JP2007051707A

JP2007051707A - 転がり軸受

Info

Publication number: JP2007051707A
Application number: JP2005237599A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Yokoyama; 景介横山
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2005-08-18
Filing date: 2005-08-18
Publication date: 2007-03-01

Abstract

【課題】成形性とともに、耐寒性及び耐熱性に優れたシールを備える転がり軸受を提供する。
【解決手段】内輪と外輪との間に複数の転動体が配設され、シールリップを軌道輪に接触せしめてなる弾性材料製のシールと芯金とで構成された接触タイプの密封装置を備える転がり軸受において、前記シールが、２５℃における粘度が１０〜６００ｍＰａ・ｓで、少なくとも炭化水素を含有する化合物と、水素化アクリロニトリルブタジエンゴムとを含むゴム組成物からなることを特徴とする転がり軸受。
【選択図】図１

Description

本発明は、密封装置を備える転がり軸受に関し、特に、自動車の電装部品、エンジン補機であるオルタネータや中間プーリ、カーエアコン用電磁クラッチ、水ポンプ、ハブユニット、ガスヒートポンプ用電磁クラッチ、コンプレッサ等の高温、高荷重条件下で使用され、更には水や泥水が浸入しやすい部位に好適な転がり軸受に関する。

上記に挙げたような各種用途に使用される転がり軸受では、外部からの水や泥水の浸入を防ぐために、シールリップを軌道輪に接触せしめてなる弾性材料製のシールと、芯金とで構成される接触タイプの密封装置を備えている。シールはアクリロニトリルブタジエンゴムや水素化アクリロニトリルブタジエンゴム等のニトリルゴムをゴム成分とするゴム組成物で形成されるのが一般的である。

密封装置を作製するには、接着剤を塗工した芯金をコアとし、そこへ上記のゴム組成物を供給して加熱加圧成形する方法が一般的であり、成形性を考慮してゴム組成物には可塑剤が添加されることが多い。可塑剤も、ゴム成分との相溶性やコスト等を考慮して各種開発されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第３３５１８７２号公報

自動車は多様な環境、地域で使用されるため、密封装置のシールには寒冷地での使用に耐え得る耐寒性や、高速化に伴う発熱に対する耐熱性が強く求められている。しかし、従来のシール用原料であるゴム組成物では、耐寒性や耐熱性は主にゴム成分に依存している。可塑剤を添加することで、シールの低温特性は改善されるものの、その効果は不十分であり、むしろ高温に曝されたときにブルーミングを起こす可能性が高くなる。

そこで、本発明は、成形性とともに、耐寒性及び耐熱性に優れたシールを備える転がり軸受を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、内輪と外輪との間に複数の転動体が配設され、シールリップを軌道輪に接触せしめてなる弾性材料製のシールと芯金とで構成された接触タイプの密封装置を備える転がり軸受において、前記シールが、２５℃における粘度が１０〜６００ｍＰａ・ｓで、少なくとも炭化水素を含有する化合物と、水素化アクリロニトリルブタジエンゴムとを含むゴム組成物からなることを特徴とする転がり軸受を提供する。

本発明の転がり軸受は、密封装置が、特定の水素化アクリロニトリルブタジエンゴム組成物からなり、耐寒性及び耐熱性に優れるシールを備えており、使用環境に関わらず優れた耐久性を示し、信頼性が高いものとなる。

以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。

本発明において、転がり軸受自体の構成は、シールリップが軌道輪に接触する接触型の密封装置を備える限り制限はない。このような接触型の密封装置を備える転がり軸受として、自動車の電装部品、エンジン補機であるオルタネータや中間プーリ、カーエアコン用電磁クラッチ、水ポンプ、ハブユニット、ガスヒートポンプ用電磁クラッチ、コンプレッサ等に組み込まれる転がり軸受が挙げられる。

図１は、本発明の転がり軸受の一例を示す断面図である。図示される転がり軸受２０は、内輪２１と外輪２２との間に、保持器２３により複数の転動体（玉）２４を周方向に略等間隔で配置し、更に内輪２１と外輪２２との間の隙間を密封装置３０で密封して構成されている。密封装置３０は、ＳＰＣＣやＳＥＣＣ等の鋼板をリング状に加工した芯金３１と、弾性材料からなるシール３２とを一体に加硫成形したものである。シール３２は、芯金３１の外側の主部３３と、外輪２２の内周面に形成された止め溝２５に係止される加締部３４と、内輪２１の外周面に形成された受け溝２６と当接するシールリップ３５とから構成されている。

