CN109073084A - 密封环以及密封装置 - Google Patents
密封环以及密封装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109073084A CN109073084A CN201780002081.0A CN201780002081A CN109073084A CN 109073084 A CN109073084 A CN 109073084A CN 201780002081 A CN201780002081 A CN 201780002081A CN 109073084 A CN109073084 A CN 109073084A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sealing ring
- protrusion
- sealing
- peripheral surface
- inner peripheral
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
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
- F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
- F16J15/3268—Mounting of sealing rings
- F16J15/3272—Mounting of sealing rings the rings having a break or opening, e.g. to enable mounting on a shaft otherwise than from a shaft end
-
- 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
- F16J15/3284—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings characterised by their structure; Selection of materials
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/44—Free-space packings
- F16J15/441—Free-space packings with floating ring
-
- 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
- F16J15/46—Sealings with packing ring expanded or pressed into place by fluid pressure, e.g. inflatable packings
- F16J15/48—Sealings with packing ring expanded or pressed into place by fluid pressure, e.g. inflatable packings influenced by the pressure within the member to be sealed
-
- 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
- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
- F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Architecture (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Sealing Devices (AREA)
- Gasket Seals (AREA)
Abstract
本发明在起动了压送流体的泵时能够在短时间内发挥流体的密封功能;本发明的密封环以及使用了该密封环的密封装置的特征在于:具有第一侧面(20)、作为第一侧面(20)相反侧的侧面的第二侧面(30)、以及设置在第一侧面(20)上的第一侧面侧凸部(40),第一侧面侧凸部(40)的顶端部(42)与除去顶端部(42)之外的第一侧面(40)的整个面相比,最向第一侧面(40)的外侧突出。
Description
技术领域
本发明涉及密封环以及密封装置。
背景技术
密封环安装在相对旋转的两个部件(轴体以及壳体)中一部件的周面上所设置的环状槽中。该密封环通过相对于环状槽的侧壁面和另一部件的周面分别以滑动自如的方式紧贴,从而将形成于这两个部件之间的环状间隙密封。密封环应用于例如汽车的自动变速器(以下称为“AT”)或无级变速器(以下称为“CVT”)等利用液压工作油(以下简称为“液压油”)等流体压力的设备中。
作为这样的密封环,已提出有多种。例如,在专利文献1中提出了以降低滑动阻力同时提高组装性为目的而具有以下(1)~(5)所示的特征的密封环。
(1)具有将两个部件中的一部件上所设置的环状槽的非密封对象流体侧(低压侧)的侧壁面密封的第一密封部。
(2)具有将两个部件中的另一部件的表面密封的第二密封部。
(3)具有以下结构:即,将较之第一密封部更靠环状槽槽底侧的环主体的轴向宽度设置为比第一密封部处的环主体的轴向宽度小。
(4)具有以下结构:即,在较之第一密封部更靠槽底侧上,遍及整周设置有朝向环状槽的侧壁面突出的突出部。
(5)突出部被设置为:即使密封对象流体作用于两部件之间所形成的环状间隙中,突出部也不会与环状槽的侧壁面接触。
另外,在专利文献2中提出了以谋求降低表面压力且谋求降低发热量为目的而具有以下(1)~(4)所示的特征的密封环。
(1)与环状槽的侧壁面相对的密封环的侧面由以环状槽的槽底侧一方从侧壁面远离的方式凹陷的阶梯面构成。
(2)在该凹陷面上朝向侧壁面突出的多个突起分别呈独立地设置。
(3)通过密封环的侧面中的另一部件侧的面与环状槽的侧壁面呈滑动自如地紧贴,从而形成密封。
(4)多个突起的各顶端面与环状槽的侧壁面呈滑动自如地紧贴。
【现有技术文献】
【专利文献】
专利文献1:日本特许第4736394号
专利文献2:国际公开公报第2012/165083号
另一方面,在具备专利文献1、2等所例示的现有密封环、且利用由液压泵压送的液压油进行变速控制的AT或CVT等的变速器中,在下述状态下、即液压泵停止起经过了长时间后这样的液压油的液压差为零的零压差状态、或者液压泵停止起经过了短时间后这样的液压油基本无液压差的低压差状态下,由密封环给予的液压油的密封功能变得不充分。此时,液压油流出至油箱中。但是,由于液压泵的停止而液压差变为零压差状态或低压差状态,当从密封环的周围无液压油的状态或基本无液压油的状态使发动机起动(即,起动液压泵)时,随着时间的经过密封功能也恢复。
如此的在发动机起动时恢复液压油的密封功能所需要的时间,目前未被视为问题。但是,近年来,为了谋求节省汽车燃料和削减排出气体,正在越来越多地采用在由于红灯等使汽车暂时停车时使发动机也自动地停止的技术(所谓的“怠速熄火”)。而且,特别是在红绿灯多的市区行驶时,采用这种技术的汽车会频繁地反复进行发动机的停止和再起动。因此,伴随着反复进行发动机的停止和再起动,密封功能也反复地降低和恢复。另外,发动机再起动后不久立马由变速器进行变速的情况也较多。因此,在这种情况下,发动机再起动后不久密封功能也能够迅速地发挥作用变得很重要。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的,其课题在于提供一种在使压送流体的泵起动时能够在短时间内发挥流体的密封功能的密封环、以及使用了该密封环的密封装置。
上述课题通过以下的本发明而达成。即:
本发明的密封环的特征在于,具有:第一侧面、作为第一侧面相反侧的侧面的第二侧面、以及设置在第一侧面上的第一侧面侧凸部;第一侧面侧凸部的顶端部与除去顶端部之外的第一侧面的整个面相比,最向第一侧面的外侧突出。
本发明的密封环的一实施方式是根据权利要求1所述的密封环,其特征在于,第一侧面侧凸部在圆周方向上呈离散地形成有三个以上。
本发明的密封环的另一实施方式优选:第一侧面侧凸部的顶端部的、与圆周方向垂直的剖面的剖面形状,为从圆弧状和平坦面状中选择的任一形状。
本发明的密封环的另一实施方式优选:与圆周方向垂直的剖面的剖面形状相对于将该剖面形状分为中心轴的一侧和另一侧这两部分的径向中心线呈非对称。
本发明的密封环的另一实施方式优选:作为设置于第一侧面以及第二侧面上的凸部,仅第一侧面侧凸部设置在第一侧面上。
本发明的密封环的另一实施方式优选:与中心轴呈平行的方向上的内周面的宽度比外周面的宽度小。
本发明的密封环的另一实施方式优选:第一侧面侧凸部的高度H0为0.5mm以下。
本发明的密封环的另一实施方式优选:在假定第一侧面上未形成有第一侧面侧凸部的情况下,当将以下的平面作为高度0mm时,相对于该平面的第一侧面侧凸部的突出高度H1超过0mm且为0.5mm以下,其中,上述以下的平面是指:当使与中心轴垂直相交的假想平面相对于第一侧面从第一侧面的外侧相对接近时,第一侧面中的包含能够最先与假想平面接触的区域、且与径向呈平行的平面。
本发明的密封环的另一实施方式优选:包含第一部分和第二部分,该第一部分和第二部分的除去第一侧面侧凸部之外的与圆周方向垂直的剖面的剖面形状互不相同;第一部分和所述第二部分在圆周方向上交替配置;第二部分的内周面相比第一部分的内周面设置于外周侧。
本发明的密封装置具备:具有轴孔的壳体、配置在轴孔内且相对于壳体进行相对旋转的轴体、以及安装在轴体的外周面上所设置的环状槽内且将轴体和壳体之间的环状间隙密封的密封环,在流体被压送至环状间隙中时,轴体的中心轴的一侧变为高压侧、另一侧变为低压侧,该密封装置的特征在于:在密封环的高压侧的侧面上设置有高压侧凸部,并且,高压侧凸部的顶端部与除去顶端部之外的高压侧的侧面整个面相比,最向高压侧突出。
本发明的密封装置的一实施方式优选:高压侧凸部在密封环的圆周方向上呈离散地形成有三个以上。
本发明的密封装置的另一实施方式优选:高压侧凸部的顶端部的、与密封环的圆周方向垂直的剖面的剖面形状,为从圆弧状和平坦面状中选择的任一形状。
本发明的密封装置的另一实施方式优选:与密封环的圆周方向垂直的剖面的剖面形状相对于将该剖面形状分为密封环的中心轴的一侧和另一侧这两部分的径向中心线呈非对称。
本发明的密封装置的另一实施方式优选:作为设置在密封环的侧面上的凸部,仅高压侧凸部设置在高压侧的侧面上。
本发明的密封装置的另一实施方式优选:与密封环的中心轴呈平行的方向上的内周面的宽度比外周面的宽度小。
本发明的密封装置的另一实施方式优选:高压侧凸部的高度H0为0.5mm以下。
本发明的密封装置的另一实施方式优选:在假定密封环的高压侧的侧面上未形成有高压侧凸部的情况下,当将以下的平面作为高度0mm时,相对于该平面的高压侧凸部的突出高度H1超过0mm且为0.5mm以下,其中,上述以下的平面是指:密封环的高压侧的侧面中的、包含能够最先与环状槽的高压侧的侧壁面接触的区域且与密封环的径向呈平行的平面。
