JP3226991B2 - オイルシールリング - Google Patents
オイルシールリングInfo
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Description
に摺動自在に取り付けられて作動油を密封するオイルシ
ールリングに関する。
ッチなどの自動車等の自動変速機には、作動油を密封す
るためのオイルシールリングが要所に取り付けられてい
る。このようなオイルシールリングは、回転軸とシリン
ダの間で回転可能であり、かつこれらに摺接する。した
がって、このようなオイルシールリングには、摺接する
シリンダ材料(相手材)の材質に応じて、低摩擦係数で
あると共に耐摩耗性に優れ、しかも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った多くの特性が
要求される。
に伴って、回転軸およびシリンダの材料としてアルミニ
ウム合金が使用され、特にダイカスト用アルミニウム合
金(ADC12等)が多用されるようになってきた。そ
して、このようなアルミニウム合金に摺接するオイルシ
ールリングの成形用材料としては、鋳鉄または四ふっ化
エチレン樹脂が採用されていた。
シールリングは、耐摩耗性に優れ、かつアルミニウム合
金製相手材を摩耗させない点で優れるものの、シール性
に劣る。一方、シール性に優れる四ふっ化エチレン樹脂
(以下、PTFEと略記する)製リングは、PV値が高
くなると、短時間でリング自体およびアルミニウム合金
製相手材共に摩耗を起こす欠点がある。
改善するため、ポリエーテル・エーテルケトン樹脂に炭
素繊維およびPTFE粉末が充填されたシールリングが
開発されているが、これら充填材を添加しただけでは、
回転軸にアルミニウム合金材を使用した場合、この回転
軸の摩耗が鋳鉄の場合に比べて多くなり、要求機能を充
分満足するに至っていない。
ルシールリングを、自動変速機の軽量化のために使用さ
れるアルミニウム合金からなる軟質材を摺動相手材とし
た場合に、摩耗が少なくかつシール性の良いものとする
ことを課題としている。
め、この発明においては、回転軸とシリンダの間で回転
可能に保持されかつこれらに使用されるアルミニウム合
金材に摺接するオイルシールリングにおいて、ポリエー
テル・エーテルケトン樹脂、ポリエーテルニトリル樹
脂、ポリエーテルケトン樹脂、全芳香族熱可塑性ポリイ
ミド樹脂からなる群から選ばれるいずれか一つの樹脂3
0〜78重量%、炭素繊維10〜45重量%、四ふっ化
エチレン樹脂2〜25重量%、粉末状タルク10〜40
重量%を主要成分とする樹脂組成物の成形体からなるこ
とを特徴とするオイルシールリングとしたのである。
保持されかつこれらに使用されるアルミニウム合金材に
摺接するオイルシールリングにおいて、ポリエーテル・
エーテルケトン樹脂、ポリエーテルニトリル樹脂、ポリ
エーテルケトン樹脂、全芳香族熱可塑性ポリイミド樹脂
からなる群から選ばれるいずれか一つの樹脂30〜78
重量%、炭素繊維10〜45重量%、四ふっ化エチレン
樹脂2〜25重量%、粉末状カルシウム化合物10〜4
0重量%を主要成分とする樹脂組成物の成形体からなる
ことを特徴とするオイルシールリングとすることもでき
る。以下、その詳細を述べる。
ケトン樹脂(以下、PEEKと略記する)、ポリエーテ
ルニトリル樹脂(以下、PENと略記する)、ポリエー
テルケトン樹脂(以下、PEKと略記する)または全芳
香族熱可塑性ポリイミド樹脂(以下、TPIと略記す
る)は、オイルシールリングの成形ベース材料として用
いる。このような合成樹脂は、高い耐熱性、耐燃性に加
え、優れた機械的性質、電気的性質、耐薬品性を有する
ものであるが、それぞれ市販されている周知の樹脂を採
用することができる。すなわち具体例としては、PEE
Kとして英国アイ・シー・アイ社製:VICTREX−
PEEK 150P、PENとして出光興産社製:ID
300、PEKとして英国アイ・シー・アイ社製:VI
CTREX−PEK220G、TPIとして三井東圧社
製:オーラム450等を例示することができる。上記P
EEK、PEN、PEK、TPIからなる群から選ばれ
るいずれか一つの樹脂の配合割合は、30〜78重量%
である。なぜなら30重量%未満の少量では強度が低下
してしまう結果となるからであり、78重量%を越える
多量では、充填剤による補強効果が得られず、耐摩耗性
