专利名称：密封环的制作方法
技术领域：
本发明涉及密封可相对自由旋转的两个部件之间的环状间隙的密封环。
背景技术：
在利用密封环密封可相对自由旋转的两个部件之间的环状间隙时，存在在两个部件相对旋转时密封环与两个部件间发生滑动的问题。为了降低因上述滑动的扭矩，公知有在滑动面设置槽(凹部)的密封环。参照图8A 图10C，说明现有技术的密封环。图8A和图8B是表示现有技术例1 的密封环的构成的示意图，图8A是表示密封环侧面的一部分的图，图8B是图8A中CC处的剖面图。图9A 图9C是表示现有技术例2的密封环的构成的示意图，图9A是表示密封环侧面的一部分的图，图9B是图9A中箭头D所指方向的剖面图，图9C是图9A中EE处的剖面图。图IOA和图IOB是表示现有技术例3的密封环的构成的示意图，图IOA是表示密封环的侧面的一部分的图，图IOB是图IOA中FF处的剖面图。在如图8A和图8B所示现有技术例1的密封环IOOa中，在滑动面101设置带有圆锥状倾斜的槽102a (参照专利文献1)。通过对槽102a设置倾斜，使轴3的环状槽30的侧面31和密封环IOOa之间形成楔形间隙。油等密封对象流体流入该间隙，由此产生所谓的楔效应(wedge effect)，提高了抵抗将密封环IOOa压于侧面31的作用力(P20+P30)的力 (PlO)，从而降低密封环IOOa和侧面31之间的滑动阻力。在如图9A 图9C所示现有技术例2的密封环IOOb中，与例1同样地，通过在滑动面101设置带有倾斜面的槽102b，形成可产生楔效应的结构(参照专利文献2)。在如图IOA和图IOB所示现有技术例3的密封环IOOc中，设置有螺旋状切口槽 102c (参照专利文献3)。密封对象流体流入形成于螺旋状细小的切口槽102c和侧面31之间的微小的间隙中，从而提高了间隙内的压力(产生动压)，由此可使P提高。除此以外，还提出了各种的构造(专利文献4 7)。如图8A 图9C所示，上述现有技术例1，2中，形成于槽102a，102b与侧面31之间的楔形间隙，由于在与密封对象区域(0)相对的密封环内圆周面103形成大的开口，因而密封对象流体容易进入间隙。因此容易使密封对象流体形成无助于产生基于楔效应的动压而从间隙溢出的液流，存在如下问题，即容易发生得不到所希望的楔效应的情况。如图IOA和图IOB所示，在所述现有技术例3中，由切口槽102c和侧面31形成的间隙，在密封对象流体的流动方向下游侧没有出口，进入其中的密封对象流体很难流出。因此，容易积极地将密封对象流体导入到滑动区域。但是，由于溢出间隙G限制了切口槽102c 的长度(如果槽102c连通非密封对象区域(A)，则增大泄漏，因此槽102c延伸长度不能超过溢出间隙G)，因此限制了能够导入的密封对象流体的量。由于切口槽102c向着滑动面101的外圆周一侧延伸，因此密封对象流体大致向外径方向流动，从槽102c的前端流动导入到滑动面101的滑动区域。因此，容易使导入到滑动区域的密封对象流体从溢出间隙G泄漏到非密封对象区域(A) —侧，从而不能实现预想的降低滑动阻力的效果。现有技术文献专利文献专利文献1 :PCT国际申请公开第W02004/090390号公报专利文献2 日本发明专利公开第平9-210211号公报专利文献3 日本实用新型专利公开第平3-88062号公报专利文献4 日本发明专利公开第2000-310336号公报专利文献5 日本发明专利公开第2006-342889号公报专利文献6 日本发明专利公开第2008-275052号公报专利文献7 日本实用新型专利公开第平5-61566号公报
发明内容
本发明为了解决上述现有技术中存在的问题，其目的在于提供一种能够可更稳定地获得降低扭矩效果的密封环。为了达到上述目的，本发明的密封环，其特征在于，其密封可相对自由旋转的轴套和插入该轴套的轴孔的轴之间的环状间隙，所述密封环能够被安装在设置于所述轴套或所述轴的一方表面的环状槽中，利用密封对象流体的压力，分别压紧在所述环状槽的侧面，和所述轴孔或所述轴中另一方的表面，所述密封环在与所述环状槽的侧面滑动的滑动区域，形成与所述环状槽的侧面分离的凹部，在所述压力的作用下，产生抵抗将其压紧于所述环状槽的侧面的作用力的力，所述凹部具有圆弧状部，其沿着所述滑动区域的内侧在圆周方向上延伸，和导入部，其从与密封对象区域邻接的所述滑动区域的端部向所述圆弧状部中密封对象流体流动方向的上流一侧的端部延伸，将密封对象流体导入到该圆弧状部。