JP2004092684A - シール装置及びシール装置付車輪用転がり軸受ユニット - Google Patents
シール装置及びシール装置付車輪用転がり軸受ユニット Download PDFInfo
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Abstract
【課題】泥水や塵芥等の異物に曝され様な厳しい環境下で使用する場合でも、良好なシール性能を長期間に亙り維持できるシール装置１２ａ、１２ｂを実現する。
【解決手段】これら各シール装置１２ａ、１２ｂのシール部材１６、２５を構成する弾性材として、アクリロニトリルブタジエンゴムに、粒子径が２６〜１００ｎｍであるカーボンブラックを含有したものを使用する。
【選択図】 図１
【解決手段】これら各シール装置１２ａ、１２ｂのシール部材１６、２５を構成する弾性材として、アクリロニトリルブタジエンゴムに、粒子径が２６〜１００ｎｍであるカーボンブラックを含有したものを使用する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明のシール装置は、例えば、転がり軸受の一部に組み付けて、この転がり軸受の内部に封入したグリースの漏洩防止を図ると共に、外部に存在する異物がこの転がり軸受の内部に侵入するのを防止する為に使用する。又、本発明のシール装置付車輪用転がり軸受ユニットは、自動車等の車輪を懸架装置に対し支持する為に使用する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車や鉄道車両等の車輪を懸架装置に支持する為の車輪用転がり軸受ユニットは、一般的に、雨水や風雪、塵挨等に曝されながら屋外で使用される事が多い。しかも、極端な場合には、水中に浸漬した状態で使用される事もある。そこで、例えば、本発明の実施の形態の第１例として図１〜３に示す車輪用転がり軸受ユニットの様に、シール装置を組み合わせて、シール装置付車輪用転がり軸受ユニットとする事が、従来から行なわれている。図１〜３に示すシール装置付車輪用転がり軸受ユニットは、独立式の懸架装置に駆動輪（ＦＦ車の前輪、ＦＲ車及びＲＲ車の後輪、４ＷＤ車の全輪）を支持する為のものであり、外輪相当部材である外輪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１は、使用時にも回転しない。又、この外輪１の内径側には内輪相当部材３を、この外輪１と同心に設け、使用時にこの内輪相当部材３が回転する様にしている。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の中心部にはスプライン孔６を、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を、それぞれ形成している。車両への組み付け時に上記スプライン孔６には、図示しない等速ジョイントに付属したスプライン軸を挿入し、上記取付フランジ７には車輪を固定する。
【０００３】
上記外輪１の内周面には複列の外輪軌道８、８を、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を、それぞれ形成している。そして、これら各外輪軌道８、８と内輪軌道９、９との間に複数個の転動体１０、１０を転動自在に設けて、上記外輪１の内側での上記内輪相当部材３の回転を自在としている。又、上記ハブ４及び内輪５の外周面と外輪１の内周面との間に、上記各転動体１０、１０を転動自在に保持する為の保持器１１、１１を設けている。尚、図示の例の場合、転動体１０、１０として玉を使用しているが、重量が嵩む車輪用転がり軸受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１の内端（車両への組み付け時に幅方向中央側になる端を言い、図１の右端）部内周面と上記内輪５の内端部外周面との間、並びに、この外輪１の外端部内周面と上記ハブ４の中間部外周面との間に、それぞれシール装置１２ａ、１２ｂを設け、上記外輪１の内周面と上記内輪相当部材３の外周面との間で、上記各転動体１０、１０を設置した空間１３部分の両端部開口を塞いでいる。
【０００４】
で上記両シール装置１２ａ、１２ｂは、それぞれ図２〜３に詳示する様に構成している。先ず、上記空間１３の内端開口部を塞ぐシール装置１２ａは、図２に拡大して示す様に、芯金１４と、スリンガ１５と、シール部材１６とから成る。このうちの芯金１４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、一体成形している。この様な芯金１４は、上記外輪１の内端部内周面に内嵌固定自在な外径側円筒部１７と、この外径側円筒部１７の軸方向外端緑（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１８とを備えたもので、断面略Ｌ字形で全体を円環状に形成している。
【０００５】
又、上記スリンガ１５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、一体成形している。この様なスリンガ１５は、前記内輪５の内端部外周面に外嵌固定自在な内径側円筒部１９と、この内径側円筒部１９の軸方向内端縁（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２０とを備えたもので、断面Ｌ字形で全体を円環状に形成している。
【０００６】
又、上記シール部材１６は、ゴムの如きエラストマー等の弾性材により造られて、外側、中間、内側の３本のシールリップ２１、２２、２３を備え、上記芯金１４にその基端部を結合固定している。そして、上記空間１３の内外方向に関して、最も外側に位置する外側シールリップ２１の先端縁を上記スリンガ１５を横成する外側円輪部２０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２２及び内側シールリップ２３の先端縁を、上記スリンガ１５を構成する内径側円筒部１８の外周面に摺接させる事により、前記空間１３内からのグリースの漏洩を防止すると共に、外部からこの空間１３内に、塵挨、水、泥水等が進入する事を防止している。
【０００７】
これに対して、上記空間１３の外端開口部を塞ぐシール装置１２ｂは、図３に拡大して示す様に、それぞれが円輪状に形成された芯金２４とシール部材２５とから成る。このうちの芯金２４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、一体成形している。この芯金２４は、前記外輪１の外端部内周面に内嵌固定自在な円筒部２９と、この円筒部２９の軸方向外端縁（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３０とを備える。このうちの円筒部２９は、内半部（図３の右半部）の大径部３１と、外半部（図３の左半部）に設けられてこの大径部３１から離れるに従って径が小さくなる方向に傾斜した傾斜部３２とから成る。このうちの大径部３１の自由状態に於ける外径は、上記外輪１の外端開口部の内径よりも僅かに大きくする事により、この大径部３１をこの外輪１の外端部に締り嵌めで内嵌固定自在としている。
【０００８】
又、上記シール部材２５は、ゴムの如きエラストマー等の弾性材により造っている。この様なシール部材２５は上記芯金２４に対し、この芯金２４を成形型のキャビティ内にセットした状態でモールド成形する事により、この芯金２４に対し結合固定している。この様なシール部材２５は、外径側、内径側、２本のサイドシールリップ２６、２７と、１本のラジアルシールリップ２８とを備える。そして、これら各シールリップ２６〜２８の先端縁を、それぞれ前記ハブ４の表面に摺接させる事により、前記空間１３の外端開口部を密封している。特に、上記外径側、内径側両サイドシールリップ２６、２７を、それぞれ先端縁（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、上記空間１３内への異物進入防止機能を確保している。これに対して、上記ラジアルシールリップ２８を、先端縁に向かう程この空間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。更に、上記シール部材２５の外周縁部は、上記芯金２４の円筒部２９を構成する傾斜部３２の外周面を覆っている。そして、このシール部材２５の一部でこの傾斜部３２を覆った部分を、この傾斜部３２の外周面と上記外輪１の外端部内周面との間で弾性的に挟持する事により、当該部分のシール性を確保している。又、上記芯金２４を構成する支持板部３０は、略Ｓ字形の断面形状を有し、内径寄り部分が、外径寄り部分よりも上記空間１３の内側に位置する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述した様なシール装置付車輪用転がり軸受ユニットに組み付ける各シール装置１２ａ、１２ｂを構成するシール部材１６、２５は、従来から、コスト及び生産性を主に考慮した組成を有するゴムにより造る事が多く行なわれている。この様なシール装置１２ａ、１２ｂは、水がかかる事が殆どなく、しかも周囲に塵挨等の異物が存在しない様な、清浄な環境で使用されるのであれば、シール性を確保する面から特に問題を生じる事はない。但し、シール装置付車輪用転がり軸受ユニットは、屋外で使用される為、雨水や雪、塵挨等の異物に曝されたり、極端な場合には海水や融雪剤等の腐食性のある物質に浸漬した状態で使用される事がある。シール装置付車輪用転がり軸受ユニットがこの様な劣悪な環境で使用された場合には、上記各シール装置１２ａ、１２ｂのシール性を十分に確保する事が難しくなる。
【００１０】
特に、近年は、シール装置付車輪用転がり軸受ユニットで、自動車の低燃費化や加速性能の向上等を図る面から低トルク化を図る事が求められている。そして、この様な要求に応える為に、各シール装置１２ａ、１２ｂを構成するシール部材１６、２５の先端縁の、相手面に対する緊迫力（接触圧）を小さく設定した状態で使用する事が多くなっている。この様に緊迫力を小さく設定した場合には、上述の様な劣悪な環境で使用した場合に、上記各シール装置１２ａ、１２ｂのシール性能を確保する事が、更に難しくなる。特に、上記シール装置付車輪用転がり軸受ユニットを、泥水中に浸漬した状態で使用した場合には、上記緊迫力が小さくなる事に上記各シール装置１２ａ、１２ｂに水圧が加わる事が相俟って、転がり軸受ユニットの内部に、水と共に塵挨等の異物が侵入し易くなる。この為、この転がり軸受ユニットの内部に封入したグリースが早期に劣化して、潤滑不良が生じ易くなる。
【００１１】
上述した従来構造のシール装置１２ａ、１２ｂの場合には、上述の様な厳しい環境下で使用した場合に、シール性を十分に確保できるとは言い難い。本発明のシール装置及びシール装置付車輪用転がり軸受ユニットは、この様な事情に鑑みて、泥水や塵芥等の異物に曝される様な厳しい環境下で使用する場合でも、良好なシール性能を長期間に亙り維持すべく発明したものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のシール装置及びシール装置付車輪用転がり軸受ユニットのうち、請求項１に記載したシール装置は、弾性材製のシール部材を含んで全体を円環状に構成し、このシール部材の先端縁を相手面に全周に亙って摺接させた状態で使用する。
特に、請求項１に記載したシール装置に於いては、上記シール部材を構成する弾性材が、アクリロニトリルブタジエンゴムに、粒子径が２６〜１００ｎｍであるカーボンブラックを含有したものである。
【００１３】
又、請求項２に記載したシール装置付車輪用転がり軸受ユニットは、前述した従来から知られているシール装置付車輪用転がり軸受ユニットと同様に、内周面に外輪軌道を有する外輪相当部材と、外周面に内輪軌道を有する内輪相当部材と、これら外輪軌道と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、上記外輪相当部材の内周面と上記内輪相当部材の外周面との間に存在して上記各転動体を設置した空間の端部開口を塞ぐシール装置とを備える。そして、上記外輪相当部材と上記内輪相当部材とのうちの一方の部材を懸架装置に支持すると共に、他方の部材に車輪を支持固定する状態で使用する。
特に、請求項２に記載したシール装置付車輪用転がり軸受ユニットに於いては、上記シール装置が請求項１に記載したシール装置である。
【００１４】
【作用】
上述の様に構成する本発明のシール装置及びシール装置付車輪用転がり軸受ユニットの場合、シール装置を構成するシール部材の耐摩耗性、並びに相手面の動きに対する追従性の向上を図れる。この為、泥水や塵芥等の異物に曝される様な厳しい環境下で使用する場合でも、シール装置の良好なシール性能を長期間に亙り維持できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１〜３は、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本発明の特徴は、劣悪な環境でもシール装置１２ａ、１２ｂの良好なシール性能を長期間に亙り維持すべく、これら各シール装置１２ａ、１２ｂを構成するシール部材１６、２５の構成を工夫した点にある。本例に於いて、その他のシール装置付車輪用転がり軸受ユニットの構造は、前述の従来技術の項で上記図１〜３を用いて説明した通りであるので、重複する説明を省略し、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。
【００１６】
本発明のシール装置付車輪用転がり軸受ユニットの場合、各シール装置１２ａ、１２ｂのシール部材１６、２５を構成する弾性材を、アクリロニトリルブタジエンゴムに、粒子径が２６〜１００ｎｍであるカーボンブラックを含有したものにより構成している。上記アクリロニトリルブタジエンゴム自体は、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従来から広く使用されているものであり、本発明に於いては市販品を含め制限なく使用する事ができる。
