JPH10169782A

JPH10169782A - 回転シールリング及び流体シール装置

Info

Publication number: JPH10169782A
Application number: JP33247296A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Hayashi; 豊林; Kozo Kakehi; 幸三筧
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1996-12-12
Filing date: 1996-12-12
Publication date: 1998-06-26

Abstract

(57)【要約】【課題】ハウジング内に収納した軸の環状周溝に装着
した回転シールリングとしてＰＥＥＫ系合成樹脂を使用
しても相手材であるＡＤＣ系軟質材の摩耗量軽減や傷付
き防止に対して不十分である点で、リング押圧側面に側
面溝を穿設しても軸の周溝側面が外周側が広がった形状
の場合、側面溝から多量の油漏れが生じ易くなる。【解決手段】ハウジング1内に収納された軸2の環状周
溝2aに回転シールリング7を装着し、リング7の非押圧側
面と内周面とに流体正圧Pが加わり、リング7が押圧側面
7cと外周面7dとで周溝2a内壁とハウジング1内周面を押
圧しつつ摺動接触して軸2とハウジング1との隙間をシー
ルする流体シール装置6において、軸2材がハウジング1
材よりも軟質である場合、寸法比｛（シールリングの外
周接触部幅寸法Xd）／（シールリングの周溝との摺動部
厚さ寸法Xc）｝を１以下に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車の自
動変速機（ＡＴ、ＣＶＴ）等、また、必要ならば動力舵
取り装置等に装着されて軸とハウジングとの隙間をシー
ルする回転シールリング及び流体シール装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】流体シール装置は、例えばＡＴ車やＣＶ
Ｔ車等の自動変速機のトルクコンバータ、オイルポン
プ、油圧式クラッチ、オイルディストリビュータ等にお
ける固定部品と回転部品の相対回転部に回転シールリン
グを装着して形成され、作動油の漏れを制御するもの
で、その一例を図１５及び図１６を参照して次に示す。
図において（１）はハウジング、（２）は回転軸、
（３）は回転シールリングである。上記ハウジング
（１）は物品を収納する固定部品で、側面に穿設した貫
通孔（１ａ）に油圧導入管（４）が配設されている。回
転軸（２）は側周面及び内部にそれぞれ断面矩形の環状
周溝（２ａ）及び油圧経路（２ｂ）が形成された回転部
品で、ハウジング（２ａ）内に隙間（Ｓ）（例えば約
０．１〜１ｍｍ程度）を開けて同軸に収納される。又、
近年、ＡＴの軽量化の要求に伴ってハウジング（１）又
は回転軸（２）の何れか一方にＡＤＣ（ダイカスト用ア
ルミニウム合金）等の軟質材が多用される。

【０００３】回転シールリング（３）は、図１７に示す
ように、例えば合い口部（切り口）（３ｐ）を有する有
端で拡張可能の断面矩形リングで、回転軸（２）及びハ
ウジング（１）間で周溝（２ａ）内に回転可能に装着さ
れ、且つ、摺接する。従って、回転シールリング（３）
は摺接する回転軸（２）及びハウジング（１）を傷付け
ないこと、十分なシール性を持つこと、燃費向上のた
め、摺動回転トルクを小さくすること等が要求される。
これら諸要件及びＡＤＣ等軟質材の相手材に適応するも
のとしてＰＥＥＫ系合成樹脂製回転シールリングが採用
されている（特開平２−１７５７９３号公報参照）。

【０００４】上記構成において周溝（２ａ）に回転シー
ルリング（３）を装着し、回転シールリング（３）又は
ハウジング（１）を同軸に相対回転させる。そこで、油
圧導入管（４）から隙間（Ｓ）に作動油を導入すると、
図１６に示すように、隙間（Ｓ）の高圧側に加わる流体
正圧（Ｐ）が回転シールリング（３）の非押圧側面（３
ａ）及び内周面（３ｂ）に加わり、回転シールリング
（３）の合い口部が拡張して押圧側面（３ｃ）と外周面
（３ｄ）とで周溝内壁（２ｂ）とハウジング内周面（１
ａ）を押圧して回転軸（２）とハウジング（１）との隙
間（Ｓ）を回転シールする。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】解決しようとする課題
は、回転シールリング（３）としてＰＥＥＫ（ポリエー
テル・エーテルケトン樹脂）系合成樹脂製シールリング
を使用しても依然として相手材であるＡＤＣ系軟質材の
摩耗量軽減や傷付き防止に対して不十分である点であ
る。そこで、従来、図１８に示すように、押圧側面（５
ｃ）に所定ピッチで放射状に側面溝（５ｅ）…を穿設
し、側面溝（５ｅ）…に圧油を入り込ませて摺動回転ト
ルクを小さくした回転シールリング（５）が知られてい
る。ところが、図１９及び図２０に示すように、周溝
（２ａ）の側面（２ｂ）が直角にならず、特に断面にお
いて外周側が広がった形状の場合、回転シールリング
（３）ではコーナ部で油漏れを遮ることが出来るが、図
２０のように、回転シールリング（５）では矢印（Ａ）
に示すように側面溝（５ｅ）…から多量の油漏れが生じ
易くなるという不具合がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、ハウジング
と、断面矩形の環状周溝を有し、上記ハウジング内に隙
間を開けて同軸に収納された軸と、上記軸の環状周溝に
装着された断面矩形の回転シールリングとを具備し、上
記ハウジングと軸とが同軸で相対回転すると共に、上記
シールリングの非押圧側面と内周面とに流体正圧が加わ
って押圧側面と外周面とで上記周溝内壁とハウジング内
周面を押圧しつつ摺動接触して軸とハウジングとの隙間
をシールする流体シール装置において、上記軸材がハウ
ジング材よりも軟質である場合、寸法比｛（シールリン
グの外周摺動部幅寸法）／（シールリングの周溝との摺
動部厚さ寸法）｝を１以下に設定したことを特徴とし、
又、上記ハウジング材が軸材よりも軟質である場合、寸
法比｛（シールリングの周溝との摺動部厚さ寸法）／
（シールリングの外周摺動部幅寸法）｝を１以下に設定
したことを特徴とする。

