WO2014196403A1 - シールリング - Google Patents

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WO2014196403A1
WO2014196403A1 PCT/JP2014/063870 JP2014063870W WO2014196403A1 WO 2014196403 A1 WO2014196403 A1 WO 2014196403A1 JP 2014063870 W JP2014063870 W JP 2014063870W WO 2014196403 A1 WO2014196403 A1 WO 2014196403A1
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WO
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seal ring
peripheral surface
inner peripheral
fluid pressure
shaft
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PCT/JP2014/063870
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浩二 渡部
関　一成
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Nok Corp
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Nok Corp
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    • F16J9/00—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
    • F16J9/12—Details
    • F16J9/14—Joint-closures
    • 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
    • F16J15/164—Sealings between relatively-moving surfaces the sealing action depending on movements; pressure difference, temperature or presence of leaking fluid
    • 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
    • F16J15/44—Free-space packings
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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
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/44—Free-space packings
    • F16J15/443—Free-space packings provided with discharge channels

Definitions

  • the present invention relates to a seal ring that seals an annular gap between a shaft and a shaft hole of a housing.
  • FIG. 19 is a schematic cross-sectional view showing a use state of a seal ring according to a conventional example.
  • the seal ring 300 according to the conventional example is mounted in an annular groove 510 provided on the outer periphery of the shaft 500.
  • the seal ring 300 is in close contact with the inner peripheral surface of the shaft hole of the housing 600 through which the shaft 500 is inserted, and is slidably in contact with the side wall surface of the annular groove 510.
  • the annular gap between the holes is sealed.
  • the seal ring 300 is provided with a pair of recesses 320 extending in the circumferential direction on the inner peripheral side of both side surfaces. Accordingly, an effective pressure receiving region when the seal ring 300 is pressed in the axial direction from the high pressure side (H) to the low pressure side (L) by the fluid to be sealed is a region indicated by A in FIG. That is, the effective pressure receiving region A is a region in the radial direction of the portion 310 where the recess 320 is not provided on the side surface of the seal ring 300. This is because, in the region where the recess 320 is provided, fluid pressure acts from both sides in the axial direction, and the force applied to the seal ring 300 in the axial direction is offset. The area over the entire circumference of the pressure receiving region A is an effective pressure receiving area in the axial direction.
  • an effective pressure receiving region when the seal ring 300 is pressed radially outward from the inner peripheral surface side to the outer peripheral surface side by the fluid to be sealed is a region indicated by B in FIG. That is, the thickness in the axial direction of the seal ring 300 is an effective pressure receiving region B. The area over the entire circumference of the pressure receiving region B is the pressure receiving area in the radial direction.
  • the contact region of the seal ring 300 with respect to the side wall surface of the annular groove 510 is a region indicated by C in FIG. That is, the seal ring 300 is a side surface on the low-pressure side (L), and only the portion excluding the portion exposed to the gap between the shaft 500 and the housing 600 out of the portion 310 where the recess 320 is not provided. It contacts the side wall surface of the annular groove 510. Therefore, the contact area C in the seal ring 300 is affected by the size of the gap between the shaft 500 and the housing 600. Therefore, depending on the use environment, the contact area of the seal ring 300 with respect to the side wall surface of the annular groove 510 may be excessively reduced, and the sealing performance may be deteriorated. Further, there is a problem that the contact area changes depending on the use environment and the sealing performance is not stable.
  • An object of the present invention is to provide a seal ring that achieves stabilization of sealing performance while reducing rotational torque.
  • the present invention employs the following means in order to solve the above problems.
  • the seal ring of the present invention is Fluid pressure in a region to be sealed is mounted in an annular groove provided on the outer periphery of the shaft and configured to seal the annular clearance between the relatively rotating shaft and the housing so that the fluid pressure changes.
  • a seal ring for holding In the seal ring that is in close contact with the side wall surface on the low pressure side in the annular groove and slides against the inner peripheral surface of the shaft hole through which the shaft in the housing is inserted,
  • On the outer peripheral surface side On the outer peripheral surface side, a pair of recesses extending in the circumferential direction are provided on both sides in the width direction, The distance from the one side surface of the convex portion located between the pair of recesses to the other side surface of the seal ring, and the distance from the other side surface of the convex portion to the one side surface of the seal ring, By being set shorter than the distance from the inner peripheral surface of the seal ring to the outer peripheral surface of the convex portion, The effective pressure receiving area from the inner peripheral surface side that contributes
  • the seal ring of another invention is Fluid pressure in a region to be sealed is mounted in an annular groove provided on the outer periphery of the shaft and configured to seal the annular clearance between the relatively rotating shaft and the housing so that the fluid pressure changes.
  • a seal ring for holding In the seal ring that is in close contact with the side wall surface on the low pressure side in the annular groove and slides against the inner peripheral surface of the shaft hole through which the shaft in the housing is inserted,
  • On the outer surface side On the outer surface side, A recess provided in the center in the width direction and extending in the circumferential direction; A pair of convex portions provided on both sides via the concave portion and sliding with respect to the inner peripheral surface of the shaft hole; And having By having a through hole that is provided so as to reach the bottom surface of the concave portion from the inner peripheral surface side and that allows the fluid to be sealed to be introduced into the concave portion from the inner peripheral surface side, The effective pressure receiving area from the inner peripheral surface side that contributes to the force pressed against the
  • the seal ring of another invention is Fluid pressure in a region to be sealed is mounted in an annular groove provided on the outer periphery of the shaft and configured to seal the annular clearance between the relatively rotating shaft and the housing so that the fluid pressure changes.
  • a seal ring for holding In the seal ring that is in close contact with the side wall surface on the low pressure side in the annular groove and slides against the inner peripheral surface of the shaft hole through which the shaft in the housing is inserted,
  • the portion that slides with respect to the inner peripheral surface of the shaft hole is constituted by a convex portion that is formed to extend in the circumferential direction while changing its position alternately between the high pressure side and the low pressure side,
  • the effective pressure receiving area from the inner peripheral surface side that contributes to the force pressed against the inner peripheral surface of the shaft hole by the fluid pressure is pressed against the side wall surface on the low pressure side in the annular groove by the fluid pressure. It is comprised so that it may become narrower than the effective pressure receiving area from the side surface side which contributes to the force to
  • the outer peripheral surface of the convex portion in the seal ring can be slid more reliably with respect to the inner peripheral surface of the shaft hole.
  • the area of the sliding portion can be stabilized regardless of the size of the annular gap between the shaft and the housing. Accordingly, it is possible to stabilize the sealing performance.
  • sliding resistance can be reduced and rotational torque can be reduced by sliding the convex part of the outer peripheral surface of the seal ring more reliably.
  • FIG. 1 is a view of a seal ring according to a first embodiment of the present invention as viewed from the outer peripheral surface side.
  • FIG. 2 is a side view of the seal ring according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a partially broken perspective view of the seal ring according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a usage state of the seal ring according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view of the seal ring according to the second embodiment of the present invention as viewed from the outer peripheral surface side.
  • FIG. 6 is a partially broken perspective view of a seal ring according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 1 is a view of a seal ring according to a first embodiment of the present invention as viewed from the outer peripheral surface side.
  • FIG. 2 is a side view of the seal ring according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a partially broken perspective view
  • FIG. 7 is a partially broken sectional view of the seal ring according to the third embodiment of the present invention as viewed from the outer peripheral surface side.
  • FIG. 8 is a side view of a seal ring according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 9 is a partially broken perspective view of a seal ring according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a usage state of the seal ring according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a usage state of the seal ring according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing a usage state of the seal ring according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a partially broken cross-sectional view of a seal ring according to Embodiment 4 of the present invention as viewed from the outer peripheral surface side.
  • FIG. 14 is a partial view of the seal ring according to the fourth embodiment of the present invention as viewed from the outer peripheral surface side.
  • FIG. 15 is a side view of a seal ring according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 16 is typical sectional drawing which shows the use condition of the seal ring which concerns on Example 4 of this invention.
  • FIG. 17 is typical sectional drawing which shows the use condition of the seal ring which concerns on Example 4 of this invention.
  • FIG. 18 is a schematic cross-sectional view showing a usage state of the seal ring according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 19 is a schematic cross-sectional view showing a use state of a seal ring according to a conventional example.
  • the seal ring according to the present embodiment is used for sealing an annular gap between a relatively rotating shaft and a housing in order to maintain hydraulic pressure in a transmission such as an AT or CVT for automobiles. It is used.
  • high pressure side means a side that becomes high when differential pressure occurs on both sides of the seal ring
  • low pressure side means that differential pressure occurs on both sides of the seal ring. This means the side that is at low pressure.
  • Example 1 A seal ring according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • the seal ring 100 is mounted in an annular groove 510 provided on the outer periphery of the shaft 500, and rotates relative to the shaft 500 and the housing 600 (the inner periphery of the shaft hole through which the shaft 500 is inserted.
  • the annular gap between the first and second surfaces is sealed.
  • the seal ring 100 maintains the fluid pressure in the seal target region configured so that the fluid pressure (hydraulic pressure in the present embodiment) changes.
  • the fluid pressure in the region on the right side in FIG. 4 is configured to change, and the seal ring 100 plays a role of maintaining the fluid pressure in the region to be sealed on the right side in the diagram. Yes.
  • the fluid pressure in the seal target area is low and no load is applied.
  • the fluid pressure in the seal target area increases.
  • the seal ring 100 is made of a resin material such as polyetheretherketone (PEEK), polyphenylene sulfide (PPS), polytetrafluoroethylene (PTFE). Further, the peripheral length of the outer peripheral surface of the seal ring 100 is configured to be shorter than the peripheral length of the inner peripheral surface of the shaft hole of the housing 600, and is configured not to have a tightening margin.
  • PEEK polyetheretherketone
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the seal ring 100 is provided with an abutment portion 110 at one place in the circumferential direction.
  • a pair of recesses 130 extending in the circumferential direction are provided on both sides in the width direction on the outer peripheral surface side of the seal ring 100.
  • a protrusion 120 that slides on the inner peripheral surface of the shaft hole of the housing 600 is provided.
  • the bottom surfaces of the pair of recesses 130 are configured to be concentric with the inner peripheral surface of the seal ring 100.
  • the side surface of the convex portion 120 is configured to be perpendicular to the bottom surface of the concave portion 130.
