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JPH1053700A - 軽金属用摺動部材 - Google Patents

軽金属用摺動部材

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JPH1053700A
JPH1053700A JP8227332A JP22733296A JPH1053700A JP H1053700 A JPH1053700 A JP H1053700A JP 8227332 A JP8227332 A JP 8227332A JP 22733296 A JP22733296 A JP 22733296A JP H1053700 A JPH1053700 A JP H1053700A
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JP
Japan
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powder
ring
resin
sliding member
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辰栄 坂田
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Riken Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＡＴのアルミ合金化に伴う、鋳鉄リングの回
転軸シールリングのオイル洩れを防止し且つアルミ合金
製軸部の異常摩擦を低減する。 【解決手段】 鋳鉄リングの替りに充填材として５μ以
下の非結晶（無定形）アルミナ粉末を１５〜２０重量
％、５μ以下の黒鉛粉末を３〜８重量％及び３０μ以下
のカーボン粉末を６〜９重量％含むＰＥＥＫ樹脂組成物
から成る、摺動部材を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、軽金属合金材に対
して損傷を与えない良好な摺動特性をもつポリエーテル
エーテルケトン樹脂からなる摺動部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車産業に於いて自動変速装置（Ａ
Ｔ）のオイル洩れを防ぐためにシールリング等のシール
部材が用いられている。他方、乗用車の軽量化を目的に
ＡＴの殆んどの部分は軽金属を主体とした例えばアルミ
ニウム合金（例えばＡＤＣ−１２Ｚ、日本工業規格）で
作る事が試みられている。その結果、シールリングが、
軽金属材料で作られた相手部材と摺動接触することとな
る。若しもシールリングが鋼鉄で作られた場合には、軽
金属で出来た相手部材は、異常に高い摩擦による摩耗を
受けることになる。他方、若しもシールリングが軟い金
属で作られている場合には、シールリングの摺動面が過
剰な摩擦を受けることになる。アルミニウム合金として
ＡＤＣ−１０や１２を用いたＡＴの回転軸に装着される
シールリングは、ＪＩＳ ＦＣ２５０相当の鋳鉄材から
作られるが、この場合、１ＭPaの圧力下（約１０ kgf／
cm2 ）で５００〜１０００cc／min のオイル洩れが経
験されている。
【０００３】鋳鉄リングは、その耐摩耗、耐凝着性の長
所の為、上記のオイル洩れの短所にもかかわらず用いら
れて来たが、ＡＴの軽量化の一環としてのオイルポンプ
の小型化に伴い、オイル洩れの多い鋳鉄リングの使用は
出来なくなる。そこで合成樹脂製のシールリングが提案
されているが、これは逆にシールリングと摺接関係のア
ルミニウム合金からなる相手部材に異常摩耗を生じさせ
る欠点がある。この欠点を解決するために、ポリテトラ
フロロエチレン（ＰＴＦＥ）製のシールリング、カーボ
ン繊維及びＰＴＦＥを充填したポリエーテル−エーテル
ケトン（ＰＥＥＫ）製のシールリング、又は、ＰＥＥ
Ｋ、カーボン繊維、ＰＴＦＥ及びセリサイトから成るシ
ールリングが提案されている（特開平５−２６２９７６
号公報参照）。然しながら、この場合もアルミニウム合
金からなる相手部材の摩耗が著しく、このようなシール
リングは軽金属からなる部材に適さないことが明らかと
なっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来使用さ
れて来た鋳鉄製シールリング及び樹脂リングに替り、オ
イル洩れが無く、且つ、軽金属からなる相手部材に摩耗
を生じさせることのない、新規な摺動部材を提供するこ
とを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、熱可塑性樹脂材の中でも、直鎖状高分
子ではなく、ベンゼン環を有するＰＥＥＫ（ポリエーテ
