JPH1061777A

JPH1061777A - 合成樹脂製シールリング

Info

Publication number: JPH1061777A
Application number: JP9142487A
Authority: JP
Inventors: Kozo Kakehi; 幸三筧
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1996-05-30
Filing date: 1997-05-30
Publication date: 1998-03-06

Abstract

(57)【要約】【課題】油圧の高い状態においても使用可能であり、
かつ、組み込み性の良好なシールリングとする。【解決手段】ポリエーテルケトン樹脂などの耐熱性樹
脂８５〜６０重量％および繊維状強化材（炭素繊維）な
どの添加剤１５〜４０重量％を含有する樹脂組成物から
なり、その外径を１０〜３０ｍｍとする。または、耐熱
性樹脂８５〜６０重量％および繊維状強化材などの添加
剤１５〜４０重量％を含有する樹脂組成物１００重量部
に対して、ＰＴＦＥ、グラファイト、二硫化モリブデン
などの潤滑性付与剤を１〜２０重量部添加した潤滑剤含
有樹脂組成物からなり、その外径が１０〜３０ｍｍであ
る合成樹脂製シールリングとする。

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、合成樹脂製シー
ルリングに関し、詳しくは、自動車等における連続無段
可変変速機や動力舵取り装置など、封止するオイル等の
流体圧力が高い装置に適用される合成樹脂製シールリン
グに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、連続無段可変変速機（コンティ
ニュアスリー・バリアブル・トランスミッション：以
下、ＣＶＴと略記する。）は、広範囲に変化する車両の
走行条件に合わせて駆動車輪の駆動力と走行速度を変更
し、自動車の内燃機関の性能を発揮させるものである。
ＣＶＴの機構は、図４に示すように、被駆動軸１に固定
された固定プーリ２とこの固定プーリ２に接触分離可能
に装着された可動プーリ３とを有するプーリの両プーリ
部片間に形成される溝部の幅を増減することによりプー
リに巻掛けられたベルトの回転半径を増減させて動力を
伝達し、変速比を変化させるものである。

【０００３】上記ＣＶＴの被駆動軸１には、油圧式クラ
ッチ４が設けられ、この油圧式クラッチ４と可動プーリ
３には、それぞれ油圧室５および６が設けられている。
上記油圧室５および６の潤滑油は、油圧通路７および８
を通って被駆動軸１の外周面およびその周囲の部材に供
給される。このため、被駆動軸１上等の摺動部位（例え
ば軸溝１０内）には、潤滑油漏れを防止するため多数の
オイルシールリング９が設けられている。

【０００４】このオイルシールリング９は、低摩擦であ
るとともに耐摩耗性に優れ、しかも被駆動軸１等の相手
材を傷つけずに充分なオイルシール性を発揮するという
多くの特性が要求される。

【０００５】一般にオイルシールリング材料としては、
四フッ化エチレン樹脂（以下、ＰＴＦＥと略する。）が
使用される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＣＶＴ
においては、上記潤滑油の油圧が３〜６ＭＰａと、通常
用途（ＡＴ等）における潤滑油の油圧１〜２ＭＰａに比
べてかなり高く、これに用いられるオイルシールリング
９は、この高い油圧への耐久性が要求される。

【０００７】このようなオイルシールリングには、常用
使用温度の４０℃以上に耐える耐熱性、瞬間最高温度約
１８０℃程度に耐える耐熱性、具体的には８０〜１６０
℃の連続使用温度下で溶融しない耐熱性が要求される。

【０００８】また、このようなオイルシールリング９の
外径は、１０〜３０ｍｍと小径のため、オイルシールリ
ングを組み込む際に折れ損じたりする等といった問題が
生じないように、良好な組み込み性が要求される。

【０００９】また、上記したＰＴＦＥ製のオイルシール
リングは、ＰＶ値（押付圧力（Ｐ）と摺動速度（Ｖ）の
積）が高くなるとリング自体の摩耗やクリープが大きく
なり、充分なオイルシール性が得られない状態になると
いう問題もある。

【００１０】また、オイルシールリングは、高速運動時
に各部より発生する熱によって高温になる場合があり、
また寒冷地における使用にも耐える耐寒性が要求され、
具体的には−４０〜１８０℃の幅広い温度条件に耐える
特性も要求される。

【００１１】そこで、この発明の課題は上記した問題点
を解決して、油圧の高い状態でも使用可能であり、シー
ル性に優れ、また良好な摩擦摩耗特性を有し、かつ組み
込み性の良好なシールリングを提供することである。

【００１２】

【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、耐熱性樹脂８５〜６０重量％
および添加剤１５〜４０重量％を含有する樹脂組成物か
らなる高圧流体封止用の合成樹脂製シールリングとした
のである。

【００１３】また、耐熱性樹脂８５〜６０重量％および
添加剤１５〜４０重量％を含有する樹脂組成物１００重
量部に対して、潤滑性付与剤を１〜２０重量部添加した
組成物からなる高圧流体封止用の合成樹脂製シールリン
グとしたのである。

【００１４】前記した添加材は、繊維状、棒状、粒状、
球状、鱗片状、板状などの任意形態の添加剤を採用でき
る。

【００１５】または、前記の課題を解決するため、本願
の発明では耐熱性樹脂８５〜６０重量％および繊維状強
化材１５〜４０重量％を含有する樹脂組成物からなり、
その外径は１０〜３０ｍｍのシールリングとしたのであ
る。

【００１６】または、耐熱性樹脂８５〜６０重量％およ
び繊維状強化材１５〜４０重量％を含有する樹脂組成物
１００重量部に対して、潤滑性付与剤を１〜２０重量部
添加した潤滑剤含有樹脂組成物からなり、その外径を１
０〜３０ｍｍのシールリングとしたのである。

