(57)【要約】【課題】摺動面に良好な潤滑膜を形成して、任意の摺動抵抗を安定して実現することができるシール部材を提供することを目的とする。【解決手段】この目的を達成するため、本発明に係るシール部材１は、摺動部材の摺動面に摺接し、当該摺動部材と他の部材とにより形成された間隙を密封するエラストマーからなり、前記摺動部材の摺動面に摺接する当該シール部材の少なくとも一部に、凹凸形状を有する単位パターン３を複数個配置し、当該単位パターン３が、凸部２１の外周に凹部２２を配し、当該凸部２１と当該凹部２２との間に平坦領域２３を備えた。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
摺動部材の摺動面に摺接し、当該摺動部材と他の部材とにより形成された間隙を密封するエラストマーからなるシール部材において、
前記摺動部材の摺動面に摺接する当該シール部材の少なくとも一部に、凹凸形状を有する単位パターンを複数個配置し、
当該単位パターンが、凸部の外周に凹部を配し、当該凸部と当該凹部との間に平坦領域を備えたことを特徴とするシール部材。
【請求項２】
前記単位パターンは、中央部分に前記凸部を配置し、隅の部分及び／又は隣り合う当該単位パターンの少なくとも境界線上に前記凹部を配置したものである請求項１に記載のシール部材。
【請求項３】
前記凸部に囲まれた第二凹部を有する請求項１又は請求項２に記載のシール部材。
【請求項４】
前記凸部と前記第二凹部の高低差の最大値が、前記平坦領域と前記凹部の高低差の最大値以下である請求項３に記載のシール部材。
【請求項５】
前記単位パターンにおいて前記平坦領域が占める面積の割合が、３７％以上５５％以下である請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のシール部材。
【請求項６】
前記凸部の一部に、前記平坦領域と連通する連通路を有する請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のシール部材。
【請求項７】
前記エラストマーが、熱硬化性エラストマーである請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のシール部材。
【請求項８】
請求項１〜請求項７に記載されたシール部材であって、
シリンダ内周面に形成された溝に装着され、当該シリンダ内を摺動するピストン外周面の一部に摺接し、当該シリンダと当該ピストンにより形成された間隙を密封することを特徴とするピストンシール部材。
【請求項９】
前記単位パターンが、ＩＳＯ２５１７８−２に準拠した三次元表面性状パラメータで表した、突出谷部の空隙体積（Ｖｖｖ）と、突出山部の実体体積（Ｖｍｐ）と、コア部の実体体積（Ｖｍｃ）とが下記の式（１）を満足する請求項８に記載のピストンシール部材。
（Ｖｍｐ＋Ｖｍｃ）／Ｖｖｖ＞５．７・・・（１）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摺動部材の摺接面に摺接し、摺動部材と他の部材とにより形成された間隙を密封するシール部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車や一般機械、産業機械等では、軸等の摺動部材と他の部材との間に潤滑油等の液体を収容し、外部に漏出しないように密封するシール部材が多く用いられている。
【０００３】
例えば、特許文献１に示す密封型転がり軸受けは、外周面に軌道面を有する内輪と、軌道面に対向する軌道面を内周面に有する外輪と、両軌道面間に転動自在に配された複数の転動体と、内輪及び外輪の間に複数の転動体を保持する保持器と、外輪の内周面に取り付けられ内輪の外周面に滑り接触するシールと、内輪及び外輪の間に形成された空隙部内に配されシールによって密封された潤滑剤とを備えている。
【０００４】
