JP2003222147A

JP2003222147A - 車輪用転がり軸受

Info

Publication number: JP2003222147A
Application number: JP2002020084A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Yokoyama; 景介横山; Toshimi Takagi; 敏己高城; Takahiko Uchiyama; 貴彦内山
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2002-01-29
Filing date: 2002-01-29
Publication date: 2003-08-08

Abstract

(57)【要約】【課題】劣悪な環境でも良好な密封性を有し、長寿命
の車輪用転がり軸受を提供する。【解決手段】車両の車軸部に装着され車輪を回転自在
に支持するための転がり軸受であって、内周面に外輪軌
道を有する外輪と、外周面に内輪軌道を有する内輪と、
前記外輪軌道と前記内輪軌道との間に転動自在に設けら
れた複数個の転動体と、前記外輪の内周面と前記内輪の
外周面との間で前記転動体を設けた空間の軸方向開口部
を塞ぐシール装置とを備えた車輪用転がり軸受におい
て、前記シール装置を構成する弾性部材が、カーボンブ
ラックと、ケイ酸またはケイ酸塩の少なくとも１種を含
有するアクリロニトリルブタジエンゴムからなることを
特徴とする車輪用転がり軸受。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車の車
輪を回転自在に支持するために使用される車輪用転がり
軸受に関し、より詳細には、封入グリースの漏洩を防止
するとともに、外部からの塵埃、水、水蒸気、泥水等の
軸受内部への侵入を防止するためのシール装置を備えた
車輪用転がり軸受に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、自動車や鉄道車両の車輪を支持
する車輪用転がり軸受は、通常、雨水や風雪、塵埃等に
曝されながら屋外で使用される。極端な場合には、水中
に浸漬した状態で使用されることもある。そこで、従来
の車輪用転がり軸受では、例えば図１に示されるような
密封構造が採られている。図示される転がり軸受Ｏにお
いて、固定輪である外輪相当部材１は、その外周面に形
成した取付部２により、懸架装置（図示せず）に支持固
定される。従ってこの外輪相当部材１は、使用時にも回
転しない。この様な外輪相当部材１の内側には回転輪で
ある内輪相当部材３が、外輪相当部材１と同心に設けら
れ、使用時にこの内輪相当部材３が回転する。この内輪
相当部材３は、ハブ４と内輪５とから成る。このうちの
ハブ４の内周面にはスプライン溝６が、外端（車両への
組み付け時に幅方向外側になる端を言い、図１の左端）
部外周面には取付フランジ７が、それぞれ形成されてい
る。車両への組み付け時、上記スプライン溝６には等速
ジョイントを介して回転駆動される駆動軸が挿入され、
上記取付フランジ７には車輪が固定される。

【０００３】上記外輪相当部材１の内周面には複列の外
輪軌道８、８が、上記ハブ４の中間部外周面と上記内輪
５の外周面とには内輪軌道９、９が、それぞれ形成され
ている。そして、これら各外輪軌道８、８と内輪軌道
９、９との間に転動体１０、１０を設けて、上記外輪相
当部材１の内側での内輪相当部材３の回転を自在として
いる。また、転動体１０、１０を転動自在に保持するた
めに、保持器１１、１１が設けられている。尚、図示の
例では転動体１０、１０として玉を使用しているが、重
量が嵩む車両用のハブユニットの場合には、転動体とし
てテーパころを使用する場合もある。更に、上記外輪相
当部材１の外端部と上記ハブ４の中間部外周面との間に
はシール装置１２ａと１２ｂとが設けられ、上記外輪相
当部材１の内周面と上記内輪相当部材３の外周面との間
で、上記転動体１０、１０を設置した空間１３部分の外
端開口を塞いでいる。

【０００４】シール装置１２ａは、図２に拡大して示さ
れるように、芯金１０５と、スリンガ１０６と、弾性部
材１０７とから構成される。このうちの芯金１０５は、
低炭素鋼板等の金属板にプレス加工等の打ち抜き加工並
びに塑性加工を施す事により、一体成形されている。こ
の様な芯金１０５は、転がり軸受Ｏを構成する外輪相当
部材１の端部内周面に内嵌固定自在な外径側円筒部１０
９と、この外径側円筒部１０９の軸方向内端縁（図２の
左端縁）から直径方向内方に折れ曲がった内側円輪部１
１０を備えた、断面略Ｌ字形で円環状に形成されてい
る。また、上記スリンガ１０６は、ステンレス鋼板等、
優れた耐食性を有する金属板に、やはりプレス加工等の
打ち抜き加工並びに塑性加工を施す事により一体成形さ
れている。この様なスリンガ１０６は、上記転がり軸受
Ｏを構成する内輪５の外端部外周面に外嵌固定自在な内
径側円筒部１１２と、この内径側円筒部１１２の軸方向
外端縁（図２の右端縁）から直径方向外方に折れ曲がっ
た外側円輪部１１３とを備えた、断面Ｌ字形で円環状に
形成されている。

【０００５】また、上記弾性部材１０７は弾性材料から
なり、外側、中間、内側の３本のシールリップ１１４、
１１５、１１６を備え、上記芯金１０５にその基端部が
結合固定されている。そして、最も外側に位置する外側
シールリップ１１４の先端縁を上記スリンガ１０６を構
成する外側円輪部１１３の内側面に摺接させ、残り２本
のシールリップである中間シールリップ１１５及び内側
シールリップ１１６の先端縁を、上記スリンガ１０６を
構成する内径側円筒部１１２の外周面に摺接させること
により、封入グリースの漏洩を防止するとともに、外部
からの塵埃、水、泥水等の軸受内部への侵入を防止す
る。

