KR20160003235A

KR20160003235A - 실 링

Info

Publication number: KR20160003235A
Application number: KR1020157034218A
Authority: KR
Inventors: 고지 와타나베; 가즈나리 세키
Original assignee: 엔오케이 가부시키가이샤
Priority date: 2013-06-03
Filing date: 2014-05-26
Publication date: 2016-01-08
Also published as: JP6615833B2; JPWO2014196403A1; EP3006788A1; CN105308370B; JP6191689B2; EP3006788B1; KR101889143B1; US10634254B2; EP3006788A4; JP2017150674A; US20160116066A1; WO2014196403A1; CN105308370A

Abstract

회전 토크의 저감을 도모하면서, 밀봉성의 안정화를 도모한 실 링을 제공한다. 환상 홈(510)에서의 저압 측(L)의 측벽면에 밀착하고, 또한 하우징(600)에서의 축(500)이 삽통되는 축구멍의 내주면에 대해 슬라이딩하는 실 링(100)에 있어서, 외주면 측에는, 둘레방향으로 신장하는 한 쌍의 오목부(130)가 폭방향의 양측에 설치되어 있고, 이들 한 쌍의 오목부(130)의 사이에 위치하는 볼록부(120)에서의 한쪽 측의 측면으로부터 실 링(100)에서의 다른쪽 측의 측면까지의 거리, 및 볼록부(120)에서의 다른쪽 측의 측면으로부터 실 링(100)에서의 한쪽 측의 측면까지의 거리는, 실 링(100)에서의 내주면으로부터 볼록부(120)의 외주면까지의 거리보다도 짧게 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

실 링 {SEAL RING}

본 발명은, 축과 하우징의 축 구멍과의 사이의 환상 간극을 밀봉하는 실 링에 관한 것이다.

자동차용의 자동 변속기(Automatic Transmission, AT)나 연속 가변 변속기(Continuously Variable Transmission, CVT)에 있어서는, 유압을 보유지지시키기 위해 상대적으로 회전하는 축과 하우징 사이의 환상 간극(annular gap)을 밀봉하는 실 링(seal ring, 밀봉 링)이 설치되어 있다. 근래, 환경 문제 대책으로서 저연비화가 진행되고 있고, 상기 실 링에 있어서는, 회전 토크를 저감시키는 요구가 높아지고 있다. 그래서, 종래, 실 링이 장착되는 환상 홈의 측면과 실 링과의 슬라이딩 부분(摺動部分)의 접촉면적을 작게 하는 대책이 취해지고 있다. 이와 같은 종래예에 따른 실 링에 대해, 도 19를 참조해서 설명한다.

도 19는 종래예에 따른 실 링의 사용상태를 나타내는 모식적 단면도이다. 종래예에 따른 실 링(300)은, 축(500)의 외주에 형성된 환상 홈(510)에 장착된다. 그리고, 실 링(300)은, 축(500)이 삽통되는 하우징(600)의 축구멍의 내주면에 밀착하고, 또한 환상 홈(510)의 측벽면에 자유로이 슬라이딩할 수 있게 접촉함으로써, 축(500)과 하우징(600)의 축 구멍과의 사이의 환상 간극이 밀봉된다.

여기서, 종래예에 따른 실 링(300)에는, 둘레방향으로 신장하는 한 쌍의 오목부(凹部; 320)가 양 측면의 내주측에 설치되어 있다. 이에 의해, 실 링(300)이, 밀봉 대상 유체에 의해 고압 측(H)으로부터 저압 측(L)을 향해 축선 방향으로 눌릴 때의 유효한 수압(受壓)영역은, 도 19 중 A로 나타낸 영역으로 된다. 즉, 실 링(300)의 측면 중, 오목부(320)가 설치되어 있지 않은 부분(310)의 직경방향의 영역이, 유효한 수압영역(A)으로 된다. 왜냐하면, 오목부(320)가 설치되어 있는 영역에 있어서는, 축선 방향의 양측으로부터 유체압력이 작용해서, 실 링(300)에 대해 축선 방향으로 가해지는 힘이 상쇄되기 때문이다. 한편, 수압영역(A)의 전체 둘레에 걸친 면적이 축선 방향에 대한 유효한 수압면적으로 된다.

또, 실 링(300)이, 밀봉 대상 유체에 의해 내주면 측으로부터 외주면 측을 향해 직경방향 외측으로 눌릴 때의 유효한 수압영역은, 도 19 중 B로 나타낸 영역으로 된다. 즉, 실 링(300)에서의 축선 방향의 두께 분이, 유효한 수압영역(B)으로 된다. 한편, 수압영역(B)의 전체 둘레에 걸친 면적이 직경방향에 대한 수압면적으로 된다.

이상으로부터,［영역(A)의 길이］＜［영역(B)의 길이]로 설정함으로써, 실 링(300)과 환상 홈(510)의 측벽면과의 사이에서 슬라이딩시킬 수가 있게 된다. 또, 수압영역(A)의 길이를 될 수 있는 한 작게 함으로써, 회전 토크를 저감시킬 수가 있게 된다.

그러나, 환상 홈(510)의 측벽면에 대한 실 링(300)의 접촉영역은, 도 19 중 C로 나타낸 영역으로 된다. 즉, 실 링(300)은, 그 저압 측(L)의 측면에 있어, 오목부(320)가 설치되어 있지 않은 부분(310) 중, 축(500)과 하우징(600)과의 사이의 간극에 노출되는 부분을 제외한 부분만이 환상 홈(510)의 측벽면에 접촉한다. 그 때문에, 실 링(300)에서의 접촉영역(C)는, 축(500)과 하우징(600)과의 사이의 간극의 치수에 영향을 받는다. 따라서, 사용환경에 따라서는, 환상 홈(510)의 측벽면에 대한 실 링(300)의 접촉면적이 과잉으로 작아져 버려, 밀봉성이 저하되어 버릴 우려가 있다. 또, 사용환경에 따라, 접촉영역이 변화해 버려 밀봉성이 안정하지 않은 등의 문제도 있다.

특허문헌 1 : 일본국 특개평 08－219292호 공보 특허문헌 2 : 일본국 특허 제4872152호 공보

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

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 이하의 수단을 채용했다.

즉, 본 발명의 실 링은,

축의 외주에 형성된 환상 홈에 장착되어, 상대적으로 회전하는 상기 축과 하우징 사이의 환상 간극을 밀봉해서, 유체압력이 변화하도록 구성된 밀봉 대상 영역의 유체압력을 보유지지하는 실 링으로서,

상기 환상 홈에서의 저압 측의 측벽면에 밀착하고, 또한 상기 하우징에서의 상기 축이 삽통되는 축구멍의 내주면에 대해 슬라이딩하는 실 링에 있어서,

외주면 측에는, 둘레방향으로 신장하는 한 쌍의 오목부가 폭방향의 양측에 설치되어 있고,

이들 한 쌍의 오목부의 사이에 위치하는 볼록부(凸部)에서의 한쪽 측의 측면으로부터 실 링에서의 다른쪽 측의 측면까지의 거리, 및 상기 볼록부에서의 다른쪽 측의 측면으로부터 실 링에서의 한쪽 측의 측면까지의 거리가, 실 링에서의 내주면으로부터 상기 볼록부의 외주면까지의 거리보다도 짧게 설정됨으로써,

상기 유체압력에 의해 상기 축구멍의 내주면에 대해 밀어붙여지는 힘에 기여하는 내주면 측으로부터의 유효 수압면적의 쪽이, 상기 유체압력에 의해 상기 환상 홈에서의 저압 측의 측벽면에 대해 밀어붙여지는 힘에 기여하는 측면 측으로부터의 유효 수압면적보다도 좁게 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또, 다른 발명의 실 링은,

외주면 측에는,

폭방향의 중앙에 설치되고, 둘레방향으로 신장하는 오목부와,

그 오목부를 개재시켜 양측에 설치되고, 상기 축구멍의 내주면에 대해 슬라이딩하는 한 쌍의 볼록부를 가짐과 더불어,

내주면 측으로부터 상기 오목부의 저면에 이르도록 설치되고, 또한 내주면 측으로부터 밀봉 대상 유체를 상기 오목부 내로 도입 가능하게 하는 관통구멍을 가짐으로써,

더욱이, 다른 발명의 실 링은,

상기 축구멍의 내주면에 대해 슬라이딩하는 부분이, 고압 측과 저압 측으로 교대로 위치가 변화하면서 둘레방향을 향해 신장하도록 형성된 볼록부에 의해 구성됨으로써,

이들 발명에 의하면, 실 링에서의 볼록부의 외주면을, 보다 확실하게 축구멍 내주면에 대해 슬라이딩시킬 수가 있다. 이에 의해, 축과 하우징 사이의 환상 간극의 대소에 관계없이, 슬라이딩 부분의 면적을 안정시킬 수가 있다. 따라서, 밀봉성의 안정화를 도모할 수 있다. 또, 실 링의 외주면 중 볼록부의 부분을 보다 확실하게 슬라이딩시킴으로써, 슬라이딩 저항을 저감시켜, 회전 토크를 저감시킬 수 있다.