ルエーテルケトン）をベースとし、充填材として非結晶
（無定形）アルミナ粉、黒鉛粉末及びカーボン粉末を用
いた樹脂組成物からなる摺動部材を使用することを提案
する。
【０００６】非粘性の特徴により、従来使用されている
ＰＴＦＥ材をベース材として、これに充填材を添加させ
ることを検討したが、温度上昇と共にベース材のＰＴＦ
Ｅが軟化するので、充填材の脱落や凸状形成でアルミニ
ウム合金製の軸への攻撃がみられることが判った。そこ
で温度上昇によるベース樹脂の軟化が少ない樹脂として
ＰＥＥＫを選び、且つ、充填材も極めて微細な粉体を選
択した。微粉の選択理由は、ベース材の軟化による摺動
面のウネリ（凹凸形状）に於いても硬質充填材が第１摺
動面と成り得ないこと、更に、ベース樹脂が摺動面に極
力出ない様微粉で覆い隠し、樹脂材に対しいわばメッキ
層を形成した如き表面層とすることによる摺動面の改質
を試みた。
【０００７】使用した微粉充填材は、平均粒径５μ以下
の非結晶アルミナ（Ｘ線回折的にαアルミナへの転移が
完了しない粉末である事……αアルミナは硬く崩壊せず
充填材として摺動面で作用する事で相手アルミニウム合
金即ちＡＤＣ製軸材を損傷させると考えた。）を第１充
填材とした。第２充填材は、これまた５μ以下の黒鉛と
し、アルミナの潤滑不足を補うべく選択した。第３充填
材はカーボンを選択した。
【０００８】アルミナも黒鉛も微粉末の為保油性が少な
く、ＡＴ用シールリングとして考えると、摺動面の潤滑
が期待出来ないことから油膜切れによるアルミニウム合
金即ちＡＤＣ製軸材の損傷のないようにするため、微細
な空孔を持つ３０μ以下のカーボン粉を充填材として選
択した。
【０００９】これら３種類の充填材を表１の様に配合割
合を変化させ、混合後、２軸の押し出し機によりペレッ
ト化した。用いた充填材は非結晶アルミナ粉（日本軽金
属社製：平均粒径0.７μm ）、黒鉛粉（エスイーシ社
製：平均粒径１μm ）、カーボン粉（日本カーボン社
製：平均粒径３０μm ）である。ベース材としての樹脂
は、ＩＣＩ社のビクトレックスピーク（ＰＥＥＫ）であ
る。表１の如く黒鉛量を基準にアルミナを１５〜２５
％、カーボンを６〜１２％、残部をＰＥＥＫ樹脂とした
配合割合の供試材（Ａ−Ｉ）を作った。
【００１０】
【表１】
【００１１】
【発明の実施の形態】
〔実施例１〕表１の供試材Ａ〜Ｉを２軸の押し出し機で
混練を行なった。混練条件は、ヒーター温度４００℃、
スクリュー回転数５０r.p.m 、粉末供給機回転数６５r.
p.mであった。そして、約３ミリに押し出された混練材
を長さ約３〜４ｍ／ｍに自動カッター機にかけ各ペレッ
トを作った。このペレットを射出成形機を用い、成形圧
１３０ＭPa、ノズル温度４００℃、型温１７０℃、射出
速度６０％の条件でＡＤＣ−１２材と摩耗相関性テスト
で、更に好適組成範囲を絞り込む為の供試片を製作し
た。供試片の形状は、後で回転軸シールリングとして実
機評価出来る様にリング状とした。それは図１に示し
た。シールリング１０（１１）の大きさは外径５９φ、
内径５4.４φ、厚さ2.４ミリで特殊ステップ合口（ダブ
ルステップ合口）形状のものである。このダブルステッ
プ合口形状は、ＰＥＥＫ材ベースでは従来技術の鋳鉄リ
ングでは容易に出来ない加工を金型加工で容易に対応出
来る事と合口形状を複雑にする事で広範囲な油温域で安
定して少ないオイル洩れを確保する狙いから設定した。
【００１２】表１の組成中で好適な組成割合を絞り込む
為に下記のように摩耗テストを行なった。図２に摩耗テ
スト機の要部断面図を示す。該テスト機１は、ホルダー
２を有し、アルミニウム合金製（ＡＤＣ−１２Ｚ）の円
板３（直径８０mm、厚み10mm）をホルダー２に着脱自在
に支持させる。供試片ホルダー４を回転軸５に結合さ
せ、ディスク（円板）ホルダー２に対し供試片ホルダー
４を回転自在とさせる。前述した供試片としてのシール
リング１０を供試片ホルダー４に固定させ、円板３と摺
接関係とさせる。ホルダー２にはその軸線方向から圧力
Ｐを加え、円板３とシールリング１０を圧接関係とさせ
る。少なくとも、円板３とシールリング１０とをＡＴＦ
の潤滑油６の内に入れる。摩耗テストの条件は表２に示
す。
【００１３】
【表２】
【００１４】摩耗試験の結果を図３に示す。この結果よ
り、従来技術のＡＤＣ−１２材に好適な摩耗相関性にあ
る鋳鉄材と同等の組成はＧ、Ｈ材の組成である事が判明
した。すなわち、アルミナ粉１５％、黒鉛３％、カーボ
ン粉６〜９％、残りＰＥＥＫ材７３〜７６％である。
又、非結晶無定形アルミナの効果を判定する為にＧ材の
組成に合せ、かつ、粒度も１μm 以下の結晶アルミナを
用い表２の条件下で摩耗相関テストを行なった結果を、
図４に示す。結晶アルミナを添加すると、相手ＡＤＣ−
