JPWO2017094779A1 - 軸及び密封構造 - Google Patents
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Abstract
Description
即ち、本発明に係る軸は、
ハウジングに設けられた軸孔に挿通されて前記ハウジングに対して相対的に回転する軸であって、前記ハウジングとの間の環状隙間を封止して密封対象流体の圧力を保持する樹脂製のシールリングが装着される環状溝をその外周側に備える軸において、
前記環状溝における前記シールリングが摺動する側壁面が金属で構成され、前記側壁面に前記ハウジングと前記軸との相対的な回転時に導入される前記密封対象流体によって動圧を発生させる動圧発生溝が形成されていることを特徴とする。
軸孔が設けられたハウジングと、
前記軸孔に挿通されて前記ハウジングに対して相対的に回転する軸であって、その外周側に環状溝を備える軸と、
前記環状溝に装着される樹脂製のシールリングであって、前記ハウジングとの間の環状隙間を封止して密封対象流体の圧力を保持するシールリングと、
を備える密封構造において、
前記環状溝における前記シールリングが摺動する側壁面が金属で構成され、前記側壁面に前記ハウジングと前記軸との相対的な回転時に導入される前記密封対象流体によって動圧を発生させる動圧発生溝が形成されていることを特徴とする。
即ち、本発明に係る環状部材は、
ハウジングに設けられた軸孔に挿通されて前記ハウジングに対して相対的に回転する軸の外周側に設けられ、前記ハウジングとの間の環状隙間を封止して密封対象流体の圧力を保持する樹脂製のシールリングが装着される環状溝に固定される環状部材において、
前記シールリングの側面が摺動する摺動面を備え、
前記摺動面が金属で構成され、前記摺動面に前記ハウジングと前記軸との相対的な回転時に導入される前記密封対象流体によって動圧を発生させる動圧発生溝が形成されていることを特徴とする。
軸孔が設けられたハウジングと、前記軸孔に挿通されて前記ハウジングに対して相対的に回転する軸との間の環状隙間を封止して密封対象流体の圧力を保持する密封装置であって、前記軸の外周側に設けられた環状溝に装着される密封装置において、
前記環状隙間を封止して前記密封対象流体の圧力を保持する樹脂製のシールリングと、
前記シールリングの側面が摺動する摺動面を備え、前記環状溝に固定される環状部材と、を備え、
前記摺動面が金属で構成され、前記摺動面に前記ハウジングと前記軸との相対的な回転時に導入される前記密封対象流体によって動圧を発生させる動圧発生溝が形成されていることを特徴とする。
図1から図5を参照して、本発明の実施例1に係る軸及び密封構造について説明する。図1は、実施例1に係る軸の使用時の状態を示す模式的断面図である。図2は、実施例1に係る軸の断面図(図1におけるAA断面図)であって、環状溝の側壁面の構成を示す図である。図3は、実施例1に係る軸に装着されるシールリングの側面図である。図4は、図2に示される環状溝の側壁面の一部拡大図である。図5は、側壁面に設けられた動圧発生溝の模式的断面図であって、図4のCC断面図である。
図1に示されるように、実施例1に係る密封構造100は、軸孔310が設けられたハウジング300と、軸孔310に挿通されてハウジング300に対して相対的に回転する金属製の軸200と、軸200の外周側に設けられた環状溝210に装着される樹脂製のシールリング400とから構成される。
特に図1を参照して、本実施例に係る軸200及び密封構造100の使用時のメカニズムについて説明する。図1は、自動車のエンジンが始動することによって、シールリング400に隔てられた2つの領域間に差圧が生じ、高圧側Hの圧力が高くなった状態を示している。この差圧によって、シールリング400の高圧側Hの側面と内周面とには流体圧力(油圧)が作用する。この流体圧力により、シールリング400は、ハウジング300の軸孔310の内周面と、環状溝210の低圧側Lの側壁面213に対して密着する。これにより、シールリング400の外周面と軸孔310の内周面との間、及び、シールリング400の側面401と側壁面213との間にシール面が形成されるため、軸200とハウジング300との間の環状隙間が封止されて油圧が保持される。
