JP5375269B2

JP5375269B2 - 転がり軸受、車輪支持用軸受ユニット

Info

Publication number: JP5375269B2
Application number: JP2009085574A
Authority: JP
Inventors: 加奈子森; 敦横内; 耕一八谷; 泰右丸山
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2029-03-31
Also published as: JP2010236622A

Description

この発明は、内輪の外周面に嵌合させる環状部を有するスリンガと、外輪の内周面に嵌合させる環状部を有する芯金に、スリンガに摺接させるリップ部を有する弾性部材が固定されたシールと、からなるシール装置が取り付けられている、転がり軸受および車輪支持用軸受ユニットに関する。

図１は、車輪支持用軸受ユニット（ハブユニット軸受）の一例を示す断面図である。このハブユニット軸受は、内側部材１０と、外側部材２０と、玉（転動体）３０と、保持器４０と、第１のシール５と、第２のシール６と、スリンガ７とで構成され、玉３０が転動する軌道を二列備えている。
内側部材１０は、二列の軌道を有する内輪１１、車軸を内嵌するハブ１２、および車輪側部材８を固定するフランジ１３を有する。内側部材１０は第１の部材１ａと第２の部材１ｂとからなる。第１の部材１ａは、内輪１１の一方の内輪軌道１１ａの部分とハブ１２とフランジ１３が一体に形成されたもの（ハブ輪）である。第２の部材１ｂは、他方の内輪軌道１１ｂが形成されたリング状部材であって、第１の部材１ａに外嵌されている。

外側部材２０は、二列の軌道２１ａ，２１ｂを有する外輪２１と、車体の懸架装置（車体側部材）を固定するボルト穴２２ａが形成されたフランジ２２とが一体に形成されたものである。
図２に示すように、スリンガ７は、内輪軌道１１ｂが形成されている第２の部材（内輪）１ｂの外周面１００に嵌合する環状部７１と、その軸方向一端に形成された外向きフランジ部７２とからなる。

第２のシール６は、芯金６１とゴム材料の成形体からなる弾性部材６２とで構成されている。芯金６１は、円板部６１ａと、外側部材２０の内周面２００に嵌合する環状部６１ｂとからなる。弾性部材６２は、スリンガ７の環状部７１に摺接される２つのリップ部６２ａ，６２と、フランジ７２に摺接される１つのリップ部６２ｃを有する。
このようなハブユニット軸受では、第２のシール６が設けてある側からの泥水などの侵入が問題となるが、水の侵入経路は、第２のシール６のリップ部６２ａ〜６２ｃとスリンガ７との間であることは少なく、スリンガ７の環状部７１と第２の部材１ｂの外周面１００との嵌合部や、第２のシール６の環状部６１ｂと外側部材２０の内周面２００との嵌合部であることが多い。

そのため、従来より、これらの嵌合部の嵌合面間を接着剤で固定したり、嵌合面間に合成樹脂層を介在させたり、スリンガの形状を特殊なものとしたりすることで、浸水を防止することが行われてきた。しかし、従来の対策では、部品点数が増えたり、組み立て工程が増えたり、部品形状が複雑になったり、という不利益に対して、得られる浸水防止効果が不十分である。

また、下記の特許文献１には、テフロン（登録商標）コーティング等からなるフッ素系処理を行うことで、スリンガに撥水処理被膜を形成することが記載されている。
さらに、下記の特許文献２には、フッ素系界面活性剤、フッ素系シランカップリング剤、フッ素系ポリマーなどのフッ素系処理剤を使用して、転がり軸受の軌道面および転動面のうちの少なくともいずれかに撥油膜を形成することが記載されている。

特開２００２−４８１４７号公報特開２００７−１９２３３０号公報

しかしながら、これらの特許文献に記載された方法には、過酷な使用条件での浸水防止性能の点で改善の余地がある。
この発明の課題は、内輪の外周面に嵌合させる環状部を有するスリンガと、外輪の内周面に嵌合させる環状部を有する芯金に、スリンガに摺接させるリップ部を有する弾性部材が固定されたシールと、からなるシール装置が取り付けられている、転がり軸受および車輪支持用軸受ユニットの内部への浸水防止性能を向上させることである。