１２材の摩耗が多くなり図５に示す様に動摩擦係数も３
０％高くなることが判明した。よって、この発明組成材
のリング状試験片を、シールリング実体として、シール
性並びに自己摩耗性、ＡＤＣ−１２材製回転軸溝の摩耗
を従来技術の鋳鉄製リングと比較し、その効果を確認し
た。
【００１５】図６に要部を示す試験機により表３に示す
テスト条件で回転シールリングの実体テストを行った。
図６に示す試験機は、回転ホルダー７に固定されたシリ
ンダ８を有し、ＪＩＳＳ３５Ｃからなるシリンダ８の中
空部にアルミニウム合金（ＡＤＣ−１２Ｚ）からなる軸
９の先端を挿入する。軸９は、本発明により製作された
シールリング１０、１１をそのリング溝内に装着し、且
つ両シールリング１０、１１間にオイルを供給し、排出
させる油圧通路１７、１８を有する構成である。軸９の
ドレーン孔１２は、シールリング１１から洩れたオイル
をメスシリンダ１６に送るためのものである。１３は３
方向弁を、１４、１５は排出管を示す。１９はケースで
洩れたオイルをメスシリンダ１６に導く。シールリング
１０、１１の外周面がシリンダ８の内周面に密着し、シ
ールリング１０、１１の側面が軸９のリング溝の側面に
対して摺接する。油圧通路内から供給されたオイルは、
シールリング１０、１１の内周面と一方の側面に作用
し、シールリング１０、１１の他方の側面をリング溝に
押しつける働きをする。シールリング１０、１１は本発
明材によるもの、従来技術によるものが供試される。
【００１６】
【表３】
【００１７】図７に、現在ＡＴで多用されているＡＤＣ
−１２軸材９に好適に加工されたリング溝と、各シール
リング１０、１１の側面摩耗の１００Hrs テスト後の摩
耗相関図を示す。これによると本発明材組成リングはＡ
ＤＣ−１２軸溝摩耗は従来技術で多用中の鋳鉄リングに
匹敵し、これまた従来技術による、ＣＦ（カーボンファ
イバー）で強化されたＰＥＥＫ樹脂リングに比べ、大幅
にＡＤＣ−１２軸溝を損傷させないことが判る。そして
シールリングの基本となるオイルシール性は図８に示す
如く、従来技術の鋳鉄リングでは、達成出来なかった程
の少ないオイル洩れ（１／30の少ないオイル洩れ）であ
りながら、ＡＤＣ−１２軸溝を摩耗させないことが判
り、実用性が高く、将来乗用車に要求される、軽量化、
燃費改善に大きく寄与出来るものと判断される。またこ
の充填材組成はＰＥＥＫと分子構造が類似するＰＥＮ樹
脂（ポリエーテルニトリル）をベースにした摺動部材に
も適用できる。
【００１８】
【発明の効果】鋳鉄リングに替えて可撓性に優れた樹脂
リングを回転軸シールリングとして使用することにより
オイル洩れを防止すると共にＡＤＣ製軸部の異常摩擦が
低減でき乗用車用ＡＴのアルミ合金化による軽量化が可
能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は特殊合口（ダブルステップ形状）を有す
るシールリングの部分斜視図である。
【図２】図２は本発明材の組成を絞り込む為に利用した
松原式摩耗試験機の要部である。
【図３】図３は本発明材の組成決定の為に実施した摩耗
相関性のテスト結果図である。
【図４】図４は本発明材の内のＧ組成において非結晶ア
ルミナと結晶性アルミナの違いによるＡＤＣ−１２材へ
の摩耗影響度を示す図である。
【図５】図５は本発明材の内のＧ組成において非結晶ア
ルミナと結晶性アルミナの違いによるＡＤＣ−１２材へ
の摩擦係数影響度を示す図である。
【図６】図６は本発明材シールリングと従来技術のシー
ルリングの性能テストに用いたテスト機の要部断面図で
ある。
【図７】図７は本発明材のシールリングと従来技術のシ
ールリングとの性能比較を実施した結果を示す図であ
る。
【図８】図８は本発明材のシールリングと従来技術のシ
ールリングとの性能比較を実施した結果を示す図であ
る。
【符号の説明】
２、４ ホルダー ３ 円板 ５ 回転軸 ６ オイルバス ７ シリンダホルダー ８ 回転シリンダ ９ 軸 １０、１１ シールリング １２ ドレーン孔 １３ 切換バルブ（３方弁） １４、１５ 排出管 １６ メスシリンダー

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 充填材として５μ以下の非結晶（無定
    形）アルミナ粉末を１５〜２０重量％、５μ以下の黒鉛
    粉末を３〜８重量％及び３０μ以下のカーボン粉末を６
    〜９重量％含むポリエーテルエーテルケトン樹脂からな
    る軽金属合金材を相手とする摺動部材。
JP8227332A 1996-08-12 1996-08-12 軽金属用摺動部材 Pending JPH1053700A (ja)

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