WO2015198807A1

WO2015198807A1 - 密封装置

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Publication number: WO2015198807A1
Application number: PCT/JP2015/065939
Authority: WO
Inventors: 浩二渡部; 勝好佐久間
Original assignee: Nok株式会社
Priority date: 2014-06-25
Filing date: 2015-06-02
Publication date: 2015-12-30
Also published as: US9856984B2; EP3163131A1; JP6314689B2; KR20170007437A; EP3163131A4; US20170138483A1; JP2016008685A; CN106662250A

Abstract

　相対的に回転する軸と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密封装置において、シール性と装着性に優れる密封装置を提供する。　軸（２０）の外周面に固定される第１円筒部（２０１）と、第１円筒部（２０１）から径方向外側に延びる第１フランジ部（２０２）とが設けられた第１環状部材（２００）と、第１円筒部（２０１）の外周面に固定される第２円筒部（３０１）と、第２円筒部（３０１）から径方向外側に延びる第２フランジ部（３０２）とが設けられた第２環状部材（３００）と、第１フランジ部（２０２）と第２フランジ部（３０２）との間に配置された、樹脂製の無端状のシールリングであって、ハウジング（３０）の軸孔との間、及び、第１フランジ部（２０２）と第２フランジ部（３０２）のうちの低圧側の一方との間を封止するシールリング（４００）と、を備える。

Description

密封装置

　本発明は、相対的に回転する軸と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密封装置に関する。

　従来、自動車用の自動変速機（ＡＴ）や無段変速機（ＣＶＴ）においては、油圧を保持するために、相対的に回転する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する樹脂製のシールリングが用いられている。この種類のシールリングは、軸の外周側に設けられた環状溝に組み付けられることがある。ここで、樹脂製のシールリングが合口部を有さない無端状のものである場合、当該シールリングを環状溝に組み付ける際には、シールリングを径方向に拡大させながら軸上を環状溝の位置まで移動させた後に、径方向に縮小させる矯正が必要になることがある。このように、無端状のシールリングは環状溝への装着性が劣るため、近年においては、合口部を有するシールリングが広く用いられている。合口部の形状としては、密封対象流体の漏れを効果的に抑制するために種々の形状が提案されているが、何れの形状においても密封対象流体の漏れが僅かながら生じることがある。

　ところで、軸の環状溝に装着されるシールリングにおいて、シールリングの側面に凹部を設けることにより、当該側面と環状溝の側面との間の摺動抵抗を低減させる技術が知られている（特許文献１参照）。ここで、摺動抵抗が効果的に低減されるためには、シールリングの側面が摺動する相手側の面の表面粗さが小さいことが望ましい。しかしながら、環状溝の側面の表面粗さを小さくする加工は一般に困難であるため、このようなシールリングが、側面の表面粗さが不十分な環状溝に使用されることがあった。この場合には、シールリングの摺動抵抗が効果的に低減されないことがあった。

国際公開第２０１１／１０５５１３号特開２００２－３４０１９７号公報特許第４６１０７９７号公報国際公開第２０１１／１６２２８３号

　本発明の目的は、相対的に回転する軸と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密封装置において、シール性と装着性に優れる密封装置を提供することにある。

　本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
　すなわち、本発明の密封装置は、
　相対的に回転する軸と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密封装置であって、
　前記軸の外周面に固定される第１円筒部と、該第１円筒部から径方向外側に延びる第１フランジ部とが設けられた第１環状部材と、
　前記第１円筒部の外周面に固定される第２円筒部と、該第２円筒部から径方向外側に延びる第２フランジ部とが設けられた第２環状部材と、
　前記第１フランジ部と前記第２フランジ部との間に配置された、樹脂製の無端状のシールリングであって、前記ハウジングにおける前記軸が挿通される軸孔との間、及び、前記第１フランジ部と前記第２フランジ部のうちの低圧側の一方との間を封止するシールリングと、
　を備えることを特徴とする。