また、転がり軸受として、図２に示すような車両用の転がり軸受を例示する。図示される転がり軸受Ｏにおいて、固定輪である外輪相当部材１は、その外周面に形成した取付部２により、懸架装置（図示せず）に支持固定される。従ってこの外輪相当部材１は、使用時にも回転しない。この様な外輪相当部材１の内側には回転輪である内輪相当部材３が、外輪相当部材１と同心に設けられ、使用時にこの内輪相当部材３が回転する。この内輪相当部材３は、ハブ４と内輪５とから成る。このうちのハブ４の内周面にはスプライン溝６が、外端（車両への組み付け時に幅方向外側になる端を言い、図２の左端）部外周面には取付フランジ７が、それぞれ形成されている。車両への組み付け時、上記スプライン溝６には等速ジョイントを介して回転駆動される駆動軸が挿入され、上記取付フランジ７には車輪が固定される。

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

シール装置１２ａは、図３に拡大して示されるように、芯金１０５と、スリンガ１０６と、弾性部材１０７とから構成される。このうちの芯金１０５は、低炭素鋼板等の金属板にプレス加工等の打ち抜き加工並びに塑性加工を施す事により、一体成形されている。この様な芯金１０５は、転がり軸受Ｏを構成する外輪相当部材１の端部内周面に内嵌固定自在な外径側円筒部１０９と、この外径側円筒部１０９の軸方向内端縁（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１１０を備えた、断面略Ｌ字形で円環状に形成されている。また、上記スリンガ１０６は、ステンレス鋼板等、優れた耐食性を有する金属板に、やはりプレス加工等の打ち抜き加工並びに塑性加工を施す事により一体成形されている。この様なスリンガ１０６は、上記転がり軸受Ｏを構成する内輪５の外端部外周面に外嵌固定自在な内径側円筒部１１２と、この内径側円筒部１１２の軸方向外端縁（図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１１３とを備えた、断面Ｌ字形で円環状に形成されている。

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

また、シール装置１２ａは、図４に示すように、弾性部材を第１のシールリップ１２０ａと第２のシールリップ１２０ｂとで形成するとともに、第１のシールリップ１２０ａを断面Ｌ字上の芯金１０５に固定し、第２のシールリップ１２０ｂを同じく断面略Ｌ字上のスリンガ１０６に固定し、第１のシールリップ１２０ａがスリンガ１０６と接触し、第２のシールリップ１２０ｂが芯金１０５と接触する構成とすることもできる。

シール装置１２ｂは、図５に拡大して示されるように、それぞれが円輪状に形成された芯金２１６と弾性部材２１７とから構成される。このうちの芯金２１６は、金属板により造り、上記外輪相当部材１の外端部に内嵌固定されている。また、上記弾性部材２１７は弾性材料からなり、上記芯金２１６と接着されている。また、この弾性部材２１７は、外径側、内径側、２本のサイドシールリップ２１８、２１９と、１本のラジアルシールリップ２２０とを備える。そして、上記２本のサイドシールリップ２１８、２１９を、先端縁（図５の左端縁）に向かう程直径方向外方（図５の上方）に向かう方向に傾斜させる事により、空間１３内への異物進入防止機能を確保している。また、上記ラジアルシールリップ２２０を、先端縁（図５の右下縁）に向かう程上記空間１３の内側（図５の右側）に向かう方向に傾斜させる事により、グリースの漏洩防止機能を確保している。

