WO2023238883A1 - 摺動部品 - Google Patents

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WO2023238883A1
WO2023238883A1 PCT/JP2023/021113 JP2023021113W WO2023238883A1 WO 2023238883 A1 WO2023238883 A1 WO 2023238883A1 JP 2023021113 W JP2023021113 W JP 2023021113W WO 2023238883 A1 WO2023238883 A1 WO 2023238883A1
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WO
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groove
sliding
dimple
grooves
sliding component
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/021113
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English (en)
French (fr)
Inventor
研太 赤上
拓人 福原
幸志 足立
Original Assignee
イーグル工業株式会社
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Filing date
Publication date
Application filed by イーグル工業株式会社 filed Critical イーグル工業株式会社
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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
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/04—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only
    • 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
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/24—Brasses; Bushes; Linings with different areas of the sliding surface consisting of different materials
    • 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
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member

Definitions

  • the present invention relates to a sliding part that rotates relative to each other, and for example, a sliding part used in a shaft sealing device for sealing a rotating shaft of a rotating machine in the field of automobiles, general industrial machinery, or other sealing fields; , or other sliding parts used in bearings of machines in the bearing field.
  • a mechanical seal for example, as a shaft seal device for preventing leakage of sealed fluid includes a pair of annular sliding parts whose sliding surfaces rotate relative to each other and slide against each other.
  • it has been desired to reduce the energy lost due to sliding for environmental measures and the like. Therefore, for example, some sliding parts improve lubricity and achieve low friction by flowing liquid between the sliding surfaces of sliding parts and forming a fluid film between the sliding surfaces.
  • Patent Document 1 describes as follows.
  • the sliding surface of one sliding component of the mechanical seal includes a plurality of minute grooves provided at a predetermined pitch width, a deep groove provided across the plurality of grooves and deeper than the grooves, It is equipped with When a pair of sliding parts rotate relative to each other, the convex part of the curved surface, which is the apex between the concave parts, slides on the other sliding surface, producing fine wear products. and the other sliding surface to form a transfer layer, and is collected in the grooved portion.
  • the formation of the transfer layer promotes the transition from severe wear to mild wear between the sliding surfaces during relative rotation. Furthermore, excess wear products are discharged into the deep groove.
  • severe wear is wear in which the amount of wear increases as the sliding distance increases
  • mild wear refers to wear in which the amount of wear hardly increases even if the sliding distance increases.
  • the wear rate of mild wear is 1/10 to 1/1000 of the wear rate of severe wear.
  • the top of the ridge is curved to facilitate the generation of fine wear products, and a transfer layer is formed between the ridge and the other sliding surface. It is easier to form.
  • fine wear products move along the grooves, they are likely to be discharged outside the sliding area through the deep grooves, and it is not possible to effectively retain the fine wear products within the grooves.
  • the transfer layer is formed due to, for example, fine abrasion products.
  • the present invention was made with attention to such problems, and an object of the present invention is to provide a sliding component that can effectively retain fine wear products within the grooves.
  • the sliding component of the present invention has the following features: A sliding part that is placed at a relatively rotating part of a rotating machine and slides relative to other sliding parts, A grooved portion is formed on the sliding surface of the sliding component, The grooved portion is provided with a step having a height difference that traps wear products. According to this, the wear products flowing along the groove are captured and deposited by the steps of the groove, so that the fine wear products can be effectively retained within the groove as a lubricant. I can do it.
  • a plurality of the grooved portions may be provided independently in the radial direction. According to this, since the grooved portions are not in communication with the external space, it is possible to suppress wear products from being discharged from the grooved portions into the external space. Further, since the force generated in the grooves when the sliding surfaces rotate relative to each other acts evenly in the radial direction, it is easy to keep the sliding surfaces substantially parallel to each other.
  • the groove may have an endless annular shape. According to this, the wear products circulating around the grooved portion are easily captured by the step. In addition, since the force generated in the grooves when the sliding surfaces rotate relative to each other acts evenly in the circumferential direction, it is easy to keep the sliding surfaces substantially parallel to each other.
  • the bottom of the groove may be curved in the direction of the recess. According to this, it is easy to guide the wear products moving along the bottom of the grooved portion to the step.
  • a plurality of the steps may be spaced apart from each other in the longitudinal direction of the grooved portion. According to this, wear products can be deposited in a well-balanced manner in the longitudinal direction of the grooved portion while ensuring a wear section of the sliding surface.
  • a dimple may be arranged at the bottom of the grooved portion, and a portion of the dimple may constitute the step. According to this, a large space for accommodating fine wear products can be secured by the dimples. Further, the step can be easily formed.
  • the dimple may have a circular shape when viewed in the axial direction. According to this, wear products are likely to be trapped within the dimples.
  • the sliding component may be made of SiC. According to this, since SiC has high hydrophilicity and a large surface area of wear products, water can be suitably retained around grooves and steps.
  • FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view showing an example of a mechanical seal in Example 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram of the sliding surface of the stationary sealing ring viewed from the axial direction.
  • (a) is a sectional view taken along the line AA in FIG. 2
  • (b) is a sectional view taken along the line BB in FIG.
  • (a) is a schematic diagram of the state of one concave groove viewed from the axial direction during relative rotation of the sliding parts
  • (b) is a cross-sectional view taken along line CC in (a).
  • (a) is a schematic view of a state in which relative rotation of the sliding parts has progressed further than in the state of FIG.
  • FIG. 4 is a schematic view of a state in which the relative rotation of the sliding parts has progressed further than in the state of FIG. 5, as viewed from the axial direction, and (b) is a sectional view taken along line EE in (a).
  • FIG. 6(b) is a sectional view taken along line FF in FIG. 6(b).
  • FIG. 3B is a schematic view of an example of the state of one concave groove when the mechanical seal is operated normally for a long period of time, viewed from the axial direction, and FIG. FIG. 7 is an explanatory diagram showing a stationary sealing ring in Modification 1 of Example 1;
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing a stationary sealing ring in Modification 1 of Example 1;
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing a stationary sealing ring in a second modification of the first embodiment.
  • (a) to (d) are explanatory diagrams showing dimples in modified examples 3 to 6 of the first embodiment.
  • (a) to (f) are explanatory diagrams showing dimples in Modifications 7 to 12 of Example 1.
  • a schematic view of a concave groove in Example 2 of the present invention viewed from the axial direction (b) is a GG sectional view in (a), and (c) is a HH sectional view in (a).
  • It is an explanatory view showing a stationary sealing ring in Example 3 of the present invention.
  • (a) is a sectional view taken along the line KK in FIG. 14, and
  • (b) is a sectional view taken along the line LL in FIG.
  • a sliding component according to Example 1 will be explained with reference to FIGS. 1 to 7.
  • the sliding component is a mechanical seal
  • the outer diameter side of the sliding component constituting the mechanical seal will be described as the sealed fluid side (high pressure side)
  • the inner diameter side will be described as the atmospheric side (low pressure side) as the leakage side.
  • dots may be added to grooves and the like formed on the sliding surface in the drawings.