【０００７】又、ハウジングと、断面矩形の環状周溝を
有し、上記ハウジング内に隙間を開けて同軸に収納され
た軸と、上記軸の環状周溝に装着された断面矩形の回転
シールリングとを具備し、上記ハウジングと軸とが同軸
で相対回転すると共に、上記シールリングの非押圧側面
と内周面とに流体正圧が加わって押圧側面と外周面とで
上記周溝内壁とハウジング内周面を押圧しつつ摺動接触
して軸とハウジングとの隙間をシールする流体シール装
置において、上記軸材がハウジング材よりも軟質である
場合、寸法比｛（シールリングの外周面積）／（シール
リングの周溝との押圧側面積）｝を１以下に設定したこ
とを特徴とし、又、上記ハウジング材が軸材よりも軟質
である場合、寸法比｛（シールリングの周溝との押圧側
面積）／（シールリングの外周面積）｝を１以下に設定
したことを特徴とする。

【０００８】又、回転シールリングは、側面における外
周側及び内周側の少なくとも一方に段差部或いは面取り
部を設け、端部の相対する合口からなる合い口部を複合
ステップ形状とし、合成樹脂の射出成形によって形成さ
れ、射出成形により波形側壁面の段差部が形成されて成
形時の突き出しピンが当接するリング表面部位を局所的
に広くし、摺動接触面の表面粗さを０．１〜２．５μｍ
Ｒａ（算術平均粗さ）としたことを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明において、ハウジングもし
くは軸の少なくとも一方が主に回転動作する部位に必要
なシールリング及び流体シール装置の実施の形態を図１
〜図１４を参照して以下にその一例である軸回転のもの
に関して説明する。まず図１に示す流体シール装置
（６）において、図１６に示す部分と同一部分には同一
参照符号を付してその説明を省略する。相違する点は、
回転シールリング（７）の形状で、摺動接触面となる押
圧側面（７ｃ）と外周面（７ｄ）の内、ハウジング
（１）と回転軸（２）のより軟質材側に接触する面を他
の面より広い面積に設定したことで、射出成形可能な合
成樹脂により形成する。即ち、油圧は均圧で、押圧接触
面積が狭い程、押圧力が小さくなって摩擦トルクは小さ
くなる。又、押圧接触面積が広い程、押圧力が大きくな
って摩擦トルクは大きくなる。そのため、回転シールリ
ング（７）における摩耗し易い軟質材との摺動接触面積
を広くして摩擦トルク増大を図り、回転シールリング
（７）における摩耗し難い硬質材との摺動接触面積を軟
質材側より狭くする。

【００１０】例えば回転軸（２）をＡＤＣ、ハウジング
（１）を焼き入れ鋼でそれぞれ製作した場合、回転軸
（２）の方がハウジング（１）より軟質である。そこ
で、図１に示すように、回転シールリング（７）の押圧
側面（７ｃ）が外周面（７ｄ）に比しより軟質材に押圧
接触するため、押圧側面（７ｃ）の方をより広い面積に
設定する。

【００１１】具体的には、寸法比｛シールリングの外周
摺動部幅寸法（外周接触幅寸法）（Ｘｄ）｝／｛シール
リングの周溝との摺動部厚さ寸法（Ｘｃ）｝を１以下
に、好ましくは０．９５以下で０．５より大きく設定
し、更に好ましくは０．５５〜０．８５に設定して、実
施例の表１のように具体的に、０．６や０．７程度の付
近の値が好ましいと考えられる。

【００１２】又、寸法比｛シールリングの外周面積（Ｘ
ｄ）｝／｛シールリングの周溝との押圧側面積（Ｘ
ｃ）｝を１以下に、好ましくは０．９５以下で０．５よ
り大きく設定し、更に好ましくは０．５５〜０．８５に
設定して、実施例の表１のように具体的に、０．６や
０．７程度の付近の値が好ましいと考えられる。

【００１３】逆に、例えばハウジング（１）をＡＤＣ、
回転軸（２）を焼き入れ鋼でそれぞれ製作し、ハウジン
グ（１）の方がより軟質である場合、図２に示す回転シ
ールリング（８）のように、外周面（８ｄ）を押圧側面
（８ｃ）より広くし、寸法比｛シールリングの周溝との
摺動部厚さ寸法（Ｘｃ）｝／｛シールリングの外周摺動
部幅寸法（Ｘｄ）｝を１以下に、好ましくは０．９５以
下で０．５より大きく設定し、更に好ましくは０．５５
〜０．８５に設定して、実施例の表１のように具体的
に、０．６や０．７程度の付近の値が好ましいと考えら
れる。

【００１４】又、寸法比｛シールリングの周溝との押圧
側面積（Ｘｃ）｝／｛シールリングの外周面積（Ｘ
ｄ）｝を１以下に、好ましくは０．９５以下で０．５よ
り大きく設定し、更に好ましくは０．５５〜０．８５に
設定して、実施例の表１のように具体的に、０．６や
０．7程度の付近の値が好ましいと考えられる。

【００１５】この場合、回転シールリング（７）（８）
はそれぞれ外周摺動部幅寸法（外周接触部幅寸法）（Ｘ
ｄ）及び摺動部厚さ寸法（接触部厚さ寸法）（Ｘｃ）が
小さくなって幅狭及び肉薄になるため、リング自体の強
度が低下して組み込み時等に折損し易くなる。又、回転
シールリング（７）において周溝寸法に制約があって小
さく出来ない場合、外周幅寸法（Ｘｄ）が小さくなって
幅狭になると、図３に示すように、回転シールリング
（７）に流体正圧（Ｐ）が加わって周溝内壁（２ｂ）と
ハウジング内周面（１ａ）に達して押圧するまでに時間
がかかり、圧力ＯＮ／ＯＦＦによるリング作動性能が低
下する。又、回転シールリング（８）の場合、厚さ寸法
（Ｘｃ）が小さくなって肉薄になると、図４に示すよう
に、回転シールリング（８）が周溝（２ａ）の底に落ち
込んで組み込み性が低下する。

