(57)【要約】【課題】高温、高速回転、高荷重環境下で長期間使用される装置の回転支持部を構成する転がり支持装置用のシールとして、封入するグリースとの組合せに関わらず良好なシール性能が持続できるものを提供する。【解決手段】シール１のゴム成形体３は、原料ゴムがシリコーンゴムであり、架橋剤が有機過酸化物であり、架橋助剤がトリス（２−アクリロイルオキシエチル）イソシアヌレートであるゴム組成物を加硫成形して得る。【選択図】図１
2010112500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向配置される軌道面を備えた第１部材および第２部材と、両部材の軌道面間に転動自在に配設された複数個の転動体と、を少なくとも備え、転動体が転動することにより第１部材および第２部材の一方が他方に対して相対移動する転がり支持装置の、前記第１部材と第２部材の間に取り付けられるシールであって、
前記第１部材または第２部材に摺接させるリップ部を含むゴム成形体は、原料ゴムがシリコーンゴムであり、架橋剤が有機過酸化物であり、架橋助剤がトリス（２−アクリロイルオキシエチル）イソシアヌレートであるゴム組成物を加硫成形して得られたものであることを特徴とする転がり支持装置用シール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受、リニアガイド装置、ボールねじ等の転がり支持装置用として好適なシールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、転がり軸受には、転動体の設置部分に存在するグリースや使用時に発生したダストが外部に漏洩したり、外部に浮遊する塵芥が転動体の設置部分に進入したりするのを防ぐために、外輪と内輪との間にシールが取り付けられることがある。このようなシールの付いた転がり軸受の一例を図１に示す。
この図の転がり軸受は両側にシールの付いた両シール軸受であり、そのシール１は、外周に鉤部を有するリング状の芯金２と、その外側に合成ゴムを一体に加硫成形してなるゴム成形体３とで構成されている。このシールは、その機能上から、芯金の鉤部以外とその外側の弾性体とからなる円環状の主部１１と、芯金の鉤部とその外側の弾性体とからなり外輪４内面の止め溝４１に係止される加締部１２と、芯金の内周側の弾性体からなり内輪５外周面の受け溝５１に摺接（摺り接触）されるリップ部１３とに分けられる。
【０００３】
そして、このシール１は、リップ部１３を内輪外周面の受け溝５１に接触させた状態で、加締部１２を弾性変形させながら外輪内周面の止め溝４１に押し込むことによって、転がり軸受の外輪４と内輪５との間に配設される。
このようなシールの一般的な材料は、芯金としてはＳＰＣＣやＳＥＣＣなどの鋼板が、リップ等を形成するゴム成形体としてはニトリルゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム等の合成ゴムが使用されている。特に、耐薬品性と耐熱性が必要とされる用途では、一般的なフッ素ゴム、例えばフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン系フッ素ゴムや、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴムが使用されることがある。
【０００４】
近年では、機器の主軸回転数の高速化、高能率化が進み、高温下で高い信頼性を有する転がり支持装置が必要とされている。そのためにはシール性能が重要となり、ゴム成形体がニトリルゴム、アクリルゴム、または前述の一般的なフッ素ゴムからなるシールでは、封入するグリースとの組合せによって、必ずしも高い信頼性および耐久性を確保できない可能性がある。
【０００５】
これに対して、下記の特許文献１には、オルタネータやコンプレッサ等の自動車エンジン補機用の回転支持部を構成する転がり軸受において、封入するグリースがウレア系グリースの場合には、シールのゴム成形体を、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元共重合体またはテトラフルオロエチレン−プロピレン２元共重合体を含み、架橋可能なフッ素ゴム組成物からなるものとすることが記載されている。