  • the mechanical seal shown in FIG. 1 is used, for example, in a shaft sealing device in a motor cooling system of an electric vehicle, and is used to prevent sealed fluid F from leaking from the outer diameter side toward the inner diameter side of the sliding surface. It is an inside type that seals the inside. In this embodiment, a configuration in which the sealed fluid F is cooling water is exemplified.
  • the mechanical seal consists of a rotary seal ring 20, which is an annular sliding part, which is provided on the rotary shaft 1 via a sleeve 2 so as to be able to rotate integrally with the rotary shaft 1, and which is fixed to the housing 4 of the attached device.
  • the stationary sealing ring 10 is mainly composed of an annular stationary sealing ring 10 as a sliding part provided in a non-rotating state and movable in the axial direction on the sealed seal cover 5. , the sliding surface 11 of the stationary sealing ring 10 and the sliding surface 21 of the rotating sealing ring 20 closely slide against each other.
  • the sliding surface 21 of the rotary sealing ring 20 is a flat surface, and this flat surface is not provided with any recesses.
  • the stationary sealing ring 10 and the rotating sealing ring 20 are typically formed of a combination of SiC (hard materials) or a combination of SiC (hard material) and carbon (soft material), but the sliding material is not limited to this. Any material used as a sliding material for mechanical seals is applicable.
  • SiC includes sintered bodies using boron, aluminum, carbon, etc. as sintering aids, as well as materials consisting of two or more phases with different components and compositions, such as SiC in which graphite particles are dispersed, and SiC.
  • the rotating seal ring 20 slides relative to the stationary seal ring 10 as shown by the arrow.
  • the sliding surface 11 of the stationary sealing ring 10 is provided with a plurality of grooves 14 as grooves.
  • a portion of the sliding surface 11 other than the grooves 14 is a land 12, and the grooves 14 and the lands 12 are arranged alternately in the radial direction.
  • these grooves 14 have an endless annular shape, and are provided in a plurality concentrically with the sliding surface 11, spaced apart at a predetermined pitch width in the radial direction. That is, a plurality of grooves 14 are provided independently in the radial direction, and the grooves do not communicate with each other.
  • Each groove 14 has a radial width L1.
  • the concave groove 14 has a constant depth L5 in the circumferential direction and the radial direction. For convenience of explanation, the depth of the groove 14 and the depth of the dimples 15, which will be described later, are shown deeper and schematically than they actually are.
  • the radial width L2 of the land 12 is slightly smaller than the radial width L1 of the groove 14 (L1>L2).
  • the width L2 of the land 12 is smaller than the width L1 of the groove 14, but even if the width of the land between the grooves is larger than the width of the groove.
  • the width of the land and the width of the groove may be the same. From the viewpoint of forming a plateau layer 16, which will be described later, it is preferable that the width L1 of the land is larger than 1 ⁇ 3 and smaller than 3 times the width L2 of the groove (1/3L2 ⁇ L1 ⁇ 3L2).
  • top portion 12a of the land 12 is curved to form a convex portion toward the rotary sealing ring 20 side.
  • the bottom portion 14a of the groove 14 is curved in the concave direction, that is, in the opposite direction to the end surface of the land 12 (i.e., downward in FIG. 3).
  • a plurality of dimples 15 are equally spaced apart from each other in the longitudinal direction of the groove 14, that is, in the circumferential direction, on the bottom 14a of the groove 14.
  • the dimples 15 are arranged radially from the relative rotation center O of the sliding surface 11 when viewed in the axial direction.
  • the dimple 15 has a hemispherical shape that opens into the groove 14, and has an upwardly C-shaped cross section and a circular shape when viewed in the axial direction.
  • the diameter L3 of the dimple 15 is slightly smaller than the width L1 of the groove 14 (L1>L3). Note that the diameter L3 of the dimple 15 may be the same as the width L1 of the groove 14, or may be larger than the width L1 of the groove 14, but from the viewpoint of forming the plateau layer 16, which will be described later. It is preferable that the diameter L3 of the dimple 15 is larger than 1/3 times the width L1 of the groove 14 and less than or equal to the width L1 of the groove 14 (1/3L1 ⁇ L3 ⁇ L1).
  • the depth L4 of the dimple 15 is smaller than the depth L5 of the groove 14 (L4 ⁇ L5).
  • the depth L4 of the dimples 15 may be the same as the depth L5 of the grooves 14, or may be larger than the depth L5 of the grooves 14; From the viewpoint, it is preferable that the depth dimension L5 of the groove 14 is larger than 1/3 times and smaller than 3 times (1/3 L5 ⁇ L4 ⁇ 3L5).
  • the stationary sealing ring 10 of this embodiment is constructed by forming a groove 14 on the sliding surface 11 and then forming a dimple 15 on the bottom 14a of the groove 14. Incidentally, after forming the dimples 15 on the sliding surface 11, the grooves 14 may be formed.
  • FIGS. 4 to 6 the operation during relative rotation between the stationary seal ring 10 and the rotating seal ring 20 during the break-in operation performed before the normal operation of the mechanical seal will be explained using FIGS. 4 to 6. 4 to 6, the movement of the sealed fluid F and the wear products 30 in one groove 14 will be explained. Furthermore, in FIGS. 4 to 6, the change in height due to wear of the land 12 is illustrated to be larger than it actually is.
  • the fluid F to be sealed stored in the groove 14 is moved to the rotating sealing ring 20 by friction with the sliding surface 21.
  • the sealed fluid F moves along the concave groove 14 extending along the direction of relative rotation with the rotary sealing ring 20.
  • the height of the land 12 in the state shown in FIG. 4 is a dimension L10.
  • the land 12 of the stationary sealing ring 10 and the flat surface of the sliding surface 21 of the rotating sealing ring 20 locally contact each other, thereby generating minute wear products 30.
  • This wear product 30 may originate from the stationary sealing ring 10 or from the rotating sealing ring 20, or may be a mixture thereof.
  • This minute wear product 30 moves along the groove 14 together with the sealed fluid F.
  • a portion of the wear products 30 moving along the concave grooves 14 is captured within the dimples 15.
  • the surface of the dimple 15 on the downstream side of relative rotation is disposed at a lower position than the bottom 14a of the groove 14, and this surface traps the wear products 30.
  • the plateau layer 16 has good conformity with the sliding surface 21 and can exhibit a low wear state.
  • the height of the land 12 in the state shown in FIG. 5 is a dimension L10' which is smaller than the dimension L10 due to wear (L10>L10').
  • the break-in operation is completed when a predetermined time elapses or the friction coefficient becomes less than a predetermined value. In this completed state, the plateau layer 16 is sufficiently formed and the lubricity between the sliding surfaces 11 and 21 is good. Note that after the break-in operation, normal operation is performed.
  • wear products 30 may accumulate almost entirely within the grooves 14 due to the progress of wear of the lands 12.
  • the layer of wear products 30 deposited in the groove 14 is more easily deformed by external force than the land 12, so that the land 12 receives the force from the rotary sealing ring 20 mainly. becomes.
  • the layer of wear products 30 deposited in the concave grooves 14 has many gaps between the wear products 30, ensuring a wide surface area, and in addition, the wear products 30 are SiC. Since the main component is F, a large amount of the fluid F to be sealed can be held. For these reasons, high lubricity between the sliding surfaces 11 and 21 can be maintained.
