WO2020027102A1 - 摺動部品 - Google Patents

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WO2020027102A1
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groove
pressure generating
fluid
generating mechanism
fluid introduction
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哲三 岡田
壮敏 板谷
猛 細江
祐貴 佐々木
啓太 梶原
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イーグル工業株式会社
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    • F16C2360/23—Gas turbine engines
    • F16C2360/24—Turbochargers

Definitions

  • the present invention relates to, for example, mechanical seals, bearings, and other sliding parts suitable for sliding parts.
  • it is used for a seal ring that needs to prevent friction from leaking from the sliding surface while reducing friction by interposing a fluid on the sliding surface, for example, a gearbox for a turbocharger or an aircraft engine.
  • Sliding parts such as oil seals or bearings.
  • the sliding surface S of the rotating side sealing ring 4 on the sealed fluid side has the sliding surface S of the sliding surface S on the sealed fluid side.
  • a fluid introduction groove 43 configured to communicate with the peripheral edge but not to the leakage side peripheral edge, a positive pressure generating groove 42 communicating with the fluid introduction groove 43, and a communication with the leakage side peripheral edge of the sliding surface S.
  • the circumferential gap CH in the leakage region between the adjacent positive pressure generation grooves 42 is a leakage region in which fluid flows from the sealed fluid side to the leakage side because the negative pressure of the positive pressure generation groove 42 does not affect the leakage.
  • the spiral groove 41 cannot generate a sufficient dynamic pressure as in the case of the reverse rotation, the fluid flowing through the leak region CH cannot be pushed back, and the sealing performance cannot be sufficiently maintained.
  • the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a sliding component capable of exhibiting a seal regardless of a rotation direction.
  • the sliding component of the present invention is: A pair of sliding parts that slide relative to each other, The pair of sliding components has a sliding surface that slides relative to each other, a sealed fluid side edge and a leak side edge, The sliding surface of at least one of the sliding components of the pair of sliding components, a fluid introduction groove communicating with the sealed fluid side peripheral edge, A first pressure generating mechanism having one end communicating with the fluid introduction groove and the other end surrounded by a land; A second pressure generating mechanism, one end of which is communicated with the leak side peripheral edge and the other end of which is surrounded by an annular land portion.
  • the fluid introduction groove and the other end of the first pressure generating mechanism include an overlapping portion that overlaps in a circumferential direction.
  • the fluid is actively introduced into the sliding surface by the fluid introducing groove, and the sliding surface can be lubricated.
  • the fluid introducing groove and the end of the first pressure generating mechanism are circumferentially connected. The provision of the overlapping portion that overlaps in the direction makes it possible to narrow the leak region, so that the leak can be reduced.
  • the sliding component of the present invention has an inclined wall portion facing the other end of the first pressure generating mechanism,
  • the inclined wall portion is provided at the one end of the first pressure generating mechanism with respect to a radial axis connecting an intersection of the inclined wall portion and the peripheral edge of the sealed fluid and the center of one of the sliding components. It is characterized by tilting in the direction of approach.
  • the inclined wall portion of the fluid introduction groove generates the first pressure with respect to a radial axis connecting the intersection of the inclined wall portion and the peripheral edge of the sealed fluid and the center of one of the sliding components. Since it inclines in the direction approaching the mechanism, it is possible to easily form an overlap portion and narrow the leak region, thereby reducing the leak.
  • the sliding component of the present invention The fluid introduction groove and the first pressure generating mechanism are arranged closer to the peripheral edge of the fluid to be sealed than the annular land portion. According to this feature, the fluid introduction groove and the first pressure generating mechanism are disposed closer to the sealed fluid side peripheral edge than the annular land portion, so that the first pressure generating mechanism and the second pressure generating mechanism are annular. Since the first pressure generating mechanism and the second pressure generating mechanism are separated by the land portion, interference can be prevented, and no leakage occurs even at rest.
  • the sliding component of the present invention The fluid introduction groove is formed in a trapezoidal shape. According to this feature, the overlapping portion can be easily formed by using the oblique side of the trapezoid, and the leak region can be narrowed, so that the leak can be reduced.
  • the sliding component of the present invention The fluid introduction groove is formed in a triangular shape.
  • the triangular fluid introduction groove can have a small radial width, so that even in a narrow place, the overlapping portion between the fluid introduction groove and the first pressure generating mechanism can be increased to narrow the leak region. Leakage can be reduced.
  • the sliding component of the present invention The first pressure generation mechanism and the second pressure generation mechanism are characterized in that they are configured by grooves. According to this feature, the first pressure generating mechanism and the second pressure generating mechanism can be easily formed.
  • the sliding component of the present invention The first pressure generation mechanism and the second pressure generation mechanism are characterized by being composed of a dimple group. According to this feature, the first pressure generating mechanism and the second pressure generating mechanism having a desired shape can be easily configured by the dimple group.
  • the sliding component of the present invention The depth of the fluid introduction groove is greater than the depth of the first pressure generating mechanism. According to this feature, the fluid introduction groove takes in the fluid from the sealed fluid side and supplies the fluid to the sliding surface even when the fluid lubrication state is not sufficient in a low-speed rotation state such as at startup, It can contribute to lubrication of the sliding surface.
  • the sliding component of the present invention The depth of the fluid introduction groove is the same as the depth of the first pressure generating mechanism. According to this feature, since the cross-sectional area of the leakage region can be reduced by reducing the cross-sectional area of the fluid introduction groove, the leakage can be reduced.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view illustrating an example of the mechanical seal according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a view showing a sliding surface of a rotating-side sealing ring according to the first embodiment as viewed from arrows WW in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a view showing a sliding surface of a rotating-side sealing ring according to a second embodiment as viewed in the direction of arrows WW in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a view showing a sliding surface of a rotating side sealing ring of a third embodiment as viewed in the direction of arrows WW in FIG. 1.
  • FIG. 9 is a view showing a sliding surface of a rotary side sealing ring according to a fourth embodiment as viewed from arrows WW in FIG. 1.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view illustrating an example of the mechanical seal according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a view showing a sliding surface of a rotating-side sealing ring according to the first embodiment as viewed from arrows WW in
  • FIG. 9 is a view showing a sliding surface of a rotary side sealing ring according to a fifth embodiment as viewed from arrows WW in FIG. 1.
  • FIG. 13 is a view showing a sliding surface of a rotating-side sealing ring according to a sixth embodiment as viewed from arrows WW in FIG. 1.
  • FIG. 13 is a view showing a sliding surface of a rotating-side sealing ring according to a seventh embodiment as viewed from arrows WW in FIG. 1. It is a figure which shows the sliding surface of the rotating side sealing ring of a prior art example.
  • a sliding component according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • a mechanical seal which is an example of a sliding component will be described.
  • the inner peripheral side of the sliding component constituting the mechanical seal will be described as the sealed fluid side (liquid side or mist-like fluid side), and the outer peripheral side will be described as the leak side (gas side).
  • the present invention is not limited to this, and can be applied to a case where the inner peripheral side is a leak side (gas side) and the outer peripheral side is a sealed fluid side (liquid side or mist-like fluid side).
  • the sealed fluid side liquid side or mist-like fluid side
  • the pressure on the leak side gas side
  • the sealed fluid side liquid side or mist-like fluid side
  • the pressure on the leak side gas side
  • both pressures may be the same.
  • a mechanical seal 1 shown in FIG. 1 is a rotary seal ring 4 rotatable integrally with a sleeve 3 attached to a rotary shaft 2 side, and a circle as the other sliding component provided so as to be movable in the axial direction.
  • An annular stationary sealing ring 7 and a coiled wave spring 8 for urging the stationary sealing ring 7 in the axial direction are provided so that the mirror-finished sliding surfaces S slide closely together. .
  • the rotating seal ring 4 and the stationary seal ring 7 have sliding surfaces S formed in the radial direction, and the fluid to be sealed, for example, liquid or This is to prevent the mist-like fluid (hereinafter, sometimes simply referred to as “liquid”) from flowing out from the inner periphery of the sliding surface S to the leakage side on the outer periphery.
  • Reference numeral 9 denotes an O-ring, which seals between the cartridge 6 and the stationary sealing ring 7.
  • the sleeve 3 and the rotation-side sealing ring 4 are separate bodies is described.
  • the present invention is not limited thereto, and the sleeve 3 and the rotation-side sealing ring 4 may be formed integrally.
  • the material of the rotating side sealing ring 4 and the stationary side sealing ring 7 is selected from silicon carbide (SiC) having excellent wear resistance and carbon having excellent self-lubricating properties.
  • SiC silicon carbide
  • FIG. 2 shows the sliding surface S of the rotary sealing ring 4 of the sliding component according to the first embodiment of the present invention.
  • the outer peripheral side of the sliding surface S of the rotating side sealing ring 4 is a leak side, for example, a gas side
  • the inner peripheral side is a sealed fluid side, for example, a liquid side
  • the rotating side sealing ring 4 is a clock as shown by an arrow. Direction.
  • the sliding surface S of the rotary seal ring 4 includes a fluid introduction groove 13, a positive pressure generation groove 12 (first pressure generation mechanism according to the present invention), and a spiral groove 11 (second pressure generation mechanism according to the present invention).
  • the positive pressure generating groove 12 and the fluid introducing groove 13 are disposed closer to the sealed fluid side peripheral edge 16 than the annular land portion R2, and the spiral groove 11 is disposed closer to the leak side peripheral edge 15 than the annular land portion R2.
  • the fluid introduction grooves 13 and the positive pressure generation grooves 12 are provided in a predetermined number (twelve in the embodiment of FIG. 2) in the circumferential direction so as to surround the sealed peripheral edge 16 on the fluid side.
  • the predetermined number is not limited to the embodiment, and may be one or more as long as it can surround the sealed fluid side peripheral edge 16.
  • the distribution is not limited to equal distribution.
  • the number and shape of the spiral grooves 11 can also be changed according to conditions.
  • the fluid introduction groove 13 is formed in a trapezoidal shape when viewed in the axial direction, only the opening 13a is opened to the sealed fluid side, and the other portion is a groove surrounded and closed by the land. .
  • the fluid introduction groove 13 is adjacent to the opening 13a that opens to the sealed fluid side peripheral edge 16, the wall 13c surrounded by the annular land portion R2 at a position facing the opening 13a, and the opening 13a.
  • An opening side wall portion 13b communicating with an opening portion 12a of the positive pressure generating groove 12 described later, and an inclined wall portion opposed to a toe end 12e (Rayleigh step 12e) of the positive pressure generating groove 12 described later across the land portion R1. 13d.
  • the inclined wall portion 13d has an opening side wall portion 13b (positive pressure). It is inclined in a direction approaching the opening 12a) of the generation groove 12. That is, the inclined wall portion 13d is inclined in a direction in which the area of the fluid introduction groove 13 as viewed in the axial direction decreases.
  • the depth of the fluid introduction groove 13 is set sufficiently deeper than the positive pressure generation groove 12 and the spiral groove 11, for example, about 10 ⁇ m to 500 ⁇ m.
  • the positive pressure generating groove 12 (first pressure generating mechanism according to the present invention) is an arc-shaped groove having a predetermined length.
  • the positive pressure generating groove 12 has an opening 12a at one end in the longitudinal direction (one end of the first pressure generating mechanism in the present invention) and a toe end 12e at the other end in the longitudinal direction (the other end of the first pressure generating mechanism in the present invention).
