JP2013142425A - シールリング - Google Patents

Abstract

【課題】摺動摩耗の抑制を図ったシールリングを提供する。
【解決手段】軸２００の外周に設けられた環状溝２１０に装着され、相対的に回転する軸２００とハウジング３００との間の環状隙間を封止して、密封対象流体が存在する高圧側領域（Ｈ）と低圧側領域（Ｌ）とを隔てるシールリング１００において、高圧側領域（Ｈ）に露出する面から環状溝２１０の側面に対して摺動する面に連通する貫通孔１１０と、環状溝２１０の側面に摺動する側の側面のうち貫通孔１１０の開口部からずれた位置において、低圧側領域（Ｌ）に露出する位置から内周面側に向かって高圧側領域（Ｈ）には届かない位置まで延びる溝１２０と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、相対的に回転する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止するシールリングに関するものである。

従来、相対的に回転する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止するシールリングが知られている。図１３を参照して、従来例に係るシールリングについて説明する。図１３は従来例に係るシールリングの使用状態を示す模式的断面図である。

シールリング５００は、軸２００の外周に設けられた環状溝２１０に装着され、相対的に回転する軸２００とハウジング３００との間の環状隙間を封止して高圧側領域（Ｈ）と低圧側領域（Ｌ）とを隔てる機能を発揮する。ここで、シールリング５００は、高圧側領域（Ｈ）中の密封対象流体の流体圧力によって、環状溝２１０の側面と、ハウジング３００における軸孔の内周面３１０に対して密接した状態を維持することにより、シール性を発揮する。また、シールリング５００は、軸２００とハウジング３００の相対回転時に、環状溝２１０の側面や、ハウジング３００における軸孔の内周面３１０に対して摺動するため、潤滑膜（油膜など密封対象流体による膜）が安定的に形成されるか否かが耐久性に大きく影響する。

特に、シールリング５００と環状溝２１０の側面との間に如何に潤滑膜を安定的に形成させることができるかが重要な課題となっている。何故なら、潤滑膜が形成されないと摺動抵抗が高くなるだけでなく、摺動摩耗により生じた摩耗粉や、異物などが摺動部に介在してしまうと摺動摩耗がより一層促進されてしまい、寿命が著しく低下してしまう。特に、軸２００がアルミニウム合金などの軟質材の場合には、上記のような問題がより一層顕著になる。

実開平４−３９３７１号公報 特開平８−１５９２９０号公報

本発明の目的は、摺動摩耗の抑制を図ったシールリングを提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。

本発明のシールリングは、
軸の外周に設けられた環状溝に装着され、相対的に回転する前記軸とハウジングとの間の環状隙間を封止して、密封対象流体が存在する高圧側領域と低圧側領域とを隔てるシールリングにおいて、
高圧側領域に露出する面から前記環状溝の側面に対して摺動する面に連通する貫通孔と、
前記環状溝の側面に摺動する側の側面のうち前記貫通孔の開口部からずれた位置において、低圧側領域に露出する位置から内周面側に向かって高圧側領域には届かない位置まで延びる溝と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、貫通孔が設けられていることにより、シールリングと環状溝の側面との摺動部に対して密封対象流体が送られる。これにより、この摺動部に対して、密封対象流体による潤滑膜を安定的に形成させることが可能となる。また、溝が設けられていることにより、上記の摺動部に侵入した異物や摩耗粉を低圧側領域に排出させることができ、摺動部に異物や摩耗粉が介在したままの状態になってしまうことを抑制できる。

前記溝は、内周面側から外周面側に向かって、シールリングに対する前記環状溝の側面の摺動方向に傾斜しているとよい。

これにより、溝内に送り込まれた異物や摩耗粉を効果的に低圧側領域に排出させることが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、摺動摩耗の抑制を図ることができる。