【００１６】このような理由から、シールリングの全
幅、全肉厚とも、少なくとも１ｍｍ以上、好ましくは
１．４ｍｍ以上は必要であると考えられる。尚、シール
装置全体を必要以上に大きくせず、また、十分なシール
特性を保てればよいことから、シールリングの全幅、全
肉厚とも、３ｍｍ以下、場合によっては２．５ｍｍ以下
であれば、十分なシール性を示す。

【００１７】そして、上記不具合を除去した他の実施の
形態として、図５〜図８もしくは図１０に示すように、
リング側面における外周側及び内周側の少なくとも一方
に全周に亘って段差部又は面取り部を形成して肉厚と幅
を確保した回転シールリング（９）〜（１２）がある。
例えば、図５（ａ）（ｂ）に示す回転シールリング
（９）はリング両側面の内周側に全周に亘って段差部
（９ｆ）…を形成したもので、それによりハウジング
（１）が軟質材で回転軸（２）が硬質材の場合、リング
押圧側面（９ｃ）を狭くしつつ肉厚を確保する。又、図
６（ａ）（ｂ）に示す回転シールリング（１０）は段差
部に替えて面取り部（１０ｆ）…を形成したものであ
る。

【００１８】そうすると、図７及び図８に示すように、
周溝（２ａ）の側面（２ｂ）が直角にならず、断面にお
いて外周側が広がった形状の場合、回転シールリング
（９）（１０）の押圧側面（９ｃ）（１０ｃ）のコーナ
部（９ｈ）（１０ｈ）が側面（２ｂ）に当接して油漏れ
を遮る。又、図５（ａ）に示すように、段差部（９ｆ）
には流体正圧の反対方向にも圧力（Ｐ’）が加わり、回
転シールリング（９）の相手材に対する押し付け力が小
さくなることも考えられる。そのため、摺動回転トルク
も小さくなり、回転シールリング（９）は押し付け力が
小さい側で摺動する機会が多くなることも期待できる。

【００１９】又、図９（ａ）（ｂ）に示す回転シールリ
ング（１１）はリング両側面の外周側に全周に亘って段
差部（１１ｇ）…を形成したもので、それによりハウジ
ング（１）が硬質材で回転軸（２）が軟質材の場合、外
周面（１１ｄ）を狭くしつつ幅を確保する。又、図１０
に示す回転シールリング（１２）はリング両側面の内周
側及び外周側に段差部（１２ｆ）…（１２ｇ）…を形成
したものである。

【００２０】また、図５〜１０に示されるシールリング
断面の段差部或いは面取り部は、流体押圧側、非押圧側
共に対象形状となっているが、これは、シールリングの
軸等への組み込み時に、押圧側、非押圧側ともに無関係
に軸に組み込むことができ、組み込み性で優れている形
状である。このような形状とすることにより、組み込み
性を改善することができるとともに、また、回転シール
リングの内周面と周溝の底とのすきまは、例えば約０．
０５〜１．５ｍｍ、具体的には０．１〜１ｍｍとなり、
油圧による押付力の確保もなされ、また、リングの剛性
も保持できる。

【００２１】上記段差部或いは面取り部の寸法は、特に
問わないが、シールリングの矩形断面の半径方向の長
さ、もしくは軸方向長さのそれぞれ約５〜５０％程度、
好ましくは、約５〜３０％程度、更に好ましくは、約５
〜１０％程度とし、シールリングの内周面側もしくは、
外周面側のいずれか一方、もしくはその両方に設けても
よい。例えば、上記の段差部或は面取り部の寸法は、そ
の下限値が０．０５ｍｍがよく、具体的には０．１ｍｍ
が好ましく、０．２ｍｍがより好ましい。また、その上
限値は、例えば１ｍｍがよく、具体的には、０．８ｍ
ｍ、形状により０．６ｍｍが好ましく、０．４ｍｍがよ
り好ましい。上記いずれの数値範囲についても、下限値
を超え、上限値未満の範囲に選定してもよい。

【００２２】上記段差或いは面取り部の寸法が少なすぎ
ると、射出成形金型の製造が困難となったり、寸法精度
の維持が困難となったり、また、本発明の効果が得られ
にくく、多すぎると、シールリングのシール部分面積、
いわゆるシールランドが減少してしまうため、確実で、
良好な密封特性に期待できない。このような段差部或い
は面取り部は、シールリングの外周面を基準にして、例
えば円筒度が３００μｍ以下、好ましくは１〜１００μ
ｍの範囲となるように設定すれば、図７、図８に示され
るような状態であっても、より、流体のリーク量を少な
く抑えることができるものと考えられる。

【００２３】又、最も流体リーク量が少ないものは、合
い口を有さないようなエンドレスリングであり、本願は
このようなエンドレスリングでもよいが、シールリング
の点検、補修、交換性等を考慮すれば、組み込み性が容
易な合い口部を有するシールリング形状が好ましい。回
転シールリングの他の実施の形態を図１１（ａ）（ｂ）
（ｃ）を参照して示す。上記回転シールリング（１３）
は有端であり、端部の相対する合い口部（１３ｉ）（１
３ｊ）の形状を複合ステップ形状にしたものである。上
記複合ステップ形状は、図１１（ａ）（ｂ）（ｃ）に示
すように、合い口部矩形断面を田の字状に４分割すると
き、一方の合い口部（１３ｉ）の上記シールリング（１
３）の外周面（１３ｄ）側に有する２つの矩形断面部分
に少なくとも一方、もしくは一対の突起（１３ｍ）と切
り欠き部（１３ｎ）を設けると共に、相対する他方の合
い口部（１３ｊ）に一方の突起（１３ｍ）と切り欠き部
（１３ｎ）にそれぞれ嵌合する他方の切り欠き部（１３
ｑ）と突起（１３ｐ）を形成したものである。そして、
突起（１３ｍ）と切り欠き部（１３ｑ）、及び切り欠き
部（１３ｎ）と突起（１３ｐ）とをそれぞれ嵌合して合
い口部（１３ｉ）（１３ｊ）を嵌合する。一対の突起
（１３ｐ）と（１３ｍ）の合い口を有するシールリング
は、流体押圧側、非押圧側とも無関係に軸等に組み込む
ことができ、好ましい。このように有端シールリングの
場合、前記合い口形状であれば、非常に少ない流体リー
ク量となるので、優れたものと言えるが、他の合い口形
状、例えば、ステップカット、アングルカット、ストレ
ートカット等、いかなる形状の合い口形状であってもよ
い。

