KR102362482B1

KR102362482B1 - 실 링

Info

Publication number: KR102362482B1
Application number: KR1020197037559A
Authority: KR
Inventors: 유스케 요시다; 코지 와타나베
Original assignee: 엔오케이 가부시키가이샤
Priority date: 2017-06-27
Filing date: 2018-06-27
Publication date: 2022-02-11
Also published as: CN110770484B; DE112018003269T5; JP6687162B2; KR20200008159A; WO2019004268A1; US11333250B2; US20210140545A1; JPWO2019004268A1; JP2020046077A; CN110770484A

Abstract

회전 토크의 저감을 도모하면서, 밀봉성의 안정화를 도모한 실 링을 제공한다. 실 링(100)의 외주면 측에는, 축선방향의 폭의 중심으로부터 한쪽 측의 측면(100A)으로 치우친 위치로부터 한쪽 측의 측면(100A)에 이르도록 설치되어 하우징과 실 링(100)과의 상대적인 회전에 따라 동압을 발생하는 제1 동압 발생 홈(131)과, 축선방향의 폭의 중심으로부터 다른쪽 측의 측면(100B)으로 치우친 위치로부터 다른쪽 측의 측면(100B)에 이르도록 설치되어 하우징과 실 링(100)과의 상대적인 회전에 따라 동압을 발생하는 제2 동압 발생 홈(132)이 각각 둘레방향으로 간격을 두고 복수 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

실 링

본 발명은, 축과 하우징의 축 구멍과의 사이의 환상 간극을 봉지하는 실 링(seal ring, 밀볼 링)에 관한 것이다.

자동차용의 자동 변속기(Automatic Transmission, AT)나 무단 변속기(Continuously Variable Transmission, CVT)에 있어서는, 유압을 보호 유지시키기 위해, 상대적으로 회전하는 축과 하우징과의 사이의 환상 간극을 봉지하는 실 링이 설치되어 있다. 근래, 환경 문제 대책으로서 저연비화가 진행되고 있어, 상기 실 링에 있어서는, 회전 토크를 저감시키는 요구가 높아지고 있다. 그래서, 종래, 실 링이 장착되는 환상홈의 측면과 실 링과의 접동 부분의 접촉 면적을 작게 하는 대책이 취해지고 있다. 이러한 종래예에 따른 실 링에 대해, 도 10을 참조하여 설명한다.

도 10은 종래예에 따른 실 링의 사용 상태를 나타내는 모식적 단면도이다. 종래예에 따른 실 링(300)은, 축(500)의 외주에 설치된 환상홈(510)에 장착된다. 그리고, 실 링(300)은 축(500)이 삽통되는 하우징(600)의 축 구멍의 내주면(610)에 밀착하고 또한 환상홈(510)의 측벽면에 접동 자재로 접촉함으로써, 축(500)과 하우징(600)의 축 구멍과의 사이의 환상 간극이 봉지된다.

여기서, 종래예에 따른 실 링(300)에는, 둘레방향으로 신장하는 한 쌍의 오목부(凹部; 311, 312)가 양측면의 내주면 측에 설치되어 있다. 이에 따라, 실 링(300)이 실 대상 유체에 의해 고압 측(도시의 예에서는, 도면 중 영역(P) 측)으로부터 저압 측(도시의 예에서는, 도면중 영역(Q) 측)으로 향해 축선방향으로 압압될 때의 유효한 수압영역은, 도 10 중 T0로 나타낸 영역으로 된다. 즉, 실 링(300)의 측면 중, 오목부(311, 312)가 설치되어 있지 않은 부분의 지름 방향의 영역이, 유효한 수압영역(T0)으로 된다. 왜냐하면, 오목부(311, 312)가 설치되어 있는 영역에 있어서는, 축선방향의 양측으로부터 유체 압력이 작용하여, 실 링(300)에 대해 축선방향으로 가해지는 힘이 상쇄되기 때문이다. 덧붙여, 수압영역(T0)의 전 둘레에 걸친 면적이 축선방향에 대한 유효한 수압면적으로 된다.

또, 실 링(300)이, 실 대상 유체에 의해 내주면 측으로부터 외주면 측으로 향해 지름 방향 외측으로 압압될 때의 유효한 수압영역은, 도 10 중 H0로 나타낸 영역으로 된다. 즉, 실 링(300)에서의 축선방향의 두께부분이, 유효한 수압영역(H0)으로 된다. 덧붙여, 수압영역(H0)의 전 둘레에 걸친 면적이 지름 방향에 대한 수압면적으로 된다.

이상으로부터,［영역(T0)의 길이］＜［영역(H0)의 길이］로 설정함으로써, 실 링(300)과 환상홈(510)의 측벽면과의 사이에서 접동시키는 것이 가능하게 된다. 또, 수압영역(T0)의 길이를 가능한 한 작게 함으로써, 회전 토크를 저감시키는 것이 가능하게 된다.