【００１７】さらに、前記繊維状強化材は、繊維長０．
０１〜１ｍｍであり、繊維径１〜２５μｍのものを採用
できる。

【００１８】前記耐熱性樹脂は、芳香族系ポリエーテル
ケトン樹脂であり、前記繊維状強化材はカーボン繊維を
採用することができる。

【００１９】前記のＣＶＴは、一般に外径が１０〜３０
ｍｍのオイルシールリングが用いられ、上記２成分以上
の組成物からなるシールリングは、良好な摺動特性があ
り、かつ組み込み性がよい。また、油圧の高い状態にお
いても使用可能なシールリングである。

【００２０】

【発明の実施の形態】実施形態のシールリングは、油
圧、水圧、気圧などの流体圧力が作用するあらゆる密封
装置に関して適用することが可能である。その一例のオ
イルシールリングが用いられるＣＶＴは、前述の機構
（図４）を有しており、これに用いられるオイルシール
リングの大きさは、外径１０〜３０ｍｍのものが多い。
また、この発明のオイルシールリングにかかる油圧は、
３〜６ＭＰａと一般のシールリングに比べて高圧であ
り、ＣＶＴの回転数は、１００ｒｐｍ以上であり、通常
は約１０００〜１００００ｒｐｍという高速回転で使用
される。

【００２１】ここでは、前記したＣＶＴを一例として軸
もしくはハウジング等で密封された装置のうち、少なく
とも一方が主として相対的に回転駆動する密封装置につ
いて説明する。

【００２２】所定の外径を有し、上記油圧に耐えるシー
ルリングを得るために、その材料として耐熱性樹脂８５
〜６０重量％、および繊維状強化材１５〜４０重量％を
含有する樹脂組成物を用いる。また、上記した樹脂組成
物１００重量部に対して、潤滑性付与剤を１〜２０重量
部、好ましくは５〜１５重量部添加した潤滑剤含有樹脂
組成物を用いることもできる。

【００２３】この発明に用いる耐熱性樹脂としては、重
合体の主鎖中に芳香族環が例えば１０重量％以上、好ま
しくは２０〜１００重量％を含有するような芳香族系耐
熱性樹脂が好ましく、特に、高い耐熱性と耐燃焼性に加
えて優れた機械的特性、電気的特性および耐薬品性を有
するものが好ましい。

【００２４】このような耐熱性樹脂の例として、ポリエ
ーテルケトン（以下、ＰＥＫと略称する。）、ポリエー
テルエーテルケトン（以下、ＰＥＥＫと略称する。）、
ポリエーテルニトリル樹脂（以下、ＰＥＮと略称す
る。）、芳香族熱可塑性ポリイミド樹脂（以下、ＴＰＩ
と略称する。）、ポリアミド４−６樹脂（以下、ＰＡ４
−６と略称する。）、ポリフェニレンスルフィド樹脂
（以下、ＰＰＳと略称する。）が挙げられ、これらの二
種以上の混合物であってもよい。また、主に射出成形可
能な合成樹脂を主成分とする耐熱性樹脂が好ましい。

【００２５】上記ＰＥＥＫ等を含むＰＥＫ系樹脂等の芳
香族系耐熱性樹脂は、その融点の下限値が２８０℃以
上、好ましくは３００℃以上、より好ましくは３３０℃
以上であって、その上限値は５５０℃以下、好ましくは
５００℃以下、より好ましくは４５０℃以下であれば、
耐熱性および射出成形性に優れたオイルシールリングを
製造できる。

【００２６】芳香族系耐熱性樹脂のうち、結晶性樹脂
は、より高度の耐熱性を満足するので好ましいものであ
り、例えば最大結晶化度が少なくとも２０％以上、好ま
しくは３０〜８０％、より好ましくは４０〜７０％のも
のは、耐熱性、耐折損性に優れている。しかしながら、
この発明に用いる耐熱性樹脂は、必ずしも芳香族環が含
有されていなくてもよく、前記した融点の範囲や結晶化
度の数値の範囲外の耐熱性樹脂、例えば前記以外の熱硬
化性樹脂であったり、また非晶性樹脂であってもよい。

【００２７】これらの耐熱性樹脂の溶融粘度は、せん断
速度が１×（１０²〜１０⁴）sec^-1、好ましくは１×
１０³sec ^-1、樹脂温度３００〜５００℃の条件下にて
３００ポイズ以上、１０００００ポイズ以下、好ましく
は５００ポイズ以上１００００ポイズ以下、さらに好ま
しくは１０００〜６０００ポイズであり、好ましくは２
０００〜４０００ポイズである。溶融粘度が３００ポイ
ズより小さいと、１５０℃以上の高温域で耐クリーブ特
性などの機械的特性が低下し、変形しやすいので好まし
くない。また、１０００００ポイズより大きいと、組成
物材料にもよるが成形性が劣り、また柔軟性が低下し
て、軸、ピストン等の溝部（図４中の符号１０で示され
る部分）にシールリングを組み込み難いので、好ましく
ない。なお、ＰＥＥＫの溶融粘度は、せん断速度１×１
０³sec^-1、樹脂温度４００℃にて約１５００〜４５０
０ポイズである。

【００２８】前記したポリエーテルケトン系樹脂として
は、エーテル結合を有するケトン系ポリマーを用いるこ
とができ、主たる構造単位として、下記の化１〜化４
（いずれも、ｎは整数を示す。）で示されるものが挙げ
られる。

【００２９】これらはいずれも結晶性の樹脂であり、こ
れら化１〜化４の構造単位の繰り返しからなるものだけ
でなく、下記の化５や化６（いずれも、ｎは整数を示
す。）の式で示される重合体が共重合したものでもよ
い。このような共重合体における化１〜化４の構造の割
合は、重合体全体の５０重量％以上、好ましくは７０重
量％以上、より好ましくは８０重量〜１００重量％の範
囲であり、そのような共重合体であれば耐熱性等のケト
ン系樹脂として本来の特性を発揮できる。