【００２４】尚、合い口部を有するシールリングの場
合、ハウジング内周部のリング接触摺動部の損傷を少し
でも抑えるために、図１１に示されるように、シールリ
ング合い口部の少なくとも外周面の突き合わせ部分の角
部、特にシールリング合い口部の突起（１３ｍ）（１３
ｐ）の外周先端部（１３ｒ）は、なだらかな曲面形状も
しくは、面取り形状にすればよい。

【００２５】このような形状とすることで、シールリン
グの合い口部エッジによるハウジング（１）の異常摩耗
を防止することも期待できる。このようななだらかな曲
面形状（１３ｒ）もしくは、面取り形状の寸法は、例え
ばシールリング外周径の５〜５０％、好ましくは２５〜
５０％の量とすれば、シールリング合い口部の外周部突
き合わせ部分のエッジによってハウジング（１）を損傷
することも少ないと考えられる。

【００２６】又、回転シールリングの他の実施の形態を
図１２を参照して示す。上記回転シールリング（１４）
は段差部（１４ｆ）の側壁部（１４ｆａ）を射出成形に
より適度なシール性を維持し得る範囲内の波形に成形
し、射出成形時の剥離用突き出しピンが当接するリング
表面部位を局所的に広くして突き出しピンの当接を容易
にしたものである。

【００２７】又、他の実施の形態として回転シールリン
グ（７）〜（１４）の摺動接触面の表面粗さを算術平均
粗さにて例えば０．１〜２．５μｍＲａ、好ましくは
０．１〜１．５μｍＲａに設定し、より好ましくは０．
３〜１．３μｍＲａ、更に好ましくは０．７〜１．０μ
ｍＲａにする。

【００２８】上記所定の表面粗さは、軟質材に対向する
面、もしくは、前記軟質材よりも硬質材に対向する面の
いずれの面でもよいが、軟質材の損傷を防ぐためにも少
なくとも軟質材との摺動接触面の表面粗さが、所定の粗
さとなっていることが好ましい。

【００２９】又、本発明に係る回転シールリング（７）
〜（１４）の材料は耐熱性を有していれば、特に限定さ
れないが、例えば次に示す耐熱性合成樹脂材料がある。

【００３０】（ａ）ポリエーテルニトリル樹脂、ポリシ
アノアリールエーテル系樹脂、ポリエーテルエーテルケ
トン樹脂等のポリエーテルケトン系樹脂、（全）芳香族
熱可塑性ポリイミド系樹脂、ポリアミド４−６樹脂、又
はポリフェニレンサルファイド樹脂等のポリアリーレン
サルファイド系樹脂からなる群（これらは高耐熱性に加
え、高耐燃性、優れた機械的及び耐油性、耐薬品性、射
出成形性を有しており、本発明に係る回転シールリング
の成形ベース材料として用いられる。）から選ばれる何
れか一つの樹脂９０〜５０重量％、カーボン系ファイバ
等の強化ファイバ１０〜５０重量％、必要ならば再生四
フッ化エチレン樹脂等のフッ素系樹脂、もしくは、二硫
化モリブデン等のモリブデン系化合物等の少なくとも一
種類以上の潤滑性付与剤２〜２５重量％、更に必要なら
ば粉末状タルク１０〜４０重量％を主要成分とする樹脂
組成物。

【００３１】（ｂ）ポリエーテルニトリル樹脂、ポリシ
アノアリールエーテル系樹脂、ポリエーテルエーテルケ
トン樹脂等のポリエーテルケトン系樹脂、（全）芳香族
熱可塑性ポリイミド系樹脂、ポリアミド４−６樹脂、又
はポリフェニレンサルファイド樹脂等のポリアリーレン
サルファイド系樹脂からなる群から選ばれる何れか一つ
の樹脂９０〜５０重量％、カーボン系ファイバ等の強化
ファイバ１０〜５０重量％、必要ならば再生四フッ化エ
チレン樹脂等のフッ素系樹脂、もしくは、二硫化モリブ
デン等のモリブデン系化合物等の少なくとも一種類以上
の潤滑性付与剤２〜２５重量％、更に必要ならば粉末状
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。

【００３２】（ｃ）上記耐熱性合成重合体（ポリエーテ
ルケトン系樹脂、ポリアリーレンサルファイド系樹脂
等）３０〜８２重量％、カーボン系ファイバ等の強化フ
ァイバ５〜４５重量％及びフッ素系樹脂、もしくは、二
硫化モリブデン等のモリブデン系化合物等の少なくとも
一種類以上の潤滑性付与剤２〜２５％を含む樹脂組成
物。

【００３３】（ｄ）上記耐熱性合成重合体（ポリエーテ
ルケトン系樹脂、ポリアリーレンサルファイド樹脂等）
３０〜８２重量％、カーボン系ファイバ等の強化ファイ
バ５〜４５重量％、再生四フッ化エチレン樹脂等のフッ
素系樹脂２〜２５重量％、また、必要ならば、粉末タル
ク１０〜４０重量％を含む樹脂組成物。

【００３４】（ｅ）上記耐熱性合成重合体（ポリエーテ
ルケトン系樹脂、ポリアリーレンサルファイド樹脂等）
３０〜８２重量％、カーボン系ファイバ等の強化ファイ
バ５〜４５重量％、再生四フッ化エチレン樹脂等のフッ
素系樹脂２〜２５重量％、必要ならば、二硫化モリブデ
ン等のモリブデン系化合物１〜１０重量％、又、更に必
要ならば、粉末タルク１０〜４０重量％を含む樹脂組成
物。

【００３５】（ｆ）上記粉末状タルク１０〜４０重量％
に代えてカルシウム系粉末充填剤１０〜４０重量％を配
合したもの。

【００３６】（ｇ）上記カーボン系ファイバ５〜４５重
量％に代えて芳香族ポリアミド繊維５〜４５重量％を配
合したもの。

【００３７】（ｈ）上記カーボン系ファイバ５〜４５重
量％に代えて芳香族ポリアミド繊維５〜４５重量％を配
合し、且つ、粉末状タルク１０〜４０重量％に代えてカ
ルシウム系粉末充填剤１０〜４０重量％を配合した樹脂
組成物。

