JP2009126165A - 合成樹脂製シールリング及び射出成形金型 - Google Patents

Abstract

【課題】均一な寸法及び適正な材料特性を有する合成樹脂製シールリング及び射出成形金型を提供する。
【解決手段】カット部２ａを有し、射出成形により形成された合成樹脂製シールリング２において、材料の注入部がシールリング２の内周面全周にわたって設けられている。材料の注入部は内周面全周にわたることが望ましいが、シールリングの内周面の一部分にわたるよう構成してもよい。すなわち、材料の注入部がシールリングの内周面全周のうち、カット部端面から４５°の範囲を除く範囲にわたって設けられ、かつ、注入部の両端がカット部から同一距離にあるように構成することもできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、トルクコンバータや油圧式クラッチなどの自動変速機における作動油の密封に用いられる合成樹脂製シールリング及び射出成形金型に関する。

カット部を有する合成樹脂製シールリング及び射出成形金型としては、特許文献１〜特許文献３が知られている。
特許第２８７５７７３号公報 特許第３５００９３２号公報 特許第３２９９４１９号公報

特許文献１は、材料特性の均一化のために、注入位置から各切り離し端に至る長さが等しくなるように、カット部の対向部に射出成形の材料を注入するゲートを設置していることを特徴としている。特許文献２は、特殊ステップカットの先端部の形状不良を防止するために、材料の充填が充分にできるように、カット部近傍の両端部に射出成形の材料を注入するゲートを設置していることを特徴としている。特許文献３は、シールリングの強度向上と装着性の向上とを図るために、カット部を拡張した場合に応力集中するカット部対向部以外にウエルド部を形成するように、カット部に対して９０°〜１３５°の範囲に射出成形の材料を注入するゲートを設置していることを特徴としている。

カット部を有する合成樹脂製シールリングにおいて、これを射出成形により形成する場合、材料を注入するゲート位置によっては均一な寸法及び材料特性を得ることが難しい場合がある。例えば、特許文献１のゲート位置では、注入位置からカット部までの長さが長くなるため、カット部がステップカットなど細い形状の場合は充填が不充分となり、先端部の形状不良発生や円周方向の幅寸法のバラツキが大きくなる場合がある。また、特許文献２のゲート位置では、カット部の対向位置の強度低下や円周方向の幅寸法のバラツキが大きくなる場合がある。また、特許文献３のゲート位置では、円周方向の幅寸法のバラツキが大きくなる場合がある。

特に耐熱耐摩耗性を有する合成樹脂は粘度が高く、周長の長い外径の大きなシールリングの射出成形の場合、従来技術のゲート位置では均一な寸法及び適正な材料特性を得ることがより難しい。流動長を短くするために多点ゲートを用いると、ウエルドが発生し強度低下を招き、装着時に折損等の問題が発生する。今後、トルクコンバータや油圧式クラッチなどの自動変速機の小型化により、シールリングはより薄幅化を要求されている。しかしながら、薄幅にすると耐熱耐摩耗性樹脂での射出成形が一層困難になる。

本発明の目的は、射出成形の材料の注入位置を工夫して、均一な寸法及び適正な材料特性を有する合成樹脂製シールリング及び射出成形金型を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明は次の解決手段を採る。すなわち、
本発明は、カット部を有し、射出成形により形成された合成樹脂製シールリングにおいて、材料の注入部がシールリングの内周面全周にわたって設けられていることを特徴とする。

本発明は、材料の注入部が内周面全周にわたることが望ましいが、シールリングの内周面の一部分にわたるよう構成されていてもよい。すなわち、
本発明は、カット部を有し、射出成形により形成された合成樹脂製シールリングにおいて、材料の注入部がシールリングの内周面全周のうち、カット部端面から４５°の範囲を除く範囲にわたって設けられており、かつ、注入部の両端がカット部から同一距離にあることを特徴とする。

