(57)【要約】  【課題】  低回転トルクで異音の発生がなく、軌道部材間の安定した通電を低コストで実現できる転がり軸受装置を提供する。  【解決手段】  一方の軌道部材（外輪１）に固定されて、他方の軌道部材（内輪２）に摺接することにより、これら軌道部材間に形成される環状空間を密封するリング状弾性シール７を、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を含有する樹脂を用いて形成する。この構成により、軸受構造の複雑化を招くことなく、低コストで軌道部材間の通電性を確保することができる。また、この弾性シール７は、ＣＮＴの添加によって表面が低摩擦となることから、軸受装置の回転トルクを低減することができるとともに、軌道部材との摺動によっても異音を発生することがない。【選択図】  図１
2006097703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同心状に配置された２つの軌道部材と複数の転動体を備え、前記軌道部材の一方に固定されて、他方の軌道部材または他方の軌道部材に嵌合された金属製環状部材に摺接するリング状弾性シールにより、これら軌道部材の間に形成される環状空間を密封してなる転がり軸受装置において、
前記弾性シールが、カーボンナノチューブを含有する樹脂を用いて形成されていることを特徴とする転がり軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの軌道部材間に通電性を備えた転がり軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車のステアリングコラム等、軸受回転側と軸受固定側との間に電流を流す（アースする）必要のある部位や、回転中に生じる軌道部材間の電位差によって発生する電食（電触）現象が懸念される部位には、いわゆる通電軸受が使用されている。
【０００３】
この通電軸受は、２つの軌道部材の間に、一方の軌道部材（固定側）に固定されて他方の軌道部材（回転側）に滑り接触する通電部材を介在配置したものであり、用いられる通電部材（導電部材）としては、通電ワイヤや金属製のシールド環、あるいは止め輪型の通電部材等が知られている（例えば、特許文献１〜４等を参照。）。
【０００４】
また、自動車等において車輪を支持する転がり軸受装置においても、ハブホイールに取り付けられるタイヤホイールやブレーキの構成（種類）等により、走行中に外輪側軌道部材と内輪側軌道部材との間に電位差が発生して帯電し、断続的にスパークを繰り返す場合があることが知られている。このスパークは、ラジオあるいは電子機器に対する電気的ノイズとして悪影響を及ぼすことがあるため、ハブホイールと車軸の間に、導電材料からなるグリースキャップを介して鋼球を配設し、これらの間をアースする方法が提案されている（特許文献５を参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−７１４５１号公報
【特許文献２】特開２０００−２３０５６５号公報
【特許文献３】特開２０００−２６６０６７号公報
【特許文献４】特開２００１−２０８０７８号公報
【特許文献５】特開２００３−１４８６２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前述のような通電部材を用いた転がり軸受装置は、これら通電部材が金属製であることから、回転時に異音（キー音）が発生してしまう場合や、通電部材が摺動する相手部材の摩耗あるいは振動による通電軸受の脱落等によって、安定した通電性を維持できない場合があった。
【０００７】
また、これらの通電方法は、通電部材の摩擦が加わることによる軸受回転トルクの上昇を招くばかりでなく、軸受構造の複雑化による部品点数や組立にかかる作業工数の増加によって、装置全体の製造コストが上昇してしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記する課題に対処するためになされたものであり、低回転トルクで異音の発生がなく、軌道部材間の安定した通電を低コストで実現できる転がり軸受装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、同心状に配置された２つの軌道部材と複数の転動体を備え、前記軌道部材の一方に固定されて、他方の軌道部材または他方の軌道部材に嵌合された金属製環状部材に摺接するリング状弾性シールにより、これら軌道部材の間に形成される環状空間を密封してなる転がり軸受装置において、前記弾性シールが、カーボンナノチューブを含有する樹脂を用いて形成されていることを特徴とする。
【００１０】
カーボンナノチューブ（以下ＣＮＴと略称する）は、グラファイトのシート（グラフェンシート：蜂の巣状の平面的なシート）が筒状に丸まった形状であり、極めて曲げや引っぱりに強く、かつ、多くの薬品とも反応せず非常に安定な物質である。また、ＣＮＴは電子材料としても非常に優れた特性を持っており、前記グラフェンシートを筒状に巻いたときの直径と螺旋度（カイラリティ）によって、電気をよく通す良導体にも半導体にもなりうることが知られている。
【００１１】