그렇지만, 환상홈(510)의 측벽면에 대한 실 링(300)의 접촉 영역은, 도 10 중 U0로 나타낸 영역으로 된다. 즉, 실 링(300)은, 그 저압 측의 측면으로서, 오목부(312)가 설치되어 있지 않은 부분 중, 축(500)과 하우징(600)과의 사이의 간극에 노출되는 부분을 제외한 부분만이 환상홈(510)의 측벽면에 접촉한다. 그 때문에, 실 링(300)에서의 접촉 영역(U0)은, 축(500)과 하우징(600)과의 사이의 간극의 치수나 환상홈(510)에 설치된 모서리를 깍아낸 면의 치수에 영향을 받는다. 따라서, 사용 환경에 따라서는, 환상홈(510)의 측벽면에 대한 실 링(300)의 접촉 면적이 과잉으로 작아져 버려, 밀봉성이 저하해 버릴 우려가 있다. 또, 사용 환경에 따라, 접촉 영역이 변화해 버려, 밀봉성이 안정되지 않는 등의 문제도 있다.

특허 문헌 1 : 일본 특허 제3437312호 공보 특허 문헌 2 : 일본 특허 제 4872152호 공보 특허 문헌 3 : 국제 공개 제2014/196403호

본 발명의 목적은, 회전 토크의 저감을 도모하면서, 밀봉성의 안정화를 도모한 실 링을 제공하는 데에 있다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 이하의 수단을 채용했다.

즉, 본 발명의 실 링은,

축의 외주에 설치된 환상홈에 장착되어 상대적으로 회전하는 상기 축과 하우징과의 사이의 환상 간극을 봉지하여, 유체 압력이 변화하도록 구성된 실 대상 영역의 유체 압력을 보호 유지하는 실 링에 있어서,

상기 환상홈에서의 저압 측의 측벽면에 밀착하고 또한 상기 하우징에서의 상기 축이 삽통되는 축 구멍의 내주면에 대해 접동하는 실 링으로서,

외주면 측에는,

축선방향의 폭의 중심으로부터 한쪽 측의 측면으로 치우친 위치로부터 한쪽 측의 측면에 이르도록 설치되어 상기 하우징과 실 링과의 상대적인 회전에 따라 동압을 발생하는 제1 동압 발생 홈과,

축선방향의 폭의 중심으로부터 다른쪽 측의 측면으로 치우친 위치로부터 다른쪽 측의 측면에 이르도록 설치되어 상기 하우징과 실 링과의 상대적인 회전에 따라 동압을 발생하는 제2 동압 발생 홈이 각각 둘레방향으로 간격을 두고 복수 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 실 링은, 환상홈의 저압 측의 측벽면에 밀착해, 하우징의 축 구멍의 내주면에 대해 접동하도록 구성되어 있으므로, 축과 하우징과의 사이의 환상 간극의 대소에 구애받지 않고, 접동 부분의 면적을 안정시킬 수가 있다. 따라서, 밀봉성의 안정화를 도모할 수가 있다. 또, 실 링의 외주면 측에는, 제1 동압 발생 홈과 제2 동압 발생 홈이 설치되어 있으므로, 접동 저항을 저감시키고, 회전 토크를 저감시킬 수가 있다.

제1 동압 발생 홈에 있어서, 상기 하우징에 대한 실 링의 상대적인 회전 방향의 상류 측의 측면이, 그 상류 측으로 향해 깊이가 서서히 얕아지는 경사면에 의해 구성되어 있고,

제2 동압 발생 홈에 있어서, 상기 하우징에 대한 실 링의 상대적인 회전 방향의 상류 측의 측면도, 그 상류 측으로 향해 깊이가 서서히 얕아지는 경사면에 의해 구성되어 있으면 좋다.

이에 따라, 하우징과 실 링이 상대적으로 회전할 때에, 제1 동압 발생 홈 및 제2 동압 발생 홈 내의 실 대상 유체가, 홈 내로부터 실 링 외주면으로 흘러 감으로써 동압이 발생한다.

실 링의 내주면 측에는, 지름 방향 내측으로 향해 돌출하는 돌기가, 둘레방향으로 간격을 두고 복수 설치되어 있으면 좋다.

덧붙여, 상기 각 구성은, 가능한 한 조합시켜 채용할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 회전 토크의 저감을 도모하면서, 밀봉성의 안정화를 도모할 수가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 실 링의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 실 링의 외주면 측으로부터 본 도면의 일부이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 실 링의 측면도의 일부 확대도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 실 링의 사용 상태를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 실 링의 사용 상태를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 실 링의 사용 상태를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 7은 본 발명의 변형예 1에 따른 실 링의 측면도의 일부 확대도이다.
도 8은 본 발명의 변형예 2에 따른 실 링의 측면도의 일부 확대도이다.
도 9는 본 발명의 변형예 3에 따른 실 링의 측면도의 일부 확대도이다.
도 10은 종래예에 따른 실 링의 사용 상태를 나타내는 모식적 단면도이다.

