特許 7520473 摺動部品

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-12

(45)【発行日】2024-07-23

(54)【発明の名称】摺動部品

(51)【国際特許分類】

   F16J 15/34 20060101AFI20240716BHJP

   F16C 17/04 20060101ALI20240716BHJP

【ＦＩ】

F16J15/34 G

F16C17/04 Z

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2023517153

(86)(22)【出願日】2022-03-22

(86)【国際出願番号】 JP2022013241

(87)【国際公開番号】W WO2022230460

(87)【国際公開日】2022-11-03

【審査請求日】2024-03-21

(31)【優先権主張番号】P 2021076408

(32)【優先日】2021-04-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000101879

【氏名又は名称】イーグル工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098729

【弁理士】

【氏名又は名称】重信 和男

(74)【代理人】

【識別番号】100204467

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 好文

(74)【代理人】

【識別番号】100148161

【弁理士】

【氏名又は名称】秋庭 英樹

(74)【代理人】

【識別番号】100195833

【弁理士】

【氏名又は名称】林 道広

(74)【代理人】

【識別番号】100206911

【弁理士】

【氏名又は名称】大久保 岳彦

(72)【発明者】

【氏名】内田 健太

(72)【発明者】

【氏名】井村 忠継

(72)【発明者】

【氏名】王 岩

(72)【発明者】

【氏名】福田 翔悟

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 啓志

【審査官】久慈 純平

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１７／０６１４０６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１４／０５０９２０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０２０－１７３０２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／１９９１７１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０６－０１１０４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／０２４７４２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２０／１６２３４８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｊ １５／３４

Ｆ１６Ｃ １７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転機械の相対回転する箇所に配置され他の摺動部品と相対摺動し、その摺動面には、始端部及び終端部を有する動圧発生溝が設けられた摺動部品であって、
前記動圧発生溝は、前記始端部側で周方向に延びる第１溝部と前記終端部側で周方向に延びる第２溝部が周方向および径方向にずれて配置されており、
前記第１溝部と前記第２溝部は、該第１溝部から相対回転方向下流側に向けて傾斜して延びる傾斜溝部により連通されており、
前記傾斜溝部は前記第２溝部よりも深い摺動部品。

【請求項2】

前記第１溝部の相対回転下流側の端部と、前記第２溝部の相対回転上流側の端部と、が前記傾斜溝部により連通されている請求項１に記載の摺動部品。

【請求項3】

前記第２溝部と被密封流体空間とを連通する流体導入溝部を有している請求項１または２に記載の摺動部品。

【請求項4】

前記第２溝部は前記傾斜溝部の下流側端部の側面に連通されており、
前記流体導入溝部は前記傾斜溝部の下流側端部の端面に連通されている請求項３に記載の摺動部品。

【請求項5】

前記流体導入溝部は、相対回転方向下流側に向けて傾斜している請求項３または４に記載の摺動部品。

【請求項6】

前記流体導入溝部は前記傾斜溝部よりも深い請求項３ないし５のいずれかに記載の摺動部品。

【請求項7】

一の前記動圧発生溝の前記第１溝部は、相対回転上流側に隣接する他の前記動圧発生溝の前記終端部よりも漏れ空間側で径方向に重畳するように配置されている請求項１ないし６のいずれかに記載の摺動部品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、相対回転する摺動部品に関し、例えば自動車、一般産業機械、あるいはその他のシール分野の回転機械の回転軸を軸封する軸封装置に用いられる摺動部品、または自動車、一般産業機械、あるいはその他の軸受分野の機械の軸受に用いられる摺動部品に関する。

【背景技術】

【0002】

回転機械において回転軸周辺の被密封流体の漏れを防止する軸封装置として、例えば相対回転し摺動面同士が摺動する一対の環状の摺動部品からなるメカニカルシールが知られている。このようなメカニカルシールにおいては、近年、環境対策等のために摺動により失われるエネルギーの低減が望まれており、摺動部品の摺動面に正圧発生溝を設けているものがある。

【0003】

例えば、特許文献１に示されるメカニカルシールは、一方の摺動部品の摺動面に動圧発生溝が周方向に複数設けられている。この動圧発生溝は、相対回転上流側の始端部を有し周方向に延びる第１溝部と、相対回転下流側の終端部を有し周方向に延びる第２溝部と、を備えている。第１溝部と第２溝部とは、径方向にずれており、第１溝部の下流側の端部と第２溝部の上流側の端部が径方向に連通している。すなわち、動圧発生溝は平面視クランク状をなしている。

【0004】

摺動部品の相対回転時には、動圧発生溝内に存在する被密封流体が終端部に向けて移動し、該終端部で被密封流体が集中して正圧が発生することで摺動面同士が離間するとともに、摺動面に被密封流体の流体膜が形成されることで潤滑性が向上し、低摩擦化を実現している。一方、動圧発生溝の始端部近傍では相対的な負圧が生じ、摺動面に流出した被密封流体が動圧発生溝内に吸い込まれるため、漏れ空間への被密封流体の漏れを少なくすることができるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】国際公開第２０１４／０５０９２０号（第８頁、第２図）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１の摺動部品にあっては、動圧発生溝の始端部で生じる相対的な負圧により動圧発生溝内に吸い込まれた摺動面間の被密封流体が動圧発生溝の終端部に移動して正圧が発生するようになっている。しかしながら、特許文献１のような摺動部品にあっては、動圧発生溝の第１溝部と第２溝部を繋ぐ連通部分が第１溝部及び第２溝部と略直交するように径方向に延びているため、第１溝部と連通部分との境界部分及び第２溝部と連通部分との境界部分には平面視で略直角をなす角部が形成され、この角部近傍で渦が生じやすくなっている。これにより動圧発生溝内に吸い込まれた被密封流体が終端部に移動しにくくなり、動圧発生溝の終端部に供給される被密封流体が不足して正圧が生じにくくなってしまう虞があった。