【００３０】なお、耐熱性の点で最も好ましいポリエー
テルケトン系樹脂は、エーテル基、ケトン基間の結合が
全て芳香族環からなる熱可塑性全芳香族ＰＥＫまたは熱
可塑性全芳香族ＰＥＥＫである。

【００３１】

【化１】

【００３２】

【化２】

【００３３】

【化３】

【００３４】

【化４】

【００３５】

【化５】

【００３６】

【化６】

【００３７】これらの市販されている具体例としては、
（化１）のＰＥＫとしてビクトレックス・リミテド社
製：ＶＩＣＴＲＥＸ−ＰＥＫ２２０Ｇ、（化２）のＰＥ
ＥＫとしてビクトレックス・リミテド社製：ＶＩＣＴＲ
ＥＸ−ＰＥＥＫ１５０Ｐ（融点３３４〜３３７℃）、
（化３）のＰＥＥＫとしてヘキスト社製：ＨＯＳＴＡＴ
ＥＣ、（化４）のＰＥＫとしてビー・エー・エス・エフ
社製：ＵＬＴＲＡＰＥＫ−Ａ１０００が挙げられる。

【００３８】また、ＰＥＮとしては、出光興産社製：Ｉ
Ｄ３００、ＴＰＩとして三井東圧化学社製：オーラム４
５０、ＰＡ４６として日本合成ゴム社製：スタニールＴ
Ｗ３００、ユニチカ社製：Ｆ５００１が挙げられ、ＰＰ
Ｓとしてはトープレン社製：Ｋ４、Ｔ４、ＬＣＸ−７な
どがあげられる。

【００３９】この発明に用いる繊維（ウィスカも含む）
状強化材の具体例としては、炭素繊維（カーボンファイ
バ）が挙げられる。炭素繊維としては、ピッチ系、ＰＡ
Ｎ系等のものがあるが、ピッチ系がよい。これは、ピッ
チ系の炭素繊維は、ＰＡＮ系のものに比べて相手材への
攻撃性が小さく、かつ耐摩耗性に優れているからであ
る。

【００４０】炭素繊維の平均繊維長は０．０１〜１ｍｍ
が好ましく、０．０１〜０．３ｍｍがより好ましい。ま
た、平均繊維径は、１〜２５μｍが好ましく、５〜２５
μｍがより好ましく、１０〜２０μｍが更に好ましい。
平均繊維長が０．０１ｍｍ未満だと、上記樹脂組成物の
マトリックス自体の補強効果が損なわれて機械的特性が
低下し、また、１ｍｍを越えると、混合時の均一分散が
極めて困難で、摩耗特性に支障をきたし品質低下を招
く。また、平均繊維径が１μｍ未満の場合は、繊維間の
凝集が起こり、均一分散が困難となり、また、２５μｍ
を越えると相手材を摩耗するからである。また、ウィス
カのサイズは、平均繊維径０．１μｍ以上１μｍ未満、
平均繊維長１μｍ以上１０μｍ未満のものが好ましい。

【００４１】炭素繊維の平均引張強度は、４９０〜９８
０ＭＰａが好ましく、平均引張弾性率は３０〜５０ＧＰ
ａが好ましい。平均引張強度が９８０ＭＰａを越える
と、炭素繊維自体の剪断力が強く、相手材と摺動すると
きに剪断されず、ベース樹脂より抜け出して相手材との
間に介在するため、摩耗に悪影響を及ぼすためである。
４９０ＭＰａ未満のときは、高圧流体圧力や高温使用下
において、所望の機械的強度や熱変形温度等の物性を有
するオイルシールリングを提供することが困難となる。

【００４２】上記範囲の引張強度を有する炭素繊維は、
適度な機械的強度を有する繊維であるので、これを用い
た合成樹脂製オイルシールリングは適度な機械的強度を
有する。このため、摺動相手材を攻撃して摩耗させるの
を抑えることを期待できる。因みに、以上の条件を満足
する炭素繊維として、ピッチ系カーボンファイバが、機
械的強度や摺接相手材損傷性および入手性（価格）の点
で好ましく、総合的観点からも好ましい。

【００４３】ピッチ系炭素繊維の市販例としては、呉羽
化学工業社製：クレカＭ２０７Ｓ（繊維径１２〜１３μ
ｍ）等の「クレカ」（商品名）シリーズがあり、特に同
社製のクレカチョップＭ２０１Ｆ（平均繊維径１２．５
μｍ、平均繊維長０．１３ｍｍ）、同Ｍ２０１Ｓ（平均
繊維径１４．５μｍ、平均繊維長０．１３ｍｍ）、同Ｍ
１０７Ｔ（平均繊維径１８．０μｍ、平均繊維長０．７
０ｍｍ）等が挙げられる。

【００４４】また、ＰＡＮ系炭素繊維は、ポリアクリロ
ニトリル繊維等のアクリル系繊維を加熱して焼く方法で
製造することができる。加熱温度によって所定の引張弾
性率を得ることができ、例えば、約１０００〜１５００
℃で加熱すると引張弾性率は平均２００〜３５０ＧＰ
ａ、引張強度は平均３０００〜６０００ＭＰａとなる。
また、約２０００℃で加熱して、引張弾性率を平均３５
０〜５００ＧＰａ、好ましくは平均４００〜５００ＧＰ
ａとすることもできる。従って、ＰＡＮ系炭素繊維は、
高い引張強度の繊維で、加熱温度により引張強度は平均
２０００〜６０００ＭＰａの範囲のものも得られ、要求
により平均２５００〜３０００ＭＰａの範囲のものを製
造することもできると考えられる。これらの数値が低す
ぎると圧縮クリープ等に関する補強が期待できず、これ
らの数値が高すぎると、軸、ピストン、シリンダ等の相
手材を攻撃することも予想される。