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

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 실 링을 외주면 측으로부터 본 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 실 링의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 실 링의 일부 파단 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 실 링의 사용상태를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 실 링을 외주면 측으로부터 본 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 실 링의 일부 파단 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 3에 따른 실 링을 외주면 측으로부터 본 일부 파단 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예 3에 따른 실 링의 측면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예 3에 따른 실 링의 일부 파단 사시도이다.
도 10은 본 발명의 실시예 3에 따른 실 링의 사용상태를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시예 3에 따른 실 링의 사용상태를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 12는 본 발명의 실시예 3에 따른 실 링의 사용상태를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 13은 본 발명의 실시예 4에 따른 실 링을 외주면 측으로부터 본 일부 파단 단면도이다.
도 14는 본 발명의 실시예 4에 따른 실 링을 외주면 측으로부터 본 도면의 일부이다.
도 15는 본 발명의 실시예 4에 따른 실 링의 측면도이다.
도 16은 본 발명의 실시예 4에 따른 실 링의 사용상태를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 17은 본 발명의 실시예 4에 따른 실 링의 사용상태를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 18은 본 발명의 실시예 4에 따른 실 링의 사용상태를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 19는 종래예에 따른 실 링의 사용상태를 나타내는 모식적 단면도이다.

이하에 도면을 참조해서, 본 발명을 실시하기 위한 형태를, 실시예에 기초해서 예시적으로 상세히 설명한다. 다만, 이 실시예에 기재되어 있는 구성부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등은, 특별히 특정적인 기재가 없는 한은, 본 발명의 범위를 그것들만으로 한정하는 취지의 것은 아니다. 한편, 본 실시예에 따른 실 링은, 자동차용의 AT나 CVT 등의 변속기에 있어서, 유압을 보유지지시키기 위해, 상대적으로 회전하는 축과 하우징 사이의 환상 간극을 밀봉하는 용도로 쓰이는 것이다. 또, 이하의 설명에 있어서, 「고압 측」이란 실 링의 양측에 차압이 생겼을 때에 고압으로 되는 측을 의미하고, 「저압 측」이란 실 링의 양측에 차압이 생겼을 때에 저압으로 되는 측을 의미한다.

(실시예 1)

도 1∼도 4를 참조해서, 본 발명의 실시예 1에 따른 실 링에 대해 설명한다.

＜실 링의 구성＞

본 실시예에 따른 실 링(100)은, 축(500)의 외주에 형성된 환상 홈(510)에 장착되어, 상대적으로 회전하는 축(500)과 하우징(600)(하우징(600)에서의 축(500)이 삽통되는 축구멍의 내주면) 사이의 환상 간극을 밀봉한다. 이에 의해, 실 링(100)은, 유체압력(본 실시예에서는 유압)이 변화하도록 구성된 밀봉 대상 영역의 유체압력을 보유지지한다. 여기서, 본 실시예에 있어서는, 도 4 중의 오른쪽의 영역의 유체압력이 변화하도록 구성되어 있고, 실 링(100)은 도면 중 오른쪽의 밀봉 대상 영역의 유체압력을 보유지지하는 역할을 담당하고 있다. 한편, 자동차의 엔진이 정지한 상태에 있어서는, 밀봉 대상 영역의 유체압력은 낮고, 무부하의 상태로 되어 있는바, 엔진을 걸면 밀봉 대상 영역의 유체압력은 높아진다.

그리고, 실 링(100)은, 폴리에테르 에테르케톤(PEEK), 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 폴리테트라플루오로 에틸렌(PTFE) 등의 수지재로 이루어진다. 또, 실 링(100)의 외주면의 둘레 길이는 하우징(600)의 축구멍의 내주면의 둘레 길이보다도 짧게 구성되어 있고, 조임값을 갖지 않도록 구성되어 있다.

이 실 링(100)에는, 둘레방향의 1군데에 이음매부(110)가 설치되어 있다. 또, 실 링(100)의 외주면 측에는, 둘레방향으로 신장하는 한 쌍의 오목부(130)가 폭방향의 양측에 설치되어 있다. 한편, 이들 한 쌍의 오목부(130)의 사이에는, 하우징(600)의 축구멍의 내주면에 슬라이딩하는 볼록부(120)가 설치되어 있다. 한 쌍의 오목부(130) 저면은, 실 링(100)의 내주면과 동심적인 면으로 구성되어 있다. 또, 볼록부(120)의 측면은 오목부(130)의 저면에 대해 수직으로 되도록 구성되어 있다.

한편, 본 실시예에 따른 실 링(100)은, 단면이 직사각형의 환상 부재에 대해, 상기의 이음매부(110), 한 쌍의 오목부(130), 및 한 쌍의 오목부(130)를 설치함으로써 얻어지는 볼록부(120)가 형성된 구성이다. 다만, 이는 형상에 대한 설명에 지나지 않고, 반드시 단면이 직사각형의 환상 부재를 소재로 해서, 이들의 각 부분을 형성하는 가공을 실시하는 것을 의미하는 것은 아니다. 물론, 단면이 직사각형의 환상 부재를 성형한 후에, 각 부분을 절삭가공에 의해 얻을 수도 있다. 다만, 예컨대, 미리 이음매부(110)를 가진 것을 성형한 후에, 오목부(130)를 절삭가공에 의해 얻어도 좋은바, 제법은 특별히 한정되는 것은 아니다.

이음매부(110)는, 외주면 측 및 양 측벽면 측의 어느 하나로부터 보아도 계단형상으로 절단된, 이른바 특수 계단모양 절단(step cut)을 채용하고 있다. 이에 의해, 실 링(100)에 있어서는, 절단부을 개재시켜 한쪽 측의 외주 측에는 제1 감합 볼록부(111a) 및 제1 감합 오목부(112a)가 설치되고, 다른쪽 측의 외주 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. 특수 계단모양 절단에 관해서는 공지기술이므로, 그 상세한 설명은 생략하지만, 열팽창 수축에 의해 실 링(100)의 둘레 길이가 변화해도 안정한 밀봉성능을 유지하는 특성을 가진다. 한편, 여기서는 이음매부(110)의 일례로서, 특수 계단모양 절단의 경우를 나타냈지만, 이음매부(110)에 대해서는, 이에 한정되지 않고, 스트레이트 절단이나 바이어스 절단이나 계단모양 절단 등도 채용할 수 있다. 한편, 실 링(100)의 재료로서, 저탄성의 재료(PTFE 등)를 채용한 경우에는, 이음매부(110)를 설치하지 않고, 단부(end)를 없이 하여도 좋다.

한 쌍의 오목부(130)는, 이음매부(110) 부근를 제외하고 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있다. 이음매부(110) 부근의 오목부(130)가 설치되어 있지 않은 부위와, 볼록부(120)의 외주면은 동일면으로 되어 있다. 이에 따라서, 실 링(100)의 외주면 측에서의 환상의 연속적인 밀봉면(seal surface)이 형성된다. 즉, 실 링(100)의 외주면에 있어서, 이음매부(110) 부근을 제외한 영역에서는, 볼록부(120)의 외주면만이 축구멍의 내주면에 대해 슬라이딩한다. 한편, 이음매부(110)를 설치하지 않은 구성을 채용하는 경우에는, 한 쌍의 오목부(130)를 환상으로 설치함으로써, 볼록부(120)도 환상으로 된다. 이에 의해, 볼록부(120)의 외주면만으로, 환상의 연속적인 밀봉면을 형성시킬 수가 있게 된다.