  • the opening 12a communicates with the fluid introduction groove 13, the toe 12e and the wall 12b are surrounded by a land R1, and the wall 12c is surrounded by an annular land R2.
  • the depth of the positive pressure generating groove 12 is set to about 0.1 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • the spiral groove 11 (the second pressure generating mechanism according to the present invention) has an opening 11a (one end of the second pressure generating mechanism according to the present invention) opening on the leakage side peripheral edge 15, and an annular land at the other end in the longitudinal direction. It has a closed end 11e (the other end of the second pressure generating mechanism according to the present invention) surrounded by a portion R2, and has a pair of walls 11b and 11c surrounded by a land R3 in the short direction.
  • the spiral grooves 11 and the land portions R3 are alternately arranged at predetermined intervals (60 in the example in FIG. 2) at equal intervals in the circumferential direction. Thereby, each spiral groove 11 is separated by the land portion R3.
  • the closed end portion 11e side of the spiral groove 11 is surrounded by an annular land portion R2 that is continuous in the circumferential direction.
  • the spiral groove 11 is separated from the fluid introduction groove 13 and the positive pressure generation groove 12 by the annular land portion R2.
  • the annular land portion R2 is formed by a circle formed by connecting the closed end portion 11e of the spiral groove 11 in the circumferential direction and the wall portion 12c of the positive pressure generating groove 12 facing the closed end portion 11e of the spiral groove 11. It is an annular land portion that is continuous in the circumferential direction and is defined by a circle formed in a circumferential direction.
  • the number of the spiral grooves 11 and the land portions R3 is not limited to 60, and may be more or less than 60.
  • the fluid introduction groove 13 takes in the fluid from the sealed fluid side into the fluid introduction groove 13 through the opening 13a communicating with the sealed fluid side peripheral edge 16 when the fluid lubrication state is not sufficient in a low-speed rotation state such as at startup. Even so, the fluid can be supplied to the sliding surface S to contribute to lubrication of the sliding surface S.
  • the opening 13a of the fluid introduction groove 13 can be enlarged by forming the fluid introduction groove 13 in a trapezoidal shape, the fluid can be sufficiently taken into the fluid introduction groove 13.
  • the fluid introduced into the fluid introduction groove 13 is drawn into the positive pressure generation groove 12 communicating with the fluid introduction groove 13 due to the viscosity of the fluid. .
  • the fluid drawn into the positive pressure generation groove 12 is blocked near the toe 12e to generate a dynamic pressure (positive pressure).
  • This positive pressure increases the fluid film between the sliding surfaces, and improves the lubrication performance.
  • the positive pressure generating groove 12 generates a positive pressure (dynamic pressure) even in a low-speed rotation state of the rotating side seal ring 4 such as at the time of starting, the liquid film on the sliding surface at a low speed is increased.
  • the lubrication performance at the time can be improved.
  • the toe 12e of the positive pressure generating groove 12 is formed to be tapered in the longitudinal direction of the positive pressure generating groove 12, the fluid drawn into the positive pressure generating groove 12 is narrowed. The pressurizing action near 12e can be further enhanced.
  • the inclined wall 13d of the trapezoidal fluid introduction groove 13 can easily form the overlapping portion Lp. Further, by providing the overlapping portion Lp, a circumferential width CH of a gap (hereinafter, referred to as a “leakage region”) between the opening portion 12a of the positive pressure generation groove 12 and the toe portion 12e opposed to the land portion R1 is provided. Can be narrowed down. That is, the circumferential width CH of the leak region where the adjacent fluid introduction groove 13 and the toe end 12e of the positive pressure generation groove 12 do not overlap can be reduced.
  • the circumferential width CH of the leakage region can be reduced, so that even when the spiral groove 11 cannot generate a sufficient dynamic pressure as in the case of the reverse rotation, the fluid flowing through the leakage region can be reduced. Can be reduced, and the sealing performance can be maintained.
  • FIG. 3 shows the sliding surface S of the rotary side sealing ring 4 of the sliding component according to the second embodiment. Only the shape of the fluid introduction groove 23 is different from that of the first embodiment. Same as 1.
  • the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and overlapping description will be omitted.
  • the sliding surface S of the rotary seal ring 4 includes a fluid introduction groove 23, a positive pressure generation groove 22 (first pressure generation mechanism according to the present invention), and a spiral groove 21 (second pressure generation mechanism according to the present invention).
  • the positive pressure generating groove 22 and the fluid introducing groove 23 are disposed closer to the sealed fluid side peripheral edge 16 than the annular land portion R2, and the spiral groove 21 is disposed closer to the leak side peripheral edge 15 than the annular land portion R2.
  • the fluid introduction grooves 23 and the positive pressure generating grooves 22 are provided in a predetermined number (12 in the embodiment of FIG. 3) in the circumferential direction so as to surround the peripheral edge 16 on the sealed fluid side.
  • the fluid introduction groove 23 has a width substantially equal to that of the positive pressure generation groove 22, is formed in a trapezoidal shape when viewed in the axial direction, and only the opening 23a is opened to the sealed fluid side peripheral edge 16.
  • the fluid introduction groove 23 has an opening 23 a that opens on the peripheral edge 16 on the fluid-to-be-sealed side, and an opening side wall that communicates with an opening 22 a of a positive pressure generation groove 22 described below at a position facing the opening 23 a.
  • the positive pressure generating groove 22 has an inclined wall portion 23d opposed to the sealed fluid side peripheral edge 16 with the land portion R1 interposed therebetween, and an inclined wall portion 23d opposed to the toe end portion 22e of the positive pressure generating groove 22.
  • the inclined wall portion 23d has an opening side wall portion 23c (positive pressure). It is inclined in a direction approaching the opening 22a) of the generation groove 22. That is, the inclined wall portion 23d is inclined in a direction in which the area of the fluid introduction groove 23 when viewed in the axial direction is reduced.
  • the positive pressure generating groove 22 (first pressure generating mechanism according to the present invention) is an arc-shaped groove having a predetermined length.
  • the positive pressure generating groove 22 has an opening 22a (one end of the first pressure generating mechanism in the present invention) at one end in the longitudinal direction, and a toe end 22e (the other end of the first pressure generating mechanism in the present invention) at the other end in the longitudinal direction. , And has a pair of wall portions 22b and 22c in the lateral direction.
  • the opening 22a communicates with the fluid introduction groove 23, the toe 22e and the wall 22b are surrounded by a land R1, and the wall 22c is surrounded by an annular land R2.
  • the depth of the positive pressure generating groove 12 is set to about 0.1 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • the spiral groove 21 (the second pressure generating mechanism according to the present invention) has an opening 21a (one end of the second pressure generating mechanism according to the present invention) that opens on the leakage side peripheral edge 15, and an annular land at the other end in the longitudinal direction. It has a closed end 21e (the other end of the second pressure generating mechanism according to the present invention) surrounded by the portion R2, and has a pair of walls 21b and 21c in the short direction surrounded by a land R3.
  • the spiral grooves 21 and the land portions R3 are alternately arranged at predetermined intervals (60 in the example of FIG. 2) at equal intervals in the circumferential direction. Thereby, each spiral groove 21 is separated by the land portion R3.
  • the closed end 21e side of the spiral groove 21 is surrounded by an annular land portion R2 that is continuous in the circumferential direction.
  • the spiral groove 21 is separated from the fluid introduction groove 23 and the positive pressure generation groove 22 by the annular land portion R2.
  • the annular land portion R2 is formed by a circle formed by connecting the closed end 21e of the spiral groove 21 in the circumferential direction and the wall 22c of the positive pressure generating groove 22 facing the closed end 21e of the spiral groove 21. It is an annular land portion that is continuous in the circumferential direction and is defined by a circle formed in a circumferential direction.
  • the configuration of the spiral groove 21 is the same as the configuration of the spiral groove 11 of the first embodiment, and a duplicate description will be omitted.
  • the fluid introduction groove 23 is arranged to be inclined with respect to the sealed fluid side peripheral edge 16, the rotating fluid to be sealed can be taken into the fluid introduction groove 23 from the opening 23 a with low resistance.
  • the fluid can be supplied to the sliding surface S to contribute to the lubrication of the sliding surface S.
  • the fluid to be sealed flows into the positive pressure generation groove 22 through the fluid introduction groove 23 from the opening 23 a.
  • the fluid that has flowed into the positive pressure generating groove 22 is blocked by the toe 22e and generates a high positive pressure, and the positive pressure increases the fluid film between the sliding surfaces, thereby improving the lubrication performance.
  • the spiral groove 21 sucks fluid from the opening 21a communicating with the leakage side peripheral edge 15, and generates dynamic pressure (positive pressure) near the closed end 21e on the inner peripheral side.
  • the gap between the sliding surface S of the rotating side sealing ring 4 and the stationary side sealing ring 7 increases, and the sliding surface S becomes in a state of fluid lubrication and has very low friction.
  • the fluid on the sealed fluid side is prevented from leaking to the leak side, and the sealing performance is improved.
  • the fluid introduction groove 23 and the toe 22e of the positive pressure generation groove 22 facing the fluid introduction groove 23 across the land R1 form an overlapping portion Lp that overlaps in the circumferential direction.
  • the circumferential width CH of a gap (hereinafter referred to as a “leakage region”) between the opening 22a of the positive pressure generating groove 22 and the toe 22e facing the fluid introducing groove 23 therebetween is reduced. be able to. That is, the circumferential width CH of the leak region where the fluid introduction groove 23 and the toe end 22e of the positive pressure generation groove 22 do not overlap can be reduced.
  • the spiral groove 21 cannot exert a sufficient pumping action as in the case of the reverse rotation, the leakage flow flowing through the leakage region can be reduced. Furthermore, the pumping effect due to the negative pressure in the positive pressure generating groove 22 can compensate for the reduction in the pumping effect of the spiral groove 21, so that the sealing performance can be improved even in the case of reverse rotation.
  • FIG. 4 shows the sliding surface S of the rotary sealing ring 4 of the sliding component according to the third embodiment. Only the shapes of the fluid introduction groove 33 and the positive pressure generating groove 32 are different from those of the first and second embodiments. The other configuration is the same as in the first and second embodiments.
  • the same members as those of the second and third embodiments are denoted by the same reference numerals, and the overlapping description will be omitted.
  • the sliding surface S of the rotary seal ring 4 includes a fluid introduction groove 33, a positive pressure generation groove 32 (first pressure generation mechanism according to the present invention), and a spiral groove 31 (second pressure generation mechanism according to the present invention).
  • the positive pressure generating groove 32 and the fluid introducing groove 33 are disposed closer to the sealed fluid side peripheral edge 16 than the annular land portion R2, and the spiral groove 31 is disposed closer to the leak side peripheral edge 15 than the annular land portion R2.
  • the fluid introduction grooves 33 and the positive pressure generation grooves 32 are provided in a predetermined number (12 in the embodiment of FIG. 3) in the circumferential direction so as to surround the sealed peripheral edge 16 on the fluid side.
  • the fluid introduction groove 33 is formed in a triangular shape as viewed in the axial direction, and only the opening 33a opens to the peripheral edge 16 on the sealed fluid side.