本发明的密封装置的另一实施方式优选:密封环包含第一部分和第二部分,该第一部分和第二部分的除去高压侧凸部之外的与密封环的圆周方向垂直的剖面的剖面形状互不相同;第一部分和第二部分在密封环的圆周方向上交替配置;第二部分的内周面相比第一部分的内周面设置于密封环的径向的外周侧。
本发明的密封装置的另一实施方式优选:与密封环的圆周方向垂直的剖面上的密封环的内周面的内周面轮廓线具有圆弧形状,该圆弧形状是圆弧的中心点相比内周面轮廓线存在于密封环的径向的外周侧的形状;与轴体的圆周方向垂直的剖面上的环状槽的底壁面的底壁面轮廓线具有圆弧形状,并且满足下式(1),其中该圆弧形状是圆弧的中心点相比底壁面轮廓线存在于轴体的径向的外周侧的形状,
·式(1)Rg≥Rs
在式(1)中,Rg表示环状槽的槽底面轮廓线的曲率半径,Rs表示密封环的内周面轮廓线的曲率半径。
(发明效果)
根据本发明,能够提供在使压送流体的泵起动时能够在短时间内发挥流体的密封功能的密封环、以及使用了该密封环的密封装置。
附图说明
图1是表示本实施方式的密封环的一例的模式化俯视图。
图2是从密封环的外周面侧(图1中的0°方向侧)观察图1所示的密封环时的图。
图3是图1中的符号III-III间的模式化剖视图。
图4是表示使用了图1~图3所示密封环的本实施方式的密封装置(密封功能基本丧失的泵停止状态)的一例的模式化剖视图。
图5是表示使用了图1~图3所示密封环的本实施方式的密封装置(密封功能正在恢复的泵起动后不久的状态)的一例的模式化剖视图。
图6是表示使用了图1~图3所示密封环的本实施方式的密封装置(环状间隙内的流体的压力差为高压差状态,密封功能被完全发挥的状态)的一例的模式化剖视图。
图7是表示第一侧面侧凸部的剖面形状的一例的模式化剖视图;在此,图7(A)是表示第一侧面侧凸部的顶端部的剖面形状的一例的剖视图,图7(B)是表示第一侧面侧凸部的顶端部的剖面形状的另一例的剖视图,图7(C)是表示第一侧面侧凸部的主体部的剖面形状的一例的剖视图,图7(D)是表示第一侧面侧凸部的主体部的剖面形状的另一例的剖视图。
图8是表示本实施方式的密封环的其他例的模式化剖视图。
图9是表示本实施方式的密封环的其他例的模式化剖视图。
图10是表示本实施方式的密封环的其他例的模式化剖视图。
图11是表示本实施方式的密封环的其他例的放大俯视图。
图12是图11中的符号XII-XII间的模式化剖视图。
图13是表示图11中符号XII-XII间的剖面结构的变形例的模式化剖视图;在此,图13(A)是表示第一变形例的图,图13(B)是表示第二变形例的图。
图14是表示本实施方式的密封环的其他例和环状槽的其他例的组合的模式化剖视图。
图15是表示本实施方式的密封装置的变形例的模式化剖视图。
图16是表示本实施方式的密封装置的变形例的模式化剖视图。
图17是密封环的评价中所使用的试验机的模式化剖视图;在此,图17(A)是表示到达时间的测定即将开始前的状态的图,图17(B)是表示到达时间的测定结束后不久的状态(完全发挥密封功能、压差ΔS(实测值)与设定值一致的状态)的图。
图18是表示现有的密封装置(密封功能基本丧失的泵停止状态)的一例的模式化剖视图。
图19是表示现有的密封装置(密封功能正在恢复的泵起动后不久的状态)的一例的模式化剖视图。
图20是表示现有的密封装置(环状间隙内的流体的压力差为高压差状态、密封功能被完全发挥的状态)的一例的模式化剖视图。
图21是比较例3的密封环的模式化剖视图。
图22是对各实施例以及比较例中相对于最大移动距离Z的液压油压差到达时间比进行描绘的图表。
(符号说明)
10、10A、10B、10C、10D、10E、10F、10G、10H:密封环
20:第一侧面(高压侧的侧面)
20A:第一区域
20B:第二区域
20C:凹部
22:错层部
30:第二侧面(低压侧的侧面)
30A:第一区域
30B:第二区域
32:错层部
40、40A、40B、40C、40D:第一侧面侧凸部(高压侧的凸部)
42:顶端部
44:主体部
46:第二侧面侧凸部
48:顶端部
50:接口部
60:外周面
70、72、72A、72B、72C:内周面
80、80A、80B:第一部分
82:第二部分
100、100A、100B、102、102A、102B:密封装置
200、202:密封环
210:垫圈
300:密封装置
310:壳体
310S:内周面
312:轴孔
320:轴体
320S:外周面
322:环状槽
322B:底壁面
322L、322H:侧壁面
330:环状间隙
400:试验机
410:圆筒部件
410S:内周面
420:复合圆盘部件
420A、420B:圆盘
422:环状槽
422B:底壁面
422L、422H:侧壁面
430:环状间隙
具体实施方式
图1~图3是表示本实施方式的密封环的一例的模式图。在此,图1是从密封环的中心轴的一侧观察密封环时的俯视图,具体表示第一侧面的俯视图。另外,图2是从密封环的外周面侧(图1中的0°方向侧)观察图1所示的密封环时的图。进而,图3是图1中的符号III-III间的剖视图,具体是表示以与圆周方向垂直的平面截断图1所示密封环时的剖面形状的图。
另外,在图1~图3以及后述图4以后的仅表示密封环的图中,这些图中所示的符号A1是指密封环的中心轴,符号X是指与密封环的中心轴A1以及密封环的宽度方向平行的方向,符号C是指密封环的圆周方向,符号D是指密封环的径向。另外,符号X1是指密封环的第一侧面侧,符号X2是指密封环的第二侧面侧,符号D1是指密封环的外周侧,符号D2是指密封环的内周侧。
另外,在表示后述图4以后的密封装置的附图中,符号X是指与(直立状态的)密封环的中心轴A1、密封环的宽度方向、轴体的中心轴、以及壳体的轴孔的中心轴平行的方向,符号D是指与(直立状态的)密封环的径向、轴体的径向、以及壳体的轴孔的径向平行的方向。另外,符号X1是指密封环的第一侧面侧、以及环状间隙的X方向的一端侧与另一端侧产生流体压力差时的高压侧,符号X2是指密封环的第二侧面侧、以及环状间隙的X方向的一端侧与另一端侧产生流体压力差时的低压侧。进而,符号D1是指密封环、轴体以及壳体的轴孔的径向的外周侧,符号D2是指密封环、轴体以及壳体的轴孔的径向的内周侧。
图1~图3所示的本实施方式的密封环10A(10)具有:第一侧面20、作为第一侧面20相反侧的侧面的第二侧面30、以及设置在第一侧面20上的第一侧面侧凸部40A(40)。
另外,在密封环10A的圆周方向C的一部分上设置有接口部50。对于接口部50的形状无特别限定,可以适当地选择直角(垂直)接口型、倾斜(斜角)接口型、阶梯(step)接口型等公知的形状,但是,优选采用复合阶梯型(step cut type),以便截断流体(液压油等)向接口部50的间隙部分流通,从而提高密封性。另外,在图1以及图2的示例中,接口部50的形状采用复合阶梯型。另外,从安装操作性的观点来看,一般优选在密封环10A上设置接口部50,但根据需要也可以省略接口部50。
在图1以及图2的示例中,沿着圆周方向C呈离散地(非连续地)形成有三个第一侧面侧凸部40A。另外,如图2所示,从密封环10A的外周面60侧看到的接口部50的形状(形成密封环10A的圆周方向C的两端部的间隙部分的边界线)为以下的阶梯(错层)形状:即,从第二侧面30侧朝向X1方向延伸至密封环10A的宽度方向的中央部后,接着沿圆周方向C延伸,并再次朝向X1方向向第一侧面20侧延伸的阶梯形状。在此,将从第二侧面30侧朝向X1方向延伸至密封环10A的宽度方向中央部位为止的边界线与密封环10A的中心轴A1连接,并且,将与这两条直线垂直相交的方向作为0°。此时,在图1以及图2的示例中,在α=60°的位置上设置有两个第一侧面侧凸部40,在180°的位置上设置有一个第一侧面侧凸部40。另外,角度α可以在例如30°~90°的范围内适当地进行选择。
另外,在图1~图3所示的密封环10A中,第一侧面20以及第二侧面30具有在圆周方向C上连续的错层部22、32。而且,第一侧面20以及第二侧面30以该错层部22、32作为边界线,而划分为密封环10A的外周面60侧的第一区域20A、30A和密封环10A的内周面70侧的第二区域20B、30B的两个区域。上述第一区域20A、30A以及第二区域20B、30B均是平行于与中心轴A1(X方向)垂直的平面的平坦面。而且,相对于中心轴A1,第二区域20B、30B形成为比第一区域20A、30A更向内侧凹陷。另外,在图3所示的密封环10A中,构成错层部22、32的错层面是与X方向平行的面,但错层面也可以是与X方向交叉的锥面。
在图1~图3所示的密封环10A中,第一侧面侧凸部40A设置在第一侧面20的第二区域20B内,其顶端部42比第一区域20A更向外侧(以第一区域20A作为基准为X1方向侧)突出。即,如图1~图3所例示,在本实施方式的密封环10中,第一侧面侧凸部40A的顶端部42与除去该顶端部42之外的第一侧面20的整个面相比,最向第一侧面20的外侧突出。另外,在本申请说明书中,只有无特别说明,在X方向上向密封环靠近的方向是指“内侧”、从密封环远离的方向是指“外侧”。
另外,在本申请说明书中,能够设置在密封环10的第一侧面20以及第二侧面30上的“凸部”是指以下任一部件:即,(1)以朝向密封环10的外侧突出的方式形成,并且,在凸部的根部的径向D两侧部分上具有较之凸部的顶端部形成于密封环10的内侧的平坦面(基底面)这一部件,或者,(2)以朝向密封环10的外侧突出的方式形成,并且,仅在凸部的根部的径向D外周侧部分上具有较之凸部的顶端部形成于密封环10的内侧的平坦面(基底面)这一部件。
例如,图3以及后述图8及图14所示的第一侧面侧凸部40A,在径向D上第一侧面侧凸部40A的两侧部分被基底面(第二区域20B)包围,对于后述图8所示的第二侧面侧凸部46,在径向D上第二侧面侧凸部46的两侧部分被基底面(第二区域30B)包围,对于后述图9所示的第一侧面侧凸部40B,在径向D上第一侧面侧凸部40B的两侧部分被基底面(第一侧面20)包围,对于后述图10所示的第一侧面侧凸部40C,在径向D上第一侧面侧凸部40C的两侧部分被基底面(第二区域20B)包围。另外,这些图所示的第一侧面侧凸部40以及第二侧面侧凸部46均以朝向密封环10的外侧突出的方式形成。另一方面,例如如图3所例示,形成有仅径向D的内周侧部分凹陷的侧面部分(第二区域20B、30B)的第一区域20A、30A不符合本申请说明书中所说的“凸部”。
另外,第一侧面侧凸部40的突出高度H1是指:在将以下说明的基准面SP的高度作为0mm时,与中心轴A1平行的方向(X方向)上的高度(从基准面SP到顶端部42的最顶部的高度)。另外,在决定基准面SP时,首先,假定第一侧面20上未形成有第一侧面侧凸部40。该情况下,当使与中心轴A1(与图3中的X方向平行的方向)垂直的假想平面VP相对于第一侧面20从第一侧面20的外侧相对接近时,将第一侧面20中的包含能够最先与假想平面VP接触的区域、且与径向D平行的平面作为高度为0mm的基准面。例如,在图3的示例中,基准面SP是与第一区域20A呈同一平面的面。
另外,如图3所例示,在本实施方式的密封环10中,第一侧面侧凸部40A的顶端部42与除去该顶端部42之外的第一侧面20的整个面相比,最向第一侧面20的外侧突出。因此,在使用了本实施方式的密封环10的密封装置中,当起动了压送流体的泵时,能够在短时间内发挥流体的密封功能。以下,对能够得到该效果的理由进行说明。