　本発明によれば、ハウジングの軸孔との間、及び、第１フランジ部と第２フランジ部のうちの低圧側の一方との間が、無端状のシールリングによって封止される。これにより、軸とハウジングとの間の環状隙間を、合口部を有するシールリングに比してより効果的に封止することが可能になる。また、本発明に係る密封装置の構造によれば、第１環状部材と第２環状部材とをシールリングの軸方向における両側から近付けて固定することにより、無端状のシールリングを径方向に拡大させることなく、密封装置を組み立てることが可能になる。このようにして組み立てることにより、無端状のシールリングが用いられた密封装置であっても、軸に対して容易に取り付けることが可能になる。以上より、本発明に係る密封装置によれば、シール性と装着性との両立が実現される。

　ところで、上述した従来技術のように、シールリングが軸に設けられた環状溝の側面に対して摺動する場合には、摺動抵抗を低減させるために当該側面の表面粗さを十分に小さくすることは困難であった。これに対し、本発明に係る密封装置であれば、上述の第１環状部材や第２環状部材は何れも個別の部材から構成されているため、シールリングが摺動する低圧側のフランジ部の表面の表面粗さを比較的容易に所望の小ささとすることができる。具体的には、例えば、予め所望の表面粗さを有するように処理された金属板から第１環状部材や第２環状部材を製造することにより、低圧側に配置されるフランジ部の表面の表面粗さを所望の小ささとすることができる。したがって、本発明によれば、密封装置のシールリングが、低圧側のフランジ部に対して摺動するものであっても、シールリングの摺動抵抗を容易に低減させることが可能になる。

　また、本発明によれば、
　前記シールリングは、前記第１フランジ部と前記第２フランジ部のうちの低圧側の一方のフランジ部の表面に対して摺動するものであって、
　前記低圧側の一方のフランジ部は、前記シールリングが摺動する表面側に、周方向に延びる第１溝と、該第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該第１溝内に導く第２溝とから構成される動圧発生溝を備え、
　前記第１溝は、前記シールリングが摺動する摺動領域内に収まる位置に設けられていてもよい。

　この構成によれば、動圧発生溝内に密封対象流体が導入されるため、低圧側からシールリングに作用する密封対象流体の圧力と、高圧側からシールリングに作用する密封対象流体の圧力の一部とが相殺される。また、シールリングが低圧側フランジ部の表面に対して摺動しているときには、動圧発生溝の第１溝から摺動面間に流出する密封対象流体による動圧が発生する。このようにして発生した動圧により、シールリングに対して低圧側フランジ部の表面から離れる方向の力が発生する。以上のような効果が合わさることにより、シールリングの摺動抵抗が低減される。

　また、動圧発生溝は、周方向に延びる第１溝と、この第１溝の周方向の中央から径方向内側に至る第２溝とを備えているため、低圧側フランジ部に対するシールリングの回転方向に関わらず、上述の動圧が発生し得る。更に、第１溝は、シールリングが摺動する摺動領域内に収まる位置に設けられているため、第１溝からの密封対象流体の漏れ（特に、径方向の漏れ）が効果的に抑制される。

　ここで、前記第１溝は、周方向の中央から両端へ向かって深さが浅くなるように構成されていてもよい。この構成によれば、いわゆる楔効果によって上述の動圧を効果的に発生させることができる。

　また、前記第１溝は、周方向の中央から両端へ向かって径方向の幅が小さくなるように構成されてもよい。このような構成においても、楔効果によって上述の動圧を効果的に発生させることができる。

　以上説明したように、本発明によれば、相対的に回転する軸と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密封装置において、シール性と装着性に優れる密封装置を提供することができる。

図１は、実施例１に係る密封装置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に係る第１環状部材の側面図である。図３は、実施例１に係る第２環状部材の側面図である。図４は、実施例１に係るシールリングの側面図である。図５は、変形例に係る密封装置の使用時の状態を示す模式的断面図である。図６は、実施例２に係る密封装置の使用時の状態を示す模式的断面図である。図７は、実施例２に係る第１環状部材の側面図である。図８は、実施例２に係る第１環状部材の側面の部分拡大図である。図９は、実施例２に係る第１環状部材の模式的断面図である。図１０は、実施例２に係る第１環状部材の模式的断面図である。図１１は、実施例２に係る第１環状部材に設けられた動圧発生溝の形状を示す模式的断面図である。図１２は、実施例２に係る第２環状部材の側面図である。図１３は、実施例２に係る動圧発生溝の他の形状を示す模式的断面図である。図１４は、実施例２に係る動圧発生溝の他の形状を示す模式的断面図である。図１５は、実施例２に係る動圧発生溝の他の形状を示す模式的断面図である。図１６は、実施例２に係る動圧発生溝の他の形状を示す図である。

