JP7387238B2 - 摺動部材 - Google Patents
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Description
摺動面にて互いに相対摺動する一対の摺動部材であって,
少なくとも一方の前記摺動面は,ランド部に囲まれた負圧発生機構と,
前記摺動面内に配設されるとともに前記負圧発生機構から分岐する第1分岐部と,を備えることを特徴としている。
この特徴によれば,負圧発生機構内は圧力低下によりキャビテーションが発生して,流体が気化するので,粘性の小さい気体との摺動が支配的となり,摺動トルクを低減することができる。また,負圧発生機構内の負圧によって漏れ側から摺動面内に流体を吸い込むポンピング作用が得られるので,漏れを極めて小さくできる。さらに,第1分岐部におけるくさび効果によって正圧を発生して摺動面を流体潤滑状態に保つことができる。従来技術のように正圧発生機構と負圧発生機構を別個に設けることなく,一つの負圧発生機構によって,摺動トルクの低減及び密封性の向上という相反する性能を向上することができるので小形化が可能となる。
前記摺動面内に配設されるとともに前記第1分岐部から分岐する第2分岐部をさらに備えることを特徴としている。
この特徴によれば,第1分岐部がさらに第2分岐部によって分岐するので,両回転機器に容易に適用できる。
前記第1分岐部は,隣接する前記第1分岐部と周方向に重なる重なり部を備えることを特徴としている。
この特徴によれば,第1分岐部は,隣接する第1分岐部と周方向に重なる重なり部を有するので,高い正圧を発する第1分岐部から負圧発生機構への漏れ流れを規制して,第1分岐部が発生する高い正圧の利用効率を高め,摺動面を流体潤滑状態に維持することができる。
前記第2分岐部は,隣接する前記第1分岐部と周方向に重なる重なり部を備えることを特徴としている。
この特徴によれば,第2分岐部は,隣接する第1分岐部と周方向に重なる重なり部を有するので,高い正圧を発する第2分岐部から負圧発生機構への漏れ流れを規制して,第2分岐部が発生する高い正圧の利用効率を高め,摺動面を流体潤滑状態に維持することができる。
少なくとも前記負圧発生機構は,前記負圧発生機構から前記第1分岐部へ向かうガイドグルーブを備えることを特徴としている。
この特徴によれば,少なくとも負圧発生機構の底部を流れる流体をガイドグルーブにより所望の方向へ導くことができる。
時計方向に延設される前記第1分岐部及び反時計方向に延設される前記第1分岐部を備えることを特徴としている。
この特徴によれば,時計方向に延設される第1分岐部及び反時計方向に延設される第1分岐部を備えるので,両回転機器に容易に適用できる。
前記第1分岐部の端部は先細りの溝部であることを特徴としている。
この特徴によれば,第1分岐部を流れる液体は,端部の先細りの溝部により絞られて圧力が上昇するので,摺動面に液膜を介在させた流体潤滑状態とすることにより摺動トルクを低減できる。
時計方向に延設される前記第2分岐部及び反時計方向に延設される前記第2分岐部を備えることを特徴としている。
この特徴によれば,時計方向に延設される第2分岐部及び反時計方向に延設される第2分岐部を備えるので,両回転機器に容易に適用できる。
前記第2分岐部は先細りの溝部であることを特徴としている。
この特徴によれば,第2分岐部を流れる液体は,先細りの溝部により絞られて圧力が上昇するので,摺動面に液膜を介在させた流体潤滑状態とすることにより摺動トルクを低減できる。
前記負圧発生機構の周方向の中心と回転中心とを結ぶ径方向軸に対して,前記第1分岐部及び前記第2分岐部は対称に配設されることを特徴としている。
この特徴によれば,分岐部は,径方向軸に対して対称に配設されているので,正回転,逆回転に関わらず流体潤滑効果及びポンピング効果を発揮することができる。
前記負圧発生機構は,前記摺動面に複数配設されることを特徴としている。
この特徴によれば,摺動面の大きさに応じて,負圧発生機構及び分岐部を最適に配置することができる。
被密封流体側に連通する流体導入溝と,一端が前記流体導入溝に連通するとともに他端がランド部によって囲まれる動圧発生機構と,ランド部内に設けられるとともに前記流体導入溝に連通する開放溝と,をさらに備えることを特徴としている。
この特徴によれば,摺動面は,流体導入溝から流体が供給されるので,起動時などの低速回転状態において流体潤滑状態が十分でないときであっても,流体導入溝から供給される流体によって,摺動面Sの潤滑することができるとともに,動圧発生機構が流体導入溝から取り入れた流体をくさび効果により大きな正圧を発生して,摺動面を流体潤滑状態に保つことができる。
時計方向に延設される前記動圧発生機構及び反時計方向に延設される前記動圧発生機構を備えることを特徴とするとしている。
この特徴によれば,時計方向に延設される動圧発生機構及び反時計方向に延設される動圧発生機構によって,回転方向に関係なく確実に大きな正圧を発生して,摺動面を流体潤滑状態に保つことができる。
