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WO2024128135A1 - シールリング及び密封構造 - Google Patents

シールリング及び密封構造 Download PDF

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Publication number
WO2024128135A1
WO2024128135A1 PCT/JP2023/043885 JP2023043885W WO2024128135A1 WO 2024128135 A1 WO2024128135 A1 WO 2024128135A1 JP 2023043885 W JP2023043885 W JP 2023043885W WO 2024128135 A1 WO2024128135 A1 WO 2024128135A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
seal ring
shaft
sealed
housing
fluid
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/043885
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
謙太 小林
勇介 吉田
雄一郎 徳永
啓志 鈴木
Original Assignee
Nok株式会社
イーグル工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nok株式会社, イーグル工業株式会社 filed Critical Nok株式会社
Publication of WO2024128135A1 publication Critical patent/WO2024128135A1/ja

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Classifications

    • 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
    • F16J15/18—Sealings between relatively-moving surfaces with stuffing-boxes for elastic or plastic packings
    • 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
    • F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
    • F16J15/3244—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with hydrodynamic pumping action

Definitions

  • the present invention relates to a seal ring and a sealing structure.
  • a seal ring is provided to seal the annular gap between the housing and a shaft that rotates relative to the housing in order to maintain oil pressure.
  • fuel efficiency has been promoted as a measure against environmental issues, and there is an increasing demand for the above-mentioned seal ring to reduce rotational torque.
  • a seal ring that can meet the conflicting demands of reducing rotational torque and reducing leakage.
  • the present invention provides a seal ring and sealing structure that achieves both a reduction in rotational torque and a reduction in leakage.
  • the present invention employs the following measures to solve the above problems.
  • the seal ring of the present invention has the following features: A seal ring is mounted in an annular groove provided on an outer periphery of a shaft, and seals an annular gap between the shaft and a housing which rotate relative to each other, thereby retaining a fluid pressure in a sealed area configured to change in fluid pressure, a seal ring that is in close contact with an inner circumferential surface of a shaft hole in the housing through which the shaft is inserted and that slides against a low-pressure side wall surface of the annular groove, The sliding surface that slides against the side wall surface is provided so as to communicate with the gap between the outer peripheral surface of the shaft and the inner peripheral surface of the shaft hole, and is characterized in that a plurality of leakage suppression grooves are provided at intervals in the circumferential direction so as to generate a force that returns the sealed fluid from the outer peripheral surface side toward the sealed area on the inner peripheral surface side as the shaft and the housing rotate relative to each other.
  • the sealing structure of the present invention further comprises: A shaft and a housing which rotate relative to each other; a seal ring that is fitted in an annular groove provided on an outer periphery of the shaft and seals an annular gap between the shaft and the housing to retain a fluid pressure in a sealed region configured to undergo a change in fluid pressure; Equipped with The seal ring is configured to be in close contact with an inner circumferential surface of a shaft hole in the housing through which the shaft is inserted, and to slide against a low-pressure side wall surface of the annular groove,
  • the sealing ring has a sliding surface that slides against the side wall surface, and is provided with a plurality of leakage suppression grooves spaced circumferentially so as to communicate with the gap between the outer peripheral surface of the shaft and the inner peripheral surface of the shaft hole, and is characterized in that as the shaft and the housing rotate relative to each other, a force is generated that returns the sealed fluid from the outer peripheral surface side of the sealing ring toward the sealed area on the inner peripheral surface side.
  • the fluid to be sealed that attempts to leak from the sealed area into the gap between the outer circumferential surface of the shaft and the inner circumferential surface of the shaft hole is returned to the sealed area by the leakage suppression groove provided in the seal ring.
  • the leakage suppression groove allows the fluid to flow from the outer circumferential surface side of the seal ring toward the sealed area on the inner circumferential surface side, generating dynamic pressure, which can also reduce the rotational torque.
  • the seal ring has a sliding surface that slides against the side wall surface, and is provided with a plurality of dynamic pressure generating grooves spaced apart in the circumferential direction so as to lead to the area to be sealed on the inner peripheral side of the seal ring, and which guide the fluid to be sealed and generate dynamic pressure as the shaft and the housing rotate relative to each other.
  • the dynamic pressure generating groove is an introduction groove portion that communicates with the region to be sealed on an inner circumferential surface side of the seal ring and introduces the fluid to be sealed; a dynamic pressure generating groove portion extending from the introduction groove portion toward an upstream side in a relative rotation direction of the seal ring with respect to the side wall surface; It is advisable to have the following.
  • the present invention makes it possible to reduce both the rotational torque and the amount of leakage.
  • FIG. 1 is a side view of a seal ring according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partially enlarged side view of the seal ring according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a partially enlarged side view of the seal ring according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a partially enlarged view of the outer circumferential surface of the seal ring according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a partially enlarged view of the inner peripheral surface of the seal ring according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a sealing structure according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a side view of a seal ring according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partially enlarged side view of the seal ring according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a partially enlarged side view of the seal ring according to the first embodiment
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the seal ring according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the seal ring according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a side view of a seal ring according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a side view of a seal ring according to another embodiment.
  • seal ring according to this embodiment can be suitably used, for example, in an automobile transmission such as an AT or CVT, for sealing an annular gap between a relatively rotating shaft and a housing in order to maintain hydraulic pressure.
  • an example of application to such an application will be described.
  • the "high pressure side” refers to the side that becomes high pressure when a pressure difference occurs on both sides of the seal ring
  • the “low pressure side” refers to the side that becomes low pressure when a pressure difference occurs on both sides of the seal ring.
  • FIG. 1 is a side view of the seal ring according to the first embodiment of the present invention.
