JPWO2001031237A1 - シールリング - Google Patents

シールリング

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JPWO2001031237A1
JPWO2001031237A1 JP2001-533348A JP2001533348A JPWO2001031237A1 JP WO2001031237 A1 JPWO2001031237 A1 JP WO2001031237A1 JP 2001533348 A JP2001533348 A JP 2001533348A JP WO2001031237 A1 JPWO2001031237 A1 JP WO2001031237A1
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seal ring
sliding
oil
cycles
mpa
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富彦 柳口
勝道 助川
道男 浅野
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Daikin Industries Ltd
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Daikin Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 ポリテトラフルオロエチレン粉末40〜94重量%、芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末3〜30重量%および黒鉛粉末3〜30重量%を含むシールリング。このシールリングは、高圧下での使用においてもシールのはみ出し変形が小さく、相手材が軟質金属であっても相手材の摩耗を抑制できるので長期間の安定したシール効果が得られ、さらに低摩擦でかつ摺動トルクの変化が少ない。したがって、シール装置の操作性、応答性を大きく向上させることができるパワーステアリング用のシールリング、また、高回転数で摺動するオートマチックトランスミッション用のシールリングや往復摺動環境でのシールが要求されるショックアブソーバー用のシールリングとして好適である。

Description

【発明の詳細な説明】
技術分野 本発明は、シールリング、特に使用開始時から長期間にわたって安定した摺動
トルクを実現するシールリングに関する。本発明のシールリングは、特に普通ま
たは大型の自動車のパワーステアリングのバルブ装置用シールリングとして好適
に使用できる。また、本発明のシールリングは、これ以外にも使用開始時から長
時間にわたって相手材に対する耐摩耗性および安定した摩擦抵抗を実現するため
、オートマチックトランスミッション用シールリングとして、またショックアブ
ソーバー用シールリングとして好適に使用できる。 背景技術 ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)粉末(granularresin
powder)は、非粘着性、低摺動性、耐熱性などといった特性を活かしな
がら、一方で成形品の強度が不足するという欠点を補うため、ポリイミド樹脂粉
末などの有機系充填材やカーボン繊維、ブロンズ粉末、黒鉛粉末などの無機系充
填材を配合することが盛んに行なわれており、目的や用途に応じて種々の充填材
を組合せたPTFE組成物が提案されている。 一方、シールリングはたとえば図1に概略断面図で示すような場面で使用され
ている。すなわちシールリング1は回転部分や摺動部分の相対運動する2つの部
材(ハウジング2とシールリングセットボディ3)間に嵌め込まれ、油4をシー
ルするリング状の部材である。図1においてはシールリング1はシールリングセ
ットボディ3に巻きつけられており、ハウジング2との間で摺動面を形成してい
る。使用中は、図2に示すようにシールリングセットボディ3がハウジング2に
対して回転するのであるが、油4から比較的高い油圧がかかりさらに繰返し正逆
に回転する場合、使用中に摺動トルクが大きく変動したり、長期間の使用の結果
シールリング1の端部が削られはみ出し部5を生じたり(図3)、ハウジング2
がアルミニウムなどの軟質金属で作製されている場合はハウジング2が摩耗して
凹部6を生じたりし(図4)、油4の漏出が発生することがある。 こうしたシールリングの諸問題は、特に自動車のパワーステアリングのような
運転時のフィーリングや安全性を重視する装置において重要な解決課題となって
いる。 また、油4から受ける油圧が比較的低い場合であっても、シールリングセット
ボディ3がハウジング2に対して高速で回転するような場合、長期間の使用の結
果、ハウジング2がアルミニウムなどの軟質金属で作製されていると、ハウジン
グ2が摩耗して同じく凹部6を生じ、油4の漏出が発生することもある。 このようなシールリングの問題は、特に自動車のオートマチックトランスミッ
ションのような運転時の安全性を重視する装置において重要な課題となっている
。 さらに、図5に概略断面図として示すような相対運動する2つの部材がピスト
