(57)【要約】  本発明は、低フリクション特性と低リーク特性を併せもち、自動変速機の駆動損失を改善し自動車の燃費向上に貢献し得るシールリングを提供するものである。  軸の外周面に形成された軸溝に装着されるシールリングの少なくとも軸溝と接触する側面の内周側に、柱部を介して周方向に離間した複数の凹部を形成する。凹部は、軸方向幅の最も大きい最深部と最深部の周方向両側に位置する二つの傾斜部で構成し、回転方向反対側に位置する傾斜部と隣接する柱部を、柱部に向かって凸状の曲面で連結し、且つ回転方向側の傾斜部の周方向幅を、回転方向反対側の傾斜部の周方向幅より小さくする。
2013094654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸の外周面に形成された軸溝に装着され、少なくとも前記軸溝と接触する側面の内周側に、周方向に離間して形成した複数の凹部と、前記凹部間に配置した柱部を備えるシールリングであって、前記凹部を、軸方向幅の最も大きい最深部、及び前記最深部の周方向両側に位置する二つの傾斜部で構成し、回転方向反対側に位置する傾斜部と隣接する柱部を、柱部に向かって凸状の曲面で連結し、且つ回転方向側の傾斜部の周方向幅を、回転方向反対側の傾斜部の周方向幅より小さくしたことを特徴とするシールリング。
【請求項２】
前記最深部の軸方向幅ｈが、シールリングの軸方向幅を１００として、２〜１７であることを特徴とする請求項１に記載のシールリング。
【請求項３】
前記凹部の周方向幅が、シールリングの外周長さを１００として、３〜２５であることを特徴とする請求項１又は２に記載のシールリング。
【請求項４】
前記シールリングの軸溝と接触する側面に形成される凹部の数が、４〜１６個であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のシールリング。
【請求項５】
前記凹部の回転方向反対側の内周側に内壁を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のシールリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールリングに関し、特に、自動車の自動変速機等の油圧機器に用いられるシールリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の燃費向上を図るため、自動変速機の駆動損失の低減が求められている。自動変速機には、油圧シールを目的としてシールリングが装着されるが、シールリングのフリクションロスは自動変速機の駆動損失につながる。そのため、シールリングのフリクションの低減が重要な課題となっている。また、自動変速機のオイルポンプの容量は、駆動損失の中で大きなウエイトを占めるため、シールリングからのオイル漏れ量を低減し、オイルポンプを小容量化することが望まれている。このように、自動変速機の駆動損失を低減し、自動車の燃費を向上させるため、シールリングには低フリクション及び低リーク機能が要求されている。
図１にシールリングを用いた油圧回路の基本構造を示す。シールリング１は、軸２の外周面の油圧通路３の軸方向両側に形成された軸溝（リング溝）４に装着される。油圧通路３から供給される作動油をシールリングの受圧側面１１と内周面１２で受け、シールリングの外周面１３がハウジング５の内面と接触し、シールリングの接触側面１４が軸溝４の側面と接触することにより、油圧をシールする。一般的には軸２が回転し、ハウジング５が固定されるが、その逆の組み合わせもある。【０００３】
シールリングのフリクション（フリクションロス）を低減するためには、通常、摺動主体面となるシールリングの接触側面をリング溝に押し付ける受圧荷重を低減する手法が採用されている。具体的には、シールリングの接触側面とリング溝との間に供給油圧が作用する断面形状を有するシールリングを採用して、キャンセル荷重の作用により受圧荷重を低減させている。
特許文献１には、シールリングの側面を、外周側から内周側に向かって軸方向幅が小さくなるようなテーパ形状とすることにより、シールリング側面とリング溝との間にキャンセル荷重を発生させて、受圧荷重の低減を図る方法が記載されている。側面テーパ形状は、受圧荷重を大幅に低減することができ、現状で最もフリクションが小さいシールリングの形状として知られている。