볼록부(120)의 폭에 대해서는, 좁을수록 토크를 저감할 수 있지만, 폭을 지나치게 좁게 하면, 밀봉성 및 내구성이 저하되어 버린다. 그래서, 사용환경 등에 따라, 밀봉성 및 내구성을 유지할 수 있는 정도로, 당해 폭을 가급적 좁게 하는 것이 바람직하다. 한편, 예컨대, 실 링(100)의 가로폭의 전체 길이가 1.9 mm인 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 측면까지의 거리(영역(B)의 길이에 상당), 및 볼록부(120)에서의 다른쪽 측의 측면으로부터 실 링(100)에서의 한쪽 측의 측면까지의 거리는, 실 링(100)에서의 내주면으로부터 볼록부(120)의 외주면까지의 거리(영역(A)의 길이에 상당)보다도 짧게 설정되어 있다(도 4 참조). 한편, 볼록부(120)에서의 한쪽 측의 측면으로부터 실 링(100)에서의 다른쪽 측의 측면까지의 거리, 및 볼록부(120)에서의 다른쪽 측의 측면으로부터 실 링(100)에서의 한쪽 측의 측면까지의 거리는 같다. 한편, 영역(B)은, 실 링(100)의 사용 시에 있어서, 볼록부(120)에서의 고압 측(H)의 측면으로부터 실 링(100)에서의 저압 측(L)의 측면까지의 영역으로 할 수도 있다(도 4 참조).

영역 A와 영역 B의 관계를 상기와 같이 설정함으로써, 실 링(100)이 유체압력에 의해 축구멍의 내주면에 대해 밀어붙여지는 힘에 기여하는 내주면 측으로부터의 유효 수압면적의 쪽이, 유체압력에 의해 환상 홈(510)에서의 저압 측의 측벽면에 대해 밀어붙여지는 힘에 기여하는 측면 측으로부터의 유효 수압면적보다도 좁아진다.

＜실 링의 사용 시의 메카니즘＞

특히, 도 4를 참조해서, 본 실시예에 따른 실 링(100)의 사용 시의 메카니즘에 대해 설명한다. 도 4는, 엔진이 걸려, 실 링(100)을 개재시켜 차압이 생기고 있는 상태(도면 중 오른쪽의 압력이 왼쪽의 압력으로 비해 높게 된 상태)을 나타내고 있다.

무부하 상태에 있어서는, 좌우의 영역의 차압이 없고, 또한 내주면 측으로부터의 유체압력도 작용하지 않기 때문에, 실 링(100)은 환상 홈(510)에서의 도 4 중 좌측의 측벽면 및 축구멍의 내주면으로부터 떨어진 상태로 될 수 있다.

그리고, 엔진이 걸려, 차압이 발생한 상태에 있어서는, 실 링(100)은 환상 홈(510)의 저압 측(L)의 측벽면에 밀착한 상태로 되고, 또한 축구멍의 내주면에 대해 슬라이딩한 상태로 된다(도 4 참조).

＜본 실시예에 따른 실 링의 우수한 점＞

본 실시예에 따른 실 링(100)에 의하면, 실 링(100)을 개재시켜 양측에 차압이 생겼을 때에는, 한 쌍의 오목부(130) 중 고압 측(H)의 오목부(130) 내에 밀봉 대상 유체가 인도된다. 그 때문에, 유체압력이 높아져도, 이 오목부(130)가 설치된 영역에 있어서는 유체압력이 내주면 측을 향해 작용한다. 여기서, 본 실시예에 있어서는, 오목부(130)의 저면은, 실 링(100)의 내주면과 동심적인 면으로 구성되어 있으므로, 고압 측(H)의 오목부(130)가 설치되어 있는 영역에 있어서는, 내주면 측으로부터 유체압력이 작용하는 방향과, 외주면 측으로부터 유체압력이 작용하는 방향은 정반대로 된다. 한편, 도 4 중의 화살표는, 유체압력이 실 링(100)에 대해 작용하는 모습을 나타내고 있다. 이에 의해, 본 실시예에 따른 실 링(100)에 있어서는, 유체압력의 증가에 수반해서, 실 링(100)에 의한 외주면 측으로의 압력의 증가를 억제할 수 있고, 슬라이딩 토크를 낮게 억제할 수가 있다.

여기서, 본 실시예에 따른 실 링(100)에 있어서는, 도 4에 나타낸 영역(B)의 길이는 영역(A)의 길이보다도 짧게 설정되어 있다. 이에 의해, 상기와 같이, 실 링(100)이 유체압력에 의해 축구멍의 내주면에 대해 밀어붙여지는 힘에 기여하는 내주면 측으로부터의 유효 수압면적의 쪽이, 유체압력에 의해 환상 홈(510)에서의 저압 측의 측벽면에 대해 밀어붙여지는 힘에 기여하는 측면 측으로부터의 유효 수압면적보다도 좁아진다.

즉, 영역(A)은, 실 링(100)이 밀봉 대상 유체에 의해 고압 측(H)으로부터 저압 측(L)을 향해 축선 방향으로 눌릴 때의 유효한 수압영역으로 된다. 또, 수압영역(A)의 전체 둘레에 걸친 면적이 축선 방향에 대한 유효한 수압면적으로 된다. 그리고, 영역(B)은, 실 링(100)이 밀봉 대상 유체에 의해 내주면 측으로부터 외주면 측을 향해 직경방향 외측으로 눌릴 때의 유효한 수압영역으로 된다. 왜냐하면, 상기와 같이, 오목부(130)가 설치되어 있는 영역에 있어서는, 직경방향의 양측으로부터 유체압력이 작용해서, 실 링(100)에 대해 직경방향으로 가해지는 힘이 상쇄되기 때문이다. 한편, 수압영역(B)의 전체 둘레에 걸친 면적이 직경방향에 대한 유효한 수압면적으로 된다.

따라서, 실 링(100)의 양측에 차압이 생겼을 때에, 실 링(100)에 대한 유효한 수압영역(수압면적)은, 축선 방향보다도 직경방향 외측으로 향하는 방향의 쪽이 작아진다. 그 때문에, 실 링(100)에서의 볼록부(120)의 외주면을, 보다 확실하게 축구멍 내주면에 대해 슬라이딩시킬 수가 있다. 이에 의해, 축(500)과 하우징(600) 사이의 환상 간극의 대소에 관계없이, 슬라이딩 부분의 면적을 안정시킬 수가 있다. 따라서, 밀봉성의 안정화를 도모할 수 있다. 또, 실 링(100)의 외주면 중 볼록부(120)의 부분을 보다 확실하게 슬라이딩시킴으로써, 슬라이딩 저항을 저감시켜, 회전 토크를 저감시킬 수 있다. 더욱이, 실 링(100)은 외주면 측이 슬라이딩하기 때문에, 환상 홈의 측벽면과의 사이에서 슬라이딩하는 실 링의 경우에 비해, 밀봉 대상 유체에 의한 윤활막(여기서는 유막)이 형성되기 쉽게 되어, 더 한층 슬라이딩 토크를 저감시킬 수가 있다. 이는, 실 링(100)의 외주면과 축구멍 내주면과의 사이에서 슬라이딩하는 경우에는, 이들 사이의 미소 간극 부분에서 쐐기 효과가 발휘되기 때문이다.

또, 본 실시예에 있어서는, 한 쌍의 오목부(130)는, 이음매부(110) 부근을 제외하고 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있다. 이와 같이, 본 실시예에 있어서는, 실 링(100)의 외주면의 넓은 범위에 걸쳐 오목부(130)를 설치함으로써, 실 링(100)과 하우징(600)의 축구멍의 내주면과의 슬라이딩 면적을 가급적 좁게 할 수가 있어, 슬라이딩 토크를 극히 경감시킬 수가 있다.

