JP2012077253A - 表面改質方法、樹脂製部材、シール装置及び車輪支持用転がり軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂製部材の表面に優れた低摩擦性及び低摩耗性を付与でき、しかも長期間にわたって維持される表面改質方法、及び表面の低摩擦性及び低摩耗性が優れており、しかも長期間にわたって維持される樹脂製部材を提供する。
【解決手段】深溝玉軸受では、内輪２１と外輪２２の開口を覆うシール装置２５，２５が設けられ、弾性部材３２は、潤滑性物質の粒子及びゴムを含有する樹脂組成物で構成されているとともに、プラズマへの暴露により低摩擦性及び低摩耗性を有する表面に改質される。カーボンブラックの粒子及びニトリルゴムを含有する樹脂組成物で構成された樹脂製部材の表面を、常圧の空気中でプラズマに暴露すると、樹脂製部材にイオンが注入され、表層部分のニトリルゴムの分子が蒸発又は変質するため、覆われていたカーボンブラックの粒子が、樹脂製部材の表面に露出して、樹脂製部材の表面が改質される。
【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂製部材の表面改質方法、及び、表面改質された樹脂製部材に関する。また、本発明は、シール装置、及び、シール装置を備える車輪支持用転がり軸受装置に関する。

高分子化合物で構成された樹脂製部材の表面を改質する方法としては、樹脂製部材の表面にダイヤモンドライクカーボン被膜を被覆する方法が知られている。表面にダイヤモンドライクカーボン被膜を被覆することにより、樹脂製部材の表面に低摩擦性及び低摩耗性が付与される。
例えば、特許文献１には、メタンとアルゴンの混合ガスを導入しながらＣＶＤプラズマ処理を行ってダイヤモンドライクカーボン被膜を形成する方法が開示されている。また、特許文献２には、炭素原子ビームを照射することによりダイヤモンドライクカーボン被膜を形成する方法が開示されている。なお、これ以降は、ダイヤモンドライクカーボンをＤＬＣと記す。

特開２００５−２３７７号公報 特開２００６−３０７２５１号公報 特許第３９５２６９５号公報

しかしながら、特許文献１，２に開示の方法は、炭化水素や炭素原子ビームのような炭素源を必要とするため、改質処理装置が大規模となる、改質処理コストが高い等の問題点を有していた。また、特許文献１，２に開示の方法は、樹脂製部材の表面にＤＬＣ被膜を形成するものであるため、形成されたＤＬＣ被膜が剥離するおそれがあるという問題点を有していた。そのため、改質された表面の特性が長期間維持されず、耐久性が不十分であった。

そこで、本発明は上記のような従来技術が有する問題点を解決し、樹脂製部材の表面に優れた低摩擦性及び低摩耗性を付与することができ、しかも低摩擦性及び低摩耗性が長期間にわたって維持される表面改質方法、及び、表面の低摩擦性及び低摩耗性が優れており、しかも低摩擦性及び低摩耗性が長期間にわたって維持される樹脂製部材を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る請求項１の表面改質方法は、潤滑性物質の粒子及び高分子化合物を含有する樹脂組成物で構成された樹脂製部材の表面を、プラズマに暴露することを特徴とする。
また、本発明に係る請求項２の表面改質方法は、請求項１に記載の表面改質方法において、空気，希ガス，水素ガス，及び窒素ガスのうち少なくとも１種からなる雰囲気中で、前記樹脂製部材の表面をプラズマに暴露することを特徴とする。

さらに、本発明に係る請求項３の樹脂製部材は、潤滑性物質の粒子及び高分子化合物を含有する樹脂組成物で構成された樹脂製部材において、その表層部分については、前記潤滑性物質の粒子の濃度が表面に向かうに従って高くなっていることを特徴とする。
さらに、本発明に係る請求項４の樹脂製部材は、請求項３に記載の樹脂製部材において、前記高分子化合物がプラスチック又はゴムであることを特徴とする。

さらに、本発明に係る請求項５のシール装置は、互いに相対運動する２つの部材のうち一方の部材に取り付けられ他方の部材に滑り接触して、前記両部材の間に形成された空隙部の開口を密封するシール装置において、前記他方の部材に滑り接触する摺動部分を、請求項１又は請求項２に記載の表面改質方法により表面改質された樹脂製部材で構成したことを特徴とする。
さらに、本発明に係る請求項６のシール装置は、互いに相対運動する２つの部材のうち一方の部材に取り付けられ他方の部材に滑り接触して、前記両部材の間に形成された空隙部の開口を密封するシール装置において、前記他方の部材に滑り接触する摺動部分を、請求項３又は請求項４に記載の樹脂製部材で構成したことを特徴とする。

