JP2019094939A - Sealing structure - Google Patents

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朋彦 日野
Tomohiko Hino
朋彦 日野
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Abstract

To provide a sealing structure capable of reducing rotational torque without depending on a direction in which a seal ring is mounted.SOLUTION: A sealing structure is configured such that when pressure difference occurs across both sides through a seal ring 300 in an annular clearance, the seal ring 300 closely contacts with a side wall surface of a low pressure side (L) in an annular groove 110, and slides on an inner peripheral surface of a shaft hole of a housing 200, to seal the annular clearance. The sealing structure is characterized in that the largest portion of an outer diameter in the seal ring 300 is constituted by a columnar surface, and a region containing a portion, where an outer peripheral surface of the seal ring 300 slides, of an inner peripheral surface of the shaft hole is constituted by an inclination surface whose diameter becomes larger from the low pressure side (L) toward a high pressure side (H).SELECTED DRAWING: Figure 1

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密封構造に関する。   The present invention relates to a sealing structure that seals an annular gap between a relatively rotating shaft and a housing.

自動車用のAutomatic Transmission(AT)やContinuously Variable Transmission(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。このようなシールリングにおいては、燃費を低くするために、シールリングにおける回転トルク(回転時の摺動トルク)の低減が求められている。図8を参照して、従来例に係る密封構造について説明する。図8は従来例1に係る密封構造の模式的断面図である。なお、図8においては、図中右側が高圧側(H)であり、図中左側が低圧側(L)である。   In Automatic Transmission (AT) and Continuously Variable Transmission (CVT) for automobiles, a seal ring is provided to seal an annular gap between the relatively rotating shaft and the housing in order to hold the hydraulic pressure. . In such a seal ring, in order to reduce fuel consumption, it is required to reduce the rotational torque (sliding torque at the time of rotation) in the seal ring. A sealing structure according to the conventional example will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a sealing structure according to Conventional Example 1. In FIG. 8, the right side in the drawing is the high pressure side (H), and the left side in the drawing is the low pressure side (L).

従来例1に係るシールリング600は、軸100の外周に設けられた環状溝110に装着される。そして、シールリング600が、軸100が挿通されるハウジング500の軸孔の内周面に対して密着し、かつ環状溝110の低圧側(L)の側壁面に摺動自在に接触することで、軸100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。   The seal ring 600 according to Conventional Example 1 is mounted in an annular groove 110 provided on the outer periphery of the shaft 100. The seal ring 600 is in close contact with the inner peripheral surface of the shaft hole of the housing 500 into which the shaft 100 is inserted, and is slidably in contact with the low pressure side (L) side wall surface of the annular groove 110. , And an annular gap between the shaft 100 and the shaft hole of the housing 500.

この従来例に係るシールリング600においては、両側面における内周面側に、それぞれ環状の切欠き部610を有している。つまり、シールリング600について、その中心軸線を含む面で切断した断面の形状はT字形状となっている。   In the seal ring 600 according to this conventional example, annular notches 610 are respectively provided on the inner peripheral surface side of both side surfaces. That is, in the seal ring 600, the shape of the cross section cut along a plane including the central axis is T-shaped.

以上のように構成されるシールリング600の場合、切欠き部610が設けられた部位においては、両側から流体圧力が作用する。そのため、これらの流体圧力は相殺される。従って、切欠き部610が設けられた部位については、環状溝110の側壁面に対するシールリング600による摺動抵抗には影響しない。つまり、環状溝110の側壁面に対するシールリング600による摺動抵抗は、シールリング600の高圧側(H)の側面のうち、切欠き部610が設けられていない部位に対して作用する流体圧力にのみ依存する。従って、切欠き部610が設けられてない部位の径方向の幅を狭くするほど、摺動抵抗を低減させることができる。なお、図中の矢印は、シールリング600に作用する流体圧力の様子を示している。   In the case of the seal ring 600 configured as described above, fluid pressure acts from both sides at the portion where the notch portion 610 is provided. Therefore, these fluid pressures are offset. Therefore, the sliding resistance by the seal ring 600 with respect to the side wall surface of the annular groove 110 does not affect the portion where the notch portion 610 is provided. In other words, the sliding resistance of seal ring 600 against the side wall surface of annular groove 110 is the fluid pressure acting on the portion of side surface of seal ring 600 on the high pressure side (H) where notch 610 is not provided. Depends only on. Therefore, the sliding resistance can be reduced as the radial width of the portion where the notch portion 610 is not provided is narrowed. The arrows in the figure indicate the state of fluid pressure acting on the seal ring 600.

しかしながら、シールリング600を環状溝110の側壁面に対して確実に摺動させるようにするためには、シールリング600の側面のうち切欠き部610が設けられていない部位の径方向の幅を、軸100とハウジング500の軸孔との間の環状隙間の幅に、各部材の公差を加えた幅よりも広くしなければならない。また、ハウジング500に対して軸100が偏心する場合には、偏心分も考慮しなければならない。従って、使用環境によっては、シールリング600の側面のうち切欠き部610が設けられていない部位の径方向の幅を狭くするのには限度があり、回転トルクを十分に低減させることができない場合がある。   However, in order to ensure that the seal ring 600 slides on the side wall surface of the annular groove 110, the radial width of the portion of the side surface of the seal ring 600 where the notch 610 is not provided is set. The width of the annular gap between the shaft 100 and the shaft hole of the housing 500 should be wider than the width of the tolerance of each member. When the shaft 100 is eccentric with respect to the housing 500, the eccentricity must also be considered. Therefore, depending on the use environment, there is a limit to narrowing the radial width of the portion of the side surface of seal ring 600 where notch 610 is not provided, and rotational torque can not be sufficiently reduced. There is.

