JP2004353709A

JP2004353709A - Rolling bearing unit for supporting wheel

Info

Publication number: JP2004353709A
Application number: JP2003149676A
Authority: JP
Inventors: Takahiko Uchiyama; 貴彦内山; Keisuke Yokoyama; 景介横山
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2003-05-27
Filing date: 2003-05-27
Publication date: 2004-12-16

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a rolling bearing for supporting wheels having high durability and preventing the generation of noise in an audio by achieving both of the securement of sealability and the inhibition of radio noise in a higher order. <P>SOLUTION: Both end opening parts of a space 14 provided with rolling elements 11, 11 are sealed by seal devices 13a, 13b between an inner peripheral face of an outer ring 2a and an outer peripheral face of a hub 4a. An elastic material composing seal members 19, 28 of the seal devices 13a, 13b is a vulcanizable conductive rubber material composition prepared by blending conductive carbon black and a needle conductive filler material having a diameter of 0.2-1.0 μm into acrylonitrile butadiene rubber. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、自動車の懸架装置に対して車輪を回転自在に支持する為の車輪支持用転がり軸受ユニットのうち、内部に封入したグリースの漏洩を防止すると共に、外部に存在する、塵挨、水、泥水等異物が内部に侵入するのを防止する為のシールリングを導電性ゴム製とし、このシールリングを介して静止輪と回転輪とを電気的に導通させて、車体側への帯電を防止する車輪支持用転がり軸受ユニットの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の車輪を懸架装置に支持する為に、例えば図１〜２に示す様な車輪支持用転がり軸受ユニットを使用する。このうちの図１に示した車輪支持用転がり軸受ユニット１は、独立式の懸架装置に支持する駆動輪（ＦＦ車の前輪、ＦＲ車及びＲＲ車の後輪、４ＷＤ車の全輪）用の車輪支持用転がり軸受ユニットの１例を示している。炭素鋼（Ｓ５３ＣＧ）に高周波焼き入れ処理を施す事により造られた外輪２は、外周面に形成した外向フランジ状の取付部３により、ナックル等の懸架装置の構成部材に支持固定されて、使用時にも回転しない。
【０００３】
この様な静止輪である外輪２の内径側には、回転輪となるハブ４を、この外輪２と同心に設け、使用時にこのハブ４が回転する様にしている。このハブ４は、炭素鋼（Ｓ５３ＣＧ）に高周波焼き入れ処理を施す事により造られたハブ本体５と、軸受鋼（ＳＵＪ２）に焼き入れ処理を施す事により造られた内輪６とから成る。このうちのハブ本体５の中心部にはスプライン孔７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１〜２の左端）部外周面には外向フランジ状の取付フランジ８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７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８には車輪を固定する。
【０００４】
又、上記外輪２の内周面に複列の外輪軌道９、９を、上記ハブ本体５の中間部外周面と上記内輪６の外周面とに内輪軌道１０、１０を、それぞれ形成している。そして、これら各外輪軌道９、９と内輪軌道１０、１０との間に転動体１１、１１を、それぞれ複数個ずつ設けて、上記外輪２の内側でのハブ４の回転を自在としている。尚、上記各転動体１１、１１は、それぞれ保持器１２、１２により、転動自在に保持している。又、図示の例では転動体１１、１１として玉を使用しているが、重量が嵩む車両用の軸受の場合には、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２の内端部内周面と上記内輪６の内端部外周面との間、並びに、この外輪２の外端部内周面と上記ハブ本体５の中間部外周面との間に、それぞれシール装置１３ａ、１３ｂを設け、上記外輪２の内周面と上記ハブ４の外周面との間で、上記各転動体１１、１１を設置した空間１４の両端開口を塞いでいる。
【０００５】
次に、図２に示した車輪支持用転がり軸受ユニット１ａは、独立式の懸架装置に支持する従動輪（ＦＦ車の後輪、ＦＲ車及びＲＲ車の前輪）用の車輪支持用転がり軸受ユニットの１例を示している。この図２に示した車輪支持用転がり軸受ユニット１ａは、従動輪用である事に伴い、ハブ本体５ａの中心部にスプライン孔を設けていない。又、このハブ本体５ａの内端部に設けた円筒部１５の先端部を径方向外方に塑性変形させてかしめ部１６を形成し、このかしめ部１６により上記ハブ本体５ａと共にハブ４ａを構成する内輪６を抑え付けている。又、この図２に示した従動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニット１ａの場合も、前述の図１に示した駆動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニット１の場合と同様、各転動体１１、１１を設置した空間１４の両端開口部を、シール装置１３ａ、１３ｂにより密封している。尚、上記ハブ本体５ａは、Ｓ５３ＣＧに高周波焼き入れ処理を施す事により造ると共に、上記内輪６を、ＳＵＪ２に焼き入れ処理を施す事により造っている。
【０００６】
前述した駆動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニット１にしても、上述した従動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニット１ａにしても、各転動体１１、１１を設置した空間１４の両端開口部を密封するシール装置１３ａ、１３ｂは、図３〜４に示す様に構成している。これら両シール装置１３ａ、１３ｂのうち、上記空間１４の内端開口部を塞ぐシール装置１３ａは、図３に示す様に、芯金１７と、スリンガ１８と、シール部材１９とから成る。このうちの芯金１７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１７は、外輪１、１ａ（図１〜２）の内端部内周面に内嵌固定自在な外径側円筒部２０と、この外径側円筒部２０の軸方向端縁（図３の左端縁）から直径方向内方に折れ曲がった内側円輪部２１とを備えた、断面略Ｌ字形で全体を円環状としている。
【０００７】
又、上記スリンガ１８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１８は、ハブ４、４ａの内端部に外嵌固定した内輪６（図１〜２）の内端部外周面に外嵌固定自在な内径側円筒部２２と、この内径側円筒部２２の軸方向端縁（図３の右端縁）から直径方向外方に折れ曲がった外側円輪部２３とを備えた、断面Ｌ字形で全体を円環状としている。
【０００８】
又、上記シール部材１９は、ゴム、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２４、２５、２６を備え、上記芯金１７にその基端部を結合固定している。そして、最も外側に位置する外側シールリップ２４の先端縁を上記スリンガ１８を構成する外側円輪部２３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２５及び内側シールリップ２６の先端縁を、上記スリンガ１８を構成する内径側円筒部２２の外周面に摺接させる事により、内部からのグリースの漏洩を防止すると共に、外部からの塵挨、水、泥水等の軸受内部への侵入を防止する。
【０００９】
一方、図４に示したシール装置１３ｂは、それぞれが円環状に形成された芯金２７とシール部材２８とから成る。このうちの芯金２７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２７は、前記外輪２、２ａ（図１〜２）の外端部内周面に内嵌固定自在な円筒部３２と、この円筒部３２の外端縁（図４の左端縁）から直径方向内方に折れ曲がった支持板部３３とを備える。このうちの円筒部３２は、内端寄り（図４の右寄り）の大径部３４と、この大径部３４と上記支持板部３３とを連続させる、この支持板部３３に近付く程外径が小さくなる方向に傾斜した傾斜部３５とから成る。又、上記大径部３４の自由状態での外径は、上記外輪２、２ａの外端開口部の内径よりも僅かに大きくしている。従って上記大径部３４は、この外輪２、２ａの外端開口部に、締まり嵌めで内嵌固定自在である。又、上記支持板部３３は、略Ｓ字形の断面形状を有し、直径方向内方（図４の下方）に向かう程空間１４内に設置した転動体１１に近づく方向（図４の右方向）に傾斜している。
【００１０】
一方、上記芯金２７と共に上記シール装置１３ｂを構成するシール部材２８は、ゴム、エラストマー等の弾性材により造り、上記芯金２７に対し、モールド成形、接着等により接合固定している。この様なシール部材２８の外周縁部は上記芯金２７の傾斜部３５の外周面を覆っている。この様に傾斜部３５の外周面を覆っている、上記シール部材２８の一部の自由状態での外径は、上記外輪２、２ａの外端開口部の内径よりも少し大きくしている。従って、上記大径部３４をこの外端開口部に内嵌固定した状態では、上記シール部材２８の一部で傾斜部３５の外周面を覆っている部分が、この傾斜部３５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。
【００１１】
更に、上記シール部材２８の基部３６は、上記支持板部３３の外側面（図４の左側面）を、全周に亙り完全に覆っている。そして、この基部３６の外側面及び内周縁に、外径側、内径側、２本のサイドシールリップ２９、３０と、１本のラジアルシールリップ３１とを形成している。このうちの２本のサイドシールリップ２９、３０を、先端縁（図４の左端縁）に向かう程直径方向外方（図４の上方）に向かう方向に傾斜させる事により、空間１４内への異物進入防止機能を確保している。又、上記ラジアルシールリップ３１を、先端縁（図４の右下縁）に向かう程上記空間１４の内側（図４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。
【００１２】
図１に例示した駆動輪用ハブユニット１の場合は、使用時にハブ本体５のスプライン孔７内に、等速ジョイントに付属のスプライン軸が挿入され更に結合される。従って、上記ハブ本体５と車体とは、上記等速ジョイント及び駆動軸を介して電気的に導通され、絶縁材であるゴム製のタイヤを含んで構成された車輪を支持したハブ４が著しく帯電する事はない。これに対して、図２に示した様な従動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニット１ａの場合には、車輪を固定したハブ４ａと懸架装置側に固定する外輪２ａとが、転動体１１、１１を介してのみ接触している。車両の走行に伴う、上記ハブ４ａの回転時には、これら各転動体１１、１１の転動面と各外輪軌道９、９及び各内輪軌道１０、１０との転がり接触部には油膜が形成されて、これら各転がり接触部は半絶縁状態となる。
【００１３】
上述の様に、車輪を固定するハブ４ａと車体との間に通電する機構がない、従動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニット１ａの場合、自動車の走行に伴ってタイヤ部分で発生した静電気が、車輪とハブ４ａに帯電し易い。そして、この帯電量が多くなると、このハブ４ａと外輪２ａとの間で放電が発生し、ラジオ等のオーディオ機器を使用していた場合には、ラジオノイズと呼ばれる騒音を発生させる可能性がある。
【００１４】
この様な、静電気に基づく騒音の発生を防止する為に従来から、例えば特許文献１に記載されている様に、車輪支持用転がり軸受ユニットに組み込むシール装置のシール部材を導電化し、車輪と車体との間の通電を図る事が考えられている。上記特許文献１に記載された、ラジオノイズの発生防止機能を備えた車輪支持用転がり軸受ユニットの場合、シール装置のシール部材として、ニトリルゴムに、導電性のカーボンブラックと適宜の添加材とを配合したものを使用している。この構成により、ハブと外輪との間の導電性を確保し、このハブに放電に結び付く程の静電気が帯電する事を防止して、上記ラジオノイズの発生防止を図っている。
【００１５】
又、特許文献２には、車輪支持用転がり軸受ユニットに組み込むシール装置のシール部材として、カルボキシル化アクリルニトリルブタジエンゴムに、カーボンブラックを配合したものを使用する技術が記載されている。但し、上記特許文献２に記載された構造は、図１に示した様な、駆動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニットを含め、ハブと外輪との間の導電性を確保する必要のない車輪支持用転がり軸受ユニットも対象としている。即ち、上記特許文献２に記載された発明は、ラジオノイズの防止を意図しているものではない。
【００１６】
【特許文献１】
特開２００１−２２１２４３号公報
【特許文献２】
特開２００２−３７２０６２号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
周知の様に、自動車の車輪支持用転がり軸受ユニットは、屋外で使用され、時には多量の塵挨に曝され、更に雨水や洗車時にホースから勢い良く吹き付けられる洗浄水がかかる状況や、最悪の場合には泥水に浸漬した状況で使用される。特許文献１に記載されている様に、一般的な導電性のカーボンブラックを配合したニトリルゴム材料組成物をシール部材として用いたシール装置は、比較的優れた導電性を有する為、水がかかりにくく、塵埃も少ない、清浄な環境下では、グリース潤滑下でも十分なシール性能を発揮できる。
【００１８】
これに対して、上記特許文献１に記載された構造の場合、近年に於ける車輪支持用転がり軸受ユニットの長寿命化や、自動車の燃費向上の為の車輪支持用転がり軸受ユニットの低トルク化の要求の下では、必ずしも十分なシール性能を維持できない可能性がある。即ち、導電性のカーボンブラックを配合したニトリルゴム材料組成物で形成したシール装置は、シールリップの先端縁の相手面に対する追従性が必ずしも良好とは言えない為、上述の様な劣悪な環境の下では、必ずしも十分な密封性を確保できない。そして、上記追従性の不足により上記先端縁と相手面との摺接部の密封性が不足し、この部分に存在するグリース中に、塵挨や水分等の異物が混入すると、このグリースが軟化或は乳化する。そして、上記摺接部にグリースの膜が形成されない、所謂グリース切れを生じて、上記シールリップの先端縁が異常摩耗し、当該シールリップによる密封性が更に低下する。
【００１９】
この密封性低下に伴って、転動体を設置した空間内に外部から塵挨や水分等の異物が侵入し、この異物がこの空間内に封入したグリース中に混入すると、この空間内のグリースもが軟化或は乳化する。そして、各転動体の転動面と各外輪軌道及び各内輪軌道との転がり接触部にグリースの膜が形成されないグリース切れを生じて、これら各転がり接触部を構成する各面の転がり疲れ寿命を著しく低下させる。この結果、上記車輪支持用転がり軸受ユニットの性能を長期間に亙り十分に維持する事が困難になる（耐久性が低下する）。
【００２０】
上述の様な原因での耐久性低下を防止すべく、シール装置の密封性を向上させる為に、シールリップの締め代を増加させる（弾性変形量を増加させる）事が考えられる。但し、この締め代を増加させると、上記シールリップの先端縁と相手面との接触面圧が高くなってこれら先端縁と相手面との摺動部での摩擦抵抗が増大し、車輪支持用転がり軸受ユニットのハブの回転抵抗（回転トルク）が上昇する為、この車輪支持用転がり軸受ユニットを搭載した車両の性能維持の面からは不利になる。しかも、上記シールリップの先端縁の摩耗が進み、かえって密封性を低下させる可能性がある。更には、上記摺動部で発生する摩擦熱が多くなり、この摩擦熱による温度上昇によるグリース劣化を招き、上記車輪支持用転がり軸受ユニットの寿命を低下させる可能性もある。
【００２１】
特許文献２には、シールリングを構成する弾性材であるゴム組成物として、アクリロニトリルブタジエンゴムにカーボンブラックを配合して成る、加硫可能なゴム材料組成物を使用する事で、厳しい環境下でもシール性能の維持を図れる、車輪支持用転がり軸受ユニットに関する発明が記載されている。但し、この様な特許文献２に記載された発明は、前述した様に、上記弾性材にラジオノイズ防止の為の導電性を付与する事までも考慮してはおらず、このラジオノイズ防止の面からは、必ずしも十分な性能を得られない。
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、この様な事情に鑑みて発明したものである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、静止側周面に静止側軌道面を有し、使用状態で懸架装置に支持固定される静止輪と、回転側周面に回転側軌道面を有し、使用状態で車輪を支持固定する回転輪と、この回転側軌道面と上記静止側軌道面との間に設けられた複数個の転動体と、上記静止側周面の端部と上記回転側周面の端部との間に設けられたシールリングとを備える。
そして、上記静止輪と上記回転輪とが、このシールリングを介して電気的に導通している。
特に、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットに於いては、上記シールリングを構成する弾性材であるゴム組成物が、アクリロニトリルブタジエンゴムに、導電性カーボンブラックと、直径が０．２〜１．０μｍの針状導電性充填材とを配合して成る、加硫可能な導電性ゴム材料組成物である。
【００２３】
【作用】