　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。なお、本実施例に係る密封装置は、自動車用のＡＴやＣＶＴ等の変速機において、油圧を保持させるために、相対的に回転する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する用途に用いられるものである。また、以下の説明において、「高圧側」と「低圧側」は、密封装置の両側に差圧が生じたときに油圧が高くなる側と低くなる側をそれぞれ意味する。

　［実施例１］
　図１から図４を参照して、本発明の実施例１に係る密封装置について説明する。図１は、実施例１に係る密封装置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に係る密封装置が備える第１環状部材の側面図であって、第１円筒部が設けられている側の側面を示している。図３は、実施例１に係る密封装置が備える第２環状部材の側面図であって、第２円筒部が設けられている側の側面を示している。図４は、実施例１に係る密封装置が備えるシールリングの側面図である。

　＜密封装置の構成＞
　図１に示されるように、実施例１に係る密封装置１００は、軸２０の外周面に固定され、相対的に回転する軸２０とハウジング３０との間の環状隙間を封止する。これにより、密封装置１００は、高圧側（Ｈ）で示される図中右側の密封対象領域内の密封対象流体の圧力を保持する。密封装置１００は、第１環状部材２００、第２環状部材３００及びシールリング４００を備えている。

　図２に示されるように、第１環状部材２００には、軸２０の外周面に固定される第１円筒部２０１と、第１円筒部２０１から径方向外側に延びる第１フランジ部２０２とが設けられている。第１環状部材２００は、軸孔の空いた円板状の金属板にプレス加工を施すことによって成形される。なお、本実施例においては、第１環状部材２００は、十分に小さい表面粗さ（例えば、算術平均粗さＲａ０．８以下。）を有するように予め処理された金属板から成形される。これにより、第１フランジ部２０２における第１円筒部２０１側の面である第１フランジ面２０３の表面粗さは所望の小ささとなっている。そして、第１フランジ部２０２は、その外径がハウジング３０の軸孔の内径よりも小さくなるように成形されている。また、第１円筒部２０１は、軸２０の外周面に対して固定されるように、その内径が軸２０の外径と等しく（あるいは軸２０の外径より若干小さく）成形されている。なお、第１円筒部２０１の軸方向の長さは、軸２０に対して密封装置１００が安定的に固定されるために必要な長さを有するように設定されている。また、第１円筒部２０１の先端にはテーパー面が形成されている。

　図３に示されるように、第２環状部材３００には、第１円筒部２０１の外周面に固定される第２円筒部３０１と、第２円筒部３０１から径方向外側に延びる第２フランジ部３０２とが設けられている。第２環状部材３００は、第１環状部材２００と同様に、軸孔の空いた円板状の金属板にプレス加工を施すことによって成形される。また、第２フランジ部３０２は、その外径がハウジング３０の軸孔の内径よりも小さくなるように成形されている。そして、第２円筒部３０１は、第１円筒部２０１の外周面に対して固定されるように、その内径が第１円筒部２０１の外径と等しく（あるいは第１円筒部２０１の外径より若干小さく）成形されている。また、第２円筒部３０１の軸方向の長さは、第１環状部材２００に対して第２環状部材３００が安定的に固定されるために必要な長さを有するように設定されると共に、シールリング４００の厚さ（軸方向の長さ）よりも大きくなるように設定されている。これにより、第１環状部材２００と第２環状部材３００とが固定されたときに、第２フランジ部３０２における第２円筒部３０１側の面である第２フランジ面３０３と、第１フランジ面２０３との間にシールリング４００が収容される空間が形成される。なお、第２円筒部３０１の先端にはテーパー面が形成されている。

　シールリング４００は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の樹脂材料からなる。図４に示されるように、シールリング４００は、合口部の無い、無端状（エンドレス）な形状を有するシールリングであり、その外径は、ハウジング３０の軸孔の内径と等しく（あるいは軸孔の内径より若干小さく）成形されている。また、シールリング４００の内径は、第１フランジ部２０２の外径より小さく形成されている。シールリング４００の外径と内径がこのように形成されることにより、密封装置１００の使用時には、後述するように、シールリング４００と第１フランジ部２０２との間にシール面が形成される。なお、本実施例においては、シールリング４００の両側面は平坦な形状から構成されているが、密封装置１００の使用時に作用する流体圧力の有効受圧面積を低減させるための段差や凹部を適宜設けてもよい。