이와 같이, 슬라이딩 토크의 저감을 실현할 수 있는 것에 의해, 슬라이딩에 의한 발열을 억제할 수가 있고, 고속 고압의 환경조건 하에서도 본 실시예에 따른 실 링(100)을 적절히 이용하는 것이 가능하게 된다. 또, 환상 홈(510)의 측면에 대해 슬라이딩하지 않는 것에 의해, 축(500)의 재료로서 알루미늄 등의 연질재(軟質材)를 이용할 수도 있다.

더욱이, 본 실시예에 따른 실 링(100)은, 폭방향의 중심면에 대해, 대칭적인 형상으로 되어 있기 때문에, 실 링(100)을 환상 홈(510)에 장착할 때에, 장착방향을 신경 쓸 필요는 없다. 또, 고압 측(H)과 저압 측(L)의 관계가 바뀌는 것과 같은 환경 하에 있어서도, 상기와 같은 우수한 효과가 발휘된다.

한편, 본 실시예에 있어서는, 볼록부(120)의 측면은 오목부(130)의 저면에 대해 수직으로 되도록 구성되어 있다. 여기서, 볼록부(120)가 외주면 측을 향해 폭이 좁게 되도록, 볼록부(120)의 측면을 테이퍼 면 등의 경사면으로 하는 일도 생각할 수 있다. 그러나, 볼록부(120)의 측면을 경사면으로 하면, 급격히 차압이 생겼을 때에, 볼록부(120)의 외주면과 축구멍 내주면과의 간극으로부터 밀봉 대상 유체가 불고 지나가 버릴 우려도 있다. 따라서, 볼록부(120)의 측면은 오목부(130)의 저면에 대해 수직으로 하는 것이 바람직하다.

(실시예 2)

도 5 및 도 6에는, 본 발명의 실시예 2가 나타내어져 있다. 본 실시예에 있어서는, 상기 실시예 1에 나타낸 구성에 대해, 한 쌍의 오목부 내에 복수의 리브(rib)를 설치하는 경우의 구성을 나타낸다. 그 밖의 구성 및 작용에 대해서는 실시예 1과 동일하기 때문에, 동일한 구성부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명은 적절히 생략한다.

본 실시예에 따른 실 링(100)에 있어서도, 상기 실시예 1과 마찬가지로, 이음매부(110), 한 쌍의 오목부(130), 및 볼록부(120)를 구비하고 있다. 이들 이음매부(110), 오목부(130) 및 볼록부(120)에 대해서는, 상기 실시예 1에 따른 실 링과 동일한 구성이기 때문에, 그 설명은 생략한다. 한편, 이음매부(110)에 대해서는, 본 실시예에 있어서도, 특수 계단모양 절단을 채용한 경우를 나타내고 있지만, 이에 한정되지 않는 것은 상기 실시예 1에서 설명한 바와 같다.

그리고, 본 실시예에 있어서는, 한 쌍의 오목부(130) 내에, 볼록부(120)에 연결되도록 설치된 복수의 리브(121)가 설치되어 있다.

이상과 같이 구성된 본 실시예에 따른 실 링(100)에 있어서도, 상기 실시예 1에 따른 실 링(100)의 경우와 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수가 있다. 또, 본 실시예에 있어서는, 복수의 리브(121)가 설치되어 있기 때문에, 실 링(100)의 강성이 높아지고, 특히 뒤틀림 방향에 대한 강도가 높게 되어 있다. 따라서, 차압이 커지는 환경 하에 있어서도, 실 링(100)의 변형이 억제되어, 안정적으로 밀봉성이 발휘된다.

(실시예 3)

도 7∼도 12에는, 본 발명의 실시예 3이 나타내어져 있다. 본 실시예에 있어서는, 기본적인 구성 및 작용에 대해서는 실시예 1과 동일하기 때문에, 동일한 구성부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명은 적절히 생략한다.

본 실시예에 따른 실 링(100)은, 축(500)의 외주에 형성된 환상 홈(510)에 장착되어, 상대적으로 회전하는 축(500)과 하우징(600)(하우징(600)에서의 축(500)이 삽통되는 축구멍의 내주면) 사이의 환상 간극을 밀봉한다. 이에 의해, 실 링(100)은, 유체압력(본 실시예에서는 유압)이 변화하도록 구성된 밀봉 대상 영역의 유체압력을 보유지지한다. 여기서, 본 실시예에 있어서는, 도 10∼도 12 중의 오른쪽의 영역의 유체압력이 변화하도록 구성되어 있고, 실 링(100)은 도면 중 오른쪽의 밀봉 대상 영역의 유체압력을 보유지지하는 역할을 담당하고 있다. 한편, 자동차의 엔진이 정지한 상태에 있어서는, 밀봉 대상 영역의 유체압력은 낮고, 무부하의 상태로 되어 있는바, 엔진을 걸면 밀봉 대상 영역의 유체압력은 높아진다.

이 실 링(100)에는, 둘레방향의 1군데에 이음매부(110)가 설치되어 있다. 또, 실 링(100)의 외주면 측에는, 폭방향의 중앙에 설치되어 둘레방향으로 신장하는 오목부(140)와, 이 오목부(140)를 개재시켜 양측에 설치되어 하우징(600)의 축구멍의 내주면에 대해 슬라이딩하는 한 쌍의 볼록부(150)가 설치되어 있다. 더욱이, 실 링(100)에는, 내주면 측으로부터 오목부(140)의 저면에 이르도록 설치되고, 또한 내주면 측으로부터 밀봉 대상 유체(여기서는 기름)를 오목부(140) 내에 도입 가능하게 하는 관통구멍(141)이 복수개 설치되어 있다. 오목부(140)의 저면은, 실 링(100)의 내주면과 동심적인 면으로 구성되어 있다.

한편, 본 실시예에 따른 실 링(100)은, 단면이 직사각형의 환상 부재에 대해, 상기의 이음매부(110), 오목부(140), 관통구멍(141), 및 한 쌍의 볼록부(150)가 형성된 구성이다. 다만, 이는 형상에 대한 설명에 지나지 않고, 반드시 단면이 직사각형의 환상 부재를 소재로 해서, 이들의 각 부분을 형성하는 가공을 실시하는 것을 의미하는 것은 아니다. 물론, 단면이 직사각형의 환상 부재를 성형한 후에, 각 부분을 절삭가공에 의해 얻을 수도 있다. 다만, 예컨대, 미리 이음매부(110)를 가진 것을 성형한 후에, 오목부(140), 관통구멍(141), 및 한 쌍의 볼록부(150)를 절삭가공에 의해 얻어도 좋은바, 제법은 특별히 한정되는 것은 아니다.

이음매부(110)에 대해서는, 본 실시예에 있어서도, 상기 실시예 1과 마찬가지로, 외주면 측 및 양 측벽면 측의 어느 하나로부터 보아도 계단형상으로 절단된, 이른바 특수 계단모양 절단을 채용하고 있다. 이음매부(110)에 관해서는, 실시예 1에서 설명한 바와 같기 때문에, 그 설명은 생략한다.

오목부(140)는, 이음매부(110) 부근을 제외하고 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있다. 이음매부(110) 부근의 오목부(140)가 설치되어 있지 않은 부위와, 한 쌍의 볼록부(150)의 외주면은 동일면으로 되어 있다. 이들에 의해, 실 링(100)의 외주면 측에서의 환상의 연속적인 밀봉면이 형성된다. 즉, 실 링(100)의 외주면에 있어서, 이음매부(110) 부근을 제외한 영역에서는, 한 쌍의 볼록부(150)의 외주면만이 축구멍의 내주면에 대해 슬라이딩한다. 한편, 이음매부(110)를 설치하지 않은 구성을 채용하는 경우에는, 오목부(140)를 환상으로 설치함으로써, 한 쌍의 볼록부(150)도 환상으로 된다. 이에 의해, 한 쌍의 볼록부(150)의 외주면만으로, 환상의 연속적인 밀봉면을 형성시킬 수가 있게 된다.

