WO2011105513A1 - シールリング - Google Patents

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WO2011105513A1
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seal ring
sealed
fluid
annular groove
shaft
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English (en)
French (fr)
Inventor
渡部浩二
Original Assignee
Nok株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/44—Free-space packings
    • F16J15/441—Free-space packings with floating ring

Definitions

  • the present invention relates to a seal ring that seals an annular gap between two members that are rotatable relative to each other.
  • FIGS. 8A to 10C A seal ring according to a conventional example will be described with reference to FIGS. 8A to 10C.
  • 8A and 8B are schematic views showing a configuration of a seal ring according to Conventional Example 1
  • FIG. 8A is a view showing a part of a side surface of the seal ring
  • FIG. 8B is a CC sectional view of FIG. 8A.
  • 9A to 9C are schematic views showing the structure of a seal ring according to Conventional Example 2
  • FIG. 9A is a view showing a part of a side surface of the seal ring
  • FIG. 9B is a cross-sectional view taken along arrow D in FIG. 9A
  • FIG. FIG. 9B is an EE sectional view of FIG. 9A.
  • FIG. 10A and 10B are schematic views showing a configuration of a seal ring according to Conventional Example 3
  • FIG. 10A is a view showing a part of a side surface of the seal ring
  • FIG. 10B is a cross-sectional view taken along the line FF in FIG. 10A.
  • the seal ring 100a according to the conventional example 1 is provided with a groove 102a inclined in a conical shape on the sliding surface 101 (see Patent Document 1).
  • a wedge-shaped gap is formed between the side surface 31 of the annular groove 30 of the shaft 3 and the seal ring 100a.
  • the seal ring 100b according to Conventional Example 2 shown in FIGS. 9A to 9C is also configured to generate a wedge effect by providing a groove 102b having an inclined surface on the sliding surface 101, as in Conventional Example 1.
  • Patent Document 2 discloses a wedge effect by providing a groove 102b having an inclined surface on the sliding surface 101, as in Conventional Example 1.
  • the seal ring 100c according to Conventional Example 3 is provided with a screw-shaped notch groove 102c (see Patent Document 3).
  • P10 is increased by increasing the pressure in the gap (generation of dynamic pressure) by the fluid to be sealed flowing into the minute gap formed between the screw-shaped fine notch groove 102c and the side surface 31 (dynamic pressure generation). It is configured.
  • Patent Documents 4 to 7 Other various configurations have been proposed.
  • the wedge-shaped gap formed between the grooves 102a and 102b and the side surface 31 in the conventional examples 1 and 2 is the inner peripheral surface of the seal ring facing the region to be sealed (O). Since the opening 103 is large, the fluid to be sealed easily enters and leaves the gap. Therefore, there is a problem that a flow of the fluid to be sealed that escapes from the gap without contributing to the generation of dynamic pressure due to the wedge effect is likely to be formed, and the desired wedge effect may not be obtained.
  • the gap formed by the notch groove 102c and the side surface 31 in the conventional example 3 has no outlet on the downstream side in the flow direction of the fluid to be sealed, and the fluid to be sealed has entered. It is difficult to escape. This facilitates positive introduction of the fluid to be sealed into the sliding area of the sliding surface 101.
  • the length of the notch groove 102c is limited due to the restriction of the protruding gap G (the leakage increases when the groove 102c leads to the non-sealing target region (A), so that it exceeds the protruding gap G).
  • the groove 102c cannot be extended.
  • the amount of the fluid to be sealed that can be introduced is limited.
  • the fluid to be sealed flows substantially in the outer diameter direction, and slides from the tip of the groove 102c with the flow. It is introduced into the sliding area of the surface 101. For this reason, the sealing target fluid introduced into the sliding region is likely to leak from the protruding gap G to the non-sealing target region (A), and it may not be possible to reduce the sliding resistance as expected.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a seal ring capable of obtaining a torque reduction effect more stably.
  • the seal ring in the present invention comprises: A seal ring that seals an annular gap between a housing provided to be rotatable relative to each other and a shaft inserted through a shaft hole of the housing; It is attached to an annular groove provided on one surface of the housing or the shaft, and is pressed against the side surface of the annular groove and the other surface of the shaft hole or the shaft by the pressure of the fluid to be sealed. And In a seal ring in which a recess that is spaced from the side surface of the annular groove is formed in a sliding region with the side surface of the annular groove so as to generate a force that opposes a force pressed against the side surface of the annular groove by the action of the pressure.
  • the concave portion includes an arc-shaped portion extending along the circumferential direction inside the sliding region, and the arc-shaped portion from an end of the sliding region adjacent to the sealing target region to guide the sealing target fluid to the arc-shaped portion. And an introduction portion extending to an end portion on the upstream side in the flow direction of the fluid to be sealed.
