(57)【要約】ポリテトラフルオロエチレン粉末４０〜９４重量％、芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末６〜６０重量％、またはポリテトラフルオロエチレン粉末４０〜９４重量％、芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末３〜３０重量％および二硫化モリブデン粉末３〜３０重量％または二硫化タングステン粉末３〜３０重量％を含むシールリングであって、圧力下での使用においてもシールのはみ出し変形が小さく、相手材が軟質金属であっても相手材の摩耗を抑制できるので長期間の安定したシール効果が得られ、さらに低摩擦でかつ摺動トルクの変化が少なく、したがって、シールリングを組込んだ装置の操作性、応答性を大きく向上させることができるシールリング、また、かかるシールリングを備えたパワーステアリングのバルブ装置、高回転数で摺動するオートマチックトランスミッション装置や往復摺動環境でのシールが要求されるショックアブソーバー装置を提供する。
2002053446.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟質金属製のハウジングとシールリングセットボディと該ハウジングとシールリングセットボディとの間に介在された油をシールするシールリングとを備えてなるパワーステアリングのバルブ装置であって、該シールリングが、ポリテトラフルオロエチレン粉末を４０〜９４重量％および充填材として実質的に芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末のみを６〜６０重量％含むシールリングであることを特徴とするパワーステアリングのバルブ装置。
【請求項２】
軟質金属製のハウジングとシールリングセットボディと該ハウジングとシールリングセットボディとの間に介在された油をシールするシールリングとを備えてなるパワーステアリングのバルブ装置であって、該シールリングが、ポリテトラフルオロエチレン粉末４０〜９４重量％、芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末３〜３０重量％および二硫化モリブデン粉末３〜３０重量％を含むシールリングであることを特徴とするパワーステアリングのバルブ装置。
【請求項３】
軟質金属製のハウジングとシールリングセットボディと該ハウジングとシールリングセットボディとの間に介在された油をシールするシールリングとを備えてなるパワーステアリングのバルブ装置であって、該シールリングが、ポリテトラフルオロエチレン粉末４０〜９４重量％、芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末３〜３０重量％および二硫化タングステン粉末３〜３０重量％を含むシールリングであることを特徴とするパワーステアリングのバルブ装置。
【請求項４】
前記シールリングが、下記の条件１で摺動サイクルを加えたとき、２０万サイクルで破損せず、１万サイクルから２０万サイクルまでの間の摺動トルクがその間の最大摺動トルクの７５％以上の範囲にあり、２０万サイクル後の相手材の摩耗深さが１５μｍ以下である請求の範囲第１項〜第３項のいずれかに記載のシールリングである請求の範囲第１項〜第３項のいずれかに記載のバルブ装置。
記
（条件１）
試験装置：ラック＆ピニオン式パワーステアリングのバルブ装置に準じたシールリング耐久性評価試験機
油圧：１２ＭＰａ
油温：１２０℃
油種：パワーステアリングフルード
サイクル：正回転９５ｒｐｍ×２秒と逆回転９５ｒｐｍ×２秒とからなるサイクルを１サイクルとする
相手材：アルミニウムダイキャスト（ＪＩＳ　Ｈ　５３０２）
シールリング組込み部材：炭素鋼（ＪＩＳ　Ｇ　４０５１）
シールリング：外径３６．４ｍｍ、幅１．５ｍｍ、高さ１．８ｍｍ。
【請求項５】
前記シールリングが、下記の条件１−ａで摺動サイクルを加えたとき、２０万サイクルで破損せず、１万サイクルから２０万サイクルまでの間の摺動トルクがその間の最大摺動トルクの７５％以上の範囲にあり、摺動トルクの初期変動が治まってから２０万サイクルまでの間において油圧１５ＭＰａのときの最大摺動トルクＴｍａｘ１５と油圧１２ＭＰａのときの最大摺動トルクＴｍａｘ１２の比Ｔｍａｘ１５／Ｔｍａｘ１２が１．５未満である請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載のシールリングである請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載のバルブ装置。
記
（条件１−ａ）
試験装置：ラック＆ピニオン式パワーステアリングのバルブ装置に準じたシールリング耐久性評価試験機
油圧：１５ＭＰａ
油温：１３５℃
油種：パワーステアリングフルード
サイクル：正回転９５ｒｐｍ×２秒と逆回転９５ｒｐｍ×２秒とからなるサイクルを１サイクルとする
相手材：アルミニウムダイキャスト（ＪＩＳ　Ｈ　５３０２）
シールリング組込み部材：炭素鋼（ＪＩＳ　Ｇ　４０５１）
シールリング：外径３６．４ｍｍ、幅１．５ｍｍ、高さ１．８ｍｍ。