  • the seal ring 100 according to the present embodiment is formed with the convex portion 120 obtained by providing the above-described joint portion 110, the pair of concave portions 130, and the pair of concave portions 130 with respect to the annular member having a rectangular cross section. It is the structure which was made. However, this is merely an explanation of the shape, and does not necessarily mean that the annular member having a rectangular cross section is used as a raw material to perform the processing for forming these parts. Of course, after forming an annular member having a rectangular cross section, each part can be obtained by cutting. However, for example, after forming the joint portion 110 in advance, the recess 130 may be obtained by cutting, and the manufacturing method is not particularly limited.
  • the joint portion 110 employs a so-called special step cut that is cut in a step shape when viewed from either the outer peripheral surface side or both side wall surfaces.
  • the first fitting convex portion 111a and the first fitting concave portion 112a are provided on the outer peripheral side on one side through the cutting portion, and the first outer peripheral side on the other side is provided with the first.
  • a second fitting concave portion 112b into which the fitting convex portion 111a is fitted and a second fitting convex portion 111b to be fitted into the first fitting concave portion 112a are provided.
  • the special step cut is a known technique, a detailed description thereof is omitted, but it has a characteristic of maintaining a stable sealing performance even if the circumference of the seal ring 100 is changed due to thermal expansion and contraction.
  • the case of the special step cut is shown as an example of the abutment portion 110, but the abutment portion 110 is not limited to this, and a straight cut, a bias cut, a step cut, or the like can also be adopted.
  • a low-elasticity material such as PTFE
  • the end portion may be provided without providing the joint portion 110.
  • the pair of recesses 130 is formed over the entire circumference except for the vicinity of the joint portion 110.
  • the part where the concave portion 130 in the vicinity of the joint portion 110 is not provided and the outer peripheral surface of the convex portion 120 are the same surface.
  • an annular continuous seal surface on the outer peripheral surface side of the seal ring 100 is formed. That is, on the outer peripheral surface of the seal ring 100, only the outer peripheral surface of the convex portion 120 slides with respect to the inner peripheral surface of the shaft hole in a region excluding the vicinity of the joint portion 110.
  • the convex part 120 when employ
  • the width of the convex portion 120 although the torque can be reduced as the width becomes narrower, if the width is made too narrow, the sealing performance and the durability are deteriorated. Therefore, it is desirable to reduce the width as much as possible to the extent that the sealing performance and durability can be maintained according to the use environment and the like.
  • the width of the convex portion 120 may be set to about 0.3 mm or more and 0.7 mm or less.
  • the distance (corresponding to the length of the region B) from one side surface of the convex portion 120 to the other side surface of the seal ring 100, and the other side of the convex portion 120 is set shorter than the distance from the inner peripheral surface of the seal ring 100 to the outer peripheral surface of the convex portion 120 (corresponding to the length of the region A) ( (See FIG. 4).
  • the distance from one side surface of the convex portion 120 to the other side surface of the seal ring 100 and the distance from the other side surface of the convex portion 120 to the one side surface of the seal ring 100 are equal.
  • the region B can also be referred to as a region from the high pressure side (H) side surface of the protrusion 120 to the low pressure side (L) side surface of the seal ring 100 when the seal ring 100 is used (see FIG. 4).
  • the effective pressure receiving area from the inner peripheral surface side that contributes to the force with which the seal ring 100 is pressed against the inner peripheral surface of the shaft hole by the fluid pressure This is narrower than the effective pressure receiving area from the side surface that contributes to the force pressed against the side wall surface on the low pressure side in the annular groove 510 by the fluid pressure.
  • FIG. 4 shows a state in which the engine is started and a differential pressure is generated via the seal ring 100 (a state in which the pressure on the right side in the drawing is higher than the pressure on the left side).
  • the seal ring 100 is formed in the annular groove 510 on the left side wall surface in FIG. It can be in a state away from the peripheral surface.
  • the seal ring 100 When the engine is started and the differential pressure is generated, the seal ring 100 is in close contact with the side wall surface on the low pressure side (L) of the annular groove 510 and slides against the inner peripheral surface of the shaft hole. (See FIG. 4).
  • the direction in which the fluid pressure acts from the inner peripheral surface side and the direction in which the fluid pressure acts from the outer peripheral surface side are opposite to each other.
  • the arrows in FIG. 4 indicate how the fluid pressure acts on the seal ring 100.
  • the length of the region B shown in FIG. 4 is set shorter than the length of the region A.
  • the region A is an effective pressure receiving region when the seal ring 100 is pressed in the axial direction from the high pressure side (H) to the low pressure side (L) by the fluid to be sealed. Further, the area over the entire circumference of the pressure receiving region A is an effective pressure receiving area in the axial direction.
  • the region B is an effective pressure receiving region when the seal ring 100 is pressed radially outward from the inner peripheral surface side toward the outer peripheral surface side by the fluid to be sealed. This is because, as described above, in the region where the recess 130 is provided, fluid pressure acts from both sides in the radial direction, and the force applied to the seal ring 100 in the radial direction is offset.
  • the area over the entire circumference of the pressure receiving region B is an effective pressure receiving area in the radial direction.
  • the effective pressure receiving area (pressure receiving area) for the seal ring 100 is smaller in the direction toward the radially outer side than in the axial direction. Therefore, the outer peripheral surface of the convex part 120 in the seal ring 100 can be slid more reliably with respect to the inner peripheral surface of the shaft hole. Thereby, irrespective of the size of the annular gap between the shaft 500 and the housing 600, the area of the sliding portion can be stabilized. Accordingly, it is possible to stabilize the sealing performance. Moreover, sliding resistance can be reduced and rotational torque can be reduced by sliding the part of the convex part 120 more reliably among the outer peripheral surfaces of the seal ring 100.
  • a lubricating film here, an oil film
  • the sliding torque can be further reduced. This is because, when sliding between the outer peripheral surface of the seal ring 100 and the inner peripheral surface of the shaft hole, a wedge effect is exhibited in a minute gap portion between them.
  • the pair of recesses 130 is formed over the entire circumference except for the vicinity of the joint portion 110.
  • the recess 130 is provided over a wide range of the outer peripheral surface of the seal ring 100, so that the sliding area between the seal ring 100 and the inner peripheral surface of the shaft hole of the housing 600 is made possible. And the sliding torque can be greatly reduced.
  • the reduction of the sliding torque can be realized, so that the heat generated by the sliding can be suppressed, and the seal ring 100 according to the present embodiment can be suitably used even under high-speed and high-pressure environmental conditions.
  • a soft material such as aluminum can be used as the material of the shaft 500.
  • the seal ring 100 according to the present embodiment has a symmetrical shape with respect to the center plane in the width direction, the mounting direction is a concern when the seal ring 100 is mounted in the annular groove 510. There is no need. Moreover, the above excellent effects are exhibited even in an environment where the relationship between the high pressure side (H) and the low pressure side (L) is switched.
  • the side surface of the convex portion 120 is configured to be perpendicular to the bottom surface of the concave portion 130.
  • the side surface of the convex portion 120 is inclined such as a tapered surface so that the width of the convex portion 120 becomes narrower toward the outer peripheral surface side.
  • the fluid to be sealed may blow through the gap between the outer peripheral surface of the convex portion 120 and the inner peripheral surface of the shaft hole when a differential pressure is suddenly generated. Therefore, it is desirable that the side surface of the convex portion 120 be perpendicular to the bottom surface of the concave portion 130.
  • Example 2 shows a second embodiment of the present invention.
  • a configuration in which a plurality of ribs are provided in a pair of recesses is shown with respect to the configuration shown in the first embodiment. Since other configurations and operations are the same as those in the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted as appropriate.
  • the seal ring 100 also includes the joint portion 110, the pair of concave portions 130, and the convex portion 120, as in the first embodiment.
  • the joint part 110 the recessed part 130, and the convex part 120, since it is the same structure as the seal ring which concerns on the said Example 1, the description is abbreviate
  • the joint part 110 although the case where a special step cut is employ
  • a plurality of ribs 121 provided so as to be connected to the convex portion 120 are provided in the pair of concave portions 130.
  • the same effects as those of the seal ring 100 according to the first embodiment can be obtained.
  • the rigidity of the seal ring 100 is increased, and in particular, the strength in the twisting direction is increased. Therefore, even in an environment where the differential pressure increases, the deformation of the seal ring 100 is suppressed, and the sealing performance is stably exhibited.
  • Example 3 7 to 12 show Embodiment 3 of the present invention.
  • the same components are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted as appropriate.
  • the seal ring 100 is mounted in an annular groove 510 provided on the outer periphery of the shaft 500, and rotates relative to the shaft 500 and the housing 600 (the inner periphery of the shaft hole through which the shaft 500 is inserted.
  • the annular gap between the first and second surfaces is sealed.
  • the seal ring 100 maintains the fluid pressure in the seal target region configured so that the fluid pressure (hydraulic pressure in the present embodiment) changes.
  • the fluid pressure in the region on the right side in FIGS. 10 to 12 is configured to change, and the seal ring 100 serves to maintain the fluid pressure in the region to be sealed on the right side in the diagram. Is responsible.
  • the fluid pressure in the seal target area is low and no load is applied.
  • the fluid pressure in the seal target area increases.
  • the seal ring 100 is made of a resin material such as polyetheretherketone (PEEK), polyphenylene sulfide (PPS), polytetrafluoroethylene (PTFE). Further, the peripheral length of the outer peripheral surface of the seal ring 100 is configured to be shorter than the peripheral length of the inner peripheral surface of the shaft hole of the housing 600, and is configured not to have a tightening margin.
  • PEEK polyetheretherketone
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the seal ring 100 is provided with an abutment portion 110 at one place in the circumferential direction. Further, on the outer peripheral surface side of the seal ring 100, a concave portion 140 provided in the center in the width direction and extending in the circumferential direction is provided on both sides via the concave portion 140, and is provided on the inner peripheral surface of the shaft hole of the housing 600. A pair of convex portions 150 are provided. Further, the seal ring 100 is provided so as to extend from the inner peripheral surface side to the bottom surface of the concave portion 140 and allows a fluid to be sealed (here, oil) to be introduced into the concave portion 140 from the inner peripheral surface side. Are provided. The bottom surface of the recess 140 is configured as a surface concentric with the inner peripheral surface of the seal ring 100.
