JPH0996363A

JPH0996363A - シールリング

Info

Publication number: JPH0996363A
Application number: JP7253456A
Authority: JP
Inventors: Takao Inami; 孝夫稲見
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1995-09-29
Filing date: 1995-09-29
Publication date: 1997-04-08

Abstract

(57)【要約】【課題】成形時のバリを容易に除去でき、かつ、シー
ル面の全面に潤滑膜を生じさせることができるシールリ
ングを提供することである。【解決手段】リング両側面にシール面２４を形成し、
上記シール面２４にその内周から外周に貫通状に潤滑溝
２２を設けたシールリング２１において、上記シール面
２４と上記潤滑溝２２との境界における上記シール面と
上記潤滑溝の面とのなす角度を鈍角にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、シールリングに
関し、主として自動車の自動変速機等の作動油を密封す
るために用いられている合成樹脂製のオイルシールリン
グに関する。

【０００２】

【従来の技術】図８に示すように、一般にシールリング
１は軸２の周溝３に装着され、シールリング１の外周シ
ール面１０をシリンダ４の内周面に押圧することにより
シールすると共に、両側のシール面の一方のシール面５
を周溝３の内壁に押圧することにより周溝３をシールす
る。

【０００３】軸２が回転する装置の場合は、シール面５
と周溝３の内壁との間に摺動摩擦抵抗と摩耗が発生する
ため、これらを低減する目的で、図１０及び図１１に示
すごときシールリング１を使用することが提案され（実
開平３−８８０６２号公報参照）、また、図１２に示す
ごときのシールリング１を使用することも考えられてい
る。

【０００４】これらのシールリング１は、シール面５に
潤滑溝７、８、９を形成したものであり、その潤滑溝
７、８、９に潤滑剤を導入することによりシール面５に
潤滑膜を形成するようにしたものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
潤滑溝７、８はシール面５のシール性を損なわないよう
にするため、シール面５の内周側は開放されているが、
外周側は閉塞されている。このため、シール面５の外周
部分はその全周面にわたり周溝３の内壁と密着するの
で、潤滑膜が形成されない。その結果、軸２がアルミニ
ウム合金等の軟質材ではシールリング１と軸２との間の
相対回転によりシール面５に摩耗が生じたり、あるいは
軸２がアルミニウム等の耐磨耗性の低い材料である場合
は周溝３の内壁を摩耗させることがあった。

【０００６】そこで、シールリングのシール性を維持し
つつ潤滑膜がシール面の全面に生じるようにし、シール
リング自体または相手部材の耐摩耗性を向上させるた
め、図１２に示すように、シールリング１の外周シール
面１０から内周シール面に貫通した潤滑溝８を形成する
ことが考えられている。この潤滑溝８は、シール性を維
持しうる程度の溝であり、その形状は図１２（ｃ）に示
すように、シール面５と潤滑溝８の側壁との角度θ’が
直角をなしている。

【０００７】これら図１０、図１１のシールリング１の
断面形状は全体として、矩形であり、このようなシール
リング１を合成樹脂により成形する場合は、図１３に示
すように、金型１１の合わせ面１２は、シールリング１
の一方のシール面５と外周シール面１０との間のコーナ
ー部（即ち外周シール面１０の一方の端）に設定され
る。このように設定すると、成形時のバリ１３がシール
面５及び外周シール面１０のいずれもから外れた位置に
生じ、かつその生じる位置がコーナー部分であるので、
バリ１２が除去されやすい。

【０００８】しかしながら、シールリング自体または相
手部材の耐摩耗性を向上させるために図１２の潤滑溝９
を形成した場合、これを図１３のような金型１１で射出
成形すると、バリ１２が上記潤滑溝８を閉塞する。この
バリを取り除くには、バレル処理によって除去するが、
バレル処理に用いられるバレル粒子が溝幅より大きい場
合は、バリが溝内へ倒れてしまい、除去できなくなる。
また、バレル粒子を溝幅より小さくした場合は、バレル
粒子が溝内に入り込んでしまい取れなくなる。このよう
な場合は、カッター等の先端部を利用してバリやバレル
粒子を手作業で除去する必要がある。

【０００９】そこで、この発明の課題は、合成樹脂性の
シールリングにおいて、成形時のバリを容易に除去で
き、かつ、シール面の全面に潤滑膜を生じさせることが
できるシールリングを提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明においては、リング両側面にシール面を形
成し、上記シール面にその内周から外周に貫通状に潤滑
溝を設けたシールリングにおいて、上記シール面と上記
潤滑溝との境界における上記シール面と上記潤滑溝の面
とのなす角度が鈍角となる構成を採用したのである。

【００１１】上記の構成によると、潤滑溝が潤滑剤をリ
ークするため、相手部材との相対回転によりシール面の
全幅にわたる潤滑膜が形成される一方、リーク量はわず
かであるのでシールリング本来の機能は維持される。

【００１２】また、上記シール面と上記潤滑溝との境界
における上記シール面と上記潤滑溝の面とのなす角度が
鈍角であるため、上記シールリング本来の機能を維持し
たまま、上記シール面における上記潤滑溝の占める面
積、すなわち、上記潤滑溝の開口端の面積を増大させる
ことができるので、タンブラー処理だけで容易にバリの
除去が行える。また、上記シール面と上記潤滑溝の面と
のなす角度が鈍角となるので、溝より小さい粒子を使用
した場合でも、粒子を容易に溝から除去する事ができて
粒子が溝内に残ることがなくなり、手作業による後処理
が不要となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を添
付図面を参照して説明する。