首先,在作为构成密封装置的主要部件且相对旋转的两个部件(轴体以及壳体)中的一部件的周面上所设置的环状槽中安装有密封环的情况下,在环状间隙内的流体的压力差处于十分高的高压差状态下(密封功能被完全发挥时),密封环在环状槽内呈直立的状态。但是,当环状间隙内的流体的压力差为零压差状态或低压差状态时(密封功能基本丧失时),密封环在环状槽内变为或多或少倾斜的状态。因此,若使泵起动时密封环较大地倾斜的话,则密封环从倾斜状态向直立状态变化,同时变得需要更长的时间来发挥密封功能。以下,使用附图对该点进行进一步详细的说明。
图18~图20是使用了现有的密封环的密封装置的一例的模式化剖视图。在此,图18是表示在泵停止的状态下环状间隙内的流体的压力差为零压差状态或低压差状态时(密封功能基本丧失时)的图,图19是表示泵起动后不久时(密封功能正在恢复时)的图,图20是表示环状间隙内的流体的压力差为高压差状态时(密封功能被完全发挥时)的图。
图18~图20所示的密封装置300具备:具有轴孔312的壳体310、配置在轴孔312内且相对于壳体310相对旋转的轴体320、以及安装在环状槽322中的密封环200,其中,环状槽322设置在轴体320的外周面320S上且剖面形状为矩形。该密封环200除了在第一侧面20上未设置第一侧面侧凸部40A这一点之外,是与图1~图3所示的密封环10A具有相同的尺寸和形状(T字形的剖面形状)的部件。另外,环状槽322的侧壁面322H、322L是平行于与轴体320的中心轴(X方向)垂直的平面的平面。进而,在壳体310的内周面310S与轴体320的外周面320S之间形成有环状间隙330。而且,该环状间隙330与环状槽322内的空间连通,并且,环状间隙330的轴体320中心轴的一侧(X1方向侧)与未图示的压送液压油等流体的泵连接。在起动了该泵时,液压油等流体被从环状间隙330的X1方向侧的端部向环状槽322内压送。
在此,在图18所示那样的泵长时间或短时间停止的状态下,在环状间隙330的X1方向侧和X2方向侧,压力差处于零或极低的状态。因此,由于流体的压力实际上也不作用于密封环200的内周面70侧,因此密封环200变为从环状槽322的X1方向侧的侧壁面322H、X2方向侧的侧壁面322L或壳体310的内周面310S分离的状态。在该状态下,密封环200无法发挥密封功能。因此,在该阶段,使用了密封装置300的变速器也无法进行变速控制。
而且,在图19所示那样的泵起动后不久的状态下,首先,从环状间隙330的X1方向侧供给的流体流入环状槽322内。因此,流体压力作用于密封环200的内周面70,密封环200扩径,外周面60开始与壳体310的内周面310S紧贴。另外,同时,流体压力也对密封环200的第一侧面20的第一区域20A、第二区域20B产生作用,密封环200向环状间隙330的X2方向侧移动。由此,密封环200的第二侧面30的第一区域30A和环状槽322的X2方向侧的侧壁面322L之间的间隙减小,在环状间隙330的X1方向侧和X2方向侧产生压力差且压力差开始增大。
最后,如图20所示,在从泵起动起经过了一定时间后的状态下,通过密封环200的外周面60整个与壳体310的内周面310S紧贴,并且,第二侧面30(的第一区域30A)整个面也与侧壁面322L紧贴,由此发挥密封功能。因此,在该阶段,使用了密封装置300的变速器能够进行可靠的变速控制。另外,在该阶段,密封环200在环状槽322内维持完全直立的姿势。
在此,在图18中,密封环200以直立的状态进行描绘,但实际上无法避免相对于径向D或多或少地倾斜的情况。这是因为:流体的压力实际上未作用于密封环200的第一侧面20、第二侧面30、外周面60以及内周面70的任一面上,即,对于密封环200未施加强制使密封环200持续维持一定姿势的外力。
因此,为了在起动泵后从图18所示的未发挥密封功能的状态向图20所示的完全发挥密封功能的状态转移,需要使倾斜的密封环200的姿势恢复为直立状态,并且使密封环200向环状槽322的侧壁面322L以及壳体310的内周面310S移动。因此,若泵起动前的密封环200的倾斜大的话,则从泵起动至充分发挥密封功能为止所需要的时间不得不变长。
另一方面,在本实施方式的密封环10中,在第一侧面20上设置有第一侧面侧凸部40。因此,与除了未设置有第一侧面侧凸部40这一点外具有与本实施方式的密封环10相同的尺寸和形状的现有密封环相比,在泵起动前的状态下,本实施方式的密封环10在环状槽322内能够自由移动的范围被大幅限制。因此,在泵起动前的状态下,能够大幅抑制密封环10较大地倾斜的情况,在泵起动后,至密封环10能够发挥密封功能为止所需的环状槽322内的移动距离也能够进一步变小。因此,能够缩短从泵起动至充分发挥密封功能为止所需要的时间。
此外,在第一侧面20中未设置有第一侧面侧凸部40的部分,由于第一侧面侧凸部40的存在,而第一侧面20与环状槽322的侧壁面322H之间无法无间隙地紧贴。因此,至少在设置了第一侧面侧凸部40的附近处,在环状槽322的侧壁面322H和第一侧面20之间必然能够确保流体可流入的最低限度的空间(在X方向上具有与突出高度H1相当的宽度的空间)。因此,在本实施方式的密封环10中,能够维持流入环状槽322的侧壁面322H和第一侧面20之间的流体的流量必然为超过零的一定量以上。但是,在未设置有第一侧面侧凸部40A的现有密封环中,不能排除环状槽322的侧壁面322H和第一侧面20之间无间隙地紧贴的可能性。因此,也存在流入环状槽322的侧壁面322H和第一侧面20之间的流体的流量为零的情况。因此,在使泵起动后,本实施方式的密封环10的外周面60确实与壳体310的内周面310S紧贴,同时,第二侧面30也确实与环状槽322的侧壁面322L紧贴,从而能够抑制流体漏泄。
接下来,对使用了本实施方式的密封环10的密封装置进行说明。本实施方式的密封环10能够用于以下公知的密封装置中:即,使用了设置有可安装本实施方式的密封环10的环状槽的部件这一密封装置。此时,环状槽既可以设置在轴体的外周面,也可以设置在壳体的内周面。以下,将具备在外周面设有环状槽的轴体的密封装置作为具体例,对本实施方式的密封装置进行说明。
图4~图6是表示本实施方式的密封装置的一例的模式化剖视图,具体是表示使用了图1~图3所示密封环10A的密封装置的一例的图。在此,图4是表示在泵停止的状态下环状间隙内的流体的压力差为零压差状态或低压差状态时的(密封功能基本丧失时)的图,图5是表示泵起动后不久时的(密封功能正在恢复时)的图,图6是表示环状间隙内的流体的压力差为高压差状态时(密封功能被完全发挥时)的图。
图4~图6所示的密封装置100A(100)具备:具有轴孔312的壳体310、配置在轴孔312内且相对于壳体310进行相对旋转的轴体320、以及安装在环状槽322内的本实施方式的密封环10A,其中,环状槽322设置在轴体320的外周面320S上且剖面形状为矩形。该密封装置100A在图18~图20所示的现有密封装置300中除了使用本实施方式的密封环10A来代替现有的密封环200外,是具有相同的尺寸以及构造的装置。
在密封装置100A中,与密封装置300同样地,当从环状间隙330的一端侧(X1方向侧)压送流体时,轴体320的中心轴的一侧(X1方向侧)变为高压侧,另一侧(X2方向侧)变为低压侧。另外,配置在环状槽322内的密封环10A的高压侧的侧面(第一侧面20)上设置有高压侧凸部(第一侧面侧凸部40A),高压侧凸部(第一侧面侧凸部40A)的顶端部42与除顶端部42之外的高压侧侧面(第一侧面20)的整个面相比,最向高压侧突出。
在此,在图4所示那样的泵长时间或短时间停止的状态下,在环状间隙330的X1方向侧和X2方向侧,压力差处于零或极低的状态。该状态下,密封环10A未发挥密封功能。因此,在该阶段,使用了密封装置300的变速器也无法进行变速控制。
另外,在该阶段,流体的压力实际上也未作用于密封环10A的内周面70侧,因此,密封环10A变为也从环状槽322的X1方向侧的侧壁面322H、X2方向侧的侧壁面322L、或壳体310的内周面310S分离的状态。另外,通常在密封环10A的第一侧面侧凸部40A的顶端部42和侧壁面322H之间产生少许间隙的情况较多。但是,即使在如图4所示那样密封环10A最接近高压侧的侧壁面322H的情况下,也仅密封环10A的第一侧面侧凸部40A的顶端部42与侧壁面322H接触,顶端部42以外的第一侧面20无法与侧壁面322H接触。因此,若密封环10A在环状槽322内能够始终维持直立的状态,则与图18~图20所示的密封环200相比,密封环10A在环状槽322内能够自由移动的空间被较小地限制为仅为第一侧面侧凸部40A的突出高度H1的程度。因此,与密封环200相比,在密封环10A的情况下,在起动了泵时,能够使至充分发挥密封功能为止的密封环10A的移动距离更短,而且,即使在泵起动前密封环10A呈倾斜的情况下,修正倾斜所需的角度也能够减小。因此,在本实施方式的密封装置100A中,泵起动时发挥密封功能所需的时间能够缩短。
接下来,在图5所示那样的泵起动后不久的状态下,首先,从环状间隙330的X1方向侧供给的流体流入环状槽322内。因此,流体压力作用于密封环10A的内周面70,密封环10A扩径,外周面60与壳体310的内周面310S开始紧贴。另外,同时,流体压力也对密封环10A的第一侧面20的第一区域20A、第二区域20B产生作用,密封环200向环状间隙330的X2方向侧移动。由此,密封环10A的第二侧面30的第一区域30A与环状槽322的X2方向侧的侧壁面322L之间的间隙减小,在环状间隙330的X1方向侧和X2方向侧产生压力差,且压力差开始增大。
最后,如图6所示,在从泵起动起经过了一定时间后的状态下,密封环10A的外周面60整个与壳体310的内周面310S紧贴,并且,作为低压侧侧面的第二侧面30(的第一区域30A)的整个面也与低压侧的侧壁面322L紧贴,由此发挥密封功能。因此,在该阶段,使用了密封装置100A的变速器能够进行可靠的变速控制。另外,在该阶段,密封环10A在环状槽322内维持呈完全直立的姿势。
另外,图4以及图6中所示的各部件的尺寸的详细情况如下所述。
GW:
环状槽322的宽度GW是与轴体320的中心轴平行的方向(X方向)上的环状槽322的宽度。
SWS:
密封环10的标准宽度SWS是图6中所示的(i)第一基准面SP1和(ii)第二基准面SP2在与密封环10的中心轴平行的方向(X方向)上的距离。在此,(i)第一基准面SP1是指:假定在密封环10的高压侧的侧面(第一侧面20)上未形成高压侧凸部(第一侧面侧凸部40)时,密封环10的高压侧的侧面(第一侧面20)中的、包含能够最先与环状槽322的高压侧的侧壁面322H接触的区域、且与密封环10的径向D呈平行的平面。另外,(ii)第二基准面SP2是指:密封环10的低压侧的侧面(第二侧面30)中的、包含能够最先与环状槽322的低压侧的侧壁面322L接触的区域、且与密封环10的径向D呈平行的平面。
例如,在图6的示例中,第一基准面SP1是与第一区域20A呈同一平面的面,第二基准面SP2是与第一区域30A呈同一平面的面。
另外,图6所示的第一基准面SP1是与图3所示的基准面SP对应的平面,图6所示的高压侧的侧壁面322H是与图3所示的假想平面VP对应的平面。
SWO:
