JPH05106742A - 動力舵取装置用の往復動軸密封装置 - Google Patents

動力舵取装置用の往復動軸密封装置

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JPH05106742A
JPH05106742A JP3266440A JP26644091A JPH05106742A JP H05106742 A JPH05106742 A JP H05106742A JP 3266440 A JP3266440 A JP 3266440A JP 26644091 A JP26644091 A JP 26644091A JP H05106742 A JPH05106742 A JP H05106742A
Authority
JP
Japan
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reciprocating shaft
lip portion
sealing device
power steering
shaft sealing
Prior art date
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Pending
Application number
JP3266440A
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English (en)
Inventor
Takahiro Yamagishi
高弘 山岸
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Koyo Seiko Co Ltd
Original Assignee
Koyo Seiko Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高強度化、高耐熱化されたリップ部を備え、
油漏れしにくい、往復動軸密封装置を提供する。 【構成】 往復動軸Aに密着するリップ部2を、特定の
架橋剤の併用系にて架橋した、カルボキシル基含有NB
R共重合体の部分水素化物により形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車の動力舵取装置
(パワーステアリング)の往復動軸部において作動油を
密封する、往復動軸密封装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、ステアリングを操作する力を油圧
によって補助する動力舵取装置が、多くの自動車に装着
されるようになってきた。動力舵取装置は、図2に示す
ように、ハンドル操作によって往復動する往復動軸Aを
シリンダ90中に配置するとともに、上記往復動軸Aの
途中に設けたピストン部材91によって、シリンダ90
内を左右の油室90a,90bに仕切ることで構成され
ている。そして、ポンプ等で加圧された作動油を、ハン
ドル操作に伴うコントロールバルブ92の切替えによ
り、配管93a,93bを介して何れかの油室90a,
90bに供給してピストン部材91に作動力を加えるこ
とで、ステアリングの操作力を補助している。
【0003】上記油室90a,90bは、シリンダ90
と往復動軸Aとの間に設けた一対の往復動軸密封装置
S,Sにより、外部から密封されている。往復動軸密封
装置Sは、図3に示すように、環状の本体94と、この
本体94から内周側に延設された環状のリップ部95
と、このリップ部95の背面に当接するバックアップリ
ング96と、リップ部95の先端外周に嵌合されたバネ
97とを備えている。また、上記本体94には、環状の
芯金98が埋設一体化されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記往復動
軸密封装置においては、動力舵取装置の作動時における
高温、高圧に加え、 往復動軸の表面粗さや微小な傷、 外部からの硬いダストの侵入、かみ込み、 作動油中に混入した微小金属粉等のかみ込み、 などが原因となって、リップ部が著しい損傷を受けて油
漏れを起こし、ステアリングの作動不良が発生する危険
性があった。
【0005】上記の問題を解決するために、(a) 作動油
中の異物を遮るべく、往復動軸密封装置の、油室側の側