  • Fig. 2 is a partially enlarged view of the side view of the seal ring according to the first embodiment of the present invention, and is an enlarged view of the circled portion V in Fig. 1.
  • Fig. 3 is a partially enlarged view of the side view of the seal ring according to the first embodiment of the present invention, and is an enlarged view of the circled portion V in Fig. 1 as viewed from the opposite side.
  • Fig. 1 is a side view of the seal ring according to the first embodiment of the present invention.
  • Fig. 2 is a partially enlarged view of the side view of the seal ring according to the first embodiment of the present invention, and is an enlarged view of the circled portion V in Fig. 1 as viewed from the opposite side.
  • Fig. 3 is a partially enlarged view of the side view of the seal ring according to the first embodiment of the present invention, and is an enlarged view of the circled
  • Fig. 4 is a partially enlarged view of the seal ring according to the first embodiment of the present invention as viewed from the outer peripheral surface side, and is an enlarged view of the circled portion V in Fig. 1 as viewed from the outer peripheral surface side.
  • Fig. 5 is a partially enlarged view of the seal ring according to the first embodiment of the present invention as viewed from the inner peripheral surface side, and is an enlarged view of the circled portion V in Fig. 1 as viewed from the inner peripheral surface side.
  • Fig. 6 is a schematic cross-sectional view of a sealing structure according to the first embodiment of the present invention. The seal ring in Fig. 6 corresponds to the AA cross-sectional view in Fig. 1.
  • the sealing structure according to this embodiment is composed of a shaft 200 and a housing 300 which rotate relatively, and a seal ring 100 which seals an annular gap between the shaft 200 and the housing 300 (an inner peripheral surface 310 of an axial hole in the housing 300 through which the shaft 200 is inserted).
  • the seal ring 100 is mounted in an annular groove 210 provided on the outer periphery of the shaft 200, and is in close contact with the inner peripheral surface 310 of an axial hole in the housing 300 through which the shaft 200 is inserted, and slides against a side wall surface 211 on the low pressure side (L) of the annular groove 210, thereby sealing an annular gap between the shaft 200 and the housing 300 which rotate relatively.
  • the seal ring 100 maintains the fluid pressure in a sealing target area (high pressure side (H) area) which is configured to change in fluid pressure (hydraulic pressure in this embodiment). That is, in this embodiment, the fluid pressure (pressure of the fluid to be sealed (oil pressure in this embodiment)) in the left area in Fig.
  • the seal ring 100 plays a role in maintaining the fluid pressure in the area to be sealed on the left side of the figure. Note that when the engine of the automobile is stopped, the fluid pressure in the area to be sealed is low and in an unloaded state, and when the engine is started, the fluid pressure in the area to be sealed increases.
  • the seal ring 100 according to this embodiment is made of a resin material such as polyether ether ketone (PEEK), polyphenylene sulfide (PPS), polytetrafluoroethylene (PTFE), etc.
  • PEEK polyether ether ketone
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the circumferential length of the outer circumferential surface of the seal ring 100 is shorter than the circumferential length of the inner circumferential surface 310 of the axial hole of the housing 300, and is configured so as not to have any interference.
  • the seal ring 100 has a joint 110 at one location in the circumferential direction.
  • the configuration of the joint 110 will be described with particular reference to Figures 2 to 5.
  • the joint 110 according to this embodiment employs a special step cut that is cut in a stepped shape when viewed from either the outer circumferential surface side or both side wall surfaces.
  • a first fitting convex portion 111 and a first fitting recess 114 are provided on the outer circumferential surface side of one side through the cut portion, and a second fitting recess 113 into which the first fitting convex portion 111 fits and a second fitting convex portion 112 into which the first fitting recess 114 fits are provided on the outer circumferential surface side of the other side.
  • the special step cut is a known technology, so a detailed description thereof will be omitted, but it has the characteristic of maintaining stable sealing performance even if the circumferential length of the seal ring 100 changes due to thermal expansion and contraction.
  • the "cut portion” includes not only the portion cut by cutting, but also the portion obtained by molding. Although a special step cut is shown here as an example of the joint portion 110, the joint portion 110 is not limited to this, and a straight cut, bias cut, step cut, etc. may also be used. If a low-elasticity material (such as PTFE) is used as the material for the seal ring 100, the joint portion 110 may be made endless without the joint portion 110.
  • a plurality of leakage suppression grooves 120 are provided at intervals in the circumferential direction on the side wall surface of the seal ring 100 (the sliding surface that slides against the side wall surface 211 on the low pressure side (L) of the annular groove 210).
  • the leakage suppression grooves 120 are provided so as to communicate with the gap between the outer circumferential surface of the shaft 200 and the inner circumferential surface 310 of the shaft hole, and play a role in generating a force that returns the sealed fluid from the outer circumferential surface side of the seal ring 100 to the sealed area on the inner circumferential surface side as the shaft 200 and the housing 300 rotate relative to each other.
  • the leakage prevention groove 120 is configured to extend from the outer peripheral surface of the seal ring 100 toward the inner peripheral surface thereof toward the upstream side of the relative rotation direction of the seal ring 100 with respect to the housing 300 (the direction of the arrow R in FIG. 1).
  • the planar shape of the leakage prevention groove 120 may be linear or curved.
  • FIG. 7 shows examples of various shapes of the leakage suppression groove 120.
  • FIG. 7 corresponds to the cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 1.
  • the groove bottom surface of the leakage suppression groove 120 may be parallel to the side wall surface of the seal ring 100, so that the groove depth is uniform.
  • the groove bottom surface of the leakage suppression groove 120 may be gradually shallower toward the upstream side in the relative rotation direction of the seal ring 100 with respect to the housing 300. This configuration can increase the dynamic pressure.