ン7とシリンダー8であって、その間にシールリング1が嵌め込まれて油4をシ
ールしながら、ピストン7がシリンダー8に対して繰返し往復運動するような場
面で使用される場合、使用中にシールリング1とシリンダー8の摺動面で生じる
摩擦抵抗(摺動抵抗)が大きく変動したり、長期間の使用の結果、図6に示すよ
うに、シールリング1の端部が削られたり、シリンダー8が比較的硬質の炭素鋼
で作製されている場合であっても、シリンダー8が摩耗して凹部9が生じたりし
て、油4の漏出が発生することもある。 このようなシールリングの諸問題は、特にショックアブソーバーのような運転
時の安全性を重視する装置において重要な課題となっている。 前述の特性を要求されるシールリング用のPTFE組成物として、従来より提
案されているものとしては、 (1)PTFE粉末/ポリイミド(PI)粉末/カーボン繊維(特開平9−20
8929号公報など) (2)PTFE粉末/芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末/
カーボン繊維(特公平1−13494号公報、特開平11−21408号公報) (3)PTFE粉末/黒鉛粉末/カーボン繊維(特開平5−239440号公報
) などが知られている。 しかし、特に油圧が8MPa以上という高圧下ではシールリングの破損や相手
材(ハウジング)の摩耗が比較的短期間に生じ、従来のPTFE組成物では耐久
性に或る一定の限界があると考えられていた。 また、回転数が7000rpm以上という高摺動環境下では、相手材の摩耗が
比較的短時間に生じ、従来のPTFE組成物では耐久性に或る一定の限界がある
と考えられていた。 さらに、油圧が8MPa以上の高圧下で往復摺動が繰り返される環境下では、
シールリングの破損や相手材の摩耗が比較的短時間に生じ、同じく従来のPTF
E組成物では耐久性に或る一定の限界があると考えられていた。 本発明の目的は、摺動トルクの変化が小さく、しかも高油圧環境下や高回転数
環境下、高速往復動環境下で長期間使用しても破損がなく相手材の摩耗量も少な
いシールリングを提供することにある。かかるシールリングは従来の特性限界を
打ち破ったものである。 発明の開示 すなわち本発明は、PTFE粉末40〜94重量%、芳香族ポリオキシベンゾ
イルエステル系耐熱性樹脂粉末3〜30重量%および黒鉛粉末3〜30重量%を
含むシールリングに関する。 PTFE粉末としては変性されたPTFE粉末が、黒鉛粉末としては天然黒鉛
が好ましい。 本発明のシールリングは、自動車のパワーステアリングのバルブ装置用のシー
ルリングとして、特にその特性を発揮できる。 ここで自動車用のパワーステアリングのバルブ装置とは、たとえば図1に示す
ように、ハウジング2と、シールリングセットボディ3と、ハウジング2とシー
ルリングセットボディ3との間に介在され油4をシールする樹脂製のシールリン
グ1とを備えてなるパワーステアリングのバルブ装置であって、前記シールリン
グ1が、PTFE粉末40〜94重量%、芳香族ポリオキシベンゾイルエステル
系耐熱性樹脂粉末3〜30重量%および黒鉛粉末3〜30重量%を含むPTFE
樹脂組成物で構成されていることを特徴とするバルブ装置をいう。 また本発明は、通常のシールリング耐久性評価試験条件である下記の条件1で
摺動サイクルを加えたとき、20万サイクルで破損せず、摺動トルクの初期変動
が治まってから20万サイクルまでの間の摺動トルクがその間の最大摺動トルク
の75%以上の範囲にあり、20万サイクル後の相手材の摩耗深さが15μm以
下であるシールリングにも関する。 (条件1) 試験装置:ラック&ピニオン式パワーステアリング装置に準じたシールリング耐
久性評価試験機 油圧:12MPa 油温:120℃ 油種:パワーステアリングフルード サイクル:正回転95rpm×2秒と逆回転95rpm×2秒とからなるサイク
ルを1サイクルとする 相手材:アルミニウムダイキャスト(JIS H5302) シールリング組込み部材:炭素鋼(JIS G4051)。 シールリング:外径36.4mm、幅1.5mm、高さ1.80mm 本発明のシールリング耐久性評価試験は前記した形状のシールリング(外径3
6.4mm、幅1.5mm、高さ1.80mm)を用いて行なうが、これは現在
、日本において主として使用されている形状のものであり、これ以外にも、外径
36.2mm、幅1.25mm、高さ1.83mmのものや外径38.4mm、
幅1.45mm、高さ2.00mmのものが使用されることがある。これらの形
状のシールリングを用いた場合であっても、測定結果は形状の違いにかかわらず
、ほぼ同等の結果が得られる。 シールリング耐久性評価試験機としては、実際の自動車に使用されているパワ
ーステアリングのバルブ装置(実機)に準じた構成のものを使用している。実機
に準じた構造とは、シールリング組込み部と摺動部に限っては実機と同じ構造を
有していることをいう(以下、他の試験機についても同じ)。自動車のパワース
テアリングのバルブ装置の場合、どのような車種であっても、ラック&ピニオン
式パワーステアリングである限り、シールリング組込み部と摺動部は同じ構造を
しているため、このような試験機を用いて評価することにより、実機に適用した