【００１４】第１の実施の形態は、図１に示すような合
い口２３を有するシールリング２１であり、そのシール
リング２１の一方の側面のシール面２４にほぼ３等分位
置に内周シール面から外周シール面２５に貫通した潤滑
溝２２が形成され、また他方の側面のシール面２４にも
若干位置をずらせて同様の潤滑溝２２が形成されてい
る。

【００１５】これらの潤滑溝２２は、シール面２４と潤
滑溝２２との境界におけるシール面２４と潤滑溝２２の
面とのなす角度θが鈍角、即ち、９０°を越えて１８０
°未満、好ましくは、１２０°〜１３５°である。ま
た、これらの潤滑溝の深さは０．２ｍｍ程度、幅は潤滑
溝の底部で０．３５ｍｍ程度の微細なものであり、図１
のように３箇所程度設けてもシール性を損なわない。ま
た、上記角度θを調整することにより任意の潤滑溝２２
の開口端の面積を得ることができ、図１２に示す金型を
用いても、生成するバリをバレル処理で容易に取り除く
ことができる。

【００１６】また、合い口２３は、図１（ａ）に示すよ
うなステップカット型だけではなく、その使用目的に応
じて、ストレートカット型、複合ステップカット型、エ
ンドレス型等の各種の合い口を用いることができる。さ
らに、潤滑溝２２の開口端とシール面２４との境界、シ
ール面２４と外周シール面２５や内周シール面との境
界、合い口部分の各面の境界にクラウニングを施しても
よい。

【００１７】第１の実施の形態のシール面２４と外周シ
ール面２５や内周シール面との境界に段差部を形成させ
てもよい。この段差部を形成させたものが図２に示す第
２の実施の形態である。この場合、段差部２６を設けた
のがシール面２４と外周シール面２５や内周シール面３
６との境界であるので、潤滑溝２２は第１の実施の形態
と同様に形成することができる。

【００１８】これらの潤滑溝２２は、シール面２４と潤
滑溝２２との境界におけるシール面２４と潤滑溝２２の
面とのなす角度θが鈍角、即ち、９０°を超えて１８０
°未満、好ましくは、１２０°〜１３５°である。ま
た、これらの潤滑溝の深さは０．２ｍｍ程度、幅は潤滑
溝の底部で０．３５ｍｍ程度の微細なものであり、図２
のように３箇所程度設けてもシール性を損なわない。ま
た、上記角度θを調整することにより任意の潤滑溝２２
の開口端の面積を得ることができる。

【００１９】段差部２６は、上記シールリング２１の断
面形状は図２（ｄ）（ｅ）に示すように、両側のシール
面２４と外周シール面２５との間及び両側のシール面２
４と内周シール面との間にそれぞれ設けられる。段差部
２６は、図２（ｆ）に示すようにシール面２４に対する
直角面２７と外周シール面２５に対する直角面２７’及
びこれら両方の直角面２７、２７’間に形成された傾斜
面２８とからなり、その段差部２６の高さｈは、潤滑溝
２２の深さより高い。

【００２０】上記段差部２６の高さｈは特に限定されな
いが、シールリング２１の矩形断面の半径方向の長さ、
又は軸方向長さのそれぞれ、約５〜５０％、好ましくは
約５〜２５％、更に好ましくは約５〜１０％とし、シー
ルリング２１の片面又は両面部に設けることが好まし
い。上記いずれの数値範囲についても、下限値を超え、
上限値未満の範囲に選定してもよい。

【００２１】上記段差の高さｈが少なすぎると、金型の
長期にわたる使用での可動型と固定型とのズレが比較的
短い周期で発生した時に、不具合を招来する可能性があ
り、多すぎるとシールリングのシール部分の面積、いわ
ゆるシールランドが減少してしまうため、確実で良好な
密封特性に期待できない。

【００２２】また、合い口２３は、図２（ａ）に示すよ
うなステップカット型だけではなく、その使用目的に応
じて、ストレートカット型、複合ステップカット型、エ
ンドレス型等の各種の合い口を用いることができる。さ
らに、潤滑溝２２の開口端とシール面２４との境界、シ
ール面２４と外周シール面２５や内周シール面との境
界、合い口部分の各面の境界にクラウニングを施しても
よい。

【００２３】図３は、第２の実施の形態におけるシール
リング２１を合成樹脂で射出成形する場合の金型２９の
合わせ面３１の位置を示している。即ち、合わせ面３１
は外周シール面２５の一方の段差部２６側の端に設定さ
れる。合わせ面３１をこのような位置に設定すると、バ
リ３２は潤滑溝２２から離れた位置に生じるので、この
潤滑溝を閉塞することはなく、バリ３２の除去が不要と
なる。

【００２４】第３の実施の形態は、図４（ａ）（ｂ）に
示すように、シールリング２１の潤滑溝２２は、シール
面２４の中央部分に全周にわたり形成された周溝３３
と、その周溝３３から外周方向及び内周方向にそれぞれ
形成された外径方向溝３４及び内径方向溝３５とからな
り、外径方向溝３４と内径方向溝３５の位置が周方向に
ずれている。