上述の様に構成する本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、シール装置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導電性カーボンブラックを配合して成る加硫可能なゴム材料組成物で形成している為、泥水に曝される様な、厳しい環境下で使用されても、シール装置の密封性が優れており、長期間に亙る使用に拘らず、十分な性能を維持できる。又、上記弾性材中に、直径が０．２〜１．０μｍの針状導電性充填材を配合する事で、この弾性材の電気抵抗を十分に低下させているので、回転輪に静電気が帯電する事を効果的に防止して、ラジオノイズの発生を抑制する事ができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの特徴は、シール装置を構成する弾性材のゴム材料組成物を工夫する事により、耐久性確保とラジオノイズ防止とを高次元で両立させる点にある。図面に表れる構造に就いては、前述の図２に示した構造を含め、従来から知られている、各種従動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニットと同様であるから、重複する説明は省略する。尚、本発明は、従動輪用であれば、図２に示した様な内輪回転型のものに限らず、ハブが外輪となる、外輪回転型のものも対象となる。又、図１に示した様な駆動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニットに本発明を適用する事は、前述した理由からあまり重要性を持たない（特許文献２に記載されたものと比較して、本発明特有の効果を得られない）が、適用する事は自由である。
以下、上記弾性材を構成するゴム材料組成物の具体例に就いて説明する。
【００２５】
このゴム材料組成物は、原料ゴムであるアクリロニトリルブタジエンゴムと、少なくとも導電性充填材として、導電性カーボンブラック、及び、直径が０．２〜１．０μｍの針状導電性充填材とを配合している。そして、適宜、加硫系添加剤、老化防止剤、加工助剤を添加すると共に、更に必要に応じて、摩耗改良剤、潤滑剤、潤滑油等の各種添加剤を添加する。
【００２６】
このうちの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させた耐油性ゴムとして、一般的に広く知られているものである。
本発明の場合には、このアクリロニトリルブタジエンゴムとして、通常のアクリロニトリルブタジエンゴムの他に、水素添加による水添アクリロニトリルブタジエンゴムや、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等の変性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等を用いる事もできる。
【００２７】
又、アクリロニトリルブタジエンゴムは、アクリロニトリルの含有量により、低い方から、低ニトリル、中ニトリル、中高ニトリル、高ニトリル、極高ニトリルがあるが、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、高ニトリルが好ましい。これら中ニトリル、中高ニトリル、高ニトリルの場合、アクリロニトリルの含有量は２０〜４０重量％である。より好適には、アクリロニトリルの含有量が２５〜３６重量％のものであり、これらの特性をバランス良く発現する。この様にアクリロニトリルの含有量を規制する理由は、アクリロニトリルの含有量が２０重量％を下回った場合には、車輪支持用転がり軸受ユニットのシール装置として求められる耐熱性が不十分になるだけでなく、芯金と弾性材（アクリロニトリルブタジエンゴム）とを加硫接着する際に、接着が困難になる可能性を生じる。逆に、アクリロニトリルの含有量が４０重量％を超えた場合には、車輪支持用転がり軸受ユニットのシール装置として求められる低温での弾性部材の柔軟性が著しく低下し、密封性能を低下させる可能性がある。この為、アクリロニトリルの含有量を２０〜４０重量％とした。
【００２８】
次に、上記アクリロニトリルブタジエンゴム中に導電性付与材として配合する、導電性カーボンブラックは、アセチレンブラック又はケッチェンブラックの様に、高度にグラファイト構造の発達したカーボンブラックである。特に、ケッチェンブラックは、少量で優れた導電性が得られる為、好ましく使用できる。ケッチェンブラックの添加量としては、原料ゴムであるアクリロニトリルブタジエンゴム１００重量部に対し２．５〜５．５重量部が好ましい。２．５重量部未満であると十分な導電性が発現されず、ラジオノイズの低減効果も満足する結果にならない。逆に、５．５重量部を超えて配合しても、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、硬度が高くなると共に伸びが低くなり、本来有するゴム弾性が低下してしまい、シール装置の密封性が劣るものとなる。従って、好ましい実施の形態としては、導電性カーボンブラックをケッチェンブラックとし、アクリロニトリルブタジエンゴム１００重量部に対しケッチェンブラックを２．５〜５．５重量部配合する。
【００２９】
更に、上記アクリロニトリルブタジエンゴム中に、第二の導電性付与材として配合する、直径が０．２〜１．０μｍの針状導電性充填材としては、それ自体が導電材であるグラファイトウィスカ、或は、それ自体は絶縁体である微細なウィスカ（アルミナ等のセラミック系のウィスカ等）に、酸化錫と酸化アンチモン、グラファイト、銀等の導電性材料をコーティングを施した、所謂導電性ウィスカが使用可能である。このうちの導電性ウィスカしては、大塚化学社製の導電性チタン酸カリウムウィスカである、デントールＷＫ、同ＢＫ、スーパーデントールＳＤ（何れも商品名）等の市販品を使用する事ができる。
【００３０】
何れのウィスカを針状導電性充填材として使用する場合でも、この針状導電性充填材の直径は０．２〜１．０μｍの範囲とする。直径が０．２μｍ未満の場合、組成物中での分散が困難になる。反対に、直径が１．０μｍを超えると、繊維の可撓性が低下し、ゴム組成物の混練時に折損し易くなって、所望の導電性を得にくくなるだけでなく、上記針状導電性充填材を含んで構成した弾性材のシールリップの先端縁で相手面との摺接部の精度（表面粗さ）が低下し、この摺接部の密封性が低下する可能性がある。この為、上記直径を０．２〜１．０μｍの範囲の範囲に規制する。
【００３１】
何れの場合でも、上記針状導電性充填材の添加量としては、原料ゴムであるアクリロニトリルブタジエンゴム１００重量部に対し５〜１５重量部とする事が好ましい。添加量が５重量部未満であると十分な導電性が発現されず、ラジオノイズの低減効果を満足する結果にならない。反対に、１５重量部を超えて配合すると、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、硬度が高くなると共に伸びが低くなる。そして、上記アクリロニトリルブタジエンゴムが本来有するゴム弾性が低下してしまい、得られたシール装置の密封性が不十分になる。この為、上記添加量を、アクリロニトリルブタジエンゴム１００重量部に対し５〜１５重量部とする。この範囲内で添加する針状導電性充填材と、前記範囲で添加する導電性カーボンブラックとを併用する事により、粒子状の導電性充填材である導電性カーボンブラックと針状導電性充填材とが通電ネットワークを形成し、得られたゴム組成物（弾性材）の導電性が極めて向上する。
この様なゴム組成物の抵抗値としては、体積固有抵抗値で１×１０^３・Ωｃｍ以下が好ましい。抵抗値がこれ以下であれば、十分にラジオノイズを抑制する事が可能である。
【００３２】
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットのシール装置のシール部材を構成する、上述の様なゴム組成物には、更に、次の様な補強性充填材を添加する。
この補強性充填材としては、従来から既知のカーボンブラックや白色系充填剤が挙げられる。カーボンブラックの種類としては、例えばＳＡＦ（ＳｕｐｅｒＡｂｒａｓｉｏｎＦｕｒｎａｃｅｂｌａｃｋ）、ＩＳＡＦ（ＩｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅＳｕｐｅｒＡｂｒａｓｉｏｎＦｕｒｎａｃｅｂｌａｃｋ）、ＨＡＦ（ＨｉｇｈＡｂｒａｓｉｏｎＦｕｒｎａｃｅｂｌａｃｋ）、ＭＡＦ（ＭｅｄｉｕｍＡｂｒａｓｉｏｎＦｕｒａｎｃｅｂｌａｃｋ）、ＦＥＦ（ＦａｓｔＥｘｔｒｕｄｉｎｇＦｕｒｎａｃｅｂｌａｃｋ）、ＧＰＦ（ＧｅｎｅｒａｌＰｕｒｐｏｓｅＦｕｒｎａｃｅｂｌａｃｋ）、ＳＲＦ（Ｓｅｍｉ−ＲｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇＦｕｒｎａｃｅｂｌａｃｋ）、ＦＴ（ＦｉｎｅＴｈｅｒｍａｌＦｕｒｎａｃｅｂｌａｃｋ）、ＭＴ（ＭｅｄｉｕｍＴｈｅｒｍａｌＦｕｒｎａｃｅｂｌａｃｋ）等を例示できる。導電性を向上させるには、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ等の比較的補強性の高いカーボンブラックが好ましいが、成形加工性に劣る為、補強性と成形加工性のバランスの優れたＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦが好ましく、２種類以上組み合わせて用いても良い。又、白色系充填剤としては、含水シリカ、クレー、タルク、炭酸カルシウム、珪藻土、ウォラストナイト等を例示する事ができる。但し、白色系充填剤の単独添加は、導電性の改善効果が劣るだけでなく、耐摩耗性も劣る為、補強性充填剤としてカーボンブラックを併用する事が好ましい。
【００３３】
カーボンブラックを補強性充填剤として、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットのシール装置のシール部材を構成するゴム組成物に添加すると、このシール部材に設けたシールリップの耐摩耗性が向上する結果、長期間使用後のシール性が向上する。カーボンブラックの添加量としては、原料ゴムであるアクリロニトリルブタジエンゴム１００重量部に対し１０〜８０重量部が好ましい。１０重量部未満の場合には、十分な補強性が発現されず、耐摩耗性も満足する結果にならない。逆に、８０重量部を超えて配合しても、補強性と耐摩耗性の更なる向上が期待できないだけでなく成形加工性が極端に低下し、実質的に製造が困難になる。しかも、硬度が高くなると共に伸びが低くなり、上記ゴム組成物が本来有するゴム弾性が低下してしまう。この為、カーボンブラック単体の添加量を、上述の様に、アクリロニトリルブタジエンゴム１００重量部に対し１０〜８０重量部とする。
【００３４】
これに対して、カーボンブラックと白色系充填剤とを併用して添加する場合には、原料ゴムであるアクリロニトリルブタジエンゴム１００重量部に対し、カーボンブラック１０〜７０重量部、白色系充填剤１０〜１２０重量部の範囲で、合計２０〜１９０重量部添加する事が好ましい。合計添加量が２０重量部未満であると十分な補強性が発現されず、又、１９０重量部を超えて配合しても、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、実質的に製造が困難になるだけでなく、硬度が高くなると共に伸びが低くなり、本来有するゴム弾性が低下してしまう。この為、カーボンブラックと白色系充填剤との合計添加量を、上述の様に、アクリロニトリルブタジエンゴム１００重量部に対し２０〜１９０重量部とする。
【００３５】
又、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットのシール装置のシール部材を構成する、上述の様なゴム組成物には、更に、従来から公知の、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、老化防止剤、補強剤、可塑剤、カップリング剤、顔料、染料、離型剤、加工助剤、導電性付与剤等の配合剤や摩耗改良剤及び摩擦改良剤を、必要に応じて、適宜添加配合する。
【００３６】
又、上記ゴム組成物には、架橋剤として、硫黄系加硫剤、並びに、硫黄加硫用加硫促進剤と有機過酸化物とのうちの一方又は双方を添加する。
このうちの硫黄系加硫剤としては、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等の硫黄を排出可能な硫黄化合物等が挙げられる。このうち、分散性、取り扱いの容易さや耐熱性の点で、３２５メッシュ以下の微細な硫黄やモルホリンジスルフィドを使用する事が好ましい。
【００３７】
又、上記硫黄加硫用加硫促進剤の種類としては、グアニジン系、アルデヒド−アミン系、アルデヒド−アンモニア系、チアゾール系、スルフェンアミド系、チオ尿素系、チウラム系、ジチオカルバメート系、ザンテート系等の加硫促進剤を併用して用いる。このうち、硫黄を少量配合した場合やモリフォリンジスルフィドを配合した場合には、チウラム系のテトラメチルチウラムジスルフィド等やジチオカルバメート系のジメチルジチオカルバミン酸亜鉛と、スルフェンアミド系のＮ−シクロへキシル−２−ベンゾチアジル・スルフェンアミド、又は、チアゾール系のジベンゾチアジル・ジスルフィド等とを併用する事が好ましい。
【００３８】
又、加硫促進助剤として、酸化亜鉛等の金属酸化物、金属炭酸塩、金属水酸化物、ステアリン酸等の脂肪酸とその誘導体、及びアミン類等を添加する事ができる。原料ゴムとしてカルボキシル変性アクリロニトリルブタジエンゴムを使用する場合には、酸化亜鉛により早期加硫を生じ易いので、過酸化亜鉛とステアリン酸とを組み合わせて使用する事が好ましい。過酸化亜鉛は、ゴム組成物の混練り加工時の温度ではそのままゴム組成物中に存在し、加硫成形時に酸化亜鉛を生じる為、混練り加工時及び保管時に早期加硫を生じる事がない。
【００３９】
更に、有機過酸化物としては、例えば、ｔ−ブチルヒドロペルオキシド、２，５−ジメチルヘキサン−２，５−ジヒドロペルオキシド、ジ−ｔ−ブチルペルオキシド、ジクミルペルオキシド、ｔ−ブチルクミルペルオキシド、１，１−ビス（ｔ−ブチルペルオキシ）シクロドデカン、２，２−ビス（ｔ−ブチルペルオキシ）シクロヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）へキシン−３、１，３−ビス（ｔ−ブチルペルオキシイソプロピル）ベンゼン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルペルオキシ）ヘキサン、１，１−ビス（ｔ−ブチルペルオキシ）−３，３，５−トリメチルシロキサン、ｎ−ブチル−４，４−ビス（ｔ−ブチルペルオキシ）バレレート、ベンゾイルペルオキシド、ｍ−トレイルペルオキシド、ｔ−ブチルペルオキシベンゾエート、ｔ−ブチルペルオキシイソプロピルカルボナート、ｔ−ブチルペルオキシアリルカルボナート等が挙げられる。これらの有機過酸化物は、上記ゴム組成物の成形方法や成形温度等に応じて、適宜選択使用される。又、有機化酸化物の配合量は、アクリロニトリルブタジエンゴム１００重両部に対して１〜１０重量部が好ましい。
【００４０】
又、有機過酸化物架橋の助剤として、架橋助剤（コエージェント）を用いる事もできる。この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、エチレンジメタクリレート、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−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−クロロー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′−ジペ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、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重量部が好ましい。
【００４１】
又、シール部材が酸化により劣化する事を防止する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−ヒドロキシプロヒル）−Ｐ−フェニレンジアミン等が好ましく利用できる。
【００４２】
又、熱分解を防止して耐熱性を向上する為、上記の老化防止剤と共に２次老化防止剤を併用する事がより好ましい。この様な２次老化防止剤としては、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が挙げられる。更に、日光或はオゾンの作用による亀裂の発生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良い。
【００４３】
更に、低温での柔軟性や成形加工性を向上させる必要がある場合には、可塑剤を適宜添加する。但し、成形に特に支障がない場合は、特に添加する必要はない。添加する場合は、アクリロニトリルブタジエンゴム１００重量部に対して３〜２０重量部添加する。必要以上に添加すると、ゴム組成物が過度に軟化すると同時に、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。上記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、ポリエステル系可塑剤、ポリエーテル系可塑剤、ポリエールエステル系可塑剤、液状ニトリルゴム等が挙げられる。
【００４４】
以上に述べた各物質を混合して得られるゴム組成物の好ましい硬度は、補強性充填剤、摩耗改良剤等の添加量等によって影響を受けるが、この硬度は、車輪支持用転がり軸受ユニットのシール装置のシール部材を構成した場合に於いて、シールリップと相手面との摺接部の密封性、追従性を良好にする面から規制する。具体的には、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。硬さが５０未満の場合には、上記摺接部の摩擦抵抗が大きくなると共に耐摩耗性が低下する。反対に、９０を超えると、ゴム弾性が低下して、上記摺接部の密封性、上記相手面に対する上記シールリップの追随性が低下する。この為、塵挨が多い環境や泥水に曝される状況下で使用すると、車輪支持用転がり軸受ユニットの寿命を必ずしも十分に確保できなくなる可能性がある。この為、上記ゴム組成物の硬さを、上記範囲に規制する。
【００４５】
又、先に述べた各物質を混合してシール装置のシール部材を形成するゴム材料組成物を得る為の方法は特に限定しない。例えば、原料ゴムであるアクリロニトリルブタジエンゴムとカーボンブラック及びその他充填剤と添加剤とを、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事が可能である。その混練り条件は特に限定しないが、通常は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。
【００４６】
又、この様にして各原料物質を混合したゴム材料組成物を、シール装置を構成するシール部材とする為の方法も特に限定しない。例えば、未加硫のゴム材料組成物を金型の中で加圧しながら加熱する方法が採用できる。この場合に、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事ができる。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をセットしておき、先に述べた方法で調整した未加硫ゴム組成物のシートを乗せ、通常１２０〜２５０℃で３分〜２時間程度加圧加硫する事で造る事ができる。
【００４７】
【実施例】
以下、本発明の実施例及び本発明の技術的範囲から外れる比較例に就いて説明する。尚、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲により規定されるものであって、以下に述べる実施例に制限されるものでない事は明らかである。
［供試品の作製］
下記の表１に示す材料のうち、有機過酸化物、加硫剤、加硫促進剤を除く材料を、それぞれ表１に記載した割合（総て重量部）で加圧ニーダに投入し、ゴム生地温度が１５０℃になるまで混練りを行なった。
【表１】