面に、織布等からなるフィルターを配置する、(b) 外か
らの異物の侵入を遮るべく、往復動軸密封装置の外側面
に、防塵用シールを配置する、(c) リップ部に、往復動
軸に当接する複数の副リップを設けて、油漏れを緩和す
る、等の対策が考えられている。
【0006】しかし、上記(a)(b)は、異物に対して働く
だけで、往復動軸の表面粗さや微小な傷には効果がな
く、(c) は、リップ部の損傷の程度については、従来の
ものと変わらないので、油漏れの発生時期を僅かに遅ら
せることができるだけであり、いずれの対策も、油漏れ
を根本的に解決できるものではない。本発明は、以上の
事情に鑑みてなされたものであって、高強度化、高耐熱
化されたリップ部を備え、油漏れしにくい、動力舵取装
置用の往復動軸密封装置を提供することを目的としてい
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の、本発明の、動力舵取装置用の往復動軸密封装置は、
往復動軸に密着するリップ部が、カルボキシル基含有ア
クリロニトリル−ブタジエン共重合体の部分水素化物
を、有機過酸化物系架橋剤と、酸化亜鉛および過酸化亜
鉛のうち少なくとも1種との併用系にて架橋したゴムに
より形成されていることを特徴とする。
【0008】
【作用】第3成分としてアクリル系単量体を用いること
で、共重合体中にカルボキシル基を導入したカルボキシ
ル基含有アクリロニトリル−ブタジエン共重合体(以下
「カルボキシル基含有NBR」という)は、硫黄系架橋
剤あるいは有機過酸化物系架橋剤と、酸化亜鉛および過
酸化亜鉛のうち少なくとも1種との併用系にて架橋する
と、有機過酸化物系架橋剤による通常の架橋に加えて、
上記酸化亜鉛または過酸化亜鉛がカルボキシル基同士を
架橋させるので、架橋後のゴムをより高強度化できるこ
とが知られている。
【0009】本発明者らは、上記の知見に基づき、カル
ボキシル基含有NBRをさらに高強度化するとともに高
耐熱化して、往復動軸密封装置のリップ部に使用すべ
く、鋭意検討を行った。その結果、カルボキシル基含有
NBRの主鎖中に含まれる不飽和部分(ブタジエン部
分)を部分水素化したポリマー(以下「カルボキシル基
含有水素化NBR」という)を、有機過酸化物系架橋剤
と、酸化亜鉛および過酸化亜鉛のうち少なくとも1種と
の併用系にて架橋したものを使用すれば、所期の目的を
達成し得ることを見出した。
【0010】したがって、本発明の往復動軸密封装置に
よれば、リップ部は、ゴムの持つ柔軟性に加えて、高強
度、高耐熱性を併せ持つものとなり、結果として、油漏
れしにくい往復動軸密封装置を製造することが可能とな
る。
【0011】
【実施例】以下に、本発明の往復動軸密封装置を、実施
例を示す図面を参照しつつ説明する。図1に示すよう
に、この実施例の往復動軸密封装置Sは、往復動軸Aに
外挿される環状の本体1と、この本体1から内周側に延
設され、往復動軸Aの外周面に当接する環状のリップ部
2と、このリップ部2の背面に当接するバックアップリ
ング3と、リップ部2の先端外周に嵌合されたバネ4と
を備えている。また、上記本体1には、環状の芯金5が
埋設一体化されている。
【0012】上記各部のうち、本体1とリップ部2と
は、前述したように、カルボキシル基含有水素化NBR
により構成されている。この特定のゴムからなる本体1
とリップ部2とは、上記カルボキシル基含有水素化NB
Rの成形材料を用いて、従来と同様の成形、架橋工程に
より製造される。
【0013】すなわち、上記本体1およびリップ部2の
形状を有し、その所定の位置に芯金5をセットした成形
型内に、上記成形材料を仕込む。そして、成形型を閉じ
て加圧、加熱すると、成形材料が所定の形状に成形され
るとともに、カルボキシル基含有水素化NBRが、前記
の機構によって強固に架橋される。また、この架橋反応
に伴って、芯金5が本体1と加硫接着されて、同図に示
すように、本体1に芯金5が埋め込み一体化された、本
体1とリップ部2とが形成される。
【0014】なお、上記成形材料には、カルボキシル基
含有水素化NBRおよび架橋剤の他に、例えば、補強
剤、老化防止剤、架橋助剤等の、従来公知の種々の配合
剤を、従来公知の添加量で添加することもできる。上記
カルボキシル基含有水素化NBRを架橋する架橋剤とし