  • the fluid introduction groove 33 includes an opening 33a that opens to the peripheral edge 16 on the sealed fluid side, an opening side wall 33c that communicates with the opening 32a of the positive pressure generating groove 32, a toe 32e of the positive pressure generating groove 32, and a land. It has the inclined wall part 33d which opposes across R1. With respect to a radial axis r connecting an intersection P between the inclined wall portion 33d and the peripheral edge 16 of the sealed fluid and the center O of the rotary sealing ring 4, the inclined wall portion 33d has an opening side wall portion 33c (positive pressure). It is inclined in a direction approaching the opening 32a) of the generation groove 32. That is, the inclined wall portion 33d is inclined in a direction in which the area of the fluid introduction groove 33 as viewed in the axial direction becomes smaller around the intersection P.
  • the positive pressure generating groove 32 (first pressure generating mechanism according to the present invention) is an arc-shaped groove having a predetermined length.
  • the positive pressure generating groove 32 has an opening 32a at one end in the longitudinal direction (one end of the first pressure generating mechanism in the present invention), and a toe end 32e at the other end in the longitudinal direction (the other end of the first pressure generating mechanism in the present invention). And a pair of wall portions 32b and 32c in the short direction.
  • the opening 32a communicates with the fluid introduction groove 33, the toe 32e and the wall 32b are surrounded by a land R1, and the wall 32c is surrounded by an annular land R2.
  • the depth of the positive pressure generating groove 12 is set to about 0.1 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • the spiral groove 31 (the second pressure generating mechanism according to the present invention) has an opening 31a (one end of the second pressure generating mechanism according to the present invention) opened to the leakage side peripheral edge 15, and an annular land at the other end in the longitudinal direction. It has a closed end portion 31e (the other end of the second pressure generating mechanism according to the present invention) surrounded by the portion R2, and has a pair of wall portions 31b and 31c surrounded by a land portion R3 in the short direction.
  • the spiral grooves 31 and the land portions R3 are alternately arranged at predetermined intervals (60 in the example of FIG. 2) at equal intervals in the circumferential direction. Thereby, each spiral groove 31 is separated by the land portion R3.
  • the closed end 31e side of the spiral groove 31 is surrounded by an annular land portion R2 that is continuous in the circumferential direction.
  • the spiral groove 31 is separated from the fluid introduction groove 33 and the positive pressure generation groove 32 by the annular land portion R2.
  • the annular land portion R2 is formed by a circle formed by connecting the closed end 31e of the spiral groove 31 in the circumferential direction and the wall 32c of the positive pressure generating groove 32 facing the closed end 31e of the spiral groove 31.
  • the number of the spiral grooves 11 and the land portions R3 is not limited to 60, and may be more or less than 60.
  • the configuration of the spiral groove 31 is the same as that of the spiral groove 11 of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
  • the positive pressure generating groove 32 is arranged such that the upstream side communicating with the fluid introduction groove 33 is closer to the sealed fluid side peripheral edge 16 side, and the downstream toe 32 e is closer to the spiral groove 31 side. Accordingly, the positive pressure generating groove 32 is arranged to be inclined from the sealed fluid side to the leakage side from the fluid introducing groove 33 toward the toe end portion 32e.
  • the fluid can be efficiently taken into the tongue 32 with a low loss, a high positive pressure is generated at the toe 32e, and the positive pressure increases the fluid film between the sliding surfaces, thereby improving the lubrication performance. .
  • the overlapping portion Lp between the fluid introduction groove 33 and the positive pressure generation groove 32 can be increased even in a narrow place.
  • the fluid introduction groove 33 can be annularly surrounded by the positive pressure generation groove 32 by making the overlapping portion Lp large and setting the circumferential width CH of the leakage region to zero.
  • Fluid introduction groove 33 and toe 22e of positive pressure generating groove 22 facing fluid introduction groove 33 across land portion R1 constitute an overlapping portion Lp that overlaps in the circumferential direction.
  • the opening portion 32a of the positive pressure generating groove 32 completely overlaps with the toe portion 32e facing the land portion R1.
  • the circumferential width CH of the leakage region can be made zero, and the sealed fluid side of the spiral groove 31 can be annularly surrounded by the positive pressure generating groove 32.
  • the leakage of the fluid from the sealed fluid side to the leak side can be reduced, and further, the inside of the positive pressure generating groove 32 can be reduced. Since the pumping effect due to the negative pressure can compensate for the reduction in the pumping effect of the spiral groove 31, the sealing performance can be improved even in the case of reverse rotation.
  • FIG. 5 shows the sliding surface S of the rotary side sealing ring 4 of the sliding component according to the fourth embodiment. Only the depth of the fluid introduction groove 63 is different from that of the first embodiment. Same as Example 1.
  • the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and overlapping description will be omitted.
  • the positive pressure generating groove 12 and the fluid introduction groove 63 are disposed closer to the sealed fluid side peripheral edge 16 than the annular land portion R2, and the spiral groove 11 is disposed closer to the leak side peripheral edge 15 than the annular land portion R2. ing. Note that the positive pressure generating groove 12 and the spiral groove 11 have the same configuration as the positive pressure generating groove 12 and the spiral groove 11 of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
  • the fluid introduction groove 63 is formed in a trapezoidal shape when viewed in the axial direction, and only the opening 63a opens to the sealed fluid side.
  • the fluid introduction groove 63 includes an opening 63a that opens to the sealed fluid side peripheral edge 16, a wall 63c surrounded by the annular land portion R2 at a position facing the opening 63a, And an opening side wall 63b communicating with the opening 12a of the positive pressure generating groove 12, a toe end 12e (Rayleigh step 12e) of the positive pressure generating groove 12 and the land R1. And has a slanted wall 63d opposed thereto.
  • the inclined wall 63d is connected to the opening side wall 63b (positive pressure). It is inclined in a direction approaching the opening 12a) of the generation groove 12. That is, the inclined wall portion 63d is inclined in a direction in which the area of the fluid introduction groove 63 when viewed in the axial direction decreases.
  • the depth of the fluid introduction groove 63 is set to be substantially the same as the depth of the positive pressure generation groove 12 and the spiral groove 11, for example, about 0.1 to 10 ⁇ m.
  • the opening 63a By forming the fluid introduction groove 63 in a trapezoidal shape, the opening 63a can be enlarged, so that the fluid can be easily taken into the fluid introduction groove 63. Accordingly, even when the fluid lubrication state is not sufficient in a low-speed rotation state such as at the time of starting, the fluid can be supplied to the sliding surface S to contribute to the lubrication of the sliding surface S. Further, by utilizing the inclined wall 63d of the trapezoidal fluid introduction groove 63, the end of the positive pressure generating groove 12 on the toe end 12e side and the inclined wall 63d of the fluid introduction groove 63 overlap in the circumferential direction. The portion Lp can be formed.
  • the circumferential width CH of the leakage region where the fluid introduction groove 63 and the toe end 12e of the positive pressure generation groove 12 do not overlap can be reduced. Further, since the depth of the fluid introduction groove 63 is shallower than the fluid introduction groove 13 of the first embodiment, the cross-sectional area of the leak region can be further reduced, so that the leak region can be further narrowed.
  • the spiral groove 11 reduces the pumping action of pumping up the leakage side fluid to the sealed fluid side.
  • the size of the circumferential width CH of the leakage region can be reduced by providing the overlapping portion Lp.
  • the cross-sectional area of the leak region can be further reduced by making the depth of the fluid introduction groove 63 shallower, so that the cross-sectional area of the leak region can be further narrowed. Can be restricted, and the sealing performance can be further improved.
  • FIG. 6 shows the sliding surface S of the rotating side sealing ring 4 of the sliding component according to the fifth embodiment. Only the depth of the fluid introduction groove 73 is different from that of the second embodiment. Same as Example 2.
  • the same members as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and the duplicate description will be omitted.
  • the sliding surface S of the rotary seal ring 4 includes a fluid introduction groove 73, a positive pressure generation groove 22 (first pressure generation mechanism according to the present invention), and a spiral groove 21 (second pressure generation according to the present invention).
  • the positive pressure generating groove 22 and the fluid introducing groove 73 are disposed closer to the sealed fluid side peripheral edge 16 than the annular land portion R2, and the spiral groove 21 is disposed closer to the leak side peripheral edge 15 than the annular land portion R2.
  • the positive pressure generating groove 22 and the spiral groove 21 have the same configuration as the positive pressure generating groove 22 and the spiral groove 21 of the second embodiment, and a description thereof will be omitted.
  • the fluid introduction groove 73 has a width substantially equal to that of the positive pressure generation groove 22, is formed in a trapezoidal shape when viewed in the axial direction, and only the opening 73a opens to the sealed fluid side peripheral edge 16.
  • the fluid introduction groove 73 has an opening 73 a that opens to the sealed fluid side peripheral edge 16, and an opening 22 a of the positive pressure generating groove 22 is disposed at a position facing the opening 73 a, and the sealed fluid side peripheral edge 16 and the land portion It has an inclined wall portion 73b opposed across R1, a toe portion 22e of the positive pressure generating groove 22, and an inclined wall portion 73d opposed across the land portion R1.
  • the inclined wall 73d is an opening of the positive pressure generating groove 22. It tilts in the direction approaching 22a. That is, the inclined wall portion 73d is inclined in a direction in which the area of the fluid introduction groove 23 in the axial direction decreases.
  • the depth of the fluid introduction groove 73 is set to be substantially the same as the depth of the positive pressure generation groove 32 and the spiral groove 21, for example, about 0.1 to 10 ⁇ m.
  • the fluid introduction groove 73 can easily take in the fluid, even when the fluid lubrication state is not sufficient in a low-speed rotation state such as at startup, the fluid is supplied to the sliding surface S and the sliding surface S Can contribute to lubrication.
  • the end of the positive pressure generating groove 22 on the toe 22e side and the inclined wall 73d can form an overlapping portion Lp overlapping in the circumferential direction. .
  • the circumferential width CH of the leak region where the fluid introduction groove 73 and the toe end portion 22e of the positive pressure generation groove 22 do not overlap can be reduced.
  • the depth of the fluid introduction groove 73 is shallower than that of the fluid introduction groove 23 of the second embodiment, the cross-sectional area of the leak region can be further reduced. Accordingly, even when the pumping action of the spiral groove 21 is reduced as in the case of the reverse rotation, it is possible to restrict the flow of the fluid from the sealed fluid side to the leak side through the leak area and extend. Can improve the sealing performance.
  • FIG. 7 shows the sliding surface S of the rotating side sealing ring 4 of the sliding component according to the sixth embodiment. Only the depth of the fluid introduction groove 83 is different from that of the third embodiment. Same as Example 3.
  • the same members as those of the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and the overlapping description will be omitted.
  • the sliding surface S of the rotary side sealing ring 4 includes a fluid introduction groove 83, a positive pressure generation groove 32 (a first pressure generation mechanism according to the present invention), and a spiral groove 31 (a second pressure generation mechanism according to the present invention).
  • the positive pressure generating groove 32 and the fluid introducing groove 83 are disposed closer to the sealed fluid side peripheral edge 16 than the annular land portion R2, and the spiral groove 31 is disposed closer to the leak side peripheral edge 15 than the annular land portion R2.
  • the positive pressure generating groove 32 and the spiral groove 31 have the same configuration as the positive pressure generating groove 32 and the spiral groove 31 of the second embodiment, and a description thereof will be omitted.
