，在上述实施例中，对将小凹穴和中空部仅设置在配合环上的示例进行了说明，但也可以将小凹穴和中空部仅设置在密封环上，还可以设置在密封环和配合环两者上。
另外，小凹穴的数量当过多时，产生的动压会增大，当过少时，在整个滑动面的周向上作用的动压的变化会增大，因此优选根据使用环境等适当设定。
另外，作为滑动部件，以机械密封件为例进行了说明，但也可以是滑动轴承等机械密封件以外的滑动部件。
另外，在上述实施例中，例示了使用使材料喷出并堆积的3D打印机作为增材制造装置来形成滑动构件的方式，但是增材制造方法并未限定，例如也可以使用薄片层叠(sheet Lamination)装置来层叠并连结凹凸形状的板材，从而形成在厚度方向上具有多个中空部的滑动构件。
另外，在上述实施例中，例示了构成凹部组的凹部的深度为两种(小凹穴22、22’)的方式，但是也可以由三种以上深度的凹部构成凹部组。由此，能够缩小凹部组的体积的变动允许范围。此外，例示了中空部为相同形状的方式，但是也可以分别以不同的形状构成。
符号说明
10：密封环(另一个滑动构件)；11：滑动面；20：配合环(一个滑动构件)；20A：基材；20B：基座构件；21：滑动面；22，22’：小凹穴(凹部)；22A：小凹穴组(凹部组)；24a～24d：中空部；25A，25B：凹状单元；26a～26d：通路(节流通路)；201～204：配合环(一个滑动构件)；221～224：小凹穴(凹部)；M：SiC粉末(规定材料)。

Claims (17)

1.一种滑动部件，其中，
一对滑动构件中的至少一个滑动构件具备：凹部组，其由凹设于该一个滑动构件的滑动面的多个凹部构成；以及多个中空部，其相对于该凹部组在该一个滑动构件的厚度方向上错开设置，
所述中空部被配置成在所述一个滑动构件磨损了与所述凹部组中的最深的凹部的厚度相应的量时会形成至少由多个凹部构成的凹部组。
2.根据权利要求1所述的滑动部件，其中，
在直至磨损至所述凹部组中的最深的凹部的厚度方向为止的期间内，配置于所述滑动面的所述凹部组的体积的变动幅度在20％以内。
3.根据权利要求1或2所述的滑动部件，其中，
所述中空部被配置成从与所述滑动面正交的方向观察时一部分或全部与所述凹部重叠。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的滑动部件，其中，
所述凹部组由深度不同的多个凹部构成。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的滑动部件，其中，
所述凹部与所述中空部通过沿所述厚度方向延伸的节流通路连通。
6.根据权利要求5所述的滑动部件，其中，所述节流通路通过所述凹部与所述中空部部分重叠而构成。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的滑动部件，其中，
多个所述中空部呈相同形状。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的滑动部件，其中，
所述中空部至少具有平面。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的滑动部件，其中，
存在于相邻的所述凹部间的所述一个滑动构件的基材在所述厚度方向上从所述滑动面连续延伸到该滑动面的相反侧的面。
10.一种滑动部件，其中，
在一对滑动构件的至少一个滑动面上设置有具有平面的多个凹部，
在比所述凹部深的位置处设置有具有平面的中空部，并且所述中空部与所述凹部连通。
11.根据权利要求10所述的滑动部件，其中，
所述中空部位于在周向或径向上与所述凹部错开的位置处。
12.根据权利要求10或11所述的滑动部件，其中，
所述凹部的平面是所述凹部的底面，所述中空部的平面是所述中空部的底面。
13.根据权利要求12所述的滑动部件，其中，
所述中空部以在轴向上与所述凹部的底面部分重叠的状态位于在周向或径向上错开的位置处，并且所述中空部被连续设置为在轴向上与所述凹部的底面重叠的部位处与其连通。
14.一种滑动部件的制造方法，通过除了特定的区域以外将规定材料在厚度方向上层叠并连结来制造滑动构件，该滑动构件具有：凹部组，其由形成于滑动面的剖视时呈凹形形状的多个凹部构成；以及多个中空部，其被配置成在磨损至所述凹部组中的最深的凹部的厚度方向时形成至少由多个凹部构成的凹部组。
15.根据权利要求14所述的滑动部件的制造方法，其中，
形成将所述凹部和所述中空部在所述厚度方向上连结的节流通路。
16.根据权利要求14或15所述的滑动部件的制造方法，其中，
通过增材制造装置层叠所述规定材料。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的制造方法，其中，
在基座构件上层叠所述规定材料并一体化。
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