特許文献１の密封型転がり軸受けは、シールの摩耗やトルクの増大を抑制することを目的として、シールが、他方の軌道輪に滑り接触する摺接面を有するリップ部を備えていて、当該リップ部の摺接面に、微細な線状凹部及び線状凸部が交互に繰り返し縞状に形成された微細な凹凸を形成している。特許文献１は、具体的に微細な凹凸の形状として３つ挙げている。１つ目は、微細な凹凸が形成されている部分が帯状をなし、この帯状部の複数が平行に等間隔で並んでいる。２つ目は、微細な凹凸が形成されている部分が長方形状をなしており、この長方形状部の複数が所定の間隔を空けつつ摺接面に均一に配されている。３つ目は、微細な凹凸が形成されている部分が円形状をなしており、この円形状部の複数が所定の間隔を空けつつ摺接面に均一に配されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−８４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献１では、シールの摺接面に形成された微細な凹凸は、深さが０．０１μｍ以上０．２μｍ以下と浅いため、リップ部の摺接面に保持できる潤滑剤の量が限られる。また、当該微細な凹凸の深さの範囲が狭いため、リップ部の摺接面と内輪の外周面等の摺動部材との間の摩擦力（摺動抵抗）をコントロールできる範囲が小さい。さらに、特許文献１に記載された微細凹凸の凸部は、特許文献１の図４〜図６に示すように、帯状、若しくは、複数の長方形状部や円形状部に形成された凹凸により潤滑油を保持する構成を採用しているため、凸部によって凹部に溜まった潤滑油の流れが分断され、摺動部材との間で潤滑膜を良好に形成することは困難であった。
【０００７】
特に、ブレーキキャリパにおいて、シリンダ溝とピストンとの間に設けられるピストンシール部材にあっては、ブレーキペダルを踏むとマスターシリンダから液圧が加わり、ピストンが前進する。その際、ピストンシール部材は、液圧により弾性変形する。その後、ブレーキペダルを離すと、ブレーキ液はマスターシリンダに流れ、ピストンはシール部材の弾性力が解放されて後退し（シール部材のロールバック作用）、ロータとパッドとの適切な隙間（ロールバック量）が保つ。このロールバック量を任意の大きさにコントロールするために、シール部材には、安定的な摺動抵抗を実現することが要求される。
【０００８】
しかしながら、ピストンとシリンダ溝との間に設けるピストンシール部材に上述した特許文献１に開示の微細凹凸を形成したとしても、当該微細凹凸は、深さが０．０１μｍ以上０．２μｍ以下と浅く、単純な凹凸形状のみであるため、潤滑油の流れ性を考慮した潤滑膜の形成が困難となる。よって、安定した摺動抵抗が得られない不都合を生じる。
【０００９】
本発明は、従来の技術的課題を解決するためになされたものであり、摺動部材との間に任意の摺動抵抗が要求される場合であっても、潤滑油の流れ性を考慮した潤滑膜を良好に形成し、任意の摺動抵抗を安定して実現することができるシール部材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】
【００１０】
そこで、本件発明者等は、鋭意研究の結果、以下に記載のシール部材を提供するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明に係るシール部材は、摺動部材の摺動面に摺接し、当該摺動部材と他の部材とにより形成された間隙を密封するエラストマーからなるものであって、前記摺動部材の摺動面に摺接する当該シール部材の少なくとも一部に、凹凸形状を有する単位パターンを複数個配置し、当該単位パターンが、凸部の外周に凹部を配し、当該凸部と当該凹部との間に平坦領域を備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明に係るシール部材は、前記単位パターンは、隅の部分及び／又は中央部分に前記凸部を配置し、隣り合う当該単位パターンの少なくとも境界線上に前記凹部を配置したものであることが好ましい。
【００１３】
本発明に係るシール部材は、前記凸部に囲まれた第二凹部を有することが好ましい。
【００１４】
本発明に係るシール部材は、前記凸部と前記第二凹部の高低差の最大値が、前記平坦領域と前記凹部の高低差の最大値以下であることが好ましい。
【００１５】
本発明に係るシール部材は、前記単位パターンにおいて前記平坦領域が占める面積の割合が、３７％以上５５％以下であることが好ましい。
【００１６】
本発明に係るシール部材は、前記凸部の一部に、前記平坦領域と連通する連通路を有することが好ましい。
【００１７】
本発明に係るシール部材は、前記エラストマーが、熱硬化性エラストマーであることが好ましい。
【００１８】
本発明に係るシール部材は、シリンダ内周面に形成された溝に装着され、当該シリンダ内を摺動するピストン外周面の一部に摺接し、当該シリンダと当該ピストンにより形成された間隙を密封するピストンシール部材であることが好ましい。