  • the fluid introduction groove 83 is formed in a triangular shape as viewed in the axial direction, and only the opening 83a opens to the peripheral edge 16 on the sealed fluid side.
  • the fluid introduction groove 83 communicates with the opening 32 a of the positive pressure generating groove 32, and has the opening 83 a opened to the sealed peripheral side edge 16, the toe 32 e of the positive pressure generating groove 32, and the land R 1. It has an opposing inclined wall 83d. With respect to a radial axis r connecting an intersection P between the inclined wall portion 83d and the peripheral edge 16 of the sealed fluid and the center O of the rotary sealing ring 4, the inclined wall portion 83d is an opening of the positive pressure generating groove 32. 32a.
  • the inclined wall portion 83d is inclined in a direction in which the area of the fluid introduction groove 83 as viewed in the axial direction decreases.
  • the depth of the fluid introduction groove 83 is set to be substantially the same as the depth of the positive pressure generation groove 32 and the spiral groove 21, for example, about 0.1 to 10 ⁇ m.
  • the fluid introduction groove 83 can easily take in the fluid, the fluid is supplied to the sliding surface S even when the fluid lubrication state is not sufficient in a low-speed rotation state such as at the time of starting, so that the sliding surface S Can contribute to lubrication.
  • the overlapping portion Lp of the fluid introduction groove 83 and the positive pressure generation groove 32 can be increased even in a narrow place.
  • the overlapping portion Lp is enlarged to cover the fluid introduction groove 83 in the circumferential direction with the positive pressure generating groove 32, so that the circumferential width CH of the leak region can be made zero, and the sealed fluid side can be reduced.
  • the periphery 16 can be annularly surrounded.
  • the depth of the fluid introduction groove 83 is smaller than that of the fluid introduction groove 33 of the second embodiment, the cross-sectional area of the leakage region can be further reduced. Accordingly, even when the pumping action of the spiral groove 31 is reduced as in the case of the reverse rotation, it is possible to restrict the flow of the fluid from the sealed fluid side to the leak side through the leak area and extend. Can improve the sealing performance.
  • FIG. 8 shows the sliding surface S of the seventh embodiment.
  • the first pressure generating mechanism and the second pressure generating mechanism are configured by grooves.
  • the first pressure generating mechanism and the second pressure generating mechanism are formed by a dimple group including an aggregate of dimples. It constitutes a generating mechanism.
  • the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and overlapping description will be omitted.
  • the sliding surface S of the rotary side sealing ring 4 includes a fluid introduction groove 13, a first pressure generation mechanism 52, and a second pressure generation mechanism 51, and the fluid introduction groove 13 and the first pressure generation mechanism 52 are annular.
  • the second pressure generating mechanism 51 is disposed closer to the leak side peripheral edge 15 than the annular land portion R2.
  • the fluid introduction groove 13 has the same configuration as the fluid introduction groove 13 of the first embodiment.
  • the first pressure generating mechanism 52 includes a plurality of dimples 50 arranged in close proximity to each other and formed of a dimple group formed in an arc shape having a predetermined length.
  • the dimple 50 is a depression having an opening surrounded by the land R1.
  • the dimple group is a pseudo channel in which a land portion R1 is provided around the dimple 50 so that the dimple 50 does not communicate with each other, and a plurality of dimples 50 are arranged close to each other so as to have a desired groove shape.
  • One end of the first pressure generating mechanism 52 composed of a dimple group communicates with the fluid introduction groove 13, and the other end is a closed end 52e surrounded by the land R1.
  • the diameter of the opening of the dimple is set to 10 ⁇ m to 100 ⁇ m, and the depth of the bottom of the dimple 50 is set to about 10 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the dimples provided on the sliding surface S may be set to have substantially the same opening diameter and depth, or may be set to different opening diameters and depths distributed in a predetermined range.
  • the fluid is sucked into the dimple 50 by the relative sliding between the rotating side sealing ring 4 and the stationary side sealing ring 7, and the fluid is pressurized in the dimple 50 and discharged from the dimple 50.
  • the suction and discharge operations of the fluid by the dimples 50 are continuously performed between the adjacent dimples 50 even if the dimples 50 do not communicate with each other.
  • the fluid flows along the dimple groups arranged in the groove shape, and the dimple group functions as a pseudo channel.
  • the second pressure generating mechanism 51 is a dimple group in which the dimples 50 are arranged close to each other and formed in a spiral shape.
  • the second pressure generating mechanism 51 is configured by alternately arranging a predetermined number (60 in the example of FIG. 5) of dimple groups and land portions R3 in the circumferential direction.
  • the second pressure generating mechanism 51 has an opening 51a at one end and a closed end 51e at the other end.
