JP2011241868A

JP2011241868A - オイルシール

Info

Publication number: JP2011241868A
Application number: JP2010112779A
Authority: JP
Inventors: Shunsuke Aoki; 俊介青木; Takehiro Nakagawa; 岳洋中川; Masayuki Tanida; 昌幸谷田
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2010-05-17
Filing date: 2010-05-17
Publication date: 2011-12-01

Abstract

【課題】シールリップの摺動部に設ける微細な凹凸が摺動摩耗によって早期に消失してしまうのを抑制することができ、もって微細な凹凸による低摩擦化の効果を長期間に亙って維持するとともに、しかもコーティング膜による低摩擦化の効果を併せ発揮することが可能なオイルシールを提供する。
【解決手段】シールリップの摺動部に微細な凹凸を設けるとともに凹凸上に低摩擦のコーティング膜を設ける。摺動部は、コーティング膜を設けた後においても凹凸による立体構造が残っている形状である。コーティング膜は、ＰＴＦＥコーティング膜である。コーティング膜の厚み寸法は、５〜１５μｍである。コーティング膜を設けた後における凹凸による立体構造の大きさは、Ｒｚ１０〜２５である。
【選択図】図２

Description

本発明は、密封装置の一種であるオイルシールに関するものである。

オイルシールにおけるシールリップの摺動部には、流体潤滑膜と固体接触部（真実接触部）とが存在し、後者の固体接触部（真実接触部）の存在が摺動抵抗を増大させる要因となっている。

そこで、従来技術として図４に示すように、オイルシールにおけるシールリップａの摺動部に微細な凹凸（マイクロディンプル）ｂを設けることによって固体接触部（真実接触部）の面積を減らし、これにより低摩擦化を実現し、摺動抵抗を低減させる技術が開発されている（特許文献１参照）。

しかしながら、ゴム状弾性体よりなるシールリップａの表面に微細な凹凸ｂを設けるだけの構造では、微細な凹凸ｂが摺動摩耗等によって早期に消失してしまうため、微細な凹凸ｂによる低摩擦化の効果も限定されたものとならざるを得ない。

特開２００４−３１６７９５号公報（請求項４、図３）

本発明は以上の点に鑑みて、シールリップの摺動部に設ける微細な凹凸が摺動摩耗等によって早期に消失してしまうのを抑制することができ、もって微細な凹凸による低摩擦化の効果を長期間に亙って維持するとともに、しかもコーティング膜による低摩擦化の効果を併せ発揮することが可能なオイルシールを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１によるオイルシールは、シールリップの摺動部に微細な凹凸を設けるとともに前記凹凸上に低摩擦のコーティング膜を設け、前記摺動部は、前記コーティング膜を設けた後においても前記凹凸による立体構造が残っている形状とされていることを特徴とする。

また、本発明の請求項２によるオイルシールは、上記した請求項１記載のオイルシールにおいて、前記コーティング膜は、ＰＴＦＥコーティング膜であることを特徴とする。

また、本発明の請求項３によるオイルシールは、上記した請求項１または２記載のオイルシールにおいて、前記コーティング膜の厚み寸法は、５〜１５μｍであり、前記コーティング膜を設けた後における前記凹凸による立体構造の大きさは、Ｒｚ１０〜２５であることを特徴とする。

シールリップの摺動部に微細な凹凸を設けるとともにこの凹凸の表面上に低摩擦のコーティング膜を設け、前者の凹凸を後者のコーティング膜によって保護することにより、凹凸が摺動摩耗等によって早期に消失しないようにする。
但し、凹凸の表面上にコーティング膜を設けることにより凹凸による立体構造が埋まってしまっては凹凸を形成したことが意味を成さなくなるので、コーティング膜を設けた後においても凹凸による立体構造が残っている形状とし、このためコーティング膜を薄膜状に被着する。
また、低摩擦のコーティング膜には、このコーティング膜自体の材質上の特性による低摩擦化を期待することもできる。
したがって、上記構成を備える本発明によれば、コーティング膜による保護によって微細な凹凸による低摩擦化の効果を長期間に亙って維持することが可能となり、しかもその上で、微細な凹凸による低摩擦化とコーティング膜の材質上の特性による低摩擦化を双方ともに獲得することが可能となる。