【特許文献１】特開２００１−６５５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、オルタネータやコンプレッサ等のように、高温、高速回転、高荷重環境下で長期間使用される装置の回転支持部を構成する転がり支持装置用のシールとして、封入するグリースとの組合せに関わらず良好なシール性能が持続できるものを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、互いに対向配置される軌道面を備えた第１部材および第２部材と、両部材の軌道面間に転動自在に配設された複数個の転動体と、を少なくとも備え、転動体が転動することにより第１部材および第２部材の一方が他方に対して相対移動する転がり支持装置の、前記第１部材と第２部材の間に取り付けられるシールであって、前記第１部材または第２部材に摺接させるリップ部を含むゴム成形体は、原料ゴムがシリコーンゴムであり、架橋剤が有機過酸化物であり、架橋助剤がトリス（２−アクリロイルオキシエチル）イソシアヌレートであるゴム組成物を加硫成形して得られたものであることを特徴とする転がり支持装置用シールを提供する。
【０００８】
本発明のシールによれば、シリコーンゴムの架橋助剤としてトリス（２−アクリロイルオキシエチル）イソシアヌレートを使用することで、一般的な架橋助剤、例えばトリアリルイソシアヌレートを使用した場合よりも、得られるゴム成形体の架橋密度が高くなるため、ゴム成形体の破断強度が高くなる。また、シリコーンゴム製であるため耐薬品性と耐熱性に優れる。よって、高温、高速回転、高荷重環境下で長期間使用される装置の回転支持部を構成する転がり支持装置用のシールとして、封入するグリースとの組合せに関わらず良好なシール性能が持続できる。
【０００９】
本発明で使用するゴム組成物の組成は、得られるゴム成形体の引張強度と硬さのバランスから、シリコーンゴム１００重量部に対して、有機過酸化物を０．５〜２．０重量部、トリス（２−アクリロイルオキシエチル）イソシアヌレートを１．０〜５．０重量部とすることが好ましい。
有機過酸化物の配合量が０．５重量部未満であると、架橋密度を高くする作用が実質的に得られない。有機過酸化物の配合量が２．０重量部を超えると、架橋量が過剰となってシール性に必要な粘弾性が得られない。トリス（２−アクリロイルオキシエチル）イソシアヌレートの配合量が１．０重量部未満であると、引張強度を高くする効果が実質的に得られない。トリス（２−アクリロイルオキシエチル）イソシアヌレートの配合量が５．０重量部を超えると、シリコーンゴムに相溶できなくなり、混練が困難となる。
【００１０】
本発明で使用するゴム組成物を構成するシリコーンゴムとしては、例えば、ポリジメチルシリコーンゴム、メチルビニルシリコーンゴム、メチルフェニルシリコーンゴム等が挙げられる。
本発明で使用するゴム組成物を構成する有機過酸化物（架橋剤）としては、例えば、ジクミルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、パラメチルベンゾイルパーキサイド、１，１−ジ−ｔ−ブチルパーオキシ−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，３−ビス（ｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン等が挙げられる。
【００１１】
本発明で使用するゴム組成物は、さらに、充填剤としてシリカ成分を含んでいることが好ましい。シリカ成分としては、フュームドシリカ、湿式シリカ、フュームドシリカや湿式シリカの表面を疎水化処理したもの、石英微粉末、珪藻土等が挙げられる。これらのシリカ成分に、その他の充填剤、例えば、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、カーボンブラック、ガラス繊維などを若干含んでいてもいるものを使用してもよい。
【００１２】
本発明で使用するゴム組成物への充填剤の配合量は、シリコーンゴム１００重量部に対して１０〜３００重量部とする。充填剤の配合量が１０重量部未満であると、充填剤の添加による補強作用が実質的に得られず、加工性も不十分となる。充填剤の配合量が３００重量部を超えると、成形時の型流れ性、吐出性などの加工性が極端に低下する。
本発明で使用するゴム組成物は、さらに、公知の添加剤を含んでいてもよい。添加剤としては、重合度１００以下の低分子量シロキサン、シラノール基含有シラン、アルコキシ基含有シラン等の分散剤、酸化鉄、酸化セシウム、オクチル酸鉄、酸化チタン等の耐熱性向上剤、各種顔料等の着色剤、白金化合物、パラジウム化合物等の難燃性助剤などを適宜配合することができる。