さらに、本発明に係る請求項７の車輪支持用転がり軸受装置は、外周面に軌道面を有する内方部材と、前記内方部材の軌道面に対向する軌道面を有し前記内方部材の外方に配された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配された複数の転動体と、前記内方部材及び前記外方部材のうち一方の部材に取り付けられ他方の部材に滑り接触して、前記両部材の間に形成された空隙部の開口を密封するシール装置と、を備える車輪支持用転がり軸受装置において、前記シール装置を、請求項５又は請求項６に記載のシール装置としたことを特徴とする。

本発明の表面改質方法は、樹脂製部材の表面に優れた低摩擦性及び低摩耗性を付与することができ、しかも低摩擦性及び低摩耗性が長期間にわたって維持される。
また、本発明の樹脂製部材は、表面の低摩擦性及び低摩耗性が優れており、しかも低摩擦性及び低摩耗性が長期間にわたって維持される。
さらに、本発明のシール装置は、摺動部分の低摩擦性及び低摩耗性が優れており、しかも低摩擦性及び低摩耗性が長期間にわたって維持される。
さらに、本発明の車輪支持用転がり軸受装置は、シール装置の摺動部分の低摩擦性及び低摩耗性が優れており、しかも低摩擦性及び低摩耗性が長期間にわたって維持されるため、長寿命である。

本発明のシール装置の一実施形態であるゴムシールを説明する転がり軸受の断面図である。 本発明の車輪支持用転がり軸受装置の一実施形態である車輪支持用ハブユニットの構造を示す断面図である。 図２の車輪支持用ハブユニットの内端側に配されたシール装置の構造を示す部分縦断面図である。 図２の車輪支持用ハブユニットの外端側に配されたシール装置の構造を示す部分縦断面図である。 ＸＰＳ分析の結果を示すチャートである。

本発明に係る表面改質方法、樹脂製部材、シール装置、及び車輪支持用転がり軸受装置の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
潤滑性物質の粒子及び高分子化合物を含有する樹脂組成物で構成された樹脂製部材の表面を、プラズマに暴露すると、樹脂製部材にイオンが注入される。すると、樹脂製部材の表層部分（表面近傍部分）に位置する高分子化合物の分子が蒸発又は変質するため、樹脂製部材の表層部分において高分子化合物に覆われていた潤滑性物質の粒子の少なくとも一部が、樹脂製部材の表面に露出することとなる。

高分子化合物は摩擦や摩耗が比較的生じやすいが、潤滑性物質の粒子は低摩擦性及び低摩耗性であるので、樹脂製部材の表面が、低摩擦性及び低摩耗性を有する表面に改質される。すなわち、樹脂製部材の表面に低摩擦性及び低摩耗性を有する被膜が被覆されるのではなく、樹脂製部材の表面そのものが低摩擦性及び低摩耗性に改質される。なお、以降においては、改質された表層部分を改質層と記すこともある。

この改質層については、潤滑性物質の粒子の濃度が樹脂製部材の表面に向かうに従って高くなっている。よって、樹脂製部材の表面の低摩擦性及び低摩耗性が非常に優れている。しかも、この改質層は、従来の被覆された被膜とは異なり、剥離するおそれがほとんどないので、低摩擦性及び低摩耗性が長期間にわたって維持される（すなわち、改質層の耐久性が優れている）。被覆された被膜の場合は、内部応力を原因とする剥離や、被膜と母材との硬さ，組成の相違を原因とする剥離が発生しやすいが、本実施形態の場合は、生成する改質層は樹脂製部材と一体であるので、剥離が発生するおそれはほとんどない。

また、従来の被覆された被膜の場合は、母材の変形に対する被膜の追従性が不十分であるため、被膜にひび割れが発生する場合があるが、本実施形態の場合は、樹脂製部材の一部分を変性させているので、樹脂製部材の変形に対する改質層の追従性は良好であり、改質層にひび割れが発生するおそれはほとんどない。
さらに、本実施形態の表面改質処理は、炭化水素等の炭素源を必要としないので、従来の被膜を被覆する処理と比べて処理が容易であるとともに、表面改質処理装置が大規模となることはなく、表面改質処理コストを低く抑えることができる。さらに、本実施形態の表面改質処理は、樹脂製部材の製造ラインに組み込むことが可能であるため、樹脂製部材の大量生産にも適している。