【００１９】
本発明に係るピストンシール部材は、前記単位パターンが、ＩＳＯ２５１７８−２に準拠した三次元表面性状パラメータで表した、突出谷部の空隙体積（Ｖｖｖ）と、突出山部の実体体積（Ｖｍｐ）と、コア部の実体体積（Ｖｍｃ）とが下記の式（１）を満足することが好ましい。
（Ｖｍｐ＋Ｖｍｃ）／Ｖｖｖ＞５．７・・・（１）
【発明の効果】
【００２０】
本発明のシール部材は、少なくとも摺動部材との摺動面に、凹凸形状を有する単位パターンを複数個配置し、当該単位パターンが、凸部の外周に凹部を配し、当該凸部と当該凹部との間に平坦領域を備えたので、当該凸部が、外圧によって弾性変形した際に、当該凸部の外周に配された凹部に収容された潤滑油が平坦領域を介して摺動部材とシール部材との間に良好な潤滑膜を形成することができる。また、摺動部材とシール部材との間で局所的に摩擦力（摺動抵抗）が大きくなる不都合を抑制することができ、任意の摺動抵抗を安定して実現することができると共に、シール本来の機能である密封性も実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ピストンシール部材を備えた自動二輪車用のディスクブレーキの断面模式図。
【図２】図１のＡ部分拡大模式図（ピストンシール装着状態）。
【図３】制動時（液加圧）におけるピストンシール部材変形状態を示す図１の要部拡大模式図。
【図４】制動解除時（液減圧）におけるピストンシール部材復元状態を示す図１の要部拡大模式図。
【図５】ピストンシール部材の斜視図。
【図６】図５のピストンシール部材の断面図。
【図７】単位パターンの斜視図（第１実施形態）。
【図８】単位パターンの平面図（第１実施形態）。
【図９】図８のＢ−Ｂ線断面模式図（第１実施形態）。
【図１０】図８の単位パターンの複数配置図（第１実施形態）。
【図１１】単位パターンの斜視図（第２実施形態）。
【図１２】単位パターンの平面図（第２実施形態）。
【図１３】図１２のＣ−Ｃ線断面模式図（第２実施形態）。
【図１４】図１２のＤ−Ｄ線断面模式図（第２実施形態）。
【図１５】図１２の単位パターンの複数配置図（第２実施形態）。
【図１６】単位パターンの斜視図（第３実施形態）。
【図１７】単位パターンの平面図（第３実施形態）。
【図１８】図１７のＥ−Ｅ線断面模式図（第３実施形態）。
【図１９】図１７のＦ−Ｆ線断面模式図（第３実施形態）。
【図２０】図１７の単位パターンの複数配置図（第３実施形態）。
【図２１】ロールバック量測定系外観模式図。
【図２２】ロールバック量の定義説明図。
【図２３】液圧（摺動抵抗）の繰り返し安定性確認結果（実施例１）。
【図２４】液圧（摺動抵抗）の繰り返し安定性確認結果（実施例２）。
【図２５】液圧（摺動抵抗）の繰り返し安定性確認結果（実施例３）。
【図２６】ロールバック量と（Ｖｍｐ＋Ｖｍｃ）／Ｖｖｖの関係図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係るシール部材の一実施の形態として、自動二輪車用のディスクブレーキに適用したピストンシール部材を例に挙げて説明する。
【００２３】
図１は本実施の形態に係るピストンシール部材１を備えた自動二輪車用のディスクブレーキ１０を模式的に示した断面図、図２は図１のＡ部分拡大模式図である。
【００２４】
図１に示すように、本実施の形態に係るディスクブレーキ１０は、車輪と一体に回転するディスクロータ１１をキャリパボディ１２に組み込まれた摩擦パッド１３ａ、１３ｂにより両側から押圧して制動する。また、キャリパボディ１２に設けられたシリンダ１４の内周面とピストン１５の外周面との間隙１６には、潤滑油１８であるブレーキオイルが満たされる。この潤滑油１８は、図示しないマスターシリンダの出力ポートから供給される。
【００２５】
さらに、上述したシリンダ１４の内周面には、環状のピストンシール溝１７が形成されている。このピストンシール溝１７には、本発明を適用した環状のピストンシール部材１が装着されている。
【００２６】
