JP2008002648A - シールリング - Google Patents

Abstract

【課題】摺動による摩耗を抑制しつつ、密封流体の漏れの抑制を図ったシールリングを提供する。
【解決手段】側壁面２０に、内径側端面から外径側の中途位置まで設けられる第１溝２１、及び外径側端面から内径側の中途位置まで設けられる第２溝２２が、径方向の領域に対して周方向に投影すると一部重なるように備えられ、外周面５０に、密封流体側端面から非密封流体側の中途位置まで設けられる第３溝５１、及び非密封流体側端面から密封流体側の中途位置まで設けられる第４溝５２が、密封流体側から非密封流体側に向かう方向の領域に対して周方向に投影すると一部重なるように備えられると共に、各溝には、側壁面の表面側端部に、表面に向かうにつれて開口領域を大きくするように傾斜する傾斜面２１ａ，２２ａ，５１ａ，５２ａがそれぞれ設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、シールリングに関するものである。

互いに相対回転自在に組付けられる２部材のうちの一方の部材に設けられた環状溝に装着され、かつ該環状溝の非密封流体側の側壁面及び他方の部材の周面に対してそれぞれ摺動自在に設けられて、これら２部材間の環状隙間をシールするシールリングが知られている。

かかるシールリングにおいて、摺動面の摩耗を抑制するために、シールリング側の摺動面に溝を設けて、密封流体である油を摺動面に供給する技術が知られている。このような技術においては、摺動面全体に油を供給するために、密封流体が密封された領域から非密封流体側の領域に至るような溝を設けるのが一般的である。しかしながら、このような溝を設けた技術においては、油の漏れ量が比較的多くなり易く、問題になることもある。例えば、近年、自動車には、より一層の低燃費化が求められており、自動車用ＡＴ・ＣＶＴに対して、油の許容リーク量が低下してきている。そのため、従来例に係るシールリングでは、許容リーク量の低下に対して対応できなくなってきている。

また、油のリーク量を低下させるために、油を供給するための溝の配置や形状を工夫した技術も知られている。しかしながら、２部材の回転挙動が様々な場合、特に、摺動面が側壁面側となったり、周面側となったりするような場合に対応できるような技術は知られていない。

なお、関連する技術としては、特許文献１〜４に開示されたものがある。
特開２００２−８１５５１号公報 特開平１０−１４１５０６号公報 実開昭５８−１７５２６２号公報 実開平６−１８７６４号公報

本発明の目的は、密封流体の漏れを抑制しつつ、摺動による摩耗の抑制を図ったシールリングを提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。

すなわち、本発明のシールリングは、
互いに相対回転自在に組み付けられる２部材のうちの一方の部材に設けられた環状溝に装着され、かつ該環状溝の非密封流体側の側壁面及び他方の部材の周面に対してそれぞれ摺動自在に設けられて、これら２部材間の環状隙間をシールするシールリングであって、
前記環状溝の非密封流体側の側壁面に摺動する側壁面に、内径側端面から外径側の中途位置まで設けられる第１溝、及び外径側端面から内径側の中途位置まで設けられる第２溝が、周方向の領域に対しては重ならず、かつ径方向の領域に対しては周方向に投影すると一部重なるように備えられており、
前記他方の部材の周面に摺動する周面に、密封流体側端面から非密封流体側の中途位置まで設けられる第３溝、及び非密封流体側端面から密封流体側の中途位置まで設けられる
第４溝が、周方向の領域に対しては重ならず、かつ密封流体側から非密封流体側に向かう方向の領域に対しては周方向に投影すると一部重なるように備えられると共に、
第１溝，第２溝，第３溝及び第４溝には、周方向の両側壁面のうちの少なくともいずれか一方の側壁面の表面側端部に、表面に向かうにつれて開口領域を大きくするように傾斜する傾斜面がそれぞれ設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、第１溝，第２溝，第３溝及び第４溝は、密封流体が密封された領域から非密封流体側の領域に至るような構成ではないことから、密封流体の漏れを抑制することができる。そして、第１溝と第２溝は、周方向の領域に対しては重ならず、かつ径方向の領域に対しては周方向に投影すると一部重なるように備えられているので、側壁面側が摺動面となった場合に、摺動面全体に密封流体が供給される。また、第３溝と第４溝は、周方向の領域に対しては重ならず、かつ密封流体側から非密封流体側に向かう方向の領域に対しては周方向に投影すると一部重なるように備えられているので、周面側が摺動面となった場合にも、摺動面全体に密封流体が供給される。このように、本発明によれば、側壁面側が摺動面となった場合、周面側が摺動面となった場合のいずれについても、摺動面全体に密封流体を供給することができる。

