(57)【要約】【課題】潤滑被膜の形成が簡便であって、かつより回転トルク低減効果に優れた軸受用密封装置を提供する。【解決手段】軸受２の軸方向両端に密封装置８，９が装着されており、この密封装置８，９に備えるゴム製のリップ８２〜８４，９１ｂ〜９１ｄの表面に、親水性樹脂をバインダとし、平均粒径２μｍ以上６μｍ以下のポリ四フッ化エチレン樹脂からなる固体潤滑剤粒子を５質量％以上２５質量％以下の範囲で分散させたものを形成する。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受の内輪部材と外輪部材との間に形成される転動体配置空間を、前記軸受のアキシャル端部側にて密封する軸受用密封装置であって、前記内輪部材と外輪部材との一方にゴム製のリップが取り付けられ、他方に形成されたシール摺動面に前記リップを摺動接触させる構造を有するとともに、前記リップの表面に、親水性樹脂をバインダとして、平均粒径２μｍ以上６μｍ以下のポリ四フッ化エチレン樹脂からなる固体潤滑剤粒子を５質量％以上２５質量％以下の範囲で分散させた潤滑被膜が形成されていることを特徴とする軸受用密封装置。
【請求項２】
ハブホイールの外周に複列転がり軸受が取り付けられていて、ハブホイールに一体形成される径方向外向きのフランジの外面にディスクブレーキ装置のディスクロータや車輪があてがわれた状態で取り付けられる車両用ハブユニットであって、前記複列転がり軸受の軸方向両端に請求項１記載の密封装置が装着されていることを特徴とする車両用ハブユニット。 
【請求項３】
ハブホイールの外周に複列転がり軸受が、また、ハブホイールに対して前記複列転がり軸受と近接した状態で等速ジョイントがそれぞれ取り付けられていて、ハブホイールに一体形成される径方向外向きのフランジの外面にディスクブレーキ装置のディスクロータや車輪があてがわれた状態で取り付けられる車両用ハブユニットであって、前記複列転がり軸受の軸方向両端に請求項１記載の密封装置が装着されていることを特徴とする車両用ハブユニット。 
【請求項４】
前記密封装置が、環状芯金に対してリップを被着したシールリング単体からなり、前記環状芯金が複列転がり軸受の外輪要素に対して固定状態で取り付けられて、前記リップが複列転がり軸受の内輪要素に対して接触させられて接触密封部を形成するものである請求項２又は３に記載の車両用ハブユニット。 
【請求項５】
前記密封装置が、環状芯金に対してリップを被着してなるシールリングと、このシールリングのリップが接触させられて接触密封部を形成するスリンガーとを組み合わせた構成であり、前記シールリングの環状芯金が複列転がり軸受の外輪要素に対して、また、前記スリンガーが複列転がり軸受の内輪要素に対してそれぞれ固定状態で取り付けられるものである請求項２又は３に記載の車両用ハブユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受用密封装置及びそれを用いた車両用ハブユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用ハブユニットなどに組み込まれる軸受において、軸受内部の潤滑剤の漏洩と外部からかかる泥水などの水分の侵入を防止するために、密封装置が取り付けられている。この密封装置については、いろいろなタイプのものが利用されるが、通常、環状芯金に対してゴム製のリップを被着した一般的なシールリングが利用される。このような密封装置では、リップによる摺動抵抗や軸受内部の潤滑剤の粘度などにより、回転数の低い初期段階でのトルク（以下、初期トルクという）が最も高く、その後、回転数が上がるに従い軸受内部の潤滑剤の粘度が低下し、それがリップの摺動部位に対して微量ずつながらも供給されることにより、あるいはリップ部のなじみや摩耗によりトルクは低減され、上記初期トルクよりも低い安定化トルクに落ち着く傾向となる。
