JP5071886B2 - シール構造 - Google Patents

Description

本発明は、回転軸と静止部材との間における流体の軸方向の移動を制限するためのシール構造に関する。

回転流体機械においては、回転軸とこれを囲む静止部材との間における流体の軸方向の移動を制限するためのシール構造が設けられる。例えば、過給機におけるシール構造は、タービン側からベアリングハウジング側への排気ガスの漏れ、及び、コンプレッサ側からベアリングハウジング側への空気の漏れを防止するために設けられる。なお、上記の排気ガス又は空気の漏れは「ブローバイ」と呼ばれる。

図６は過給機における従来のシール構造の構成図である。図６において、左側は高圧側（タービン側又はコンプレッサ側）であり、右側は回転軸２０の軸受側である。回転軸２０の外周には環状のリング溝２２が形成されており、このリング溝２２にはシールリング２３が装着されている。シールリング２３は、リングの一部が切り欠かれた形状を有しており、自らの張力（広がろうとする力）によってハウジング２１の内周面で支持されている。

シールリング２３の軸受側の端面２３ａはリング溝２２と接触しており、この接触面がシール面となってシールがなされる。ここで、高圧側の圧力は、シールリング２３に対して接触面への押付け力として作用する。回転軸２０が軸心２０ａを中心に回転することで、シールリング２０とリング溝２２は擦れ合うが、軸受側からは潤滑油ミストが飛散してきて、この潤滑油ミストが接触面に入り込むことで、接触面の摩擦係数を減少させて磨耗を防ぐ。なお、図６と同種のシール構造は、例えば、下記特許文献１に開示されている。

図６のシール構造は、一つのシールリング２３でシールするものであるが、より高圧使用条件のもとでは、シール性能を向上させブローバイを低減させるためにシールリングを２つ用いた２重シール構造が採用される。図７は２重シール構造の場合の構成図である。
図７において、回転軸２０の外周面には互いに軸方向に離間して環状の第１及び第２のリング溝２４、２５が形成されており、各リング溝２４、２５にはそれぞれシールリング（第１リング２６及び第２リング２７）が装着されている。第１リング２６及び第２リング２７は、軸受側の端面２６ａ、２７ａにおいてリング溝２４、２５と接触しており、各接触面がシール面となってシールがなされる。
なお、図７と同種のシール構造は、例えば、下記特許文献２に開示されている。

特開２００６−８３７７９号公報 特開２００４−１１６５１４号公報

図７に示した従来の２重シール構造において、第１リング２６と第２リング２７は、仕様（材質及び大きさ）が同一である。しかしながら、高圧側に近い第１リング２６が受ける圧力は第２リング２７が受ける圧力よりも大きいため、第１リング２６の接触面での押付け力は、第２リング２７のそれよりも大きい。また、軸受側から遠い第１リング２６の接触面に供給される潤滑油は、第２リング２７のそれよりも少ない。したがって、第１リングは、第２リングよりも磨耗に関して厳しい環境下に置かれる。

このように、２つのシールリング２６、２７は圧力条件及び潤滑油条件が異なるにもかかわらず、同一仕様で製作されていた。このため、２つのシールリング２６、２７の仕様を第２リング２７側の条件に適合させると、第１リング２６での耐磨耗性能が不足することで第１リング２６の磨耗が激しくなってシール性能が損なわれるし、逆に２つのシールリング２６、２７の仕様を第１リング２６側の条件に適合させると、第２リング２７に必要以上の耐磨耗性能を与えることになりコストパフォーマンスが悪くなる。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、複数のシールリングを有する多重シール構造において、各シールリングの条件に応じて適切に仕様を設定することで、コストを抑えつつ各シールリングにおいて必要十分な耐磨耗性能を確保することを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明のシール構造は、以下の技術的手段を採用する。
（１）本発明は、回転軸と、該回転軸を半径方向に隙間を空けて囲む静止部材との間に設けられ、前記回転軸と前記静止部材との間における流体の軸方向の移動を制限するためのシール構造であって、
前記隙間は軸方向に離間した第１領域と第２領域との間に設けられ、第１領域は第２領域よりも圧力が高く、第２領域は潤滑油が飛散する空間であり、
前記静止部材に対向する前記回転軸の外周面に軸方向に互いに離間して形成された環状の複数のリング溝と、
前記静止部材の内周面で支持され、軸方向に互いに離間して、前記複数のリング溝の各々に収容された複数の金属製のシールリングと、を備え、
各シールリングは、その第２領域側の端面において、対応するリング溝と接触し、
最も第１領域側に配置されたシールリングは、最も第２領域側に配置されたシールリングより硬い材料からなり、
最も第１領域側に配置されたシールリングとリング溝の接触面の少なくとも一方の側には、該接触面の摩擦係数を、最も第２領域側に配置されたシールリングとリング溝の接触面の摩擦係数より低くするコーティングが施されている、ことを特徴とする。