更に詳しく説明すると、シール装置１２ｂは、それぞれが円輪状に形成された芯金２１６と弾性部材２１７とから構成されている。シール装置１２ｂの芯金２１６は、低炭素鋼板等の金属板にプレス加工等の打ち抜き加工並びに塑性加工を施す事により、一体成形されている。この芯金２１６は、転がり軸受Ｏを構成する外輪相当部材１の端部内周面に内嵌固定自在な外径側円筒部２２２と、この外径側円筒部２２２の外端縁（図５の左端縁）から直径方向内方に折れ曲がった支持板部２２３とを備える。このうちの外径側円筒部２２２は、内端寄り（図５の右寄り）の大径部２２４と弾性部材２１７とにより、芯金２１６を構成する支持板部２２３の外側面（図５の左側面）全体を覆うと共に、この弾性部材２１７の外周縁部を、上記嵌合筒部２２２から連続する傾斜部２２７の外周面と外輪相当部材１の開口端部内周面との間で挟持している。そして、この構成により、上記芯金２１６と外輪相当部材１との嵌合部を密封している。また、上記大径部２２４の自由状態に於ける外径は、外輪相当部材１の外端開口部の内径よりも僅かに大きく設定されており、この大径部２２４は、外輪相当部材１の外端開口部に、締まり嵌めで内嵌固定自在とされている。また、上記支持板部２２３は、略Ｓ字形の断面形状を有し、直径方向内方（図５の下方）に向かう程空間１３内に設置した転動体１０、１０に近づく方向（図５の右方向）に傾斜している。

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

更に、上記弾性部材２１７の基部２２６は、上記支持板部２２３の外側面（図５の左側面）を、全周に亙り完全に覆っている。また、この基部２２６の外側面及び内周縁には、外径側、内径側、２本のサイドシールリップ２１８、２１９と、１本のラジアルシールリップ２２０とが形成されていおり、２本のサイドシールリップ２１８、２１９を、先端縁（図５の左端縁）に向かう程直径方向外方（図５の上方）に向かう方向に傾斜させる事により、空間１３内への異物進入防止機能を確保している。また、上記ラジアルシールリップ２２０を、先端縁（図５の右下縁）に向かう程上記空間１３の内側（図５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。

また、本発明の転がり軸受として、図６〜図９に示すハブユニット軸受を例示することができる。

図６に示すハブユニット５００は、背面組み合わせ軸受の外輪を一体化した複列アンギュラ玉軸受で構成されている。即ち、内輪５０１及び外輪５０２には、それぞれ２列に軌道面が形成されており、転動体である玉５０３が共通の保持器５０４により転動自在に保持されている。そして、外輪５０２の両端部には、内輪５０１との隙間を密封するために、上記した図３または図４に示したシール装置１２ａが固定される。

図７に示すハブユニット６００は、外輪回転タイプ従動輪用の複列アンギュラ玉軸受であり、内輪６０１にスピンドル（図示せず）が挿入され、ナット（図示せず）により締め付けられる。また、外輪６０２はフランジが一体化されており、ハブボルト６１０によりホイール及びディスクヴレーキ（図示せず）に固定する構成となっている。そして、フランジ付きの外輪５０２の両端部には、内輪６０１との隙間を密封するために、上記した図３または図４に示したシール装置１２ａが固定される。

また、図８に示すハブユニット６００は、内輪回転タイプ従動輪用の複列アンギュラ玉軸受であり、内輪６０１にはハブスピンドル（図示せず）が圧入され、ナット（図示せず）により締め付けられる。また、外輪６０２はフランジが一体化されており、車体（図示せず）に固定する構成となっている。そして、フランジ付きの外輪６０２の両端部には、内輪６０１との隙間を密封するために、上記した図３または図４に示したシール装置１２ａが固定される。

また、図９に示すハブユニット６００は、内輪回転タイプ駆動輪用の複列アンギュラ玉軸受であり、内輪６０１にはホイールハブとドライブシャフト（図示せず）が係合される。また、外輪６０２はフランジが一体化されており、アクスルハウジング（図示せず）に固定する構成となっている。そして、フランジ付きの外輪６０２の両端部には、内輪６０１との隙間を密封するために、上記した図３または図４に示したシール装置１２ａが固定される。

上記に挙げた各転がり軸受及びハブユニットのシール装置の弾性部材は、水素化アクリロニトリルブタジエンゴムに、２５℃における粘度が１０〜６００ｍＰａ・ｓで、少なくとも炭化水素を含有する化合物（以下、「特定の炭化水素化合物」という）、更には補強材や加硫系添加剤をはじめとする各種添加剤を配合したゴム組成物を成形したものを使用する。以下、弾性部材を形成するゴム組成物について詳述する。

水素化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、更に水素を添加したゴムである。また、分子内にカルボキシル基を導入したカルボキシル化水素化アクリロニトリルブタジエンゴム等の各種変性水素化アクリロニトリルブタジエンゴムも使用できる。