図１は本発明の実施例１に係るシールリングの側面図である。 図２は本発明の実施例１に係るシールリングを外周面側から見た図である。 図３は本発明の実施例１に係るシールリングの側面図である。 図４は本発明の実施例１に係るシールリングの模式的断面図である。 図５は本発明の実施例１に係るシールリングの模式的断面図である。 図６は本発明の実施例１に係るシールリングの使用状態を示す一部破断斜視図である。 図７は本発明の実施例２に係るシールリングの側面図の一部である。 図８は本発明の実施例３に係るシールリングの模式的断面図である。 図９は本発明の実施例４に係るシールリングの側面図の一部である。 図１０は本発明の実施例５に係るシールリングの側面図の一部である。 図１１は本発明の実施例５に係るシールリングの模式的断面図である。 図１２は本発明の実施例５に係るシールリングの模式的断面図である。 図１３は従来例に係るシールリングの使用状態を示す模式的断面図である。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（実施例１）
図１〜図６を参照して、本発明の実施例１に係るシールリングについて説明する。

＜シールリング＞
特に、図１〜図５を参照して、本発明の実施例１に係るシールリング１００の構成について説明する。図１，３は本実施例に係るシールリング１００の側面図であり、両側面のうち、図１は一方の側面を示し、図３は他方の側面を示している。図２はシールリング１００の外周面側から見た図を示している。図４は図１中のＡＡ断面図であり、図５は図１中のＢＢ断面図である。

本実施例に係るシールリング１００は、ＰＴＦＥなどの樹脂製の環状部材であり、周方向の１か所にカット部（合口）Ｃが設けられている。本実施例においては、両側面側及び外周面側のいずれもステップ状に切断された特殊ステップカットの場合を示しているが、カット部Ｃについては各種の公知技術を採用し得る。

そして、本実施例に係るシールリング１００においては、両側面を連通する貫通孔１１０が複数設けられている。また、シールリング１００における両側面には、それぞれ溝１２０が複数設けられている。これら複数の溝１２０は、貫通孔１１０の開口部からずれた位置において、外周面から内周面側に向かって内周面には届かない位置まで延びるように構成されている。

＜シールリングの動作＞
特に、図６を参照して、本実施例に係るシールリング１００の動作について説明する。図６は本実施例に係るシールリングの使用状態を示す一部破断斜視図であり、メカニズムが分かり易いように透視図にて示している。

本実施例に係るシールリング１００は、軸２００の外周に設けられた環状溝２１０に装着され、相対的に回転する軸２００とハウジング３００との間の環状隙間を封止して、油などの密封対象流体が存在する高圧側領域（Ｈ）と低圧側領域（Ｌ）とを隔てる機能を発揮する。ここで、シールリング１００は、高圧側領域（Ｈ）中の密封対象流体の流体圧力によって、環状溝２１０の側面と、ハウジング３００における軸孔の内周面３１０に対して密接した状態を維持することにより、シール性を発揮する。また、シールリング１００は、軸２００とハウジング３００の相対回転時に、環状溝２１０の側面や、ハウジング３００における軸孔の内周面３１０に対して摺動する。

本実施例に係るシールリング１００に設けられた貫通孔１１０は、高圧側領域（Ｈ）に露出する面から環状溝２１０の側面に対して摺動する面に連通するように構成されている。また、シールリング１００の両側面にそれぞれ設けられた溝１２０のうち一方の側面（摺動する面側の側面）に設けられた溝１２０は、低圧側領域（Ｌ）に露出する位置から内周面側に向かって高圧側領域（Ｈ）には届かない位置まで延びるように構成されている。

以上のように構成されるシールリング１００においては、高圧側領域（Ｈ）中の密封対象流体が貫通孔１１０を介して、シールリング１００と環状溝２１０との摺動部に送られる。これにより、これらの摺動部には密封対象流体による潤滑膜（油膜等）が安定的に形成される。また、潤滑膜中に侵入した異物や摩耗粉などは溝１２０に送られて、溝１２０を介して低圧側領域（Ｌ）に排出される（図６中の矢印参照）。

＜本実施例に係るシールリングの優れた点＞
以上説明したように、本実施例に係るシールリング１００によれば、貫通孔１１０を設けたことによって、シールリング１００と環状溝２１０との摺動部に安定的に潤滑膜を形成させることができる。また、溝１２０を設けたことによって、潤滑膜中に侵入した異物や摩耗粉やスラッジなどを低圧側領域（Ｌ）に排出させることができる。これにより、摺動部に異物等が侵入したままの状態になってしまうことを抑制できる。