上記の本発明の構成によれば、第１領域側（高圧側）のシールリングほど、接触面への押付け力が増しかつ潤滑油の供給量が少ないために磨耗に関して厳しい環境下に置かれるが、最も第１領域側に配置されたシールリングは、最も第２領域側に配置されたシールリングより硬い材料からなる。これにより、最も第１領域側に配置されたシールリングの母材硬度を上げることで必要十分な耐磨耗性能を与えることができる。
一方で、最も第２領域側に配置されたシールリングについては、最も第１領域側に配置されたシールリングの条件ではなく、最も第２領域側に配置されたシールリングの条件に合わせて製作できるので、必要以上の耐磨耗性能を与えることがなく、コストを抑えることができる。

（２）また本発明は、回転軸と、該回転軸を半径方向に隙間を空けて囲む静止部材との間に設けられ、前記回転軸と前記静止部材との間における流体の軸方向の移動を制限するためのシール構造であって、前記隙間は軸方向に離間した第１領域と第２領域との間に設けられ、第１領域は第２領域よりも圧力が高く、第２領域は潤滑油が飛散する空間であり、前記静止部材に対向する前記回転軸の外周面に軸方向に互いに離間して形成された環状の複数のリング溝と、前記静止部材の内周面で支持され、軸方向に互いに離間して、前記複数のリング溝の各々に収容された複数のシールリングと、を備え、各シールリングは、その第２領域側の端面において、対応するリング溝と接触し、最も第１領域側に配置されたシールリングの軸方向投影面積は、最も第２領域側に配置されたシールリングの軸方向投影面積よりも小さい、ことを特徴とする。

上記の本発明の構成によれば、第１領域側のシールリングほど、接触面への押付け力が増しかつ潤滑油の供給量が少ないために磨耗に関して厳しい環境下に置かれるが、最も第１領域側に配置されたシールリングの軸方向投影面積は、最も第２領域側に配置されたシールリングの軸方向投影面積よりも小さい。これにより、最も第１領域側に配置されたシールリングの圧力を受ける面積が減少し、接触面（シール面）にかかる垂直抗力が減少するため、摩擦力が減少する。したがって、最も第１領域側に配置されたシールリングに必要十分な耐磨耗性能を与えることができる。
一方で、最も第２領域側に配置されたシールリングについては、最も第１領域側に配置されたシールリングの条件ではなく、最も第２領域側に配置されたシールリングの条件に合わせて製作できるので、必要以上の耐磨耗性能を与えることがなく、コストを抑えることができる。

（３）また上記（１）のシール構造において、最も第１領域側に配置されたシールリングは、最も第２領域側に配置されたシールリングの外径より小さい外径を有し、かつ、その第２領域側の端面の全面がリング溝と接触するシール面となっていることを特徴とする。

上記の構成によれば、最も第１領域側に配置されたシールリングは、第２領域側の端面の全面がリング溝と接触するシール面となっているので、接触面（シール面）の面積を大きく取ることができる。これにより接触面における応力を低減することで摩擦力が減少するので、最も第１領域側に配置されたシールリングの耐磨耗性能をより効果的に上げることができる。