  • the opening 51a communicates with the leak side peripheral edge 15, and the closed end 51e is surrounded by the annular land portion R2. It is closed.
  • the fluid introduction groove 13 and the closed end 52e of the first pressure generating mechanism 52 form an overlapping portion Lp that overlaps in the circumferential direction.
  • the overlap portion Lp the gap between the adjacent first pressure generating mechanisms 52, that is, the circumferential width CH of the leak region can be reduced, and the leak region can be narrowed.
  • the pumping action of the second pressure generating mechanism 51 is reduced as in the case of the reverse rotation (counterclockwise rotation)
  • the flow of the fluid from the sealed fluid side to the leak side through the leak area is reduced. It can be restricted, and the sealing performance can be improved.
  • the present invention is not limited to this.
  • the first pressure generating mechanism and the second pressure generating mechanism may each be configured as one.
  • the number and shape of the first pressure generating mechanism and the second pressure generating mechanism can be changed according to use conditions.
  • the fluid introduction groove, the first pressure generation mechanism, and the second pressure generation mechanism are provided on the rotating side sealing ring, but the fluid introduction groove, the first pressure generation mechanism, and the second pressure generation mechanism are fixed. It may be provided on the side sealing ring, or may be provided on the rotating side sealing ring and the stationary side sealing ring.

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Abstract

【課題】回転方向に関係なく密封性及び潤滑性を発揮できる摺動部品を提供することを目的とする。 【解決手段】互いに相対摺動する一対の摺動部品４，７であって、一対の摺動部品４，７は、互いに相対摺動する摺動面Ｓ、並びに、被密封流体側周縁１６及び漏れ側周縁１５を有し、一対の摺動部品４，７のうち少なくとも一方の摺動部品４の摺動面Ｓは、被密封流体側周縁１６に連通する流体導入溝１３と、一端が流体導入溝１３に連通するとともに他端がランド部Ｒ１により囲まれる第１圧力発生機構１２と、一端が漏れ側周縁１５に連通するとともに他端が環状ランド部Ｒ２により囲まれる第２圧力発生機構１１と、を備え、流体導入溝１３と第１圧力発生機構１２の他端１２ｅとは、周方向に重なる重なり部Ｌｐを備える。

Description

摺動部品
　本発明は、例えば、メカニカルシール、軸受、その他、摺動部に適した摺動部品に関する。特に、摺動面に流体を介在させて摩擦を低減させるとともに、摺動面から流体が漏洩するのを防止する必要のある密封環、例えば、ターボチャージャー用あるいは航空エンジン用のギアボックスに使用されるオイルシール、または軸受などの摺動部品に関する。
　たとえば、図９に示すように、互いに相対摺動する一対の摺動部品のうち、被密封流体側の回転側密封環４の摺動面Ｓには、摺動面Ｓの被密封流体側の周縁に連通し、漏れ側の周縁には連通しないように構成された流体導入溝４３と、流体導入溝４３に連通する正圧発生溝４２と、摺動面Ｓの漏れ側の周縁に連通し、被密封流体側の周縁には連通しないように構成された動圧発生溝４１を設けることが知られている。これにより、低速回転状態において、流体導入溝４３により流体が積極的に摺動面に導入され、摺動面Ｓの潤滑を行うことができる。また、定常運転等の回転側密封環の高速回転状態において、動圧発生溝４１により発生する動圧により、回転側密封環と固定側密封環との摺動面に僅かな間隙が形成され、摺動面は流体潤滑の状態となり非常に低摩擦とすることができる。同時に、漏れ側に存在する流体が被密封流体側の側に向けてポンピングされるため、被密封流体側の流体が漏れ側の側へ漏れることを防止することができる。（例えば、特許文献１参照）
国際公開第２０１６／１６７２６２号パンフレット（図７）
　しかしながら、上記の特許文献１の従来技術においては、回転側密封環４が、図９の矢印と逆の反時計方向に回転した場合について十分考慮されていなかった。すなわち、回転側密封環４が逆回転すると、スパイラル溝４１は十分な動圧を発生することができないので、スパイラル溝４１は漏れ側の流体を被密封流体側へ向けて十分なポンピングができなくなる。しかし、逆回転した場合には、正圧発生溝４２が逆に負圧を発生するので、スパイラル溝４１からの流体は負圧となった正圧発生溝４２内へ吸込まれるので、スパイラル溝４１のポンピング作用の低下を補うことができる。ところが、隣接する正圧発生溝４２間の漏れ領域の周方向隙間ＣＨは、正圧発生溝４２の負圧の影響が及ばないため、被密封流体側から漏れ側へ流体が流れる漏れ領域となってしまう。このため、逆転時のようにスパイラル溝４１が十分な動圧を発生できない場合には、漏れ領域ＣＨを流れる流体を押し戻すことができず、密封性を十分に保つことができなかった。
　本発明はこのような課題を解決するためになされてもので、回転方向に関係なく密封性を発揮できる摺動部品を提供することを目的とする。
　前記課題を解決するために、本発明の摺動部品は、
　互いに相対摺動する一対の摺動部品であって、
　一対の前記摺動部品は、互いに相対摺動する摺動面、被密封流体側周縁及び漏れ側周縁を有し、
　一対の前記摺動部品のうち少なくとも一方の前記摺動部品の前記摺動面は、前記被密封流体側周縁に連通する流体導入溝と、
　一端が前記流体導入溝に連通するとともに他端がランド部により囲まれる第１圧力発生機構と、
　一端が前記漏れ側周縁に連通するとともに他端が環状ランド部により囲まれる第２圧力発生機構と、を備え、
　前記流体導入溝と、前記第１圧力発生機構の前記他端とは、周方向に重なる重なり部を備えることを特徴としている。
　この特徴によれば、流体導入溝により流体が積極的に摺動面に導入され、摺動面の潤滑を行うことができるとともに、流体導入溝と、第１圧力発生機構の端部とは周方向に重なる重なり部を備えることで漏れ領域を絞ることができるので、漏れを低減することができる。
　本発明の摺動部品は、
　前記流体導入溝は、前記第１圧力発生機構の前記他端と対向する傾斜壁部を有し、
　前記傾斜壁部は、該傾斜壁部と前記被密封流体側周縁との交点と、一方の前記摺動部品の中心とを結んだ径方向軸に対し、前記第１圧力発生機構の前記一端に接近する方向に傾斜することを特徴としている。
　この特徴によれば、流体導入溝の傾斜壁部は、該傾斜壁部と被密封流体側周縁との交点と、一方の摺動部品の中心とを結んだ径方向軸に対し第１圧力発生機構に接近する方向に傾斜するので、容易に重なり部を形成して漏れ領域を絞ることができるので、漏れを低減することができる。
　本発明の摺動部品は、
　前記流体導入溝及び前記第１圧力発生機構は、前記環状ランド部よりも前記被密封流体側周縁寄りに配設されることを特徴としている。
　この特徴によれば、流体導入溝及び第１圧力発生機構は、環状ランド部よりも被密封流体側周縁の側に配設されることで、第１圧力発生機構と第２圧力発生機構は環状ランド部により分離されるので、第１圧力発生機構と第２圧力発生機構の干渉を防ぐことができ、静止時においても漏れが発生することがない。
　本発明の摺動部品は、
　前記流体導入溝は台形状に形成されることを特徴としている。
　この特徴によれば、台形状の斜めの辺を利用して容易に重なり部を形成でき、漏れ領域を絞ることができるので、漏れを低減することができる。
　本発明の摺動部品は、
　前記流体導入溝は三角形に形成されることを特徴としている。
　この特徴によれば、三角形状の流体導入溝は径方向幅を小さくできるので、狭いところでも流体導入溝と第１圧力発生機構の重なり部を大きくして、漏れ領域を絞ることができるので、漏れを低減することができる。
　本発明の摺動部品は、
　第１圧力発生機構、第２圧力発生機構は溝部から構成されることを特徴としている。
　この特徴によれば、第１圧力発生機構、第２圧力発生機構を容易に形成できる。
　本発明の摺動部品は、
　第１圧力発生機構、第２圧力発生機構はディンプル群から構成されることを特徴としている。
　この特徴によれば、ディンプル群により所望の形状を有する第１圧力発生機構、第２圧力発生機構を容易に構成することができる。
　本発明の摺動部品は、
　前記流体導入溝の深さは、前記第１圧力発生機構の深さより深いことを特徴としている。
　この特徴によれば、流体導入溝は、被密封流体側から流体を取り込み、起動時などの低速回転状態において流体潤滑状態が十分でないときであっても、摺動面に流体を供給して、摺動面の潤滑に寄与することができる。
　本発明の摺動部品は、
　前記流体導入溝の深さは、前記第１圧力発生機構の深さと同じであることを特徴としている。
　この特徴によれば、流体導入溝の断面積を小さくすることにより、漏れ領域の断面積を小さくできるので、漏れを低減することができる。
実施例１に係るメカニカルシールの一例を示す縦断面図である。 図１のＷ－Ｗ矢視で実施例１の回転側密封環の摺動面を示す図である。 図１のＷ－Ｗ矢視で実施例２の回転側密封環の摺動面を示す図である。 図１のＷ－Ｗ矢視で実施例３の回転側密封環の摺動面を示す図である。 図１のＷ－Ｗ矢視で実施例４の回転側密封環の摺動面を示す図である。 図１のＷ－Ｗ矢視で実施例５の回転側密封環の摺動面を示す図である。 図１のＷ－Ｗ矢視で実施例６の回転側密封環の摺動面を示す図である。 図１のＷ－Ｗ矢視で実施例７の回転側密封環の摺動面を示す図である。 従来例の回転側密封環の摺動面を示す図である。
　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、その相対的配置などは、特に明示的な記載がない限り、本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。
　図１及び図２を参照して、本発明の実施例１に係る摺動部品について説明する。
　なお、実施例１においては、摺動部品の一例であるメカニカルシールについて説明する。実施例１においては、メカニカルシールを構成する摺動部品の内周側を被密封流体側（液体側あるいはミスト状の流体側）、外周側を漏れ側（気体側）として説明するが、本発明はこれに限定されることなく、内周側が漏れ側（気体側）、外周側が被密封流体側（液体側あるいはミスト状の流体側）である場合も適用可能である。また、被密封流体側（液体側あるいはミスト状の流体側）と漏れ側（気体側）との圧力の大小関係については、例えば、被密封流体側（液体側あるいはミスト状の流体側）が高圧、漏れ側（気体側）が低圧、あるいは、その逆のいずれでもよく、また、両方の圧力が同一であってもよい。