  • the wear products 30 flowing along the grooves 14 are captured and deposited by the dimples 15 provided in the grooves 14. It can be effectively retained within the groove 14.
  • the fluid F to be sealed can be held in the minute gaps between the wear products 30, so the lubricity between the sliding surfaces 11 and 21 is improved.
  • a plurality of grooves 14 are provided independently in the radial direction.
  • the groove 14 is not in communication with the sealed fluid F side or the atmosphere A side, which is the external space, the wear products 30 are transferred from the groove groove 14 to the sealed fluid Fa side or the atmosphere A side. can be suppressed from being emitted. Therefore, the fine wear products 30 can be effectively retained within the grooves 14.
  • the groove 14 has an endless annular shape, the wear products 30 circulating around the groove 14 are easily captured by the dimples 15.
  • the force that acts in the direction of separating or approaching the sliding surfaces 11 and 21 caused by the groove 14 acts equally in the circumferential direction of the sliding surfaces 11 and 21, so that the sliding surfaces 11 and 21 are Easy to keep almost parallel.
  • the grooves 14 do not have circumferential ends, it is possible to prevent the wear products 30 from being concentrated and deposited at the ends.
  • the bottom portion 14a of the groove 14 is curved in the direction of the depression, that is, in the opposite direction to the end surface of the land 12, the wear products 30 moving along the groove 14 are directed toward the dimple 15 by the bottom portion 14a. be guided.
  • the wear products 30 can be deposited in a well-balanced manner by being dispersed in the longitudinal direction of the groove 14. Further, since the dimples 15 are spaced apart in the circumferential direction, it is possible to secure a wear section in which the wear products 30 are generated on the sliding surfaces 11 and 21.
  • the level difference for trapping the wear products 30 is such that a dimple 15 is provided at the bottom 14a of the groove 14, and the surface on the downstream side of relative rotation constituting the dimple 15 traps the wear products 30. It has become. According to this, since the dimple 15 is a concave portion that is recessed in the depth direction from the bottom portion 14a of the groove 14, a large space for accommodating the fine wear products 30 can be secured. Furthermore, since the shape is simple, the dimples 15 can be easily formed.
  • the dimple 15 has a circular shape when viewed in the axial direction and has no corner portions, the wear products 30 are easily captured within the dimple 15 in a well-balanced manner.
  • the stationary sealing ring 10 is made of SiC, and the wear products 30 of SiC are highly hydrophilic.
  • the fine wear products 30 have a large surface area, water can be suitably retained around the grooves 14 and dimples 15, thereby improving lubricity.
  • the dimples 15 are arranged radially from the center of relative rotation O of the sliding surface 11 when viewed in the axial direction.
  • the present invention is not limited to this, and for example, As in the stationary sealing ring 100 of Modification 1 shown in FIG. 9, the dimples 151 may be randomly formed so as to be non-uniformly distributed in the longitudinal direction of the groove 14.
  • the dimples 15 are disposed only within the grooves 14, but the dimples are not limited to this, and the dimples include at least those disposed within the grooves 14. It is sufficient that the groove 12 is disposed between the land 12 and the groove 14. For example, as in the stationary sealing ring 101 of Modification Example 2 shown in FIG. A dimple 251c may be formed.
  • the dimples may be provided so as to be scattered in a grid pattern on the sliding surface.
  • the dimple 15 has a hemispherical shape that is curved in the concave direction in cross-sectional view, but the dimple 15 is not limited to this.
  • the vertical direction of the paper plane will be described as the circumferential direction, and the horizontal direction of the paper plane will be explained as the radial direction.
  • the dimple 300 of Modification 3 shown in FIG. 11(a) may have a crescent shape in cross section that is shallower than the dimple 15 of Example 1.
  • the dimple 301 may have a U-shape in cross section, for example, as in the dimple 301 of Modification 4 shown in FIG. 11(b).
  • the dimple 302 may have a rectangular cross-sectional shape, for example, like the dimple 302 of Modification 5 shown in FIG. 11(c).
  • the dimple 303 may have a triangular cross-sectional shape, for example, as in the dimple 303 of Modification 6 shown in FIG. 11(d).
  • the dimple 15 has a circular shape when viewed in the axial direction, but the dimple 15 is not limited to this.
  • the dimple 400 of Modification Example 7 shown in FIG. 12(a) may have an elliptical shape when viewed in the axial direction.
  • the dimple 400 may have an elliptical shape that is long in the circumferential direction, or may be an elliptical shape that is long in the radial direction.
  • the dimple 401 may be long in the circumferential direction or may be long in the radial direction.
  • the curved surface 401a may be formed to bulge inward of the dimple 401.
  • the dimple 402 may have a rectangular shape that is long in the radial direction when viewed in the axial direction.
  • the dimple 403 may have a rectangular shape that is long in the circumferential direction when viewed in the axial direction.
  • the dimples may have a square shape when viewed in the axial direction.
  • the dimple 404 may be long in the circumferential direction or may be long in the radial direction.
  • the curved surface 404a may be formed to bulge out to the outside of the dimple 404.
  • the dimple 405 may be formed in a zigzag shape when viewed in the axial direction. Note that the corners of the dimples 405 may be curved.
  • the stationary sealing ring 110 of this embodiment has a wall portion 152 erected from the bottom 142a of the groove 142 to the side 142b of the groove 142, that is, the side surface of the land 12. ing.
  • This wall portion 152 has a height smaller than that of the land 12.
  • the wall portion 152 captures the wear products 30 moving along the grooves 142, the wear products 30 can be effectively retained within the grooves 142. That is, the wall portion 152 functions as a step for trapping wear products.
  • the wall portion 152 is not limited to being formed from the bottom portion 142a of the groove groove 142 to the side portion 142b of the groove groove 142.
  • the wall portion is spaced apart from the side portion of the groove groove 142. It may also rise from the bottom of the groove. That is, the wall portion may be a step that can trap wear products.
  • the sliding surface 511 of the stationary sealing ring 510 of this embodiment is provided with a plurality of grooves 514 having a uniform depth.
  • a portion of the sliding surface 511 other than the grooves 514 is a land 512 having a uniform height.
  • one groove 514 extends in the radial direction so as to pass diagonally through the relative rotation center O of the sliding surface 511 when viewed in the axial direction.
  • the other grooves 514 extend substantially parallel to the first groove 514 and are spaced apart from each other by a predetermined pitch. That is, each groove 514 extends in a direction intersecting the axial direction. In other words, each groove 514 extends obliquely with respect to the circumferential direction of the sliding surface 511.
  • the groove 514 is formed by laser processing the surface of the base material of the stationary sealing ring 510.
  • an amorphous layer 516 is formed on the surface. This amorphous layer 516 is easily peeled off.
  • the sliding surface 511 is susceptible to abrasive organisms.
  • the sliding surface 511 can be made more susceptible to abrasive organisms.
  • a plurality of dimples 515 are equally spaced apart from each other in the longitudinal direction of the groove 514 on the bottom 514a of each groove 514.
  • the dimples 515 are arranged radially from the relative rotation center O of the sliding surface 511 when viewed in the axial direction. Note that the arrangement of the dimples may be random, radial, or grid-like.