【００２５】図５（ａ）（ｂ）の第４実施例のシールリ
ングの潤滑溝２２は、周溝３３と同一位置に形成された
外径方向溝３４と内向方向溝３５とからなる。

【００２６】次に、潤滑溝２２の断面形状は、図１
（ｂ）、図２（ｂ）に示すような台形に限られず、上記
シール面と上記潤滑溝との境界における上記シール面と
上記潤滑溝の面とのなす角度が鈍角であれば、成形時の
バリ除去が容易となる。その形状の例として図６に示す
ような形状があげられる。図６（ａ）は図１（ｂ）、図
２（ｂ）に示すような台形である。図５（ｂ）は、Ｖ字
形状である。図５（ｃ）（ｄ）（ｅ）は、円形又は楕円
形であり、角度θは、いずれも鈍角である。図５（ｆ）
（ｇ）（ｈ）は、シール面２４と潤滑溝の間に面取部が
形成され、角度θはいずれも鈍角である。角度θの好ま
しい範囲は、第１の実施の形態の場合と同様である。溝
幅Ｂ及び深さＨは、射出成形により成形できる寸法とす
ることが好ましく、また潤滑剤の保持性やシールリング
２１との接触性の要求から、溝幅Ｂはシールリングの軸
方向寸法、又は径方向寸法の約０．００１〜０．１倍の
範囲が好ましく、約０．０１〜０．０５倍の範囲が最も
好ましいと推定され、また、これらの最小値を超え、最
大値未満としてもよい。また、深さＨは、溝幅Ｂと同程
度の範囲が最も好ましいと推定される。

【００２７】溝幅や溝深さの寸法が大きすぎるとシール
リングと相手材溝部のシール面との摺動部分の接触面圧
が高くなり、摩耗や強度低下の原因となりやすい。ま
た、小さすぎると潤滑剤の潤滑効果が得られにくくな
る。

【００２８】図７（ａ）〜（ｄ）は、潤滑溝２２の変形
例を示すものである。図７（ａ）は、二本の潤滑溝２２
が平行ではなく、外周シール面２５と内周シール面３６
において、二本の潤滑溝２２の幅が異なる。図７（ｂ）
は、二本の潤滑溝２２は平行だが、外周シール面２５に
対して垂直に溝が切られておらず、所定の角度を有して
傾斜させたものである。図７（ｃ）は、二本の潤滑溝２
２を互いに交差させたものである。図７（ｄ）は、所定
の幅内で細い潤滑溝２２を複数密に並べたものである。
図７（ｃ）のような互いに交差した一対の溝形状では、
少ない溝本数でシールリングと相手材溝部のシール面と
の摺動面に均一にまんべんなく潤滑剤を供給することが
可能であると推定され、また溝本数も少ないので摺動面
の接触面圧を低減できることも考えられる。

【００２９】（シールリングの材料及び成形方法）この
発明のシールリングは、耐熱性樹脂、強化繊維、フッ素
系樹脂、充填剤からなる樹脂組成物を成形することによ
り得られる。

【００３０】前記耐熱性樹脂は、耐熱性を有していれば
どのような樹脂でもよいが、例えば、ポリシアノアリー
ルエーテル系樹脂（以下、ＰＥＮと略記する。）、ポリ
エーテル・エーテルケトン樹脂（以下、ＰＥＥＫと略記
する。）等の芳香族ポリエーテルケトン系樹脂（以下、
ＰＥＫと略記する。）、芳香族系熱可塑性ポリイミド樹
脂（以下、ＴＰＩと略記する。）、ポリアミド４−６系
樹脂（以下、ＰＡ−４６と略記する。），ポリフェニレ
ンサルファイド系樹脂（以下、ＰＰＳと略記する。）等
があげられる。これらは、高い耐熱性に加え、高い耐燃
性、優れた機械的性質、優れた電気的性質、耐薬品性を
有している。これらの材料は、この発明のオイルシール
リングの成形ベース材料として用いられる。これらの耐
熱性熱可塑性樹脂の融点は、少なくとも２８０℃以上あ
れば、この発明において好適に使用することができる。

【００３１】この発明に用いられるＰＥＥＫ等のＰＥＫ
としては、その融点が３３０℃以上であるケトン系ポリ
マーを限定なく採用することができる。ＰＥＫはエーテ
ル結合（−Ｏ−）とケトン結合（−ＣＯ−）の両者を含
んで芳香族環を結合したものであり、例として下記（化
１）〜（化６）で表される構造単位を有する樹脂をあげ
ることができる。これらは、いずれも結晶性の樹脂であ
る。これらＰＥＫ樹脂は、熱的寸法性に優れており、熱
固定などの熱収縮や、自動変速機等の高温下でのオイル
シールリングとして用いても寸法変化が少なく、このよ
うな寸法精度を必要とする合い口形状のシールリングで
高温下において使用される場合に好適である。