【０００３】
軸受の回転トルクを低減するには、リップが摺動接触する相手材の摺動面に潤滑膜をコーティングするのが有効である。しかし、トルク低減が必要なのはつまるところ回転数の低い初期のみであり、その後は潤滑膜の効果を前提とせずとも回転トルクは十分に低減される。従って、その一時的な回転トルク低減のためだけに相手材摺動面にわざわざ面倒な潤滑膜コーティングを実施するのは、コスト面での得策ではない。そこで、本願出願人は、より簡便な手法として、ゴム製のリップの表面に、フッ素系樹脂、グラファイト、あるいは二硫化モリブデンなどの固体潤滑剤を液状のビヒクルに分散させた液状潤滑剤に浸漬し、その後、大気中で自然乾燥させて潤滑被膜を形成する技術を提案している（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３９１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の潤滑被膜では、初期回転トルク及び安定化トルクのいずれも低減レベルが十分ではなく、より潤滑効果の優れた手法が望まれている。本発明の課題は、潤滑被膜の形成が簡便であって、かつより回転トルク低減効果に優れた軸受用密封装置を提供することにある。
【課題を解決する手段及び発明の効果】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の軸受用密封装置は、
軸受の内輪部材と外輪部材との間に形成される転動体配置空間を、軸受のアキシャル端部側にて密封する軸受用密封装置であって、内輪部材と外輪部材との一方にゴム製のリップが取り付けられ、他方に形成されたシール摺動面にリップを摺動接触させる構造を有するとともに、リップの表面に、親水性樹脂をバインダとして、平均粒径２μｍ以上６μｍ以下のポリ四フッ化エチレン樹脂からなる固体潤滑剤粒子を５質量％以上２５質量％以下の範囲で分散させた潤滑被膜が形成されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の軸受用密封装置では、リップの表面に形成する潤滑被膜として、親水性樹脂をバインダとし、平均粒径２μｍ以上６μｍ以下のポリ四フッ化エチレン樹脂（以下、ＰＴＦＥ樹脂ともいう）からなる固体潤滑剤粒子（以下、ＰＴＦＥ樹脂粒子ともいう）を５質量％以上２５質量％以下の範囲で分散させたものを採用する。本発明においては、潤滑被膜のベースとなるバインダを親水性樹脂で構成したので、被膜形成用の塗布剤を、水系溶液をベースに構成できる。すると、固体潤滑剤粒子が撥水性の高いＰＴＦＥ樹脂粒子であっても、親水性樹脂バインダを媒介とした水和効果により細粒のものを塗布剤中に良好に分散させることができる。
【０００８】
このような塗布剤中にリップを浸漬して乾燥させることにより、親水性樹脂からなるバインダは、ＰＴＦＥ樹脂粒子の分散状態を保持しつつ強固な被膜基質を形成する。その結果、平均粒径６μｍ以下の微細なＰＴＦＥ樹脂粒子が良好に分散した、比較的平滑な表面形態の潤滑被膜が得られる。ＰＴＦＥ樹脂粒子自体の摩擦係数が小さいことと、それが平均粒径６μｍ以下の微粒子状態で層表面を平滑に保ちつつ均一に分散することで、表面潤滑性能の極めて良好な潤滑被膜が得られ、回転トルク低減効果に優れた軸受用密封装置が実現する。また、このような潤滑被膜は、塗布剤中へのリップの浸漬・乾燥により極めて簡単に形成できる。
【０００９】
ＰＴＦＥ樹脂粒子の平均粒径が６μｍを超えると、得られる潤滑被膜の表面粗さが大きくなり、十分な潤滑性能が得られなくなる。他方、ＰＴＦＥ樹脂粒子の平均粒径が２μｍ未満では塗布剤中にＰＴＦＥ樹脂粒子を均一分散させるのが困難になり、得られる潤滑被膜中のＰＴＦＥ樹脂粒子の偏りが生じやすくなって、潤滑性能の低下やばらつきを招きやすくなる。ＰＴＦＥ樹脂粒子の平均粒径は、３μｍ以上５μｍ以下であるとさらによい。