  • wear products flow along the grooves 514 and accumulate on the dimples 515 and the bottom 514a.
  • Wear products of SiC are highly hydrophilic, and the accumulated wear products can suitably retain water and improve lubricity.
  • one groove 514 extends in the radial direction so as to pass obliquely through the relative rotation center O of the sliding surface 511 when viewed in the axial direction, and the other groove 514
  • the grooves extend substantially parallel to the grooves 514 and are spaced apart at a predetermined pitch width, but for example, in addition to the grooves 514 (one groove 514 and the other grooves 514),
  • a plurality of other grooves 514 may be provided so as to intersect with the grooves 514, the grooves 514 may be orthogonal to each other, or the grooves 514 may not be orthogonal to each other, They may simply intersect.
  • the dimple 515 is formed in the groove 514, but for example, as in the second modification (see FIG. 10), the dimple 515 may be provided across the land, the groove and the land. It may be.
  • Examples 1 to 3 above a configuration in which a plurality of concave grooves are independently provided is illustrated, but it is sufficient that at least one concave groove is provided. Further, a part of the concave grooves in Examples 1 and 2 may communicate with the external space on the outer diameter side or the external space on the inner diameter side, and the concave groove in Example 3 may communicate with the external space on the outer diameter side or the outer space on the inner diameter side. It does not need to communicate with the external space on the inner diameter side.
  • the concave groove has an endless annular shape
  • the concave groove extends in a direction crossing the axial direction.
  • a groove extending in the circumferential direction It may be a groove that extends in the radial direction, or a groove that has a component that extends in the radial direction and a component that extends in the circumferential direction.
  • the depth of the grooved portion is constant in the circumferential direction, and in Example 3, the depth is constant in the longitudinal direction.
  • a part of the bottom may be tapered to become shallower or deeper toward one side in the relative rotation direction.
  • mechanical seals for automobiles are used as examples of sliding parts, but other mechanical seals for general industrial machines, water pumps, etc. may be used. Moreover, it is not limited to a mechanical seal, and may be a sliding part other than a mechanical seal, such as a sliding bearing.
  • the grooves are provided only in the stationary sealing ring, but the grooves may be provided only in the rotating sealing ring, or in both the stationary sealing ring and the rotating sealing ring. It may be provided.
  • the sealed fluid side is the high pressure side and the leak side is the low pressure side, but the sealed fluid side may be the low pressure side and the leak side is the high pressure side.
  • the fluid side and the leak side may have substantially the same pressure.
  • an example is given of an inside type that seals the sealed fluid F that tends to leak from the outer diameter side toward the inner diameter side of the sliding surface, but the embodiment is not limited to this. , it may be of an outside type that seals the sealed fluid F that tends to leak from the inner diameter side of the sliding surface toward the outer diameter side.