  • the seal ring 100 has a configuration in which the above-described joint portion 110, the concave portion 140, the through hole 141, and the pair of convex portions 150 are formed on an annular member having a rectangular cross section.
  • this is merely an explanation of the shape, and does not necessarily mean that the annular member having a rectangular cross section is used as a raw material to perform the processing for forming these parts.
  • each part can be obtained by cutting.
  • the concave portion 140, the through hole 141, and the pair of convex portions 150 may be obtained by cutting, and the manufacturing method is not particularly limited.
  • the joint portion 110 employs a so-called special step cut that is cut in a step shape when viewed from either the outer peripheral surface side or both side wall surfaces. Since the abutment portion 110 is as described in the first embodiment, the description thereof is omitted.
  • the recess 140 is formed over the entire circumference except for the vicinity of the joint portion 110.
  • an annular continuous seal surface on the outer peripheral surface side of the seal ring 100 is formed. That is, on the outer peripheral surface of the seal ring 100, only the outer peripheral surfaces of the pair of convex portions 150 slide with respect to the inner peripheral surface of the shaft hole in the region excluding the vicinity of the joint portion 110.
  • adopting the structure which does not provide the opening part 110 a pair of convex part 150 also becomes cyclic
  • the depth of the recess 140 As for the depth of the recess 140, the shallower the rigidity of the pair of protrusions 150 becomes higher. On the other hand, since the pair of convex portions 150 are worn by sliding, the depth of the concave portion 140 becomes shallower with time. Therefore, if the depth of the recess 140 becomes too shallow, it becomes impossible to introduce the fluid. Therefore, it is desirable to set the initial depth of the concave portion 140 in consideration of both the rigidity and maintaining the introduction of the fluid even if wear with time progresses. For example, when the thickness of the seal ring 100 is 1.7 mm, the depth of the recess 140 may be set to about 0.1 mm or more and 0.3 mm or less.
  • the width of the pair of convex portions 150 although the torque can be reduced as the width becomes narrower, if the width is made too narrow, the sealing performance and the durability are deteriorated. Therefore, it is desirable to reduce the width as much as possible to the extent that the sealing performance and durability can be maintained according to the use environment and the like.
  • the width of the pair of convex portions 150 may be set to about 0.3 mm or more and 0.7 mm or less.
  • the length obtained by adding the widths of the pair of convex portions 150 (corresponding to the lengths of the region B1 and the region B2 in FIG. 11) It is set to be shorter than the distance from the peripheral surface to the outer peripheral surface of the convex portion 150 (corresponding to the length of the region A in FIG. 11). Note that the length of the region B1 and the length of the region B2 are set equal.
  • the effective pressure received from the inner peripheral surface side that contributes to the force with which the seal ring 100 is pressed against the inner peripheral surface of the shaft hole by the fluid pressure is narrower than the effective pressure receiving area from the side surface that contributes to the force pressed against the side wall surface on the low pressure side in the annular groove 510 by the fluid pressure.
  • FIG. 10 shows a state in which the engine is stopped and there is no differential pressure in the left and right regions (or almost no differential pressure) via the seal ring 100 and no load is applied.
  • the seal ring 100 in FIG. 10 corresponds to the DD cross section in FIG. 11 and 12 show a state in which the engine is started and the fluid pressure in the right region is higher than the left region through the seal ring 100.
  • 11 corresponds to the EE cross section in FIG. 8
  • the seal ring 100 in FIG. 12 corresponds to the DD cross section in FIG.
  • the seal ring 100 is formed in the annular groove 510 on the left side wall surface in FIG. It can be in a state away from the peripheral surface.
  • the seal ring 100 When the engine is started and the differential pressure is generated, the seal ring 100 is in close contact with the side wall surface on the low pressure side (L) of the annular groove 510 and slides against the inner peripheral surface of the shaft hole. (See FIGS. 11 and 12).
  • FIG.11 and FIG.12 has shown a mode that fluid pressure acts with respect to the seal ring 100.
  • FIG. Thereby, in the seal ring 100 according to the present embodiment, an increase in pressure toward the outer peripheral surface by the seal ring 100 accompanying an increase in fluid pressure can be suppressed, and a sliding torque can be suppressed low.
  • the sum of the lengths of the region B1 and the region B2 illustrated in FIG. 11 is set to be shorter than the length of the region A.
  • the region A is an effective pressure receiving region when the seal ring 100 is pressed in the axial direction from the high pressure side (H) to the low pressure side (L) by the fluid to be sealed. Further, the area over the entire circumference of the pressure receiving region A is an effective pressure receiving area in the axial direction.
  • the region B1 and the region B2 are effective pressure receiving regions when the seal ring 100 is pressed radially outward from the inner peripheral surface side toward the outer peripheral surface side by the fluid to be sealed. This is because, as described above, in the region where the recess 140 is provided, fluid pressure acts from both sides in the radial direction, and the force applied to the seal ring 100 in the radial direction is offset.
  • the area over the entire circumference of the pressure receiving region B1 and the region B2 is an effective pressure receiving area in the radial direction.
  • the effective pressure receiving area (pressure receiving area) for the seal ring 100 is smaller in the direction toward the radially outer side than in the axial direction. Therefore, the outer peripheral surface of a pair of convex part 150 in the seal ring 100 can be slid more reliably with respect to the inner peripheral surface of the shaft hole. Thereby, irrespective of the size of the annular gap between the shaft 500 and the housing 600, the area of the sliding portion can be stabilized. Accordingly, it is possible to stabilize the sealing performance. Moreover, sliding resistance can be reduced and rotational torque can be reduced by sliding the part of a pair of convex part 150 more reliably among the outer peripheral surfaces of the seal ring 100.
  • a lubricating film here, an oil film
  • the sliding torque can be further reduced. This is because, when sliding between the outer peripheral surface of the seal ring 100 and the inner peripheral surface of the shaft hole, a wedge effect is exhibited in a minute gap portion between them.
  • the recess 140 is formed over the entire circumference except for the vicinity of the joint portion 110. As described above, in this embodiment, the recess 140 is provided over a wide range of the outer peripheral surface of the seal ring 100, so that the sliding area between the seal ring 100 and the inner peripheral surface of the shaft hole of the housing 600 is made possible. And the sliding torque can be greatly reduced.
  • the reduction of the sliding torque can be realized, so that the heat generated by the sliding can be suppressed, and the seal ring 100 according to the present embodiment can be suitably used even under high-speed and high-pressure environmental conditions.
  • a soft material such as aluminum can be used as the material of the shaft 500.
  • the seal ring 100 according to the present embodiment has a symmetrical shape with respect to the center plane in the width direction, the mounting direction is a concern when the seal ring 100 is mounted in the annular groove 510. There is no need. Moreover, the above excellent effects are exhibited even in an environment where the relationship between the high pressure side (H) and the low pressure side (L) is switched.
  • the pair of convex portions 150 provided on both sides of the concave portion 140 slide with respect to the inner peripheral surface of the shaft hole, so that the posture of the seal ring 100 is stabilized. be able to. That is, it can suppress that the seal ring 100 inclines in the annular groove 510 by fluid pressure.
  • Example 4 A fourth embodiment of the present invention is shown in FIGS.
  • the same components are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted as appropriate.
  • the seal ring 100 is mounted in an annular groove 510 provided on the outer periphery of the shaft 500, and rotates relative to the shaft 500 and the housing 600 (the inner periphery of the shaft hole through which the shaft 500 is inserted.
  • the annular gap between the first and second surfaces is sealed.
  • the seal ring 100 maintains the fluid pressure in the seal target region configured so that the fluid pressure (hydraulic pressure in the present embodiment) changes.
  • the fluid pressure in the region on the right side in FIGS. 16 to 18 is configured to change, and the seal ring 100 serves to maintain the fluid pressure in the region to be sealed on the right side in the diagram. Is responsible.
  • the fluid pressure in the seal target area is low and no load is applied.
  • the fluid pressure in the seal target area increases.
  • the seal ring 100 is made of a resin material such as polyetheretherketone (PEEK), polyphenylene sulfide (PPS), polytetrafluoroethylene (PTFE). Further, the peripheral length of the outer peripheral surface of the seal ring 100 is configured to be shorter than the peripheral length of the inner peripheral surface of the shaft hole of the housing 600, and is configured not to have a tightening margin.
  • PEEK polyetheretherketone
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the seal ring 100 is provided with an abutment portion 110 at one place in the circumferential direction. Further, the outer peripheral surface of the seal ring 100 is formed with a convex portion 160 that protrudes toward the outer peripheral surface and whose surface slides with respect to the inner peripheral surface of the shaft hole of the housing 600.
  • the convex portions 160 are formed so as to extend in the circumferential direction while changing their positions alternately between the high-pressure side (H) and the low-pressure side (L) so as to reach the positions of both end faces in the width direction. More specifically, the convex portion 160 is configured to have a wave shape meandering in the circumferential direction.
  • the convex portion 160 is provided over the entire circumference except for the vicinity of the joint portion 110. As will be described later, when a configuration in which the joint portion 110 is not provided is employed, the convex portion 160 is provided over the entire circumference.
  • a plurality of first concave portions 171 are formed on the high-pressure side (H) of the outer peripheral surface of the seal ring 100 at intervals in the circumferential direction.
  • a plurality of second recesses 172 are formed at intervals in the circumferential direction on the low pressure side (L) on the outer peripheral surface of the seal ring 100.
  • the 1st recessed part 171 is comprised so that it may extend to the position which does not reach the edge part of a low voltage
  • the 2nd recessed part 172 is comprised so that it may extend to the position which does not reach the edge part of a high voltage
  • the bottom surface of the first recess 171 and the bottom surface of the second recess 172 are configured by a surface concentric with the inner peripheral surface of the seal ring 100.
  • the seal ring 100 has a configuration in which the above-described joint portion 110, convex portion 160, a plurality of first concave portions 171 and second concave portions 172 are formed on an annular member having a rectangular cross section. .
  • this is merely an explanation of the shape, and processing that forms an abutment portion 110, a convex portion 160, a plurality of first concave portions 171 and a second concave portion 172 on an annular member having a rectangular cross section as a raw material is not necessarily required. It does not mean that it is applied.
  • the joint portion 110, the convex portion 160, the plurality of first concave portions 171 and the second concave portions 172 can be obtained by cutting.