根据本发明，通过使密封对象流体流入到由凹部和环状侧面形成的间隙，产生抵抗将密封环压紧于环状槽侧面的作用力的力(将密封环与环状槽侧面分离的力)。密封对象流体在上述间隙中，经开口于密封对象区域的导入部流入到圆弧状部， 沿着在滑动区域内侧在圆周方向上延伸的圆弧状部，向圆弧状部的另一端(即，与连接于导入部的一端相反的一端)流动。圆弧状部的另一端在滑动区域内终止。因此，密封对象流体达到圆弧状部的另一端时流路终止，此时间隙内的压力升高(产生动压)，使将密封环与环状槽侧面分离的力升高。由此，容易向滑动区域导入密封对象流体，实现了降低滑动阻力的目的。本发明的密封环的凹部，形成使流入到凹部(圆弧状部)的密封对象流体形成沿着圆周方向的流动并终止。由此，容易使在凹部内流动的密封对象流体，随着沿圆周方向的流动而从圆弧状部的末端(凹部的前端)导入到滑动区域，可由导入到滑动区域内的密封对象流体稳定地形成润滑膜。即，抑制了因被导入到滑动区域的密封对象流体流向非密封对象区域而不导入滑动区域，导致其直接向非密封对象流体侧的泄漏的情形的发生。优选所述凹部随着向密封对象流体的流动方向延伸而深度逐渐减小。并优选所述圆弧状部随着向密封对象流体的流动方向延伸而宽度逐渐减小。由此，由凹部和环状槽的侧面形成的间隙，向着密封对象流体的流动方向的下游方向，逐渐变窄呈楔形状。从而，可使在凹部内流动的密封对象流体产生楔效应，稳定地产生将密封环与环状槽侧面分离的力。优选所述导入部，从所述滑动区域的端部到所述圆弧状部的所述端部向密封对象流体的流动方向倾斜延伸。由此，可顺利地使密封对象流体流入导入部，可更稳定地利用凹部产生动压。发明效果根据本发明，可更稳定地得到降低扭矩的效果。
图IA是从轴向观看本发明实施例1的密封环的示意图。图IB是图IA的箭头A所指方向的视图。图2A是表示密封环侧面的一部分的示意图。图2B是图2A中BB处的剖面图。图3是是表示密封环安装状态的剖面示意图。图4A是台阶状凹部的剖面图。图4B是曲面状凹部的剖面图。图5是表示本发明实施例2的密封环凹部的结构的示意图。图6是表示本发明的实施例3的密封环凹部的结构的示意图。图7是表示本发明的实施例4的密封环凹部的结构的示意图。图8A是表示现有技术例1的密封环的侧面一部分的图。图8B是图8A中CC处的剖面图。图9A是表示现有技术例2的密封环的侧面一部分的图。图9B是图9A中D向观看的剖面图。图9C是图9A中EE处的剖面IOA是表示现有技术例3的密封环的侧面一部分的图。图IOB是图IOA中FF处的剖面图附图标记说明1密封环10侧面(滑动面)11外周面12 侧面I3内周面14 凹部14a圆弧状部14b导入部2 轴套20 轴孔
5
21内周面3 轴30环状槽31 侧面4环状间隙
具体实施例方式以下参照附图，结合实施例以实例详细说明实施本发明的实施方式。但是，除非有特定的记载，本实施例中记载的结构部件的尺寸、材质、形状及其相对配置等，不能限定本发明的范围。(实施例1) 参照图IA 图4B说明本发明实施例1的密封环。图IA和图IB是表示本发明实施例1的密封环的整体结构的示意图，图IA是从轴向所见的密封环的示意图(平面图)， 图IB是从图IA箭头A方向观看的视图，表示一部分剖面。图2A和图2B是表示凹部结构的示意图，图2A是表示密封环的侧面的一部分的示意图，图2B是图2A中BB处的剖面图。 图3是本发明实施例的密封环在安装状态下的剖面示意图。图4A和图4B是表示凹部的变形例的结构的剖面示意图，图4A是台阶状凹部，图4B是曲面状凹部的剖面图。〈密封环的概略结构〉如图IA和图IB所示，密封环1是在圆周上一处设置有分离部S的环状部件，由聚四氟乙烯(PTFE)，聚醚醚酮(PEEK)等的树脂材料构成。如图3所示，密封环1密封轴套2的轴孔20和插入该轴孔20的轴3之间的环状间隙4。密封环1剖面大致为矩形，具有垂直于轴的侧面10、12，和平行于轴的外周面11及内周面13。密封环1安装在设置于轴3的外周面的环状槽30中，在密封对象区域侧(0)的压力P的作用下，非密封对象区域侧(A)的侧面10与环状槽30的侧面31贴紧，外周面11 与轴孔20的内周面21贴紧。