이하에 도면을 참조하여, 이 발명을 실시하기 위한 형태를, 실시예에 근거해 예시적으로 상세하게 설명한다. 다만, 이 실시예에 기재되어 있는 구성부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대 배치 등은, 특별히 특정적인 기재가 없는 한은, 이 발명의 범위를 그것들만으로 한정하는 취지의 것은 아니다.

(실시예)

도 1∼도 6을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 실 링에 대해 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 실 링의 측면도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 실 링의 외주면 측으로부터 본 도면의 일부로서, 실 링에 설치된 이음매부 부근을 나타낸 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 실 링의 측면도의 일부 확대도이다. 도 4∼도 6은 본 발명의 실시예에 따른 실 링의 사용 상태를 나타내는 모식적 단면도이다. 덧붙여, 도 4, 도 5 중의 실 링은, 도 3 중의 BB 단면도에 상당한다. 도 6 중의 실 링은, 도 3 중의 AA 단면도에 상당한다. 덧붙여, 이하의 설명에 있어서, 「축선방향」이란, 축(500)이나 실 링(100)의 중심축선이 신장하는 방향을 의미한다.

＜실 링의 구성＞

본 실시예에 따른 실 링(100)은, 축(500)의 외주에 설치된 환상홈(510)에 장착되어 상대적으로 회전하는 축(500)과 하우징(600)(하우징(600)에서의 축(500)이 삽통되는 축 구멍의 내주면(610))과의 사이의 환상 간극을 봉지한다. 즉, 실 링(100)에 의해, 예를 들면 도 5에 나타낸 바와 같이, 축(500)과 하우징(600)의 축 구멍의 내주면(610)과의 사이의 환상 간극이 영역(P)과 영역(Q)에 가로막힌다. 이에 따라, 실 링(100)은, 유체 압력(본 실시예에서는 유압)이 변화하도록 구성된 실 대상 영역의 유체 압력을 보호 유지한다. 여기서, 본 실시예에 있어서는, 도 4∼도 6 중의 우측의 영역(P)의 유체 압력이 변화하도록 구성되어 있고, 실 링(100)은 실 대상 영역인 영역(P)의 유체 압력을 보호 유지하는 역할을 담당하고 있다. 덧붙여, 자동차의 엔진이 정지한 상태에 있어서는, 실 대상 영역의 유체 압력은 낮고, 무부하의 상태로 되어 있으며, 엔진을 걸면 실 대상 영역의 유체 압력은 높아진다.

그리고, 실 링(100)은, 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone, PEEK), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide, PPS), 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE) 등의 수지재로 이루어진다. 또, 실 링(100)의 외주면의 둘레길이는 하우징(600)의 축 구멍의 내주면의 둘레길이보다 짧게 구성되어 있어, 테두리 마진을 가지지 않도록 구성되어 있다.

이 실 링(100)에는, 둘레방향의 1개소에 이음매부(110)가 설치되어 있다. 또, 실 링(100)의 외주면 측에는, 제1 동압 발생 홈(131)과 제2 동압 발생 홈(132)이 각각 둘레방향으로 간격을 두고 복수 설치되어 있다. 더욱이, 실 링(100)의 내주면 측에는, 지름 방향 내측으로 향해 돌출하는 돌기(150)가 둘레방향으로 간격을 두고 복수 설치되어 있다. 이와 같이, 복수의 돌기(150)가 설치됨으로써, 환상홈(510)에 대해 실 링(100)이 장착되고 또한 하우징(600)의 축 구멍에 짜넣어지기 전의 상태에 있어서, 실 링(100)이 축(500)의 외주면보다 크게 비어져 나와 버리는 것을 억제할 수가 있다. 즉, 실 링(100)은, 중력에 의해, 아래쪽으로 늘어지지만, 윗쪽의 몇개의 돌기(150)가 환상홈(510)의 홈 바닥에 부딪친다. 그 때문에, 실 링(100)의 외주면보다, 실 링(100)이 아래쪽으로 크게 비어져 나와 버리는 것을 억제할 수가 있다. 이에 따라, 실 링(100)을 환상홈(510)에 장착시킨 상태에서, 하우징(600)의 축 구멍에 축(500)을 삽입할 때의 조립 작업성이 향상된다.