  • the convex portion 160, the plurality of first concave portions 171 and the second concave portion 172 may be obtained by cutting, and the manufacturing method is not particularly limited. Absent.
  • the joint portion 110 employs a so-called special step cut that is cut in a step shape when viewed from either the outer peripheral surface side or both side wall surfaces. Since the abutment portion 110 is as described in the first embodiment, the description thereof is omitted.
  • the outer peripheral surface in the vicinity of the joint portion 110 is flush with the outer peripheral surface of the convex portion 160.
  • an annular continuous seal surface on the outer peripheral surface side of the seal ring 100 is formed. That is, on the outer peripheral surface of the seal ring 100, only the outer peripheral surface of the convex portion 160 slides with respect to the inner peripheral surface of the shaft hole in a region excluding the vicinity of the joint portion 110.
  • the convex part 160 is provided in cyclic
  • the convex portion 160 has a configuration that is elongated and has a sufficient area occupied by the convex portion 160 on the outer peripheral surface of the seal ring 100 as compared with the area occupied by the plurality of first concave portions 171 and the second concave portions 172. It is comprised so that it may become narrow. And the some 1st recessed part 171 and the 2nd recessed part 172 are formed over the substantially whole region of the circumferential direction. That is, the 1st recessed part 171 and the 2nd recessed part 172 are formed over the whole region of the circumferential direction except the vicinity in which the abutment part 110 is formed, and the site
  • both side surfaces of the convex portion 160 in the present embodiment are configured to be perpendicular to the bottom surface of the first concave portion 171 and the bottom surface of the second concave portion 172, respectively.
  • the lower the height of the convex portion 160 (which is equal to the depth of the first concave portion 171 and the second concave portion 172), the higher the rigidity of the portion where the convex portion 160 is provided.
  • the depth of the first concave portion 171 and the second concave portion 172 becomes shallow with time. For this reason, if the depth of the first recess 171 becomes too shallow, the fluid cannot be introduced. Therefore, it is desirable to set the initial height of the convex portion 160 in consideration of both the rigidity and maintaining the introduction of fluid even if wear with time progresses.
  • the height of the convex portion 160 may be set to about 0.1 mm to 0.3 mm.
  • the torque can be reduced as the width of the convex portion 160 is narrower, the sealing performance and the durability are deteriorated when the width is excessively narrowed. Therefore, it is desirable to reduce the width of the convex portion 160 as much as possible to the extent that the sealing performance and durability can be maintained according to the use environment and the like.
  • the width of the protrusion 160 may be set to about 0.3 mm to 0.7 mm.
  • the area over the entire circumference of the region BX (see FIGS. 16 to 18) from the one side surface of the convex portion 160 to the other side surface of the seal ring 100, and The entire area of the region from the other side surface of the convex portion 160 to the one side surface of the seal ring 100 is the entire circumference of the region A from the inner peripheral surface of the seal ring 100 to the outer peripheral surface of the convex portion 160. It is set so as to be narrower than the entire area.
  • the region BX can also be referred to as a region from the side surface on the high pressure side (H) of the convex portion 160 to the side surface on the low pressure side (L) of the seal ring 100 when the seal ring 100 is used.
  • the effective pressure receiving area from the inner peripheral surface side that contributes to the force that the seal ring 100 is pressed against the inner peripheral surface of the shaft hole by the fluid pressure is reduced. This is narrower than the effective pressure receiving area from the side surface that contributes to the force pressed against the side wall surface on the low pressure side in the annular groove 510 by the fluid pressure.
  • FIGS. 16 to 18 show a state in which the engine is started and the fluid pressure in the right region is higher than the left region through the seal ring 100.
  • the seal ring 100 in FIG. 16 corresponds to the FF cross section in FIG. 14
  • the seal ring 100 in FIG. 17 corresponds to the GG cross section in FIG. 14,
  • the seal ring 100 in FIG. It corresponds to the HH cross section.
  • the seal ring 100 When the engine is started and the differential pressure is generated, the seal ring 100 is in close contact with the side wall surface on the low pressure side (L) of the annular groove 510 and slides against the inner peripheral surface of the shaft hole. It will be in the state.
  • FIGS. 16 to 18 show how the fluid pressure acts on the seal ring 100.
  • the effective pressure receiving area from the inner peripheral surface side that contributes to the force with which the seal ring 100 is pressed against the inner peripheral surface of the shaft hole by the fluid pressure is configured to be smaller than the effective pressure receiving area from the side surface that contributes to the force pressed against the side wall surface on the low pressure side in the annular groove 510 by the fluid pressure.
  • the region A shown in FIGS. 16 to 18 is an effective pressure receiving region when the seal ring 100 is pressed in the axial direction from the high pressure side (H) to the low pressure side (L) by the fluid to be sealed. Further, the area over the entire circumference of the pressure receiving region A is an effective pressure receiving area in the axial direction.
  • the region BX shown in FIGS. 16 to 18 is an effective pressure receiving region when the seal ring 100 is pressed radially outward from the inner peripheral surface side toward the outer peripheral surface side by the fluid to be sealed. This is because, as described above, in the region where the first recess 171 is provided, fluid pressure acts from both sides in the radial direction, and the force applied to the seal ring 100 in the radial direction is offset. .
  • the area over the entire circumference of the pressure receiving region BX is an effective pressure receiving area in the radial direction.
  • the effective pressure receiving area (pressure receiving area) for the seal ring 100 is smaller in the direction toward the radially outer side than in the axial direction. Therefore, the outer peripheral surface of the convex part 160 in the seal ring 100 can be slid more reliably with respect to the inner peripheral surface of the shaft hole. Thereby, irrespective of the size of the annular gap between the shaft 500 and the housing 600, the area of the sliding portion can be stabilized. Accordingly, it is possible to stabilize the sealing performance. Moreover, sliding resistance can be reduced and rotational torque can be reduced by sliding the part of the convex part 160 among the outer peripheral surfaces of the seal ring 100 more reliably.
  • a lubricating film here, an oil film
  • the sliding torque can be further reduced. This is because, when sliding between the outer peripheral surface of the seal ring 100 and the inner peripheral surface of the shaft hole, a wedge effect is exhibited in a minute gap portion between them.
  • the first recess 171 and the second recess 172 are formed over the entire circumference except for the vicinity of the joint portion 110. As described above, in this embodiment, the first recess 171 and the second recess 172 are provided over a wide range of the outer peripheral surface of the seal ring 100, so that the seal ring 100 and the inner peripheral surface of the shaft hole of the housing 600 The sliding area can be made as small as possible, and the sliding torque can be greatly reduced.
  • the reduction of the sliding torque can be realized, so that the heat generated by the sliding can be suppressed, and the seal ring 100 according to the present embodiment can be suitably used even under high-speed and high-pressure environmental conditions.
  • a soft material such as aluminum can be used as the material of the shaft 500.
  • the seal ring 100 according to the present embodiment has a symmetrical shape with respect to the center plane in the width direction, the mounting direction is a concern when the seal ring 100 is mounted in the annular groove 510. There is no need. Moreover, the above excellent effects are exhibited even in an environment where the relationship between the high pressure side (H) and the low pressure side (L) is switched.
  • the convex portion 160 formed on the outer peripheral surface of the seal ring 100 extends in the circumferential direction while changing its position alternately between the high pressure side (H) and the low pressure side (L). Is formed. Therefore, the position where the outer peripheral surface of the seal ring 100 slides with respect to the shaft hole of the housing 600 is not biased toward the high pressure side (H) or the low pressure side (L). Therefore, the seal ring 100 can be prevented from being tilted in the annular groove 510, and the mounting state of the seal ring 100 can be stabilized.
  • the convex portion 160 extends in the circumferential direction while changing its position alternately between the high-pressure side (H) and the low-pressure side (L) so as to reach the positions of both end faces in the width direction. Is formed. Therefore, the position where the outer peripheral surface of the seal ring 100 slides with respect to the shaft hole of the housing 600 can be effectively suppressed from being biased toward the high pressure side (H) or the low pressure side (L).