そこで、シールリングの外周面をハウジングの軸孔の内周面に対して摺動させるようにし、かつ回転トルクを低減させる技術も知られている。図9を参照して、そのような従来技術について説明する。図9は従来例2に係る密封構造の模式的断面図である。なお、図9においては、図中右側が高圧側(H)であり、図中左側が低圧側(L)である。   Therefore, a technique is also known in which the outer peripheral surface of the seal ring is caused to slide relative to the inner peripheral surface of the shaft hole of the housing, and the rotational torque is reduced. Such a prior art will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a sealing structure according to Conventional Example 2. In FIG. 9, the right side in the drawing is the high pressure side (H), and the left side in the drawing is the low pressure side (L).

従来例2に係るシールリング700は、軸100の外周に設けられた環状溝110に装着される。そして、シールリング700が、環状溝110の低圧側(L)の側壁面に密着し、かつ軸100が挿通されるハウジング500の軸孔の内周面に対して摺動自在に接触することで、軸100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。   The seal ring 700 according to Conventional Example 2 is mounted in an annular groove 110 provided on the outer periphery of the shaft 100. The seal ring 700 is in close contact with the side wall surface on the low pressure side (L) of the annular groove 110 and slidably contacts the inner peripheral surface of the shaft hole of the housing 500 into which the shaft 100 is inserted. , And an annular gap between the shaft 100 and the shaft hole of the housing 500.

この従来例2に係るシールリング700は、高圧側(H)かつ外周面側にテーパ面710が設けられている。このシールリング700においては、テーパ面710が設けられた部位においては、外周面側と内周面側の双方から流体圧力が作用する。そのため、これらの流体圧力は相殺される。従って、テーパ面710が設けられた部位については、ハウジング500の軸孔の内周面に対するシールリング700による摺動抵抗には影響しない。つまり、ハウジング500の軸孔の内周面に対するシールリング700による摺動抵抗は、シールリング700の内周面における軸線方向の領域のうち、テーパ面710が設けられていない範囲に対して作用する流体圧力にのみ依存する。従って、当該範囲を狭くするほど、摺動抵抗を低減させることができる。なお、図中の矢印は、シールリング700に作用する流体圧力の様子を示している。   The seal ring 700 according to Conventional Example 2 is provided with a tapered surface 710 on the high pressure side (H) and on the outer peripheral surface side. In the seal ring 700, fluid pressure acts from both the outer peripheral surface side and the inner peripheral surface side at the portion where the tapered surface 710 is provided. Therefore, these fluid pressures are offset. Therefore, the portion provided with the tapered surface 710 does not affect the sliding resistance of the seal ring 700 against the inner peripheral surface of the axial hole of the housing 500. That is, the sliding resistance due to seal ring 700 against the inner circumferential surface of the axial hole of housing 500 acts on the range in the axial direction on the inner circumferential surface of seal ring 700 where taper surface 710 is not provided. It depends only on the fluid pressure. Therefore, the sliding resistance can be reduced as the range is narrowed. The arrows in the figure indicate the state of the fluid pressure acting on the seal ring 700.

この従来例2に係るシールリング700の場合には、上記従来例1に係るシールリング600の場合のような問題は生じない。しかしながら、この従来例2に係るシールリング700の場合には、環状溝110にシールリング700を装着させる際に、テーパ面710が高圧側(H)を向くように装着させる必要がある。仮に、テーパ面710が低圧側(L)を向くように環状溝110に装着されてしまうと、流体圧力を相殺させる効果が得られないため、回転トルクを低減させることができなくなってしまう。また、シールリング700の低圧側(L)の側面が環状溝110の側壁面に対して摺動してしまうおそれもある。従って、シールリング700のテーパ面710が低圧側(L)を向いて環状溝110に装着されてしまうことのないように、何らかの手段を設けなければならない。   In the case of the seal ring 700 according to the conventional example 2, the problem as in the case of the seal ring 600 according to the conventional example 1 does not occur. However, in the case of the seal ring 700 according to the conventional example 2, when mounting the seal ring 700 in the annular groove 110, it is necessary to mount so that the tapered surface 710 faces the high pressure side (H). If the tapered surface 710 is attached to the annular groove 110 so as to face the low pressure side (L), the effect of offsetting the fluid pressure can not be obtained, so the rotational torque can not be reduced. In addition, the side surface of the low pressure side (L) of the seal ring 700 may slide against the side wall surface of the annular groove 110. Therefore, some means must be provided to prevent the tapered surface 710 of the seal ring 700 from being attached to the annular groove 110 toward the low pressure side (L).

特許第5598000号公報Patent No. 5598000 gazette

本発明の目的は、シールリングの装着向きに依存されることなく、回転トルクの低減を図ることのできる密封構造を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a sealing structure capable of reducing rotational torque without depending on the mounting direction of the seal ring.

