JPWO2016148048A1 - シールリング - Google Patents
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Abstract
Description
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、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シールリングであって、
前記環状溝における低圧側の側壁面に対して摺動するシールリングにおいて、
前記側壁面に対して摺動する摺動面側には、周方向に伸びる第1溝と、第1溝における周方向の中央の位置から内周面に至るまで伸び、密封対象流体を第1溝内に導く第2溝とを有する溝部が設けられており、
第1溝は、溝底が周方向の中央に比べて周方向の端部の方が浅くなるように構成される動圧発生用溝と、溝底が該動圧発生用溝の溝底よりも深く、異物を捕捉可能な異物捕捉用溝とを備えると共に、
第1溝は、前記側壁面に対して摺動する摺動領域内に収まる位置に設けられることを特徴とする。
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、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シールリングであって、
前記環状溝における低圧側の側壁面に対して摺動するシールリングにおいて、
前記側壁面に対して摺動する摺動面側には、
前記側壁面に対して摺動する摺動領域内に収まる位置に設けられ、かつ周方向に伸びる第1溝と、
内周面から第1溝における周方向の中央の位置に進入する位置まで伸び、かつ密封対象流体を第1溝内に導くと共に、異物を内周面側に排出可能な第2溝と、
が設けられると共に、
第1溝には、第2溝が進入した部位を挟んで周方向の両側に、それぞれ溝底が周方向の中央に比べて周方向の端部の方が浅くなるように構成される一対の動圧発生用溝が設けられており、
第2溝の溝底は、前記動圧発生用溝の溝底よりも深く構成されていることを特徴とする。
図1〜図6を参照して、本発明の実施形態1に係るシールリングについて説明する。図1は本発明の実施形態1に係るシールリングの側面図である。図2は本発明の実施形態1に係るシールリングの側面図の一部拡大図であり、図1において丸で囲った部分の拡大図である。図3は本発明の実施形態1に係るシールリングの側面図の一部拡大図であり、図1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4は本発明の実施形態1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1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5は本発明の実施形態1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1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。図6は本発明の実施形態1に係るシールリングの使用時の状態を示す模式的断面図である。
本実施形態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(ハウジング300における軸200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、シールリング100は、流体圧力(本実施形態では油圧)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、本実施形態においては、図6中のシールリング100よりも右側の領域の流体圧力が変化するように構成されている。そして、シールリング100は、シールリング100を介して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。図6においては、左側に無負荷状態の様子を示し、右側に差圧が生じた状態(密封対象領域の流体圧力が高くなった状態)の様子を示している。
特に、図6を参照して、本実施形態に係るシールリング100の使用時のメカニズムについて説明する。エンジンがかかり、差圧が生じた状態においては、シールリング100は、環状溝210の低圧側(L)の側壁面211及びハウジング300の軸孔の内周面に対して密着した状態となる。
本実施形態に係るシールリング100によれば、溝部120内に密封対象流体が導かれるため、溝部120が設けられている範囲においては、高圧側(H)からシールリング100に対して作用する流体圧力と低圧側(L)からシールリング100に対して作用する流体圧力が相殺される。これにより、シールリング100に対する流体圧力(高圧側(H)から低圧側(L)への流体圧力)の受圧面積を減らすことができる。また、シールリング100が環状溝210における低圧側(L)の側壁面211に対して摺動する際に、動圧発生用溝から摺動部分に密封対象流体が流出することにより動圧が発生する。これにより、シールリング100に対して側壁面211から離れる方向の力が発生する。そして、動圧発生用溝の溝底は、周方向の中央に比べて周方向の端部の方が浅くなるように構成されているので、楔効果により、上記の動圧を効果的に発生させることができる。以上のように、受圧面積が減ることと、動圧によりシールリング100に対して側壁面211から離れる方向に力が発生することとが相俟って、回転トルクを効果的に低減させることが可能となる。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形態に係るシールリング100を好適に用いることが可能となる。また、これに伴い、軸200の材料としてアルミニウムなどの軟質材を用いることもできる。
