JP2005201435A

JP2005201435A - 密封装置およびこれを含む通電軸受

Info

Publication number: JP2005201435A
Application number: JP2004288355A
Authority: JP
Inventors: Tamiaki Rou; 黎明楼; Shinichi Obayashi; 新一大林; Masanobu Kato; 雅信加藤
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd; Koyo Sealing Techno Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd; Koyo Sealing Techno Co Ltd
Priority date: 2003-12-18
Filing date: 2004-09-30
Publication date: 2005-07-28

Abstract

【課題】密封装置において、摺動抵抗をより低減する。
【解決手段】密封装置５は、ゴムを含む環状のシール部材６と、環状にて断面略Ｌ字
型をなす補強用の芯金７とを備える。シール部材６は、内輪２の外周に接触する主たるシ
ールリップ８および補助用のシールリップ９を形成する内周部１０と、外輪３の一端部内
周に圧入される外周部１１とを備える。各シールリップ８，９の表面８ａ，９ａは内輪２
に摺接する環状の摺接部１４，１５を含む。少なくともシールリップ８，９の摺接部１４
，１５に少量のカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を含有させ、摺動抵抗を低減する。高い
導電性を有するＣＮＴをシール部材６の全体に含有させ、シール部材６を介して内輪２と
外輪３とを電気的に短絡させる通電軸受を構成することもできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、相手部材と摺接する摺接部を有する密封装置およびこれを含む通電軸受に関
する。

互いに摺動をする２つの物体間の摺動抵抗をできるだけ低減させることは、２つの物体
間を密封する密封装置として極めて重要な問題である。これらの機械部品の寿命向上に寄
与できるばかりでなく、エネルギー損失を抑えることができるからである。
従来、摺動相手に対してシールリップを摺接させるゴム製のシール部材を備えた密封装
置において、摺動抵抗の低減のために、シールリップの表面に微細な突起を形成して摺動
相手に対して点接触させることが提案されている（例えば特許文献１）。

一方、内、外輪間を短絡させる通電ブラシを備える通電軸受が提供されている（例えば
特許文献２）。
特開平１１−３３６７７６号公報実開平６−５６５２１号公報

しかしながら、密封装置において更なる摺動抵抗の低減が要望されている。また、通電
軸受では、通電ブラシの摺動抵抗が問題となる。
そこで、本発明の課題は、摺動抵抗をより低減させることのできる密封装置および通電
軸受を提供することである。

本願発明者は、シール部材に摩擦係数の低いカーボンナノチューブを添加することで、
シール部材の摩擦係数を格段に低減することができるという知見を得た。本発明はかかる
知見に基づいてなされたものであり、相手部材との間を密封するためのシール部材を備え
、このシール部材が相手部材に対して摺接する摺接部を含む密封装置において、上記シー
ル部材は少なくとも摺接部にカーボンナノチューブを含有することを特徴とするものであ
る。この場合、密封装置の摺動抵抗を格段に低減することができる。また、摺接部等のシ
ール部材の表層部に熱伝導性の良いカーボンナノチューブが存在することから、シール部
材の放熱性を良くすることもでき、耐久性を向上することができる。カーボンナノチュー
ブは、シール部材の少なくとも摺接部に含まれていれば良い。すなわち、シール部材の摺
接部のみにカーボンナノチューブを含むようにしても良いし、シール部材全体にカーボン
ナノチューブを含むようにしても良い。

また、本発明は、転がり軸受の一対の軌道輪間を密封するための密封装置であって、固
定側の軌道輪に固定される環状のシール部材を備え、シール部材は回転側の軌道輪又は回
転側の軌道輪に固定される部材に摺接する摺接部を含み、上記シール部材は少なくとも摺
接部にカーボンナノチューブを含有することを特徴とするものである。この場合、転がり
軸受の密封装置の摺動抵抗を格段に低減することができる。

さらに、本願発明者は、シール部材に少量のカーボンナノチューブを含有することで、
シール部材に高い導電性が与えられるという知見を得た。本発明は、かかる知見に基づい
てなされたものであり、通電手段を介して互いに電気的に短絡される一対の軌道輪と、こ
れらの軌道輪間を密封するための上記の密封装置とを備える通電軸受であって、上記通電
手段はシール部材に含有されるカーボンナノチューブを含むことを特徴とするものである
。