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。   The present invention adopts the following means in order to solve the above problems.

本発明の密封構造は、
軸孔を有するハウジングと、
前記軸孔に挿通され、前記ハウジングに対して相対的に回転する軸と、
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密封対象領域の流体圧力を保持する樹脂製のシールリングと、
を備え、
前記環状隙間内において、前記シールリングを介して両側に差圧が生じた場合に、前記シールリングが、前記環状溝における低圧側の側壁面に密着し、前記軸孔の内周面に摺動することで前記環状隙間が封止される密封構造であって、
前記シールリングにおける外径の最も大きな部位は円柱面で構成されると共に、
前記軸孔の内周面のうち前記シールリングの外周面が摺動する部分を含む領域は、低圧側から高圧側に向かって拡径する傾斜面により構成されていることを特徴とする。
The sealing structure of the present invention is
A housing having an axial hole;
A shaft which is inserted into the shaft hole and rotates relative to the housing;
A resin mounted in an annular groove provided on the outer periphery of the shaft, which seals the annular gap between the shaft and the housing, and holds the fluid pressure of the sealing target area configured to change the fluid pressure With a seal ring made of
Equipped with
In the annular gap, when a differential pressure is generated on both sides via the seal ring, the seal ring closely contacts the side wall surface on the low pressure side of the annular groove, and slides on the inner circumferential surface of the shaft hole A sealing structure in which the annular gap is sealed by
The largest outside diameter portion of the seal ring is formed of a cylindrical surface, and
A region including a portion of the inner peripheral surface of the shaft hole on which the outer peripheral surface of the seal ring slides is characterized by an inclined surface whose diameter increases from the low pressure side to the high pressure side.

本発明によれば、シールリングにおける外径の最も大きな部位は円柱面で構成され、軸孔の内周面のうちシールリングの外周面が摺動する部分を含む領域は、低圧側から高圧側に向かって拡径する傾斜面により構成されている。従って、差圧が生じた状態においては、シールリングにおける外径の最も大きな部位のうち低圧側の端部と軸孔の内周面(傾斜面)とが線接触のような状態となる。これにより、シールリングに対して、外周面側と内周面側の双方から作用する流体圧力は、線接触の部位よりも高圧側の領域で相殺される。これにより、シールリングの装着向きに依存されることなく、回転トルクの低減を図ることができる。   According to the present invention, the largest portion of the outer diameter in the seal ring is formed of a cylindrical surface, and the region including the portion of the inner peripheral surface of the axial hole where the outer peripheral surface of the seal ring slides is the low pressure side to the high pressure side. It is comprised by the inclined surface which diameter-expands toward. Therefore, in the state where the differential pressure is generated, the low pressure side end portion of the seal ring with the largest outer diameter and the inner peripheral surface (inclined surface) of the shaft hole are in a state of linear contact. As a result, the fluid pressure acting from both the outer peripheral surface side and the inner peripheral surface side with respect to the seal ring is canceled in the region on the higher pressure side than the line contact portion. Thereby, the rotational torque can be reduced without depending on the mounting direction of the seal ring.

前記シールリングは、該シールリングの中心軸線方向の幅の中心に対して対称形状であるとよい。   The seal ring may be symmetrical with respect to a center of a width in a central axial direction of the seal ring.

これにより、シールリングの装着向きは、密封性には無関係となる。   Thereby, the mounting direction of the seal ring is irrelevant to the sealing property.

なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。   The above-described configurations may be combined and used as much as possible.

以上説明したように、本発明によれば、シールリングの装着向きに依存されることなく、回転トルクの低減を図ることができる。   As described above, according to the present invention, the rotational torque can be reduced without depending on the mounting direction of the seal ring.

図1は本発明の実施例に係る密封構造の模式的断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a sealing structure according to an embodiment of the present invention. 図2は本発明の実施例に係る軸とハウジングの模式的断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a shaft and a housing according to an embodiment of the present invention. 図3は本発明の実施例に係るシールリングの側面図である。FIG. 3 is a side view of a seal ring according to an embodiment of the present invention. 図4は本発明の実施例に係るシールリングの側面図の一部拡大図である。FIG. 4 is a partially enlarged view of the side view of the seal ring according to the embodiment of the present invention. 図5は本発明の実施例に係るシールリングの側面図の一部拡大図である。FIG. 5 is a partially enlarged view of the side view of the seal ring according to the embodiment of the present invention. 図6は本発明の実施例に係るシールリングを外周面側から見た図の一部拡大図である。FIG. 6 is a partially enlarged view of the seal ring according to the embodiment of the present invention as viewed from the outer peripheral surface side. 図7は本発明の実施例に係るシールリングを内周面側から見た図の一部拡大図である。FIG. 7 is a partially enlarged view of the seal ring according to the embodiment of the present invention as viewed from the inner peripheral surface side. 図8は従来例1に係る密封構造の模式的断面図である。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a sealing structure according to Conventional Example 1. 図9は従来例2に係る密封構造の模式的断面図である。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a sealing structure according to Conventional Example 2.