【００１７】
又、上記アクリロニトリルブタジエンゴムとしては、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、更には、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、更には、これを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。又、これらのアクリロニトリルブタジエンゴムのうち、２種以上を混合して使用する事もできる。
【００１８】
又、上記アクリロニトリルブタジエンゴムに於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い。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、得られるシール部材１６、２５の耐熱性、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、高ニトリルのものを使用する事が好ましく、この場合のアクリロニトリルの含有量は２０〜４０重量％である。又、アクリロニトリルの含有量を２５〜３６重量％とする事が、得られるシール部材１６、２５でバランスの良い性能を得る為に、より好ましい。これに対してアクリロニトリルの含有量が２０重量％未満であると、シール部材１６、２５の耐摩耗性が低下して、シールリップ２１〜２３、２６〜２８が摩耗し易くなり、結果として軸受寿命を縮める事になる。逆に、アクリロニトリルの含有量が４０重量％を超えると、圧縮永久歪み特性が低下し、シールリップ２１〜２３、２６〜２８の追従性が悪化して、やはり結果として軸受寿命を縮める事になる。
【００１９】
前記カーボンブラックは、その粒子径に応じて種々の機能及び特性を示す。このカーボンブラックは、一般的に、粒子径の範囲により区分され、粒子径が１０〜１９ｎｍのものがＳＡＦ（Ｓｕｐｅｒ Ａｂｒａｓｉｏｎ Ｆｕｒｎａｃｅ Ｂｌａｃｋ）、粒子径が２０〜２５ｎｍのものがＩＳＡＦ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｓｕｐｅｒ Ａｂｒａｓｉｏｎ Ｆｕｒｎａｃｅ Ｂｌａｃｋ ）、粒子径が２６〜３０ｎｍのものがＨＡＦ（Ｈｉｇｈ Ａｂｒａｓｉｏｎ Ｆｕｒｎａｃｅ Ｂｌａｃｋ ）、粒子径が４０〜４８ｎｍのものがＦＥＦ（Ｆａｓｔ Ｅｘｔｒｕｄｉｎｇ Ｆｕｒｎａｃｅ Ｂｌａｃｋ）、粒子径が４９〜６０ｎｍのものがＧＰＦ（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐｕｒｐｏｓｅ Ｆｕｒｎａｃｅ Ｂｌａｃｋ ）、粒子径が６１〜１００ｎｍのものがＳＲＦ（Ｓｉｍｉ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ Ｆｕｒｎａｃｅ Ｂｌａｃｋ）、粒子径が１０１〜２００ｎｍのものがＦＴ（Ｆｉｎｅ Ｔｈｅｒｍａｌ ＦｕｒｎａｃｅＢｌａｃｋ ）、粒子径が２０１〜５５６ｎｍであるものがＭＴ（Ｍｅｄｉｕｍ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｆｕｒｎａｃｅ Ｂｌａｃｋ）となっている。得られるシール部材１６、２５の耐摩耗性及びリップ追従性等を考慮すると、使用するカーボンブラックの粒子径は２６〜１００ｎｍが好ましい。使用するカーボンブラックの粒子径は、粒子同士で必ずしも同じである必要はなく、その要求性能に応じて、２６〜１００ｎｍの範囲で異なる粒子径のカーボンブラックを適宜混合して使用する事もできる。但し、２６ｎｍ未満や、１００ｎｍを越える粒子径のカーボンブラックは、それぞれの粒子径を有するものを単独で使用した場合に、得られるシール部材１６、２５で必要とする耐摩耗性及び追従性を確保する事が難しくなる。この為、２６ｎｍ未満や、１００ｎｍを越える粒子径のカーボンブラックを使用する場合には、これらをカーボンブラックの全重量に対し３０重量％以下に抑える必要がある。
【００２０】
アクリロニトリルブタジエンゴムに対するカーボンブラックの添加量に就いては、得られるシール部材１６、２５の硬さ、耐摩耗性、追従性等の観点から、粒子径が２６〜６０ｎｍであるカーボンブラックの場合に、ゴム１００重量部に対して３５重量部以上で８０重量部以下、粒子径が６１〜１００ｎｍであるカーボンブラックの場合に、ゴム１００重量部に対して４５重量部以上で１２０重量部以下とする事が好ましい。これに対して、カーボンブラックの添加量がこれらの下限未満である場合には、このカーボンブラックによる補強性が弱くなり、得られるシール部材１６、２５の耐摩耗性が不足する。逆に、上限を超えると、これら各シール部材１６、２５の硬さが高くなり過ぎて、伸びが低くなり、本来有するゴム弾性が低下してしまう。
【００２１】
又、カーボンブラックに、ケイ酸、ケイ酸塩、炭酸カルシウム等の補強剤を混合する事もできる。又、得られるシール部材１６、２５での耐摩耗性及び硬さを確保する観点から、全補強剤に対するカーボンブラックの割合を、３１重量％以上とする事が好ましい。又、上記ケイ酸類としては、天然の石英粉末・珪石粉末（ＳｉＯ２ ）、合成無水ケイ酸（ＳｉＯ２ ）、合成含水ケイ酸（ＳｉＯ２ ・ｎＨ２ Ｏ）等を使用できる。又、上記ケイ酸塩のうち、ケイ酸アルミニウム類として、カオリンクレー（Ａｌ２ Ｏ３ ・２ＳｉＯ２ ・２Ｈ２ Ｏ）、焼成クレー（Ａｌ２ Ｏ３ ・２ＳｉＯ２ ）、ロウ石（Ａｌ２ Ｏ３ ・４ＳｉＯ２ ・Ｈ２ Ｏ）、セリサイト（Ｋ２ Ｏ・３Ａｌ２ Ｏ３ ・６ＳｉＯ２ ・２Ｈ２ Ｏ）、マイカ（Ｋ２ Ｏ・３Ａｌ２ Ｏ３ ・６ＳｉＯ２ ・２Ｈ２ Ｏ）、ネフェリンシナイト（Ｎａ２ Ｏ・Ｋ２ Ｏ・Ａｌ２ Ｏ３ ・２ＳｉＯ２ ）、含水ケイ酸アルミ（Ａｌ２ Ｏ３ ・ｍＳｉＯ２ ・ｎＨ２ Ｏ）等を、ケイ酸マグネシウム類として、タルク（３ＭｇＯ・４ＳｉＯ２ ・Ｈ２ Ｏ）等を、ケイ酸カルシウム類として、ワラストナイト（ＣａＯ・ＳｉＯ２ ）等を、それぞれ使用できる。尚、ケイ酸アルミニウム類のカオリンクレーを使用する場合には、粒子の結晶度及び結晶表面の水酸基の活性度を考慮すると、一般的にハードクレーと呼ばれている粒径の細かいもの（２μｍ以下の粒径のものが多く含まれるもの）を使用する事が、補強剤による補強性をより大きくする面から好ましい。
【００２２】
又、上記シール部材１６、２５を構成する弾性材であるゴム組成物中には、成形の為の加硫剤（架橋剤）、加硫助剤、加硫促進助剤を配合する。このうち、加硫剤としては、粉末硫黄、硫黄華、沈降硫黄、高分散性硫黄の如き各種硫黄、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−ジチオービス（へキサヒドロ−２Ｈ−アゼピノン−２）、チウラムポリスルフィドの如き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−ジメチルへキサン、ベンゾイルパーオキサイドの如き過酸化物等を使用できる。このうち、分散性や取り扱いの容易さ、耐熱性の面からは、高分散性硫黄やモルホリンジスルフィドを、好ましく使用できる。
【００２３】
尚、硫黄系の加硫剤を用いる場合には、グアニジン系化合物、アルデヒドーアンモニア化合物、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前記加硫助剤として併用する必要がある。又、硫黄系の加硫剤のうち、高分散性硫黄を用いる場合には、テトラメチルチウラムジスルフィド等のチウラム系又は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のスルフェンアミド系と、２−メルカプトベンヅチアゾール等のチアゾール系とを併用する事が好ましい。
【００２４】
又、前記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、アミン類等を使用できる。又、上記加硫肋剤及び加硫促進助剤は２種以上を混合して使用しても良く、一般的に、これらは原料ゴム１００重量部に対して０．１〜１０重量部を配合する。
【００２５】
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、酸化亜鉛を用いると早期加硫を生じ易くなる。この為、このゴムを用いる場合には、好ましくは、過酸化亜鉛とステアリン酸とを供用する。この理由は、過酸化亜鉛は、加硫成形時には酸化亜鉛を生じるが、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する為、混練り加工時及び保管時に早期加硫を生じる事がないからである。
【００２６】
又、有機過酸化物系加硫剤を用いる場合には、架橋助剤（コエージェント）を併用する事もできる。架橋助剤しては、例えば、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、エチレングリコールジメクリレート、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−へ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−へ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−アクリロキシジェトキシフェニル）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を使用できる。又、これら架橋助剤の配合量は、一般的に、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。
【００２７】
更に、前記ゴム組成物には、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事ができる。このうちの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を使用できる。又、このうちのアミン・ケトン縮合生成物として、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−ナフチルーＰ−フェニレンジアミン、４，４´−ビスー（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使用できる。
【００２８】
又、上記ゴム組成物の熱分解を防止して耐熱性を向上させる為に、上記老化防止剤と共に２次老化防止剤を併用する事が、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使用できる。更に、日光又はオゾンの作用による亀裂を抑制させる為の日光亀裂防止剤として、融点が５５〜７０℃程度のワックス類をゴム１００重量部に対して０．５〜２重量部程度添加する事もできる。
【００２９】
又、上記ゴム組成物の成形加工性を向上させる必要がある場合には、加工助剤として前記可塑剤を適宜添加する。但し、成形加工性の面で特に支障がない場合は、この可塑剤は添加しなくても良い。この可塑剤を添加する場合、その添加量は、原料ゴム１００重量部に対して１〜１０重量部とする。これに対して、可塑剤を１０重量部を越えて添加すると、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１２ａ、１２ｂを構成する芯金１４、２４とシール部材１６、２５との接着性が極端に低下する。上記可塑剤としては、例えば、ジオクチルフタレート等のフタル酸ジエステル、アジペー卜系可塑剤、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、液状ゴム等を使用できる。又、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、液状ゴムを使用する事が好ましい。
【００３０】
又、前記摩擦改良剤として、融点が４０℃〜１４０℃のワックス（低融点油脂）を使用できる。具体的には、融点がこの範囲内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、ペヘンアミド、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を使用できる。特に、このうちのパラフィンワックス、ポリエチレンワックスを使用する事が好ましい。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重量部添加した場合には、前記各シール部材１６、２５の摩擦特性が向上する。これに対して、ワックス類の添加量が１重量部未満では十分な潤滑性が得られず、逆に、３０重量部を超えると十分な引張強度、伸び性能が得られず、ゴム弾性が低下するだけでなく、シール装置１２ａ、１２ｂを構成する芯金１４、２４とシール部材１６、２５との接着性が極端に低下する可能性がある。
【００３１】