  • the fluid to be sealed flows into one end of the arc-shaped portion through the introduction portion that opens the gap to the region to be sealed, and the other end of the arc-shaped portion along the arc-shaped portion extending in the circumferential direction inside the sliding region. That is, it flows toward the end opposite to the end connected to the introduction portion.
  • the other end of the arcuate portion terminates in the sliding area. Therefore, the pressure in the gap is increased by the fluid to be sealed that reaches the other end of the arcuate portion and has no place to go (generation of dynamic pressure), and the force for pulling the seal ring away from the side surface of the annular groove is increased. As a result, the fluid to be sealed is easily introduced into the sliding region, and the sliding resistance is reduced.
  • the concave portion of the seal ring in the present invention terminates by forming a flow along the circumferential direction in the fluid to be sealed that has flowed into the concave portion (arc-shaped portion).
  • the fluid to be sealed that flows in the concave portion is easily introduced into the sliding region from the end of the arc-shaped portion (tip of the concave portion) with a flow along the circumferential direction, and the fluid to be sealed to the sliding region is
  • the lubricating film can be formed stably. That is, since it is not introduced into the sliding region with a flow toward the non-sealing target region side, it is suppressed that the sealing target fluid introduced into the sliding region immediately leaks out to the non-sealing target region side. .
  • the depth of the concave portion may decrease as it goes in the flow direction of the fluid to be sealed. Furthermore, the arc-shaped portion may have a width that decreases in the flow direction of the fluid to be sealed.
  • the gap formed by the recess and the side surface of the annular groove is configured to gradually narrow in a wedge shape toward the downstream in the flow direction of the fluid to be sealed.
  • the introduction part extends while being inclined in the flow direction of the fluid to be sealed from the end of the sliding region toward the end of the arcuate part.
  • FIG. The schematic diagram which looked at the seal ring which concerns on Example 1 of this invention from the axial direction.
  • FIG. The schematic diagram which shows a part of side surface of a seal ring.
  • BB sectional drawing of FIG. 2A The typical cross section which shows the wearing state of a seal ring.
  • Sectional drawing of a step-shaped recessed part Sectional drawing of a curved-surface-shaped recessed part.
  • the schematic diagram which shows the structure of the recessed part of the seal ring which concerns on Example 2 of this invention.
  • the schematic diagram which shows the structure of the recessed part of the seal ring which concerns on Example 3 of this invention.
  • FIG. CC sectional drawing of FIG. 8A The figure which shows a part of side surface of the seal ring which concerns on the prior art example 2.
  • FIG. 9D is a cross-sectional view taken along arrow D in FIG. 9A.
  • EE sectional drawing of FIG. 9A The figure which shows a part of side surface of the seal ring which concerns on the prior art example 3.
  • FIGS. 1A to 4B are schematic views showing an overall configuration of a seal ring according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 1A is a schematic view (plan view) of the seal ring viewed from the axial direction
  • FIG. It is A arrow directional view of 1A, and has shown the partial cross section.
  • 2A and 2B are schematic views showing the configuration of the recess
  • FIG. 2A is a schematic view showing a part of a side surface of the seal ring
  • FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 2A.
  • FIG. 1A is a schematic view (plan view) of the seal ring viewed from the axial direction
  • FIG. It is A arrow directional view of 1A, and has shown the partial cross section.
  • 2A and 2B are schematic views showing the configuration of the recess
  • FIG. 2A is a schematic view showing a part of a side surface of the seal ring
  • FIG. 2B is
  • FIG. 3 is a schematic determination surface in a state where the seal ring according to the embodiment of the present invention is mounted.
  • 4A and 4B are schematic cross-sectional views illustrating a configuration of a modified example of the concave portion, in which FIG. 4A is a step-shaped concave portion and FIG. 4B is a cross-sectional view of the curved concave portion.
  • the seal ring 1 is an annular member provided with a separation portion S at one place on the circumference, such as tetrafluoroethylene (PTFE), polyetheretherketone (PEEK), and the like. It is comprised from the resin material.
  • PTFE tetrafluoroethylene
  • PEEK polyetheretherketone
  • the seal ring 1 seals the annular gap 4 between the shaft hole 20 of the housing 2 and the shaft 3 inserted into the shaft hole 20.
  • the seal ring 1 is a seal ring having a substantially rectangular cross section having side surfaces 10 and 12 perpendicular to the axis, and an outer peripheral surface 11 and an inner peripheral surface 13 parallel to the axis.
  • the seal ring 1 is attached to an annular groove 30 provided on the outer peripheral surface of the shaft 3, and the side surface 10 on the non-sealing target region side (A) is formed into the annular groove 30 by the action of the pressure P on the sealing target region side (O).
  • the outer peripheral surface 11 is in close contact with the inner peripheral surface 21 of the shaft hole 20.
  • the fluid to be sealed is, for example, lubricating oil, and in particular, an ATF in the case of an automatic transmission of an automobile.