また、特許文献２には、図２（Ａ）に示すように、少なくとも接触側面の内周側に周方向に離間して形成された凹部（ポケット）６と凹部６間に配置された柱部７を有するシールリングが記載されている。図２（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、凹部６は、内周方向に向かいシールリングの軸方向幅（厚さ）が薄くなるように設けられた最深傾斜部５１と、最深傾斜部５１の周方向両側に位置し、隣接する柱部７の最も内周側の点に向かって収束する収束部５２からなる。この構成では、シールリングの回転により、凹部６内に満たされた油を収束部５２の斜面で絞り込むことにより発生する揚力６０と、接触側面の凹部６に油圧が作用し、押し付け荷重を低減させる効果（キャンセル圧６１）によりフリクションが低減する。さらに、特許文献２のシールリングでは、図２（Ｄ）に示すように、シールリングの側面がリング溝と面で摺接するため、合口隙間の漏れ流路が形成されず、低リーク特性が得られる。
さらに、特許文献３には、シールリングの側面に、内周面に開口し、回転軸の回転方向に進むにつれて内周面側の最深部から外径方向及び周方向に広がり、かつ、最深部から外径方向及び周方向に徐々に浅くなる溝を設けたシールリングが開示されている。この構成では、環状溝の反密封流体側の側壁面と摺動する側面に広く油膜を形成でき、側壁面との直接的な接触を無くし、摩耗を低減することができ、耐久性に優れることが記載されている。【０００４】
特許文献１のシールリングでは、シールリングの側面とリング溝の摺接が線接触となり、摺動径がシールリングの合口隙間上に位置するため、合口隙間から油の漏れ（リーク）が発生するという問題がある。一方、特許文献２の凹部を採用することにより、フリクションは低減するが、特許文献１のシールリングには及ばず、さらなるフリクションの低減が求められている。また、特許文献３の油溝（凹部）構成では、油の絞り込みによる揚力の発生は期待できず、フリクションの低減には限界がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３４３７３１２号公報
【特許文献２】ＷＯ２００４/０９０３９０
【特許文献３】特開２００６−９８９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、低フリクション特性と低リーク特性を併せもち、自動変速機の駆動損失を低減し、自動車の燃費向上に貢献し得るシールリングを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者らは、軸溝と接触する側面の内周側に周方向に離間して複数の凹部を形成し、その間に柱部を配置したシールリングにおいて、凹部を、軸方向幅の最も大きい最深部と、その周方向両側に位置する二つの傾斜部で構成し、回転方向反対側に位置する傾斜部と隣接する柱部を、柱部に向かって凸状の曲面で連結し、且つ回転方向側の傾斜部の周方向幅を、回転方向反対側の傾斜部の周方向幅より小さくすることにより、低リーク特性を維持しつつ、フリクションが低減することを見出し、本発明を完成した。すなわち、本発明のシールリングは、軸の外周面に形成された軸溝に装着され、少なくとも軸溝と接触する側面の内周側に、周方向に離間して形成した複数の凹部と、凹部間に配置した柱部を備えるシールリングであって、凹部を、軸方向幅の最も大きい最深部、及び最深部の周方向両側に位置する二つの傾斜部から構成し、回転方向反対側に位置する傾斜部と隣接する柱部を、柱部に向かって凸状の曲面で連結し、且つ回転方向側の傾斜部の周方向幅を、回転方向反対側の傾斜部の周方向幅より小さくしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、回転方向反対側の傾斜部と隣接する柱部を、柱部に向かって凸状の曲面で連結し、且つ回転方向側の傾斜部の周方向幅を、回転方向反対側の傾斜部の周方向幅より小さくする。この構成では、軸（又はハウジング）が回転することにより、回転方向反対側の傾斜部（面）の先端に油が絞り込まれ、揚力が発生し（楔形状効果）、フリクションが低減する。