【０００６】シール装置１２ｂは、図３に拡大して示さ
れるように、それぞれが円輪状に形成された芯金２１６
と弾性部材２１７とから構成される。このうちの芯金２
１６は、金属板により造り、上記外輪相当部材１の外端
部に内嵌固定されている。また、上記弾性部材２１７は
弾性材料からなり、上記芯金２１６に成形し接着等によ
り接合固定されている。また、この弾性部材２１７は、
外径側、内径側、２本のサイドシールリップ２１８、２
１９と、１本のラジアルシールリップ２２０とを備え
る。そして、上記２本のサイドシールリップ２１８、２
１９を、先端縁（図３の左端縁）に向かう程直径方向外
方（図３の上方）に向かう方向に傾斜させる事により、
空間１３内への異物進入防止機能を確保している。ま
た、上記ラジアルシールリップ２２０を、先端縁（図３
の右下縁）に向かう程上記空間１３の内側（図３の右
側）に向かう方向に傾斜させる事により、グリースの漏
洩防止機能を確保している。

【０００７】更に詳しく説明すると、シール装置１２ｂ
は、それぞれが円輪状に形成された芯金２１６と弾性部
材２１７とから構成されている。シール装置１２ｂの芯
金２１６は、低炭素鋼板等の金属板にプレス加工等の打
ち抜き加工並びに塑性加工を施す事により、一体成形さ
れている。この芯金２１６は、転がり軸受Ｏを構成する
外輪相当部材１の端部内周面に内嵌固定自在な外径側円
筒部２２２と、この外径側円筒部２２２の外端縁（図３
の左端縁）から直径方向内方に折れ曲がった支持板部２
２３とを備える。このうちの外径側円筒部２２２は、内
端寄り（図３の右寄り）の大径部２２４と弾性部材２１
７とにより、芯金２１６を構成する支持板部２２３の外
側面（図３の左側面）全体を覆うと共に、この弾性部材
２１７の外周縁部を、上記嵌合筒部２２２から連続する
傾斜部２２７の外周面と外輪相当部材１の開口端部内周
面との間で挟持している。そして、この構成により、上
記芯金２１６と外輪相当部材１との嵌合部を密封してい
る。また、上記大径部２２４の自由状態に於ける外径
は、外輪相当部材１の外端開口部の内径よりも僅かに大
きく設定されており、この大径部２２４は、外輪相当部
材１の外端開口部に、締まり嵌めで内嵌固定自在とされ
ている。また、上記支持板部２２３は、略Ｓ字形の断面
形状を有し、直径方向内方（図３の下方）に向かう程空
間１３内に設置した転動体１０、１０に近づく方向（図
３の右方向）に傾斜している。

【０００８】一方、上記芯金２１６と共に上記シール装
置１２ｂを構成する弾性部材２１７は、上記芯金２１６
に対してインサート成型し、接着等により接合固定され
ている。この様な弾性部材２１７の外周縁部は上記傾斜
部２２７の外周面を覆っている。また、この様な弾性部
材２１７の一部で傾斜部２２７の外周面を覆っている部
分の自由状態での外径は、上記外輪相当部材１の外端開
口部の内径よりも少し大きく設定されており、上記大径
部２２４をこの外端開口部に内嵌固定した状態では、上
記弾性部材２１７の一部で傾斜部２２７の外周面を覆っ
ている部分が、この傾斜部２２７の外周面と上記外端開
口部の内周面との間で弾性的に押圧され、当該部分のシ
ール性を確保する。

【０００９】更に、上記弾性部材２１７の基部２２６
は、上記支持板部２２３の外側面（図３の左側面）を、
全周に亙り完全に覆っている。また、この基部２２６の
外側面及び内周縁には、外径側、内径側、２本のサイド
シールリップ２１８、２１９と、１本のラジアルシール
リップ２２０とが形成されていおり、２本のサイドシー
ルリップ２１８、２１９を、先端縁（図３の左端縁）に
向かう程直径方向外方（図３の上方）に向かう方向に傾
斜させる事により、空間１３内への異物進入防止機能を
確保している。また、上記ラジアルシールリップ２２０
を、先端縁（図３の右下縁）に向かう程上記空間１３の
内側（図３の右側）に向かう方向に傾斜させる事によ
り、グリースの漏洩防止機能を確保している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記に挙げた車輪用軸
受のシール装置１２ａ、１２ｂの弾性部材１０７、２１
７は、アクリロニトリルゴムに添加剤を添加し、単一の
補強材を配合したゴム組成物が広く使用されている。し
かし、このような弾性部材は、水がかかることが少な
く、また塵埃も少ない、比較的清浄な環境においては十
分なシール性能を示すが、周知のように、車輪用軸受は
屋外で使用され、時には雨水や風雪、塵埃に曝され、極
端な場合泥水に浸漬した状況で使用されることがあり、
このような劣悪な状況では十分なシール性能が得られな
いことがある。

【００１１】一方で、自動車の燃費向上のために車輪用
転がり軸受には低トルク化が求められており、シール装
置においては弾性部材が低緊迫力に設定され使用される
ことが多い。そのため、上記の劣悪な環境下、特に泥水
中に浸漬した状態では、水圧も付加されるためシール装
置の密封性を維持することができなくなり、水とともに
塵埃等が軸受内部に侵入して封入グリースを劣化させ、
潤滑不良を引き起こすおそれがある。