  • FIG. 7(b) shows a case where the groove bottom surface is configured as a flat inclined surface
  • FIG. 7(c) shows a case where the groove bottom surface is configured as a curved surface
  • FIG. 7(d) shows a case where the groove bottom surface is configured as a stepped surface.
  • a plurality of dynamic pressure generating grooves 130 are provided at intervals in the circumferential direction on the side wall surface of the seal ring 100 (the sliding surface that slides against the side wall surface 211 on the low pressure side (L) of the annular groove 210).
  • the dynamic pressure generating grooves 130 are provided so as to lead to the area to be sealed on the inner peripheral surface side of the seal ring 100, and play a role in guiding the fluid to be sealed and generating dynamic pressure as the shaft 200 and the housing 300 rotate relative to each other.
  • the dynamic pressure generating groove 130 has an introduction groove portion 131 that leads to the region to be sealed on the inner peripheral side of the seal ring 100 and introduces the fluid to be sealed, and a dynamic pressure generating groove portion 132 that extends from the introduction groove portion 131 toward the upstream side in the relative rotation direction (the direction of arrow R in FIG. 1) of the seal ring 100 with respect to the side wall surface 211.
  • the dynamic pressure generating groove 130 configured in this manner, dynamic pressure can be generated by the fluid to be sealed flowing in the direction of arrow R2 in FIG. 1 as the shaft 200 and housing 300 rotate relative to each other.
  • FIG. 8 shows examples of various shapes of the dynamic pressure generating groove portion 132 in the dynamic pressure generating groove 130.
  • FIG. 8 corresponds to the CC cross section in FIG. 1.
  • the groove bottom surface of the dynamic pressure generating groove portion 132 may be parallel to the side wall surface of the seal ring 100 to make the groove depth uniform.
  • the groove depth may be gradually shallower toward the upstream side in the relative rotation direction of the seal ring 100 with respect to the housing 300. This configuration can increase the dynamic pressure.
  • FIG. 8(b) shows a case where the groove bottom surface is configured as a flat inclined surface
  • FIG. 8(c) shows a case where the groove bottom surface is configured as a curved surface
  • FIG. 8(d) shows a case where the groove bottom surface is configured as a stepped surface.
  • the seal ring 100 is an annular member and has an inner peripheral portion (inner peripheral surface) that is an annular surface on the inside in the radial direction.
  • the seal ring 100 also has an outer peripheral portion (outer peripheral surface) that is an annular surface on the outside in the radial direction.
  • the seal ring 100 also has a planar seal surface extending in the radial direction.
  • the seal ring 100 also has a planar surface on the opposite side to the seal surface. In other words, in the seal ring 100, one of the planar side surfaces is used as the seal surface.
  • the seal ring 100 also has a shape in which one part of the annular member is cut, and has a joint portion 110 where both ends of the cut seal ring 100 in the circumferential direction are joined so as to butt against each other.
  • the seal ring 100 has the leakage suppression groove 120 and dynamic pressure generation groove 130 configured as described above on the surface that becomes the seal surface.
  • Fig. 6 shows a state in which the engine is running and the fluid pressure in the left region is higher than that in the right region through the seal ring 100.
  • the circumferential length of the outer circumferential surface of the seal ring 100 according to this embodiment is set to be shorter than the circumferential length of the inner circumferential surface of the axial hole of the housing 300.
  • the fluid pressure from the area to be sealed causes the seal ring 100 to come into contact with the side wall surface 211 on the low pressure side (L) of the annular groove 210.
  • the side wall surface (sliding surface) of the seal ring 100 slides against the side wall surface 211.
  • the seal ring 100 also expands in diameter and comes into close contact with the inner circumferential surface 310 of the shaft hole in the housing 300. Therefore, the annular gap between the shaft 200 and the housing 300 is sealed.
  • the seal ring 100 of this embodiment the fluid to be sealed that is about to leak from the area to be sealed into the gap between the outer circumferential surface of the shaft 200 and the inner circumferential surface 310 of the shaft hole is returned to the area to be sealed by the leakage suppression groove 120 provided in the seal ring 100.
  • the leakage suppression groove 120 causes the fluid to flow from the outer circumferential surface side toward the area to be sealed on the inner circumferential surface side, generating dynamic pressure, which can also reduce the rotational torque.
  • the seal ring 100 has multiple dynamic pressure generating grooves 130 spaced apart in the circumferential direction. This allows the rotational torque to be reduced even further.
  • arrow P1 indicates the fluid pressure that presses the seal ring 100 against the side wall surface 211 when a pressure difference occurs on both sides through the seal ring 100.
  • pressure P2 generated by the leakage suppression groove 120 and pressure P3 generated by the dynamic pressure generating groove 130 act on the seal ring 100 toward the high pressure side (H). This makes it possible to reduce the rotational torque.
  • the thickness of the fluid film (oil film in this embodiment) formed between the seal ring 100 and the side wall surface 211 becomes thicker during high speed rotation, which would make it easier for leakage to occur.
  • the action of the leakage suppression groove 120 returns the sealed fluid to the sealed area, so leakage of the sealed fluid can be suppressed even during high speed rotation.
  • Example 2 9 shows a second embodiment of the present invention.
  • the arrangement of the leakage suppression grooves and the dynamic pressure generating grooves is different from that of the first embodiment.
  • Other basic configurations and functions are the same as those of the first embodiment, so the same components are given the same reference numerals and their description is omitted.
  • FIG. 9 is a side view of a seal ring 100A according to a second embodiment of the present invention.
  • the sealing structure including the seal ring 100A according to this embodiment is similar to that of the first embodiment described above, and therefore will not be described here.
  • the material of the seal ring 100A according to this embodiment is also as described in the first embodiment. Also, as described in the first embodiment, the seal ring 100A may or may not have various joints 110.