【請求項６】
軟質金属製のハウジングとシールリングセットボディと該ハウジングとシールリングセットボディとの間に介在された油をシールするシールリングとを備えてなるオートマチックトランスミッション装置であって、前記シールリングが、ポリテトラフルオロエチレン粉末を４０〜９４重量％および充填材として実質的に芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末のみを６〜６０重量％含むシールリングであることを特徴とするオートマチックトランスミッション装置。
【請求項７】
軟質金属製のハウジングとシールリングセットボディと該ハウジングとシールリングセットボディとの間に介在された油をシールするシールリングとを備えてなるオートマチックトランスミッション装置であって、前記シールリングが、ポリテトラフルオロエチレン粉末４０〜９４重量％、芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末３〜３０重量％および二硫化モリブデン粉末３〜３０重量％を含むシールリングであることを特徴とするオートマチックトランスミッション装置。
【請求項８】
軟質金属製のハウジングとシールリングセットボディと該ハウジングとシールリングセットボディとの間に介在された油をシールするシールリングとを備えてなるオートマチックトランスミッション装置であって、前記シールリングが、ポリテトラフルオロエチレン粉末４０〜９４重量％、芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末３〜３０重量％および二硫化タングステン粉末３〜３０重量％を含むシールリングであることを特徴とするオートマチックトランスミッション装置。
【請求項９】
シリンダーとピストンと該シリンダーとピストンとの間に介在された油をシールするシールリングとを備えてなるショックアブソーバー装置であって、前記シールリングが、ポリテトラフルオロエチレン粉末を４０〜９４重量％および充填材として実質的に芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末のみを６〜６０重量％含むシールリングであることを特徴とするショックアブソーバー装置。
【請求項１０】
シリンダーとピストンと該シリンダーとピストンとの間に介在された油をシールするシールリングとを備えてなるショックアブソーバー装置であって、前記シールリングが、ポリテトラフルオロエチレン粉末４０〜９４重量％、芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末３〜３０重量％および二硫化モリブデン粉末３〜３０重量％を含むシールリングであることを特徴とするショックアブソーバー装置。
【請求項１１】
シリンダーとピストンと該シリンダーとピストンとの間に介在された油をシールするシールリングとを備えてなるショックアブソーバー装置であって、前記シールリングが、ポリテトラフルオロエチレン粉末４０〜９４重量％、芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末３〜３０重量％および二硫化タングステン粉末３〜３０重量％を含むシールリングであることを特徴とするショックアブソーバー装置。
【請求項１２】
ポリテトラフルオロエチレン粉末を４０〜９４重量％および充填材として実質的に芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末のみを６〜６０重量％含むシールリング。
【請求項１３】
ポリテトラフルオロエチレン粉末４０〜９４重量％、芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末３〜３０重量％および二硫化モリブデン粉末３〜３０重量％を含むシールリング。
【請求項１４】
ポリテトラフルオロエチレン粉末４０〜９４重量％、芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末３〜３０重量％および二硫化タングステン粉末３〜３０重量％を含むシールリング。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、特定のシールリング、特に使用開始時から長期間にわたって安定した摺動トルクを実現するシールリングが組み込まれたパワーステアリングのバルブ装置に関する。また、高圧下での使用においてもシールのはみ出し変形が小さく、相手材が軟質金属であっても相手材の摩耗を極力抑えることができるシールリングに関する。さらに本発明のシールリングは、特に自動車のパワーステアリングのバルブ装置用シールリングとして好適に使用できる。また、本発明の特定のシールリングは使用開始時から長時間にわたって相手材に対する耐摩耗性および安定した摩擦抵抗を実現するため、これらのシールリングを組み込んだオートマチックトランスミッション装置、ショックアブソーバー装置を提供できる。
背景技術
ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粉末（ｇｒａｎｕｌａｒ　ｒｅｓｉｎ　ｐｏｗｄｅｒ）は、非粘着性、低摺動性、耐熱性などといった特性を活かしながら、一方で成形品の強度が不足するという欠点を補うため、ポリイミド樹脂粉末などの有機系充填材やカーボン繊維、ブロンズ粉末、黒鉛粉末などの無機系充填材を配合することが盛んに行なわれており、目的や用途に応じて種々の充填材を組合せたＰＴＦＥ組成物が提案されている。
一方、シールリングはたとえば図１に概略断面図で示すような場面で使用されている。すなわちシールリング１は回転部分や摺動部分の相対運動する２つの部材（ハウジング２とシールリングセットボディ３）間に嵌め込まれ、油４をシールするリング状の部材である。図１においてはシールリング１はシールリングセットボディ３に巻きつけられており、ハウジング２とシールリングセットボディ３との間で摺動面を形成している。使用中は、図２に示すようにシールリングセットボディ３がハウジング２に対して回転するのであるが、油４から比較的高い油圧がかかりさらに繰返し正逆に回転する場合、使用中に摺動トルクが大きく変動したり、長期間の使用の結果シールリング１の端部が削られはみ出し部５を生じたり（図３）、ハウジング２がアルミニウムなどの軟質金属で作製されている場合はハウジング２が摩耗して凹部６を生じたりし（図４）、油４の漏出が発生することがある。
こうしたシールリングの諸問題は、特に自動車のパワーステアリングのような運転時のフィーリングや安全性を重視する装置において重要な解決課題となっている。
また、油４から受ける油圧が比較的低い場合であっても、シールリングセットボディ３がハウジング２に対して高速で回転するような場合、長期間の使用の結果、ハウジング２がアルミニウムなどの軟質金属で作製されていると、ハウジング２が摩耗して同じく凹部６を生じ、油４の漏出が発生することもある。
このようなシールリングの問題は、特に自動車のオートマチックトランスミッションのような運転時の安全性を重視する装置において重要な課題となっている。
さらに、図５に概略断面図として示すような相対運動する２つの部材がピストン７とシリンダー８であって、その間にシールリング１が嵌め込まれて油４をシールしながら、ピストン７がシリンダー８に対して繰返し往復運動するような場面で使用される場合、使用中にシールリング１とシリンダー８の摺動面で生じる摩擦抵抗（摺動抵抗）が大きく変動したり、長期間の使用の結果、図６に示すように、シールリング１の端部が削られたり、シリンダー８が比較的硬質の炭素鋼で作製されている場合であっても、シリンダー８が摩耗して凹部９が生じたりして、油４の漏出が発生することもある。
このようなシールリングの諸問題は、特にショックアブソーバーのような運転時の安全性を重視する装置において重要な課題となっている。
前述の特性を要求されるシールリング用のＰＴＦＥ組成物として、従来より提案されているものとしては、
（１）ＰＴＦＥ粉末／ポリイミド（ＰＩ）粉末／カーボン繊維（特開平９−２０８９２９号公報など）
（２）ＰＴＦＥ粉末／芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末／カーボン繊維（特公平１−１３４９４号公報、特開平１１−２１４０８号公報）
（３）ＰＴＦＥ粉末／黒鉛粉末／カーボン繊維（特開平５−２３９４４０号公報）
などが知られている。
しかし、特に油圧が８ＭＰａ以上という高圧下ではシールリングの破損や相手材（ハウジング）の摩耗が比較的短期間に生じ、従来のＰＴＦＥ組成物では耐久性に或る一定の限界があると考えられていた。
また、回転数が７０００ｒｐｍ以上という高摺動環境下では、相手材の摩耗が比較的短時間に生じ、従来のＰＴＦＥ組成物では耐久性に或る一定の限界があると考えられていた。
さらに、油圧が８ＭＰａ以上の高圧下で往復摺動が繰り返される環境下では、シールリングの破損や相手材の摩粍が比較的短時間に生じ、同じく従来のＰＴＦＥ組成物では耐久性に或る一定の限界があると考えられていた。
本発明の目的は、摺動トルクの変化が小さく、しかも高油圧環境下や高回転数環境下、高速往復動環境下で長期間使用しても破損がなく、シールのはみ出し変形量が少なく、さらに軟質金属の相手材の摩耗量も少ないシールリングを提供することにある。かかるシールリングは従来の特性限界を打ち破ったものである。
発明の開示
すなわち本発明は、つぎに示す３タイプのシールリングを備えてなるパワーステアリングのバルブ装置、オートマチックトランスミッション装置およびショックアブソーバー装置に関する。
第１のタイプのシールリングは、ＰＴＦＥ粉末を４０〜９４重量％および充填材として実質的に芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末のみを６〜６０重量％含むシールリングに関する。
第２のタイプのシールリングは、ＰＴＦＥ粉末４０〜９４重量％、芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末３〜３０重量％および二硫化モリブデン粉末３〜３０重量％を含むシールリングに関する。