図7〜図9を参照して、実施例1に係る溝部120について説明する。図7は本発明の実施例1に係るシールリングの側面図の一部拡大図であり、溝部120が設けられている付近を拡大した図である。図8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り、図7中のAA断面図である。図9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り、図7中のBB断面図である。
図10には、本発明の実施例2が示されている。本実施例は上記実施例1の変形例であり、動圧発生用溝121aと異物捕捉用溝121bの配置される領域が実施例1と異なっている。図10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拡大図であり、溝部120が設けられている付近を拡大した図である。
図11には、本発明の実施例3が示されている。本実施例は上記実施例1の変形例であり、動圧発生用溝121aと異物捕捉用溝121bの配置される領域が実施例1と異なっている。図11は本発明の実施例3に係るシールリングの側面図の一部拡大図であり、溝部120が設けられている付近を拡大した図である。
図12には、本発明の実施例4が示されている。本実施例は上記実施例1の変形例であり、動圧発生用溝121aと異物捕捉用溝121bの配置される領域が実施例1と異なっている。図12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拡大図であり、溝部120が設けられている付近を拡大した図である。
図13には、本発明の実施例5が示されている。本実施例は上記実施例1の変形例であり、動圧発生用溝121aと異物捕捉用溝121bの配置される領域が実施例1と異なっている。図13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拡大図であり、溝部120が設けられている付近を拡大した図である。
図14には、本発明の実施例6が示されている。本実施例は上記実施例1の変形例であり、動圧発生用溝121aと異物捕捉用溝121bの配置される領域が実施例1と異なっている。図14は本発明の実施例6に係るシールリングの側面図の一部拡大図であり、溝部120が設けられている付近を拡大した図である。
図15及び図16には、本発明の実施例7が示されている。本実施例は上記実施例1の変形例であり、動圧発生用溝121aと異物捕捉用溝121bの配置される領域が実施例1と異なっている。図15は本発明の実施例7に係るシールリングの側面図の一部拡大図であり、溝部120が設けられている付近を拡大した図である。図16は本発明の実施例7に係るシールリングの模式的断面図であり、図16中のCC断面図である。
図17及び図18には、本発明の実施例8が示されている。本実施例は上記実施例1の変形例であり、動圧発生用溝121aと異物捕捉用溝121bの配置される領域が実施例1と異なっている。図17は本発明の実施例8に係るシールリングの側面図の一部拡大図であり、溝部120が設けられている付近を拡大した図である。図18は本発明の実施例8に係るシールリングの模式的断面図であり、図17中のDD断面図である。
図19には、本発明の実施例9が示されている。本実施例は上記実施例1の変形例であり、動圧発生用溝121aと異物捕捉用溝121bの配置される領域が実施例1と異なっている。図19は本発明の実施例9に係るシールリングの側面図の一部拡大図であり、溝部120が設けられている付近を拡大した図である。
図20には、本発明の実施例10が示されている。本実施例は上記実施例9の変形例であり、異物捕捉用溝121bの平面形状のみが異なっている。すなわち、上記実施例9では、異物捕捉用溝121bの平面形状が矩形であるのに対して、本実施例の場合には、異物捕捉用溝121bの平面形状が、矩形形状に対して外周面側が円弧状となっている。本実施例においても、上記実施例9の場合と同様の作用効果を得ることができる。
動圧発生用溝121aと異物捕捉用溝121bの配置される領域については、上記各実施例1〜10に示したものに限られることはなく、様々な配置構成を採用し得る。また、上記各実施例1〜10では、動圧発生用溝121aの溝底が、平面状の傾斜面により構成される場合を示したが、内周面側か外周面側に膨らむような湾曲面状の傾斜面により構成してもよい。更に、溝部120については、シールリング100の片面にのみ設けても良いし、両面に設けても良い。要は、溝部120が設けられている面が摺動面となるようにすればよい。