また、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が少ない順に低ニトリル、中ニトリル、中高ニトリル、高ニトリル、極高ニトリルに分類される。本発明では、水素化アクリロニトリルブタジエンゴムは、何れのニトリルゴムの水素化物も使用できるが、耐熱性や耐油性、耐摩耗性、耐クリープ性、リップ追従性等を考慮すると、中ニトリル、中高ニトリル、高ニトリルを水素化したものを使用することが好ましく、更に加工性をも考慮すると、アクリロニトリル含有量は２０〜４０％である。より好適には、アクリロニトリル含有量は２０〜３７％であり、この範囲であればバランスの良い特性を示す。アクリロニトリル量が２０％未満であると、耐摩耗性が劣り、シールリップが摩耗しやすくなり、結果として軸受寿命を縮めることになる。また、アクリロニトリル量が４０％を超えると、永久圧縮ひずみ特性が劣り、シールリップの追従性が悪くなり、結果として軸受寿命を縮めることになる。

更に、水素化アクリロニトリルブタジエンゴムは、水素化率を表すヨウ素価が６０ｍｇ／１００ｍｇ（中心値）以下が好ましい。ヨウ素価が６０ｍｇ／１００ｍｇを越える水素化アクリロニトリルブタジエンゴムは、主鎖中の二重結合が多く残存し、目的とする耐熱性を得るのが難しくなる。

特定の炭化水素化合物は、耐寒性及び耐熱性を付与するための添加剤であり、更に可塑剤としての機能も有する。この特定の炭化水素化合物の粘度が１０ｍＰａ・ｓ未満であると、シール表面にブルーミングし易くなり芯金との接着強度が低下し、６００ｍＰａ・ｓを越えると特定の炭化水素化合物同士の相互作用が大きくなり耐寒性が低下する。好ましい粘度は、２０〜５００ｍＰａ・ｓである。また、特定の炭化水素化合物は、分子量が２００〜１５００であることが好ましく、２５０〜１０００であることがより好ましい。分子量が２００未満ではシール表面にブルーミングし易くなり、１５００を超えると特定の炭化水素化合物がゴム中を容易に移動することができなくなり耐寒性が低下する。更に、特定の炭化水素化合物は、凝固点が０℃以下であることが好ましく、−１０℃以下であることがより好ましい。凝固点が０℃を超えると、低温でのゴム弾性が急激に低下し、寒冷地での使用に耐えられなくなるおそれがある。組成面では、より優れた耐熱性及び耐寒性が得られることから、分子中にエステル結合、エーテル結合、二重結合の少なくとも１つの結合種を有することが好ましい。上記に挙げた要求を満足する具体的な化合物として、グリセリン誘導体、ポリエステルエーテル類、アジピン酸系ポリエステル等を挙げることができる。

また、特定の炭化水素化合物の配合量は、水素化アクリロニトリルブタジエンゴム１００重量部に対し３〜３０重量部である。配合量が３重量部未満では、耐寒性及び耐熱性、更には可塑性を十分に付与できず、３０重量部を超えて配合すると滑りが生じて加工性が低下するようになる。

ゴム組成物には、補強材としてカーボンブラックが配合される。カーボンブラックとしてSAF(Super Abrasion Furnace Black)、ISAF(Intermediate Super Abrasion Furnace Black)、HAF(High Abrasion Furnace Black)、FEF(Fast Extruding Furnace black)、GPF(General Purpose Furnace black)、SRF(Simi-Reinforcing Furnace black)、FT(Fine Thermal Furnace black)、MT(Medium Thermal Furnace black)等が挙げられるが、シールの耐摩耗性やリップ追従性、成形加工性等のバランスに優れたHAF、MAF、FEF、GPF及びSRFが好ましく、特にFEF、GPF及びSRFを用いることが好ましい。これらの各カーボンブラックは、単一種を用いる必要はなく、混合使用してもよい。

カーボンブラックの配合量は、水素化アクリロニトリルブタジエンゴム１００重量部に対し２０〜９０重量部とする。２０重量部未満では十分は補強効果が得られず、９０重量部を越えるとゴム組成物の硬さが高くなるとともに伸び率が低くなり、本来有するゴム弾性が低下する。