又、前記摩擦改良剤として、例えば、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を使用する事もできる。特に、このうちのシリコーン系オイルを使用する事が好ましい。この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ゴムとの相溶性を高める為に、ポリジメチルシロキサンのメチル基の一部又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良い。この様な官能基を有する事により、この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若しくは吸着して、シール部材１６、２５の表面に一度にブルームする事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間に亙り維持する。この様な摩擦改良剤は、液状であり、少量でその効果を発現する為、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重量部添加する事により、潤滑性が向上する。但し、摩擦改良剤の添加量が１重量部未満では十分な潤滑性が得られず、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、逆にシール装置１２ａ、１２ｂを構成する芯金１４、２４とシール部材１６、２５との接着性が極端に低下する可能性がある。尚、この様な摩擦改良剤の粘度に就いては制限はなく、市販されている何れのものも使用できるが、２５℃に於ける動粘度が２〜１０，０００ｍｍ２ ／ｓの範囲のものを使用する事が、配合の容易さの面から好ましい。
【００３２】
尚、シール装置付車輪用転がり軸受ユニットを組み込んだ車両が、車軸と車輪用転がり軸受ユニットとの間を通電する為の構造を持たない場合には、走行中に発生する静電気が車両に残って、ラジオノイズを発生させる可能性がある。そこで、この様な不具合に対処すべく、シール装置１２ａ、１２ｂのシール部材１６、２５を導電化する事で、車軸と車輪用転がり軸受ユニットとの間を通電させる事もできる。この場合のシール部材１６、２５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１０５ Ω・ｃｍ以下とする事が、ラジオノイズの発生を十分に抑制する面から好ましい。
【００３３】
又、上記シール部材１６、２５を導電化する方法も制限されるものではないが、例えば、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用する事ができる。このうちの導電性粉末としては、例えば、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（被覆或は塗布）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を使用できる。又、上記導電性繊維としては、例えば、カーボン紙維、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成る繊維）、非導電性繊維に導電性コーティングを施したもの等を使用できる。又、上記導電性粉末としては、アセチレンブラックやケッチェンブラックの様に高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を使用する事が好ましい。この様な導電性カーボンブラックを使用した場合には、少量で優れた導電性を得られる。この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重量部とする事が好ましい。これに対して、カーボンブラックの添加量が１重量部未満では十分な導電性が得られず、ラジオノイズの抑制に関して満足できる結果を得られない。逆に、２０重量部を超えて添加すると、シール装置１２ａ、１２ｂの加工性が極端に低下して、製造作業が困難になるだけでなく、硬度が高くなり過ぎて伸び性が低くなり、アクリルニトリルブタジエンゴムが本来有するゴム弾性が低下する。
【００３４】
更に、前記ゴム組成物に、何れも従来から知られているカップリング剤、顔料、染料、離型剤等を添加する事もできる。
【００３５】
又、上記ゴム組成物の物性面に就いて述べると、このゴム組成物の硬度は、上述した各種添加剤の添加量等により影響を受けるが、車輪用転がり軸受ユニットに組み込むシール装置１２ａ、１２ｂとして適した密封性及び追従性を確保する為に、ＪＩＳ Ｋ ６３０１で規定されるスプリング硬さのＡスケールで、５０〜９０の範囲に規制する事が好ましい。これに対して、この硬さが５０未満の場合には、シール装置１２ａ、１２ｂの摩擦抵抗が大きくなると共に耐摩耗性が低下する。逆に、上記硬さが９０を超えると、硬度が高くなり過ぎて、ゴム弾性が低下する為、シール装置１２ａ、１２ｂの密封性及びシールリップ２１〜２３、２６〜２８の追従性が低下して、塵挨が多く存在したり、海水に曝される様な厳しい環境下で使用した場合に、転がり軸受の寿命が不足する。
【００３６】
又、原料となるゴムと補強剤等の添加剤とを用いてシール部材１６、２５を構成するゴム組成物を得る為の方法は特に限定されないが、例えば、これらゴムと添加剤とを、ゴム混練ロール、加圧ニーダ、バンバリーミキサ等の従来から知られているゴム用混練り装置を用いて均一に混練りする事により、上記ゴム組成物を得る事ができる。又、混練り条件は特に限定されないが、一般的には、３０〜８０℃の温度で、５〜６０分間混練りする事により、各種添加剤を十分に分散させる事ができる。
【００３７】
又、上記ゴム組成物を用いて上記シール装置１２ａ、１２ｂを造る為の方法も特に限定されない。未加硫のゴム組成物を成形金型の中で加圧しながら加熱する事ができれば良く、圧縮成形、トランスファー成形、射出成形等の従来から知られているゴム成形方法により上記シール装置１２ａ、１２ｂを製造する事ができる。例えば、圧縮成形によりこれら各シール装置１２ａ、１２ｂを造る場合には、成形金型の中に予め接着剤を塗布した芯金１４、２４を設置すると共に、この芯金１４、２４に、未加硫のシート状のゴム組成物を載置して、１２０〜２００℃で３０秒〜３０分程度加圧加硫する事で製造する事ができる。又、必要に応じて、１２０〜２００℃で１０分〜１０時間程度、架橋する事もできる。例えば、上記各シール装置１２ａ、１２ｂを、次の方法で作製する。先ず、冷間圧延鋼板をプレス成形により図２（又は図３）に示す形状に形成した芯金１４（又は２４）を洗浄した後、この芯金１４（又は２４）の一部でシール部材１６（又は２５）を添着する部分に接着剤を塗布した状態で、この芯金１４（又は２５）と未加硫のシート状のゴム組成物とを成形型のキャビティ内にセットする。次いで、圧力２．９４ＭＰａ（３０ｋｇｆ／ ｃｍ２）で加圧しつつ１８０℃で１０分間、加硫成形を行なう。又、車輪用転がり軸受ユニットの軸方向内端部に組み付けるシール装置１２ａを造る場合には、この様にして得られた芯金１４とシール部材１６とが結合されたものと、別途作成したスリンガ１５とを組み合わせる事で、シール装置１２ａとする。
【００３８】
上述の様に構成する本発明のシール装置及びシール装置付車輪用転がり軸受ユニットの場合には、シール装置１２ａ、１２ｂを構成するシール部材１６、２５の耐摩耗性、並びに相手面の動きに対する追従性の向上を図れる。この為、泥水や塵芥等の異物に曝される様な厳しい環境下で使用する場合でも、シール装置１２ａ、１２ｂの良好なシール性能を長期間に亙り維持できる。
【００３９】
【実施例】
次に、本発明の効果を確認する為に、本発明者が行なった実験に就いて説明する。尚、本発明が、以下に説明する実施例に限定されるものでない事は勿論である。
実験は、シール部材を構成するゴム組成物（弾性材）が、次の表１〜３に示す配合比でゴムと添加剤とを混合したものである、本発明に属する２０種類の試料（実施例１〜２０）と、同じく表４〜５に示す、本発明からは外れる１５種類の試料（比較例１〜１５）とを使用した。又、それぞれの試料のゴム組成物を用いて、前述の図２に示したシール装置１２ａを作製した。そして、これら各シール装置１２ａに就いて、シール性の良否を調べた。尚、表１〜５に示した数値は、それぞれ重量部を表している。
【００４０】
【表１】
【００４１】
【表２】
【００４２】
【表３】
【００４３】
【表４】
【００４４】
【表５】
【００４５】
又、上記各表中に示した原料ゴムと添加剤とは、次に詳述する通りである。
・原料ゴムＡ：日本ゼオン製「Ｎｉｐｏｌ １０４２」（アクリロニトリル含有量３３．５％）
・原料ゴムＢ：ＪＳＲ製「２３５Ｓ」（アクリロニトリル含有量３６％）
・原料ゴムＣ：日本ゼオン製「Ｎｉｐｏｌ ＤＮ２０２」（アクリロニトリル含有量３１％）
・原料ゴムＤ：ＪＳＲ製「Ｎ２４０Ｓ」（アクリロニトリル含有量２６％）
・原料ゴムＥ：ＪＳＲ製「Ｎ２５０Ｓ」（アクリロニトリル含有量２０％）
・原料ゴムＦ：ＪＳＲ製「Ｎ２２０Ｓ」（アクリロニトリル含有量４１％）
・ステアリン酸：花王製「Ｌｕｎａｃ Ｓ−３５」
・亜鉛華：堺化学製「フランス法１号」
・加硫剤（硫黄）：鶴見化学製「ＳｕｌｆａｘＰＭＣ」
・活性剤：吉冨ファインケミカル製「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Ａ：大内新興化学製「ノクラックＣＤ」
・老化防止剤Ｂ：大内新興化学製「サンノック」（特殊ワックス）
・カーボンブラック（ＳＡＦ）：東海カーボン製「シースト９」
・カーボンブラック（ＩＳＡＦ）：東海カーボン製「シースト６」
・カーボンブラック（ＨＡＦ）：東海カーボン製「シースト３」
・カーボンブラック（ＦＥＦ）：東海カーボン製「シーストＳＯ」
・カーボンブラック（ＧＰＦ）：東海カーボン製「シーストＶ」
・カーボンブラック（ＳＲＦ）：東海カーボン製「シーストＳ」
・カーボンブラック（ＦＴ）：旭カーボン製「アサヒサーマル」
・カーボンブラック（ＭＴ）：Ｃａｎｃａｒｂ 製「Ｔｈｅｒｍａｘ Ｎ−９９０」
・クレー：土屋カオリン製「ＳＡＴＩＮＴＯＮＥ ＮＯ．５」
・含水シリカ：日本シリカ製「ニップシールＡＱ」
・カップリング剤：東芝シリコーン製「ＴＳＬ８３８０」
・加硫促進剤Ａ：大内新興化学製「ノクセラー ＴＴ−Ｐ」（ＴＭＴＤ）
・加硫促進剤Ｂ：大内新興化学製「ノクセラー ＴＥＴ−Ｇ」（ＴＥＴＤ）
・加硫促進剤Ｃ：川口化学製「アクセル ＣＺ−Ｇ（ＣＢＳ）」
【００４６】
又、実験は、上述した各試料（実施例１〜２０、比較例１〜１５）により作製したシール装置１２ａを、図４に示すシール回転試験機３３に装着し、同図に示す様に回転軸３４の中心まで泥水３５を注入する事で、このシール装置１２ａが泥水中に浸漬された状態を想定して、密封性を評価した。尚、上記シール回転試験機３３は、上記シール装置１２ａを、外輪相当部材に相当するハウジング５７の内周面と上記回転軸３４の外周面との間に組み付けた状態で、この回転軸３４を所定の回転速度で回転自在としている。又、上記シール装置１２ａを挟んで上記泥水３５と反対側に設けた漏電センサー５８により、このシール装置１２ａを通過した泥水３５を検知自在としている。
【００４７】
又、実験は、軸偏心量を０〜０．７０ｍｍＴＩＲの範囲で変化させて、密封性を評価した。試験条件は、以下の通りである。
回転軸３４の回転速度：１０００ｍｉｎ−１ （ｒ．ｐ．ｍ．）
運転時間：５０時間
軸偏心量：０．００ｍｍＴＩＲ、０．０５ｍｍＴＩＲ、０．１０ｍｍＴＩＲ、０・１５ｍｍＴＩＲ、０．２０ｍｍＴＩＲ、０．２５ｍｍＴＩＲ、０．３０ｍｍＴＩＲ、０．３５ｍｍＴＩＲ、０．４０ｍｍＴＩＲ、０．４５ｍｍＴＩＲ、０．５０ｍｍＴＩＲ、０．５５ｍｍＴＩＲ、０．６０ｍｍＴＩＲ、０．６５ｍｍＴＩＲ、０．７０ｍｍＴＩＲ
泥水３５の組成：ＪＩＳ ８種ダスト ２０％
使用グリース：ウレア石鹸、鉱油
グリース塗布量：外側シールリップ２１と中間シールリップ２２との間に０．２３ｇ、中間シールリップ２２と内側シールリップ２３との間に０．０７ｇ
【００４８】
上述の様な条件で行なった密封性試験の結果を、次の表６に示している。又、この密封性試験は、実験終了後に、シール装置１２ａのシール部材１６に塗布したグリース（本実験では、上記外側シールリップ２１と中間シールリップ２２とスリンガ１５とにより囲まれた環状の空間Ｘ）中に含まれる水分量により密封性を評価した。尚、上記表６中、「○」は、水分量が１％以下であった良好な場合を、「△」は、水分量が２〜５％であったやや良好な場合を、「×」は、水分量が５％を超えた不良な場合を、それぞれ表している。
【００４９】
【表６】
【００５０】
表６で示した実験結果から明らかな様に、実施例１〜２０の場合には、比較例１〜１５の場合に対し、全体的に良好なシール性能を得られた。即ち、シール装置１２ａを構成するシール部材１６が、アクリロニトリルブタジエンゴムに、カーボンブラックで粒子径が２６〜１００ｎｍの範囲であるものを単独で含有したものである実施例１〜１４、１６〜１８と、本発明の範囲から外れた粒径を有するカーボンブラックを全カーボンブラックの３０重量％以下含んで成る実施例１５と、粒子径が２６〜１００ｎｍのカーボンブラックと、クレー又は含水シリカとを含んで成る実施例１９、２０とは、それぞれ全体的に優れたシール性能を得られた。
【００５１】
又、導電剤としてケッチェンブラックを５部ずつ、実施例１〜２０と比較例１〜１５とのゴム組成物に添加して、実施例１´〜２０´と、比較例１´〜１５´とを作製した。そして、これら実施例１´〜２０´と比較例１´〜１５´とを用いて上述のシール回転試験機３３を用いた密封性試験を行ったところ、シール部材１６が非導電性である実施例１〜２０と比較例１〜１５との実験結果と同様の傾向を得られた。即ち、アクリロニトリルブタジエンゴムに粒子径が２６〜１００ｎｍのカーボンブラックを含有して成るシール部材を用いたシール装置によれば、このアクリロニトリルブタジエンゴムにケッチェンブラックを添加したものでも、優れたシール性能を得られた。
【００５２】
尚、上述した実験では、実施例として、図２に示したシール装置１２ａの構造としたものを用いた場合に就いて説明したが、本発明者が前述の図３に示したシール装置１２ｂの構造のもので同様の試験を行なったところ、上述した実施例の場合と同様の結果が得られた。即ち、図３に示したシール装置１２ｂに就いても、上述の様な密封性試験を行なったところ、アクリロニトリルブタジエンゴムに粒子径が２６〜１００ｎｍのカーボンブラックを含有して成るシール部材を用いたシール装置の場合には、優れたシール性能を得られた。
【００５３】