さらに第３のタイプのシールリングは、ＰＴＦＥ粉末４０〜９４重量％、芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末３〜３０重量％および二硫化タングステン粉末３〜３０重量％を含むシールリングに関する。
ＰＴＦＥ粉末としては変性されたＰＴＦＥ粉末が好ましい。
本発明のパワーステアリング、特に自動車のパワーステアリングのバルブ装置は、たとえば図１に示すように、軟質金属製のハウジング２と、シールリングセットボディ３と、ハウジング２とシールリングセットボディ３との間に介在された油４をシールする、たとえば樹脂製のシールリング１とを備えてなるパワーステアリングのバルブ装置であって、前記シールリング１が、前記３つのタイプのシールリングのいずれか１つであることを特徴とするバルブ装置である。
また本発明のパワーステアリングのバルブ装置のシールリングとしては、通常のシールリング耐久性評価試験条件であるつぎの条件１で摺動サイクルを加えたとき、２０万サイクルで破損せず、摺動トルクの初期変動が治まってから２０万サイクルまでの間の摺動トルクがその間の最大摺動トルクの７５％以上の範囲にあり、２０万サイクル後の相手材の摩粍深さが１５μｍ以下であるシールリングが好適である。
（条件１）
試験装置：ラック＆ピニオン式パワーステアリングのバルブ装置に準じたシールリング耐久性評価試験機
油圧：１２ＭＰａ
油温：１２０℃
油種：パワーステアリングフルード
サイクル：正回転９５ｒｐｍ×２秒と逆回転９５ｒｐｍ×２秒とからなるサイクルを１サイクルとする
相手材：アルミニウムダイキャスト（ＪＩＳ　Ｈ５３０２）
シールリング組込み部材：炭素鋼（ＪＩＳ　Ｇ４０５１）
シールリング：外径３６．４ｍｍ、幅１．５ｍｍ、高さ１．８ｍｍ
本発明におけるシールリング耐久性評価試験は、前記した形状のシールリング（外径３６．４ｍｍ、幅１．５ｍｍ、高さ１．８ｍｍ）を用いて行なうが、これは現在、日本において主として使用されているパワーステアリングのバルブ装置用シールリングの形状のものであり、これ以外にも、外径３６．２ｍｍ、幅１．２５ｍｍ、高さ１．８３ｍｍのものや外径３８．４ｍｍ、幅１．４５ｍｍ、高さ２．００ｍｍのものが使用されることがある。これらの形状のシールリングを用いた場合であっても、測定結果は形状の違いにかかわらず、ほぼ同等の結果が得られる。
シールリング耐久性評価試験機としては、実際の自動車に使用されているパワーステアリングのバルブ装置（実機）に準じた構成のものを使用している。実機に準じた構造とは、シールリング組込み部（ハウジング、シールリングセットボディ、シールリング）に限っては実機と同じ構造を有していることをいう（以下、他の試験機についても同じ）。自動車のパワーステアリングのバルブ装置の場合、どのような車種であっても、ラック＆ピニオン式パワーステアリングである限り、シールリング組込み部は同じ構造をしているため、このような試験機を用いて評価することにより、実機に適用した際の特性を評価することができる。実際のバルブ装置は、たとえば光洋精工（株）発行の「ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　ＪＯＵＲＮＡＬ　Ｎｏ．１４８、ｐ９２（１９９５）」の図５（ａ）にその断面図が示されている。
また、トラックなどの大型自動車やパワーショベルやブルドーザーなどの特殊車両などの大型パワーステアリングのバルブ装置には大きくハンドルを切ったときなどに高い油圧がかかる。そうした高い油圧がかかったときにもスムーズにハンドルが切れるようにするためには、大きな油圧変化に対しても摺動トルクの変化が小さいことが望ましい。
本発明のパワーステアリングのバルブ装置のシールリングはそうした大型パワーステアリングにも適用可能なものであり、つぎの条件１−ａで摺動サイクルを加えたとき、２０万サイクルで破損せず、摺動トルクの初期変動が治まってから２０万サイクルまでの間の摺動トルクがその間の最大摺動トルクの７５％以上、好ましくは８０％以上の範囲にあり、摺動トルクの初期変動が治まってから２０万サイクルまでの間において油圧１５ＭＰａのときの最大摺動トルクＴｍａｘ１５と油圧１２ＭＰａのときの最大摺動トルクＴｍａｘ１２の比Ｔｍａｘ１５／Ｔｍａｘ１２が１．５未満、好ましくは１．３以下である。
（条件１−ａ）
試験装置：ラック＆ピニオン式パワーステアリングのバルブ装置に準じたシールリング耐久性評価試験機
油圧：１５ＭＰａ
油温：１３５℃
油種：パワーステアリングフルード
サイクル：正回転９５ｒｐｍ×２秒と逆回転９５ｒｐｍ×２秒とからなるサイクルを１サイクルとする
相手材：アルミニウムダイキャスト（ＪＩＳ　Ｈ　５３０２）
シールリング組込み部材：炭素鋼（ＪＩＳ　Ｇ　４０５１）
シールリング：外径３６．４ｍｍ、幅１．５ｍｍ、高さ１．８ｍｍ。
ここで、「摺動トルクの初期変動が治まってから」とは、高圧下での摺動実験においては摺動を開始してから約５万サイクルまでは摺動トルクが安定せず、急激に摺動トルクが上昇することがあり、そうした不安定な初期変動を除く趣旨である。
また、本発明のオートマチックトランスミッション装置は、ハウジング２と、シールリングセットボディ３と、ハウジング２とシールリングセットボディ３との間に介在された油４をシールする、たとえば樹脂製シールリング１とを備えてなるオートマチックトランスミッション装置であって、前記シールリング１が、前記の３つのタイプのシールリングのいずれか１つであることを特徴とする装置である。