ては、前述したように、有機過酸化物系架橋剤と、酸化
亜鉛および過酸化亜鉛のうち少なくとも1種とが併用さ
れる。有機過酸化物系架橋剤としては、ジクミルペルオ
キシド、ベンゾイルペルオキシド等が例示され、その配
合量は特に限定されない。
【0015】上記構成からなる往復動軸密封装置におい
ては、以上で説明したように、カルボキシル基含有水素
化NBRを、特定の架橋剤の併用系にて架橋したゴムで
リップ部が形成されており、このリップ部は、ゴムの持
つ柔軟性に加えて、高強度、高耐熱性を併せ持ち、動力
舵取装置の作動時における高温、高圧、往復動軸の表面
粗さや微小な傷、外部からの硬いダストの侵入、かみ込
み、作動油中に混入した微小金属粉等のかみ込み等に対
する耐性が著しく向上する。
【0016】たとえば、JIS K6301に規定され
た常態物性のうち硬さがJIS A硬度で75±5、伸
びが300%以上と極めて柔軟であるにも拘らず、引張
強さが350kgf/cm2 以上で、しかも、ASTM D
2228に規定されたピコ摩耗試験での摩耗損失容積が
5×10-3cm3 以下という、高強度のリップ部を備えた
往復動軸密封装置を製造することも可能である。
【0017】したがって、上記リップ部を備えた往復動
軸密封装置は、油漏れによるステアリングの作動不良が
発生するおそれのないものとなる。発明の具体例とし
て、下記ゴム原料100重量部と、各配合剤とからなる
成形材料を用いて、図1に示す形状のリップ部と本体と
を備えた往復動軸密封装置を作製した。なお、成形材料
の架橋は、1次架橋と2次架橋の2段階で行い、1次架
橋の条件は180℃×5分、2次架橋の条件は150℃
×2時間とした。 (ゴム原料) *ゴム原料:(日本ゼオン社製カルボキシル基含有水素
化NBR) (配合剤) *有機過酸化物系架橋剤(日本油脂社製の商品名ペロキシモンF−40) :7重量部 *亜鉛華#1 :5重量部 *ステアリン酸 :1重量部 *HAFカーボンブラック :30重量部 *可塑剤 :5重量部 *老化防止剤(ユニロイヤル社製の商品名ナウガード#445) :1.5重量部 上記往復動軸密封装置について、以下の各試験を行っ
た。
【0018】リップ部のゴム材の常態物性測定 JIS K6301に規定された試験方法に則って、リ
ップ部の硬さHS (JIS A 硬度)、伸びE
B (%)および引張強さTB(kgf/cm2 )を測定し
た。リップ部のゴム材の熱老化性測定 JIS K6301に規定された試験方法に則って、リ
ップ部を150℃で70時間加熱した後、上記リップ部
の硬さHS 、伸びEB および引張強さTB を測定し、常
態物性からの変化量ΔHS (ポイント=pts.)、変化率
ΔEB (%)およびΔTB (%)を求めた。
【0019】なお、後述する従来品2については、加熱
条件を120℃×70時間とし、従来品4については、
100℃×70時間として、同様に測定を行い、常態物
性からの変化率を求めた。リップ部のゴム材の耐油性測定 JIS K6301に規定された試験方法に則って、リ
ップ部を、150℃に加熱された機械油中に70時間浸
漬した後、上記リップ部の硬さHS 、伸びEB および引
張強さTB を測定し、常態物性からの変化量ΔHS (pt
s.)、変化率ΔEB (%)およびΔTB (%)を求め
た。また、リップ部の体積の変化率(%)も求めた。
【0020】なお、後述する従来品2については、加熱
条件を120℃×70時間とし、従来品4については、
100℃×70時間として、同様に測定を行い、常態物
性からの変化率を求めた。圧縮永久歪み試験 JIS K6301に規定された試験方法に則って、1
20℃における圧縮永久歪みを測定した。
【0021】なお、後述する従来品2については、測定
温度を150℃として、圧縮永久歪みを測定した。耐摩耗性試験 ASTM D2228に規定されたピコ摩耗試験に則っ
て、室温、荷重4.5kgの条件下におけるリップ部の摩
耗損失容積(cm3 )を測定した。
【0022】密封性能試験 上記往復動軸密封装置を、往復動軸の表面の任意の位置
に10μmの傷を付けた動力舵取装置に装着し、油温1
20℃、最大油圧80kgf/cm2 の条件下で、往復動軸
を5万回往復動させて、油漏れの発生回数、合計の油漏
れ量を測定した。また、5万回の往復動後に、密封装置