この場合、カーボンナノチューブの高い導電性を利用し、密封装置のシール部材自体に
軌道輪間を短絡する機能を果たさせるようにした。これにより、従来の通電軸受において
必須であった通電ブラシを廃止することができ、構造を格段に簡素化することができる。
しかも、カーボンナノチューブの含有により密封装置の摺動抵抗を格段に低減することが
できる。

本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態の密封装置が適用された転がり軸受の概略断面図である。
図１を参照して、転がり軸受１は、回転側の軌道輪としての内輪２と、固定側の軌道輪と
しての外輪３と、内輪２と外輪３との間に配置された複数の転動体４と、内輪２と外輪３
との間を密封するための密封装置５および密封板５０とを備える。

密封装置５は外輪３の一端部内周に固定され、密封板５０は外輪３の他端部内周に固定
されている。密封板５０は、ゴム部材５１および芯金５２を有し、外輪３の一端部内周に
固定される。密封板５０のゴム部材５１の先端部５３は、内輪２の一端部外周の環状溝５
４内に延び、ラビリンス構造を呈している。
密封装置５は、ゴムを含む環状のシール部材６と、環状にて断面略Ｌ字型をなす芯金７
とを備えている。芯金７は、シール部材６と加硫接着されることにより、シール部材６を
補強する。

シール部材６は、内輪２の外周に接触する主たるシールリップ８および補助用のシール
リップ９を形成する内周部１０と、外輪３の一端部内周に圧入される外周部１１とを備え
ている。
シール部材６のシールリップ８の背部１２には、引っ張りコイルばねからなる締付けリ
ング１３が巻回され、内圧が低いときにもシールリップ８に内輪２に対する締め付け力を
付与している。

シールリップ８の表面８ａは、シールリップ８の先端縁を含む領域に、内輪２に摺接す
る環状の摺接部１４を含む。同様に、補助用のシールリップ９の表面９ａは、当該シール
リップ９の先端縁を含む領域に、内輪２に摺接する環状の摺接部１５を含む。
シール部材６の少なくともシールリップ８，９の少なくとも摺接部１４，１５には、カ
ーボンナノチューブ（ＣＮＴ）が含有されている。具体的には、シール部材６の全体が、
母材としてのゴムに１〜２０質量％のカーボンナノチューブを添加して構成される場合が
ある。摩擦係数や導電抵抗の低減効果を十分に得るために、添加率の下限値を１質量％と
した。より好ましい下限値としては２質量％である。また、摩擦係数や導電抵抗以外のゴ
ムの物性（例えば柔軟性や引張強さ）に変化を与えない範囲を考慮して、添加率の上限値
を２０質量％とした。

シール部材６の全体に導電性に優れたカーボンナノチューブを含有させる場合や、シー
ル部材６の表層部の全体にカーボンナノチューブを含有させる場合には、当該シール部材
６によって、内輪２と外輪３との間を電気的に短絡させることができるので、本転がり軸
受１を通電軸受として構成することもできる。
シール部材６に含まれるゴムとしては、シリコーンゴム（ＶＭＱ）、ニトリルゴム（Ｎ
ＢＲ，ＨＮＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、クロロプレンゴム
（ＣＲ）等を例示することができる。カーボンナノチューブは単層であっても多層であっ
ても良い。

本実施の形態によれば、シール部材６の少なくとも摺接部１４，１５に摩擦係数の小さ
いカーボンナノチューブが存在するので、密封装置１の摺動抵抗を格段に低減することが
できる。摺接部１４，１５等のシール部材６の表層部に熱伝導性に優れたカーボンナノチ
ューブが存在するので、シール部材６の放熱性を良好にして、軸受や封入されたグリース
の温度上昇を抑制し、耐久性を向上させることができる。

また、シール部材６に含有されるカーボンナノチューブの高い導電性を利用して、本転
がり軸受１を通電軸受として構成した場合には、従来必須であった通電ブラシを廃止する
ことができるので、通電軸受としての構造を簡素化することができる。また、通電ブラシ
による摺動抵抗の削減によって、通電軸受としての摺動抵抗を格段に低減することができ
る。