  • the seal ring 100A also has multiple leakage prevention grooves 120a, 120b and multiple dynamic pressure generating grooves 130.
  • all of the leakage prevention grooves 120 are provided on the outer peripheral side of the dynamic pressure generating grooves 130. That is, as shown in FIG. 1, all of the leakage prevention grooves 120 have their inner peripheral side tips disposed radially outward of the dynamic pressure generating grooves 130.
  • this embodiment differs from the above-mentioned embodiment 1 in that it is provided with leakage prevention groove 120a, the tip of which on the inner circumferential surface side is disposed radially outward from dynamic pressure generating groove 130, and leakage prevention groove 120b, the tip of which on the inner circumferential surface side is disposed so as to extend radially inward from the radially outer end of dynamic pressure generating groove 130.
  • the configuration (shape) of the leakage suppression groove is not limited to that shown in the above embodiment. In short, any configuration can be adopted as long as it has the function of generating a force that returns the sealed fluid from the outer peripheral surface side to the sealed area on the inner peripheral surface side in association with the relative rotation of the shaft 200 and the housing 300.
  • a leakage suppression groove 120X having a substantially L-shaped planar shape or as shown in Fig. 10(b), a leakage suppression groove 120Y having a substantially T-shaped planar shape can be adopted.
  • the configuration (shape) of the dynamic pressure generating groove is not limited to that shown in the above embodiment. In short, any configuration can be adopted as long as the function of guiding the sealed fluid and generating dynamic pressure with the relative rotation of the shaft 200 and the housing 300 is exhibited.
  • a dynamic pressure generating groove 130X having a substantially T-shaped planar shape or as shown in FIG. 10(d), a dynamic pressure generating groove 130Y having a curved linear (or linear) planar shape, can be adopted.
  • the dynamic pressure generating groove 130X shown in FIG. 10(c) also has an introduction groove portion 131X and a dynamic pressure generating groove portion 132X.
  • the introduction groove portion and the dynamic pressure generating groove portion cannot be clearly distinguished, but the groove still has the functions of both.
  • the combination of the configuration (shape) of the leakage suppression groove and the configuration (shape) of the dynamic pressure generating groove can also be appropriately selected.
  • Example 1 the configuration of Example 1 or the configuration of Example 2.
  • the dimensions, shapes, and numbers of the leakage suppression grooves and dynamic pressure generating grooves can also be set depending on the balance between the effect of reducing rotational torque and the effect of reducing leakage.