ここで、凹部の回転方向反対側は柱部と緩やかな傾斜曲面で連結しているため、絞り効果が向上し、揚力が増加するため、優れたフリクション低減効果が得られる。また、楔形状効果が期待できない回転方向側の傾斜面を極力減らすことにより、さらに楔形状効果が向上し、フリクションを低減することができる。そして、本発明のシールリングでは、接触側面とリング溝側面が面で接触するため、油の漏れも抑制できる。このように、本発明のシールリングは、低フリクション及び低リークの両特性を併せ持つため、自動変速機の駆動損失を効果的に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】シールリングが装着された油圧回路を示す断面図である。
【図２】特許文献２に記載のシールリングの構造を示す平面図（Ａ）、斜視図（Ｂ）、凹部形状を内周面から見た円周方向の直動展開図（Ｃ）、及び特許文献２に記載のシールリングが、リング溝に装着された状態を示す概略図（Ｄ）である。
【図３】本発明のシールリングの一態様を示す斜視図（Ａ）及び（Ａ）のシールリングの凹部形状を内周面から見た円周方向の直動展開図（Ｂ）である。
【図４】本発明のシールリングの他の態様を示す斜視図（Ａ）及び（Ａ）のシールリングの接触側面のスキャン画像（Ｂ）である。
【図５】本発明のシールリングの合口の一態様を示す斜視図である。
【図６】フリクション測定装置を示す概略図である。
【図７】実施例１〜５（●）及び実施例６〜１０（■）のシールリングの最深部深さとフリクションとの関係を示すグラフである。
【図８】内壁の長さとフリクションとの関係を示すグラフである。
【図９】実施例８及び比較例１のシールリングの回転数とフリクションとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に本発明のシールリングについて図面を参照して詳細に説明する。
図３（Ａ）には、本発明のシールリングの一形態の斜視図を示し、図３（Ｂ）には、（Ａ）のシールリングの内周面から見た円周方向の直動展開図を示す。なお、以下の記載において、上記展開図における直線部を平面又は平坦面といい、曲線部を曲面という。図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、本発明のシールリングは、凹部６の回転方向反対側の端部が、柱部７に向かって凸状の曲面、すなわち、内周面から見た円周方向の直動展開図（図３（Ｂ））において、上に凸状の曲面からなる絞り部２０で構成され、柱部７と緩やかに連結している。一方、図では、凹部６の回転方向側の端部は、最深部２１から柱部７まで急な傾斜部（面）２３で連結されている。このため、シールリングが回転することにより、回転方向反対側の絞り部２０先端に油が絞り込まれ、揚力が発生し（楔形状効果）、フリクションが低減する。ここで、凹部６の回転方向反対側の端部と柱部７とが緩やかな傾斜曲面で連結しているため、絞り効果が向上し、揚力が増加して、フリクションがさらに低減する。また、楔形状効果を期待できない回転方向側は急な傾斜面２３で構成することにより、斜面面積を極力減らし、ほとんどが楔形状効果を有する斜面で構成された凹部６構造とした。これにより、さらに楔形状効果が向上し、フリクションを低減することができる。回転方向側の傾斜面の周方向幅を、回転方向反対側の傾斜面の周方向幅より小さくして、楔形状効果を奏しない傾斜面の面積を減少させることによりフリクション低減効果は得られる。より優れたフリクション低減効果を得るためには、回転方向側の傾斜面の周方向幅を、回転方向反対側の傾斜面の周方向幅を１００として、０を超え、１０以下とするのが好ましい。また、離形性等を考慮すると、回転方向側の傾斜面２３の傾斜角度θ、すなわち、傾斜面２３とシールリング側面とのなす角度は、８°〜４５°とするのが好ましい。
図３（Ｂ）では、最深部２１は、所定の周方向長さｂを有し、側面と平行な平坦面で形成されている。そして、回転方向反対側の最深部２１の一方の端部から絞り部２０に向かい、最深部２１に向かって凸形状、すなわち、図３（Ｂ）において下に凸状の曲面からなる斜面部２２が形成されている。そして、斜面部２２と絞り部２０との境界も緩やかな曲面で連結されている。斜面部２２をこのような構成とすることにより、より優れたフリクション低減効果を得ることができる。しかし、本発明のシールリングの斜面部２２は、このような曲面に限定されず、平面単独としても、平面と曲面からなる構成としてもよい。