コーティング膜の種類としては、薄膜状の被着が可能で、しかも材質上低摩擦の特性を備えるＰＴＦＥコーティング膜が好適である。
コーティング膜の厚み寸法としては、５〜１５μｍとするのが好適であり、５μｍを下回ると、低摩擦化の効果代が少なく、１５μｍを上回ると、凹凸がコーティングにより埋まってしまう懸念が生じることになる。
また、コーティング膜を設けた後における凹凸による立体構造の大きさとしては、Ｒｚ１０〜２５とするのが好適であり、Ｒｚ１０を下回ると、低摩擦化の効果代が少なく、Ｒｚ２５を上回ると、更なる低摩擦化とはなるが、シール性が低下してしまうため推奨することができない。また離型抵抗が大きくなるため、成形性の観点からも望ましくない。

本発明は、以下の効果を奏する。

すなわち、本発明においては上記したように、コーティング膜による保護によって微細な凹凸による低摩擦化の効果を長期間に亙って維持することが可能となり、しかもその上で、微細な凹凸による低摩擦化とコーティング膜の材質上の特性による低摩擦化を双方ともに期待することが可能となる。したがって本発明所期の目的どおり、シールリップの摺動部に設ける微細な凹凸が摺動摩耗等によって早期に消失してしまうのを抑制することができ、もって微細な凹凸による低摩擦化の効果を長期間に亙って維持するとともに、しかもコーティング膜による低摩擦の効果を併せ発揮することができるオイルシールを提供することができる。

本発明の実施例に係るオイルシールの要部断面図同オイルシールにおけるシールリップ摺動部の説明図同オイルシールの製造工程を示す説明図従来例に係るオイルシールの断面図

本発明には、以下の実施形態が含まれる。

（１）上記課題を解決するため、リップ摺動部に微細な凹凸（梨地、微細ネジ）を設ける。微細な凹凸を設けることにより固体接触部（真実接触部）が減少するため、低摩擦化が実現できると考える。また、リップ摺動部に低摩擦のコーティング（ＰＴＦＥなど）を塗布することで低摩擦化することが可能であるが、母材よりも硬いコーティングとの組み合わせにより突起が潰れにくくなり、効果がより顕著にみられると考える。
（２）本発明において微細な凹凸を形成するのは、低摩擦化（低トルク化）、摺動抵抗の低減を目的としており（主に摺動時（摩耗後も含む）の低摩擦化を目的としており）、従来見られるようなポンプ量の増大、異音（鳴き）の防止、起動トルクの抑制などを目的とするものではない。
（３）本発明は主に回転用オイルシールを対象とし、回転用オイルシールの低摩擦化を提案するものである。
（４）本発明においてコーティングは、シールリップ（摺動部）に塗布する低摩擦のコーティングである。コーティングの仕様としては、シール性を維持し、かつ低摩擦化が可能なＰＴＦＥコーティングが好適である。
（５）本発明において微細な凹凸を設けるとともにコーティングを施す面は、リップ摺動部であるが、より具体的には、リップ摺動部の大気側斜面とするのが好適である。工程としては、ゴムに微細な凹凸を設けた上で、膜厚がコントロールされたコーティング処理を施し、コーティング後メスカットしてリップ先端を形成する。

（６）凹凸（粗し）およびコーティングの狙い値について
（６−１）粗し加工狙い粗さ
Ｒｚ１０〜Ｒｚ２５を狙い値とし、Ｒｚ２０が望ましい。Ｒｚ１０以下（Ｒｚ１０未満）では低トルク化が見込めない（下記「比較試験１」参照）。Ｒｚ２５以上にする（Ｒｚ２５よりも大きくする）ことにより、更なる低トルク化が望めるが、シール性が低下してしまうため推奨できない（下記「比較試験２」参照）。また、離型抵抗が大きくなるため、成形性の観点からも望ましくない。
（６−２）粗し+コーティング後の狙い粗さ
Ｒｚ１０〜Ｒｚ２５を狙い値とする。コーティングの膜厚が薄いため、元の粗さに影響を与えない。
（６−３）コーティング膜厚狙い値
５μｍ〜１５μｍを狙い値とし、１０μｍが望ましい。５μｍ以下（５μｍ未満）では低トルク化の効果代が少なく、１５μｍ以上（１５μｍよりも大きい場合）では梨地による凹凸がコーティングにより埋まってしまうため、梨地による低トルク化が望めない。