際の特性を評価することができる。実際のバルブ装置は、たとえば光洋精工(株
)発行の「ENGINEERING JOURNAL No.148、p92(
1995)」の図5(a)にその断面図が示されている。 また、特に12MPa以上の油圧で操作される大型自動車のパワーステアリン
グのバルブ装置用のシールリングとして要求される高い油圧でのトルク変化が少
ないシールリングにも関する。 そうした大型自動車のパワーステアリング用シールリングとしては、下記の条
件2で摺動サイクルを加えたとき、20万サイクルで破損せず、摺動トルクの初
期変動が治まってから20万サイクルまでの間の摺動トルクがその間の最大摺動
トルクの75%以上の範囲にあり、摺動トルクの初期変動が治まってから20万
サイクルまでの間において油圧15MPaのときの最大摺動トルクTmax15
と油圧12MPaのときの最大摺動トルクTmax12の比Tmax15/Tm
ax12が1.5未満であるものである。 (条件2) 試験装置:ラック&ピニオン式パワーステアリング装置に準じたシールリング耐
久性評価試験機 油圧:12MPaおよび15MPa 油温:120℃ 油種:パワーステアリングフルード サイクル:正回転95rpm×2秒と逆回転95rpm×2秒とからなるサイク
ルを1サイクルとする 相手材:炭素鋼(JIS G3445) シールリング組込み部材:炭素鋼(JIS G4051)。 シールリング:外径36.4mm、幅1.5mm、高さ1.80mm また、本発明のシールリングはオートマチックトランスミッション用のシール
リングとして好適である。 ここでオートマチックトランスミッション装置とは、ハウジング2と、シール
リングセットボディ3と、ハウジング2とシールリングセットボディ3との間に
介在された油4をシールする樹脂製シールリング1とを備えてなるオートマチッ
クトランスミッション装置であって、前記シールリング1が、PTFE粉末40
〜94重量%、芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末3〜30
重量%および黒鉛粉末3〜30重量%を含むPTFE樹脂組成物で構成されてい
ることを特徴とする装置をいう。 そうしたオートマチックトランスミッション用のシールリングとしては、下記
の条件3で回転摺動を加えたとき、500時間で破損せず、500時間後の相手
材の摩耗深さが10μm以下のものである。 (条件3) 試験装置:オートマチックトランスミッション装置に準じたシールリング耐久性
評価試験機 油圧:2MPa 油温:120℃ 油種:オートマチックトランスミッションフルード 回転数:8000rpm 相手材:アルミニウムダイキャスト(JIS H5302) シールリング組込み部材:鋳鉄(JIS G5501)。 シールリング:外径50mm、幅2mm、高さ2mm さらにまた、本発明のシールリングは高回転数の往復動(ストローク)がかけ
られるショックアブソーバー用のシールリングとしても好適である。 ここでショックアブソーバー装置とは、シリンダー8と、ピストン7と、シリ
ンダー8とピストン7との間に介在された油4をシールする樹脂製シールリング
1とを備えてなるショックアブソーバー装置であって、前記シールリング1が、
PTFE粉末40〜94重量%、芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性
樹脂粉末3〜30重量%および黒鉛粉末3〜30重量%を含むPTFE樹脂組成
物で構成されていることを特徴とする装置をいう。 そうしたシールリングとしては、下記の条件4で往復摺動ストロークを加えた
とき、500万ストロークで破損せず、摺動抵抗の初期変動が治まってから50
0万ストロークまでの間の最大摺動抵抗Fmaxがその間の最小摺動抵抗Fmi
nの1.5倍未満の範囲にあり、500万ストローク後の油漏れ量が15ml以
下のものである。 (条件4) 試験装置:ショックアブソーバー装置に準じたシールリング耐久性評価試験機 油圧:10MPa 油温:100℃ 油種:ショックアブソーバーオイル ストローク長:60mm 加振周波数:3Hz 相手材:炭素鋼(JIS G4051) シールリング組込み部材:鋳鉄(JIS G5501)。 シールリング:外径28.5mm、幅7.4mm、高さ0.8mm(適用ピスト
ン直径:25mm) 発明を実施するための最良の形態 本発明に使用するPTFE粉末としては、テトラフルオロエチレンの単独重合
体であっても、テトラフルオロエチレンと共重合可能な他の単量体で変性された
PTFEであってもよいが、耐熱性、耐薬品性および耐クリープ性に優れる点か
ら変性PTFEが好ましい。 変性PTFEとしては、たとえば式(1): −CF2−CF(−O−X)− (1) (式中、Xは炭素数1〜6のパーフルオロアルキル基または炭素数4〜9のパー
フルオロアルコキシアルキル基である)で示されるパーフルオロビニルエーテル
単位を0.001〜1重量%含有し溶融成形ができない変性PTFEがあげられ
る。 パーフルオロビニルエーテルの具体例としては、たとえばパーフルオロ(メチ
ルビニルエーテル)(PMVE)、パーフルオロ(エチルビニルエーテル)(P