덧붙여, 본 실시예에 따른 실 링(100)은, 단면이 직사각형(장방형)의 환상 부재에 대해, 상기의 이음매부(110), 복수의 제1 동압 발생 홈(131), 복수의 제2 동압 발생 홈(132), 및 복수의 돌기(150)가 형성된 구성이다. 다만, 이것은 형상에 대한 설명에 지나지 않고, 반드시 단면이 직사각형의 환상 부재를 소재로 해서 이들의 각 부분을 형성하는 가공을 하는 것을 의미하는 것은 아니다. 물론, 단면이 직사각형의 환상 부재를 성형한 후에, 각 부분을 절삭 가공에 의해 얻을 수도 있다. 다만, 예를 들어, 미리 이음매부(110) 및 복수의 돌기(150)를 가진 것을 성형한 후에, 복수의 제1 동압 발생 홈(131) 및 제2 동압 발생 홈(132)을 절삭 가공에 의해 얻어도 좋은바, 제법은 특별히 한정되는 것은 아니다.

이음매부(110)는, 외주면 측 및 양측벽면 측의 어느쪽으로부터 보아도 계단 모양으로 절단된, 이른바 특수 스텝 컷을 채용하고 있다. 이에 따라, 실 링(100)에 있어서는, 절단부를 매개로 해서 한쪽 측의 외주면 측에는 제1 감합 볼록부(111a) 및 제1 감합 오목부(112a)가 설치되고, 다른쪽 측의 외주면 측에는 제1 감합 볼록부(111a)가 감합하는 제2 감합 오목부(112b)와 제1 감합 오목부(112a)에 감합하는 제2 감합 볼록부(111b)가 설치되어 있다. 또, 실 링(100)에 있어서, 절단부를 매개로 해서 한쪽 측의 내주면 측의 면(113a)과 다른쪽 측의 내주면 측의 면(113b)과의 사이에는 간극(S)이 형성된다(도 1 참조). 특수 스텝 컷에 관해서는 공지 기술이므로, 그 상세한 설명은 생략하지만, 열팽창 수축에 의해 실 링(100)의 둘레길이가 변화해도 안정된 실 성능을 유지하는 특성을 가진다. 덧붙여, 여기에서는 이음매부(110)의 일례로서 특수 스텝 컷의 경우를 나타냈지만, 이음매부(110)에 대해서는, 이것에 한정되지 않고, 스트레이트 컷이나 바이어스 컷이나 스텝 컷 등도 채용할 수 있다. 덧붙여, 실 링(100)의 재료로서 저탄성의 재료(PTFE 등)를 채용한 경우에는, 이음매부(110)를 설치하지 않고, 엔드리스(endless, 단부 없음)로 해도 좋다.

제1 동압 발생 홈(131)은, 실 링(100)의 축선방향의 폭의 중심(도 2 중 L 참조)으로부터 한쪽 측의 측면(100A)으로 치우친 위치로부터 한쪽 측의 측면(100A)에 이르도록 설치되어 있다. 이 제1 동압 발생 홈(131)에 있어서, 둘레방향의 양측의 측면(131a, 131b)은, 모두 양측으로 향해 깊이가 서서히 얕아지는 경사면에 의해 구성되어 있다. 보다 구체적으로는, 당해 경사면은 실 링(100)의 측면 측으로부터 보아 만곡한 면(이른바 R면)으로 구성되어 있다. 이와 같이 구성되는 제1 동압 발생 홈(131)에 의하면, 하우징(600)에 대한 축(500)의 상대적인 회전 방향에 관계없이, 당해 회전 방향의 상류 측의 측면(측면 131a 또는 측면 131b)이, 상기 상류 측으로 향해 깊이가 서서히 얕아지는 경사면에 의해 구성되어 있다고 할 수가 있다.

제2 동압 발생 홈(132)은, 실 링(100)의 축선방향의 폭의 중심으로부터 다른쪽 측의 측면(100B)으로 치우친 위치로부터 다른쪽 측의 측면(100B)에 이르도록 설치되어 있다. 이 제2 동압 발생 홈(132)에 있어서, 둘레방향의 양측의 측면은, 모두 양측으로 향해 깊이가 서서히 얕아지는 경사면에 의해 구성되어 있다. 보다 구체적으로는, 당해 경사면은 실 링(100)의 측면 측으로부터 보아 만곡한 면(이른바 R면)으로 구성되어 있다. 이와 같이 구성되는 제2 동압 발생 홈(132)에 의하면, 하우징(600)에 대한 축(500)의 상대적인 회전 방향에 관계없이, 당해 회전 방향의 상류 측의 측면이, 그 상류 측으로 향해 깊이가 서서히 얕아지는 경사면에 의해 구성되어 있다고 할 수가 있다. 덧붙여, 제2 동압 발생 홈(132)과 제1 동압 발생 홈(131)의 형상은 동일하므로, 제2 동압 발생 홈(132)의 측면 측으로부터 본 도면은 생략하고 있다.