  • the multiple leakage prevention grooves and dynamic pressure generating grooves may be provided on only one of the two side surfaces of the seal ring, or on both sides. If provided on both sides, the shape, dimensions, and arrangement of the multiple leakage prevention grooves and dynamic pressure generating grooves should be the same. That is, for example, in the seal ring 100 shown in FIG. 1, even when it is turned over, it is preferable to adopt a configuration in which the leakage prevention grooves 120 and the dynamic pressure generating grooves 130 are arranged as shown in FIG. 1. This makes it easy to install the seal ring 100 because the same function is achieved regardless of which direction it is installed in relation to the annular groove 210 of the shaft 200.

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Abstract

回転トルクの低減と漏れ量の低減の両立を図るシールリング及び密封構造を提供する。ハウジングにおける軸が挿通される軸孔の内周面に対して密着し、前記軸の外周に設けられた環状溝における低圧側の側壁面に摺動するシールリング１００において、前記側壁面に摺動する摺動面には、前記軸の外周面と前記軸孔の内周面との間の隙間に通じるように設けられ、前記軸とハウジングとの相対的な回転に伴って、外周面側から内周面側の密封対象領域に向かって密封対象流体を戻す力を発生させる漏れ抑制用溝１２０が周方向に間隔を空けて複数設けられていることを特徴とする。

Description

シールリング及び密封構造
　本発明は、シールリング及び密封構造に関する。
　自動車用のＡｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ（ＡＴ）やＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ　Ｖａｒｉａｂｌｅ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ（ＣＶＴ）においては、油圧を保持させるために、相対的に回転する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止するシールリングが設けられている。近年、環境問題対策として低燃費化が進められており、上記シールリングにおいては、回転トルクを低減させる要求が高まっている。一方で、オイルポンプの小型化や作動性の向上を図るために、漏れ量の低減の要求も高まっている。このように、回転トルクの低減と漏れ量の低減という相反する要求に対応可能なシールリングが求められている。
　例えば、シールリングの側面に動圧を発生させる溝を設けることにより、回転トルクを低減する技術が知られている。しかしながら、この技術においては、高速回転時には漏れ量が増加してしまう。
国際公開第２０１１／１６２２８３号
　本発明は、回転トルクの低減と漏れ量の低減の両立を図るシールリング及び密封構造を提供する。
　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、
　軸の外周に設けられた環状溝に装着され、相対的に回転する前記軸とハウジングとの間の環状隙間を封止して、流体圧力が変化するように構成された密封対象領域の流体圧力を保持するシールリングであって、
　前記ハウジングにおける前記軸が挿通される軸孔の内周面に対して密着し、前記環状溝における低圧側の側壁面に摺動するシールリングにおいて、
　前記側壁面に摺動する摺動面には、前記軸の外周面と前記軸孔の内周面との間の隙間に通じるように設けられ、前記軸と前記ハウジングとの相対的な回転に伴って、外周面側から内周面側の前記密封対象領域に向かって密封対象流体を戻す力を発生させる漏れ抑制用溝が周方向に間隔を空けて複数設けられていることを特徴とする。
　また、本発明の密封構造は、
　相対的に回転する軸及びハウジングと、
　前記軸の外周に設けられた環状溝に装着され、前記軸と前記ハウジングとの間の環状隙間を封止して、流体圧力が変化するように構成された密封対象領域の流体圧力を保持するシールリングと、
　を備え、
　前記シールリングは、前記ハウジングにおける前記軸が挿通される軸孔の内周面に対して密着し、前記環状溝における低圧側の側壁面に摺動するように構成される密封構造であって、
　前記シールリングのうち前記側壁面に摺動する摺動面には、前記軸の外周面と前記軸孔の内周面との間の隙間に通じるように設けられ、前記軸と前記ハウジングとの相対的な回転に伴って、前記シールリングの外周面側から内周面側の前記密封対象領域に向かって密封対象流体を戻す力を発生させる漏れ抑制用溝が周方向に間隔を空けて複数設けられていることを特徴とする。
　これらの発明によれば、密封対象領域から軸の外周面と軸孔の内周面との間の隙間に漏れ出ようとする密封対象流体は、シールリングに設けられた漏れ抑制用溝により、密封対象領域側に戻される。これにより、密封対象流体の漏れを抑制することができる。また、漏れ抑制用溝により、シールリングの外周面側から内周面側の密封対象領域に向かって密封対象流体が流れることで、動圧が発生するため、回転トルクを低減させることもできる。
　前記シールリングのうち前記側壁面に摺動する摺動面には、前記シールリングの内周面側の前記密封対象領域に通じるように設けられ、前記軸と前記ハウジングとの相対的な回転に伴って、密封対象流体を導いて動圧を発生させる動圧発生用溝が周方向に間隔を空けて複数設けられているとよい。
　これにより、回転トルクをより一層低減させることができる。また、動圧発生用溝により回転トルクを低減させる効果を高めたとしても、上記の通り、漏れ抑制用溝が設けられることで、密封対象流体の漏れは抑制される。
　前記動圧発生用溝は、
　前記シールリングの内周面側の前記密封対象領域に通じ、前記密封対象流体を導く導入溝部と、
　前記導入溝部から前記側壁面に対する前記シールリングの相対的な回転方向の上流側に向かって伸びる動圧発生溝部と、
　を有するとよい。
　なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。