このような表面改質された樹脂製部材は、低摩擦性及び低摩耗性が要求される用途に好適である。例えば、転がり軸受，ボールねじ，リニアガイド装置等に組み込まれるシール装置や、軸受用保持器として好適である。また、改質層は優れた耐候性，耐食性を有しているので、本実施形態の表面改質された樹脂製部材は、優れた耐候性，耐食性が要求される用途にも好適である。

樹脂製部材を構成する樹脂組成物は、潤滑性物質の粒子と高分子化合物とを含有するが、高分子化合物としてはプラスチック又はゴムが好ましい。プラスチックとしては、ポリエチレン，ポリプロピレン，ポリスチレン，ポリフェニレンスルファイド，ポリアミド，ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ），ポリエーテルエーテルケトン等があげられ、ゴムとしては、ニトリルゴム，水素化ニトリルゴム，フッ素ゴム，シリコンゴム，ブチルゴム，アクリルゴム等があげられる。

また、潤滑性物質の種類は特に限定されるものではないが、カーボンブラック，シリカ，二硫化モリブデン，ポリテトラフルオロエチレン，グラファイト，炭酸カルシウム，クレー，タルク，水酸化アルミニウム等が好ましい。これらは、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
さらに、樹脂組成物中の潤滑性物質の粒子の含有量は特に限定されるものではないが、高分子化合物と潤滑性物質の粒子の合計量のうち０．０１質量％以上６０質量％以下とすることが好ましい。そうすれば、樹脂製部材がプラズマに暴露された際に高分子化合物の蒸発又は変質が生じやすく、潤滑性物質の粒子が樹脂製部材の表面に露出しやすい。０．０１質量％未満であると、樹脂製部材の表面に付与される低摩擦性及び低摩耗性が不十分となるおそれがある。一方、６０質量％超過であると、樹脂製部材の弾性が不十分となるおそれがある。

さらに、潤滑性物質の粒子の直径は特に限定されるものではないが、０．００１μｍ以上１０μｍ以下とすることが好ましい。０．００１μｍ未満であると、潤滑性物質の粒子が樹脂製部材の表面に露出しても、樹脂製部材の表面の微細な凹部（表面粗さ）に潤滑性物質の粒子が埋没して相手材に接触せず、潤滑性を十分に発揮できないという不都合が生じるおそれがある。一方、１０μｍ超過であると、ゴムの架橋を阻害するという不都合が生じるおそれがある。
さらに、樹脂製部材を構成する樹脂組成物には、一般的に樹脂に添加される添加剤を所望により配合してもよい。例えば、補強材，酸化防止剤，潤滑油等があげられる。

さらに、表面改質処理を行う際の圧力は特に限定されるものではないが、真空であってもよいし、常圧であってもよい。また、表面改質処理を行う雰囲気の種類は特に限定されるものではないが、空気，希ガス，水素ガス，及び窒素ガスのうち少なくとも１種からなるガス中で行うことが好ましい。この中でも希ガスを用いると、プラズマが発生しやすいので好ましい。希ガスの種類は特に限定されるものではなく、ヘリウム，ネオン，アルゴン，クリプトン，キセノン，ラドンを用いることができる。また、空気又は窒素ガスを用いると、表面改質処理が低コストとなるため好ましい。さらに、水素ガスを用いると、その還元作用によって樹脂製部材の表面が酸化しにくいため好ましい。

以下に、本実施形態の樹脂製部材を適用したシール装置の実施形態と車輪支持用転がり軸受装置の実施形態について説明する。
〔シール装置の実施形態〕
図１は、本発明のシール装置の一実施形態であるゴムシールを説明する深溝玉軸受の部分縦断面図である。
この深溝玉軸受は、外周面に軌道面２１ａを有する内輪２１と、軌道面２１ａに対向する軌道面２２ａを内周面に有する外輪２２と、両軌道面２１ａ，２２ａ間に転動自在に配された複数の転動体（玉）２３と、内輪２１及び外輪２２の間に複数の転動体２３を保持する保持器２４と、内輪２１及び外輪２２の間に形成された空隙部の開口を覆う接触形のシール装置であるゴムシール２５，２５と、を備えている。また、内輪２１と外輪２２とゴムシール２５，２５とにより囲まれた空間には、油，グリース等の潤滑剤（図示せず）が封入され、ゴムシール２５，２５により深溝玉軸受の内部に密封されている。ただし、保持器２４や潤滑剤は備えていなくてもよい。