  • the sealed fluid F is cooling water, but the sealed fluid is not limited to this, and the sealed fluid may be in the form of a liquid or a mist mixture of a liquid and a gas. For example, it may be lubricating oil or the like.
  • Stationary sealing ring (sliding parts) 11 Sliding surface 12 Land 12a Top portion 14 Concave groove (concave portion) 14a Bottom 15 Dimple (step) 16 Plateau layer 20 Rotating sealing ring 21 Sliding surface 30 Wear products 100 Stationary sealing ring 110 Stationary sealing ring 142 Groove 142a Bottom 142b Side 151 Dimple 152 Wall A Atmosphere C Cross section upward F Sealed fluid Fa Sealed fluid L1 Width dimension L10 Dimension L10' Dimension L10'' Dimension L2 Width dimension L3 Diameter dimension L4 Depth dimension L5 Depth dimension

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Abstract

微細な摩耗生成物を凹条部内に効果的に留めておくことができる摺動部品を提供する。　回転機械の相対回転する箇所に配置され他の摺動部品２０と相対摺動する摺動部品１０であって、摺動部品１０の摺動面１１には、凹条部１４が形成されており、凹条部１４には、摩耗生成物３０を捕捉する高低差のある段差１５が設けられている。

Description

摺動部品
　本発明は、相対回転する摺動部品に関し、例えば自動車、一般産業機械、あるいはその他のシール分野の回転機械の回転軸を軸封する軸封装置に用いられる摺動部品、または自動車、一般産業機械、あるいはその他の軸受分野の機械の軸受に用いられる摺動部品に関する。
　被密封流体の漏れを防止する軸封装置として例えばメカニカルシールは相対回転し摺動面同士が摺動する一対の環状の摺動部品を備えている。このようなメカニカルシールにおいて、近年においては環境対策等のために摺動により失われるエネルギーの低減が望まれている。そこで、例えば、摺動部品の摺動面間に液体を流入させ、摺動面間に流体膜を形成することで潤滑性を向上させ、低摩擦化を実現しているものがある。
　例えば、特許文献１には次のように記載されている。メカニカルシールの一方の摺動部品の摺動面は、所定のピッチ幅で複数設けられる微小の凹条部と、複数の凹条部に亘って設けられこれら凹条部よりも深い深溝部と、を備えている。一対の摺動部品の相対回転時には、凹条部間の頂部である曲面の凸条部が他方の摺動面と摺動し、微細な摩耗生成物が生じ、微細な摩耗生成物は凸条部と他方の摺動面との間で固着されて移着層を形成するとともに、凹条部に回収される。移着層が形成されることにより、相対回転時における摺動面間ではシビア摩耗からマイルド摩耗への遷移が促進される。さらに、余剰な摩耗生成物は深溝に排出されるようになっている。
　尚、シビア摩耗とは、摺動距離の増加により摩耗量が増加するような摩耗であり、マイルド摩耗とは、摺動距離が増加しても摩耗量がほとんど増加しない摩耗である。また、マイルド摩耗の摩耗率は、シビア摩耗の摩耗率の１／１０～１／１０００である。
特開２０１９－１０８９２１号公報（第５頁、第１図）
　特許文献１のような摺動部品にあっては、凸条部の頂部を曲面として微細な摩耗生成物を生じさせやすくし、凸条部と他方の摺動面との間に移着層を形成しやすくなっている。しかしながら、微細な摩耗生成物は凹条部に沿って移動するため、深溝部を通じて摺動領域外に排出されやすく、微細な摩耗生成物を効果的に凹条部内に留めておくことができないため、例えば微細な摩耗生成物により移着層が形成されるのに時間を要する虞があった。
　本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、微細な摩耗生成物を凹条部内に効果的に留めておくことが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、
　回転機械の相対回転する箇所に配置され他の摺動部品と相対摺動する摺動部品であって、
　前記摺動部品の摺動面には、凹条部が形成されており、
　前記凹条部には、摩耗生成物を捕捉する高低差のある段差が設けられている。
　これによれば、凹条部の段差により、凹条部に沿って流れる摩耗生成物が捕捉されて堆積するため、微細な摩耗生成物を潤滑体として凹条部内に効果的に留めておくことができる。
　前記凹条部は径方向に独立して複数設けられていてもよい。
　これによれば、凹条部は外部空間に非連通状態となっているため、摩耗生成物が凹条部から外部空間に排出されることを抑制できる。また、摺動面の相対回転時に凹条部で生じる力が径方向に均等に作用するため、摺動面同士を略平行に保ちやすい。
　前記凹条部は無端環状をなしていてもよい。
　これによれば、凹条部を周回する摩耗生成物を段差で捕捉しやすい。また、摺動面の相対回転時に凹条部で生じる力が周方向に均等に作用するため、摺動面同士を略平行に保ちやすい。
　前記凹条部の底部は凹み方向に湾曲していてもよい。
　これによれば、凹条部の底部に沿って移動する摩耗生成物を段差に誘導しやすい。
　前記段差は、前記凹条部の長手方向に離間して複数配置されていてもよい。
　これによれば、摺動面の摩耗区間を確保しつつ、凹条部の長手方向に摩耗生成物をバランスよく堆積させることができる。
　前記凹条部の底部にディンプルが配置されており、前記ディンプルの一部が前記段差を構成していてもよい。
　これによれば、ディンプルにより微細な摩耗生成物を収容する空間を大きく確保できる。また、段差を簡便に形成できる。
　前記ディンプルは軸方向視円形をなしていてもよい。
　これによれば、ディンプル内に摩耗生成物が捕捉されやすい。
　前記摺動部品はＳｉＣにより構成されていてもよい。
　これによれば、ＳｉＣは親水性が高くまた摩耗生成物の表面積が広いため、凹条部や段差の周辺において水を好適に保持することができる。
本発明の実施例１におけるメカニカルシールの一例を示す縦断面図である。 静止密封環の摺動面を軸方向から見た図である。 （ａ）は図２のＡ－Ａ断面図、（ｂ）は同じくＢ－Ｂ断面図である。 （ａ）は摺動部品の相対回転時における１つの凹状溝の状態を軸方向から見た概略図、（ｂ）は（ａ）のＣ－Ｃ断面図である。 （ａ）は図４の状態よりも摺動部品の相対回転が進行した状態を軸方向から見た概略図、（ｂ）は（ａ）のＤ－Ｄ断面図である。 （ａ）は図５の状態よりも摺動部品の相対回転が進行した状態を軸方向から見た概略図、（ｂ）は（ａ）のＥ－Ｅ断面図である。 図６（ｂ）のＦ－Ｆ断面図である。 メカニカルシールの通常運転を長期間行った場合における１つの凹状溝の状態の一例を軸方向から見た概略図、（ｂ）は（ａ）のＪ－Ｊ断面図である。 実施例１の変形例１における静止密封環を示す説明図である。 実施例１の変形例２における静止密封環を示す説明図である。 （ａ）～（ｄ）は実施例１の変形例３～６におけるディンプルを示す説明図である。 （ａ）～（ｆ）は実施例１の変形例７～１２におけるディンプルを示す説明図である。 本発明の実施例２における凹状溝を軸方向から見た概略図、（ｂ）は（ａ）のＧ－Ｇ断面図、（ｃ）は（ａ）のＨ－Ｈ断面図である。 本発明の実施例３における静止密封環を示す説明図である。 （ａ）は図１４のＫ－Ｋ断面図、（ｂ）は同じくＬ－Ｌ断面図である。