また、同じく補強のためにケイ酸やケイ酸塩を配合してもよい。具体的には、天然の石英粉末や珪石粉末（ＳｉＯ_２）、合成無水ケイ酸（ＳｉＯ_２）、合成含水ケイ酸（ＳｉＯ_２・ｎＨ_２Ｏ）、カオリンクレー（Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２・２Ｈ_２Ｏ）、焼成クレー（Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２）、ロウ石（Ａｌ_２Ｏ_３・４ＳｉＯ_２・Ｈ_２Ｏ）、セリサイト（Ｋ_２Ｏ・３Ａｌ_２Ｏ_３・６ＳｉＯ_２・２Ｈ_２Ｏ）、マイカ（Ｋ_２Ｏ・３Ａｌ_２Ｏ_３・６ＳｉＯ_２・２Ｈ_２Ｏ）、ネフェリンシナイト（Ｎａ_２Ｏ・Ｋ_２Ｏ・Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２）等のケイ酸アルミニウム類、含水ケイ酸アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３・ｍＳｉＯ_２・ｎＨ_２Ｏ）、タルク（３ＭｇＯ・４ＳｉＯ_２・Ｈ_２Ｏ）等のケイ酸マグネシウム類、ワラストナイト（ＣａＯ・ＳｉＯ_２）等のケイ酸カルシウム類等が挙げられるが、耐摩耗性からはケイ酸アルミニウム類が好ましい。また、これらケイ酸、ケイ酸塩はそれぞれ単独で使用してもよく、複数種を組み合わせて使用してもよい。

ケイ酸やケイ酸塩の配合量は、水素化アクリロニトリルブタジエンゴム１００重量部に対し２０〜１５０重量部とする。２０重量部未満では十分な補強効果が得られず、１５０重量部を越えるとゴム組成物の硬さが高くなるとともに伸び率が低くなり、本来有するゴム弾性が低下する。

また、カーボンブラックと、ケイ酸、ケイ酸塩とを併用する場合は、水素化アクリロニトリルブタジエンゴム１００重量部に対してカーボンブラックを１０〜９０重量部、好ましくは２０〜８０重量部とし、ケイ酸、ケイ酸塩を１０〜１１０重量部、好ましくは２０〜１００重量部とし、かつ、合計配合量が２０〜２００重量部、好ましくは６０〜１２０重量部とする。個々の配合量及び合計配合量がそれぞれの下限値未満では十分な補強効果が得られず、上限を超えると硬度が高くなりすぎて伸びが低くなり、本来のゴム弾性が低下する。

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

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

加硫促進助剤としては、酸化亜鉛等の金属酸化物、金属炭酸塩、金属水酸化物、ステアリン酸等の有機酸とその誘導体、及びアミン類等が挙げられる。これら加硫助剤、活性剤は２種以上を混合使用してもよく、水素化アクリロニトリルブタジエンゴム１００重量部に対して０．１〜１０重量部配合される。尚、カルボキシル化水素化アクリロニトリルブタジエンゴムを用いる場合には、酸化亜鉛を用いると早期加硫を生じやすいため、過酸化亜鉛とステアリン酸とを併用することが好ましい。過酸化亜鉛は、ゴム組成物の混練り加工時の温度ではそのまま組成物中に存在し、加硫成形時に酸化亜鉛を生じるため、混練り加工時及び保管時に早期加硫を生じることがない。

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

更に、ゴム組成物には、老化防止剤、加工助剤（可塑剤）、摩擦改良剤、導電性付与剤等を添加することができる。

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−（α，α−ジメチルベンジル）ジフェニルアミン、Ｎ−フェニル−Ｎ’−（３−メタクリロイルオキシ−２−ヒドロキシプロピル）−ｐ−フェニレンジアミン等が好ましい。

また、熱分解を防止して耐熱性を向上するため、上記の老化防止剤とともに２次老化防止剤を併用することがより好ましい。２次老化防止剤としては、例えば、硫黄系の２−メルカプトベンズイミダゾール、２−メルカプトメチルベンズイミダゾール及びこれらの亜鉛塩等を例示できる。更に、日光あるいはオゾンの作用による亀裂を抑制させる日光亀裂防止剤として、融点が５５〜７０℃程度のワックス類を水素化アクリロニトリルブタジエンゴム１００重量部に対して０．５〜２重量部程度添加してもよい。添加量が０．５重量部未満ではオゾンの作用による亀裂発生を防止する効果が殆ど得られず、２重量部を越えると不必要なワックスがシール表面に滲み出し加工性に問題を生じる。