外周面的宽度SWO是与密封环10的中心轴A1呈平行的方向(X方向)上的外周面60的宽度。
SWI:
内周面的宽度SWI是与密封环10的中心轴A1呈平行的方向(X方向)上的内周面70的宽度。
H0:
在将高压侧凸部(第一侧面侧凸部40)的基底面(图6的示例中为第二区域20B)作为高度0mm时的、与密封环10的中心轴A1呈平行的方向(X方向)上的高压侧凸部(第一侧面侧凸部40)的高度。例如,在图6的示例中,H0是指从第二区域20B至顶端部42的最顶部为止的高度。另外,在基底面相对于密封环10的径向D倾斜的情况下,将与X方向平行且通过高压侧凸部(第一侧面侧凸部40)的顶点的直线与基底面交叉的位置设定为高度0mm。另外,在密封环上设置有低压侧凸部(第二侧面侧凸部46)的情况下,也能够以同样的想法求得低压侧凸部(第二侧面侧凸部46)的高度H0。
H1:
高压侧凸部(第一侧面侧凸部40)的突出高度H1是如下高度:即,在将第一基准面SP1设定为高度0mm时的、与密封环10的中心轴A1平行的方向(X方向)上的高压侧凸部(第一侧面侧凸部40)的高度(从第一基准面SP1至顶端部42的最顶部为止的高度)。另外,图6中所示的突出高度H1与图3所示的突出高度H1为相同涵义。另外,在密封环上设置有低压侧凸部(第二侧面侧凸部46)的情况下,也能够以同样的想法求得低压侧凸部(第二侧面侧凸部46)的突出高度H1。
DI:
错层部高度DI是与密封环10的中心轴A1平行的方向(X方向)上的错层部22、32的高度。
CL:
侧隙(side clearance)CL是从环状槽322的宽度GW减去密封环10的标准宽度SWS后的间隙长度。
Z:
最大移动距离Z是从侧隙CL减去高压侧凸部(第一侧面侧凸部40)的突出高度H1后的长度。该最大移动距离Z相当于下述范围:即,在环状槽322内密封环10呈直立的状态下,密封环10在X方向上能够最大限度移动的范围。另外,在第一侧面20上未设置第一侧面侧凸部40的情况下,最大移动距离Z与侧隙CL一致。
另外,在本实施方式的密封装置100中,高压侧凸部(第一侧面侧凸部40)的突出高度H1设定为满足下式(A)。由此,在使用了本实施方式的密封环10的密封装置中,当起动了压送流体的泵时,能够在短时间内发挥流体的密封功能。
·式(A)H1﹥0
另外,在组装本实施方式的密封装置100时,为了能够将密封环10安装于环状槽322中,以满足下式(B)的方式适当地选择X方向的各部件的尺寸即可。这是因为:当不满足下式时,第一侧面侧凸部40成为障碍,从而无法将密封环10***并安装在环状槽322内。另外,突出高度H1更优选小于侧隙CL。
·式(B)CL≥H1
密封环10的各部件的尺寸是根据安装密封环10的环状槽322的尺寸而适当地进行选择,但对于突出高度H1优选超过0mm。在突出高度H1为0mm的情况下,当起动了压送流体的泵时,无法在短时间内发挥流体的密封功能。
另一方面,虽然第一侧面侧凸部40A的高度H0可以适当地选择,但是在第一侧面侧凸部40A的高度H0过高的情况下,当操作密封环10时,第一侧面侧凸部40A变得容易折损。因此,高度H0优选为0.5mm以下。在此,高度H0为0.5mm以下时,突出高度H1优选为0.5mm以下,更优选为0.23mm以下。另外,根据与密封环10的圆周方向C垂直的平面上的剖面形状,优选满足下式(2)~下式(4)。
在此,密封环10如图3(T字型的类型)等所例示那样具有将与径向D呈平行的第二区域20B作为基底面的第一侧面侧凸部40A时,优选满足下式(2)
·式(2)H0=DI+H1≤0.5mm
在此,密封环10的X方向的标准宽度SWS优选设定为1.0mm≤SWS≤2.0mm、错层部22的高度DI优选设定为0.10×SWS≤DI≤0.20×SWS。因此,错层部22的高度DI为0.1mm≤DI≤0.4mm。因此,在该情形下突出高度H1的上限值为0.4mm以下。
另外,密封环10如图9(矩形剖面型的类型)所例示那样具有将无错层部22的第一侧面20作为基底面的第一侧面侧凸部40B时,优选满足下式(3)。因此,在该情形下突出高度H1的上限值为0.5mm以下。
·式(3)H0=H1≤0.5mm
另外,密封环10如图10(内周侧倒梯形型的类型)所例示那样具有将相对于径向D倾斜的第二区域20B作为基底面的第一侧面侧凸部40C时,优选满足下式(4)。
·式(4)H0=DID+H1≤0.5mm
在此,式(4)中DID是指:与图10所示密封环10D的中心轴A1平行的方向(X方向)上的、从第一侧面侧凸部40C的径向D的密封环10D内周侧70侧的根部至第一区域20A为止的高度。在此,DID的下限值是超过0mm的值,因此,在该情形下突出高度H1的上限值小于0.5mm。
另一方面,突出高度H1的下限值与下述形状无关、即与密封环10的圆周方向C垂直的平面上的剖面形状无关,更优选为0.04mm以上。
另外,最大移动距离Z可以适当地进行选择。但是,从将密封环10安装于环状槽322中时能够获得良好的安装性这一观点来看,最大移动距离Z的下限值优选为0.03mm以上。另外,从容易确保侧隙CL为通常范围(0.10mm~0.25mm左右)的观点来看,最大移动距离Z的上限值优选为0.08mm以下。
另外,相对于圆周方向C的突出高度H1也可以在满足式(A)以及式(B)的范围内变动上限值,通常特别优选相对于圆周方向C始终为固定值。由此,容易抑制密封环10的圆周方向C上的不均匀磨损。
接下来,对本实施方式的密封环10以及密封装置100的详细情况及其他实施方式进行说明。
第一侧面侧凸部40既可以如图1及图2所例示沿圆周方向C呈离散地形成有多个,也可以沿圆周方向C连续地形成。
另外,第一侧面侧凸部40沿圆周方向C呈离散地形成有多个时,从抑制密封环10的倾斜的观点来看,其数量只要为至少三个以上即可。但是,从抑制密封环10的第一侧面侧凸部40在环状槽322内的磨损的观点来看,第一侧面侧凸部40的数量优选为四个以上,更优选为六个以上。另外,第一侧面侧凸部40的数量的上限值无特别限定,但实用上优选为十二个以下左右。另外,各第一侧面侧凸部40优选在圆周方向C上呈等间隔或大致等间隔地配置。例如,当第一侧面侧凸部40的数量为三个时,在圆周方向C上相邻的两个第一侧面侧凸部40和中心轴A1所构成的角度适宜为120°±30°以内,当第一侧面侧凸部40的数量为四个时,在圆周方向C上相邻的两个第一侧面侧凸部40和中心轴A1所构成的角度适宜为90°±30°以内。
另外,相比为沿着圆周方向C连续地形成的连续型凸部,第一侧面侧凸部40优选为沿着圆周方向C呈离散地形成有多个的离散型凸部。离散型凸部即使在沿着圆周方向C呈离散地形成的各个第一侧面侧凸部40的顶端部42与环状槽322的X1方向侧的侧壁322H接触的情况下,在该接触部位的圆周方向C的两侧沿着径向D也必定能够确保流体的流路。因此,与连续型凸部相比,在离散型凸部的情况下,从环状间隙330的X1方向侧被压送的流体能够迅速地绕(蔓延)向内周面70侧。因此,即使在环状槽322内密封环10发生倾斜,也能够迅速地使密封环10直立。
另外,在现有的密封环200中,存在第一侧面20的第一区域20A的圆周方向C的整个面与环状槽322的X1方向侧的侧壁面322H接触的情形。因此,与现有的密封环200相比,在设置了离散型凸部作为第一侧面侧凸部40的本实施方式的密封环10的情况下,从环状间隙330的X1方向侧被压送的流体能够迅速地绕(蔓延)向内周面70侧。因此,即使在环状槽322中密封环10发生倾斜,也能够迅速地使密封环10直立。
另外,从容易使倾斜状态的密封环10迅速直立的观点来看,只要至少三个以上的离散型凸部在圆周方向C上呈等间隔或大致等间隔地配置即可。
对于第一侧面侧凸部40的顶端部42的形状无特别限定,优选与圆周方向C垂直的剖面的剖面形状为从图7(A)所例示的圆弧状以及图7(B)所例示的平坦面状中选择的任意一种形状。另外,在图1~图6所示的密封环10A中,顶端部42的形状为与图7(A)相同的圆弧状。此时,关于选择哪一剖面形状,优选以抑制由初始磨损引起的密封环10的X方向的尺寸变化这一观点来决定。
例如,在第一侧面侧凸部40在圆周方向C上呈离散地设置时,特别是第一侧面侧凸部40的个数少时(例如3个~5个左右时),顶端部42和侧壁面322H的接触面积必然变小。因此,由初始磨损引起的密封环10的X方向的尺寸变化容易变大。因此,该情况下,从抑制由初始磨损引起的密封环10的X方向的尺寸变化的观点出发,顶端部42的剖面形状优选为平坦面状、或者曲率半径r相对大的圆弧状。
另外,在第一侧面侧凸部40沿着圆周方向C连续地设置时、或者第一侧面侧凸部40在圆周方向C上呈离散地设置有多个时(例如,6个以上的程度时),顶端部42和侧壁面322H的接触面积必然变大。因此,密封环10和侧壁面322H的摩擦阻力容易变大。因此,该情况下,从抑制摩擦阻力的观点出发,顶端部42的剖面形状优选为圆弧状。
另外,顶端部42的剖面形状为圆弧状时,其曲率半径r可以适当地进行选择。但是,当密封环10的外径在15mm~80mm的范围内、且密封环10的径向D上的密封环10的长度T在1.0mm~2.5mm的范围内时,曲率半径r优选为例如下述(1)或(2)所说明的范围内。首先,(1)如图9所例示,在第一侧面20不具有错层部22而整个面仅由呈同一平面的平面构成时,曲率半径r优选满足r≤(T-0.2)/2的关系。另外,(2)如图3、图8、图10以及图14所例示,在第一侧面20具有错层部22且由第一区域20A和第二区域20B两个平面构成时,曲率半径r优选满足r≤T2/2的关系。在此,T2是径向D上的第二区域20B的长度。另外,从制作密封环10的制造中所使用的金属模的观点来看,曲率半径r优选为0.10mm以上,也可以为0.05mm以上。
另外,对于第一侧面侧凸部40的除去顶端部42之外的主体部44的与圆周方向C垂直的剖面的剖面形状,无特别限定,既可以为如图7(C)所示相对于朝向顶端部42的方向(X1方向)而径向D的宽度始终为固定的形状,也可以为如图7(D)所示相对于朝向顶端部42的方向(X1方向)而径向D的宽度渐渐变窄的形状。另外,从提高第一侧面侧凸部40的耐折损性的观点出发,相比图7(C)所示的实施方式,优选图7(D)所示的实施方式。
本实施方式的密封环10通常特别优选如图3所例示,与圆周方向C垂直的剖面的剖面形状相对于将该剖面形状分成中心轴A1的一侧和另一侧这两部分的径向中心线Dc而呈非对称(非线对称)形状。该情况下,在组装密封装置100时,必须在辨识到密封装置10的第一侧面20侧和第二侧面30侧的不同的基础上将密封环10安装于环状槽322中。因此,在该观点下,与专利文献1、2所例示那样具有相对于径向中心线Dc呈对称(非线对称)的结构的现有密封环相比,本实施方式的密封环10在密封装置100的组装性方面逊色。
但是,也能够印刷记号等、或者采用使密封环10的相对于径向中心线Dc的非对称更加显著的构造,以提高第一侧面20侧和第二侧面30侧的辨识性,从而改善组装性。采用使密封环10的相对于径向中心线Dc的非对称更加显著的构造时,作为第一侧面20以及第二侧面30上所设置的凸部,优选如图3例示的密封环10A所示,仅第一侧面侧凸部40设置在第一侧面20上。换言之,优选第二侧面30上不设置任何的凸部。