【００１０】
ＰＴＦＥ樹脂粒子の潤滑被膜中の含有率が２５質量％を超えると、粒子の分散媒体となるバインダの相対比率が減少するため、被膜中のＰＴＦＥ樹脂粒子の分散性が悪化する。また、塗布剤の流動性も低下するので、均一な潤滑被膜形成が困難となり、凝集粒子による表面粗度低下も著しくなり、被膜の潤滑性能が却って低下することにつながる。他方、ＰＴＦＥ樹脂粒子の潤滑被膜中の含有率が５質量％未満になると、潤滑源となるＰＴＦＥ樹脂粒子の絶対量が不足し、十分な潤滑性能が得られなくなることにつながる。潤滑被膜中のＰＴＦＥ樹脂粒子の含有率は、１５質量％以上２０質量％以下であるとさらによい。また、潤滑被膜の形成厚さは、ＰＴＦＥ樹脂粒子の平均粒径よりも小さくならない範囲にて、例えば４μｍ以上２０μｍ以下の値に適宜調整できる。
【００１１】
また、バインダを構成する親水性樹脂はウレタン樹脂ないしシリコーン樹脂を採用することができる。塗布剤中には、このような親水性樹脂をエマルジョン形態で分散させることができる。
【００１２】
次に、本発明第一の車両用ハブユニットは、ハブホイールの外周に複列転がり軸受が取り付けられていて、ハブホイールに一体形成される径方向外向きのフランジの外面にディスクブレーキ装置のディスクロータや車輪があてがわれた状態で取り付けられるもので、複列転がり軸受の軸方向両端に上記本発明の密封装置が装着されていることを特徴としている。
【００１３】
本発明第二の車両用ハブユニットは、ハブホイールの外周に複列転がり軸受が、また、ハブホイールに対して複列転がり軸受と近接した状態で等速ジョイントがそれぞれ取り付けられており、ハブホイールに一体形成される径方向外向きのフランジの外面にディスクブレーキ装置のディスクロータや車輪があてがわれた状態で取り付けられるもので、複列転がり軸受の軸方向両端に上記本発明の密封装置が装着されていることを特徴としている。
【００１４】
そして、本発明の車両用ハブユニットは、上記第一又は第二の構成において、前記密封装置が、環状芯金に対してリップを被着したシールリング単体からなり、前記環状芯金が複列転がり軸受の外輪要素に対して固定状態で取り付けられて、前記リップが複列転がり軸受の内輪要素に対して接触させられて接触密封部を形成するように構成できる。
【００１５】
さらに、本発明第四の車両用ハブユニットは、上記第一又は第二の構成において、前記密封装置が、環状芯金に対してリップを被着してなるシールリングと、このシールリングのリップが接触させられて接触密封部を形成するスリンガーとを組み合わせ、前記シールリングの環状芯金が複列転がり軸受の外輪要素に対して、また、前記スリンガーが複列転がり軸受の内輪要素に対してそれぞれ固定状態で取り付けられるように構成することができる。
【００１６】
要するに、複列転がり軸受に装着される密封装置のリップに対して潤滑剤を塗布するだけの簡単かつ低コストの対策を施すことができ、また、リップの稼動初期における摩擦係数を十分に低減できる。これにより、稼動初期における摺動抵抗が軽減されるとともにリップの摺動部位の発熱が抑制され、また、時間経過に伴う前記リップの摺動部位における潤滑性能も複列転がり軸受内部の潤滑剤により継続できる。
【００１７】
特に、本発明第二の構成のように、複列転がり軸受だけでなく等速ジョイントを有していて両者の発熱が相互に作用して昇温しやすいような場合では、上述したように複列転がり軸受の発熱が抑制されることにより、ハブユニット全体の昇温も効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用ハブユニットを示す断面図 。
【図２】図１の（２）部位の拡大図 。
【図３】図１の（３）部位の拡大図。
【図４】本発明の効果を確認するために行なった実験の結果を示す第一のグラフ。
