JP2014109347A - 密封構造 - Google Patents

Abstract

【課題】摺動トルクを低く抑えつつ、流体圧力が低い状態においても封止機能を発揮させることのできる密封構造を提供する。
【解決手段】密封装置１００は、環状溝４１０における低圧側（Ｌ）の側壁面に密着し、かつハウジング５００における軸４００が挿通される軸孔の内周面に対して摺動する樹脂製の外周リング２００と、外周リング２００における内周面と環状溝４１０の溝底面にそれぞれ密着して、外周リング２００を外周面側に向かって押圧するゴム状弾性体製の内周リング３００と、を備えると共に、ハウジング５００における軸孔の内周面には、環状溝４１０に対向する領域において、外周リング２００による摺動領域を低圧側（Ｌ）に部分的に残しつつ、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かって伸び、高圧側（Ｈ）から流体を導入する凹部が形成されていることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、軸とハウジングの軸孔との間の環状隙間を封止する密封構造に関するものである。

自動車用のＡＴやＣＶＴにおいては、油圧を保持させるために、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設けられている。図１５及び図１６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１５は従来例に係るシールリングにおける油圧を保持していない状態を示す模式的断面図である。図１６は従来例に係るシールリングにおける油圧を保持している状態を示す模式的断面図である。従来例に係るシールリング６００の場合、軸４００の外周に設けられた環状溝４１０に装着され、軸４００が挿通されるハウジング５００の軸孔の内周面と環状溝４１０の側壁面のそれぞれに摺動自在に接触することで、軸４００とハウジング５００の軸孔との間の環状隙間を封止するように構成される。

上記のような用途で用いられるシールリング６００においては、摺動トルクを十分に低くすることが要求される。そのため、シールリング６００の外周面の周長はハウジング５００の軸孔の内周面の周長よりも短く構成されており、締め代を持たないように構成されている。したがって、自動車のエンジンがかかり油圧が高くなっている状態においては、シールリング６００が油圧により拡径し、軸孔の内周面と環状溝４１０の側壁面に密着して十分に油圧を保持する機能を発揮する（図１６参照）。これに対して、エンジンの停止により油圧がかからない状態においてはシールリング６００が軸孔の内周面や環状溝４１０の側壁面から離れた状態となるように構成されている（図１５参照）。

しかしながら、上記のように構成されたシールリング６００の場合、油圧がかからない状態では封止機能を発揮しない。そのため、ＡＴやＣＶＴのように油圧ポンプによって圧送される油により変速制御が行われる構成においては、油圧ポンプが停止した無負荷状態（例えば、アイドリングストップ時）では、シールリング６００がシールしていた油がシールされずにオイルパンに戻って、シールリング６００の近傍の油がなくなってしまう。従って、この状態からエンジンを始動（再始動）させると、シールリング６００の近傍には油がなく潤滑のない状態で作動が開始されるので、応答性や作動性が悪いという問題がある。

特許第４６６５０４６号公報 特開２０１１−１４４８４７号公報 特開２０１０−２６５９３７号公報

本発明の目的は、摺動トルクを低く抑えつつ、流体圧力が低い状態または圧力がない状態においても封止機能を発揮させることのできる密封構造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。

すなわち、本発明の密封構造は、
相対的に回転する軸及びハウジングと、
前記軸の外周に設けられた環状溝に装着され、前記軸とハウジングとの間の環状隙間を封止して、流体圧力が変化するように構成されたシール対象領域の流体圧力を保持する密封装置と、
を備える密封構造において、
前記密封装置は、
前記環状溝における低圧側の側壁面に密着し、かつ前記ハウジングにおける前記軸が挿通される軸孔の内周面に対して摺動する樹脂製の外周リングと、
該外周リングにおける内周面と前記環状溝の溝底面にそれぞれ密着して、前記外周リングを外周面側に向かって押圧するゴム状弾性体製の内周リングと、
を備えると共に、
前記ハウジングにおける前記軸孔の内周面には、前記環状溝に対向する領域において、前記外周リングによる摺動領域を低圧側に部分的に残しつつ、高圧側から低圧側に向かって伸び、高圧側から流体を導入する凹部が形成されていることを特徴とする。

なお、本発明において、「高圧側」とは、密封装置の両側に差圧が生じた際に高圧となる側を意味し、「低圧側」とは、密封装置の両側に差圧が生じた際に低圧となる側を意味する。

本発明によれば、外周リングは内周リングによって外周面側に向かって押圧される。そのため、流体圧力が作用してない（差圧が生じていない）、または流体圧力が殆ど作用していない（差圧が殆ど生じていない）状態においても、外周リングはハウジングの軸孔の内周面に接した状態となり、封止機能が発揮される。従って、シール対象領域の流体圧力が高まりだした直後から流体圧力を保持させることができる。