特に、少量のカーボンナノチューブを配合するのみで、所要の摺動性と導電性を実現で
きることができ、ゴムの他の物性（例えば柔軟性や引張強さ）をほとんど変化させること
がない点で好ましい。これに対して、例えば、カーボンブラックやグラファイトを配合し
て所要の摺動性と導電性を実現しようとする場合には、より多量に配合する必要があり、
ゴムの他の物性を大きく変化させるおそれがある。

密封装置５においては、少なくとも摺接部１４，１５にカーボンナノチューブが含有さ
れていれば良い。例えば、図２に示すように、シール部材６Ａが母材としてゴムを含む主
体部１６を備え、この主体部１６の表面にカーボンナノチューブ膜１７が加熱加圧により
接着される場合がある。この場合、良好な摺動性を達成するためには、少なくとも摺接部
１４，１５をカーボンナノチューブ膜１７で構成すれば良い。

また、シール部材６Ａの表層部全体にカーボンナノチューブ膜１７を設ける場合には、
上述した通電軸受に好適に用いることができ、また、シール部材６Ａの放熱性を格段に向
上させることができる。
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、シール部材６，６Ａの各シールリ
ップ８，９が内輪２に固定されたスリンガに摺接するようにしても良い。

また、本発明の密封装置を外輪回転型の転がり軸受に適用する場合には、シール部材は
内輪に固定され、外輪に摺接することになる。
また、本発明の密封装置をハウジングの内周面と摺動相手としての回転又は直動のロッ
ドの外周面との間を密封するべくハウジングに固定される密封装置に適用することもでき
る。

下記の表１に示す仕様にて、実施例１，２と比較例１〜３の試験片を製作した。何れも
母材ゴム（ベースゴム）として、シリコーンゴム（ＶＭＱ）を用いた。
実施例１はカーボンナノチューブを１０質量％含有し、実施例２はカーボンナノチュー
ブを５質量％含有する。比較例１は摩擦係数低減のための添加材を添加されていない。比
較例２はグラファイトを１０質量％含有する。比較例３はカーボンブラックを１０質量％
含有する。なお、実施例１，２のゴムは２液合成法により合成した。比較例１〜３のゴム
は超音波攪拌法により合成した。

各試験片において、無潤滑、室温という試験条件にて摩擦係数を測定したところ、表１
に示すように、実施例１，２の摩擦係数が格段に低いことが実証された。
また、各試験片において、体積抵抗率を測定したところ、表１に示すように、実施例１
，２がそれぞれ１０質量％、５質量％と少量のカーボンナノチューブを配合することで、
高い導電性を示すことが実証された。

本発明の一実施の形態の密封装置を含む転がり軸受の概略断面図である。本発明の別の実施の形態の密封装置の概略断面図である。

符号の説明

１転がり軸受（通電軸受）
２内輪
３外輪
４転動体
５密封装置
６，６Ａシール部材
７芯金
８シールリップ
９補助用のシールリップ
８ａ，９ａ表面
１０内周部
１１外周部
１３締付けリング
１４，１５摺接部
１６主体部
１７カーボンナノチューブ膜

Claims

相手部材との間を密封するためのシール部材を備え、このシール部材が相手部材に対し
て摺接する摺接部を含む密封装置において、上記シール部材は少なくとも摺接部にカーボ
ンナノチューブを含有することを特徴とする密封装置。
転がり軸受の一対の軌道輪間を密封するための密封装置であって、固定側の軌道輪に固
定される環状のシール部材を備え、シール部材は回転側の軌道輪又は回転側の軌道輪に固
定される部材に摺接する摺接部を含み、上記シール部材は少なくとも摺接部にカーボンナ
ノチューブを含有することを特徴とする密封装置。
通電手段を介して互いに電気的に短絡される一対の軌道輪と、これらの軌道輪間を密封
するための請求項２記載の密封装置とを備える通電軸受であって、上記通電手段はシール
部材に含有されるカーボンナノチューブを含むことを特徴とする通電軸受。