特開 2024-151766 シール部材及び車両用サスペンション

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024151766

(43)【公開日】2024-10-25

(54)【発明の名称】シール部材及び車両用サスペンション

(51)【国際特許分類】

   C09K 3/10 20060101AFI20241018BHJP

   F16J 15/3284 20160101ALI20241018BHJP

   F16J 15/16 20060101ALI20241018BHJP

【ＦＩ】

C09K3/10 C

F16J15/3284

F16J15/16 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023065451

(22)【出願日】2023-04-13

(71)【出願人】

【識別番号】509186579

【氏名又は名称】日立Ａｓｔｅｍｏ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100067356

【弁理士】

【氏名又は名称】下田 容一郎

(72)【発明者】

【氏名】上野 凌太

【テーマコード（参考）】

3J043

4H017

【Ｆターム（参考）】

3J043AA11

3J043CB13

3J043CB16

3J043CB18

4H017AA03

4H017AB17

4H017AC16

4H017AD03

4H017AE05

(57)【要約】

【課題】ゴム組成物からなるシール部材において、さらなる低摩擦化が達成できる構成を提供する。
【解決手段】シール部材１８は、多孔質炭素セラミック材の粒子を、４０．０質量％を超える割合で含むゴム組成物からなる。シール部材１８は、車両用サスペンション１０に好適であり、車両用サスペンション１０に設けられるダストシール１６やオイルシール１７に適用できる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

多孔質炭素セラミック材の粒子を、４０．０質量％を超える割合で含むゴム組成物からなるシール部材。

【請求項2】

前記粒子は粒径が１５０μｍ以下である、請求項１に記載のシール部材。

【請求項3】

前記粒子は粒径が１０μｍ以下である、請求項２に記載のシール部材。

【請求項4】

前記ゴム組成物にカップリング剤が含有されている、請求項１～３のいずれか１項に記載のシール部材。

【請求項5】

請求項１～３のいずれか１項に記載のシール部材からなるオイルシールを備えた、車両用サスペンション。

【請求項6】

請求項４に記載のシール部材からなるオイルシールを備えた、車両用サスペンション。

【請求項7】

請求項１～３のいずれか１項に記載のシール部材からなるダストシールを備えた、車両用サスペンション。

【請求項8】

請求項４に記載のシール部材からなるダストシールを備えた、車両用サスペンション。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ゴム組成物からなるシール部材及びこのシール部材を備える車両用サスペンションに関する。

【背景技術】

【0002】

ゴム組成物からなるシール部材は広く実用に供されている。そのうちで、多孔質炭素セラミックを含むゴム組成物からなるシール部材が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１で開示されるシール部材は、他部材との摺動面を備え、少なくとも前記摺動面は、ビッカース硬さＨｖが４００以上の多孔質炭素セラミックの粒子を３質量％以上、４０質量％以下の割合で含む（請求項１）。

【0004】

多孔質炭素セラミックの割合を、４０質量％以下にすることにより、シール部材の引張強さや伸び等の物性の低下を抑え、硬く脆くなることを抑えるという効果が得られる（特許文献１、段落００３４）。

【0005】

また、シールトルクを縦軸にとったグラフが提示されている（特許文献１、図２）。このグラフによれば、中央の棒グラフの高さは、左の棒グラフの高さより約２５％低く、無添加に比較して、５０μｍの多孔質炭素セラミック粒子を加えると２５％程度の低摩擦化が達成される。

【0006】

しかし、シール部材に求められる要求は多岐に亘り、ある要求では、特許文献１の技術による摩擦係数の低減が不十分であり、さらなる低摩擦化が求められる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特許第６５１９７８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、ゴム組成物からなるシール部材において、さらなる低摩擦化が達成できる構成を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために、本発明は、多孔質炭素セラミック材の粒子を、４０．０質量％を超える割合で含むゴム組成物からなるシール部材を提供する。
好ましくは、前記粒子の粒径は１５０μｍ以下とし、さらに好ましくは、前記粒子の粒径は１０μｍ以下とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明により、シール部材のさらなる低摩擦化が達成できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明に係るシール部材からなるオイルシール及びダストシールを備えた、車両用サスペンションの構造を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。