另外,虽然非对称性降低,但也可以根据需要在第二侧面30上也设置凸部。但是,在第二侧面30上设置凸部时,凸部的顶端部必须与除去该顶端部之外的第二侧面的整个面中的最向外侧突出的区域(最外周侧区域)处于同一平面,或者较之最外周侧区域存在于内侧。图8是表示本实施方式的密封环的其他例的模式化剖视图,具体是表示在第二侧面30侧上设置有第二侧面侧凸部46的密封环10B(10)的剖视图。
图8所示的密封环10B除了在第二侧面30的第二区域30B上设置有第二侧面侧凸部46这一点外,与图1~图3所例示的密封环10A具有相同的形状和尺寸。第二侧面侧凸部46的剖面形状为:顶端部48为圆弧状,并且,顶端部48与除去顶端部48之外的第二侧面30的整个面中最向外侧突出的第一区域30A(最外周侧区域)处于同一平面。
因此,当环状间隙330内的流体的压力差变为高压差状态时,第二侧面的第一区域30A与环状槽322的低压侧的侧壁面322L呈滑动自如地紧密接触(紧贴),由此发挥密封功能。另外,与此同时,第二侧面侧凸部46的顶端部48与环状槽322的低压侧的侧壁面322L呈滑动自如地紧密接触(紧贴)。该情况下,密封环10B与专利文献2所记载的密封环相同,也能够在发挥密封功能的同时谋求表面压力以及发热量的降低。
另外,在第二侧面30上设置任意的第二侧面侧凸部46时,第二侧面侧凸部46的顶端部48与第二侧面的最向外侧突出的部分(图8的示例中为第一区域30A)处于同一平面、或者较之该部分设置于内侧即可。另外,作为第二侧面侧凸部46的顶端部48以及主体部的形状,可以适当地选择如图7所例示的形状。另外,在图8的示例中,在圆周方向C上呈离散地形成的第一侧面侧凸部40A和在圆周方向C上呈离散地形成的第二侧面侧凸部46配置在圆周方向C的相同的位置上,但也可以配置在不同的位置上。进而,第一侧面侧凸部40A以及第二侧面侧凸部46的数量即可以相同也可以不同。另外,第二侧面侧凸部46也可以在圆周方向C上连续地形成。
另外,关于本实施方式密封环10的除去第一侧面侧凸部40之外的与圆周方向C垂直的剖面的剖面形状,只要在变为高压差状态时能够毫无问题地发挥密封功能,便无特别限定。图9是表示本实施方式的密封环的其他例的模式化剖视图。图9所示的密封环10C(10)的除去第一侧面侧凸部40之外的与圆周方向C垂直的剖面的剖面形状为矩形。即,第一侧面20上未设置错层部22,第二侧面30上也未设置错层部32。另外,第一侧面20上设置有第一侧面侧凸部40B(40)。在该密封环10C中,与中心轴A1呈平行的方向(X方向)上的内周面70的宽度SWI与外周面60的宽度SWO具有相同的长度。
但是,优选如图6所示的密封环10A或图8所示的密封环10B等那样,与中心轴A1呈平行的方向(X方向)上的内周面70的宽度SWI比外周面60的宽度SWO小。该情况下,当变为密封环10发挥了密封功能的状态时,在第二侧面30上形成如第二区域30B那样不与低压侧的侧壁面322L接触的非接触部分。因此,作用于密封环10的表面以及环状槽322的内壁面的流体的压力也分散作用于该非接触部分以及低压侧的侧壁面322L中的与该非接触部分相对的部分上。因此,结果是能够使作用于环状槽322的内壁面的流体的压力相对降低,从而能够减小摩擦阻力。
另外,作为具有使内周面70的宽度SWI比外周面60的宽度SWO小的剖面形状的密封环10,也可以例举出内周侧具有倒梯形的剖面形状的图10所示的密封环10D(10)。在图10所示的密封环10D中,第一侧面20以及第二侧面30的第一区域20A、30A与密封环10A、10B同样地由与径向D呈平行的面构成。但是,第二区域20B、30B形成从第一区域20A、30A的径向D的内周侧端部朝向内周面70向内侧倾斜的锥面。而且,在第一侧面20的第二区域20B中设置有第一侧面侧凸部40C(40)。另外,内周面70的宽度SWI变为比外周面60的宽度SWO小。
关于第一侧面侧凸部40在径向D上的配置位置,只要在密封环10安装于环状槽322中时第一侧面侧凸部40能够与侧壁面322H接触,便无特别限定。但是,优选以下述方式、即顶端部42相对于密封环10的厚度T(径向D的长度)以内周面70侧作为基准(0)而位于0.2T~0.7T左右的范围内这一方式设置第一侧面侧凸部40,更优选以位于0.3T~0.6T左右的范围内的方式设置第一侧面侧凸部40。
在本实施方式的密封环10中,除去第一侧面侧凸部40之外的与圆周方向C垂直的剖面的剖面形状除去接口部50附近,相对于圆周方向C可以始终为固定的形状,也可以为不同的形状。以下使用附图对具有这种结构的密封环10进行说明。
图11~图12是表示本实施方式的密封环的其他例的模式图。在此,图11是密封环的放大俯视图,具体是第一侧面的放大俯视图。另外,图12是图11中的符号XII-XII间的剖视图。
图11所示的本实施方式的密封环10E(10)具有第一部分80和第二部分82,其中,第一部分80和第二部分82的除去第一侧面侧凸部40之外的与圆周方向C垂直的剖面的剖面形状互不相同。而且,第一部分80和第二部分82在圆周方向C上交替配置。在图11的示例中,在从沿圆周方向C配置的多个第一部分80中选择的至少一个以上第一部分80A(80)的第一侧面20上,设置有第一侧面侧凸部40。另外,在图11的示例中,表示了从圆周方向C的一侧(图中的左侧)向另一侧(图中的右侧)依次配置有第二部分82、第一侧面20上未设置第一侧面侧凸部40的第一部分80B(80)、第二部分82、第一侧面20上设置有第一侧面侧凸部40的第一部分80A、第二部分82的状态。
另外,在图11的示例中,第一侧面20上设置有第一侧面侧凸部40的第一部分80A的、与圆周方向C垂直的剖面的剖面形状,与图3所示的密封环10A相同。另外,第一部分80A的剖面结构只要是在第一侧面20上设置有第一侧面侧凸部40,便无特别限定,例如可以适当地选择图10所示的密封环10D的剖面结构等。另外,第一部分80B的剖面结构除了在第一侧面20上未设置第一侧面侧凸部40这一点之外,与第一部分80A相同。进而,在图11的示例中,圆周方向C上的各个第一部分80的长度相同,但也可以不同。在这一点上第二部分82也如此。例如,能够将第一部分80A的长度设定为第一部分80B的长度的三倍。
在图11的示例中,第一侧面侧凸部40设置在第一部分80的第一侧面20上,但也可以设置在第二部分82的第一侧面20上,还可以设置在第一部分80的第一侧面20和第二部分82的第一侧面20双方上。
另外,如图12所示,第二部分82的内周面72A(72)相比第一部分80的内周面70设置在外周侧。因此,在使用了图11以及图12所示的密封环10E的密封装置100中,当使泵起动时,流体在作用于第一部分80的内周面70之前先作用于第二部分82的内周面72上。因此,能够在泵起动后更短的时间内使密封环10E朝向壳体310的内周面310S移动。
另外,在图12所示的密封环10E中,第二部分82的第一侧面20仅由第一区域20A构成,另外,内周面72A形成以第一区域20A的内周侧端部作为起点随着朝向X2方向而朝向D2方向的锥面。另外,第一侧面20以及第二侧面30构成在第一部分80和第二部分82中呈连续的同一平面的面。
第二部分82的剖面结构不限于图12的示例,例如也可以举出图13所示的剖面结构。图13所示的密封环10F(10)、10G(10)是相对于图11以及图12所示的密封环10E除第二部分82的剖面结构不同以外具有相同形状和结构的密封环。在此,在图13(A)所示的密封环10F中,第二部分82的第二侧面30与第一部分80完全不在一个平面上,在第二部分82中省略了错层部32。另外,图13所示的内周面72B(72)以与图12所示的内周面72A相同的角度倾斜,并且,X2方向侧的一端与第二侧面30(第一区域30A)的内周侧的端部一致。另外,在图13(B)所示的密封环10G中,内周面72C(72)由相对于径向中心线Dc呈线对称的两个倾斜角彼此相同的锥面构成,并且具有在内周侧形成凸起的形状。另外,内周面72C的X方向的两端分别与第一区域20A、30A的内周侧的下端部一致。
另外,在图12~图13的示例中,第一部分80具有与图1~图3所示的密封环10A相同的结构,但也能够适当地置换为例如将图8~图10以及后述图14中所例示的密封环10B、10C、10D、10H相对于圆周方向C部分切除后的部分。该情况下,第二部分82的第一侧面20以及第二侧面30可以构成为与置换后的第一部分80的第一侧面20以及第二侧面30分别呈同一平面,也可以构成为分别呈非同一平面。
环状槽322的剖面形状既可以为已描述的矩形,也可以为U字形。即,与轴体320的圆周方向垂直的剖面上的、环状槽322的底壁面322B的底壁面轮郭线,也可以具有圆弧的中心点相比底壁面轮郭线存在于轴体320的径向D的外周侧的圆弧形状。此时,优选如图14所示的密封环10H(10)般,与密封环10H的圆周方向C垂直的剖面上的、内周面70的内周面轮郭线,具有圆弧的中心点相比内周面轮郭线存在于密封环10H的径向D的外周侧的圆弧形状。另外,图14所示的密封环10H是除了内周面70非平坦面而形成剖面U字形的圆弧面这一点之外,与图3所示的密封环10A具有相同的尺寸和形状的密封环。
在图14所示的将环状槽322和密封环10H组合后的密封装置100B(100)的情况下,密封环10的第一侧面20、内周面70以及第二侧面30和环状槽322的侧壁面322H、底壁面322B以及侧壁面322L之间流动的流体容易形成层流,从而流体的流动性得到提高。因此,与图4~图6所示的将环状槽322和密封环10A组合后的密封装置100A相比,在图14所示的将环状槽322和密封环10H组合后的密封装置100B中,在起动了泵时,能够使密封环10H在更短的时间内向壳体310侧移动。另外,从更加有效地发挥这样的效果的观点出发,进一步优选满足下式(5)。
·式(5)Rg≥Rs
在此,式(5)中,Rg表示环状槽322的槽底面轮廓线的曲率半径,Rs表示密封环10H的内周面轮廓线的曲率半径。
在本实施方式的密封环10中,根据需要也可以进一步设置卡合部(环侧卡合部),该卡合部用于相对于设置有安装密封环10用的环状槽322的部件(轴体320或壳体310)将密封环10固定。此时,在从环状槽322的侧壁面322L、侧壁面322H或底壁面322B中选择的至少任一内壁面上,也设置与环侧卡合部对应的卡合部(槽侧卡合部)。
例如,在侧壁面322L、侧壁面322H或底壁面322B的任一内壁面上设置突出部作为槽侧卡合部时,能够设置由与该槽侧卡合部嵌合的凹部构成的环侧卡合部。另外,在侧壁面322L、侧壁面322H或底壁面322B的任一内壁面上设置凹部作为槽侧卡合部时,能够设置由具有与该槽侧卡合部嵌合的形状的突出部构成的环侧卡合部。
在此,为了使由突出部构成的卡合部和由凹部构成的卡合部嵌合从而将密封环10可靠地固定于设置有环状槽322的部件上,由突出部构成的卡合部的突出高度以及由凹部构成的卡合部的深度必须为至少0.6mm以上。这是因为:由突出部构成的卡合部的突出高度以及由凹部构成的卡合部的深度不满0.6mm的话,环侧卡合部和槽侧卡合部的嵌合容易脱离,从而无法将密封环10相对于设置有环状槽322的部件固定。
例如,将由突出部构成的环侧卡合部设置在密封环10的第一侧面10上时,由突出部构成的环侧卡合部的突出高度HE是以第一基准面SP1作为高度0mm而求得。即,由突出部构成的环侧卡合部的突出高度HE是与密封环10的中心轴A1平行的方向(X方向)上的从第一基准面SP1至由突出部构成的环侧卡合部的顶端部为止的距离。