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、本実施例に係るシールリングは、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、シールリング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、シールリングの両側に差圧が生じた際に低圧となる側を意味する。   Hereinafter, with reference to the drawings, modes for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail based on examples. However, the dimensions, materials, shapes, relative positions, etc. of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention to them unless otherwise specified. . The seal ring according to the present embodiment is used for sealing an annular gap between a relatively rotating shaft and a housing in a transmission such as an AT or CVT for an automobile to hold an oil pressure. It is used. Further, in the following description, the "high pressure side" means a side which is high when a differential pressure is generated on both sides of the seal ring, and the "low pressure side" is a differential pressure generated on both sides of the seal ring. Mean the side where the pressure is low.

(実施例)
図1〜図7を参照して、本発明の実施例に係る密封構造について説明する。図1は本発明の実施例に係る密封構造の模式的断面図であり、軸及びシールリングにおける中心軸線
を含む面で、シールリング等を切断した断面図である。図2は本発明の実施例に係る軸とハウジングの模式的断面図であり、シールリングが装着される部位において、軸とハウジングを断面的に示した図である。図3は本発明の実施例に係るシールリングの側面図(概略的に示した側面図)である。図4は本発明の実施例に係るシールリングの側面図の一部拡大図であり、図3において丸で囲った部分の拡大図である。図5は本発明の実施例に係るシールリングの側面図の一部拡大図であり、図3において丸で囲った部分を反対側から見た拡大図である。図6は本発明の実施例に係るシールリングを外周面側から見た図の一部拡大図であり、図3において丸で囲った部分を外周面側から見た拡大図である。図7は本発明の実施例に係るシールリングを内周面側から見た図の一部拡大図であり、図3において丸で囲った部分を内周面側から見た拡大図である。
(Example)
A sealing structure according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a sealing structure according to an embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view in which a seal ring and the like are cut along a plane including a central axis of a shaft and a seal ring. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a shaft and a housing according to an embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view of the shaft and the housing at a portion where the seal ring is mounted. FIG. 3 is a side view (a schematic side view) of a seal ring according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a partially enlarged view of a side view of a seal ring according to an embodiment of the present invention, and is an enlarged view of a circled portion in FIG. FIG. 5 is a partially enlarged view of the side view of the seal ring according to the embodiment of the present invention, and is an enlarged view of the circled part in FIG. 3 as viewed from the opposite side. FIG. 6 is a partially enlarged view of the seal ring according to the embodiment of the present invention as viewed from the outer peripheral surface side, and is an enlarged view of the encircled portion in FIG. 3 as viewed from the outer peripheral surface side. FIG. 7 is a partially enlarged view of the seal ring according to the embodiment of the present invention as viewed from the inner peripheral surface side, and is an enlarged view of the encircled portion in FIG. 3 as viewed from the inner peripheral surface.

<密封構造の概略構成>
本実施例に係る密封構造は、軸孔を有するハウジング200と、軸孔に挿通され、ハウジング200に対して相対的に回転する軸100と、軸100とハウジング200との間の環状隙間を封止する樹脂製のシールリング300とを備えている。本実施例に係るシールリング300は、軸100の外周に設けられた環状溝110に装着され、軸100とハウジング200に設けられた軸孔の内周面との間の環状隙間を封止する。これにより、シールリング300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密封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1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、シールリング300は図中右側の密封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、密封対象領域の流体圧力は低く、無負荷の状態となっており、エンジンをかけると密封対象領域の流体圧力は高くなる。従って、エンジンがかかり、シールリング300の両側に差圧が生じた場合には、図1中の右側が高圧側(H)となり、図1中左側が低圧側(L)となる。
<Schematic Configuration of Sealed Structure>
In the sealing structure according to the present embodiment, a housing 200 having a shaft hole, a shaft 100 which is inserted into the shaft hole and rotates relative to the housing 200, and an annular gap between the shaft 100 and the housing 200 is sealed. And a seal ring 300 made of resin. The seal ring 300 according to the present embodiment is mounted in an annular groove 110 provided on the outer periphery of the shaft 100, and seals an annular gap between the shaft 100 and the inner peripheral surface of the shaft hole provided in the housing 200. . Thereby, the seal ring 300 holds the fluid pressure of the sealing target area configured to change the fluid pressure (in the present embodiment, the hydraulic pressure). Here, in the present embodiment, the fluid pressure in the region on the right side in FIG. 1 is configured to change, and the seal ring 300 plays a role of holding the fluid pressure in the sealing target region on the right side in the diagram. There is. When the engine of the automobile is stopped, the fluid pressure in the region to be sealed is low and unloaded, and when the engine is applied, the fluid pressure in the region to be sealed becomes high. Therefore, when the engine is applied and a differential pressure is generated on both sides of the seal ring 300, the right side in FIG. 1 is the high pressure side (H) and the left side in FIG. 1 is the low pressure side (L).