【００４８】
次いで、得られた混練物に加硫剤、加硫促進剤を、それぞれ表１に記載した量だけ添加し、８インチロール（回転数２０ｍｉｎ^−１、３２ｍｉｎ^−１）を用いて設定温度５０℃にて混練りを行ない、厚さ２．２ｍｍの未加硫ゴムシートを作製した。
又、シール部材成形用の金型内に、予め洗浄し、接着剤を塗布して焼き付けた冷延鋼板製で、図３に示した形状の芯金１７をセットした。そして、上記金型に上記未加硫ゴムシートを、この芯金１７に沿う状態で載置し、１８０℃で１０分間、圧力４．９ＭＰａ（５０ｋｇｆ／ｃｍ^２）で加圧しつつ加硫成形を行ない、図３に示したシール装置１３ａと同様の試験用シール装置を作製した。
一方、１８０℃に加熱した熱プレスに厚さ２ｍｍのシートを成形する為の金型を装着し、この金型に上記未加硫ゴムシートを載置し、圧力４．９ＭＰａ（５０ｋｇｆ／ｃｍ^２）で１５分間加熱、加圧して、縦１５０ｍｍ、横１５０ｍｍ、厚さ２ｍｍの加硫ゴムシートを得た。この加硫ゴムシートは、後述する常態物性試験の為に作成した。
【００４９】
尚、使用した原料ゴム、加硫剤、充填材、添加剤等は、以下の通りである。
１）原料ゴム：中高ニトリルゴム（ＪＳＲ社製「ＪＳＲＮＢＲＮ２３０Ｓ」）、アクリロニトリル単量体の比率：３５重量％
２）導電性カーボンブラック：（ケッチェン・ブラック・インターナショナル社製「ケッチェンブラックＥＣ−６００ＪＤ」）
３）針状導電性充填材：導電性チタン酸カリウムウィスカ（大塚化学社製「デントールＢＫ」）
４）ＦＥＦ：ＦＥＦ級カーボンブラック（旭カーボン社製「旭６０」）
５）ＳＲＦ：ＳＲＦ級カーボンブラック（東海カーボン社製「シーストＳ」）
６）クレー：焼成クレー（ＥｎｇｅｌｈａｒｄＭｉｎｅｒａｌｓ社製「サティントン＃５」）
７）硫黄：粉末硫黄（鶴見化学工業社製「＃３２５」）
８）ＴＴ（加硫促進剤）：テトラメチルチウラムジスルフィド（大内新興化学工業社製「ノクセラーＴＴ」）
９）ＣＺ（加硫促進剤）：Ｎ−シクロヘキシル−２−ペンゾチアジル・スルフェンアミド（大内新興化学工業社製「ノクセラーＣＺ」）
１０）ステアリン酸：花王社製「ＬｕｎａｃＳ−２０」
１１）酸化亜鉛：堺化学社製「フランス法１号」
１２）加工助剤：脂肪酸金属塩（ＴｅｃｈｎｉｃａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ社製「ＴＥ８０」）
１３）可塑剤：アジピン酸系ポリエステル（旭電化社製「アデカサイザーＰＮ−１５０」）
１４）ＣＤ（老化防止剤）：４，４−ビス（α，α−ジメチルベンジル）ジフェニルアミン（大内新興化学工業社製「ノクラックＣＤ」）
１５）特殊ワックス：大内新興化学工業社製「サンノック」
１６）カップリング剤Ａ：γ−メルカブトプロヒルトリメトキシシラン（信越シリコーン社製「ＫＢＭ８０３」）
【００５０】
［加工性試験］
上記各材料を前記表１に示した割合で混合したゴム組成物の加工性を確認する為に、得られたゴム組成物の１２５℃でのムーニー粘度の最低値（Ｖｍ）を測定した。その結果を、次の表２に示す。尚、Ｖｍが６０未満を加工性良好として「○」を、Ｖｍが６０以上７０未満を加工性やや不良として「△」を、Ｖｍが７０以上を加工性不良として「×」を、評価結果を次の表２に示した。
【表２】