  • the seal ring 1 has a recess 14 formed on the side surface 10 which is a sliding surface with the side surface 31 of the annular groove 30.
  • the concave portion 14 is provided in a sliding area of the side surface 10 with the side surface 31. A part of the sliding region is separated from the side surface 31 by the concave portion 14, so that the sliding area is reduced and a force (the seal ring 1 is moved from the side surface 31) against the force P ⁇ b> 1 pressed against the side surface 31 by the action of the pressure P. A force P2) is generated.
  • the seal ring 1 employs a conventionally known step cut shape as the separation portion S.
  • the separation portion S the convex portion provided at one end of the seal ring and the convex portion provided at the other end are combined with each other.
  • the separation part S is joined by the fitting of the convex part and the concave part, and an annular seal ring 1 is formed.
  • a sliding seal surface that is slidable in the circumferential direction is formed in the fitting portion of the separation portion S by contacting the side surface of the convex portion and the side surface of the concave portion.
  • a gap capable of absorbing a change in the circumferential length of the seal ring 1 is formed between the tip surface of the convex portion and the bottom surface of the concave portion.
  • separation part S it is not restricted to this, The various form which is a prior art is employable.
  • the recess 14 is a substantially L-shaped groove, and includes an arcuate portion 14a extending along the circumferential direction and an inner peripheral surface 13 of the sliding region from one end of the arcuate portion 14a. And an introduction portion 14b that extends to the boundary and opens in the inner peripheral surface 13 as well.
  • the arc length L of the concave arcuate portion 14a is 10 ° to the circumferential length of 360 ° of the seal ring 1 in consideration of the length for obtaining a desired dynamic pressure generation effect, the length of the separation portion S, and the like. The range is set to 170 °.
  • a plurality of the recesses 14 are arranged side by side along the circumferential direction of the side surface 10.
  • Such a recess 14 forms a gap that opens in the region to be sealed (O) between the seal ring 1 and the side surface 31 in the sliding region of the side surface 10.
  • the fluid to be sealed flows in the direction opposite to the direction in which the seal ring 1 rotates (arrow R) by the relative rotation of the housing 2 and the shaft 3.
  • the introduction part 14b is connected to the upstream end of the arcuate part 14a in the flow direction of the fluid to be sealed, and the fluid to be sealed flows from the introduction part 14b and flows in the arcuate part 14a in the circumferential direction.
  • the recess 14 (arc-shaped portion 14a) is configured such that the depth decreases as it goes in the flow direction of the fluid to be sealed.
  • the clearance gap formed between the recessed part 14 and the side surface 31 is formed so that it may narrow gradually in a wedge shape toward the downstream of the flow direction of the fluid to be sealed.
  • FIGS. 4A and 4B various forms can be adopted for the change in the depth of the recess 14 (arc-shaped portion 14a). That is, as shown to FIG. 4A, it is good also as a step-shaped bottom face from which a depth changes to a step shape. Moreover, as shown to FIG. 4B, it is good also as a curved-surface-shaped bottom surface from which depth changes to curve shape. Although not shown, the depth may be changed by combining a plurality of surfaces having different inclination angles.
  • the pressure in the gap is increased by the fluid to be sealed that reaches the other end of the arcuate portion 14a and has no place to go (generation of dynamic pressure), and the force P2 that pulls the seal ring 1 away from the annular groove side surface 31 is increased.
  • the fluid to be sealed is introduced into the sliding region, and a lubricating film is formed by the fluid to be sealed between the side surface 10 of the seal ring 1 and the side surface 31 of the annular groove 30, and the sliding resistance is reduced.
  • the concave portion 14 terminates by forming a flow along the circumferential direction in the fluid to be sealed that has flowed into the concave portion 14 (arc-shaped portion 14a).
  • the fluid to be sealed flowing in the recess 14 is easily introduced into the sliding region from the end of the arcuate portion 14a with a flow along the circumferential direction, and the lubricating film by the fluid to be sealed on the sliding region Can be formed stably. That is, since it is not introduced into the sliding region with a flow toward the non-sealing target region (A), the fluid to be sealed introduced into the sliding region immediately leaks to the non-sealing target region (A) side. This is suppressed.
  • the gap formed between the recess 14 and the side surface 31 is configured to gradually narrow in a wedge shape toward the downstream in the flow direction of the fluid to be sealed. 14b) A wedge effect is generated in the fluid to be sealed flowing in the inside, and the force P2 for separating the seal ring 1 from the annular groove side surface 31 can be generated more stably.
  • the torque reduction effect can be obtained more stably. Further, since the torque reduction effect is stabilized, it is possible to stably obtain the effect of suppressing sliding heat generation, and use under further high PV conditions is possible. Further, since the formation of the lubricating film by the fluid to be sealed is stabilized, it is possible to use a lightweight soft material as the material of the shaft and the housing, which can contribute to the weight reduction of the target device.
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a configuration of a recess of the seal ring according to the second embodiment.