  • the convex portion 160 may be configured to have a rectangular wave shape in the circumferential direction, or may be configured to have a triangular wave shape in the circumferential direction.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

　回転トルクの低減を図りつつ、密封性の安定化を図ったシールリングを提供する。　環状溝５１０における低圧側（Ｌ）の側壁面に密着し、かつハウジング６００における軸５００が挿通される軸孔の内周面に対して摺動するシールリング１００において、外周面側には、周方向に伸びる一対の凹部１３０が幅方向の両側に設けられており、これら一対の凹部１３０の間に位置する凸部１２０における一方側の側面からシールリング１００における他方側の側面までの距離、及び凸部１２０における他方側の側面からシールリング１００における一方側の側面までの距離は、シールリング１００における内周面から凸部１２０の外周面までの距離よりも短く設定されていることを特徴とする。

Description

シールリング
　本発明は、軸とハウジングの軸孔との間の環状隙間を封止するシールリングに関する。
　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。そこで、従来、シールリングが装着される環状溝の側面とシールリングとの摺動部分の接触面積を小さくする対策が取られている。このような従来例に係るシールリングについて、図１９を参照して説明する。
　図１９は従来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。従来例に係るシールリング３００は、軸５００の外周に設けられた環状溝５１０に装着される。そして、シールリング３００は、軸５００が挿通されるハウジング６００の軸孔の内周面に密着し、かつ環状溝５１０の側壁面に摺動自在に接触することで、軸５００とハウジング６００の軸孔との間の環状隙間が封止される。
　ここで、従来例に係るシールリング３００には、周方向に伸びる一対の凹部３２０が両側面の内周側に設けられている。これにより、シールリング３００が、シール対象流体によって高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かって軸線方向に押圧される際の有効な受圧領域は、図１９中Ａで示す領域となる。つまり、シールリング３００の側面のうち、凹部３２０が設けられていない部分３１０の径方向の領域が、有効な受圧領域Ａとなる。何故なら、凹部３２０が設けられている領域においては、軸線方向の両側から流体圧力が作用して、シールリング３００に対して軸線方向に加わる力が相殺されるからである。なお、受圧領域Ａの全周に亘る面積が軸線方向に対する有効な受圧面積となる。
　また、シールリング３００が、シール対象流体によって内周面側から外周面側に向かって径方向外側に押圧される際の有効な受圧領域は、図１９中Ｂで示す領域となる。つまり、シールリング３００における軸線方向の厚み分が、有効な受圧領域Ｂとなる。なお、受圧領域Ｂの全周に亘る面積が径方向に対する受圧面積となる。
　以上より、［領域Ａの長さ］＜［領域Ｂの長さ］に設定することによって、シールリング３００と環状溝５１０の側壁面との間で摺動させることが可能となる。また、受圧領域Ａの長さをできる限り小さくすることによって、回転トルクを低減させることが可能となる。
　しかしながら、環状溝５１０の側壁面に対するシールリング３００の接触領域は、図１９中Ｃで示す領域となる。つまり、シールリング３００は、その低圧側（Ｌ）の側面であって、凹部３２０が設けられていない部分３１０のうち、軸５００とハウジング６００との間の隙間に晒される部分を除く部分のみが環状溝５１０の側壁面に接触する。そのため、シールリング３００における接触領域Ｃは、軸５００とハウジング６００との間の隙間の寸法に影響される。従って、使用環境によっては、環状溝５１０の側壁面に対するシールリング３００の接触面積が過剰に小さくなってしまい、密封性が低下してしまうおそれがある。また、使用環境に応じて、接触領域が変化してしまい、密封性が安定しないなどの問題もある。
特開平０８－２１９２９２号公報 特許第４８７２１５２号公報
　本発明の目的は、回転トルクの低減を図りつつ、密封性の安定化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、
　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シール対象領域の流体圧力を保持するシールリングであって、
　前記環状溝における低圧側の側壁面に密着し、かつ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摺動するシールリングにおいて、
　外周面側には、周方向に伸びる一対の凹部が幅方向の両側に設けられており、
　これら一対の凹部の間に位置する凸部における一方側の側面からシールリングにおける他方側の側面までの距離、及び前記凸部における他方側の側面からシールリングにおける一方側の側面までの距離は、シールリングにおける内周面から前記凸部の外周面までの距離よりも短く設定されていることによって、
　前記流体圧力により前記軸孔の内周面に対して押し付けられる力に寄与する内周面側からの有効受圧面積の方が、前記流体圧力により前記環状溝における低圧側の側壁面に対して押し付けられる力に寄与する側面側からの有効受圧面積よりも狭くなるように構成されていることを特徴とする。
　また、他の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シール対象領域の流体圧力を保持するシールリングであって、
　前記環状溝における低圧側の側壁面に密着し、かつ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摺動するシールリングにおいて、
　外周面側には、
　幅方向の中央に設けられ、周方向に伸びる凹部と、
　該凹部を介して両側に設けられ、前記軸孔の内周面に対して摺動する一対の凸部と、
　を有すると共に、
　内周面側から前記凹部の底面に至るように設けられ、かつ内周面側からシール対象流体を前記凹部内に導入可能とする貫通孔を有することによって、
　前記流体圧力により前記軸孔の内周面に対して押し付けられる力に寄与する内周面側からの有効受圧面積の方が、前記流体圧力により前記環状溝における低圧側の側壁面に対して押し付けられる力に寄与する側面側からの有効受圧面積よりも狭くなるように構成されていることを特徴とする。
　更に、他の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シール対象領域の流体圧力を保持するシールリングであって、
　前記環状溝における低圧側の側壁面に密着し、かつ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摺動するシールリングにおいて、
　前記軸孔の内周面に対して摺動する部分は、高圧側と低圧側に交互に位置が変化しながら周方向に向かって伸びるように形成された凸部により構成されていることによって、
　前記流体圧力により前記軸孔の内周面に対して押し付けられる力に寄与する内周面側からの有効受圧面積の方が、前記流体圧力により前記環状溝における低圧側の側壁面に対して押し付けられる力に寄与する側面側からの有効受圧面積よりも狭くなるように構成されていることを特徴とする。
　これらの発明によれば、シールリングにおける凸部の外周面を、より確実に軸孔内周面に対して摺動させることができる。これにより、軸とハウジングとの間の環状隙間の大小に拘らず、摺動部分の面積を安定させることができる。従って、密封性の安定化を図ることができる。また、シールリングの外周面のうち凸部の部分をより確実に摺動させることで、摺動抵抗を低減させ、回転トルクを低減させることができる。
　以上説明したように、本発明によれば、回転トルクの低減を図りつつ、密封性の安定化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を外周面側から見た図である。 図２は本発明の実施例１に係るシールリングの側面図である。 図３は本発明の実施例１に係るシールリングの一部破断斜視図である。 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２に係るシールリングを外周面側から見た図である。 図６は本発明の実施例２に係るシールリングの一部破断斜視図である。 図７は本発明の実施例３に係るシールリングを外周面側から見た一部破断断面図である。 図８は本発明の実施例３に係るシールリングの側面図である。 図９は本発明の実施例３に係るシールリングの一部破断斜視図である。 図１０は本発明の実施例３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１１は本発明の実施例３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１２は本発明の実施例３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１３は本発明の実施例４に係るシールリングを外周面側から見た一部破断断面図である。 図１４は本発明の実施例４に係るシールリングを外周面側から見た図の一部である。 図１５は本発明の実施例４に係るシールリングの側面図である。 図１６は本発明の実施例４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１７は本発明の実施例４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１８は本発明の実施例４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１９は従来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。
　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、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用いられるものである。また、以下の説明において、「高圧側」とは、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４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。
　＜シールリングの構成＞
　本実施例に係るシールリング１００は、軸５００の外周に設けられた環状溝５１０に装着され、相対的に回転する軸５００とハウジング６００（ハウジング６００における軸５００が挿通される軸孔の内周面）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シール対象領域の流体圧力を保持する。ここで、本実施例においては、図４中の右側の領域の流体圧力が変化するように構成されており、シールリング１００は図中右側のシール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、シール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シール対象領域の流体圧力は高くなる。
　そして、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６００の軸孔の内周面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。
　このシールリング１００には、周方向の１箇所に合口部１１０が設けられている。また、シールリング１００の外周面側には、周方向に伸びる一対の凹部１３０が幅方向の両側に設けられている。なお、これら一対の凹部１３０の間には、ハウジング６００の軸孔の内周面に摺動する凸部１２０が設けられている。一対の凹部１３０底面は、シールリング１００の内周面と同心的な面で構成されている。また、凸部１２０の側面は凹部１３０の底面に対して垂直となるように構成されている。
　なお、本実施例に係るシールリング１００は、断面が矩形の環状部材に対して、上記の合口部１１０，一対の凹部１３０、及び一対の凹部１３０を設けたことにより得られる凸部１２０が形成された構成である。ただし、これは形状についての説明に過ぎず、必ずしも、断面が矩形の環状部材を素材として、これらの各部を形成する加工を施すことを意味するものではない。勿論、断面が矩形の環状部材を成形した後に、各部を切削加工により得ることもできる。ただし、例えば、予め合口部１１０を有したものを成形した後に、凹部１３０を切削加工により得てもよいし、製法は特に限定されるものではない。