【００１２】上述したように、従来のシール装置は、上
記のように過酷な使用環境では、十分なシール性能が得
られているとはいえない。そこで本発明は、このような
劣悪な環境でも良好な密封性を有し、長寿命の車輪用転
がり軸受を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、車両の車軸部に装着され車輪を回転自
在に支持するための転がり軸受であって、内周面に外輪
軌道を有する外輪と、外周面に内輪軌道を有する内輪
と、前記外輪軌道と前記内輪軌道との間に転動自在に設
けられた複数個の転動体と、前記外輪の内周面と前記内
輪の外周面との間で前記転動体を設けた空間の軸方向開
口部を塞ぐシール装置とを備えた車輪用転がり軸受にお
いて、前記シール装置を構成する弾性部材が、カーボン
ブラックと、ケイ酸またはケイ酸塩の少なくとも１種を
含有するアクリロニトリルブタジエンゴムからなること
を特徴とする車輪用転がり軸受を提供する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に関して詳細に説明
する。

【００１５】本発明において、車輪用転がり軸受の構造
自体には制限がなく、例えば図１に示したようなシール
装置１２ａ，１２ｂを備える転がり軸受を例示すること
ができる。また、シール装置１２ａ、１２ｂもその構造
自体に制限はなく、例えば図２及び図３に示したよう
な、弾性材料からなりリップを備えるシール部材とを有
するものを例示することができる。

【００１６】本発明の車輪用転がり軸受は、リップ部並
びにシール部材を形成する弾性材料を、カーボンブラッ
クと、ケイ酸またはケイ酸塩の少なくとも１種を含有す
るアクリロニトリルブタジエンゴム組成物で形成する。
アクリロニトリルブタジエンゴムは、ブタジエンとアク
リロニトリルとを共重合した耐油性ゴムとして一般的に
広く使用されており、本発明においては市販品を含め制
限なく使用することができる。また、アクリロニトリル
ブタジエンゴムを水素化した水素添加アクリロニトリル
ブタジエンゴム、更にイソプレンを共重合させたアクリ
ロニトリルブタジエンイソプレンゴム、分子内にカルボ
キシル基を導入したカルボキシル化アクリロニトリルブ
タジエンゴム、更に水素化したカルボキシル化水素添加
アクリロニトリルブタジエンゴム等の各種変性アクリロ
ニトリルブタジエンゴムも使用できる。これらのアクリ
ロニトリルブタジエンゴムは、二種以上を混合して使用
することもできる。

【００１７】また、上記アクリロニトリルブタジエンゴ
ムにおけるアクリロニトリルの含有量は特に制限される
ものではなく、含有量が少ない順に低ニトリル、中ニト
リル、中高ニトリル、高ニトリル、極高ニトリルに分類
されるが、耐熱性や耐油性、耐摩耗性、耐クリープ性、
リップ追従性等を考慮すると、中ニトリル、中高ニトリ
ル、高ニトリルが好ましく、その場合のアクリロニトリ
ル含有量は２０〜４０％である。アクリロニトリル量が
２０％未満であると耐摩耗性が劣り、シールリップが摩
耗しやすくなり、結果として軸受寿命を縮めることにな
る。一方、アクリロニトリル量が４０％を越えると圧縮
永久ひずみ弾性が劣り、シールリップの追従性が悪くな
り、結果として軸受寿命を縮めることになる。より好ま
しいアクリロニトリル含有量は２５〜３６％であり、こ
の範囲であればバランスの良い特性を示す。

【００１８】カーボンブラックは補強材として配合され
る。カーボンブラックの種類は特に制限されるものでは
ないが、例えばSAF(Super Abrasion Furnace Black)、I
SAF(Intermediate Super Abrasion Furnace Black)、HA
F(High Abrasion Furnace Black)、MAF(Medium Abrasio
n Furnace Black)、FEF(Fast Extruding Furnace blac
k)、GPF(General Purpose Furnace black)、SRF(Simi-R
einforcing Furnace black)、FT(Fine Thermal Furnace
black)、MT(Medium Thermal Furnace black)等を挙げ
ることができる。中でも、補強性と成形加工性のバラン
スに優れたHAF、MAF、FEF、GPF及びSRFが好ましく、特
にFEF、GPF及びSRFが好ましい。

【００１９】ケイ酸、ケイ酸塩もまた、補強材として配
合される。好適なケイ酸としては、天然の石英粉末や珪
石粉末（ＳｉＯ₂）、合成無水ケイ酸（ＳｉＯ₂）、合成
含水ケイ酸（ＳｉＯ₂・ｎＨ₂Ｏ）等が挙げられる。ま
た、好適なケイ酸塩としては、ケイ酸アルミニウム類で
はカオリンクレー（Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂・２Ｈ₂Ｏ）、
焼成クレー（Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂）、ロウ石（Ａｌ₂Ｏ
₃・４ＳｉＯ₂・Ｈ₂Ｏ）、セリサイト（Ｋ₂Ｏ・３Ａｌ₂
Ｏ₃・６ＳｉＯ₂・２Ｈ₂Ｏ）、マイカ（Ｋ₂Ｏ・３Ａｌ₂
Ｏ₃・６ＳｉＯ₂・２Ｈ₂Ｏ）、ネフェリンシナイト（Ｎ
ａ₂Ｏ・Ｋ₂Ｏ・Ａｌ ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂）、含水ケイ酸ア
ルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃・ｍＳｉＯ₂・ｎＨ₂Ｏ）等を、ケ
イ酸マグネシウム類ではタルク（３ＭｇＯ・４ＳｉＯ₂
・Ｈ₂Ｏ）等を、ケイ酸カルシウム類ではウォラストナ
イト（ＣａＯ・ＳｉＯ₂）等をそれぞれ挙げることがで
きる。中でも、耐摩耗性を考慮するとケイ酸アルミニウ
ム類が好ましい。これらのケイ酸塩は単独でも、複数を
混合して使用してもよい。