在此,为了使设置于密封环10的第一侧面10的由突出部构成的环侧卡合部能够与设置于环状槽322的侧壁面322H的由凹部构成的槽侧卡合部卡合,如下式(C)所示,标准宽度SWS和突出高度HE之和必须是必定超过环状槽的宽度GW的值。这是因为:当不满足式(C)时,即使由突出部构成的环侧卡合部和由凹部构成的槽侧卡合部暂时卡合,环侧卡合部也容易从槽侧卡合部脱出。
·式(C)GW<HE+SWS
在此,式(C)中,环状槽322的宽度GW是指未设置有由凹部构成的槽侧卡合部的部分的宽度。
另外,仅作为参考而言,第一侧面侧凸部40的突出高度H1满足下式(D)。
·式(D)GW≥H1+SWS
如从式(D)可以明确:第一侧面侧凸部40不是用于与设置有安装密封环10用的环状槽322的部件卡合的部件,另外,不是具有作为由突出部构成的环侧卡合部的功能的部件。另外,突出高度H1更优选满足GW>H1+SWS的关系式。另外,在第一侧面20上除了设置第一侧面侧凸部40之外还设置有由突出部构成的环侧卡合部时,始终为HE>H1。
另外,环侧卡合部以及槽侧卡合部的数量无特别限定,但通常环侧卡合部优选在密封环10上只设置一个,槽侧卡合部也优选在环状槽322上只设置一个。在密封环10上未设置环侧卡合部且在环状槽322中也未设置槽侧卡合部时,环状槽322的侧壁面322L、侧壁面322H以及底壁面322B通常形成为如下的面:即,在圆周方向C整周上不存在凹凸的呈同一平面的面。
另外,在本实施方式的密封装置100中,通过使用在第一侧面20上设置有第一侧面侧凸部40的本实施方式的密封环10,能够在泵起动时在短时间内发挥流体的密封功能。但是,为了获得同样的效果,也可以代替本实施方式的密封环10,而将第一侧面20上不具有第一侧面侧凸部40的密封环和与第一侧面侧凸部40实质上具有同等功能的垫圈组合加以使用。
图15以及图16是表示本实施方式的密封装置的变形例的模式化剖视图。图15所示的密封装置102A(102)具有下述结构:即,在图18~图20所示的现有密封装置300中于密封环200的第一侧面20和侧壁面322H之间进一步配置有垫圈210。在此,垫圈210被配置在第一侧面20的第二区域20B和侧壁面322H之间,与轴体320的中心轴平行的方向(X方向)的最大长度SPW设定为超过错层部22的错层部高度DI的值。换言之,垫圈210的最大长度SPW设定为下述值:即,在垫圈210于环状槽322内直立的状态下,能够维持密封环200的第一侧面20和环状槽322的侧壁面322H之间必定呈分离的状态的值。因此,垫圈210能够发挥与本实施方式的密封环10的第一侧面20上所设置的第一侧面侧凸部40实质上相同的功能。另外,作为垫圈210,只要能够发挥与第一侧面侧凸部40实质上相同的功能,便可以利用各种部件,例如可以利用O型密封圈或线圈膨胀器(coil expander)等。
另外,为了抑制垫圈210相对于径向D的错位,优选在密封环200的第一侧面20上设置凹部。例如,如图16所示的密封装置102B(102)那样,可以在第一侧面20的第二区域20B中设置凹部20C。此时,垫圈210的最大长度SPW设定为超过错层部高度DI和凹部20C的深度DC的合计长度的值。另外,除了上述点之外,图16所示的密封装置102B是与图15所示的密封装置102A具有相同的构成的装置。
本实施方式的密封环10的构成材料无特别限定,优选使用例如聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)等、以及聚四氟乙烯(PTFE)、改性聚四氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)等氟类树脂等的树脂材料,或者在这些树脂材料中填充了碳粉、增强纤维、固体润滑剂等添加剂的材料。密封环10的构成材料的机械性能无特别限定,但优选杨氏模量低的材料。在使用了由杨氏模量低的材料构成的密封环10的密封装置100中,由于密封环10的追随性变高,因此,在使泵起动时容易在更短的时间内发挥密封功能。
另外,本实施方式的密封装置10的制造方法无特别限定,在作为密封环10的构成材料而使用了PEEK、PPS、PI等热塑性树脂时,优选通过注射模塑成形来制造密封环10。另外,在作为密封环10的构成材料而使用了氟树脂时,可以通过在将原材料挤压成形后进行机械加工从而制造密封环10。另外,作为本实施方式的密封装置100、102中使用的流体,只要是公知的液体,便可以利用任意液体,一般使用液压油。
本实施方式的密封环10以及密封装置100的用途无特别限定,但适宜使用于要求在起动了泵时于短时间内发挥密封功能的用途中。作为代表例,可以举出采用了怠速熄火的汽车的变速器。但是,毋庸置疑,除了这样的用途之外,只要是要求于短时间内发挥流体的密封功能的用途,均适宜使用本实施方式的密封环10以及密封装置100。
另外,在出于安装于壳体310侧设置的环状槽322内的目的而使用本实施方式的密封环10时,本申请说明书中所记载的内周侧的尺寸形状等的说明可以替换读作外周侧的尺寸形状等,另外,本申请说明书中记载的外周侧的尺寸形状等的说明可以替换读作内周侧的尺寸形状等。
实施例
以下列举实施例对本发明进行说明,但本发明并不仅限于以下说明的实施例。
〈密封环的评价〉
各实施例、比较例的密封环的评价中使用了图17所示的试验机400。该试验机400是模拟密封装置100A、102、300的试验机。试验机400的主要部分包括:相当于壳体310的圆筒部件410和相当于轴体320的复合圆盘部件420。在此,复合圆盘部件420由两个圆盘420A和比圆盘420A直径小且挟持在两个圆盘420A之间的圆盘420B构成。这三个圆盘420A、420B在径向的中央部上设置有未图示的轴孔,通过该轴孔与未图示的发动机上所联结的旋转轴相连接。另外,在图17的示例中,作为密封环,例示了图3所示的本实施方式的密封环10A,但在实际的试验中,对每一试验使用了各实施例以及比较例的密封环。
在复合圆盘部件420的外周,形成有以圆盘420A的侧面作为侧壁面422H、422L、且以圆盘420B的外周面作为底壁面422B的环状槽422。该环状槽422相当于密封装置100A、102、300中的环状槽322。而且,在圆筒部件410和复合圆盘部件420之间形成有环状间隙430。
另外,隔着环状槽422的环状间隙430的一侧(X1方向侧)和另一侧(X2方向侧)分别经由未图示的压力调节阀或三通阀等与液压泵以及油箱连接。而且,利用未图示的液压传感器,能够对环状槽422测定环状间隙430的一侧(X1方向侧)的液压S1和另一侧(X2方向侧)的液压S2。另外,根据这些液压S1、S2(实测值),同时能够得到压差ΔS(=S1-S2、实测值)。
在此,在起动了液压泵后至发挥液压油的密封功能为止的时间(到达时间),按以下顺序进行了测定。
首先,如图17(A)所示,将与环状间隙430的X2方向侧连接的未图示的液压泵的液压P2(设定值)调整为0.1MPa后,从环状间隙430的另一侧(X2方向侧)供给液压油,使密封环移动,直至密封环的第一侧面20的至少任意部分(在图17(A)的示例中为第一侧面侧凸部40A的顶端部42)与侧壁面422H接触。接着,调整液压P2(设定值)为0.02MPa,并待机10秒~15秒,直至环状间隙430的一侧(X1方向侧)的密封环附近的液压S1(实测值)变为0.02MPa为止,即,压差ΔS(实测值)=0为止。在该待机期间,环状间隙430的另一侧(X2方向侧)的密封环附近的液压S2(实测值)维持为0.02MPa。
在变为压差ΔS(实测值)=0时,以0.01秒的间隔开始压差ΔS(实测值)以及液压S2(实测值)的测定,同时也开始向数据记录器进行记录。另外,数据记录器的液压以及压差的数据利用电压进行记录。从压差ΔS(实测值)、液压S2(实测值)的测定开始起经过0.5秒~1秒左右后,将与环状间隙430的X1方向侧连接的未图示的液压泵的液压P1(设定值)设定为0.3MPa,并供给液压油。使时间推迟0.5秒~1秒左右后运转液压泵的目的,是为了在数据记录器中准确地记录液压传感器的压差ΔS(实测值)为零的数据。由此,如图17(B)所例示,密封环的第二侧面30与侧壁面422L紧贴,并且,外周面60与圆筒部件410的内周面410S紧贴,由此,密封环发挥液压油的密封功能。同时,压差ΔS(实测值)超过0而上升。根据数据记录器的记录,求出了压差ΔS(实测值)达到0.05MPa以及0.10MPa为止的时间。
在此,当测定到达时间时,在数据记录器所记录的数据中,将压差ΔS(实测值)上升且不足“0(零)”MPa的数值消失的最终时刻的经过时间作为基准时间(0秒)。而且,将从基准时间开始至压差ΔS(实测值)数据不足“0.05”MPa的数据消失的时刻为止的期间作为压差ΔS=0.05MPa时的到达时间、将从基准时间开始至压差ΔS(实测值)数据不足“0.10”MPa的数据消失的时刻为止的期间作为压差ΔS=0.10MPa时的到达时间而求出。另外,对于压差ΔS(实测值)数据,将小数点第三位四舍五入。
另外,在测定到达时间时,对各实施例以及各比较例进行五次测定并求出平均值。
另外,除密封环外,试验条件的详细情况如下所述。
(1)液压油(流体)
·液压油的油种类:自动变速器油(ATF)
·油温:80℃
(2)圆筒部件410(模拟壳体310的部件)
·材料:JIS S45C
·轴孔内径:55mm
·轴孔的内周面410S的算术平均粗糙度Ra:0.3μm
(3)复合圆盘部件420(模拟轴体320的部件)
·材料:JIS S45C
·外径(圆盘420A的外径):54.4mm
·底壁面422B的外径(圆盘420B的外径):50.5mm
·环状槽422的侧壁面422L、422H的算术平均粗糙度Ra:0.3μm
·环状槽422的宽度GW(圆盘420B的厚度):参照表4
(4)其他
·侧隙CL:参照表4
·最大移动距离Z:参照表4
另外,在汽车的变速器等中使用的一般的密封装置100中,侧隙CL通常多采用在0.10mm~0.25mm左右的范围,优选在0.10mm~0.20mm的范围。
〈密封环〉
在表1~表3中示出评价中使用的密封环的尺寸以及形状的详细情况。另外,表1~表3所示以外的密封环的尺寸、形状以及材质等详细情况如下所述。
·材质:PEEK材
·外径:55mm
·厚度:1.8mm(实施例7中为第一部分80的厚度)
·第一区域20A、30A部分的厚度:0.7mm(实施例7中为第一部分80的厚度)
·接口部50的形状:复合阶梯型
·以与模拟壳体310的圆筒部件410的内周面410S紧贴的方式配置了密封环时的接口部50的间隙:0.5mm
另外,比较例3使用了图21所示的密封环202。相对于图18所示的密封环200,该密封环202具有如下的左右对称的剖面结构:即,在第一侧面20上设置有顶端部42与第一区域20A呈同一平面的第一侧面侧凸部40D(40)、且在第二侧面30上设置有顶端部48与第一区域30A呈同一平面的第二侧面侧凸部46这一左右对称的剖面结构。