上記課題を解決するために、この発明の転がり軸受は、内輪の外周面に嵌合させる環状部を有するスリンガと、外輪の内周面に嵌合させる環状部を有する芯金に、スリンガに摺接させるリップ部を有する弾性部材が固定されたシールと、からなるシール装置が取り付けられている転がり軸受であって、前記スリンガの環状部の内輪の外周面に対する嵌合面および前記内輪の外周面のいずれかまたは双方と、前記芯金の環状部の外輪の内周面に対する嵌合面および前記外輪の内周面のいずれかまたは双方と、のうちの少なくとも一方のみに、下記の（１）式で表されるパーフルオロアルキル−アルキルアクリレート共重合体からなるフッ素系界面活性剤を０．５重量％以上２．０重量％以下の割合で含有し、平均粒径が３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である金属酸化物微粒子を０．１重量％以上０．５重量％以下の割合で含有するフッ素系撥水処理液を、塗布、乾燥することで、前記フッ素系界面活性剤と前記金属酸化物微粒子からなる凹凸状の撥水性被膜が形成されていることを特徴とする。

（式中、ｎ、ｍ、ｋは、それぞれ１〜３０の整数である。）

前記フッ素系撥水処理液に含まれるフッ素系界面活性剤の含有率が０．５質量％未満であると、形成される撥水性被膜の厚さが薄すぎて、撥水処理被膜から金属酸化物微粒子が脱落しやすい。前記フッ素系撥水処理液に含まれるフッ素系界面活性剤の含有率が２．０質量％を超えると、形成される撥水性被膜の厚さが厚くなりすぎて、撥水処理被膜に凹凸が形成されにくい。

前記金属酸化物微粒子としては、シリカ、チタニア、アルミナ、マグネシア、酸化カルシウム、および酸化亜鉛のいずれかが挙げられる。金属酸化物微粒子の平均粒径が３０ｎｍ未満であると撥水処理被膜に十分な凹凸が形成されにくく、１００ｎｍを超えると撥水処理被膜から金属酸化物微粒子が脱落しやすい。

この発明の車輪支持用軸受ユニットは、複列の軌道を有する内輪、車軸を内嵌するハブ、および車輪側部材を固定するフランジからなる内側部材と、複列の軌道を有する外輪および車体側部材を固定するフランジが一体になっている外側部材と、転動体と、を備えた車輪支持用軸受ユニットであって、前記内輪の外周面に嵌合させる環状部を有するスリンガと、前記外輪の内周面に嵌合させる環状部を有する芯金に、スリンガに摺接させるリップ部を有する弾性部材が固定されたシールと、からなるシール装置が取り付けられ、前記スリンガの環状部の内輪の外周面に対する嵌合面および前記内輪の外周面のいずれかまたは双方と、前記芯金の環状部の外輪の内周面に対する嵌合面および前記外輪の内周面のいずれかまたは双方と、のうちの少なくとも一方のみに、前記（１）式で表されるパーフルオロアルキル−アルキルアクリレート共重合体からなるフッ素系界面活性剤を０．５重量％以上２．０重量％以下の割合で含有し、平均粒径が３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である金属酸化物微粒子を０．１重量％以上０．５重量％以下の割合で含有するフッ素系処理液を、塗布、乾燥することで、前記フッ素系界面活性剤と前記金属酸化物微粒子からなる凹凸状の撥水性被膜が形成されていることを特徴とする。

この発明の転がり軸受および車輪支持用軸受ユニットによれば、前記スリンガの環状部の内輪の外周面に対する嵌合面および前記内輪の外周面のいずれかまたは双方と、前記芯金の環状部の外輪の内周面に対する嵌合面および前記外輪の内周面のいずれかまたは双方と、のうちの少なくとも一方に、前記凹凸状の撥水性被膜が形成されているため、従来のものと比較して、内部への浸水防止性能が高くなる。