EVE)、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)(PPVE)、パーフルオ
ロ(ブチルビニルエーテル)(PBVE)などのパーフルオロ(アルキルビニル
エーテル)などがあげられる。 PTFE粉末の平均粒径は10〜120μm、好ましくは10〜50μmであ
る。 本発明で配合する芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末とし
ては、たとえば構造単位(I): を有する樹脂の粉末が耐熱性、耐薬品性、耐磨耗性に優れる点から好ましい。こ
の構造単位(I)に加えて構造単位(II)および/または(III): (式中、Xは−O−であり、mは0または1であり、nは0または1である)を
含んでいてもよい。市販品としては、たとえばスミカスーパー(住友化学工業(
株)製)、エコノール(カーボランダム社製)などがある。平均粒径としては、
1〜300μm、好ましくは5〜150μm、特に10〜50μmのものが、樹
脂粉末の分散性が良好で、また得られるシールリングの強度に優れる点から好ま
しい。 芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末は、シランカップリン
グ剤などで表面処理されたものであってもよいし、また種々の撥水処理が施され
た粉末であってもよい。 黒鉛粉末としては、たとえば天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛、フッ化黒鉛、球
状カーボン、フッ化カーボン、黒鉛ウィスカーなどがあげられる。特に好ましく
は、天然黒鉛である。黒鉛粉末の平均粒径は0.1〜500μm、特に5〜20
μmであるのが好ましい。 PTFE粉末と芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末と黒鉛
粉末との配合割合(重量%)は、40〜94/3〜30/3〜30(合計100
重量%)、好ましくは70〜90/5〜15/5〜15、特に75〜90/5〜
15/5〜10とする。芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末
が多くなりすぎるとPTFE本来の特性が損なわれ、少なすぎると耐摩耗性がわ
るくなる。黒鉛粉末が多くなりすぎるとアルミニウムなどの軟質金属の相手材を
傷つけやすくなり、少なすぎると耐久性が低下する。 本発明においては、充填材として芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱
性樹脂粉末と黒鉛粉末の2種のみで必要かつ充分であるが、本発明が目的とする
効果を損なわない限り、他の充填材を配合してもよい。 これらの粉末は定法により混合し、要すれば造粒してシールリング成形用の樹
脂粉末とし、種々の成形法、たとえば圧縮成形法、ラム押出成形法、アイソスタ
ティック成形法、ホットコイニング成形法などの公知の成形法によりシールリン
グに成形される。いずれの成形法においても最終的に成形品は焼成される。本発
明においては、焼成温度として323〜400℃、好ましくは350〜385℃
が採用される。 かくして得られるシールリングは前記の試験条件1で測定したとき、 (A)20万回の摺動サイクルで破損しない、 (B)1万サイクルから20万サイクルまでの間の摺動トルクがその間の最大摺
動トルクの75%以上、好ましくは80%以上の範囲にある、 (C)20万サイクル後の相手材の摩耗深さが15μm以下、好ましくは10μ
m以下、特に5μm以下であるものである。 これらの3つの特性をすべて有するシールリングは、従来の限界をはるかに超
えた画期的なシールリングである。 また、トラックなどの大型自動車やパワーショベルやブルドーザーなどの特殊
車両などの大型パワーステアリングのバルブには大きくハンドルを切ったときな
どに高い油圧がかかる。そうした高い油圧がかかったときにもスムーズにハンド
ルが切れるようにするためには、大きな油圧変化に対しても摺動トルクの変化が
小さいことが望ましい。 本発明のシールリングはそうした大型パワーステアリングにも適用可能なもの
であり、前記の条件2で摺動サイクルを加えたとき、20万サイクルで破損せず
、摺動トルクの初期変動が治まってから20万サイクルまでの間の摺動トルクが
その間の最大摺動トルクの75%以上、好ましくは80%以上の範囲にあり、摺
動トルクの初期変動が治まってから20万サイクルまでの間において油圧15M
Paのときの最大摺動トルクTmax15と油圧12MPaのときの最大摺動ト
ルクTmax12の比Tmax15/Tmax12が1.5未満、好ましくは1
.3以下である。 ここで、「摺動トルクの初期変動が治まってから」とは、高圧下での摺動実験
においては摺動を開始してから約5万サイクルまでは摺動トルクが安定せず、急
激に摺動トルクが上昇することがあり、そうした不安定な初期変動を除く趣旨で
ある。 本発明のシールリングを適用する装置としては、自動車用として油圧式パワー
ステアリング装置、オートマチックトランスミッション、エンジンピストンリン
グ、ショックアブソーバーなどが、産業機械用としては油圧シリンダーなどがあ