又、本発明は、前述の図２〜３に示した第１〜２例のシール装置１２ａ、１２ｂに限らず、以下の図５〜１３に示す第３〜１１例の各シール装置１２ｃ〜１２ｋにも適用可能である。但し、本発明がこれらのシール装置に限定されるものでない事は、勿論である。
【００５４】
先ず、図５に示した第３例のシール装置１２ｃは、前述の図２に示した第１例のシール装置１２ａとほぼ同様の構造を有する組み合わせシールリングである。但し、図５に示した第３例のシール装置１２ｃの場合には、スリンガ１５ａを構成する外側円輪部２０ａの外径側半部を、径方向外方に向かう程軸方向に関して芯金１４に近づく方向に傾斜する傾斜部３６としている。そして、シール部材１６を構成する外側シールリップ２１の先端縁を摺接させる部分である、上記傾斜部３６の内側面３７を、上記シール装置１２ｃを取り付ける車輪用転がり軸受ユニットの内輪相当部材が外輪相対部材に対し傾斜する場合での傾斜中心を中心とする半径Ｒの球面、又はこの半径Ｒの仮想球面に接する円すい凹面としている。これにより、上記車輪用転がり軸受ユニットに荷重が作用する等して、上記芯金１４を内嵌支持する外輪相当部材と上記スリンガ１５ａを外嵌支持する内輪相当部材との中心軸同士が（上記半径Ｒの中心点を交点として）互いに傾いた場合でも、上記傾斜部３６の内側面３７に対する上記外側シールリップ２１の締め代（接触圧）の変化を抑えられる様にしている。
【００５５】
上述の様に構成する第３例のシール装置１２ｃの場合には、自動車用ハブユニットの使用時に上記外輪相当部材と上記内輪相当部材との中心軸同士が互いに傾いた状態でも、上記外側シールリップ２１の締め代が低下するのを抑えられ、当該部分で漏水が生じるのを有効に防止できる。この為、上記外輪相当部材と上記内輪相当部材との中心軸同士が互いに一致している状態（傾き未発生の状態）での、上記外側シールリップ２１の締め代を小さく設定できる。従って、上記シール装置１２ｃによる密封性の向上、並びに、上記外側シールリップ２１と上記スリンガ１５ａとの摺接部での摩擦抵抗の低減に基づく低トルク化を図れる。
【００５６】
次に、図６に示した第４例のシール装置１２ｄも、図２に示した第１例のシール装置１２ａと同様、組み合わせシールリングである。但し、図２に示した第１例のシール装置１２ａが芯金１４にのみシール部材１６を固定していたのに対し、図６に示した第４例のシール装置１２ｄは、芯金１４とスリンガ１５との双方に、それぞれ１個ずつ、シール部材３８ａ、３８ｂを固定している。そして、これら各シール部材３８ａ、３８ｂに設けたシールリップ３９ａ〜３９ｃを、それぞれこれら各シール部材３８ａ、３８ｂと相対回転する、上記芯金１４又は上記スリンガ１５の表面に摺接させている。
【００５７】
次に、図７に示した第５例のシール装置１２ｅは、芯金１４ａを構成する内側円輪部１８ａの径方向中間部に、径方向内方に向かう程軸方向に関してスリンガ１５に近づく方向に傾斜する傾斜部４０を設けている。そして、このスリンガ１５に固定したシール部材３８ｂを構成する一方のシールリップ３９ｂの先端部を摺接させる部分である、上記傾斜部４０の内側面４１を、上記シール装置１２ｅを取り付ける車輪用転がり軸受ユニットの内輪相当部材が外輪相対部材に対し傾斜する場合での傾斜中心を中心とする半径Ｒの球面、又はこの半径Ｒの仮想球面に接する円すい凸面としている。これにより、前述の図５に示した第３例のシール装置１２ｃの場合と同様、上記芯金１４ａを内嵌支持する外輪相当部材と上記スリンガ１５を外嵌支持する内輪相当部材との中心軸同士が（上記半径Ｒの中心点を交点として）互いに傾いた場合でも、上記傾斜部４０の内側面４１に対する上記シールリップ３９ｂの締め代の変化を抑えられる様にしている。その他の構成及び作用は、上述の図６に示した第４例のシール装置１２ｄと同様である。
【００５８】
次に、図８に示した第６例のシール装置１２ｆは、芯金１４に固定したシール部材３８ｃの一部の面４２ａと、スリンガ１５に固定したシール部材３８ｄの一部の面４２ｂとを、互いに全周に亙って近接対向させている。又、これら両面４２ａ、４２ｂの中間部に凹溝を、それぞれ全周に亙って形成する事により、これら両面４２ａ、４２ｂ同士の間にラビリンス隙間４３を設けている。そして、この様なラビリンス隙間４３を設ける事により、上記シール装置１２ｆによる密封性を強化している。本例の場合、このラビリンス隙間４３を構成する、互いに近接対向させた上記両面４２ａ、４２ｂをそれぞれ、上記シール装置１２ｆを取り付ける車輪用転がり軸受ユニットの内輪相当部材が外輪相対部材に対し傾斜する場合での傾斜中心を中心とする半径Ｒの球面、又はこの半径Ｒの仮想球面に接する円すい面としている。これにより、車輪用転がり軸受ユニットの荷重が作用する等して、上記芯金１４を内嵌支持する外輪相当部材と上記スリンガ１５を外嵌支持する内輪相当部材との中心軸同士が（上記半径Ｒの中心点を交点として）互いに傾いた場合でも、上記両面４２ａ、４２ｂ同士が接触しない様に（上記ラビリンス隙間４３が消失しない様に）している。又、本例のシール装置１２ｆの場合、上記芯金１４又は上記スリンガ１５に対する、各シールリップ３９ａ〜３９ｃの締め代を小さくしても、上記ラビリンス隙間４３の存在に基づき、密封性を十分に確保できる。この為、上記各シールリップ３９ａ〜３９ｃと上記芯金１４及びスリンガ１５との摺接部での摩擦抵抗の低減に基づく低トルク化を図れる。その他の構成及び作用は、前述の図６に示した第４例の場合と同様である。
【００５９】
次に、図９〜１０に示した第７〜８例のシール装置１２ｇ、１２ｈはそれぞれ、前述の図３に示した第２例のシール装置１２ｂとほぼ同様の構造を有する。但し、図９〜１０に示した第７〜８例のシール装置１２ｇ、１２ｈの場合、ハブ４ａ、４ｂの表面のうち、少なくとも一方のサイドシールリップ２６（２７）を摺接させる被摺接面４４ａ（４４ｂ）を、上記各シール装置１２ｇ、１２ｈを取り付ける車輪用転がり軸受ユニットのハブ４ａ、４ｂが外輪１に対し傾斜する場合での傾斜中心を中心とする半径Ｒ１ （Ｒ２ ）の球面、又はこの半径Ｒ１ （Ｒ２ ）の仮想球面に接する円すい凹面としている。これにより、前述の図５に示した第３例のシール装置１２ｃの場合と同様、上記各シール装置１２ｇ、１２ｈの芯金２４を内嵌支持する外輪１と上記ハブ４ａ、４ｂとの中心軸同士が（上記半径Ｒ１ 、Ｒ２ の中心点を交点として）互いに傾いた場合でも、上記被摺接面４４ａ（４４ｂ）に対する上記サイドシールリップ２６（２７）の締め代の変化を抑えられる様にしている。
【００６０】
次に、図１１に示した第９例のシール装置１２ｉは、１対のシールリング４５、４６を組み合わせて成る。これら各シールリング４５、４６はそれぞれ、略円輪状の芯金４７、４８にシール部材４９、５０を固定して成る。車輪用転がり軸受ユニットへの組み付け時には、一方（図１１の左方）のシールリング４５の外周縁部（図１１の上端縁部）を外輪相当部材の内周面に形成した係止溝に、他方（図１１の右方）のシールリング４６の内周縁部（図１１の下端縁部）を内輪相当部材の外周面に形成した係止溝に、それぞれ係止する。これと共に、上記一方のシールリング４５のシール部材４９を構成するラジアルシールリップ５１を上記内輪相当部材の外周面に、同じくサイドシールリップ５２を上記他方のシールリング４６の芯金４８の側面に、この他方のシールリング４６のシール部材５０を構成するラジアルシールリップ５３を上記外輪相当部材の内周面に、それぞれ摺接させる。
【００６１】
次に、図１２に示した第１０例のシール装置１２ｊは、一方のシールリング４５を構成するサイドシールリップ５２を摺接させる部分である、他方（図１２の右方）のシールリング４６ａの芯金４８ａの側面に設けた被摺接面５４を、上記シール装置１２ｊを取り付ける車輪用転がり軸受ユニットの内輪相当部材が外輪相対部材に対し傾斜する場合での傾斜中心を中心とする半径Ｒの球面、又はこの半径Ｒの仮想球面に接する円すい凹面としている。これにより、前述の図５に示した第３例のシール装置１２ｃの場合と同様、上記一方のシールリング４５を内嵌支持する外輪相当部材と上記他方のシールリング４６ａを外嵌支持する内輪相当部材との中心軸同士が（上記半径Ｒの中心点を交点として）互いに傾いた場合でも、上記被摺接面５４に対する上記サイドシールリップ５２の締め代の変化を抑えられる様にしている。その他の構成及び作用は、上述の図１１に示した第９例のシール装置１２ｉと同様である。
【００６２】
次に、図１３に示した第１１例のシール装置１２ｋは、一方（図３５の左方）のシールリング４５ａの一部の面５５ａと、他方（図３５の右方）のシールリング４６の一部の面５５ｂとを、互いに全周に亙って近接対向させる事により、これら両面５５ａ、５５ｂ同士の間にラビリンス隙間５６を設けている。そして、この様なラビリンス隙間５６を設ける事により、上記シール装置１２ｋによる密封性を強化している。本例の場合も、上記ラビリンス隙間５６を構成する、互いに近接対向させた上記両面５５ａ、５５ｂをそれぞれ、上記シール装置１２ｋを取り付ける車輪用転がり軸受ユニットの内輪相当部材が外輪相当部材に対し傾斜する場合での傾斜中心を中心とする半径Ｒの球面、又はこの半径Ｒの仮想球面に接する円すい面としている。これにより、上記一方のシールリング４５ａを内嵌支持する外輪相当部材と上記他方のシールリング４６を外嵌支持する内輪相当部材との中心軸同士が（上記半径Ｒの中心点を交点として）互いに傾いた場合でも、上記両面５５ａ、５５ｂ同士が接触しない様に（上記ラビリンス隙間５６が消失しない様に）している。又、本例のシール装置１２ｋの場合も、相手面に対する各シールリップ５１〜５３の締め代を小さくしても、上記ラビリンス隙間５６の存在に基づき、密封性を十分に確保できる。この為、上記各シールリップ５１〜５３と相手面との摺接部での摩擦抵抗の低減に基づく低トルク化を図れる。その他の構成及び作用は、前述の図１１に示した第９例の場合と同様である。
【００６３】
尚、本発明は、車輪用転がり軸受ユニットの基本構造が、前述の図１に示した様な内輪回転の構造であるものに限らず、外輪回転の構造にも適用する事ができる。更には、上記図１に示す様な、ハブ４に直接内輪軌道９を形成した、所謂第３世代のハブユニットに限らず、図１４に示す様な、所謂第１世代のハブユニット、或は図１５〜１７に示す様な第２世代のハブユニットにも適用できる。更には、転動体として玉を使用した構造に限らず、図１８に示す様な、転動体に円すいころを用いたハブユニットにも適用できる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明のシール装置及びシール装置付車輪用転がり軸受ユニットは、以上に述べた様に構成され作用するので、泥水や塵芥等の異物に曝される様な厳しい環境下で使用する場合でも、シール装置の良好なシール性能を長期間に亙り維持できる。この為、シール装置を組み込んだ、自動車用ハブユニット等の車輪用転がり軸受ユニットの長寿命化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の対象となるシール装置付車輪用転がり軸受ユニットの第１例を示す断面図。
【図２】図１の右端部に組み込んだ第１例のシール装置を取り出して示す部分拡大断面図。
【図３】図１の中間部に組み込んだ第２例のシール装置を取り出して示す部分拡大断面図。
【図４】シール回転試験機を示す断面図。
【図５】本発明を適用可能なシール装置の第３例を示す部分断面図。
【図６】同第４例を示す部分断面図。
【図７】同第５例を示す部分断面図。
【図８】同第６例を示す部分断面図。
【図９】同第７例を示す部分断面図。
【図１０】同第８例を示す部分断面図。
【図１１】同第９例を示す部分断面図。
【図１２】同第１０例を示す部分断面図。
【図１３】同第１１例を示す部分断面図。
【図１４】本発明の対象となるシール装置付車輪用転がり軸受ユニットの第２例を示す断面図。
【図１５】同第３例を示す断面図。
【図１６】同第４例を示す断面図。
【図１７】同第５例を示す断面図。
【図１８】同第６例を示す断面図。
【符号の説明】
１ 外輪
２ 取付部
３、３ａ 内輪相当部材
４、４ａ、４ｂ ハブ
５ 内輪
６ スプライン孔
７ 取付フランジ
８ 外輪軌道
９ 内輪軌道
１０ 転動体
１１ 保持器
１２ａ〜１２ｋ シール装置
１３ 空間
１４、１４ａ 芯金
１５、１５ａ スリンガ
１６ シール部材
１７ 外径側円筒部
１８、１８ａ 内側円輪部
１９ 内径側円筒部
２０、２０ａ 外側円輪部
２１ 外側シールリップ
２２ 中間シールリップ
２３ 内側シールリップ
２４ 芯金
２５ シール部材
２６ 外径側サイドシールリップ
２７ 内径側サイドシールリップ
２８ ラジアルシールリップ
２９ 円筒部
３０ 支持板部
３１ 大径部
３２ 傾斜部
３３ シール回転試験機
３４ 回転軸
３５ 泥水
３６ 傾斜部
３７ 内側面
３８ａ〜３８ｃ シール部材
３９ａ〜３９ｃ シールリップ
４０ 傾斜部
４１ 内側面
４２ａ、４２ｂ 一部の面
４３ ラビリンス隙間
４４ａ、４４ｂ 被摺接面
４５、４５ａ シールリング
４６、４６ａ シールリング
４７ 芯金
４８、４８ａ 芯金
４９ シール部材
５０ シール部材
５１ ラジアルシールリップ
５２ サイドシールリップ
５３ ラジアルシールリップ
５４ 被摺接面
５５ａ、５５ｂ 一部の面
５６ ラビリンス隙間
５７ ハウジング
５８ 漏電センサ
【発明の属する技術分野】