【0007】

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、動圧発生溝の終端部で正圧を確実に生じさせることができる摺動部品を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記課題を解決するために、本発明の摺動部品は、
回転機械の相対回転する箇所に配置され他の摺動部品と相対摺動し、その摺動面には、始端部及び終端部を有する動圧発生溝が設けられた摺動部品であって、
前記動圧発生溝は、前記始端部側で周方向に延びる第１溝部と前記終端部側で周方向に延びる第２溝部が周方向および径方向にずれて配置されており、
前記第１溝部と前記第２溝部は、該第１溝部から相対回転方向下流側に向けて傾斜して延びる傾斜溝部により連通されている。
これによれば、摺動部品の相対回転時には、始端部側の第１溝部で回収された被密封流体が、相対回転方向下流側に向けて傾斜して延びる傾斜溝部に沿って円滑に移動し第２溝部に導入されるため、動圧発生溝の終端部で正圧を確実に生じさせることができる。

【0009】

前記第１溝部の相対回転下流側の端部と、前記第２溝部の相対回転上流側の端部と、が前記傾斜溝部により連通されていてもよい。
これによれば、第１溝部と傾斜溝部との連通部分、第２溝部と傾斜溝部との連通部分で被密封流体が淀むことなく円滑に移動させることができる。

【0010】

前記傾斜溝部は前記第２溝部よりも深くてもよい。
これによれば、傾斜溝部から第１溝部に供給される被密封流体が不足することを抑制できる。また、第１溝部においてキャビテーションが発生しにくい。

【0011】

前記第２溝部と被密封流体空間とを連通する流体導入溝部を有していてもよい。
これによれば、第２溝部には、傾斜溝部から被密封流体が導入されることに加え、被密封流体空間からも流体導入溝部を通じて被密封流体が導入されるため、動圧発生溝の終端部で十分な正圧を発生させることができる。

【0012】

前記第２溝部は前記傾斜溝部の下流側端部の側面に連通されており、
前記流体導入溝部は前記傾斜溝部の下流側端部の端面に連通されていてもよい。
これによれば、傾斜溝部と第２溝部との連通領域を大きく確保できるため、傾斜溝部から第２溝部に向けて流れる被密封流体の流れが流体導入溝部から傾斜溝部内に導入される被密封流体の流れにより阻害されることを抑制できる。

【0013】

前記流体導入溝部は、相対回転方向下流側に向けて傾斜していてもよい。
これによれば、被密封流体が被密封流体空間から流体導入溝部を通じて傾斜溝部内に過剰に導入されることを抑制でき、傾斜溝部から第２溝部内に導入される被密封流体の流れが阻害されることを回避できる。

【0014】

前記流体導入溝部は前記傾斜溝部よりも深くてもよい。
これによれば、傾斜溝部は流体導入溝部よりも浅いため、流体導入溝部内の被密封流体よりも傾斜溝部内の被密封流体に摺動面のせん断力が作用しやすく、傾斜溝部から第２溝部内に被密封流体が優位に流れやすい。

【0015】

一の前記動圧発生溝の前記第１溝部は、相対回転上流側に隣接する他の前記動圧発生溝の前記終端部よりも漏れ空間側で径方向に重畳するように配置されていてもよい。
これによれば、他の動圧発生溝の終端部から漏れ空間に向かって移動する被密封流体を一の動圧発生溝の第１溝部で回収しやすい。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施例１におけるメカニカルシールの一例を示す縦断面図である。

【図2】実施例１における静止密封環の摺動面を軸方向から見た図である。

【図3】実施例１における静止密封環の摺動面を軸方向から見た拡大図である。

【図4】（ａ）は図３のＡ－Ａ断面図、（ｂ）は同じくＢ－Ｂ断面図、（ｃ）は同じくＣ－Ｃ断面図である。

【図5】本発明の実施例２における静止密封環の摺動面を軸方向から見た拡大図である。

【図6】本発明の実施例３における静止密封環の摺動面を軸方向から見た拡大図である。

【図7】本発明の実施例４における静止密封環の摺動面を軸方向から見た拡大図である。

【図8】本発明の実施例５における静止密封環の摺動面を軸方向から見た拡大図である。

【図9】（ａ）は図８のＤ－Ｄ断面図、（ｂ）は同じくＥ－Ｅ断面図である。

【図10】本発明の実施例６における静止密封環の摺動面を軸方向から見た拡大図である。

【図11】実施例１の変形例１－１の静止密封環の摺動面を軸方向から見た図である。

【図12】実施例１の変形例１－２の静止密封環の摺動面を軸方向から見た図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本発明に係る摺動部品を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。