【００２０】カーボンブラック、ケイ酸またはケイ酸塩
の少なくとも一種は、アクリロニトリルブタジエンゴム
１００重量部に対して、カーボンブラックが２０〜１０
０重量部、ケイ酸またはケイ酸塩の少なくとも１種が２
０〜１００重量部で、かつ合計で６０〜１２０重量部の
割合で配合されることが好ましい。カーボンブラック、
ケイ酸、ケイ酸塩の単独もしくは合計での配合量におい
て、それぞれの下限値を下回る場合は十分な補強効果が
得られず、耐摩耗性も満足な結果が得られない。一方、
それぞれの上限値を上回る場合は補強性と耐摩耗性の更
なる向上が認められないだけでなく、成形加工性が極端
に低下して実質的に製造が困難になり、更に硬度が高く
なりすぎて伸びが低くなり、本来するゴム弾性が低下す
る。

【００２１】また、カーボンブラックと、ケイ酸または
ケイ酸塩との合計において、カーボンブラックの割合が
大きくなるほど耐摩耗性能が向上するが、一方でシール
リップのスリンガに対する追従性が低下する。このこと
から、カーボンブラックの割合を０．３１〜０．７５の
範囲とすることが好ましい。

【００２２】上記アクリロニトリルブタジエンゴム組成
物には成形のための加硫剤（架橋剤）、加硫助剤、加硫
促進助剤が配合される。加硫剤としては、粉末硫黄、硫
黄華、沈降硫黄、高分散性硫黄等の各種硫黄、モルホリ
ンジスルフィド、アルキルフェノールジスルフィド、
Ｎ，Ｎ−ジチオ−ビス（ヘキサヒドロ−２Ｈ−アゼピノ
ン−２）、チウラムポリスルフィド等の硫黄を排出可能
な硫黄化合物、ジクミルパーオキサイド、ジ（ｔ−ブチ
ルパーオキシ）ジイソプロピルベンゼン、２，５−ジメ
チルヘキサン、ベンゾイルパーオキサイド等の過酸化物
等が挙げられる。中でも、分散性や取り扱いの容易さ、
耐熱性の点で、高分散性硫黄やモルホリンジスルフィド
を使用することが好ましい。

【００２３】尚、硫黄系の加硫剤を用いる場合は、グア
ニジン系化合物、アルデヒド−アンモニア系化合物、チ
アゾール系化合物、チオウレア系化合物、スルフェンア
ミド系化合物、チウラム系化合物、ジチオカルバメート
系化合物、キサンテート系化合物等を加硫助剤として併
用する必要がある。硫黄系の加硫剤の中でも高分散性硫
黄を用いる場合には、チウラム系のテトラメチルチウラ
ムジスルフィド等またはスルフェンアミド系のＮ−シク
ロベンジル−２−ベンゾチアジル・スルフェンアミド等
と、チアゾール系の２−メツカプトベンゾチアゾール等
とを併用することが好ましい。

【００２４】加硫促進助剤としては、酸化亜鉛等の金属
酸化物、金属炭酸塩、金属水酸化物、ステアリン酸等の
有機酸とその誘導体、及びアミン類等が挙げられる。こ
れら加硫助剤、活性剤は２種以上を混合使用してもよ
く、通常、ベースゴム１００重量部に対して０．１〜１
０重量配合される。尚、カルボキシル化アクリロニトリ
ルブタジエンゴムを用いる場合には、酸化亜鉛を用いる
と早期加硫を生じやすいため、過酸化亜鉛とステアリン
酸とを併用することが好ましい。過酸化亜鉛は、アクリ
ロニトリルブタジエンゴム組成物の混練り加工時の温度
ではそのまま組成物中に存在し、加硫成形時に酸化亜鉛
を生じるため、混練り加工時及び保管時に早期加硫を生
じることがない。

【００２５】また、有機過酸化物系加硫剤を用いる場合
は、架橋助剤（コエージェント）を併用することもでき
る。架橋助剤の例としては、テトラヒドロフルフリルメ
タクリレート、エチレンジメクリレート、１，３−ブチ
レンジメタクリレート、１，４−メチレンジメタクリレ
ート、１，６−ヘキサンジオールジメタクリレート、ポ
リエチレングリコールジメタクリレート、１，４−ブタ
ンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオール
ジアクリレート、２，２´−ビス（４−メタクリロキシ
ジエトキシフェニル）プロパン、２，２´−ビス（４−
アクリロキシジエトキシフェニル）プロパン、トリメチ
ロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロ
パントリメタクリレート、ペンタエリスリトールトリア
クリレート、３−クロロ−２−ヒドロキシプロピルメタ
クリレート、オリゴエステルアクリレート、アルミニウ
ム（メタ）アクリレート、ジンク（メタ）アクリレー
ト、マグネシウム（メタ）アクリレート、カルシウム
（メタ）アクリレート、トリアリルイソシアヌレート、
トリアリルシアヌレート、トリアリルトリメリテート、
ジアリルフタレート、ジアリルクロレンデート、ジビニ
ルベンゼン、２−ビニルピリジン、Ｎ，Ｎ´−メチレン
ビスアクリルアミド、ｐ−キノンジオキシム、ｐ，ｐ´
−ジベンゾイルキノンジオキシム、１，２−ポリブタジ
エン、メタクリル酸金属塩等が挙げられる。これら架橋
助剤の配合量は、通常、アクリロニトリルブタジエンゴ
ム１００重量部に対して１〜１０重量部である。