（４）また本発明は、回転軸と、該回転軸を半径方向に隙間を空けて囲む静止部材との間に設けられ、前記回転軸と前記静止部材との間における流体の軸方向の移動を制限するためのシール構造であって、前記隙間は軸方向に離間した第１領域と第２領域との間に設けられ、第１領域は第２領域よりも圧力が高く、第２領域は潤滑油が飛散する空間であり、前記静止部材に対向する前記回転軸の外周面に軸方向に互いに離間して形成された環状の複数のリング溝と、前記静止部材の内周面で支持され、軸方向に互いに離間して、前記複数のリング溝の各々に収容された複数のシールリングと、を備え、各シールリングは、その第２領域側の端面において、対応するリング溝と接触し、最も第１領域側に配置されたシールリングのシール面となる端面には、最も第２領域側に配置されたシールリングより硬い材料からなるコーティングが施されている、ことを特徴とする。

上記の本発明の構成によれば、第１領域側のシールリングほど、接触面への押付け力が増しかつ潤滑油の供給量が少ないために磨耗に関して厳しい環境下に置かれるが、最も第１領域側に配置されたシールリングのシール面には、最も第２領域側に配置されたシールリングより硬い材料からなるコーティングが施されている。これにより、最も第１領域側に配置されたシールリングの接触面（シール面）の表面硬度を上げることで必要十分な耐磨耗性能を与えることができる。
一方で、最も第２領域側に配置されたシールリングについては、最も第１領域側に配置されたシールリングの条件ではなく、最も第２領域側に配置されたシールリングの条件に合わせて製作できるので、必要以上の耐磨耗性能を与えることがなく、コストを抑えることができる。

上記の本発明の構成によれば、第１領域側のシールリングほど、接触面への押付け力が増しかつ潤滑油の供給量が少ないために磨耗に関して厳しい環境下に置かれるが、最も第１領域側に配置されたシールリングとリング溝の接触面の少なくとも一方の側には、該接触面の摩擦係数が、最も第２領域側に配置されたシールリングとリング溝の接触面の摩擦係数より低くなるようにコーティングが施されている。これにより、最も第１領域側に配置されたシールリングの接触面（シール面）の摩擦係数を下げることで必要十分な耐磨耗性能を与えることができる。
一方で、最も第２領域側に配置されたシールリングについては、最も第１領域側に配置されたシールリングの条件ではなく、最も第２領域側に配置されたシールリングの条件に合わせて製作できるので、必要以上の耐磨耗性能を与えることがなく、コストを抑えることができる。

上述したように、本発明のシール構造によれば、各シールリングの条件に応じて適切に仕様を設定することで、コストを抑えつつ各シールリングにおいて必要十分な耐磨耗性能を確保できる。

以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
また以下では、車両用過給機におけるシール構造について説明するが、本発明はこれに限定されず、他の回転流体機械のシール構造においても適用可能である。

図１は、本発明の第１実施形態にかかるシール構造１０Ａの構成図である。
シール構造１０Ａは、軸心２ａを中心に回転する回転軸２と、回転軸２を半径方向に隙間を空けて囲む静止部材であるハウジング３との間に設けられ、回転軸２と静止部材であるハウジング３との間における流体の軸方向の移動を制限する。上記の隙間は軸方向に離間した第１領域である高圧側（タービン側又はコンプレッサ側）と第２領域である軸受側との間に設けられている。高圧側は軸受側よりも圧力が高く、軸受側は潤滑油が飛散する空間である。

ハウジング３の内周面に対向する回転軸２の外周面には互いに軸方向に離間して環状の第１及び第２のリング溝１１、１２が形成されており、各リング溝１１、１２にはそれぞれシールリング（第１リング１３及び第２リング１４）が収容されている。

第１リング１３及び第２リング１４は、リングの一部が切り欠かれた形状を有しており、自らの張力（広がろうとする力）によってハウジング３の内周面で支持されている。図１の構成例では、ハウジング３において、第１リング１３と第２リング１４を支持する部分の内周径は同じあり、第１リング１３と第２リング１４の外周径及び軸方向投影面積も同じである。
第１リング１３及び第２リング１４は、軸受側の端面１３ａ、１４ａにおいてそれぞれ第１リング溝１１及び第２リング溝１２と接触しており、各接触面がシール面となってシールがなされる。

第１リング１３は第２リング１４より硬い材料からなる。第１リング１３と第２リング１４の材料の組み合わせの一例としては、第１リング１３がＨＲＣ４５〜６０の硬さを有するＡＩＳＩ Ｍ２（ＪＩＳ規格ＳＫＨ５１相当）であり、第２リング１４がＨＲＣ４６以下の硬さを有するＡＩＳＩ ４２０（ＪＩＳ規格ＳＵＳ４２０Ｊ２相当）である。