また、ハウジングにおける軸孔の内周面には、高圧側から流体を導入する凹部が形成されている。そのため、流体圧力が高まっても、凹部が設けられた領域においては、外周リングに対して流体圧力が内周面側に向かって作用する。従って、流体圧力の増加に伴う、外周リングによる外周面側への圧力の増加を抑制でき、摺動トルクを低く抑えることができる。

また、本発明の密封構造は、
相対的に回転する軸及びハウジングと、
前記ハウジングの内周に設けられた環状溝に装着され、前記軸とハウジングとの間の環状隙間を封止して、流体圧力が変化するように構成されたシール対象領域の流体圧力を保持する密封装置と、
を備える密封構造において、
前記密封装置は、
前記環状溝における低圧側の側壁面に密着し、かつ前記軸の外周面に対して摺動する樹脂製の内周リングと、
該内周リングにおける外周面と前記環状溝の溝底面にそれぞれ密着して、前記内周リングを内周面側に向かって押圧するゴム状弾性体製の外周リングと、
を備えると共に、
前記軸の外周面には、前記環状溝に対向する領域において、前記内周リングによる摺動領域を低圧側に部分的に残しつつ、高圧側から低圧側に向かって伸び、高圧側から流体を導入する凹部が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、内周リングは外周リングによって内周面側に向かって押圧される。そのため、流体圧力が作用してない（差圧が生じていない）、または流体圧力が殆ど作用し
ていない（差圧が殆ど生じていない）状態においても、内周リングは軸の外周面に接した状態となり、封止機能が発揮される。従って、シール対象領域の流体圧力が高まりだした直後から流体圧力を保持させることができる。

また、軸の外周面には、高圧側から流体を導入する凹部が形成されている。そのため、流体圧力が高まっても、凹部が設けられた領域においては、内周リングに対して流体圧力が外周面側に向かって作用する。従って、流体圧力の増加に伴う、内周リングによる内周面側への圧力の増加を抑制でき、摺動トルクを低く抑えることができる。

以上説明したように、本発明によれば、摺動トルクを低く抑えつつ、流体圧力が低い状態においても封止機能を発揮させることができる。

図１は本発明の実施例１に係る密封装置の一部破断断面図である。 図２は本発明の実施例１に係る外周リングの側面図である。 図３は本発明の実施例１に係る密封構造における無負荷状態を示す模式的断面図である。 図４は本発明の実施例１に係る密封構造における高圧状態を示す模式的断面図である。 図５は本発明の実施例２に係る密封構造における無負荷状態を示す模式的断面図である。 図６は本発明の実施例２に係る密封構造における高圧状態を示す模式的断面図である。 図７は本発明の実施例１の変形例１に係る軸孔の内周面の一部を示す図である。 図８は本発明の実施例１の変形例２に係る軸孔の内周面の一部を示す図である。 図９は本発明の実施例１の変形例３に係る軸孔の内周面の一部を示す図である。 図１０は本発明の実施例１の変形例３に係る密封構造における無負荷状態を示す模式的断面図である。 図１１は本発明の実施例２の変形例１に係る軸の外周面の一部を示す図である。 図１２は本発明の実施例２の変形例２に係る軸の外周面の一部を示す図である。 図１３は本発明の実施例２の変形例３に係る軸の外周面の一部を示す図である。 図１４は本発明の実施例２の変形例３に係る密封構造における無負荷状態を示す模式的断面図である。 図１５は従来例に係るシールリングにおける油圧を保持していない状態を示す模式的断面図である。 図１６は従来例に係るシールリングにおける油圧を保持している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。なお、本実施例に係る密封装置は、自動車用のＡＴやＣＶＴな
どの変速機において、油圧を保持させるために、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用途に用いられるものである。また、以下の説明において、「高圧側」とは、密封装置の両側に差圧が生じた際に高圧となる側を意味し、「低圧側」とは、密封装置の両側に差圧が生じた際に低圧となる側を意味する。

（実施例１）
図１〜図４を参照して、本発明の実施例１に係る密封構造について説明する。

＜密封構造＞
特に、図１、図３及び図４を参照して、本発明の実施例１に係る密封構造について説明する。本実施例に係る密封装置１００は、軸４００の外周に設けられた環状溝４１０に装着され、相対的に回転する軸４００とハウジング５００（ハウジング５００における軸４００が挿通される軸孔の内周面）との間の環状隙間を封止する。これにより、密封装置１００は、流体圧力（本実施例では油圧）が変化するように構成されたシール対象領域の流体圧力を保持する。ここで、本実施例においては、図３及び図４中の右側の領域の流体圧力が変化するように構成されており、密封装置１００は図中右側のシール対象領域の流体圧力を保持する役割を担っている。なお、自動車のエンジンが停止した状態においては、シール対象領域の流体圧力は低く、無負荷（または低負荷）の状態となっており、エンジンをかけるとシール対象領域の流体圧力は高くなる。

そして、本実施例に係る密封装置１００は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの樹脂製の外周リング２００と、アクリルゴム（ＡＣＭ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）などのゴム状弾性体製の内周リング３００とから構成される。内周リング３００は、断面形状が円形のいわゆるＯリングである。ただし、内周リング３００については、Ｏリングに限らず、角リングなどのその他のシールを採用することもできる。