本発明は高回転数の往復動（ストローク）がかけられるショックアブソーバー装置にも関する。
本発明のショックアブソーバー装置は、シリンダー８と、ピストン７と、シリンダー８とピストン７との間に介在された油４をシールする、たとえば樹脂製シールリング１とを備えてなるショックアブソーバー装置であって、前記シールリング１が、前記３つのタイプのシールリングのいずれか１つである装置である。
また本発明は、前記３つのタイプのシールリングにも関する。
発明を実施するための最良の形態
まず、３つのタイプのシールリングに共通する成分について説明する。
本発明に使用するＰＴＦＥ粉末としては、テトラフルオロエチレンの単独重合体であっても、テトラフルオロエチレンと共重合可能な他の単量体で変性されたＰＴＦＥであってもよいが、耐熱性、耐薬品性および耐クリープ性に優れる点から変性ＰＴＦＥが好ましい。
変性ＰＴＦＥとしては、たとえば式（１）：
−ＣＦ２−ＣＦ（−Ｏ−Ｘ）−　　　　（１）
（式中、Ｘは炭素数１〜６のパーフルオロアルキル基または炭素数４〜９のパーフルオロアルコキシアルキル基である）で示されるパーフルオロビニルエーテル単位を０．００１〜１重量％含有し溶融成形ができない変性ＰＴＦＥがあげられる。
パーフルオロビニルエーテルの具体例としては、たとえばパーフルオロ（メチルビニルエーテル）（ＰＭＶＥ）、パーフルオロ（エチルビニルエーテル）（ＰＥＶＥ）、パーフルオロ（プロピルビニルエーテル）（ＰＰＶＥ）、パーフルオロ（ブチルビニルエーテル）（ＰＢＶＥ）などのパーフルオロ（アルキルビニルエーテル）などがあげられる。
ＰＴＦＥ粉末の平均粒径は１０〜１２０μｍ、好ましくは１０〜５０μｍである。
本発明で配合する芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末としては、たとえば構造単位（Ｉ）：
2002053446.tif 000003
を有する樹脂の粉末が耐熱性、耐薬品性、耐磨耗性に優れる点から好ましい。この構造単位（Ｉ）に加えて構造単位（ＩＩ）および／または（ＩＩＩ）：
2002053446.tif 000004
（式中、Ｘは−Ｏ−であり、ｍは０または１であり、ｎは０または１である）を含んでいてもよい。市販品としては、たとえばスミカスーパー（住友化学工業（株）製）、エコノール（カーボランダム社製）などがある。平均粒径としては、１〜３００μｍ、好ましくは５〜１５０μｍ、特に１０〜５０μｍのものが、樹脂粉末の分散性が良好で、また得られるシールリングの強度に優れる点から好ましい。
芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末は、シランカップリング剤などで表面処理されたものであってもよいし、また種々の撥水処理が施された粉末であってもよい。
本発明のタイプ１のシールリングは、充填材として実質的に芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末のみを有するシールリングである。
ＰＴＦＥ粉末と芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末との配合割合（重量％）は、４０〜９４／６〜６０（合計１００重量％）、好ましくは７０〜９０／１０〜３０、特に７５〜９０／１０〜２５とする。芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末が多くなりすぎるとＰＴＦＥ本来の特性が損なわれ、少なすぎると耐摩粍性がわるくなる。
タイプ２のシールリングは、充填材として芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末に加えてさらに二硫化モリブデン粉末が配合される。
二硫化モリブデン粉末としては、たとえばモリパウダーＰＡ（住鉱潤滑（株）製）やＣパウダー（ニチモリ・センチュリー（株）製）などがあげられる。二硫化モリブデン粉末の平均粒径は０．１〜５００μｍ、特に０．５〜２０μｍであるのが好ましい。
ＰＴＦＥ粉末と芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末と二硫化モリブデン粉末との配合割合（重量％）は、４０〜９４／３〜３０／３〜３０（合計１００重量％）、好ましくは７０〜９０／５〜１５／５〜１５、特に７５〜９０／５〜１５／５〜１０とする。芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末が多くなりすぎるとＰＴＦＥ本来の特性が損なわれ、少なすぎると耐摩耗性がわるくなる。二硫化モリブデン粉末が多くなりすぎるとアルミニウムなどの軟質金属の相手材を傷つけやすくなり、少なすぎると耐久性が低下する。
本発明のタイプ３のシールリングには、充填材として芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末に加えてさらに二硫化タングステン粉末が配合される。