【実施例1】

【0018】

実施例１に係る摺動部品につき、図１から図４を参照して説明する。尚、本実施例においては、メカニカルシールの内空間Ｓ１に被密封流体Ｆが存在し、外空間Ｓ２に大気Ａが存在しており、メカニカルシールを構成する摺動部品の内径側を被密封流体空間側（高圧側）、外径側を漏れ空間側（低圧側）として説明する。また、説明の便宜上、図面において、摺動面に形成される溝等にドットを付すこともある。

【0019】

図１に示される自動車用のメカニカルシールは、摺動面の内径側から外径側に向かって漏れようとする内空間Ｓ１内の被密封流体Ｆを密封し外空間Ｓ２が大気Ａに通ずるアウトサイド形のものである。尚、本実施例では、被密封流体Ｆが高圧の液体であり、大気Ａが被密封流体Ｆよりも低圧の気体である形態を例示する。

【0020】

メカニカルシールは、回転軸１にスリーブ２を介して回転軸１と共に回転可能な状態で設けられた円環状の他の摺動部品としての回転密封環２０と、被取付機器のハウジング４に固定されたシールカバー５に非回転状態かつ軸方向移動可能な状態で設けられた摺動部品としての円環状の静止密封環１０と、から主に構成され、弾性部材７によって静止密封環１０が軸方向に付勢されることにより、静止密封環１０の摺動面１１と回転密封環２０の摺動面２１とが互いに密接摺動するようになっている。尚、回転密封環２０の摺動面２１は平坦面となっており、この平坦面には溝等の凹み部が設けられていない。

【0021】

静止密封環１０及び回転密封環２０は、代表的にはＳｉＣ（硬質材料）同士またはＳｉＣ（硬質材料）とカーボン（軟質材料）の組み合わせで形成されるが、これに限らず、摺動材料はメカニカルシール用摺動材料として使用されているものであれば適用可能である。尚、ＳｉＣとしては、ボロン、アルミニウム、カーボン等を焼結助剤とした焼結体をはじめ、成分、組成の異なる２種類以上の相からなる材料、例えば、黒鉛粒子の分散したＳｉＣ、ＳｉＣとＳｉからなる反応焼結ＳｉＣ、ＳｉＣ－ＴｉＣ、ＳｉＣ－ＴｉＮ等があり、カーボンとしては、炭素質と黒鉛質の混合したカーボンをはじめ、樹脂成形カーボン、焼結カーボン等が利用できる。また、上記摺動材料以外では、金属材料、樹脂材料、表面改質材料（コーティング材料）、複合材料等も適用可能である。

【0022】

図２及び図３に示されるように、静止密封環１０に対して回転密封環２０が実線矢印で示すように反時計回りに相対摺動するようになっている。

【0023】

静止密封環１０の摺動面１１には、複数の動圧発生溝１３が周方向に均等に配設（本実施例では８個）されている。

【0024】

また、摺動面１１における動圧発生溝１３以外の部分は平坦面を成すランド１２となっている。詳しくは、ランド１２は、周方向に隣接する動圧発生溝１３の間のランド部と、動圧発生溝１３の外径側のランド部と、を有し、これら各ランド部は、同一平面状に配置されランド１２の平坦面を構成している。さらに、動圧発生溝１３の外径側のランド部は周方向に途切れることなく環状をなしている。

【0025】

動圧発生溝１３は、第１溝部としての流体回収溝部１４と、第２溝部としての正圧発生溝部１５と、正圧発生溝部１５と流体回収溝部１４とを連通する傾斜溝部１６と、傾斜溝部１６と内空間Ｓ１とを連通する流体導入溝部１７と、から主に構成されている。

【0026】

図３に示されるように、流体回収溝部１４は、静止密封環１０と同心円状に周方向に延びている。

【0027】

詳しくは、流体回収溝部１４は、主にランド１２の平坦面と平行に周方向に延びる底面１４ａと、底面１４ａの径方向両端縁からランド１２の平坦面に向けて立ち上がる側面１４ｂ，１４ｃと、底面１４ａの相対回転方向上流側の周方向端縁からランド１２の平坦面に向けて立ち上がるととともに側面１４ｂ，１４ｃに連なる始端面１４ｄと、から構成されている。以下、流体回収溝部１４における始端面１４ｄ近傍の部位を、動圧発生溝１３の始端部１３Ａという。始端部１３Ａは閉塞形状をなしその周囲はランド１２に囲まれている。

【0028】

正圧発生溝部１５は、流体回収溝部１４よりも相対回転下流側、かつ内径側にずれた位置において静止密封環１０と同心円状に周方向に延びている。

【0029】

詳しくは、正圧発生溝部１５は、主にランド１２の平坦面と平行に周方向に延びる底面１５ａと、底面１５ａの径方向両端縁からランド１２の平坦面に向けて立ち上がる側面１５ｂ，１５ｃと、底面１５ａの相対回転方向下流側の周方向端縁からランド１２の平坦面に向けて立ち上がるととともに側面１５ｂ，１５ｃに連なる終端面１５ｄと、から構成されている。以下、正圧発生溝部１５における終端面１５ｄ近傍の部位を、動圧発生溝１３の終端部１３Ｂという。終端部１３Ｂは閉塞形状をなしその周囲はランド１２に囲まれている。

【0030】

傾斜溝部１６は、流体回収溝部１４と正圧発生溝部１５との間で流体回収溝部１４から相対回転方向下流側に向けて傾斜して直線状に延び、流体回収溝部１４と正圧発生溝部１５とを連通している。