また、本発明によれば、溝の側壁面の表面側端部に設けた傾斜面から密封流体が供給され、動圧が発生する。これにより、摺動部分の面圧が低下し、より一層摺動による摩耗を抑制することができる。

以上説明したように、本発明によれば、密封流体の漏れを抑制しつつ、摺動による摩耗の抑制を図ることができる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（実施例）
図１〜図７を参照して、本発明の実施例に係るシールリングについて説明する。

＜シールリング＞
図１〜図４を参照して、本発明の実施例に係るシールリングの構成等について説明する。図１は本発明の実施例に係るシールリングの一部を破断した状態を示す斜視図である。図２は本発明の実施例に係るシールリングの平面図の一部である。なお、図２は図１中、Ｘ方向に見た図の一部である。図３は本発明の実施例に係るシールリングの側面図の一部である。なお、図３は図１中、Ｙ方向に見た図の一部である。図４は本発明の実施例に係るシールリングの使用状態を示す模式的断面図である。なお、図４中のシールリングは、図３中のＣＣ断面に相当する。

本実施例に係るシールリング１０は、互いに相対回転自在に組み付けられた軸６０とハウジング７０との間の環状隙間をシールするものである。また、シールリング１０は、軸６０に設けられた環状溝６１に装着される。そして、シールリング１０は、環状溝６１の非密封流体側（Ａ）の側壁面６１ａ、及びハウジング７０の軸孔の内周面７１のそれぞれに対して摺動自在に設けられる。

本実施例に係るシールリング１０においては、一対の側壁面のうちの一方の側壁面２０
に、第１溝２１と第２溝２２が、周方向に対して交互に複数備えられている。ここで、一方の側壁面２０は、上述した環状溝６１の非密封流体側（Ａ）の側壁面６１ａに摺動する側の側壁面である。

第１溝２１は、内径側端面（内周面４０）から外径側（外周面５０側）の中途位置まで設けられている。また、第２溝２２は、外径側端面から内径側の中途位置まで設けられている。そして、これらの第１溝２１及び第２溝２２は、周方向の領域に対しては重ならず、かつ径方向の領域に対しては周方向に投影すると一部重なる（図２中、Ｌ１参照）ように備えられている。

また、本実施例に係るシールリング１０においては、外周面５０に、第３溝５１と第４溝５２が、周方向に対して交互に複数備えられている。

第３溝５１は、密封流体側Ｏの端面（他方の側壁面３０）から非密封流体側Ａ（一方の側壁面２０側）の中途位置まで設けられている。また、第４溝５２は、非密封流体側Ａの端面（一方の側壁面２０）から密封流体側Ｏの中途位置まで設けられている。そして、これらの第３溝５１及び第４溝５２は、周方向の領域に対しては重ならず、かつ密封流体側Ｏから非密封流体側Ａに向かう方向の領域に対しては周方向に投影すると一部重なる（図３中、Ｌ２参照）ように備えられている。

なお、本実施例においては、第２溝２２と第４溝５２は繋がるように配置されているが、これらは繋がらないように配置しても良い。

また、本実施例に係るシールリング１０においては、第１溝２１，第２溝２２，第３溝５１及び第４溝５２には、周方向の両側壁面のうちの一方の側壁面の表面側端部に、表面に向かうにつれて開口領域を大きくするように傾斜する傾斜面２１ａ，２２ａ，５１ａ，５２ａがそれぞれ設けられている。

＜シールリングの動作＞
本発明の実施例に係るシールリング１０の動作について説明する。

まず、シールリング１０の側壁面側を摺動させる場合の摺動動作について、特に図２を参照して説明する。本実施例においては、シールリング１０の一方の側壁面２０と、軸６０に設けられた環状溝６１の非密封流体側（Ａ）の側壁面６１ａとが摺動し得る。なお、摺動時においては、図２中、軸６０はシールリング１０に対して時計回り方向に回転する。

摺動時においては、密封流体である油Ｏ１が密封されている内径側から、シールリング１０に設けられた第１溝２１に油Ｏ１が進入する（矢印Ｒ１）。そして、この第１溝２１に進入した油Ｏ１は、軸６０の回転により傾斜面２１ａに導かれる。そして、傾斜面２１ａに導かれた油Ｏ１によって、摺動面（一方の側壁面２０と環状溝６１の側壁面６１ａとの摺動面）に油膜が形成される。これにより、径方向領域において、第１溝２１が設けられている領域の範囲には、油膜が形成される。

そして、上記の通り、第１溝２１及び第２溝２２は、径方向の領域に対しては周方向に投影すると一部重なる（図２中、Ｌ１参照）ように備えられていることから、油膜の一部の油Ｏ１が第２溝２２に進入する（矢印Ｒ２）。そして、この第２溝２２に進入した油Ｏ１は、傾斜面２２ａを通って摺動面へと導かれる（矢印Ｒ３）。これにより、径方向領域において、第２溝２２が設けられている領域の範囲にも、油膜が形成される。