ゴムシール２５は、環状の板状部材である芯金３１とゴム組成物で構成された弾性部材３２とからなり、弾性部材３２の外周縁部に断面が略Ｖ字形の係止部３２ａが形成されていて、この係止部３２ａを、外輪２２の内周面の軸方向両端部に外輪２２の全周にわたって設けられている断面略Ｖ字形のシール溝２７，２７に嵌め込むことにより、ゴムシール２５，２５が深溝玉軸受に装着されている。

そして、弾性部材３２の内周縁部に形成されているシールリップ部３２ｂは、内輪２１の外周面に滑り接触していて、ゴムシール２５，２５が外輪２２の内周面と内輪２１の外周面との間の開口を覆っている。弾性部材３２の形状（特にシールリップ部３２ｂの形状）は、図示のものに限定されるものではなく、一般的なゴムシールにおけるシールリップ部の形状を適用することが可能である。

なお、内輪２１及び外輪２２が、本発明の構成要件である「互いに相対運動する２つの部材」に相当する。詳述すると、外輪２２が、本発明の構成要件である「一方の部材」に相当し、内輪２１が、本発明の構成要件である「他方の部材」に相当する。また、弾性部材３２が、本発明の構成要件である摺動部分に相当する。
このゴムシール２５の弾性部材３２は、前述した樹脂製部材で構成されている。すなわち、弾性部材３２は、潤滑性物質の粒子及びゴムを含有する樹脂組成物で構成されているとともに、プラズマへの暴露により低摩擦性及び低摩耗性を有する表面に改質されている。ゴムシール２５の低摩擦性及び低摩耗性は長期間にわたって維持されるため、この深溝玉軸受は長期間にわたって優れた密封性を有しており、長寿命となる。

なお、このシール装置の実施形態においては、転がり軸受の例として深溝玉軸受をあげて説明したが、本発明は、他の種類の様々な転がり軸受に対して適用することができる。例えば、アンギュラ玉軸受，自動調心玉軸受，円筒ころ軸受，円すいころ軸受，針状ころ軸受，自動調心ころ軸受等のラジアル形の転がり軸受や、スラスト玉軸受，スラストころ軸受等のスラスト形の転がり軸受である。

〔車輪支持用転がり軸受装置の実施形態〕
図２は、本発明の車輪支持用転がり軸受装置の一実施形態である車輪支持用ハブユニットの構造を示す断面図（軸方向に沿う平面で切断した断面図）である。なお、この車輪支持用転がり軸受装置の実施形態においては、車輪支持用ハブユニット１を自動車等の車両に取り付けた状態において、車両の幅方向外側を向いた部分を外端側部分と称し、幅方向中央側を向いた部分を内端側部分と称する。すなわち、図２においては、左側が外端側となり、右側が内端側となる。

図２の車輪支持用ハブユニット１は、略円筒形状のハブ輪２と、略リング状の内輪３と、略円筒形状の外輪４と、二列の転動体５，５と、転動体５を保持する保持器６，６と、を備えている。ハブ輪２の内端側部分には外径の小さい円筒部１１が形成されており、該円筒部１１に内輪３が圧入されている。そして、内輪３よりも内端側に突出している円筒部１１の先端部分が径方向外方に加締め広げられて、内輪３とハブ輪２とが一体的に固定されている。ただし、内輪３とハブ輪２とを、ナットにより一体的に固定してもよい。この場合には、ナットによって内輪３に必要な予圧を付与することができる。そして、ハブ輪２及び内輪３の外方には、略円筒形状の外輪４が同心に配されている。なお、内輪３とハブ輪２とが一体的に固定されたものが、本発明の構成要件である内方部材に相当し、外輪４が、本発明の構成要件である外方部材に相当する。