  • first embodiment Only differences from the first embodiment will be described, and descriptions of common configurations will be omitted.
  • the seal ring according to the second embodiment is configured such that the width of the arcuate portion 14a ′ decreases as it goes in the flow direction of the fluid to be sealed. That is, the radial width d on one end side that becomes the entrance of the arcuate portion 14a ′ is wide, and the radial width c on the other end side is narrow.
  • a wedge effect due to the fluid to be sealed flowing in the recess 14 (arc-shaped portion 14b) is likely to be generated, and the force P2 for pulling the seal ring 1 away from the annular groove side surface 31 can be stably generated. Can do.
  • the flow of the fluid to be sealed is concentrated toward the end of the arcuate portion 14a ′, and the introduction of the fluid to be sealed into the sliding region around the end of the arcuate portion 14a ′ and the formation of the lubricating film are promoted. Is done.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating the configuration of the recess of the seal ring according to the third embodiment. Here, only differences from the above embodiment will be described, and descriptions of common configurations will be omitted.
  • the seal ring according to the third embodiment includes a second recess 14 ′ having a configuration that is symmetrical with respect to the first recess 14 in the circumferential direction.
  • the second recess 14 ′ is different from the first recess 14 in the position where the introduction portion 14 b is provided.
  • the change in the depth of the groove has a symmetrical configuration opposite to that of the first recess 14. That is, the second recess 14 ′ is configured to generate dynamic pressure (wedge effect) when the flow direction of the fluid to be sealed is opposite to that of the first recess 14. Therefore, according to the seal ring according to the present embodiment, it is possible to obtain the dynamic pressure generation effect due to the concave portion regardless of the relative rotation between the housing 2 and the shaft 3.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating the configuration of the recess of the seal ring according to the fourth embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating the configuration of the recess of the seal ring according to the fourth embodiment.