　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、いわゆる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側には第１嵌合凸部１１１ａ及び第１嵌合凹部１１２ａが設けられ、他方の側の外周側には第１嵌合凸部１１１ａが嵌る第２嵌合凹部１１２ｂと第１嵌合凹部１１２ａに嵌る第２嵌合凸部１１１ｂが設けられている。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、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。
　一対の凹部１３０は、合口部１１０付近を除く全周に亘って形成されている。合口部１１０付近の凹部１３０が設けられていない部位と、凸部１２０の外周面は同一面となっている。これらによって、シールリング１００の外周面側における環状の連続的なシール面が形成される。つまり、シールリング１００の外周面において、合口部１１０付近を除く領域では、凸部１２０の外周面のみが軸孔の内周面に対して摺動する。なお、合口部１１０を設けない構成を採用する場合には、一対の凹部１３０を環状に設けることで、凸部１２０も環状となる。これにより、凸部１２０の外周面のみで、環状の連続的なシール面を形成させることが可能となる。
　凸部１２０の幅については、狭いほどトルクを低減することができるものの、幅を狭くし過ぎると、シール性及び耐久性が低下してしまう。そこで、使用環境等に応じて、シール性及び耐久性を維持できる程度に、当該幅を可及的に狭くするのが望ましい。なお、例えば、シールリング１００の横幅の全長が１．９ｍｍの場合、凸部１２０の幅は、０．３ｍｍ以上０．７ｍｍ以下程度に設定するとよい。
　そして、本実施例に係るシールリング１００においては、凸部１２０における一方側の側面からシールリング１００における他方側の側面までの距離（領域Ｂの長さに相当）、及び凸部１２０における他方側の側面からシールリング１００における一方側の側面までの距離は、シールリング１００における内周面から凸部１２０の外周面までの距離（領域Ａの長さに相当）よりも短く設定されている（図４参照）。なお、凸部１２０における一方側の側面からシールリング１００における他方側の側面までの距離、及び凸部１２０における他方側の側面からシールリング１００における一方側の側面までの距離は等しい。なお、領域Ｂは、シールリング１００の使用時において、凸部１２０における高圧側（Ｈ）の側面からシールリング１００における低圧側（Ｌ）の側面までの領域ということもできる（図４参照）。
　領域Ａと領域Ｂの関係を上記のように設定することで、シールリング１００が、流体圧力により軸孔の内周面に対して押し付けられる力に寄与する内周面側からの有効受圧面積の方が、流体圧力により環状溝５１０における低圧側の側壁面に対して押し付けられる力に寄与する側面側からの有効受圧面積よりも狭くなる。
　＜シールリングの使用時のメカニズム＞
　特に、図４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４は、エンジンがかかり、シールリング１００を介して、差圧が生じている状態（図中右側の圧力が左側の圧力に比べて高くなった状態）を示している。
　無負荷状態においては、左右の領域の差圧がなく、かつ内周面側からの流体圧力も作用しないため、シールリング１００は、環状溝５１０における図４中左側の側壁面及び軸孔の内周面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、シールリング１００は、環状溝５１０の低圧側（Ｌ）の側壁面に密着した状態となり、かつ軸孔の内周面に対して摺動した状態となる（図４参照）。
　＜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、シールリング１００を介して両側に差圧が生じた際には、一対の凹部１３０のうち高圧側（Ｈ）の凹部１３０内にシール対象流体が導かれる。そのため、流体圧力が高まっても、この凹部１３０が設けられた領域においては流体圧力が内周面側に向かって作用する。ここで、本実施例においては、凹部１３０の底面は、シールリング１００の内周面と同心的な面で構成されているので、高圧側（Ｈ）の凹部１３０が設けられている領域においては、内周面側から流体圧力が作用する向きと、外周面側から流体圧力が作用する向きは真逆となる。なお、図４中の矢印は、流体圧力がシールリング１００に対して作用する様子を示している。これにより、本実施例に係るシールリング１００においては、流体圧力の増加に伴う、シールリング１００による外周面側への圧力の増加を抑制でき、摺動トルクを低く抑えることができる。
　ここで、本実施例に係るシールリング１００においては、図４に示す領域Ｂの長さは領域Ａの長さよりも短く設定されている。これにより、上記の通り、シールリング１００が、流体圧力により軸孔の内周面に対して押し付けられる力に寄与する内周面側からの有効受圧面積の方が、流体圧力により環状溝５１０における低圧側の側壁面に対して押し付けられる力に寄与する側面側からの有効受圧面積よりも狭くなる。
　すなわち、領域Ａは、シールリング１００がシール対象流体によって高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かって軸線方向に押圧される際の有効な受圧領域となる。また、受圧領域Ａの全周に亘る面積が軸線方向に対する有効な受圧面積となる。そして、領域Ｂは、シールリング１００がシール対象流体によって内周面側から外周面側に向かって径方向外側に押圧される際の有効な受圧領域となる。何故なら、上記の通り、凹部１３０が設けられている領域においては、径方向の両側から流体圧力が作用して、シールリング１００に対して径方向に加わる力が相殺されるからである。なお、受圧領域Ｂの全周に亘る面積が径方向に対する有効な受圧面積となる。
　従って、シールリング１００の両側に差圧が生じた際に、シールリング１００に対する有効な受圧領域（受圧面積）は、軸線方向よりも径方向外側に向かう方向の方が小さくなる。そのため、シールリング１００における凸部１２０の外周面を、より確実に軸孔内周面に対して摺動させることができる。これにより、軸５００とハウジング６００との間の環状隙間の大小に拘らず、摺動部分の面積を安定させることができる。従って、密封性の安定化を図ることができる。また、シールリング１００の外周面のうち凸部１２０の部分をより確実に摺動させることで、摺動抵抗を低減させ、回転トルクを低減させることができる。更に、シールリング１００は外周面側が摺動するため、環状溝の側壁面との間で摺動するシールリングの場合に比べて、シール対象流体による潤滑膜（ここでは油膜）が形成され易くなり、より一層、摺動トルクを低減させることができる。これは、シールリング１００の外周面と軸孔内周面との間で摺動する場合には、これらの間の微小隙間部分で楔効果が発揮されるためである。
　また、本実施例においては、一対の凹部１３０は、合口部１１０付近を除く全周に亘って形成されている。このように、本実施例においては、シールリング１００の外周面の広範囲に亘って凹部１３０を設けたことにより、シールリング１００とハウジング６００の軸孔の内周面との摺動面積を可及的に狭くすることができ、摺動トルクを極めて軽減することができる。
　このように、摺動トルクの低減を実現できることにより、摺動による発熱を抑制することができ、高速高圧の環境条件下でも本実施例に係るシールリング１００を好適に用いることが可能となる。また、環状溝５１０の側面に対して摺動しないことにより、軸５００の材料としてアルミニウムなどの軟質材を用いることもできる。
　更に、本実施例に係るシールリング１００は、幅方向の中心面に対して、対称的な形状となっているため、シールリング１００を環状溝５１０に装着する際に、装着方向を気にする必要はない。また、高圧側（Ｈ）と低圧側（Ｌ）の関係が入れ替わるような環境下においても、上記のような優れた効果が発揮される。
　なお、本実施例においては、凸部１２０の側面は凹部１３０の底面に対して垂直となるように構成されている。ここで、凸部１２０が外周面側に向かって幅が狭くなるように、凸部１２０の側面をテーパ面などの傾斜面にすることも考えられ得る。しかしながら、凸部１２０の側面を傾斜面にすると、急激に差圧が生じた際に、凸部１２０の外周面と軸孔内周面との隙間からシール対象流体が吹き抜けてしまうおそれもある。従って、凸部１２０の側面は凹部１３０の底面に対して垂直とするのが望ましい。
　（実施例２）
　図５及び図６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、上記実施例１に示す構成に対して、一対の凹部内に複数のリブを設ける場合の構成を示す。その他の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、その説明は適宜省略する。
　本実施例に係るシールリング１００においても、上記実施例１と同様に、合口部１１０，一対の凹部１３０、及び凸部１２０を備えている。これら合口部１１０，凹部１３０及び凸部１２０については、上記実施例１に係るシールリングと同一の構成であるので、その説明は省略する。なお、合口部１１０については、本実施例においても、特殊ステップカットを採用した場合を示しているが、これに限られないことは、上記実施例１で説明した通りである。
　そして、本実施例においては、一対の凹部１３０内に、凸部１２０に繋がるように設けられた複数のリブ１２１が設けられている。
　以上のように構成された本実施例に係るシールリング１００においても、上記実施例１に係るシールリング１００の場合と同様の作用効果を得ることができる。また、本実施例においては、複数のリブ１２１が設けられているので、シールリング１００の剛性が高くなり、特に、捩じれ方向に対する強度が高くなっている。従って、差圧が大きくなる環境下においても、シールリング１００の変形が抑制され、安定的に密封性が発揮される。
　（実施例３）
　図７～図１２には、本発明の実施例３が示されている。本実施例においては、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、その説明は適宜省略する。
　本実施例に係るシールリング１００は、軸５００の外周に設けられた環状溝５１０に装着され、相対的に回転する軸５００とハウジング６００（ハウジング６００における軸５００が挿通される軸孔の内周面）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シール対象領域の流体圧力を保持する。ここで、本実施例においては、図１０～図１２中の右側の領域の流体圧力が変化するように構成されており、シールリング１００は図中右側のシール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、シール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シール対象領域の流体圧力は高くなる。
　そして、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６００の軸孔の内周面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。
　このシールリング１００には、周方向の１箇所に合口部１１０が設けられている。また、シールリング１００の外周面側には、幅方向の中央に設けられ、周方向に伸びる凹部１４０と、この凹部１４０を介して両側に設けられ、ハウジング６００の軸孔の内周面に対して摺動する一対の凸部１５０が設けられている。更に、シールリング１００には、内周面側から凹部１４０の底面に至るように設けられ、かつ内周面側からシール対象流体（ここでは油）を凹部１４０内に導入可能とする貫通孔１４１が複数設けられている。凹部１４０の底面は、シールリング１００の内周面と同心的な面で構成されている。
　なお、本実施例に係るシールリング１００は、断面が矩形の環状部材に対して、上記の合口部１１０，凹部１４０，貫通孔１４１、及び一対の凸部１５０が形成された構成である。ただし、これは形状についての説明に過ぎず、必ずしも、断面が矩形の環状部材を素材として、これらの各部を形成する加工を施すことを意味するものではない。勿論、断面が矩形の環状部材を成形した後に、各部を切削加工により得ることもできる。ただし、例えば、予め合口部１１０を有したものを成形した後に、凹部１４０，貫通孔１４１、及び一対の凸部１５０を切削加工により得てもよいし、製法は特に限定されるものではない。
　合口部１１０については、本実施例においても、上記実施例１と同様に、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、いわゆる特殊ステップカットを採用している。合口部１１０に関しては、実施例１で説明した通りであるので、その説明は省略する。