另外，轴套2和轴3产生相对转动时，侧面10相对于环状槽 30的侧面31滑动。由此，防止密封对象区域侧(0)内的密封对象流体向非密封对象区域 (A)的泄漏。另外，所谓密封对象流体例如为润滑油，尤其是对于汽车的自动变速器来说是 ATF (自动变速箱油)。如图2A和图2B所示，本实施例的密封环1中，侧面10是与环状槽30的侧面31 的滑动面，在侧面10形成有凹部14。凹部14设置于侧面10上与侧面31相对滑动的区域内。利用凹部14使滑动区域的一部分与侧面31分开，从而使滑动面积减小，并且在压力P 的作用下，产生抵抗向侧面31压紧的作用力Pl力(使密封环与侧面31脱离的力)P2。如图IA和图IB所示，本实施例的密封环1中，分离部S采用现有技术中公知的切割为阶梯状的形状。即，分离部S的结构是，将设置于密封环一方的端部的凸部与设置于另一方端部的凸部互相组合。通过将该凸部与凹部嵌合使分离部S结合，形成圆环状的密封环1。在分离部S的配合部，通过使凸部的侧面与凹部的侧面的接触，形成可在圆周方向上滑动的滑动密封面。另外，在凸部的前端面与凹部的底面之间，形成有可吸收密封环1的周长变化的间隙。在此，分离部S的结构不仅限于此，可也采用现有技术中的各种结构。〈凹部的结构〉
如图2A所示，含有凹部14是呈近似“L”字型的槽，具有沿圆周方向延伸的圆弧状部14a，和从该圆弧状14a的一端延伸到滑动区域与内周面13的边界并在内周面13开口的导入部14b。圆弧状部14a的圆弧长L，考虑到得到所期望的动压产生效果的长度及分离部 S的长度，而在密封环1的周长的360°上设定为10° 170°的范围。如图IA所示，沿侧面10的圆周方向排列配置多个凹部14。利用如上所述凹部14，在侧面10的滑动区域，在密封环1与侧面31之间形成开口于密封对象区域(0)间隙。利用轴套2与轴3相对回转，使密封对象流体向着与密封环1 的旋转方向相反的方向(箭头R)流动。导入部14b与圆弧状部14a的密封对象流体的流动方向上游一侧的端部连接，密封对象流体从导入部14b流入，在圆弧状部14a内沿圆周方向流动。如图2B所示，随着密封对象流体向流动方向流动，凹部14(圆弧状部14a)深度减小。由此，形成在凹部14与侧面31之间的间隙，向密封对象流体的流动方向的下游，呈楔形逐渐变窄。另外，如图4A和图4B的变形例所示，凹部14(圆弧状部14a)的深度变化可以采用各种形式。即，可以如图4A所示，采用深度呈阶梯型的变化的阶梯状底面。也可以如图 4B所示，采用深度呈曲线状的变化的曲面状底面。同时，也可以采用倾斜角度不同的多个面组合的深度变化。〈本实施例的优点〉在密封对象区域(0)内流动的密封对象流体的一部分，经开口于内周面13的导入部14b，流入到形成于凹部14与侧面31之间的间隙。密封对象流体从在圆周方向上延伸的圆弧状部14a的一端到另一端沿圆周方向流动。圆弧状部14a的另一端(密封对象流体的流动方向下游一侧的端部)在侧面10的滑动区域的内侧结束。因此，密封对象流体达到圆弧状部14a的另一端后没有去处，而使间隙内的压力增高(产生动压)，提高将密封环1与环状槽侧面31分离的力P2。由此，密封对象流体被导入到滑动区域，在密封环1的侧面10 与环状槽30的侧面31之间形成密封对象流体的润滑膜，达到降低滑动阻力的目的。凹部14，使流入到该凹部14 (圆弧状部14a)的密封对象流体形成沿圆周方向的流动终止。由此，使在凹部14内流动的密封对象流体，随着沿圆周方向的流动，易于从圆弧状部14a的末端导入到滑动区域，并可利用流向滑动区域的密封对象流体稳定地形成润滑膜。即，抑制了因被导入到滑动区域的密封对象流体流向非密封对象区域(A)而不导入滑动区域，导致其直接向非密封对象流体(A)侧的泄漏的情形的发生。另外，形成在凹部14与侧面31之间的间隙，向密封对象流体的流动方向的下游， 呈楔形逐渐变窄，由此，使在凹部14(圆弧状部14b)内流动的密封对象流体产生楔效应，可以更稳定地产生将密封环1与环状槽31分离的力P2。因此，根据本实施例，可以更稳定的得到降低扭矩的效果。另外，由于降低扭矩效果稳定，可以稳定的得到抑制滑动发热的效果，从而可以在高PV条件下使用。