JP2009121536A - シールリング及びシールリングの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単に所望の摺動特性が得られるシールリング及びシールリングの製造方法を提供する。
【解決手段】四フッ化エチレン樹脂材と充填材とを用いて造粒により得られた粉状物を材料として成形されるシールリング１０であって、粉状物は、その粒径が４００μｍ以上９００μｍ以下の範囲から選ばれた目標粒径を中心として一定の範囲に収まるように選別されたものであることによって、シールリング１０の表面に形成する凹凸の大きさ及び大きさのバラツキをコントロールして、所望の摺動特性を得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂製のシールリング及びシールリングの製造方法に関するものである。

各種油圧機器に用いられる密封装置として、高速・低摺動・高圧化に対応可能な摺動性に優れた四フッ化エチレン樹脂製のシールリングを用いたものが知られている。図１１を参照して、かかるシールリングが用いられた例を説明する。図１１は従来例に係るシールリングの適用例を示す模式的断面図である。

この従来例に係る密封装置は、軸３００とハウジング４００との間の環状隙間を密封する用途として用いられるものである。なお、軸３００は、ハウジング４００に設けられた軸孔内を往復移動するように構成されている。そして、軸３００には環状溝３０１が設けられており、この環状溝３０１に密封装置が装着される。

また、この従来例に係る密封装置は、四フッ化エチレン樹脂製のシールリング１００と、このシールリング１００をハウジング４００の軸孔内周面に向けて押圧するゴム状弾性体製のゴムリング２００とから構成される。

以上のように、シールリング１００とゴムリング２００によって、軸３００とハウジング４００との間の環状隙間が密封される。また、軸３００が往復移動する際には、シールリング１００はハウジング４００の軸孔内周面に対して摺動する。一方、ゴムリング２００は、環状溝３０１の溝底面に対して密着しており、当該溝底面に対して摺動しないように構成されている。このように、ゴムリング２００によって密封性を確保しつつ、摺動部分には四フッ化エチレン樹脂製のシールリング１００を用いることによって、摺動性を高めている。

ここで、一般的に、四フッ化エチレン樹脂製のシールリングは、自己潤滑性に優れたものであるが、より一層、潤滑性を向上させるために、摺動表面に凹凸を形成して、摺動表面に油を保持する技術が知られている。また、図１１に示す例の場合には、圧力が軸方向の両側から交互にかかるように構成される。そのため、シールリング１００の外周面とハウジング４００の軸孔内周面との間からの油漏れ（吹き抜け漏れ）を抑制するために、シールリング１００の両側面に油導入用の溝１０１，１０２が設けられている。

このように、四フッ化エチレン樹脂製のシールリングには、その表面に凹凸が形成されたり、油導入用の溝が形成されたりする場合がある。このように、凹凸を形成したり、溝を形成したりする方法としては、切削加工によって形成する方法と金型上に凹凸や溝に対応した形状を付与する方法がある。しかしながら、前者の場合には、加工工数が増え、生産性が悪くコストアップにつながってしまう問題がある。また、後者の場合には、シールリングの表面状態の制御が難しかったり、離型性などの問題から凹凸や溝の設計自由度が制限されたりするという問題がある。

なお、関連する技術としては、特許文献１〜５に開示されたものがある。
実開昭６０−１０１２６５号公報 実開平４−１３６３６４号公報 特開２００３−４１４３号公報 特開平１０−２６２２９号公報 特開平１０−２２５９９９号公報

本発明の目的は、簡単に所望の摺動特性が得られるシールリング及びシールリングの製造方法を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。

すなわち、本発明のシールリングは、
四フッ化エチレン樹脂材と充填材とを用いて造粒により得られた粉状物を材料として成形されるシールリングであって、
前記粉状物は、その粒径が４００μｍ以上９００μｍ以下の範囲から選ばれた目標粒径を中心として一定の範囲に収まるように選別されたものであることを特徴とする。

前記一定の範囲は±１００μｍであるとよい。

また、本発明のシールリングの製造方法は、
四フッ化エチレン樹脂材と充填材とを用いて粉状物を造粒する工程と、
造粒された粉状物の中から、その粒径が４００μｍ以上９００μｍ以下の範囲から選ばれた目標粒径を中心として一定の範囲に収まるように粉状物を選別する工程と、
選別された粉状物を材料として圧縮成形する工程と、
を有することを特徴とする。