　本発明に係る摺動部品を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。
　実施例１に係る摺動部品につき、図１から図７を参照して説明する。尚、本実施例においては、摺動部品がメカニカルシールである形態を例に挙げ説明する。また、メカニカルシールを構成する摺動部品の外径側を被密封流体側（高圧側）、内径側を漏れ側としての大気側（低圧側）として説明する。また、説明の便宜上、図面において、摺動面に形成される溝等にドットを付すこともある。
　図１に示されるメカニカルシールは、例えば、電気自動車のモータ冷却システムにおける軸封装置に用いられるものであって、摺動面の外径側から内径側に向かって漏れようとする被密封流体Ｆを密封するインサイド形のものである。尚、本実施例では、被密封流体Ｆが冷却水である形態を例示する。
　メカニカルシールは、回転軸１にスリーブ２を介して回転軸１と一体的に回転可能な状態で設けられた円環状の摺動部品である回転密封環２０と、被取付機器のハウジング４に固定されたシールカバー５に非回転状態かつ軸方向移動可能な状態で設けられた摺動部品としての円環状の静止密封環１０と、から主に構成され、ベローズ７によって静止密封環１０が軸方向に付勢されることにより、静止密封環１０の摺動面１１と回転密封環２０の摺動面２１とが互いに密接摺動するようになっている。尚、回転密封環２０の摺動面２１は平坦面となっており、この平坦面には凹み部が設けられていない。
　静止密封環１０及び回転密封環２０は、代表的にはＳｉＣ（硬質材料）同士またはＳｉＣ（硬質材料）とカーボン（軟質材料）の組み合わせで形成されるが、これに限らず、摺動材料はメカニカルシール用摺動材料として使用されているものであれば適用可能である。尚、ＳｉＣとしては、ボロン、アルミニウム、カーボン等を焼結助剤とした焼結体をはじめ、成分、組成の異なる２種類以上の相からなる材料、例えば、黒鉛粒子の分散したＳｉＣ、ＳｉＣとＳｉからなる反応焼結ＳｉＣ、ＳｉＣ－ＴｉＣ、ＳｉＣ－ＴｉＮ等があり、カーボンとしては、炭素質と黒鉛質の混合したカーボンをはじめ、樹脂成形カーボン、焼結カーボン等が利用できる。また、上記摺動材料以外では、金属材料、樹脂材料、表面改質材料（コーティング材料）、複合材料等も適用可能である。後述するように、保水の観点からはＳｉＣを主成分とする材料が好ましい。
　図２に示されるように、静止密封環１０に対して回転密封環２０が矢印で示すように相対摺動するようになっている。静止密封環１０の摺動面１１には凹条部としての凹条溝１４が複数設けられている。摺動面１１の凹条溝１４以外の部分はランド１２となっており、凹条溝１４とランド１２が径方向に交互に配設されている。
　図２および図３に示されるように、これら凹条溝１４は、無端環状をなし、径方向に所定ピッチ幅で離間して摺動面１１と同心円状に複数設けられている。すなわち、各凹条溝１４は、径方向に独立して複数設けられており、凹条溝同士は連通していない。各凹条溝１４は、径方向の幅寸法Ｌ１を有している。また、凹条溝１４は周方向かつ径方向に一定の深さ寸法Ｌ５となっている。尚、説明の便宜上、凹条溝１４の深さや後述のディンプル１５の深さを実際よりも深く、かつ概略的に図示している。
　ランド１２の径方向の幅寸法Ｌ２は、凹条溝１４の径方向の幅寸法Ｌ１よりも僅かに小さくなっている（Ｌ１＞Ｌ２）。尚、本実施例では、ランド１２の幅寸法Ｌ２が凹条溝１４の幅寸法Ｌ１よりも小さい形態を例示したが、凹条溝間のランドの幅が凹条溝の幅よりも大きくてもよいし、ランドの幅と凹条溝の幅とが同じでもよい。後述するプラトー層１６形成の観点からは、ランドの幅寸法Ｌ１は凹条溝の幅寸法Ｌ２の１／３倍よりも大きく３倍よりも小さいことが好ましい（１／３Ｌ２＜Ｌ１＜３Ｌ２）。
　また、ランド１２の頂部１２ａは、回転密封環２０側に凸をなすように湾曲している。
　凹条溝１４の底部１４ａは凹み方向、すなわちランド１２の端面とは反対方向（すなわち図３において下方）に向けて湾曲している。
　この凹条溝１４の底部１４ａには、凹条溝１４の長手方向すなわち周方向に離間して複数のディンプル１５が等配されている。ディンプル１５は、軸方向視で摺動面１１の相対回転中心Ｏから放射状に配設されている。このディンプル１５は、凹条溝１４に開口する半球状をなし、断面上向きＣ字状、軸方向視円形状をなしている。
　ディンプル１５の径寸法Ｌ３は凹条溝１４の幅寸法Ｌ１よりも僅かに小さくなっている（Ｌ１＞Ｌ３）。尚、ディンプル１５の径寸法Ｌ３は、凹条溝１４の幅寸法Ｌ１と同じ、または凹条溝１４の幅寸法Ｌ１よりも大きくなっていてもよいが、後述するプラトー層１６形成の観点からは、ディンプル１５の径寸法Ｌ３は凹条溝１４の幅寸法Ｌ１の１／３倍よりも大きく、かつ凹条溝１４の幅寸法Ｌ１以下であることが好ましい（１／３Ｌ１＜Ｌ３≦Ｌ１）。
　また、ディンプル１５の深さ寸法Ｌ４は、凹条溝１４の深さ寸法Ｌ５よりも小さくなっている（Ｌ４＜Ｌ５）。尚、ディンプル１５の深さ寸法Ｌ４は、凹条溝１４の深さ寸法Ｌ５と同じ、または凹条溝１４の深さ寸法Ｌ５よりも大きくなっていてもよいが、後述するプラトー層１６形成の観点からは、凹条溝１４の深さ寸法Ｌ５の１／３倍よりも大きく３倍よりも小さいことが好ましい（１／３Ｌ５＜Ｌ４≦３Ｌ５）。
　本実施例の静止密封環１０は、摺動面１１に凹条溝１４を形成したのち、凹条溝１４の底部１４ａにディンプル１５を形成することにより構成されている。尚、摺動面１１にディンプル１５を形成したのち、凹条溝１４を形成してもよい。
　次いで、メカニカルシールの通常運転前に行うなじみ運転における静止密封環１０と回転密封環２０との相対回転時の動作について図４～図６を用いて説明する。尚、図４～図６では、１つの凹条溝１４における被密封流体Ｆや摩耗生成物３０の動きについて説明する。さらに尚、図４～図６では、ランド１２の摩耗による高さ変化を実際よりも大きく図示する。
　まず、回転密封環２０が回転していない非稼動時には、被密封流体Ｆは凹条溝１４内に貯留されている。尚、ベローズ７によって静止密封環１０が回転密封環２０側に付勢されているので摺動面１１，２１間から低圧側に漏れ出す量はほぼない。
　図４に示されるように、回転密封環２０が静止密封環１０に対して相対回転すると、凹条溝１４内に貯留された被密封流体Ｆが摺動面２１との摩擦により回転密封環２０の回転方向（矢印参照）に追随移動する。詳しくは、被密封流体Ｆは、回転密封環２０との相対回転方向に沿って延びる凹条溝１４に沿って移動する。尚、図４の状態におけるランド１２の高さは寸法Ｌ１０となっている。
　このとき、静止密封環１０のランド１２と回転密封環２０の摺動面２１の平坦面とが局部的に接触することにより微小な摩耗生成物３０が生成される。前述のように、ランド１２の頂部１２ａは、回転密封環２０側に凸をなすように湾曲しているため、大きな摩耗生成物が形成されることが抑制されている。この摩耗生成物３０は、静止密封環１０由来のもの、または回転密封環２０由来のものであってもよいし、それらの混合物であってもよい。
　この微小な摩耗生成物３０は、被密封流体Ｆとともに凹条溝１４に沿って移動する。そして、凹条溝１４に沿って移動する摩耗生成物３０の一部は、ディンプル１５内に捕捉される。詳しくは、ディンプル１５を構成する相対回転下流側の面は、凹条溝１４の底部１４ａよりも低い位置に配置されており、該面が摩耗生成物３０を捕捉するようになっている。
　また、ランド１２の頂部１２ａと回転密封環２０の摺動面２１との摺動により、ランド１２の頂部１２ａの凹凸が摩耗し、プラトー層１６が形成される（図７参照）。
　プラトー層１６は、摺動面２１とのなじみが良好であり、低摩耗状態を発揮できる。
　図５に示されるように、回転密封環２０が静止密封環１０に対して図４の状態から更に相対回転すると、摩耗生成物３０がディンプル１５内に更に捕捉される。