比較試験１・・・
１．供試試料の仕様
試料Ａ：リップ摺動面の表面粗さ実測値：７μｍ
試料Ｂ：リップ摺動面の表面粗さ実測値：２０μｍ
２．トルク測定結果
（１）摺動面に油が介在するとき

（２）摺動面にグリースが介在するとき

比較試験２・・・
１．供試試料の仕様
試料Ｃ：リップ摺動面の表面粗さ実測値：２３μｍ
試料Ｄ：リップ摺動面の表面粗さ実測値：３０μｍ
２．トルク測定結果

（７）リップ摺動面にＰＴＦＥコーティングのような薄い皮膜を被覆し、下地の凸凹を生かす（浮き出させる）。形を長期維持する。粗さは１０μｍ程度。リップ摺動面にはあらかじめ粗し加工を施す。
（８）ＰＴＦＥコーティングは、従来技術では困難であったリップ摺動面への膜厚を薄くすることに成功し、シール性を維持しかつ低トルク化の実現が可能となる。本発明はこの技術の発展的な技術として、リップ摺動面へ微細な凹凸を設けることにより、更なる低トルク化が実現できる。
（９）低トルクアイテムとして、主リップ摺動面に１０μｍ程度の粗さを設けることによりトルクが２０％低減するのを評価試験にて確認済みである。
（１０）従来技術では、リップへのコーティングが厚いため、リップの摺動面へ微細な凹凸を設けても、コーティングにより凹凸が埋まってしまうが、ＰＴＦＥコーティングは膜厚を１０μｍ程度と薄く塗布することができるため、凹凸が埋まることがなく、リップと軸の接触面積を小さくすることができるため、低トルク化することが可能となる。

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

図１は、本発明の実施例に係るオイルシールにおけるシールリップ１を示しており、このシールリップ１における回転軸２と摺動自在に密接する摺動部（摺動面）３に、図２に拡大して示すような微細な凹凸４が設けられるとともに、この凹凸４の表面上に低摩擦のコーティング膜５が設けられ、摺動部３は図示するように、コーティング膜５が設けられた後においても凹凸４による立体構造６が残っている形状とされている。

凹凸４は、梨地加工や粗し加工やネジ加工などによって形成されている。コーティング膜５としては具体的に、厚み５〜１５μｍのＰＴＦＥコーティング膜とされ、このコーティング膜５を設けた後における凹凸４による立体構造６の大きさは、Ｒｚ１０〜２５の大きさとされている。

尚、シールリップ１は、その摺動部３に、密封流体側斜面７と大気側斜面８とを有しており、このうちの大気側斜面８に凹凸４およびコーティング膜５が設けられている。

製造工程としては、図３に示すように、バリ９付きの成形品を製作して、大気側斜面８に凹凸４を加工し、次いでコーティング膜５を被着し、次いでメスカットＣしてリップ先端を形成する。

上記構成のオイルシールにおいては、コーティング膜５による保護によって微細な凹凸４による低摩擦化の効果を長期間に亙って維持することが可能となり、しかもその上で、微細な凹凸４による低摩擦化とコーティング膜５の材質上の特性による低摩擦化を双方ともに期待することが可能となる。したがって本発明所期の目的どおり、シールリップ１の摺動部３に設ける微細な凹凸４が摺動摩耗等によって早期に消失してしまうのを抑制することができ、もって微細な凹凸４による低摩擦化の効果を長期間に亙って維持するとともに、しかもコーティング膜５による低摩擦の効果を併せ発揮することができるオイルシールを提供することができる。

１シールリップ
２回転軸
３摺動部
４凹凸
５コーティング膜
６立体構造
７密封流体側斜面
８大気側斜面
９バリ
Ｃメスカット

Claims

シールリップの摺動部に微細な凹凸を設けるとともに前記凹凸上に低摩擦のコーティング膜を設け、
前記摺動部は、前記コーティング膜を設けた後においても前記凹凸による立体構造が残っている形状とされていることを特徴とするオイルシール。
請求項１記載のオイルシールにおいて、
前記コーティング膜は、ＰＴＦＥコーティング膜であることを特徴とするオイルシール。
請求項１または２記載のオイルシールにおいて、
前記コーティング膜の厚み寸法は、５〜１５μｍであり、
前記コーティング膜を設けた後における前記凹凸による立体構造の大きさは、Ｒｚ１０〜２５であることを特徴とするオイルシール。