【００３２】

【化１】

【００３３】（ｎは、整数を示す。）

【００３４】

【化２】

【００３５】（ｎは、整数を示す。）

【００３６】

【化３】

【００３７】（ｎは、整数を示す。）

【００３８】

【化４】

【００３９】（ｎは、整数を示す。）

【００４０】

【化５】

【００４１】（ｎは、整数を示す。）

【００４２】

【化６】

【００４３】（ｎは、整数を示す。）上記の樹脂のう
ち、（化１）の樹脂のガラス転移点（Ｔｇ）は約１６５
℃、融点（Ｔｍ）は３６５℃であり、代表的な例とし
て、英国アイ・シー・アイ社製：ＶＩＣＴＲＥＸ−ＰＥ
Ｋ２２０Ｇ（商品名）が挙げられる。また、（化２）
の樹脂のガラス転移点（Ｔｇ）は約１５０℃、融点（Ｔ
ｍ）は３３４〜３３７℃であり、代表的な例として、英
国アイ・シー・アイ社製：ＶＩＣＴＲＥＸ−ＰＥＥＫ
１５０Ｐ（商品名）が挙げられる。また、（化３）の樹
脂のガラス転移点（Ｔｇ）は約１６０℃、融点（Ｔｍ）
は３６０〜３８０℃であり、代表的な例として、独国ヘ
キスト社製：ＨＯＳＴＡＴＥＣ（商品名）が挙げられ
る。さらに、（化４）の樹脂のガラス転移点（Ｔｇ）は
約１７０〜１７５℃、融点（Ｔｍ）は３７５〜３８１℃
であり、代表的な例として、独国ビー・エー・エス・エ
フ社製：Ｕｌｔｒａｐｅｋ−Ａ２０００（商品名）が挙
げられる。

【００４４】上記ＰＥＥＫ等のＰＥＫ以外の耐熱性樹脂
は、それぞれ市販されている周知の樹脂を採用すること
ができる。具体例としては、ＰＥＮとして出光興産社
製：ＩＤ３００（商品名）、ＴＰＩとして三井東圧社
製：オーラム４５０（商品名）、ＰＡ−４６として日本
合成ゴム社製：スターニルＴＷ３００（商品名）、Ｐ
ＰＳとして呉羽化学社製：フォートロンＫＰＳＷ２１
４（商品名）等を例示することができる。

【００４５】上記耐熱性樹脂の配合割合は、この発明の
樹脂組成物に対して３０〜８２重量％が好ましく、３０
〜７８重量％がより好ましい。なぜなら３０重量％未満
の少量では強度が低下してしまう結果となるからであ
り、８２重量％を越える多量では、充填剤による補強効
果が得られず、耐摩耗性が劣る結果となって好ましくな
いからである。

【００４６】この発明における強化繊維としては、特に
限定されるものではないが、炭素繊維や芳香族ポリアミ
ド繊維を例としてあげることができる。

【００４７】上記炭素繊維は、平均繊維径が１〜２０μ
ｍ、好ましくは５〜１８μｍ、さらに好ましくは５〜１
５μｍである。また、アスペクト比は、１〜８０が好ま
しく、５〜５０がより好ましい。なぜならば、平均繊維
径が１μｍ未満の細いものでは繊維間の凝集が起こり、
均一分散が困難となり、また２０μｍを越える太いもの
では軟質相手材を摩耗させるからであり、平均繊維径が
上記の範囲内では、このような傾向がより少なくなり好
ましい。また、アスペクト比が１未満のものではマトリ
ックス自体の補強効果が損われ機械的特性が低下し、逆
に８０を越えると混合時の均一分散がきわめて困難であ
って、摩耗特性に支障を来たし品質低下を招くなど好ま
しくないからである。アスペクト比が１〜８０では、こ
のような傾向が比較的少なく、好ましい結果が得られ
る。

【００４８】また、上記芳香族ポリアミド繊維は、下記
（化７）の式で表わされる繊維状の耐熱樹脂として周知
のものであり、芳香族環がメタ位でアミド結合によって
結合されたもの、芳香族環がパラ位でアミド結合によっ
て結合されたもののいずれであってもよい。

【００４９】

【化７】

【００５０】このうち、パラ系芳香族ポリアミド繊維
は、下記（化８）の式で表わされる反復単位を含むパラ
系芳香族ポリアミド繊維である。

【００５１】

【化８】

【００５２】このパラ系芳香族ポリアミド繊維は、繊維
軸方向に分子鎖が配列しているので、軸方向に高弾性・
高強度であるが、直角方向には分子間力が弱いものであ
る。このようにパラ系芳香族ポリアミド繊維は軸方向の
強度によって、配合された樹脂組成物の耐摩耗性をよく
向上させることができ、一方、繊維直角方向に圧縮力を
受けると分子鎖が座屈しまたは破壊され易いので、軟質
摺動相手材を損傷しないと考えられる。

【００５３】また、パラ系以外の芳香族ポリアミド繊維
を採用する場合は、四フッ化エチレン樹脂などのフッ素
系樹脂の所定量を含むものを添加することによって、前
記組成物と同様に軟質の摺動相手材を損傷せず、耐摩耗
性に優れた組成物とすることができる。

【００５４】このような芳香族ポリアミド繊維は、繊維
長約０．１５〜３ｍｍ、アスペクト比約１〜２３０程度
の範囲のものがよい。また、平均繊維径が約１〜２０μ
ｍのものが好ましく、より好ましくは約５〜１５μｍの
ものである。また、アスペクト比は、約１〜６０のもの
が好ましく、より好ましくは約１５〜４０のものであ
る。芳香族ポリアミド繊維が所定範囲未満の繊維長で
は、耐摩耗性が不充分となり、上記範囲を越える繊維長
では組成物中の分散不良で好ましくない。また、アスペ
クト比が１未満のものでは、粉末形状に近くなって耐摩
耗性改善効果が不充分となってマトリックスの補強効果
がなくなり、機械的特性も低くなる。また、６０を越え
ると混合時の均一な分散が困難となり、組成物の摩耗特
性が一様でなくなる。

【００５５】また、平均繊維径が約１μｍ未満の細径の
ものでは、マトリックスに混合した際に繊維間に凝集が
起こり均一な分散が困難であり、平均繊維径が約２０μ
ｍを越える太径のものでは、組成物が軟質相手材を摺動
摩耗するおそれがある。平均繊維径が約５〜１５μｍの
ものではこのような傾向が全くみられずに極めて好まし
い。