【００２６】更に、アクリルニトリルブタジエンゴム組
成物には、老化防止剤、加工助剤（可塑剤）、摩耗改良
剤、摩擦改良剤、導電性付与剤等を添加することができ
る。

【００２７】老化防止剤としては、アミン・ケトン縮合
生成物、芳香族第二級アミン類、モノフェノール誘導
体、ビス又はポリフェノール誘導体、ヒドロキノン誘導
体、硫黄系老化防止剤、リン系老化防止剤等が挙げられ
る。このうち、アミン・ケトン縮合生成物系の２，２，
４−トリメチル−１，２−ジヒドロキノリン重合体・ジ
フェニルアミンとアセトンとの縮合反応物、芳香族第二
級アミン系のＮ，Ｎ’−ジ−β−ナフチル−ｐ−フェニ
レンジアミン、４，４’−ビス−（α，α−ジメチルベ
ンジル）ジフェニルアミン、Ｎ−フェニル−Ｎ’−（３
−メタクリロイルオキシ−２−ヒドロキシプロピル）−
ｐ−フェニレンジアミン等を挙げることができる。

【００２８】また、熱分解を防止して耐熱性を向上する
ため、上記の老化防止剤とともに２次老化防止剤を併用
することがより好ましい。２次老化防止剤としては、例
えば、硫黄系の２−メルカプトベンズイミダゾール、２
−メルカプトメチルベンズイミダゾール及びこれらの亜
鉛塩等を例示できる。更に、日光あるいはオゾンの作用
による亀裂を抑制させる日光亀裂防止剤として、融点が
５５〜７０℃程度のワックス類をアクリロニトリルブタ
ジエンゴム１００重量部に対して０．５〜２重量部程度
添加してもよい。

【００２９】成形加工性を向上させる必要がある場合に
は、加工助剤として可塑剤が適宜添加される。ただし、
成形に特に支障がない場合は特に添加しなくてもよい。
添加する場合は、ベースゴム１００重量部に対して３〜
４０重量部であり、必要以上に添加すると、ゴム組成物
が軟化すると同時に、完全に混合されずにブリードアウ
トし、シール装置を構成する芯金と弾性部材との接着性
が極端に低下する。可塑剤の具体例としては、ジオクチ
ルフタレート等のフタル酸ジエステル、アジペート系可
塑剤、セバケート系可塑剤、ホスフェート系可塑剤、ポ
リエーテル系可塑剤、ポリエステル系可塑剤、ポリエー
テルエステル系可塑剤、液状ゴム等が挙げられる。ま
た、近年の環境ホルモン問題を考慮すると、アジペート
系可塑剤、セバケート系可塑剤、ホスフェートケイ可塑
剤、ポリエーテル系可塑剤、ポリエステル系可塑剤、ポ
リエーテルエステル系可塑剤、液状ゴムが好ましい。

【００３０】摩擦改良剤としては、融点が４０〜１４０
℃のワックス（低融点油脂）が挙げられる。具体的に
は、上記融点範囲にあるパラフィンワックスやマイクロ
クリスタリンワックスに代表される石油ワックス、ポリ
エチレンワックス、モンタンワックス、カルナヴァワッ
クス、エステル系ワックス、ステアロアミド、オキシス
テアロアミド、エルシンアミド、ラウリルアミド、パル
ミチルアミド、ベヘンアミド、メチロールアミド、エチ
レンビスオレイルアミド、ステアリルオレイルアミド等
が挙げられる。中でも、パラフィンワックスやポリエチ
レンワックスが好ましい。これらワックス類をアクリロ
ニトリルブタジエンゴム１００重量部に対して１〜３０
重量部添加すると、摩擦特性が向上する。添加量が１重
量部未満では十分な潤滑性が付与されず、３０重量部を
超えると十分な引張強度、伸びが得られず、ゴム弾性が
低下するだけでなく、シール装置を構成する芯金との接
着性が極端に低下するおそれがある。

【００３１】摩擦改良剤としては、鉱油、エーテル系オ
イル、シリコーン系オイル、ポリα−オレフィンオイ
ル、フッ素オイル、フッ素系界面活性剤等が挙げられ
る。中でも、シリコーン系オイルが好ましい。シリコー
ン系オイルはポリジメチルシロキサンを主成分とする常
温で液体の物質であるが、アクリロニトリルブタジエン
系ゴムとの相溶性を高めるために、ポリジメチルシロキ
サンのメチル基の一部または分子末端がアミノ基、アル
キル基、エポキシ基、ポリエーテル基、高級脂肪酸エス
テル等で置換された変性タイプでもよい。このような官
能基を有することにより、官能基がアクリロニトリルブ
タジエンゴムの主鎖に反応もしくは吸着して弾性部材の
表面に一度にブルームすることを防止すると同時に、徐
々に恒久的にブルームしてその効果を長期にわたり維持
する。これら摩擦改良剤は液状であるため、少量でその
効果を発現し、アクリロニトリルブタジエンゴム１００
重量部に対して１〜３０重量部添加することにより潤滑
性が向上する。添加量が１重量部未満では十分な潤滑性
が付与されず、３０重量部を超えると加工時に添加剤の
分散不良が起こるだけでなく、シール装置を構成する芯
金との接着性が極端に低下するおそれがある。尚、粘度
ついては制限がなく、市販されているものが何れ使用で
きるが、２５℃における動粘度が２〜１００００ｍｍ²
／ｓの範囲のものが、配合性の容易さから好ましい。