ところで、ピストンシール部材１は、エラストマーからなる環状（無端状）のシール部材であり、シリンダ１４内に収容されるピストン１５の外周面と摺動可能に密接してピストン１５を保持し、シリンダ１４の内周面とピストン１５の外周面との間隙１６を密封する。ここで、ピストンシール部材１を構成するエラストマーとしては、例えば、エチレン−プロピレン−ジエン系ゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＴ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、スチレンゴム（ＳＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）等の熱硬化性エラストマーや、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリウレタン等の熱可塑性エラストマー及び、これらの混合物のゴム等を挙げることができる。
【００２７】
以下、図２〜図４を用いて、潤滑油１８であるブレーキオイルで加圧（制動時）あるいは加圧解除（制動解除時）されたときのピストンシール部材１の挙動を説明する。ピストンシール部材１は、図２に示すように、シリンダ１４に形成されたピストンシール溝１７に装着される。制動時に、図３に示すように、潤滑油１８が加圧されてピストン１５が矢印方向に前進すると、ピストン１５の摺動面に摺接しているピストンシール部材１は、ピストン１５との間の摩擦力（摺動抵抗）により、ピストンシール溝１７内で図３に示すような弾性変形を生ずる。そして、制動解除時に、潤滑油１８が減圧されると、ピストンシール部材１に蓄積された残留ひずみが解放されることで、図４に示すように、ピストン１５を後方（元に戻る方向）に押し戻し（ロールバック作用）、ディスクロータ１１と摩擦パッド１３ａ、１３ｂとの間に適正な隙間（ロールバック量）が保たれる。
【００２８】
本発明は、上述したような挙動を示すシール部材であって、摺動部材（ピストン１５）の摺動面に摺接する当該シール部材の少なくとも一部に、凹凸形状を有する単位パターンを複数個配置し、当該単位パターンが、凸部の外周に凹部を配し、当該凸部と当該凹部との間に平坦領域を備えることで、任意の摺動抵抗を安定して実現することができると共に、シール本来の機能である密封性も実現することができる顕著な効果を奏するものである。
【００２９】
以下に、本実施の形態に係るピストンシール部材１を例に挙げて本発明に係るシール部材の特徴であるピストンシールの内周面２の形状について述べる。図５はピストンシール部材１の斜視図であり、図６は図５のピストンシール部材１の断面図である。本実施の形態に係るピストンシール部材１は、内周面２に、微細な凹凸形状を有する単位パターンが複数個配置されている。当該単位パターンを複数連続して繰り返すことで、内周面２に微細パターンを形成する。なお、図５及び図６では、内周面２に形成された微細パターンを斜線にて示す。この単位パターンは凸部の外周に凹部を配し、当該凸部と凹部との間に平坦領域を備えたものである。ここでは、３つの実施形態を例に挙げて説明する。なお、単位パターンの大きさ（縦×横）は、３つの実施形態すべて、１００μｍ×１００μｍである。
【００３０】
（１）第１実施形態
第１実施形態の単位パターン３について図７〜図１０を参照して説明する。図７は単位パターン３の斜視図、図８は単位パターン３の平面図、図９は図８のＢ−Ｂ線断面模式図、図１０は図８の単位パターン３を複数配置した図である。図７では、単位パターン３の高さの変化を等高線により示す。また、図１０では、一つの単位パターン３を四角で囲って示す。
【００３１】
第１実施形態の単位パターン３は、図７、図８、図１０に示すように、矩形状のパターンの中央部分に内方（ピストン１５側）に向けて突出した凸部２１を配置し、当該凸部２１の外周、具体的には、当該矩形状のパターンの四隅の部分に断面が略円弧状の凹部２２を配置したものである。当該凸部２１と各凹部２２との間には、図９に示すように、平坦領域２３が存在している。ここで、図７に示した凸部２１は、矩形状のパターンの中心を含む中央部分に配置されているが、本発明における凸部は、これに限定されるものではなく、凸部全体が矩形状パターン内に存在できる範囲であればよく、このことを含めて中央部分と称する。また、図７に示した凹部２２は、矩形状のパターンの四隅の部分に配置されているが、本発明における凹部は、これに限定されるものではなく、隅の部分及び／又は隣り合う矩形状のパターンの少なくとも境界線上に配置されていればよい。さらに、単位パターン３は、当該凸部２１により囲まれた第二凹部２４を有している。
【００３２】