【図５】同じく第二のグラフ。
【発明の実施の形態】
【００１９】
本発明の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。図１ないし図３は本発明の一実施形態を示している。図１は、車両用ハブユニットを示す断面図、図２は、図１の（２）部位の拡大図、図３は、図１の（３）部位の拡大図である。図例の車両用ハブユニットは、自動車の駆動輪側に使用されるタイプであって、ハブホイール１と、複列転がり軸受２と、等速ジョイント３とを備えている。 
【００２０】
ハブホイール１は、中空構造となっており、その外周面の軸方向中間部には径方向外向きのフランジ１１が形成され、また、中空部内周面の所要領域にはメススプライン（図示省略）が形成され、外周面の内端部寄りには複列転がり軸受２における片方列の玉２２群の軌道面１２が形成された構成となっている。複列転がり軸受２は、二列の軌道溝を有する単一の外輪２１と、二列で配設される転動体としての複数の玉２２と、二つの冠形保持器２３とから構成されており、本来必要な２つの内輪については、一方は上述したようにハブホイール１の軌道面を利用し、他方の内輪２４のみを備えた構成となっている。 
【００２１】
等速ジョイント３は、周知のツェッパタイプ（バーフィールド型）の等速ジョイントと呼ばれるものとされ、外輪３１、内輪３２、玉３３および保持器３４などから構成されている。外輪３１は、内輪３２、玉３３および保持器３４などが収納配設される椀形部３５と、この椀形部３５の小径側に一体に連接される軸部３６とから構成されている。 
【００２２】
そして、上記ハブホイール１の外周面に複列転がり軸受２が取り付けられ、ハブホイール１に対して複列転がり軸受２と近接した状態で等速ジョイント３が取り付けられる。なお、等速ジョイント３の外輪３１における軸部３６をハブホイール１の内周に対してスプライン嵌合し、さらに、等速ジョイント３の軸部３６の軸端側の外周に装着されるＣ形の止め輪３７をハブホイール１の中空部に段差をもって形成された拡径部に嵌着することで、ハブホイール１に対して等速ジョイント３の外輪３１を着脱可能に結合することができる。
【００２３】
また、ハブホイール１のフランジ１１にはディスクブレーキ装置のディスクロータ４および車輪（図示省略）があてがわれて複数のボルト１３により装着されている。また、複列転がり軸受２の外輪２１には径方向外向きのフランジ２５が形成され、車体５などにボルト止めされるようになっている。さらに、等速ジョイント３の内輪３２にはシャフト６がスプライン嵌合され、止め輪３８等により抜け止め固定されている。前述のシャフト６の他端側は、図示しない別の等速ジョイントを介して車両のデファレンシャル装置に取り付けられる。なお、符号７はブレーキパッドである。このような車両用ハブユニットでは、シャフト６の回転動力が、等速ジョイント３を介してハブホイール１に取り付けられてある車輪（図示省略）に対して伝達される。 
【００２４】
次に、上記複列転がり軸受２の軸方向両端には、内部の潤滑剤の漏洩を防止するとともに外部からの水分の侵入を防止するために、密封装置８，９が振り分け装着されている。これら２つの密封装置８，９は、図２および図３に示すように、異なる構成を有する。
【００２５】
まず、図２に示すように、車両アウタ側の密封装置８は環状芯金８１に対して２つのラジアルリップ８２，８３と１つのアキシャルリップ８４とを被着したシールリング単体からなる。この環状芯金８１が複列転がり軸受２の外輪２１の内周面に対して圧入により嵌合固定されており、３つのリップ８２〜８４がハブホイール１の軌道面１２に弾性的に押し付けられ、接触密封部を形成している。このうち、２つのラジアルリップ８２，８３とハブホイール１の軌道面１２とで形成する環状空間には、グリースなどの潤滑剤が封入されている。