　凹部１４０は、合口部１１０付近を除く全周に亘って形成されている。合口部１１０付近の凹部１４０が設けられていない部位と、一対の凸部１５０の外周面は同一面となっている。これらによって、シールリング１００の外周面側における環状の連続的なシール面が形成される。つまり、シールリング１００の外周面において、合口部１１０付近を除く領域では、一対の凸部１５０の外周面のみが軸孔の内周面に対して摺動する。なお、合口部１１０を設けない構成を採用する場合には、凹部１４０を環状に設けることで、一対の凸部１５０も環状となる。これにより、一対の凸部１５０の外周面のみで、環状の連続的なシール面を形成させることが可能となる。
　凹部１４０の深さについては、浅い方が、一対の凸部１５０の剛性が高くなる。一方、一対の凸部１５０は摺動により摩耗するため、凹部１４０の深さは経時的に浅くなっていく。そのため、凹部１４０の深さが浅くなり過ぎると流体を導入することができなくなってしまう。そこで、上記剛性と経時的な摩耗が進んでも流体の導入を維持することの両者を考慮して、初期の凹部１４０の深さを設定するのが望ましい。例えば、シールリング１００の肉厚が１．７ｍｍの場合、凹部１４０の深さを０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下程度に設定するとよい。
　一対の凸部１５０の幅については、狭いほどトルクを低減することができるものの、幅を狭くし過ぎると、シール性及び耐久性が低下してしまう。そこで、使用環境等に応じて、シール性及び耐久性を維持できる程度に、当該幅を可及的に狭くするのが望ましい。なお、例えば、シールリング１００の横幅の全長が１．９ｍｍの場合、一対の凸部１５０の幅は、０．３ｍｍ以上０．７ｍｍ以下程度に設定するとよい。
　そして、本実施例に係るシールリング１００においては、一対の凸部１５０のそれぞれの幅（図１１中の領域Ｂ１と領域Ｂ２の長さに相当）を足した長さが、シールリング１００における内周面から凸部１５０の外周面までの距離（図１１中、領域Ａの長さに相当）よりも短く設定されている。なお、領域Ｂ１の長さと領域Ｂ２の長さは等しく設定されている。
　領域Ａと領域Ｂ１，Ｂ２の関係を上記のように設定することで、シールリング１００が、流体圧力により軸孔の内周面に対して押し付けられる力に寄与する内周面側からの有効受圧面積の方が、流体圧力により環状溝５１０における低圧側の側壁面に対して押し付けられる力に寄与する側面側からの有効受圧面積よりも狭くなる。
　＜密封装置の使用時のメカニズム＞
　特に、図１０～図１２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１０は、エンジンが停止して、シールリング１００を介して左右の領域の差圧がなく（または、差圧が殆どなく）、無負荷の状態を示している。なお、図１０中のシールリング１００は図８中のＤＤ断面に相当する。図１１及び図１２は、エンジンがかかり、シールリング１００を介して、左側の領域に比べて右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。なお、図１１中のシールリング１００は図８中のＥＥ断面に相当し、図１２中のシールリング１００は図８中のＤＤ断面に相当する。
　無負荷状態においては、左右の領域の差圧がなく、かつ内周面側からの流体圧力も作用しないため、シールリング１００は、環状溝５１０における図１０中左側の側壁面及び軸孔の内周面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、シールリング１００は、環状溝５１０の低圧側（Ｌ）の側壁面に密着した状態となり、かつ軸孔の内周面に対して摺動した状態となる（図１１及び図１２参照）。
　＜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、シールリング１００を介して両側に差圧が生じた際には、貫通孔１４１を介して、シールリング１００の内周面側からシール対象流体が凹部１４０内に導かれる。そのため、流体圧力が高まっても、この凹部１４０が設けられた領域においては流体圧力が内周面側に向かって作用する。ここで、本実施例においては、凹部１４０の底面は、シールリング１００の内周面と同心的な面で構成されている。従って、凹部１４０が設けられている領域においては、内周面側から流体圧力が作用する向きと、外周面側から流体圧力が作用する向きは真逆となる。なお、図１１及び図１２中の矢印は、流体圧力がシールリング１００に対して作用する様子を示している。これにより、本実施例に係るシールリング１００においては、流体圧力の増加に伴う、シールリング１００による外周面側への圧力の増加を抑制でき、摺動トルクを低く抑えることができる。
　ここで、本実施例に係るシールリング１００においては、上記の通り、図１１に示す領域Ｂ１と領域Ｂ２の長さの和は領域Ａの長さよりも短く設定されている。これにより、上記の通り、シールリング１００が、流体圧力により軸孔の内周面に対して押し付けられる力に寄与する内周面側からの有効受圧面積の方が、流体圧力により環状溝５１０における低圧側の側壁面に対して押し付けられる力に寄与する側面側からの有効受圧面積よりも狭くなる。
　すなわち、領域Ａは、シールリング１００がシール対象流体によって高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かって軸線方向に押圧される際の有効な受圧領域となる。また、受圧領域Ａの全周に亘る面積が軸線方向に対する有効な受圧面積となる。そして、領域Ｂ１と領域Ｂ２は、シールリング１００がシール対象流体によって内周面側から外周面側に向かって径方向外側に押圧される際の有効な受圧領域となる。何故なら、上記の通り、凹部１４０が設けられている領域においては、径方向の両側から流体圧力が作用して、シールリング１００に対して径方向に加わる力が相殺されるからである。なお、受圧領域Ｂ１及び領域Ｂ２の全周に亘る面積が径方向に対する有効な受圧面積となる。
　従って、シールリング１００の両側に差圧が生じた際に、シールリング１００に対する有効な受圧領域（受圧面積）は、軸線方向よりも径方向外側に向かう方向の方が小さくなる。そのため、シールリング１００における一対の凸部１５０の外周面を、より確実に軸孔内周面に対して摺動させることができる。これにより、軸５００とハウジング６００との間の環状隙間の大小に拘らず、摺動部分の面積を安定させることができる。従って、密封性の安定化を図ることができる。また、シールリング１００の外周面のうち一対の凸部１５０の部分をより確実に摺動させることで、摺動抵抗を低減させ、回転トルクを低減させることができる。更に、シールリング１００は外周面側が摺動するため、環状溝の側壁面との間で摺動するシールリングの場合に比べて、シール対象流体による潤滑膜（ここでは油膜）が形成され易くなり、より一層、摺動トルクを低減させることができる。これは、シールリング１００の外周面と軸孔内周面との間で摺動する場合には、これらの間の微小隙間部分で楔効果が発揮されるためである。
　また、本実施例においては、凹部１４０は、合口部１１０付近を除く全周に亘って形成されている。このように、本実施例においては、シールリング１００の外周面の広範囲に亘って凹部１４０を設けたことにより、シールリング１００とハウジング６００の軸孔の内周面との摺動面積を可及的に狭くすることができ、摺動トルクを極めて軽減することができる。
　このように、摺動トルクの低減を実現できることにより、摺動による発熱を抑制することができ、高速高圧の環境条件下でも本実施例に係るシールリング１００を好適に用いることが可能となる。また、環状溝５１０の側面に対して摺動しないことにより、軸５００の材料としてアルミニウムなどの軟質材を用いることもできる。
　また、本実施例に係るシールリング１００は、幅方向の中心面に対して、対称的な形状となっているため、シールリング１００を環状溝５１０に装着する際に、装着方向を気にする必要はない。また、高圧側（Ｈ）と低圧側（Ｌ）の関係が入れ替わるような環境下においても、上記のような優れた効果が発揮される。
　更に、本実施例に係るシールリング１００においては、凹部１４０の両側に設けられた一対の凸部１５０が、軸孔の内周面に対して摺動するため、シールリング１００の姿勢を安定させることができる。つまり、流体圧力によって、シールリング１００が環状溝５１０内で傾いてしまうことを抑制できる。
　（実施例４）
　図１３～図１８には、本発明の実施例４が示されている。本実施例においては、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、その説明は適宜省略する。
　本実施例に係るシールリング１００は、軸５００の外周に設けられた環状溝５１０に装着され、相対的に回転する軸５００とハウジング６００（ハウジング６００における軸５００が挿通される軸孔の内周面）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シール対象領域の流体圧力を保持する。ここで、本実施例においては、図１６～図１８中の右側の領域の流体圧力が変化するように構成されており、シールリング１００は図中右側のシール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、シール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シール対象領域の流体圧力は高くなる。
　そして、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６００の軸孔の内周面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。
　このシールリング１００には、周方向の１箇所に合口部１１０が設けられている。また、シールリング１００の外周面には、外周面側に突出し、その表面がハウジング６００の軸孔の内周面に対して摺動する凸部１６０が形成されている。この凸部１６０は、幅方向の両端面の位置まで至るように、高圧側（Ｈ）と低圧側（Ｌ）に交互に位置が変化しながら周方向に向かって伸びるように形成されている。より具体的には、凸部１６０は周方向に向かって蛇行する波形状となるように構成されている。また、この凸部１６０は、合口部１１０付近を除く全周に亘って設けられている。なお、後述のように、合口部１１０を設けない構成を採用する場合には、この凸部１６０は全周に亘って設けられる。
　そして、このような凸部１６０が形成されることによって、シールリング１００の外周面における高圧側（Ｈ）には、第１凹部１７１が周方向にそれぞれ間隔を空けて複数形成される。また、シールリング１００の外周面における低圧側（Ｌ）には、第２凹部１７２が周方向にそれぞれ間隔を空けて複数形成される。第１凹部１７１は、高圧側（Ｈ）の端部から低圧側（Ｌ）の端部に至らない位置まで伸びるように構成され、高圧側（Ｈ）から流体を導入する機能を発揮する。また、第２凹部１７２は、低圧側（Ｌ）の端部から高圧側（Ｈ）の端部に至らない位置まで伸びるように構成される。これら第１凹部１７１の底面及び第２凹部１７２の底面は、シールリング１００の内周面と同心的な面で構成されている。
　なお、本実施例に係るシールリング１００は、断面が矩形の環状部材に対して、上記の合口部１１０，凸部１６０，複数の第１凹部１７１及び第２凹部１７２が形成された構成である。ただし、これは形状についての説明に過ぎず、必ずしも、断面が矩形の環状部材を素材として、これらに合口部１１０，凸部１６０，複数の第１凹部１７１及び第２凹部１７２を形成する加工を施すことを意味するものではない。勿論、断面が矩形の環状部材を成形した後に、合口部１１０，凸部１６０，複数の第１凹部１７１及び第２凹部１７２を切削加工により得ることもできる。しかしながら、例えば、予め合口部１１０を有したものを成形した後に、凸部１６０，複数の第１凹部１７１及び第２凹部１７２を切削加工により得てもよいし、製法は特に限定されるものではない。
　合口部１１０については、本実施例においても、上記実施例１と同様に、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、いわゆる特殊ステップカットを採用している。合口部１１０に関しては、実施例１で説明した通りであるので、その説明は省略する。
　また、合口部１１０を設ける構成を採用する場合には、合口部１１０の付近には第１凹部１７１及び第２凹部１７２を形成させないようにするのが望ましい（図１５参照）。なお、この場合、合口部１１０の付近の外周面は凸部１６０の部分の外周面と同一面となる。これらによって、シールリング１００の外周面側における環状の連続的なシール面が形成される。つまり、シールリング１００の外周面において、合口部１１０付近を除く領域では、凸部１６０の外周面のみが軸孔の内周面に対して摺動する。なお、合口部１１０を設けない構成を採用する場合には、凸部１６０は環状に設けられる。これにより、凸部１６０の外周面のみで、環状の連続的なシール面を形成させることが可能となる。