<シールリング>
本実施例に係るシールリング300について、図1及び図3〜図7を参照して説明する。本実施例に係るシールリング300に用いられる材料の具体例としては、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)などを挙げることができる。本実施例に係るシールリング300は、その中心軸線を含む面で切断した断面形状は矩形である(図1参照)。従って、シールリング300における外径の最も大きな部位(本実施例の場合には、外周面全体に相当する)は円柱面で構成される。また、シールリング300は、その中心軸線方向の幅の中心に対して対称形状となる。
<Sealing ring>
The seal ring 300 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 3 to 7. As a specific example of the material used for the seal ring 300 which concerns on a present Example, polyetheretherketone (PEEK), polyphenylene sulfide (PPS), a polytetrafluoroethylene (PTFE) etc. can be mentioned. The seal ring 300 according to the present embodiment has a rectangular cross-sectional shape cut at a plane including the central axis (see FIG. 1). Therefore, the largest portion of the outer diameter in the seal ring 300 (corresponding to the entire outer peripheral surface in the case of the present embodiment) is formed of a cylindrical surface. In addition, seal ring 300 is symmetrical with respect to the center of the width in the direction of the central axis.

そして、本実施例に係るシールリング300においては、外力が作用していない(流体圧力が作用していない)状態における外径は、ハウジング200における軸孔の内周面のうちシールリング300が摺動する部位の内径よりも小さくなるように設計されている。   In the seal ring 300 according to the present embodiment, the outer diameter of the seal ring 300 in the inner peripheral surface of the shaft hole in the housing 200 does not slide when the external force is not applied (the fluid pressure is not applied). It is designed to be smaller than the inner diameter of the moving part.

また、本実施例に係るシールリング300には、周方向の1箇所に合口部310が設けられている。つまり、本実施例に係るシールリング300は、断面が矩形の環状部材に対して、この合口部310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、合口部310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310を切削加工により得ることもできるが、樹脂材料によっては、合口部310を有したものを成形することもでき、製法は特に限定されるものではない。   Further, in the seal ring 300 according to the present embodiment, a joint portion 310 is provided at one place in the circumferential direction. That is, the seal ring 300 according to the present embodiment has a configuration in which the abutment portion 310 is formed for an annular member having a rectangular cross section. However, this is only an explanation of the shape, and it does not necessarily mean that the processing for forming the abutment 310 is performed using an annular member having a rectangular cross section as a material. Of course, after forming the annular member having a rectangular cross section, the joint portion 310 can be obtained by cutting, but depending on the resin material, one having the joint portion 310 can be molded, and the manufacturing method is particularly limited. It is not a thing.

合口部310は、外周面側及び両側壁面側のいずれから見ても階段状の合わせ面(切断面)が設けられた、いわゆる特殊ステップカットを採用している。これにより、シールリ
ング300においては、合わせ面を介して一方の側の外周側には第1嵌合凸部311X及び第1嵌合凹部312Xが設けられ、他方の側の外周側には第1嵌合凸部311Xが嵌る第2嵌合凹部312Yと第1嵌合凹部312Xに嵌る第2嵌合凸部311Yが設けられている。なお、合わせ面を介して一方の側の内周面側の端面313Xと他方の側の内周側の端面313Yは互いに対向している。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、熱膨張収縮によりシールリング300の周長が変化しても安定した密封性を維持する特性を有する。なお、「合わせ面(切断面)」については、切削加工により得られる場合だけでなく、成形により得られる場合も含まれる。
The abutment section 310 adopts a so-called special step cut provided with a step-like mating surface (cut surface) when viewed from any of the outer peripheral surface side and both side wall surfaces. Thus, in the seal ring 300, the first fitting convex portion 311X and the first fitting recess 312X are provided on the outer peripheral side on one side via the mating surface, and the first outer peripheral side on the other side is the first A second fitting recess 312Y in which the fitting protrusion 311X is fitted and a second fitting protrusion 311Y in which the first fitting recess 312X is fitted are provided. The end surface 313X on the inner peripheral surface side on one side and the end surface 313Y on the inner peripheral side on the other side face each other via the mating surface. As the special step cut is a well-known technology, its detailed description is omitted, but it has the property of maintaining stable sealing performance even if the circumferential length of the seal ring 300 changes due to thermal expansion and contraction. In addition, about "a joint surface (cutting surface)", not only when obtained by cutting, but also when obtained by shaping | molding is included.

ただし、合口部については、上記の特殊ステップカットに限らず、各種公知技術を採用できる。例えば、ストレートカット,バイアスカット,ステップカットなどを採用することもできる。これらについては、公知技術であるので、その詳細な説明は省略するが、ストレートカットは、径方向に真っ直ぐ切断される構造である。また、バイアスカットは、径方向に対して斜めに切断される構造である。また、ステップカットは、外周面及び内周面から見て階段状に切断され、両側面から見ると直線状に切断される構造、又は、両側面から見ると階段状に切断され、外周面及び内周面から見ると直線状に切断される構造である。なお、これらの切断構造については、文字通り切断により形成される場合の他、成形により形成される場合もある。また、合口部を設けずにエンドレス(無端状)のシールリングとすることも可能である。   However, the gap section is not limited to the above special step cut, and various known techniques can be adopted. For example, a straight cut, a bias cut, a step cut or the like may be employed. Since these are publicly known techniques, the detailed description thereof will be omitted, but the straight cut is a structure which is cut straight in the radial direction. Also, the bias cut is a structure that is cut obliquely to the radial direction. In addition, the step cut is cut in a step shape as viewed from the outer peripheral surface and the inner peripheral surface, and linearly cut as viewed from both side surfaces, or cut into a step shape as viewed from both side surfaces. It is a structure cut | disconnected linearly when it sees from an inner peripheral surface. These cut structures may be formed by molding in addition to the case where they are formed by cutting literally. Moreover, it is also possible to set it as an endless (endless) seal ring, without providing an abutment.

