JP2005016684A

JP2005016684A - 密封板付転がり軸受及び転がり軸受用密封板

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Publication number: JP2005016684A
Application number: JP2003185219A
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: 2003-06-27
Filing date: 2003-06-27
Publication date: 2005-01-20

Abstract

【課題】高温雰囲気中での使用における耐性を確保しかつ冷却水中の添加剤及び潤滑用グリース中のウレア化合物に対する耐性を向上する。
【解決手段】密封板付転がり軸受を、内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周面に内輪軌道を有する内輪と、外輪軌道と内輪軌道との間に転動可能に組み込まれた複数の転動体と、内輪の外周面と内輪の外周面との間に備えられる密封板とを有して構成され、密封板は、フッ素ゴム及びアクリルゴムの混合物を含む加硫可能な合成ゴム組成物からなる弾性部材を備えてなる構成とする。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密封板付転がり軸受及び転がり軸受用密封板に係り、特に、高温雰囲気中での使用における耐性並びに自動車用エンジン等の冷却水中の添加剤及び潤滑用グリース中のウレア化合物に対する耐性の向上に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車用のエンジンには、エンジンの出力軸から動力を得て、コックドベルト等の動力伝達手段によって駆動される補機類が備えられている。このような補機類には、例えばエンジンの冷却水を圧送して循環させるウォーターポンプ、発電を行うオルタネータ、エアコンディショナーの冷媒を圧縮するコンプレッサ、パワーステアリング用の動作流体を圧送するパワーステアリングポンプ、エンジンの吸入空気を加給するスーパーチャージャーのコンプレッサ等があり、これらのエンジン補機類の回転支持部には、転がり軸受が装着されている。
【０００３】
このような転がり軸受には、軸受外部から軌道面側への水、水蒸気、異物等の侵入を阻止するとともに、軸受内部に密封された潤滑用グリースの漏出を防止するため、内輪の外周面と外輪の内周面との間の間隔を塞ぐように形成された密封板が設けられている。密封板は、例えばゴム等の弾性材料によって形成された弾性部材を備え、弾性部材には可撓性を有するシールリップが形成される。そして、例えば密封板が外輪の内周面に固定される場合には、シールリップの先端は内輪あるいは内輪に装着されたフリンガーの外周面と接触し、摺動するようになっている。従来、弾性部材を形成するための弾性材料として、ニトリルゴム、水素添加ニトリルゴム、アクリルゴム、フッ素ゴムを、使用温度に応じて選択することが知られている。
【０００４】
近年、エンジンの高性能化、高出力化に伴い、エンジンの周囲の温度条件は高温化しており、エンジン補機類の軸受の雰囲気温度が例えば１２０℃を超える場合もある。
ニトリルゴムの場合、耐熱性の限界は例えば約１２０℃であり、それ以上の温度で使用されると、熱により硬化劣化して弾性が損なわれ、極端な場合にはリップ部にクラックが発生するなどして、シール性能が損なわれてしまう場合がある。
【０００５】
一方、フッ素ゴムは、標準的なものでは耐熱性の限界が約２００℃以上であることから、上述した温度条件でも耐熱性の問題は生じない。しかし、フッ素ゴムの場合には、ウォーターポンプの軸受に使用した場合、エンジン冷却水に含まれる添加剤と接触すると劣化して変形してしまい、シール性能が低下するおそれがある。
【０００６】
そこで、通常のニトリルゴムよりも耐熱性の高い水素添加ニトリルゴムを弾性部材の材料として用いることが知られている。（例えば、特許文献１を参照）
水素添加ニトリルゴムの耐熱性の限界は、約１５０℃であることから、水素添加ニトリルゴムを用いれば耐熱性の問題はない。
【０００７】
また、弾性部材の材料として、特殊なフッ素ゴムであるビニリデンフルオライド−テトラフルオロエチレン−プロピレン３元共重合体と、テトラフルオロエチレン−プロピレン２元共重合体を適用することが提案されている。（例えば、特許文献２を参照）これら２種類の特殊なフッ素ゴムは、冷却水中に含まれる添加剤と接触して劣化するおそれはない。
【０００８】