高圧側の圧力は、第１リング１３及び第２リング１４に対して接触面への押付け力として作用する。回転軸２が軸心２ａを中心に回転することで、各シールリング１１、１２とこれに対応する各リング溝１３，１４は擦れ合うが、軸受側からは潤滑油ミストが飛散してきて、この潤滑油ミストが接触面に入り込むことで、接触面の摩擦係数を減少させて磨耗を防ぐ。

上記の本実施形態の構成によれば、第１リング１３は第２リング１４よりも、接触面への押付け力が増しかつ潤滑油の供給量が少ないために磨耗に関して厳しい環境下に置かれるが、第１リング１３は、第２リング１４より硬い材料からなる。これにより、第１リング１３の母材硬度を上げることで必要十分な耐磨耗性能を与えることができる。
一方で、第２リング１４については、第２リング１４の条件ではなく、第２リング１４の条件に合わせて製作できるので、必要以上の耐磨耗性能を与えることがなく、コストを抑えることができる。

なお、図１の構成例では、２つのシールリングとリング溝により構成された２重シール構造を示しているが、本発明はこれに限定されず、３つ以上のシールリングとリング溝により構成されたシール構造においても適用可能である。この場合、最も高圧側に配置されたシールリングは最も軸受側に配置されたシールリングより硬い材料からなる構成とすることにより、上記と同様の効果を得ることができる。

またこの場合、最も高圧側にあるシールリングと最も軸受側にあるシールリング以外のシールリングについては、接触面への押付け力と潤滑油の供給量は、最も高圧側にあるシールリングと最も軸受側にあるシールリングの中間であり、必要とされる耐磨耗性能に応じて、最も軸受側にあるシールリングより硬い材料で構成してよい。

図２は、本発明の第２実施形態にかかるシール構造１０Ｂの構成図である。
本実施形態においても、ハウジング３の内周面に対向する回転軸２の外周面には互いに軸方向に離間して環状の第１及び第２のリング溝１１、１２が形成されており、各リング溝１１、１２にはそれぞれシールリング（第１リング１３及び第２リング１４）が収容されている。

本実施形態において、第１リング１３の軸方向投影面積は、第２リング１４の軸方向投影面積よりも小さい。図２の構成例において具体的には、第１リング１３の外径を第２リング１４の外径よりも小さくすることで、第１リング１３の軸方向投影面積を第２リング１４の軸方向投影面積よりも小さくしている。また第１リング１３は、軸受側の端面１３ａの全面が第１リング溝１１と接触するシール面となっている

第１リング１３と第２リング１４の外径の違いに対応するため、ハウジング３において、第１リング１３を支持する内周面４ａの内径は、第２リング１４を支持する内周面４ｂの内径よりも小さくなっている。
本実施形態の他の部分の構成については、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。

上記の本実施形態の構成によれば、第１リング１３の軸方向投影面積は、第２リング１４の軸方向投影面積よりも小さいので、第１リング１３の圧力を受ける面積が減少し、接触面（シール面）にかかる垂直抗力が減少するため、摩擦力が減少する。したがって、第１リング１３に必要十分な耐磨耗性能を与えることができる。
一方で、第２リング１４については、第１リング１３の条件ではなく、第２リング１４の条件に合わせて製作できるので、必要以上の耐磨耗性能を与えることがなく、コストを抑えることができる。

また、本実施形態の構成によれば、第１リング１３は、軸受側の端面１３ａの全面がリング溝と接触するシール面となっているので、接触面（シール面）の面積を大きく取ることができる。これにより接触面における応力を低減することで摩擦力が減少するので、第１リング１３の耐磨耗性能をより効果的に上げることができる。

なお、図２の構成例では、２つのシールリングとリング溝により構成された２重シール構造を示しているが、本発明はこれに限定されず、３つ以上のシールリングとリング溝により構成されたシール構造においても適用可能である。この場合、最も高圧側に配置されたシールリングの軸方向投影面積を、最も高圧側に配置されたシールリングの軸方向投影面積よりも小さくすることで、上記と同様の効果を得ることができる。