以下、本実施の形態における凸部２１、凹部２２、第二凹部２４、平坦領域２３の機能について述べる。ピストンシール部材１をシリンダ１４内に形成されたピストンシール溝１７に装着すると、ピストンシール部材１の内周面（ピストン１５側）２の凹部２２及び第二凹部２４には、潤滑油が溜まった状態となる（図２）。また、装着時には、当然ピストンシール部材１に圧力がかかるため、ピストンシール部材１の内周面２に形成された凸部２１、あるいは、凸部２１及び平坦領域２３が押し潰され、潤滑油を密封する。このとき、平坦領域２３が押し潰された際には、図９に示す平坦領域２３と略同程度の位置に存在する第二凹部２４も押し潰される。ただし、押し潰される部分の体積は、凸部２１と、第二凹部２４と、平坦領域２３とでそれぞれ異なっているため、ミクロ的には均一な押し潰れ方はせず、第二凹部２４には僅かに潤滑油が溜まった状態になっている。
【００３３】
このような状況下で、ブレーキが制動状態に入ると、潤滑油１８によりピストン１５及びピストンシール部材１が加圧されるため、ピストン１５が摩擦パッド１３ａの方向に移動し、移動するピストン１５とピストンシール部材１との間の摺動抵抗（動摩擦力）によりピストンシール部材１が弾性変形する（図３）。
【００３４】
その後、ブレーキの制動状態が解除されると、潤滑油１８が減圧されるため、ピストン１５が摩擦パッド１３ａから離れる方向に移動し、ピストン１５自体の移動が止まった時点から、今度は弾性変形したピストンシール部材１が元の形状に戻ろうとして、ピストンシール部材１に蓄えられたひずみエネルギーを解放する。このとき、一定の摺動抵抗（動摩擦力）がピストン１５とピストンシール部材１の間に作用するため、ピストン１５自体の動きが停止した後、さらにピストン１５が戻ることになる（ロールバック作用）。
【００３５】
ブレーキの制動／解除は、１回のみではなく繰り返し行われるため、ピストン１５とピストンシール部材１は、繰り返し摺動することになる。このとき、凹部２２或いは第二凹部２４に溜まった潤滑油が両者の摺動に伴い、常に摺動面に供給され潤滑膜を形成することで、繰り返される摺動を安定的に行うことができる。また、平坦領域２３が一定面積存在することにより、ピストンシール部材１が外圧で押し潰された際に、均一な圧力分布が得やすくなるため、ピストン１５とピストンシール部材１の摺動面に均一な潤滑膜を形成しやすくなる。
【００３６】
なお、図８に示す第１実施形態の単位パターン３中の平坦領域２３の割合は４９．８％である。この割合は、単位パターン３が１００μｍ×１００μｍの矩形状であり、凸部２１及び第二凹部２４、凹部２２を含まない平坦領域２３のみの割合である。
【００３７】
また、単位パターン３の凸部２１の頂点（最もピストン１５側に位置する点）から潤滑油を溜める第二凹部２４の底部までの高低差の最大値は、平坦領域２３から凹部２２の高低差の最大値以下であることが好ましい。これは、ピストンシール部材１が弾性変形して、特に、凸部２１及び平坦領域２３の一部が押し潰された際に、潤滑油を溜める第二凹部２４の潤滑膜形成に寄与する影響が小さくなってしまう可能性があり、かわりに、凹部２２が、良好な潤滑膜形成に必要な潤滑油の供給源としての役割を担うことになるからである。ゆえに、平坦領域２３から凹部２２までの高低差の最大値を凸部２１から第二凹部２４までの高低差の最大値以上とすることで、潤滑油を潤沢に摺動面に与え、常に一定の潤滑膜の形成がなされるようになるからである。
【００３８】
（２）第２実施形態
第２実施形態の単位パターン４について図１１〜図１５を参照して説明する。図１１は単位パターン４の斜視図、図１２は単位パターン４の平面図、図１３は図１２のＣ−Ｃ線断面模式図、図１４は図１２のＤ−Ｄ線断面模式図、図１５は図１２の単位パターン４を複数配置した図である。図１１では、単位パターン４の高さの変化を等高線により示す。また、図１５では、一つの単位パターン４を四角で囲って示す。
【００３９】
第２実施形態の単位パターン４は、図１１、図１２、図１５に示すように、矩形状のパターン領域の中央部分に内方（ピストン１５側）に向けて突出した複合凸部３１を配置し、当該複合凸部３１の外周、具体的には、当該矩形状のパターンの四隅の部分に断面が略円弧状の凹部３２を配置したものである。なお、本実施形態における複合凸部３１及び凹部３２の配置については、第１実施形態の凸部２１及び凹部２２と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００４０】