また、例えばオルタネータやコンプレッサ等の回転支持部を構成する転がり軸受の場合、密封板の弾性部材の材料と、軸受の内部に封入されるグリースとの組合せによっては、例えば１７０℃程度の高温下では、必ずしも十分な信頼性並びに耐久性を確保できない可能性がある。
【０００９】
先ず、フッ素系グリースと、標準的なフッ素ゴムとを組み合わせた場合には、耐熱性は十分であるが、高速、高荷重となるような使用条件下では、グリースの耐久性が不足する場合があり、オルタネータやコンプレッサ等の回転支持部を構成するには適さない場合がある。また、フッ素系グリースとアクリルゴムとの組合せでは、高速、高荷重となるような使用条件下でグリースの耐久性が不足する場合があり、また、高温状態で長期間使用した場合に、アクリルゴムの弾性が低下し、密封板のシール性能が低下する、したがって、このような組合せも、オルタネータやコンプレッサ等の回転支持部を構成するには適さない場合がある。
【００１０】
また、増ちょう剤としてアミンとイソシアネートを反応させたウレア化合物を添加したウレア系グリースと、アクリルゴムとの組合せでは、高温状態で長期間使用した場合に、アクリルゴムの弾性が低下して硬くなり、密封板のシール性能が低下する。したがって、このような組合せも、オルタネータやコンプレッサ等の回転支持部を構成するには適さない場合がある。また、上述したウレア系グリースと、標準的なフッ素ゴムとを組み合わせた場合には、高温時にフッ素ゴムがウレア化合物による影響で弾性が低下し、密封板のシール性能が低下する。したがって、このような組合せも、オルタネータやコンプレッサ等の回転支持部を構成するには適さない場合がある。
【００１１】
従来、比較的高温下において、ウレア系グリースと組み合わせて用いられるオルタネータやコンプレッサ等の回転支持部を構成する転がり軸受の密封板の弾性部材の材料として、好適な特性をもつ材料が要望されている。そこで、上述した特殊なフッ素ゴムであるフッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン−プロピレン３元共重合体と、テトラフルオロエチレン−プロピレン２元共重合体の適用が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。これら２種類の特殊なフッ素ゴムは、高温下でウレア化合物と接触しても劣化するおそれはない。
【００１２】
【特許文献１】
特開平１１−１９３７９５号公報
【特許文献２】
特開２００２−１８１０５６号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した水素添加ニトリルゴムによって密封板の弾性部材を形成した場合、エンジン冷却水の添加剤による影響については、標準的なフッ素ゴムと比較して程度的な改善は見られるものの、なおも添加剤と接触すると変形してしまい、シール性能が低下する可能性がある。
一方、ビニリデンフルオライド−テトラフルオロエチレン−プロピレン３元共重合体と、テトラフルオロエチレン−プロピレン２元共重合体は、成形加工性が劣るから密封板の製作が煩雑であり、また、標準的なフッ素ゴムと同様に非常に高価である。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、高温雰囲気中での使用における耐性並びに冷却水中の添加剤及び潤滑用グリース中のウレア化合物に対して耐性の優れた密封板付転がり軸受及び転がり軸受用密封板を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周面に内輪軌道を有する内輪と、外輪軌道と内輪軌道との間に転動可能に組み込まれた複数の転動体と、内輪の外周面と外輪の内周面との間に備えられる密封板とを有して構成され、密封板は、フッ素ゴム及びアクリルゴムの混合物を含む加硫可能な合成ゴム組成物からなる弾性部材を備えてなる密封板付転がり軸受によって上述した課題を解決する。
【００１５】
すなわち、フッ素ゴム単独の組成物に対して、フッ素ゴムとアクリルゴムとを混合した組成物は、相対的にフッ化ビニリデンの割合が少ないため、アミン等の塩基性化合物によってフッ化ビニリデンの脱フッ酸反応を起こし難い。
さらに、アクリルゴム単独の組成物に対して、フッ素ゴムとアクリルゴムの混合物は、相対的に耐熱性及び耐水性に劣るアクリルゴムの割合が少ないため、熱劣化や水による膨潤をおこし難い。したがって、本発明によれば、高温雰囲気下において、添加剤を含む冷却水やウレア系グリースと接触しても変性しにくく、長期間にわたって良好なシール性能を発揮することができる。このため、軸受内に水蒸気が侵入することや、グリースが軸受外に漏洩することを防止し、軸受性能を維持することができる。さらに、フッ素ゴムとアクリルゴムとの混合物は、フッ素ゴムと比較してその密度が低く、原材料のコストを低減することができる。
【００１６】