【0031】

詳しくは、傾斜溝部１６は、主にランド１２の平坦面と平行に延びる底面１６ａと、底面１６ａの周方向両端縁からランド１２の平坦面に向けて立ち上がる側面１６ｂ，１６ｃと、から構成されている。底面１６ａの外径端縁部は、流体回収溝部１４の相対回転下流側の端部と重なり合っている。

【0032】

傾斜溝部１６の相対回転方向下流側に配置される側面１６ｂの外径側、すなわち側面１６ｂの上流側端部には流体回収溝部１４の外径側の側面１４ｂが連続している。

【0033】

傾斜溝部１６の相対回転方向上流側に配置される側面１６ｃの外径側、すなわち側面１６ｃの上流側端部には流体回収溝部１４の内径側の側面１４ｃが連続している。

【0034】

流体回収溝部１４の相対回転下流側の端部と、傾斜溝部１６の相対回転上流側の端部とは連通されている。

【0035】

傾斜溝部１６の側面１６ｂの内径側、すなわち側面１６ｂの下流側端部には正圧発生溝部１５の外径側の側面１５ｂが連続している。

【0036】

傾斜溝部１６の内径端縁１６ｄには、ランド１２に向けて立ち上がる正圧発生溝部１５の内径側の側面１５ｃが同心円弧状かつ深さ方向に段状に連続している。

【0037】

正圧発生溝部１５の相対回転上流側の端部と傾斜溝部１６の相対回転下流側の端部とは連通している。

【0038】

流体導入溝部１７は、傾斜溝部１６の底面１６ａの内径端縁１６ｄ、すなわち傾斜溝部１６の下流側端部の端面に連通し、該内径端縁１６ｄから静止密封環１０の内周面１０ａまで延びている。

【0039】

詳しくは、流体導入溝部１７は、主にランド１２の平坦面と平行に延びる底面１７ａと、底面１７ａの周方向両端縁からランド１２の平坦面に向けて立ち上がる側面１７ｂ，１７ｃと、底面１７ａの外径端縁から内径端縁１６ｄまで立ち上がり側面１７ｂ，１７ｃに連なる端面１７ｄと、から構成されている。

【0040】

側面１７ｂは、傾斜溝部１６の側面１６ｂと同一平面状に連続し、側面１７ｃは、傾斜溝部１６の側面１６ｃと同一平面状に連続している。すなわち、流体導入溝部１７は、傾斜溝部１６の傾斜に沿って内径端縁１６ｄから相対回転方向下流側に向けて傾斜して延びている。

【0041】

また、一の動圧発生溝１３の流体回収溝部１４は、相対回転上流側に隣接する他の動圧発生溝１３の終端部１３Ｂよりも外径側で径方向に重畳するように配置されている。また、動圧発生溝１３の流体回収溝部１４の始端面１４ｄは、動圧発生溝１３の傾斜溝部１６の側面１６ｂに近くに配置されている。動圧発生溝１３の流体回収溝部１４と動圧発生溝１３の正圧発生溝部１５とは、周方向の長さの半分以上の長さの広い範囲で径方向に重畳している。

【0042】

次いで、図４に基づいて、動圧発生溝１３の各部位の深さ関係について説明する。尚、図４（ａ）（ｂ）では、円弧状を成す流体回収溝部１４および正圧発生溝部１５に沿って切断した断面を図示し、図４（ｃ）では傾斜溝部１６の側面１６ｂ、流体導入溝部１７の側面１７ｂと平行に切断した断面を図示している。

【0043】

図４（ａ）に示されるように、正圧発生溝部１５は一定の深さＤ１を有しているとともに、図４（ａ）（ｂ）に示されるように、傾斜溝部１６は一定の深さＤ２を有している。

【0044】

傾斜溝部１６の深さＤ２は、正圧発生溝部１５の深さＤ１よりも深い（Ｄ１＜Ｄ２）。例えば、傾斜溝部１６の深さＤ２は正圧発生溝部１５の深さＤ１の３倍～５倍程度の深さとなっている。

【0045】

また、図４（ｂ）に示されるように、流体回収溝部１４は傾斜溝部１６の深さＤ２と同じ一定の深さＤ２を有している。

【0046】

また、図４（ｃ）に示されるように、流体導入溝部１７は、一定の深さＤ３を有している。この流体導入溝部１７の深さＤ３は、傾斜溝部１６の深さＤ２よりも深い（Ｄ２＜Ｄ３）。例えば、流体導入溝部１７の深さＤ３は傾斜溝部１６の深さＤ２の１．５倍～２倍程度、すなわち正圧発生溝部１５の深さＤ１の４．５倍～１０倍程度の深さとなっている。

【0047】

次いで、静止密封環１０と回転密封環２０との相対回転時の動作について図３を用いて説明する。尚、図３の被密封流体Ｆの流れについては、わかりやすく説明するために、動圧発生溝１３の上流側の流れを白太矢印Ｆ１～３で示し、動圧発生溝１３の下流側の流れを黒太矢印Ｆ４，Ｆ５で示し、内空間Ｓ１から動圧発生溝１３内に導入される流れを黒細矢印Ｆ６で示している。

【0048】

まず、回転密封環２０が回転していない停止時には、被密封流体Ｆが動圧発生溝１３内に流入している。尚、弾性部材７によって静止密封環１０が回転密封環２０側に付勢されているので摺動面１１，２１同士は接触状態となっており、摺動面１１，２１間の被密封流体Ｆが外空間Ｓ２に漏れ出す量はほぼない。