【００５１】
［密封性試験］
又、上記表１に示したゴム組成物の密封性を確認する為に、図５に示したシール回転試験機３７を用い、泥水中にシール装置が水没した状態を想定して実施した。このシール回転試験機３７は、回転軸３８の外周面と保持環３９の内周面との間に、スリンガ１８を備えた、図３に示す様なシール装置１３ａ（内径６０ｍｍ）を組み込み、このシール装置１３ａを泥水４０に浸漬した状態で、上記回転軸３８を回転させるものである。又、この泥水４０の貯留部とは反対側に漏電センサ４１を設置して、この泥水４０が上記シール装置１３ａから漏れ出した場合に検知する構成となっている。試験条件は以下の通りであり、漏水が検知されるまでの時間を測定し、測定結果を上記表２に、泥水耐久時間として示した。
【００５２】
回転速度：１２００ｍｉｎ^−１
回転軸偏心量：０．４ｍｍＴＩＲ
泥水組成：ＪＩＳ８種ダスト３０重量％
グリース：ウレア化合物、鉱油
グリース塗布量：外側シールリップ２４と中間シールリップ２５との間に０．２ｇ、中間シールリップ２５と内側シールリップ２６との間に０．１ｇ
【００５３】
更に、導電性カーボンブラックと針状導電性充填材との添加が密封性に及ぼす影響を確認する為に、導電性カーボンブラックと針状導電性充填材との添加量を除いて表１の実施例４と同じ組成を有するゴム材料を各種作製し、泥水耐久時間が２００時間を下回る境界を求めた。その結果を、図７に示した。
【００５４】
［常態物性測定］
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットに組み込むシール装置のシール材を構成するゴム組成物の物性を、前述の様に試験用シール装置とは別個に造ったゴムシートにより測定する、次の▲１▼▲２▼の試験を行なった。
▲１▼ 硬さ試験
上記ゴムシートをＪＩＳダンベル状３号形試験片の形状に打ち抜いたものを３牧重ねて、ＪＩＳＫ６３０１に基づいて硬さ（スプリング硬さＡスケール）を測定した。測定結果を表２に示した。
▲２▼ 引張試験
ＪＩＳダンベル状３号形試験片に就いて、島津製作所製の万能型試験機オートグラフＡＧ−１０ＫＮＧにより、ＪＩＳＫ６３０１に基づいて引張試験を行ない、引張破断強度及び伸びを測定した。測定結果を表２に示した。
【００５５】
［ゴム組成物の導電性測定］
又、上記シール装置のシール材を構成するゴム組成物の体積固有抵抗値を、ＪＩＳＫ６９１１に基づき測定した。測定結果を、シール導電性として、表２に示した。
更に、導電性カーボンブラックと針状導電性充填材の添加による、導電性の発現効果を確認する為に、導電性カーボンブラックと針状導電性充填材の添加量とを除き、表１の実施例４と同じ組成のゴム材料を各種作製しその体積固有抵抗値を測定し、体積固有抵抗値が１×１０^３ Ω・ｃｍ以下となる境界を求めた。結果を図７に示した。
【００５６】
［シール装置の導電性測定］
シール装置の導電性を確認する試験を、以下の様にして行なった。
シール装置１３ａを、前述の図５に示したシール回転試験機に組み込み、図６に示す回路により、回転中の回転軸３８とシール装置１３ａのシール部材１９との間の抵抗値を測定した。サンプリング周期は５０ｋＨｚ、０．３２８秒で行なった。印加電圧は５Ｖとし、制限抵抗を５０ｋΩとして、最大電流を１００μＡに制限した。尚、上記シール装置１３ａを保持した保持環３９は絶縁材製とした。試験条件は次の通りである。
回転速度：１０００ｍｉｎ^−１
回転軸２８の偏心量：０．０５ｍｍＴＩＲ
グリース：ウレア化合物、鉱油
グリース塗布量：外側シールリップ２４と中間シールリップ２５との間に０．２ｇ、中間シールリップ２５と内側シールリップ２６との間に０．１ｇ
この様にして行なった、シール装置の導電性測定の結果を、表２に示す。
【００５７】
以上に述べた各種試験及び測定の結果を示した、表２並びに図７から明らかな様に、本発明の様に、アクリロニトリルブタジエンゴムに、導電性カーボンブラックと、直径が０．２〜１．０μｍの針状導電性充填材とを配合して成るゴム組成物でシール装置のシール部材を形成すれば、このシール装置による密封性能を十分に確保しつつ、十分にラジオノイズを抑制可能な、使用時（回転時）に１００ｋΩ以下の抵抗値を得る事が出きる。特に、上記導電性カーボンブラック及び針状導電性充填材の配合割合を、図７のＡ（２．５，１５）、Ｂ（５．３，１０）、Ｃ（５．５，５）の３点をその頂点とする三角形の範囲内に納めれば、上記シール性の確保とラジオノイズの抑制とをより高次元で両立させる事ができる。尚、上記Ａ、Ｂ、Ｃの後のカッコ内の数値は、上記図７での座標である。
【００５８】
【発明の効果】
本発明は、以上の述べた通り構成し作用するので、シール性の確保とラジオノイズの抑制とを高次元で両立させて、オーディオに雑音を生じさせず、しかも優れた耐久性を有する車輪支持用転がり軸受ユニットを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】駆動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニットの１例を示す断面図。
【図２】従動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニットの１例を示す断面図。
【図３】車輪支持用転がり軸受ユニットの内端部に組み付けるシール装置の１例を示す部分断面図。
【図４】同じく外端部に組み付けるシール装置の１例を示す部分断面図。
【図５】シール回転試験機の略断面図。
【図６】シール装置の導電性を測定する際の電気回路図。
【図７】導電性カーボンブラック及び針状導電性充填材の好ましい配合割合の範囲を示すグラフ。
【符号の説明】
１、１ａ車輪支持用転がり軸受ユニット
２、２ａ外輪
３取付部
４、４ａハブ
５、５ａハブ本体
６内輪
７スプライン孔
８取付フランジ
９外輪軌道
１０内輪軌道
１１転動体
１２保持器
１３ａ、１３ｂシール装置
１４空間
１５円筒部
１６かしめ部
１７芯金
１８スリンガ
１９シール部材
２０外径側円筒部
２１内側円輪部
２２内径側円筒部
２３外側円輪部
２４外側シールリップ
２５中間シールリップ
２６内側シールリップ
２７芯金
２８シール部材
２９外径側サイドシールリップ
３０内径側サイドシールリップ
３１ラジアルシールリップ
３２円筒部
３３支持板部
３４大径部
３５傾斜部
３６基部
３７シール回転試験機
３８回転軸
３９保持環
４０泥水
４１漏電センサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention, for example, in a rolling bearing unit for supporting a wheel rotatably with respect to a suspension system of an automobile, prevents leakage of grease enclosed therein, and prevents dust and grease present outside. The seal ring made of conductive rubber is used to prevent foreign matter such as water and muddy water from entering the interior, and the stationary wheel and the rotating wheel are electrically connected to each other through this seal ring. The present invention relates to an improvement of a rolling bearing unit for wheel support for preventing electrification.
[0002]
[Prior art]
In order to support the wheels of the automobile on the suspension device, for example, a rolling bearing unit for supporting wheels as shown in FIGS. The rolling bearing unit 1 for supporting wheels shown in FIG. 1 is used for driving wheels (front wheels of FF vehicles, rear wheels of FR and RR vehicles, all wheels of 4WD vehicles) supported by an independent suspension device. 1 shows an example of a rolling bearing unit for supporting wheels. An outer ring 2 made by performing induction hardening treatment on carbon steel (S53CG) is supported and fixed to a component of a suspension device such as a knuckle by an outward flange-like mounting portion 3 formed on an outer peripheral surface. Sometimes does not rotate.
[0003]
A hub 4 serving as a rotating wheel is provided concentrically with the outer ring 2 on the inner diameter side of the outer ring 2 which is such a stationary wheel so that the hub 4 rotates during use. The hub 4 includes a hub body 5 made by performing induction hardening on carbon steel (S53CG) and an inner ring 6 made by performing quenching on bearing steel (SUJ2). A spline hole 7 is provided at the center of the hub body 5, and an outward flange-like mounting is provided on the outer peripheral surface of the outer end (the end which becomes the widthwise outside when assembled to the vehicle, the left end in FIGS. 1 and 2). Each of the flanges 8 is formed. At the time of assembly to a vehicle, a spline shaft attached to a constant velocity joint (not shown) is inserted into the spline hole 7, and wheels are fixed to the mounting flange 8.
[0004]
Further, double rows of

outer raceways

9 and 9 are formed on the inner circumferential surface of the outer race 2, and

inner raceways

10 and 10 are formed on the outer circumferential surface of the intermediate portion of the hub body 5 and the outer circumferential surface of the inner race 6, respectively. . A plurality of

rolling elements

11, 11 are provided between the

outer raceways

9, 9 and the

inner raceways

10, 10, respectively, so that the hub 4 can rotate freely inside the outer race 2. The

rolling elements

11, 11 are held by

rollers

12, 12 so that they can roll freely. Although balls are used as the rolling elements 11 in the illustrated example, tapered rollers may be used as the rolling elements in the case of a heavy vehicle bearing. Further, between the inner peripheral surface of the inner end of the outer race 2 and the outer peripheral surface of the inner end of the inner race 6, and between the outer peripheral surface of the outer end of the outer race 2 and the intermediate peripheral surface of the hub body 5.