오목부(140)의 깊이에 대해서는, 얕은 쪽이, 한 쌍의 볼록부(150)의 강성이 높아진다. 한편, 한 쌍의 볼록부(150)는 슬라이딩에 의해 마모되기 때문에, 오목부(140)의 깊이는 경시적으로 얕아져 간다. 그 때문에, 오목부(140)의 깊이가 지나치게 얕아지면 유체를 도입할 수가 없게 되어 버린다. 그래서, 상기 강성과 경시적인 마모가 진행되어도 유체의 도입을 유지하는 것의 양자를 고려해서, 초기의 오목부(140)의 깊이를 설정하는 것이 바람직하다. 예컨대, 실 링(100)의 두께가 1.7 mm인 경우, 오목부(140)의 깊이를 0.1 mm 이상 0.3 mm 이하 정도로 설정하면 좋다.

한 쌍의 볼록부(150)의 폭에 대해서는, 좁을수록 토크를 저감할 수 있는 것이지만, 폭을 지나치게 좁게 하면, 밀봉성 및 내구성이 저하되어 버린다. 그래서, 사용환경 등에 따라, 밀봉성 및 내구성을 유지할 수 있는 정도로, 당해 폭을 가급적 좁게 하는 것이 바람직하다. 한편, 예컨대, 실 링(100)의 가로폭의 전체 길이가 1.9 mm인 경우, 한 쌍의 볼록부(150)의 폭은 0.3 mm 이상 0.7 mm 이하 정도로 설정하면 좋다.

그리고, 본 실시예에 따른 실 링(100)에 있어서는, 한 쌍의 볼록부(150)의 각각의 폭(도 11 중의 영역 B1과 영역 B2의 길이에 상당)을 더한 길이가, 실 링(100)에서의 내주면으로부터 볼록부(150)의 외주면까지의 거리(도 11 중, 영역(A)의 길이에 상당)보다도 짧게 설정되어 있다. 한편, 영역(B1)의 길이와 영역(B2)의 길이는 같게 설정되어 있다.

영역 A와 영역 B1, B2의 관계를 상기와 같이 설정함으로써, 실 링(100)이 유체압력에 의해 축구멍의 내주면에 대해 밀어붙여지는 힘에 기여하는 내주면 측으로부터의 유효 수압면적의 쪽이, 유체압력에 의해 환상 홈(510)에서의 저압 측의 측벽면에 대해 밀어붙여지는 힘에 기여하는 측면 측으로부터의 유효 수압면적보다도 좁아진다.

＜밀봉장치의 사용 시의 메카니즘＞

특히, 도 10∼도 12를 참조해서, 본 실시예에 따른 실 링(100)의 사용 시의 메카니즘에 대해 설명한다. 도 10은, 엔진이 정지하여 실 링(100)을 개재시켜 좌우의 영역의 차압이 없는(또는, 차압이 거의 없는) 무부하의 상태를 나타내고 있다. 한편, 도 10 중의 실 링(100)은 도 8 중의 DD 단면에 상당한다. 도 11 및 도 12는, 엔진이 걸려 실 링(100)을 개재시켜 왼쪽의 영역에 비해 오른쪽의 영역의 유체압력 쪽이 높게 된 상태를 나타내고 있다. 한편, 도 11 중의 실 링(100)은 도 8 중의 EE 단면에 상당하고, 도 12 중의 실 링(100)은 도 8 중의 DD 단면에 상당한다.

무부하 상태에 있어서는, 좌우의 영역의 차압이 없고, 또한 내주면 측으로부터의 유체압력도 작용하지 않기 때문에, 실 링(100)은 환상 홈(510)에서의 도 10 중 왼쪽의 측벽면 및 축구멍의 내주면으로부터 떨어진 상태로 될 수 있다.

그리고, 엔진이 걸려, 차압이 생긴 상태에 있어서는, 실 링(100)은 환상 홈(510)의 저압 측(L)의 측벽면에 밀착한 상태로 되고, 또한 축구멍의 내주면에 대해 슬라이딩한 상태로 된다(도 11 및 도 12 참조).

＜본 실시예에 따른 실 링의 우수한 점＞

본 실시예에 따른 실 링(100)에 의하면, 실 링(100)을 개재시켜 양측에 차압이 생겼을 때에는, 관통구멍(141)을 개재시켜, 실 링(100)의 내주면 측으로부터 밀봉 대상 유체가 오목부(140) 내로 인도된다. 그 때문에, 유체압력이 높아져도, 이 오목부(140)가 설치된 영역에 있어서는 유체압력이 내주면 측을 향해 작용한다. 여기서, 본 실시예에 있어서는, 오목부(140)의 저면은, 실 링(100)의 내주면과 동심적인 면으로 구성되어 있다. 따라서, 오목부(140)가 설치되어 있는 영역에 있어서는, 내주면 측으로부터 유체압력이 작용하는 방향과, 외주면 측으로부터 유체압력이 작용하는 방향은 정반대로 된다. 한편, 도 11 및 도 12 중의 화살표는, 유체압력이 실 링(100)에 대해 작용하는 모습을 나타내고 있다. 이에 의해, 본 실시예에 따른 실 링(100)에 있어서는, 유체압력의 증가에 수반해서, 실 링(100)에 의한 외주면 측으로의 압력의 증가를 억제할 수 있고, 슬라이딩 토크를 낮게 억제할 수가 있다.

여기서, 본 실시예에 따른 실 링(100)에 있어서는, 상기와 같이, 도 11에 나타낸 영역 B1과 영역 B2의 길이의 합은 영역(A)의 길이보다도 짧게 설정되어 있다. 이에 의해, 상기와 같이, 실 링(100)이 유체압력에 의해 축구멍의 내주면에 대해 밀어붙여지는 힘에 기여하는 내주면 측으로부터의 유효 수압면적의 쪽이, 유체압력에 의해 환상 홈(510)에서의 저압 측의 측벽면에 대해 밀어붙여지는 힘에 기여하는 측면 측으로부터의 유효 수압면적보다도 좁아진다.

즉, 영역(A)은, 실 링(100)이 밀봉 대상 유체에 의해 고압 측(H)으로부터 저압 측(L)을 향해 축선 방향으로 눌릴 때의 유효한 수압영역으로 된다. 또, 수압영역(A)의 전체 둘레에 걸친 면적이 축선 방향에 대한 유효한 수압면적으로 된다. 그리고, 영역 B1과 영역 B2는, 실 링(100)이 밀봉 대상 유체에 의해 내주면 측으로부터 외주면 측을 향해 직경방향 외측으로 눌릴 때의 유효한 수압영역으로 된다. 왜냐하면, 상기와 같이, 오목부(140)가 설치되어 있는 영역에 있어서는, 직경방향의 양측으로부터 유체압력이 작용해서, 실 링(100)에 대해 직경방향으로 가해지는 힘이 상쇄되기 때문이다. 한편, 수압영역(B1) 및 영역(B2)의 전체 둘레에 걸친 면적이 직경방향에 대한 유효한 수압면적으로 된다.

따라서, 실 링(100)의 양측에 차압이 생겼을 때에, 실 링(100)에 대한 유효한 수압영역(수압면적)은, 축선 방향보다도 직경방향 외측으로 향하는 방향 쪽이 작아진다. 그 때문에, 실 링(100)에서의 한 쌍의 볼록부(150)의 외주면을, 보다 확실하게 축구멍 내주면에 대해 슬라이딩시킬 수가 있다. 이에 의해, 축(500)과 하우징(600) 사이의 환상 간극의 대소에 관계없이, 슬라이딩 부분의 면적을 안정시킬 수가 있다. 따라서, 밀봉성의 안정화를 도모할 수 있다. 또, 실 링(100)의 외주면 중 한 쌍의 볼록부(150)의 부분을 보다 확실하게 슬라이딩시킴으로써, 슬라이딩 저항을 저감시켜, 회전 토크를 저감시킬 수가 있다. 더욱이, 실 링(100)은 외주면 측이 슬라이딩하기 때문에, 환상 홈의 측벽면과의 사이에서 슬라이딩하는 실 링인 경우에 비해, 밀봉 대상 유체에 의한 윤활막(여기서는 유막)이 형성되기 쉽게 되어, 더 한층 슬라이딩 토크를 저감시킬 수가 있다. 이는, 실 링(100)의 외주면과 축구멍 내주면과의 사이에서 슬라이딩하는 경우에는, 이들 사이의 미소 간극 부분에서 쐐기 효과가 발휘되기 때문이다.