また、外周リング２００と内周リング３００が組み合わされた状態においては、外周リング２００の外周面の周長は、ハウジング５００における軸孔の内周面（後述する小径部５１１の内周面）の周長よりも長くなるように構成されている。なお、外周リング２００単体については、その外周面の周長はハウジング５００の軸孔の内周面（後述する小径部５１１の内周面）の周長よりも短く構成されており、締め代を持たないように構成されている。従って、仮に内周リング３００を装着しない状態で、かつ外力が作用しない状態にすると、外周リング２００の外周面はハウジング５００の軸孔の内周面には接しない。

＜外周リング＞
特に、図１及び図２を参照して、本発明の実施例に係る外周リング２００について、より詳細に説明する。

外周リング２００には、周方向の１箇所に合口部２１０が設けられている。なお、本実施例に係る外周リング２００は、断面が矩形の環状部材に対して、上記の合口部２１０が形成された構成である。ただし、これは形状についての説明に過ぎず、必ずしも、断面が矩形の環状部材を素材として、これに合口部２１０を形成する加工を施すことを意味するものではない。勿論、断面が矩形の環状部材を成形した後に、合口部２１０を切削加工により得ることもできるが、予め合口部２１０を有したものを成形してもよく、製法は特に限定されるものではない。

合口部２１０は、外周面側及び両側壁面側のいずれから見ても階段状に切断された、いわゆる特殊ステップカットを採用している。特殊ステップカットに関しては公知技術であ
るので、その詳細な説明は省略するが、熱膨張収縮により外周リング２００の周長が変化しても安定したシール性能を維持する特性を有する。なお、ここでは合口部２１０の一例として、特殊ステップカットの場合を示したが、合口部２１０については、これに限らず、ストレートカットやバイアスカットなども採用し得る。なお、外周リング２００の材料として、低弾性の材料（ＰＴＦＥなど）を採用した場合には、合口部２１０を設けずに、エンドレスとしてもよい。

＜ハウジングの軸孔＞
特に、図３及び図４を参照して、本発明の実施例に係るハウジング５００の軸孔について詳細に説明する。

ハウジング５００における軸孔の内周面には、環状溝４１０に対向する領域において、外周リング２００による摺動領域を低圧側に部分的に残しつつ、高圧側から低圧側に向かって伸び、高圧側から流体を導入する凹部が形成されている。より具体的には、ハウジング５００における軸孔の内周面は、低圧側の小径部５１１と高圧側の大径部５１２を有する段差付きの内周面によって構成されている。これにより、小径部５１１を外周リング２００による摺動領域とし、大径部５１２を凹部としている。つまり、本実施例における凹部は、環状の凹部である。

＜密封装置の使用時のメカニズム＞
特に、図３及び図４を参照して、本実施例に係る密封装置１００の使用時のメカニズムについて説明する。図３は、エンジンが停止して、密封装置１００を介して左右の領域の差圧がなく（または、差圧が殆どなく）、無負荷（または低負荷）の状態を示している。図４は、エンジンがかかり、密封装置１００を介して、左側の領域に比べて右側の領域の流体圧力の方が高くなった状態を示している。

密封装置１００が環状溝４１０に装着された状態においては、ゴム状弾性体製の内周リング３００は、外周リング２００における内周面と環状溝４１０の溝底面にそれぞれ密着して、その弾性反発力によって、外周リング２００を外周面側に向かって押圧する機能を発揮する。

従って、外周リング２００の外周面は、ハウジング５００における内周面のうち、小径部５１１の内周面に接した状態を維持する。

そして、エンジンがかかり、差圧が生じた状態においては、図４に示すように、高圧側（Ｈ）からの流体圧力によって、外周リング２００は、低圧側（Ｌ）に押圧されて、環状溝４１０における低圧側（Ｌ）の側壁面に密着した状態となる。なお、外周リング２００は、ハウジング５００における軸孔の内周面のうち小径部５１１に対して接した（摺動した）状態を維持していることは言うまでもない。また、内周リング３００についても、環状溝４１０における低圧側（Ｌ）の側壁面に密着した状態となる。