  • the introduction part 14b ′ of the recess 14 is inclined in the flow direction of the fluid to be sealed from the end of the sliding region toward the end of the arcuate part 14a. It is provided to extend. Thereby, the inflow of the fluid to be sealed into the introduction portion 14b ′ becomes smooth, and the dynamic pressure (wedge effect) by the concave portion 14 can be generated more stably.
  • Seal ring 10 Side surface (sliding surface) DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Outer peripheral surface 12 Side surface 13 Inner peripheral surface 14 Recessed part 14a Arc-shaped part 14b Introduction part 2 Housing 20 Axis hole 21 Inner peripheral surface 3 Axis 30 Ring groove 31 Side face 4 Ring gap

Abstract

　トルク低減効果をより安定して得ることが可能なシールリングを提供する。互いに相対回転自在に設けられたハウジングと該ハウジングの軸孔に挿通された軸との間の環状隙間を密封するシールリングであって、軸に設けられた環状溝に装着され、密封対象流体の圧力によって環状溝の側面と軸孔の内周面にそれぞれ押し付けられるように構成されるとともに、圧力の作用によって環状溝の側面に押し付ける力に抗する力を生じるように、環状溝の側面との摺動領域に環状溝の側面から離間する凹部１４を形成されたシールリングにおいて、凹部１４は、摺動領域の内側を周方向に沿って延びる円弧状部１４ａと、該円弧状部１４ａまで密封対象流体を導くべく密封対象領域（Ｏ）に隣接する摺動領域の端から円弧状部１４ａにおける密封対象流体の流動方向上流側の端部まで延びる導入部１４ｂと、を有することを特徴とする。

Description

シールリング
　本発明は、互いに相対回転自在な２部材間の環状隙間を密封するシールリングに関するものである。
　互いに相対回転自在な２部材間の環状隙間をシールリングによって密封する場合、２部材の相対回転時におけるシールリングと２部材との摺動が問題となる。かかる摺動によって生じるトルクを低減させるために、摺動面に溝（凹部）を設けたシールリングが知られている。
　図８Ａ～図１０Ｃを参照して、従来例に係るシールリングについて説明する。図８Ａ及び図８Ｂは従来例１に係るシールリングの構成を示す模式図であり、図８Ａはシールリングの側面の一部を示す図、図８Ｂは図８ＡのＣＣ断面図である。図９Ａ～図９Ｃは従来例２に係るシールリングの構成を示す模式図であり、図９Ａはシールリングの側面の一部を示す図、図９Ｂは図９ＡのＤ矢視断面図、図９Ｃは図９ＡのＥＥ断面図である。図１０Ａ及び図１０Ｂは従来例３に係るシールリングの構成を示す模式図であり、図１０Ａはシールリングの側面の一部を示す図、図１０Ｂは図１０ＡのＦＦ断面図である。
　図８Ａ及び図８Ｂに示す従来例１に係るシールリング１００ａでは、摺動面１０１に円錐状に傾斜のついた溝１０２ａを設けている（特許文献１参照）。溝１０２ａに傾斜をつけることにより、軸３の環状溝３０の側面３１とシールリング１００ａとの間にくさび状の隙間が形成される。かかる隙間に油等の密封対象流体が流入することでいわゆるくさび効果が発生し、シールリング１００ａを側面３１に押し付ける力（Ｐ２０＋Ｐ３０）に抗する力（Ｐ１０）が高められ、シールリング１００ａと側面３１との間の摺動抵抗が低減される。
　図９Ａ～図９Ｃに示す従来例２に係るシールリング１００ｂも、従来例１と同様、傾斜面を有する溝１０２ｂを摺動面１０１に設けることで、くさび効果を発生させる構成となっている（特許文献２参照）。
　図１０Ａ及び図１０Ｂに示す従来例３に係るシールリング１００ｃでは、ネジ状の切欠き溝１０２ｃを設けている（特許文献３参照）。ネジ状の細かい切欠き溝１０２ｃと側面３１との間に形成される微小な隙間に密封対象流体が流れ込むことで隙間内での圧力が高まることにより（動圧の発生）、Ｐ１０が高められるように構成されている。
　その他にも種々の構成が提案されている（特許文献４～７）。
　図８Ａ～図９Ｃに示すように、上記従来例１、２における溝１０２ａ、１０２ｂと側面３１との間に形成されるくさび状隙間は、密封対象領域（Ｏ）に面するシールリング内周面１０３に大きく開口しているため、隙間に対して密封対象流体が出入りし易くなっている。そのため、くさび効果による動圧の発生に寄与せずに隙間から逃げてしまう密封対象流体の流れが形成され易く、所望のくさび効果が得られない場合が生じ易いという課題がある。
　また、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、上記従来例３における切欠き溝１０２ｃと側面３１によって形成される隙間は、密封対象流体の流動方向下流側に出口がなく、侵入した密封対象流体が逃げ難くい構成となっている。これにより、密封対象流体を摺動面１０１の摺動領域に積極的に導入し易くなっている。しかし、はみ出し隙間Ｇの制約から切欠き溝１０２ｃの長さに限界があるため（溝１０２ｃが非密封対象領域（Ａ）に通じてしまうと漏れが増大してしまうため、はみ出し隙間Ｇを越えて溝１０２ｃを延ばすことができない。）、導入できる密封対象流体の量は限定的なものとなってしまう。