【００３２】また、車両に車軸と車輪用転がり軸受との
間を通電する機構がない場合、走行中に発生する静電気
が車両に残ってラジオノイズ等を発生させることがあ
る。このような不具合に対処するために、シール装置の
弾性部材を導電化し、車軸と車輪用転がり軸受との通電
を図ることが考えられている。その場合の弾性部材の抵
抗値は、制限されるものではないが、体積固有抵抗値で
１０⁵Ω・ｃｍ以下が好ましく、ラジオノイズの発生を
十分に抑制することが可能になる。

【００３３】弾性部材を導電化する方法は、制限される
ものではないが、アクリロニトリルブタジエンゴム組成
物に導電性粉末や導電性繊維を添加する方法を採ること
ができる。導電性粉末としては、黄銅、アルミニウム合
金、銅、銀、ニッケル、鉄鋼、ステンレス鋼等の金属粉
末、黒鉛、導電性カーボンブラック、酸化錫にアンチモ
ンをドープした導電性酸化錫、酸化亜鉛にアルミニウム
をドープした導電性酸化亜鉛、酸化インジウムに錫をド
ープした導電性酸化インジウム等の導電性材料を粉末状
にしたもの、マイカ等の絶縁材料の粉末に導電性コーテ
ィングを施した導電性無機粉末等が挙げられる。また、
導電性繊維としては、カーボン繊維、金属繊維（黄銅、
アルミニウム合金、銅、銀、ニッケル、鉄鋼、ステンレ
ス鋼等からなる繊維）、非導電性繊維に導電性コーティ
ングを施したもの等が挙げられる。中でも、アセチレン
ブラックやケッチェンブラックのように硬度にグラファ
イト構造が発達した導電性カーボンブラックは、より少
量で優れた導電性が得られるため好ましい。これら導電
性カーボンブラックの添加量は、制限されるものではな
いが、アクリロニトリルブタジエンゴム１００重量部に
対して１〜２０重量部が好ましい。添加量が１重量部未
満では十分な導電性が付与されず、ラジオノイズの抑制
も満足する結果が得られない。逆に２０重量部を超えて
添加すると、加工性が極端に低下し、実質的に製造が困
難になるだけでなく、硬度が高くなりすぎて伸びが低く
なり、本来有するゴム弾性が低下する。

【００３４】更に、アクリロニトリルブタジエンゴム組
成物には、何れも従来より公知のカップリング剤、顔
料、染料、離型剤等を添加することができる。

【００３５】物性面に言及すると、ゴム組成物の硬度
は、上記に挙げた各種充填剤の添加量等によって影響を
受けるが、車輪用転がり軸受のシール装置に適用した際
の密封性、追従性から、ＪＩＳＫ６３０１に記載のス
プリング硬さＡスケールで、５０〜９０の範囲が好まし
い。前記硬さが５０未満の場合には、シール装置の摩擦
抵抗が大きくなるとともに耐摩耗性が低下する。また、
前記硬さが９０を超えると、前述のようにゴム弾性が低
下するので、シール装置のリップ部の密封性、追従性が
低下し、塵埃が多い環境や泥水に曝される状況において
使用すると、転がり軸受の寿命が低下するおそれがあ
る。

【００３６】上記の各成分を用いて弾性部材の原料とな
るアクリロニトリルブタジエンゴム組成物を得るための
方法は特に限定されないが、アクロリニトリルブタジエ
ンゴムと、カーボンブラックと、ケイ酸またはケイ酸塩
の少なくとも１種と、添加剤とを、ゴム混練ロール、加
圧ニーダー、バンバリーミキサー等の従来から公知のゴ
ム用混練り装置を用いて均一に混練りすることが可能で
ある。混練り条件は特に限定されないが、通常は３０〜
８０℃の温度で、５〜６０分間混練りすることによっ
て、各種添加剤の十分な分散を図ることができる。

【００３７】また、上記アクリロニトリルブタジエンゴ
ム組成物をシール装置の弾性部材とするための方法も特
に限定されないが、未加硫のアクリロニトリルブタジエ
ンゴム組成物を金型の中で加圧しながら加熱すれば良
く、圧縮成形、トランスファー成形、射出成形等の公知
のゴム成形方法により製造することができる。例えば、
圧縮成形の場合、金型の中に予め接着剤を塗布した芯金
（シール装置の芯部を形成）を挿入し、先に述べた方法
で製造した未加硫のアクリロニトリルブタジエンゴム組
成物のシートを乗せ、通常１２０〜２００℃で３０秒〜
３０分程度加圧加硫することで製造することができる。
また、必要に応じて、１２０〜２００℃で１０分〜１０
時間程度後架橋してもよい。

【００３８】

【実施例】以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を更
に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるもの
ではない。

【００３９】（実施例１〜２０、比較例１〜３）表１に
示す、有機過酸化物、加硫剤及び加硫助剤を除く各添加
剤と、ゴム材料とを加圧ニーダーに投入し、設定温度６
０℃にて混練りを行った。次いで，有機過酸化物、加硫
剤及び加硫助剤を添加し、６インチロールを用い、設定
温度５０℃にて混練りを行い、厚さ２．２ｍｍのシート
状（未加硫物）にした。尚、各ロールの回転数は２０ｒ
ｐｍと３２ｒｐｍにした。次いで、１７０℃に加熱した
ホットプレスに厚さ２ｍｍ用のシート加硫金型を装着
し、そこに得られた未加硫シートを載置し、１５分間過
熱および加圧して縦１５０ｍｍ、横１５０ｍｍ、厚さ２
ｍｍの加硫シートを得た。