Sealing devices

13a and 13b are provided, respectively, to close both ends of a space 14 in which the

rolling elements

11 and 11 are installed between the inner peripheral surface of the outer race 2 and the outer peripheral surface of the hub 4.
[0005]
Next, a wheel supporting rolling bearing unit 1a shown in FIG. 2 is a wheel supporting rolling bearing unit for driven wheels (rear wheels of FF vehicles, front wheels of FR vehicles and RR vehicles) supported by an independent suspension device. Are shown. The wheel supporting rolling bearing unit 1a shown in FIG. 2 is not provided with a spline hole at the center of the hub body 5a because it is for a driven wheel. The tip of a cylindrical portion 15 provided at the inner end of the hub body 5a is plastically deformed radially outward to form a caulked portion 16, and the caulked portion 16 forms the hub 4a together with the hub body 5a. The inner ring 6 is held down. Also, in the case of the wheel supporting rolling bearing unit 1a for the driven wheel shown in FIG. 2, similarly to the case of the wheel supporting rolling bearing unit 1 for the driving wheel shown in FIG. , 11 are sealed at both ends of a space 14 by sealing

devices

13a and 13b. The hub body 5a is made by subjecting S53CG to high-frequency hardening, and the inner ring 6 is made by subjecting SUJ2 to hardening.
[0006]
In both the above-described wheel supporting rolling bearing unit 1 for driving wheels and the above-described wheel supporting rolling bearing unit 1a for driven wheels, the openings at both ends of the space 14 in which the

rolling elements

11 and 11 are installed are formed. The

sealing devices

13a and 13b for sealing are configured as shown in FIGS. Of these two

sealing devices

13a and 13b, the sealing device 13a for closing the opening at the inner end of the space 14 comprises a cored bar 17, a slinger 18 and a sealing member 19, as shown in FIG. The core metal 17 is integrally formed by performing a punching process such as a press process and a plastic process on a metal plate such as a low carbon steel plate. Such a cored bar 17 includes an outer diameter side cylindrical portion 20 that can be fitted and fixed on the inner peripheral surface of the inner end portion of the outer ring 1, 1 a (FIGS. 1 and 2), and an axial edge of the outer diameter side cylindrical portion 20. The inner ring 21 is bent inward in the diametric direction from the left edge of FIG. 3 and has a substantially L-shaped cross section and is entirely annular.
[0007]
The slinger 18 is also integrally formed by punching and plastic working such as press working on a metal plate having excellent corrosion resistance, such as a stainless steel plate. Such a slinger 18 includes an inner cylindrical portion 22 that can be externally fixed to an outer peripheral surface of an inner end of an inner ring 6 (FIGS. 1 and 2) that is externally fixed to inner ends of the

hubs

4 and 4a. The cylindrical portion 22 has an outer annular portion 23 bent radially outward from an axial end edge (right end edge in FIG. 3), and has an L-shaped cross section and is entirely annular.
[0008]
The seal member 19 is made of an elastic material such as rubber, elastomer, or the like, and has three

seal lips

24, 25, and 26 on the outer side, the middle, and the inner side. It is fixed. The leading edge of the outermost outer seal lip 24 is slidably contacted with the inner side surface of the outer annular portion 23 of the slinger 18, and the remaining two seal lips, the intermediate seal lip 25 and the inner seal lip By sliding the leading edge of 26 on the outer peripheral surface of the inner cylindrical portion 22 constituting the slinger 18, leakage of grease from the inside is prevented and bearings for dust, water, muddy water and the like from the outside are prevented. Prevent intrusion into the inside.
[0009]
On the other hand, the sealing device 13b shown in FIG. 4 includes a metal core 27 and a sealing member 28, each of which is formed in an annular shape. The core metal 27 is integrally formed by performing a punching process such as a press process and a plastic process on a metal plate such as a low carbon steel plate. The metal core 27 is formed of a cylindrical portion 32 that can be fitted and fixed on the inner peripheral surface of the outer end of the

outer ring

2, 2 a (FIGS. 1 and 2), and an outer edge (left end in FIG. 4) of the cylindrical portion 32. And a support plate 33 bent inward in the diametrical direction. The cylindrical portion 32 has a large-diameter portion 34 near the inner end (rightward in FIG. 4), and the large-diameter portion 34 and the support plate portion 33 are connected. The outer diameter increases as the distance from the support plate portion 33 increases. And an inclined portion 35 inclined in a direction in which the distance becomes smaller. The outer diameter of the large diameter portion 34 in the free state is slightly larger than the inner diameter of the outer end openings of the

outer rings

2 and 2a. Therefore, the large-diameter portion 34 can be freely fitted and fixed to the outer end openings of the

outer rings

2 and 2a by interference fit. The support plate portion 33 has a substantially S-shaped cross-sectional shape, and moves in a direction (rightward in FIG. 4) closer to the rolling element 11 installed in the space 14 toward the inside in the diametrical direction (downward in FIG. 4). ).
[0010]
On the other hand, the sealing member 28 constituting the sealing device 13b together with the core metal 27 is made of an elastic material such as rubber or elastomer, and is fixed to the core metal 27 by molding, bonding, or the like. The outer peripheral edge of such a sealing member 28 covers the outer peripheral surface of the inclined portion 35 of the cored bar 27. The outer diameter of a part of the seal member 28 that covers the outer peripheral surface of the inclined portion 35 in the free state is slightly larger than the inner diameter of the outer end openings of the

outer rings

2 and 2a. Therefore, when the large-diameter portion 34 is fitted and fixed in the outer end opening, a portion of the seal member 28 that covers the outer peripheral surface of the inclined portion 35 is in contact with the outer peripheral surface of the inclined portion 35. It is elastically pressed between the outer peripheral portion and the inner peripheral surface of the outer end opening to ensure the sealing performance of the portion.
[0011]
Further, the base 36 of the seal member 28 completely covers the outer side surface (the left side surface in FIG. 4) of the support plate portion 33 over the entire circumference. An outer diameter side, an inner diameter side, two

side seal lips

29, 30 and one radial seal lip 31 are formed on the outer surface and the inner peripheral edge of the base portion 36. By inclining the two

side seal lips

29, 30 in the direction toward the diametrically outward direction (upward in FIG. 4) toward the leading edge (left edge in FIG. 4), the inside of the space 14 is The function to prevent foreign matter from entering is secured. In addition, the radial seal lip 31 is inclined toward the inside (the right side in FIG. 4) of the space 14 toward the leading edge (the lower right edge in FIG. 4), thereby ensuring the function of preventing grease leakage. ing.
[0012]
In the case of the drive wheel hub unit 1 illustrated in FIG. 1, a spline shaft attached to the constant velocity joint is inserted into the spline hole 7 of the hub body 5 at the time of use, and further coupled. Therefore, the hub body 5 and the vehicle body are electrically connected to each other through the constant velocity joint and the drive shaft, and the hub 4 supporting the wheel including the rubber tire as the insulating material is significantly charged. Nothing to do. On the other hand, in the case of the wheel supporting rolling bearing unit 1a for the driven wheel as shown in FIG. 2, the hub 4a to which the wheel is fixed and the outer ring 2a to be fixed to the suspension device side include the rolling element 11, Contact only via 11. During the rotation of the hub 4a as the vehicle travels, an oil film is formed on the rolling contact portions between the rolling surfaces of the rolling