ハブ輪２の外周面の軸方向中間部及び内輪３の外周面には、それぞれ転動体５の軌道面が形成されており、ハブ輪２の軌道面は第一内側軌道面１５ａ、内輪３の軌道面は第二内側軌道面１５ｂとされている。また、外輪４の内周面には、前記両内側軌道面１５ａ，１５ｂに対向する軌道面が形成されており、第一内側軌道面１５ａに対向する軌道面は第一外側軌道面１６ａ、第二内側軌道面１５ｂに対向する軌道面は第二外側軌道面１６ｂとされている。さらに、第一内側軌道面１５ａと第一外側軌道面１６ａとの間、及び、第二内側軌道面１５ｂと第二外側軌道面１６ｂとの間には、それぞれ複数の転動体５が転動自在に配置されている。なお、図示の例では、転動体として玉を使用しているが、車輪支持用ハブユニット１の用途等に応じて、ころを使用してもよい。

さらに、外輪４の内端側部分の内周面と内輪３の内端側部分の外周面との間、並びに、外輪４の外端側部分の内周面とハブ輪２の中間部の外周面との間には、それぞれシール装置７ａ，７ｂが設けられている。
さらに、ハブ輪２の外周面の外端側部分には、図示しない車輪を固定するための車輪取り付け用フランジ１０が、径方向外方に突出するように設けられている。そして、外輪４の外周面には、車輪取り付け用フランジ１０から離間する側の端部に、図示しない懸架装置を固定するための懸架装置取り付け用フランジ１３が、径方向外方に突出するように設けられている。

このような車輪支持用ハブユニット１を自動車等の車両に組み付けるには、懸架装置取り付け用フランジ１３を懸架装置に固定し、車輪を車輪取り付け用フランジ１０に固定する。その結果、車輪支持用ハブユニット１によって車輪が懸架装置に対し回転自在に支持される。すなわち、内輪３とハブ輪２とが一体的に固定されたものが回転輪となり、外輪４が固定輪（非回転輪）となる。

ここで、シール装置７ａ，７ｂの構成を、図３，４を参照しながらさらに詳細に説明する。なお、図３，４のシール装置７ａ，７ｂにおいては、内輪３及びハブ輪２が一体的に固定されたものと外輪４との間に形成された空隙部に近い側を内側、遠い側を外側と呼ぶ。まず、図２の車輪支持用ハブユニット１において内端側に配された図３のシール装置７ａは、補強部材に相当する芯金１０５と、スリンガ１０６と、シール本体に相当する弾性部材１０７と、で構成されている。このうち芯金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及び塑性加工を施すことにより、一体的に成形されている。このような芯金１０５は、外輪４の内端側部分の内周面に内嵌固定可能な外径側円筒部１０９と、この外径側円筒部１０９の内側縁（図３における左側縁）から径方向内方に折れ曲がった内側円輪部１１０と、を備えており、断面略Ｌ字形の円環状部材である。

また、スリンガ１０６は、ステンレス鋼板等の優れた耐食性を有する金属板に、プレス加工等の打ち抜き加工及び塑性加工を施すことにより、一体的に成形されている。このようなスリンガ１０６は、内輪３の内端側部分の外周面に外嵌固定可能な内径側円筒部１１２と、この内径側円筒部１１２の外側縁（図３における右側縁）から径方向外方に折れ曲がった外側円輪部１１３とを備えており、断面略Ｌ宇形の円環状部材である。

さらに、弾性部材１０７はゴム組成物で構成され、外側，中間，内側の３本のシールリップ１１４，１１５，１１６を備え、芯金１０５にその基端部が固定されている。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、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、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ている。これにより、内部（前記空隙部）からのグリースの漏洩を防止するとともに、外部から車輪支持用ハブユニット１内部への塵挨，水，泥水等の侵入を防止している。

図２の車輪支持用ハブユニット１において外端側に配された図４のシール装置７ｂは、それぞれが円輪状に形成された芯金２１６と弾性部材２１７とで構成される。このうちの芯金２１６は金属板から製造され、外輪４の外端側部分に内嵌固定されている。また、弾性部材２１７はゴム組成物で構成され、芯金２１６に接着等により接合されている。また、この弾性部材２１７は、外径側，内径側の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４における左側縁）に向かうに従って径方向外方（図４における上方）に湾曲する形状とし、車輪取り付け用フランジ１０の基部の内端側面に摺接させることにより、前記空隙部内への異物侵入防止機能を確保している。また、ラジアルシールリップ２２０を、先端縁（図４における右下側縁）に向かうに従って前記空隙部１３の内側（図４における右側）に湾曲する形状とし、ハブ輪２の外周面に摺接させることにより、グリースの漏洩防止機能を確保している。