제1 동압 발생 홈(131)과 제2 동압 발생 홈(132)은, 모두 이음매부(110) 부근을 제외한 전 둘레에 걸쳐, 둘레방향으로 간격을 두고 복수 설치되어 있다. 상기한 바와 같이, 제1 동압 발생 홈(131)은, 실 링(100)의 축선방향의 폭의 중심으로부터 한쪽 측의 측면(100A)으로 치우친 위치로부터 한쪽 측의 측면(100A)에 이르도록 설치되어 있다. 또, 제2 동압 발생 홈(132)은, 실 링(100)의 축선방향의 폭의 중심으로부터 다른쪽 측의 측면(100B)으로 치우친 위치로부터 다른쪽 측의 측면(100B)에 이르도록 설치되어 있다. 따라서, 실 링(100)의 외주면 중, 축선방향의 폭의 중심을 통과하는 부분에, 환상의 볼록부(凸部; 120)가 형성되어 있다. 또, 서로 인접하는 제1 동압 발생 홈(131)끼리의 사이에는, 리브 모양의 제1 리브부(141)가 각각 형성되어 있다. 더욱이, 서로 인접하는 제2 동압 발생 홈(132)끼리의 사이에도, 리브 모양의 제2 리브부(142)가 각각 형성되어 있다. 그리고, 이음매부(110) 부근의 외주면과, 볼록부(120)의 외주면과, 복수의 제1 리브부(141)의 외주면과, 복수의 제2 리브부(142)의 외주면은, 동일 면 상에 위치한다. 이것들에 의해, 실 링(100)의 외주면 측에서의 환상의 연속적인 밀봉 면(원주면 모양의 밀봉 면)을 형성한다.

볼록부(120)의 폭에 대해서는, 좁을수록 토크를 저감할 수가 있지만, 폭을 너무 좁게 하면, 밀봉성 및 내구성이 저하해 버린다. 그래서, 사용 환경 등에 따라, 밀봉성 및 내구성을 유지할 수 있는 정도로, 당해 폭을 가급적으로 좁게 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 실 링(100)의 가로폭의 전체 길이가 1.9 mm의 경우, 볼록부(120)의 폭은 0.3 mm 이상 0.7 mm 이하 정도로 설정하면 좋다.

그리고, 본 실시예에 따른 실 링(100)에 있어서는, 볼록부(120)에서의 한쪽 측의 측면으로부터 실 링(100)에서의 다른쪽 측의 측면(100B)까지의 거리(도 5 중, 영역(H1)의 길이에 상당), 및 볼록부(120)에서의 다른쪽 측의 측면으로부터 실 링(100)에서의 한쪽 측의 측면(100A)까지의 거리는, 실 링(100)에서의 내주면으로부터 볼록부(120)의 외주면까지의 거리(도 5 중, 영역(T1)의 길이에 상당)보다 짧게 설정되어 있다. 덧붙여, 볼록부(120)에서의 한쪽 측의 측면으로부터 실 링(100)에서의 다른쪽 측의 측면(100B)까지의 거리, 및 볼록부(120)에서의 다른쪽 측의 측면으로부터 실 링(100)에서의 한쪽 측의 측면(100A)까지의 거리는 동일하다. 덧붙여, 영역(H1)은, 실 링(100)의 사용시에 있어서, 볼록부(120)에서의 고압 측의 측면으로부터 실 링(100)에서의 저압 측의 측면까지의 영역으로 하는 것도 가능하다.

영역(H1)과 영역(T1)의 관계를 상기와 같이 설정함으로써, 실 링(100)이 유체 압력에 의해 축 구멍의 내주면(610)에 대해 꽉 눌리는 힘에 기여하는 내주면 측으로부터의 유효수압면적의 쪽이, 유체 압력에 의해 환상홈(510)에서의 저압 측의 측벽면에 대해 꽉 눌리는 힘에 기여하는 측면 측으로부터의 유효수압면적보다 좁아지도록 구성되어 있다.

＜실 링의 사용시의 메카니즘＞

특히, 도 4∼도 6을 참조하여, 본 실시예에 따른 실 링(100)의 사용시의 메카니즘에 대해 설명한다. 도 4는, 엔진이 정지하고 있고, 실 링(100)을 매개로 해서 영역(P) 측의 유체 압력과 영역(Q) 측의 유체 압력이 동일한 상태(무부하 상태)를 나타내고 있다. 도 5 및 도 6은, 엔진이 걸리고, 실 링(100)을 매개로 해서 차압이 생기고 있는 상태(영역(P) 측의 유체 압력이 영역(Q) 측의 유체 압력에 비해 높아진 상태)를 나타내고 있다.

무부하 상태에 있어서는, 영역(P)과 영역(Q)의 차압이 없고 또한 내주면 측에서의 유체 압력도 작용하지 않기 때문에, 실 링(100)은 환상홈(510)에서의 도 4 중 좌측의 측벽면 및 축 구멍의 내주면(610)으로부터 떨어진 상태로 될 수 있다.

그리고, 엔진이 걸리고, 차압이 생긴 상태에 있어서는, 실 링(100)은 환상홈(510)의 저압 측(도시의 예에서는, 영역(Q) 측)의 측벽면에 밀착한 상태로 되고 또한 축 구멍의 내주면(610)에 대해 접동한 상태로 된다(도 5 및 도 6 참조).