以上により、一方の側壁面２０と環状溝６１の側壁面６１ａとの摺動面全体に油膜が形成される。

また、油Ｏ１が傾斜面２１ａを通って摺動面へ導かれる際、及び、油Ｏ１が傾斜面２２ａを通って摺動面へ導かれる際には動圧が発生する。そのため、傾斜面２１ａの付近や傾斜面２２ａの付近においては、シールリング１０に対して、一方の側壁面２０と環状溝６１の側壁面６１ａとを離間させる方向に力が働く。

次に、シールリング１０の外周面側を摺動させる場合の摺動動作について、特に図３を参照して説明する。本実施例においては、シールリング１０の外周面５０と、ハウジング７０の軸孔の内周面７１とが摺動し得る。なお、摺動時においては、図３中、シールリング１０の外周面５０に対して、ハウジング７０の軸孔の内周面７１は右側に移動する。

摺動時においては、密封流体である油Ｏ１が密封されている密封流体側Ｏから、シールリング１０に設けられた第３溝５１に油Ｏ１が進入する（矢印Ｓ１）。そして、この第３溝５１に進入した油Ｏ１は、傾斜面５１ａを通って摺動面（シールリング１０の外周面５０と、ハウジング７０の軸孔の内周面７１との摺動面）へと導かれる。これにより、密封流体側Ｏから非密封流体側Ａに向かう方向の領域において、第３溝５１が設けられている領域の範囲には、油膜が形成される。

そして、上記の通り、第３溝５１及び第４溝５２は、密封流体側Ｏから非密封流体側Ａに向かう方向の領域に対しては周方向に投影すると一部重なる（図３中、Ｌ２参照）ように備えられていることから、油膜の一部の油Ｏ１が第４溝５２に進入する（矢印Ｓ２）。そして、この第４溝５２に進入した油Ｏ１は、傾斜面５２ａを通って摺動面へと導かれる（矢印Ｓ３）。これにより、密封流体側Ｏから非密封流体側Ａに向かう方向の領域において、第４溝５２が設けられている領域の範囲にも、油膜が形成される。

以上により、シールリング１０の外周面５０と、ハウジング７０の軸孔の内周面７１との摺動面全体に油膜が形成される。

また、油Ｏ１が傾斜面５１ａを通って摺動面へ導かれる際、及び、油Ｏ１が傾斜面５２ａを通って摺動面へ導かれる際には動圧が発生する。そのため、傾斜面５１ａの付近や傾斜面５２ａの付近においては、シールリング１０に対して、シールリング１０の外周面５０とハウジング７０の軸孔の内周面７１とを離間させる方向に力が働く。

＜密封流体（油）を供給するための溝の形状例＞
図５〜図７を参照して、密封流体である油Ｏ１を供給するための溝の形状例について説明する。図５〜図７は本発明の実施例に係るシールリングに設けられる溝の断面図である。なお、これら図５〜図７に示す溝の断面図は、図２におけるＡＡ断面、図３におけるＢＢ断面に相当する。

図５に示した溝Ｍ１は、図１〜図４に示した第１溝２１，第２溝２２，第３溝５１及び第４溝５２のタイプのものである。この溝Ｍ１は、周方向の両側壁面のうち一方の側壁面の表面側端部に平面状の傾斜面Ｍ１１が設けられている。この傾斜面Ｍ１１に油Ｏ１が導かれることで、動圧が発生することについては、上述の通りである。

図６に示した溝Ｍ２は、周方向の両側壁面のうち一方の側壁面の表面側端部に湾曲した傾斜面Ｍ２１が設けられている。湾曲した傾斜面Ｍ２１の場合であっても、上記の平面状の傾斜面Ｍ１１の場合と同様に、油Ｏ１が導かれる際に動圧を発生させることができることは言うまでもない。

このように、傾斜面に関しては、傾斜面を油Ｏ１が導かれる際に動圧が発生するように構成されていれば、その形状は特に限定されるものではない。なお、傾斜面が表面に向かうにつれて開口領域を大きくするように傾斜していれば、油Ｏ１が導かれる際に、徐々に隙間が狭くなり動圧を発生させることができる。

図７に示した溝Ｍ３は、周方向の両側壁面の両方の側壁面の表面側端部にそれぞれ傾斜面Ｍ３１，Ｍ３２が設けられている。この溝Ｍ３によれば、油Ｏ１がいずれの方向に導かれる場合であっても、いずれか一方の傾斜面Ｍ３１，Ｍ３２付近で動圧を発生させることができる。なお、図７においては、傾斜面Ｍ３１，Ｍ３２が平面状のものを示したが、勿論、これらを湾曲したものとしても良いことは上記の通りである。