　以上説明したように、本発明によれば、回転トルクの低減と漏れ量の低減の両立を図ることができる。
図１は本発明の実施例１に係るシールリングの側面図である。 図２は本発明の実施例１に係るシールリングの側面図の一部拡大図である。 図３は本発明の実施例１に係るシールリングの側面図の一部拡大図である。 図４は本発明の実施例１に係るシールリングの外周面の一部拡大図である。 図５は本発明の実施例１に係るシールリングの内周面の一部拡大図である。 図６は本発明の実施例１に係る密封構造の模式的断面図である。 図７は本発明の実施例１に係るシールリングの模式的断面図である。 図８は本発明の実施例１に係るシールリングの模式的断面図である。 図９は本発明の実施例２に係るシールリングの側面図である。 図１０はその他の実施例に係るシールリングの側面図である。
　以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。なお、本実施例に係るシールリングは、例えば、自動車用のＡＴやＣＶＴなどの変速機において、油圧を保持させるために、相対的に回転する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する用途に好適に用いることができる。本実施例においては、そのような用途に適用された場合を例にして説明する。また、以下の説明において、「高圧側」とは、シールリングの両側に差圧が生じた際に高圧となる側を意味し、「低圧側」とは、シールリングの両側に差圧が生じた際に低圧となる側を意味する。
　（実施例１）
　図１～図８を参照して、本発明の実施例１に係るシールリングについて説明する。図１は本発明の実施例１に係るシールリングの側面図である。図２は本発明の実施例１に係るシールリングの側面図の一部拡大図であり、図１において丸で囲った部分Ｖの拡大図である。図３は本発明の実施例１に係るシールリングの側面図の一部拡大図であり、図１において丸で囲った部分Ｖを反対側から見た拡大図である。図４は本発明の実施例１に係るシールリングを外周面側から見た図の一部拡大図であり、図１において丸で囲った部分Ｖを外周面側から見た一部拡大図である。図５は本発明の実施例１に係るシールリングを内周面側から見た図の一部拡大図であり、図１において丸で囲った部分Ｖを内周面側から見た拡大図である。図６は本発明の実施例１に係る密封構造の模式的断面図である。なお、図６中のシールリングは、図１中のＡＡ断面図に相当する。
　＜密封構造＞
　特に、図６を参照して、本発明の実施例に係る樹脂製のシールリング１００を備える密封構造について説明する。本実施例に係る密封構造は、相対的に回転する軸２００及びハウジング３００と、軸２００とハウジング３００（ハウジング３００における軸２００が挿通される軸孔の内周面３１０）との間の環状隙間を封止するシールリング１００とから構成される。つまり、本実施例に係るシールリング１００は、軸２００の外周に設けられた環状溝２１０に装着され、ハウジング３００における軸２００が挿通される軸孔の内周面３１０に対して密着し、環状溝２１０における低圧側（Ｌ）の側壁面２１１に摺動することで、相対的に回転する軸２００とハウジング３００との間の環状隙間を封止する。これにより、シールリング１００は、流体圧力（本実施例では油圧）が変化するように構成された密封対象領域（高圧側（Ｈ）の領域）の流体圧力を保持する。すなわち、本実施例においては、図６中の左側の領域の流体圧力（密封対象流体の圧力（本実施例では油圧））が変化するように構成されており、シールリング１００は図中左側の密封対象領域の流体圧力を保持する役割を担っている。なお、自動車のエンジンが停止した状態においては、密封対象領域の流体圧力は低く、無負荷の状態となっており、エンジンをかけると密封対象領域の流体圧力は高くなる。
　＜シールリング＞
　特に、図１～図５を参照して、本実施例に係るシールリング１００について、より詳細に説明する。本実施例に係るシールリング１００は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの樹脂材からなる。また、シールリング１００の外周面の周長はハウジング３００の軸孔の内周面３１０の周長よりも短く構成されており、締め代を持たないように構成されている。
　そして、本実施例に係るシールリング１００の周方向の１箇所には合口部１１０が設けられている。合口部１１０の構成について、特に、図２～図５を参照して説明する。本実施例に係る合口部１１０は、外周面側及び両側壁面側のいずれから見ても階段状に切断された特殊ステップカットを採用している。これにより、シールリング１００においては、切断部を介して一方の側の外周面側には第１嵌合凸部１１１及び第１嵌合凹部１１４が設けられ、他方の側の外周面側には第１嵌合凸部１１１が嵌る第２嵌合凹部１１３と第１嵌合凹部１１４に嵌る第２嵌合凸部１１２が設けられている。なお、切断部を介して一方の側の内周面側の端面１１５と他方の側の内周側の端面１１６は互いに対向している。特殊ステップカットに関しては公知技術であるので、その詳細な説明は省略するが、熱膨張収縮によりシールリング１００の周長が変化しても安定したシール性能を維持する特性を有する。なお、「切断部」については、切削加工により切断される場合だけでなく、成形により得られる場合も含まれる。また、ここでは合口部１１０の一例として、特殊ステップカットの場合を示したが、合口部１１０については、これに限らず、ストレートカットやバイアスカットやステップカットなども採用し得る。なお、シールリング１００の材料として、低弾性の材料（ＰＴＦＥなど）を採用した場合には、合口部１１０を設けずに、エンドレスとしてもよい。
　そして、シールリング１００の側壁面（環状溝２１０における低圧側（Ｌ）の側壁面２１１に摺動する摺動面）には、漏れ抑制用溝１２０が周方向に間隔を空けて複数設けられている。漏れ抑制用溝１２０は、軸２００の外周面と軸孔の内周面３１０との間の隙間に通じるように設けられ、軸２００とハウジング３００との相対的な回転に伴って、シールリング１００の外周面側から内周面側の密封対象領域に向かって密封対象流体を戻す力を発生させる役割を担っている。
　より具体的には、漏れ抑制用溝１２０は、シールリング１００の外周面から内周面側に向かうにつれて、ハウジング３００に対するシールリング１００の相対的な回転方向（図１中、矢印Ｒ方向）の上流側に向かって伸びるように構成されている。なお、漏れ抑制用溝１２０の平面形状は直線状であっても曲線状であっても構わない。このように構成される漏れ抑制用溝１２０によれば、軸２００とハウジング３００との相対的な回転に伴って、図１中、矢印Ｒ１方向に密封対象流体を戻す力を発生させることができる。