本発明は、このＣＮＴが、添加した樹脂に導電性を付与するとともに、その樹脂の表面摩擦係数を改善する点に着目してなされたものであり、通電性が求められる転がり軸受装置の密封に、このＣＮＴを配合した弾性シールを用いることによって、所期の目的を達成しようとするものである。
【００１２】
すなわち、請求項１に記載の発明によれば、このＣＮＴを含有する樹脂を用いてリング状弾性シールを形成することにより、このシールを導電体とすることができる。従って、このＣＮＴを含有するリング状弾性シールを用いて転がり軸受装置を密封することにより、軸受構造の複雑化を招くことなく、低コストで軌道部材間の通電性を確保することが可能になる。
【００１３】
また、この弾性シールは、ＣＮＴの添加によって表面が低摩擦となることから、軸受装置の回転トルクを低減することができるとともに、軌道部材との摺動によっても異音を発生することがない。更にまた、弾性シール自身の耐久性（耐摩耗性）が向上するとともに、摺動相手部材の摩耗量も低減することができる。従って、本発明の転がり軸受装置は、従来の通電部材を用いた転がり軸受装置に比べ、その通電効果を長期に渡り安定して維持することが可能になる。
【００１４】
なお、このＣＮＴ含有弾性シールは、軌道部材の間の電位差を解消することから、この電位差によって発生する電食現象が懸念される部位に使用される転がり軸受装置にも好適である。
【００１５】
また、リング状弾性シールと軌道部材との間に金属材料からなる環状部材が配設された軸受の場合は、この金属製環状部材に前記ＣＮＴ含有弾性シールを接触させれば良い。この構成によって、弾性シールが軌道部材に直接摺接せずとも、同様の作用効果を得られることは勿論、軌道部材表面の摩耗が全くないことから、弾性シールを含む密封装置のみの交換により、転がり軸受全体の寿命を更に延ばすことも可能になる。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明の転がり軸受装置によれば、ＣＮＴを含有するリング状弾性シールを用いることにより、軌道部材間の良好な通電性を長期に渡り維持することができるとともに、従来の通電部材を装着した軸受装置に比して、その回転トルクを低減することができる。
【００１７】
また、このＣＮＴ含有弾性シールを用いた密封方法は、軸受構造の複雑化を招くことなく、装着される転がり軸受全体の製造コストの上昇を最小限に抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照しつつこの発明を実施するための形態について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態における転がり軸受装置の構造を示す軸方向断面図である。
【００１９】
本実施形態における転がり軸受装置は、車両のステアリングコラム用軸受として構成されたものであり、同心状に配置された外輪１と内輪２と、これらの内外輪間に形成される環状空間内に配置されたボール３，３，・・・と、これらボール３をそれぞれ周方向に所定の間隔で保持する保持器４と、を主体として構成されており、その環状空間の両端開口部位には、この環状空間内に充填される潤滑剤（図示省略）を封入するとともに外部からの泥水等の侵入を防ぐための密封装置５Ａ，５Ｂが配置されている。
【００２０】
この密封装置５Ａ，５Ｂの構造は、従来のこの種の密封装置と同様であり、芯金６とリング状の弾性シール７とから構成されて、その外輪１側端部を外輪１内周面に形成されたシール溝１ａに嵌め入れて固定されているとともに、その内輪２側端部（シールリップ）が、内輪２外周面に形成されたシール溝２ａの端面に接するように配置されている。
【００２１】
この実施形態における転がり軸受装置の特徴は、環状空間を密封するリング状弾性シール７が、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を含有するゴムを用いて形成されている点である。また、このＣＮＴの含有により、リング状弾性シール７は導電性を有することとなる。
【００２２】
以上の構成により、この転がり軸受装置は、従来の通電軸受ような通電部材を配置することなく、簡易な構造かつ低コストで内外輪間の通電性を確保することができる。従って、本実施形態におけるステアリングコラム用軸受は、軸受回転側と軸受固定側との間に電流を流すことができるとともに、回転中に生じる軌道部材間の電位差によって発生する電食現象を防止することができる。
【００２３】
また、このリング状弾性シール７は、ＣＮＴの添加により表面が低摩擦となることから、回転時における軸受の回転トルクを低減することができる。しかも、このＣＮＴの添加により弾性シール７自身の耐摩耗性が向上するとともに、内輪２側摺動部位の摩耗量も低減される。従って、このステアリングコラム用軸受は、従来の通電軸受に比べ、その通電効果を長期に渡り安定して維持することが可能になる。
【００２４】
なお、この実施形態におけるＣＮＴ含有リング状弾性シール７を構成する材料は、特に限定されるものではなく、ニトリルゴム，ＮＢＲ，フッ素ゴム，シリコンゴム等の他、弾性を備える樹脂を用いて形成しても良い。また、リップや芯金を含めた形状も、この例に限定されるものではなく、軸受の形状や設置される環境に応じて適宜変更することができる。