＜本実施例に係る密封装置及び密封構造の優れた点＞
本実施例に係る密封装置１００によれば、外周リング２００は内周リング３００によって外周面側に向かって押圧される。そのため、流体圧力が作用してない（差圧が生じていない）、または流体圧力が殆ど作用していない（差圧が殆ど生じていない）状態においても、外周リング２００はハウジング５００の軸孔の内周面のうち小径部５１１に接した状態となる。従って、シール対象領域の流体圧力が高まりだした直後から流体圧力を保持させることができる。つまり、アイドリングストップ機能を有するエンジンにおいては、エンジン停止状態からアクセルが踏み込まれることでエンジンが始動することによって、シール対象領域側の油圧が高まりだした直後から油圧を保持させることができる。ここで、
一般的には、樹脂製のシールリングの場合、流体の漏れを抑制する機能はあまり発揮されない。しかしながら、本実施例においては、外周リング２００が内周リング３００により外周面側に向かって押圧されることによって、ある程度流体の漏れを抑制する機能が発揮される。そのため、エンジンが停止することでポンプなどによる作用が停止した後も、しばらくの間差圧が生じた状態を維持させることが可能となる。従って、アイドリングストップ機能を有するエンジンにおいて、エンジンの停止状態がそれほど長くない場合には、差圧が生じた状態を維持できるので、エンジンを再始動させた際に、その直後から好適に流体圧力を保持させることができる。

また、ハウジング５００における軸孔の内周面には、凹部を構成する大径部５１２が設けられており、この大径部５１２内には高圧側（Ｈ）から流体が導入される。そのため、流体圧力が高まっても、大径部５１２が設けられた領域においては、外周リング２００に対して流体圧力が内周面側に向かって作用する。なお、図４における矢印は、流体圧力が外周リング２００に対して作用する様子を示している。これにより、本実施例に係る密封装置１００においては、流体圧力の増加に伴う、外周リング２００による外周面側への圧力の増加を抑制でき、摺動トルクを低く抑えることができる。

また、本実施例においては、内周リング３００は外周リング２００の内周面と環状溝４１０の溝底面に密着しており、これらの密着部位にて封止機能を発揮している。そのため、図４に示すように、内周リング３００の密着部位よりも低圧側（Ｌ）の領域においては、外周リング２００の内周面に対して流体圧力の作用を抑制できる。従って、高圧側（Ｈ）の流体圧力が増加しても、外周リング２００による外周面側への圧力の増加を効果的に抑制できる。

更に、本実施例においては、外周リング２００は、ハウジング５００における軸孔の内周面のうち小径部５１１の領域に対してのみ摺動するように構成されている。なお、この摺動領域における軸線方向の寸法に関しては、外周リング２００の幅（軸線方向の幅）の全長が１．９ｍｍの場合、低トルクの観点から０．７ｍｍ以下に設定するのが望ましい。このように、本実施例においては、外周リング２００の外周面の摺動領域を限定したことにより、外周リング２００とハウジング５００の軸孔の内周面との摺動面積を可及的に狭くすることができ、摺動トルクを極めて軽減することができる。なお、外周リング２００とハウジング５００の軸孔の内周面との摺動面積は、外周リング２００と環状溝４１０の低圧側（Ｌ）の側壁面との密着面積よりも十分狭くなっている。これに伴い、外周リング２００が環状溝４１０における低圧側（Ｌ）の側壁面に対して摺動してしまうことを抑制できる。従って、本実施例に係る外周リング２００は外周面側のみが摺動するため、環状溝の側壁面との間で摺動するシールリングの場合に比べて、密封対象流体による潤滑膜（ここでは油膜）が形成され易くなり、より一層、摺動トルクを低減させることができる。

このように、摺動トルクの低減を実現できることにより、摺動による発熱を抑制することができ、高速高圧の環境条件下でも本実施例に係る密封装置１００を好適に用いることが可能となる。

なお、本実施例に係る密封装置１００は、軸線方向の中心面に対して対称的な構造であることから、密封装置１００を装着する際に装着方向を考慮しなくてもよい。

（実施例２）
図５及び図６を参照して、本発明の実施例２に係る密封構造について説明する。

＜密封構造＞
本実施例に係る密封装置１５０は、ハウジング５００の内周に設けられた環状溝５１０
に装着され、相対的に回転する軸４００とハウジング５００との間の環状隙間を封止する。これにより、密封装置１５０は、流体圧力（本実施例では油圧）が変化するように構成されたシール対象領域の流体圧力を保持する。ここで、本実施例においては、図５及び図６中の右側の領域の流体圧力が変化するように構成されており、密封装置１５０は図中右側のシール対象領域の流体圧力を保持する役割を担っている。なお、自動車のエンジンが停止した状態においては、シール対象領域の流体圧力は低く、無負荷（または低負荷）の状態となっており、エンジンをかけるとシール対象領域の流体圧力は高くなる。

そして、本実施例に係る密封装置１５０は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの樹脂製の内周リング２５０と、アクリルゴム（ＡＣＭ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）などのゴム状弾性体製の外周リング３５０とから構成される。外周リング３５０は、断面形状が円形のいわゆるＯリングである。ただし、外周リング３５０については、Ｏリングに限らず、角リングなどのその他のシールリングを採用することもできる。

なお、本実施例に係る内周リング２５０の構成は、上記実施例１で示した外周リング２００の構成と同一である。つまり、内周リング２５０は、断面が矩形の環状部材に対して、合口部が形成された構成である。合口部については、特殊ステップカットなどの各種のカット構造を適用でき、また、低弾性の材料を採用した場合には、合口部を設けずに、エンドレスとしてもよいことは実施例１で説明した通りである。