【００１３】
本発明で使用するゴム組成物は、各成分をゴム混練ロール、加圧ニーダー、バンバリーミキサーなどのゴム用混練装置に投入し、均一に混練することで得ることができる。混練条件は通常の条件、例えば、温度３０〜８０℃、処理時間５〜６０分の混練で、シリコーンゴム以外の成分をシリコーンゴムに均一に分散させることができる。
本発明のシールのゴム成形体は、このようなゴム組成物を加硫成形して得られたものである。加硫成形方法としては、混練後のゴム組成物を金型に入れて加圧しながら加熱すればよく、圧縮成形、トランスファー成形、射出成形などの通常のゴム成形方法が採用できる。加硫条件としては、通常、加圧下で温度１２０〜２００℃に３０秒〜３０分程度保持し、必要に応じて、更に温度１２０〜２００℃に１０分〜１０時間程度保持する二次加硫を行う。
【００１４】
転がり支持装置用シールのゴム成形体に必要な物性は、硬度がデュロメータ硬さＡスケール（ＪＩＳ  Ｋ６３０１）で６０〜８０（好ましくは６５〜７５）、引張強度（ＪＩＳ  Ｋ６２５１）が１０〜２５ＭＰａ（好ましくは１５〜２５ＭＰａ）、伸び（ＪＩＳ  Ｋ６２５１）が２００〜４００％（好ましくは２５０〜４００％）であるため、この範囲に入るようにゴム組成物の配合および加硫条件の設定を行う。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のシールによれば、高温、高速回転、高荷重環境下で長期間使用される装置の回転支持部を構成する転がり支持装置用のシールとして、封入するグリースとの組合せに関わらず良好なシール性能が持続できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について説明する。
シリコーンゴムとして、信越化学工業（株）のシリコーンゴムコンパウンド「ＫＥ−９７１−Ｕ」を用意した。これはメチルビニルシリコーンゴム１００重量部に対してシリカが約４５重量部配合されたものである。
架橋剤として、信越化学工業（株）の「Ｃ−８」を用意した。これは有機過酸化物からなる架橋剤であって、主成分は２，５−ジメチル−２，５−ビス（ターシャリーブチルパーオキシ）ヘキサンである。
【００１７】
架橋助剤として、日立化成工業（株）の「ＦＡ７３１Ａ」と日本化成（株）の「ＴＡＩＣ」を用意した。「ＦＡ７３１Ａ」はトリス（２−アクリロイルオキシエチル）イソシアヌレートであり、「ＴＡＩＣ」はトリアリルイソシアヌレートである。
サンプルNo. １では、シリコーンゴムコンパウンド１００重量部に対して、架橋剤を１．０重量部、架橋助剤「ＦＡ７３１Ａ」を１．０重量部の比率で配合したゴム組成物をゴム混練ロールで混練し、シート状に成形した。
【００１８】
サンプルNo. ２では、シリコーンゴムコンパウンド１００重量部に対して、架橋剤を１．０重量部、架橋助剤「ＦＡ７３１Ａ」を１．５重量部の比率で配合したゴム組成物をゴム混練ロールで混練し、シート状に成形した。
サンプルNo. ３では、シリコーンゴムコンパウンド１００重量部に対して、架橋剤を２．０重量部の比率で配合し、架橋助剤を配合しないゴム組成物をゴム混練ロールで混練し、シート状に成形した。
【００１９】
サンプルNo. ４では、シリコーンゴムコンパウンド１００重量部に対して、架橋剤を１．０重量部、架橋助剤「ＴＡＩＣ」を１．０重量部の比率で配合したゴム組成物をゴム混練ロールで混練し、シート状に成形した。
No. １〜４の各シート状成形物（架橋前の物）を、１７０℃で５〜１０分間熱プレスすることで一時加硫を行った後、２００℃で４時間保持する二次加硫を行うことで、厚さ２ｍｍのシート状の加硫成形物（架橋生成物）を得た。
【００２０】
得られたNo. １〜４の各シート状加硫成形物を３枚以上重ねて（厚さ６ｍｍ以上として）タイプＡのデュロメータにかけ、ＪＩＳ  Ｋ６３０１に従ってデュロメータ硬さＡを測定した。また、ＪＩＳ  Ｋ６２５１に従って、温度２３℃、引張速度５００ｍｍ／ｍｉｎの条件で引張試験を行い、破断時の強度と伸びを測定した。これらの結果を下記の表１に示す。
【００２１】
【表１】
2010112500.tif 000003
【００２２】
本発明のシールのゴム成形体に相当するNo. １と２のシート状加硫成形物は、硬度、引張強度、伸びの全てにおいて、転がり支持装置用シールのゴム成形体に必要な物性となっている。