【実施例0013】

図１に示すように、車両用サスペンション１０は、例えば、自動二輪車用フロントサスペンションである。車両用サスペンション１０は、車体側のアウタチューブ１１に、車軸側のインナチューブ１２を摺動自在に挿入し、アウタチューブ１１及びインナチューブ１２の内側にスプリング１３が設けられると共にダンパ１４が収納され、オイル及びガスが封じ込められている緩衝器である。

【0014】

この例では、アウタチューブ１１の下端にダストシール１６が取付けられ、アウタチューブ１１の下部で且つダストシール１６より上位位置にオイルシール１７が取付けられている。
オイルシール１７は、インナチューブ１２に摺接しつつオイルやガスを封止する。

【0015】

ダストシール１６は、インナチューブ１２に摺接しつつ外部のダストや泥水や泥がアウタチューブ１１とインナチューブ１２との間隙へ侵入することを防止し、オイルシール１７を保護する役割を果たす。

【0016】

ダストシール１６及びオイルシール１７を、シール部材１８と総称する。ただし、シール部材１８にＯリングなどのシール用部品を含めてもよいため、シール部材１８はダストシール１６やオイルシール１７に限定されない。

【0017】

走行中は、インナチューブ１２に対してアウタチューブ１１が軸方向に相対的に移動する。相対的移動は、インナチューブ１２に対してアウタチューブ１１が軸方向に移動する形態と、アウタチューブ１１に対してインナチューブ１２が軸方向に移動する形態と、アウタチューブ１１とインナチューブ１２の両方が軸方向に移動する形態の全てを含む。

【0018】

路面に接する車輪に、車両用サスペンション１０を介して車体が支持されており、走行中は、車体が上下に移動し、さらに前後、左右にも移動し得る。これらの移動は乗り心地や操縦性に密接に関連する。
シール部材１８の摩擦係数が小さいほど、乗り心地や操縦性が良好になることが知られている。そのため、シール部材１８のさらなる低摩擦化が求められる。

【0019】

上記した特許文献１の技術で２５％程度の低摩擦化が得られるが、本発明者らはさらなる低摩擦化を達成するべき、種々の試みを行った。この試みを以下に列挙する。

【0020】

○摩擦係数の測定原理：
所定のストロークを往復移動するステージを準備する。また、下部に金属球を備える錘（おもり）と、この錘に加わる水平力を測定するロードセルとを準備する。
ステージにサンプルを固定し、サンプルに金属球を介して錘を載せ、サンプルと金属球との間に数滴の潤滑油を滴下する。この状態で、ステージを往復移動し、ロードセルで水平力を測定する。錘の質量と水平力とに基づいて動摩擦係数（以下、摩擦係数と記す。）が算出される。

【0021】

○摩擦係数の測定条件：
摩擦係数の測定条件は次の通りである。
・ステージの移動距離（移動ストローク）：
中心から左へ２．５ｍｍと右へ２．５ｍｍで、合計５．０ｍｍ。
・移動速度：１ｍｍ／秒
・荷重（錘の質量）：１９．６Ｎ
・往復の回数：１００回

【0022】

○硬さの測定法：
ＪＩＳ Ｋ ６２５３－２（国際ゴム硬さ試験）に準じて、サンプルにプランジャを一定の力で押し付け、サンプルにできた窪みの深さを換算して国際ゴム硬さ（ＩＲＨＤ）を求める。

【0023】

○比較例１のサンプル作製：
ＮＢＲ（ＪＳＲ社製、製品名Ｎ２４０Ｓ）３６．５質量％と、シリカ（東ソー・シリカ社製、製品名Ｎｉｐｓｉｌ（登録商標）ＥＲ－Ｒ）４７．５質量％と、カーボンブラック（東海カーボン社製、製品名シーストＳＯ）１．８質量％と、その他添加剤１４．２質量％とを配合して、サンプルを製造した。以下、製造者名、製品名は同じであるため、これらの記載は省略する。

【0024】

○比較例１の摩擦係数及び硬さ：
比較例１のサンプルを対象に、摩擦係数及び国際ゴム硬さを、計測した。結果を表１に示す。

【0025】

【表1】

【0026】

○実施例：
ＲＨＳＣ（籾殻を焼成してなる多孔質炭素材料）等の多孔質炭素セラミック材が、炭素由来の摺動特性とセル構造に起因する補強特性を有することが知られている。そこで、本発明者らは、ＮＢＲの一部及びシリカの一部を、多孔質炭素セラミック材に置き換えることで、実施例のサンプルを作製することにした。