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

また、車両に車軸と車輪用転がり軸受との間を通電する機構がない場合、走行中に発生する静電気が車両に残ってラジオノイズ等を発生させることがある。このような不具合に対処するために、シール装置の弾性部材を導電化し、車軸と車輪用転がり軸受との通電を図ることが考えられている。その場合の弾性部材の抵抗値は、制限されるものではないが、体積固有抵抗値で１０^５Ω・ｃｍ以下が好ましく、ラジオノイズの発生を十分に抑制することが可能になる。

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

更に、ゴム組成物には、何れも公知のカップリング剤、顔料、染料、離型剤等を添加することができる。

上記の各成分を用いて弾性部材の原料となるゴム組成物を得るための方法は特に限定されないが、上記した各材料の所定量をゴム混練ロール、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に投入し、均一に混練りすることが可能である。混練り条件は特に限定されないが、通常は３０〜８０℃の温度で、５〜６０分間混練りすることによって、各種添加剤の十分な分散を図ることができる。

また、上記ゴム組成物を用いてシール装置を作製する方法は、従来と同様であり、金型の中に予め接着剤を塗布した芯金を配置し、その上に上記で製造した未加硫のゴム組成物からなるシートを乗せ、通常１２０〜２００℃で３０秒〜３０分程度加圧加硫すればよい。必要に応じて、１２０〜２００℃で１０分〜１０時間程度後架橋してもよい。

尚、得られるシールのリップの硬さは、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。前記硬さが５０未満の場合には、シールの摩擦抵抗が大きく発熱やトルク上昇を招き、耐摩耗性も低下する。また、前記硬さが９０を超えると、ゴム弾性が低下して密封性や追従性が低下し、塵埃が多い環境や海水に曝される環境では転がり軸受の寿命が低下するおそれがある。

以下、試験例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。

（実施例１〜３、比較例１〜３）
表１に示す配合に従い、水素化アクリロニトロルブタジエンゴムと、加硫系添加剤を除く各添加剤とをバンバリーミキサーに投入し、混練りを行った。次いで、バンバリーミキサーから混練物を取り出し、２本ロールのゴム用練りロールに移して加硫系添加剤を添加して混練りを行い、得られた混練物をシート状（未加硫物）に成形した。

尚、表中に示した配合剤は以下の通りである。また、可塑剤の分子量、粘度及び凝固点を表２に示す。
・水素化アクリロニトリルブタジエンゴム：日本ゼオン製「Ｚｅｔｐｏｌ２０３０Ｌ」（アクリロニトリル量３６．２％）
・アクリロニトリルブタジエンゴム：日本ゼオン製「Ｎｉｐｏｌ１０４２」
・ステアリン酸：花王製「ＬｕｎａｃＳ−３５」
・亜鉛華：堺化学製「フランス法１号」
・硫黄：鶴見化学製「ＳｕｌｆａｘＰＭＣ」
・可塑剤Ａ：グリセリン誘導体、大八化学製「グルセロール・トリアセテート」
・可塑剤Ｂ：ポリエステルエーテル系、旭電化製「ＲＳ−７００」
・可塑剤Ｃ：アジピン酸系ポリエステル、旭電化製「ＰＮ−１５０」
・可塑剤Ｄ：トリメチルホスフェート、大八化学製「ＴＭＰ」
・可塑剤Ｅ：ポリエステル系、三洋貿易製「ＰａｒａｐｌｅｘＧ−２５」
・老化防止剤Ａ：大内新興化学製「ノクラックＣＤ」
・老化防止剤Ｂ：大内新興化学製「サンノック」
・カーボンブラック：東海カーボン製「シーストＳ」（ＳＲＦ）
・クレー：土屋カオリン製「ＳＡＴＩＮＴＯＮＥＮｏ．５」
・カップリング剤：東芝シリコーン製「ＴＳＬ８３８０」
・加硫促進剤（ＴＴ）：大内新興化学製「ノクセラーＴＴ−Ｐ」
・加硫促進剤（ＴＥＴ）：大内新興化学製「ノクセラーＴＥＴ−Ｇ」
・加硫促進剤（ＣＺ）：大内新興化学製「ノクセラーＣＺ−Ｇ」
・加工助剤：三洋貿易製「ＴＥ８０」