elements

11, 11 and the

outer raceways

9, 9, and the

inner raceways

10, 10. Each of these rolling contact portions is in a semi-insulated state.
[0013]
As described above, in the case of the wheel supporting rolling bearing unit 1a for the driven wheel, which has no mechanism for energizing between the hub 4a for fixing the wheel and the vehicle body, the static electricity generated in the tire portion along with the running of the automobile is generated. The wheels and the hub 4a are easily charged. When the charge amount increases, a discharge occurs between the hub 4a and the outer ring 2a, and when audio equipment such as a radio is used, noise called radio noise may be generated. .
[0014]
Conventionally, in order to prevent the generation of noise due to static electricity, for example, as described in Patent Document 1, a sealing member of a sealing device incorporated in a rolling bearing unit for supporting a wheel is made conductive, so that a wheel and a vehicle body are formed. It is considered to energize between the two. In the case of a rolling bearing unit for supporting a wheel having a function of preventing generation of radio noise described in Patent Document 1, as a sealing member of a sealing device, a conductive carbon black and an appropriate additive are added to nitrile rubber as a sealing member. The compounded one is used. With this configuration, the conductivity between the hub and the outer ring is ensured, and the hub is prevented from being charged with static electricity enough to cause discharge, thereby preventing the above-described radio noise.
[0015]
Patent Document 2 discloses a technique in which carboxylated acrylonitrile-butadiene rubber mixed with carbon black is used as a sealing member of a sealing device incorporated in a wheel supporting rolling bearing unit. However, the structure described in Patent Document 2 does not need to secure conductivity between the hub and the outer ring, including the rolling bearing unit for supporting the wheel for the driving wheel, as shown in FIG. Supporting rolling bearing units are also covered. That is, the invention described in Patent Document 2 is not intended to prevent radio noise.
[0016]
[Patent Document 1]
JP 2001-221243 A
[Patent Document 2]
JP-A-2002-372062
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
As is well known, a rolling bearing unit for supporting a wheel of an automobile is used outdoors, sometimes exposed to a large amount of dust, and is subjected to rainwater or washing water which is blown vigorously from a hose during car washing, or in the worst case. Is used in a situation immersed in muddy water. As described in Patent Literature 1, a sealing device using a nitrile rubber material composition containing a general conductive carbon black as a sealing member has relatively excellent conductivity, and thus is exposed to water. In a clean environment with little difficulty and little dust, sufficient sealing performance can be exhibited even under grease lubrication.
[0018]
On the other hand, in the case of the structure described in Patent Document 1, the life of the rolling bearing unit for supporting the wheel in recent years has been prolonged, and the torque of the rolling bearing unit for supporting the wheel has been reduced in order to improve the fuel efficiency of automobiles. Under the requirements of the above, sufficient sealing performance may not always be maintained. That is, since the sealing device formed of the nitrile rubber material composition containing the conductive carbon black does not always have good followability of the leading edge of the sealing lip to the mating surface, the sealing device has a poor environment as described above. Below, sufficient sealing cannot always be ensured. Then, due to the lack of the following ability, the sealing property of the sliding contact portion between the leading edge and the mating surface is insufficient. If foreign matter such as dust or moisture is mixed in the grease present in this portion, the grease is softened. Or emulsify. Then, a grease film is not formed on the sliding contact portion, that is, so-called grease breakage occurs, and the leading edge of the seal lip is abnormally worn, and the sealability by the seal lip is further reduced.
[0019]
As the sealing performance decreases, foreign matter such as dust and moisture enters the space where the rolling elements are installed from the outside, and if the foreign matter enters the grease sealed in this space, the grease in this space also becomes Softens or emulsifies. Then, a grease film is not formed on a rolling contact portion between the rolling surface of each rolling element and each of the outer ring raceways and each inner ring raceway, so that the grease runs out, and the rolling fatigue life of each surface constituting each rolling contact portion is reduced. Significantly lowers. As a result, it becomes difficult to sufficiently maintain the performance of the rolling bearing unit for supporting the wheel over a long period of time (the durability is reduced).
[0020]
In order to prevent the decrease in durability due to the above-described causes, it is conceivable to increase the interference of the seal lip (increase the amount of elastic deformation) in order to improve the sealing performance of the sealing device. However, when this interference is increased, the contact surface pressure between the leading edge of the seal lip and the mating surface is increased, and the frictional resistance at the sliding portion between the leading edge and the mating surface is increased. Since the rotation resistance (rotation torque) of the hub of the rolling bearing unit increases, it is disadvantageous from the viewpoint of maintaining the performance of the vehicle equipped with the wheel supporting rolling bearing unit. In addition, the abrasion of the leading edge of the seal lip proceeds, which may degrade the sealing performance. Further, the frictional heat generated in the sliding portion increases, and the temperature rise due to the frictional heat causes deterioration of grease, which may shorten the life of the wheel supporting rolling bearing unit.
[0021]
Patent Literature 2 discloses that a vulcanizable rubber material composition obtained by blending carbon black with acrylonitrile butadiene rubber as a rubber composition as an elastic material constituting a seal ring is used even in a severe environment. The invention relates to a rolling bearing unit for supporting a wheel, which can maintain the sealing performance. However, as described above, the invention described in Patent Literature 2 does not consider providing the elastic material with conductivity for preventing radio noise. Does not always provide sufficient performance.
The rolling bearing unit for supporting a wheel of the present invention has been invented in view of such circumstances.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
The rolling bearing unit for supporting a wheel of the present invention has a stationary raceway surface on a stationary peripheral surface, a stationary wheel supported and fixed to a suspension device in use, and a rotating raceway surface on a rotating peripheral surface. A rotating wheel that supports and fixes the wheel in use, a plurality of rolling elements provided between the rotating side raceway surface and the stationary side raceway surface, and an end of the stationary side peripheral surface and the rotating side. A seal ring provided between the end of the peripheral surface.
The stationary wheel and the rotating wheel are electrically connected via the seal ring.
In particular, in the rolling bearing unit for supporting a wheel of the present invention, the rubber composition, which is an elastic material constituting the seal ring, is composed of acrylonitrile butadiene rubber, conductive carbon black, and 0.2 to 1. It is a vulcanizable conductive rubber material composition, which is compounded with a needle-shaped conductive filler of 0 μm.
[0023]
[Action]
The rolling bearing unit for supporting a wheel according to the present invention having the above-mentioned configuration is configured such that the elastic material constituting the sealing device is formed of a vulcanizable rubber material composition obtained by blending conductive carbon black with acrylonitrile butadiene rubber. Therefore, even when used in a severe environment such as exposure to muddy water, the sealing device has excellent sealing properties, and can maintain sufficient performance regardless of long-term use. Further, by blending a needle-shaped conductive filler having a diameter of 0.2 to 1.0 μm into the elastic material, the electric resistance of the elastic material is sufficiently reduced, so that static electricity is generated on the rotating wheel. It is possible to effectively prevent charging and suppress generation of radio noise.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A feature of the rolling bearing unit for supporting a wheel according to the present invention is that, by devising a rubber material composition of an elastic material constituting a sealing device, it is possible to achieve both high durability and prevention of radio noise at a high level. The structure shown in the drawing is the same as a conventionally known wheel supporting rolling bearing unit for various driven wheels, including the structure shown in FIG. 2 described above. . The present invention is not limited to the inner ring rotating type as shown in FIG. 2 as long as it is for a driven wheel, but also applies to an outer ring rotating type in which the hub is an outer ring. Further, the application of the present invention to the wheel supporting rolling bearing unit for driving wheels as shown in FIG. 1 is not so important for the above-mentioned reason (compared to that described in Patent Document 2). Therefore, the effect unique to the present invention cannot be obtained), but it is freely applicable.
Hereinafter, specific examples of the rubber material composition constituting the elastic material will be described.
[0025]
This rubber material composition is prepared by mixing acrylonitrile butadiene rubber as a raw material rubber, conductive carbon black as at least a conductive filler, and an acicular conductive filler having a diameter of 0.2 to 1.0 μm. ing. Then, a vulcanization-based additive, an antioxidant, and a processing aid are appropriately added, and various additives such as a wear improver, a lubricant, and a lubricating oil are further added as needed.
[0026]
Among these, acrylonitrile butadiene rubber is generally widely known as an oil-resistant rubber obtained by copolymerizing butadiene and acrylonitrile.
In the case of the present invention, modified acrylonitrile butadiene rubber such as hydrogenated acrylonitrile butadiene rubber or carboxylated acrylonitrile butadiene rubber in which a carboxyl group is introduced into a molecule other than ordinary acrylonitrile butadiene rubber is used as the acrylonitrile butadiene rubber. Rubber, or acrylonitrile butadiene isoprene rubber obtained by copolymerizing isoprene can also be used.
[0027]
In addition, acrylonitrile-butadiene rubber has low nitrile, medium nitrile, medium-high nitrile, high nitrile, and ultra-high nitrile, depending on the content of acrylonitrile, but has heat resistance, oil resistance, wear resistance, creep resistance, Considering the lip followability and the like, medium nitrile, medium-high nitrile, and high nitrile are preferable. In the case of these medium nitriles, medium and high nitriles, and high nitriles, the content of acrylonitrile is 20 to 40% by weight. More preferably, the content of acrylonitrile is 25 to 36% by weight, and these characteristics are exhibited in a well-balanced manner. The reason that the content of acrylonitrile is regulated in this way is that when the content of acrylonitrile is less than 20% by weight, not only the heat resistance required as a sealing device for a wheel supporting rolling bearing unit becomes insufficient, but also When vulcanizing and bonding the core metal and the elastic material (acrylonitrile butadiene rubber), there is a possibility that the bonding becomes difficult. Conversely, if the acrylonitrile content exceeds 40% by weight, the flexibility of the elastic member at low temperatures required as a sealing device for the wheel-supporting rolling bearing unit is significantly reduced, and the sealing performance may be reduced. There is. For this reason, the content of acrylonitrile was set to 20 to 40% by weight.
[0028]
Next, the conductive carbon black compounded as a conductivity-imparting material in the acrylonitrile-butadiene rubber is a carbon black having a highly developed graphite structure, such as acetylene black or Ketjen black. In particular, Ketjen Black can be preferably used because excellent conductivity can be obtained in a small amount. The amount of Ketjen Black to be added is preferably 2.5 to 5.5 parts by weight based on 100 parts by weight of acrylonitrile butadiene rubber as a raw rubber. If it is less than 2.5 parts by weight, sufficient conductivity will not be exhibited, and the effect of reducing radio noise will not be satisfied. Conversely, if the amount is more than 5.5 parts by weight, the processability is extremely lowered, and not only is the production substantially difficult, but also the hardness is increased and the elongation is reduced, and the inherent rubber elasticity is obtained. And the sealing performance of the sealing device is inferior. Therefore, in a preferred embodiment, Ketjen black is used as the conductive carbon black, and 2.5 to 5.5 parts by weight of Ketjen black is blended with 100 parts by weight of acrylonitrile butadiene rubber.
[0029]
Further, the acrylonitrile-butadiene rubber is blended as the second conductivity-imparting material, and as the needle-shaped conductive filler having a diameter of 0.2 to 1.0 μm, graphite whisker which is itself a conductive material, or Is a so-called conductive whisker, which is a fine whisker (ceramic whisker such as alumina) that is itself an insulator coated with a conductive material such as tin oxide, antimony oxide, graphite, and silver. It is possible. As the conductive whisker, commercially available products such as Dentol WK, BK, and Super Dentol SD (all of which are trade names), which are conductive potassium titanate whiskers manufactured by Otsuka Chemical Co., Ltd., can be used.
[0030]
Regardless of which whisker is used as the acicular conductive filler, the diameter of the acicular conductive filler is in the range of 0.2 to 1.0 μm. When the diameter is less than 0.2 μm, dispersion in the composition becomes difficult. On the other hand, when the diameter exceeds 1.0 μm, the flexibility of the fiber is reduced, the fiber is easily broken at the time of kneading the rubber composition, and it becomes difficult to obtain a desired conductivity. The accuracy (surface roughness) of the sliding contact portion with the mating surface at the leading edge of the seal lip made of the elastic material including the filler may decrease, and the sealing performance of the sliding contact portion may decrease. For this reason, the diameter is restricted to a range of 0.2 to 1.0 μm.
[0031]
In any case, the amount of the acicular conductive filler is preferably 5 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of acrylonitrile butadiene rubber as the raw rubber. If the addition amount is less than 5 parts by weight, sufficient conductivity is not exhibited, and the result of satisfying the effect of reducing radio noise is not obtained. Conversely, if the amount is more than 15 parts by weight, the processability is extremely lowered, and not only the production becomes substantially difficult, but also the hardness becomes higher and the elongation becomes lower. Then, the rubber elasticity inherent in the acrylonitrile-butadiene rubber is reduced, and the sealing performance of the obtained sealing device becomes insufficient. For this reason, the addition amount is 5 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the acrylonitrile butadiene rubber. By using together the needle-shaped conductive filler added in this range and the conductive carbon black added in the above-mentioned range, the conductive carbon black which is a particulate conductive filler and the needle-shaped conductive filler are used. Form an electric conduction network, and the conductivity of the obtained rubber composition (elastic material) is extremely improved.
The resistance value of such a rubber composition is 1 × 10³ ・ Ωcm or less is preferable. If the resistance value is less than this, it is possible to sufficiently suppress radio noise.
[0032]
The following reinforcing filler is further added to the rubber composition as described above, which constitutes the seal member of the seal device of the rolling bearing unit for supporting a wheel of the present invention.
Examples of the reinforcing filler include conventionally known carbon black and white filler. Examples of types of carbon black include SAF (Super Abrasion Furnace black), ISAF (Intermediate Super Abrasion Furnace black), HAF (High Abrasion Furnace, MAFb) General Purpose Furnace black), SRF (Semi-Reinforcing Furnace black), FT (Fine Thermal Furnace black), MT (Medium Thermal Furnace black) Kill. In order to improve conductivity, carbon black having a relatively high reinforcing property such as SAF or ISAF is preferable, but HAF, FEF, GPF, and SRF are excellent in the balance between the reinforcing property and the formability because of the poor formability. Preferably, two or more kinds may be used in combination. Examples of the white filler include hydrated silica, clay, talc, calcium carbonate, diatomaceous earth, wollastonite and the like. However, the addition of a white filler alone not only has a poor effect of improving conductivity, but also has a poor abrasion resistance. Therefore, it is preferable to use carbon black as a reinforcing filler.
[0033]
When carbon black is added as a reinforcing filler to the rubber composition constituting the seal member of the seal device of the rolling bearing unit for supporting a wheel of the present invention, the wear resistance of the seal lip provided on the seal member is improved. The sealing property after long-term use is improved. The addition amount of carbon black is preferably 10 to 80 parts by weight based on 100 parts by weight of acrylonitrile butadiene rubber as a raw rubber. If the amount is less than 10 parts by weight, sufficient reinforcing properties are not exhibited, and the result is not satisfactory wear resistance. Conversely, if the amount is more than 80 parts by weight, further improvement in reinforcement and abrasion resistance cannot be expected, but also the moldability is extremely reduced, and the production becomes substantially difficult. In addition, the hardness increases and the elongation decreases, and the rubber elasticity inherent in the rubber composition decreases. For this reason, as described above, the addition amount of carbon black alone is 10 to 80 parts by weight based on 100 parts by weight of acrylonitrile butadiene rubber.
[0034]
On the other hand, when carbon black and a white filler are added in combination, 10 to 70 parts by weight of carbon black and 10 to 70 parts by weight of white filler 10 to 100 parts by weight of acrylonitrile butadiene rubber as a raw rubber. It is preferable to add a total of 20 to 190 parts by weight in the range of 120 parts by weight. When the total amount is less than 20 parts by weight, sufficient reinforcing properties are not exhibited, and even when compounded at more than 190 parts by weight, not only further improvement in reinforcing properties and abrasion resistance is not recognized but also Not only does the moldability significantly decrease, making the production substantially difficult, but also increases the hardness and elongation, thereby lowering the inherent rubber elasticity. Therefore, the total amount of the carbon black and the white filler is set to 20 to 190 parts by weight based on 100 parts by weight of the acrylonitrile butadiene rubber as described above.
[0035]
Further, the rubber composition as described above, which constitutes the sealing member of the sealing device of the rolling bearing unit for supporting a wheel of the present invention, further comprises a conventionally known vulcanizing agent, vulcanization accelerator, vulcanization accelerator. Auxiliaries, anti-aging agents, reinforcing agents, plasticizers, coupling agents, pigments, dyes, mold release agents, processing aids, compounding agents such as conductivity-imparting agents, wear improvers and friction improvers as required And mix appropriately.
[0036]
Further, a sulfur-based vulcanizing agent and one or both of a vulcanization accelerator for sulfur vulcanization and an organic peroxide are added to the rubber composition as a crosslinking agent.
Examples of the sulfur-based vulcanizing agent include various sulfur such as powdered sulfur, sulfur, precipitated sulfur and highly dispersible sulfur, and sulfur compounds capable of discharging sulfur such as morpholine disulfide. Among them, it is preferable to use fine sulfur or morpholine disulfide of 325 mesh or less in view of dispersibility, ease of handling, and heat resistance.
[0037]
Examples of the type of vulcanization accelerator for sulfur vulcanization include guanidine, aldehyde-amine, aldehyde-ammonia, thiazole, sulfenamide, thiourea, thiuram, dithiocarbamate, and xanthate. And vulcanization accelerators. Among them, when a small amount of sulfur is blended or when morpholine disulfide is blended, thiuram-based tetramethylthiuram disulfide or the like, dithiocarbamate-based zinc dimethyldithiocarbamate, and sulfenamide-based N-cyclohexyl- It is preferable to use 2-benzothiazyl sulfenamide or thiazole dibenzothiazyl disulfide in combination.
[0038]
Further, as a vulcanization accelerator, metal oxides such as zinc oxide, metal carbonates, metal hydroxides, fatty acids such as stearic acid and derivatives thereof, and amines can be added. When a carboxyl-modified acrylonitrile-butadiene rubber is used as a raw material rubber, it is preferable to use a combination of zinc peroxide and stearic acid since zinc oxide easily causes early vulcanization. Zinc peroxide is present in the rubber composition as it is at the temperature at the time of kneading of the rubber composition and produces zinc oxide at the time of vulcanization molding, so that there is no early vulcanization at the time of kneading and storage. .
[0039]
Further, as the organic peroxide, for example, t-butyl hydroperoxide, 2,5-dimethylhexane-2,5-dihydroperoxide, di-t-butyl peroxide, dicumyl peroxide, t-butylcumyl peroxide, 1,1-bis (t-butylperoxy) cyclododecane, 2,2-bis (t-butylperoxy) cyclohexane, 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexane, 2,5-dimethyl -2,5-di (t-butylperoxy) hexine-3,1,3-bis (t-butylperoxyisopropyl) benzene, 2,5-dimethyl-2,5-di (benzoylperoxy) hexane, 1-bis (t-butylperoxy) -3,3,5-trimethylsiloxane, n-butyl-4,4-bis (t-butylperoxy) Carboxymethyl) valerate, benzoyl peroxide, m- trail peroxide, t- butyl peroxybenzoate, t- butyl peroxy isopropyl carbonate, t- butyl peroxy allyl carbonate, and the like. These organic peroxides are appropriately selected and used according to the molding method and molding temperature of the rubber composition. The compounding amount of the organic oxide is preferably 1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of acrylonitrile butadiene rubber.
[0040]
In addition, a crosslinking aid (coagent) can be used as an organic peroxide crosslinking aid. Examples of this crosslinking aid include tetrahydrofurfuryl methacrylate, ethylene dimethacrylate, 1,3-butylene dimethacrylate, 1,4-methylene dimethacrylate, 1,6-hexanediol dimethacrylate, polyethylene glycol dimethacrylate, 4-butanediol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, 2,2'-bis (4-methacryloxydiethoxyphenyl) propane, 2,2'-bis (4-acryloxydiethoxyphenyl) propane, Trimethylolpropane triacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate, pentaerythritol triacrylate, 3-chloro-2-hydroxypropyl methacrylate, oligoester acrylate, aluminum (meth) acrylate Rate, zinc (meth) acrylate, magnesium (meth) acrylate, calcium (meth) acrylate, triallyl isocyanurate, triallyl cyanurate, triallyl trimellitate, diallyl phthalate, diallyl chlorendate, divinylbenzene, 2-vinyl Examples thereof include pyridine, N, N'-methylenebisacrylamide, P-quinonedioxime, P, P'-dibenzoylquinonedioxime, 1,2-polybutadiene, and metal methacrylate. The amount of these crosslinking aids is preferably 1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of acrylonitrile butadiene rubber.
[0041]
Examples of the anti-aging agent for preventing the seal member from being deteriorated by oxidation include amine-ketone condensation products, aromatic secondary amines, monophenol derivatives, bis or polyphenol derivatives, hydroquinone derivatives, and sulfur-based anti-aging agents. Agents, phosphorus antioxidants and the like. Among them, 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline polymer of amine-ketone condensation product system, condensation reaction product of diphenylamine and acetone, N, N,-of aromatic secondary amine system Di-β-naphthyl-P-phenylenediamine, 4,4, -bis- (α, α-dimethylbenzyl) diphenylamine, N-phenyl-N ′-(3-methacryloyloxy-2-hydroxyprohill) -P-phenylene Diamines and the like can be preferably used.
[0042]
In order to prevent thermal decomposition and improve heat resistance, it is more preferable to use a secondary antioxidant together with the above antioxidant. Examples of such a secondary anti-aging agent include sulfur-based 2-mercaptobenzimidazole, 2-mercaptomethylbenzimidazole, and zinc salts thereof. Further, a wax having a melting point of about 55 to 70 [deg.] C. as a sun crack preventing agent for suppressing the generation of cracks due to the action of sunlight or ozone is added in an amount of 0.5 to 2 parts by weight based on 100 parts by weight of acrylonitrile butadiene rubber. It may be added to an extent.
[0043]
Further, when it is necessary to improve flexibility at low temperature and moldability, a plasticizer is appropriately added. However, if there is no particular hindrance to molding, it is not necessary to add particularly. When it is added, it is added in an amount of 3 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the acrylonitrile butadiene rubber. If it is added more than necessary, the rubber composition excessively softens, and at the same time, bleeds out without being completely mixed, and the adhesiveness between the core metal and the elastic member constituting the sealing device is extremely reduced. Specific examples of the plasticizer include phthalic acid diesters such as dioctyl phthalate, polyester-based plasticizers, polyether-based plasticizers, polyester-based plasticizers, and liquid nitrile rubber.
[0044]
The preferred hardness of the rubber composition obtained by mixing the above-described substances is affected by the amount of a reinforcing filler, a wear improver, and the like, and the hardness is determined by the rolling bearing unit for wheel support. When the sealing member of the sealing device is formed, the sealing and the followability of the sliding contact portion between the sealing lip and the mating surface are restricted from the viewpoint of improving the sealing performance. Specifically, a range of 50 to 90 is preferable in a spring hardness A scale described in JIS K6301. When the hardness is less than 50, the frictional resistance of the sliding contact portion is increased and the wear resistance is reduced. Conversely, if it exceeds 90, the rubber elasticity is reduced, and the sealing property of the sliding contact portion and the followability of the seal lip to the mating surface are reduced. For this reason, when used in an environment with a lot of dust or in a situation exposed to muddy water, there is a possibility that the life of the wheel supporting rolling bearing unit cannot always be sufficiently ensured. For this reason, the hardness of the rubber composition is restricted to the above range.
[0045]
Further, the method for obtaining the rubber material composition for forming the sealing member of the sealing device by mixing the above-mentioned respective substances is not particularly limited. For example, acrylonitrile butadiene rubber as raw material rubber and carbon black and other fillers and additives are uniformly kneaded using a conventionally known rubber kneading apparatus such as a rubber kneading roll, a pressure kneader, a Banbury mixer, or the like. It is possible to do. The kneading conditions are not particularly limited, but usually, kneading at a temperature of 30 to 80 ° C. for 5 to 60 minutes can sufficiently disperse various additives.
[0046]
In addition, there is no particular limitation on the method for forming the rubber material composition obtained by mixing the respective raw materials as the sealing member constituting the sealing device. For example, a method of heating an unvulcanized rubber material composition while applying pressure in a mold can be adopted. In this case, it can be manufactured by a known rubber molding method such as compression molding, transfer molding, or injection molding. For example, in the case of compression molding, a core metal coated with an adhesive in advance is set in a mold, and a sheet of the unvulcanized rubber composition adjusted by the method described above is placed thereon, and usually at 120 to 250 ° C. For about 3 minutes to 2 hours.
[0047]
【Example】
Hereinafter, examples of the present invention and comparative examples that depart from the technical scope of the present invention will be described. It should be noted that the technical scope of the present invention is defined by the claims and is not limited to the embodiments described below.
[Production of test sample]
Of the materials shown in Table 1 below, materials excluding organic peroxides, vulcanizing agents, and vulcanization accelerators were charged into a pressure kneader at the ratios (all parts by weight) shown in Table 1, respectively, to obtain a rubber. Kneading was performed until the dough temperature reached 150 ° C.
[Table 1]