図21〜図29を参照して、本発明の実施形態2に係るシールリングについて説明する。図21は本発明の実施形態2に係るシールリングの側面図である。図22は本発明の実施形態2に係るシールリングの側面図の一部拡大図であり、図21において丸で囲った部分の拡大図である。図23は本発明の実施形態2に係るシールリングの側面図の一部拡大図であり、図21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24は本発明の実施形態2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21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25は本発明の実施形態2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21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。図26は本発明の実施形態2に係るシールリングの側面図の一部拡大図であり、第1溝及び第2溝が設けられている付近を示す拡大図である。図27は本発明の実施形態2に係るシールリングの模式的断面図であり、図26中のAA断面図である。図28及び図29は本発明の実施形態2に係るシールリングの使用時の状態を示す模式的断面図である。なお、図28は無負荷の状態を示し、図29は差圧が生じた状態を示している。また、図28,29中のシールリングは、図26中のBB断面図に相当する。
本実施形態に係るシールリング100X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(ハウジング300における軸200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、シールリング100Xは、流体圧力(本実施形態では油圧)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、本実施形態においては、図28,29中のシールリング100Xよりも右側の領域の流体圧力が変化するように構成されている。そして、シールリング100Xは、シールリング100Xを介して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。また、図29においては、図中右側の流体圧力が左側の流体圧力よりも高くなった状態を示している。以下、図29中右側を高圧側(H)、左側を低圧側(L)と称する。
特に、図28及び図29を参照して、本実施形態に係るシールリング100Xの使用時のメカニズムについて説明する。エンジンが停止した無負荷状態においては、図28に示すように、左右の領域の差圧がないため、シールリング100Xは、環状溝210における図中左側の側壁面及びハウジング300の軸孔の内周面から離れた状態となり得る。
本実施形態に係るシールリング100Xによれば、シールリング100Xにおける摺動面側に設けられた第1溝121X及び第2溝122X内に密封対象流体が導かれる。そのため、これらが設けられている範囲においては、高圧側(H)からシールリング100Xに対して作用する流体圧力と低圧側(L)からシールリング100Xに対して作用する流体圧力が相殺される。これにより、シールリング100Xに対する流体圧力(高圧側(H)から低圧側(L)への流体圧力)の受圧面積を減らすことができる。また、シールリング100Xが環状溝210における低圧側(L)の側壁面211に対して摺動する際に、動圧発生用溝121Xaから摺動部分に密封対象流体が流出することにより動圧が発生する。これにより、シールリング100Xに対して側壁面211から離れる方向の力が発生する。そして、動圧発生用溝121Xaの溝底は、周方向の中央に比べて周方向の端部の方が浅くなるように構成されているので、楔効果により、上記の動圧を効果的に発生させることができる。
図30〜図33を参照して、本発明の実施例11に係る第1溝121X及び第2溝122Xについて説明する。図30は本発明の実施例11に係るシールリングの側面図の一部拡大図であり、第1溝121X及び第2溝122Xが設けられている付近を拡大した図である。図31は本発明の実施例11に係るシールリングの模式的断面図であり、図30中のCC断面図である。図32は本発明の実施例11に係るシールリングの模式的断面図であり、図30中のDD断面図である。図33は本発明の実施例11に係るシールリングの模式的断面図であり、図30中のEE断面図である。
図34〜図37を参照して、本発明の実施例12に係る第1溝121X及び第2溝122Xについて説明する。図34は本発明の実施例12に係るシールリングの側面図の一部拡大図であり、第1溝121X及び第2溝122Xが設けられている付近を拡大した図である。図35は本発明の実施例12に係るシールリングの模式的断面図であり、図34中のCC断面図である。図36は本発明の実施例12に係るシールリングの模式的断面図であり、図34中のDD断面図である。図37は本発明の実施例12に係るシールリングの模式的断面図であり、図34中のEE断面図である。
図38を参照して、本発明の実施例13に係る第1溝121X及び第2溝122Xについて説明する。図38は本発明の実施例13に係るシールリングの側面図の一部拡大図であり、第1溝121X及び第2溝122Xが設けられている付近を拡大した図である。
図39〜図42を参照して、本発明の実施例14に係る第1溝121X及び第2溝122Xについて説明する。図39は本発明の実施例14に係るシールリングの側面図の一部拡大図であり、第1溝121X及び第2溝122Xが設けられている付近を拡大した図である。図40は本発明の実施例14に係るシールリングの模式的断面図であり、図39中のCC断面図である。図41は本発明の実施例14に係るシールリングの模式的断面図であり、図39中のDD断面図である。図42は本発明の実施例14に係るシールリングの模式的断面図であり、図39中のEE断面図である。