さらに、詳しく説明すると、図４のシール装置７ｂは、それぞれが円輪状に形成された芯金２１６と弾性部材２１７とで構成される。このシール装置７ｂ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及び塑性加工を施すことにより、一体的に成形されている。この芯金２１６は、外輪４の外端側部分の内周面に内嵌固定可能な外径側円筒部２２２と、この外径側円筒部２２２の外側縁（図４における左端縁）から径方向内方に折れ曲がった支持板部２２３とを備える。

そして、芯金２１６を構成する支持板部２２３の外側面（図４における左側面）は、弾性部材２１７で全体が覆われ、この弾性部材２１７の外周縁部は、外径側円筒部２２２から連続する傾斜部２２７の外周面と外輪４の内周面との間に挟持されている。このような構成により、芯金２１６と外輪４との嵌合部が密封されている。
外径側円筒部２２２の内側寄り（図４における右寄り）の大径部２２４の自由状態における外径は、外輪４の外端側開口部の内径よりも僅かに大きくしてある。したがって、この大径部２２４は、外輪４の外端側開口部に、締まり嵌めで内嵌固定自在とされている。また、支持板部２２３は、略Ｓ字形の断面形状を有し、径方向内方（図４における下方）に向かうに従って、前記空隙部内に配された転動体５に近づく方向（図４における右方向）に傾斜している。一方、芯金２１６とともにシール装置７ｂを構成する弾性部材２１７はゴム組成物で構成され、芯金２１６をインサート成形して接着剤等により接合されている。このような弾性部材２１７の外周縁部は、傾斜部２２７の外周面を覆っている。

このような弾性部材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、外輪４の外端側開口部の内径よりも少し大きくしてある。したがって、大径部２２４をこの外径側開口部に内嵌固定した状態では、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の外周面と外端側開口部の内周面との間で弾性的に押圧され、当該部分の密封性が確保される。さらに、弾性部材２１７の基部２２６は、支持板部２２３の外側面（図４における左側面）を、全周にわたって完全に覆っている。そして、この基部２２６の外側面及び内周縁に、外径側，内径側の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とが形成されている。

このような車輪支持用ハブユニット１のシール装置７ａ，７ｂの弾性部材１０７，２１７は、前述した樹脂製部材で構成されている。すなわち、弾性部材１０７，２１７は、潤滑性物質の粒子及びゴムを含有する樹脂組成物で構成されているとともに、プラズマへの暴露により低摩擦性及び低摩耗性を有する表面に改質されている。シール装置７ａ，７ｂの低摩擦性及び低摩耗性は長期間にわたって維持されるため、この車輪支持用ハブユニット１は長期間にわたって優れた密封性を有しており、長寿命となる。

以下に実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。
〔実施例１〕
ニトリルゴム８０質量％とカーボンブラックの粒子２０質量％とを混合した樹脂組成物からなる板状試料の表面を、大気圧下でプラズマに暴露して表面改質処理した例について説明する。常圧の空気に高周波電力（周波数３０ｋＨ、電圧４００Ｖ）を印加して電離させ、発生したプラズマを板状試料の表面に５分間吹き付けた。プラズマの発生口と板状試料との距離は２ｃｍである。

このようにして表面改質処理が施された板状試料について摩擦試験を行って、表面の摩擦係数を測定した。摩擦試験の方法は以下の通りである。直径３／８インチのＳＵＪ２製の鋼球を、前記板状試料の表面上で無潤滑下で転動させ、その際の摩擦係数を測定した。転動のストローク長さは３０ｍｍ、速度は５０ｍｍ／ｓ、荷重は２ｋｇである。結果を表１に示す。

比較例として、表面改質処理が施されていないニトリルゴム製板状試料（カーボンブラックの粒子は含んでいない）と、ニトリルゴム製板状試料（カーボンブラックの粒子は含んでいない）の表面にＤＬＣ被膜を被覆したものについても、上記と同様にして摩擦係数を測定した。これらの結果についても、表１に併せて示す。なお、表１においては、前者を比較例１、後者を比較例２と記載してある。
表１から分かるように、実施例１の摩擦係数は、表面改質処理が施されていない比較例１の摩擦係数の半分程度であり、ＤＬＣ被膜が被覆された比較例２の摩擦係数とほぼ同等であった。