が劣る結果となって好ましくないからである。
均繊維径が1〜20μm、好ましくは5〜15μmで、
しかもアスペクト比が1〜80、好ましくは5〜50の
ものが好ましい。なぜならば、平均繊維径が1μm未満
の細いものでは繊維間の凝集が起こり、均一分散が困難
となり、また20μmを越える太いものでは軟質相手材
を摩耗させ、アスペクト比が1未満のものではマトリッ
クス自体の補強効果が損われ機械的特性が低下し、逆に
80を越えると混合時の均一分散がきわめて困難であっ
て、摩耗特性に支障を来たし品質低下を招くなど好まし
くないからである。
45重量%、好ましくは10〜30重量%である。なぜ
なら、10重量%未満では、耐摩耗性の向上を殆ど期待
することが出来ず、また45重量%を越えると溶融流動
性が著しく低下し成形性が悪くなる。
チレンの単独重合体で、圧縮成形可能な樹脂として市販
のものを用いることができ、例えば喜多村社製300H
等であってよい。上記したPTFEの配合割合は2〜2
5重量%、好ましくは5〜25重量%である。なぜなら
2重量%未満では、自己潤滑性および耐摩耗性などの摺
動特性の改良が顕著に認められず、また25重量%をこ
えると成形性が悪くなり、機械的特性も低下するからで
ある。
は、平均粒径を0.5〜40μm、好ましくは1〜30
μmのものが好ましい。0.5μm未満の小粒では粒子
間の凝集が起こり、均一分散が困難となり、40μmを
越える大粒では表面平滑性が悪くなって好ましくないか
らである。このようなタルクの配合割合は、10〜40
重量%、好ましくは10〜30重量%である。なぜな
ら、10重量%未満では、軟質相手材を摩耗させ、40
重量%を越えると成形性が悪くなり、機械的特性も低下
するからである。
としては、カルシウムの炭酸塩、硫酸塩、酸化物、水酸
化物が挙げられ、なかでも炭酸カルシウムまたは硫酸カ
ルシウムが好ましい。これらカルシウム化合物は、平均
粒径を0.5〜40μm、好ましくは1〜30μmのも
のが好ましい。0.5μm未満の小粒では粒子間の凝集
が起こり、均一分散が困難となり、また40μmを越え
る大粒では表面平滑性が悪くなって好ましくないからで
ある。このようなカルシウム化合物の配合割合は、10
〜40重量%、好ましくは10〜30重量%である。な
ぜなら、10重量%未満では軟質相手材を摩耗させ、4
0重量%を越えると成形性が悪くなり、機械的特性も低
下するからである。
明の効果を阻害しない範囲内で、例えば自己潤滑性、機
械的強度、および熱安定性などの向上ならびに着色等の
目的で固体潤滑剤、増量剤、粉末充填剤および顔料など
350℃程度以上の高温で安定な物質を適宜混合しても
よい。このような添加剤を添加する際の残部PEEK、
PEN、PEKまたはTPIの配合割合は40重量%を
下回らないようにするのがよい。
材料を一括して示すと、以下の通りである。
製:VICTREX−PEEK150P) (2) PEN (出光興産社製:ID300) (3) PEK (英国アイ・シー・アイ社製:VICTR
EX−PEK220G) (4) TPI (三井東圧社製:オーラム450) (5) 炭素繊維(呉羽化学社製:M207S、平均繊維径
14.5μm、アスペクト比48) (6) PTFE(喜多村社製:300H) (7) タルク (松村産業社製:クラウンタルク、平均粒
径11μm) (8) 炭酸カルシウム(日窒工業社製:NA600、平均
粒径 7μm) (9) 全芳香族ポリエステル樹脂(住友化学社製:エコノ
ールE101) (10)マイカ (白石カルシウム社製:HAR325A) (11)ポリイミド(宇部興産社製:ユーピレックスR) 〔実施例1〜5〕以上の原材料を表1に示した割合(重
量%)で配合し、ヘンシェルミキサーを用いて乾式混合
し、さらに押出機にて溶融押出して造粒し、これを射出
圧力1000kgf /cm2 、シリンダー温度400℃の条
件で射出成形して、外径21mm、内径17mm、高さ10
mmの円筒状試験片とした。得られた試験片に対して次に
示す試験を行なった。
ニウム合金(ADC12)とし、滑り速度毎分128
m、面圧18kg/cm2 、潤滑油として自動車用オートマ
チック・トランスミッション用オイル(昭和シェル石油
社製:デキシロンII)の強制潤滑条件を選びその摩耗係
数を求めた。得られた結果を表1に併記した。
て、表2に示す配合組成の円筒状試験片を製作し、これ