<ハウジングの軸孔>
特に、図1及び図2を参照して、ハウジング200の軸孔について、より詳細に説明する。本実施例に係るハウジング200の軸孔の内周面のうちシールリング300の外周面が摺動する部分を含む領域は、低圧側(L)から高圧側(H)に向かって拡径する傾斜面210により構成されている。なお、本実施例において、「ハウジング200の軸孔の内周面のうちシールリング300の外周面が摺動する部分を含む領域」は、軸100の環状溝110に対向する領域全体が含まれる。そして、本実施例に係るハウジング200の軸孔の内周面は、低圧側(L)の小径部分(円柱面で構成される小径部分)と高圧側(L)の大径部分(円柱面で構成される大径部分)とが、上記の傾斜面210で繋がるように構成されている。また、本実施例に係る傾斜面210は、テーパ面により構成されている。そして、軸孔の中心軸線(軸100の中心軸線に一致する)に対する傾斜面210の傾斜角度αは、0.05°以上0.4°以下の範囲で設定されるのが望ましい。つまり、傾斜面210のテーパ角度は、0.1°以上0.8°以下の範囲で設定されるのが望ましい。
<Housing shaft hole>
In particular, with reference to FIGS. 1 and 2, the axial bore of the housing 200 will be described in more detail. A region including a portion where the outer peripheral surface of the seal ring 300 slides in the inner peripheral surface of the shaft hole of the housing 200 according to the present embodiment has an inclination in which the diameter increases from the low pressure side (L) to the high pressure side (H) It is constituted by the face 210. In the present embodiment, “the region including the portion where the outer peripheral surface of the seal ring 300 slides on the inner peripheral surface of the shaft hole of the housing 200” includes the entire region facing the annular groove 110 of the shaft 100. . The inner circumferential surface of the shaft hole of the housing 200 according to the present embodiment is a large diameter portion (cylindrical surface) with a small diameter portion (small diameter portion formed by a cylindrical surface) on the low pressure side (L) and a high diameter side (L) The large diameter portion to be configured is connected by the inclined surface 210 described above. Moreover, the inclined surface 210 which concerns on a present Example is comprised by the taper surface. The inclination angle α of the inclined surface 210 with respect to the central axis of the shaft hole (which coincides with the central axis of the shaft 100) is preferably set in the range of 0.05 ° or more and 0.4 ° or less. That is, the taper angle of the inclined surface 210 is desirably set in the range of 0.1 ° or more and 0.8 ° or less.

ただし、傾斜面については、テーパ面に限らず、軸孔の中心軸線を含む面で切断した断面形状が湾曲線となる傾斜面を採用することもできる。   However, the inclined surface is not limited to the tapered surface, and it is also possible to adopt an inclined surface in which the cross-sectional shape cut by a surface including the central axis of the axial hole is a curved line.

<密封構造の使用時におけるメカニズム>
特に、図1を参照して、密封構造の使用時におけるメカニズムについて説明する。上記の通り、本実施例に係るシールリング300においては、外力が作用していない状態における外径は、ハウジング200における軸孔の内周面のうちシールリング300が摺動する部位の内径よりも小さくなるように設計されている。従って、無負荷状態においては、シールリング300の外周面は、ハウジング200の軸孔の内周面(傾斜面210の部分)から離れた状態となり得る。また、シールリング300における側面(差圧が生じた際の低圧側(L)の側面)も、環状溝110の側壁面から離れた状態となり得る。
<Mechanism when using sealed structure>
In particular, referring to FIG. 1, the mechanism in use of the sealing structure will be described. As described above, in the seal ring 300 according to the present embodiment, the outer diameter in the state where no external force is applied is greater than the inner diameter of the portion of the inner peripheral surface of the shaft hole in the housing 200 where the seal ring 300 slides. It is designed to be small. Therefore, in the unloaded state, the outer peripheral surface of the seal ring 300 can be separated from the inner peripheral surface (portion of the inclined surface 210) of the axial hole of the housing 200. In addition, the side surface of the seal ring 300 (the side surface on the low pressure side (L) when a pressure difference is generated) may be separated from the side wall surface of the annular groove 110.

