(57)【要約】【課題】複数のシール用リップが形成された自動車のハブ用軸受用密封装置などについて、特に耐寒性に優れたシール性を確実に発揮させ、低温で長時間回転させてもシールリップの追従性が良好であり、軸受内に水などの異物の浸入がなく、しかもグリースなど潤滑剤の漏れのない耐寒性密封装置付き転がり軸受とすることである。【解決手段】転がり軸受の内輪１、外輪２またはスティフナー５やスリーブ６のうち、相対回転する一方に保持され他方にシールリップを摺接させて転がり軸受内部を密封するゴム製密封装置Ａ、Ｂにおいて、この密封装置Ａ、Ｂが、耐寒性のＴＲ試験に規定される低温弾性回復率１０％を指す温度であるＴＲ１０が−３５℃以下のゴム材料からなる軸受用密封装置とする。低温で長時間回転させても軸受内に水などの異物の浸入がなく、またグリース漏れのない軸受用密封装置となり、自動車のハブ用転がり軸受などに取り付けて耐寒性密封装置付きハブ用転がり軸受になる。【選択図】図１
2006200616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転がり軸受の内輪、外輪またはそれらの付属品のうち、相対的に回転する部品の一方に保持され他方にシールリップを摺接させて転がり軸受内部を密封するゴム製密封装置において、
この密封装置が、耐寒性ＴＲ試験に規定される低温弾性回復率１０％を示す温度（ＴＲ１０）が−３５℃以下のゴム材料からなることを特徴とする軸受用密封装置。
【請求項２】
ゴム材料が、ニトリル量２５％未満のニトリル基含有炭化水素系ゴムである請求項１に記載の軸受用密封装置。
【請求項３】
ニトリル基含有炭化水素系ゴムが、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴムである請求項２に記載の軸受用密封装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の軸受用密封装置を、転がり軸受に取り付けた耐寒性密封装置付き転がり軸受。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の軸受用密封装置を、自動車のハブ用転がり軸受に取り付けた耐寒性密封装置付き転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車のハブ軸受用等として適当な耐寒性のあるシールに関し、すなわち軸受用密封装置および耐寒性密封装置付き転がり軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車のハブは、車軸となるスピンドル（spindle）と回転するホイールを結合する機能上重要な部品であり、その構造は、ハブ本体の背面からベアリング（内側用）とオイルシールを組みつけ、さらに前面からベアリング（外側用）とプレート・ワッシャを組み付けて、これらをスピンドルに挿入して取り付けている。
【０００３】
このような自動車のハブ軸受には、走行時に泥水など異物が浸入しやすいため、封入されているグリースが変質したり、軸受内部を発錆させる場合があり、ゴム製のシール（いわゆる密封装置）が付設されている（特許文献１）。
【０００４】
一般に、軸受用シールなどに用いられるゴムは、弾性に富んだシール性の良い物性を有するものを採用しているが、冬季の屋外などの低温使用状態では、ゴムは次第に硬化して接触面との追従性も弱くなり、シール性も低下して異物の浸入やグリース漏れなどが起こる。
【０００５】
このようなゴムの耐寒性を改善するために、低温での硬化の機構を想定してみると、同一相での温度低下によって起こる単純な硬化と、ガラス転移点（Ｔｇ）を通過する温度変化による硬化とぜい化（脆くなること）、また結晶化傾向のあるゴムでは結晶化による硬化などが予想される。
【０００６】
このようにゴムの耐寒性は、ガラス転移点（Ｔｇ）のみでは計れず、ゴム分子の自由な動きやすさに関連するところが大きく、そのため分子間の凝集力が強い場合（極性が大きい）には、ゴム分子の運動性が悪くなって柔軟性が損なわれ、同じアクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）などのニトリル基含有炭化水素系ゴムでもアクリルニトリル含有量が高いゴムほど、耐寒性は劣るものになる。
【０００７】
耐寒性および潤滑性の必要な自動車・二輪車用ショックアブソーバのシールなどに採用されるＮＢＲ製シールとしては、ＮＢＲと、テトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）粉末とからなるゴム組成物が知られている（特許文献２）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２６２２３１号公報