この場合において、合成ゴム組成物は、フッ素ゴム１０乃至９０重量％と、アクリルゴム９０乃至１０％とを有してなる構成としてもよい。つまり、フッ素ゴムの割合が１０重量％を下回る場合には、得られるゴム組成物の耐熱性と耐水性がアクリルゴム単独に対してほとんど改善されない一方、９０重量％を越えると、自動車の冷却水中の添加剤や、潤滑用のウレア系グリースとの接触による変性を抑制することが難しいからである。
【００１７】
また、転がり軸受の内輪の外周面と外輪の内周面との間に備えられる密封板において、フッ素ゴム及びアクリルゴムの混合物を含む加硫可能な合成ゴム組成物からなる弾性部材を備えてなる構成としてもよい。この場合にも、合成ゴム組成物は、フッ素ゴム１０乃至９０％と、アクリルゴム９０乃至１０％とを有してなる構成としてもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用してなる密封板付転がり軸受の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態である密封板付転がり軸受を備えてなる自動車エンジン用ウォーターポンプの要部断面図である。図１に示すように、エンジン１の冷却水を圧送するウォーターポンプ３は、冷却水の循環流路であるウォータージャケット５内に配置されるインペラ７が先端部に固定された回転軸９を、この回転軸９が挿入され、軸方向に間隔をおいて配列された複数個の密封板付転がり軸受１１を介して回動可能にケーシング１３に装着して構成されている。そして、回転軸９のインペラ７と反対の側の端部１５はエンジン１の外側に露出し、ここにプーリ１７が固定されている。このプーリ１７には、図示しないエンジンの出力軸から動力を伝達するベルト１８がかけられ、これによってウォーターポンプ３は駆動される。
【００１９】
水が満たされるウォータージャケット５内と軸受１１との間には、メカニカルシール１９が配置され、これによって軸受１１への冷却水の侵入を低減している。しかし、回転軸９の外周面とメカニカルシール１９との接触面は水潤滑状態であるから、水又は水蒸気が軸受１１側に漏出することを完全に防ぐことは困難である。一方、軸受１１内に封入された潤滑用グリースが軸受１１の外部に漏出することを防ぐ必要がある。そこで、軸受１１の両端部には、後述する密封板を備えてなるシール装置が設けられる。
【００２０】
図２は、図１のウォーターポンプに備えられる密封板付転がり軸受１１の要部拡大断面図である。図２に示すように、軸受１１は、内周面に外輪軌道を有する外輪２１と、外周面に内輪軌道を有し軸受１１の内輪としても機能する回転軸９と、外輪軌道と内輪軌道との間に転動可能に組み込まれる転動体である複数のボール２３とを有する。そして、複数のボール２３を保持する保持器２５が設けられている。そして、外輪２１の、図示しないメカニカルシール側の端部の内周面と、これに対向する回転軸９の外周面との間に、シール装置２７が設けられている。このシール装置２７は、密封板２９と、フリンガー３１とを有して構成され、密封板２９は、金属製の芯金３３と、ゴム組成物によって形成され芯金に対して軸受１１の外側に付着させられた弾性部材３５とを有して構成されている。
【００２１】
芯金３３は、その断面形状が逆Ｌ字状あるいは逆Ｊ字状の円盤状に形成され、その外周縁部は密封板２９の外周縁として形成され、ここで軸受１１の外側にカールして形成されている。一方、芯金３３の内周縁は、密封板２９の内周縁よりも外周側に寄せられている。すなわち、密封板２９の内周縁部は、弾性部材３５によって形成されている。また、フリンガー３１は断面形状をコの字状とするリング状に形成されている。そして、コの字が開いた側を回転軸方向ボール２３側に向けて、軸受１１に対して密封板２９よりも外側に配置されている。また、フリンガー３１の内周面は、回転軸９の外周面に密着嵌合している。換言すれば、フリンガー３１は、回転軸９に密着嵌合する小円筒部３７と、これを同軸的に内包する大円筒部３９と、小円筒部３７および大円筒部３９それぞれのメカニカルシール側の端部間を径方向に連結するリング状のフランジ部４０とを有して構成されている。
【００２２】
図２に示すように、密封板２９は、外輪２１の内周面に周方向にわたって形成されたシール溝３７にその外周縁部を加締めて固定されている。また、弾性部材３５は、断面形状においてその内周縁部が二股に分岐して形成されている。そして、ボール２３側に分岐した枝の部分に相当する副リップ４２は、その先端部において回転軸９の外周面と接している。一方、メカニカルシール側に分岐した枝の部分に相当する主リップ４１は、フリンガー３１の小円筒部３７の外周面に接している。また、密封板２９の径方向略中央部から突き出して形成された第３リップ４３は、フリンガー３１の大円筒部３９の外周面に接している。