また、図３（Ｂ）で最深部２１は所定の周方向長さｂを有し、側面と平行な平坦面で形成されているが、平坦面を設けない構成とすることもできる。例えば、回転方向反対側の凹部６の先端から絞り部２０と斜面部２２との境界までを、柱部７に向かって凸状、すなわち、図３（Ｂ）において上に凸状の曲面で形成し、絞り部２０と斜面部２２との境界から最深部２１までを、最深部２１に向かって凸形状、すなわち、図３（Ｂ）において下に凸状の１つの曲面からなる斜面部２２で形成し、最深部２１に到達後、即、急な傾斜面２３で柱部７に連結する凹部６構成とすることもできる。但し、より優れたフリクション低減効果を得るためには、最深部２１は、側面と平行な平坦面で構成されるのが好ましい。この場合、最深部２１の周方向の幅ｂは、１個の凹部６の周方向幅ａを１００として２〜２０とするのが好ましく、８〜１６とするのがより好ましい。
また、絞り部２０のＲ曲面のダレ長さｃ、すなわち、凹部６先端から絞り部２０と斜面部２２との境界までの周方向幅は、絞り部２０と斜面部２２で構成される回転方向反対側の傾斜部の周方向幅の和（ｃ＋ｄ）を１００として、５〜２０とするのが好ましい。また、絞り部２０の深さｅ、すなわち、絞り部２０と斜面部２２との境界における軸方向の減退量は、凹部６の最深部２１の深さｈ（軸方向の減退量）を１００として、０を超え、２０以下とするのが好ましい。
凹部６の数（１本のシールリングの片側の側面に形成される凹部の数）は、シールリングのサイズによるが、外径（呼び径）が２０〜７０ｍｍ程度のシールリングでは、４個〜１６個が好ましい。凹部６の周方向幅は、フリクションの低減効果に大きな影響を及ぼす因子であり、周方向幅の小さい凹部６を多数形成するより、周方向幅の大きい凹部６を形成する方が顕著なフリクション低減効果が認められる。凹部６の1個あたりの周方向幅ａは、シールリングの外周長さを１００として、３〜２５であるのが好ましく、５〜１５であるのがより好ましい。また、凹部６の1個あたりの周方向幅ａは、柱部７の1個あたりの周方向幅ｆの５〜２０倍とするのが好ましい。凹部６の深さｈ、すなわち、最深部２１の軸方向減退量は、シールリングの軸方向幅を１００として、２〜１７とするのが好ましく、５〜１０とするのがより好ましい。
【００１１】
本発明のシールリングには、図４（Ａ）に示すように、凹部６の内周側に内壁８、及び内周面１２に向かって開口する油導入孔１０を設けることもできる。ここで内壁８は、絞り部２０と斜面部２２から構成される傾斜部の先端から内周端部に沿って、周方向に延び、凹部６の回転方向側に内周面１２に向かって開口する油導入孔１０が備えられている。凹部６の内周側（端部）に内壁８を設けることにより、絞り込まれた油の楔斜面から内周面１２への流れが抑制され、楔断面の深さと円周方向の三次元での絞り効果により、さらに大きな揚力が作用する。このため、柱部７に油膜が形成され、柱部７が浮き上がると同時に、凹部６の外周側に位置する環状のシール面への油の介在が促進され、シール面が流体潤滑状態に移行し、摩擦係数が低減する。また、接触側面の凹部６に油圧が作用し、押し付け荷重が低減する。これらの相乗効果により、フリクションがさらに低減する。本発明のシールリングでは、凹部６の回転方向反対側は、柱部７と凹部６が緩やかな傾斜となるＲ形状で結ばれているため、内壁８を設けることにより、従来のシールリングよりさらに潤滑化が促進され、摩擦係数が低減するため、フリクションがさらに低減する。
また、図４（Ａ）では、回転方向反対側の傾斜面にのみ内壁８を設けている。シールリング（軸）が右回転することにより、回転方向反対側（左側）の絞り部先端に油が絞り込まれ、揚力が発生する（楔形状効果）。このように楔形状効果は回転方向反対側の絞り部２０で発生し、一方、回転方向側では、斜面の油膜が形成されにくく、潤滑状態が阻害される傾向にあるため、回転方向反対側にのみ内壁を設けることにより、さらにフリクションが低減する。また、本発明のシールリングでは、楔形状効果が期待できない回転方向側の斜面を極力減らし、ほとんどが楔形状効果を有する斜面で構成されているため、内壁８を設けることにより、楔形状効果がさらに向上し、フリクションを低減することができる。