＜本実施例の優れた点＞
本実施例に係るシールリング１０によれば、摺動面に油Ｏ１を供給するための第１溝２１，第２溝２２，第３溝５１及び第４溝５２は、いずれも油Ｏ１が密封された領域から非密封流体側の領域に至るような構成ではない。そのため、油Ｏ１の漏れを抑制することができる。

また、シールリング１０の側壁面側が摺動する場合であっても、外周面側が摺動する場合であっても、摺動面全体に油膜が形成される。従って、シールリング１０，軸６０及びハウジング７０における摺動部分の摩耗を抑制することができる。そして、側壁面側のみ摺動する場合、外周面側のみ摺動する場合、及び回転挙動に応じて側壁面側と外周面側のいずれもが摺動し得る場合のいずれの場合にも、摺動部分の摩耗を抑制することができる。したがって、本実施例に係るシールリング１０は、各種の装置に適用することができ、汎用性に優れる。

更に、本実施例に係るシールリング１０によれば、傾斜面２１ａ，２２ａ，５１ａ，５２ａ，Ｍ１１，Ｍ２１，Ｍ３１，Ｍ３２に油Ｏ１が導かれる際に動圧が発生する。これにより、これらの傾斜面の付近においては、シールリング１０に対して、一方の側壁面２０と環状溝６１の側壁面６１ａとを離間させる方向や、シールリング１０の外周面５０とハウジング７０の軸孔の内周面７１とを離間させる方向に力が働く。そのため、摺動部分の面圧が低下し、より一層摺動による摩耗を抑制することができる。特に、図７に示すように、溝における周方向の両側壁面のいずれにも傾斜面を設けておけば、シールリング１０に対する軸６０またはハウジング７０の相対的な回転方向に関係なく、上記動圧を発生させることができる。従って、より一層汎用性を高めることができる。

＜その他＞
上述の実施例においては、軸にシールリングを装着する環状溝を設ける場合を示したが、本発明はこれに限らず、ハウジングの軸孔内周に環状溝を設ける場合にも適用できる。なお、この場合には、シールリングの内周面と軸の外周面が摺動する。

図１は本発明の実施例に係るシールリングの一部を破断した状態を示す斜視図である。 図２は本発明の実施例に係るシールリングの平面図の一部である。 図３は本発明の実施例に係るシールリングの側面図の一部である。 図４は本発明の実施例に係るシールリングの使用状態を示す模式的断面図である。 図５は本発明の実施例に係るシールリングに設けられる溝の断面図である。 図６は本発明の実施例に係るシールリングに設けられる溝の断面図である。 図７は本発明の実施例に係るシールリングに設けられる溝の断面図である。

符号の説明

１０ シールリング
２０ （一方の）側壁面
２１ 第１溝
２１ａ 傾斜面
２２ 第２溝
２２ａ 傾斜面
３０ （他方の）側壁面
４０ 内周面
５０ 外周面
５１ 第３溝
５１ａ 傾斜面
５２ 第４溝
５２ａ 傾斜面
６０ 軸
６１ 環状溝
６１ａ 側壁面
７０ ハウジング
７１ （軸孔の）内周面
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３ 溝
Ｍ１１，Ｍ２１，Ｍ３１，Ｍ３２ 傾斜面
Ｏ 密封流体側
Ｏ１ 油
Ａ 非密封流体側

Claims (1)

1. 互いに相対回転自在に組み付けられる２部材のうちの一方の部材に設けられた環状溝に装着され、かつ該環状溝の非密封流体側の側壁面及び他方の部材の周面に対してそれぞれ摺動自在に設けられて、これら２部材間の環状隙間をシールするシールリングであって、
   前記環状溝の非密封流体側の側壁面に摺動する側壁面に、内径側端面から外径側の中途位置まで設けられる第１溝、及び外径側端面から内径側の中途位置まで設けられる第２溝が、周方向の領域に対しては重ならず、かつ径方向の領域に対しては周方向に投影すると一部重なるように備えられており、
   前記他方の部材の周面に摺動する周面に、密封流体側端面から非密封流体側の中途位置まで設けられる第３溝、及び非密封流体側端面から密封流体側の中途位置まで設けられる第４溝が、周方向の領域に対しては重ならず、かつ密封流体側から非密封流体側に向かう方向の領域に対しては周方向に投影すると一部重なるように備えられると共に、
   第１溝，第２溝，第３溝及び第４溝には、周方向の両側壁面のうちの少なくともいずれか一方の側壁面の表面側端部に、表面に向かうにつれて開口領域を大きくするように傾斜する傾斜面がそれぞれ設けられていることを特徴とするシールリング。

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