そして、エンジンがかかり、差圧が生じた状態においては、高圧側(H)からの流体圧力によって、シールリング300は、環状溝110における低圧側(L)の側壁面に密着した状態となる。また、シールリング300は内周面側からの流体圧力を受けて拡径し、シールリング300の外周面はハウジング200の軸孔の内周面に接する。ここで、シー
ルリング300の外周面は円柱面で構成されているのに対して、ハウジング200の軸孔の内周面のうち、シールリング300の外周面が接する部位は、上記の通り、傾斜面210により構成されている。従って、シールリング300の外周面のうち、低圧側(L)の端部の部位が傾斜面210に対して線接触のような状態で接した状態となる。なお、図1中のXで示す部位がシールリング300の外周面が傾斜面210に対して接触した部位である。
When the engine is applied and differential pressure is generated, the fluid pressure from the high pressure side (H) brings the seal ring 300 into close contact with the side wall surface of the annular groove 110 on the low pressure side (L). Further, seal ring 300 is expanded in diameter by receiving fluid pressure from the inner peripheral surface side, and the outer peripheral surface of seal ring 300 is in contact with the inner peripheral surface of the axial hole of housing 200. Here, while the outer peripheral surface of seal ring 300 is formed of a cylindrical surface, a portion of the inner peripheral surface of the shaft hole of housing 200 where the outer peripheral surface of seal ring 300 contacts is inclined as described above. It is constituted by the face 210. Therefore, in the outer peripheral surface of the seal ring 300, the end portion of the low pressure side (L) is in contact with the inclined surface 210 in a state of line contact or the like. A portion indicated by X in FIG. 1 is a portion where the outer peripheral surface of the seal ring 300 is in contact with the inclined surface 210.

以上のように構成される密封構造によれば、シールリング300の外周面のうち、傾斜面210に対して接触する部位よりも高圧側(H)の範囲に対して流体圧力が作用する。また、シールリング300の内周面全体に流体圧力が作用する。従って、シールリング300に対して、外周面側と内周面側の双方から作用する流体圧力は、線接触の部位(図1中Xで示す部位)よりも高圧側(H)の領域で相殺される。また、シールリング300における高圧側(H)の側面全体に流体圧力が作用し、低圧側(L)の側面には流体圧力は作用しない。なお、図1中の矢印は、シールリング300に作用する流体圧力の様子を示している。   According to the sealing structure configured as described above, the fluid pressure acts on the range of the high pressure side (H) of the outer peripheral surface of the seal ring 300 than the portion in contact with the inclined surface 210. In addition, fluid pressure acts on the entire inner peripheral surface of the seal ring 300. Therefore, the fluid pressure acting from both the outer peripheral surface side and the inner peripheral surface side with respect to the seal ring 300 is canceled in the region of the high pressure side (H) than the region of the line contact (the region shown by X in FIG. 1). Be done. Also, fluid pressure acts on the entire side surface of the high pressure side (H) of the seal ring 300, and fluid pressure does not act on the side surface of the low pressure side (L). The arrows in FIG. 1 indicate the state of the fluid pressure acting on the seal ring 300.

以上により、シールリング300に対して高圧側(H)から低圧側(L)に作用する流体圧力は、シールリング300の内周面側から外周面側に作用する流体圧力よりも十分大きくなる。従って、軸100とハウジング200が相対的に回転している間、シールリング300の側面は環状溝110の側壁面(低圧側(L)の側壁面)に密着した状態を維持しつつ、シールリング300の外周面と傾斜面210との間で摺動しながら接触した状態が維持される。以上より、軸100とハウジング200との間の環状隙間が封止された状態となる。   As described above, the fluid pressure acting from the high pressure side (H) to the low pressure side (L) with respect to the seal ring 300 is sufficiently larger than the fluid pressure acting from the inner peripheral surface side to the outer peripheral surface side of the seal ring 300. Therefore, while the shaft 100 and the housing 200 are relatively rotated, the side surface of the seal ring 300 is in close contact with the side wall surface of the annular groove 110 (side wall surface on the low pressure side (L)) The sliding contact between the outer circumferential surface 300 and the inclined surface 210 is maintained. From the above, the annular gap between the shaft 100 and the housing 200 is sealed.

<本実施例に係る密封構造の優れた点>
本実施例に係る密封構造によれば、シールリング300における外径の最も大きな部位は円柱面で構成され、ハウジング200の軸孔の内周面のうちシールリング300の外周面が摺動する部分を含む領域は、低圧側(L)から高圧側(H)に向かって拡径する傾斜面により構成されている。従って、差圧が生じた状態においては、シールリング300における外径の最も大きな部位のうち低圧側の端部と軸孔の内周面(傾斜面210)とが線接触のような状態となる。これにより、シールリング300に対して、外周面側と内周面側の双方から作用する流体圧力は、線接触の部位よりも高圧側(H)の領域で相殺される。これにより、シールリング300の装着向きに依存されることなく、回転トルクの低減を図ることができる。このように、回転トルク(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シールリング300を好適に用いることが可能となる。
<Excellent points of the sealing structure according to the present embodiment>
According to the sealing structure of the present embodiment, the portion of the seal ring 300 having the largest outer diameter is a cylindrical surface, and the portion of the inner peripheral surface of the shaft hole of the housing 200 on which the outer peripheral surface of the seal ring 300 slides. The region including [1] is constituted by an inclined surface which expands in diameter from the low pressure side (L) to the high pressure side (H). Therefore, in the state where the differential pressure is generated, the low pressure side end portion of the seal ring 300 having the largest outer diameter and the inner peripheral surface (inclined surface 210) of the shaft hole are in a state like line contact. . As a result, fluid pressure acting on the seal ring 300 from both the outer peripheral surface side and the inner peripheral surface side is canceled in the region of the high pressure side (H) than the portion of the line contact. As a result, the rotational torque can be reduced without depending on the mounting direction of the seal ring 300. As described above, the reduction in rotational torque (sliding torque) can be achieved, whereby heat generation due to sliding can be suppressed, and the seal ring 300 according to the present embodiment can be suitably used even under high-speed and high-pressure environmental conditions. It becomes possible.