また、前記一定の範囲は±１００μｍであるとよい。

本発明によれば、四フッ化エチレン樹脂材と充填材とを用いて造粒により得られた粉状物を材料としてシールリングが成形される。これにより、成形されたシールリングの表面には、粉状物の粒径に応じて凹凸が形成される。そして、本発明の場合には、粉状物の粒径が４００μｍ以上９００μｍ以下の範囲から選ばれた目標粒径を中心として一定の範囲に収まるように選別される。従って、目標粒径の設定に応じて、成形されたシールリング表面の凹凸の大きさをコントロールすることができる。また、「範囲」の設定により、凹凸の大きさのバラツキの分布をコントロールすることができる。このように、凹凸の大きさや大きさのバラツキの分布によって、摺動特性が異なることから、これらをコントロールすることで、所望の摺動特性が得られる。つまり、シールリングの成形材料として用いる粉状物の粒径を選別するだけで、簡単に、所望の摺動特性が得られる。

以上説明したように、本発明によれば、簡単に所望の摺動特性を得ることができる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（実施例）
図１〜図１０を参照して、本発明の実施例に係るシールリング及びシールリングの製造方法について説明する。

＜シールリング及びその用途＞
図１及び図２を参照して、本発明の実施例に係るシールリング及びその用途について説明する。図１は本発明の実施例に係るシールリングの斜視図である。図２は本発明の実施例に係るシールリングの適用例を示す模式的断面図である。

本発明の実施例に係る密封装置は、軸３０とハウジング３５との間の環状隙間を密封する用途として用いられるものである。なお、軸３０は、ハウジング３５に設けられた軸孔内を往復移動するように構成されている。そして、軸３０には環状溝３１が設けられており、この環状溝３１に密封装置が装着される。

また、本実施例に係る密封装置は、四フッ化エチレン樹脂（以下、ＰＴＦＥと称する。）製のシールリング１０と、このシールリング１０をハウジング３５の軸孔内周面に向けて押圧するゴム状弾性体製のゴムリング２０とから構成される。そして、本発明の実施例に係るシールリング１０は、図示のように、断面形状が四角形の環状の部材である。

以上のように、シールリング１０とゴムリング２０によって、軸３０とハウジング３５との間の環状隙間が密封される。また、軸３０が往復移動する際には、シールリング１０はハウジング３５の軸孔内周面に対して摺動する。一方、ゴムリング２０は、環状溝３１の溝底面に対して密着しており、当該溝底面に対して摺動しないように構成されている。このように、ゴムリング２０によって密封性を確保しつつ、摺動部分にはＰＴＦＥ製のシールリング１０を用いることによって、摺動性を高めている。

＜シールリングの製造方法＞
図３〜図１０を参照して、本発明の実施例に係るシールリングの製造方法について説明する。

＜＜製造工程＞＞
特に、図３〜図６を参照して、本発明の実施例に係るシールリングの製造工程を工程順に説明する。図３〜図６は本発明の実施例に係るシールリングの主要工程説明図である。図３は選別工程において選別された粉状物を示し、図４は圧縮予備成形工程を示し、図５は型から取り出された予備成形物を示し、図６は焼成工程を示している。

本実施例においては、ＰＴＦＥ材と充填材とを用いて、粉状物を造粒する。造粒された粉状物の粒径にはバラツキがある。そして、本実施例においては、造粒された粉状物の中から、その粒径が４００μｍ以上９００μｍ以下の範囲から選ばれた目標粒径を中心として一定の範囲に収まるように粉状物を選別する。選別は、メッシュフィルタなどを用いて、ふるいにかけることで行うことができる。図３は選別後の粉状物１１の山を示している。

次に、選別された粉状物１１を用いて予備成形する。すなわち、まず、選別された粉状物１１を、下型４０内に充填する。そして、上型５０によって、粉状物１１を圧縮して、固化させることで、予備成形物１２が得られる。図５は圧縮成形後に型から取り出された予備成形物１２を示している。

そして、型から取り出した予備成形物１２は、融点以上の温度の炉６０の中に入れられて、加熱焼成される（図６参照）。その後、そのまま冷却され、あるいは、適宜二次成形などが行われて、完成品であるシールリング１０が得られる。

＜＜粉状物の選別工程＞＞
特に、図７〜図１０を参照して、造粒された粉状物の選別工程について説明する。図７
〜図９は粉状物の粒径の分布を説明する説明図である。これらの図においては、上側に粒径の分布のグラフを示し、下側に選別された粉状物の様子をイメージ的に示した図を示している。また、図７は造粒して選別する前の様子を示し、図８及び図９は選別後の様子を示している。図１０は本発明の実施例に係るシールリングの表面を拡大した拡大図である。

造粒された粉状物１１は、図７に示すように、その粒径が、広い範囲で分布している。そして、本実施例においては、上記の通り、造粒された粉状物１１の中から、その粒径が４００μｍ以上９００μｍ以下の範囲から選ばれた目標粒径を中心として一定の範囲に収まるように粉状物１１が選別される。