【0049】

図３に示されるように、回転密封環２０が静止密封環１０に対して相対回転すると、動圧発生溝１３内の被密封流体Ｆが摺動面２１とのせん断により回転密封環２０の回転方向に追随移動する。

【0050】

具体的には、流体回収溝部１４内では、被密封流体Ｆが矢印Ｆ１に示すように始端部１３Ａから傾斜溝部１６に向かって移動する。これにより始端部１３Ａの流体圧は、周辺の流体圧よりも相対的に低くなる。言い換えれば、始端部１３Ａには相対的な負圧が生じ、始端部１３Ａの周辺の摺動面１１，２１間の被密封流体Ｆが矢印Ｆ２に示すように流体回収溝部１４内に吸い込まれる。

【0051】

また、傾斜溝部１６内では、被密封流体Ｆが矢印Ｆ３に示すようにその外径側から内径側の正圧発生溝部１５に向かって移動する。傾斜溝部１６の深さＤ２は正圧発生溝部１５の深さＤ１よりも深いため、傾斜溝部１６に多く被密封流体Ｆを保持でき、正圧発生溝部１５に供給される被密封流体Ｆが不足することを抑制できる。

【0052】

また、正圧発生溝部１５内では、被密封流体Ｆが矢印Ｆ４に示すように傾斜溝部１６から終端部１３Ｂに向かって移動する。終端部１３Ｂに向かって移動した被密封流体Ｆは、終端部１３Ｂ及びその近傍で圧力が高められる。すなわち動圧発生溝１３の終端部１３Ｂ及びその近傍で正圧が発生する。

【0053】

正圧発生溝部１５の深さＤ１は浅いため、回転密封環２０の回転速度が低速につき被密封流体Ｆの移動量が少なくても動圧発生溝１３の終端部１３Ｂ及びその近傍にて正圧が発生する。

【0054】

また、動圧発生溝１３の終端部１３Ｂ及びその近傍で発生した正圧による力により、摺動面１１，２１間が若干離間される（図示略）。これにより、摺動面１１，２１間には、主に矢印Ｆ５に示すように動圧発生溝１３内の被密封流体Ｆが流入する。このように摺動面１１，２１間に被密封流体Ｆが介在することにより潤滑性が向上し、摺動面１１，２１同士の摩耗を抑制することができる。尚、摺動面１１，２１同士の浮上距離が僅かであるため、動圧発生溝１３から摺動面１１，２１間に流出する被密封流体Ｆは少なく、かつ摺動面１１，２１間に流出しても流体回収溝部１４により回収されるため、外空間Ｓ２にはほとんど漏れ出さないようになっている。

【0055】

また、流体導入溝部１７内では、被密封流体Ｆが矢印Ｆ６に示すように内空間Ｓ１から傾斜溝部１６に向かって移動する。流体導入溝部１７の深さＤ３は、正圧発生溝部１５の深さＤ１、傾斜溝部１６の深さＤ２よりも深いので、被密封流体Ｆを多量に保持することができ、正圧発生溝部１５への被密封流体Ｆの供給が不足することを抑制できる。

【0056】

さらに、流体導入溝部１７内の被密封流体Ｆには、正圧発生溝部１５および傾斜溝部１６内の被密封流体Ｆに比べ摺動面２１のせん断力が作用しにくく、正圧発生溝部１５には流体導入溝部１７からよりも傾斜溝部１６から被密封流体Ｆが流れやすくなっている。そのため、被密封流体Ｆが傾斜溝部１６から正圧発生溝部１５に円滑に流れる。

【0057】

以上説明したように、流体回収溝部１４と正圧発生溝部１５は、該流体回収溝部１４から相対回転方向下流側に向けて傾斜して延びる傾斜溝部１６により連通されている。これによれば、静止密封環１０と回転密封環２０との相対回転時には、始端部１３Ａ側の流体回収溝部１４で回収された被密封流体Ｆが、相対回転方向下流側に向けて傾斜して延びる傾斜溝部１６に沿って円滑に移動し正圧発生溝部１５に導入されるため、動圧発生溝１３の終端部１３Ｂで正圧を確実に生じさせることができる。

【0058】

また、流体回収溝部１４の相対回転下流側の端部と、正圧発生溝部１５の相対回転上流側の端部と、が傾斜溝部１６により連通されている。これによれば、流体回収溝部１４と傾斜溝部１６との連通部分、正圧発生溝部１５と傾斜溝部１６との連通部分で被密封流体Ｆが淀むことなく円滑に移動させることができる。

【0059】

また、傾斜溝部１６の深さＤ２は正圧発生溝部１５の深さＤ１よりも深くなっており、傾斜溝部１６に多く被密封流体Ｆを保持できるため、正圧発生溝部１５に供給される被密封流体Ｆが不足することを抑制できる。さらに、傾斜溝部１６内の被密封流体Ｆが相対回転により枯渇しないため、正圧発生溝部１５においてキャビテーションが発生しにくい。

【0060】

また、正圧発生溝部１５と内空間Ｓ１とを連通する流体導入溝部１７を有している。これによれば、正圧発生溝部１５には、傾斜溝部１６から被密封流体Ｆが導入されることに加え、内空間Ｓ１からも流体導入溝部１７を通じて被密封流体Ｆが導入されるため、動圧発生溝１３の終端部１３Ｂで十分な正圧を発生させることができる。