本実施例に係る軸200及び密封構造100によれば、動圧発生溝220内に作動油が導入されるため、シールリング400に対して低圧側から作用する作動油の圧力と、高圧側から作用する作動油の圧力の一部とが相殺される。これにより、シールリング400に作用する側壁面213方向(低圧側L方向)の押圧力が低減される。また、シールリング400が、側壁面213に対して摺動しているときには、第1溝221から摺動面間へ作動油が流出する際に動圧が発生する。この動圧によって、シールリング400には、側壁面213から離れる方向の力が作用する。このようにして、側壁面213方向に作用する押圧力が低減されると共に、側壁面213から離れる方向の力が発生することによって、シールリング400の側壁面213に対する摺動抵抗が効果的に低減される。更に、摺動抵抗の低減により、摺動による発熱を低減させることも可能になるため、高速高圧の環境条件下でもシールリング400を好適に使用することが可能になる。
次に、図6から図8を参照して、動圧発生溝220の他の形状について説明する。図6から図8は、上記図5と同様の、図4中のCC断面図に相当する図である。図6及び図7は、周方向の中央部に比べて両端側の方が浅くなるように構成された第1溝221の溝底の他の例を示している。図6は、周方向の中央部から両側に向かって曲面状に徐々に浅くなる溝底の例を示している。一方、図7は、周方向の中央部から両側に向かって階段状に浅くなる場合の例を示している。何れの形状においても、楔効果による動圧が効果的に発生し得る。なお、図8に示すように、第1溝221の溝底の深さが周方向に一定となるように構成された場合でも、動圧をある程度発生させることは可能である。
次に、図9及び図10を参照して、本発明の実施例2に係る軸及び密封構造について説明する。実施例2は、動圧発生溝が形成された側壁面を構成する金属製の環状部材を、軸が別に備えている点で上記の実施例1とは異なる。なお、実施例1と同一の構成については、同一の符号を付してその説明は省略する。また、同一の構成の作用も実質的に同一である。なお、図9は、実施例2に係る軸の使用時の状態を示す模式的断面図である。図10は、実施例2に係る軸が備える環状部材の側面図であって、動圧発生溝が形成されている側の側面を示している。
特に図9を参照して、本実施例に係る軸200及び密封構造100の使用時のメカニズムについて説明する。上記の実施例1と同様に、図9は、高圧側Hの圧力が高くなった状態を示しており、差圧によって、シールリング400は、ハウジング300の軸孔310の内周面と、環状溝210の低圧側Lの側壁面213、即ち、環状部材230の側面233に対して密着する。これにより、軸200とハウジング300との間の環状隙間が封止されて油圧が保持される。本実施例においても、軸200とハウジング300との相対的な回転時には、少なくともシールリング400の側面401が、側面233に対して回転摺動するように構成されている。ゆえに、回転時には、作動油が動圧発生溝220内に流入するため、摺動面間に動圧が発生する。
本実施例に係る軸200及び密封構造100においても、上記実施例1と同様の作用効果が発揮される。なお、本実施例においては、環状溝210の側壁面213は、軸200とは別の構成部品である金属製の環状部材230から構成されている。ゆえに、本実施例においては、側面233に予め動圧発生溝220を形成した後に、環状部材230を軸200に取り付けることによって環状溝210の側壁面213を構成することが可能になる。したがって、上記実施例1のように、金属製の軸200に構成された環状溝210の側壁面213に動圧発生溝220を直接形成する場合に比して、動圧発生溝220の形成が容易になる。また、環状部材230が金属製であることから、軸200として他の材料を用いることが可能になるため、設計の自由度が高くなる。