또, 본 실시예에 있어서는, 오목부(140)는 이음매부(110) 부근을 제외하고 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있다. 이와 같이, 본 실시예에 있어서는, 실 링(100)의 외주면의 넓은 범위에 걸쳐 오목부(140)를 설치함으로써, 실 링(100)과 하우징(600)의 축구멍의 내주면과의 슬라이딩 면적을 가급적 좁게 할 수가 있어, 슬라이딩 토크를 극히 경감시킬 수가 있다.

이와 같이, 슬라이딩 토크의 저감을 실현할 수 있는 것에 의해, 슬라이딩에 의한 발열을 억제할 수가 있고, 고속 고압의 환경조건 하에서도 본 실시예에 따른 실 링(100)을 적절히 사용하는 것이 가능하게 된다. 또, 환상 홈(510)의 측면에 대해 슬라이딩하지 않는 것에 의해, 축(500)의 재료로서 알루미늄 등의 연질재를 이용할 수도 있다.

또, 본 실시예에 따른 실 링(100)은, 폭방향의 중심면에 대해, 대칭적인 형상으로 되어 있기 때문에, 실 링(100)을 환상 홈(510)에 장착할 때에, 장착방향을 신경 쓸 필요는 없다. 또, 고압 측(H)과 저압 측(L)의 관계가 바뀌는 것과 같은 환경 하에 있어서도, 상기와 같은 우수한 효과가 발휘된다.

더욱이, 본 실시예에 따른 실 링(100)에 있어서는, 오목부(140)의 양측에 설치된 한 쌍의 볼록부(150)가 축구멍의 내주면에 대해 슬라이딩하기 때문에, 실 링(100)의 자세를 안정시킬 수가 있다. 즉, 유체압력에 의해, 실 링(100)이 환상 홈(510) 내에서 기울어져 버리는 것을 억제할 수가 있다.

(실시예 4)

도 13∼도 18에는, 본 발명의 실시예 4가 나타내어져 있다. 본 실시예에 있어서는, 기본적인 구성 및 작용에 대해서는 실시예 1과 동일하기 때문에, 동일한 구성부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명은 적절히 생략한다.

본 실시예에 따른 실 링(100)은, 축(500)의 외주에 형성된 환상 홈(510)에 장착되어, 상대적으로 회전하는 축(500)과 하우징(600)(하우징(600)에서의 축(500)이 삽통되는 축구멍의 내주면) 사이의 환상 간극을 밀봉한다. 이에 의해, 실 링(100)은, 유체압력(본 실시예에서는 유압)이 변화하도록 구성된 밀봉 대상 영역의 유체압력을 보유지지한다. 여기서, 본 실시예에 있어서는, 도 16∼도 18 중의 오른쪽의 영역의 유체압력이 변화하도록 구성되어 있고, 실 링(100)은 도면 중 오른쪽의 밀봉 대상 영역의 유체압력을 보유지지하는 역할을 담당하고 있다. 한편, 자동차의 엔진이 정지한 상태에 있어서는, 밀봉 대상 영역의 유체압력은 낮고, 무부하의 상태로 되어 있는바, 엔진을 걸면 밀봉 대상 영역의 유체압력은 높아진다.

그리고, 실 링(100)은, 폴리에테르 에테르케톤(PEEK), 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 폴리테트라플루오로 에틸렌(PTFE) 등의 수지재로 이루어진다. 또, 실 링(100)의 외주면의 둘레 길이는 하우징(600)의 축구멍의 내주면의 둘레 길이보다도 짧고 구성되어 있고, 조임값을 갖지 않도록 구성되어 있다.

이 실 링(100)에는, 둘레방향의 1군데에 이음매부(110)가 설치되어 있다. 또, 실 링(100)의 외주면에는, 외주면 측으로 돌출하고, 그 표면이 하우징(600)의 축구멍의 내주면에 대해 슬라이딩하는 볼록부(160)가 형성되어 있다. 이 볼록부(160)는, 폭방향의 양 단면의 위치까지 이르도록, 고압 측(H)과 저압 측(L)으로 교대로 위치가 변화하면서 둘레방향을 향해 신장하도록 형성되어 있다. 보다 구체적으로는, 볼록부(160)는 둘레방향을 향해 사행(蛇行)하는 파형(波形) 모양으로 되도록 구성되어 있다. 또, 이 볼록부(160)는, 이음매부(110) 부근을 제외하고 전체 둘레에 걸쳐 설치되어 있다. 한편, 후술되는 바와 같이, 이음매부(110)를 설치하지 않은 구성을 채용하는 경우에는, 이 볼록부(160)는 전체 둘레에 걸쳐 설치된다.

그리고, 이와 같은 볼록부(160)가 형성됨으로써, 실 링(100)의 외주면에서의 고압 측(H)에는, 제1 오목부(171)가 둘레방향으로 각각 간격을 두고 복수 형성된다. 또, 실 링(100)의 외주면에서의 저압 측(L)에는, 제2 오목부(172)가 둘레방향으로 각각 간격을 두고 복수 형성된다. 제1 오목부(171)는, 고압 측(H)의 단부로부터 저압 측(L)의 단부에 이르지 않는 위치까지 신장하도록 구성되고, 고압 측(H)으로부터 유체를 도입하는 기능을 발휘한다. 또, 제2 오목부(172)는, 저압 측(L)의 단부로부터 고압 측(H)의 단부에 이르지 않는 위치까지 신장하도록 구성된다. 이들 제1 오목부(171)의 저면 및 제2 오목부(172)의 저면은, 실 링(100)의 내주면과 동심적인 면으로 구성되어 있다.

한편, 본 실시예에 따른 실 링(100)은, 단면이 직사각형의 환상 부재에 대해, 상기의 이음매부(110), 볼록부(160), 복수의 제1 오목부(171) 및 제2 오목부(172)가 형성된 구성이다. 다만, 이는 형상에 대한 설명에 지나지 않고, 반드시 단면이 직사각형의 환상 부재를 소재로 해서, 이들에 이음매부(110), 볼록부(160), 복수의 제1 오목부(171) 및 제2 오목부(172)를 형성하는 가공을 실시하는 것을 의미하는 것은 아니다. 물론, 단면이 직사각형의 환상 부재를 성형한 후에, 이음매부(110), 볼록부(160), 복수의 제1 오목부(171) 및 제2 오목부(172)를 절삭가공에 의해 얻을 수도 있다. 그러나, 예컨대, 미리 이음매부(110)를 가진 것을 성형한 후에, 볼록부(160), 복수의 제1 오목부(171) 및 제2 오목부(172)를 절삭가공에 의해 얻어도 좋은바, 제법은 특별히 한정되는 것은 아니다.

이음매부(110)에 대해서는, 본 실시예에 있어서도, 상기 실시예 1과 마찬가지로, 외주면 측 및 양 측벽면 측의 어느 하나로부터 보아도 계단모양으로 절단된, 이른바 특수 계단모양 절단을 채용하고 있다. 이음매부(110)에 관해서는, 실시예 1에서 설명한 바와 같기 때문에, 그 설명은 생략한다.

또, 이음매부(110)를 설치하는 구성을 채용하는 경우에는, 이음매부(110)의 부근에는 제1 오목부(171) 및 제2 오목부(172)를 형성시키지 않도록 하는 것이 바람직하다(도 15 참조). 한편, 이 경우, 이음매부(110)의 부근의 외주면은 볼록부(160)의 부분의 외주면과 동일면으로 된다. 이들에 의해, 실 링(100)의 외주면 측에서의 환상의 연속적인 밀봉면이 형성된다. 즉, 실 링(100)의 외주면에 있어서, 이음매부(110) 부근을 제외한 영역에서는, 볼록부(160)의 외주면만이 축구멍의 내주면에 대해 슬라이딩한다. 한편, 이음매부(110)를 설치하지 않은 구성을 채용하는 경우에는, 볼록부(160)는 환상으로 설치된다. 이에 의해, 볼록부(160)의 외주면만으로, 환상의 연속적인 밀봉면을 형성시킬 수가 있게 된다.