　以上のように構成される密封装置１００の組み立ては、シールリング４００の軸方向における両側から、第１環状部材２００と第２環状部材３００とを近付けて、第１円筒部２０１と第２円筒部３０１とを嵌合させることによって行われる。そして、密封装置１００の軸２０への組み付けは、密封装置１００の組み立て後に、第１円筒部２０１を軸２０に嵌合させることによって行われる。このような方法により、無端状のシールリング４００を径方向に拡大させることなく、密封装置１００を軸２０に対して組み付けることができる。なお、密封装置１００を軸２０に固定する前に組み立てるのではなく、始めに第１環状部材２００を軸２０に対して固定した後に、シールリング４００を第１円筒部２０１の周りに配置し、その後、第２環状部材３００を図１中の右側から固定してもよい。このような方法によっても、無端状のシールリング４００を径方向に拡大させることなく、密封装置１００を軸２０に対して組み付けることが可能になる。なお、第１環状部材２００の軸２０への固定方法は嵌合に限られず、例えば、抜け防止のネジなどで第１円筒部２０１を軸２０に対して固定してもよい。第２環状部材３００の第１環状部材２００に対する固定方法についても同様である。

　＜密封装置の使用時のメカニズム＞
　特に図１を参照して、本実施例に係る密封装置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、密封装置１００に隔てられた２つの領域間に差圧が生じた状態を示しており、図中右側の高圧側（Ｈ）の圧力が高くなった状態を示している。このようにして差圧が生じることにより、シールリング４００の内周面と高圧側（Ｈ）の側面４０３に流体圧力が作用する。この流体圧力により、シールリング４００は、ハウジング３０の軸孔の内周面３１、及び、低圧側（Ｌ）に位置する第１フランジ部２０２に対して密着した状態になる。

　シールリング４００がこのような状態になることにより、シールリング４００の外周面４０１と軸孔の内周面３１との間、及び、シールリング４００の側面４０２と第１フランジ面２０３との間にシール面が形成されるため、軸２０とハウジング３０との間の環状隙間が密封装置１００によって封止される。なお、軸２０とハウジング３０とが相対的に回転する場合には、シールリング４００は、軸孔の内周面３１と第１フランジ面２０３のうちの少なくとも一方に対して摺動する。

　＜本実施例に係る密封装置の優れた点＞
　本実施例に係る密封装置１００によれば、ハウジング３０との間、及び、第１フランジ部２０２との間が、無端状のシールリング４００によって封止される。これにより、軸２０とハウジング３０との間の環状隙間を、合口部を有するシールリングに比してより効果的に封止することが可能になる。また、密封装置１００の構造によれば、無端状のシールリング４００を径方向に拡大させることなく、密封装置１００を組み立てることが可能になる。このようにして組み立てることにより、無端状のシールリング４００が用いられた密封装置１００であっても、軸２０に対して容易に取り付けることが可能になる。以上より、密封装置１００によれば、シール性と装着性との両立が実現される。

　また、密封装置１００によれば、第１環状部材２００は個別の部材から構成されているため、十分に小さい表面粗さを有するように予め処理された金属板から製造することにより、第１フランジ面２０３の表面粗さを比較的容易に所望の小ささとすることができる。このようにして製造された第１環状部材２００を用いることにより、軸２０とハウジング３０との相対的な回転時において、シールリング４００が第１フランジ面２０３に対して摺動したとしても、シールリング４００に作用する摺動抵抗を低減させることが可能になる。したがって、密封装置１００によれば、シールリング４００の回転トルクを効果的に低減させることが可能になる。