　図７には、漏れ抑制用溝１２０の各種形状の例を示している。図７は図１中のＢＢ断面図に相当する。図７（ａ）に示すように、漏れ抑制用溝１２０の溝底面は、シールリング１００の側壁面と平行な面とすることで、溝深さを均一にしてもよい。また、図７（ｂ）～（ｄ）に示すように、漏れ抑制用溝１２０の溝底面は、ハウジング３００に対するシールリング１００の相対的な回転方向の上流側に向かって徐々に溝深さが浅くなるようにしてもよい。このように構成すると、動圧を高めることができる。なお、図７（ｂ）は溝底面が平面状の傾斜面で構成された場合を示し、同図（ｃ）は溝底面が湾曲面で構成された場合を示し、同図（ｄ）は溝底面が階段状の面で構成された場合を示している。
　また、シールリング１００の側壁面（環状溝２１０における低圧側（Ｌ）の側壁面２１１に摺動する摺動面）には、動圧発生用溝１３０が周方向に間隔を空けて複数設けられている。動圧発生用溝１３０は、シールリング１００の内周面側の密封対象領域に通じるように設けられ、軸２００とハウジング３００との相対的な回転に伴って、密封対象流体を導いて動圧を発生させる役割を担っている。
　より具体的には、動圧発生用溝１３０は、シールリング１００の内周面側の密封対象領域に通じ、密封対象流体を導く導入溝部１３１と、導入溝部１３１から側壁面２１１に対するシールリング１００の相対的な回転方向（図１中、矢印Ｒ方向）の上流側に向かって伸びる動圧発生溝部１３２とを有する構成である。このように構成される動圧発生用溝１３０によれば、軸２００とハウジング３００との相対的な回転に伴って、図１中、矢印Ｒ２方向に密封対象流体が流れることで動圧を発生させることができる。
　図８には、動圧発生用溝１３０における動圧発生溝部１３２の各種形状の例を示している。図８は図１中のＣＣ断面図に相当する。図８（ａ）に示すように、動圧発生溝部１３２の溝底面は、シールリング１００の側壁面と平行な面とすることで、溝深さを均一にしてもよい。また、図８（ｂ）～（ｄ）に示すように、ハウジング３００に対するシールリング１００の相対的な回転方向の上流側に向かって徐々に溝深さが浅くなるようにしてもよい。このように構成すると、動圧を高めることができる。なお、図８（ｂ）は溝底面が平面状の傾斜面で構成された場合を示し、同図（ｃ）は溝底面が湾曲面で構成された場合を示し、同図（ｄ）は溝底面が階段状の面で構成された場合を示している。
　以上のように構成されるシールリング１００の構造をまとめると、次のように説明することができる。すなわち、シールリング１００は、円環状の部材であり、径方向の内側に円環状の面である内周部（内周面）を有する。また、シールリング１００は、径方向の外側に円環状の面である外周部（外周面）を有する。また、シールリング１００は、径方向に延びる平面状のシール面を有する。また、シールリング１００は、シール面とは反対側に平面状の面を有する。つまり、シールリング１００において、平面状の両側面のうちの一方がシール面として用いられる。また、シールリング１００は、円環状の部材における一箇所が切断された形状になっていて、切断されたシールリング１００の周方向の両端の端部を突き合せるように接合される合口部１１０を有する。そして、シールリング１００には、上記のように構成された漏れ抑制用溝１２０及び動圧発生用溝１３０がシール面となる面に設けられている。
　＜シールリングの使用時のメカニズム＞
　特に、図６を参照して、本実施例に係るシールリング１００の使用時のメカニズムについて説明する。図６は、エンジンがかかり、シールリング１００を介して、右側の領域に比べて左側の領域の流体圧力の方が高くなった状態を示している。上記の通り、本実施例に係るシールリング１００における外周面の周長は、ハウジング３００の軸孔の内周面の周長よりも短く設定されている。従って、無負荷状態においては、左右の領域の差圧がなく、かつ、シールリング１００の内周面には流体圧力が作用しないため、シールリング１００は、環状溝２１０の側壁面から離れ、かつ、ハウジング３００の軸孔の内周面３１０から離れた状態となり得る。
　そして、エンジンがかかり、差圧が生じた状態においては、密封対象領域側（高圧側（Ｈ））からの流体圧力によって、シールリング１００は、環状溝２１０における低圧側（Ｌ）の側壁面２１１に接した状態となる。また、軸２００とハウジング３００の相対的な回転に伴って、シールリング１００の側壁面（摺動面）は側壁面２１１と摺動する。また、シールリング１００は、拡径して、ハウジング３００における軸孔の内周面３１０に対して密着した状態となる。従って、軸２００とハウジング３００との間の環状隙間が封止された状態となる。
　＜本実施例に係るシールリングの優れた点＞
　本実施例に係るシールリング１００によれば、密封対象領域から軸２００の外周面と軸孔の内周面３１０との間の隙間に漏れ出ようとする密封対象流体は、シールリング１００に設けられた漏れ抑制用溝１２０により、密封対象領域側に戻される。これにより、密封対象流体の漏れを抑制することができる。また、漏れ抑制用溝１２０により、外周面側から内周面側の密封対象領域に向かって密封対象流体が流れることで、動圧が発生するため、回転トルクを低減させることもできる。
　また、本実施例に係るシールリング１００には、動圧発生用溝１３０が周方向に間隔を空けて複数設けられている。これにより、回転トルクをより一層低減させることができる。図６において、矢印Ｐ１は、シールリング１００を介して両側に差圧が生じた際にシールリング１００を側壁面２１１に対して押圧する流体圧力を示している。本実施例においては、漏れ抑制用溝１２０により生じる圧力Ｐ２と、動圧発生用溝１３０により生じる圧力Ｐ３が高圧側（Ｈ）に向けてシールリング１００に作用する。これにより、回転トルクを低減することが可能となる。
　また、動圧発生用溝１３０が設けられることで、高速回転時においては、シールリング１００と側壁面２１１との間に形成される流体の膜（本実施例では油膜）の厚みが厚くなり、本来的には漏れが生じ易い状況となる。しかしながら、本実施例においては、上記の通り、漏れ抑制用溝１２０の作用によって、密封対象流体が密封対象領域側に戻されるため、高速回転時においても、密封対象流体の漏れを抑制することができる。
　（実施例２）
　図９には、本発明の実施例２が示されている。本実施例においては、漏れ抑制用溝と動圧発生用溝の配置構成が、上記実施例１の構成とは異なる構成を示す。その他の基本的な構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
　図９は本発明の実施例２に係るシールリング１００Ａの側面図である。本実施例に係るシールリング１００Ａを備える密封構造については、上記実施例１と同様であるので、その説明は省略する。本実施例に係るシールリング１００Ａの材料についても、実施例１で説明した通りである。また、シールリング１００Ａに各種の合口部１１０を設けてもよいし、設けなくてもよいことについても、実施例１で説明した通りである。