【００２３】
次に、本発明を適用してなる密封板付転がり軸受の他の実施形態であって、オルタネータ、コンプレッサ等の各種自動車用エンジン補機類の回転支持部を構成する密封板付転がり軸受について説明する。図３は、この密封板付転がり軸受の要部断面図である。本実施形態の密封板付転がり軸受５１は、内周面に外輪軌道を形成されてなる外輪５３と、外周面に内輪軌道を形成されてなる内輪５５と、外輪軌道と内輪軌道との間に転動可能に組み込まれる転動体である複数のボール５７とを有する。また、複数のボール５７を保持する保持器５９が設けられている。そして、外輪５３の端部の内周面と、内輪５５の端部の外周面には、それぞれ周方向にわたって延在するシール溝６１、６３が形成されている。そして、シール溝６１とシール溝６３との間には、シール装置である密封板６７が設けられている、密封板６７は、リングプレート状に形成され、その外周縁部をボール５７側に折り曲げて形成された金属製の芯金６９と、芯金６９の、ボール５７に対して反対側に付着させられ、ゴム組成物によって形成された弾性部材７１とを有して構成されている。弾性部材７１の内外両周縁部は、それぞれ芯金６９の内外両周縁部よりも径方向に張り出して形成されている。そして、密封板６７はその外周縁部を外輪５３のシール溝６１に嵌めこまれている。一方、密封板６７の内周縁部にはリップ７３が形成され、リップ７３の先端部は内輪５５のシール溝６３の溝面に接している。
【００２４】
そして、上述した軸受１１の密封板２９の弾性部材３５および、軸受５１の密封板６７の弾性部材７１は、フッ素ゴムとアクリルゴムとを含む加硫可能な剛性ゴム組成物からなることを特徴とする。フッ素ゴムとアクリルゴムとの混合割合は、フッ素ゴム１０乃至９０重量％と、アクリルゴム９０乃至１０重量％の範囲にあることが好ましく、より好ましくは、フッ素ゴム３０乃至７０重量％と、アクリルゴム７０乃至３０％の範囲である。つまり、フッ素ゴムの割合が１０重量％を下回る場合には、得られるゴム組成物の耐熱性と耐水性がアクリルゴム単独に対してほとんど改善されない一方、９０重量％を越えると、自動車の冷却水中の添加剤や、潤滑用のウレア系グリースとの接触による変性を抑制することが難しいからである。
【００２５】
ところで、各実施形態の弾性部材３５、７１の材料の組成物に含まれるフッ素ゴム及びアクリルゴムとしては、パーオキサイド加硫できるものが好ましい。同一の加硫材によって加硫することができるからである。そして、パーオキサイド加硫することができるものであれば、既存のいかなるフッ素ゴム及びアクリルゴムを用いてもよい。
【００２６】
このようなフッ素ゴムとしては、例えば分子内にヨウ素又は臭素を含有しているビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン系、ビニリデンフルオライド−テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン系、ビニリデンフルオライド−クロロトリフルオロエチレン系等のビニリデンフルオライド系共重合体、テトラフルオロエチレン−プロピレン系、ビニリデンフルオライド−テトラフルオロエチレン−プロピレン系、ヘキサフルオロプロピレン−エチレン系フッ素ゴムなどが挙げられ、これらのうち、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン系、ビニリデンフルオライド−テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン系のエラストマーが好ましい。
【００２７】
次に、このようなアクリルゴムとしては、（メタ）アクリレートモノマーと、多官能性モノマーとを組み合わせた分子内に不飽和結合を有しているパーオキサイド加硫が可能なアクリルゴムが好ましい。例えば、（メタ）アクリレートモノマーとしては、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、メトキシエチル（メタ）アクリレート、エトキシエチル（メタ）アクリレート等が挙げられる。また、多官能性モノマーとしては、例えば、アリル（メタ）アクリレート、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ジビニルベンゼン、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、エチリデンノルボルネン、ジシクロペンタジエン等が挙げられる。
【００２８】