【００２５】
また、本実施形態においては、軸受環状空間の両端開口部に装着される密封装置５Ａ，５Ｂの両方に、ＣＮＴを含有するリング状弾性シールを用いたが、どちらか一方のみをＣＮＴ含有弾性シールとし、他方を従来公知の弾性シールとしても良い。
【００２６】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図２は、本発明の第２実施形態における転がり軸受装置の構造を示す軸方向断面図であり、図３は、図２のＰ部拡大図である。
【００２７】
この実施形態における転がり軸受装置は、車両の車輪を支持する車輪用軸受装置として構成されたものであり、車体側に非回転に固定された外輪側軌道部材（外輪１１）と、この外輪１１と同心状に配置された内輪側軌道部材（ハブホイール１２および環体１３）と、これらの軌道部材の間に形成される環状空間内に配置された複列のボール１４，１４，・・・と、これらボール１４の各列をそれぞれ周方向に所定の間隔で保持する保持器１５，１５と、を主体として構成されている。
【００２８】
また、外輪１と内輪側軌道部材１２，１３との間に形成される環状空間の両端開口部位には、この環状空間内に充填される潤滑剤（図示省略）を封入するとともに外部からの泥水等の侵入を防ぐための密封装置（アウタ側密封装置１７Ａおよびインナ側密封装置１７Ｂ）が配置されている。
【００２９】
図３に示すように、このインナ側密封装置１７Ｂは、従来のこの種の密封装置と同様の構造であり、外輪１１のインナ側内周面に嵌合された芯金１８と、環体１３の外周面に嵌合された断面Ｌ字形の環状部材（金属環１９）と、前記芯金１８により外輪１１に固定されて金属環１９に摺接するリング状弾性シール２０とから構成されている。
【００３０】
この実施形態における転がり軸受装置の特徴は、環状空間を密封するリング状弾性シール２０が、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を含有するゴムを用いて形成されている点である。また、第１実施形態と同様、このＣＮＴの含有により、リング状弾性シール２０は導電性を有することとなる。
【００３１】
以上の構成により、この転がり軸受装置は、従来の車輪用軸受装置ような通電部材を配置することなく、簡易な構造かつ低コストで軌道部材間の通電性を確保することができる。従って、本実施形態における車輪用軸受装置は、走行中に発生する外輪側軌道部材と内輪側軌道部材との間に電位差を解消することが可能で、この電位差に起因して発生するラジオノイズ等を防止することができる。
【００３２】
また、このリング状弾性シール２０は、ＣＮＴの添加により表面が低摩擦であることから、軸受装置の回転トルクを低減することができるとともに、弾性シール２０自身の耐摩耗性が向上する。従って、本実施形態における車輪用軸受装置は、従来の車輪用軸受装置に比べ、その通電効果を長期に渡り安定して維持することが可能になる。
【００３３】
なお、本実施形態における密封装置のリング状弾性シール２０を構成する材料も、第１実施形態と同様、ニトリルゴム，ＮＢＲ，フッ素ゴム，シリコンゴム等の他、弾性を備える樹脂を使用することができる。また、リップや芯金等を含めた形状も、この例に限定されるものではなく、軸受の形状や設置される環境に応じて適宜変更すれば良い。
【００３４】
また、本発明のリング状弾性シールに配合されるＣＮＴの種類は特に限定されるものではなく、チューブが何層にも重なった構造の多層カーボンナノチューブ（ｍｕｌｔｉ−ｗａｌｌ  ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅ）、単層カーボンナノチューブ（ｓｉｎｇｌｅ−ｗａｌｌ  ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅ）や、非常に細い中心空洞を持ったいわゆるナノグラファイバー等の中から、要求される導電性あるいは耐摩耗性を鑑みて、単独あるいは混合して用いれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１実施形態における転がり軸受装置の構造を示す軸方向断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態における転がり軸受装置の構造を示す軸方向断面図である。
【図３】図２のＰ部拡大図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    外輪
２    内輪
３    ボール
４    保持器
５Ａ，５Ｂ  密封装置
６    芯金
７    リング状弾性シール
１１  外輪
１２  ハブホイール
１３  環体
１４  ボール
１５  保持器
１６  ハブボルト
１７Ａ  アウタ側密封装置
１７Ｂ  インナ側密封装置
１８  芯金
１９  金属環
２０  リング状弾性シール
【図１】
2006097703.tif 000003
【図２】
2006097703.tif 000004
【図３】
2006097703.tif 000005