この発明の転がり軸受および車輪支持用軸受ユニットは、従来のものと比較して、内部への浸水防止性能が高いものとなる。

ハブユニット軸受の一例を示す断面図である。図１のハブユニット軸受に取り付けられているシール装置を示す断面図である。

以下、この発明の実施形態について説明する。
この実施形態では、図１に示すハブユニット軸受において、図２に示すシール装置のスリンガ７の環状部７１の内周面と、その対向面である内側部材１０の第２の部材（内輪）１ｂの外周面１００に、下記の方法で凹凸状の撥水性被膜を形成して、浸水防止効果を調べた。サンプルNo. ２では、これに加えて、第２のシール６の環状部６１ｂの外周面と、その対向面である外側部材２０の内周面２００にも、凹凸状の撥水性被膜を形成した。

スリンガ７および第２のシール６の環状部６１ｂ（芯金６１）は、ＳＵＳ３０４製で表面が不動態化処理されたものである。内側部材１０の第２の部材（内輪）１ｂおよび外側部材２０はＳ５３Ｃ製である。スリンガ７および第２のシール６の環状部６１ｂの平均表面粗さ（Ｒａ）は、０．００１μｍ〜１μｍの範囲内である。内側部材１０の第２の部材（内輪）１ｂの外周面１００および外側部材２０の内周面２００の平均表面粗さ（Ｒａ）は、０．００１μｍ〜１μｍの範囲内である。また、撥水撥油膜を形成する前に、スリンガ７についてはエタノールで超音波洗浄を行い、それ以外の成膜面はエタノールで拭くことで清浄化した。

処理液Ａとして、前記（１）式で表されるフッ素系界面活性剤に相当する、日本メクトロン（株）製のパーフルオロアルキル−エチルアクリレート共重合体「ノックスガードＳＴ−４３０」を、エタノールで０．５質量％に希釈した溶液を用意した。
処理液Ｂとして、処理液Ａに、平均一次粒径が３０ｎｍのシリカ微粒子を０．３質量％の割合で混合した液体を用意した。

処理液Ｃとして、処理液Ａに、平均一次粒径が３０〜５０ｎｍのチタニア微粒子を０．３質量％の割合で混合した液体を用意した。
処理液Ｄとして、処理液Ａに、平均一次粒径が４０〜６０ｎｍのアルミナ微粒子を０．３質量％の割合で混合した液体を用意した。
サンプルNo. １では、処理液Ｂを、スリンガ７の環状部７１の内周面と、その対向面である内側部材１０の第２の部材（内輪）１ｂの外周面１００に、スプレー法で塗布した後に、常温で乾燥させることにより、凹凸状の撥水性被膜を形成した。

サンプルNo. ２では、処理液Ｂを、スリンガ７の環状部７１の内周面と、その対向面である内側部材１０の第２の部材（内輪）１ｂの外周面１００と、第２のシール６の環状部６１ｂの外周面と、その対向面である外側部材２０の内周面２００に、スプレー法で塗布した後に、常温で乾燥させることにより、凹凸状の撥水性被膜を形成した。
サンプルNo. ３では、処理液Ｃを、スリンガ７の環状部７１の内周面と、その対向面である内側部材１０の第２の部材（内輪）１ｂの外周面１００に、スプレー法で塗布した後に、常温で乾燥させることにより、凹凸状の撥水性被膜を形成した。

サンプルNo. ４では、処理液Ｄを、スリンガ７の環状部７１の内周面と、その対向面である内側部材１０の第２の部材（内輪）１ｂの外周面１００に、スプレー法で塗布した後に、常温で乾燥させることにより、凹凸状の撥水性被膜を形成した。
サンプルNo. ５では、処理液Ａを、スリンガ７の環状部７１の内周面と、その対向面である内側部材１０の第２の部材（内輪）１ｂの外周面１００に、スプレー法で塗布した後に、常温で乾燥させることにより、撥水性被膜を形成した。