【００４５】このＰＡＮ系炭素繊維の例としては、東邦
レーヨン社製「ベスファイト」（商品名）シリーズ全般
があげられ、その具体例としては、ベスファイトＨＴＡ
−ＣＭＦ−００４０−Ｅ、ベスファイトＨＴＡ−ＣＭＦ
−０１６０−Ｅ、ベスファイトＨＴＡ−ＣＭＦ−１００
０−Ｅ、ベスファイトＨＴＡ−Ｃ６−Ｅ等（いずれも、
繊維長６ｍｍ）があげられる。また、東レ社製の「トレ
カ」（商品名）シリーズ全般もあげられ、その具体例と
しては、トレカＭＬＤ−３００、トレカＭＬＤ−１００
０等があげられる。これらのピッチ系やＰＡＮ系の炭素
繊維は、酸やアルカリ等の薬品類の影響を受けにくく、
また、耐摩耗性も有している。

【００４６】なお、これらの炭素繊維などの繊維状強化
材と耐熱性樹脂との密着性を高め、シールリングの機械
的特性等を向上させるために、これらの炭素繊維の表面
をエポキシ系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネー
ト系樹脂、ポリアセタール系樹脂等含有の処理剤や、エ
ポキシシラン系、アミノシラン系などのシラン系カップ
リング剤等により表面処理を施してもよい。

【００４７】上記樹脂組成物中の芳香族系耐熱性樹脂と
繊維状強化材との配合割合は、芳香族系耐熱性樹脂が８
５〜６０重量％、繊維状強化材が１５〜４０重量％の場
合が好ましい。繊維状強化材が１５重量％未満の場合
は、耐摩耗性の向上をほとんど期待できないからであ
る。また、４０重量％を越えると、上記樹脂組成物の溶
融流動性が著しく低下し、成形性が低下するからであ
り、さらに、成形してオイルシールリングとしたときに
組み付け性が低下し、オイルシールリングを組み付ける
ときに折損してしまうからである。

【００４８】この発明に係るシールリングのうち、外径
が１０〜３０ｍｍ、好ましくは１０〜２５ｍｍ、特に２
５ｍｍ未満のものであるものは、摺動時の摩擦トルクを
減少させる。より詳しくは、シールリングの矩形断面の
少なくとも一方の長さ（矩形断面の幅、側面の肉厚）
が、リング外周径の５／１００〜１５／１００、好まし
くは６／１００〜１２／１００、より好ましくは８／１
００〜１０／１００の比例関係であるものは、摺動時の
摩擦トルクを減少させる。

【００４９】このため、樹脂組成物として上記芳香族系
耐熱性樹脂および繊維状強化材からなる樹脂組成物を用
い、これに潤滑性付与剤や充填物を添加しなくても、充
分な摺動性や潤滑性を得ることができる。このようなシ
ールリングの展開長さは、１００ｍｍ以下、好ましくは
８０ｍｍ以下であり、より好ましくは３０〜７０ｍｍで
ある。尚、高圧流体がオイルである場合は、オイル自体
も潤滑性付与剤としての役割を果たすため、より一層の
摩擦トルクの低減と耐摩耗性の向上を期待できる。

【００５０】また、上記潤滑性付与剤の添加量が多い
と、外径が１０〜３０ｍｍのような小さなオイルシール
リングを成形するときの成形性が低下する。そのため、
成形性に支障の出ない程度の量の潤滑性付与剤を上記樹
脂組成物に添加した材料を用いて、この発明のシールリ
ングを成形してもよい。

【００５１】潤滑性付与剤の添加量は、外径が１０〜３
０ｍｍのような小さなオイルシールリングを成形すると
きの成形性が低下しないように、芳香族系耐熱性樹脂お
よび繊維状強化材からなる樹脂組成物１００重量部に対
し、１〜２０重量部、好ましくは５〜１５重量部添加す
ることが好ましい。なお、流体制御装置等に合わせてシ
ールリングを適当な仕様で設計する場合には、必ずしも
前記外径寸法範囲内に設定する必要はない。

【００５２】また、潤滑性付与剤としては、フッ素樹脂
などのフッ化化合物、グラファイト、二硫化モリブデン
等のモリブデン化合物や二硫化タングステン等のタング
ステン化合物、そしてまたこれらのような硫化物、マイ
カ、カーボン、またはエコノールなどの芳香族ポリエス
テル等が挙げられる。また、溶融混合成形等の射出成形
時における樹脂組成物の溶融温度（例えば融点）よりも
高い温度（例えば３５０℃以上）のものも潤滑性付与剤
として好ましいものである。

【００５３】フッ素樹脂としては、ＰＴＦＥの他、テト
ラフルオロエチレン−パーフルオロアルキル（プロピ
ル）ビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、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（ＦＥ
Ｐ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦ
Ｅ）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（Ｅ
ＴＦＥ）、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重
合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（Ｐ
ＶＤＦ）、ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ）、テトラ
フルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−パーフ
ルオロオレフィン（アルキルビニルエーテル）共重合体
（ＥＰＥ）等をあげることができる。

【００５４】このなかでもＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等
のパーフルオロ系のフッ素樹脂は、炭素の周囲を全て、
あるいは酸素を介して全て取り囲まれているので安定し
ており、摺動性や耐熱性に優れる。これらのフッ素系樹
脂、例えば射出成形可能なフッ素樹脂をシールリングの
主成分としてもよい。