＜본 실시예에 따른 실 링의 뛰어난 점＞

본 실시예에 따른 실 링(100)은, 환상홈(510)의 저압 측의 측벽면에 밀착하고, 하우징(600)의 축 구멍의 내주면(610)에 대해 접동하도록 구성되어 있다. 이 점에 대해, 보다 상세하게 설명한다. 본 실시예에 따른 실 링(100)에 있어서는, 도 5에 나타낸 영역(H1)의 길이는 영역(T1)의 길이보다 짧게 설정되어 있다. 이에 따라, 실 링(100)이 유체 압력에 의해 축 구멍의 내주면(610)에 대해 꽉 눌리는 힘에 기여하는 내주면 측으로부터의 유효수압면적의 쪽이, 유체 압력에 의해 환상홈(510)에서의 저압 측의 측벽면에 대해 꽉 눌리는 힘에 기여하는 측면 측으로부터의 유효수압면적보다 좁아진다.

즉, 영역(T1)은, 실 링(100)이 실 대상 유체에 의해 고압 측으로부터 저압 측으로 향해 축선방향으로 압압될 때의 유효한 수압영역으로 된다. 또, 수압영역(T1)의 전 둘레에 걸친 면적이 축선방향에 대한 유효한 수압면적으로 된다. 그리고, 영역(H1)은, 실 링(100)이 실 대상 유체에 의해 내주면 측으로부터 외주면 측으로 향해 지름 방향 외측으로 압압될 때의 유효한 수압영역으로 된다. 왜냐하면, 고압 측의 동압 발생 홈(본 실시예의 경우에는, 영역(P) 측의 제1 동압 발생 홈(131))이 설치되어 있는 영역에 있어서는, 지름 방향의 양측으로부터 유체 압력이 작용하여, 실 링(100)에 대해 지름 방향으로 가해지는 힘이 상쇄되기 때문이다. 덧붙여, 수압영역(H1)의 전 둘레에 걸친 면적이 지름 방향에 대한 유효한 수압면적으로 된다.

따라서, 실 링(100)의 양측에 차압이 생겼을 때에, 실 링(100)에 대한 유효한 수압영역(수압면적)은, 축선방향보다 지름 방향 외측으로 향하는 방향의 쪽이 작아진다. 그 때문에, 환상홈(510)에 대해 실 링(100)이 접동해 버리는 것을 억제하고, 실 링(100)에서의 외주면을, 보다 확실히 축 구멍의 내주면(610)에 대해 접동시킬 수가 있다. 이에 따라, 축(500)과 하우징(600)과의 사이의 환상 간극의 대소에 구애받지 않고, 접동 부분의 면적을 안정시킬 수가 있다. 따라서, 밀봉성의 안정화를 도모할 수가 있다. 또, 실 링(100)은 외주면 측이 접동하기 때문에, 환상홈의 측벽면과의 사이에서 접동하는 실 링의 경우에 비해, 실 대상 유체에 의한 윤활막(여기에서는 유막)이 형성되기 쉬워져, 보다 한층 접동 토크를 저감시킬 수가 있다. 이것은, 실 링(100)의 외주면과 축 구멍 내주면과의 사이에서 접동하는 경우에는, 이들 사이의 미소 간극 부분에서 쐐기 효과가 발휘되기 때문이다.

또, 본 실시예에 따른 실 링(100)에 의하면, 실 링(100)을 매개로 해서 양측에 차압이 생겼을 때에는, 한 쌍의 동압 발생 홈 중 고압 측의 동압 발생 홈(본 실시예의 경우에는 제1 동압 발생 홈(131)) 내에 실 대상 유체가 인도된다. 그 때문에, 유체 압력이 높아져도, 제1 동압 발생 홈(131)이 설치된 영역에 있어서는, 실 링(100)에 대해, 외주면 측으로부터와 내주면 측으로부터의 쌍방에 유체 압력이 작용하기 때문에, 이들의 유체 압력을 상쇄시킬 수가 있다. 덧붙여, 도 5 중의 화살표는, 유체 압력이 실 링(100)에 대해 작용하는 모습을 나타내고 있다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 실 링(100)에 있어서는, 유체 압력의 증가에 따른, 실 링(100)에 의한 외주면 측으로의 압력의 증가를 억제할 수가 있고, 접동 토크를 낮게 억제할 수가 있다.

또, 본 실시예에 있어서는, 제1 동압 발생 홈(131)과 제2 동압 발생 홈(132)은, 이음매부(110) 부근을 제외한 전 둘레에 걸쳐, 둘레방향으로 간격을 두고 복수 형성되어 있다. 이와 같이, 본 실시예에 있어서는, 실 링(100)의 외주면의 광범위에 걸쳐 제1 동압 발생 홈(131)과 제2 동압 발생 홈(132)을 설치함으로써, 실 링(100)과 하우징(600)의 축 구멍의 내주면(610)과의 접동 면적을 가급적으로 좁게 할 수가 있고, 접동 토크를 극히 경감할 수가 있다.