動圧発生溝220の形状は、上記したものに限られず他の形状も適宜採用することができる。また、上記した実施例2の環状部材230について、本発明の目的が達成されるためには、少なくとも環状溝210の側壁面213を構成する部分が金属から構成されていればよい。したがって、環状部材230としては、上記した金属製のものに限られず、側壁面213を構成する部分(シールリング400に対して摺動する部分)のみが金属から構成され、他の部分は他の材料から構成される形態を採用してもよい。
110:密封装置
200:軸
200A、200B:軸部
210:環状溝
211:溝底
212、213:側壁面
220:動圧発生溝
221:第1溝
222:第2溝
230:環状部材
231:軸孔
233:側面
300:ハウジング
310:軸孔
400:シールリング
401:側面
410:合口部
H:高圧側
L:低圧側
X:摺動領域
Claims (8)
- ハウジングに設けられた軸孔に挿通されて前記ハウジングに対して相対的に回転する軸であって、前記ハウジングとの間の環状隙間を封止して密封対象流体の圧力を保持する樹脂製のシールリングが装着される環状溝をその外周側に備える軸において、
前記環状溝における前記シールリングが摺動する側壁面が金属で構成され、前記側壁面に前記ハウジングと前記軸との相対的な回転時に導入される前記密封対象流体によって動圧を発生させる動圧発生溝が形成されていることを特徴とする軸。 - 前記環状溝の側壁面を構成する金属製の環状部材を備えることを特徴とする請求項1に記載の軸。
- 前記動圧発生溝が、
周方向に延びる第1溝と、
前記第1溝における周方向の中央から径方向内側に延びる、前記密封対象流体を前記第1溝内に導く第2溝と、
を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の軸。 - 軸孔が設けられたハウジングと、
前記軸孔に挿通されて前記ハウジングに対して相対的に回転する軸であって、その外周側に環状溝を備える軸と、
前記環状溝に装着される樹脂製のシールリングであって、前記ハウジングとの間の環状隙間を封止して密封対象流体の圧力を保持するシールリングと、
を備える密封構造において、
前記環状溝における前記シールリングが摺動する側壁面が金属で構成され、前記側壁面に前記ハウジングと前記軸との相対的な回転時に導入される前記密封対象流体によって動圧を発生させる動圧発生溝が形成されていることを特徴とする密封構造。 - 前記環状溝の側壁面を構成する金属製の環状部材を備えることを特徴とする請求項4に記載の密封構造。
- 前記動圧発生溝が、
周方向に延びる第1溝と、
前記第1溝における周方向の中央から径方向内側に延びる、前記密封対象流体を前記第1溝内に導く第2溝と、
を備えることを特徴とする請求項4または5に記載の密封構造。 - ハウジングに設けられた軸孔に挿通されて前記ハウジングに対して相対的に回転する軸の外周側に設けられ、前記ハウジングとの間の環状隙間を封止して密封対象流体の圧力を保持する樹脂製のシールリングが装着される環状溝に固定される環状部材において、
前記シールリングの側面が摺動する摺動面を備え、
前記摺動面が金属で構成され、前記摺動面に前記ハウジングと前記軸との相対的な回転時に導入される前記密封対象流体によって動圧を発生させる動圧発生溝が形成されていることを特徴とする環状部材。 - 軸孔が設けられたハウジングと、前記軸孔に挿通されて前記ハウジングに対して相対的に回転する軸との間の環状隙間を封止して密封対象流体の圧力を保持する密封装置であって、前記軸の外周側に設けられた環状溝に装着される密封装置において、
前記環状隙間を封止して前記密封対象流体の圧力を保持する樹脂製のシールリングと、
前記シールリングの側面が摺動する摺動面を備え、前記環状溝に固定される環状部材と、を備え、
前記摺動面が金属で構成され、前記摺動面に前記ハウジングと前記軸との相対的な回転時に導入される前記密封対象流体によって動圧を発生させる動圧発生溝が形成されていることを特徴とする密封装置。
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