げられる。これらのうち、摺動時の抵抗が低く、相手材の摩耗が小さく、高圧(
8MPa以上)下でのシール変形が少なく、かつ長期間の使用でも油漏れが小さ
いという特性が特に要求される自動車のパワーステアリングのバルブ装置用のシ
ールリングとして好適である。 さらに、従来では高圧下でも安定した摺動特性をもつシールリングが存在しな
かった大型の自動車(トラック、バス、トレーラーなど)などの大型パワーステ
アリングのバルブ装置用としても、初めて摺動トルク変化の少ないシールリング
を提供することができる。 また、本発明のシールリングは安全性が重視され、耐久性が求められるオート
マチックトランスミッション用のシールリングやショックアブソーバー用シール
リングなどとして好適である。 すなわち、本発明によれば、前記条件3で回転摺動を加えたとき、500時間
で破損せず、500時間後の相手材の摩耗深さが10μm以下、好ましくは5μ
m以下であるオートマチックトランスミッション用のシールリングを提供するこ
とができる。 さらにまた、本発明によれば、前記の条件4で往復摺動ストロークを加えたと
き、500万ストロークで破損せず、摺動抵抗の初期変動が治まってから500
万ストロークまでの間の最大摺動抵抗Fmaxがその間の最小摺動抵抗Fmin
の1.5倍未満、好ましくは1.3倍以下の範囲にあり、500万ストローク後
の油漏れ量が15ml以下、好ましくは10ml以下であるショックアブソーバ
ー用のシールリングを提供することができる。 つぎに本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はかかる実施例のみに限
定されるものではない。 実施例1 1重量%のパーフルオロ(プロピルビニルエーテル)で変性されたPTFE粉
末(平均粒径30μm)80重量部と芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐
熱性樹脂粉末(スミカスーパー、住友化学工業(株)製、平均粒径20μm)1
5重量部と天然黒鉛(中越黒鉛(株)製のCPB−3000、平均粒径9μm)
5重量部を定法により予備混合、ついで造粒して成形用樹脂粉末を調製した。 この成形用樹脂粉末を用いて、圧縮成形し、試験用のシールリング(内径33
.4mm、外径36.4mm、高さ1.8mmのリング)を作製した。この試験
用シールリングについて、前記の条件1にしたがって耐久性試験を行なった。結
果を表1に示す。試験方法 試験装置:ラック&ピニオン式パワーステアリング装置に準じたシールリング耐
久性評価試験機 油圧:12MPa 油温:120℃ 油種:パワーステアリングフルード(日石三菱(株)製のロデオPSF) 摺動サイクル:正回転95rpm×2秒と逆回転95rpm×2秒とからなるサ
イクルを1サイクルとする 相手材:アルミニウムダイキャストADC12(JIS H5302) シールリング組込み部材:炭素鋼S45C(JIS G4051)。 シールリング:外径36.4mm、幅1.5mm、高さ1.8mm評価特性 (耐久時間) シールリングが破損(油漏れ)するときの摺動サイクルを耐久時間とする。2
0万サイクルで破損しない場合は打ち切る。 (摺動トルク変化) 油を密封している2本のシールリングが95rpm(2秒間)で回転している
ときの回転トルクを記録し、初期の急激なトルク上昇完了後(7千〜2万5千サ
イクル)から20万サイクルまでの間の回転トルク変化を摺動トルク変化とする
。 測定結果を摺動サイクルを横軸、摺動トルク(N・m)を縦軸とするグラフに
表わす(図7)。 さらに、1万サイクルから20万サイクルの間での最大摺動トルクTmaxと
最小摺動トルクTminを調べ、摺動トルクの最大変化を(Tmin/Tmax
)×100(%)で表わす。 (相手材最大摩耗深さ) シールリングの破損時または20万サイクル打ち切り時点での相手材(アルミ
ニウムダイキャスト)の摩耗部分(図4の凹部6に相当)における最大深さ(μ
m)を表面粗さ測定機(ミツトヨ(株)製のサーフテストSV−600)により
測定する。 (シールはみ出し量) 途中で破損(油漏れ)したものを除き、20万サイクル打ち切り時点でのシー
ルリングのはみ出し部分(図2および3のはみ出し5に相当)の長さ(mm)を
調べる。 (最終断面形状) シールリングの破損(油漏れ)時または20万サイクル打ち切り時点でシール
リングを切断し、その断面形状を調べる。 実施例2〜3 芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末と黒鉛粉末の配合量を
表1に示す割合としたほかは実施例1と同様にして成形し、本発明のシールリン
グを作製し、実施例1と同様にして耐久性を調べた。結果を表1および図8〜9
(摺動トルク変化のグラフ)に示す。 比較例1〜4 充填材として表1に示したものを使用したほかは実施例1と同様にして造粒成
形し、比較用のシールリングを作製し、実施例1と同様にして耐久性を調べた。
結果を表1および図10〜13(摺動トルク変化のグラフ)に示す。 なお、表1(表2〜4も同じ)で使用した充填材の略号はつぎのとおりである
。 POB:芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末(スミカスーパ