本発明のシール装置は、例えば、転がり軸受の一部に組み付けて、この転がり軸受の内部に封入したグリースの漏洩防止を図ると共に、外部に存在する異物がこの転がり軸受の内部に侵入するのを防止する為に使用する。又、本発明のシール装置付車輪用転がり軸受ユニットは、自動車等の車輪を懸架装置に対し支持する為に使用する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車や鉄道車両等の車輪を懸架装置に支持する為の車輪用転がり軸受ユニットは、一般的に、雨水や風雪、塵挨等に曝されながら屋外で使用される事が多い。しかも、極端な場合には、水中に浸漬した状態で使用される事もある。そこで、例えば、本発明の実施の形態の第１例として図１〜３に示す車輪用転がり軸受ユニットの様に、シール装置を組み合わせて、シール装置付車輪用転がり軸受ユニットとする事が、従来から行なわれている。図１〜３に示すシール装置付車輪用転がり軸受ユニットは、独立式の懸架装置に駆動輪（ＦＦ車の前輪、ＦＲ車及びＲＲ車の後輪、４ＷＤ車の全輪）を支持する為のものであり、外輪相当部材である外輪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１は、使用時にも回転しない。又、この外輪１の内径側には内輪相当部材３を、この外輪１と同心に設け、使用時にこの内輪相当部材３が回転する様にしている。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の中心部にはスプライン孔６を、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を、それぞれ形成している。車両への組み付け時に上記スプライン孔６には、図示しない等速ジョイントに付属したスプライン軸を挿入し、上記取付フランジ７には車輪を固定する。
【０００３】
上記外輪１の内周面には複列の外輪軌道８、８を、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を、それぞれ形成している。そして、これら各外輪軌道８、８と内輪軌道９、９との間に複数個の転動体１０、１０を転動自在に設けて、上記外輪１の内側での上記内輪相当部材３の回転を自在としている。又、上記ハブ４及び内輪５の外周面と外輪１の内周面との間に、上記各転動体１０、１０を転動自在に保持する為の保持器１１、１１を設けている。尚、図示の例の場合、転動体１０、１０として玉を使用しているが、重量が嵩む車輪用転がり軸受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１の内端（車両への組み付け時に幅方向中央側になる端を言い、図１の右端）部内周面と上記内輪５の内端部外周面との間、並びに、この外輪１の外端部内周面と上記ハブ４の中間部外周面との間に、それぞれシール装置１２ａ、１２ｂを設け、上記外輪１の内周面と上記内輪相当部材３の外周面との間で、上記各転動体１０、１０を設置した空間１３部分の両端部開口を塞いでいる。
【０００４】
で上記両シール装置１２ａ、１２ｂは、それぞれ図２〜３に詳示する様に構成している。先ず、上記空間１３の内端開口部を塞ぐシール装置１２ａは、図２に拡大して示す様に、芯金１４と、スリンガ１５と、シール部材１６とから成る。このうちの芯金１４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、一体成形している。この様な芯金１４は、上記外輪１の内端部内周面に内嵌固定自在な外径側円筒部１７と、この外径側円筒部１７の軸方向外端緑（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１８とを備えたもので、断面略Ｌ字形で全体を円環状に形成している。
【０００５】
又、上記スリンガ１５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、一体成形している。この様なスリンガ１５は、前記内輪５の内端部外周面に外嵌固定自在な内径側円筒部１９と、この内径側円筒部１９の軸方向内端縁（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２０とを備えたもので、断面Ｌ字形で全体を円環状に形成している。
【０００６】
又、上記シール部材１６は、ゴムの如きエラストマー等の弾性材により造られて、外側、中間、内側の３本のシールリップ２１、２２、２３を備え、上記芯金１４にその基端部を結合固定している。そして、上記空間１３の内外方向に関して、最も外側に位置する外側シールリップ２１の先端縁を上記スリンガ１５を横成する外側円輪部２０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２２及び内側シールリップ２３の先端縁を、上記スリンガ１５を構成する内径側円筒部１８の外周面に摺接させる事により、前記空間１３内からのグリースの漏洩を防止すると共に、外部からこの空間１３内に、塵挨、水、泥水等が進入する事を防止している。
【０００７】
これに対して、上記空間１３の外端開口部を塞ぐシール装置１２ｂは、図３に拡大して示す様に、それぞれが円輪状に形成された芯金２４とシール部材２５とから成る。このうちの芯金２４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、一体成形している。この芯金２４は、前記外輪１の外端部内周面に内嵌固定自在な円筒部２９と、この円筒部２９の軸方向外端縁（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３０とを備える。このうちの円筒部２９は、内半部（図３の右半部）の大径部３１と、外半部（図３の左半部）に設けられてこの大径部３１から離れるに従って径が小さくなる方向に傾斜した傾斜部３２とから成る。このうちの大径部３１の自由状態に於ける外径は、上記外輪１の外端開口部の内径よりも僅かに大きくする事により、この大径部３１をこの外輪１の外端部に締り嵌めで内嵌固定自在としている。
【０００８】
又、上記シール部材２５は、ゴムの如きエラストマー等の弾性材により造っている。この様なシール部材２５は上記芯金２４に対し、この芯金２４を成形型のキャビティ内にセットした状態でモールド成形する事により、この芯金２４に対し結合固定している。この様なシール部材２５は、外径側、内径側、２本のサイドシールリップ２６、２７と、１本のラジアルシールリップ２８とを備える。そして、これら各シールリップ２６〜２８の先端縁を、それぞれ前記ハブ４の表面に摺接させる事により、前記空間１３の外端開口部を密封している。特に、上記外径側、内径側両サイドシールリップ２６、２７を、それぞれ先端縁（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、上記空間１３内への異物進入防止機能を確保している。これに対して、上記ラジアルシールリップ２８を、先端縁に向かう程この空間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。更に、上記シール部材２５の外周縁部は、上記芯金２４の円筒部２９を構成する傾斜部３２の外周面を覆っている。そして、このシール部材２５の一部でこの傾斜部３２を覆った部分を、この傾斜部３２の外周面と上記外輪１の外端部内周面との間で弾性的に挟持する事により、当該部分のシール性を確保している。又、上記芯金２４を構成する支持板部３０は、略Ｓ字形の断面形状を有し、内径寄り部分が、外径寄り部分よりも上記空間１３の内側に位置する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述した様なシール装置付車輪用転がり軸受ユニットに組み付ける各シール装置１２ａ、１２ｂを構成するシール部材１６、２５は、従来から、コスト及び生産性を主に考慮した組成を有するゴムにより造る事が多く行なわれている。この様なシール装置１２ａ、１２ｂは、水がかかる事が殆どなく、しかも周囲に塵挨等の異物が存在しない様な、清浄な環境で使用されるのであれば、シール性を確保する面から特に問題を生じる事はない。但し、シール装置付車輪用転がり軸受ユニットは、屋外で使用される為、雨水や雪、塵挨等の異物に曝されたり、極端な場合には海水や融雪剤等の腐食性のある物質に浸漬した状態で使用される事がある。シール装置付車輪用転がり軸受ユニットがこの様な劣悪な環境で使用された場合には、上記各シール装置１２ａ、１２ｂのシール性を十分に確保する事が難しくなる。
【００１０】
特に、近年は、シール装置付車輪用転がり軸受ユニットで、自動車の低燃費化や加速性能の向上等を図る面から低トルク化を図る事が求められている。そして、この様な要求に応える為に、各シール装置１２ａ、１２ｂを構成するシール部材１６、２５の先端縁の、相手面に対する緊迫力（接触圧）を小さく設定した状態で使用する事が多くなっている。この様に緊迫力を小さく設定した場合には、上述の様な劣悪な環境で使用した場合に、上記各シール装置１２ａ、１２ｂのシール性能を確保する事が、更に難しくなる。特に、上記シール装置付車輪用転がり軸受ユニットを、泥水中に浸漬した状態で使用した場合には、上記緊迫力が小さくなる事に上記各シール装置１２ａ、１２ｂに水圧が加わる事が相俟って、転がり軸受ユニットの内部に、水と共に塵挨等の異物が侵入し易くなる。この為、この転がり軸受ユニットの内部に封入したグリースが早期に劣化して、潤滑不良が生じ易くなる。
【００１１】
上述した従来構造のシール装置１２ａ、１２ｂの場合には、上述の様な厳しい環境下で使用した場合に、シール性を十分に確保できるとは言い難い。本発明のシール装置及びシール装置付車輪用転がり軸受ユニットは、この様な事情に鑑みて、泥水や塵芥等の異物に曝される様な厳しい環境下で使用する場合でも、良好なシール性能を長期間に亙り維持すべく発明したものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のシール装置及びシール装置付車輪用転がり軸受ユニットのうち、請求項１に記載したシール装置は、弾性材製のシール部材を含んで全体を円環状に構成し、このシール部材の先端縁を相手面に全周に亙って摺接させた状態で使用する。
特に、請求項１に記載したシール装置に於いては、上記シール部材を構成する弾性材が、アクリロニトリルブタジエンゴムに、粒子径が２６〜１００ｎｍであるカーボンブラックを含有したものである。
【００１３】
又、請求項２に記載したシール装置付車輪用転がり軸受ユニットは、前述した従来から知られているシール装置付車輪用転がり軸受ユニットと同様に、内周面に外輪軌道を有する外輪相当部材と、外周面に内輪軌道を有する内輪相当部材と、これら外輪軌道と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、上記外輪相当部材の内周面と上記内輪相当部材の外周面との間に存在して上記各転動体を設置した空間の端部開口を塞ぐシール装置とを備える。そして、上記外輪相当部材と上記内輪相当部材とのうちの一方の部材を懸架装置に支持すると共に、他方の部材に車輪を支持固定する状態で使用する。
特に、請求項２に記載したシール装置付車輪用転がり軸受ユニットに於いては、上記シール装置が請求項１に記載したシール装置である。
【００１４】
【作用】
上述の様に構成する本発明のシール装置及びシール装置付車輪用転がり軸受ユニットの場合、シール装置を構成するシール部材の耐摩耗性、並びに相手面の動きに対する追従性の向上を図れる。この為、泥水や塵芥等の異物に曝される様な厳しい環境下で使用する場合でも、シール装置の良好なシール性能を長期間に亙り維持できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１〜３は、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本発明の特徴は、劣悪な環境でもシール装置１２ａ、１２ｂの良好なシール性能を長期間に亙り維持すべく、これら各シール装置１２ａ、１２ｂを構成するシール部材１６、２５の構成を工夫した点にある。本例に於いて、その他のシール装置付車輪用転がり軸受ユニットの構造は、前述の従来技術の項で上記図１〜３を用いて説明した通りであるので、重複する説明を省略し、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。
【００１６】
本発明のシール装置付車輪用転がり軸受ユニットの場合、各シール装置１２ａ、１２ｂのシール部材１６、２５を構成する弾性材を、アクリロニトリルブタジエンゴムに、粒子径が２６〜１００ｎｍであるカーボンブラックを含有したものにより構成している。上記アクリロニトリルブタジエンゴム自体は、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従来から広く使用されているものであり、本発明に於いては市販品を含め制限なく使用する事ができる。
【００１７】
又、上記アクリロニトリルブタジエンゴムとしては、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、更には、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、更には、これを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。又、これらのアクリロニトリルブタジエンゴムのうち、２種以上を混合して使用する事もできる。
【００１８】
又、上記アクリロニトリルブタジエンゴムに於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い。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、得られるシール部材１６、２５の耐熱性、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、高ニトリルのものを使用する事が好ましく、この場合のアクリロニトリルの含有量は２０〜４０重量％である。又、アクリロニトリルの含有量を２５〜３６重量％とする事が、得られるシール部材１６、２５でバランスの良い性能を得る為に、より好ましい。これに対してアクリロニトリルの含有量が２０重量％未満であると、シール部材１６、２５の耐摩耗性が低下して、シールリップ２１〜２３、２６〜２８が摩耗し易くなり、結果として軸受寿命を縮める事になる。逆に、アクリロニトリルの含有量が４０重量％を超えると、圧縮永久歪み特性が低下し、シールリップ２１〜２３、２６〜２８の追従性が悪化して、やはり結果として軸受寿命を縮める事になる。