【００５５】パーフルオロ系フッ素樹脂は、微分熱分解
開始温度が比較的高く好ましい。例えば、ＰＴＦＥ，Ｐ
ＶＤＦの熱分解点はそれぞれ約４９０℃、約３５０℃で
あり、これらの微分熱分解開始温度は、それぞれ約５５
５℃、約４６０℃を示し、中でも、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、
ＦＥＰ等は、高温特性に優れていて好ましい。このた
め、上記樹脂を含む組成物を溶融してシールリングとす
る過程での熱履歴に比較的耐え得る。特に、ＰＴＦＥの
分解点は、溶融温度が約３３０〜３９０℃前後のケトン
系樹脂より１００〜２００℃高く好ましい。なお、ＰＴ
ＦＥの単体またはＰＴＦＥを主成分とする樹脂組成物
は、極めて溶融粘度が高く、３４０〜３８０℃での溶融
粘度が約１１〜１０¹²ポイズまたはこれ以上であるの
で、射出成形法で成形体を製造することが困難である
か、不可能であるといってもよい。

【００５６】ＰＴＦＥを粉末状にして耐熱性樹脂に添加
する場合は、粉末状にすればその形状や大きさを特に限
定することなく用いることができるが、粒状のもので平
均粒径が７０μｍ以下（好ましくは１〜５０μｍ、より
好ましくは３〜３０μｍ）のものは、樹脂組成を均一に
するために好ましい。

【００５７】また、この発明で添加剤、潤滑性付与剤と
してＰＴＦＥを用いる場合には、バージン材のＰＴＦＥ
粉末に代え、再生ＰＴＦＥ粉末を用いることによってよ
り好ましい結果が得られる。再生ＰＴＦＥ粉末は、バー
ジン材を一度焼成した後、粉砕して得られる粉末である
から、バージン材のＰＴＦＥを樹脂組成物に添加したと
きのように樹脂組成物の溶融粘度を著しく上昇させるこ
とがなく、射出成形性を阻害しないものである。また、
再生ＰＴＦＥ粉末は、一度焼成されているので、これを
混合した樹脂成形品の寸法変化、形状変化またはクラッ
クの発生なども起こらず安定した成形品が得られる添加
剤である。

【００５８】再生ＰＴＦＥ粉末の原料であるＰＴＦＥ樹
脂は、骨格となる分子鎖を構成する炭素原子の周囲が全
てフッ素原子で取り囲まれたものであり、Ｃ−Ｆ間の強
固な結合により、フッ素系樹脂のなかでも最も耐熱性が
高く、また摩擦係数、非粘着性、耐薬品性等の諸特性に
優れている。なお、ＰＴＦＥ樹脂の熱分解温度は、約５
０８〜５３８℃である。上述した再生ＰＴＦＥ粉末の市
販品としては、例えば喜多村社製：ＫＴ３００Ｍ、ＫＴ
３００Ｈ、ＫＴ４００Ｍ、ＫＴ４００Ｈ、ＫＴＬ６１０
などがある。

【００５９】また、前記したグラファイトは、鱗片状、
球状などいかなる形状であってもよく、また天然黒鉛、
人造黒鉛であってもよく、鱗片状の天然黒鉛は、摺動
性、価格などにおいて優れている。そして、グラファイ
トは、固定炭素量が例えば９０％以上、好ましくは９５
％以上、より好ましくは９７％以上、１００％以下のも
のであれば、これを配合したシールリングは、耐摩耗
性、結晶化などの熱処理工程による成形体の収縮などの
点で好ましいものになる。

【００６０】上記モリブデン化合物としては、モリブデ
ンを含有する化合物であればよく、代表例の二硫化モリ
ブデン（ＭｏＳ₂）以外に、セレン化モリブデン、酸化
モリブデン（ＭｏＯ₃）、窒化二モリブデン（Ｍｏ
₂Ｎ）、モリブデン酸カルシウム（ＣａＭｏＯ₄、Ｃａ
₃ＭｏＯ₆）、モリブデンブロンズ（Ｎａ_XＭｏＯ₃：
ここで、０＜ｘ≦１）等があげられる。

【００６１】タングステン化合物としては、タングステ
ンを有する化合物であればよく、二硫化タングステン
（ＷＳ₂）以外に、セレン化タングステン、酸化タング
ステン（ＷＯ₃）、窒化二タングステン（Ｗ₂Ｎ）、タ
ングステン酸カルシウム（ＣａＷＯ₄、Ｃａ₃Ｗ
Ｏ₆）、タングステンブロンズ（Ｎａ_XＷＯ₃：ここ
で、０＜ｘ≦１）等が挙げられる。

【００６２】これらの化合物のなかでもパーフルオロ系
フッ化化合物や硫化化合物、また固定炭素量が９７〜１
００％の黒鉛は、分子構造上安定しているため、耐熱
性、摺動性等の点で好ましいと考えられる。

【００６３】シールリングの成形方法は、特に限定され
ることなく、タンブラーミキサー、ヘンシェルミキサー
等の混合機に上記樹脂組成物中の繊維状、粒状などの各
種添加剤を配合し、乾式混合した後、圧縮成形、射出成
形、押出成形等の任意の方法で行うことができる。寸法
精度の良いシールリングを射出成形するためには、前記
樹脂組成物を溶融混合して造粒体を製造し、これを射出
成形することが好ましい。

【００６４】射出成形では、図１および図２に示すよう
な複雑な形状のシールリングを容易に効率よく生産で
き、低コストでシールリングを製造できる。成形品は、
合い口部を閉じた状態で例えば８０〜３８０℃、ＰＥＥ
Ｋ材では１４０〜３２０℃といったように樹脂材のガラ
ス転移点以上融点未満の温度で、約１〜２４時間程度の
熱処理を施せば、高温で使用する場合の寸法が安定す
る。