のリップ部に生じた傷の深さを測定した。
【0023】以上の結果を、本発明品以外のゴム材料
(従来品1〜5)を使用した結果と併せて、表1に示
す。なお、従来品1〜5は、それぞれ、下記のゴム材料
を示す。 従来品1:日本ゼオン社製の商品名「Nipol 10
42」 従来品2:日本ゼオン社製の商品名「Zetpol 2
020」 従来品3:日本ゼオン社製の商品名「Nipol 10
72」 従来品4:日本ゼオン社製の商品名「ZSC」 従来品5:デュポン社製の商品名「VITON A−H
V」 上記ゴム材料は、何れも、高温、高応力下で耐久性に優
れたゴム材料である。これらの中で、ステアリング用シ
ールとして実用化されているのは、従来品1,2であ
る。
【0024】
【表1】
【0025】上記表1の結果より、従来品1(通常のN
BR)は、耐傷付き性が著しく劣る。また、従来品2
は、従来品1より耐傷付き性に優れているが、依然とし
て、目標性能に達していない。従来品3は、常態物性の
点では優れるものの、耐熱性が悪く、高圧下でシール抜
け、外周もれ等の不具合が発生し、実用には供すること
ができない。
【0026】従来品4は、強度、耐摩耗性は優れるが、
圧縮永久歪みが大きく、高応力下でシール抜けが懸念さ
れる。従来品5は、耐熱、耐油、耐摩耗性は良いが、機
械的強度が低く、高応力下での使用に不向きである。こ
れに対し、本発明品は、柔軟性に優れるとともに高強度
のリップ部を備えた、優れた密封性能を有する往復動軸
密封装置である。
【0027】
【発明の効果】本発明の動力舵取装置用の往復動軸密封
装置によれば、ゴムの持つ柔軟性に加えて、高強度、高
耐熱性を併せ持ち、動力舵取装置の作動時における高
温、高圧、往復動軸の表面粗さや微小な傷、外部からの
硬いダストの侵入、かみ込み、作動油中に混入した微小
金属粉等のかみ込み等に対する耐性が著しく向上したゴ
ムでリップ部が形成されているため、上記リップ部を備
えた往復動軸密封装置は、油漏れによるステアリングの
作動不良が発生するおそれのないものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の動力舵取装置用の往復動軸密封装置の
一実施例を示す拡大断面図である。
【図2】動力舵取装置の一例を示す部分欠裁正面図であ
る。
【図3】従来の往復動軸密封装置の一例を示す拡大断面
図である。
【符号の説明】
A 往復動軸部 2 リップ部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】動力舵取装置の往復動軸部分で作動油を密
    封する往復動軸密封装置において、上記往復動軸に密着
    するリップ部が、カルボキシル基含有アクリロニトリル
    −ブタジエン共重合体の部分水素化物を、有機過酸化物
    系架橋剤と、酸化亜鉛および過酸化亜鉛のうち少なくと
    も1種との併用系にて架橋したゴムにより形成されてい
    ることを特徴とする動力舵取装置用の往復動軸密封装
    置。
JP3266440A 1991-10-15 1991-10-15 動力舵取装置用の往復動軸密封装置 Pending JPH05106742A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0778327A4 (en) * 1994-08-26 1997-08-27 Koyo Seiko Co SEALING ELEMENT AND HOOD BEARING
KR100586080B1 (ko) * 2005-02-22 2006-06-02 평화오일씰공업주식회사 동력조향장치에 사용되는 오링용 고무 조성물
JP2006316278A (ja) * 2006-06-12 2006-11-24 Mitsubishi Cable Ind Ltd シール材用ゴム組成物およびそれを用いたシール材
DE10232443B4 (de) * 2001-07-17 2012-03-29 Trelleborg Sealing Solutions U.S., Inc. Hochdruck-Dichtung für hohe Drehzahlen

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