【００１９】
前記カーボンブラックは、その粒子径に応じて種々の機能及び特性を示す。このカーボンブラックは、一般的に、粒子径の範囲により区分され、粒子径が１０〜１９ｎｍのものがＳＡＦ（Ｓｕｐｅｒ Ａｂｒａｓｉｏｎ Ｆｕｒｎａｃｅ Ｂｌａｃｋ）、粒子径が２０〜２５ｎｍのものがＩＳＡＦ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｓｕｐｅｒ Ａｂｒａｓｉｏｎ Ｆｕｒｎａｃｅ Ｂｌａｃｋ ）、粒子径が２６〜３０ｎｍのものがＨＡＦ（Ｈｉｇｈ Ａｂｒａｓｉｏｎ Ｆｕｒｎａｃｅ Ｂｌａｃｋ ）、粒子径が４０〜４８ｎｍのものがＦＥＦ（Ｆａｓｔ Ｅｘｔｒｕｄｉｎｇ Ｆｕｒｎａｃｅ Ｂｌａｃｋ）、粒子径が４９〜６０ｎｍのものがＧＰＦ（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐｕｒｐｏｓｅ Ｆｕｒｎａｃｅ Ｂｌａｃｋ ）、粒子径が６１〜１００ｎｍのものがＳＲＦ（Ｓｉｍｉ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ Ｆｕｒｎａｃｅ Ｂｌａｃｋ）、粒子径が１０１〜２００ｎｍのものがＦＴ（Ｆｉｎｅ Ｔｈｅｒｍａｌ ＦｕｒｎａｃｅＢｌａｃｋ ）、粒子径が２０１〜５５６ｎｍであるものがＭＴ（Ｍｅｄｉｕｍ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｆｕｒｎａｃｅ Ｂｌａｃｋ）となっている。得られるシール部材１６、２５の耐摩耗性及びリップ追従性等を考慮すると、使用するカーボンブラックの粒子径は２６〜１００ｎｍが好ましい。使用するカーボンブラックの粒子径は、粒子同士で必ずしも同じである必要はなく、その要求性能に応じて、２６〜１００ｎｍの範囲で異なる粒子径のカーボンブラックを適宜混合して使用する事もできる。但し、２６ｎｍ未満や、１００ｎｍを越える粒子径のカーボンブラックは、それぞれの粒子径を有するものを単独で使用した場合に、得られるシール部材１６、２５で必要とする耐摩耗性及び追従性を確保する事が難しくなる。この為、２６ｎｍ未満や、１００ｎｍを越える粒子径のカーボンブラックを使用する場合には、これらをカーボンブラックの全重量に対し３０重量％以下に抑える必要がある。
【００２０】
アクリロニトリルブタジエンゴムに対するカーボンブラックの添加量に就いては、得られるシール部材１６、２５の硬さ、耐摩耗性、追従性等の観点から、粒子径が２６〜６０ｎｍであるカーボンブラックの場合に、ゴム１００重量部に対して３５重量部以上で８０重量部以下、粒子径が６１〜１００ｎｍであるカーボンブラックの場合に、ゴム１００重量部に対して４５重量部以上で１２０重量部以下とする事が好ましい。これに対して、カーボンブラックの添加量がこれらの下限未満である場合には、このカーボンブラックによる補強性が弱くなり、得られるシール部材１６、２５の耐摩耗性が不足する。逆に、上限を超えると、これら各シール部材１６、２５の硬さが高くなり過ぎて、伸びが低くなり、本来有するゴム弾性が低下してしまう。
【００２１】
又、カーボンブラックに、ケイ酸、ケイ酸塩、炭酸カルシウム等の補強剤を混合する事もできる。又、得られるシール部材１６、２５での耐摩耗性及び硬さを確保する観点から、全補強剤に対するカーボンブラックの割合を、３１重量％以上とする事が好ましい。又、上記ケイ酸類としては、天然の石英粉末・珪石粉末（ＳｉＯ２ ）、合成無水ケイ酸（ＳｉＯ２ ）、合成含水ケイ酸（ＳｉＯ２ ・ｎＨ２ Ｏ）等を使用できる。又、上記ケイ酸塩のうち、ケイ酸アルミニウム類として、カオリンクレー（Ａｌ２ Ｏ３ ・２ＳｉＯ２ ・２Ｈ２ Ｏ）、焼成クレー（Ａｌ２ Ｏ３ ・２ＳｉＯ２ ）、ロウ石（Ａｌ２ Ｏ３ ・４ＳｉＯ２ ・Ｈ２ Ｏ）、セリサイト（Ｋ２ Ｏ・３Ａｌ２ Ｏ３ ・６ＳｉＯ２ ・２Ｈ２ Ｏ）、マイカ（Ｋ２ Ｏ・３Ａｌ２ Ｏ３ ・６ＳｉＯ２ ・２Ｈ２ Ｏ）、ネフェリンシナイト（Ｎａ２ Ｏ・Ｋ２ Ｏ・Ａｌ２ Ｏ３ ・２ＳｉＯ２ ）、含水ケイ酸アルミ（Ａｌ２ Ｏ３ ・ｍＳｉＯ２ ・ｎＨ２ Ｏ）等を、ケイ酸マグネシウム類として、タルク（３ＭｇＯ・４ＳｉＯ２ ・Ｈ２ Ｏ）等を、ケイ酸カルシウム類として、ワラストナイト（ＣａＯ・ＳｉＯ２ ）等を、それぞれ使用できる。尚、ケイ酸アルミニウム類のカオリンクレーを使用する場合には、粒子の結晶度及び結晶表面の水酸基の活性度を考慮すると、一般的にハードクレーと呼ばれている粒径の細かいもの（２μｍ以下の粒径のものが多く含まれるもの）を使用する事が、補強剤による補強性をより大きくする面から好ましい。
【００２２】
又、上記シール部材１６、２５を構成する弾性材であるゴム組成物中には、成形の為の加硫剤（架橋剤）、加硫助剤、加硫促進助剤を配合する。このうち、加硫剤としては、粉末硫黄、硫黄華、沈降硫黄、高分散性硫黄の如き各種硫黄、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−ジチオービス（へキサヒドロ−２Ｈ−アゼピノン−２）、チウラムポリスルフィドの如き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−ジメチルへキサン、ベンゾイルパーオキサイドの如き過酸化物等を使用できる。このうち、分散性や取り扱いの容易さ、耐熱性の面からは、高分散性硫黄やモルホリンジスルフィドを、好ましく使用できる。
【００２３】
尚、硫黄系の加硫剤を用いる場合には、グアニジン系化合物、アルデヒドーアンモニア化合物、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前記加硫助剤として併用する必要がある。又、硫黄系の加硫剤のうち、高分散性硫黄を用いる場合には、テトラメチルチウラムジスルフィド等のチウラム系又は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のスルフェンアミド系と、２−メルカプトベンヅチアゾール等のチアゾール系とを併用する事が好ましい。
【００２４】
又、前記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、アミン類等を使用できる。又、上記加硫肋剤及び加硫促進助剤は２種以上を混合して使用しても良く、一般的に、これらは原料ゴム１００重量部に対して０．１〜１０重量部を配合する。
【００２５】
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、酸化亜鉛を用いると早期加硫を生じ易くなる。この為、このゴムを用いる場合には、好ましくは、過酸化亜鉛とステアリン酸とを供用する。この理由は、過酸化亜鉛は、加硫成形時には酸化亜鉛を生じるが、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する為、混練り加工時及び保管時に早期加硫を生じる事がないからである。
【００２６】
又、有機過酸化物系加硫剤を用いる場合には、架橋助剤（コエージェント）を併用する事もできる。架橋助剤しては、例えば、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、エチレングリコールジメクリレート、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−へ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−へ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−アクリロキシジェトキシフェニル）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を使用できる。又、これら架橋助剤の配合量は、一般的に、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。
【００２７】
更に、前記ゴム組成物には、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事ができる。このうちの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を使用できる。又、このうちのアミン・ケトン縮合生成物として、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−ナフチルーＰ−フェニレンジアミン、４，４´−ビスー（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使用できる。
【００２８】
又、上記ゴム組成物の熱分解を防止して耐熱性を向上させる為に、上記老化防止剤と共に２次老化防止剤を併用する事が、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使用できる。更に、日光又はオゾンの作用による亀裂を抑制させる為の日光亀裂防止剤として、融点が５５〜７０℃程度のワックス類をゴム１００重量部に対して０．５〜２重量部程度添加する事もできる。
【００２９】
又、上記ゴム組成物の成形加工性を向上させる必要がある場合には、加工助剤として前記可塑剤を適宜添加する。但し、成形加工性の面で特に支障がない場合は、この可塑剤は添加しなくても良い。この可塑剤を添加する場合、その添加量は、原料ゴム１００重量部に対して１〜１０重量部とする。これに対して、可塑剤を１０重量部を越えて添加すると、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１２ａ、１２ｂを構成する芯金１４、２４とシール部材１６、２５との接着性が極端に低下する。上記可塑剤としては、例えば、ジオクチルフタレート等のフタル酸ジエステル、アジペー卜系可塑剤、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、液状ゴム等を使用できる。又、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、液状ゴムを使用する事が好ましい。
【００３０】
又、前記摩擦改良剤として、融点が４０℃〜１４０℃のワックス（低融点油脂）を使用できる。具体的には、融点がこの範囲内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、ペヘンアミド、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を使用できる。特に、このうちのパラフィンワックス、ポリエチレンワックスを使用する事が好ましい。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重量部添加した場合には、前記各シール部材１６、２５の摩擦特性が向上する。これに対して、ワックス類の添加量が１重量部未満では十分な潤滑性が得られず、逆に、３０重量部を超えると十分な引張強度、伸び性能が得られず、ゴム弾性が低下するだけでなく、シール装置１２ａ、１２ｂを構成する芯金１４、２４とシール部材１６、２５との接着性が極端に低下する可能性がある。
【００３１】
又、前記摩擦改良剤として、例えば、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を使用する事もできる。特に、このうちのシリコーン系オイルを使用する事が好ましい。この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ゴムとの相溶性を高める為に、ポリジメチルシロキサンのメチル基の一部又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良い。この様な官能基を有する事により、この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若しくは吸着して、シール部材１６、２５の表面に一度にブルームする事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間に亙り維持する。この様な摩擦改良剤は、液状であり、少量でその効果を発現する為、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重量部添加する事により、潤滑性が向上する。但し、摩擦改良剤の添加量が１重量部未満では十分な潤滑性が得られず、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、逆にシール装置１２ａ、１２ｂを構成する芯金１４、２４とシール部材１６、２５との接着性が極端に低下する可能性がある。尚、この様な摩擦改良剤の粘度に就いては制限はなく、市販されている何れのものも使用できるが、２５℃に於ける動粘度が２〜１０，０００ｍｍ２ ／ｓの範囲のものを使用する事が、配合の容易さの面から好ましい。
【００３２】
尚、シール装置付車輪用転がり軸受ユニットを組み込んだ車両が、車軸と車輪用転がり軸受ユニットとの間を通電する為の構造を持たない場合には、走行中に発生する静電気が車両に残って、ラジオノイズを発生させる可能性がある。そこで、この様な不具合に対処すべく、シール装置１２ａ、１２ｂのシール部材１６、２５を導電化する事で、車軸と車輪用転がり軸受ユニットとの間を通電させる事もできる。この場合のシール部材１６、２５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１０５ Ω・ｃｍ以下とする事が、ラジオノイズの発生を十分に抑制する面から好ましい。