　なお、上述したように、第１環状部材２００を軸２０に固定する前に密封装置１００を組み立てておけば、密封装置１００を一つの部品として扱うことができるため、軸２０への組み付けが容易になる。また、密封装置１００は、第１フランジ部２０２が低圧側（Ｌ）に位置するようにして軸２０に固定されているため、第１フランジ面２０３の表面粗さが所望の小ささとなるように構成されている。ここで、第１環状部材２００と同様に、第２環状部材３００も十分に小さい表面粗さを有するように予め処理された金属板から製造すれば、第２フランジ面３０３の表面粗さも比較的容易に所望の小ささとすることができる。これにより、シールリング４００が第２フランジ部３０２に対して摺動する場合においても、シールリング４００に作用する摺動抵抗を低減することができる。したがって、密封装置１００によって隔てられた２つの領域の圧力の高低が入れ替わる状況下においても、シールリング４００の回転トルクを低減させることが可能になる。あるいは、密封装置１００を軸２０に固定させる際に、密封装置１００の方向を考慮する必要がなくなるため、密封装置１００の装着性が向上される。

　＜変形例＞
　次に、実施例１に係る密封装置の変形例について図５を用いて説明する。図５は、変形例に係る密封装置の使用時の状態を示す模式的断面図である。変形例においては、密封装置が備えるシールリングが、低圧側のフランジ部に対してではなく、ハウジングに対して摺動する。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。

　図５に示されるように、変形例に係る密封装置１０１が備える第１環状部材２００は、第１フランジ面２０３から軸方向に突出する回り止め部２０４を備えている。本変形例においては、第１環状部材２００は、回り止め部２０４が予め形成された金属板からプレス加工によって成形される。また、シールリング４００における第１フランジ部２０２側には、回り止め部２０４を受け入れるための凹部４０４が形成されている。更に、密封装置１０１は、シールリング４００の径方向内側に、シールリング４００を径方向外側へ付勢する、ゴム状弾性体製のＯリング４０５を備えている。以上のように構成される密封装置１０１においては、軸２０とハウジング３０との相対的な回転時には、シールリング４００は、第１フランジ部２０２に対する回転が拘束されるため、ハウジング３０の軸孔の内周面３１に対して回転摺動する。

　ここで、従来知られている、軸の環状溝に装着されるシールリングにおいては、環状溝内にシールリングの回転を拘束するための回り止めを形成することは困難であった。これに対し、本変形例によれば、第１環状部材２００は個別の部材から構成されているため、回り止め部２０４を比較的容易に形成することができる。

　［実施例２］
　＜密封装置の構成＞
　次に、図６から図１２を参照して、本発明の実施例２に係る密封装置について説明する。実施例２に係る密封装置は、第１フランジ部と第２フランジ部のそれぞれにおけるシールリングが摺動する側の側面に、密封対象流体が導入される動圧発生溝が形成され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６は、実施例２に係る密封装置の使用時の状態を示す模式的断面図である。図７は、実施例２に係る密封装置が備える第１環状部材の側面図であって、第１円筒部が設けられている側の側面を示している。図８は、図７に示される当該第１環状部材の側面の一部拡大図である。図９から図１１は、当該第１環状部材の模式的断面図であって、図９は図７中のＡＡ断面図、図１０は図７中のＢＢ断面図、そして、図１１は図８中のＣＣ断面図である。図１２は、実施例２に係る密封装置が備える第２環状部材の側面図であって、第２円筒部が設けられている側の側面を示している。

　図６に示されるように、実施例２に係る密封装置１１０は、第１環状部材２１０、第２環状部材３１０及びシールリング４００を備えている。第１環状部材２１０には、上記実施例１における第１環状部材２００と同様に、第１円筒部２０１と第１フランジ部２０２とが設けられている。そして、第１フランジ部２０２の第１フランジ面２０３には、複数の動圧発生溝２２０が周方向に等間隔に設けられている。シールリング４００の側面４０２と第１フランジ面２０３との摺動時には、動圧発生溝２２０に密封対象流体が流入することによって動圧が発生する。そして、図８に示されるように、動圧発生用溝２２０は、径方向の幅が一定で周方向に延びる第１溝２２１と、第１溝２２１における周方向の中央から径方向内側に延びる、密封対象流体を第１溝２２１内に導く第２溝２２２とから構成される。