【００３８】これらの樹脂組成物群は、常用使用雰囲気
温度が、例えば常温（２０〜２５°Ｃ）以上、具体的に
は８０〜３００°Ｃ、実用的には１００〜２００°Ｃ
で、油等の流体圧力がかかって摺動しても良好な摺動特
性を示すので好ましい。

【００３９】具体的に前記組成物からなるシールリング
射出成形体の特性を説明すると、例えば、融点が２８０
〜４８０゜Ｃ、熱変形温度がＡＳＴＭＤ−６４８
（１．８１ＭＰａ）の条件下で２３０〜４３０゜Ｃ、ま
た、曲げ強度がＡＳＴＭＤ−７９０の条件下で１００
〜３００ＭＰａ、好ましくは１００〜１５０ＭＰａ、曲
げ弾性率がＡＳＴＭＤ−７９０の条件下で２０００〜
２００００ＭＰａ、好ましくは４０００〜２００００Ｍ
Ｐａ、硬度がＡＳＴＭＤ７８５（ロックウェル硬度、
Ｍスケール）にてＭ６０〜Ｍ１２０、好ましくはＭ７０
〜Ｍ１００の範囲の物性値のうちの少なくとも１種類以
上を満足する特性の成形体であることが好ましい。尚、
上記の測定方法は好ましい測定方法であるが、特にこれ
らの測定方法に限らず、いかなる測定方法であってもよ
い。

【００４０】融点や熱変形温度が上記程度であれば、例
えばＡＴ内の油圧式クラッチの使用中で温度が例えば８
０〜１８０゜Ｃの高温となり、シールリングが油圧式ク
ラッチのピストン（回転軸）やシリンダ（ハウジング）
等の相手材と回転摺動して加熱されても、充分な耐熱性
が期待できる。また、曲げ強度、曲げ弾性率が上記程度
であれば、この発明の構成と相互いに関連して、シール
リングの欠損等を防ぐことが期待できる。そして、表面
硬度が上記程度であれば、油圧式クラッチの使用中で油
圧が例えば０．５〜２．５ＭＰａとなり、シールリング
が油圧式クラッチのピストンやシリンダに油圧によって
押しつけられても、充分な耐クリープ性等の機械的特性
を長期にわたって維持できると考えられる。

【００４１】また、上記物性値であって、溶融状態時に
おいて、１０²〜１０⁴（ｓｅｃ^-1）のせん断速度にて、
見掛けの溶融粘度が１０²〜１０⁵ポイズである樹脂組成
物が射出成形性に適しており好ましい。このような溶融
粘度であって例えば前記幅、肉厚で外径が１０〜３００
ｍｍ、好ましくは１０〜１５０ｍｍのシールリングを射
出成形にて成形することができる。

【００４２】このようなスキン層は、シールリング射出
成形体の機械的強度や耐摩耗性等の向上に役立つが、こ
の強化層面と比較的硬度の低い軟質相手部材面とが接触
摺動した場合、使用条件によっては、比較的硬度の低い
軟質相手材を損傷させることも予想される。そのような
ことを回避するために、上記強化層を切削加工等の表面
加工処理により取り除いてそのような切削加工をした面
と軟質材相手部材とを摺動させてもよい。

【００４３】例えば図９や図１０のように、ハウジング
（１）が炭素含有鋼等の硬質金属材であって、回転軸
（２）がアルミニウム合金等の軟質金属材である場合、
シールリングの少なくとも軟質材と接触摺動する面（１
１ｃ）、（１２ｃ）に研削等の切削加工を施して、所定
の表面粗さにすれば、軟質材の異常摩耗は発生しないこ
とが期待できる。この切削加工等により、シールリング
射出成形体の突き出しピン跡や、また、ゲート跡等も同
時に除去され、滑らかな摺動面となる。

【００４４】尚、図９や図１０のシールリングの両側面
（１１ｃ）、（１１ｅ）、（１２ｃ）、（１２ｅ）に切
削加工を施せば、シールリングの軸等への組み込み時
に、流体押圧側、非押圧側とも無関係に軸等に組み込
め、シールリングの装着性が向上するので好ましい。ま
た、表面加工処理は、研削、切削、たる研摩、ショット
ブラスト等いかなる加工手段を用いてもよい。

【００４５】本願に用いるカーボン系ファイバは、ピッ
チ系、ＰＡＮ系、カーボン質、および黒鉛質のいずれで
あってもよく、例えば繊維径約４〜２０μｍ、繊維長約
１０〜１０００μｍ、好ましくは１０〜５００μｍのも
のであれば、前記樹脂組成物中に均一に分散し、これを
充分に補強するので適当である。

【００４６】適度な弾性率、引張強度等の機械的特性と
シリンダやピストン等の相手材への攻撃性や成形時の樹
脂組成物の流動性等を考慮すると、炭素繊維径は、平均
約１０〜２０μｍ、また繊維長は約１０〜５００μｍで
あることが好ましい。また、特に耐摩耗性に優れた油中
摺動材料とするためには、平均繊維径が１０μｍ以上の
ものを採用することが好ましい。なお、炭素繊維の平均
繊維径は原料によって異なるが、平均繊維径が１０μｍ
以上の炭素繊維としてはピッチ系のものが相当する。

【００４７】ＰＡＮ系炭素繊維とピッチ系炭素繊維を比
較すると、引張強度がＰＡＮ系では２４００ＭＰａであ
るのに対して、ピッチ系のものは５９０〜９８０ＭＰａ
であり、引張弾性率がＰＡＮ系では２００〜５００ＧＰ
ａであるのに対してピッチ系のものは３０〜３００ＧＰ
ａのものや、また、３０〜４０ＧＰａであり、両者の機
械的強度に大きな差があるが、この発明に係るオイルシ
ールリングとしては何ら問題はない。しかし、軟質材へ
の損傷性を考慮すれば、ピッチ系炭素繊維であるものが
好ましい。