【特許文献２】特開２０００−０１７１１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上記した従来の耐寒性シール用ゴムは、シール性向上のためにゴム組成物の物性を改善したものではなく、より確実にシール性を高めるのは、シールの接する軸受側のスリンガーと呼ばれる部品の表面を硬質加工するか、または耐食性や防錆性の良い硬質皮膜を形成する手段が採用されるに止まっていた。
このような耐寒性シールを実際に使用すると、軸受内への泥水等浸入やグリース漏れによる故障などの問題が寒冷地や冬季に発生する確率が高くなる。
【００１０】
また、ゴム製のシール材料は、その使用状態で硬度が高すぎても低すぎても充分にシール機能が発揮できないものであり、ゴム材料の所定の物性と所定温度でのシール性とがどのように関連しているかを充分に把握できなかったため、複数のシール用リップが形成された自動車のハブ用軸受用密封装置などについて、特に耐寒性に優れたシール性を確実に発揮させることはできなかった。
【００１１】
そこで、本願の軸受密封装置に係る発明の課題は、上記した問題点を解決して、複数のシール用リップが形成された自動車のハブ用軸受用密封装置などについて、特に耐寒性に優れたシール性を確実に発揮させることである。
【００１２】
また、本願の耐寒性密封装置付き転がり軸受に係る発明の課題は、低温で長時間回転させてもシールリップの追従性が良好であり、軸受内に水などの異物の浸入がなく、しかもグリースなど潤滑剤の漏れのない優れた耐久性が得られる耐寒性密封装置付き転がり軸受、特に自動車のハブ用耐寒性密封装置付き転がり軸受とすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために、この発明においては、転がり軸受の内輪、外輪またはそれらの付属品のうち、相対的に回転する部品の一方に保持され他方にシールリップを摺接させて転がり軸受内部を密封するゴム製密封装置において、この密封装置が、耐寒性ＴＲ試験に規定される低温弾性回復率１０％を示す温度（ＴＲ１０）が−３５℃以下のゴム材料からなることを特徴とする軸受用密封装置としたのである。
【００１４】
上記したように構成されるこの発明の軸受用密封装置は、シールリップ付きのリング状ゴム製密封装置が、低温弾性回復率１０％（ＴＲ１０）を示す温度が−３５℃以下のゴム材料からなるため、後述の実験結果からも明らかなように、我が国内等で耐寒性が要求される使用状態と予想される０〜−２５℃程度の外気温度においても、その弾性および硬度等の物性は、転がり軸受内密封を確実に行なえるものになる。
【００１５】
すなわち、このような所定の低温弾性回復率１０％（ＴＲ１０）に特定されるゴム材料はシール機能を確実に発揮するために、耐寒条件において硬すぎず、また柔らかすぎることなく、相対的に回転する部品の一方に保持され他方にシールリップを摺接させて転がり軸受内部を確実に密封する。
【００１６】
このような耐寒性に優れたゴム材料としては、ニトリル量２５％未満のニトリル基含有炭化水素系ゴムを採用することが好ましい。
【００１７】
また、このようなニトリル基含有炭化水素系ゴムとしては、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴムが入手容易で好ましいものである。
【００１８】
また、耐寒性に優れた軸受用密封装置の適当な取り付け状態としては、転がり軸受の内輪または外輪もしくはこれらの付属品（スリーブやスティフナーなど）のうち、一方に保持されて他方にシールリップを摺接させるよう取り付けることであり、これを用いて優れた耐寒性密封装置付き転がり軸受、特に自動車のハブ用耐寒性密封装置付き転がり軸受を製作することもできる。
【００１９】
上記した耐寒性密封装置付き転がり軸受は、所定の低温弾性回復率１０％（ＴＲ１０）に特定されるゴム材料からなる密封装置が、複数のシールリップにより耐寒性に優れたシール機能を確実に発揮し、特に自動車のハブ軸受用密封装置などに用いると、０℃以下、−２０〜−２５℃といった低温で長時間回転させても、シールリップの追従性がよく、軸受内に水などの異物の浸入がなく、またグリース漏れのない優れた耐久性が発揮される。
【発明の効果】
【００２０】
本願の軸受密封装置に係る発明は、低温弾性回復率（ＴＲ１０）−３５℃以下のゴム材料からなるので、特に耐寒性に優れた転がり軸受密封性（シール性）を確実に発揮するという利点がある。
【００２１】
また、本願の耐寒性密封装置付き転がり軸受に係る発明では、低温弾性回復率（ＴＲ１０）−３５℃以下のゴム材料からなる軸受用密封装置を転がり軸受の内輪または外輪等にシールリップを摺接させるよう取り付けたので、低温で長時間回転させても軸受内に水などの異物の浸入がなく、またグリース漏れのない優れた耐久性が得られる自動車のハブ用等の耐寒性密封装置付き転がり軸受となる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