【００３３】
又、上記シール部材１６、２５を導電化する方法も制限されるものではないが、例えば、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用する事ができる。このうちの導電性粉末としては、例えば、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（被覆或は塗布）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を使用できる。又、上記導電性繊維としては、例えば、カーボン紙維、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成る繊維）、非導電性繊維に導電性コーティングを施したもの等を使用できる。又、上記導電性粉末としては、アセチレンブラックやケッチェンブラックの様に高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を使用する事が好ましい。この様な導電性カーボンブラックを使用した場合には、少量で優れた導電性を得られる。この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重量部とする事が好ましい。これに対して、カーボンブラックの添加量が１重量部未満では十分な導電性が得られず、ラジオノイズの抑制に関して満足できる結果を得られない。逆に、２０重量部を超えて添加すると、シール装置１２ａ、１２ｂの加工性が極端に低下して、製造作業が困難になるだけでなく、硬度が高くなり過ぎて伸び性が低くなり、アクリルニトリルブタジエンゴムが本来有するゴム弾性が低下する。
【００３４】
更に、前記ゴム組成物に、何れも従来から知られているカップリング剤、顔料、染料、離型剤等を添加する事もできる。
【００３５】
又、上記ゴム組成物の物性面に就いて述べると、このゴム組成物の硬度は、上述した各種添加剤の添加量等により影響を受けるが、車輪用転がり軸受ユニットに組み込むシール装置１２ａ、１２ｂとして適した密封性及び追従性を確保する為に、ＪＩＳ Ｋ ６３０１で規定されるスプリング硬さのＡスケールで、５０〜９０の範囲に規制する事が好ましい。これに対して、この硬さが５０未満の場合には、シール装置１２ａ、１２ｂの摩擦抵抗が大きくなると共に耐摩耗性が低下する。逆に、上記硬さが９０を超えると、硬度が高くなり過ぎて、ゴム弾性が低下する為、シール装置１２ａ、１２ｂの密封性及びシールリップ２１〜２３、２６〜２８の追従性が低下して、塵挨が多く存在したり、海水に曝される様な厳しい環境下で使用した場合に、転がり軸受の寿命が不足する。
【００３６】
又、原料となるゴムと補強剤等の添加剤とを用いてシール部材１６、２５を構成するゴム組成物を得る為の方法は特に限定されないが、例えば、これらゴムと添加剤とを、ゴム混練ロール、加圧ニーダ、バンバリーミキサ等の従来から知られているゴム用混練り装置を用いて均一に混練りする事により、上記ゴム組成物を得る事ができる。又、混練り条件は特に限定されないが、一般的には、３０〜８０℃の温度で、５〜６０分間混練りする事により、各種添加剤を十分に分散させる事ができる。
【００３７】
又、上記ゴム組成物を用いて上記シール装置１２ａ、１２ｂを造る為の方法も特に限定されない。未加硫のゴム組成物を成形金型の中で加圧しながら加熱する事ができれば良く、圧縮成形、トランスファー成形、射出成形等の従来から知られているゴム成形方法により上記シール装置１２ａ、１２ｂを製造する事ができる。例えば、圧縮成形によりこれら各シール装置１２ａ、１２ｂを造る場合には、成形金型の中に予め接着剤を塗布した芯金１４、２４を設置すると共に、この芯金１４、２４に、未加硫のシート状のゴム組成物を載置して、１２０〜２００℃で３０秒〜３０分程度加圧加硫する事で製造する事ができる。又、必要に応じて、１２０〜２００℃で１０分〜１０時間程度、架橋する事もできる。例えば、上記各シール装置１２ａ、１２ｂを、次の方法で作製する。先ず、冷間圧延鋼板をプレス成形により図２（又は図３）に示す形状に形成した芯金１４（又は２４）を洗浄した後、この芯金１４（又は２４）の一部でシール部材１６（又は２５）を添着する部分に接着剤を塗布した状態で、この芯金１４（又は２５）と未加硫のシート状のゴム組成物とを成形型のキャビティ内にセットする。次いで、圧力２．９４ＭＰａ（３０ｋｇｆ／ ｃｍ２）で加圧しつつ１８０℃で１０分間、加硫成形を行なう。又、車輪用転がり軸受ユニットの軸方向内端部に組み付けるシール装置１２ａを造る場合には、この様にして得られた芯金１４とシール部材１６とが結合されたものと、別途作成したスリンガ１５とを組み合わせる事で、シール装置１２ａとする。
【００３８】
上述の様に構成する本発明のシール装置及びシール装置付車輪用転がり軸受ユニットの場合には、シール装置１２ａ、１２ｂを構成するシール部材１６、２５の耐摩耗性、並びに相手面の動きに対する追従性の向上を図れる。この為、泥水や塵芥等の異物に曝される様な厳しい環境下で使用する場合でも、シール装置１２ａ、１２ｂの良好なシール性能を長期間に亙り維持できる。
【００３９】
【実施例】
次に、本発明の効果を確認する為に、本発明者が行なった実験に就いて説明する。尚、本発明が、以下に説明する実施例に限定されるものでない事は勿論である。
実験は、シール部材を構成するゴム組成物（弾性材）が、次の表１〜３に示す配合比でゴムと添加剤とを混合したものである、本発明に属する２０種類の試料（実施例１〜２０）と、同じく表４〜５に示す、本発明からは外れる１５種類の試料（比較例１〜１５）とを使用した。又、それぞれの試料のゴム組成物を用いて、前述の図２に示したシール装置１２ａを作製した。そして、これら各シール装置１２ａに就いて、シール性の良否を調べた。尚、表１〜５に示した数値は、それぞれ重量部を表している。
【００４０】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
【表５】
又、上記各表中に示した原料ゴムと添加剤とは、次に詳述する通りである。
・原料ゴムＡ：日本ゼオン製「Ｎｉｐｏｌ １０４２」（アクリロニトリル含有量３３．５％）
・原料ゴムＢ：ＪＳＲ製「２３５Ｓ」（アクリロニトリル含有量３６％）
・原料ゴムＣ：日本ゼオン製「Ｎｉｐｏｌ ＤＮ２０２」（アクリロニトリル含有量３１％）
・原料ゴムＤ：ＪＳＲ製「Ｎ２４０Ｓ」（アクリロニトリル含有量２６％）
・原料ゴムＥ：ＪＳＲ製「Ｎ２５０Ｓ」（アクリロニトリル含有量２０％）
・原料ゴムＦ：ＪＳＲ製「Ｎ２２０Ｓ」（アクリロニトリル含有量４１％）
・ステアリン酸：花王製「Ｌｕｎａｃ Ｓ−３５」
・亜鉛華：堺化学製「フランス法１号」
・加硫剤（硫黄）：鶴見化学製「ＳｕｌｆａｘＰＭＣ」
・活性剤：吉冨ファインケミカル製「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Ａ：大内新興化学製「ノクラックＣＤ」
・老化防止剤Ｂ：大内新興化学製「サンノック」（特殊ワックス）
・カーボンブラック（ＳＡＦ）：東海カーボン製「シースト９」
・カーボンブラック（ＩＳＡＦ）：東海カーボン製「シースト６」
・カーボンブラック（ＨＡＦ）：東海カーボン製「シースト３」
・カーボンブラック（ＦＥＦ）：東海カーボン製「シーストＳＯ」
・カーボンブラック（ＧＰＦ）：東海カーボン製「シーストＶ」
・カーボンブラック（ＳＲＦ）：東海カーボン製「シーストＳ」
・カーボンブラック（ＦＴ）：旭カーボン製「アサヒサーマル」
・カーボンブラック（ＭＴ）：Ｃａｎｃａｒｂ 製「Ｔｈｅｒｍａｘ Ｎ−９９０」
・クレー：土屋カオリン製「ＳＡＴＩＮＴＯＮＥ ＮＯ．５」
・含水シリカ：日本シリカ製「ニップシールＡＱ」
・カップリング剤：東芝シリコーン製「ＴＳＬ８３８０」
・加硫促進剤Ａ：大内新興化学製「ノクセラー ＴＴ−Ｐ」（ＴＭＴＤ）
・加硫促進剤Ｂ：大内新興化学製「ノクセラー ＴＥＴ−Ｇ」（ＴＥＴＤ）
・加硫促進剤Ｃ：川口化学製「アクセル ＣＺ−Ｇ（ＣＢＳ）」
【００４６】
又、実験は、上述した各試料（実施例１〜２０、比較例１〜１５）により作製したシール装置１２ａを、図４に示すシール回転試験機３３に装着し、同図に示す様に回転軸３４の中心まで泥水３５を注入する事で、このシール装置１２ａが泥水中に浸漬された状態を想定して、密封性を評価した。尚、上記シール回転試験機３３は、上記シール装置１２ａを、外輪相当部材に相当するハウジング５７の内周面と上記回転軸３４の外周面との間に組み付けた状態で、この回転軸３４を所定の回転速度で回転自在としている。又、上記シール装置１２ａを挟んで上記泥水３５と反対側に設けた漏電センサー５８により、このシール装置１２ａを通過した泥水３５を検知自在としている。
【００４７】
又、実験は、軸偏心量を０〜０．７０ｍｍＴＩＲの範囲で変化させて、密封性を評価した。試験条件は、以下の通りである。
回転軸３４の回転速度：１０００ｍｉｎ−１ （ｒ．ｐ．ｍ．）
運転時間：５０時間
軸偏心量：０．００ｍｍＴＩＲ、０．０５ｍｍＴＩＲ、０．１０ｍｍＴＩＲ、０・１５ｍｍＴＩＲ、０．２０ｍｍＴＩＲ、０．２５ｍｍＴＩＲ、０．３０ｍｍＴＩＲ、０．３５ｍｍＴＩＲ、０．４０ｍｍＴＩＲ、０．４５ｍｍＴＩＲ、０．５０ｍｍＴＩＲ、０．５５ｍｍＴＩＲ、０．６０ｍｍＴＩＲ、０．６５ｍｍＴＩＲ、０．７０ｍｍＴＩＲ
泥水３５の組成：ＪＩＳ ８種ダスト ２０％
使用グリース：ウレア石鹸、鉱油
グリース塗布量：外側シールリップ２１と中間シールリップ２２との間に０．２３ｇ、中間シールリップ２２と内側シールリップ２３との間に０．０７ｇ
【００４８】
上述の様な条件で行なった密封性試験の結果を、次の表６に示している。又、この密封性試験は、実験終了後に、シール装置１２ａのシール部材１６に塗布したグリース（本実験では、上記外側シールリップ２１と中間シールリップ２２とスリンガ１５とにより囲まれた環状の空間Ｘ）中に含まれる水分量により密封性を評価した。尚、上記表６中、「○」は、水分量が１％以下であった良好な場合を、「△」は、水分量が２〜５％であったやや良好な場合を、「×」は、水分量が５％を超えた不良な場合を、それぞれ表している。
【００４９】
【表６】
表６で示した実験結果から明らかな様に、実施例１〜２０の場合には、比較例１〜１５の場合に対し、全体的に良好なシール性能を得られた。即ち、シール装置１２ａを構成するシール部材１６が、アクリロニトリルブタジエンゴムに、カーボンブラックで粒子径が２６〜１００ｎｍの範囲であるものを単独で含有したものである実施例１〜１４、１６〜１８と、本発明の範囲から外れた粒径を有するカーボンブラックを全カーボンブラックの３０重量％以下含んで成る実施例１５と、粒子径が２６〜１００ｎｍのカーボンブラックと、クレー又は含水シリカとを含んで成る実施例１９、２０とは、それぞれ全体的に優れたシール性能を得られた。
【００５１】
又、導電剤としてケッチェンブラックを５部ずつ、実施例１〜２０と比較例１〜１５とのゴム組成物に添加して、実施例１´〜２０´と、比較例１´〜１５´とを作製した。そして、これら実施例１´〜２０´と比較例１´〜１５´とを用いて上述のシール回転試験機３３を用いた密封性試験を行ったところ、シール部材１６が非導電性である実施例１〜２０と比較例１〜１５との実験結果と同様の傾向を得られた。即ち、アクリロニトリルブタジエンゴムに粒子径が２６〜１００ｎｍのカーボンブラックを含有して成るシール部材を用いたシール装置によれば、このアクリロニトリルブタジエンゴムにケッチェンブラックを添加したものでも、優れたシール性能を得られた。
【００５２】
尚、上述した実験では、実施例として、図２に示したシール装置１２ａの構造としたものを用いた場合に就いて説明したが、本発明者が前述の図３に示したシール装置１２ｂの構造のもので同様の試験を行なったところ、上述した実施例の場合と同様の結果が得られた。即ち、図３に示したシール装置１２ｂに就いても、上述の様な密封性試験を行なったところ、アクリロニトリルブタジエンゴムに粒子径が２６〜１００ｎｍのカーボンブラックを含有して成るシール部材を用いたシール装置の場合には、優れたシール性能を得られた。
【００５３】
又、本発明は、前述の図２〜３に示した第１〜２例のシール装置１２ａ、１２ｂに限らず、以下の図５〜１３に示す第３〜１１例の各シール装置１２ｃ〜１２ｋにも適用可能である。但し、本発明がこれらのシール装置に限定されるものでない事は、勿論である。
【００５４】
先ず、図５に示した第３例のシール装置１２ｃは、前述の図２に示した第１例のシール装置１２ａとほぼ同様の構造を有する組み合わせシールリングである。但し、図５に示した第３例のシール装置１２ｃの場合には、スリンガ１５ａを構成する外側円輪部２０ａの外径側半部を、径方向外方に向かう程軸方向に関して芯金１４に近づく方向に傾斜する傾斜部３６としている。そして、シール部材１６を構成する外側シールリップ２１の先端縁を摺接させる部分である、上記傾斜部３６の内側面３７を、上記シール装置１２ｃを取り付ける車輪用転がり軸受ユニットの内輪相当部材が外輪相対部材に対し傾斜する場合での傾斜中心を中心とする半径Ｒの球面、又はこの半径Ｒの仮想球面に接する円すい凹面としている。これにより、上記車輪用転がり軸受ユニットに荷重が作用する等して、上記芯金１４を内嵌支持する外輪相当部材と上記スリンガ１５ａを外嵌支持する内輪相当部材との中心軸同士が（上記半径Ｒの中心点を交点として）互いに傾いた場合でも、上記傾斜部３６の内側面３７に対する上記外側シールリップ２１の締め代（接触圧）の変化を抑えられる様にしている。
【００５５】