二硫化タングステン粉末としては、たとえばＷＳ２Ａ（日本潤滑（株）製）などがあげられる。二硫化タングステン粉末の平均粒径は０．１〜５００μｍ、特に０．５〜２０μｍであるのが好ましい。
ＰＴＦＥ粉末と芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末と二硫化タングステン粉末との配合割合（重量％）は、４０〜９４／３〜３０／３〜３０（合計１００重量％）、好ましくは７０〜９０／５〜１５／５〜１５、特に７５〜９０／５〜１５／５〜１０とする。芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末が多くなりすぎるとＰＴＦＥ本来の特性が損なわれ、少なすぎると耐摩耗性がわるくなる。二硫化タングステン粉末が多くなりすぎるとアルミニウムなどの軟質金属の相手材を傷つけやすくなり、少なすぎると耐久性が低下する。
本発明においては、充填材として芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末単独、または芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末と二硫化モリブデン粉末または二硫化タングステンの組合せのみで必要かつ充分であるが、本発明が目的とする効果を損なわない限り、他の充填材を配合してもよい。
これらの粉末は定法により混合し、要すれば造粒してシールリング成形用の樹脂粉末とし、種々の成形法、たとえば圧縮成形法、ラム押出成形法、アイソスタティック成形法、ホットコイニング成形法などの公知の成形法によりシールリングに成形される。いずれの成形法においても最終的に成形品は焼成される。本発明においては、焼成温度として３２３〜４００℃、好ましくは３５０〜３８５℃が採用される。
かくして得られるパワーステアリングのバルブ装置用のシールリングは前記の試験条件１で測定したとき、
（Ａ）２０万回の摺動サイクルで破損しない、
（Ｂ）１万サイクルから２０万サイクルまでの間の摺動トルクがその間の最大摺動トルクの７５％以上、好ましくは８０％以上の範囲にある、
（Ｃ）２０万サイクル後の相手材の摩耗深さが１５μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下、特に５μｍ以下である
ものである。
これらの３つの特性をすべて有するシールリングは、従来の限界をはるかに超えた画期的なシールリングである。特に、シールのはみ出し変形が小さく、軟質金属の相手材の摩耗を小さくする点は特筆すべきものである。
本発明のシールリングを適用する装置としては、自動車用として油圧式パワーステアリング装置、オートマチックトランスミッション、エンジンピストンリング、ショックアブソーバーなどが、産業機械用としては油圧シリンダーなどがあげられる。これらのうち、摺動時の抵抗が低く、相手材の摩粍が小さく、高圧（８ＭＰａ以上）下でのシール変形が少なく、かつ長期間の使用でも油漏れが小さいという特性が特に要求される自動車のパワーステアリングのバルブ装置用のシールリングとして好適である。
また、より高油圧が負荷される場合のパワーステアリングのバルブ装置用のシールリングは前記の試験条件１−ａで測定したとき、２０万回の摺動サイクルで破損しない、摺動トルクの初期変動が治まってから２０万サイクルまでの間の摺動トルクがその間の最大摺動トルクの７５％以上、好ましくは８０％以上の範囲にある、摺動トルクの初期変動が治まってから２０万サイクルまでの間において油圧１５ＭＰａのときの最大摺動トルクＴｍａｘ１５と油圧１２ＭＰａのときの最大摺動トルクＴｍａｘ１２の比Ｔｍａｘ１５／Ｔｍａｘ１２が１．５未満、好ましくは１．３以下であるものである。
また、本発明のシールリングは安全性が重視され、耐久性が求められるオートマチックトランスミッション用のシールリングやショックアブソーバー用シールリングなどとして好適である。
オートマチックトランスミッション用のシールリングとしては、つぎの条件２で回転摺動を加えたとき、５００時間で破損せず、５００時間後の相手材の摩粍深さが１０μｍ以下のものがさらに好ましい。
（条件２）
試験装置：オートマチックトランスミッション装置に準じたシールリング耐久性評価試験機
油圧：２ＭＰａ
油温：１２０℃
油種：オートマチックトランスミッションフルード
回転数：８０００ｒｐｍ
相手材：アルミニウムダイキャスト（ＪＩＳ　Ｈ５３０２）
シールリング組込み部材：鋳鉄（ＪＩＳ　Ｇ５５０１）
シールリング：外径５０ｍｍ、幅２ｍｍ、高さ２ｍｍ
ショックアブソーバー用のシールリングとしては、つぎの条件３で往復摺動ストロークを加えたとき、５００万ストロークで破損せず、摺動抵抗の初期変動が治まってから５００万ストロークまでの間の最大摺動抵抗Ｆｍａｘがその間の最小摺動抵抗Ｆｍｉｎの１．５倍未満の範囲にあり、５００万ストローク後の油漏れ量が１５ｍｌ以下のものが好適である。
（条件３）
試験装置：ショックアブソーバー装置に準じたシールリング耐久性評価試験機
油圧：１０ＭＰａ
油温：１００℃
油種：ショックアブソーバーオイル
ストローク長：６０ｍｍ
加振周波数：３Ｈｚ
相手材：炭素鋼（ＪＩＳ　Ｇ４０５１）