【００４０】そして、得られた加硫シートをＪＩＳ３
号試験片の形状に打ち抜き、それを３枚重ねてＪＩＳ
Ｋ６３０１に基づいて硬さ（スプリング硬さＡスケー
ル）を測定した。また、ＪＩＳＫ６２５１に基づいて
引張試験を行い、破断強度及び破断伸びを測定した。結
果を表２に示す。

【００４１】また、図２に示した自動車の車輪支持用転
がり軸受のシール装置１２ａと同形状で、内径６０mmの
シール装置を作製した。作製に際して、シール金型内
に、予め洗浄し、接着剤を塗布して焼付けた冷延鋼板製
の芯金１０５を挿入し、そこへ上記の未加硫シートを載
置し、１８０℃で１０分間、圧力３０kgf／cm²を負荷し
て加硫成形を行った。得られた部材に、スリンガ１０６
を装着し、シール装置を得た。尚、有機過酸化物を架橋
剤に用いたものについては、金型から取り出した状態
で、オーブン中で１５０℃で２時間、後架橋を行った。

【００４２】測定するサンプルサイズとして、幅２．０
ｍｍ以上、厚さ０．３ｍｍ以上、長さ５ｍｍ以上（測定
チャック間距離）が好ましく、今回は幅２．７ｍｍ、厚
さ０．５ｍｍ、チャック間距離１０ｍｍとなるサンプル
を切り出し使用した。そして、このシール装置を用い、
ＪＩＳＫ７２４４−４に基づいて雰囲気温度２０〜７
０℃で正弦振動の荷重を付与する動的弾性試験を行い、
各雰囲気温度における損失正接（ｔａｎδ）を求めた。
尚、試験機としては、レオメトリック・サイエンティフ
ィック・エフ・イー社製の粘弾性測定装置「ＲＳＡII
I」を用い、測定モード：引張モード、測定周波数：１
０Ｈｚ、初期ひずみ：２．０％、動的ひずみ：０．１％
の条件で試験を行った。結果を表２に示すが、上記雰囲
気温度での最大値を示してある。

【００４３】

【表１】

【００４４】

【表２】

【００４５】

【表３】

【００４６】尚、表１中に示した配合剤は以下の通りで
ある。・中ニトリルゴム：ＪＳＲ製「２４０Ｓ」（アクリロニ
トリル含有量２６％）・中高ニトリルゴム：日本ゼオン製「Ｎｉｐｏｌ１０
４２」（アクリロニトリル含有量３３％）・高ニトリルゴム：ＪＳＲ製「２３５Ｓ」（アクリロニ
トリル含有量３６％）・ステアリン酸：花王製「ＬｕｎａｃＳ−３５」・亜鉛華：境化学製「フランス法１号」・加硫剤（硫黄）：鶴見化学製「ＳｕｌｆａｘＰＭ
Ｃ」・活性剤：吉富製薬製「アクチングＳＬ」・可塑剤：旭電化製「アデカサイザーＰＮ−３５０」・老化防止剤：大内新興化学製「ノクラックＣＤ」・老化防止剤：大内新興化学製「サンノック」（特殊
ワックス）・含水シリカ：日本シリカ製「ニップシールＡＱ」・タルク：Ｐｆｉｚｅｒ社製「ＭＰ１０−５２」・ウォラストナイト：ＮＹＣＯ社製「ＮＹＡＤ１０」・カーボンブラック：東海カーボン製「シーストＳ」
（ＳＲＦ）・カーボンブラック：東海カーボン製「シーストＶ」
（ＧＰＦ）・カーボンブラック：東海カーボン製「シースト３」
（ＨＡＦ）・カップリング剤：東芝シリコーン製「ＴＳＬ８３８
０」・加硫促進剤：川口化学製「アクセルＴＭＴ」（Ｔ
ＭＴＤ）・加硫促進剤：大内新興化学製「ノクセラーＴＥ
Ｔ」（ＴＥＴＤ）・加硫促進剤：川口化学製「アクセルＣＺ−Ｒ」
（ＣＢＣ）・焼成クレー：土屋カオリン製「ＳＡＴＩＮＴＯＮＥ
Ｎｏ．５」

【００４７】更に、作製したシール装置について、図４
に示すシール回転試験機を用い、泥水中に浸漬された場
合を想定して密封性試験を実施した。尚、図示されるシ
ール回転試験機は、軸１０１にシール装置１２ａを組込
み、内部に貯留した泥水１０２に浸漬させながら所定の
回転速度で回転させる構成となっている。また、シール
が破られて泥水１０２が反泥水側に浸入すると、漏電セ
ンサ１０３により検知する構成となっている。

【００４８】試験は、１１０時間軸１０１を連続して回
転させた後に、密封性を評価した。試験条件及び判定基
準は以下の通りである。・回転速度：１０００ｒｐｍ・回転時間：１１０時間・軸偏心：０．５ｍｍＴＩＲ・泥水組成：ＪＩＳ８種ダスト２０％・グリース：ウレア石鹸、鉱油・グリース塗布量：外側シールリップと中間シールリッ
プの間に０．３ｇ、中間シールリップと内側シールリッ
プの間に０．１ｇ・密封性判定基準：ハブユニットシールに塗布したグリ
ース中に含まれる水分量により評価した。水分量が１％
以下であった場合を良好として表中に「○」を付し、水
分量が２〜５％であった場合をやや良好として表中に
「△」を付し、水分量が５％を超えた場合を不良して表
中に「×」を付した。また、「○」または「△」と判定
されたものについては、改めて同様の試験を行い、漏電
センサ１０３により検知されるまでの時間（泥水耐久時
間）を計測した。・摩耗：回転試験１１０時間後に、アキシャルリップ及
びラジアルリップの摩耗量を測定し、その合計量を求め
た。