次に、本発明の実施例に係る軸４００について詳細に説明する。軸４００の外周面には、環状溝５１０に対向する領域において、内周リング２５０による摺動領域を低圧側に部分的に残しつつ、高圧側から低圧側に向かって伸び、高圧側から流体を導入する凹部が形成されている。より具体的には、軸４００の外周面は、低圧側の大径部４５１と高圧側の小径部４５２を有する段差付きの外周面によって構成されている。これにより、大径部４５１を内周リング２５０による摺動領域とし、小径部４５２を凹部としている。つまり、本実施例における凹部は、環状の凹部である。

＜密封装置の使用時のメカニズム＞
本実施例に係る密封装置１５０の使用時のメカニズムについて説明する。図５は、エンジンが停止して、密封装置１５０を介して左右の領域の差圧がなく（または、差圧が殆どなく）、無負荷（または低負荷）の状態を示している。図６は、エンジンがかかり、密封装置１５０を介して、左側の領域に比べて右側の領域の流体圧力の方が高くなった状態を示している。

密封装置１５０が環状溝５１０に装着された状態においては、ゴム状弾性体製の外周リング３５０は、内周リング２５０における外周面と環状溝５１０の溝底面にそれぞれ密着して、その弾性反発力によって、内周リング２５０を内周面側に向かって押圧する機能を発揮する。

従って、内周リング２５０の内周面は、軸４００における外周面のうち、大径部４５１の外周面に接した状態を維持する。

そして、エンジンがかかり、差圧が生じた状態においては、図６に示すように、高圧側（Ｈ）からの流体圧力によって、内周リング２５０は、低圧側（Ｌ）に押圧されて、環状溝５１０における低圧側（Ｌ）の側壁面に密着した状態となる。なお、内周リング２５０は、軸４００における外周面のうち大径部４５１に対して接した（摺動した）状態を維持していることは言うまでもない。また、外周リング３５０についても、環状溝５１０にお
ける低圧側（Ｌ）の側壁面に密着した状態となる。

＜本実施例に係る密封装置及び密封構造の優れた点＞
本実施例に係る密封装置１００によれば、内周リング２５０は外周リング３５０によって内周面側に向かって押圧される。そのため、流体圧力が作用してない（差圧が生じていない）、または流体圧力が殆ど作用していない（差圧が殆ど生じていない）状態においても、内周リング２５０は軸４００の外周面のうち大径部４５１に接した状態となる。従って、シール対象領域の流体圧力が高まりだした直後から流体圧力を保持させることができる。つまり、アイドリングストップ機能を有するエンジンにおいては、エンジン停止状態からアクセルが踏み込まれることでエンジンが始動することによって、シール対象領域側の油圧が高まりだした直後から油圧を保持させることができる。ここで、一般的には、樹脂製のシールリングの場合、流体の漏れを抑制する機能はあまり発揮されない。しかしながら、本実施例においては、内周リング２５０が外周リング３５０により内周面側に向かって押圧されることによって、ある程度流体の漏れを抑制する機能が発揮される。そのため、エンジンが停止することでポンプなどによる作用が停止した後も、しばらくの間差圧が生じた状態を維持させることが可能となる。従って、アイドリングストップ機能を有するエンジンにおいて、エンジンの停止状態がそれほど長くない場合には、差圧が生じた状態を維持できるので、エンジンを再始動させた際に、その直後から好適に流体圧力を保持させることができる。

また、軸４００における外周面には、凹部を構成する小径部４５２が設けられており、この小径部４５２内には高圧側（Ｈ）から流体が導入される。そのため、流体圧力が高まっても、小径部４５２が設けられた領域においては、内周リング２５０に対して流体圧力が外周面側に向かって作用する。なお、図６における矢印は、流体圧力が内周リング２５０に対して作用する様子を示している。これにより、本実施例に係る密封装置１５０においては、流体圧力の増加に伴う、内周リング２５０による内周面側への圧力の増加を抑制でき、摺動トルクを低く抑えることができる。

また、本実施例においては、外周リング３５０は内周リング２５０の外周面と環状溝５１０の溝底面に密着しており、これらの密着部位にて封止機能を発揮している。そのため、図６に示すように、外周リング３５０の密着部位よりも低圧側（Ｌ）の領域においては、内周リング２５０の外周面に対して流体圧力の作用を抑制できる。従って、高圧側（Ｈ）の流体圧力が増加しても、内周リング２５０による内周面側への圧力の増加を効果的に抑制できる。