ー、住友化学工業(株)製、平均粒径20μm) GR:天然黒鉛粉末(中越黒鉛(株)製のCPB−3000、平均粒径9μm) CF:カーボン繊維((株)クレハ製のM2006S、平均繊維径15μm、平
均繊維長100μm) GRA:人造黒鉛粉末(日本カーボン(株)製のEG−1C、平均粒径35μm
) BZ:ブロンズ粉末(福田金属(株)製のSD−200、平均粒径20μm) PI:ポリイミド粉末(旭チバ(株)製のケルイミド1050、平均粒径20μ
m) 実施例4 実施例3で製造したシールリング(PTFE粉末90部+POB5部+天然黒
鉛5部)について、前記試験条件2(相手材:炭素鋼STKM13(JIS G
3445)使用)の下で油圧を12MPaおよび15MPaかけてそれぞれの油
圧で耐久時間、摺動トルク変化(同一油圧)、最大摺動トルク(Tmax)、最
小摺動トルク(Tmin)およびTmin/Tmax×100(%)を実施例1
と同様に測定し、さらに油圧が15MPaのときの最大摺動トルク(Tmax1
5)と油圧12MPaのときの最大摺動トルク(Tmax12)の比(Tmax
15/Tmax12)を算出した。 結果を表2および図14(摺動トルク変化のグラフ)に示す。 比較例5〜7 表2に示す組成でシールリングを製造し、実施例4と同様にして条件2におい
て油圧12MPaおよび15MPaで耐久時間、摺動トルク変化(同一油圧)、
最大摺動トルク(Tmax)、最小摺動トルク(Tmin)およびTmin/T
max×100(%)を実施例1と同様に測定し、さらに油圧が15MPaのと
きの最大摺動トルク(Tmax15)と油圧12MPaのときの最大摺動トルク
(Tmax12)の比(Tmax15/Tmax12)を算出した。 結果を表2および図15〜17(摺動トルク変化のグラフ)に示す。 実施例5 1重量%のパーフルオロ(プロピルビニルエーテル)で変性されたPTFE粉
末(平均粒径30μm)80重量部と芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐
熱性樹脂粉末(スミカスーパー、住友化学工業(株)製、平均粒径20μm)1
5重量部と天然黒鉛(中越黒鉛(株)製のCPB−3000、平均粒径9μm)
5重量部を定法により予備混合、ついで造粒して成形用樹脂粉末を調製した。 この成形用樹脂粉末を用いて、圧縮成形し、試験用のシールリング(内径46
mm、外径50mm、厚さ2mmのリングであって、リングはその1箇所で接線
に対して30度の角度で切断されている。切断間隔は0.1mm。図18参照)
を作製した。この試験用シールリングについて、前記の条件3にしたがって耐久
性試験を行なった。結果を表3に示す。試験方法 試験装置:オートマチックトランスミッション装置に準じたシールリング耐久性
評価試験機 油圧:2MPa 油温:120℃ 油種:オートマチックトランスミッションフルード(日石三菱(株)製のATF D4) 回転数:8000rpm 相手材:アルミニウムダイキャストADC12(JIS H5302) シールリング組込み部材:鋳鉄FC205(JIS G5501)。 シールリング:外径50mm、幅2mm、高さ2mm評価特性 (耐久時間) シールリングが破損(油漏れ)するときの摺動サイクルを耐久時間とする。5
00時間で破損しない場合は打ち切る。 (相手材最大摩耗深さ) シールリングの破損時または500時間打ち切り時点での相手材(アルミニウ
ムダイキャスト)の摩耗部分(図4の凹部6に相当)における最大深さ(μm)
を表面粗さ測定機(ミツトヨ(株)製のサーフテストSV−600)により測定
する。 実施例6〜7 芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末と黒鉛粉末の配合量を
表3に示す割合としたほかは実施例5と同様にして成形し、本発明のシールリン
グを作製し、実施例5と同様にして耐久性を調べた。結果を表3に示す。 比較例8〜11 充填材として表3に示したものを使用したほかは実施例5と同様にして造粒成
形し、比較用のシールリングを作製し、実施例5と同様にして耐久性を調べた。
結果を表3に示す。 実施例8 1重量%のパーフルオロ(プロピルビニルエーテル)で変性されたPTFE粉
末(平均粒径30μm)80重量部と芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐
熱性樹脂粉末(スミカスーパー、住友化学工業(株)製、平均粒径20μm)1
5重量部と天然黒鉛(中越黒鉛(株)製のCPB−3000、平均粒径9μm)
5重量部を定法により予備混合、ついで造粒して成形用樹脂粉末を調製した。 この成形用樹脂粉末を用いて、圧縮成形し、試験用のシールリング(内径13
.7mm、外径28.5mm、厚さ0.8mmのリング)を作製した。この試験
用シールリングについて、前記の条件4にしたがって耐久性試験を行なった。結
果を表4に示す。試験方法 試験装置:ショックアブソーバー装置に準じたシールリング耐久性評価試験機 ピストン内径:25mm 油圧:10MPa 油温:100℃ 油種:ショックアブソーバーオイル ストローク長:60mm。1往復を1ストロークとする。 加振周波数:3Hz 相手材:炭素鋼S45C(JIS H4051) シールリング組込み部材:鋳鉄FC250(JIS G5501)。 シールリング:外径28.5mm、幅7.4mm、高さ0.8mm(適用ピスト