另外,关于在第一侧面20上设置有第一侧面侧凸部40的各实施例以及比较例的密封环,是将第一侧面侧凸部40如图1所例示在圆周方向C上呈离散地设置有三个。另外,除了实施例7外,设置于接口部50的两侧的两个第一侧面侧凸部40的配置角度α为60°。另外,对于在第二侧面30上设置有第二侧面侧凸部46的各实施例及比较例的密封环,也将第二侧面侧凸部46在圆周方向C上呈离散地设置有三个,第二侧面侧凸部46的配置角度也设定为与第一侧面侧凸部40相同。
进而,在实施例7的密封环中,在与中心轴A1平行的方向(X方向)上,第二部分82的内周面72和外周面60形成的角度设定为30°。进而,设置有第一侧面侧凸部40的第一部分80A、未设置第一侧面侧凸部40的第一部分80B、以及第二部分82在圆周方向C上的长度,在利用以中心轴A1作为顶点时的圆周方向C的展开角换算下为35°:35°:10°。第一侧面侧凸部40在圆周方向C上呈离散地设置有三个。另外,设置于接口部50的两侧的两个第一侧面侧凸部40的配置角度α设定为45°,剩余一个第一侧面侧凸部40的配置角度与图1所示的情形相同为180°。
〈评价结果〉
评价结果表示于表5。另外,表5中所示的密封性评价、安装性评价以及凸部耐折损性评价的评价标准如下所述。
-密封性评价-
密封性是将ΔS=0.10MPa时的比较例1的液压油压差到达时间设定为100,对ΔS=0.10MPa时的各实施例及比较例的液压油压差到达时间比按以下标准进行了评价。
A:液压油压差到达时间比为80以下
B:液压油压差到达时间比超过80且为90以下
C:液压油压差到达时间比超过90且为100以下
D:液压油压差到达时间比超过100
-安装性评价-
对于各实施例以及比较例的最大移动距离Z,按以下标准进行了评价。
A:0.10mm≤Z<0.20mm
B:0.03mm≤Z<0.10mm
C:0mm<Z<0.03mm
D:0.20mm≤Z或Z=0mm
-凸部耐折损性评价-
对于各实施例以及比较例的第一侧面侧凸部40的凸部高度H0,按以下标准进行了评价。
A:0mm<Z≤0.25mm
B:0.25mm<Z≤0.50mm
C:0.50mm<Z
另外,作为参考,在图22中表示对各实施例及比较例中的相对于最大移动距离Z的液压油压差到达时间比进行了描绘的图表。如从图22中明确可知,相对于比较例的密封环,实施例的密封环均能够缩短液压油压差到达时间比。
【表1】
【表2】
【表3】
【表4】
【表5】
Claims (19)
1.一种密封环,其特征在于,具有:
第一侧面、
作为所述第一侧面相反侧的侧面的第二侧面、以及
设置在所述第一侧面上的第一侧面侧凸部;
所述第一侧面侧凸部的顶端部与除去所述顶端部之外的所述第一侧面的整个面相比,最向所述第一侧面的外侧突出。
2.根据权利要求1所述的密封环,其特征在于,
所述第一侧面侧凸部在圆周方向上呈离散地形成有三个以上。
3.根据权利要求1或2所述的密封环,其特征在于,
所述第一侧面侧凸部的顶端部的、与圆周方向垂直的剖面的剖面形状,为从圆弧状和平坦面状中选择的任一形状。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的密封环,其特征在于,
与圆周方向垂直的剖面的剖面形状相对于将该剖面形状分为中心轴的一侧和另一侧这两部分的径向中心线呈非对称。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的密封环,其特征在于,
作为设置于所述第一侧面以及所述第二侧面上的凸部,仅所述第一侧面侧凸部设置在所述第一侧面上。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的密封环,其特征在于,
与中心轴呈平行的方向上的内周面的宽度比外周面的宽度小。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的密封环,其特征在于,
所述第一侧面侧凸部的高度H0为0.5mm以下。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的密封环,其特征在于,
在假定所述第一侧面上未形成有所述第一侧面侧凸部的情况下,当将以下的平面作为高度0mm时,相对于所述平面的所述第一侧面侧凸部的突出高度H1超过0mm且为0.5mm以下,其中,上述以下的平面是指:当使与中心轴垂直相交的假想平面相对于所述第一侧面从所述第一侧面的外侧相对接近时,所述第一侧面中的包含能够最先与所述假想平面接触的区域、且与径向呈平行的平面。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的密封环,其特征在于,
所述密封环包含第一部分和第二部分,该第一部分和第二部分的除去所述第一侧面侧凸部之外的与圆周方向垂直的剖面的剖面形状互不相同;
所述第一部分和所述第二部分在圆周方向上交替配置;
所述第二部分的内周面相比所述第一部分的内周面设置于外周侧。
10.一种密封装置,具备:具有轴孔的壳体、配置在所述轴孔内且相对于所述壳体进行相对旋转的轴体、以及安装在所述轴体的外周面上所设置的环状槽内且将所述轴体和所述壳体之间的环状间隙密封的密封环,在流体被压送至所述环状间隙中时,所述轴体的中心轴的一侧变为高压侧、另一侧变为低压侧,
所述密封装置的特征在于,
在所述密封环的所述高压侧的侧面上设置有高压侧凸部,
并且,所述高压侧凸部的顶端部与除去所述顶端部之外的所述高压侧的侧面整个面相比,最向所述高压侧突出。
11.根据权利要求10所述的密封装置,其特征在于,
所述高压侧凸部在所述密封环的圆周方向上呈离散地形成有三个以上。
12.根据权利要求10或11所述的密封装置,其特征在于,
所述高压侧凸部的顶端部的、与所述密封环的圆周方向垂直的剖面的剖面形状,为从圆弧状和平坦面状中选择的任一形状。
13.根据权利要求10~12中任一项所述的密封装置,其特征在于,
与所述密封环的圆周方向垂直的剖面的剖面形状相对于将该剖面形状分为所述密封环的中心轴的一侧和另一侧这两部分的径向中心线呈非对称。
14.根据权利要求10~13中任一项所述的密封装置,其特征在于,
作为设置于所述密封环的侧面上的凸部,仅所述高压侧凸部设置在所述高压侧的侧面上。
15.根据权利要求10~14中任一项所述的密封装置,其特征在于,
与所述密封环的中心轴呈平行的方向上的内周面的宽度比外周面的宽度小。
16.根据权利要求10~15中任一项所述的密封装置,其特征在于,
所述高压侧凸部的高度H0为0.5mm以下。
17.根据权利要求10~16中任一项所述的密封装置,其特征在于,
在假定所述密封环的所述高压侧的侧面上未形成有所述高压侧凸部的情况下,当将以下的平面作为高度0mm时,相对于所述平面的所述高压侧凸部的突出高度H1超过0mm且为0.5mm以下,其中,上述以下的平面是指:所述密封环的所述高压侧的侧面中的、包含能够最先与所述环状槽的所述高压侧的侧壁面接触的区域且与所述密封环的径向呈平行的平面。
18.根据权利要求10~17中任一项所述的密封装置,其特征在于,
所述密封环包含第一部分和第二部分,该第一部分和第二部分的除去所述高压侧凸部之外的与所述密封环的圆周方向垂直的剖面的剖面形状互不相同;
所述第一部分和所述第二部分在所述密封环的圆周方向上交替配置;
所述第二部分的内周面相比所述第一部分的内周面设置于所述密封环的径向的外周侧。
19.根据权利要求10~18中任一项所述的密封装置,其特征在于,
与所述密封环的圆周方向垂直的剖面上的所述密封环的内周面的内周面轮廓线具有圆弧形状,该圆弧形状是圆弧的中心点相比所述内周面轮廓线存在于所述密封环的径向的外周侧的形状;
与所述轴体的圆周方向垂直的剖面上的所述环状槽的底壁面的底壁面轮廓线具有圆弧形状,并且满足下式(1),其中该圆弧形状是圆弧的中心点相比所述底壁面轮廓线存在于所述轴体的径向的外周侧的形状,
·式(1) Rg≥Rs
在所述式(1)中,Rg表示所述环状槽的所述槽底面轮廓线的曲率半径,Rs表示所述密封环的所述内周面轮廓线的曲率半径。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2017/010032 WO2018167828A1 (ja) | 2017-03-13 | 2017-03-13 | シールリングおよび密封装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109073084A true CN109073084A (zh) | 2018-12-21 |
Family
ID=60205982
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201780002081.0A Pending CN109073084A (zh) | 2017-03-13 | 2017-03-13 | 密封环以及密封装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10760687B2 (zh) |
EP (1) | EP3401578B1 (zh) |
JP (1) | JP6223633B1 (zh) |
CN (1) | CN109073084A (zh) |
WO (1) | WO2018167828A1 (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109973653A (zh) * | 2019-04-28 | 2019-07-05 | 四川省星船城水泥股份有限公司 | 一种立磨选粉机的密封结构及立磨选粉机 |
CN114072602A (zh) * | 2019-07-12 | 2022-02-18 | Nok株式会社 | 密封环 |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6857100B2 (ja) * | 2017-07-31 | 2021-04-14 | Nok株式会社 | 密封装置 |
JP7325032B2 (ja) * | 2018-12-28 | 2023-08-14 | 株式会社ソミックマネージメントホールディングス | シール体およびロータリダンパ |
US11085315B2 (en) * | 2019-07-09 | 2021-08-10 | General Electric Company | Turbine engine with a seal |
JP7147710B2 (ja) | 2019-08-01 | 2022-10-05 | 株式会社デンソー | シールリング、弁装置 |
Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1934396U (de) * | 1964-02-14 | 1966-03-10 | Goetzewerke | Dichtungsring mit gleitmittelhaltenden laufflaechennuten. |
US3887198A (en) * | 1973-10-26 | 1975-06-03 | Caterpillar Tractor Co | Pressure balanced ring seal |
EP0152938A2 (de) * | 1984-02-21 | 1985-08-28 | Martin Merkel GmbH & Co. KG | Kolben- oder Stangendichtring |