シールリング組込み部材：鋳鉄（ＪＩＳ　Ｇ５５０１）
シールリング：外径２８．５ｍｍ、幅７．４ｍｍ、高さ０．８ｍｍ（適用ピストン直径：２５ｍｍ）
つぎに本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではない。
実施例１
１重量％のパーフルオロ（プロピルビニルエーテル）で変性されたＰＴＦＥ粉末（平均粒径３０μｍ）９０重量部と芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末（スミカスーパー（商品名）、住友化学工業（株）製、平均粒径２０μｍ）１０重量部を定法により予備混合、ついで造粒して成形用樹脂粉末を調製した。
この成形用樹脂粉末を用いて、圧縮成形し、試験用のシールリング（内径３３．４ｍｍ、外径３６．４ｍｍ、高さ１．８ｍｍのリング）を作製した。この試験用シールリングについて、前記の条件１にしたがって耐久性試験を行なった。結果を表１に示す。
試験方法
試験装置：ラック＆ピニオン式パワーステアリングのバルブ装置に準じたシールリング耐久性評価試験機
油圧：１２ＭＰａ
油温：１２０℃
油種：パワーステアリングフルード（日石三菱（株）製のロデオＰＳＦ（商品名））
摺動サイクル：正回転９５ｒｐｍ×２秒と逆回転９５ｒｐｍ×２秒とからなるサイクルを１サイクルとする
相手材：アルミニウムダイキャストＡＤＣ１２（ＪＩＳ　Ｈ５３０２）
シールリング組込み部材：炭素鋼Ｓ４５Ｃ（ＪＩＳ　Ｇ４０５１）
シールリング：外径３６．４ｍｍ、幅１．５ｍｍ、高さ１．８ｍｍ
評価特性
（耐久時間）
シールリングが破損（油漏れ）するときの摺動サイクルを耐久時間とする。２０万サイクルで破損しない場合は打ち切る。
（摺動トルク変化）
油を密封している２本のシールリングが９５ｒｐｍ（２秒間）で回転しているときの回転トルクを記録し、初期の急激なトルク上昇完了後（７千〜２万５千サイクル）から２０万サイクルまでの間の回転トルク変化を摺動トルク変化とする。
測定結果を摺動サイクルを横軸、摺動トルク（Ｎ・ｍ）を縦軸とするグラフに表わす（図７）。
さらに、１万サイクルから２０万サイクルの間での最大摺動トルクＴｍａｘを表１に示す。
（相手材最大摩粍深さ）
シールリングの破損時または２０万サイクル打ち切り時点での相手材（アルミニウムダイキャスト）の摩耗部分（図４の凹部６に相当）における最大深さ（μｍ）を表面粗さ測定機（ミツトヨ（株）製のサーフテストＳＶ−６００（商品名））により測定する。
（シールはみ出し量）
途中で破損（油漏れ）したものを除き、２０万サイクル打ち切り時点でのシールリングのはみ出し部分（図２および３のはみ出し５に相当）の長さ（ｍｍ）を調べる。
実施例２
１重量％のパーフルオロ（プロピルビニルエーテル）で変性されたＰＴＦＥ粉末（平均粒径３０μｍ）９０重量部と芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末（前記スミカスーパー）５重量部と二硫化モリブデン（住鉱潤滑（株）製のモリパウダーＰＡ（商品名）、平均粒径１．５μｍ）５重量部を定法により予備混合、ついで造粒して成形用樹脂粉末を調製した。
この成形用樹脂粉末を用いて実施例１と同様にして試験用のシールリング（内径３３．４ｍｍ、外径３６．４ｍｍ、高さ１．８ｍｍのリング）を作製した。この試験用シールリングについて、実施例１と同じ条件で耐久性試験を行なった。結果を表１に示す。また、測定結果を摺動サイクルを横軸、摺動トルク（Ｎ・ｍ）を縦軸とするグラフに表わす（図８）。
実施例３
１重量％のパーフルオロ（プロピルビニルエーテル）で変性されたＰＴＦＥ粉末（平均粒径３０μｍ）９０重量部と芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末（スミカスーパー、住友化学工業（株）製、平均粒径２０μｍ）５重量部と二硫化タングステン（日本潤滑（株）製のＷＳ２Ａ（商品名）、平均粒径４μｍ）５重量部を定法により予備混合、ついで造粒して成形用樹脂粉末を調製した。
この成形用樹脂粉末を用いて実施例１と同様にして試験用のシールリング（内径３３．４ｍｍ、外径３６．４ｍｍ、高さ１．８ｍｍのリング）を作製した。この試験用シールリングについて、実施例１と同じ条件で耐久性試験を行なった。結果を表１に示す。また、測定結果を摺動サイクルを横軸、摺動トルク（Ｎ・ｍ）を縦軸とするグラフに表わす（図９）。
比較例１〜５
充填材として表１に示したものを使用したほかは実施例１と同様にして造粒成形し、比較用のシールリングを作製し、実施例１と同様にして耐久性を調べた。結果を表１および図１０〜１４（摺動トルク変化のグラフ）に示す。
なお、表１および後述する表２で使用した充填材の略号はつぎのとおりである。
ＰＯＢ：芳香族ポリオキシベンゾイルエステル系耐熱性樹脂粉末（スミカスーパー、住友化学工業（株）製、平均粒径２０μｍ）
ＭＯ：二硫化モリブデン粉末（住鉱潤滑（株）製のモリパウダーＰＡ、平均粒径１．５μｍ）
ＷＳ２：二硫化タングステン（日本潤滑（株）製のＷＳ２Ａ（商品名）、平均粒径４μｍ）
ＣＦ：カーボン繊維（（株）クレハ製のＭ２００６Ｓ、平均繊維径１５μｍ、平均繊維長１００μｍ）