【００５６】上記強化繊維の全樹脂組成物中の配合割合
は、５〜４５重量％、好ましくは１０〜４５重量％、さ
らに好ましくは１０〜３０重量％である。なぜなら、５
重量％未満では成形体の耐摩耗性が殆ど向上せず、４５
重量％を越える多量では溶融流動性が著しく低下して成
形性が悪くなるからである。同配合割合が１０〜３０重
量％であれば、このような傾向が全くなく、好ましい結
果が得られる。

【００５７】この発明に用いるフッ素系樹脂としては、
例えばポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥと
略称する）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロア
ルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡと略称する）、
テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共
重合体（ＦＥＰと略称する）、エチレン−テトラフルオ
ロエチレン共重合体（ＥＴＦＥと略称する）、テトラフ
ルオロエチレン−フルオロアルキルビニルエーテル−フ
ルオロオレフィン共重合体（ＥＰＥと略称する）、ポリ
クロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥと略称す
る）、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体
（ＥＣＴＦＥと略称する）、ポリフッ化ビニリデン（Ｐ
ＶＤＦと略称する）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦと略称
する）等が挙げられる。これらは、それぞれ単独もしく
は、例えば１：１０から１０：１の範囲で前記２種以上
の共重合体や３元共重合体等のフッ素化ポリオレフィン
等であってもよく、これらは良好な固体潤滑剤としての
特性を示す。

【００５８】このうちＰＴＦＥは、融点が約３２７℃で
あり、約３４０〜３８０℃でも溶融粘度が約１０¹¹〜１
０¹²ポイズと高く、融点を越えても流動し難く、フッ素
樹脂のなかでは最も耐熱性に優れた樹脂であると考えら
れている。このようなＰＴＦＥを採用する場合は、これ
が成形用の粉末であっても、また、いわゆる固体潤滑剤
用の微粉末であってもよく、市販品としては三井・デュ
ポンフロロケミカル社製：テフロン７Ｊ（商品名）、Ｔ
ＬＰ−１０（商品名）、旭硝子社製：フルオンＧ１６３
（商品名）、ダイキン工業社製：ポリフロンＭ１５（商
品名）、ルブロンＬ５（商品名）などを例示することが
できる。また、アルキルビニルエーテルで変性されたよ
うなＰＴＦＥであってもよい。一般にＰＴＦＥは、四フ
ッ化エチレンの単独重合体で、圧縮成形可能な樹脂とし
て市販のものを用いることができ、例えば喜多村社製：
４００Ｈ（商品名）等を採用することができる。

【００５９】ＰＦＡとしては、三井・デュポンフロロケ
ミカル社製：テフロンＰＦＡ−Ｊ（商品名）、ＭＰ−１
０（商品名）、ヘキスト社製：ホスタフロンＴＦＡ（商
品名）、ダイキン工業社製：ネオフロンＰＦＡ（商品
名）を、ＦＥＰとしては三井・デュポンフロロケミカル
社製：テフロンＦＥＰ−Ｊ（商品名）、ダイキン工業社
製：ネオフロンＦＥＰ（商品名）を、ＥＴＦＥとしては
三井・デュポンフロロケミカル社製：テフゼル（商品
名）、旭硝子社製：アフロンＣＯＰ（商品名）を、ま
た、ＥＰＥとしては三井・デュポンフロロケミカル社
製：テフロンＥＰＥ−Ｊ（商品名）などを挙げることが
できる。

【００６０】ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等のパーフルオ
ロ系フッ素樹脂は、骨格である炭素原紙の周囲を全てフ
ッ素原紙又は微量の酸素原子で取り囲まれた状態であ
り、Ｃ−Ｆ間の強固な結合により、フッ素系樹脂のなか
でも比較的耐熱温度が高く、また、低摩擦係数、非粘着
性、耐薬品性等の諸特性に優れており好ましい。ＰＶＤ
Ｆとしては、呉羽化学工業社製；ＫＦポリマー（商品
名）などを例示できる。

【００６１】上記フッ素系樹脂の配合割合は２〜２５重
量％、好ましくは５〜２５重量％である。なぜなら２重
量％未満では、自己潤滑性および耐摩耗性などの摺動特
性の改良が顕著に認められず、また２５重量％をこえる
と成形性が悪くなり、機械的特性が低下するからであ
る。同配合割合が５〜２５重量％であれば、このような
傾向はほとんど見られず、好ましい結果が得られる。

【００６２】この発明に用いられる充填剤は、例えば、
粉末状タルクやカルシウム系粉末充填剤をあげることが
できる。

【００６３】上記粉末状タルクは、平均粒径約０．５〜
４０μｍが好ましく、約１〜３０μｍがより好ましい。
約０．５μｍ未満の小粒では粒子間の凝集が起こって均
一分散が困難となり、約４０μｍを越える大粒では表面
平滑性が悪くなって好ましくないからである。

【００６４】上記カルシウム系粉末充填剤としては、カ
ルシウムの炭酸塩、硫酸塩、酸化物、水酸化物が挙げら
れ、なかでも炭酸カルシウムまたは硫酸カルシウムが好
ましい。上記カルシウム系充填剤の平均粒径は、約０．
５〜４０μｍが好ましく、約１〜３０μｍがより好まし
い。約０．５μｍ未満の小粒では粒子間の凝集が起こ
り、均一分散が困難となり、また約４０μｍを越える大
粒では表面平滑性が悪くなって好ましくないからであ
る。