【0027】

○実施例１のサンプル作製：
ＮＢＲ２０．１質量％と、シリカ２６．１質量％と、カーボンブラック１．０質量％と、その他添加剤７．８質量％とに、粒径が１０６μｍの多孔質炭素セラミック材（三和油脂社製、製品名ＲＨＳＣ）４５．０質量％を加えて配合して、サンプルを製造した。以下、多孔質炭素セラミック材の製造者名、製品名は同じであるため、これらの記載は省略する。

【0028】

なお、多孔質炭素セラミックは、米ぬか（Ｒｉｃｅ Ｂｒａｎ）由来のＲＢＣ（ＲＢセラミックス）であってもよく、ＲＨＳＣに限定されるものではなく、ＲＨＳＣと同等品であればよい。

【0029】

○実施例１の摩擦係数及び硬さ：
実施例１のサンプルを対象に、摩擦係数及び国際ゴム硬さを、計測した。結果を表２に示す。なお、比較のために、比較例１を併記する。

【0030】

【表2】

【0031】

表２中、摩擦係数に着目し、比較例１に対する実施例１の低減率を計算した。結果を表３に示す。

【0032】

【表3】

【0033】

実施例１では、４５％の低減率が得られた。
従来技術（特許文献１）による低減率が２５％程度であり、実施例１による低減率が４５％である。４５％÷２５％＝１．８の計算により、実施例１では、従来技術（特許文献１）の低減率の１．８倍もの低減が図れた。

【0034】

すなわち、粒径が１０６μｍのＲＨＳＣを４５．０質量％配合した本発明のシール部材により、好ましい低摩擦化が達成できた。

【0035】

次に、本発明者らは、一層の低摩擦化を図るために、ＲＨＳＣの粒径を変更することを試みた。この例を実施例２として、以下説明する。

【0036】

○実施例２のサンプル作製：
多孔質炭素セラミック材（ＲＨＳＣ）の粒径を１０μｍに変更する。その他は、実施例１と同じとし、サンプルを製造した。

【0037】

○実施例２の摩擦係数及び硬さ：
実施例２のサンプルを対象に、摩擦係数及び国際ゴム硬さを、計測した。結果を表４に示す。なお、比較のために、実施例１を併記する。

【0038】

【表4】

【0039】

表４中、摩擦係数に着目し、比較例１に対する実施例２の低減率を計算した。結果を表５に示す。

【0040】

【表5】

【0041】

実施例２では、５８％の低減率が得られた。
従来技術（特許文献１）による低減率が２５％程度であり、実施例２による低減率が５８％である。５８％÷２５％＝２．３の計算により、実施例２では、従来技術（特許文献１）の低減率の２．３倍もの低減が図れた。

【0042】

すなわち、粒径が１０μｍのＲＨＳＣを４５質量％配合した本発明のシール部材により、より好ましい低摩擦化が達成できた。

【0043】

ところで、表１に示すように比較例１の硬さ（ＩＲＨＤ）は８７であり、表４に示すように実施例１、２の硬さ（ＩＲＨＤ）は９７である。
シール部材の用途によっては、硬さ（ＩＲＨＤ）を実施例１、２よりも低減することが好ましい場合がある。

【0044】

本発明者らは、シリカが多孔質炭素セラミック材（ＲＨＳＣ）より硬いことから、シリカの配合を減らして多孔質炭素セラミック材（ＲＨＳＣ）の配合を増やすことを知見した。ただし、多孔質炭素セラミック材（ＲＨＳＣ）は増量すると、凝集するリスクが増す。対策として、分散作用のあるカーボンブラックカップリング剤を適量加える。
以上の知見に基づいて、実施例３のサンプルを作製した。以下、詳しく説明する。

【0045】

○実施例３のサンプル作製：
ＮＢＲ２４．８質量％と、シリカ８．４質量％と、粒径が１０μｍの多孔質炭素セラミック材（ＲＨＳＣ）５６．０質量％と、カーボンブラック１．２質量％と、その他添加剤９．４質量％とに、カーボンブラックカップリング剤（住友化学社製、製品名スミリンク（登録商標）２００）０．２質量％を加えて配合して、サンプルを製造した。