パーオキサイド加硫をする場合に加硫剤として用いられる有機過酸化物は、その分子中に、−Ｏ−Ｏ−結合をもつ有機化合物であり、具体的には、パーオキシケタール、ジアルキルパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド、パーオキシエステル、ハイドロパーオキサイド等が挙げられる。これらをより具体的に示すと、例えばベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３、α，α’−ビス（ｔ−ブチルパ−オキシ）−ｐ−ジイソプロピルベンゼン、１，１−ビス（ｔ−ブチルパ−オキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン等が挙げられる。これら有機過酸化物の配合量は、上記フッ素ゴムとアクリルゴムの混合物１００重量部に対して、０．５乃至１５重量部の範囲であり、この範囲であれば、加硫不足や過加硫のおそれが低い。
【００２９】
また、パーオキサイド加硫の際には、加硫助剤を添加することが好ましく、この加硫助剤として、例えば、多アリル化合物、メタクリレート化合物、ジビニル化合物、ポリブタジエンなどの不飽和多官能性化合物やキノンジオキシム化合物やジマレイミド化合物が挙げられる。これら加硫助剤の配合量は、フッ素ゴムとアクリルゴムとの混合物１００重量部あたり０．５乃至２０重量部、好ましくは１乃至１０重量部である。
【００３０】
その他、本実施形態の化合物には、必要に応じて、充填剤、可塑剤、加工助剤、酸化防止剤、老化防止剤、オゾン劣化防止剤、紫外線吸収剤、カップリング剤等を目的に応じて添加することができる。このような添加剤は、単独で、あるいは複数種類を併用して用いることができる。
【００３１】
また、ゴム組成物には、補強性充填剤が必須的に添加される。この補強用充填剤としては、カーボンブラックや、無機充填剤が好適である。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（ＭｅｄｉｕｍＡｂｒａｓｉｏｎＦｕｒｎａｃｅｂｌａｃｋ）、ＦＥＦ（ＦａｓｔＥｘｔｒｕｄｉｎｇＦｕｒｎａｃｅｂｌａｃｋ）、ＧＰＦ（ＧｅｎｅｒａｌＰｕｒｐｏｓｅＦｕｒｎａｃｅｂｌａｃｋ）、ＳＲＦ（Ｓｅｍｉ−ＲｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇＦｕｒｎａｃｅｂｌａｃｋ）、ＦＴ（ＦｉｎｅＴｈｅｒｍａｌＦｕｒｎａｃｅｂｌａｃｋ）、ＭＴ（ＭｅｄｉｕｍＴｈｅｒｍａｌＦｕｒｎａｃｅｂｌａｃｋ）等が挙げられ、なかでも補強性と成形加工性の優れたＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦが好ましく、特にＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦが好ましい。これらのカーボンブラックは、単独で用いてもよいが、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
【００３２】
また、無機充填剤としては、例えば、含水シリカ、クレー、クルク、炭酸カルシウム、珪藻土、ウォラストナイト等を例示することができる。また、これらの白色系充填剤は、単独で用いてもよいが、２種以上を混合して用いてもよい。
【００３３】
可塑剤、加工助剤としては、ステアリン酸、オレイン酸、パルミチン酸、ラウリン酸等の高級脂肪酸、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸亜鉛等の高級脂肪酸塩、ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド等の高級脂肪酸アミド、オレイン酸エチル等の高級脂肪酸エステル、ステアリルアミン、オレイルアミン等の高級脂肪族アミン、カルナバワックス、セレシンワックス等の天然ワックス、エチレングリコール、グリセリン、ジエチレングリコール等のポリグリコール、ワセリン、パラフィン等の脂肪族炭化水素、シリコーン系オイル、シリコーン系ポリマー、低分子量ポリエチレン、フタル酸エステル類、燐酸エステル類、ロジン、（ハロゲン化）ジアルキルアミン、（ハロゲン化）ジアルキルスルフォン、界面活性剤等が挙げられる。
【００３４】
酸化劣化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が、このうち、芳香族第二級アミン系の４，４−ビス−（α，α−ジメチルベンジル）ジフェニルアミンが好ましい。
【００３５】
また、熱分解を防止して耐熱性を向上するため、上述した老化防止剤とともに、２次老化防止剤を併用することがより好ましい。２次老化防止剤としては、硫黄系の２−メルカブトペンズイミダゾール、２−メルカブトメチルペンズイミダゾール及びこれらの亜鉛塩等が挙げられる。
【００３６】