【００６５】上記充填剤の配合割合は、全樹脂組成物中
１０〜４０重量が好ましく、１０〜３０重量％がより好
ましい。なぜなら、１０重量％未満では軟質相手材を摩
耗させ、４０重量％を越えると成形性が悪くなり、機械
的特性も低下するからである。同配合割合が１０〜３０
重量％であれば、このような傾向が全くなく、好ましい
結果が得られる。

【００６６】また、上記の他に、耐磨耗剤として二硫化
モリブデン等を用いることもできる。この二硫化モリブ
デンは、耐摩耗性の向上を図るために添加され、その配
合割合は、１〜１０重量％が好ましい。なぜなら、上記
所定範囲未満の配合量では、自己潤滑性および耐摩耗性
などの摺動特性の改良が顕著に認められず、また上記所
定範囲を越える配合量では、機械的強度が低下し、かつ
配合量に見合う耐摩耗性の向上が見られないからであ
る。

【００６７】この発明のシールリングに用いられる樹脂
組成物における組み合わせの例として、次のようなもの
をあげることができる。

【００６８】ＴＰＩ、ＰＥＥＫ、ＰＥＫ、ＰＥＮ、
ＰＡ−４６、ＰＰＳからなる群から選ばれるいずれか一
つの樹脂３０〜８２重量％、炭素繊維５〜４５重量％お
よびフッ素系樹脂２〜２５重量％を含む樹脂組成物。

【００６９】ＰＥＮ、ＰＥＥＫ、ＰＥＫ、ＴＰＩ、
ＰＰＳ、ＰＡ−４６からなる群から選ばれるいずれか一
つの樹脂３０〜８２重量％、炭素繊維５〜４５重量％、
フッ素系樹脂２〜２５重量％、粉末状タルク１０〜４０
重量％を主要成分とする樹脂組成物。

【００７０】ＰＥＮ、ＰＥＥＫ、ＰＥＫ、ＴＰＩ、
ＰＰＳ、ＰＡ−４６からなる群から選ばれるいずれか一
つの樹脂３０〜７８重量％、炭素繊維１０〜４５重量
％、フッ素系樹脂２〜２５重量％、粉末状カルシウム化
合物１０〜４０重量％を主要成分とする樹脂組成物。

【００７１】ＰＥＮ、ＰＥＥＫ、ＰＥＫ、ＴＰＩ、
ＰＰＳ、ＰＡ−４６からなる群から選ばれるいずれか一
つの樹脂３０〜８２重量％、炭素繊維５〜４５重量％、
フッ素系樹脂２〜２５重量％、粉末状タルク１０〜４０
重量％および二硫化モリブデン１〜１０重量％を含む樹
脂組成物。

【００７２】前記の粉末状タルク１０〜４０重量％
に代えてカルシウム系粉末充填剤１０〜４０重量％を配
合したもの。

【００７３】前記の炭素繊維５〜４５重量％に代え
て、芳香族ポリアミド繊維５〜４５重量％を配合したも
の。

【００７４】前記の炭素繊維５〜４５重量％に代え
て芳香族ポリアミド繊維５〜４５重量％を配合し、かつ
粉末状タルク１０〜４０重量％に代えてカルシウム系粉
末充填剤１０〜４０重量％を配合した樹脂組成物。

【００７５】この発明の樹脂組成物には、上記以外の添
加剤としてこの発明の効果を阻害しない範囲内で、例え
ば自己潤滑性、機械的強度、および熱安定性などの向上
及び着色等の目的で固体潤滑剤、増量剤、粉末充填剤お
よび顔料など３５０℃程度以上の高温で安定な物質を適
宜混合してもよい。例えば、樹脂組成物の潤滑性をさら
に改良するために、耐摩耗性の改良剤を配合することが
できる。この耐摩耗性改良剤の具体例としては、カーボ
ン、グラファイト、マイカ、ウォラストナイト、金属酸
化物の粉末、硫酸カルシウムなどのウィスカ、リン酸
塩、炭酸塩、ステアリン酸塩、超高分子量ポリエチレン
などを例示することができる。このような添加剤を添加
する際の残部耐熱性樹脂は、約４０重量％を下回らない
ようにすることが好ましい。

【００７６】これらの耐熱性樹脂に対して各種の添加物
を添加混合する方法は特に限定するものではなく、通常
広く用いられている方法、たとえば主成分となる樹脂、
その他の諸原料をそれぞれ個別に、またはヘンシェルミ
キサー、ボールミル、タンブラーミキサー等の混合機に
よって適宜乾式混合した後、溶融混合性のよい射出成形
機もしくは溶融押出成形機に供給するか、又は予め熱ロ
ール、ニーダ、バンバリーミキサー、溶融押出機などで
溶融混合するなどの方法を利用すればよい。

【００７７】さらに、前記の組成物を成形する際には、
特に成形方法を限定するものではなく、圧縮成形、押出
成形、射出成形等の通常の方法、または組成物を溶融混
合した後、これをジェットミル、冷凍粉砕機等によって
粉砕し、所望の粒径に分級することも可能である。なか
でも射出成形法は、生産性に優れ、安価な成形体を提供
することができる。

【００７８】また、このようにして得られたペレットな
どの粒は、成形前に後述の熱処理と同程度の乾燥処理を
施しても良い。充分にペレット等の粒から水分などを蒸
発させることで、成形体の膨れや強度低下を防ぐことが
できると考えられる。