〔実施例２〕
ニトリルゴム８０質量％とカーボンブラックの粒子２０質量％とを混合した樹脂組成物からなる円筒状試料（直径１０ｍｍ、長さ１５ｍｍ）の表面を、大気圧下でプラズマに暴露して表面改質処理した例について説明する。常圧の空気に高周波電力（周波数３０ｋＨ、電圧４００Ｖ）を印加して電離させ、発生したプラズマを円筒状試料の表面に５分間吹き付けた。プラズマの発生口と円筒状試料との距離は２ｃｍである。

このようにして表面改質処理が施された円筒状試料について摩擦試験を行って、表面の摩擦係数及び潤滑寿命を測定した。摩擦試験の方法は以下の通りである。算術平均粗さＲａが０．１μｍのＳＵＪ２製板材を相手材とし、これに円筒状試料の円柱面を線接触させ、その接触線と摺動方向が垂直をなすように、グリース潤滑下で両者を摺動させた。摺動のストローク長さは３０ｍｍ、速度は５０ｍｍ／ｓ、荷重は２ｋｇである。結果を表２に示す。

比較例として、表面改質処理が施されていないニトリルゴム製円筒状試料（カーボンブラックの粒子は含んでいない）と、ニトリルゴム製円筒状試料（カーボンブラックの粒子は含んでいない）の表面にＤＬＣ被膜を被覆したものについても、上記と同様にして摩擦係数を測定した。これらの結果についても、表２に併せて示す。なお、表２においては、前者を比較例３、後者を比較例４と記載してある。

また、上記摺動を長期間繰り返すと摩擦係数が徐々に上昇していくが、実施例２及び比較例４については、比較例３の初期の摩擦係数０．４を超えるまで摺動を繰り返し、その摺動回数を潤滑寿命として評価した。その結果を表２に併せて示す。なお、表２における潤滑寿命の数値は、比較例４の潤滑寿命を１とした場合の相対値で示してある。
表２から分かるように、実施例２の摩擦係数は、表面改質処理が施されていない比較例３の摩擦係数の半分であり、ＤＬＣ被膜が被覆された比較例４の摩擦係数と同等であった。また、実施例２の潤滑寿命は、比較例４の潤滑寿命の１００倍以上であった。

〔実施例３〜８〕
ゴム８０質量％とカーボンブラックの粒子２０質量％とを混合した樹脂組成物からなる板状試料の表面を、真空下又は大気圧下でプラズマに暴露して表面改質処理した例について説明する。
ゴムの種類を変化させた４種の樹脂組成物を用意して、板状試料を作製した。そして、真空（真空度１．３Ｐａ）又は大気圧のアルゴン−水素混合ガスに高周波電力（周波数３０ｋＨ、電圧４００Ｖ）を印加して電離させ、発生したプラズマを板状試料の表面に所定時間吹き付けた。すなわち、真空下の場合は１時間、大気圧下の場合は５分間吹き付けた。なお、アルゴン−水素混合ガスのガス混合比（体積比）は、アルゴン：水素＝５．５：１である。また、プラズマの発生口と板状試料との距離は２ｃｍである。
このようにして表面改質処理が施された各板状試料について摩擦試験を行って、表面の摩擦係数を測定した。なお、摩擦試験の方法は前述の実施例１の場合と同様である。結果を表３に示す。

比較例として、表面改質処理が施されていないゴム製板状試料（カーボンブラックの粒子は含んでいない）と、ゴム製板状試料（カーボンブラックの粒子は含んでいない）の表面にＤＬＣ被膜を被覆したものについても、上記と同様にして摩擦係数を測定した。これらの結果についても、表３に併せて示す。なお、表３においては、前者を比較例１１〜１３、後者を比較例２１〜２３と記載してある。
表３から分かるように、樹脂組成物に用いたゴムの種類がいずれであっても、実施例３〜８の摩擦係数は、表面改質処理が施されていない比較例１１〜１３の摩擦係数の概ね４０〜６０％であり、ＤＬＣ被膜が被覆された比較例２１〜２３の摩擦係数よりも小さかった。

〔実施例９〜１２〕
カーボンブラックの粒子及びシリカの粒子の少なくとも一方をニトリルゴムに混合した樹脂組成物からなる板状試料の表面を、大気圧下でプラズマに暴露して表面改質処理した例について説明する。カーボンブラックの粒子とシリカの粒子の含有量を変化させた４種の樹脂組成物を用意して、板状試料を作製した。なお、カーボンブラックの粒子とシリカの粒子の含有量は、樹脂組成物の硬度が７０になるように調整した。そして、常圧の空気に高周波電力（周波数３０ｋＨ、電圧４００Ｖ）を印加して電離させ、発生したプラズマを板状試料の表面に５分間吹き付けて、表面改質処理を行った。プラズマの発生口と板状試料との距離は２ｃｍである。