さらに、日光あるいはオゾンの作用による亀裂を抑制させる日光亀裂防止剤として、融点が例えば５５乃至７０℃程度のワックス類をフッ素ゴムとアクリルゴムの混合物１００重量部に対して、０．５乃至２重量部程度添加してもよい。
【００３７】
上述した各成分を用いて、密封板の弾性部材の材料を得るための方法は特に限定されず、いかなる既存の方法も適用可能である。例えば、原料ゴムであるフッ素ゴム及びアクリルゴムと、充填剤及びその他の添加剤を、例えばゴム混練用ロール、加圧ニーダー又はバンバリーミキサー等の既存かつ公知のゴム用混練り装置を用いて極力均一に混合する。この混練り条件は特に限定されないが、通常は例えば３０乃至８０℃の温度で、例えば５乃至６０分間混練すれば、各種添加剤の十分な分散を図るのに十分であると考えられる。
【００３８】
また、密封板の製造方法も特に限定されないが、上述したようにして得た素ゴム組成物を、金型の中で加圧しながら加熱すればよく、例えば圧縮成形、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って製造することができる。例えば、圧縮形成の場合、金型の中に予め接着剤を塗布した芯金を挿入し、上述した方法で得た未加硫ゴム組成物のシートを載せ、通常例えば１２０乃至２５０℃で、例えば３分乃至２時間程度加圧加硫することによって製造することができる。また、得られた密封板に後加硫を施すことによって弾性材の加硫をより完全なものにすると同時に、余分な揮発成分を揮散させることは、弾性材の物性を向上するのに効果が認められるので好ましい。このような後加硫の条件は特に限定されないが、例えば１５０乃至２５０℃の温度で、例えば１乃至５０時間程度の加熱処理を行うことができる。
【００３９】
（本実施形態の実施例と比較例との比較試験結果について）
以下、上述した本実施形態の構成を備えてなる実施例１乃至３と、従来技術に係る比較例１乃至３との比較試験結果について説明する。
（第１の実験）
先ず、第１の実験として、表１に示す供試材料を、それぞれ図１に示す構成のウェーターポンプ用軸受の密封板に適用した場合の耐冷却水性を確認するために、表１の実施例１乃至３及び比較例１乃至３の欄にそれぞれ記載された組成に係るＪＩＳダンベル状３号形試験片（厚さ２ｍｍ）を準備し、オートクレープを用い、１５０℃のシーシーアイ株式会社製ロングライフクーラント（ＬＬＣ）を水で５０％に希釈したものに５００時間浸漬し、各種物性の変化を測定した。
【００４０】
なお、表１の最も左側の欄において、ダイエルＧ−８０１は、ダイキン工業株式会社製のヨウ素を含むビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン２元共重合体の商品名である。なお、「ダイエル」は、同社の登録商標である。また、アクリルゴムは、エチルアクリレート−ブチルアクリレート−アリルアクリレート（重量比５０／５０／０．７）を共重合して調整したアクリルゴムである。また、Ｚｅｔｐｏｌ２０１０は、日本ゼオン社製の水素添加ニトリルゴムの商品名である。シースト１１６は、東海カーボン社製のＭＡＦ級カーボンブラックの商品名である。シーストＳは、東海カーボン社製のＳＲＦ級カーボンブラックの商品名である。ノクラックＣＤは、大内新興化学工業社製の老化防止剤の商品名である。また、ノクラックＭＢＺは、大内新興化学工業社製の老化防止剤の商品名である。また、パーヘキサ２５Ｂは、日本油脂社製の有機過酸化物の商品名である。なお、「パーヘキサ」は、同社の登録商標である。ＴＡＩＣは、日本化成社製のトリアリルイソシアネートの商品名である。なお、「ＴＡＩＣ」は、同社の登録商標である。
【００４１】
試料の調整は、先ず、表１に記載した割合で混練りロールを用いて混練りを行い、厚さ約２．２ｍｍの未加硫ゴムシートを作成した。つぎに、この未加硫ゴムシートを縦横１５０ｍｍ、厚さ２ｍｍの金型に挿入し、表１に記載した１次加硫の条件において、圧力５０ｋｇｆ／ｃｍ^２（４．９０ＭＰａ）を負荷しながら加硫成形を行った。さらに、実施例１乃至３及び比較例２及び３については、金型から取り出した状態で、オーブン中において、表１に記載の２次加硫の条件で後加硫を行った。
【００４２】
そして、得られた加硫ゴムのシートをＪＩＳダンベル状３号形試験片の形状に打抜き、常態物性を測定した。なお、硬さは、ダンベル試験片を３枚重ねにして、ＪＩＳＫ６２５３に規定されている試験条件に従って、タイプＡデュロメータ式硬さ試験機を用いて測定した。また、引張り特性は、ＪＩＳＫ６２５１に規定されている試験条件に従って測定した。そして、耐ＬＬＣ性については、オートクレープを用いたこと以外、ＪＩＳＫ６２５８に規定された試験条件に従って測定した。
【００４３】
【表１】

【００４４】