그리고, 본 실시예에 따른 실 링(100)에 있어서는, 제1 동압 발생 홈(131)과 제2 동압 발생 홈(132)에 의해, 하우징(600)과 실 링(100)과의 상대적인 회전에 따라 동압이 발생한다. 이 점에 대해, 보다 상세하게 설명한다. 예를 들어, 제1 동압 발생 홈(131)에 있어서는, 하우징(600)에 대한 실 링(100)의 상대적인 회전 방향의 상류 측의 측면(측면 131a 또는 측면 131b)이, 그 상류 측으로 향해 깊이가 서서히 얕아지는 경사면에 의해 구성되어 있다. 따라서, 하우징(600)과 실 링(100)이 상대적으로 회전할 때에, 제1 동압 발생 홈(131) 내의 실 대상 유체가, 홈 내로부터 실 링(100)의 외주면으로 흘러 감으로써 동압이 발생한다. 제2 동압 발생 홈(132)에 의한 동압 발생의 메카니즘도 마찬가지이다. 이러한 동압은, 실 링(100)의 외주면을, 하우징(600)의 축 구멍의 내주면(610)으로부터 이간시키는 방향의 힘으로 된다. 또, 실 링(100)의 외주면과 하우징(600)의 축 구멍의 내주면(610)과의 사이에 형성되는 실 대상 유체의 막두께를 두껍게 할 수도 있다. 따라서, 접동 토크(회전 토크)를 보다 한층 저감시킬 수가 있다.

이와 같이, 접동 토크의 저감을 실현할 수 있는 것에 의해, 접동에 의한 발열을 억제할 수가 있어, 고속 고압의 환경조건 하에서도 본 실시예에 따른 실 링(100)을 매우 적합하게 이용하는 것이 가능하게 된다. 또, 환상홈(510)의 측면에 대해 접동하지 않는 것에 의해, 축(500)의 재료로서 알루미늄 등의 연질재를 이용할 수도 있다.

더욱이, 본 실시예에 따른 실 링(100)에 있어서는, 복수의 제1 리브부(141) 및 제2 리브부(142)가 설치되어 있으므로, 실 링(100)의 강성이 높아져, 특히 뒤틀림 방향에 대한 강도를 높게 할 수가 있다. 따라서, 차압이 커지는 환경 하에 있어서도, 실 링(100)의 변형이 억제되어 안정적으로 밀봉성이 발휘된다. 또, 실 링(100)이, 환상홈(510)에 대해, 기울어져 버리는 것도 억제할 수가 있다.

(변형예)

상기 실시예에 따른 제1 동압 발생 홈(131) 및 제2 동압 발생 홈(132)에 있어서는, 둘레방향의 양측의 측면이, 이른바 R면으로 구성되는 경우를 나타냈다. 그렇지만, 본 발명에서의 제1 동압 발생 홈 및 제2 동압 발생 홈은, 그러한 구성에 한정되지 않고, 하우징(600)과 실 링(100)과의 상대적인 회전에 따라 동압이 발생하기만 하면, 각종 공지 기술을 채용할 수가 있다. 예를 들어, 도 7의 변형예 1에 나타낸 동압 발생 홈(131X)과 같이, 둘레방향의 양측의 측면(131Xa, 131Xb)이, 모두 양측으로 향해 깊이가 서서히 얕아지는 평면 모양의 경사면에 의해 구성되도록 해도 좋다. 이 변형예 1의 경우에 있어서도, 상기 실시예 1의 경우와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있는 것은 말할 필요도 없다.

또, 도 8의 변형예 2에 나타낸 동압 발생 홈(131Y)과 같이, 둘레방향의 한쪽 편의 측면(131Ya)이, 상기 실시예 1의 경우와 마찬가지로 R면으로 구성되도록 해도 좋다. 다만, 이 변형예 2에 따른 동압 발생 홈(131Y)을 채용하는 경우에는, 하우징(600)에 대한 실 링(100)의 상대적인 회전 방향의 상류 측의 측면(131Ya)이, 그 상류 측으로 향해 깊이가 서서히 얕아지는 경사면(R면)에 의해 구성할 필요가 있다. 도 8 중, 화살표(R1)가, 하우징(600)에 대한 실 링(100)의 상대적인 회전 방향이다. 따라서, 하우징(600)에 대해 축(500)(및 실 링(100))이 상대적으로 회전하는 경우에는, 실 링(100)에 대해, 도면 중 화살표(R2) 방향으로 실 대상 유체가 흐른다.