【００４８】なお、この発明に用いる炭素繊維には、Ｐ
ＡＮ系炭素繊維を少量混合させてもよく、必ずしも用い
る全ての炭素繊維の平均繊維径が１０μｍである必要は
ない。ＰＡＮ系炭素繊維を少量混合させると、オイルシ
ールリングの耐摩耗性は向上し、かつ、軸に組み込むと
きに破損し難くなる。ただし、ＰＡＮ系炭素繊維の混合
割合は、３０重量％が限度であると考えられる。

【００４９】上記カーボン系ファイバの全組成物中の配
合割合は、５〜５０重量％である。５重量％未満では樹
脂組成物の機械的強度や耐摩耗性が向上せず、５０重量
％を越える多量では、溶融流動性が著しく低下して射出
成形性が悪くなるからである。

【００５０】また、この発明ではバージン材のＰＴＦＥ
粉末やまた、再生ＰＴＦＥ粉末を用いてより良好な結果
が得られる。再生ＰＴＦＥ粉末は、バージン材を一度焼
成した後、粉砕して得られる粉末であるから、バージン
材のＰＴＦＥを樹脂組成物に添加したときのように樹脂
組成物の溶融粘度を著しく上昇させることがなく、射出
成形性を阻害しないものである。また、再生ＰＴＦＥ粉
末は、粒径０．１〜５０μｍで、一度焼成されているの
で、これを混合した樹脂成形品の寸法変化、形状変化ま
たはクラックの発生なども起こらず安定した成形品が得
られる添加剤である。

【００５１】パーフルオロ系フッ素樹脂は、骨格となる
分子鎖を構成する炭素原子の周囲が全てもしくは、微量
の酸素原子を取り込んで全てフッ素原子で取り囲まれた
ものであり、Ｃ−Ｆ間の強固な結合により、フッ素系樹
脂のなかでも最も耐熱性が高く、また摩擦係数、非粘着
性、耐油性、耐薬品性等の諸特性に優れており、例えば
再生ＰＴＦＥ粉末の原料であるＰＴＦＥ樹脂等が挙げら
れる。なお、ＰＴＦＥ樹脂の熱分解温度は、５０８〜５
３８°Ｃであり、耐熱性に優れている。

【００５２】以上述べたような再生ＰＴＦＥ粉末その他
のパーフルオロ系フッ素樹脂の全組成物中の配合割合
は、２〜２５重量％であることが好ましい。２重量％未
満であると樹脂組成物の摺動特性が向上せず、また摺動
相手材の損傷性の問題を解決できない。また、２５重量
％を越える配合量の場合は、成形性が悪くなる等の問題
がある。また、二硫化モリブデン等のモリブデン化合物
も前記フッ素系樹脂と同様に摺動特性を改善するうえ
で、補助的な役割を果たす場合もあることも考えられ
る。

【００５３】また、ここでいう軟質材とは、例えばＡＤ
Ｃ等のアルミニウム系合金、球状黒鉛鋳鉄等の鋳物系金
属、Ｓ−Ｃ、ＳＣＭ系材等の炭素系材料含有鋼等の表面
硬化末処理品や表面軟窒化処理品、もしくは、焼入れ低
硬度品、また、樹脂材等、いかなる材質でもよく、もう
一方の部材である硬質材の硬度よりも相対的に低硬度の
例えば金属系材料であればよい。そのような材料は、表
面硬度が、例えば、ブリネル硬さ（測定条件例、標準材
１０ｍｍ球、荷重３０００ｋｇｆ）にて５０〜５００、
具体的には７０〜３００、金属系材料の種類により７５
〜２００程度の硬度を有する軟質金属系材料である。

【００５４】尚、上記括弧内の測定条件例は、好ましい
測定条件例であって、他の測定方法で計測されたもので
もよい。そして、また、ここでいう軟質材よりも相対的
に高い硬度を有するもう一方の部材としては、例えば、
鋳鉄、Ｓ−Ｃ、ＳＣＭ系材等の炭素系材料含有鋼、もし
くは、これらの表面軟窒化処理品、焼入れ低硬度品、焼
入れ高硬度品、また、セラミックス材等が挙げられ、前
記軟質材よりも相対的に表面硬度が高ければ、いかなる
材料であってもよい。

【００５５】そのような材料は、表面硬度が、例えば、
ロックウェル硬さ（測定条件例、Ｃスケール、荷重１５
０ｋｇｆ、ｂｒａｌｅ圧子）にて２０〜８０、具体的に
は４０〜７５、金属系材料の種類により、５０〜７０程
度の硬度を有する例えば硬質金属系材料である。尚、上
記括弧内の測定条件例は、好ましい測定条件例であっ
て、他の測定方法で計測されたものであってもよい。

【００５６】

【実施例】又、本発明に係る回転シールリングのテスト
結果を次頁の表１に示し、テスト１〜４の内容及び条件
を表２に示す。尚、リング１〜４はそれぞれ回転シール
リング（９）〜（１２）を示し、リング５、７は回転シ
ールリング（１１）の表面粗さを変えたもので、リング
６、８は回転シールリング（１２）の表面粗さを変えた
ものである。又、比較例１と比較例２は、図１４（ａ）
〜（ｄ）に示すように、それぞれ従来の側面溝（２３
ｅ）…を有する回転シールリング（２３）と、押圧側面
及び外周面が略均等面積の回転シールリング（２４）を
示す。

【００５７】又、リング１〜８及び比較例１、２共にポ
リエーテルエーテルケトン樹脂を主材料とし、カーボン
繊維、四フッ化エチレン樹脂を充填剤として配合した材
料を用いている。そして、各リングを射出成形により形
成し、次に、２００〜２３０°Ｃ、２〜４時間の熱処理
を施した。また、その後、リング側面は何れも研削にて
仕上げた。又、リング合い口形状は何れもオイルリーク
に優れる複合ステップ形状である。

【００５８】尚、実施例で使用した材料に関する詳細な
諸内容を以下に記す。ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）：１００
重量部（三井東圧化学社製：ＶＩＣＴＲＥＸ−ＰＥＥＫ）ピッチ系カーボンファイバ（ＣＦ）：４０重量部（呉羽化学社製：クレハＭ２０７Ｓ平均繊維径１２〜
１５μｍ）再生四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）：２０重量部（喜多村社製：ＫＴ３００Ｈ粒径０．１〜５０μｍ）