上記シールリングにおいて、その側面に微細な凹凸が形成されていることが好ましい。また、凹凸の凹部底面に親油性皮膜が形成されていることが好ましい。

上記シールリングの射出成形金型の構成は次の通りである。すなわち、
本発明の射出成形金型は、カット部を有し、射出成形により形成される合成樹脂製シールリングの射出成形金型において、材料を注入するゲートがシールリング形成キャビティの内周面全周にわたって設けられていることを特徴とする。

あるいは、本発明の射出成形金型は、カット部を有し、射出成形により形成される合成樹脂製シールリングの射出成形金型において、材料を注入するゲートがシールリング形成キャビティの内周面全周のうち、カット部端面から４５°の範囲を除く範囲にわたって設けられており、かつ、ゲートの両端がカット部から同一距離にあることを特徴とする。

上記金型において、シールリング側面相当位置のシールリング形成キャビティに微細な凹凸が形成されていることが好ましい。前記凹凸は、微細な凹凸を有するスタンパーがシールリング形成キャビティに取り付けられて形成されることが好ましい。

前記凹凸部にＰＶＤ皮膜又はＤＬＣ皮膜等の硬質皮膜が形成されることが好ましい。

ゲートはフィルムゲート系制限ゲート（フィルムゲート別名フラッシュゲート、リングゲート、ディスクゲート別名ダイヤフラムゲート）であることが好ましい。

合成樹脂材料の種類は特に限定されないが、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、芳香族系熱可塑性ポリイミド（ＴＰＩ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などが好ましい。

カット部形状の種類は特に限定されないが、ステップカットやストレートカットなどが好ましい。

請求項１、請求項２によれば、シールリングの全長にわたり均一な寸法と強度が得られる。
請求項３によれば、保油力が増し、初期なじみ性や耐かじり性が向上する。また、フリクション低減を図れる。
請求項４によれば、初期なじみ性や耐かじり性が更に向上する。
請求項５、請求項６によれば、全長にわたり均一な寸法と強度を有するシールリングが得られる。また、微細な凹凸の転写性が向上する。
請求項７によれば、シールリングの側面に微細な凹凸が形成され、初期なじみ性や耐かじり性が向上したシールリングが得られる。
請求項８によれば、シールリングの側面に微細な凹凸が形成され、初期なじみ性や耐かじり性が向上したシールリングが得られる。また、金型に直接微細な凹凸を形成する場合に比べて、微細な凹凸の形成やメンテナンスが容易になる。
請求項９によれば、凹凸部の耐摩耗性や離型性が向上する。

以下、本発明の実施形態を説明する。

図１〜図３は本発明の一実施形態を示している。図１は成形品の平面図、図２は金型の縦断面図、図３はシールリングの平面図である。

図１において、成形品１はステップカットのカット部２ａを有しているシールリング２と、シールリング２の内周側に全周にわたって形成されているゲート部３と、ゲート部３の内周側に形成されているランナ部４と、ランナ部４に接続しているタブ部５及びスプール部６とから構成されている。ゲート部３はシールリング２のカット部２ａを除く内周側の全周にわたって形成されている。ランナ部４はゲート部３の内周側に全周にわたって閉じたリング形状に形成されており、更に、シールリング２のカット部２ａと１８０°反対側の位置から成形品１の中央位置まで直線的に延びている。タブ部５はランナ部４の内周側においてシールリング２のカット部２ａ位置から成形品１の中央に向かって突出形成されている。スプール部６はランナ部４における成形品１の中央部に接続形成されている。シールリング２（図３参照）は図１の成形品１から不要な部分を除去して製造される。

図２において、射出成形金型１１は上記成形品１のシールリング２を形成するためのキャビティ１２を備え、溶融樹脂材料をキャビティ１２内に注入するためのゲート１３がキャビティ１２の内周側に全周にわたって形成されている。ゲート１３はキャビティ１２のカット部を除く内周側の全周にわたって形成されている。ランナ１４はゲート１３の内周側に全周にわたって閉じたリング形状に形成されており、更に、キャビティ１３のカット部と１８０°反対側の位置から金型１１の中央位置まで直線的に延びている。タブ１５はランナ１４の内周側においてキャビティ１２のカット部位置から金型１１の中央に向かって突出形成されている。スプール１６はランナ１４における金型１１の中央部に接続されている。