内壁８の周方向長さは、１個の凹部６の周方向長さを１００として、５〜９５とするのが好ましく、５０〜９５とするのがより好ましい。この範囲では、より優れた楔形状効果が得られ、フリクションがさらに低減する。
【００１２】
図４（Ｂ）には、図４（Ａ）のシールリングの接触側面のスキャン画像を示す。ここで、内壁８は、凹部６の絞り部２０及び斜面部２２で構成される傾斜部側の先端から約４．５ｍｍの個所から凹部６先端に向かって径方向幅が大きくなるように、すなわち、凹部６の径方向幅が小さくなるように傾斜角度４°で傾斜している。また、凹部６の外周側のシール面は、凹部６の先端部に向かって、径方向幅が大きくなるように、すなわち、凹部６の径方向幅が小さくなるように傾斜角度３°で傾斜している。このように、本形態のシールリングでは、先端部に向かって径方向幅が小さくなり、さらに軸方向幅も小さく（深さが浅く）なる先細り形状の凹部６を有するため、三次元の絞り効果がさらに向上する。このため、揚力が増加し、流体潤滑となり、フリクションがさらに低減する。なお、本形態では、凹部６の先端は曲面で形成されている。
図では、内壁８の軸方向の高さは、側面の高さとほぼ等しく設定され、すなわち、内壁８の先端面と、凹部６が形成されていない側面とが同一平面となるように設定されている。そして、内壁８は、凹部６の周方向の一部（回転方向反対側）に配置され、内壁８と柱部７との間に、内周面１２に向かって開口する油導入孔１０が形成されている。しかし、油導入孔１０の構成は、これに限定されず、凹部６の周方向全体にわたって内壁８を形成し、軸方向の高さを部分的にシールリング側面より低くなるようにすることにより、油導入孔とすることもできる。
【００１３】
本発明のシールリングは、装着性を考慮して合口を設けるが、合口形状は特に限定されず、直角（ストレート）合口、斜め（アングル）合口、段付き（ステップ）合口の他、ダブルアングル合口、ダブルカット合口、及び図５に示すトリプルステップ合口等を採用することができる。合口隙間部への油の流通を遮断し、シール性を向上させるためには、ダブルアングル合口、ダブルカット合口、及びトリプルステップ合口が好ましい。
【００１４】
本発明のシールリングの材料は、特に限定されず、ポリエーテルエーテルケトン(ＰＥＥＫ)、ポリフェニレンサルファイド(ＰＰＳ)、ポリイミド(ＰＩ)等の他、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、変性ポリテトラフルオロエチレン、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）等のフッ素系樹脂等が用いられる。一般に、これらの樹脂にカーボン粉末やカーボンファイバー等の添加剤を充填した材料が好ましく用いられる。
本発明のシールリングの製造方法は、特に限定されないが、シールリング材料として、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、ＰＩ等の熱可塑性樹脂を用いる場合は、射出成形で製造するのが好ましい。射出成形用金型を用いることにより、複雑な凹部構造や内壁構造を有するシールリングも容易に製造できる。また、フッ素樹脂を用いる場合には、プレス成形により製造することができる。
【実施例】
【００１５】
本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。
（実施例１）
カーボン繊維を添加したＰＥＥＫ材を用いて、射出成形により、図３（Ａ）に示す構造の凹部形状を有するシールリングを作製した。ここで、絞り部の曲率をＲ１００として、最深部の深さが０．１５ｍｍ、周方向の幅が２５ｍｍの凹部を接触側面に８個形成した。シールリングの外径（呼び径）は６７ｍｍ、厚み（径方向幅）は２．３ｍｍ、幅（軸方向幅）は２．３２ｍｍとし、合口は、図５に示すトリプルステップ合口とした。なお、最深部の深さは、シールリングの軸方向幅を１００として６．５で、最深部の周方向の幅は、１個の凹部の周方向長さを１００として８であり、絞り部のＲ曲面のダレ長さは、絞り部と斜面部の周方向幅の和を１００として１０で、絞り部の深さは、凹部の最深部の深さを１００として１７であった。 【００１６】
（比較例１）