더욱이, 도 9의 변형예 3에 나타낸 동압 발생 홈(131Z)과 같이, 둘레방향의 한쪽 편의 측면(131Za)을, 상기 변형예 1의 경우와 마찬가지로 평면 모양의 경사면으로 구성할 수도 있다. 덧붙여, 이 변형예 3의 경우에는, 측면(131Za)은 홈 저면이라고 할 수도 있다. 이 변형예 3에 따른 동압 발생 홈(131Z)을 채용하는 경우에도, 하우징(600)에 대한 실 링(100)의 상대적인 회전 방향의 상류 측의 측면(131Za)이, 그 상류 측으로 향해 깊이가 서서히 얕아지는 경사면에 의해 구성할 필요가 있다. 도 9 중 화살표(R1)가, 하우징(600)에 대한 실 링(100)의 상대적인 회전 방향이다. 따라서, 하우징(600)에 대해 축(500)(및 실 링(100))이 상대적으로 회전하는 경우에는, 실 링(100)에 대해, 도면 중 화살표(R2) 방향으로 실 대상 유체가 흐른다.

100 실 링
100A 한쪽 측의 측면
100B 다른쪽 측의 측면
110 이음매부
111a 제1 감합 볼록부
111b 제2 감합 볼록부
112a 제1 감합 오목부
112b 제2 감합 오목부
120 볼록부
131 제1 동압 발생 홈
132 제2 동압 발생 홈
131X, 131Y, 131Z 동압 발생 홈
131a, 131b, 131Xa, 131Xb, 131Ya, 131Za 측면
141 제1 리브부
142 제2 리브부
150 돌기
500 축
510 환상홈
600 하우징
610 내주면

Claims

축의 외주에 설치된 환상홈에 장착되어 상대적으로 회전하는 상기 축과 하우징과의 사이의 환상 간극을 봉지하여, 유체 압력이 변화하도록 구성된 실 대상 영역의 유체 압력을 보호 유지하는 실 링에 있어서,
상기 환상홈에서의 저압 측의 측벽면에 밀착하고 또한 상기 하우징에서의 상기 축이 삽통되는 축 구멍의 내주면에 대해 접동하는 실 링으로서,
외주면 측에는,
축선방향의 폭의 중심으로부터 한쪽 측의 측면으로 치우친 위치로부터 한쪽 측의 측면에 이르도록 설치되고, 상기 하우징에 대한 실 링의 상대적인 회전 방향의 상류 측의 측면이, 그 상류 측으로 향해 깊이가 서서히 얕아지도록 만곡한 경사면에 의해 구성되며, 상기 하우징과 실 링과의 상대적인 회전에 따라 동압을 발생하는 제1 동압 발생 홈과,
축선방향의 폭의 중심으로부터 다른쪽 측의 측면으로 치우친 위치로부터 다른쪽 측의 측면에 이르도록 설치되고, 상기 하우징에 대한 실 링의 상대적인 회전 방향의 상류 측의 측면이, 그 상류 측으로 향해 깊이가 서서히 얕아지도록 만곡한 경사면에 의해 구성되며, 상기 하우징과 실 링과의 상대적인 회전에 따라 동압을 발생하는 제2 동압 발생 홈이 각각 둘레방향으로 간격을 두고 복수 설치되어 있고,
내주면 측에는, 지름 방향 내측으로 향해 돌출하는 돌기가, 둘레방향으로 간격을 두고 복수 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 실 링.
제1항에 있어서,
제1 동압 발생 홈에 있어서, 둘레방향의 양측의 측면이, 모두 양측으로 향해 깊이가 서서히 얕아지도록 만곡한 경사면에 의해 구성되고,
제2 동압 발생 홈에 있어서, 둘레방향의 양측의 측면이, 모두 양측으로 향해 깊이가 서서히 얕아지도록 만곡한 경사면에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 실 링.
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 실 링의 외주면 중 축선방향의 폭의 중심을 통과하는 부분에 환상의 볼록부가 형성되고, 서로 인접하는 상기 제1 동압 발생 홈끼리의 사이에는 리브 모양의 제1 리브부가 형성되고, 서로 인접하는 상기 제2 동압 발생 홈끼리의 사이에는 리브 모양의 제2 리브부가 형성되며, 상기 볼록부의 외주면과 복수의 상기 제1 리브부의 외주면과 복수의 상기 제2 리브부의 외주면은 동일 면 상에 위치하여 상기 실 링의 외주면 측에서의 환상의 연속적인 밀봉 면을 형성하는 것을 특징으로 하는 실 링.
제4항에 있어서,　상기 볼록부의 한쪽 측의 측면으로부터 상기 실 링의 다른쪽 측의 측면까지의 거리 및 상기 볼록부의 다른쪽 측의 측면으로부터 상기 실 링의 한쪽 측의 측면까지의 거리는 상기 실 링의 내주면으로부터 상기 볼록부의 외주면까지의 거리보다 짧은 것을 특징으로 하는 실 링.