另外，通过稳定地形成密封对象流体的润滑膜，可以使用较轻的软材料作为轴和轴套的材料，从而可以使对象装置轻量化。(实施例2)参照图5，说明本本发明实施例2的密封环。图5是表示实施例2的密封环的凹部的结构的示意图。在此，仅说明与实施例1的不同点，省略对相同结构的说明。如图5所示，在实施例2的密封环中，圆弧状部14a'的宽度随着向密封对象流体的流动方向延伸而减少。即，圆弧状部14a'的入口处的一端的直径方向的宽度d较宽，另一端的直径方向的宽度c较窄。由此，容易使在凹部14 (圆弧状部14b)内流动的密封对象流体产生楔效应(动压)，并可稳定地产生将密封环1与环状槽侧面31分离的力P2。另夕卜，密封对象流体向着圆弧状部14a'的末端集中，促进了将密封对象流体导入到圆弧状部 14a'的末端周围并形成润滑膜。(实施例3)参照图6，说明本发明实施例3的密封环。图6是表示实施例3的密封环的凹部的结构的示意图。在此，仅说明与上述实施例的不同点，省略对相同结构的说明。如图6所示，实施例3的密封环具有与第1凹部14在圆周方向上对称的第2凹部 14'。第2凹部14'的导入部14b'的设置位置与第1凹部14不同。槽的深度的变化也与第1凹部14相反，成为对称的结构。S卩，第2凹部14'是在与第1凹部14的密封对象流体的流动方向相反的情形下产生动压(楔效应)。所以，根据本实施例的密封环，其轴套2 与轴3向任一方向相对旋转，都能够得到利用凹部产生动压的效果。(实施例4)参照图7，说明本发明实施例4的密封环。图7是表示实施例4的密封环的凹部的结构的示意图。在此，仅说明与上述实施例的不同点，省略对相同结构的说明。如图7所示，实施例4的密封环，凹部14的导入部14b ‘设置为，从滑动区域端向圆弧状部14a的端部，向密封对象流体的流动方向倾斜延伸。由此，可顺利地使密封对象流体流入导入部14b ‘，可更稳定地利用凹部14产生动压(楔效应)。(其他)利用上述各实施例说明了将密封环1安装在设置于轴3的外周面的环状槽30的结构，但也可以是将其安装在设置于轴套2的轴孔20内周面21的环状槽中，与轴3的外周面相对滑动而密封环状间隙4的结构。另外，上述各实施例可以尽可能地相互组合。
权利要求
1.一种密封环，其特征在于，其密封可相对自由旋转的轴套和插入该轴套的轴孔的轴之间的环状间隙，所述密封环能够被安装在设置于所述轴套或所述轴的一方表面的环状槽中，利用密封对象流体的压力，分别压紧在所述环状槽的侧面，和所述轴孔或所述轴中另一方的表面，所述密封环在与所述环状槽的侧面滑动的滑动区域，形成与所述环状槽的侧面分离的凹部，在所述压力的作用下，产生抵抗将其压紧于所述环状槽的侧面的作用力的力， 所述凹部具有圆弧状部，其沿着所述滑动区域的内侧在圆周方向上延伸，和导入部，其从与密封对象区域邻接的所述滑动区域的端部向所述圆弧状部中密封对象流体流动方向的上流一侧的端部延伸，将密封对象流体导入到该圆弧状部。
2.根据权利要求1所述的密封环，其特征在于，所述凹部随着向密封对象流体的流动方向延伸而深度减小。
3.根据权利要求1或2所述的密封环，其特征在于，所述圆弧状部随着向密封对象流体的流动方向延伸而宽度减小。
4.根据权利要求1 3中任何一项所述的密封环，其特征在于，所述导入部，从所述滑动区域的端部到所述圆弧状部的所述端部，向着密封对象流体的流动方向倾斜延伸。
全文摘要
本发明涉及一种密封环，其可更稳定地得到降低扭矩的效果。该密封环密封可相对自由旋转的轴套和插入该轴套的轴孔的轴之间的环状间隙，可被安装在设置于轴表面的环状槽中，利用密封对象流体的压力，分别压紧在环状槽的侧面和轴孔的内周面表面，在与环状槽的侧面滑动的滑动区域，形成与环状槽的侧面分离的凹部(14)，在压力的作用，产生抵抗将其压紧于环状槽的侧面的作用力的力，凹部(14)具有圆弧状部(14a)其沿着所述滑动区域的内侧在圆周方向延伸，导入部(14b)，其从与密封对象区域(O)邻接的所述滑动区域的端部向所述圆弧状部(14a)中密封对象流体流动方向的上流一侧的端部延伸，将密封对象流体导入到该圆弧状部(14a)。
文档编号F16J15/18GK102483162SQ20118000356
公开日2012年5月30日 申请日期2011年2月24日 优先权日2010年2月26日
发明者渡部浩二 申请人:Nok株式会社