表１に示すように、フッ素ゴムとアクリルゴムとの混合物を含む加硫可能な合成ゴム組成物である実施例１乃至３は、良好な耐ＬＬＣ性を示した。これに対し、原料ゴムにフッ素ゴムを単独で用いた比較例１のゴム組成物は、強度及び伸びの低下がみられた。また、原料ゴムに過酸化物加硫可能なアクリルゴムを単独で用いた比較例２のゴム組成物は、著しい膨潤及びこれに伴う硬度低下を示した。また、原料ゴムに水素添加ニトリルゴムを用いた比較例３のゴム組成物は、比較例２よりは良好であるが、硬化劣化を示した。
【００４５】
（第２の実験）
上述した第１の実験における実施例１及び３と、比較例２及び３とそれぞれ同一の組成物を有する弾性部材を備えた密封板について、耐熱性試験及び耐水性試験を行った。図４は、本試験に用いた試験装置の構成を示す図である。図４に示すように、試験装置７５は、回転軸７７を支持した軸受１１を、ハウジング７９を介し、ヒータ８１によって加熱するとともに、時間当たり一定の水量を供給する定量ポンプ８３によって、供試軸受の端部にＬＬＣを定量供給する構成である。そして、ハウジング７９の側壁から、軸受１１の温度を測定する熱電対８３が挿入されている。この試験装置により、軸受端部に備えたシール装置の弾性材の性質の経時変化を調べた。さらに、回転軸７７とハウジング７９との間の電気抵抗を測定する電気抵抗測定回路８５が設けられている。また、回転軸７７の一方の端部には、駆動用のプーリ８７が固定され、プーリ８７には、図示しない動力源から動力を伝達してプーリ８７を回転させるベルト８９がかけられている。
【００４６】
次に、供試軸受の製作方法について説明する。先ず、上述した第１の実験と同様の方法によって未加硫ゴム組成物の調整を行い、得られた未加硫ゴムシートを、予め接着剤を塗布した芯金を挿入した金型にいれ、表１に記載した１次加硫の条件で圧力３０ｋｇｆ／ｃｍ^２（２．９４ＭＰａ）を負荷して加硫成形を行った。さらに、金型から取り出した状態でオーブン中に設置し、表１に記載した２次加硫の条件で後加硫を行った。そして、得られた密封板にフリンガーを装着し、軸受に組み込んで供試軸受を作成した。
【００４７】
なお、本試験の試験条件は、以下の通りである。
・軸受温度：１４０℃
・ＬＬＣ：シーシーアイ社製ＬＬＣ
・ＬＬＣ供給量：５０ｍｌ／ｍｉｎ
・回転数：６０００ｒｐｍ（１００Ｓ^−１）
・試験時間：５００時間
また、評価項目は、主リップ４１の硬さ変化と、第３リップ４３の変形（波打ち）である。なお、硬さの測定は、ＪＩＳＫ６２５３に規定される試験条件に従って、ＩＲＨＤ（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＲｕｂｂｅｒＨａｒｄｎｅｓｓＤｅｇｒｅｅ）マイクロ硬さ計を用いて行った。この試験結果を、表２に示す。
【００４８】
【表２】

【００４９】
表２に示すように、本発明に係る実施例１及び３のゴム組成物によって形成された弾性部材３５を有する密封板２９は、主リップ４１の硬さ変化が少なく、第３リップ４３の変形も認められないことから、良好な耐ＬＬＣ性を有するとともに、密封性にも優れていると思われる。原料ゴムにアクリルゴムを用いた比較例２のゴム組成物によって弾性部材３５を形成した密封板２９においては、主リップ４１の硬さ変化が大きく、また第３リップ４３の変形も生じている。原料ゴムに水素添加ニトリルゴムを用いた比較例３のゴム組成物によって弾性部材３５を形成した密封板２９においては、主リップ４１の硬さ変化が大きく、実施例１及び３を用いた密封板２９に対して密封性に劣り、その結果、軸受寿命が短くなるものと考えられる。
【００５０】
（第３の実験）
第３の実験は、内径が１５ｍｍ、外径が３５ｍｍ、軸方向の幅が１１ｍｍである、呼び番号６２０２の密封板付深溝玉軸受を使用して、軸受内にウレア系グリースを封入し、高温雰囲気中に放置することによって高温雰囲気下におけるウレア系グリースへの耐性を調べた。雰囲気温度は１７５℃であり、放置する時間は５００時間とした。そして、放置後、各供試軸受に装着された密封板を構成する弾性部材の硬さを測定した。硬さの測定は、ＪＩＳＫ６２５３に規定される試験条件に従って、ＩＲＨＤ（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＲｕｂｂｅｒＨａｒｄｎｅｓｓＤｅｇｒｅｅ）マイクロ硬さ計を用いて行った。なお、この試験に用いた密封板の弾性部材は、表１に記載の実施例１乃至３および比較例１乃至３と同様の組成物によって形成した。
【００５１】
供試軸受の製作は、先ず、第１の実験と同様の方法によって未加硫ゴム組成物の調整を行い、得られた未加硫ゴムシートを予め接着剤を塗布した芯金を挿入した金型に入れ、表１に記載された１次加硫の条件において、圧力３０ｋｇｆ／ｃｍ^２（２．９４Ｍｐａ）を負荷し加硫成形を行った。更に、金型から取り出した状態でオーブン中に設置し、表１に記載された２次加硫の条件において後加硫を行った。そして、得られた密封板を軸受に組み込んで供試軸受を作成した。そして、本試験の結果を図５に示す。図５は、時間（Ｈｒ）を横軸にとり、硬さ変化（ｐｔｓ．）を縦軸にとったグラフである。