　ここで、第１溝２２１は、シールリング４００の側面４０２が摺動する摺動領域Ｘ内に収まる位置に設けられている（図６、８参照）。また、第１溝２２１は、図１１に示されるように、その周方向の深さが、中央部では一定であるものの、両端へ向かって平面上に徐々に浅くなるように構成されている。一方、第１溝２２１の径方向の深さは、図９に示されるように、一定となるように構成されている。なお、図８や図１０に示されるように、第２溝２２２は、径方向内側の部分が摺動領域Ｘよりも内側まで延びると共に、その深さが一定となるように構成されている。

　なお、第１環状部材２１０は、十分に小さい表面粗さを有するように予め処理されると共に、軸孔や動圧発生溝２２０が予め形成された円板状の金属板にプレス加工を施すことによって成形される。

　図１２に示されるように、第２環状部材３１０には、上記実施例１における第２環状部材３００と同様に、第２円筒部３０１と第２フランジ部３０２とが設けられている。そして、第２フランジ部３０２の第２フランジ面３０３には、複数の動圧発生溝３２０が周方向に等間隔に設けられている。この動圧発生溝３２０の設置位置や形状は、上記した動圧発生溝２２０と同様であるために説明は省略する。なお、第２環状部材３１０は、第１環状部材２１０と同様に、十分に小さい表面粗さを有するように予め処理されると共に、軸孔や動圧発生溝３２０が予め形成された円板状の金属板にプレス加工を施すことによって成形される。

　＜密封装置の使用時のメカニズム＞
　特に図６を参照して、本実施例に係る密封装置１１０の使用時のメカニズムについて説明する。上記図１と同様に、図６は、図中右側の高圧側（Ｈ）の圧力が高くなった状態を示している。シールリング４００によって隔てられた２つの領域間の差圧によって、シールリング４００は、ハウジング３０の軸孔の内周面３１、及び、第１フランジ面２０３に対して密着した状態になる。そして、軸２０とハウジング３０との相対的な回転時には、シールリング４００の側面４０２が、第１フランジ面２０３に対して回転摺動すると共に、第２溝２２２における摺動領域Ｘよりも径方向内側の部分（図８参照）から密封対象流体が流入する。第２溝２２２に流入した密封対象流体は、第１溝２２１まで導かれた後に、第１溝２２１から摺動面間に流出するが、このときに動圧が発生する。なお、シールリング４００が、第１フランジ面２０３に対して、図７中時計回りに回転する場合（第１フランジ面２０３に対するシールリング４００の相対的な回転方向が時計回り方向である場合を含む）には、第１溝２２１の時計回り方向側の端部から密封対象流体が流出する。一方、シールリング４００が、第１フランジ面２０３に対して、図７中反時計回りに回転する場合（第１フランジ面２０３に対するシールリング４００の相対的な回転方向が反時計回り方向である場合を含む）には、第１溝２２１の反時計回り方向側の端部から密封対象流体が流出する。

　＜本実施例に係る密封装置の優れた点＞
　本実施例に係る密封装置１１０によれば、動圧発生溝２２０内に密封対象流体が導入されるため、シールリング４００に対して低圧側から作用する密封対象流体の圧力と、高圧側から作用する密封対象流体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に作用する第１フランジ面２０３方向の圧力が低減される。また、シールリング４００が、第１フランジ面２０３に対して摺動しているときには、第１溝２２１から摺動面間へ密封対象流体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、第１フランジ面２０３から離れる方向の力が作用する。このように、第１フランジ面２０３方向の圧力が低減されると共に、第１フランジ面２０３から離れる方向の力が発生するため、シールリング４００の摺動抵抗を効果的に低減させることが可能になる。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密封装置１１０を好適に使用することが可能になる。

　また、動圧発生溝２２０は、第１溝２２１と、第１溝２２１の周方向の中央から径方向内側に延びる第２溝２２２とから構成されるため、第１フランジ面２０３に対するシールリング４００の回転方向に関わらず上記の動圧が発生する。そして、第１溝２２１は、シールリング４００の側面４０２に対して摺動する摺動領域Ｘ内に収まる位置に形成されているため、第１溝２２１内に導入された密封対象流体が径方向に流出することが抑制される。これにより、動圧発生溝２２０に流入した密封対象流体による動圧を効果的に発生させることが可能になる。更にまた、第１溝２２１は、その周方向の深さが、両端へ向かって浅くなるように構成されている。そのため、いわゆる楔効果により、上記動圧を効果的に発生されることが可能になる。