前記動圧発生機構は前記流体導入溝に対し対称に配置されること特徴としている。
この特徴によれば,動圧発生機構は流体導入溝に対し対称に配置されているので,正回転,逆回転に関わらず流体潤滑効果及びポンピング効果を発揮することができる。
1.負圧発生機構41はその内部にキャビテーションが発生するので,負圧発生機構41内では粘性の小さい気体による摩擦が支配的となり,従来の液体による流体潤滑に比べ摺動トルクを低減することができる。
2.負圧発生機構41内は負圧となるので,漏れ側から負圧発生機構41内に流体を吸い込むポンピング作用が生じ,漏れを極めて小さくできる。
3.負圧発生機構41から分岐基部43を通り分岐端部44に流れ込んだ流体は,分岐端部44の先細り溝部による絞り効果と,狭まり段差44aによるくさび効果により大きな正圧が発生する。この正圧により摺動面S間は押し広げられ,摺動面に液膜を介在させた流体潤滑状態とすることにより摺動トルクを一層低減することができる。
4.分岐部42の分岐端部44は隣接する分岐基部43と周方向に重なる重なり部Lpを有するので,高い圧力を発生する分岐端部44から負圧発生機構41への漏れ流れを規制できる。これにより,分岐部42が発生する高い圧力を効率良く利用して,確実に摺動面Sの流体潤滑状態を維持することができる。
5.従来技術のように正圧発生機構と負圧発生機構を別個に設けることなく,摺動トルクの低減及び密封性の向上という相反する性能を向上することができるので小形化が可能となる。
負圧発生機構41,分岐基部43及び分岐端部44の底部に配設されたガイドグルーブ45によって,流体は,負圧発生機構41から分岐基部43及び分岐端部44へ効率的に導かれる。分岐端部44に導かれた流体は,分岐端部44の先細りの溝部による絞り効果と,狭まり段差44aによるくさび効果により大きな正圧が発生する。この正圧により摺動面S間は押し広げられ,摺動面に液膜を介在させた流体潤滑状態とすることにより摺動トルクを低減することができる。
1.動圧発生機構31は,流体導入溝33から取り入れた流体が止端部31bにおけるくさび効果により大きな正圧を発生させることができる。これにより,摺動面Sは押し広げられ,摺動面Sの流体潤滑効果を一層高めることができる。
2.流体導入溝33が複数設けられることにより,摺動面Sは複数箇所で被密封流体側から流体が供給されるので,起動時などの低速回転状態において流体潤滑状態が十分でないときであっても,流体導入溝33から供給される流体によって,摺動面Sの潤滑に寄与することができる。
3.開放溝35は,動圧発生機構31で発生した動圧(正圧)を開放する。これにより,動圧発生機構31から負圧発生機構41へ高圧流体が流れ込んで,負圧発生機構41のポンピング効果が弱まることを防止するとともに,動圧発生機構31の正圧発生機能と分岐部42の正圧発生機能が干渉するのを防止することができる。
1.負圧発生機構21に負圧を発生させて,負圧発生機構21の内部をキャビテーション領域とすることによって,負圧発生機構21においては気体による摩擦が支配的となるので,従来の液体による流体潤滑に比べ摺動トルクを低減することができる。
2.負圧発生機構21内は負圧となるので,漏れ側から負圧発生機構21内に流体を吸い込むポンピング作用を発揮するので,漏れを低減できる。
3.負圧発生機構21,第1分岐部52,62,72及び第2分岐部74,84の底部に設けられたガイドグルーブ55,65により,負圧発生機構21から第1分岐部52,62,72及び第2分岐部74,84へ液体を効率良く導くことができる。
4.負圧発生機構21から第1分岐部52,62,72及び第2分岐部74,84へ導かれた液体は,分岐端部54,64,第2分岐部74,84の先細り形状による絞り効果と,狭まり段差54a,64a,74a,84aによるくさび効果により大きな正圧が発生する。この正圧により摺動面Sは押し広げられ,摺動面Sを流体潤滑状態に維持することができる。
5.第1分岐部52,62,第2分岐部74,84は,それぞれ隣接する第1分岐部52,62と周方向に重なる重なり部Lpを有する。重なり部Lpによって,高い圧力を発生する分岐端部54,64及び第2分岐部74,84は,負圧発生機構21と直接に面することがなくなるので,高い圧力を有する流体が負圧発生機構21へ直接流れ込むことを防ぐことができる。これにより,分岐部が発生する高い正圧を効率良く利用して,確実に摺動面Sの流体潤滑状態を維持することができる。
6.第1分岐部52及び第1分岐部62,並びに,第2分岐部74と第2分岐部84は,負圧発生機構21の周方向の中心と回転中心とを結ぶ径方向軸に対して,対称に配設されている。これにより,回転方向に関係なく,上記1~5の効果を発揮することができる。
7.従来技術のように正圧発生機構と負圧発生機構を別個に設けることなく,一つの負圧発生機構によって,摺動トルクの低減及び密封性の向上という相反する性能を向上することができるので小形化が可能となる。