複合凸部３１は、第１実施形態の凸部２１の一部を切り欠いて連通路３６が形成された凸部３１ａを４つ組合せて配置したものであり、それぞれの凸部３１ａにより囲まれた第二凹部３４を４つ有している。当該複合凸部３１の中央部には、４つの凸部３１ａにより周囲を囲まれた第三凹部３５が形成されている。当該第三凹部３５は、第二凹部３４と同様に、本発明における第二凹部として機能するものである。また、当該複合凸部３１と各凹部３２との間には、図１３及び図１４に示すように、平坦領域３３が存在している。
【００４１】
以下、本実施形態における複合凸部３１、凹部３２、第二凹部３４、第三凹部３５、平坦領域３３の機能について述べる。まず、複合凸部３１は、上述したように、第一実施形態で述べた凸部２１の一部を切り欠いて連通路３６が形成された４つの凸部３１ａを組み合わせた形状である。この複合凸部３１は、第１実施形態の凸部２１と同様の機能を有するが、連通路３６が平坦領域３３とつながることにより、複合凸部３１の中央部分に存在する第三凹部３５が外圧により完全に押し潰れた場合でも、潤滑油の平坦領域３３への流れ性を確保することができる。これにより、摺動面に良好な潤滑膜を形成し続けることが可能となる。なお、凹部３２、第二凹部３４、平坦領域３３の機能は、第１実施形態の凹部２２、第二凹部２４、平坦領域２３の機能は同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００４２】
また、第１実施形態と同様、単位パターン４の複合凸部３１の頂点（最もピストン１５側に位置する点）から潤滑油を溜める第二凹部３４又は第三凹部３５の底部までの高低差の最大値は、平坦領域３３から凹部３２の高低差の最大値以下であることが好ましい。この理由は、第１実施形態の理由と同様であるため、ここでは省略する。
【００４３】
なお、図１２に示す第２実施形態の単位パターン４中の平坦領域３３の割合は３７．９％である。この割合は、単位パターン４が１００μｍ×１００μｍの矩形状であり、複合凸部３１、第二凹部３４、第三凹部３５及び凹部３２を含まない平坦領域３３のみの割合である。
【００４４】
（３）第３実施形態
第３実施形態の単位パターン５について図１６〜図２０を参照して説明する。図１６は単位パターン５の斜視図、図１７は単位パターン５の平面図、図１８は図１７のＥ−Ｅ線断面模式図、図１９は図１７のＦ−Ｆ線断面模式図、図２０は図１７の単位パターン５を複数配置した図である。図１６では、単位パターン５の高さの変化を等高線により示す。また、図２０では、一つの単位パターン５を四角で囲って示す。
【００４５】
第３実施形態の単位パターン５は、図１６、図１７、図２０に示すように、矩形状のパターン領域の中央部分に内方（ピストン１５側）に向けて突出した変形凸部４１を配置し、当該変形凸部４１の外周、具体的には、当該矩形状のパターンの四隅近傍に変形楕円形状からなる凹部４２を配置したものである。当該変形凸部４１と変形楕円形状の各凹部４２との間には、図１８及び図１９に示すように、平坦領域４３が存在している。なお、本実施形態における変形凸部４１及び凹部４２の配置については、第１実施形態の及び第２実施形態の凸部及び凹部と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００４６】
本実施形態の単位パターン５における変形凸部４１は、断面がピストン１５側に突出した頂部分に、二つの第二凹部４４、４４を備えている。いずれの第二凹部４４、４４も潤滑油を溜める機能を有し、その形状は、図１７に示すように、横長の楕円形状を呈し、当該楕円形状の長軸方向に並置されている。また、これら第二凹部４４、４４の周囲は、高低差のある山が連なった山脈状に連結したような隆起部分から構成される変形凸部４１により囲まれている。さらに、この高低差のある変形凸部４１は、平面上で第二凹部４４同士が隣接した部分に、変形凸部４１の他の部分と比べて幾分低くなった窪み４５を有している。
【００４７】
以下、本実施形態における変形凸部４１、凹部４２、第二凹部４４、４４、窪み４５、平坦領域４３の機能について述べる。なお、凹部４２及び第二凹部４４の機能は、第１実施形態及び第２実施形態の凹部及び第二凹部の機能と同様であるため、説明を省略する。
【００４８】