このように、貫通孔１１０を設けたことと溝１２０を設けたこととが相俟って、シールリング１００と環状溝２１０との摺動性を相乗的に高めることができる。これにより、摺動摩耗を効果的に抑制でき、摺動部付近の温度上昇を効果的に抑制できる。なお、摺動によって加熱された密封対象流体は、溝１２０を介して低圧側領域（Ｌ）に排出されることで放熱されるので、摺動部付近の温度上昇が抑制される。また、温度上昇を抑制できることに伴って、密封対象流体が油である場合の炭化を抑制し、かつスラッジの発生をより一
層抑制できる効果も発揮される。更に、本実施例においては、溝１２０は、高圧側領域（Ｈ）には露出していないため、密封対象流体の漏れ量を必要最低限に抑えることができる。

＜その他＞
本実施例においては、シールリング１００の両側面に溝１２０を設ける場合の構成について示したが、摺動性を高める効果を得るためには、一方の側面（環状溝２１０の側面と摺動する側の側面）に溝１２０が設けられていればよい。ただし、本実施例のように両側面に溝１２０を設けておけば、装着時に方向性を考えなくても良いので、装着作業が容易となる。また、高圧側と低圧側が交互に入れ替わるような装置に用いられる場合には、本実施例に係るシールリング１００を用いれば、どちら側が高圧になっても摺動性を高める効果が得られる。

（実施例２）
図７には、本発明の実施例２が示されている。上記実施例１では、溝が径方向に真っ直ぐに伸びた場合の構成を示したが、本実施例においては溝が径方向に対して傾斜した場合の構成を示す。その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。

図７は本発明の実施例２に係るシールリングの側面図の一部である。本実施例に係るシールリング１００ａも、上記実施例１と同様に複数の貫通孔１１０と複数の溝１２０ａが設けられている。本実施例においては、溝１２０ａの伸びる向きのみが実施例１とは異なっている。すなわち、本実施例に係る溝１２０ａは、内周面側から外周面側に向かって、シールリング１００ａに対する環状溝２１０の側面の摺動方向（図中矢印方向）に傾斜するように構成されている。

これにより、溝１２０ａ内に導かれた異物や摩耗粉やスラッジ等はよりスムーズに低圧側領域（Ｌ）に排出される。従って、シールリング１００ａと環状溝２１０との摺動部に異物等が侵入したままの状態になってしまうことをより一層抑制できる。

（実施例３）
図８には、本発明の実施例３が示されている。上記実施例１では、貫通孔がシールリングの両側面を連通するように構成された場合を示したが、本実施例においては、貫通孔がシールリングの内周面から一方の側面に連通するように構成された場合を示す。その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については、その説明は省略する。

図８は本発明の実施例３に係るシールリングの模式的断面図である。なお、当該断面図は上述した図１中のＢＢ断面に相当する。本実施例においても、上記実施例１と同様に、シールリング１００ｂには複数の貫通孔１１０ｂと複数の溝（図８では不図示）が設けられている。なお、溝については、実施例１または実施例２に示されたものと同一の構成である。本実施例においては、貫通孔１１０ｂのみが実施例１または実施例２と異なっている。すなわち、本実施例に係る貫通孔１１０ｂは、シールリング１００ｂの内周面から一方の側面に連通するように構成されている。

本実施例における貫通孔１１０ｂの場合にも、上記実施例１，２と同様に、高圧側領域（Ｈ）に露出する面から環状溝２１０の側面に対して摺動する面に連通するので、上記各実施例と同様の効果を得ることができる。

（実施例４）
図９には、本発明の実施例４が示されている。本実施例においては、外周側だけでなく内周側にも溝を設けた場合の構成を示す。その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。

図９は本発明の実施例４に係るシールリングの側面図の一部である。本実施例に係るシールリング１００ｃも、上記実施例１と同様に複数の貫通孔１１０が設けられている。なお、これら複数の貫通孔１１０に関しては、上記実施例３で示したように、シールリングの内周面から一方の側面に連通するように構成された貫通孔１１０ｂを採用することもできる。