【００４９】上記の各結果を表３に示す。尚、アキシャ
ルリップ及びラジアルリップの合計摩耗量は比較例２の
値に対する相対値で示し、泥水耐久時間は比較例１の値
に対する相対値で示してある。

【００５０】

【表４】

【００５１】表３に示すように、本発明に従い、カーボ
ンブラックを２０〜１００重量部、ケイ酸及びケイ酸塩
の少なくとも１種を２０〜１００重量部で、かつこれら
の合計量が６０〜１２０重量部となるように含有するア
クリロニトリルブタジエンゴム組成物からなる弾性部材
を備える各実施例のシール装置は、比較例のシール装置
に比べて、各評価項目において総じて優れた結果が得ら
れている。

【００５２】また、実施例の中でも、破断強度が略同等
の実施例２、４、６、８、９、１２を比較すると、図５
に示すように、補強材（カーボンブラック＋ケイ酸／ケ
イ酸塩）に占めるカーボンブラックの割合が増加すると
ｔａｎδの値が増加しており、結果としてシールリップ
のスリンガに対する追従性が低下する。その一方で、補
強材に占めるカーボンブラックの割合が増加するとリッ
プの総摩耗量が減少しており、耐摩耗性能が向上するよ
うになる。更に、図６に、補強材に占めるカーボンブラ
ックの割合と泥水耐久時間（比）との関係をグラフにし
て示すが、図５に示す結果と合わせて検討すると、カー
ボンブラックの割合を０．３１〜０．７５とすることが
好ましいといえる。

【００５３】（実施例２１〜３３、比較例４〜６）実施
例１〜１３及び比較例１〜３の配合に、更にケッチェン
ブラックを３重量部ずつ添加して導電性を付与したもの
について上記と同様の試験を行った。

【００５４】その結果、実施例１〜１３及び比較例１〜
３と略同様の傾向が得られ、導電性を付与してもシール
性能に差が出ないことが確認された。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の車輪用転
がり軸受は、シール装置が、カーオンブラック、ケイ酸
またはケイ酸塩を特定量含有するアクリロニトリルブタ
ジエンゴム組成物からなる弾性部材を備えるため、泥水
に浸漬するような過酷な環境下で使用されても、優れた
密封性能を有し、長期にわたり所望の性能を維持するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の車輪用転がり軸受の一例を示す断面図
である。

【図２】図１に示した転がり軸受の一方のシール装置
（１２ａ）の拡大図である。

【図３】図１に示した転がり軸受の他方のシール装置
（１２ｂ）の拡大図である。

【図４】実施例において密封性試験に用いた試験装置を
示す概略断面図である。

【図５】実施例で得られた、補強材に占めるカーボンブ
ラックの割合と、ｔａｎδ及びリップ摩耗量との関係を
示すグラフである。

【図６】実施例で得られた、補強材に占めるカーボンブ
ラックの割合と泥水耐久時間（比）との関係を示すグラ
フである。

【符号の説明】

Ｏ転がり軸受１外輪相当部材４内輪相当部材１０転動体１１保持器１２ａシール装置１２ｂシール装置１０５芯金１０６スリンガ１０７弾性部材２１７弾性部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ１６Ｊ 15/32 ３１１Ｆ１６Ｊ 15/32 ３１１Ｚ // Ｆ１６Ｃ 19/18 Ｆ１６Ｃ 19/18 (72)発明者内山貴彦神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号日本精工株式会社内Ｆターム(参考） 3J006 AE23 AE34 CA01 3J016 AA01 BB03 CA01 CA06 3J101 AA02 AA32 AA43 AA54 AA62 AA72 BA73 EA47 EA49 EA77 FA31 FA41 GA03 4J002 AC071 DA036 DJ007 GM05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両の車軸部に装着され車輪を回転自在
に支持するための転がり軸受であって、内周面に外輪軌
道を有する外輪と、外周面に内輪軌道を有する内輪と、
前記外輪軌道と前記内輪軌道との間に転動自在に設けら
れた複数個の転動体と、前記外輪の内周面と前記内輪の
外周面との間で前記転動体を設けた空間の軸方向開口部
を塞ぐシール装置とを備えた車輪用転がり軸受におい
て、前記シール装置を構成する弾性部材が、カーボンブラッ
クと、ケイ酸またはケイ酸塩の少なくとも１種を含有す
るアクリロニトリルブタジエンゴムからなることを特徴
とする車輪用転がり軸受。
【請求項２】前記弾性部材が、アクリロニトリルブタ
ジエンゴム１００重量部に対して、カーボンブラックが
２０〜１００重量部、ケイ酸またはケイ酸塩の少なくと
も１種が２０〜１００重量部で、かつ合計で６０〜１２
０重量部含有することを特徴とする請求項１記載の車輪
用転がり軸受。
【請求項３】前記ケイ酸塩が、ケイ酸アルミニウム
類、ケイ酸マグネシウム類及びケイ酸カルシウム類から
選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項
１または２記載の車輪用転がり軸受。
【請求項４】前記アクリロニトリルブタジエンゴム
が、アクリロニトリル量２５〜３６％であることを特徴
とする請求項１〜３の何れか１項に記載の車輪用転がり
軸受