またこの場合、最も高圧側に配置されたシールリングを、最も軸受側に配置されたシールリングの外径より小さい外径を有するものとし、かつ、その軸受側の端面の全面がリング溝と接触するシール面となる構成とすることで、上記と同様の効果を得ることができる。

またこの場合、最も高圧側にあるシールリングと最も軸受側にあるシールリング以外の中間のシールリングについては、接触面への押付け力と潤滑油の供給量が、最も高圧側にあるシールリングと最も軸受側にあるシールリングの中間であり、必要とされる耐磨耗性能に応じて、最も軸受側にあるシールリングの外径より小さくして軸方向投影面積を小さくし、かつ、軸受側の端面の全面がリング溝と接触するシール面となる構成としてよい。

図３は、本発明の第３実施形態にかかるシール構造１０Ｃの構成図である。
本実施形態においても、ハウジング３の内周面に対向する回転軸２の外周面には互いに軸方向に離間して環状の第１及び第２のリング溝１１、１２が形成されており、各リング溝１１、１２にはそれぞれシールリング（第１リング１３及び第２リング１４）が収容されている。

本実施形態において、第１リング１３のシール面となる端面１３ａには、第２リング１４より耐磨耗性を向上させる表面処理層１５が形成されている。この表面処理層１５は、第２リング１４より硬い材料からなるコーティング、又は接触面の摩擦係数が、第２リング１４と第２リング溝１２の接触面の摩擦係数より低くなるようなコーティングである。

表面処理層１５として、第２リング１４より硬い材料からなるコーティングを採用する場合、このようなコーティングはタフトライド処理や窒化処理によって形成することができる。タフトライド処理は、迅速塩浴軟窒化処理の一種で、窒素と炭素が鋼材の表面に侵入して窒化と浸炭が進行するもので、ＨＲＣ５５〜６０の表面硬度をもつ。窒化処理は表面硬化の一方法で、鋼をアンモニアガス中で加熱するガス窒化法と、グロー放電を利用し窒素プラズマ中に鋼を保持するイオン窒化法がある。窒化鋼にはＡｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖなどの窒化物を形成しやすい合金元素が含まれ、この鋼を５００℃付近の温度で窒化すると、表面層のフェライト中に窒素が浸透し、窒化物が析出して硬化するとともに、表面に残留応力が生じる。

このように、第１リング１３のシール面に、表面処理層１５として、第２リング１４より硬い材料からなるコーティングを施すことにより、第１リング１３の接触面（シール面）の表面硬度を上げることで必要十分な耐磨耗性能を与えることができる。一方で、第２リング１４については、第１リング１３の条件ではなく、第２リング１４の条件に合わせて製作できるので、必要以上の耐磨耗性能を与えることがなく、コストを抑えることができる。

また、表面処理層１５として、接触面の摩擦係数を、第２リング１４と第２リング溝１２の接触面の摩擦係数より低くする（つまり潤滑性を向上させる）コーティングを採用する場合、このようなコーティングは、水蒸気処理や樹脂コートによって形成することができる。水蒸気処理は、水蒸気を利用して、金属製品の表面に酸化被膜を形成させる処理、もしくは、水蒸気中で加熱して表面に四三酸化鉄を生じさせる処理であり、潤滑能力を向上させることができる。樹脂コートは、潤滑性を向上させる機能性「固体潤滑膜」が代表例であり、潤滑塗膜として粘結樹脂・ベース樹脂に減摩剤（テフロン(登録商標）、二硫化モリブデン、黒鉛など）を配合したものが用いられる。

このように、第１リング１３のシール面に表面処理層１５として、接触面の摩擦係数を、第２リング１４とリング溝の接触面の摩擦係数より低くするコーティングを施すことにより、第１リング１３の接触面（シール面）の摩擦係数を下げることで必要十分な耐磨耗性能を与えることができる。一方で、第２リング１４については、第１リング１３の条件ではなく、第２リング１４の条件に合わせて製作できるので、必要以上の耐磨耗性能を与えることがなく、コストを抑えることができる。