上述の様に構成する第３例のシール装置１２ｃの場合には、自動車用ハブユニットの使用時に上記外輪相当部材と上記内輪相当部材との中心軸同士が互いに傾いた状態でも、上記外側シールリップ２１の締め代が低下するのを抑えられ、当該部分で漏水が生じるのを有効に防止できる。この為、上記外輪相当部材と上記内輪相当部材との中心軸同士が互いに一致している状態（傾き未発生の状態）での、上記外側シールリップ２１の締め代を小さく設定できる。従って、上記シール装置１２ｃによる密封性の向上、並びに、上記外側シールリップ２１と上記スリンガ１５ａとの摺接部での摩擦抵抗の低減に基づく低トルク化を図れる。
【００５６】
次に、図６に示した第４例のシール装置１２ｄも、図２に示した第１例のシール装置１２ａと同様、組み合わせシールリングである。但し、図２に示した第１例のシール装置１２ａが芯金１４にのみシール部材１６を固定していたのに対し、図６に示した第４例のシール装置１２ｄは、芯金１４とスリンガ１５との双方に、それぞれ１個ずつ、シール部材３８ａ、３８ｂを固定している。そして、これら各シール部材３８ａ、３８ｂに設けたシールリップ３９ａ〜３９ｃを、それぞれこれら各シール部材３８ａ、３８ｂと相対回転する、上記芯金１４又は上記スリンガ１５の表面に摺接させている。
【００５７】
次に、図７に示した第５例のシール装置１２ｅは、芯金１４ａを構成する内側円輪部１８ａの径方向中間部に、径方向内方に向かう程軸方向に関してスリンガ１５に近づく方向に傾斜する傾斜部４０を設けている。そして、このスリンガ１５に固定したシール部材３８ｂを構成する一方のシールリップ３９ｂの先端部を摺接させる部分である、上記傾斜部４０の内側面４１を、上記シール装置１２ｅを取り付ける車輪用転がり軸受ユニットの内輪相当部材が外輪相対部材に対し傾斜する場合での傾斜中心を中心とする半径Ｒの球面、又はこの半径Ｒの仮想球面に接する円すい凸面としている。これにより、前述の図５に示した第３例のシール装置１２ｃの場合と同様、上記芯金１４ａを内嵌支持する外輪相当部材と上記スリンガ１５を外嵌支持する内輪相当部材との中心軸同士が（上記半径Ｒの中心点を交点として）互いに傾いた場合でも、上記傾斜部４０の内側面４１に対する上記シールリップ３９ｂの締め代の変化を抑えられる様にしている。その他の構成及び作用は、上述の図６に示した第４例のシール装置１２ｄと同様である。
【００５８】
次に、図８に示した第６例のシール装置１２ｆは、芯金１４に固定したシール部材３８ｃの一部の面４２ａと、スリンガ１５に固定したシール部材３８ｄの一部の面４２ｂとを、互いに全周に亙って近接対向させている。又、これら両面４２ａ、４２ｂの中間部に凹溝を、それぞれ全周に亙って形成する事により、これら両面４２ａ、４２ｂ同士の間にラビリンス隙間４３を設けている。そして、この様なラビリンス隙間４３を設ける事により、上記シール装置１２ｆによる密封性を強化している。本例の場合、このラビリンス隙間４３を構成する、互いに近接対向させた上記両面４２ａ、４２ｂをそれぞれ、上記シール装置１２ｆを取り付ける車輪用転がり軸受ユニットの内輪相当部材が外輪相対部材に対し傾斜する場合での傾斜中心を中心とする半径Ｒの球面、又はこの半径Ｒの仮想球面に接する円すい面としている。これにより、車輪用転がり軸受ユニットの荷重が作用する等して、上記芯金１４を内嵌支持する外輪相当部材と上記スリンガ１５を外嵌支持する内輪相当部材との中心軸同士が（上記半径Ｒの中心点を交点として）互いに傾いた場合でも、上記両面４２ａ、４２ｂ同士が接触しない様に（上記ラビリンス隙間４３が消失しない様に）している。又、本例のシール装置１２ｆの場合、上記芯金１４又は上記スリンガ１５に対する、各シールリップ３９ａ〜３９ｃの締め代を小さくしても、上記ラビリンス隙間４３の存在に基づき、密封性を十分に確保できる。この為、上記各シールリップ３９ａ〜３９ｃと上記芯金１４及びスリンガ１５との摺接部での摩擦抵抗の低減に基づく低トルク化を図れる。その他の構成及び作用は、前述の図６に示した第４例の場合と同様である。
【００５９】
次に、図９〜１０に示した第７〜８例のシール装置１２ｇ、１２ｈはそれぞれ、前述の図３に示した第２例のシール装置１２ｂとほぼ同様の構造を有する。但し、図９〜１０に示した第７〜８例のシール装置１２ｇ、１２ｈの場合、ハブ４ａ、４ｂの表面のうち、少なくとも一方のサイドシールリップ２６（２７）を摺接させる被摺接面４４ａ（４４ｂ）を、上記各シール装置１２ｇ、１２ｈを取り付ける車輪用転がり軸受ユニットのハブ４ａ、４ｂが外輪１に対し傾斜する場合での傾斜中心を中心とする半径Ｒ１ （Ｒ２ ）の球面、又はこの半径Ｒ１ （Ｒ２ ）の仮想球面に接する円すい凹面としている。これにより、前述の図５に示した第３例のシール装置１２ｃの場合と同様、上記各シール装置１２ｇ、１２ｈの芯金２４を内嵌支持する外輪１と上記ハブ４ａ、４ｂとの中心軸同士が（上記半径Ｒ１ 、Ｒ２ の中心点を交点として）互いに傾いた場合でも、上記被摺接面４４ａ（４４ｂ）に対する上記サイドシールリップ２６（２７）の締め代の変化を抑えられる様にしている。
【００６０】
次に、図１１に示した第９例のシール装置１２ｉは、１対のシールリング４５、４６を組み合わせて成る。これら各シールリング４５、４６はそれぞれ、略円輪状の芯金４７、４８にシール部材４９、５０を固定して成る。車輪用転がり軸受ユニットへの組み付け時には、一方（図１１の左方）のシールリング４５の外周縁部（図１１の上端縁部）を外輪相当部材の内周面に形成した係止溝に、他方（図１１の右方）のシールリング４６の内周縁部（図１１の下端縁部）を内輪相当部材の外周面に形成した係止溝に、それぞれ係止する。これと共に、上記一方のシールリング４５のシール部材４９を構成するラジアルシールリップ５１を上記内輪相当部材の外周面に、同じくサイドシールリップ５２を上記他方のシールリング４６の芯金４８の側面に、この他方のシールリング４６のシール部材５０を構成するラジアルシールリップ５３を上記外輪相当部材の内周面に、それぞれ摺接させる。
【００６１】
次に、図１２に示した第１０例のシール装置１２ｊは、一方のシールリング４５を構成するサイドシールリップ５２を摺接させる部分である、他方（図１２の右方）のシールリング４６ａの芯金４８ａの側面に設けた被摺接面５４を、上記シール装置１２ｊを取り付ける車輪用転がり軸受ユニットの内輪相当部材が外輪相対部材に対し傾斜する場合での傾斜中心を中心とする半径Ｒの球面、又はこの半径Ｒの仮想球面に接する円すい凹面としている。これにより、前述の図５に示した第３例のシール装置１２ｃの場合と同様、上記一方のシールリング４５を内嵌支持する外輪相当部材と上記他方のシールリング４６ａを外嵌支持する内輪相当部材との中心軸同士が（上記半径Ｒの中心点を交点として）互いに傾いた場合でも、上記被摺接面５４に対する上記サイドシールリップ５２の締め代の変化を抑えられる様にしている。その他の構成及び作用は、上述の図１１に示した第９例のシール装置１２ｉと同様である。
【００６２】
次に、図１３に示した第１１例のシール装置１２ｋは、一方（図３５の左方）のシールリング４５ａの一部の面５５ａと、他方（図３５の右方）のシールリング４６の一部の面５５ｂとを、互いに全周に亙って近接対向させる事により、これら両面５５ａ、５５ｂ同士の間にラビリンス隙間５６を設けている。そして、この様なラビリンス隙間５６を設ける事により、上記シール装置１２ｋによる密封性を強化している。本例の場合も、上記ラビリンス隙間５６を構成する、互いに近接対向させた上記両面５５ａ、５５ｂをそれぞれ、上記シール装置１２ｋを取り付ける車輪用転がり軸受ユニットの内輪相当部材が外輪相当部材に対し傾斜する場合での傾斜中心を中心とする半径Ｒの球面、又はこの半径Ｒの仮想球面に接する円すい面としている。これにより、上記一方のシールリング４５ａを内嵌支持する外輪相当部材と上記他方のシールリング４６を外嵌支持する内輪相当部材との中心軸同士が（上記半径Ｒの中心点を交点として）互いに傾いた場合でも、上記両面５５ａ、５５ｂ同士が接触しない様に（上記ラビリンス隙間５６が消失しない様に）している。又、本例のシール装置１２ｋの場合も、相手面に対する各シールリップ５１〜５３の締め代を小さくしても、上記ラビリンス隙間５６の存在に基づき、密封性を十分に確保できる。この為、上記各シールリップ５１〜５３と相手面との摺接部での摩擦抵抗の低減に基づく低トルク化を図れる。その他の構成及び作用は、前述の図１１に示した第９例の場合と同様である。
【００６３】
尚、本発明は、車輪用転がり軸受ユニットの基本構造が、前述の図１に示した様な内輪回転の構造であるものに限らず、外輪回転の構造にも適用する事ができる。更には、上記図１に示す様な、ハブ４に直接内輪軌道９を形成した、所謂第３世代のハブユニットに限らず、図１４に示す様な、所謂第１世代のハブユニット、或は図１５〜１７に示す様な第２世代のハブユニットにも適用できる。更には、転動体として玉を使用した構造に限らず、図１８に示す様な、転動体に円すいころを用いたハブユニットにも適用できる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明のシール装置及びシール装置付車輪用転がり軸受ユニットは、以上に述べた様に構成され作用するので、泥水や塵芥等の異物に曝される様な厳しい環境下で使用する場合でも、シール装置の良好なシール性能を長期間に亙り維持できる。この為、シール装置を組み込んだ、自動車用ハブユニット等の車輪用転がり軸受ユニットの長寿命化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の対象となるシール装置付車輪用転がり軸受ユニットの第１例を示す断面図。
【図２】図１の右端部に組み込んだ第１例のシール装置を取り出して示す部分拡大断面図。
【図３】図１の中間部に組み込んだ第２例のシール装置を取り出して示す部分拡大断面図。
【図４】シール回転試験機を示す断面図。
【図５】本発明を適用可能なシール装置の第３例を示す部分断面図。
【図６】同第４例を示す部分断面図。
【図７】同第５例を示す部分断面図。
【図８】同第６例を示す部分断面図。
【図９】同第７例を示す部分断面図。
【図１０】同第８例を示す部分断面図。
【図１１】同第９例を示す部分断面図。
【図１２】同第１０例を示す部分断面図。
【図１３】同第１１例を示す部分断面図。
【図１４】本発明の対象となるシール装置付車輪用転がり軸受ユニットの第２例を示す断面図。
【図１５】同第３例を示す断面図。
【図１６】同第４例を示す断面図。
【図１７】同第５例を示す断面図。
【図１８】同第６例を示す断面図。
【符号の説明】
１ 外輪
２ 取付部
３、３ａ 内輪相当部材
４、４ａ、４ｂ ハブ
５ 内輪
６ スプライン孔
７ 取付フランジ
８ 外輪軌道
９ 内輪軌道
１０ 転動体
１１ 保持器
１２ａ〜１２ｋ シール装置
１３ 空間
１４、１４ａ 芯金
１５、１５ａ スリンガ
１６ シール部材
１７ 外径側円筒部
１８、１８ａ 内側円輪部
１９ 内径側円筒部
２０、２０ａ 外側円輪部
２１ 外側シールリップ
２２ 中間シールリップ
２３ 内側シールリップ
２４ 芯金
２５ シール部材
２６ 外径側サイドシールリップ
２７ 内径側サイドシールリップ
２８ ラジアルシールリップ
２９ 円筒部
３０ 支持板部
３１ 大径部
３２ 傾斜部
３３ シール回転試験機
３４ 回転軸
３５ 泥水
３６ 傾斜部
３７ 内側面
３８ａ〜３８ｃ シール部材
３９ａ〜３９ｃ シールリップ
４０ 傾斜部
４１ 内側面
４２ａ、４２ｂ 一部の面
４３ ラビリンス隙間
４４ａ、４４ｂ 被摺接面
４５、４５ａ シールリング
４６、４６ａ シールリング
４７ 芯金
４８、４８ａ 芯金
４９ シール部材
５０ シール部材
５１ ラジアルシールリップ
５２ サイドシールリップ
５３ ラジアルシールリップ
５４ 被摺接面
５５ａ、５５ｂ 一部の面
５６ ラビリンス隙間
５７ ハウジング
５８ 漏電センサ
Claims (2)
- 弾性材製のシール部材を含んで全体を円環状に構成し、このシール部材の先端縁を相手面に全周に亙って摺接させた状態で使用するシール装置に於いて、このシール部材を構成する弾性材が、アクリロニトリルブタジエンゴムに、粒子径が２６〜１００ｎｍであるカーボンブラックを含有したものである事を特徴とするシール装置。
- 内周面に外輪軌道を有する外輪相当部材と、外周面に内輪軌道を有する内輪相当部材と、これら外輪軌道と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、上記外輪相当部材の内周面と上記内輪相当部材の外周面との間に存在して上記各転動体を設置した空間の端部開口を塞ぐシール装置とを備え、上記外輪相当部材と上記内輪相当部材とのうちの一方の部材を懸架装置に支持すると共に、他方の部材に車輪を支持固定する状態で使用するシール装置付車輪用転がり軸受ユニットに於いて、上記シール装置が請求項１に記載したシール装置である事を特徴とするシール装置付車輪用転がり軸受ユニット。
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| JP2002251170A JP2004092684A (ja) | 2002-08-29 | 2002-08-29 | シール装置及びシール装置付車輪用転がり軸受ユニット |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2002251170A JP2004092684A (ja) | 2002-08-29 | 2002-08-29 | シール装置及びシール装置付車輪用転がり軸受ユニット |
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|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
2002
- 2002-08-29 JP JP2002251170A patent/JP2004092684A/ja active Pending
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