更に、本実施例においては、内周リング２５０は、軸４００の外周面のうち大径部４５１の領域に対してのみ摺動するように構成されている。なお、この摺動領域における軸線方向の寸法に関しては、内周リング２５０の幅（軸線方向の幅）の全長が１．９ｍｍの場合、低トルクの観点から０．７ｍｍ以下に設定するのが望ましい。このように、本実施例においては、内周リング２５０の内周面の摺動領域を限定したことにより、内周リング２５０と軸４００の外周面との摺動面積を可及的に狭くすることができ、摺動トルクを極めて軽減することができる。なお、内周リング２５０と軸４００の外周面との摺動面積は、内周リング２５０と環状溝５１０の低圧側（Ｌ）の側壁面との密着面積よりも十分狭くなっている。これに伴い、内周リング２５０が環状溝５１０における低圧側（Ｌ）の側壁面に対して摺動してしまうことを抑制できる。従って、本実施例に係る内周リング２５０は内周面側のみが摺動するため、環状溝の側壁面との間で摺動するシールリングの場合に比べて、密封対象流体による潤滑膜（ここでは油膜）が形成され易くなり、より一層、摺動トルクを低減させることができる。

このように、摺動トルクの低減を実現できることにより、摺動による発熱を抑制するこ
とができ、高速高圧の環境条件下でも本実施例に係る密封装置１５０を好適に用いることが可能となる。

なお、本実施例に係る密封装置１５０は、軸線方向の中心面に対して対称的な構造であることから、密封装置１５０を装着する際に装着方向を考慮しなくてもよい。

（その他）
上記実施例１及び実施例２においては、高圧側から流体を導入する凹部が、環状の凹部である場合を示した。つまり、実施例１においては、ハウジング５００の軸孔の内周面を段差付きとすることで、小径部５１１を外周リング２００による摺動領域とし、大径部５１２を流体導入用の凹部とする場合を示した。また、実施例２においては、軸４００の外周面を段差付きとすることで、大径部４５１を内周リング２５０による摺動領域とし、小径部４５２を流体導入用の凹部とする場合を示した。しかしながら、高圧側から流体を導入するための凹部の構成は、実施例１や実施例２に示した構成に限られるものではない。以下、凹部の構成に関して、いくつかの変形例を説明する。

まず、図７〜図１０を参照して、実施例１における凹部の変形例１〜３を説明する。図７〜図９においては、ハウジング５００の軸孔の内周面の一部（軸孔の内周面側から内周面を見た図の一部）を示している。

図７に示す変形例１においても、実施例１で示す構成と同様に低圧側の小径部５１１と高圧側の大径部５１２を設けている。そして、この変形例１においては、環状溝４１０（図７では不図示）に対向する領域において、軸線方向に真っ直ぐに伸びる凹部５１２ａを周方向に間隔を空けて複数設ける構成を採用している。なお、これら複数の凹部５１２ａの内周面部分の径は大径部５１２の内周面の径と同一である。また、隣り合う凹部５１２ａの間に形成される凸部５１１ａの内周面部分の径は小径部５１１の内周面の径と同一である。なお、凹部５１２ａは全周に亘って等間隔に設けるのが望ましい。以上のように構成された変形例１においても、複数の凹部５１２ａ内にはそれぞれ高圧側から流体が導入される。

また、図８に示す変形例２においても、実施例１で示す構成と同様に低圧側の小径部５１１と高圧側の大径部５１２を設けている。そして、この変形例２においては、環状溝４１０（図８では不図示）に対向する領域において、軸線方向に対して斜めに伸びる凹部５１２ｂを周方向に間隔を空けて複数設ける構成を採用している。なお、これら複数の凹部５１２ｂの内周面部分の径は大径部５１２の内周面の径と同一である。また、隣り合う凹部５１２ｂの間に形成される凸部５１１ｂの内周面部分の径は小径部５１１の内周面の径と同一である。なお、凹部５１２ｂは全周に亘って等間隔に設けるのが望ましい。以上のように構成された変形例２においても、複数の凹部５１２ｂ内にはそれぞれ高圧側から流体が導入される。

更に、図９及び図１０に示す変形例３においても、実施例１で示す構成と同様に低圧側の小径部５１１と高圧側の大径部５１２を設けている。そして、この変形例３においては、環状溝４１０（図９では不図示）に対向する領域において、外周リング２００の外周面のうち高圧側付近に摺動する凸部５１１ｃを周方向に間隔を空けて複数設ける構成を採用している。なお、これら複数の凸部５１１ｃの内周面部分の径は小径部５１１の内周面の径と同一である。なお、凸部５１１ｃは全周に亘って等間隔に設けるのが望ましい。以上のように構成された変形例３においても、凹部５１２内には高圧側から流体が導入される。