そして、上記の各混練物をＳＰＣＣ製の芯金に加硫成形し、図１に示す形状のシールを備える密封装置を作製した。作製した密封装置を恒温槽に入れ、１５０℃で７２時間加熱した。加熱前後におけるシールリップの硬さの変化を求めた。硬さの測定は、微小硬度計を用いて行った。結果を表３に示すが、硬さの変化が５ポイント以下のものを良好とし「○」を記し、５ポイント超１０ポイント以下のものをやや良好とし「△」を記し、１０ポイントを越えたものを不良とし「×」を記した。

また、上記混練物とＳＰＣＣ製芯金とを用い、図１に示す形状を有し、日本精工（株）製単列深溝玉軸受「呼び番号６２０３」用の接触型の密封装置を作製した。作製した密封装置を同玉軸受に組み込み、更にエーテル系グリースを封入して試験軸受を作製した。そして、日本精工（株）製の軸受回転試験機を用い、下記試験条件にて回転させた後、試験軸受を分解してグリースに混入した水分量を測定した。結果を表３に示すが、実施例２の試験軸受における混入水分量を１とする相対値である。
・回転数：１００００ｒｐｍ
・回転時間：６０時間連続
・雰囲気温度：−５℃
・２００ｇ／Ｌの濃度の塩化カルシウム水溶液を連続噴霧

同じく上記の各混練物をＳＰＣＣ製の芯金に加硫成形し、図１に示す形状のシールを備える密封装置を作製した。そして、作製した密封装置を１００℃の恒温槽に入れ、ブルーミングの有無を調べた。結果を表３に示す。

また、上記混練物とＳＰＣＣ鋼板とを用いて図３に示す形状の内径６０ｍｍのハブユニット用のシール装置を作製し、日本精工（株）製ハブユニットシール単体回転試験機に組み込み、軸中心まで泥水に浸漬した状態で回転させた。試験条件は以下の通りであり、所定時間回転させた後にシール装置を分解し、グリースに含まれる水分量を測定した。結果を表３に示すが、実施例２のシール装置における水分量を１とする相対値である。
・回転速度：１０００ｒｐｍ
・回転時間：６０時間連続
・軸偏心：０．５ｍｍＴＩＲ
・泥水組成：ＪＩＳ８種ダスト２０％、塩化カルシウム２００ｇ／Ｌ
・グリース：ウレア化合物、鉱油
・グリース塗布量：０．３５ｇ
・雰囲気温度：−５℃

同じく上記の各混練物とＳＰＣＣ鋼板とを用いて図３に示す形状のシール装置を作製した。そして、作製したシール装置を１００℃の恒温槽に入れ、ブルーミングの有無を調べた。結果を表３に示す。

上記の試験結果から、水素化アクリロニトリルブタジエンゴムに特定の炭化水素化合物を配合したゴム組成物からなるシールは、密封性とともに耐熱性及び耐寒性に優れ、更に従来と同等の加工性を具備することがわかる。

本発明の転がり軸受の一例を示す断面図である。本発明の転がり軸受の他の例（自動車の車輪用転がり軸受）を示す断面図である。図２に示した車輪用転がり軸受の一方のシール装置（１２ａ）の拡大図である。シール装置（１２ａ）の他の例示す拡大図である。図２に示した車輪用転がり軸受の他方のシール装置（１２ｂ）の拡大図である。本発明の転がり軸受の更に他の例（ハブユニット）を示す断面図である。本発明の転がり軸受の更に他の例（ハブユニット）を示す断面図である。本発明の転がり軸受の更に他の例（ハブユニット）を示す断面図である。本発明の転がり軸受の更に他の例（ハブユニット）を示す断面図である。

符号の説明

Ｏ転がり軸受
１外輪相当部材
４内輪相当部材
１０転動体
１１保持器
１２ａシール装置
１２ｂシール装置
２０転がり軸受
２１内輪
２２外輪
２３保持器
２４転動体
３０密封装置
３１芯金
３２シール
１０５芯金
１０６スリンガ
１０７弾性部材
２１７弾性部材
５００ハブユニット
６００ハブユニット

Claims

内輪と外輪との間に複数の転動体が配設され、シールリップを軌道輪に接触せしめてなる弾性材料製のシールと芯金とで構成された接触タイプの密封装置を備える転がり軸受において、
前記シールが、２５℃における粘度が１０〜６００ｍＰａ・ｓで、少なくとも炭化水素を含有する化合物と、水素化アクリロニトリルブタジエンゴムとを含むゴム組成物からなることを特徴とする転がり軸受。