　図１のメカニカルシール１は、回転軸２側に取付けられたスリーブ３と一体に回転可能な回転側密封環４、かつ、軸方向移動可能な状態で設けられた他方の摺動部品である円環状の固定側密封環７と、固定側密封環７を軸方向に付勢するコイルドウェーブスプリング８と、を備え、鏡面仕上げされた摺動面Ｓ同士で密接摺動するようになっている。
　すなわち、このメカニカルシール１は、回転側密封環４及び固定側密封環７は半径方向に形成された摺動面Ｓを有し、互いの摺動面Ｓにおいて、被密封流体、例えば、液体あるいはミスト状の流体（以下、単に「液体」ということがある。）が摺動面Ｓの内周から外周側の漏れ側へ流出するのを防止するものである。なお、符号９はＯリングを示しており、カートリッジ６と固定側密封環７との間をシールするものである。また、本例では、スリーブ３と回転側密封環４とは別体の場合について説明しているが、これに限らず、スリーブ３と回転側密封環４とを一体に形成してもよい。
　回転側密封環４及び固定側密封環７の材質は、耐摩耗性に優れた炭化ケイ素（ＳｉＣ）及び自己潤滑性に優れたカーボンなどから選定されるが、例えば、両者がＳｉＣ、あるいは、いずれか一方がＳｉＣであって他方がカーボンの組合せが可能である。
　図２は、本発明の実施例１に係る摺動部品の回転側密封環４の摺動面Ｓを示したものである。回転側密封環４の摺動面Ｓの外周側が漏れ側、例えば気体側であり、また、内周側が被密封流体側、例えば液体側であり、回転側密封環４は矢印に示すように時計方向に回転するものとする。
　図２において、回転側密封環４の摺動面Ｓは、流体導入溝１３、正圧発生溝１２（本発明に係る第１圧力発生機構）及びスパイラル溝１１（本発明に係る第２圧力発生機構）を備える。正圧発生溝１２及び流体導入溝１３は環状ランド部Ｒ２よりも被密封流体側周縁１６寄りに配設され、また、スパイラル溝１１は環状ランド部Ｒ２よりも漏れ側周縁１５寄りに配設されている。なお、流体導入溝１３及び正圧発生溝１２は，被密封流体側周縁１６を囲むように周方向に所定数（図２の実施例では１２個）等配に設けられている。なお、本明細において、所定数とは、実施例に限らず、被密封流体側周縁１６を囲むことができれば１個以上であればよい。また、等配に限らない。スパイラル溝１１の本数、形状も条件に応じて変えることができる。
　図２において、流体導入溝１３は、軸方向視にて台形状に形成され、開口部１３ａのみが被密封流体側に開口し、他の部分はランド部により囲まれて閉塞される溝である。具体的には、流体導入溝１３は、被密封流体側周縁１６に開口する開口部１３ａ、開口部１３ａに対向する位置には環状ランド部Ｒ２に囲まれる壁部１３ｃ、開口部１３ａに隣接し、後述する正圧発生溝１２の開口部１２ａに連通する開口部側壁部１３ｂ、後述する正圧発生溝１２の止端部１２ｅ（レイリーステップ１２ｅ）とランド部Ｒ１を挟んで対向する傾斜壁部１３ｄを有する。傾斜壁部１３ｄと被密封流体側周縁１６との交点Ｐと、回転側密封環４の中心Ｏと、を結んだ径方向軸ｒに対し、傾斜壁部１３ｄは開口部側壁部１３ｂ（正圧発生溝１２の開口部１２ａ）に接近する方向に傾斜する。すなわち、傾斜壁部１３ｄは流体導入溝１３の軸方向視の面積が小さくなる方向に傾斜する。なお、流体導入溝１３の深さは、正圧発生溝１２及びスパイラル溝１１より十分深く設定され、例えば、１０μｍ～５００μｍ程度に設定される。
　正圧発生溝１２（本発明に係る第１圧力発生機構）は所定の長さを有する弧状の溝である。正圧発生溝１２は長手方向の一端に開口部１２ａ（本発明における第１圧力発生機構の一端）、長手方向の他端に止端部１２ｅ（本発明における第１圧力発生機構の他端）、短手方向に一対の壁部１２ｂ、１２ｃを有する。開口部１２ａは流体導入溝１３に連通し、止端部１２ｅ及び壁部１２ｂはランド部Ｒ１により囲まれ、壁部１２ｃは環状ランド部Ｒ２により囲まれている。なお、正圧発生溝１２の深さは、０．１μｍ～１０μｍ程度に設定される。
　スパイラル溝１１（本発明に係る第２圧力発生機構）は、漏れ側周縁１５に開口する開口部１１ａ（本発明に係る第２圧力発生機構の一端）、長手方向の他方の端部に環状ランド部Ｒ２に囲まれた閉塞端部１１ｅ（本発明に係る第２圧力発生機構の他端）を有し、短手方向にはランド部Ｒ３に囲まれる一対の壁部１１ｂ、１１ｃを有する。スパイラル溝１１とランド部Ｒ３とは、交互に周方向に所定個数（図２の例では６０個）、等間隔に配設される。これにより、各スパイラル溝１１はランド部Ｒ３によって分離される。また、スパイラル溝１１の閉塞端部１１ｅ側は、周方向に連続した円環状ランド部Ｒ２によって囲まれる。これにより、スパイラル溝１１は、環状ランド部Ｒ２によって流体導入溝１３及び正圧発生溝１２と分離される。ここで、環状ランド部Ｒ２は、スパイラル溝１１の閉塞端部１１ｅを周方向に連ねて形成される円と、スパイラル溝１１の閉塞端部１１ｅに対向する正圧発生溝１２の壁部１２ｃを周方向に連ねて形成される円とによって区画される周方向に連続した円環状のランド部である。なお、スパイラル溝１１とランド部Ｒ３の個数は、６０個に限らず、６０個より多くても、少なくてもよい。
　このように構成された実施例１に係る摺動部品の作用効果について説明する。
　流体導入溝１３は、被密封流体側周縁１６に連通する開口部１３ａから被密封流体側から流体導入溝１３内に流体を取り込み、起動時などの低速回転状態において流体潤滑状態が十分でないときであっても、摺動面Ｓに流体を供給して、摺動面Ｓの潤滑に寄与することができる。また、流体導入溝１３は台形に形成することにより、流体導入溝１３の開口部１３ａを大きくできるので、流体導入溝１３内に流体を十分取り込むことができる。
　図２に示すように、回転側密封環４が時計方向に回転すると、流体導入溝１３に導入された流体は、流体導入溝１３に連通する正圧発生溝１２内に流体の粘性により引き込まれる。正圧発生溝１２内に引き込まれた流体は止端部１２ｅ付近で堰き止められて動圧（正圧）を発生する。この正圧により、摺動面間の流体膜を増加させ、潤滑性能を向上させる。この正圧発生溝１２は、特に、起動時などの回転側密封環４の低速回転状態においても正圧（動圧）を発生するため、摺動面における低速時の液膜が増大され、低速時における潤滑性能を向上させることができる。なお、正圧発生溝１２の止端部１２ｅは、正圧発生溝１２の長手方向に先細りに形成されているので、正圧発生溝１２内に引き込まれた流体は絞られるので、止端部１２ｅ付近での昇圧作用をさらに高めることができる。
　図２に示すように、回転側密封環４が時計方向に回転すると、スパイラル溝１１は、漏れ側周縁１５に連通する開口部１１ａから流体を吸い込み、閉塞端部１１ｅ付近で動圧（正圧）を発生する。この動圧により回転側密封環４と固定側密封環７との摺動面Ｓの間隙が大きくなり、摺動面Ｓは流体潤滑の状態となり非常に低摩擦となる。同時に、スパイラル溝１１により流体が漏れ側から被密封流体側へ向けてポンピングされるため、被密封流体側の流体が漏れ側への漏洩が防止され、密封性が向上する。また、スパイラル溝１１と正圧発生溝１２は環状ランド部Ｒ２により分離されるので、スパイラル溝１１と正圧発生溝１２の干渉を防ぐことができ、静止時においても漏れが発生することがない。
　台形形状の流体導入溝１３の傾斜壁部１３ｄを利用して、傾斜壁部１３ｄと、正圧発生溝１２の端部の止端部１２ｅとは、容易に重なり部Ｌｐを形成できる。また、重なり部Ｌｐを設けることにより、正圧発生溝１２の開口部１２ａとランド部Ｒ１を挟んで対向する止端部１２ｅとの隙間（以下「漏れ領域」と記す。）の周方向幅ＣＨを絞ることができる。すなわち、隣接する流体導入溝１３と正圧発生溝１２の止端部１２ｅとがラップしない漏れ領域の周方向幅ＣＨを絞ることができる。
　回転側密封環４が、図２の矢印と逆の反時計方向に回転した場合には、スパイラル溝１１は、漏れ側の流体を被密封流体側へポンプアップするポンピング作用が低下してしまう。一方、逆回転した場合には、正圧発生溝１２内には逆に負圧が発生する。これにより、スパイラル溝１１から吐出される流体は負圧となった正圧発生溝１２内へ吸込まれるので、逆回転時のスパイラル溝１１のポンピング作用の低下を補うことができる。しかし、漏れ領域においては、正圧発生溝１２の負圧による吸込みの効果が及ばないため、被密封流体側から漏れ領域を通り漏れ側へ流体が漏れてしまう。そこで、重なり部Ｌｐを設けることにより漏れ領域の周方向幅ＣＨを絞ることができるので、逆転時のようにスパイラル溝１１が十分な動圧を発生できない場合であっても、漏れ領域を流れる流体を低減することができ、密封性を維持することができる。
　本発明の実施例２に係る摺動部品について説明する。図３は実施例２に係る摺動部品の回転側密封環４の摺動面Ｓを示したもので、流体導入溝２３の形状が実施例１と相違するのみで、他の構成は実施例１と同じである。以下、実施例１と同じ部材には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
　図３において、回転側密封環４の摺動面Ｓは、流体導入溝２３、正圧発生溝２２（本発明に係る第１圧力発生機構）及びスパイラル溝２１（本発明に係る第２圧力発生機構）を備える。正圧発生溝２２及び流体導入溝２３は、環状ランド部Ｒ２よりも被密封流体側周縁１６寄りに配設され、また、スパイラル溝２１は環状ランド部Ｒ２よりも漏れ側周縁１５寄りに配設されている。なお、流体導入溝２３及び正圧発生溝２２は，被密封流体側周縁１６を囲むように周方向に所定数（図３の実施例では１２個）等配に設けられている。
　図３において、流体導入溝２３は正圧発生溝２２と略等しい幅を有し、軸方向視にて台形状に形成され、開口部２３ａのみが被密封流体側周縁１６に開口する。具体的には、流体導入溝２３は、被密封流体側周縁１６に開口する開口部２３ａ、開口部２３ａに対向する位置には後述する正圧発生溝２２の開口部２２ａに連通する開口部側壁部２３ｃ、被密封流体側周縁１６とランド部Ｒ１を挟んで対向する傾斜壁部２３ｂ、正圧発生溝２２の止端部２２ｅと対向する傾斜壁部２３ｄを有する。傾斜壁部２３ｄと被密封流体側周縁１６との交点Ｐと、回転側密封環４の中心Ｏと、を結んだ径方向軸ｒに対し、傾斜壁部２３ｄは開口部側壁部２３ｃ（正圧発生溝２２の開口部２２ａ）に接近する方向に傾斜する。すなわち、傾斜壁部２３ｄは流体導入溝２３の軸方向視の面積が小さくなる方向に傾斜する。
　正圧発生溝２２（本発明に係る第１圧力発生機構）は所定の長さを有する弧状の溝である。正圧発生溝２２は長手方向の一端に開口部２２ａ（本発明における第１圧力発生機構の一端）、長手方向の他端に止端部２２ｅ（本発明における第１圧力発生機構の他端）、短手方向に一対の壁部２２ｂ、２２ｃを有する。開口部２２ａは流体導入溝２３に連通し、止端部２２ｅ及び壁部２２ｂはランド部Ｒ１により囲まれ、壁部２２ｃは環状ランド部Ｒ２により囲まれている。なお、正圧発生溝１２の深さは、０．１μｍ～１０μｍ程度に設定される。
　スパイラル溝２１（本発明に係る第２圧力発生機構）は、漏れ側周縁１５に開口する開口部２１ａ（本発明に係る第２圧力発生機構の一端）、長手方向の他方の端部に環状ランド部Ｒ２に囲まれた閉塞端部２１ｅ（本発明に係る第２圧力発生機構の他端）を有し、短手方向にはランド部Ｒ３に囲まれる一対の壁部２１ｂ、２１ｃを有する。スパイラル溝２１とランド部Ｒ３とは、交互に周方向に所定個数（図２の例では６０個）、等間隔に配設される。これにより、各スパイラル溝２１はランド部Ｒ３によって分離される。また、スパイラル溝２１の閉塞端部２１ｅ側は、周方向に連続した円環状ランド部Ｒ２によって囲まれる。これにより、スパイラル溝２１は、環状ランド部Ｒ２によって流体導入溝２３及び正圧発生溝２２と分離される。ここで、環状ランド部Ｒ２は、スパイラル溝２１の閉塞端部２１ｅを周方向に連ねて形成される円と、スパイラル溝２１の閉塞端部２１ｅに対向する正圧発生溝２２の壁部２２ｃを周方向に連ねて形成される円とによって区画される周方向に連続した円環状のランド部である。
　このように構成された実施例２に係る摺動部品の作用効果について説明する。なお、スパイラル溝２１の構成は実施例１のスパイラル溝１１の構成と同じなので、重複する説明は省略する。
　流体導入溝２３は、被密封流体側周縁１６に対し傾斜して配置されるので、回転する被密封流体側の流体を低抵抗で開口部２３ａから流体導入溝２３内に取り込むことができる。これにより、起動時などの低速回転状態において流体潤滑状態が十分でないときであっても、摺動面Ｓに流体を供給して、摺動面Ｓの潤滑に寄与することができる。
　図３に示すように、回転側密封環４が時計方向に回転すると、被密封側流体は、開口部２３ａから流体導入溝２３を通り正圧発生溝２２へ流れ込む。正圧発生溝２２へ流れ込んだ流体は、止端部２２ｅで堰き止められ高い正圧を発生し、この正圧によって摺動面間の流体膜を増加させ、潤滑性能を向上させることができる。スパイラル溝２１は、漏れ側周縁１５に連通する開口部２１ａから流体を吸い込み、内周側の閉塞端部２１ｅ付近で動圧（正圧）を発生する。この動圧により回転側密封環４と固定側密封環７との摺動面Ｓの間隙が大きくなり、摺動面Ｓは流体潤滑の状態となり非常に低摩擦となる。同時に、スパイラル溝２１により流体が漏れ側から被密封流体側へ向けてポンピングされるため、被密封流体側の流体が漏れ側への漏洩が防止され、密封性が向上する。