　そして、本実施例に係るシールリング１００Ａにおいても、複数の漏れ抑制用溝１２０ａ，１２０ｂと、複数の動圧発生用溝１３０が設けられている。上記実施例１においては、全ての漏れ抑制用溝１２０が、動圧発生用溝１３０よりも外周面側に設けられる構成を示した。すなわち、図１に示すように、全ての漏れ抑制用溝１２０は、その内周面側の先端が、動圧発生用溝１３０よりも径方向の外側に配される構成を示した。
　これに対し、本実施例においては、その内周面側の先端が動圧発生用溝１３０よりも径方向の外側に配される漏れ抑制用溝１２０ａと、その内周面側の先端が、動圧発生用溝１３０の径方向外側の端部よりも径方向内側に入り込むように配される漏れ抑制用溝１２０ｂとが設けられる点で、上記実施例１と異なっている。
　以上のように構成される本実施例に係るシールリング及び密封構造においても、実施例１と同様の効果を得ることができる。なお、本実施例の場合には、実施例１に比べると、漏れを抑制する効果が高くなる。
　（その他）
　漏れ抑制用溝の構成（形状）については、上記実施例で示したものに限定されるものではない。要は、軸２００とハウジング３００との相対的な回転に伴って、外周面側から内周面側の密封対象領域に向かって密封対象流体を戻す力を発生させる機能が発揮されさえすれば、どのような構成も採用し得る。例えば、図１０（ａ）に示すように、平面形状が略Ｌ字形状の漏れ抑制用溝１２０Ｘや、同図（ｂ）に示すように、平面形状が略Ｔ字形状の漏れ抑制用溝１２０Ｙを採用することもできる。
　また、動圧発生用溝の構成（形状）についても、上記実施例で示したものに限定されるものではない。要は、軸２００とハウジング３００との相対的な回転に伴って、密封対象流体を導いて動圧を発生させる機能が発揮されさえすれば、どのような構成も採用し得る。例えば、図１０（ｃ）に示すように、平面形状が略Ｔ字形状の動圧発生用溝１３０Ｘや、同図（ｄ）に示すように、平面形状が湾曲線状（直線状であってもよい）の動圧発生用溝１３０Ｙを採用することもできる。なお、図１０（ｃ）に示す動圧発生用溝１３０Ｘにおいても、導入溝部１３１Ｘと動圧発生溝部１３２Ｘとを有している。また、図１０（ｄ）に示す動圧発生用溝１３０Ｙの場合には、導入溝部と動圧発生溝部とを明確に区別できないが、これらの両者の機能を備えることには変わりはない。勿論、漏れ抑制用溝の構成（形状）と動圧発生用溝の構成（形状）との組み合わせも適宜選択可能である。
　そして、使用用途や使用環境等により要求される回転トルクの低減効果と漏れ量の低減効果のバランスに応じて、実施例１の構成を採用するか実施例２の構成を採用するかを選択すればよい。また、漏れ抑制用溝と動圧発生用溝の寸法形状や個数に関しても、要求される回転トルクの低減効果と漏れ量の低減効果のバランスに応じて設定すればよい。
　複数の漏れ抑制用溝と動圧発生用溝については、シールリングの両側面のうち、一方の面にのみ設けてもよいし、両面にそれぞれ設けてもよい。両面に設ける場合には、複数の漏れ抑制用溝と動圧発生用溝の形状寸法及び配置構成を同一にするとよい。すなわち、例えば、図１に示すシールリング１００において、裏返しても、図１に示すように、漏れ抑制用溝１２０と動圧発生用溝１３０が配される構成を採用するとよい。これにより、軸２００の環状溝２１０に対して、どちら向きにシールリング１００を装着しても同一の機能が発揮されるので、装着作業が容易である。
　１００，１００Ａ：シールリング
　　１１０：合口部
　　　１１１：第１嵌合凸部
　　　１１２：第２嵌合凸部
　　　１１３：第２嵌合凹部
　　　１１４：第１嵌合凹部
　　　１１５，１１６：端面
　　１２０，１２０ａ，１２０ｂ：漏れ抑制用溝
　　１３０：動圧発生用溝
　　　１３１：導入溝部
　　　１３２：動圧発生溝部
　２００軸
　　２１０：環状溝
　　　２１１：側壁面
　３００：ハウジング
　　３１０：内周面

Claims (6)

  1. 　軸の外周に設けられた環状溝に装着され、相対的に回転する前記軸とハウジングとの間の環状隙間を封止して、流体圧力が変化するように構成された密封対象領域の流体圧力を保持するシールリングであって、
    　前記ハウジングにおける前記軸が挿通される軸孔の内周面に対して密着し、前記環状溝における低圧側の側壁面に摺動するシールリングにおいて、
    　前記側壁面に摺動する摺動面には、前記軸の外周面と前記軸孔の内周面との間の隙間に通じるように設けられ、前記軸と前記ハウジングとの相対的な回転に伴って、外周面側から内周面側の前記密封対象領域に向かって密封対象流体を戻す力を発生させる漏れ抑制用溝が周方向に間隔を空けて複数設けられていることを特徴とするシールリング。
  2. 　前記側壁面に摺動する摺動面には、内周面側の前記密封対象領域に通じるように設けられ、前記軸と前記ハウジングとの相対的な回転に伴って、密封対象流体を導いて動圧を発生させる動圧発生用溝が周方向に間隔を空けて複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載のシールリング。
  3. 　前記動圧発生用溝は、
    　内周面側の前記密封対象領域に通じ、前記密封対象流体を導く導入溝部と、
    　前記導入溝部から前記側壁面に対する相対的な回転方向の上流側に向かって伸びる動圧発生溝部と、
    　を有することを特徴とする請求項２に記載のシールリング。
  4. 　相対的に回転する軸及びハウジングと、
    　前記軸の外周に設けられた環状溝に装着され、前記軸と前記ハウジングとの間の環状隙間を封止して、流体圧力が変化するように構成された密封対象領域の流体圧力を保持するシールリングと、
    　を備え、
    　前記シールリングは、前記ハウジングにおける前記軸が挿通される軸孔の内周面に対して密着し、前記環状溝における低圧側の側壁面に摺動するように構成される密封構造であって、
    　前記シールリングのうち前記側壁面に摺動する摺動面には、前記軸の外周面と前記軸孔の内周面との間の隙間に通じるように設けられ、前記軸と前記ハウジングとの相対的な回転に伴って、前記シールリングの外周面側から内周面側の前記密封対象領域に向かって密封対象流体を戻す力を発生させる漏れ抑制用溝が周方向に間隔を空けて複数設けられていることを特徴とする密封構造。
  5. 　前記シールリングのうち前記側壁面に摺動する摺動面には、前記シールリングの内周面側の前記密封対象領域に通じるように設けられ、前記軸と前記ハウジングとの相対的な回転に伴って、密封対象流体を導いて動圧を発生させる動圧発生用溝が周方向に間隔を空けて複数設けられていることを特徴とする請求項４に記載の密封構造。
  6. 　前記動圧発生用溝は、
    　前記シールリングの内周面側の前記密封対象領域に通じ、前記密封対象流体を導く導入溝部と、
    　前記導入溝部から前記側壁面に対する前記シールリングの相対的な回転方向の上流側に向かって伸びる動圧発生溝部と、
    　を有することを特徴とする請求項５に記載の密封構造。
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