【００６５】シールリングの合い口部分の形状は、シー
ル性を阻害しない範囲で任意の形状をとることができ、
例えば、図１および図２に示すような複雑なカット形状
の合い口１１や、図３に示すようなストレートカット１
２であってもよい。その他にアングルカット、ステップ
カット等の周知形状であってもよい。このように合い口
部を有するシールリングは、合い口部を捩じるように広
げた状態で軸（すなわち軸溝１０）への組み込みが容易
にできる。

【００６６】図３に示すように、ストレートカット２７
は、切欠部を設けるときに比較的容易で効率的であるた
め、生産性に優れる。一方、ステップカットや複雑なカ
ット形状の合い口１１は、シールの密封性に優れてお
り、アングルカットはこれら２つの中間的な特性を持っ
ている。なお、この発明におけるシールリングは、仕様
により合い口部を有しないエンドレスのものであっても
よいのは勿論である。

【００６７】図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に、複合ステップ
カット型の１つの型を有する合い口１１、１１´を示し
た。この合い口１１、１１´は外径面側突起１２と外径
面側段部１７から成り、両方の合い口１１、１１´の外
径面側突起１２と外径面側段部１７、外径面側段部１７
と外径面側突起１２とが相補的に一定の間隙をおいて嵌
合するものである。

【００６８】外径面側突起１２と外径面側段部１７との
関係は、少なくとも一方の部分がこのような形状であれ
ば密封性が高まるが、油圧側、背圧側に関係なく、軸に
対してシールリングを効率よく組み込めるように互いに
一対の突起および段部を有する合い口形状であることが
好ましい。更に詳細に説明すると次のとおりである。

【００６９】一方の合い口１１について、リング本体か
ら外径面側突起１２が周方向に突き出す部分及び外径面
側段部１７を形成する凹所が反対方向へ延び出す部分の
内径面側の先端の面を基準とし、この面を突き合わせ面
２０と呼ぶことにすると、外径面側突起１２は、その突
き合わせ面２０を左右両側に二分した場合の一側面側、
かつ内外（リング本体９の内径側と外径側）に二分した
場合の外径側に設けられ、その外径面側突起１２の外径
面２１は、リング本体の外面と段差なく連続し、同じ曲
率をもつように形成される。このような形状の合い口部
分は、厳密には突き合わせ面２０の間の中心部１６を指
すものと考えてよいが、この部分のみを合い口に特定す
るものではない。

【００７０】また、外径面側段部１７は、上記の突き合
わせ面２０を同様に左右及び内外に二分した場合の他の
側面側かつ外径側に設けられ、その外径面側段部１７の
内面２２は、リング本体の内径面と同じ曲率をもつよう
に形成される。

【００７１】他方の合い口１１´は、上記の合い口１１
と相補的な形態に形成され、両方の合い口１１、１１´
は一定の間隙をおいて相互に嵌合し、シールリングはほ
ぼ真円形をなす。このような合い口形状のシールリング
は、リーク量を非常に少なくでき、また組み込み性も良
好である。

【００７２】また、この合い口１１、１１´は、所望に
応じて、面取り部や、すみ肉をもうけてもよい。面取り
部は、所定の曲率をもった円弧状のもの（アールともい
う。）でもよいが、曲率０のもの、すなわち斜面により
面取り状のもの（チャンファーともいう。）であっても
差し支えない。このような面取り部は、例えば、連続し
て曲率がさまざまに変化するような形状をとることがで
きる。面取り部やすみ肉を設けることにより、合い口１
１、１１´同士、または、合い口と相手材との間の突出
量が零となるか、又は少なくなるので、局部的接触を防
止することができる。

【００７３】合い口１１、１１´に設けることのできる
面取り部、すみ肉としては、次のものがあげられる。各
外径面側突起１２の先端面１９とその外径面２１との境
界に面取り部１３、各外径面側段部１７の段差面１８と
リング本体の外径面２１との間に面取り部１３´、各外
径面側突起１２と先端面１９と外径面側突起１２の内側
面２３との境界に面取り部１４、各外径面側突起１２の
先端面１９と外径面側突起１２の内径側面２６との境界
に面取り部１４´、各外径面側段部１７の内面２２と、
突き合わせ面２０との境界に面取り部１４”、各外径面
側段部１７の段差面１８と外径面側突起１２の内側面２
３との境界にすみ肉１５´、又は、各外径面側段部１７
の段差面１８と外径面側段部内面２２の境界に丸みであ
るすみ肉１５を設けることができる。なお、前述の角部
分に相当する部位以外の角部分を面取り形状、又はすみ
肉を加えた形状としてもよい。

【００７４】さらに、合い口１１、１１´同士の接触を
防止するため、外径面側突起１２の内径側面２６と、こ
れと対面した他方の合い口１１´又は１１の外径面側断
部１７の内面２２との間に所定の間隙ｇ₁を設けること
ができる。このようにすると、外径面側突起１２がシー
ルリングの外径面側へ突出する量が一層少なくなる。ま
た、外径面側突起１２及び外径面側段部１７の厚さ方向
の寸法公差もこの間隙ｇ₁により吸収することができ、
各前記外径面側突起１２の外径面側への突出を防止す
る。

【００７５】また、両方の合い口１１、１１´の各前記
外径面側突起１２の相互に対面する内側面２３相互間に
も所定の間隙ｇ₂を設けることもできる。この間隙ｇ₂
は各前記外径面側突起１２の幅方向の寸法公差を吸収
し、各前記外径面側突起１２の両側面側への突出を防止
する。

【００７６】ところで、これらの面取り部分又はすみ肉
部分の形状は、曲率もしくは斜面のものいずれでもよい
が、より好ましい形状は曲率の面取り形状である。その
面取り部分又はすみ肉部分の最小値付近の寸法は、シー
ルリングの矩形断面部の軸方向寸法又は径方向寸法のい
ずれかの約５％〜５０％程度、好ましくは約５％〜２５
％程度、より好ましくは５〜１５％である。この値が小
さすぎると、合い口部分の突出量がわずかに有る場合に
相手部材を傷つけると考えられる。