この発明のシールリップ付きのリング状ゴム製密封装置に用いるゴム材料は、特にその成分のゴムの種類を限定したものではなく、耐寒性のＴＲ試験（ASTM D1329）に規定される低温弾性回復率（ＴＲ１０）−３５℃以下のゴムであれば周知のゴム材料を使用することができる。
【００２３】
すなわち、ゴムの分子間の凝集力を弱くし、できるだけゴム分子として極性の小さいものを使用してゴム分子の運動性を良くし、柔軟性を保つようにする。例えば、極性分子のニトリル基の含有量は、所要のゴム強度を失わない程度に低くすることが好ましいから、ニトリル量２５％未満のニトリル基含有炭化水素系ゴムを採用することが好ましい。
【００２４】
因みに、ＴＲ試験（ASTM D1329）は、伸長させた試験片を凍結させ、温度を連続的に上昇させた際に、伸長されていた試験片の長さの回復率が１０％のときの温度をＴＲ１０とする。
【００２５】
ＴＲ１０が−３５℃以下のゴムの具体例としては、ニトリル量２５％未満のアクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）やシリコーンゴムなどがあり、市販の同材料としては、日本合成ゴム社製のＮＢＲ（ＪＳＲ２５０Ｓ：低ニトリルタイプ、ニトリル量２５％未満）が挙げられる。
【００２６】
また、このようなゴム材料の耐久性やこの発明の所期した効果を損なわない範囲で、ゴム材料には以下の配合剤を配合することもできる。
例えば、カーボンブラック、シリカ、クレー、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、タルク、マイカ、カオリン、ベントナイト、シラス、ウォラストナイト、炭化ケイ素、ガラス粉末、カーボン粉末、ボロン繊維、アラミド繊維等の補強材または充填材、亜鉛華、脂肪酸等の加硫助剤、グアニジン類、イオウ類、アルデヒド−アミン類、亜鉛塩類等の加硫剤または加硫促進剤、ジメチルフタレート、ジオクチルフタレート等の可塑剤、アミン類、フェノール類等の老化防止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、難燃剤、着色剤等を挙げることができる。
【００２７】
また、以上の各種の原材料を混練する方法は特に限定するものではなく、通常広く用いられている方法、例えば、主原料となる合成ゴムやエラストマー、その他充填剤を個別に順次あるいは同時にロール混合機、プロペラ混合機、ニーダ混合機、バンバリー混合機、二軸溶融混合機、その他混合機にて混練することができる。また、このとき摩擦による発熱を制御する目的で温度調整器を混合機に設置することが好ましい。
【００２８】
得られたゴム材料組成物は、プレス成形等により加硫あるいは成形することでゴム成形品であるリング状などの密封装置（シール）にすることができる。
【００２９】
ここで、この発明の実施形態の密封装置について、その使用状態を添付図面に基づいて説明する。
図１に示すように、第１、２実施形態の軸受用密封装置（以下にシールＡ、Ｂと称する。）Ａ、Ｂは、転がり軸受の内輪１と外輪２に介在させ、外輪２に固定して保持させて内輪１などに複数のシールリップを摺接させるよう取り付けて用いる。図１中の符号３はボール、４は保持器である。
【００３０】
また、図２に示すように第１、３実施形態の軸受用密封装置（シールＡ、Ｃと称する。）は、ハブ用の転がり軸受の内輪１´と外輪２´に介在させ、外輪２´に固定して保持し内輪１´などに複数のシールリップを摺接させるよう取り付けて用いる。図２中の符号３はボール、４は保持器である。
【００３１】
第１実施形態の軸受用密封装置（パックシールタイプ）を拡大した図３に示すと、外輪の内周面に固定される断面略Ｌ字形のリング状のスティフナー５には、所定のゴム材料からなるリング状のシールＡがスティフナー５の縁部を挟み込んで内側全面に密接するように固定状態に保持されている。
【００３２】
このシールＡには、内輪に固定されたスリーブ６に摺接する３つのリップが形成されており、これらはサイドリップ７、ダストリップ８およびグリースリップ９から構成されている。
【００３３】
また、図１および図５に示すように、第２実施形態の軸受用密封装置（２リップシールタイプ）のシールＢは、第１実施形態と同様に、スティフナー１０の縁部を挟み込んで係合して固定状態に保持されている。
【００３４】
このシールＢには、内輪１に直接摺接するように、前記した第１実施形態のものとは異なる形態で２つのリップが形成されており、これらはグリースリップ１１およびダストリップ１２から構成されている。
【００３５】
また、図２及び図４に示すように、第３実施形態の軸受用密封装置（３リップシールタイプ）のシールＣは、第２実施形態と同様にスティフナー１３の縁部を挟み込んで内周全面に密接するように保持されている。
【００３６】
このシールＣには、内輪１またはハブ１４に直接摺接するように、前記した第２実施形態のものとは異なる形態で３つのリップが形成されており、これらはサイドリップ１５、ダストリップ１６およびグリースリップ１７から構成されている。