JPH0484864U (zh) * | 1990-11-29 | 1992-07-23 | ||
CN1197172A (zh) * | 1997-04-22 | 1998-10-28 | 株式会社理研 | 密封圈 |
US20060038355A1 (en) * | 2002-07-26 | 2006-02-23 | Shinya Nakaoka | Seal ring |
JP2006112548A (ja) * | 2004-10-15 | 2006-04-27 | Nok Corp | シールリング |
CN1768224A (zh) * | 2003-04-02 | 2006-05-03 | 株式会社理研 | 密封环 |
CN101230923A (zh) * | 2007-01-23 | 2008-07-30 | 通用汽车环球科技运作公司 | 具有内唇的环形密封 |
JP2008275052A (ja) * | 2007-04-27 | 2008-11-13 | Nok Corp | シールリング |
CN101501375A (zh) * | 2006-06-21 | 2009-08-05 | 特瑞堡密封***德国有限公司 | 密封件和密封装置 |
JP2012247048A (ja) * | 2011-05-31 | 2012-12-13 | Nok Corp | シールリング |
CN104246324A (zh) * | 2012-04-24 | 2014-12-24 | Zf腓德烈斯哈芬股份公司 | 内张紧的矩形环 |
WO2016052595A1 (ja) * | 2014-10-01 | 2016-04-07 | Ntn株式会社 | シールリング |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2417828A (en) * | 1943-04-21 | 1947-03-25 | Joseph F Joy | Fluid seal |
US2684262A (en) | 1949-04-15 | 1954-07-20 | Johns Manville | Machinery packing |
JPH041409Y2 (zh) | 1986-08-18 | 1992-01-17 | ||
FR2644217A1 (fr) * | 1989-03-07 | 1990-09-14 | Procal | Joint d'etancheite statique |
US20040173976A1 (en) * | 2001-04-18 | 2004-09-09 | Boggs Todd C. | Resilient seal with axial protrusions |
AU2003241928A1 (en) * | 2002-05-29 | 2003-12-12 | Nok Corporation | Seal ring |
US6722660B2 (en) * | 2002-06-27 | 2004-04-20 | Federal-Mogul World Wide, Inc. | Molded gasket |
DE102006040487B3 (de) * | 2006-08-30 | 2007-11-08 | Lucas Automotive Gmbh | Dichtelement für einen Bremszylinder einer Fahrzeugbremsanlage |
JP5049993B2 (ja) | 2009-03-19 | 2012-10-17 | 三菱電線工業株式会社 | シール材 |
CN108884940B (zh) * | 2016-09-30 | 2020-05-05 | 帝伯爱尔株式会社 | 密封环 |
-
2017
- 2017-03-13 WO PCT/JP2017/010032 patent/WO2018167828A1/ja unknown
- 2017-03-13 US US15/742,451 patent/US10760687B2/en active Active
- 2017-03-13 JP JP2017517371A patent/JP6223633B1/ja active Active
- 2017-03-13 EP EP17812299.0A patent/EP3401578B1/en active Active
- 2017-03-13 CN CN201780002081.0A patent/CN109073084A/zh active Pending
Patent Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1934396U (de) * | 1964-02-14 | 1966-03-10 | Goetzewerke | Dichtungsring mit gleitmittelhaltenden laufflaechennuten. |
US3887198A (en) * | 1973-10-26 | 1975-06-03 | Caterpillar Tractor Co | Pressure balanced ring seal |
EP0152938A2 (de) * | 1984-02-21 | 1985-08-28 | Martin Merkel GmbH & Co. KG | Kolben- oder Stangendichtring |
JPH0484864U (zh) * | 1990-11-29 | 1992-07-23 | ||
CN1197172A (zh) * | 1997-04-22 | 1998-10-28 | 株式会社理研 | 密封圈 |
US20060038355A1 (en) * | 2002-07-26 | 2006-02-23 | Shinya Nakaoka | Seal ring |
CN1768224A (zh) * | 2003-04-02 | 2006-05-03 | 株式会社理研 | 密封环 |
JP2006112548A (ja) * | 2004-10-15 | 2006-04-27 | Nok Corp | シールリング |
CN101501375A (zh) * | 2006-06-21 | 2009-08-05 | 特瑞堡密封***德国有限公司 | 密封件和密封装置 |
CN101230923A (zh) * | 2007-01-23 | 2008-07-30 | 通用汽车环球科技运作公司 | 具有内唇的环形密封 |
JP2008275052A (ja) * | 2007-04-27 | 2008-11-13 | Nok Corp | シールリング |
JP2012247048A (ja) * | 2011-05-31 | 2012-12-13 | Nok Corp | シールリング |
CN104246324A (zh) * | 2012-04-24 | 2014-12-24 | Zf腓德烈斯哈芬股份公司 | 内张紧的矩形环 |
WO2016052595A1 (ja) * | 2014-10-01 | 2016-04-07 | Ntn株式会社 | シールリング |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109973653A (zh) * | 2019-04-28 | 2019-07-05 | 四川省星船城水泥股份有限公司 | 一种立磨选粉机的密封结构及立磨选粉机 |
CN114072602A (zh) * | 2019-07-12 | 2022-02-18 | Nok株式会社 | 密封环 |
CN114072602B (zh) * | 2019-07-12 | 2024-04-05 | Nok株式会社 | 密封环 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US10760687B2 (en) | 2020-09-01 |
WO2018167828A1 (ja) | 2018-09-20 |
EP3401578A4 (en) | 2018-11-14 |
EP3401578A1 (en) | 2018-11-14 |
US20190085981A1 (en) | 2019-03-21 |
JPWO2018167828A1 (ja) | 2019-03-22 |
JP6223633B1 (ja) | 2017-11-01 |
EP3401578B1 (en) | 2020-06-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109073084A (zh) | 密封环以及密封装置 | |
CN202327105U (zh) | 定锥度型波形曲面机械密封装置 | |
CN105683633B (zh) | 密封圈 | |
CN104169622B (zh) | 滑动部件 | |
US4501431A (en) | Composite teflon helix seal | |
CN101469771B (zh) | 一种可双向旋转的阶梯圆弧槽机械密封端面 | |
CN107076305B (zh) | 密封装置 | |
US7654536B2 (en) | Seal ring | |
US11320051B2 (en) | Seal ring | |
CN106122482B (zh) | 一种低泄漏非接触机械密封端面结构 | |
CN106015571A (zh) | 一种具有仿枫叶形槽的机械密封环 | |
JP4638296B2 (ja) | 流体動圧軸受 | |
CN104185756A (zh) | 滑动部件 | |
CN107532720A (zh) | 密封圈 | |
JP6687162B2 (ja) | シールリング | |
KR20180114188A (ko) | 압축 오일 제어 피스톤 링 (compression oil control piston ring) | |
CN207687346U (zh) | 密封环 | |
CN202348954U (zh) | 改良结构的流体动压轴承及流体动压转轴 | |
CN108291647A (zh) | 轴和密封构造 | |
CN105402411A (zh) | 密封环以及带有该密封环的机械密封装置 | |
CN201428801Y (zh) | 机械密封装置 | |
CN201149090Y (zh) | 一种可双向旋转的阶梯圆弧槽机械密封端面 | |
CN207333714U (zh) | 龟背状织构形状的仿贝壳型槽液体润滑机械密封结构 | |
CN111473115A (zh) | 一种带有副堰区的机械密封端面结构 | |
CN107366748B (zh) | 一种vw机械密封端面结构 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20181221 |