ＧＲＡ：人造黒鉛粉末（日本カーボン（株）製のＥＧ−１Ｃ、平均粒径３５μｍ）
ＢＺ：ブロンズ粉末（福田金属（株）製のＳＤ−２００、平均粒径２０μｍ）
ＰＩ：ポリイミド粉末（旭チバ（株）製のケルイミド１０５０、平均粒径２０μｍ）
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実施例４
実施例１で作製した試験用シールリングについて、つぎの条件１−ａにしたがって耐久性試験を行なった。結果を表２に示す。また、測定結果を摺動サイクルを横軸、摺動トルク（Ｎ・ｍ）を縦軸とするグラフに表わす（図１５）。
試験方法
（条件１−ａ）
試験装置：ラック＆ピニオン式パワーステアリングのバルブ装置に準じたシールリング耐久性評価試験機
油圧：１５ＭＰａ
油温：１３５℃
油種：パワーステアリングフルード
サイクル：正回転９５ｒｐｍ×２秒と逆回転９５ｒｐｍ×２秒とからなるサイクルを１サイクルとする
相手材：アルミニウムダイキャスト（ＪＩＳ　Ｈ　５３０２）
シールリング組込み部材：炭素鋼（ＪＩＳ　Ｇ　４０５１）
シールリング：外径３６．４ｍｍ、幅１．５ｍｍ、高さ１．８ｍｍ。
実施例５
実施例２で作製した試験用シールリングについて、前記の条件１−ａにしたがって耐久性試験を行なった。結果を表２に示す。また、測定結果を摺動サイクルを横軸、摺動トルク（Ｎ・ｍ）を縦軸とするグラフに表わす（図１６）。
比較例６〜７
充填材として表２に示したものを使用したほかは実施例４と同様にして造粒成形し、比較用のシールリングを作製し、実施例４と同様にして耐久性を調べた。結果を表２および図１７〜１８（摺動トルク変化のグラフ）に示す。
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産業上の利用可能性
本発明のシールリングは、圧力下での使用においてもシールのはみ出し変形が小さく、相手材が軟質金属であっても相手材の摩粍を抑制できるので長期間の安定したシール効果が得られ、さらに低摩擦でかつ摺動トルクの変化が少ない、特に高い油圧時での摺動トルク変化が小さいのでパワーステアリングのバルブ装置の操作性、応答性を大きく向上させることができる。
また、本発明のシールリングは高回転数で摺動するシールリングであるオートマチックトランスミッション用のシールリングや往復摺動環境でのシールが要求されるショックアブソーバー用のシールリングとしても、従来にない優れた性能を発揮する。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明のシールリングをパワーステアリングのバルブ装置またはオートマチックトランスミッション装置に装着したときの部分概略断面図である。
図２は、図１に示す装置を回転させたときに生ずるシールリングの一般的な変化を示す部分概略断面図である。
図３は、図１に示す装置を回転させたときに生ずるシールリングの破損状態を示す部分概略断面図である。
図４は、図１に示す装置を回転させたときに生ずる相手材（ハウジング）の摩耗状態を示す部分概略断面図である。
図５は、本発明のシールリングをショックアブソーバー装置に装着したときの部分概略断面図である。
図６は、図５に示す装置を往復動させたときに生ずるシールリングと相手材（シリンダー）の摩耗状態を示す部分概略断面図である。
図７は、耐久性試験に用いた実施例１のシールリングの摺動トルク変化を示すグラフである。
図８は、耐久性試験に用いた実施例２のシールリングの摺動トルク変化を示すグラフである。
図９は、耐久性試験に用いた実施例３のシールリングの摺動トルク変化を示すグラフである。
図１０は、耐久性試験に用いた比較例１のシールリングの摺動トルク変化を示すグラフである。
図１１は、耐久性試験に用いた比較例２のシールリングの摺動トルク変化を示すグラフである。
図１２は、耐久性試験に用いた比較例３のシールリングの摺動トルク変化を示すグラフである。
図１３は、耐久性試験に用いた比較例４のシールリングの摺動トルク変化を示すグラフである。
図１４は、耐久性試験に用いた比較例５のシールリングの摺動トルク変化を示すグラフである。
図１５は、耐久性試験に用いた実施例４のシールリングの摺動トルク変化を示すグラフである。
図１６は、耐久性試験に用いた実施例５のシールリングの摺動トルク変化を示すグラフである。
図１７は、耐久性試験に用いた比較例６のシールリングの摺動トルク変化を示すグラフである。
図１８は、耐久性試験に用いた比較例７のシールリングの摺動トルク変化を示すグラフである。
【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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【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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【国際調査報告】
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