カーボン繊維を添加したＰＥＥＫ材を用いて、射出成形により、図２（Ｂ）に示す構造の凹部形状を有するシールリングを作製した。ここで、凹部の斜面角度θは１６°、最深傾斜部５２の深さｈは、０．４２ｍｍとし、接触側面に８個の凹部を形成した。なお、シールリングの外径（呼び径）は６７ｍｍ、厚み（径方向幅）は２．３ｍｍ、幅（軸方向幅）は２．３２ｍｍとし、合口は、図５に示すトリプルステップ合口とした。【００１７】
（比較例２）
カーボン繊維を添加したＰＥＥＫ材を用いて、射出成形により、外周側から内周側に向かい軸方向幅が小さくなるように両側面を傾斜角度５度で傾斜させた断面台形のシールリング作製した。なお、シールリングの外径（呼び径）は６７ｍｍ、厚み（径方向幅）は２．３ｍｍ、幅（軸方向幅）は２．３２ｍｍとし、合口は、図５に示すトリプルステップ合口とした。【００１８】
（比較例３）
特許文献３に基づき、カーボン繊維を添加したＰＥＥＫ材を用いて、回転方向側が緩やかな傾斜面で、回転方向反対側が急な傾斜面となっている凹部構造を有するシールリングを作製した。ここで、最深部の深さが０．１５ｍｍ、周方向の幅が５．０ｍｍの凹部を接触側面に８個形成した。なお、シールリングの外径（呼び径）は６７ｍｍ、厚み（径方向幅）は２．３ｍｍ、幅（軸方向幅）は２．３２ｍｍとし、合口は、図５に示すトリプルステップ合口とした。【００１９】
（比較例４）
特許文献３（図８）に基づき、カーボン繊維を添加したＰＥＥＫ材を用いて、回転方向側が緩やかな傾斜面で、回転方向反対側が急な傾斜面の凹部（第１溝）と、回転方向側が急な傾斜面で、回転方向反対側が緩やかな傾斜面の凹部（第２溝）を有するシールリングを作製した。ここで、シールリングの接触側面に、最深部の深さが０．１５ｍｍ、周方向の幅が５．０ｍｍの第１溝と第２溝をそれぞれ交互に８個形成した。なお、シールリングの外径（呼び径）は６７ｍｍ、厚み（径方向幅）は２．３ｍｍ、幅（軸方向幅）は２．３２ｍｍとし、合口は、図５に示すトリプルステップ合口とした。【００２０】
（フリクション、及び油漏れ量の測定）
実施例１及び比較例１〜４のシールリングを、図６に示すように油圧回路を設けた固定軸（Ｓ４５Ｃ製）の外周面に形成された軸溝に装着し、試験装置に設置した。ここで、実施例１のシールリングは、図３に示すように絞り部を含む緩やかな傾斜面が回転方向反対側となるように設置し、一方、比較例３のシールリングは、緩やかな傾斜面が回転方向側となるように設置した。次に、ハウジング（Ｓ４５Ｃ製）を装着し、回転数２０００ｒｐｍで回転させ、試験装置に取付けたトルク検出器から回転トルク・ロスを検出した。また同時に油の漏れ量を測定した。油はオートマチックトランスミッションフルード（ＡＴＦ）を用い、油温８０℃、油圧０．８ＭＰａとした。【００２１】
実施例１のシールリングは、比較例１のシールリングに比べ、フリクションが１５％以上低減した。実施例１のシールリングでは、回転時に、回転方向反対側の柱部と緩やかな傾斜曲面で連結した絞り部先端に油が絞り込まれ、揚力が発生する（楔形状効果）ため、フリクションが低減する。そして、本構成では、潤滑状態を阻害する傾向のある回転方向側の斜面面積を減少させているため、より優れたフリクション低減効果が得られたと考えられる。また、比較例３では、比較例１よりフリクションが１５％程度増加した。これは、回転方向側に緩やかな傾斜面を配置し、回転方向反対側に急な傾斜面を配置した比較例３の構成では、油の絞り込みに起因する揚力が発生しないためと考えられる。比較例４のシールリングでは、比較例１に比べ、５％程度フリクションの増加が認められた。この原因としては、回転方向反対側が緩やかな傾斜面で形成された凹部で生じるフリクション低減効果が、回転方向側が緩やかな傾斜面で形成された凹部で生じる反作用により打ち消されていること、及び本構成では、凹部の周方向幅が小さいため、回転方向反対側が緩やかな傾斜面で形成された凹部においても十分な揚力が発生せず、フリクション低減効果が小さかったことが考えられる。
また、実施例１のシールリングの油漏れ量は、比較例１と同様、比較例２の油漏れ量の２/３程度に低減しており、本発明のシールリングは、優れたシール特性も有することが確認された。なお、比較例３及び４のシールリングの油漏れ量も実施例１と同程度であった。【００２２】
（実施例２〜５）