　また、図５の状態におけるランド１２の高さは摩耗により寸法Ｌ１０よりも小さい寸法Ｌ１０’となっている（Ｌ１０＞Ｌ１０’）。
　図６に示されるように、回転密封環２０が静止密封環１０に対して図５の状態から更に相対回転すると、摩耗生成物３０は、ディンプル１５に堆積するとともに、凹条溝１４の底部１４ａに層状に堆積する。すなわち、凹条溝１４の底部１４ａや各ディンプル１５の周辺に摩耗生成物３０が多く存在するようになる。尚、図６の状態におけるランド１２の高さは寸法Ｌ１０’よりも小さい寸法Ｌ１０’’となっている（Ｌ１０’＞Ｌ１０’’）。
　所定時間の経過や摩擦係数が所定以下となることでなじみ運転を完了する。この完了状態では、プラトー層１６が十分に形成され、摺動面１１，２１間の潤滑性が良好となっている。尚、なじみ運転後には通常運転が行われる。
　メカニカルシールの通常運転を長期間行うと、図８に示されるように、ランド１２の摩耗が進行することにより摩耗生成物３０が凹条溝１４内のほぼ全部に堆積することがある。この状態において、凹条溝１４内に堆積した摩耗生成物３０の層は、ランド１２に比べて外力を受けて変形しやすいことから、回転密封環２０から受ける力は主にランド１２が受けることとなる。また、凹条溝１４内に堆積した摩耗生成物３０の層は、摩耗生成物３０同士の間の空隙が多く存在し、その表面積が広く確保されていること、加えて摩耗生成物３０はＳｉＣを主成分であることから、被密封流体Ｆを多く保持できる。これらのことから、摺動面１１，２１間の潤滑性が高い状態を維持できる。
　以上説明したように、凹条溝１４に設けられたディンプル１５により、凹条溝１４に沿って流れる摩耗生成物３０が捕捉されて堆積するため、潤滑体としての微細な摩耗生成物３０を凹条溝１４に内に効果的に留めておくことができる。
　また、摩耗生成物３０同士の微細な隙間には、被密封流体Ｆを保持できるので摺動面１１，２１間の潤滑性が向上する。
　また、凹条溝１４は径方向に独立して複数設けられている。言い換えれば、凹条溝１４は外部空間である被密封流体Ｆ側または大気Ａ側に非連通状態となっているため、摩耗生成物３０が凹条溝１４から被密封流体Ｆａ側または大気Ａ側に排出されることを抑制できる。したがって、微細な摩耗生成物３０を凹条溝１４に内に効果的に留めておくことができる。
　さらに、摺動面１１，２１の相対回転時には、凹条溝１４の一部で正圧や負圧が生じることがある。凹条溝１４で正圧や負圧が生じた場合、摺動面１１，２１には互いに離間させる方向または近接させる方向に力が作用するが、該力は摺動面１１，２１の径方向に均等に作用するため、摺動面１１，２１同士を略平行に保ちやすい。
　また、凹条溝１４は無端環状をなしているため、凹条溝１４を周回する摩耗生成物３０をディンプル１５により捕捉しやすい。また、凹条溝１４により生じる摺動面１１，２１を離間または近接させる方向に作用する力は、摺動面１１，２１の周方向に均等に作用するため、摺動面１１，２１同士を略平行に保ちやすい。また、凹条溝１４に周方向端部が形成されないため、該端部に摩耗生成物３０が集中して堆積することを防止できる。
　また、凹条溝１４の底部１４ａは凹み方向、すなわちランド１２の端面とは反対方向に湾曲しているため、凹条溝１４に沿って移動する摩耗生成物３０は底部１４ａによりディンプル１５に向けて誘導される。
　また、ディンプル１５は、凹条溝１４の長手方向に複数等配されているため、凹条溝１４の長手方向に分散させて摩耗生成物３０をバランスよく堆積させることができる。また、ディンプル１５は、周方向に離間しているので摺動面１１，２１において摩耗生成物３０を生じさせる摩耗区間を確保できる。
　また、摩耗生成物３０を捕捉する段差は、凹条溝１４の底部１４ａには、ディンプル１５が設けられており、ディンプル１５を構成する相対回転下流側の面が摩耗生成物３０を捕捉するようになっている。これによれば、ディンプル１５は、凹条溝１４の底部１４ａよりも深さ方向に凹む凹部であるため、微細な摩耗生成物３０を収容する空間を大きく確保できる。また、シンプルな形状であるためディンプル１５を簡便に形成できる。
　また、ディンプル１５は軸方向視円形をなしており、角部が形成されないため、ディンプル１５内にバランスよく摩耗生成物３０が捕捉されやすい。
　また、静止密封環１０はＳｉＣにより構成されており、ＳｉＣの摩耗生成物３０は親水性が高い。加えて、微細な摩耗生成物３０は表面積が広いため、凹条溝１４やディンプル１５の周辺において水を好適に保持することができ、潤滑性を高めることができる。
　また、前記実施例１では、ディンプル１５が軸方向視で摺動面１１の相対回転中心Ｏから放射状に点在するように配設されている形態を例示したが、これに限られず、例えば、図９に示される変形例１の静止密封環１００のように、ディンプル１５１が凹条溝１４の長手方向に非等配となるようランダムに形成されていてもよい。
　また、前記実施例１では、ディンプル１５が凹条溝１４内のみに配設されている形態を例示したが、これに限られず、ディンプルは少なくとも凹条溝１４内に配設されるものを含んでいればよく、ランド１２と凹条溝１４に亘って配設されていてもよい。例えば、図１０に示される変形例２の静止密封環１０１のように、凹条溝１４の底部１４ａに設けられるディンプル２５１ａ、ランド１２に設けられるディンプル２５１ｂ、凹条溝１４およびランド１２に亘って設けられるディンプル２５１ｃが形成されていてもよい。
　尚、図示しないが、ディンプルは摺動面に対して格子状に点在するように設けられていてもよい。
　また、前記実施例１では、ディンプル１５が断面視で凹み方向に湾曲する半球状をなす形態を例示したが、これに限られない。尚、図１１および図１２では紙面上下方向を周方向、紙面左右方向を径方向として説明する。
　例えば、図１１（ａ）に示される変形例３のディンプル３００のように、実施例１のディンプル１５よりも浅い断面視三日月状をなしていてもよい。
　また、例えば、図１１（ｂ）に示される変形例４のディンプル３０１のように、断面視Ｕ字状をなしていてもよい。
　また、例えば、図１１（ｃ）に示される変形例５のディンプル３０２のように、断面視矩形状をなしていてもよい。
　また、例えば、図１１（ｄ）に示される変形例６のディンプル３０３のように、断面視三角形状をなしていてもよい。
　また、前記実施例１では、ディンプル１５が軸方向視円形をなす形態を例示したが、これに限られない。例えば、図１２（ａ）に示される変形例７のディンプル４００のように、軸方向視楕円形状をなしていてもよい。尚、ディンプル４００は周方向に長い楕円形状であってもよいし、径方向に長い楕円形状であってもよい。
　また、例えば、図１２（ｂ）に示される変形例８のディンプル４０１のように、軸方向視で長手方向両端にディンプル４０１の外側に膨出する曲面４０１ａを有する長孔形状をなしていてもよい。尚、ディンプル４０１は周方向に長くてもよいし、径方向に長くてもよい。さらに尚、曲面４０１ａはディンプル４０１の内側に膨出するように形成されていてもよい。
　また、例えば、図１２（ｃ）に示される変形例９のディンプル４０２のように、軸方向視で径方向に長い長方形状をなしていてもよい。
　また、例えば、図１２（ｄ）に示される変形例１０のディンプル４０３のように、軸方向視で周方向に長い長方形状をなしていてもよい。尚、図示しないがディンプルは軸方向視正方形をなしていてもよい。
　また、例えば、図１２（ｅ）に示される変形例１１のディンプル４０４のように、軸方向視で短手方向両端にディンプル４０４の内側に膨出する曲面４０４ａを有する長孔形状をなしていてもよい。尚、ディンプル４０４は周方向に長くてもよいし、径方向に長くてもよい。さらに尚、曲面４０４ａはディンプル４０４の外側に膨出するように形成されていてもよい。
　また、例えば、図１２（ｆ）に示される変形例１２のディンプル４０５のように、軸方向視でジグザグ形状に形成されていてもよい。尚、ディンプル４０５の角部が曲面となっていてもよい。