また、本実施例に係るシールリング300は、その中心軸線方向の幅の中心に対して対称形状である。これにより、シールリング300の装着向きは、密封性には無関係となる。   Moreover, the seal ring 300 which concerns on a present Example is symmetrical shape with respect to the center of the width | variety of the central axis direction. Thus, the mounting direction of the seal ring 300 is irrelevant to the sealing property.

(その他)
上記実施例においては、シールリングが、断面が矩形の環状部材により構成される場合を示した。しかしながら、本発明に適用されるシールリングは、そのような形状に限定されるものではない。例えば、図8に示す従来例のように、断面形状がT字形状のシールリングを適用することもできる。また、その他の形状のシールリングを適用することもできる。ただし、ハウジング200の軸孔における傾斜面210に対して線接触状態となり、かつシールリングの外周面のうち接触部よりも高圧側(H)では流体圧力が作用するように、シールリングにおける外径の最も大きな部位は円柱面で構成される必要がある。
(Others)
In the said Example, the case where the seal ring was comprised by the annular member whose cross section is a rectangle was shown. However, the seal ring applied to the present invention is not limited to such a shape. For example, as in the conventional example shown in FIG. 8, a seal ring having a T-shaped cross section can also be applied. Also, other shapes of seal rings can be applied. However, the outer diameter of the seal ring is in line contact with the inclined surface 210 in the shaft hole of the housing 200, and the fluid pressure acts on the side (H) higher than the contact portion of the outer peripheral surface of the seal ring. The largest part of must be constructed with a cylindrical surface.

また、本発明に適用可能なシールリングは、その中心軸線方向の幅の中心に対して対称形状であることは必ずしも必須ではない。何故なら、シールリングにおける外径の最も大きな部位が円柱面で構成されれば、当該円柱面のうち低圧側の端部が、ハウジング200の軸孔における傾斜面210に対して線接触状態となり、上記の効果を得ることができるからである。ただし、シールリングの向きが変わることで、シール性に悪影響が出るような形状の場合(例えば、キャンセル圧が少なくなってしまう形状の場合)には、本発明には適用するべきではない。   Further, the seal ring applicable to the present invention is not necessarily required to be symmetrical with respect to the center of the width in the direction of the central axis. Because, if the largest part of the outer diameter in the seal ring is formed by a cylindrical surface, the low pressure end of the cylindrical surface is in line contact with the inclined surface 210 in the axial hole of the housing 200, It is because said effect can be acquired. However, in the case where the sealability is adversely affected by the change in the direction of the seal ring (for example, in the case where the cancel pressure is reduced), the present invention should not be applied.

100 軸
110 環状溝
200 ハウジング
210 傾斜面
300 シールリング
310 合口部
311X 第1嵌合凸部
311Y 第2嵌合凸部
312X 第1嵌合凹部
312Y 第2嵌合凹部
313X,313Y 端面
α 傾斜角度
100 axis 110 annular groove 200 housing 210 inclined surface 300 seal ring 310 joint section 311X first fitting convex section 311Y second fitting convex section 312X first fitting concave section 312Y second fitting concave section 313X, 313Y end face α inclination angle

Claims (2)

軸孔を有するハウジングと、
前記軸孔に挿通され、前記ハウジングに対して相対的に回転する軸と、
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密封対象領域の流体圧力を保持する樹脂製のシールリングと、
を備え、
前記環状隙間内において、前記シールリングを介して両側に差圧が生じた場合に、前記シールリングが、前記環状溝における低圧側の側壁面に密着し、前記軸孔の内周面に摺動することで前記環状隙間が封止される密封構造であって、
前記シールリングにおける外径の最も大きな部位は円柱面で構成されると共に、
前記軸孔の内周面のうち前記シールリングの外周面が摺動する部分を含む領域は、低圧側から高圧側に向かって拡径する傾斜面により構成されていることを特徴とする密封構造。
A housing having an axial hole;
A shaft which is inserted into the shaft hole and rotates relative to the housing;
A resin mounted in an annular groove provided on the outer periphery of the shaft, which seals the annular gap between the shaft and the housing, and holds the fluid pressure of the sealing target area configured to change the fluid pressure With a seal ring made of
Equipped with
In the annular gap, when a differential pressure is generated on both sides via the seal ring, the seal ring closely contacts the side wall surface on the low pressure side of the annular groove, and slides on the inner circumferential surface of the shaft hole A sealing structure in which the annular gap is sealed by
The largest outside diameter portion of the seal ring is formed of a cylindrical surface, and
A sealing structure characterized in that a region including a portion where the outer peripheral surface of the seal ring slides in the inner peripheral surface of the shaft hole is an inclined surface whose diameter increases from the low pressure side toward the high pressure side. .
前記シールリングは、該シールリングの中心軸線方向の幅の中心に対して対称形状であることを特徴とする請求項1に記載の密封構造。   The sealing structure according to claim 1, wherein the seal ring is symmetrical with respect to a center of a width in a central axial direction of the seal ring.
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