　また、切欠き溝１０２ｃは、摺動面１０１の外周側に向かって延びているため、密封対象流体は、略外径方向に向かって流動し、その流れを伴って溝１０２ｃの先端から摺動面１０１の摺動領域に導入される。そのため、摺動領域に導入された密封対象流体がはみ出し隙間Ｇから非密封対象領域（Ａ）側に漏れ出易く、思うような摺動抵抗の低減を図ることができないことがある。
ＷＯ２００４／０９０３９０ 特開平９－２１０２１１号公報 実開平３－８８０６２号公報 特開２０００－３１０３３６号公報 特開２００６－３４２８８９号公報 特開２００８－２７５０５２号公報 実開平５－６１５６６号公報
　本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、トルク低減効果をより安定して得ることが可能なシールリングを提供することにある。
　上記目的を達成するために、本発明におけるシールリングは、
　互いに相対回転自在に設けられたハウジングと該ハウジングの軸孔に挿通された軸との間の環状隙間を密封するシールリングであって、
　前記ハウジングまたは前記軸のうちの一方の表面に設けられた環状溝に装着され、密封対象流体の圧力によって前記環状溝の側面と前記軸孔または前記軸のうちの他方の表面にそれぞれ押し付けられるように構成されるとともに、
　前記圧力の作用によって前記環状溝の側面に押し付ける力に抗する力を生じるように、前記環状溝の側面との摺動領域に前記環状溝の側面から離間する凹部を形成されたシールリングにおいて、
　前記凹部は、前記摺動領域の内側を周方向に沿って延びる円弧状部と、該円弧状部まで密封対象流体を導くべく密封対象領域に隣接する前記摺動領域の端から前記円弧状部における密封対象流体の流動方向上流側の端部まで延びる導入部と、を有することを特徴とする。
　本発明によれば、凹部と環状溝の側面とによって形成される隙間に密封対象流体が流入することにより、シールリングを環状溝の側面に押し付ける力に抗する力（シールリングを環状溝側面から引き離す力）が発生する。
　密封対象流体は、上記隙間を密封対象領域に開口する導入部を介して円弧状部の一端に流入し、摺動領域の内側を周方向に延びる円弧状部に沿って円弧状部の他端（すなわち、導入部につながる端部とは反対の端部）に向かって流動する。円弧状部の他端は摺動領域内で終端している。そのため、円弧状部の他端まで達して行き場のなくなった密封対象流体により隙間内の圧力が高まり（動圧の発生）、シールリングを環状溝側面から引き離す力が高められる。これにより、摺動領域に密封対象流体が導入され易くなり、摺動抵抗の低減が図られる。
　本発明におけるシールリングの凹部は、凹部（円弧状部）に流入した密封対象流体に周方向に沿った流れを形成して終端する。これにより、凹部内を流動する密封対象流体は、周方向に沿った流れを伴って円弧状部の終端（凹部先端）から摺動領域に導入され易くなり、摺動領域への密封対象流体による潤滑膜を安定して形成することが可能となる。すなわち、非密封対象領域側に向かう流れを伴って摺動領域に導入されないので、摺動領域に導入された密封対象流体が直ぐに非密封対象領域側へ漏れ出てしまうようなことが抑制される。
　前記凹部は、密封対象流体の流動方向に向かうにつれて深さが減少するとよい。さらに、前記円弧状部は、密封対象流体の流動方向に向かうにつれて幅が減少するとよい。
　これによれば、凹部と環状溝の側面とによって形成される隙間が、密封対象流体の流動方向の下流に向かってくさび状に徐々に狭まるように構成される。これにより、凹部内を流動する密封対象流体にくさび効果が発生し、シールリングを環状溝側面から引き離す力をより安定的に発生させることが可能となる。
　前記導入部は、前記摺動領域の端から前記円弧状部の前記端部に向かって密封対象流体の流動方向に傾いて延びるとよい。
　これにより、密封対象流体の導入部への流入がスムーズとなり、凹部による動圧の発生を安定させることができる。
　本発明によれば、トルク低減効果をより安定して得ることが可能となる。
本発明の実施例１に係るシールリングを軸方向から見た模式図。 図１ＡのＡ矢視図。 シールリングの側面の一部を示す模式図。 図２ＡのＢＢ断面図。 シールリングの装着状態を示す模式的断面面。 段差状凹部の断面図。 曲面状凹部の断面図。 本発明の実施例２に係るシールリングの凹部の構成を示す模式図。 本発明の実施例３に係るシールリングの凹部の構成を示す模式図。 本発明の実施例４に係るシールリングの凹部の構成を示す模式図。 従来例１に係るシールリングの側面の一部を示す図。 図８ＡのＣＣ断面図。 従来例２に係るシールリングの側面の一部を示す図。 図９ＡのＤ矢視断面図。 図９ＡのＥＥ断面図。 従来例３に係るシールリングの側面の一部を示す図。 図１０ＡのＦＦ断面図。
　以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
　（実施例１）
　図１Ａ～図４Ｂを参照して本発明の実施例１に係るシールリングについて説明する。図１Ａ及び図１Ｂは、本発明の実施例１に係るシールリングの全体構成を示す模式図であり、図１Ａはシールリングを軸方向から見た模式図（平面図）、図１Ｂは、図１ＡのＡ矢視図であり、一部断面を示している。図２Ａ及び図２Ｂは、凹部の構成を示す模式図であり、図２Ａはシールリングの側面の一部を示す模式図、図２Ｂは図２ＡのＢＢ断面図である。図３は、本発明の実施例に係るシールリングの装着状態における模式的判断面である。図４Ａ及び図４Ｂは、凹部の変形例の構成を示す模式的断面図であり、図４Ａは段差状凹部、図４Ｂは曲面状凹部の断面図である。