【００７７】一方、曲率または斜面の面取り部分又はす
み肉部分の形状の最大値付近の寸法は、シールリング外
周径、内周径、またはそれらの中間部の径寸法のいずれ
かのうちの約１〜５０％程度、好ましくは約２〜１５％
程度、より好ましくは３〜１２％であればよい。この値
が大きすぎると、面取り部を設けるという効果が薄れ、
実質的にシールリングの外周径の曲率とほぼ同等の面取
り部しか形成できず、合い口部分の突出量を零とする
か、又は少なくすること期待できない。いずれにしても
面取り部寸法はこれらの最小値以上又はこの値を越え、
これらの最大値以下又はこれ未満の範囲であればよい。

【００７８】間隙ｇ₁、ｇ₂は、シールリングの矩形断
面の幅や側面の肉厚の寸法の少なくとも一方のうちの１
〜２０％、好ましくは３〜１０％程度であれば、密封性
を維持しつつ合い口部分の各寸法公差を吸収することが
できる。特に、間隙ｇ₁を設けても密封性は低下しな
い。これらの曲率、面取り部および間隙は、射出成形金
型で成形してもよく、タンブラー加工（たる研磨）によ
って形成してもよい。

【００７９】また、ゲート位置は、シールリングの合い
口部から１８０°の位置以外の部分、例えば合い口部か
ら０以上または０を越えて±１７９°以下の範囲、好ま
しくは合い口部から±５°以上、±１７５°以下の位
置、より好ましくは±３０°以上、±１７０°以下の位
置にゲートを設けたシールリングであれば、リングを広
げて軸溝への組み込み時に合い口部と対向部（１８０
°）の部位に応力が集中してもリングが折損し難い。

【００８０】シールリングが相手材と接する面の表面粗
さ（算術平均粗さ）は、０．１〜２．５μｍＲａであれ
ば、相手軸または相手シリンダの少なくとも一方の面と
回転摺動してもリング自体または相手部材とも損傷し難
いので好ましい。このような傾向から、前記表面粗さ
は、０．２〜２．０μｍＲａ好ましく、特にリング外径
面では０．３〜１．３μｍＲａ、リング側面では０．７
〜２．３μｍＲａに設定することが好ましい。

【００８１】上記の方法で得られたシールリングは、流
体圧力１〜２０ＭＰａ（好ましくは２〜１０ＭＰａ、更
に仕様や条件により３〜６ＭＰａ）の高圧で、常用使用
温度４０℃以上に耐える耐熱性、瞬間最高温度約１８０
℃程度に耐える耐熱性、具体的には８０〜１６０℃の連
続使用温度下で溶融しない耐熱性が要求されるＣＶＴ等
に装着されて、相対的に回転する部分でオイルをシール
できる。また、このようなオイルシールリングは、当然
のことながら、流体圧力が３ＭＰａ未満の通常の装置、
例えば流体圧力が１〜２ＭＰａのＡＴ（オートマチック
・トランスミッション）装置等においても有効に使用で
きる。

【００８２】また、軸（ピストン）、シリンダーなどの
相手材は、Ｓ１５Ｃ、Ｓ４５Ｃ、ＳＣＭ４２０Ｈなどの
炭素含有鋼、ＦＣＤ４５等の球状黒鉛鋳鉄、その他の炭
素含有金属、またはこれらの硬化処理材その他の硬質材
料であるか、またはＡＤＣ１２などのアルミニウム合金
その他の軟質材料であってよい。このような相手材は、
加工効率などの生産性、価格などの点で優れている鋳物
系の金属、また仕様・条件によってはＡＤＣ系の軽量鋳
物金属系の合金を採用してもよい。

【００８３】

【実施例】〔実施例１〜６、比較例１〜４〕下記に示す
材料を、表１に記載の量に従って混合し、オイルシール
リングを成形した。オイルシールリングのサイズは、φ
２０ｍｍ（外径）×φ１６．４ｍｍ（内径）×２．０ｍ
ｍ（幅）であり、リング外周径とリングの肉厚、幅の尺
度の比は、１．８（ｍｍ）／２０（ｍｍ）〜２（ｍｍ）
／２０（ｍｍ）、すなわち９／１００〜１０／１００で
ある。また、このシールリングの先端面１９からもう一
方の先端面１９までの展開長さは６８ｍｍである。

【００８４】合い口の形状は、実施例１〜６および比較
例１〜３の場合は、図１および図２に示すような複雑な
カット形状の合い口１１であり、比較例４の場合は、ス
トレートカット２７である。ゲート位置は、リングの合
い口部から１７０°の位置（図１中に矢印で示す。）に
設けた。

【００８５】また、成形方法は、実施例１〜６および比
較例１〜３については、下記〜の材料を溶融混合し
て造粒し、得られたペレットなどの造粒物を射出成形
し、その後、シールリングの合い口部分を閉じた状態に
治具で固定して２００℃、２時間の熱処理をした。比較
例４については、圧縮成形、焼成したのち機械加工する
ことによる成形方法を採用した。

【００８６】なお、図２中の角部は、角部１３がＲ２ｍ
ｍ、角部１４´はＲ０．２ｍｍ、間隙ｇ₁が０．１ｍｍ
となるように射出成形金型により形成し、その後、タン
ブリング処理して各角部のバリを除去し、角部はＲ０．
１ｍｍ以下にした。また、シールリングの表面粗さは、
算術平均粗さ（Ｒａ）の評価により、リングの外径面に
て０．５〜１．０μｍ、リングの側面にて０．８〜２．
０μｍであった。