図８は、粒径が４００±１００μｍの粉状物１１（図中、範囲Ｓ１）を選別した例を示している。この場合、目標粒径が４００μｍで範囲が±１００μｍである。図９は、粒径が９００±１００μｍの粉状物１１（図中、範囲Ｓ２）を選別した例を示している。この場合、目標粒径が９００μｍで範囲が±１００μｍである。

そして、このように選別された粉状物１１を用いて成形されたシールリング１０の表面には凹凸が形成される。つまり、シールリング１０の表面には、図１０に示すように、溝Ｔが形成される。この溝Ｔは油などの密封対象流体が保持されるものとして機能したり、密封対象流体が通る流路として機能したりする。また、この溝Ｔの大きさ（深さや幅）は、粉状物１１の粒径によって左右される。つまり、粉状物１１の粒径が小さければ溝Ｔは小さくなり、粒径を大きくするほど、溝Ｔは大きくなる。

なお、粉状物１１を造粒するのに用いる充填材は、繊維系のものを適用すると好適である。繊維系の充填材を用いることで、粉状物１１が硬くなり、安定的にシールリング１０の表面に凹凸を形成することが可能となる。

＜本実施例の優れた点＞
本実施例によれば、ＰＴＦＥ材と充填材とを用いて造粒により得られた粉状物１１を材料としてシールリング１０が成形される。これにより、成形されたシールリング１０の表面には、粉状物１１の粒径に応じて凹凸が形成される。

そして、本実施例の場合には、粉状物１１の粒径が４００μｍ以上９００μｍ以下の範囲から選ばれた目標粒径を中心として一定の範囲に収まるように選別される。従って、目標粒径の設定に応じて、成形されたシールリング１０の表面の凹凸の大きさをコントロールすることができる。また、「範囲」の設定により、凹凸の大きさのバラツキの分布をコントロールすることができる。つまり、上記の通り、溝Ｔの大きさや大きさの分布のバラツキをコントロールすることができる。

そして、上記のように、溝Ｔの大きさや大きさのバラツキの分布によって、摺動特性が異なることから、これらをコントロールすることで、所望の摺動特性が得られる。つまり、シールリング１０の成形材料として用いる粉状物１１の粒径を選別するだけで、簡単に、所望の摺動特性が得られる。例えば、小さな溝Ｔを形成したい場合には、図８に示すように、粒径が４００±１００μｍの粉状物１１を選別すれば良く、大きな溝Ｔを形成したい場合には、図９に示すように、粒径が９００±１００μｍの粉状物１１を選別すれば良い。

なお、シールリング１０の表面に形成される凹凸は、その大きさを適宜コントロールすることで、油を保持して油膜を形成させる機能を発揮させることもできるし、油導入用の溝として機能を発揮させることもできるし、これら両方の機能を発揮させることもできる
。また、上記の通り、粉状物１１を選別するだけで、切削加工を必要とせず、かつ型に凹凸などを設けることなく、シールリング１０の表面に凹凸を形成させることができる。

図１は本発明の実施例に係るシールリングの斜視図である。 図２は本発明の実施例に係るシールリングの適用例を示す模式的断面図である。 図３は本発明の実施例に係るシールリングの主要工程説明図である。 図４は本発明の実施例に係るシールリングの主要工程説明図である。 図５は本発明の実施例に係るシールリングの主要工程説明図である。 図６は本発明の実施例に係るシールリングの主要工程説明図である。 図７は粉状物の粒径の分布を説明する説明図である。 図８は粉状物の粒径の分布を説明する説明図である。 図９は粉状物の粒径の分布を説明する説明図である。 図１０は本発明の実施例に係るシールリングの表面を拡大した拡大図である。 図１１は従来例に係るシールリングの適用例を示す模式的断面図である。

符号の説明

１０ シールリング
１１ 粉状物
１２ 予備成形物
２０ ゴムリング
３０ 軸
３１ 環状溝
３５ ハウジング
４０ 下型
５０ 上型
６０ 炉
Ｔ 溝-

Claims (4)

1. 四フッ化エチレン樹脂材と充填材とを用いて造粒により得られた粉状物を材料として成形されるシールリングであって、
   前記粉状物は、その粒径が４００μｍ以上９００μｍ以下の範囲から選ばれた目標粒径を中心として一定の範囲に収まるように選別されたものであることを特徴とするシールリング。
2. 前記一定の範囲は±１００μｍであることを特徴とする請求項１に記載のシールリング。
3. 四フッ化エチレン樹脂材と充填材とを用いて粉状物を造粒する工程と、
   造粒された粉状物の中から、その粒径が４００μｍ以上９００μｍ以下の範囲から選ばれた目標粒径を中心として一定の範囲に収まるように粉状物を選別する工程と、
   選別された粉状物を材料として圧縮成形する工程と、
   を有することを特徴とするシールリングの製造方法。
4. 前記一定の範囲は±１００μｍであることを特徴とする請求項３に記載のシールリングの製造方法。

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