【００５２】
図５に示すように、本発明に係る実施例１乃至３のゴム組成物によって弾性部材を形成した密封板においては、従来技術に係る比較例１乃至３のゴム組成物によって弾性部材を形成した密封板よりも、リップの硬さ変化が少ないことがわかる。
【００５３】
（第４の実験）
第４の実験は、第３の実験と同じ供試軸受を用いて行った。そして、この供試軸受を、外輪温度を１７５℃とした状態で、内輪を１５０００ｒｐｍ（２５０Ｓ^−１）で回転させ、密封板のシール性能の低下によるグリース漏れ、又はシールの破損を生ずるまでの時間を測定した。なお、２０００時間を越えて異常がなかったものは、密封板の耐久性が十分であると評価し、試験を打ち切った。この試験の結果を表３に示す。
【００５４】
表３

【００５５】
表３に示すように、本発明に係る実施例１乃至３のゴム組成物によって弾性部材を形成した密封板は、いずれも長時間にわたって安定したシール性能を維持することができた。
【００５６】
以上のように、本実施形態によれば、フッ素ゴムとアクリルゴムの混合物を含む加硫可能なゴム組成物によって密封板の弾性材を形成することによって、高温雰囲気中における冷却水中の添加剤や、潤滑用グリース中のウレア化合物との接触に対して耐性を向上することができた。従って、例えば自動車用の補機等、高温雰囲気中かつウレア系グリースまたは添加剤を含むＬＬＣに接触しうる状態で、しかも高荷重、高速回転で使用される各種機器の回転支持部分の転がり軸受の信頼性及び耐久性の向上に寄与することができる。特に、ウォーターポンプ用軸受の場合、インペラ側からメカニカルシールを通過した水蒸気等の軸受内への侵入を防止することができる。
【００５７】
なお、本発明は、上述した実施形態によって限定されるものではなく、密封板の形状やリップの構成、フリンガーの有無等は、適宜変更することができる。また、内輪、外輪の形状や、転動体、保持器の種類や形状も限定されない。また、ゴム組成物の組成も、上述した各実施例に限定されるものではなく、発明の範囲内で適宜変更することができる。また、用途も、自動車用エンジンの補機類に限定されない。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、高温雰囲気中での使用における耐性を確保しかつ冷却水中の添加剤及び潤滑用部リース中のウレア化合物に対して耐性の優れた密封板付転がり軸受及び転がり軸受用密封板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用してなる密封板付転がり軸受の第１の実施形態を備えてなる自動車用エンジンのウォーターポンプの要部断面図である。
【図２】図１のウォーターポンプに備えられる密封板付転がり軸受であって、本発明を適用してなる転がり軸受の一実施形態に係るものの要部拡大断面図である。
【図３】本発明を適用してなる密封板付転がり軸受の他の実施形態であって、オルタネータやコンプレッサ等の自動車用エンジン補機類の回転支持部を構成するものの要部断面図である。
【図４】第１の実験に用いた試験装置の構成を示す図である。
【図５】第３の実験の試験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１エンジン
３ウォーターポンプ
５ウォータージャケット
７インペラ
９回転軸
１１密封板付転がり軸受
１３ケーシング
１９メカニカルシール
２１外輪
２３ボール

Claims

内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周面に内輪軌道を有する内輪と、外輪軌道と内輪軌道との間に転動可能に組み込まれた複数の転動体と、内輪の外周面と外輪の内周面との間に備えられる密封板とを有して構成され、前記密封板は、フッ素ゴム及びアクリルゴムの混合物を含む加硫可能な合成ゴム組成物からなる弾性部材を備えてなる密封板付転がり軸受。
合成ゴム組成物は、フッ素ゴム１０乃至９０重量％と、アクリルゴム９０乃至１０重量％とを有してなることを特徴とする請求項１に記載の密封板付転がり軸受。
転がり軸受の内輪の外周面と外輪の内周面との間に備えられる密封板であって、フッ素ゴム及びアクリルゴムの混合物を含む加硫可能な合成ゴム組成物からなる弾性部材を備えてなる転がり軸受用密封板。
合成ゴム組成物は、フッ素ゴム１０乃至９０重量％と、アクリルゴム９０乃至１０重量％とを有してなることを特徴とする請求項３に記載の転がり軸受用密封版。