このようにして表面改質処理が施された各板状試料について摩擦試験を行って、表面の摩擦係数を測定した。摩擦試験の方法は以下の通りである。直径３／８インチのＳＵＪ２製の鋼球を、前記板状試料の表面上でグリース潤滑下で転動させ、その際の摩擦係数を測定した。転動のストローク長さは３０ｍｍ、速度は５０ｍｍ／ｓ、荷重は２ｋｇである。結果を表４に示す。

比較例３１〜３４として、表面改質処理が施されていない板状試料（カーボンブラックの粒子やシリカの粒子は含んでいる）についても、上記と同様にして摩擦係数を測定した。これらの結果についても、表４に併せて示す。
表４から分かるように、樹脂組成物におけるカーボンブラックの粒子とシリカの粒子の含有量がいずれであっても、実施例９〜１２の摩擦係数は、表面改質処理が施されていない比較例３１〜３４の摩擦係数の概ね４０〜６０％であった。

このように表面改質処理により摩擦係数が良好となった原因を調べるため、カーボンブラックの粒子の含有量が０質量％でシリカの粒子の含有量が２０質量％である板状試料（実施例１２及び比較例３４）の表面を、Ｘ線電子分光法（ＸＰＳ）により分析した。分析チャートを図５に示す。
シリカに起因する５３２．５ｅＶ付近のピークに着目すると、実施例１２は比較例３４に比べて約２倍の高さであった。元素の定量分析を行ったところ、比較例３４の板状試料の表面は、炭素が８０％でシリカが２０％であったのに対して、実施例１２の板状試料の表面は、炭素が６０％でシリカが４０％であった。この結果から、上記のような表面改質処理により、ニトリルゴムに含まれるシリカの粒子の一部が表面に露出することが確認された。

１ 車輪支持用転がり軸受装置
２ ハブ輪
３ 内輪
４ 外輪
５ 転動体
７ａ，７ｂ シール装置
１５ａ 第一内側軌道面
１５ｂ 第二内側軌道面
１６ａ 第一外側軌道面
１６ｂ 第二外側軌道面
２１ 内輪
２２ 外輪
２５ ゴムシール
３２ 弾性部材

Claims (7)

1. 潤滑性物質の粒子及び高分子化合物を含有する樹脂組成物で構成された樹脂製部材の表面を、プラズマに暴露することを特徴とする表面改質方法。
2. 空気，希ガス，水素ガス，及び窒素ガスのうち少なくとも１種からなる雰囲気中で、前記樹脂製部材の表面をプラズマに暴露することを特徴とする請求項１に記載の表面改質方法。
3. 潤滑性物質の粒子及び高分子化合物を含有する樹脂組成物で構成された樹脂製部材において、その表層部分については、前記潤滑性物質の粒子の濃度が表面に向かうに従って高くなっていることを特徴とする樹脂製部材。
4. 前記高分子化合物がプラスチック又はゴムであることを特徴とする請求項３に記載の樹脂製部材。
5. 互いに相対運動する２つの部材のうち一方の部材に取り付けられ他方の部材に滑り接触して、前記両部材の間に形成された空隙部の開口を密封するシール装置において、前記他方の部材に滑り接触する摺動部分を、請求項１又は請求項２に記載の表面改質方法により表面改質された樹脂製部材で構成したことを特徴とするシール装置。
6. 互いに相対運動する２つの部材のうち一方の部材に取り付けられ他方の部材に滑り接触して、前記両部材の間に形成された空隙部の開口を密封するシール装置において、前記他方の部材に滑り接触する摺動部分を、請求項３又は請求項４に記載の樹脂製部材で構成したことを特徴とするシール装置。
7. 外周面に軌道面を有する内方部材と、前記内方部材の軌道面に対向する軌道面を有し前記内方部材の外方に配された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配された複数の転動体と、前記内方部材及び前記外方部材のうち一方の部材に取り付けられ他方の部材に滑り接触して、前記両部材の間に形成された空隙部の開口を密封するシール装置と、を備える車輪支持用転がり軸受装置において、
   前記シール装置を、請求項５又は請求項６に記載のシール装置としたことを特徴とする車輪支持用転がり軸受装置。

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