実施例１と同様に、カーボン繊維を添加したＰＥＥＫ材を用いて、射出成形により、図３（Ａ）に示す構造の凹部形状を有するシールリングを作製した。ここで、絞り部の曲率を変えて、最深部の深さｈが、それぞれ０．０２ｍｍ（実施例２）、０．０７ｍｍ（実施例３）、０．２５ｍｍ（実施例４）、及び０．４０ｍｍｍ（実施例５）となるようにした。なお、シールリングの外径（呼び径）は６７ｍｍ、厚み（径方向幅）は２．３ｍｍ、幅（軸方向幅）は２．３２ｍｍとし、合口は、図５に示すトリプルステップ合口とした。それぞれの実施例の最深部の深さは、シールリングの軸方向幅を１００として０．９（実施例２）、３．０（実施例３）、１０．８（実施例４）、及び１７．２（実施例５）であった。得られたシールリングのフリクション及び油漏れ量を実施例１と同様に測定した。【００２３】
実施例１〜５のシールリングの最深部の深さｈとフリクションとの関係をプロットした結果を図７に示す（●）。ここで、縦軸は、比較例１のシールリングのフリクションを１００として相対値で表した。また、横軸は、シールリングの最深部の深さｈを、シールリングの軸方向幅を１００として相対値で表した。
凹部の回転方向反対側の端部を柱部に向かって凸状の曲面からなる絞り部で構成し、回転方向側を急な傾斜面で構成した本発明の実施例では、従来の凹部形状に比べ、フリクションが低減することが確認された。特に、シールリングの軸方向幅を１００として、最深部の深さｈが２〜１７の範囲でフリクションが低減し、５〜１０の範囲でさらに優れたフリクション低減効果が認められた。
一方、実施例１〜５のシールリングの油漏れ量は、フリクションの低減と反比例して僅かに増加する傾向が認められたが、比較例１と同様、比較例２の油漏れ量の２/３程度であり、本発明のシールリングは優れたシール特性を有することがわかった。【００２４】
（実施例６〜１０）
カーボン繊維を添加したＰＥＥＫ材を用いて、射出成形により、図４（Ａ）に示す構造の凹部形状を有するシールリングを作製した。凹部の回転方向反対側の端部から内周端に沿って、幅０．３
ｍｍ、周方向長さが２１ｍｍの内壁を設け、回転方向側に周方向長さ４ｍｍの油導入孔を形成した。ここで、絞り部の曲率を変えて、最深部の深さｈが、それぞれ０．０２ｍｍ（実施例６）、０．０７ｍｍ（実施例７）、０．１５ｍｍ（実施例８）、０．２５ｍｍ（実施例９）、及び０．４０ｍｍ（実施例１０）のシールリングを作製した。なお、シールリングの外径（呼び径）６７ｍｍ、厚み（径方向幅）は、２．３ｍｍ、幅（軸方向幅）は、２．３２ｍｍとし、合口は、図５に示すトリプルステップ合口とした。それぞれのシールリングのフリクション及び油漏れ量を実施例１と同様に測定した。【００２５】
実施例６〜１０のシールリングのフリクションを測定した結果を図７に示す（■）。ここで、縦軸は、比較例１のシールリングのフリクションを１００として相対値で表した。また、横軸は、それぞれシールリングの最深部の深さｈをシールリングの軸方向幅を１００として相対値で表した。図７より、本発明のシールリングに内壁を設けることにより、フリクションが大幅に低減することがわかった。これは、本実施例では、回転方向反対側の凹部の端部が柱部に向かって凸状の曲面で構成され、柱部と凹部が緩やかな傾斜角度で連結されているため、内壁を設けることにより、油がより効果的に凹部の先端に絞り込まれ、揚力が増加し、柱部に油膜が形成されやすくなり、シール面が効果的に潤滑化され、摩擦係数が低減したためと考えられる。シールリングの軸方向幅を１００として、最深部の深さｈが２〜１７の範囲で優れたフリクション低減効果が認められ、５〜１０の範囲でさらにフリクション低減効果が顕著であり、本発明では、比較例１に比べ、４０％程度のフリクション低減が実現できることがわかった。
また、実施例６〜１０のシールリングの油漏れ量は、フリクションの低減と反比例して僅かに増加する傾向が認められたが、比較例１と同様、比較例２の油漏れ量の２/３程度であり、本実施例のシールリングも優れたシール特性を有することがわかった。【００２６】
（実施例１１〜１５）