1.流体導入溝33,34が複数設けられることにより,摺動面Sは複数箇所で被密封流体側から流体が供給されるので,起動時などの低速回転状態において流体潤滑状態が十分でないときであっても,流体導入溝33,34から供給される流体によって,摺動面Sの潤滑に寄与することができる。
2.動圧発生機構31,32は,流体導入溝33から取り入れた流体が止端部31bにおけるくさび効果により大きな正圧を発生させるので,摺動面Sが押し広げられ,摺動面Sに液膜を介在させた流体潤滑状態とすることにより摺動トルクを低減することができる。
3.動圧発生機構31,32は,流体導入溝33に対して対称に形成されるので,回転側密封環3が正逆どちらに回転しても確実に大きな正圧を発生させることができる。
4.開放溝35は,動圧発生機構31,32にて発生した正圧及び第1分岐部52,62,72,及び第2分岐部74,84にて発生した大きな正圧を高圧流体側に逃すので,動圧発生機構31,32からの高圧の流体が負圧発生機構21へ流れ込んで,負圧発生機構21のポンピング効果が弱まることを防止するとともに,動圧発生機構31,32の正圧発生機能と第1分岐部52,62,72,及び第2分岐部74,84との正圧発生機能が干渉するのを防止することができる。
2 スリーブ
3 回転側密封環
4 ハウジング
5 固定側密封環
6 コイルドウェーブスプリング
7 ベローズ
8 パッキン
9 ケーシング
10 回転軸
21 負圧発生機構
31 動圧発生機構
31a 開口部
31b 止端部
32 動圧発生機構
32a 開口部
32b 止端部
33 流体導入溝
34 流体導入溝
35 開放溝
37 第2分岐部
41 負圧発生機構
42 分岐部(第1分岐部)
43 分岐基部
44 分岐端部(端部)
44a 狭まり段差
45 ガイドグルーブ
52 第1分岐部
53 分岐基部
54 分岐端部(端部)
54a 狭まり段差
55 ガイドグルーブ
62 第1分岐部
63 分岐基部
64 分岐端部(端部)
65 ガイドグルーブ
64a 狭まり段差
72 第1分岐部
74 第2分岐部
74a 狭まり段差
84 第2分岐部
84a 狭まり段差
Lp 重なり部
R1 被密封流体側ランド部
R2 漏れ側ランド部
S 摺動面
Claims (14)
- 摺動面にて互いに相対摺動する一対の摺動部材であって、
少なくとも一方の前記摺動面は、負圧発生機構と、
前記摺動面内に配設されるとともに前記負圧発生機構から分岐する第1分岐部と、を備え、
前記負圧発生機構及び前記第1分岐部は、ランド部によって漏れ側と被密封流体側の両方から隔離されており、
前記第1分岐部は、周方向に沿って複数形成されていることを特徴とする摺動部材。 - 前記摺動面内に配設されるとともに前記第1分岐部から分岐する第2分岐部をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の摺動部材。
- 前記第1分岐部は、隣接する前記第1分岐部と周方向に重なる重なり部を備えることを特徴とする請求項2に記載の摺動部材。
- 前記第2分岐部は、隣接する前記第1分岐部と周方向に重なる重なり部を備えることを特徴とする請求項2又は3に記載の摺動部材。
- 少なくとも前記負圧発生機構は、前記負圧発生機構から前記第1分岐部へ向かうガイドグルーブを備えることを特徴とする請求項2ないし4のいずれかに記載の摺動部材。
- 時計方向に延設される前記第1分岐部及び反時計方向に延設される前記第1分岐部を備えることを特徴とする請求項2ないし5のいずれかに記載の摺動部材。
- 前記第1分岐部の端部は先細りの溝部であることを特徴とする請求項6に記載の摺動部材。
- 時計方向に延設される前記第2分岐部及び反時計方向に延設される前記第2分岐部を備えることを特徴とする請求項2ないし7のいずれかに記載の摺動部材。
- 前記第2分岐部は先細りの溝部であることを特徴とする請求項8に記載の摺動部材。
- 前記負圧発生機構の周方向の中心と回転中心とを結ぶ径方向軸に対して、前記第1分岐部及び前記第2分岐部は対称に配設されることを特徴とする請求項2ないし9のいずれかに記載の摺動部材。
- 前記負圧発生機構は、前記摺動面に複数配設されることを特徴とする請求項2ないし10のいずれかに記載の摺動部材。
- 被密封流体側に連通する流体導入溝と、一端が前記流体導入溝に連通するとともに他端がランド部によって囲まれる動圧発生機構と、ランド部内に設けられるとともに前記流体導入溝に連通する開放溝と、をさらに備えることを特徴とする請求項2ないし11のいずれかに記載の摺動部材。
- 時計方向に延設される前記動圧発生機構及び反時計方向に延設される前記動圧発生機構を備えること特徴とする請求項12に記載の摺動部材。
- 前記動圧発生機構は前記流体導入溝に対し対称に配置されること特徴とする請求項12又は13に記載の摺動部材。
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Publications (2)
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