本実施形態の他の部分の構成については、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。

なお、図３の構成例では、第１リング１３の表面全体に表面処理層１５が形成されているが、表面処理層１５はシール面となる部分にのみ形成してもよい。また、図３の構成例では、接触面の摩擦係数を第２リング１４と第２リング溝１２の接触面の摩擦係数より低くするコーティングは、第１リング１３側の接触面に形成されているが、第１リング溝１１側の接触面に形成してもよく、第１リング１３と第１リング溝１１の両方の接触面に形成してもよい。

図３の構成例では、２つのシールリングとリング溝により構成された２重シール構造を示しているが、本発明はこれに限定されず、３つ以上のシールリングとリング溝により構成されたシール構造においても適用可能である。この場合、最も高圧側に配置されたシールリングのシール面となる端面に、最も軸受側に配置されたシールリングより硬い材料からなるコーティングを施すことで、上記と同様の効果を得ることができる。また、最も高圧側に配置されたシールリングとリング溝の接触面の少なくとも一方の側に、接触面の摩擦係数を、最も軸受側に配置されたシールリングとリング溝の接触面の摩擦係数より低くするコーティングを施すことにより、上記と同様の効果を得ることができる。

またこの場合、最も高圧側にあるシールリングと最も軸受側にあるシールリング以外のシールリングについては、接触面への押付け力と潤滑油の供給量は、最も高圧側にあるシールリングと最も軸受側にあるシールリングの中間であり、必要とされる耐磨耗性能に応じて、接触面に、最も軸受側にあるシールリングより耐磨耗性を向上させる表面処理層を形成してよい。

上述した第１〜第３の実施形態は、自由に組み合わせて構成してもよい。
すなわち、第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせて、第１リング１３を第２リング１４より硬い材料で構成し、かつ、第１リング１３の軸方向投影面積を第２リング１４の軸方向投影面積より小さくした構成を採用してもよい。
また、第１実施形態と第３実施形態とを組み合わせて、第１リング１３を第２リング１４より硬い材料で構成し、かつ、第１リング１３の接触面に第２リング１４の接触面よりも耐磨耗性を向上させる表面処理層を形成した構成を採用してもよい。
また、第２実施形態と第３実施形態とを組み合わせて、第１リング１３の軸方向投影面積を第２リング１４の軸方向投影面積より小さくし、かつ、第１リング１３の接触面に第２リング１４の接触面よりも耐磨耗性を向上させる表面処理層を形成した構成を採用してもよい。
また、第１〜第３の実施形態を全て組み合わせて、第１リング１３を第２リング１４より硬い材料で構成し、第１リング１３の軸方向投影面積を第２リング１４の軸方向投影面積より小さくし、かつ、第１リング１３の接触面に第２リング１４の接触面よりも耐磨耗性を向上させる表面処理層を形成した構成を採用してもよい。

上述した第１実施形態（図１）及び第３実施形態（図３）では、第１リング１３と第２リング１４は外径が同じであるため、幅が同じであると相互に区別がつかず誤って装着する恐れがある。そこで、このような誤組みを未然に防止するため、以下に説明する誤組み防止構造を採用するのがよい。

ここで、誤組み防止構造が適用される回転軸２には、図４に示すように、例えばタービンインペラ５と回転軸２とが一体形成されたもののように、第１リング１３と第２リング１４の回転軸２への挿入方向が一方向（図４で左に向かう方向）のみに限定されるものがある。

図５は、誤組み防止構造の一構成例を示す図であり、図４の第１リング１３及び第２リング１４の周辺拡大断面図である。
図５では、上述した第１実施形態のシール構造に適用した構成例を示すが、以下に説明する誤組み防止構造は、第３実施形態のシール構造においても同様に適用可能である。

図５において、第１リング溝１１の溝幅（軸方向寸法）は第２リング溝１２の溝幅よりも大きく、第１リング１３の幅（軸方向寸法）は第２リング１４の幅よりも大きい。また、第１リング１３の幅Ｌ１は第２リング溝１２の溝幅Ｌ２よりも大きい。この構成により、回転軸２に第１リング１３と第２リング１４を装着する際に、誤って先に幅の小さい第２リング１４を挿入し第１リング溝１１に装着してしまっても、幅の大きい第１リング１３は幅の狭い第２リング溝１２に装着できないため、作業者は誤組みであることを認識できる。