【００７９】このようにして得られた成形体は、熱固定
及び成形時のひずみを除いて高温使用時の寸法安定性を
確保するため、約１００〜２８０℃で約０．１〜２４時
間程度のアニール熱処理をしておくことが望ましい。

【００８０】アニール熱処理温度は、材料にもよるが、
約２８０℃以下、例えば約１４０〜２７０℃程度、材料
によっては約１４０〜２３０℃程度や約１４０〜２００
℃程度で行われることが適当である。これらの耐熱樹脂
は、広い温度範囲にわたって剛性が高く、耐衝撃性も優
れており、クリープなどの歪みに対しても強く、また殆
どの種類の油類や薬品等にも耐性を示す樹脂である。ま
た、これらの樹脂は結晶性であって、結晶化度の上昇で
強度や剛性の増加、耐摩耗性や潤滑性の向上、熱膨張係
数や吸水率の低下などの性質をもっている。

【００８１】熱処理温度が約１４０℃未満の低温では、
結晶化の進行に多大の時間を要して効率が悪く、成形体
のわずかな歪みを除くことも難しくなり、寸法安定性も
得られ難いと考えられる。

【００８２】アニール熱処理温度が熱変形温度よりも約
２０〜３０℃程度を越えると、樹脂にかかる熱履歴の影
響が大きくなり好ましくないと考えられ、これ以下で熱
処理することが好ましい。熱処理時は、前記所定の温度
に達する前に、例えば常温、約８０℃、約１３０℃、約
１８０℃、約２２０℃、約２３０℃、約２８０℃という
ように、数段階に分けて、約１５〜１８０分程度の範囲
で、約１５〜６０分毎に徐々に昇温し、前記温度範囲内
の最適な温度にて、前記時間の範囲で温度を一定に保持
してもよい。その場合の最高温度の保持時間は、約１５
〜４８０分程度であればよい。最高温度の保持時間が所
定時間よりも短時間であると、樹脂の結晶化が不充分と
なって寸法安定性が悪くなり、所定時間よりも長時間で
あると、「ソリ」などの不適当な熱変形が起こり、また
電気炉などのエネルギー消費量の増大や製造時間の超時
間化からみても製造コストの低減を図ることが難しくな
る。

【００８３】また、約９０〜１２０℃程度に昇温した時
にそのような一定温度で保持してもよい。このようにす
ると、成形体内に僅かに取り込まれた水分を乾燥させる
ことができ、その後、結晶化させることができる。一
方、短時間で急激に加熱して熱処理を終了させることは
好ましくない。前記水分が沸点を越えて気化し、その際
の体積膨張によって成形体に「膨れ」などの不具合が発
生する可能性が高くなるからである。

【００８４】結晶化工程後の冷却は、前記昇温時と逆の
段階を経て冷却してもよく、または約６０〜１８０分程
度の時間をかけて連続的に徐冷してもよい。

【００８５】以上のような熱処理工程を行なうことによ
り、成形体の膨れなどの不具合の発生を極力防ぐと共
に、樹脂の結晶化を確実かつ徐々に進行させて、成形体
の寸法安定性を高めて寸法精度の高い成形体を提供する
ことができる。

【００８６】また、成形体と相手部材の少なくとも一方
の摺動面の表面粗さは、Ｒｍａｘ、Ｒａ、Ｒｚ等のＪＩ
Ｓで定義された評価法によって、約３〜２５μｍ以下で
あり、好ましくは約８μｍ以下、より好ましくは約３μ
ｍ以下である。なぜなら、表面粗さが前記所定範囲を越
えると、摺動面に傷が多く付くようになり、これは摩耗
の原因になると考えられるからである。

【００８７】なお、相手材表面の仕上げ加工などの工程
に長時間を要するので、効率的でないことや樹脂材の転
移膜の形成に影響される可能性もあるため、摩耗に影響
されないような仕様や条件であれば、約３〜８μｍ程度
の範囲以下としても良いとも推定される。

【００８８】また、ピストン、シリンダー等の相手材
は、Ｓ４５Ｃ，ＳＣＭ４２０Ｈ等の炭素鋼、ＦＣＤ４５
等の球状黒鉛鋳鉄等あるいはこれらの硬化処理材等の硬
質材料であっても、又はＡＤＣ１２等のアルミニウム合
金等の軟質材であってもよい。

【００８９】

【実施例】この発明におけるシールリング２１の耐久試
験を行った。

【００９０】（実施例１）ＰＥＥＫ（英国アイ・シー・
アイ社製：ＶＩＣＴＲＥＸ−ＰＥＥＫ１５０Ｐ）５０ｗ
ｔ％に、炭素繊維（呉羽化学社製：Ｍ２０７Ｓ，平均繊
維径１４．５μｍ、アスペクト比４８）２０ｗｔ％、Ｐ
ＴＦＥ（喜多村社製：３００Ｈ）１０ｗｔ％、及び充填
材としてタルク（松村産業社製：クラウンタルク、平均
粒径１１μｍ）２０ｗｔ％を配合した材料を用い、図１
に示した第１の実施の形態の形状のシールリング２１を
射出成形により得た。上記シールリング２１の断面は、
矩形で、外径４５ｍｍ、リングの幅２．４ｍｍ、リング
肉厚２．３ｍｍ、外周シール面２５の幅１．５ｍｍ、シ
ール面２４の幅を１．８ｍｍとした。