【0046】

○実施例３の摩擦係数及び硬さ：
実施例３のサンプルを対象に、摩擦係数及び国際ゴム硬さを、計測した。結果を表６に示す。なお、比較のために、実施例２を併記する。

【0047】

【表6】

【0048】

実施例３は、摩擦係数が少し増加したが、硬さは小さくなった。
実施例３と比較例１とを比較する。結果を表７に示す。

【0049】

【表7】

【0050】

実施例３の硬さは、比較例１と同じであった。また、実施例３では、４１％の低減率が得られた。
従来技術（特許文献１）による低減率が２５％程度であり、実施例３による低減率が４１％である。４１％÷２５％＝１．６の計算により、実施例３では、従来技術（特許文献１）の低減率の１．６倍の低減が図れた。

【0051】

実施例３は、多孔質炭素セラミック材（ＲＨＳＣ）を５６．０質量％としたにも拘わらず、カーボンブラックカップリング剤を０．２質量％加えたことにより、硬さが比較例１と同等で、摩擦係数が比較例１よりも４１％も低減させることができた。

【0052】

別の見方をすると、実施例３は、シリカの配合を減らすことで多孔質炭素セラミック材（ＲＨＳＣ）の配合比を、４０．０質量％を超える５６．０質量％に上げながら、硬さを比較例１と同等にすることができた。

【0053】

以上をまとめると次のようになる。
先ず、多孔質炭素セラミック材（ＲＨＳＣ）が無添加な比較例１に対して、４５．０質量％のＲＨＳＣを添加した実施例１、２及び５６．０質量％のＲＨＳＣを添加した実施例３は、４１～５８％もの低摩擦化が図れた。

【0054】

このことから、ゴム組成物からなるシール部材を低摩擦化する観点から、配合する多孔質炭素セラミック材の粒子は、４０．０質量％を超える配合にすることが推奨され、４５．０質量％以上を配合するとなおよく、さらには、４５．０質量％～５６．０質量％の範囲とすることが推奨される。

【0055】

次に、多孔質炭素セラミック材（ＲＨＳＣ）を添加する場合、粒径は１０６μｍと１０μｍの何れもが低摩擦化に寄与したので、粒径は１５０μｍ以下であれば同等の低摩擦化が期待され、好ましくは１０６μｍ以下とする。

【0056】

表４によれば、粒径が１０６μｍよりも１０μｍの方が低摩擦化を図れる。この傾向から粒径は小さいほど低摩擦化が期待される。粒径は、１０６μｍよりは１０μｍが好ましく、さらには１０μｍに比べて１０μｍより小径が好ましい。以上から、粒径は１０μｍ以下がより好ましい。

【0057】

摩擦係数が低いダストシールを用いると、インナチューブ１２に対するアウタチューブ１１の軸方向相対移動が円滑になる結果、車両の乗り心地が向上し、操縦安定性が向上する。上述のように、実施例１～３は比較例１よりも摩擦係数が低下しているので、実施例１～３を用いたダストシール１６を備える車両は、乗り心地及び操縦安定性が向上すると考えられる。

【0058】

また、摩擦係数が低いオイルシールを用いると、インナチューブ１２に対するアウタチューブ１１の軸方向相対移動が円滑になる結果、車両の乗り心地が向上し、操縦安定性が向上する。上述のように、実施例１～３は比較例１よりも摩擦係数が低下しているので、実施例１～３を用いたオイルシール１７を備える車両は、乗り心地及び操縦安定性が向上すると考えられる。

【0059】

以上、説明したように、実施例１～３を用いたダストシール１６及び実施例１～３を用いたオイルシール１７の一方を備えることにより、車両の乗り心地及び操縦安定性が向上すると考えられる。したがって、実施例１～３を用いたダストシール１６及び実施例１～３を用いたオイルシール１７の両方を備える車両は、乗り心地及び操縦安定性が向上すると考えられる。

【0060】

なお、車両用サスペンションは、実施例では自動二輪車のフロントサスペンションとしたが、自動二輪車のリヤーサスペンションであってもよい。また、車両は、自動二輪車の他、三輪車や四輪車であってもよい。よって、車両用サスペンションは、自動二輪車のフロントサスペンションに限定されない。

【産業上の利用可能性】

【0061】

本発明のシール部材は、車両用サスペンションに好適である。

【符号の説明】

【0062】

１０…車両用サスペンション、１６…ダストシール、１７…オイルシール、１８…シール部材。

【図1】