[0048]
Next, a vulcanizing agent and a vulcanization accelerator were added to the obtained kneaded material in the amounts shown in Table 1, respectively, and the mixture was rolled on an 8 inch roll (rotation speed 20 min).^-1  , 32min^-1  ) Was used and kneading was performed at a set temperature of 50 ° C. to produce an unvulcanized rubber sheet having a thickness of 2.2 mm.
Further, a core metal 17 made of a cold-rolled steel sheet which was previously washed, coated with an adhesive, and baked was set in a mold for molding a seal member, as shown in FIG. Then, the unvulcanized rubber sheet is placed on the mold along the metal core 17, and the pressure is 4.9 MPa (50 kgf / cm) at 180 ° C. for 10 minutes.²  3), vulcanization molding was performed while pressurizing to produce a test sealing device similar to the sealing device 13a shown in FIG.
On the other hand, a mold for forming a sheet having a thickness of 2 mm was attached to a hot press heated to 180 ° C., the unvulcanized rubber sheet was placed on the mold, and a pressure of 4.9 MPa (50 kgf / cm) was applied.²  ) For 15 minutes to obtain a vulcanized rubber sheet having a length of 150 mm, a width of 150 mm and a thickness of 2 mm. This vulcanized rubber sheet was prepared for a later-described physical property test.
[0049]
The used raw rubber, vulcanizing agent, filler, additive and the like are as follows.
1) Raw rubber: middle and high nitrile rubber (“JSR NBR N230S” manufactured by JSR), ratio of acrylonitrile monomer: 35% by weight
2) Conductive carbon black: (“Ketjen Black EC-600JD” manufactured by Ketjen Black International)
3) Needle-shaped conductive filler: conductive potassium titanate whisker (“Dentor BK” manufactured by Otsuka Chemical Co., Ltd.)
4) FEF: FEF grade carbon black ("Asahi 60" manufactured by Asahi Carbon Co., Ltd.)
5) SRF: SRF grade carbon black ("Seast S" manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.)
6) Clay: calcined clay (“Satinton # 5” manufactured by Engel hardMinals)
7) Sulfur: powdered sulfur ("# 325" manufactured by Tsurumi Chemical Industry Co., Ltd.)
8) TT (vulcanization accelerator): tetramethylthiuram disulfide (“Noxeller TT” manufactured by Ouchi Shinko Chemical Co., Ltd.)
9) CZ (vulcanization accelerator): N-cyclohexyl-2-benzothiazyl sulfenamide ("Noxeller CZ" manufactured by Ouchi Shinko Chemical Co., Ltd.)
10) Stearic acid: "Lunac S-20" manufactured by Kao Corporation
11) Zinc oxide: Sakai Chemical's “French Law No. 1”
12) Processing aid: fatty acid metal salt ("TE80" manufactured by Technical Processing)
13) Plasticizer: adipic acid-based polyester (“ADEKASIZER PN-150” manufactured by Asahi Denka Co., Ltd.)
14) CD (antiaging agent): 4,4-bis (α, α-dimethylbenzyl) diphenylamine (“Nocrack CD” manufactured by Ouchi Shinko Chemical Co., Ltd.)
15) Special wax: "Sannok" manufactured by Ouchi Shinko Chemical Co., Ltd.
16) Coupling agent A: γ-mercaptoprohirtrimethoxysilane (“KBM803” manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.)
[0050]
[Workability test]
In order to confirm the processability of the rubber composition obtained by mixing the above materials at the ratios shown in Table 1, the minimum value (Vm) of the Mooney viscosity at 125 ° C. of the obtained rubber composition was measured. The results are shown in Table 2 below. It should be noted that when the Vm is less than 60, the processability is good, "○", when Vm is 60 or more and less than 70, the processability is slightly poor, "△", and when the Vm is 70 or more, the processability is poor, "x". The results are shown in Table 2 below.
[Table 2]