これに対して、本発明のシールのゴム成形体に相当しないNo. ３のシート状加硫成形物は、引張強度が、転がり支持装置用シールのゴム成形体に必要な１０〜２５ＭＰａを満たしていない。本発明のシールのゴム成形体に相当しないNo. ４のシート状加硫成形物は、引張強度および伸びが、転がり支持装置用シールのゴム成形体に必要な１０〜２５ＭＰａおよび２００〜４００％を満たしていない。
【００２３】
図１に示す転がり軸受のシール１を製造する際には、No. １または２のゴム組成物をゴム混練ロールで混練した混練物を、芯金２とともに金型に入れて加硫成形することにより、ゴム成形体３を芯金２に対して一体成形する。
図２に示す自動車用ハブユニット６は、外周にシール１０が取り付けられており、このシール１０も芯金２０とゴム成形体３０とで構成されている。このハブユニット６は、シャフトを入れるハブ６１とフランジ６２が一体に形成されたものである。そして、このシール１０は、ハブ６１に摺接される２つのリップ部３１，３２と、フランジ６２に摺接される１つのリップ部３３を有する。このゴム成形体３０用のゴム組成物として、No. １または２のゴム組成物を使用する。
【００２４】
図３に示す、自動車の水冷エンジンに使用されるウォーターポンプでは、一端にインペラ７１を固定した回転軸Ｓの中央部が、軸方向に間隔を開けて配置した複数個の軸受Ｊ（この図３では、複数個の軸受の部分が断面ではなく、一体に形成された外輪の外周面が表示されている。）を介して、ケーシング７２に回転自在に取り付けられている。このケーシング７２には、冷却水Ｗを入れる冷却水容器７３が固定されている。この軸受Ｊとインペラ７１との間をシール１００で塞いでいる。このシール１００のゴム成形体用のゴム組成物として、No. １または２のゴム組成物を使用する。
【００２５】
図４はリニアガイド装置を示す。図４（ａ）に示すように、リニアガイド装置は案内レール５１０とスライダ５２０とからなり、スライダ５２０のスライド方向両端にシール１１０が取り付けられている。このシール１１０は、図４（ｂ）に示すように、金属製の芯金２１０とゴム成形体３１０とからなり、３つのリップ部３１１〜３１３を有する。このシール１１０のゴム成形体３１０用のゴム組成物として、No. １または２のゴム組成物を使用する。
【００２６】
図５はボールねじを示す。図５（ａ）に示すように、ボールねじはねじ軸６１０とナット６２０とからなり、ナット６２０の軸方向両端にシール１２０が取り付けられている。このシール１２０は、図５（ｂ）に示すように、金属製の芯金２２０とゴム成形体３２０とからなり、ねじ軸６１０のねじ溝６１１に接触するリップ部３２１を有する。このシール１２０のゴム成形体３２０用のゴム組成物として、No. １または２のゴム組成物を使用する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】シールの付いた転がり軸受の一例を示す断面図である。
【図２】シールの付いたハブユニットの一例を示す断面図である。
【図３】ウォーターポンプの一例を示す断面図である。
【図４】リニアガイド装置を示す斜視図（ａ）と、リニアガイド装置のシールを示す断面図（ｂ）である。
【図５】ボールねじを示す正面図（ａ）と、ボールねじのシールを示す断面図（ｂ）である。
【符号の説明】
【００２８】
１  シール
１１  主部
１２  加締部
１３  リップ部
２  芯金
３  ゴム成形体
４  外輪
４０  外輪
４１  止め溝
５  内輪
５１  受け溝
６  ハブユニット
６１  ハブ
６２  フランジ
７  ウォーターポンプ
７１  インペラ
７２  ケーシング
７３  冷却水容器
１００  シール
１１０  シール
１２０  シール
２１０  芯金
２２０  芯金
３１０  ゴム成形体
３１１  リップ部
３１２  リップ部
３１３  リップ部
３２０  ゴム成形体
３２１  リップ部
５１０  案内レール
５２０  スライダ
６１０  ねじ軸
６１１  ねじ溝
６２０  ナット
Ｊ  軸受
Ｓ  回転軸
Ｗ  冷却水
【図１】
2010112500.tif 000004
【図２】
2010112500.tif 000005
【図３】
2010112500.tif 000006
【図４】
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【図５】
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