【００３７】
次に、上述したような耐寒性密封装置を取り付けた転がり軸受について、図１および図２を参照して説明する。
図１に示す転がり軸受は、第１実施形態のシールＡと第２実施形態のシールＢを併用して内輪１と外輪２の間隙をシールしたものであり、軸受内部にはグリースなどの潤滑剤を封入して用いられる汎用の転がり軸受である。
【００３８】
図２に示す転がり軸受は、特に自動車の駆動軸受に取り付けられるものであり、第１実施形態のシールＡと第３実施形態のシールＣを併用することにより、軸受内部を密封している。
【００３９】
上述したような密封装置付きの転がり軸受は、いずれも所定の低温弾性回復率１０％（ＴＲ１０）に特定されるゴム材料からなる密封装置が、複数のシールリップにより耐寒性に優れたシール機能を確実に発揮する。
【００４０】
特に、上述したような転がり軸受を自動車のハブ用軸受用密封装置などに用いた場合には、０℃以下、特に−２０〜−２５℃といった低温で長時間回転させても、シールリップの追従性がよく、軸受内に水などの異物の浸入がなく、またグリース漏れのない優れた耐久性が発揮される。
【実施例】
【００４１】
［実施例１］
まず、ロール間隔５〜１０mm 程度に調整したロール混合機にＮＢＲを巻き付け、表１に示す配合に示した割合で無機充填剤、老化防止剤、カーボン、イオウ、加硫促進剤を順次混合し、さらに混練した。その後、ロール間隔を約１mm に調整し、薄通しを行なった。このときの摩擦熱を防止する目的で、常時、ロール内に冷却水を通し、ロール温度を６０℃以下に保ちコンパウンドを得た。
【００４２】
このコンパウンドに対して、リング状シール成型用の金型を用い、プレス成形にて１次加硫（１７０℃、１０分間、プレス圧３０kgf/cm2）を行ない、図３に示す第１実施形態のシール（ＴＲ１０＝−４１℃）を得た。
【００４３】
得られたシールについて、下記の条件で耐寒密封性試験を行ない、結果を表２中に示した。
［低温密封性試験］
シール単体を内輪および外輪相当部品に組み付け、−２０℃に冷却した２０重量％濃度の塩水を軸受の軸芯まで満たし、この状態で軸受に対して規定時間の回転と停止を１サイクルとしてこのサイクルを繰り返し、塩水が軸受内へ浸入するまでのサイクル数を調べて、これをシール性評価値とした。
【００４４】
［実施例２］
実施例１におけるコンパウンドの成分を調整し、その他は同実施例と同様にすることにより、ＴＲ１０＝−３５℃のシール（図３に示す第１実施形態のシール）を作製し、図２に示すハブ用転がり軸受に組み付けた。
このシール付き転がり軸受について、前記同様の条件で耐寒密封性試験を行ない、結果を表２中に併記した。
【００４５】
［比較例１］
実施例１におけるコンパウンドの成分を調整し、その他は同実施例と同様にすることにより、ＴＲ１０＝−２６℃のシール（図３に示す第１実施形態のシール）を作製し、図２に示すハブ用転がり軸受に組み付けた。
このシール付き転がり軸受について、前記同様の条件で耐寒密封性試験を行ない、結果を表２中に併記した。
【００４６】
【表１】
2006200616.tif 000003
【００４７】
【表２】
2006200616.tif 000004
【００４８】
表２の結果からも明らかなように、実施例１、２の軸受密封装置は、低温弾性回復率（ＴＲ１０）−３５℃以下のゴム材料からなるので、耐寒性に優れた転がり軸受密封性（シール性）を確実に発揮することがわかる。
【００４９】
−３５℃を超えた高温側のＴＲ１０値のゴム製シールについて考察すると、ＴＲ１０が−２６℃でのサイクル数が極端に減少していることから判断して、ＴＲ１０が−２６℃から−３５℃の間で急激に低温密封性が低下しているのは明らかである。そのようなＴＲ１０値の境界値がある範囲の上限としてＴＲ１０＝−３５℃を採用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】第１および第２の実施形態の密封装置を使用した転がり軸受の断面図
【図２】第１および第３の実施形態の密封装置を使用したハブ用転がり軸受の断面図
【図３】第１実施形態の密封装置の転がり軸受の要部断面図
【図４】第３実施形態の密封装置の転がり軸受の要部断面図
【図５】第２実施形態の密封装置の転がり軸受の要部断面図
【符号の説明】
【００５１】
１、１´  内輪
２、２´  外輪
３  ボール
４  保持器
５、１０、１３  スティフナー
６  スリーブ
７、１５  サイドリップ
８、１２、１６  ダストリップ
９、１１、１７  グリースリップ
１４  ハブ
Ａ  第１実施形態の密封装置
Ｂ  第２実施形態の密封装置
Ｃ  第３実施形態の密封装置
【図１】
2006200616.tif 000005
【図２】
2006200616.tif 000006
【図３】
2006200616.tif 000007
【図４】
2006200616.tif 000008
【図５】
2006200616.tif 000009