[0051]
[Sealing test]
In addition, in order to confirm the sealing property of the rubber composition shown in Table 1 above, a seal rotation tester 37 shown in FIG. 5 was used assuming that the sealing device was submerged in muddy water. This seal rotation tester 37 incorporates a seal device 13a (with an inner diameter of 60 mm) having a slinger 18 between the outer peripheral surface of the rotating shaft 38 and the inner peripheral surface of the holding ring 39 as shown in FIG. The rotary shaft 38 is rotated while the sealing device 13a is immersed in the muddy water 40. Further, an electric leakage sensor 41 is provided on the opposite side of the storage portion of the muddy water 40 to detect when the muddy water 40 leaks from the sealing device 13a. The test conditions were as follows, the time until water leakage was detected was measured, and the measurement results are shown in Table 2 above as muddy water endurance time.
[0052]
Rotation speed: 1200min^-1
Rotational axis eccentricity: 0.4mm TIR
Mud composition: JIS Class 8 dust 30% by weight
Grease: urea compound, mineral oil
Grease application amount: 0.2 g between outer seal lip 24 and intermediate seal lip 25, 0.1 g between intermediate seal lip 25 and inner seal lip 26
[0053]
Further, in order to confirm the effect of the addition of the conductive carbon black and the needle-shaped conductive filler on the sealing property, Table 1 was carried out except for the amount of the conductive carbon black and the needle-shaped conductive filler added. Various rubber materials having the same composition as in Example 4 were produced, and the boundary where the muddy water durability time was less than 200 hours was determined. The result is shown in FIG.
[0054]
[Normal physical property measurement]
The physical properties of the rubber composition constituting the sealing material of the sealing device incorporated in the rolling bearing unit for supporting a wheel of the present invention are measured using a rubber sheet made separately from the test sealing device as described above. The test of <2> was performed.
▲ 1 ▼ Hardness test
The above rubber sheet was punched into the shape of a JIS dumbbell-shaped No. 3 test piece, and three pieces were piled up, and the hardness (spring hardness A scale) was measured based on JIS K6301. Table 2 shows the measurement results.
(2) Tensile test
With respect to the JIS dumbbell-shaped No. 3 test piece, a tensile test was performed using a universal type testing machine Autograph AG-10KNG manufactured by Shimadzu Corporation based on JIS K6301, and the tensile strength at break and elongation were measured. Table 2 shows the measurement results.
[0055]
[Measurement of conductivity of rubber composition]
Further, the volume resistivity value of the rubber composition constituting the sealing material of the sealing device was measured based on JIS K6911. Table 2 shows the measurement results as seal conductivity.
Further, in order to confirm the effect of the addition of the conductive carbon black and the acicular conductive filler, the effect of Table 1 was confirmed except for the amounts of the conductive carbon black and the acicular conductive filler added. Various rubber materials having the same composition as in Example 4 were produced, and the volume resistivity thereof was measured.³ A boundary where Ω · cm or less was obtained. The results are shown in FIG.
[0056]
[Measurement of conductivity of sealing device]
A test for confirming the conductivity of the sealing device was performed as follows.
The seal device 13a was incorporated in the seal rotation tester shown in FIG. 5 described above, and the resistance value between the rotating shaft 38 during rotation and the seal member 19 of the seal device 13a was measured by the circuit shown in FIG. The sampling cycle was 50 kHz and 0.328 seconds. The applied voltage was 5 V, the limiting resistance was 50 kΩ, and the maximum current was limited to 100 μA. The holding ring 39 holding the sealing device 13a was made of an insulating material. The test conditions are as follows.
Rotation speed: 1000min^-1
Eccentricity of rotating shaft 28: 0.05mm TIR
Grease: urea compound, mineral oil
Grease application amount: 0.2 g between outer seal lip 24 and intermediate seal lip 25, 0.1 g between intermediate seal lip 25 and inner seal lip 26
Table 2 shows the results of the measurement of the conductivity of the sealing device performed in this manner.
[0057]
As is clear from Table 2 and FIG. 7 showing the results of the various tests and measurements described above, as in the present invention, acrylonitrile butadiene rubber was added to a conductive carbon black and a diameter of 0.2 to 1. If the sealing member of the sealing device is formed of a rubber composition formed by mixing a 0 μm needle-shaped conductive filler, radio noise can be sufficiently suppressed while sufficiently securing the sealing performance of the sealing device. At the time of use (at the time of rotation), a resistance value of 100 kΩ or less can be obtained. In particular, the compounding ratio of the conductive carbon black and the acicular conductive filler is set to 3 (A, 2.5, 15), B (5.3, 10), and C (5.5, 5) in FIG. If the point falls within the range of the triangle having the apex as its vertex, it is possible to achieve both the above-described sealing performance and suppression of radio noise at a higher level. The numerical values in parentheses after A, B, and C are the coordinates in FIG.
[0058]
【The invention's effect】
Since the present invention is constructed and operates as described above, it is possible to achieve a high level of compatibility between ensuring the sealing performance and suppressing the radio noise, thereby generating no noise in the audio and having excellent durability. A rolling bearing unit can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing an example of a wheel supporting rolling bearing unit for a driving wheel.
FIG. 2 is a sectional view showing an example of a wheel supporting rolling bearing unit for a driven wheel.
FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing one example of a sealing device to be assembled to an inner end of a wheel supporting rolling bearing unit.
FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing one example of a sealing device to be similarly attached to an outer end portion.
FIG. 5 is a schematic sectional view of a seal rotation tester.
FIG. 6 is an electric circuit diagram when measuring the conductivity of the sealing device.
FIG. 7 is a graph showing a preferable range of a mixing ratio of the conductive carbon black and the acicular conductive filler.
[Explanation of symbols]
1,1a Rolling bearing unit for wheel support
2, 2a Outer ring
3 Mounting part
4, 4a hub
5, 5a hub body
6 Inner ring
7 spline holes
8 Mounting flange
9 Outer ring track
10 Inner ring track
11 rolling elements
12 cage
13a, 13b Sealing device
14 Space
15 Cylindrical part
16 Caulking part
17 core
18 Slinger
19 Sealing member
20 Outer diameter side cylindrical part
21 Inner ring part
22 Inside diameter cylindrical part
23 Outer ring part
24 Outer seal lip
25 Intermediate seal lip
26 Inner seal lip
27 core
28 Sealing member
29 Outer diameter side seal lip
30 Inner side seal lip
31 radial seal lip
32 cylindrical part
33 Support plate
34 Large diameter part
35 Inclined part
36 base
37 Seal rotation tester
38 Rotation axis
39 Retaining ring
40 mud
41 Earth leakage sensor

Claims

A stationary wheel having a stationary track surface on the stationary peripheral surface and supported and fixed to the suspension device in use, and a rotating wheel having a rotating track surface on the rotating peripheral surface and supporting and fixing the wheels in use. And a plurality of rolling elements provided between the rotating side raceway surface and the stationary side raceway surface, and provided between an end of the stationary side peripheral surface and an end of the rotating side peripheral surface. A stationary ring and the rotating wheel are elastic members that constitute the seal ring in a wheel supporting rolling bearing unit that is electrically conductive through the seal ring. A vulcanizable conductive rubber material composition comprising a rubber composition comprising acrylonitrile butadiene rubber, conductive carbon black, and a needle-shaped conductive filler having a diameter of 0.2 to 1.0 μm. A rolling bearing unit for supporting a wheel, characterized in that:

The rolling bearing unit for supporting wheels according to claim 1, wherein the content of acrylonitrile in the acrylonitrile-butadiene rubber is 20 to 40% by weight.

The wheel support according to any one of claims 1 to 2, wherein the conductive carbon black is Ketjen black, and 2.5 to 5.5 parts by weight of Ketjen black is blended with respect to 100 parts by weight of acrylonitrile butadiene rubber. Rolling bearing unit.

The rolling bearing unit for wheel support according to any one of claims 1 to 3, wherein 5 to 15 parts by weight of the acicular conductive filler is mixed with 100 parts by weight of acrylonitrile butadiene rubber.