らについてスラスト摩耗試験を行い、得られた結果を表
2中に併記した。
うに、タルクおよびカルシウム化合物の添加量が所定範
囲外である比較例1および2、これらが添加されていな
い比較例3〜7は相手材の摩耗、自己の摩耗共に実施例
に比べてかなり劣っていた。これに対し、実施例1〜5
で得られた成形体は、いずれもダイカスト用アルミニウ
ム合金ADC12および自己の摩耗が著しく少なく、摺
動特性に優れていた。つぎに、スラスト試験で摺動特性
の良い、実施例1〜5の組成で外径φ40×内径φ36
×幅2のシールリングを射出成形し、以下に示すシール
性試験に供した。
(ADC12)製の軸1のリング溝2、2′にオイルシ
ールリング3、3′を装着し、軸1を回転させた際、リ
ング溝2、2′の側面とADC12製のシリンダー4の
内面が摺接するようにした。また、このときシリンダー
4の上方の油圧発生装置(図示省略)から、油の供給管
5を介して油を圧送し、油圧計6により油圧を測定し
た。シリンダー4の下方には、漏れた油を排出する排出
管7を設け、油漏れ量をメスシリンダ8で測定し、熱電
対9によりこのときの油温を測定した。
ク・トランスミッションオイル(昭和シェル石油社製:
デキシロンII)を使用し、油圧を10kgf /cm2 とし、
軸回転数4000rpm、油温120℃で100時間連
続して行った。油漏れ量(cc/min.)は、油圧1
0kgf /cm2 、軸回転数4000rpm で20時間毎に測
定すると共に、油温25、40、60、80、100お
よび120℃でも測定し、この結果をそれぞれ図2また
は図3に示した。また、100時間回転試験後のリング
側面、リング外周面、リング溝またはシリンダの摩耗量
(μm)を測定し、結果を表3に示した。
特性の良い、鋳鉄製シールリング(外径φ40mm×内径
φ36mm幅2mm)について、前記シール性試験および摩
耗量の測定を全く同様の条件で行なった。この結果を表
3、図2および図3に併記した。
〜5のシールリングは、現在多用されている鋳鉄製シー
ルリングに比べ、摩耗が少なく、良好な摩耗特性を示し
た。また、図2および図3から明らかなように、鋳鉄製
シールリングである比較例8は、いずれも油漏れ量が著
しく多かった。これに対し、実施例1〜5の油漏れ量
は、極めて少なく、また温度による影響も小さく、優れ
たシール性を示した。
たように、アルミニウム合金等の軟質材に摺接する条件
において、きわめて優れた耐摩耗性およびシール性を発
揮する。したがって、自動車等の自動変速機の回転軸の
シールリングとして使用すれば、これを軽量化すること
が可能となり、また油漏れ量が少ないのでオイルポンプ
の容量を小さく設定することが可能となり、これら装置
の小型化および軽量化に極めて有用なものであるといえ
る。
すグラフ
ラフ
Claims (2)
- 【請求項1】 回転軸とシリンダの間で回転可能に保持
されかつこれらに使用されるアルミニウム合金材に摺接
するオイルシールリングにおいて、 ポリエーテル・エーテルケトン樹脂、ポリエーテルニト
リル樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、全芳香族熱可塑性
ポリイミド樹脂からなる群から選ばれるいずれか一つの
樹脂30〜78重量%、炭素繊維10〜45重量%、四
ふっ化エチレン樹脂2〜25重量%、粉末状タルク10
〜40重量%を主要成分とする樹脂組成物の成形体から
なることを特徴とするオイルシールリング。 - 【請求項2】 回転軸とシリンダの間で回転可能に保持
されかつこれらに使用されるアルミニウム合金材に摺接
するオイルシールリングにおいて、 ポリエーテル・エーテルケトン樹脂、ポリエーテルニト
リル樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、全芳香族熱可塑性
ポリイミド樹脂からなる群から選ばれるいずれか一つの
樹脂30〜78重量%、炭素繊維10〜45重量%、四
ふっ化エチレン樹脂2〜25重量%、粉末状カルシウム
化合物10〜40重量%を主要成分とする樹脂組成物の
成形体からなることを特徴とするオイルシールリング。
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1992
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