【００９１】潤滑溝２２は深さ０．１ｍｍ、幅０．１ｍ
ｍで全周にわたり３箇所形成し、両側のシール面２４に
潤滑溝２２の位置を１０°程度ずらして形成した。潤滑
溝２２の断面形状は図１（ｃ）に示すように台形であ
り、θは１５０°であった。また、各潤滑溝２２の角部
にクラウニングを施した。また、バレル処理にて成形時
にできたバリを除去した。

【００９２】上記のシールリング２１を耐久試験に供
し、回転トルク、リング側面の摩耗及び相手軸溝の摩耗
量を測定した。軸の材料はダイカスト用アルミニウム合
金ＡＤＣ１２を使用した。耐久試験の結果を表１に示
す。

【００９３】耐久試験の条件は次の通りである。油圧：０．８ＭＰａ回転数：７０００ｒｐｍ温度：１２０℃ 時間：１００ｈｒ潤滑材：オートマチック・トランスミッション用オイル昭和シェル石油社製デキシロンＩＩシリンダ（回転）：Ｓ４５Ｃ軸（固定）：ＡＤＣ１２。

【００９４】（比較例１）実施例１と同一材料のシール
リングで外径４５ｍｍ、断面形状が２．３ｍｍ×２．４
ｍｍの矩形であって、図１１に示すような、潤滑溝の角
度θ’＝９０°のものを得た。この場合も、バレル処理
にてバリを除去した。実施例１と同一条件で耐久試験に
供した。その結果を表１に示す。

【００９５】

【表１】

【００９６】（結果）実施例は比較例に比べて回転トル
クが劣ることなく、リング側面及び相手溝の摩耗が少な
い。これは内外方向に貫通した潤滑溝２２を通ってオイ
ルが内外方向にリークすることでリング側面の全幅にわ
たる油膜が全周にわたり形成されること及びオイルのリ
ークにより摩耗粉や異物が排除されやすいことによるも
のである。また、リーク量は微小であり、シール性を損
なうことがない。

【００９７】また、バリ取りの作業性を向上することが
でき、生産性の効率を上げることもできる。

【００９８】

【発明の効果】この発明のシールリングは、以上のごと
きものであるから、潤滑剤が潤滑溝を通ってシール性を
損なわない程度にリング側面のシール面を内外方向にリ
ークするため、相手材との相対回転によりシール面の全
幅にわたる潤滑膜が全周にわたり形成される。

【００９９】このため、シール面の全面にわたる潤滑性
が改善され、耐摩耗性向上し、更に相手材を摩耗させな
い効果がある。

【０１００】また、周囲の潤滑剤が少なくなると潤滑剤
が補給され、円滑な回転が長期にわたって維持される。

【０１０１】更に、第１の実施の形態においては、シー
ルリングのシール面と潤滑溝との境界における上記シー
ル面と上記潤滑溝の面とのなす角度が鈍角であるので、
射出成形時のバリを容易に除去することができる。

【０１０２】更にまた、第２〜第４の実施の形態におい
ては、４コーナー部に段差部を形成することにより、射
出成形時のバリが潤滑溝を閉塞することがなく、また段
差部の分だけ相手材との摺接面積が減少するので、回転
トルクも低下する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）第１の実施の形態の正面図（ｂ）同上の一部拡大正面図（ｃ）同上の一部拡大平面図（ｄ）（ｂ）図のｄ−ｄ線断面図（ｅ）（ｂ）図のｅ−ｅ線断面図

【図２】（ａ）第２の実施の形態の正面図（ｂ）同上の一部拡大正面図（ｃ）同上の一部拡大平面図（ｄ）（ｂ）図のｄ−ｄ線断面図（ｅ）（ｂ）図のｅ−ｅ線断面図（ｆ）（ｄ）図の一部拡大断面図

【図３】第２の実施の形態の成形時の断面図

【図４】（ａ）第３の実施の形態の一部拡大正面図（ｂ）同上の断面図

【図５】（ａ）第４の実施の形態の一部拡大正面図（ｂ）同上の断面図

【図６】（ａ）〜（ｈ）潤滑溝の断面形状を示す断面図

【図７】（ａ）〜（ｄ）潤滑溝の変形例を示す斜視図

【図８】従来例の使用状態の拡大断面図

【図９】（ａ）従来例の一部拡大正面図（ｂ）同上の断面図

【図１０】（ａ）他の従来例の一部拡大正面図（ｂ）同上の断面図

【図１１】（ａ）他の従来例の一部拡大正面図（ｂ）同上の断面図

【図１２】（ａ）他の従来例の一部拡大正面図（ｂ）（ａ）図のｂ−ｂ断面図（ｃ）（ａ）図の要部拡大平面図

【図１３】従来例の成形時の拡大断面図

【符号の説明】

１シールリング２軸３周溝４シリンダ５シール面６凹所７潤滑溝８潤滑溝９潤滑溝１０外周シール面１１金型１２合わせ面１３バリ２１シールリング２２潤滑溝２３合い口２４シール面２５外周シール面２６段差部２７、２７’ 直角面２８傾斜面２９金型３１合わせ面３２バリ３３周溝３４外径方向溝３５内径方向溝３６内周シール面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】リング両側面にシール面を形成し、上記
シール面にその内周から外周に貫通状に潤滑溝を設けた
シールリングにおいて、上記シール面と上記潤滑溝との
境界における上記シール面と上記潤滑溝の面とのなす角
度が鈍角であることを特徴とするシールリング。