図43〜図46を参照して、本発明の実施例15に係る第1溝121X及び第2溝122Xについて説明する。図43は本発明の実施例15に係るシールリングの側面図の一部拡大図であり、第1溝121X及び第2溝122Xが設けられている付近を拡大した図である。図44は本発明の実施例15に係るシールリングの模式的断面図であり、図43中のCC断面図である。図45は本発明の実施例15に係るシールリングの模式的断面図であり、図43中のEE断面図である。図46は本発明の実施例15の変形例に係るシールリングの模式的断面図である。
上記各実施例11〜14では、動圧発生用溝121Xaの溝底が、平面状の傾斜面により構成される場合を示したが、内周面側か外周面側に膨らむような湾曲面状の傾斜面により構成してもよい。また、第1溝121X及び第2溝122Xについては、シールリング100Xの片面にのみ設けても良いし、両面に設けても良い。要は、これらの第1溝121X及び第2溝122Xが設けられている面が摺動面となるようにすればよい。
110 合口部
111 第1嵌合凸部
112 第2嵌合凸部
113 第2嵌合凹部
114 第1嵌合凹部
115 端面
116 端面
120 溝部
121 第1溝
121a 動圧発生用溝
121b 異物捕捉用溝
122 第2溝
200 軸
210 環状溝
211 側壁面
300 ハウジング
X 摺動領域
100X シールリング
110X 合口部
111X 第1嵌合凸部
112X 第2嵌合凸部
113X 第2嵌合凹部
114X 第1嵌合凹部
115X 端面
116X 端面
121X 第1溝
121Xa 動圧発生用溝
122X 第2溝
122Xa 溝底面
122Xb 溝底面
122Xc 傾斜面
122Xd 傾斜面
123X,123Xa,123Xb 障壁部
S 摺動領域
Claims (11)
- 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、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シールリングであって、
前記環状溝における低圧側の側壁面に対して摺動するシールリングにおいて、
前記側壁面に対して摺動する摺動面側には、周方向に伸びる第1溝と、第1溝における周方向の中央の位置から内周面に至るまで伸び、密封対象流体を第1溝内に導く第2溝とを有する溝部が設けられており、
第1溝は、溝底が周方向の中央に比べて周方向の端部の方が浅くなるように構成される動圧発生用溝と、溝底が該動圧発生用溝の溝底よりも深く、異物を捕捉可能な異物捕捉用溝とを備えると共に、
第1溝は、前記側壁面に対して摺動する摺動領域内に収まる位置に設けられることを特徴とするシールリング。 - 前記動圧発生用溝は、第1溝内において、周方向の中心に対して両側にそれぞれ備えられ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。
- 前記異物捕捉用溝は、第1溝内において、周方向の全領域に亘って備えられていることを特徴とする請求項1または2に記載のシールリング。
- 前記異物捕捉用溝は、第1溝内において、周方向の中央にのみ備えられていることを特徴とする請求項1または2に記載のシールリング。
- 前記異物捕捉用溝の溝底は、第2溝に向かって徐々に浅くなるように構成されていることを特徴とする請求項4に記載のシールリング。
- 前記動圧発生用溝は、周方向の端部に向かって径方向の幅が拡がるように設けられていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載のシールリング。
- 第2溝の溝底は、前記動圧発生用溝の溝底よりも深く、異物を捕捉可能な深さに設定されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載のシールリング。
- 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、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シールリングであって、
前記環状溝における低圧側の側壁面に対して摺動するシールリングにおいて、
前記側壁面に対して摺動する摺動面側には、
前記側壁面に対して摺動する摺動領域内に収まる位置に設けられ、かつ周方向に伸びる第1溝と、
内周面から第1溝における周方向の中央の位置に進入する位置まで伸び、かつ密封対象流体を第1溝内に導くと共に、異物を内周面側に排出可能な第2溝と、
が設けられると共に、
第1溝には、第2溝が進入した部位を挟んで周方向の両側に、それぞれ溝底が周方向の中央に比べて周方向の端部の方が浅くなるように構成される一対の動圧発生用溝が設けられており、
第2溝の溝底は、前記動圧発生用溝の溝底よりも深く構成されていることを特徴とするシールリング。 - 前記一対の動圧発生用溝の間であって、第2溝よりも径方向外側には、一方の動圧発生用溝から他方の動圧発生用溝への密封対象流体の流れを妨げる障壁部が設けられていることを特徴とする請求項8に記載のシールリング。
- 第2溝の溝底は、径方向の外側から内側に向かって溝深さが深くなる階段状の段差面により構成されていることを特徴とする請求項8または9に記載のシールリング。
- 第2溝の溝底には、径方向の外側から内側に向かって溝深さが深くなる傾斜面が設けられていることを特徴とする請求項8または9に記載のシールリング。
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