【0061】

また、正圧発生溝部１５は傾斜溝部１６の下流側端部の側面１６ｂに連通されており、流体導入溝部１７は傾斜溝部１６の内径端縁１６ｄに連通されている。これによれば、傾斜溝部１６と正圧発生溝部１５との連通領域を大きく確保できるため、傾斜溝部１６から正圧発生溝部１５に向けて流れる被密封流体Ｆの流れが流体導入溝部１７から傾斜溝部１６内に導入される被密封流体Ｆの流れにより阻害されることを抑制できる。

【0062】

また、流体導入溝部１７は、相対回転方向下流側に向けて傾斜している。すなわち、流体導入溝部１７の内空間Ｓ１側の開口は、相対回転方向下流側を向いているため、被密封流体Ｆが内空間Ｓ１から流体導入溝部１７を通じて傾斜溝部１６内に過剰に導入されることを抑制でき、傾斜溝部１６から正圧発生溝部１５内に導入される被密封流体Ｆの流れが阻害されることを回避できる。

【0063】

また、流体導入溝部１７の深さＤ３は傾斜溝部１６の深さＤ２よりも深いため、流体導入溝部１７内の被密封流体Ｆには、傾斜溝部１６内の被密封流体Ｆに比べ摺動面２１のせん断力が作用しにくく、正圧発生溝部１５には流体導入溝部１７からよりも傾斜溝部１６から流れやすくなっている。すなわち、流体導入溝部１７から傾斜溝部１６に流れる被密封流体Ｆの流れにより、傾斜溝部１６から正圧発生溝部１５内に導入される被密封流体Ｆの流れが阻害されることを回避できるため、被密封流体Ｆが傾斜溝部１６から正圧発生溝部１５に向けて円滑に流れる。

【0064】

また、一の動圧発生溝１３の流体回収溝部１４は、相対回転上流側に隣接する他の動圧発生溝１３の終端部１３Ｂよりも外径側で径方向に重畳するように配置されているため、他の動圧発生溝１３の終端部１３Ｂから外空間Ｓ２に向かって移動する被密封流体Ｆを一の動圧発生溝１３の流体回収溝部１４で回収しやすい。

【0065】

また、動圧発生溝１３の流体回収溝部１４の始端面１４ｄは、動圧発生溝１３’の傾斜溝部１６の側面１６ｂに近付けて配置されているので、動圧発生溝１３の流体回収溝部１４と動圧発生溝１３の正圧発生溝部１５とは、周方向の長さの半分以上の長さの広い範囲で径方向に重畳されており、動圧発生溝１３の終端部１３Ｂから外空間Ｓ２に向かって移動する被密封流体Ｆを一の動圧発生溝１３の流体回収溝部１４で確実に回収できる。

【0066】

また、内径側の内空間Ｓ１が被密封流体空間、外径側の外空間Ｓ２が漏れ空間となっており、流体回収溝部１４は正圧発生溝部１５よりも外径側に配置されている。流体回収溝部１４は正圧発生溝部１５よりも周方向に長く形成されており、被密封流体Ｆを流体回収溝部１４で回収しやすい。

【0067】

尚、本実施例１では、流体回収溝部１４の相対回転下流側の端部と、正圧発生溝部１５の相対回転上流側の端部と、が傾斜溝部１６により連通されている形態を例示したが、これに限られず、例えば、傾斜溝部１６よりも相対回転下流側に流体回収溝部１４の一部が延びていてもよい。また、傾斜溝部１６よりも相対回転上流側に正圧発生溝部１５の一部が延びていてもよい。また、流体回収溝部１４よりも外径側または正圧発生溝部１５よりも内径側に傾斜溝部１６の一部が延びていてもよい。

【0068】

また、本実施例１では、傾斜溝部１６が流体回収溝部１４と正圧発生溝部１５との間で直線状に延びている形態を例示したが、傾斜溝部は流体回収溝部１４と正圧発生溝部１５との間で湾曲して延びていてもよい。

【0069】

また、本実施例１では、流体回収溝部１４の深さＤ２が一定である形態を例示したが、例えば、流体回収溝部１４が傾斜溝部１６に向けて浅くまたは深くなっていてもよい。尚、流体回収溝部１４は傾斜面状に漸次浅くまたは深くなっていてもよいし、階段状に浅くまたは深くなっていてもよい。

【0070】

また、本実施例１では、傾斜溝部１６の深さＤ２が一定である形態を例示したが、例えば、傾斜溝部１６が外径から内径に向けて浅くまたは深くなっていてもよい。尚、傾斜溝部１６は傾斜面状に漸次浅くまたは深くなっていてもよいし、階段状に浅くまたは深くなっていてもよい。

【0071】

また、本実施例１では、流体導入溝部１７の深さＤ３が一定である形態を例示したが、例えば、流体導入溝部１７が傾斜溝部１６に向けて浅くまたは深くなっていてもよい。尚、流体導入溝部１７は傾斜面状に漸次浅くまたは深くなっていてもよいし、階段状に浅くまたは深くなっていてもよい。

【0072】

また、本実施例１では、正圧発生溝部１５の深さＤ１が一定である形態を例示したが、例えば、正圧発生溝部１５が終端部１３Ｂに向けて浅くなっていてもよい。尚、正圧発生溝部１５は傾斜面状に漸次浅くなっていてもよいし、階段状に浅くなっていてもよい。