본 실시예에 따른 볼록부(160)는 가늘고 길게 신장하는 구성으로서, 실 링(100)의 외주면에 있어서, 복수의 제1 오목부(171) 및 제2 오목부(172)가 점하는 면적에 비해, 볼록부(160)가 점하는 면적은 충분히 좁게 되도록 구성되어 있다. 그리고, 복수의 제1 오목부(171) 및 제2 오목부(172)는, 둘레방향의 대략 전역에 걸쳐 형성되어 있다. 즉, 이음매부(110)가 형성되어 있는 부근과, 가늘고 긴 볼록부(160)의 부위를 제외하고, 둘레방향의 전역에 걸쳐 제1 오목부(171) 및 제2 오목부(172)가 형성되어 있다. 또, 본 실시예에서의 볼록부(160)의 양 측면은, 제1 오목부(171)의 저면 및 제2 오목부(172)의 저면에 대해 각각 수직으로 되도록 구성되어 있다.

또, 볼록부(160)의 높이(제1 오목부(171) 및 제2 오목부(172)의 깊이와 같음)에 대해서는, 낮은 쪽이, 볼록부(160)가 설치되어 있는 부위의 강성이 높아진다. 한편, 볼록부(160)는 슬라이딩에 의해 마모되기 때문에, 제1 오목부(171) 및 제2 오목부(172)의 깊이는 경시적으로 얕아져 간다. 그 때문에, 제1 오목부(171)의 깊이가 지나치게 얕아지면 유체를 도입할 수가 없게 되어 버린다. 그래서, 상기 강성과 경시적인 마모가 진행되어도 유체의 도입을 유지하는 것의 양자를 고려해서, 초기의 볼록부(160)의 높이를 설정하는 것이 바람직하다. 예컨대, 실 링(100)의 두께가 1.7 mm인 경우, 볼록부(160)의 높이를 0.1 mm 이상 0.3 mm 이하 정도로 설정하면 좋다. 또, 볼록부(160)의 폭이 좁을수록, 토크를 저감할 수 있는 것이지만, 폭을 지나치게 좁게 하면, 밀봉성 및 내구성이 저하되어 버린다. 그래서, 사용환경 등에 따라, 밀봉성 및 내구성을 유지할 수 있는 정도로, 볼록부(160)의 폭을 가급적 좁게 하는 것이 바람직하다. 한편, 예컨대, 실 링(100)의 폭(축방향의 폭)의 전체 길이가 1.9 mm인 경우, 볼록부(160)의 폭은 0.3 mm 이상 0.7 mm 이하 정도로 설정하면 좋다.

그리고, 본 실시예에 따른 실 링(100)에 있어서는, 볼록부(160)에서의 한쪽 측의 측면으로부터 실 링(100)에서의 다른쪽 측의 측면까지의 영역(BX)(도 16∼도 18 참조)의 전체 둘레에 걸친 면적, 및 볼록부(160)에서의 다른쪽 측의 측면으로부터 실 링(100)에서의 한쪽 측의 측면까지의 영역의 전체 둘레에 걸친 면적이, 실 링(100)에서의 내주면으로부터 볼록부(160)의 외주면까지의 영역(A)의 전체 둘레에 걸친 면적보다도 좁게 되도록 설정되어 있다. 한편, 영역(BX)은, 실 링(100)의 사용 시에, 볼록부(160)에서의 고압 측(H)의 측면으로부터 실 링(100)에서의 저압 측(L)의 측면까지의 영역으로 할 수도 있다.

영역 A와 영역 BX의 관계를 상기와 같이 설정함으로써, 실 링(100)이 유체압력에 의해 축구멍의 내주면에 대해 밀어붙여지는 힘에 기여하는 내주면 측으로부터의 유효 수압면적의 쪽이, 유체압력에 의해 환상 홈(510)에서의 저압 측의 측벽면에 대해 밀어붙여지는 힘에 기여하는 측면 측으로부터의 유효 수압면적보다도 좁아진다.

＜밀봉장치의 사용 시의 메카니즘＞

특히, 도 16∼도 18을 참조해서, 본 실시예에 따른 실 링(100)의 사용 시의 메카니즘에 대해 설명한다. 도 16∼도 18은, 엔진이 걸려, 실 링(100)을 개재시켜, 왼쪽의 영역에 비해 오른쪽의 영역의 유체압력 쪽이 높게 된 상태를 나타내고 있다. 한편, 도 16 중의 실 링(100)은 도 14 중의 FF 단면에 상당하고, 도 17 중의 실 링(100)은 도 14 중의 GG 단면에 상당하며, 도 18 중의 실 링(100)은 도 14 중의 HH 단면에 상당한다.

무부하 상태에 있어서는, 좌우의 영역의 차압이 없고, 또한 내주면 측으로부터의 유체압력도 작용하지 않기 때문에, 실 링(100)은 환상 홈(510)에서의 도 16∼도 18 중 왼쪽의 측벽면 및 축구멍의 내주면으로부터 떨어진 상태로 될 수 있다.

그리고, 엔진이 걸려, 차압이 생긴 상태에 있어서는, 실 링(100)은 환상 홈(510)의 저압 측(L)의 측벽면에 밀착된 상태로 되고, 또한 축구멍의 내주면에 대해 슬라이딩한 상태로 된다.

＜본 실시예에 따른 실 링의 우수한 점＞

본 실시예에 따른 실 링(100)에 의하면, 실 링(100)을 개재시켜 양측에 차압이 생겼을 때에는, 고압 측(H)의 제1 오목부(171) 내로 밀봉 대상 유체가 인도된다. 그 때문에, 유체압력이 높아져도, 이 제1 오목부(171)가 설치된 영역에 있어서는 유체압력이 내주면 측을 향해 작용한다. 여기서, 본 실시예에 있어서는, 제1 오목부(171)의 저면은, 실 링(100)의 내주면과 동심적인 면으로 구성되어 있다. 그 때문에, 제1 오목부(171)가 설치되어 있는 영역에 있어서는, 내주면 측으로부터 유체압력이 작용하는 방향과, 외주면 측으로부터 유체압력이 작용하는 방향은 정반대로 된다. 한편, 도 16∼도 18 중의 화살표는, 유체압력이 실 링(100)에 대해 작용하는 모습을 나타내고 있다. 이에 의해, 본 실시예에 따른 실 링(100)에 있어서는, 유체압력의 증가에 수반해서, 실 링(100)에 의한 외주면 측으로의 압력의 증가를 억제할 수 있고, 슬라이딩 토크를 낮게 억제할 수가 있다.

여기서, 본 실시예에 따른 실 링(100)에 있어서는, 상기와 같이, 실 링(100)이 유체압력에 의해 축구멍의 내주면에 대해 밀어붙여지는 힘에 기여하는 내주면 측으로부터의 유효 수압면적의 쪽이, 유체압력에 의해 환상 홈(510)에서의 저압 측의 측벽면에 대해 밀어붙여지는 힘에 기여하는 측면 측으로부터의 유효 수압면적보다도 좁게 되도록 구성되어 있다.

한편, 도 16∼도 18에 나타낸 영역(A)은, 실 링(100)이 밀봉 대상 유체에 의해 고압 측(H)으로부터 저압 측(L)을 향해 축선 방향으로 눌릴 때의 유효한 수압영역으로 된다. 또, 수압영역(A)의 전체 둘레에 걸친 면적이 축선 방향에 대한 유효한 수압면적으로 된다. 그리고, 도 16∼도 18에 나타낸 영역(BX)은, 실 링(100)이 밀봉 대상 유체에 의해 내주면 측으로부터 외주면 측을 향해 직경방향 외측으로 눌릴 때의 유효한 수압영역으로 된다. 왜냐하면, 상기와 같이, 제1 오목부(171)가 설치되어 있는 영역에 있어서는, 직경방향의 양측으로부터 유체압력이 작용해서, 실 링(100)에 대해 직경방향으로 가해지는 힘이 상쇄되기 때문이다. 한편, 수압영역(BX)의 전체 둘레에 걸친 면적이 직경방향에 대한 유효한 수압면적으로 된다.