図５の構成例では、挿入方向の前方側の第１リング１３及び第１リング溝１１の幅を、第２リング１４及び第２リング溝１２のそれに対して大きくしているが、大小関係は逆であってもよい。この場合でも、幅の大きいほうのシールリングは幅の小さいほうのリング溝に装着できないため、作業者は誤組みであることを認識できる。

ただし、図５の構成例のように、第１リング１３と第２リング１４の回転軸２への挿入方向が一方向のみに限定される場合は、挿入方向の前方側の第１リング１３及び第１リング溝１１の幅を、第２リング１４及び第２リング溝１２のそれよりも大きくするのがよい。この構成により、正しい装着順序では第１リング１３が先に装着されることになるが、図５の挿入方向で第１リング１３を挿入したとき、第２リング溝１２に嵌ることなく通過できるので、装着作業をスムーズに行うことができる。

なお、上記の誤組み防止構造は、３つ以上のシールリングとリング溝により構成されたシール構造においても適用可能である。この場合、３つ以上のシールリングの幅は全て異なり、各シールリングが収容される３つ以上のリング溝の溝幅は全て異なり、かつ、最も小さい幅のシールリング以外のシールリングの幅は、自身より小さい他のシールリングが収容されるリング溝の溝幅よりも大きく設定されることで、上記と同様に誤組みを防止できる。またこの場合において、シールリングの挿入方向が一方向のみに限定される場合は、シールリング及びリング溝の幅は、挿入方向の前方側に配置されるものほど大きく設定されるのが好ましく、この構成により、上記と同様に装着作業をスムーズに行うことができる。

上記において、本発明の実施形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

本発明の第１実施形態にかかるシール構造の構成図である。 本発明の第２実施形態にかかるシール構造の構成図である。 本発明の第３実施形態にかかるシール構造の構成図である。 誤組み防止構造の一構成例を示す図である。 誤組み防止構造の一構成例を示す別の図である。 過給機における従来のシール構造の構成図である。 過給機における従来の別のシール構造の構成図である。

符号の説明

２ 回転軸
２ａ 軸心
３ ハウジング
４、４ａ、４ｂ ハウジングの内周面
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ シール構造
１１ 第１リング溝
１２ 第２リング溝
１３ 第１リング
１３ａ 第１リングの端面
１４ 第２リング
１４ａ 第２リングの端面
１５ 表面処理層

Claims (4)

1. 回転軸と、該回転軸を半径方向に隙間を空けて囲む静止部材との間に設けられ、前記回転軸と前記静止部材との間における流体の軸方向の移動を制限するためのシール構造であって、
   前記隙間は軸方向に離間した第１領域と第２領域との間に設けられ、第１領域は第２領域よりも圧力が高く、第２領域は潤滑油が飛散する空間であり、
   前記静止部材に対向する前記回転軸の外周面に軸方向に互いに離間して形成された環状の複数のリング溝と、
   前記静止部材の内周面で支持され、軸方向に互いに離間して、前記複数のリング溝の各々に収容された複数の金属製のシールリングと、を備え、
   各シールリングは、その第２領域側の端面において、対応するリング溝と接触し、
   最も第１領域側に配置されたシールリングは、最も第２領域側に配置されたシールリングより硬い材料からなり、
   最も第１領域側に配置されたシールリングとリング溝の接触面の少なくとも一方の側には、該接触面の摩擦係数を、最も第２領域側に配置されたシールリングとリング溝の接触面の摩擦係数より低くするコーティングが施されている、ことを特徴とするシール構造。
2. 最も第１領域側に配置されたシールリングの軸方向投影面積は、最も第２領域側に配置されたシールリングの軸方向投影面積よりも小さい、ことを特徴とする請求項１に記載のシール構造。
3. 最も第１領域側に配置されたシールリングは、最も第２領域側に配置されたシールリングの外径より小さい外径を有し、かつ、その第２領域側の端面の全面がリング溝と接触するシール面となっている、請求項２記載のシール構造。
4. 最も第１領域側に配置されたシールリングのシール面となる端面には、最も第２領域側に配置されたシールリングより硬い材料からなるコーティングが施されている、ことを特徴とする請求項１に記載のシール構造。
   

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