【００５９】また、上記ＰＥＥＫを主材料とする成形体
の各物性値は以下の通りであった（括弧内は好ましい試
験方法を表しているが、これら測定方法にとらわれず、
いかなる測定方法であってもよい。［各々、試験片ｎ＝
３以上の代表値］）。融点：３３０〜３４０°Ｃ（ＡＳ
ＴＭＤ−２１１７、ＤＳＣ法）熱変形温度：２７０〜
２９０°Ｃ（ＡＳＴＭＤ−６４８（１．８１ＭＰａ）

【００６０】上記測定は図１３に示す測定装置（１５）
を用いて行なわれており、図において（１）はハウジン
グ、（２）は回転軸、（１６）は回転シールリングであ
る。上記ハウジング（１）は回転軸（２）を隙間を開け
て同軸に収納し、上下面に油圧導入管（１７）と２本の
排出管（１８）…が貫通して立設され、油圧導入管（１
７）には圧力計（１９）を接続する。回転シールリング
（１６）は２本の断面矩形環状周溝（１６ａ）…間の密
閉空間に油圧導入管（１７）から作動油が注入され、そ
の温度を油温計（２０）で計測する。且つ、ハウジング
（１）外で回転トルク計（２１）を介してモータ（２
２）を回転軸（２）に同軸に連結する。軟質材は、ダイ
カスト用アルミニウム合金ＡＤＣ材、硬質材は、機械
構造用炭素系材料含有鋼Ｓ−Ｃ材を適用する。

【００６１】

【表１】

【００６２】

【表２】

【００６３】上記測定によれば、本発明リング１〜８の
オイルリークは比較例２と略変わりなく、又、テスト
３、４に示す耐摩耗性テストにおいて本発明リング１〜
８の相手軟質材の摩耗量は比較例よりも大幅に減少する
ことが知られる。

【００６４】

【発明の効果】本発明によれば、ハウジング内に同軸に
隙間を開けて収納した軸に形成した断面矩形の環状周溝
に回転シールリングを装着し、上記シールリングの非押
圧側面と内周面とに流体正圧が加わり、回転シールリン
グが押圧側面と外周面とで上記周溝内壁とハウジング内
周面を押圧しつつ摺動接触して軸とハウジングとの隙間
をシールする流体シール装置において、軸材がハウジン
グ材よりも軟質である場合、寸法比｛（シールリングの
外周摺動部（接触部）幅寸法）／（シールリングの周溝
との摺動部厚さ寸法）｝を１以下に設定し、ハウジング
材が軸材よりも軟質である場合、寸法比｛（シールリン
グの周溝との摺動部厚さ寸法）／（シールリングの外周
摺動部幅寸法）｝を１以下に設定したから、回転シール
リングの接触相手材がＡＤＣ等の軟質材であっても摩耗
量が減って摩耗寿命が大幅に向上する。又、相手材の環
状周溝側面の直角度が低く、外周側が広がった形状にお
いても流体のリーク量を小さく出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る流体シール装置の実施の形態を示
す要部縦断面図。

【図２】本発明に係る流体シール装置の他の実施の形態
を示す要部縦断面図。

【図３】図１に示す回転シールリングの使用状態を示す
要部縦断面図。

【図４】図２の回転シールリングの使用状態を示す要部
縦断面図。

【図５】（ａ）は本発明に係る段差部を設けた回転シー
ルリングの実施の形態を示す要部縦断面図。（ｂ）は図
５（ａ）の回転シールリングの部分平面図。

【図６】（ａ）は本発明に係る面取り部を設けた回転シ
ールリングの実施の形態を示す要部縦断面図。（ｂ）は
図６（ａ）の回転シールリング部分平面図。

【図７】回転軸の直角でない環状周溝側面に装着した図
５の回転シールリングを示す要部縦断面図。

【図８】回転軸の直角でない環状周溝側面に装着した図
６の回転シールリングを示す要部縦断面図。

【図９】（ａ）は本発明に係る段差部を設けた回転シー
ルリングの他の実施の形態を示す要部縦断面図。（ｂ）
は図９（ａ）の回転シールリングの部分平面図。

【図１０】（ａ）は本発明に係る段差部を設けた回転シ
ールリングの他の実施の形態を示す要部縦断面図。
（ｂ）は図１０（ａ）の回転シールリングの部分平面
図。

【図１１】（ａ）は本発明に係る回転シールリングの合
い口部の実施の形態を要部側面図。（ｂ）は図１１
（ａ）の合い口部の要部側面図。（ｃ）は図１１（ａ）
（ｂ）に示す合い口部の要部斜視図。

【図１２】本発明に係る波形側壁の段差部を設けた回転
シールリングの他の実施の形態を示す平面図。

【図１３】本発明に係る流体シール装置のシール測定装
置を示す縦断面図。

【図１４】（ａ）は流体シール装置の比較例１を示す要
部縦断面図。（ｂ）は図１４（ａ）の比較例１の回転シ
ールリングを示す部分平面図。（ｃ）は流体シール装置
の比較例２を示す要部縦断面図。（ｄ）は図１４（ｃ）
の比較例２の回転シールリングを示す部分平面図。