このようにして撥水処理被膜を形成したNo. １〜５のハブユニット軸受と、撥水処理被膜の形成を行わなかったハブユニット軸受について、内部に潤滑剤を封入して、泥水に浸漬した状態で回転させる加速試験を１０日間行った後に、内部の潤滑剤に含まれる水分量を測定した。その結果、撥水処理被膜を形成しないものでは５．３２質量％、No. １では０．０５質量％、No. ２では０．０４質量％、No. ３では０．０６質量％、No. ４では０．０５質量％、No. ５では２．４６質量％となった。

この結果から、本発明の実施例に相当するNo. １〜４のハブユニット軸受は、比較例に相当するNo. ５のハブユニット軸受と比較して、内部への浸水防止性能が高いものであることが分かる。

１０内側部材
１ａ第１の部材（ハブ輪）
１ｂ第２の部材（内輪）
１１ｂ内輪軌道
１１内輪
１２ハブ
１３フランジ
２０外側部材
２１外輪
２１ａ軌道溝
２１ｂ軌道溝
２２ａ懸架装置（車体側部材）を固定するボルト穴
２２フランジ
３０玉（転動体）
４０保持器
５第１のシール
６第２のシール
７スリンガ
８車輪側部材

Claims

内輪の外周面に嵌合させる環状部を有するスリンガと、外輪の内周面に嵌合させる環状部を有する芯金に、スリンガに摺接させるリップ部を有する弾性部材が固定されたシールと、からなるシール装置が取り付けられている転がり軸受であって、
前記スリンガの環状部の内輪の外周面に対する嵌合面および前記内輪の外周面のいずれかまたは双方と、前記芯金の環状部の外輪の内周面に対する嵌合面および前記外輪の内周面のいずれかまたは双方と、のうちの少なくとも一方のみに、
下記の（１）式で表されるパーフルオロアルキル−アルキルアクリレート共重合体からなるフッ素系界面活性剤を０．５重量％以上２．０重量％以下の割合で含有し、平均粒径が３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である金属酸化物微粒子を０．１重量％以上０．５重量％以下の割合で含有するフッ素系撥水処理液を、塗布、乾燥することで、前記フッ素系界面活性剤と前記金属酸化物微粒子からなる凹凸状の撥水性被膜が形成されていることを特徴とする転がり軸受。

（式中、ｎ、ｍ、ｋは、それぞれ１〜３０の整数である。）
前記金属酸化物微粒子は、シリカ、チタニア、アルミナ、マグネシア、酸化カルシウム、および酸化亜鉛のいずれかである請求項１記載の転がり軸受。
複列の軌道を有する内輪、車軸を内嵌するハブ、および車輪側部材を固定するフランジからなる内側部材と、複列の軌道を有する外輪および車体側部材を固定するフランジが一体になっている外側部材と、転動体と、を備えた車輪支持用軸受ユニットであって、
前記内輪の外周面に嵌合させる環状部を有するスリンガと、前記外輪の内周面に嵌合させる環状部を有する芯金に、スリンガに摺接させるリップ部を有する弾性部材が固定されたシールと、からなるシール装置が取り付けられ、
前記スリンガの環状部の内輪の外周面に対する嵌合面および前記内輪の外周面のいずれかまたは双方と、前記芯金の環状部の外輪の内周面に対する嵌合面および前記外輪の内周面のいずれかまたは双方と、のうちの少なくとも一方のみに、
下記の（１）式で表されるパーフルオロアルキル−アルキルアクリレート共重合体からなるフッ素系界面活性剤を０．５重量％以上２．０重量％以下の割合で含有し、平均粒径が３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である金属酸化物微粒子を０．１重量％以上０．５重量％以下の割合で含有するフッ素系撥水処理液を、塗布、乾燥することで、前記フッ素系界面活性剤と前記金属酸化物微粒子からなる凹凸状の撥水性被膜が形成されていることを特徴とする車輪支持用軸受ユニット。

（式中、ｎ、ｍ、ｋは、それぞれ１〜３０の整数である。）