回転方向反対側に設ける内壁の周方向長さをそれぞれ、２４ｍｍ（実施例１１）、１５ｍｍ（実施例１２）、１０ｍｍ（実施例１３）、６．６ｍｍ（実施例１４）、３．３ｍｍ（実施例１５）とした以外、実施例８と同様の構成のシールリングを作製した。なお、ここで凹部の周方向長さは、２５ｍｍであるので、実施例８、１１、１２、１３、１４及び１５の内壁の周方向長さは、それぞれ凹部の周方向長さの８４％、９６％、６０％、４０％、２６％及び１３％に相当する。それぞれのシールリングのフリクション及び油漏れ量を実施例８と同様に測定した。【００２７】
実施例８及び１１〜１４のシールリングの内壁の長さとフリクションの関係をプロットした結果を図８に示す。ここで、内壁の長さは凹部の周方向長さを１００として、それぞれの内壁の長さを相対値で表し、フリクションは内壁のない実施例１のフリクションを１００として、それぞれのフリクションを相対値で表した。内壁のない実施例１に比べ、回転方向反対側に内壁を設けたいずれの実施例においてもフリクション低減効果が認められた。
凹部の周方向長さを１００として、回転方向反対側に設ける内壁の周方向長さを、５〜９５、好ましくは、５０〜９５とすることにより、より優れたフリクション低減効果が得られることがわかった。通常は、キャンセル面積が大きいほど、すなわち、油圧の作用する面積が大きいほど、反圧として押し返す力が大きくなるため、受圧荷重が低減されフリクションは低減する。しかし、本発明のシールリングでは、内壁を長くする、すなわち、キャンセル面積が小さい構成で、より優れたフリクション低減効果が認められた。これは、内壁を設置したことにより、内周面への油の流出が抑えられ、油が絞り部の傾斜面に効率的に導かれることに起因すると考えられる。そのため、シールリング（軸）が回転すると、より大きな揚力が作用し、柱部に油膜が形成されやすくなり、油膜形成により、シールリングの内周側が浮き上がり、凹部の外周側に位置する環状のシール面への油の介在も促進され、摺動面が流体潤滑に移行するため、摩擦係数が減少し、大きなフリクション低減効果が得られたと考えられる。すなわち、本発明のシールリングのフリクション低減効果は、押し付け荷重の低減より、摺動面の潤滑化による摩擦係数の低減に大きく依存していると考えられる。このように、より小さいキャンセル面積でフリクションを低減できる本発明のシールリングでは、キャンセル面積に大きく依存した従来のシールリングより、限界特性を向上させたり、摩耗量を低減させることが可能となる。
図９に、実施例８のシールリングについて、１０００ｒｐｍ〜４０００ｒｐｍの間で回転数を変えてフリクションを測定した結果を示す。比較として、比較例１のシールリングについても同様にフリクションを測定した結果も図９に示す。ここで、縦軸は比較例1のシールリングの１０００ｒｐｍにおけるフリクションを１００として相対値で表した。図９より、従来の比較例１のシールリングでは、回転数の増加とともにフリクションが増加するのに対して、本発明の実施例８のシールリングでは、回転数が増加するとフリクションが低減する傾向があることが確認された。これは、実施例８のシールリングでは、油の絞り効果に優れ、油膜が形成されやすい回転方向反対側にのみ楔形状効果を有する緩やかな斜面を形成し、且つ内壁を設けたため、回転方向側での潤滑阻害の影響を受けることなく、揚力が効果的に作用し、柱部で形成される油膜が厚くなったことにより、流体潤滑に移行したことに起因すると考えられる。流体潤滑状態では、回転数の増加とともに揚力及び油膜厚さが増加するため、フリクションが低減すると推測される。
なお、本発明のシールリングでは、断面台形である比較例２のシールリング以下のフリクションが得られ、本発明により、従来の低フリクション仕様のシールリングよりもさらにフリクションを低減できることがわかった。
【符号の説明】
【００２８】
１      シールリング
２      軸（シャフト）
３      油圧通路
４      軸溝
５      ハウジング
６      凹部（ポケット）
７      柱部
８      内壁
１０    油導入孔
１１    受圧側面
１２    内周面
１４    接触側面
２０    絞り部
２１    最深部
２２    斜面部
５１    最深傾斜部
５２    収束部
６０    揚力
６１    キャンセル圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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