　また、流体導入溝２３と、該流体導入溝２３とランド部Ｒ１を挟んで対向する正圧発生溝２２の止端部２２ｅとは、周方向に重なる重なり部Ｌｐを構成する。重なり部Ｌｐを設けることにより、正圧発生溝２２の開口部２２ａ流体導入溝２３を挟んで対向する止端部２２ｅとの隙間（以下「漏れ領域」と記す。）の周方向幅ＣＨを絞ることができる。すなわち、流体導入溝２３と正圧発生溝２２の止端部２２ｅとがラップしない漏れ領域の周方向幅ＣＨを絞ることができる。これにより、逆転時のようにスパイラル溝２１が十分なポンピング作用を発揮できない場合であっても、漏れ領域を流れる漏れ流れを低減できる。さらには正圧発生溝２２内の負圧によるポンピング効果がスパイラル溝２１のポンピング効果の低減を補うことができるので、逆回転した場合でも密封性を向上することができる。
　本発明の実施例３に係る摺動部品について説明する。図４は実施例３に係る摺動部品の回転側密封環４の摺動面Ｓを示したもので、流体導入溝３３、正圧発生溝３２の形状が実施例１、２と相違するのみで、他の構成は実施例１，２と同じである。以下、実施例２、３と同じ部材には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
　図４において、回転側密封環４の摺動面Ｓは、流体導入溝３３、正圧発生溝３２（本発明に係る第１圧力発生機構）及びスパイラル溝３１（本発明に係る第２圧力発生機構）を備える。正圧発生溝３２及び流体導入溝３３は、環状ランド部Ｒ２よりも被密封流体側周縁１６寄りに配設され、また、スパイラル溝３１は環状ランド部Ｒ２よりも漏れ側周縁１５寄りに配設されている。なお、流体導入溝３３及び正圧発生溝３２は，被密封流体側周縁１６を囲むように周方向に所定数（図３の実施例では１２個）等配に設けられている。
　図４において、流体導入溝３３は軸方向視にて三角形に形成され、開口部３３ａのみが被密封流体側周縁１６に開口する。流体導入溝３３は、被密封流体側周縁１６に開口する開口部３３ａ、正圧発生溝３２の開口部３２ａに連通する開口部側壁部３３ｃ、正圧発生溝３２の止端部３２ｅとランド部Ｒ１を挟んで対向する傾斜壁部３３ｄを有する。傾斜壁部３３ｄと被密封流体側周縁１６との交点Ｐと、回転側密封環４の中心Ｏと、を結んだ径方向軸ｒに対し、傾斜壁部３３ｄは開口部側壁部３３ｃ（正圧発生溝３２の開口部３２ａ）に接近する方向に傾斜する。すなわち、傾斜壁部３３ｄは、流体導入溝３３の軸方向視の面積が交点Ｐを中心に小さくなる方向に傾斜する。
　正圧発生溝３２（本発明に係る第１圧力発生機構）は所定の長さを有する弧状の溝である。正圧発生溝３２は長手方向の一端に開口部３２ａ（本発明における第１圧力発生機構の一端）、長手方向の他端に止端部３２ｅ（本発明における第１圧力発生機構の他端）、短手方向に一対の壁部３２ｂ、３２ｃを有する。開口部３２ａは流体導入溝３３に連通し、止端部３２ｅ及び壁部３２ｂはランド部Ｒ１により囲まれ、壁部３２ｃは環状ランド部Ｒ２により囲まれている。なお、正圧発生溝１２の深さは、０．１μｍ～１０μｍ程度に設定される。
　スパイラル溝３１（本発明に係る第２圧力発生機構）は、漏れ側周縁１５に開口する開口部３１ａ（本発明に係る第２圧力発生機構の一端）、長手方向の他方の端部に環状ランド部Ｒ２に囲まれた閉塞端部３１ｅ（本発明に係る第２圧力発生機構の他端）を有し、短手方向にはランド部Ｒ３に囲まれる一対の壁部３１ｂ、３１ｃを有する。スパイラル溝３１とランド部Ｒ３とは、交互に周方向に所定個数（図２の例では６０個）、等間隔に配設される。これにより、各スパイラル溝３１はランド部Ｒ３によって分離される。また、スパイラル溝３１の閉塞端部３１ｅ側は、周方向に連続した円環状ランド部Ｒ２によって囲まれる。これにより、スパイラル溝３１は、環状ランド部Ｒ２によって流体導入溝３３及び正圧発生溝３２と分離される。ここで、環状ランド部Ｒ２は、スパイラル溝３１の閉塞端部３１ｅを周方向に連ねて形成される円と、スパイラル溝３１の閉塞端部３１ｅに対向する正圧発生溝３２の壁部３２ｃを周方向に連ねて形成される環状部とによって区画される周方向に連続した環状のランド部である。なお、スパイラル溝１１とランド部Ｒ３の個数は、６０個に限らず、６０個より多くても、少なくてもよい。
　このように構成された実施例３に係る摺動部品の作用効果について説明する。スパイラル溝３１は実施例１のスパイラル溝１１と構成が同じなので説明を省略する。
　正圧発生溝３２は、流体導入溝３３に連通する上流側は被密封流体側周縁１６側に寄りに、下流側の止端部３２ｅはスパイラル溝３１側に寄った状態で配設される。これにより、正圧発生溝３２は、流体導入溝３３側から止端部３２ｅに向かって、被密封流体側から漏れ側へ傾いて配置されるので、回転時に流体導入溝３３から正圧発生溝３２内へ低損失で効率良く流体を取り込むことができ、止端部３２ｅで高い正圧を発生し、この正圧によって摺動面間の流体膜を増加させ、潤滑性能を向上させることができる。
　また、三角形状の流体導入溝３３は径方向幅を小さくできるので、狭いところでも流体導入溝３３と正圧発生溝３２の重なり部Ｌｐを大きくすることができる。図４の実施例では、重なり部Ｌｐを大きくして漏れ領域の周方向幅ＣＨをゼロにして、流体導入溝３３を正圧発生溝３２によって環状に囲むことができる。
　また、流体導入溝３３と、該流体導入溝３３とランド部Ｒ１を挟んで対向する正圧発生溝２２の止端部２２ｅとは、周方向に重なる重なり部Ｌｐを構成する。重なり部Ｌｐを設けることにより、正圧発生溝３２の開口部３２ａとランド部Ｒ１を挟んで対向する止端部３２ｅとは完全にオーバーラップする。これにより、漏れ領域の周方向幅ＣＨをゼロにして、スパイラル溝３１の被密封流体側を正圧発生溝３２によって環状に囲むことができる。これにより、逆転時のようにスパイラル溝３１が十分なポンピング作用を発揮できない場合であっても、被密封流体側から漏れ側への流体の漏れを低減でき、さらには正圧発生溝３２内が負圧によるポンピング効果がスパイラル溝３１のポンピング効果の低減を補うことができるので、逆回転した場合でも密封性を向上することができる。
　本発明の実施例４に係る摺動部品について説明する。図５は実施例４に係る摺動部品の回転側密封環４の摺動面Ｓを示したもので、流体導入溝６３の深さが実施例１と相違するのみで、他の構成は実施例１と同じである。以下、実施例１と同じ部材には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
　流体導入溝６３、正圧発生溝１２（本発明に係る第１圧力発生機構）及びスパイラル溝１１（本発明に係る第２圧力発生機構）を備える。正圧発生溝１２及び流体導入溝６３は環状ランド部Ｒ２よりも被密封流体側周縁１６寄りに配設され、また、スパイラル溝１１は環状ランド部Ｒ２よりも漏れ側周縁１５寄りに配設されている。なお、正圧発生溝１２及びスパイラル溝１１は、実施例１の正圧発生溝１２及びスパイラル溝１１と構成が同じなので説明を省略する。
　図５において、流体導入溝６３は、軸方向視にて台形形状に形成され、開口部６３ａのみが被密封流体側に開口する。具体的には、流体導入溝６３は、被密封流体側周縁１６に開口する開口部６３ａ、開口部６３ａに対向する位置には環状ランド部Ｒ２に囲まれる壁部６３ｃ、被密封流体側周縁１６とランド部Ｒ１を挟んで対向するとともに、正圧発生溝１２の開口部１２ａに連通する開口部側壁部６３ｂ、正圧発生溝１２の止端部１２ｅ（レイリーステップ１２ｅ）とランド部Ｒ１を挟んで対向する傾斜壁部６３ｄを有する。傾斜壁部６３ｄと被密封流体側周縁１６との交点Ｐと、回転側密封環４の中心Ｏと、を結んだ径方向軸ｒに対し、傾斜壁部６３ｄは開口部側壁部６３ｂ（正圧発生溝１２の開口部１２ａ）に接近する方向に傾斜する。すなわち、傾斜壁部６３ｄは、流体導入溝６３の軸方向視の面積が小さくなる方向に傾斜する。なお、流体導入溝６３の深さは、正圧発生溝１２及びスパイラル溝１１とほぼ同じ深さに設定され、例えば、０．１～１０μｍ程度に設定される。
　このように構成された実施例４に係る摺動部品の作用効果について説明する。なお、正圧発生溝１２及びスパイラル溝１１の作用効果は、実施例１と同じなので重複する説明は省略する。
　流体導入溝６３は台形に形成することにより、開口部６３ａを大きくできるので、流体導入溝６３内に流体を容易に取り込むことができる。これにより，起動時などの低速回転状態において流体潤滑状態が十分でないときであっても、摺動面Ｓに流体を供給して、摺動面Ｓの潤滑に寄与することができる。また、台形の流体導入溝６３の傾斜壁部６３ｄを利用して、正圧発生溝１２の止端部１２ｅ側の端部と流体導入溝６３の傾斜壁部６３ｄとは、周方向に重なる重なり部Ｌｐを形成できる。
　重なり部Ｌｐを設けることにより、流体導入溝６３と正圧発生溝１２の止端部１２ｅとがラップしない漏れ領域の周方向幅ＣＨを絞ることができる。さらに流体導入溝６３の深さは、実施例１の流体導入溝１３より浅いので、漏れ領域の断面積をさらに小さくすることができるので、漏れ領域をさらに絞ることができる。
　回転側密封環４が、図５の矢印と逆の反時計方向に回転した場合には、スパイラル溝１１は、漏れ側の流体を被密封流体側へポンプアップするポンピング作用が低下してしまう。しかし、スパイラル溝１１のポンピング作用が低下しても、重なり部Ｌｐを設けることによって漏れ領域の周方向幅ＣＨの大きさを絞ることができる。しかも流体導入溝６３の深さを浅くして漏れ領域の断面積をさらに小さくして、漏れ領域の断面積をさらに絞ることができるので、被密封流体側から漏れ領域を通り漏れ側への流れを制限することができ、密封性を一層向上できる。
　本発明の実施例５に係る摺動部品について説明する。図６は実施例５に係る摺動部品の回転側密封環４の摺動面Ｓを示したもので、流体導入溝７３の深さが実施例２と相違するのみで、他の構成は実施例２と同じである。以下、実施例２と同じ部材には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
　図６において、回転側密封環４の摺動面Ｓは、流体導入溝７３、正圧発生溝２２（本発明に係る第１圧力発生機構）及びスパイラル溝２１（本発明に係る第２圧力発生機構）を備える。正圧発生溝２２及び流体導入溝７３は、環状ランド部Ｒ２よりも被密封流体側周縁１６寄りに配設され、また、スパイラル溝２１は環状ランド部Ｒ２よりも漏れ側周縁１５寄りに配設されている。なお、正圧発生溝２２及びスパイラル溝２１は、実施例２の正圧発生溝２２及びスパイラル溝２１と構成が同じなので説明を省略する。
　図６において、流体導入溝７３は正圧発生溝２２と略等しい幅を有し、軸方向視にて台形状に形成され、開口部７３ａのみが被密封流体側周縁１６に開口する。具体的には、
流体導入溝７３は、被密封流体側周縁１６に開口する開口部７３ａ、開口部７３ａに対向する位置には正圧発生溝２２の開口部２２ａが配置され、被密封流体側周縁１６とランド部Ｒ１を挟んで対向する傾斜壁部７３ｂ、正圧発生溝２２の止端部２２ｅとランド部Ｒ１を挟んで対向する傾斜壁部７３ｄを有する。傾斜壁部７３ｄと被密封流体側周縁１６との交点Ｐと、回転側密封環４の中心Ｏと、を結んだ径方向軸ｒに対し、傾斜壁部７３ｄは正圧発生溝２２の開口部２２ａに接近する方向に傾斜する。すなわち、傾斜壁部７３ｄは、流体導入溝２３の軸方向視の面積が小さくなる方向に傾斜する。なお、流体導入溝７３の深さは、正圧発生溝３２及びスパイラル溝２１とほぼ同じ深さに設定され、例えば、０．１～１０μｍ程度に設定される。
　このように構成された実施例５に係る摺動部品の作用効果について説明する。なお、正圧発生溝２２及びスパイラル溝２１の作用効果は、実施例２と同じなので重複する説明は省略する。
　流体導入溝７３は流体を容易に取り込むことができるので、起動時などの低速回転状態において流体潤滑状態が十分でないときであっても、摺動面Ｓに流体を供給して、摺動面Ｓの潤滑に寄与することができる。
　また、台形の流体導入溝７３の傾斜壁部７３ｄを利用して、正圧発生溝２２の止端部２２ｅ側の端部と傾斜壁部７３ｄとは、周方向に重なる重なり部Ｌｐを形成できる。これにより、流体導入溝７３と正圧発生溝２２の止端部２２ｅとがラップしない漏れ領域の周方向幅ＣＨを絞ることができる。さらに流体導入溝７３の深さは実施例２の流体導入溝２３より浅いので、漏れ領域の断面積をさらに小さくすることができる。これにより、逆転時のようにスパイラル溝２１のポンピング作用が低下したときであっても、流体が被密封流体側から漏れ領域を通り漏れ側への流出するのを制限することができ、延いては密封性を向上できる。