　また、本実施例においては、動圧発生溝２２０は、金属板からなる第１フランジ部２０２に形成されている。金属は耐摩耗性に優れるため、密封装置１１０が長期間に亘って使用されたとしても、摩耗による動圧発生溝２２０の形状の変化は極僅かであると想定される。そのため、同様の動圧発生溝をシールリングに設けた場合に比べて、シールリングの摺動抵抗をより長期に亘って低く維持することができる。

　ここで、上述の従来技術のように、軸に設けられた環状溝に樹脂製のシールリングを組み付ける技術において、複雑な形状を有する動圧発生溝を環状溝の側面に形成する場合には、その加工は著しく困難になると想定される。これに対し、本実施例に係る密封装置１１０によれば、予め動圧発生溝が形成された金属板から環状部材を成形することができるため、動圧発生溝をシールリングが摺動する相手側の金属面に容易に形成することが可能になる。

　また、密封装置１１０によれば、上記の実施例１に係る密封装置１００と同様の理由で、シール性と装着性との両立が達成される。また、密封装置１１０では、動圧発生溝は、第１フランジ部２０２と第２フランジ部３０２の双方に設けられている。したがって、密封装置１１０によって隔てられた２つの領域の圧力の高低が入れ替わる状況下においても、シールリング４００に作用する摺動抵抗を低減させることが可能になる。あるいは、密封装置１１０を軸２０に固定させる際に、密封装置１１０の方向を考慮する必要がなくなるため、密封装置１１０の装着性が向上される。なお、動圧発生溝は、第１フランジ部２０２と第２フランジ部３０２のうちの低圧側の一方のみに設けてもよい。

　＜動圧発生溝の形状の他の例＞
　次に、図１３から図１６を参照して、動圧発生溝２２０、３２０の他の形状について説明する。なお、動圧発生溝２２０を例に説明するが、図１３から図１６に示される構成は動圧発生溝３２０にも同様に適用できる。図１３から図１５は、上記図１１と同様の、図７中のＣＣ断面図である。また、図１６は、上記図８と同様の、第１環状部材２１０の側面の一部拡大図である。

　図１３及び図１４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１３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。図１４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。ただし、図１５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。

　また、図１６に示されるように、第１溝２２１は、周方向の中央から両端へ向かって径方向の幅が小さくなるように構成されてもよい。このような形状によってでも、楔効果による動圧を効果的に発生させることができる。なお、このような幅で形成された第１溝２２１の溝底は、上記した各形状の何れであってもよい。

２０：軸
３０：ハウジング
１００，１０１，１１０：密封装置
２００，２１０：第１環状部材
２０１：第１円筒部
２０２：第１フランジ部
２２０，３２０：動圧発生溝
３００，３１０：第２環状部材
３０１：第２円筒部
３０２：第２フランジ部
４００：シールリング
Ｘ：摺動領域

Claims

　相対的に回転する軸と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密封装置であって、
　前記軸の外周面に固定される第１円筒部と、該第１円筒部から径方向外側に延びる第１フランジ部とが設けられた第１環状部材と、
　前記第１円筒部の外周面に固定される第２円筒部と、該第２円筒部から径方向外側に延びる第２フランジ部とが設けられた第２環状部材と、
　前記第１フランジ部と前記第２フランジ部との間に配置された、樹脂製の無端状のシールリングであって、前記ハウジングにおける前記軸が挿通される軸孔との間、及び、前記第１フランジ部と前記第２フランジ部のうちの低圧側の一方との間を封止するシールリングと、
　を備えることを特徴とする密封装置。
　前記シールリングは、前記第１フランジ部と前記第２フランジ部のうちの低圧側の一方のフランジ部の表面に対して摺動するものであって、
　前記低圧側の一方のフランジ部は、前記シールリングが摺動する表面側に、周方向に延びる第１溝と、該第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該第１溝内に導く第２溝とから構成される動圧発生溝を備え、
　前記第１溝は、前記シールリングが摺動する摺動領域内に収まる位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
　前記第１溝は、周方向の中央から両端へ向かって深さが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２に記載の密封装置。
　前記第１溝は、周方向の中央から両端へ向かって径方向の幅が小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の密封装置。