ン直径:25mm)評価特性 (耐久時間) シールリングが破損(油漏れ、油圧を維持できない状態)するときの摺動スト
ローク数を耐久時間とする。500万ストロークで破損しない場合は打ち切る。 (摺動抵抗変化) ピストンに巻きつけられたシールリングとシリンダー内面とが相対往復運動す
るときに発生する摩擦抵抗値のうち各ストローク内での最大値をそのストローク
における摺動抵抗とし、初期の急激な摺動抵抗の上昇完了後(50万ストローク
までに観測されることがある)から500万ストローク(または破損)までで最
大の摺動抵抗Fmaxと最小摺動抵抗Fminを調べ、摺動抵抗の最大変化を(
Fmin/Fmax)×100(%)で表わす。 (油漏れ量) 500万ストローク終了後、油室より漏出した油を回収し、メスシリンダーで
測定する。 実施例9〜10 芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末と黒鉛粉末の配合量を
表4に示す割合としたほかは実施例8と同様にして成形し、本発明のシールリン
グを作製し、実施例8と同様にして耐久性を調べた。結果を表4に示す。 比較例12〜15 充填材として表4に示したものを使用したほかは実施例8と同様にして造粒成
形し、比較用のシールリングを作製し、実施例8と同様にして耐久性を調べた。
結果を表4に示す。 産業上の利用可能性 本発明のシールリングは、高圧下での使用においてもシールのはみ出し変形が
小さく、相手材が軟質金属であっても相手材の摩耗を抑制できるので長期間の安
定したシール効果が得られ、さらに低摩擦でかつ摺動トルクの変化が少ない、特
に高い油圧時での摺動トルク変化が小さいのでパワーステアリングのバルブ装置
、特に大型自動車のパワーステアリングの操作性、応答性を大きく向上させるこ
とができる。 また、本発明のシールリングは高回転数で摺動するシールリングであるオート
マチックトランスミッション用のシールリングや往復摺動環境でのシールが要求
されるショックアブソーバー用のシールリングとしても、従来にない優れた性能
を発揮する。
【図面の簡単な説明】
図1は、本発明のシールリングをパワーステアリング装置またはオートマチッ
クトランスミッション装置に装着したときの部分概略断面図である。 図2は、図1に示す装置を回転させたときに生ずるシールリングの一般的な変
化を示す部分概略断面図である。 図3は、図1に示す装置を回転させたときに生ずるシールリングの破損状態を
示す部分概略断面図である。 図4は、図1に示す装置を回転させたときに生ずる相手材(ハウジング)の摩
耗状態を示す部分概略断面図である。 図5は、本発明のシールリングをショックアブソーバー装置に装着したときの
部分概略断面図である。 図6は、図5に示す装置を往復動させたときに生ずるシールリングと相手材(
シリンダー)の摩耗状態を示す部分概略断面図である。 図7は、耐久性試験に用いた実施例1のシールリングの摺動トルク変化を示す
グラフである。 図8は、耐久性試験に用いた実施例2のシールリングの摺動トルク変化を示す
グラフである。 図9は、耐久性試験に用いた実施例3のシールリングの摺動トルク変化を示す
グラフである。 図10は、耐久性試験に用いた比較例1のシールリングの摺動トルク変化を示
すグラフである。 図11は、耐久性試験に用いた比較例2のシールリングの摺動トルク変化を示
すグラフである。 図12は、耐久性試験に用いた比較例3のシールリングの摺動トルク変化を示
すグラフである。 図13は、耐久性試験に用いた比較例4のシールリングの摺動トルク変化を示
すグラフである。 図14は、耐久性試験に用いた実施例4のシールリングの油圧12MPaおよ
び15MPaのときの摺動トルク変化を示すグラフである。 図15は、耐久性試験に用いた比較例5のシールリングの油圧12MPaおよ
び15MPaのときの摺動トルク変化を示すグラフである。 図16は、耐久性試験に用いた比較例6のシールリングの油圧12MPaおよ
び15MPaのときの摺動トルク変化を示すグラフである。 図17は、耐久性試験に用いた比較例7のシールリングの油圧12MPaおよ
び15MPaのときの摺動トルク変化を示すグラフである。 図18は、実施例5のオートマチックトランスミッション用の耐久性試験に用
いたシールリングの切断部分の概略平面図である。
───────────────────────────────────────────────────── (注)この公表は、国際事務局(WIPO)により国際公開された公報を基に作 成したものである。 なおこの公表に係る日本語特許出願(日本語実用新案登録出願)の国際公開の 効果は、特許法第184条の10第1項(実用新案法第48条の13第2項)に より生ずるものであり、本掲載とは関係ありません。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリテトラフルオロエチレン粉末40〜94重量%、芳香族ポリ
    オキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末3〜30重量%および黒鉛粉末3〜
    30重量%を含むシールリング。
  2. 【請求項2】 ポリテトラフルオロエチレン粉末が、テトラフルオロエチレンと
    共重合可能な単量体で変性されたポリテトラフルオロエチレンの粉末である請求
    の範囲第1項記載のシールリング。
  3. 【請求項3】 黒鉛粉末が天然黒鉛である請求の範囲第1項または第2項記載の
    シールリング。
  4. 【請求項4】 自動車のパワーステアリングのバルブ装置用である請求の範囲第
    1項〜第3項のいずれかに記載のシールリング。
  5. 【請求項5】 下記の条件で摺動サイクルを加えたとき、20万サイクルで破損
    せず、1万サイクルから20万サイクルまでの間の摺動トルクがその間の最大摺
    動トルクの75%以上の範囲にあり、20万サイクル後の相手材の摩耗深さが1
    5μm以下である請求の範囲第3項または第4項記載のシールリング。 記 試験装置:ラック&ピニオン式パワーステアリング装置に準じたシールリング
    耐久性評価試験機 油圧:12MPa 油温:120℃ 油種:パワーステアリングフルード サイクル:正回転95rpm×2秒と逆回転95rpm×2秒とからなるサイ
    クルを1サイクルとする 相手材:アルミニウムダイキャスト(JIS H 5302) シールリング組込み部材:炭素鋼(JIS G 4051) シールリング:外径36.4mm、幅1.5mm、高さ1.80mm。
  6. 【請求項6】 12MPa以上の油圧で操作される大型自動車のパワーステアリ
    ングのバルブ装置用のシールリングであって、下記の条件で摺動サイクルを加え
    たとき、20万サイクルで破損せず、摺動トルクの初期変動が治まってから20
    万サイクルまでの間の摺動トルクがその間の最大摺動トルクの75%以上の範囲
    にあり、摺動トルクの初期変動が治まってから20万サイクルまでの間において
    油圧15MPaのときの最大摺動トルクTmax15と油圧12MPaのときの
    最大摺動トルクTmax12の比Tmax15/Tmax12が1.5未満であ
    る請求の範囲第1項〜第3項のいずれかに記載のシールリング。 記 試験装置:ラック&ピニオン式パワーステアリング装置に準じたシールリング
    耐久性評価試験機 油圧:12MPaおよび15MPa 油温:120℃ 油種:パワーステアリングフルード サイクル:正回転95rpm×2秒と逆回転95rpm×2秒とからなるサイ
    クルを1サイクルとする 相手材:炭素鋼(JIS G3445) シールリング組込み部材:炭素鋼(JIS G4051) シールリング:外径36.4mm、幅1.5mm、高さ1.80mm。
  7. 【請求項7】 オートマチックトランスミッション用のシールリングであって、
    下記の条件で回転摺動を加えたとき、500時間で破損せず、500時間後の相
    手材の摩耗深さが10μm以下である請求の範囲第1項〜第3項のいずれかに記
    載のシールリング。 記 試験装置:オートマチックトランスミッション装置に準じたシールリング耐久
    性評価試験機 油圧:2MPa 油温:120℃ 油種:オートマチックトランスミッションフルード 回転数:8000rpm 相手材:アルミニウムダイキャスト(JIS H5302) シールリング組込み部材:鋳鉄(JIS G5501) シールリング:外径50mm、幅2mm、高さ2mm。
  8. 【請求項8】 ショックアブソーバー用のシールリングであって、下記の条件で
    往復摺動ストロークを加えたとき、500万ストロークで破損せず、摺動抵抗の
    初期変動が治まってから500万ストロークまでの間の最大摺動抵抗Fmaxが
    その間の最小摺動抵抗Fminの1.5倍未満の範囲にあり、500万ストロー
    ク後の油漏れ量が15ml以下である請求の範囲第1項〜第3項のいずれかに記
    載のシールリング。 記 試験装置:ショックアブソーバー装置に準じたシールリング耐久性評価試験機 油圧:10MPa 油温:100℃ 油種:ショックアブソーバーオイル ストローク長:60mm 加振周波数:3Hz 相手材:炭素鋼(JIS G4051) シールリング組込み部材:鋳鉄(JIS G5501) シールリング:外径28.5mm、幅7.4mm、高さ0.8mm(適用ピス
    トン直径:25mm)。
JP2001-533348A 1999-10-21 2000-10-19 シールリング Pending JPWO2001031237A1 (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11-299550 1999-10-21

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JPWO2001031237A1 true JPWO2001031237A1 (ja) 2003-05-20

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