　＜シールリングの概略構成＞
　図１Ａ及び図１Ｂに示すように、シールリング１は、円周上の一箇所に分離部Ｓが設けられた環状部材であり、四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の樹脂材から構成されている。
　図３に示すように、シールリング１は、ハウジング２の軸孔２０と該軸穴２０に挿入される軸３との間の環状隙間４を密封する。シールリング１は、軸に垂直な側面１０、１２と、軸に平行な外周面１１及び内周面１３とを有する、断面略矩形のシールリングである。シールリング１は、軸３の外周面に設けられた環状溝３０に装着され、密封対象領域側（Ｏ）の圧力Ｐの作用により、非密封対象領域側（Ａ）の側面１０が環状溝３０の側面３１に密着し、外周面１１が軸孔２０の内周面２１に密着する。また、ハウジング２と軸３とが相対回転を生じると、側面１０が環状溝３０の側面３１に対して摺動する。これにより、密封対象領域側（Ｏ）に存在する密封対象流体の非密封対象領域（Ａ）への漏れを防いでいる。なお、密封対象流体は、例えば潤滑油であり、特に自動車の自動変速機の場合はＡＴＦである。
　図２Ａ及び図２Ｂに示すように、本実施例に係るシールリング１は、環状溝３０の側面３１との摺動面である側面１０に凹部１４が形成されている。凹部１４は、側面１０における側面３１との摺動領域に設けられている。凹部１４によって摺動領域の一部が側面３１から離間することにより、摺動面積が低減されるとともに、圧力Ｐの作用によって側面３１に押し付ける力Ｐ１に抗する力（シールリング１を側面３１から引き離す力）Ｐ２を生じるように構成されている。
　図１Ａ及び図１Ｂに示すように、本実施例に係るシールリング１では、分離部Ｓとして、従来から知られるステップカット形状を採用している。すなわち、分離部Ｓにおいて、シールリングの一方の端部に設けられた凸部と他方の端部に設けられた凸部とが互いに組み合わされるように構成されている。この凸部と凹部の嵌合によって分離部Ｓが結合され、円環状のシールリング１が形成される。分離部Ｓの嵌合部には、凸部の側面と凹部の側面が当接することにより、周方向に摺動可能な摺動シール面が形成される。また、凸部の先端面と凹部の底面との間に、シールリング１の周長変化を吸収可能な隙間が形成される。なお、分離部Ｓの形態としてはこれに限られるものではなく、従来技術である種々の形態を採用することができる。
　＜凹部の構成＞
　図２Ａに示すように、凹部１４は、略Ｌ字状の溝であり、周方向に沿って延びる円弧状部１４ａと、該円弧状部１４ａの一端から摺動領域の内周面１３との境まで延びて内周面１３にも開口する導入部１４ｂと、を有している。凹円弧状部１４ａの円弧長Ｌは、所望の動圧発生効果を得るための長さや分離部Ｓの長さ等を考慮して、シールリング１の周長の３６０°に対して１０°～１７０°となるような範囲で設定される。凹部１４は、図１Ａに示すように、側面１０の周方向に沿って複数並べて配置される。
　このような凹部１４により、側面１０の摺動領域においてシールリング１と側面３１との間に密封対象領域（Ｏ）に開口する隙間が形成される。密封対象流体は、ハウジング２と軸３の相対回転によってシールリング１が回転する方向（矢印Ｒ）とは逆方向に流動する。導入部１４ｂは、円弧状部１４ａにおける密封対象流体の流動方向上流側の端部とつながっており、密封対象流体は、導入部１４ｂから流入し円弧状部１４ａ内を周方向に流動する。
　図２Ｂに示すように、凹部１４（円弧状部１４ａ）は、密封対象流体の流動方向に向かうにつれて深さが減少するように構成されている。これにより、凹部１４と側面３１との間に形成される隙間は、密封対象流体の流動方向の下流に向かってくさび状に徐々に狭まるように形成される。
　なお、図４Ａ及び図４Ｂに示す変形例のように、凹部１４（円弧状部１４ａ）の深さの変化は種々の形態を採用することができる。すなわち、図４Ａに示すように、深さがステップ状に変化する段差状の底面としてもよい。また、図４Ｂに示すように、深さが曲線状に変化する曲面状の底面としてもよい。また、図示は省略するが、傾斜角度の異なる複数の面を組み合わせて深さを変化させるようにしてもよい。
　＜本実施例の優れた点＞
　密封対象領域（Ｏ）内を流動する密封対象流体の一部は、内周面１３に開口する導入部１４ｂを介して、凹部１４と側面３１との間に形成される隙間に流入する。密封対象流体は、周方向に延びる円弧状部１４ａの一端から他端まで周方向に沿って流動する。円弧状部１４ａの他端（密封対象流体の流動方向下流側の端部）は側面１０における摺動領域の内側で終端している。そのため、円弧状部１４ａの他端まで達して行き場のなくなった密封対象流体により隙間内の圧力が高まり（動圧の発生）、シールリング１を環状溝側面３１から引き離す力Ｐ２が高められる。これにより、摺動領域に密封対象流体が導入されシールリング１の側面１０と環状溝３０の側面３１との間に密封対象流体による潤滑膜が形成され、摺動抵抗の低減が図られる。
　凹部１４は、凹部１４（円弧状部１４ａ）に流入した密封対象流体に周方向に沿った流れを形成して終端する。これにより、凹部１４内を流動する密封対象流体は、周方向に沿った流れを伴って円弧状部１４ａの終端から摺動領域に導入され易くなり、摺動領域への密封対象流体による潤滑膜を安定して形成することが可能となる。すなわち、非密封対象領域（Ａ）側に向かう流れを伴って摺動領域に導入されないので、摺動領域に導入された密封対象流体が直ぐに非密封対象領域（Ａ）側へ漏れ出てしまうようなことが抑制される。