したがって、溶融樹脂材料は、射出成形によって、スプール１６からランナ１４及びゲート１３を通り、ゲート１３からキャビティ１２内に注入される。この際、溶融樹脂材料がキャビティ１２の内周の全周囲からキャビティ１２内に注入されるので、均一な寸法で適正な材料特性を有する成形品を成形することができる。

図４は本発明の別の実施形態を示している。図４は成形品の平面図である。
本実施形態では、成形品１は、ゲート部３がシールリング２の内周面全周のうち、カット部２ａの端面から４５°の範囲を除く範囲にわたって設けられており、かつ、ゲート部３の両端がカット部２ａから同一距離にある。他の構成は上記実施形態で説明した構成と同じである。射出成形金型は上記成形品１に合わせて構成されている。

図５及び図６は本発明の更に別の実施形態を示している。図５は成形品の平面図、図６は金型の縦断面図である。

図５において、成形品１はステップカットのカット部２ａを有しているシールリング２と、シールリング２の内周側に全周にわたって形成されているゲート部３と、ゲート部３の内周側に形成されているランナ部４と、ランナ部４に接続しているスプール部６とから構成されている。ゲート部３はシールリング２のカット部２ａを除く内周側の全周にわたって形成されている。ランナ部４はゲート部３の内周側に中実のディスク形状に形成されている。スプール６部はランナ部４における成形品１の中央部に接続形成されている。

図６において、射出成形金型１１は上記成形品１のシールリング２を形成するためのキャビティ１２を備え、溶融樹脂材料をキャビティ１２内に注入するためのゲート１３がキャビティ１２の内周側に全周にわたって形成されている。ゲート１３はキャビティ１２のカット部を除く内周側の全周にわたって形成されている。ランナ１４はゲート１３の内周側に中空のディスク形状に形成されている。スプール１６はランナ１４における金型１１の中央部に接続されている。

したがって、溶融樹脂材料は、射出成形によって、スプール１６からランナ１４及びゲート１３を通り、ゲート１３からキャビティ１２内に注入される。この際、溶融樹脂材料がキャビティ１２の内周の全周囲からキャビティ１２内に注入されるので、均一な寸法で適正な材料特性を有する成形品を成形することができる。

以下、種々のシールリングを形成し、折損強度と幅寸法の円周方向のバラツキを測定した結果を説明する。

熱可塑性ポリイミド材料（三井化学製 ＡＵＲＵＭＪＣＮ３０３０）を射出成形機にて、射出圧力：１８０Ｍｐａ、シリンダ温度：４２０℃、金型温度：２００℃の条件で、完成寸法が外径９０ｍｍ、幅１．７ｍｍ、厚さ４．２ｍｍ、略矩形断面、カット部：ステップカットのシールリングをゲート位置、形式の異なる金型で成形する。

実施例１（図１参照）は、材料の注入部がシールリングの内周面の全周にわたって設けられている。射出成形金型のゲートはフィルムゲートである。
実施例２（図４参照）は、材料の注入部がシールリングの内周面全周のうち、カット部端面から４５°の範囲を除く範囲にわたって設けられており、かつ、注入部の両端がカット部から同一距離にある。射出成形金型のゲートはフィルムゲートである。
実施例３（図５参照）は、材料の注入部がシールリングの内周面の全周にわたって設けられている。射出成形金型のゲートはディスクゲートである。
比較例１（図７参照）は、材料の注入部がシールリングの内周面全周のうち、カット部端面から５０°の範囲を除く範囲にわたって設けられており、かつ、注入部の両端がカット部から同一距離にある。射出成形金型のゲートはフィルムゲートである。図７において、１Ａは成形品、２Ａはシールリング、３Ａはゲート部、４Ａはランナ部、５Ａはタブ部、６Ａはスプール部である。
比較例２（図８参照）は、材料の注入部がカット部近傍の両端部に設けられている。図８において、１Ｂは成形品、２Ｂはシールリング、３Ｂはゲート部、４Ｂはランナ部、５Ｂはタブ部、６Ｂはスプール部である。