【図１５】従来の流体シール装置の一例を示す要部縦断
面図。

【図１６】図１５（ａ）の従来の流体シール装置の要部
拡大縦断面図。

【図１７】従来の回転シールリングの一例を示す平面
図。

【図１８】（ａ）は従来の流体シール装置の他の例を示
す要部縦断面図。（ｂ）は図１７（ａ）の回転シールリ
ングの部分平面図。

【図１９】回転軸の直角でない環状周溝側面に装着した
従来の回転シールリングを示す縦断面図。

【図２０】回転軸の直角でない環状周溝側面に装着した
従来の他の回転シールリングを示す縦断面図。

【符号の説明】

１ハウジング２回転軸２ａ環状周溝６流体シール装置７回転シールリング７ｃ押圧側面７ｂ外周面Ｐ流体正圧Ｘｃ摺動部厚さ寸法Ｘｄ外周摺動部幅寸法（接触部幅寸法）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジング内に隙間を開けて同軸に収納
された軸に形成した断面矩形の環状周溝に装着され、非
押圧側面と内周面とに流体正圧が加わって押圧側面と外
周面とで上記周溝内壁とハウジング内周面を押圧しつつ
摺動接触して軸とハウジングとの隙間をシールする断面
矩形の回転シールリングにおいて、摺動接触面となる上記押圧側面と外周面のうち、上記ハ
ウジングと軸のより軟質材側に接触するシールリング矩
形断面の縦横いずれかの寸法を、矩形断面のもう一方の
寸法よりも長い寸法に設定したことを特徴とする回転シ
ールリング。
【請求項２】ハウジング内に隙間を開けて同軸に収納
された軸に形成した断面矩形の環状周溝に装着され、非
押圧側面と内周面とに流体正圧が加わって押圧側面と外
周面とで上記周溝内壁とハウジング内周面を押圧しつつ
摺動接触して軸とハウジングとの隙間をシールする断面
矩形の回転シールリングにおいて、摺動接触面となる上記押圧側面と外周面のうち、上記ハ
ウジングと軸のより軟質材側に接触する面を他の面より
広い面積に設定したことを特徴とする回転シールリン
グ。
【請求項３】ハウジングと、断面矩形の環状周溝を有
し、上記ハウジング内に隙間を開けて同軸に収納された
軸と、上記軸の環状周溝に装着された断面矩形の回転シ
ールリングとを具備し、上記ハウジングと軸とが同軸で
相対回転すると共に、上記シールリングの非押圧側面と
内周面とに流体正圧が加わり、回転シールリングが押圧
側面と外周面とで上記周溝内壁とハウジング内周面を押
圧しつつ摺動接触して軸とハウジングとの隙間をシール
する流体シール装置において、上記軸材がハウジング材よりも軟質である場合、寸法比
｛（シールリングの外周摺動部幅寸法）／（シールリン
グの周溝との摺動部厚さ寸法）｝を１以下に設定したこ
とを特徴とする流体シール装置。
【請求項４】ハウジングと、断面矩形の環状周溝を有
し、上記ハウジング内に隙間を開けて同軸に収納された
軸と、上記軸の環状周溝に装着された断面矩形の回転シ
ールリングとを具備し、上記ハウジングと軸とが同軸で
相対回転すると共に、上記シールリングの非押圧側面と
内周面とに流体正圧が加わり、回転シールリングが押圧
側面と外周面とで上記周溝内壁とハウジング内周面を押
圧しつつ摺動接触して軸とハウジングとの隙間をシール
する流体シール装置において、上記ハウジング材が軸材よりも軟質である場合、寸法比
｛（シールリングの周溝との摺動部厚さ寸法）／（シー
ルリングの外周摺動部幅寸法）｝を１以下に設定したこ
とを特徴とする流体シール装置。
【請求項５】ハウジングと、断面矩形の環状周溝を有
し、上記ハウジング内に隙間を開けて同軸に収納された
軸と、上記軸の環状周溝に装着された断面矩形の回転シ
ールリングとを具備し、上記ハウジングと軸とが同軸で
相対回転すると共に、上記シールリングの非押圧側面と
内周面とに流体正圧が加わり、回転シールリングが押圧
側面と外周面とで上記周溝内壁とハウジング内周面を押
圧しつつ摺動接触して軸とハウジングとの隙間をシール
する流体シール装置において、上記軸材がハウジング材よりも軟質である場合、寸法比
｛（シールリングの外周面積）／（シールリングの周溝
との押圧側面積）｝を１以下に設定したことを特徴とす
る流体シール装置。
【請求項６】ハウジングと、断面矩形の環状周溝を有
し、上記ハウジング内に隙間を開けて同軸に収納された
軸と、上記軸の環状周溝に装着された断面矩形の回転シ
ールリングとを具備し、上記ハウジングと軸とが同軸で
相対回転すると共に、上記シールリングの非押圧側面と
内周面とに流体正圧が加わり、回転シールリングが押圧
側面と外周面とで上記周溝内壁とハウジング内周面を押
圧しつつ摺動接触して軸とハウジングとの隙間をシール
する流体シール装置において、上記ハウジング材が軸材よりも軟質である場合、寸法比
｛（シールリングの周溝との押圧側面積）／（シールリ
ングの外周面積）｝を１以下に設定したことを特徴とす
る流体シール装置。
【請求項７】回転シールリング側面における外周側及
び内周側の少なくとも一方に段差部或いは面取り部を設
けたことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６の
何れかに記載の回転シールリング及び流体シール装置。
【請求項８】有端を有する回転シールリングであっ
て、回転シールリング端部の相対する合口からなる合い
口部を複合ステップ形状としたことを特徴とする請求項
１、２、３、４、５、６、７の何れかに記載の回転シー
ルリング及び流体シール装置。
【請求項９】有端を有する回転シールリングであっ
て、回転シールリング端部の合い口部の複合ステップ形
状は、合い口部の矩形断面を田の字状に４分割すると
き、一方の合い口部の上記シールリング外周面側に有す
る２つの矩形断面部分に少なくとも一方、もしくは一対
の突起と切り欠き部を設けると共に、相対する他方の合
い口部に上記一方の突起と切り欠き部が嵌合する他方の
切り欠き部と突起を形成したことを特徴とする請求項記
載１、２、３、４、５、６、７、８の何れかに記載の回
転シールリング及び流体シール装置。
【請求項１０】回転シールリングは合成樹脂の射出成
形によって形成されることを特徴とする請求項１、２、
３、４、５、６、７、８、９の何れかに記載の回転シー
ルリング及び流体シール装置。
【請求項１１】回転シールリングは射出成形により波
形側壁面を有する段差部が形成され、成形時の突き出し
ピンが当接するリング表面部位を局所的に広くしたこと
を特徴とする請求項１０記載の回転シールリング及び流
体シール装置。
【請求項１２】回転シールリングの摺動接触面の表面
粗さを０．１〜２．５μｍＲａとしたことを特徴とする
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１
１の何れかに記載の回転シールリング及び流体シール装
置。