따라서, 실 링(100)의 양측에 차압이 생겼을 때에, 실 링(100)에 대한 유효한 수압영역(수압면적)은, 축선 방향보다도 직경방향 외측으로 향하는 방향 쪽이 작아진다. 그 때문에, 실 링(100)에서의 볼록부(160)의 외주면을, 보다 확실하게 축구멍 내주면에 대해 슬라이딩시킬 수가 있다. 이에 의해, 축(500)과 하우징(600) 사이의 환상 간극의 대소에 관계없이, 슬라이딩 부분의 면적을 안정시킬 수가 있다. 따라서, 밀봉성의 안정화를 도모할 수가 있다. 또, 실 링(100)의 외주면 중 볼록부(160)의 부분을 보다 확실하게 슬라이딩시킴으로써, 슬라이딩 저항을 저감시켜, 회전 토크를 저감시킬 수가 있다. 더욱이, 실 링(100)은 외주면 측이 슬라이딩하기 때문에, 환상 홈의 측벽면과의 사이에서 슬라이딩하는 실 링인 경우에 비해, 밀봉 대상 유체에 의한 윤활막(여기서는 유막)이 형성되기 쉽게 되어, 더 한층 슬라이딩 토크를 저감시킬 수가 있다. 이는, 실 링(100)의 외주면과 축구멍 내주면과의 사이에서 슬라이딩하는 경우에는, 이들 사이의 미소 간극 부분에서 쐐기 효과가 발휘되기 때문이다.

또, 본 실시예에 있어서는, 제1 오목부(171) 및 제2 오목부(172)는, 이음매부(110) 부근을 제외하고 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있다. 이와 같이, 본 실시예에 있어서는, 실 링(100)의 외주면의 넓은 범위에 걸쳐 제1 오목부(171) 및 제2 오목부(172)를 설치함으로써, 실 링(100)과 하우징(600)의 축구멍의 내주면과의 슬라이딩 면적을 가급적 좁게 할 수 있어, 슬라이딩 토크를 극히 경감시킬 수가 있다.

더욱이, 본 실시예에 따른 실 링(100)의 외주면에 형성되어 있는 볼록부(160)는, 고압 측(H)과 저압 측(L)으로 교대로 위치가 변화하면서 둘레방향을 향해 신장하도록 형성되어 있다. 그 때문에, 하우징(600)의 축 구멍에 대해 실 링(100)의 외주면이 슬라이딩하는 위치가, 고압 측(H)이나 저압 측(L)에 치우쳐 버리는 일은 없다. 따라서, 실 링(100)이 환상 홈(510) 내에서 기울어져 버리는 것을 억제할 수 있고, 실 링(100)의 장착상태를 안정화시킬 수가 있다. 한편, 본 실시예에서는, 볼록부(160)는 폭방향의 양 단면의 위치까지 이르도록, 고압 측(H)과 저압 측(L)으로 교대로 위치가 변화하면서 둘레방향을 향해 신장하도록 형성되어 있다. 따라서, 하우징(600)의 축 구멍에 대해 실 링(100)의 외주면이 슬라이딩하는 위치가, 고압 측(H)이나 저압 측(L)으로 치우쳐 버리는 것을, 효과적으로 억제할 수가 있다.

한편, 본 실시예에 있어서는, 볼록부(160)가 둘레방향을 향해 사행(蛇行)하는 파형 모양으로 되도록 구성되어 있는 경우를 나타냈다. 그러나, 볼록부에 대해서는, 둘레방향을 향해 직사각형 모양의 파형 모양으로 되도록 구성하거나, 둘레방향을 향해 삼각형 모양의 파형 모양으로 되도록 구성하거나 할 수도 있다.

100 실 링
110 연결부
111a 제1 감합 볼록부
111b 제2 감합 볼록부
112a 제1 감합 오목부
112b 제2 감합 오목부
120, 150, 160 볼록부
121 리브
130, 140 오목부
171 제1 오목부
172 제2 오목부
500 축
510 환상 홈
600 하우징

Claims

축의 외주에 형성된 환상 홈에 장착되어, 상대적으로 회전하는 상기 축과 하우징 사이의 환상 간극을 밀봉해서, 유체압력이 변화하도록 구성된 밀봉 대상 영역의 유체압력을 보유지지하는 실 링으로서,
상기 환상 홈에서의 저압 측의 측벽면에 밀착하고, 또한 상기 하우징에서의 상기 축이 삽통되는 축구멍의 내주면에 대해 슬라이딩하는 실 링에 있어서,
외주면 측에는, 둘레방향으로 신장하는 한 쌍의 오목부가 폭방향의 양측에 설치되어 있고,
이들 한 쌍의 오목부의 사이에 위치하는 볼록부에서의 한쪽 측의 측면으로부터 실 링에서의 다른쪽 측의 측면까지의 거리, 및 상기 볼록부에서의 다른쪽 측의 측면으로부터 실 링에서의 한쪽 측의 측면까지의 거리가, 실 링에서의 내주면으로부터 상기 볼록부의 외주면까지의 거리보다도 짧게 설정됨으로써,
상기 유체압력에 의해 상기 축구멍의 내주면에 대해 밀어붙여지는 힘에 기여하는 내주면 측으로부터의 유효 수압면적의 쪽이, 상기 유체압력에 의해 상기 환상 홈에서의 저압 측의 측벽면에 대해 밀어붙여지는 힘에 기여하는 측면 측으로부터의 유효 수압면적보다도 좁게 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 실 링.
축의 외주에 형성된 환상 홈에 장착되어, 상대적으로 회전하는 상기 축과 하우징 사이의 환상 간극을 밀봉해서, 유체압력이 변화하도록 구성된 밀봉 대상 영역의 유체압력을 보유지지하는 실 링으로서,
상기 환상 홈에서의 저압 측의 측벽면에 밀착하고, 또한 상기 하우징에서의 상기 축이 삽통되는 축구멍의 내주면에 대해 슬라이딩하는 실 링에 있어서,
외주면 측에는,
폭방향의 중앙에 설치되고, 둘레방향으로 신장하는 오목부와,
그 오목부를 개재시켜 양측에 설치되고, 상기 축구멍의 내주면에 대해 슬라이딩하는 한 쌍의 볼록부를 가짐과 더불어,
내주면 측으로부터 상기 오목부의 저면에 이르도록 설치되고, 또한 내주면 측으로부터 밀봉 대상 유체를 상기 오목부 내로 도입 가능하게 하는 관통구멍을 가짐으로써,
상기 유체압력에 의해 상기 축구멍의 내주면에 대해 밀어붙여지는 힘에 기여하는 내주면 측으로부터의 유효 수압면적의 쪽이, 상기 유체압력에 의해 상기 환상 홈에서의 저압 측의 측벽면에 대해 밀어붙여지는 힘에 기여하는 측면 측으로부터의 유효 수압면적보다도 좁게 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 실 링.
축의 외주에 형성된 환상 홈에 장착되어, 상대적으로 회전하는 상기 축과 하우징 사이의 환상 간극을 밀봉해서, 유체압력이 변화하도록 구성된 밀봉 대상 영역의 유체압력을 보유지지하는 실 링으로서,
상기 환상 홈에서의 저압 측의 측벽면에 밀착하고, 또한 상기 하우징에서의 상기 축이 삽통되는 축구멍의 내주면에 대해 슬라이딩하는 실 링에 있어서,
상기 축구멍의 내주면에 대해 슬라이딩하는 부분이, 고압 측과 저압 측으로 교대로 위치가 변화하면서 둘레방향을 향해 신장하도록 형성된 볼록부에 의해 구성됨으로써,
상기 유체압력에 의해 상기 축구멍의 내주면에 대해 밀어붙여지는 힘에 기여하는 내주면 측으로부터의 유효 수압면적의 쪽이, 상기 유체압력에 의해 상기 환상 홈에서의 저압 측의 측벽면에 대해 밀어붙여지는 힘에 기여하는 측면 측으로부터의 유효 수압면적보다도 좁게 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 실 링.