本実施形態における変形凸部４１は、上述したように、高低差のある山脈が連結したような隆起部分から構成されており、特に図１７に示すように変形凸部４１の窪み４５が存在することで、潤滑油のピストンシール部材１の内周面２での流れ性を良好にすることができる。これによって、摺動面における安定的な潤滑膜形成を促すことができる。すなわち、ピストンシール部材１に加わる圧力により変形凸部４１あるいは変形凸部４１及び平坦領域４３が押し潰された場合に、高さが一定した凸部では第二凹部４４に溜まった潤滑油が流れ出す程度が小さいが、本実施形態のように変形凸部４１の一部、特に第二凹部４４に隣接した変形凸部４１の一部に窪み４５を有することで、ピストンシール部材１が外圧で押し潰された場合でも、第二凹部４４からの潤滑油の良好な流れ性を実現できる。このような効果に連動して、単位パターン５の隅に形成された変形楕円形状の凹部４２の大きさを小さくし、単位パターン５の四隅に限らず多数形成することができる。これによっても、摺動面に形成される潤滑膜を、より安定して形成することができる。
【００４９】
また、第１実施形態及び第２実施形態と同様に、単位パターン５の変形凸部４１の頂点（最もピストン１５側に位置する点）から潤滑油を溜める第二凹部４４の底部までの高低差の最大値が、平坦領域４３から凹部４２の高低差の最大値以下であることが好ましい。この理由は、第１実施形態及び第２実施形態の理由と同様である。
【００５０】
なお、上述した各実施形態に係る単位パターンの大きさは、１００μｍ×１００μｍの場合を説明したが、本発明における単位パターンの大きさは、これに限定されるものではなく、任意の大きさとすることができる。なぜなら、第１実施形態〜第３実施形態において説明したように、良好で安定的な潤滑膜形成のためには、単位パターン内の平坦領域とそれ以外の面積比率が重要なためである。具体的に、本発明において、単位パターン内の平坦領域が占める面積の割合は、第１実施形態〜第３実施形態において示したように、３７％以上５５％以下の範囲とすることが好ましい。当該平坦領域が占める面積の割合をこの範囲内とすることで、良好で安定的な潤滑膜形成が容易となるからである。
【００５１】
以下、本発明のピストンシール部材の実施例及びその評価について述べる。
【実施例】
【００５２】
本発明を適用したピストンシール部材の実施例は、まず、図示しない金型内に、エチレン・プロピレン・ジエン系ゴム（ＥＰＤＭ）からなるゴム材料を充填し、所定時間加熱することで架橋し、円筒状のゴム部材を得た。成型に用いる金型は、微細凹凸形状精度の観点から、表面にフェムト秒レーザー加工等の短パルスレーザー加工を用いて微細凹凸パターンを形成したピストンシール部材成形用の金型を採用した。金型から取り出された円筒状のゴム部材を所定の厚さに輪切り状に切断し、実施例としての複数の環状のピストンシール部材を得た。
【００５３】
本発明は摺動面の摺動抵抗をコントロールすることで、ロールバック量を制御することを目的としているため、上述した実施形態１の単位パターン３を用いて得られた実施例としてのピストンシール部材について、「液圧（≒摺動抵抗）の繰り返し安定性」及び「ピストンシール部材に形成された微細パターン形成面の三次元表面性状とロールバック量の関係」を調べた。
【００５４】
＜測定方法＞
１．三次元表面性状：
レーザー顕微鏡（オリンパス株式会社製）を用い、測定領域６２４μｍ×６２４μｍで、ＩＳＯ２５１７８−２に準拠した表面粗さの３種類の体積パラメータ（Ｖｍｐ（突出山部の実体体積）、Ｖｍｃ（コア部の実体体積）、Ｖｖｖ（突出谷部の空隙体積）を測定した。
【００５５】
２．ロールバック量：
図２１に示す簡易測定系を用いて、実施例としてのピストンシール部材を用いたときのロールバック量を測定した。図中、５０はピストンシール部材１を保持する保持台である。５１は潤滑油１８の液圧を測定する液圧計である。５２は、ピストン１５の変位量を測定する変位計である。
【００５６】
具体的には、ロールバック量の測定は液圧（潤滑油への圧力）を徐々に上昇させてピストン１５を２ｍｍまで変位させ、ピストン摺動開始の液圧とピストン摺動中の潤滑油の液圧を測定した。このとき、ピストン１５とピストンシール部材１との摺動抵抗が小さければ、ピストン移動時の液圧が小さく、逆に摺動抵抗が大きければ、液圧が大きくなり、この液圧の大小を摺動抵抗の大小としている。図２２に矢印で示すように、その後、液圧を減圧させ始めてからピストン１５が戻る変位量をロールバック量とした。