【実施例2】

【0073】

次に、実施例２に係る摺動部品につき、図５を参照して説明する。尚、前記実施例１と同一構成で重複する構成の説明を省略する。

【0074】

図５に示されるように、本実施例２の静止密封環２１０は、流体導入溝部２１７が径方向に延びている点で実施例１と異なり、その他の点は実施例１と同一構成となっている。

【0075】

本実施例２の静止密封環２１０は、流体導入溝部２１７が径方向に延びている。すなわち、流体導入溝部２１７の内空間Ｓ１側の開口は、静止密封環２１０の中心を向いているため、実施例１の形態に比べて被密封流体Ｆが内空間Ｓ１から流体導入溝部２１７を通じて動圧発生溝１３内（すなわち傾斜溝部１６内）に導入されやすく、終端部１３Ｂで高い正圧が生じるようになっている。

【実施例3】

【0076】

次に、実施例３に係る摺動部品につき、図６を参照して説明する。尚、前記実施例１，２と同一構成で重複する構成の説明を省略する。

【0077】

図６に示されるように、本実施例３の静止密封環３１０は、流体導入溝部３１７が相対回転方向上流側に向けて傾斜している点で実施例１，２と異なり、その他の点は実施例１，２と同一構成となっている。

【0078】

本実施例３の静止密封環３１０は、流体導入溝部３１７が相対回転方向上流側に向けて傾斜している。すなわち、流体導入溝部３１７の内空間Ｓ１側の開口は、相対回転方向上流側を向いているため、実施例１，２の形態に比べて被密封流体Ｆが内空間Ｓ１から流体導入溝部３１７を通じて動圧発生溝１３内（すなわち傾斜溝部１６内）に導入されやすく、終端部１３Ｂで高い正圧が生じるようになっている。

【実施例4】

【0079】

次に、実施例４に係る摺動部品につき、図７を参照して説明する。尚、前記実施例１と同一構成で重複する構成の説明を省略する。

【0080】

図７に示されるように、本実施例４の静止密封環４１０の動圧発生溝４１３は、始端部４１３Ａ側で周方向に延びる第１溝部としての流体回収溝部４１４と、終端部４１３Ｂ側で周方向に延びる第２溝部４１３Ｃと、流体回収溝部４１４と第２溝部４１３Ｃとを連通する傾斜溝部４１６と、第２溝部４１３Ｃと内空間Ｓ１とを連通する流体導入溝部４１７と、から主に構成されている。

【0081】

第２溝部４１３Ｃは、傾斜溝部４１６の内径側端部から相対回転方向下流側に延び、該傾斜溝部４１６と同じ深さの深溝部４１８と、深溝部４１８から相対回転方向下流側に延び、深溝部４１８よりも浅い正圧発生溝部４１５と、から構成されている。流体導入溝部４１７は、深溝部４１８の相対回転方向下流側の端部から内空間Ｓ１に向けて径方向に延びている。

【0082】

流体回収溝部４１４と第２溝部４１３Ｃとは、流体回収溝部４１４から相対回転方向下流側に向けて傾斜して延びる傾斜溝部４１６により連通されているため、流体回収溝部４１４で回収された被密封流体Ｆが傾斜溝部１６に沿って深溝部４１８に円滑に移動し、正圧発生溝部４１５にスムーズに導入されるようになっている。

【実施例5】

【0083】

次に、実施例５に係る摺動部品につき、図８および図９を参照して説明する。尚、前記実施例１と同一構成で重複する構成の説明を省略する。

【0084】

図８および図９に示されるように、本実施例５の静止密封環５１０は、傾斜溝部５１６の深さが実施例１と異なり、その他の点は実施例１と同一構成となっている。

【0085】

本実施例５の静止密封環５１０の傾斜溝部５１６は、一定の深さＤ４を有している。傾斜溝部５１６の深さＤ４は、正圧発生溝部１５の深さＤ１よりも深く、流体回収溝部１４の深さＤ２、流体導入溝部１７の深さＤ３よりも浅い（Ｄ１＜Ｄ４＜Ｄ２＜Ｄ３）。

【0086】

例えば、傾斜溝部５１６の深さＤ４は正圧発生溝部１５の深さＤ１の２倍～３程度の深さとなっている。また、傾斜溝部５１６の深さＤ４は流体回収溝部１４の深さＤ２の１／２～１／３程度の深さとなっている。

【0087】

傾斜溝部５１６の深さＤ４は正圧発生溝部１５の深さＤ１よりも深いので、正圧発生溝部１５に供給される被密封流体Ｆが不足することを抑制できる。また、傾斜溝部５１６の深さＤ４は流体導入溝部１７の深さＤ３よりも浅いので、流体導入溝部１７内の被密封流体Ｆに比べ傾斜溝部５１６内の被密封流体Ｆに摺動面２１のせん断力が作用しやすくなっている。

【実施例6】

【0088】

次に、実施例６に係る摺動部品につき、図１０を参照して説明する。尚、前記実施例１と同一構成で重複する構成の説明を省略する。

【0089】

図１０に示されるように、本実施例６の静止密封環６１０は、流体導入溝部が設けられていない点で実施例１と異なり、その他の点は実施例１と同一構成となっている。

【0090】

本実施例６の静止密封環６１０の動圧発生溝６１３は、内空間Ｓ１および外空間Ｓ２に連通しないディンプル形状を成している。これによれば、摺動面１１，２１間に流入した被密封流体Ｆが始端部６１３Ａの近傍で吸い込まれ、動圧発生溝６１３内を移動して終端部６１３Ｂの近傍で集中し正圧が発生するようになっている。