　本発明の実施例６に係る摺動部品について説明する。図７は実施例６に係る摺動部品の回転側密封環４の摺動面Ｓを示したもので、流体導入溝８３の深さが実施例３と相違するのみで、他の構成は実施例３と同じである。以下、実施例３と同じ部材には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
　図７において、回転側密封環４の摺動面Ｓは、流体導入溝８３、正圧発生溝３２（本発明に係る第１圧力発生機構）及びスパイラル溝３１（本発明に係る第２圧力発生機構）を備える。正圧発生溝３２及び流体導入溝８３は、環状ランド部Ｒ２よりも被密封流体側周縁１６寄りに配設され、また、スパイラル溝３１は環状ランド部Ｒ２よりも漏れ側周縁１５寄りに配設されている。なお、正圧発生溝３２及びスパイラル溝３１は、実施例２の正圧発生溝３２及びスパイラル溝３１と構成が同じなので説明を省略する。
　図７において、流体導入溝８３は軸方向視にて三角形に形成され、開口部８３ａのみが被密封流体側周縁１６に開口する。流体導入溝８３は、正圧発生溝３２の開口部３２ａに連通するとともに、被密封流体側周縁１６に開口する開口部８３ａ、正圧発生溝３２の止端部３２ｅとランド部Ｒ１を挟んで対向する傾斜壁部８３ｄを有する。傾斜壁部８３ｄと被密封流体側周縁１６との交点Ｐと、回転側密封環４の中心Ｏと、を結んだ径方向軸ｒに対し、傾斜壁部８３ｄは正圧発生溝３２の開口部３２ａに接近する方向に傾斜する。すなわち、傾斜壁部８３ｄは流体導入溝８３の軸方向視の面積が小さくなる方向に傾斜する。なお、流体導入溝８３の深さは、正圧発生溝３２及びスパイラル溝２１とほぼ同じ深さに設定され、例えば、０．１～１０μｍ程度に設定される。
　このように構成された実施例６に係る摺動部品の作用効果について説明する。なお、正圧発生溝３２及びスパイラル溝３１の作用効果は、実施例３と同じなので重複する説明は省略する。
　流体導入溝８３は流体を容易に取り込むことができるので、起動時などの低速回転状態において流体潤滑状態が十分でないときであっても、摺動面Ｓに流体を供給して、摺動面Ｓの潤滑に寄与することができる。
　また、三角形状の流体導入溝８３は径方向幅を小さくできるので、狭いところでも流体導入溝８３と正圧発生溝３２の重なり部Ｌｐを大きくすることができる。図７の実施例では、重なり部Ｌｐを大きくして流体導入溝８３を正圧発生溝３２によって周方向に覆って、漏れ領域の周方向幅ＣＨをゼロにすることができ、被密封流体側周縁１６を環状に囲むことができる。さらに流体導入溝８３の深さが実施例２の流体導入溝３３より浅いので、漏れ領域の断面積をさらに小さくすることができる。これにより、逆転時のようにスパイラル溝３１のポンピング作用が低下したときであっても、流体が被密封流体側から漏れ領域を通り漏れ側への流出するのを制限することができ、延いては密封性を向上できる。
　本発明の実施例７に係る摺動部品について説明する。図８は実施例７の摺動面Ｓを示したものである。実施例１～６においては、第１圧力発生機構及び第２圧力発生機構は溝により構成したが、実施例７においては、ディンプルの集合体からなるディンプル群によって第１圧力発生機構及び第２圧力発生機構を構成している。以下、実施例１と同じ部材には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
　図８において、回転側密封環４の摺動面Ｓは、流体導入溝１３、第１圧力発生機構５２及び第２圧力発生機構５１を備え、流体導入溝１３及び第１圧力発生機構５２は環状ランド部Ｒ２よりも被密封流体側周縁１６寄りに配設され、また、第２圧力発生機構５１は環状ランド部Ｒ２よりも漏れ側周縁１５寄りに配設されている。なお、流体導入溝１３は、実施例１の流体導入溝１３と同じ構成である。
　第１圧力発生機構５２は、ディンプル５０を複数、近接して配列して、所定の長さを有する弧状に形成されたディンプル群から構成される。ディンプル５０はランド部Ｒ１で囲まれた開口部を有するくぼみである。ディンプル群は、ディンプル５０が互いに連通しないように、ディンプル５０の周囲にランド部Ｒ１を設けて、所望の溝形状となるように複数のディンプル５０を近接して配置した疑似流路である。ディンプル群から構成される第１圧力発生機構５２の一端は流体導入溝１３に連通し、他端はランド部Ｒ１により囲まれた閉塞端部５２ｅとなっている。なお、ディンプルの開口部の径は１０μｍ～１００μｍ、ディンプル５０の底部の深さは１０μｍ～１００μｍ程度に設定される。摺摺動面Ｓに配設されるディンプルは、略同一の開口径、深さに設定してもよいが、所定の範囲の分布する異なる開口径及び深さに設定してもよい。
　回転側密封環４と固定側密封環７の相対摺動により、流体はディンプル５０に吸い込まれ、ディンプル５０内で昇圧してディンプル５０から吐き出される。そして、ディンプル５０を近接して配置すると、ディンプル５０は互いに連通していなくても、ディンプル５０による流体の吸い込み、吐き出し動作が、隣接するディンプル５０の間で連続して行われる。これにより、ディンプル５０を溝状に配列してディンプル群を構成すると、流体は溝状に配列されたディンプル群に沿って流れ、ディンプル群は疑似流路として機能する。
　第２圧力発生機構５１は、ディンプル５０を近接して配列してスパイラル状に構成したディンプル群である。第２圧力発生機構５１は、ディンプル群とランド部Ｒ３とを交互に周方向に所定個数（図５の例では６０個）配設して構成される。また、第２圧力発生機構５１に一端に開口部５１ａ、他端に閉塞端部５１ｅを有し、開口部５１ａは漏れ側周縁１５に連通し、閉塞端部５１ｅは環状ランド部Ｒ２により囲まれ閉塞されている。
　図８に示すように、回転側密封環４が時計方向に回転すると、流体導入溝１３に連通する第１圧力発生機構５２内に流体が引き込まれ、流体は第１圧力発生機構５２に沿って流れて閉塞端部５２ｅ付近で堰き止められて動圧（正圧）を発生する。また、スパイラル状の第２圧力発生機構５１は、漏れ側周縁１５に連通する開口部５１ａからディンプル群内へ流体をポンピングし、ポンピングされた流体はスパイラル状のディンプル群に沿って流れ、閉塞端部５１ｅ付近で動圧（正圧）を発生する。この動圧（正圧）により回転側密封環４と固定側密封環７との摺動面Ｓの間の間隙が大きくなり、摺動面Ｓは流体潤滑の状態となり非常に低摩擦となる。
　流体導入溝１３と第１圧力発生機構５２の閉塞端部５２ｅは周方向に重なる重なり部Ｌｐを形成している。重なり部Ｌｐを設けることにより、隣接する第１圧力発生機構５２間の隙間、すなわち漏れ領域の周方向幅ＣＨを小さくして、漏れ領域を絞ることができる。これにより、逆転（反時計方向に回転）時のように、第２圧力発生機構５１によるポンピング作用が低下した場合でも、流体が被密封流体側から漏れ領域を通り漏れ側への流出するのを制限することができ、延いては密封性を向上できる。
　以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
　前記実施例では、第１圧力発生機構及び第２圧力発生機構は複数設ける場合について説明したが、これに限らない。たとえば、回転側密封環、固定側密封環の大きさが小さい場合には、第１圧力発生機構及び第２圧力発生機構をそれぞれ１個で構成してもよい。第１圧力発生機構及び第２圧力発生機構の個数、形状は、使用条件に応じて変えることができる。
　前記実施例において、流体導入溝、第１圧力発生機構及び第２圧力発生機構は回転側密封環に設けられていたが、流体導入溝、第１圧力発生機構及び第２圧力発生機構は、固定側密封環に設けてもよいし、回転側密封環及び固定側密封環に設けてもよい。
１　　　　　　メカニカルシール
２　　　　　　回転軸
３　　　　　　スリーブ
４　　　　　　回転側密封環
５　　　　　　ハウジング
７　　　　　　固定側密封環
８　　　　　　コイルドウェーブスプリング
１１　　　　　スパイラル溝（第２圧力発生機構）
１１ａ　　　　開口部（第２圧力発生機構の一端）
１１ｅ　　　　閉塞端部（第２圧力発生機構の他端）
１２　　　　　正圧発生溝（第１圧力発生機構）
１２ａ　　　　開口部（第１圧力発生機構の一端）
１２ｅ　　　　止端部（第１圧力発生機構の他端）
１３　　　　　流体導入溝
１３ａ　　　　開口部
１５　　　　　漏れ側周縁
１６　　　　　被密封流体側周縁
２１　　　　　スパイラル溝（第２圧力発生機構）
２１ａ　　　　開口部（第２圧力発生機構の一端）
２１ｅ　　　　閉塞端部（第２圧力発生機構の他端）
２２　　　　　正圧発生溝（第１圧力発生機構）
２２ａ　　　　開口部（第１圧力発生機構の一端）
２２ｅ　　　　止端部（第１圧力発生機構の他端）
２３　　　　　流体導入溝
２３ａ　　　　開口部
３１　　　　　スパイラル溝（第２圧力発生機構）
３１ａ　　　　開口部（第２圧力発生機構の一端）
３１ｅ　　　　閉塞端部（第２圧力発生機構の他端）
３２　　　　　正圧発生溝
３２ａ　　　　開口部（第１圧力発生機構の一端）
３２e　　　　止端部（第１圧力発生機構の他端）
３３　　　　　流体導入溝
３３ａ　　　　開口部
５０　　　　　ディンプル
５１　　　　　第２圧力発生機構（ディンプル群）
５１ａ　　　　開口部（第２圧力発生機構の一端）
５１ｅ　　　　閉塞端部（第２圧力発生機構の他端）
５２　　　　　第１圧力発生機構（ディンプル群）
５２ｅ　　　　止端部（第１圧力発生機構の他端）
ＣＨ　　　　　漏れ領域の幅
Ｌｐ　　　　　重なり部
Ｒ１　　　　　　ランド部
Ｒ２　　　　　　環状ランド部
Ｒ３　　　　　　ランド部
Ｓ　　　　　　摺動面

Claims (12)

  1. 　互いに相対摺動する一対の摺動部品であって、
    　一対の前記摺動部品は、互いに相対摺動する摺動面、被密封流体側周縁及び漏れ側周縁を有し、
    　一対の前記摺動部品のうち少なくとも一方の前記摺動部品の前記摺動面は、前記被密封流体側周縁に連通する流体導入溝と、
    　一端が前記流体導入溝に連通するとともに他端がランド部により囲まれる第１圧力発生機構と、
    　一端が前記漏れ側周縁に連通するとともに他端が環状ランド部により囲まれる第２圧力発生機構と、を備え、
    　前記流体導入溝と、前記第１圧力発生機構の前記他端とは、周方向に重なる重なり部を備えることを特徴とする摺動部品。
  2. 　前記流体導入溝は、前記第１圧力発生機構の前記他端と対向する傾斜壁部を有し、
    　前記傾斜壁部は、該傾斜壁部と前記被密封流体側周縁との交点と、一方の前記摺動部品の中心とを結んだ径方向軸に対し、前記第１圧力発生機構の前記一端に接近する方向に傾斜することを特徴とする請求項１に記載の摺動部品。
  3. 　前記流体導入溝及び前記第１圧力発生機構は、前記環状ランド部よりも前記被密封流体側周縁寄りに配設されることを特徴とする請求項１又は２に記載の摺動部品。
  4. 　前記流体導入溝は台形状に形成されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の摺動部品。
  5. 　前記流体導入溝は三角形に形成されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の摺動部品。
  6. 　前記第１圧力発生機構は溝部から構成されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の摺動部品。
  7. 　前記第１圧力発生機構は、複数のディンプルからなるディンプル群から構成されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の摺動部品。
  8. 　前記第２圧力発生機構は溝部から構成されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の摺動部品。
  9. 　前記第２圧力発生機構は、複数のディンプルからなるディンプル群から構成されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の摺動部品。
  10. 　前記第２圧力発生機構は、スパイラル状に形成されることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の摺動部品。
  11. 　前記流体導入溝の深さは、前記第１圧力発生機構の深さより深いことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の摺動部品。
  12. 　前記流体導入溝の深さは、前記第１圧力発生機構の深さと同じであることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の摺動部品。
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