　次に、実施例２に係る摺動部品につき、図１３を参照して説明する。尚、前記実施例１と同一構成で重複する構成の説明を省略する。
　図１３に示されるように、本実施例の静止密封環１１０は、凹条溝１４２の底部１４２ａから凹条溝１４２の側部１４２ｂ、すなわちランド１２の側面に亘って壁部１５２が立設されている。この壁部１５２はランド１２の高さ寸法よりも小さい高さ寸法を有する。
　壁部１５２は、凹条溝１４２に沿って移動する摩耗生成物３０を捕捉するため、摩耗生成物３０を凹条溝１４２内に効果的に留めておくことができる。すなわち、壁部１５２は、摩耗生成物捕捉用の段差として機能する。
　尚、壁部１５２は、凹条溝１４２の底部１４２ａから凹条溝１４２の側部１４２ｂに亘って形成されることに限られず、例えば、壁部は凹条溝の側部から離間して凹条溝の底部から立ち上がっていてもよい。すなわち、壁部は摩耗生成物捕捉可能な段差であればよい。
　次に、実施例３に係る摺動部品につき、図１４および図１５を参照して説明する。尚、前記実施例１と同一構成で重複する構成の説明を省略する。
　図１４および図１５（ａ）（ｂ）に示されるように、本実施例の静止密封環５１０の摺動面５１１には、一様の深さを有する凹条溝５１４が複数設けられている。摺動面５１１の凹条溝５１４以外の部分は一様の高さを有するランド５１２となっている。
　具体的には、一の凹条溝５１４は、軸方向視で摺動面５１１の相対回転中心Ｏを斜めに通るように径方向に延びている。他の凹条溝５１４は、一の凹条溝５１４と略平行に延び、所定ピッチ幅で離間して形成されている。すなわち、各凹条溝５１４は、軸方向に対して交差する方向に延びている。言い換えれば、各凹条溝５１４は、摺動面５１１の周方向に対して傾斜して延びている。
　また、凹条溝５１４は、静止密封環５１０の基材表面をレーザ加工することにより構成されている。レーザ加工をすると、表面に非晶質層５１６が形成される。この非晶質層５１６は剥がれやすい。すなわち摺動面５１１は摩耗性生物が生じやすくなっている。なお、実施例１、２においても、凹条溝１４、１４２をレーザ加工により構成することで、摺動面５１１は摩耗性生物が生じやすくすることができる。
　図１４および図１５（ａ）に示されるように、各凹条溝５１４の底部５１４ａには、凹条溝５１４の長手方に離間して複数のディンプル５１５が等配されている。ディンプル５１５は、軸方向視で摺動面５１１の相対回転中心Ｏから放射状に配設されている。尚、ディンプルの配置はランダムであってもよいし、放射状でもよいし、格子状などであってもよい。
　回転密封環２０が静止密封環５１０に対して相対回転すると、摩耗生成物は凹条溝５１４に沿って流れ、ディンプル５１５および底部５１４ａに蓄積される。ＳｉＣの摩耗生成物は親水性が高く、蓄積された摩耗生成物が水を好適に保持することができ、潤滑性を高めることができる。
　尚、本実施例３では、一の凹条溝５１４は、軸方向視で摺動面５１１の相対回転中心Ｏを斜めに通るように径方向に延び、他の凹条溝５１４は、一の凹条溝５１４と略平行に延び、所定ピッチ幅で離間して形成されていたが、例えば、上記の凹条溝５１４（一の凹条溝５１４と他の凹条溝５１４）に加え、上記の凹条溝５１４に交差するように複数の別の凹条溝５１４が設けられていてもよく、凹条溝５１４同士が直交していてもよく、凹条溝５１４同士が直交せずに、単に、交わっていてもよい。
　尚、本実施例３では、凹条溝５１４内にディンプル５１５が形成される形態を例示したが、例えば、変形例２（図１０参照）のようにランドや凹条溝およびランドに亘って設けられていてもよい。
　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。
　例えば、前記実施例１～３では、凹状溝が独立して複数設けられる形態を例示したが、凹状溝は少なくとも１つ設けられていればよい。また、前記実施例１，２の凹状溝は一部が外径側の外部空間または内径側の外部空間に連通していてもよく、前記実施例３の凹状溝は外径側の外部空間または内径側の外部空間に連通していなくてもよい。
　また、前記実施例１，２では、凹状溝が無端環状を成す形態、前記実施例３では軸方向に対して交差する方向に延びている形態を例示したが、例えば、周方向に延びる溝、径方向に延びる溝、または径方向に延びる成分と周方向に延びる成分を有する溝等であってもよい。
　また、前記実施例１，２では、凹条部が周方向に深さが一定となる形態、前記実施例３では長手方向に深さが一定となる形態を例示したが、例えば、凹条部の底部の一部が相対回転方向一方側に向けて浅くなる、または深くなるようにテーパ形状をなしていてもよい。
　また、前記実施例１～３では、摺動部品として、自動車用のメカニカルシールを例に説明したが、一般産業機械やウォータポンプ用等の他のメカニカルシールであってもよい。また、メカニカルシールに限られず、すべり軸受などメカニカルシール以外の摺動部品であってもよい。
　また、前記実施例１～３では、凹条溝を静止密封環にのみ設ける例について説明したが、凹条溝を回転密封環にのみ設けてもよく、静止密封環と回転密封環の両方に設けてもよい。
　また、前記実施例１～３では、被密封流体側を高圧側、漏れ側を低圧側として説明してきたが、被密封流体側が低圧側、漏れ側が高圧側となっていてもよいし、被密封流体側と漏れ側とは略同じ圧力であってもよい。
　また、前記実施例１～３では、摺動面の外径側から内径側に向かって漏れようとする被密封流体Ｆを密封するインサイド形のものである形態を例示したが、これに限られず、摺動面の内径側から外径側に向かって漏れようとする被密封流体Ｆを密封するアウトサイド形のものであってもよい。
　また、前記実施例１～３では、被密封流体Ｆが冷却水である形態を例示したが、これに限られず、被密封流体は、液体または液体と気体が混合したミスト状であればよく、例えば、潤滑油等であってもよい。
１０　　　　　　　静止密封環（摺動部品）
１１　　　　　　　摺動面
１２　　　　　　　ランド
１２ａ　　　　　　頂部
１４　　　　　　　凹条溝（凹条部）
１４ａ　　　　　　底部
１５　　　　　　　ディンプル（段差）
１６　　　　　　　プラトー層
２０　　　　　　　回転密封環
２１　　　　　　　摺動面
３０　　　　　　　摩耗生成物
１００　　　　　　静止密封環
１１０　　　　　　静止密封環
１４２　　　　　　凹条溝
１４２ａ　　　　　底部
１４２ｂ　　　　　側部
１５１　　　　　　ディンプル
１５２　　　　　　壁部
Ａ　　　　　　　　大気
Ｃ　　　　　　　　断面上向き
Ｆ　　　　　　　　被密封流体
Ｆａ　　　　　　　被密封流体
Ｌ１　　　　　　　幅寸法
Ｌ１０　　　　　　寸法
Ｌ１０'　　　　　  寸法
Ｌ１０''　　　　　 寸法
Ｌ２　　　　　　　幅寸法
Ｌ３　　　　　　　径寸法
Ｌ４　　　　　　　深さ寸法
Ｌ５　　　　　　　深さ寸法

Claims (8)

  1. 　回転機械の相対回転する箇所に配置され他の摺動部品と相対摺動する摺動部品であって、
    　前記摺動部品の摺動面には、凹条部が形成されており、
    　前記凹条部には、摩耗生成物を捕捉する高低差のある段差が設けられている摺動部品。
  2. 　前記凹条部は径方向に独立して複数設けられている請求項１に記載の摺動部品。
  3. 　前記凹条部は無端環状をなしている請求項１に記載の摺動部品。
  4. 　前記凹条部の底部は凹み方向に湾曲している請求項１に記載の摺動部品。
  5. 　前記段差は、前記凹条部の長手方向に離間して複数配置されている請求項１に記載の摺動部品。
  6. 　前記凹条部の底部にディンプルが配置されており、前記ディンプルの一部が前記段差を構成している請求項１ないし５のいずれかに記載の摺動部品。
  7. 　前記ディンプルは軸方向視円形をなしている請求項６に記載の摺動部品。
  8. 　前記摺動部品はＳｉＣにより構成されている請求項１に記載の摺動部品。
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