以上のように構成された変形例１〜３に示す軸孔の構成を採用した場合においても、上
記実施例１の場合と同様の作用効果を得ることができる。また、変形例１の場合には複数の凸部５１１ａが外周リング２００の外周面に接し、変形例２の場合には複数の凸部５１１ｂが外周リング２００の外周面に接し、変形例３の場合には複数の凸部５１１ｃが外周リング２００の外周面に接する。従って、外周リング２００が環状溝４１０内で傾いてしまうことを抑制でき、外周リング２００の姿勢を安定させることが可能となる。これにより、ハウジング５００における軸孔の内周面に対する外周リング２００による摺動領域Ｓ（図１０参照）を実施例１の場合に比べて狭くすることが可能となる。なお、図１０では、変形例３について示しているが、変形例１，２の場合においては、凸部５１１ａ，５１１ｂが外周リング２００の外周面に接することから同様に摺動領域Ｓを狭くできることは言うまでもない。なお、変形例１，２の場合には、凸部５１１ａ，５１１ｂを外周リング２００の外周面における低圧側の端から高圧側の端まで接するようにさせることが可能である。以上のように、変形例１〜３においては、実施例１の場合に比べて、ハウジング５００における軸孔の内周面に対する外周リング２００による摺動領域Ｓを狭くすることができるので、摺動トルクをより一層低減させることが可能となる。

また、変形例２においては、凹部５１２ｂ内での流体の流れを制御することが可能となる。すなわち、凹部５１２ｂを、低圧側から高圧側に向かうにつれて、ハウジング５００の軸孔の内周面に対する外周リング２００の回転方向に向かって伸びるように構成した場合には、ハウジング５００と外周リング２００の相対回転時において、凹部５１２ｂ内の流体を高圧側に戻す作用が働く。これにより、流体漏れを抑制する効果を高めることが可能となる。なお、この場合の外周リング２００の回転方向を図８中矢印Ａにて示している。

また、凹部５１２ｂを、高圧側から低圧側に向かうにつれて、ハウジング５００の軸孔の内周面に対する外周リング２００の回転方向に向かって伸びるように構成した場合には、ハウジング５００と外周リング２００の相対回転時において、凹部５１２ｂ内の流体を低圧側に送り込む作用が働く。これにより、外周リング２００に対する内周面側への流体圧力をより高めることが可能となる。なお、この場合の外周リング２００の回転方向を図８中矢印Ｂにて示している。

以上のように、変形例２においては、ハウジング５００と外周リング２００の相対回転時において、凹部５１２ｂ内での流体の流れを制御することが可能となる。また、ハウジング５００と外周リング２００の相対的な回転方向と凹部５１２ｂが伸びる方向との関係で、作用が異なることから、凹部５１２ｂが伸びる方向については、用途に応じて適宜選択すればよい。

次に、図１１〜図１４を参照して、実施例２における凹部の変形例１〜３を説明する。図１１〜図１３においては、軸４００の外周面の一部（軸４００の外周面側から外周面を見た図の一部）を示している。

図１１に示す変形例１においても、実施例２で示す構成と同様に低圧側の大径部４５１と高圧側の小径部４５２を設けている。そして、この変形例１においては、環状溝５１０（図１１では不図示）に対向する領域において、軸線方向に真っ直ぐに伸びる凹部４５２ａを周方向に間隔を空けて複数設ける構成を採用している。なお、これら複数の凹部４５２ａの外周面部分の径は小径部４５２の外周面の径と同一である。また、隣り合う凹部４５２ａの間に形成される凸部４５１ａの外周面部分の径は大径部４５１の外周面の径と同一である。なお、凹部４５２ａは全周に亘って等間隔に設けるのが望ましい。以上のように構成された変形例１においても、複数の凹部４５２ａ内にはそれぞれ高圧側から流体が導入される。

また、図１２に示す変形例２においても、実施例２で示す構成と同様に低圧側の大径部４５１と高圧側の小径部４５２を設けている。そして、この変形例２においては、環状溝５１０（図１２では不図示）に対向する領域において、軸線方向に対して斜めに伸びる凹部４５２ｂを周方向に間隔を空けて複数設ける構成を採用している。なお、これら複数の凹部４５２ｂの外周面部分の径は小径部４５２の外周面の径と同一である。また、隣り合う凹部４５２ｂの間に形成される凸部４５１ｂの外周面部分の径は大径部４５１の外周面の径と同一である。なお、凹部４５２ｂは全周に亘って等間隔に設けるのが望ましい。以上のように構成された変形例２においても、複数の凹部４５２ｂ内にはそれぞれ高圧側から流体が導入される。

更に、図１３及び図１４に示す変形例３においても、実施例２で示す構成と同様に低圧側の大径部４５１と高圧側の小径部４５２を設けている。そして、この変形例３においては、環状溝５１０（図１３では不図示）に対向する領域において、内周リング２５０の内周面のうち高圧側付近に摺動する凸部４５１ｃを周方向に間隔を空けて複数設ける構成を採用している。なお、これら複数の凸部４５１ｃの外周面部分の径は大径部４５１の外周面の径と同一である。なお、凸部４５１ｃは全周に亘って等間隔に設けるのが望ましい。以上のように構成された変形例３においても、凹部４５２内には高圧側から流体が導入される。