　また、凹部１４と側面３１との間に形成される隙間が、密封対象流体の流動方向の下流に向かってくさび状に徐々に狭まるように構成されており、これにより、凹部１４（円弧状部１４ｂ）内を流動する密封対象流体にくさび効果が発生し、シールリング１を環状溝側面３１から引き離す力Ｐ２をより安定的に発生させることが可能となる。
　したがって、本実施例によれば、トルク低減効果をより安定して得ることが可能となる。また、トルク低減効果が安定することにより、摺動発熱の抑制効果を安定して得ることが可能となり、さらなる高ＰＶ条件下での使用が可能となる。また、密封対象流体による潤滑膜の形成が安定することにより、軸やハウジングの材質として軽量の軟質材を使用することも可能となり、対象装置の軽量化に寄与することもできる。
　（実施例２）
　図５を参照して、本発明の実施例２に係るシールリングについて説明する。図５は、実施例２に係るシールリングの凹部の構成を示す模式図である。ここでは、実施例１と異なる点についてのみ説明し、共通する構成についての説明は省略する。
　図５に示すように、実施例２に係るシールリングは、円弧状部１４ａ´の幅が、密封対象流体の流動方向に向かうにつれて減少するように構成されている。すなわち、円弧状部１４ａ´の入口となる一方の端部側の径方向の幅ｄを広く、他方の端部側の径方向の幅ｃを狭く構成されている。これにより、凹部１４（円弧状部１４ｂ）内を流動する密封対象流体によるくさび効果（動圧）が発生し易くなり、シールリング１を環状溝側面３１から引き離す力Ｐ２を安定的に発生させることができる。また、密封対象流体の流動が円弧状部１４ａ´の終端に向かって集中するようになり、円弧状部１４ａ´の終端周辺における摺動領域への密封対象流体の導入、潤滑膜の形成が促進される。
　（実施例３）
　図６を参照して、本発明の実施例３に係るシールリングについて説明する。図６は、実施例３に係るシールリングの凹部の構成を示す模式図である。ここでは、上記実施例と異なる点についてのみ説明し、共通する構成についての説明は省略する。
　図６に示すように、実施例３に係るシールリングは、第１の凹部１４に対して周方向に対称的な構成の第２の凹部１４´を備えている。第２の凹部１４´は、導入部１４ｂが設けられる位置が第１の凹部１４とは異なっている。また、溝の深さの変化も第１の凹部１４とは逆の対称的な構成となっている。すなわち、第２の凹部１４´は、第１の凹部１４とは密封対象流体の流動方向が逆の場合に、動圧（くさび効果）が発生する構成となっている。したがって、本実施例に係るシールリングによれば、ハウジング２と軸３との相対回転がいずれの方向であっても、凹部による動圧発生効果を得ることが可能となる。
　（実施例４）
　図７を参照して、本発明の実施例４に係るシールリングについて説明する。図７は、実施例４に係るシールリングの凹部の構成を示す模式図である。ここでは、上記実施例と異なる点についてのみ説明し、共通する構成についての説明は省略する。
　図７に示すように、実施例４に係るシールリングは、凹部１４の導入部１４ｂ´が、摺動領域の端から円弧状部１４ａの端部に向かって、密封対象流体の流動方向に傾いて延びるように設けられている。これにより、密封対象流体の導入部１４ｂ´への流入がスムーズとなり、凹部１４による動圧（くさび効果）をより安定して発生させることが可能となる。
　（その他）
　上記各実施例では、シールリング１が軸３の外周面に設けられた環状溝３０に装着される構成について説明したが、ハウジング２の軸孔２０の内周面２１に設けられた環状溝に装着され、軸３の外周面と摺動して環状隙間４を密封する構成であってもよい。
　また、上記各実施例は、可能な限り互いに組み合わせることができる。
　１   シールリング
　１０ 側面（摺動面）
　１１ 外周面
　１２ 側面
　１３ 内周面
　１４ 凹部
　１４ａ      円弧状部
　１４ｂ      導入部
　２   ハウジング
　２０ 軸孔
　２１ 内周面
　３   軸
　３０ 環状溝
　３１ 側面
　４   環状隙間

Claims (4)

  1. 　互いに相対回転自在に設けられたハウジングと該ハウジングの軸孔に挿通された軸との間の環状隙間を密封するシールリングであって、
    　前記ハウジングまたは前記軸のうちの一方の表面に設けられた環状溝に装着され、密封対象流体の圧力によって前記環状溝の側面と前記軸孔または前記軸のうちの他方の表面にそれぞれ押し付けられるように構成されるとともに、
    　前記圧力の作用によって前記環状溝の側面に押し付ける力に抗する力を生じるように、前記環状溝の側面との摺動領域に前記環状溝の側面から離間する凹部を形成されたシールリングにおいて、
    　前記凹部は、前記摺動領域の内側を周方向に沿って延びる円弧状部と、該円弧状部まで密封対象流体を導くべく密封対象領域に隣接する前記摺動領域の端から前記円弧状部における密封対象流体の流動方向上流側の端部まで延びる導入部と、を有することを特徴とするシールリング。
  2. 　前記凹部は、密封対象流体の流動方向に向かうにつれて深さが減少することを特徴とする請求項１に記載のシールリング。
  3. 　前記円弧状部は、密封対象流体の流動方向に向かうにつれて幅が減少す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。
  4. 　前記導入部は、前記摺動領域の端から前記円弧状部の前記端部に向かって密封対象流体の流動方向に傾いて延びることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のシールリング。
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