測定方法は次の通りである。
（１）射出成形後のシールリングの折損強度と幅寸法の円周方向のバラツキを測定した。
（２）折損強度は図１１の曲げ試験機によって測定した。強度測定位置（図９参照）を支点にして、ホルダー２０にシールリングの切断片２１を固定し、支点から１５ｍｍの位置に荷重Ｐをかけ、折損荷重を測定した。図９の強度測定位置において、ａはカット部から１５°、ｂはカット部から９０°、ｃはカット部から１８０°である。
（３）幅寸法の円周方向のバラツキは、図１０に示すように円周方向９ヶ所の幅寸法Ｌをマイクロメータで測定し、最大値と最小値の差をバラツキとした。

評価結果を次に示す。
実施例１のａ位置（カット部付近）の折損荷重を１として、比較した結果を図１２に示す。実施例１〜実施例３、比較例１では、各位置とも大きな強度低下は見られないが、比較例２ではａ位置（カット部付近）、ｃ位置（ウエルド部）の強度が大きく低下している。
幅寸法の円周方向のバラツキを図１３に示す。幅寸法のバラツキは比較例１、比較例２が大きい。実施例１〜実施例３は小さく、円周方向で均一である。

本発明の一実施形態のシールリングを含む成形品の平面図である。 図１の成形品の射出成形金型を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態を示すシールリングの平面図である。 本発明の別の実施形態の成形品の平面図である。 本発明の更に別の実施形態の成形品の平面図である。 図５の成形品の射出成形金型を示す縦断面図である。 比較例の成形品の平面図である。 比較例の成形品の平面図である。 強度測定位置を示すシールリングの平面図である。 幅寸法測定位置を示し、（ａ）はシールリングの平面図、（ｂ）はシールリングの縦断面図である。 曲げ試験機の構成図である。 折損強度結果を示すグラフである。 幅寸法のバラツキ結果を示すグラフである。

符号の説明

１ 成形品
２ シールリング
３ ゲート部
４ ランナ部
５ タブ部
６ スプール部
１１ 射出成形金型
１２ キャビティ
１３ ゲート
１４ ランナ
１５ タブ
１６ スプール

Claims (10)

1. カット部を有し、射出成形により形成された合成樹脂製シールリングにおいて、材料の注入部がシールリングの内周面全周にわたって設けられていることを特徴とする合成樹脂製シールリング。
2. カット部を有し、射出成形により形成された合成樹脂製シールリングにおいて、材料の注入部がシールリングの内周面全周のうち、カット部端面から４５°の範囲を除く範囲にわたって設けられており、かつ、注入部の両端がカット部から同一距離にあることを特徴とする合成樹脂製シールリング。
3. シールリングの側面に微細な凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の合成樹脂製シールリング。
4. 前記凹凸の凹部底面に親油性皮膜が形成されていることを特徴とする請求項３記載の合成樹脂製シールリング。
5. カット部を有し、射出成形により形成される合成樹脂製シールリングの射出成形金型において、材料を注入するゲートがシールリング形成キャビティの内周面全周にわたって設けられていることを特徴とする射出成形金型。
6. カット部を有し、射出成形により形成される合成樹脂製シールリングの射出成形金型において、材料を注入するゲートがシールリング形成キャビティの内周面全周のうち、カット部端面から４５°の範囲を除く範囲にわたって設けられており、かつ、ゲートの両端がカット部から同一距離にあることを特徴とする射出成形金型。
7. シールリング側面相当位置のシールリング形成キャビティに微細な凹凸が形成されていることを特徴とする請求項５又は６記載の射出成形金型。
8. 前記微細な凹凸は、微細な凹凸を有するスタンパーがシールリング形成キャビティに取り付けられて形成されていることを特徴とする請求項７記載の射出成形金型。
9. 前記凹凸部にＰＶＤ皮膜又はＤＬＣ皮膜等の硬質皮膜が形成されていることを特徴とする請求項７又は８記載の射出成形金型。
10. ゲートがフィルムゲート系制限ゲートであることを特徴とする請求項５〜９のいずれかに記載の射出成形金型。

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