【0091】

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

【0092】

例えば、前記実施例では、摺動部品として、自動車用のメカニカルシールを例に説明したが、一般産業機械等の他のメカニカルシールであってもよい。

【0093】

また、前記実施例１～６では、動圧発生溝及び流体導入溝を静止密封環に設ける例について説明したが、動圧発生溝及び流体導入溝を回転密封環に設けてもよい。言い換えると、本発明の摺動部品は静止密封環でもあっても回転密封環であってもよい。

【0094】

また、前記実施例１～６では、被密封流体空間側を高圧側、漏れ空間側を低圧側として説明してきたが、被密封流体側と漏れ側とは略同じ圧力であってもよい。

【0095】

また、前記実施例１～６では、内径側が被密封流体空間側、外径側が漏れ空間側として説明してきたが、外径側が被密封流体空間側、内径側が漏れ空間側であってもよく、この場合、外径側に第２溝部が配置され、内径側に第１溝部が配置されることが好ましい。参考までに実施例１の動圧発生溝１３’、流体導入溝１７’の配置が径方向において実施例１とは反対となった変形例１－１を図１１に示す。

【0096】

また、前記実施例１～６では、被密封流体により終端部で正圧を生じさせる１種類の動圧発生溝が設けられる形態を例示したが、上記動圧発生溝に加え、漏れ空間内の流体により終端部で正圧を生じさせる例えばスパイラル溝等の別の動圧発生溝が設けられていてもよい。参考までに実施例１の動圧発生溝１３に加え、別の動圧発生溝９９を設けた変形例１－２を図１２に示す。

【0097】

また、前記実施例１～６では、被密封流体空間側に第２溝部が配置され、漏れ空間側に第１溝部が配置されている形態を例示したが、第１溝部に十分な負圧が生じるものであれば、被密封流体空間側に第１溝部が配置され、第１溝部よりも漏れ空間側に第２溝部が配置されていてもよい。

【0098】

また、前記実施例１～６では、相対回転時には、動圧発生溝の始端部に相対的な負圧が発生する形態を例示したが、第１溝部を十分に深く形成し、相対回転時に積極的に負圧が発生しないようになっていてもよい。この場合であっても、第１溝部が十分に深いため、漏れ側に移動する被密封流体を第１溝部で回収できる。

【0099】

また、前記実施例１～６では、被密封流体Ｆは高圧の液体と説明したが、これに限らず気体または低圧の液体であってもよいし、液体と気体が混合したミスト状であってもよい。

【0100】

また、前記実施例１～６では、漏れ空間側の流体は低圧の気体である大気Ａであると説明したが、これに限らず液体または高圧の気体であってもよいし、液体と気体が混合したミスト状であってもよい。

【0101】

また、前記実施例１～６では、第１溝部および第２溝部が静止密封環と同心状に設けられるものに限られず、周方向および径方向に傾斜していてもよい。すなわち、第１溝部および第２溝部は周方向に延びる成分を有し、周方向および径方向に傾斜する傾斜溝部により連通されていればよい。

【0102】

また、前記実施例１～６では、傾斜溝部が少なくとも第２溝部における終端部近傍部位よりも深く形成されている形態を例示したが、傾斜溝部が第２溝部と同じ深さに形成されていてもよい。

【0103】

また、前記実施例１～５では、傾斜溝部が流体導入溝部よりも浅い形態を例示したが、傾斜溝部が流体導入溝部と同じ深さに形成されていてもよい。

【0104】

また、前記実施例１～５では、流体導入溝部が第２溝部に直接連通していない形態を例示したが、流体導入溝部の端部開口の一部または全部が第２溝部に直接連通していてもよい。

【符号の説明】

【0105】

１ 回転軸
２ スリーブ
４ ハウジング
１０ 静止密封環（摺動部品）
１１ 摺動面
１２ ランド
１３ 動圧発生溝
１３Ａ 始端部
１３Ｂ 終端部
１４ 流体回収溝部（第１溝部）
１５ 正圧発生溝部（第２溝部）
１６ 傾斜溝部
１６ａ 底面
１６ｂ，１６ｃ 側面
１６ｄ 内径端縁（端面）
１７ 流体導入溝部
２０ 回転密封環（他の摺動部品）
２１ 摺動面
２１０ 静止密封環（摺動部品）
２１７ 流体導入溝部
３１０ 静止密封環（摺動部品）
３１７ 流体導入溝部
４１０ 静止密封環（摺動部品）
４１３ 動圧発生溝
４１３Ａ 始端部
４１３Ｂ 終端部
４１３Ｃ 第２溝部
４１４ 流体回収溝部（第１溝部）
４１５ 正圧発生溝部（第２溝部）
４１６ 傾斜溝部
４１７ 流体導入溝部
４１８ 深溝部（第２溝部）
５１０ 静止密封環（摺動部品）
５１６ 傾斜溝部
６１０ 静止密封環（摺動部品）
６１３ 動圧発生溝
６１３Ａ 始端部
６１３Ｂ 終端部
Ａ 大気
Ｆ 被密封流体
Ｓ１ 内空間（被密封流体空間）
Ｓ２ 外空間（漏れ空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】