以上のように構成された変形例１〜３に示す軸４００の構成を採用した場合においても、上記実施例２の場合と同様の作用効果を得ることができる。また、変形例１の場合には複数の凸部４５１ａが内周リング２５０の内周面に接し、変形例２の場合には複数の凸部４５１ｂが内周リング２５０の内周面に接し、変形例３の場合には複数の凸部４５１ｃが内周リング２５０の内周面に接する。従って、内周リング２５０が環状溝５１０内で傾いてしまうことを抑制でき、内周リング２５０の姿勢を安定させることが可能となる。これにより、軸４００の外周面に対する内周リング２５０による摺動領域Ｓ（図１４参照）を実施例２の場合に比べて狭くすることが可能となる。なお、図１４では、変形例３について示しているが、変形例１，２の場合においては、凸部４５１ａ，４５１ｂが内周リング２５０の内周面に接することから同様に摺動領域Ｓを狭くできることは言うまでもない。なお、変形例１，２の場合には、凸部４５１ａ，４５１ｂを内周リング２５０の内周面における低圧側の端から高圧側の端まで接するようにさせることが可能である。以上のように、変形例１〜３においては、実施例２の場合に比べて、軸４００の外周面に対する内周リング２５０による摺動領域Ｓを狭くすることができるので、摺動トルクをより一層低減させることが可能となる。

また、変形例２においては、凹部４５２ｂ内での流体の流れを制御することが可能となる。すなわち、凹部４５２ｂを、低圧側から高圧側に向かうにつれて、軸４００の外周面に対する内周リング２５０の回転方向に向かって伸びるように構成した場合には、軸４００と内周リング２５０の相対回転時において、凹部４５２ｂ内の流体を高圧側に戻す作用が働く。これにより、流体漏れを抑制する効果を高めることが可能となる。なお、この場合の内周リング２５０の回転方向を図１２中矢印Ａにて示している。

また、凹部４５２ｂを、高圧側から低圧側に向かうにつれて、軸４００の外周面に対する内周リング２５０の回転方向に向かって伸びるように構成した場合には、軸４００と内周リング２５０の相対回転時において、凹部４５２ｂ内の流体を低圧側に送り込む作用が働く。これにより、内周リング２５０に対する外周面側への流体圧力をより高めることが可能となる。なお、この場合の内周リング２５０の回転方向を図１２中矢印Ｂにて示している。

以上のように、変形例２においては、軸４００と内周リング２５０の相対回転時におい
て、凹部４５２ｂ内での流体の流れを制御することが可能となる。また、軸４００と内周リング２５０の相対的な回転方向と凹部４５２ｂが伸びる方向との関係で、作用が異なることから、凹部４５２ｂが伸びる方向については、用途に応じて適宜選択すればよい。

１００，１５０ 密封装置
２００ 外周リング
２１０ 合口部
２５０ 内周リング
３００ 内周リング
３５０ 外周リング
４００ 軸
４１０ 環状溝
４５１ 大径部
４５１ａ，４５１ｂ，４５１ｃ 凸部
４５２ 小径部
４５２ａ，４５２ｂ 凹部
５００ ハウジング
５１０ 環状溝
５１１ 小径部
５１１ａ，５１１ｂ，５１１ｃ 凸部
５１２ 大径部
５１２ａ，５１２ｂ 凹部

Claims (2)

1. 相対的に回転する軸及びハウジングと、
   前記軸の外周に設けられた環状溝に装着され、前記軸とハウジングとの間の環状隙間を封止して、流体圧力が変化するように構成されたシール対象領域の流体圧力を保持する密封装置と、
   を備える密封構造において、
   前記密封装置は、
   前記環状溝における低圧側の側壁面に密着し、かつ前記ハウジングにおける前記軸が挿通される軸孔の内周面に対して摺動する樹脂製の外周リングと、
   該外周リングにおける内周面と前記環状溝の溝底面にそれぞれ密着して、前記外周リングを外周面側に向かって押圧するゴム状弾性体製の内周リングと、
   を備えると共に、
   前記ハウジングにおける前記軸孔の内周面には、前記環状溝に対向する領域において、前記外周リングによる摺動領域を低圧側に部分的に残しつつ、高圧側から低圧側に向かって伸び、高圧側から流体を導入する凹部が形成されていることを特徴とする密封構造。
2. 相対的に回転する軸及びハウジングと、
   前記ハウジングの内周に設けられた環状溝に装着され、前記軸とハウジングとの間の環状隙間を封止して、流体圧力が変化するように構成されたシール対象領域の流体圧力を保持する密封装置と、
   を備える密封構造において、
   前記密封装置は、
   前記環状溝における低圧側の側壁面に密着し、かつ前記軸の外周面に対して摺動する樹脂製の内周リングと、
   該内周リングにおける外周面と前記環状溝の溝底面にそれぞれ密着して、前記内周リングを内周面側に向かって押圧するゴム状弾性体製の外周リングと、
   を備えると共に、
   前記軸の外周面には、前記環状溝に対向する領域において、前記内周リングによる摺動領域を低圧側に部分的に残しつつ、高圧側から低圧側に向かって伸び、高圧側から流体を導入する凹部が形成されていることを特徴とする密封構造。

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