【００８７】ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケト
ン）三井東圧化学社製：ＶＩＣＴＲＥＸ−ＰＥＥＫ１
５０Ｐ（融点：３３４〜３３７℃、最高結晶化度：４８
％）炭素繊維（ピッチ系）呉羽化学社製：クレカチョッ
プＭ１０７Ｔ（引張強度：５９０〜７９０ＭＰａ、引張
弾性率：３０〜３３ＧＰａ、平均繊維径：１８μｍ）炭素繊維（ＰＡＮ系）東レ社製：ＭＬＤ１００（引
張強度：２４５０〜７０６０ＭＰａ、引張弾性率：２０
０〜５００ＧＰａ、平均繊維径：７〜８μｍ）再生ＰＴＦＥ喜田村社製：ＫＴＬ６１０（平均粒径
３〜２０μｍ〔走査電子顕微鏡〕）鱗片状天然グラファイト日本黒鉛社製：ＡＣＰ（固
定炭素量９９．５％）二硫化モリブデンダウコーニング社製：モリコート
Ｚパウダ。

【００８８】得られたシールリングを用いて下記の条件
下で耐久試験を行い、リングの摩耗および相手材の摩耗
を測定し、さらに軸への組み込み性を検討した。耐久試
験条件における油圧条件は、自動車用連続無段可変変速
機における実際の使用条件に対応させた。これらの結果
を表１にまとめて示した。表１中の◎、○、×は、次の
ことを示している。 ◎ 容易に組み込める ○ 容易ではないが、破損なく組み込める × 破損し、組み込めない耐久試験条件油圧５ＭＰａ軸回転数４０００ｒｐｍ油温１２０℃ 時間２４時間使用オイル昭和シェル石油社製：デキシロンＩＩ相手材シリンダＳ１５Ｃ軸Ｓ４５Ｃ

【００８９】

【表１】

【００９０】表１の結果からも明らかなように、実施例
１〜６のいずれもリング摩耗量、相手材の摩耗量、相手
材の摩耗量とも問題がない。また、実施例３は、炭素繊
維が４０重量％配合されているため、他の実施例と比べ
ると剛直であり、組み付け性は若干低下するが、リング
の耐摩耗性はよい。

【００９１】これに対して、比較例１は、特殊な性質を
有するＰＡＮ系炭素繊維を多量に成形体内に配合してい
ることもあり、リング自体の耐摩耗性が劣る。比較例２
は、ピッチ系炭素繊維の配合量が所定量より少ない１０
重量％程度であるので、リングの耐摩耗性に劣る。比較
例３は、ピッチ系炭素繊維の配合量が所定量よりも多い
５０重量％のものであり、リングの摩耗量と相手の摩耗
量に関しては適度で問題はないが、剛直であるために組
み付け性に劣る。比較例４は、耐クリープ性に劣り、芳
香族環を含有していない主成分のＰＴＦＥにピッチ系炭
素繊維でもって補強しているが、リング自体の耐摩耗性
に劣っている。

【００９２】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように、少な
くとも２成分または３成分という所定の成分からなる組
成物でシールリングを形成したので、油圧の高い条件で
シール性に優れたものになり、また良好な摺動特性を有
し、しかも軸などへの組み込み性の良好なオイルシール
リング等のシールリングであるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態のシールリングの正面図

【図２】（ａ）第１実施形態の合い口部を拡大して示す
正面図（ｂ）同上の平面図（ｃ）同上の斜視図

【図３】第２実施形態のシールリングの正面図

【図４】連続無段可変変速機の構造の１例を示す断面図

【符号の説明】

１被駆動軸２固定プーリ３可動プーリ４油圧式クラッチ５油圧室６油圧室７油圧通路８油圧通路９オイルシールリング１０軸溝１１、１１´ 合い口１２外径面側突起１３、１３´ 面取り部１４、１４´、１４” 面取り部１５、１５´ すみ肉１６合い口中心部１７外径面側段部１８段差面１９先端面２０突き合わせ面２１リング外径面２２外径面側段部内面２３外径面側突起内側面２４リング側面２５段差部２６外径面側突起内径側面２７ストレートカット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ１６Ｊ 9/28 Ｆ１６Ｊ 9/28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】耐熱性樹脂８５〜６０重量％および添加
剤１５〜４０重量％を含有する樹脂組成物からなる高圧
流体封止用の合成樹脂製シールリング。
【請求項２】耐熱性樹脂８５〜６０重量％および添加
剤１５〜４０重量％を含有する樹脂組成物１００重量部
に対して、潤滑性付与剤を１〜２０重量部添加した組成
物からなる高圧流体封止用の合成樹脂製シールリング。
【請求項３】耐熱性樹脂８５〜６０重量％および繊維
状強化材１５〜４０重量％を含有する樹脂組成物からな
り、その外径が１０〜３０ｍｍである合成樹脂製シール
リング。
【請求項４】耐熱性樹脂８５〜６０重量％および繊維
状強化材１５〜４０重量％を含有する樹脂組成物１００
重量部に対して、潤滑性付与剤を１〜２０重量部添加し
た潤滑剤含有樹脂組成物からなり、その外径が１０〜３
０ｍｍである合成樹脂製シールリング。
【請求項５】上記繊維状強化材は、繊維長０．０１〜
１ｍｍであり、繊維径１〜２５μｍである請求項３また
は４に記載の合成樹脂製シールリング。
【請求項６】上記繊維状強化材は、引張強度が４９０
〜９８０ＭＰａである請求項３〜５のいずれか１項に記
載の合成樹脂製シールリング。
【請求項７】耐熱性樹脂が、芳香族系ポリエーテルケ
トン樹脂であり、繊維状強化材がカーボン繊維である請
求項３〜６のいずれか１項に記載の合成樹脂製シールリ
ング。
【請求項８】上記繊維状強化材が、ピッチ系カーボン
繊維である請求項３〜７のいずれか１項に記載の合成樹
脂製シールリング。