また、本実施例に係るシールリング１００ｃには、上記実施例１と同様に、貫通孔１１０の開口部からずれた位置において、外周面から内周面側に向かって内周面には届かない位置まで延びる複数の溝１２０ｂが設けられている。これら複数の溝１２０ｂは、実施例１の場合と同様に、低圧側領域（Ｌ）に露出する位置から内周面側に向かって高圧側領域（Ｈ）には届かない位置まで延びるように構成されている。なお、これらの複数の溝１２０ｂに関しては、上記実施例２で示した傾斜した溝１２０ａを採用することもできる。

そして、本実施例に係るシールリング１００ｃの場合には、内周面から外周面側に向かって外周面には届かない位置まで延びる複数の溝１２０ｃが設けられている。これら複数の溝１２０は、高圧側領域（Ｈ）に露出する位置から外周面側に向かって低圧側領域（Ｌ）には届かない位置まで延びるように構成されている。

本実施例に係るシールリング１００ｃによれば、上記実施例１の場合と同様の効果が得られ、また、内周面側にも複数の溝１２０ｃを設けたことにより、内周面側にも十分に潤滑膜を形成させることができる。従って、より一層、摺動部全体に亘って潤滑膜を形成させることができる。なお、内周面側に設けられた複数の溝１２０ｃは、低圧側領域（Ｌ）には届かない位置まで延びるように構成されているので、密封対象流体の漏れ量を必要最低限に抑えることができる。

（実施例５）
図１０〜図１２には、本発明の実施例５が示されている。本実施例においては、貫通孔の形状を変更した場合の構成を示す。その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。

図１０は本発明の実施例５に係るシールリングの側面図の一部である。図１１は図１０中のＤＤ断面図であり、図１２は図１０中のＥＥ断面図である。

本実施例においては、上記実施例１と同様に、シールリング１００ｄには、複数の貫通孔１００ｃ，１００ｄと、複数の溝１２０が設けられている。複数の溝１２０については、上記実施例１の場合と同様の構成である。ただし、これらの複数の溝１２０に関しては、上記実施例２で示した傾斜した溝１２０ａを採用することもできる。

そして、本実施例においては、貫通孔１００ｃは、高圧側領域（Ｈ）に露出する側は径が小さく、摺動部側は径が大きな段付きの孔で構成されている。また、貫通孔１００ｄは、高圧側領域（Ｈ）に露出する側は径が小さく、摺動部側は径が大きなテーパ状の孔で構成されている。

本実施例に係るシールリング１００ｄによれば、上記実施例１の場合と同様の効果が得られ、また、貫通孔１００ｃ，１００ｄは高圧側領域（Ｈ）に露出する側は径が小さく、摺動部側は径が大きく構成されているので、摺動部側に対して、より広範囲に密封対象流
体を供給できる。従って、より一層、摺動部全体に亘って潤滑膜を形成させることができる。

なお、シールリングに形成する貫通孔に関しては、全てを段付きの孔で構成された貫通孔１００ｃとしてもよいし、全てをテーパ状の孔で構成された貫通孔１００ｄとしてもよいし、これらを適宜組み合わせてもよい。

１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ シールリング
１１０，１１０ｂ，１００ｃ，１００ｄ 貫通孔
１２０，１２０ａ，１２０ｂ 溝
１２０ｃ 溝
２００ 軸
２１０ 環状溝
３００ ハウジング
３１０ 内周面
Ｃ カット部

Claims (2)

1. 軸の外周に設けられた環状溝に装着され、相対的に回転する前記軸とハウジングとの間の環状隙間を封止して、密封対象流体が存在する高圧側領域と低圧側領域とを隔てるシールリングにおいて、
   高圧側領域に露出する面から前記環状溝の側面に対して摺動する面に連通する貫通孔と、
   前記環状溝の側面に摺動する側の側面のうち前記貫通孔の開口部からずれた位置において、低圧側領域に露出する位置から内周面側に向かって高圧側領域には届かない位置まで延びる溝と、
   を備えることを特徴とするシールリング。
2. 前記溝は、内周面側から外周面側に向かって、シールリングに対する前記環状溝の側面の摺動方向に傾斜していることを特徴とする請求項１に記載のシールリング。

Images