【００５７】
３．摺動抵抗（液圧）のバラツキ：
ロールバック量測定のための簡易測定系（図２１）と同じ装置を用いて、潤滑油の液圧を増加させたときの、液圧（摺動抵抗）のバラツキを測定した。
【００５８】
＜実施例１〜実施例３＞
１．各実施例の形状：外径φ３８ｍｍ、内径φ３２ｍｍ、厚み：３ｍｍのリング状ピストンシール部材
２．凹部溝の深さ：５μｍ（実施例１）、７μｍ（実施例２）、９μｍ（実施例３）の３水準（フェムト秒レーザー加工により形成）
【００５９】
＜結果＞
フェムト秒レーザー加工機で微細パターン（上述の第１実施形態の単位パターン）を作成した金型から転写したピストンシール部材内周面の微細パターンの三次元表面性状パラメータおよびこの三次元表面性状パラメータを有するピストンシール部材３種類（実施例１、実施例２、実施例３）のロールバック量を表１に示す。なお、測定は図２１に示すロールバック量測定系を用いた。
【００６０】
【表１】
2019082240.tif 000003
【００６１】
表１の実施例１〜実施例３を図２１のロールバック量測定系に装着し、潤滑油の液圧（摺動抵抗）の繰り返し安定性の測定をおこなった結果を図２３〜図２５に示す。
【００６２】
図２３〜図２５から分かるように、実施例１（凹部溝深さ５μｍ、Ｖｖｖ０．２５）では、繰り返し摺動抵抗のバラツキが比較的大きく、実施例２（凹部溝深さ７μｍ、Ｖｖｖ０．２９）及び実施例３（凹部溝深さ９μｍ、Ｖｖｖ０．３７）では、繰り返し摺動抵抗のバラツキが小さくなっている。よって、凹部溝深さを５μｍより大きく（Ｖｖｖを０．２５より大きく）することで、ピストン１５とピストンシール部材１の間（＝摺動面）により安定して均一な潤滑膜を形成することが分かる。
【００６３】
さらに、表１の三次元表面性状パラメータを用いて、（（Ｖｍｃ＋Ｖｍｐ）／Ｖｖｖ）とロールバック量の関係を表２及び図２６に示す。
【００６４】
【表２】
2019082240.tif 000004
【００６５】
図２６から分かるように、（（Ｖｍｃ＋Ｖｍｐ）／Ｖｖｖ）により、ロールバック量を任意の値にすることができる。ここで、（（Ｖｍｃ＋Ｖｍｐ）／Ｖｖｖ）が５．７２である実施例１は、上述したように、繰り返しの摺動抵抗の安定性に欠ける。したがって、摺動抵抗の安定性と任意のロールバック量を実現するためには、（（Ｖｍｃ＋Ｖｍｐ）／Ｖｖｖ）は５．７より大きい値であることが好ましいことが分かる。なお、（（Ｖｍｃ＋Ｖｍｐ）／Ｖｖｖ）は、実質的な摺動部材とシール部材との間の潤滑膜を介した摩擦係数を意味すると考えられる。
【００６６】
ところで、上述した実施の形態では、自動二輪車用のディスクブレーキに適用したピストンシール部材を例に挙げて説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、摺動面に設けたエラストマーからなるシール部材として、例えば、バキュームブースター用シール部材等にも適用できることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明にかかるシール部材は、任意の摺動抵抗を安定して実現することができるシール部材を提供できるため、産業上有用である。
【符号の説明】
【００６８】
１    ピストンシール部材（シール部材）
２    内周面
３、４、５  単位パターン
１０    ディスクブレーキ
１１    ディスクロータ
１２    キャリパボディ
１３ａ、１３ｂ  摩擦パッド
１４    シリンダ
１５    ピストン
１６    間隙
１７    ピストンシール溝
１８    潤滑油（ブレーキオイル）
２１  凸部
２２  凹部
２３  平坦領域
２４  第二凹部
３１  複合凸部（凸部）
３１ａ  凸部
３２  凹部
３３  平坦領域
３４  第二凹部
３５  第三凹部
３６  連通路
４１  変形凸部（凸部）
４２  凹部
４３  平坦領域
４４  第二凹部
４５  窪み
５０  保持台
５１  液圧計
５２  変位計
【図１】
2019082240.tif 000005
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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