　本実施例に係る凸部１６０は細長く伸びる構成であり、シールリング１００の外周面において、複数の第１凹部１７１及び第２凹部１７２が占める面積に比して、凸部１６０の占める面積は十分に狭くなるように構成されている。そして、複数の第１凹部１７１及び第２凹部１７２は、周方向のほぼ全域に亘って形成されている。つまり、合口部１１０が形成されている付近と、細長い凸部１６０の部位を除き、周方向の全域に亘って第１凹部１７１及び第２凹部１７２が形成されている。また、本実施例における凸部１６０の両側面は、第１凹部１７１の底面及び第２凹部１７２の底面に対してそれぞれ垂直となるように構成されている。
　また、凸部１６０の高さ（第１凹部１７１及び第２凹部１７２の深さに等しい）については、低い方が、凸部１６０が設けられている部位の剛性が高くなる。一方、凸部１６０は摺動により摩耗するため、第１凹部１７１及び第２凹部１７２の深さは経時的に浅くなっていく。そのため、第１凹部１７１の深さが浅くなり過ぎると流体を導入することができなくなってしまう。そこで、上記剛性と経時的な摩耗が進んでも流体の導入を維持することの両者を考慮して、初期の凸部１６０の高さを設定するのが望ましい。例えば、シールリング１００の肉厚が１．７ｍｍの場合、凸部１６０の高さを０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下程度に設定するとよい。また、凸部１６０の幅が狭いほど、トルクを低減することができるものの、幅を狭くし過ぎると、シール性及び耐久性が低下してしまう。そこで、使用環境等に応じて、シール性及び耐久性を維持できる程度に、凸部１６０の幅を可及的に狭くするのが望ましい。なお、例えば、シールリング１００の幅（軸方向の幅）の全長が１．９ｍｍの場合、凸部１６０の幅は、０．３ｍｍ以上０．７ｍｍ以下程度に設定するとよい。
　そして、本実施例に係るシールリング１００においては、凸部１６０における一方側の側面からシールリング１００における他方側の側面までの領域ＢＸ（図１６～図１８参照）の全周に亘る面積、及び凸部１６０における他方側の側面からシールリング１００における一方側の側面までの領域の全周に亘る面積が、シールリング１００における内周面から凸部１６０の外周面までの領域Ａの全周に亘る面積よりも狭くなるように設定されている。なお、領域ＢＸは、シールリング１００の使用時において、凸部１６０における高圧側（Ｈ）の側面からシールリング１００における低圧側（Ｌ）の側面までの領域ということもできる。
　領域Ａと領域ＢＸの関係を上記のように設定することで、シールリング１００が、流体圧力により軸孔の内周面に対して押し付けられる力に寄与する内周面側からの有効受圧面積の方が、流体圧力により環状溝５１０における低圧側の側壁面に対して押し付けられる力に寄与する側面側からの有効受圧面積よりも狭くなる。
　＜密封装置の使用時のメカニズム＞
　特に、図１６～図１８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１６～図１８は、エンジンがかかり、シールリング１００を介して、左側の領域に比べて右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。なお、図１６中のシールリング１００は図１４中のＦＦ断面に相当し、図１７中のシールリング１００は図１４中のＧＧ断面に相当し、図１８中のシールリング１００は図１４中のＨＨ断面に相当する。
　無負荷状態においては、左右の領域の差圧がなく、かつ内周面側からの流体圧力も作用しないため、シールリング１００は、環状溝５１０における図１６～図１８中左側の側壁面及び軸孔の内周面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、シールリング１００は、環状溝５１０の低圧側（Ｌ）の側壁面に密着した状態となり、かつ軸孔の内周面に対して摺動した状態となる。
　＜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、シールリング１００を介して両側に差圧が生じた際には、高圧側（Ｈ）の第１凹部１７１内にシール対象流体が導かれる。そのため、流体圧力が高まっても、この第１凹部１７１が設けられた領域においては流体圧力が内周面側に向かって作用する。ここで、本実施例においては、第１凹部１７１の底面は、シールリング１００の内周面と同心的な面で構成されている。そのため、第１凹部１７１が設けられている領域においては、内周面側から流体圧力が作用する向きと、外周面側から流体圧力が作用する向きは真逆となる。なお、図１６～図１８中の矢印は、流体圧力がシールリング１００に対して作用する様子を示している。これにより、本実施例に係るシールリング１００においては、流体圧力の増加に伴う、シールリング１００による外周面側への圧力の増加を抑制でき、摺動トルクを低く抑えることができる。
　ここで、本実施例に係るシールリング１００においては、上記の通り、シールリング１００が、流体圧力により軸孔の内周面に対して押し付けられる力に寄与する内周面側からの有効受圧面積の方が、流体圧力により環状溝５１０における低圧側の側壁面に対して押し付けられる力に寄与する側面側からの有効受圧面積よりも狭くなるように構成されている。
　なお、図１６～図１８に示す領域Ａは、シールリング１００がシール対象流体によって高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かって軸線方向に押圧される際の有効な受圧領域となる。また、受圧領域Ａの全周に亘る面積が軸線方向に対する有効な受圧面積となる。そして、図１６～図１８に示す領域ＢＸは、シールリング１００がシール対象流体によって内周面側から外周面側に向かって径方向外側に押圧される際の有効な受圧領域となる。何故なら、上記の通り、第１凹部１７１が設けられている領域においては、径方向の両側から流体圧力が作用して、シールリング１００に対して径方向に加わる力が相殺されるからである。なお、受圧領域ＢＸの全周に亘る面積が径方向に対する有効な受圧面積となる。
　従って、シールリング１００の両側に差圧が生じた際に、シールリング１００に対する有効な受圧領域（受圧面積）は、軸線方向よりも径方向外側に向かう方向の方が小さくなる。そのため、シールリング１００における凸部１６０の外周面を、より確実に軸孔内周面に対して摺動させることができる。これにより、軸５００とハウジング６００との間の環状隙間の大小に拘らず、摺動部分の面積を安定させることができる。従って、密封性の安定化を図ることができる。また、シールリング１００の外周面のうち凸部１６０の部分をより確実に摺動させることで、摺動抵抗を低減させ、回転トルクを低減させることができる。更に、シールリング１００は外周面側が摺動するため、環状溝の側壁面との間で摺動するシールリングの場合に比べて、シール対象流体による潤滑膜（ここでは油膜）が形成され易くなり、より一層、摺動トルクを低減させることができる。これは、シールリング１００の外周面と軸孔内周面との間で摺動する場合には、これらの間の微小隙間部分で楔効果が発揮されるためである。
　また、本実施例においては、第１凹部１７１及び第２凹部１７２は、合口部１１０付近を除く全周に亘って形成されている。このように、本実施例においては、シールリング１００の外周面の広範囲に亘って第１凹部１７１及び第２凹部１７２を設けたことにより、シールリング１００とハウジング６００の軸孔の内周面との摺動面積を可及的に狭くすることができ、摺動トルクを極めて軽減することができる。
　このように、摺動トルクの低減を実現できることにより、摺動による発熱を抑制することができ、高速高圧の環境条件下でも本実施例に係るシールリング１００を好適に用いることが可能となる。また、環状溝５１０の側面に対して摺動しないことにより、軸５００の材料としてアルミニウムなどの軟質材を用いることもできる。
　更に、本実施例に係るシールリング１００は、幅方向の中心面に対して、対称的な形状となっているため、シールリング１００を環状溝５１０に装着する際に、装着方向を気にする必要はない。また、高圧側（Ｈ）と低圧側（Ｌ）の関係が入れ替わるような環境下においても、上記のような優れた効果が発揮される。
　更に、本実施例に係るシールリング１００の外周面に形成されている凸部１６０は、高圧側（Ｈ）と低圧側（Ｌ）に交互に位置が変化しながら周方向に向かって伸びるように形成されている。そのため、ハウジング６００の軸孔に対してシールリング１００の外周面が摺動する位置が、高圧側（Ｈ）や低圧側（Ｌ）に偏ってしまうことはない。従って、シールリング１００が環状溝５１０内で傾いてしまうことを抑制でき、シールリング１００の装着状態を安定化させることができる。なお、本実施例では、凸部１６０は、幅方向の両端面の位置まで至るように、高圧側（Ｈ）と低圧側（Ｌ）に交互に位置が変化しながら周方向に向かって伸びるように形成されている。従って、ハウジング６００の軸孔に対してシールリング１００の外周面が摺動する位置が、高圧側（Ｈ）や低圧側（Ｌ）に偏ってしまうことを、効果的に抑制することができる。
　なお、本実施例においては、凸部１６０が、周方向に向かって蛇行する波形状となるように構成されている場合を示した。しかしながら、凸部については、周方向に向かって矩形状の波形状となるように構成したり、周方向に向かって三角形状の波形状となるように構成したりすることもできる。
　１００　シールリング
　１１０　合口部
　１１１ａ　第１嵌合凸部
　１１１ｂ　第２嵌合凸部
　１１２ａ　第１嵌合凹部
　１１２ｂ　第２嵌合凹部
　１２０，１５０，１６０　凸部
　１２１　リブ
　１３０，１４０　凹部
　１７１　第１凹部
　１７２　第２凹部
　５００　軸
　５１０　環状溝
　６００　ハウジング

Claims (3)

  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シール対象領域の流体圧力を保持するシールリングであって、
    　前記環状溝における低圧側の側壁面に密着し、かつ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摺動するシールリングにおいて、
    　外周面側には、周方向に伸びる一対の凹部が幅方向の両側に設けられており、
    　これら一対の凹部の間に位置する凸部における一方側の側面からシールリングにおける他方側の側面までの距離、及び前記凸部における他方側の側面からシールリングにおける一方側の側面までの距離は、シールリングにおける内周面から前記凸部の外周面までの距離よりも短く設定されていることによって、
    　前記流体圧力により前記軸孔の内周面に対して押し付けられる力に寄与する内周面側からの有効受圧面積の方が、前記流体圧力により前記環状溝における低圧側の側壁面に対して押し付けられる力に寄与する側面側からの有効受圧面積よりも狭くなるように構成されていることを特徴とするシールリング。
  2. 　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シール対象領域の流体圧力を保持するシールリングであって、
    　前記環状溝における低圧側の側壁面に密着し、かつ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摺動するシールリングにおいて、
    　外周面側には、
    　幅方向の中央に設けられ、周方向に伸びる凹部と、
    　該凹部を介して両側に設けられ、前記軸孔の内周面に対して摺動する一対の凸部と、
    　を有すると共に、
    　内周面側から前記凹部の底面に至るように設けられ、かつ内周面側からシール対象流体を前記凹部内に導入可能とする貫通孔を有することによって、
    　前記流体圧力により前記軸孔の内周面に対して押し付けられる力に寄与する内周面側からの有効受圧面積の方が、前記流体圧力により前記環状溝における低圧側の側壁面に対して押し付けられる力に寄与する側面側からの有効受圧面積よりも狭くなるように構成されていることを特徴とするシールリング。
  3. 　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シール対象領域の流体圧力を保持するシールリングであって、
    　前記環状溝における低圧側の側壁面に密着し、かつ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摺動するシールリングにおいて、
    　前記軸孔の内周面に対して摺動する部分は、高圧側と低圧側に交互に位置が変化しながら周方向に向かって伸びるように形成された凸部により構成されていることによって、
    　前記流体圧力により前記軸孔の内周面に対して押し付けられる力に寄与する内周面側からの有効受圧面積の方が、前記流体圧力により前記環状溝における低圧側の側壁面に対して押し付けられる力に寄与する側面側からの有効受圧面積よりも狭くなるように構成されていることを特徴とするシールリング。
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