【００２６】
一方、車両インナ側の密封装置９は、シールリング９１と、スリンガー９２とを組み合わせた構成を有する。シールリング９１は、環状芯金９１ａに対して２つのラジアルリップ９１ｂ，９１ｃと１つのアキシャルリップ９１ｄを被着した構成を有し、複列転がり軸受２の外輪２１の内周面に対して圧入により嵌合固定されている。スリンガー９２は、円筒部９２ａの軸方向一端に径方向外向きの環状板部９２ｂを屈曲形成した金属材からなり、その円筒部９２ａが、複列転がり軸受２の単一の内輪２４の反カウンタボア側外周面に対し圧入により嵌合固定されている。シールリング９１の３つのリップ９１ｂ〜９１ｄは、スリンガー９２の円筒部９２ａおよび環状板部９２ｂに弾性的に押し付けられ、接触密封部を形成する。このうち、２つのラジアルリップ９１ｂ，９１ｃとスリンガー９２の円筒部９２ａとで形成する環状空間と、三角形状のラジアルリップ９１ｂとアキシャルリップ９１ｄとスリンガー９２の環状板部９２ｂとで形成する環状空間とには、それぞれグリースなどの潤滑剤が封入されている。 
【００２７】
そして、上記２つの密封装置８，９は、その全てのゴム製のリップ８２〜８４，９１ｂ〜９１ｄの表面に潤滑被膜１０が形成されている。該潤滑被膜１０は、ウレタン樹脂ないしシリコーン樹脂よりなる親水性樹脂をバインダとし、平均粒径２μｍ以上６μｍ以下（望ましくは３μｍ以上５μｍ以下）のＰＴＦＥ樹脂粒子を５質量％以上２５質量％以下（望ましくは１５質量％以上２０質量％以下）の範囲で分散させたものである。
【００２８】
上記潤滑被膜１０をリップ８２〜８４，９１ｂ〜９１ｄの表面に形成するには次のようにする。すなわち、水性溶媒（例えば水であるが、アルコールでもよい：適宜、分散剤や消泡剤を添加できる）に親水性樹脂バインダをエマルジョン形態で分散させ、さらにＰＴＦＥ樹脂粒子を分散させた塗布剤を塗布槽に貯留し、車両アウタ側の密封装置８と車両インナ側の密封装置９のシールリング９１とをこれに浸漬し、その後大気中に放置して室温（適宜、１００℃程度までの低温で加熱してもよい）にて自然乾燥させる。これにより、リップ８２〜８４，９１ｂ〜９１ｄの表面に潤滑被膜１０が形成される。 
【００２９】
上記のような潤滑被膜１０により、リップ８２〜８４，９１ｂ〜９１ｄの摺動に伴う摩擦が低減され、特に、ハブホイール１の稼動初期において、密封装置８，９のリップ８２〜８４，９１ｂ〜９１ｄの摺動抵抗が軽減されるとともに、リップ８２〜８４，９１ｂ〜９１ｄの摺動部位の発熱が抑制される。そして、時間経過に伴う前記リップ８２〜８４，９１ｂ〜９１ｄの摺動部位における滑性は当該リップ間に収納した潤滑剤や複列転がり軸受２内部の潤滑剤により継続される。従って、複列転がり軸受２に使用するグリースなどの潤滑剤が予想以上に早く熱劣化するということもなくなり、長期にわたって良好な潤滑作用が維持されるようになるから、結果的に複列転がり軸受２が設計どおりの寿命を達成できる。特に、上記実施形態で示した構成のごとく、複列転がり軸受２だけでなく等速ジョイント３を有し、両者の発熱が相互に作用して昇温しやすいような場合には、複列転がり軸受２の発熱が抑制されることに伴いハブユニット全体の昇温が抑制されることになるので、より有利である。
【００３０】
なお、本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、以下に例示される種々の変形を加えることができる。 
（１）上記実施形態においては、ハブホイール１と等速ジョイント３の軸部３６とをスプライン嵌合している例を示したが、例えば両者を圧入して軸部３６の軸端をハブホイール１の端面に加締める構造や、両者を嵌合して軸部３６の軸端にナットを螺合し、ハブホイールの端面に締結する構造を採用してもよい。 
（２）上記実施形態では、等速ジョイント３を装備した車両用ハブユニットへの適用例を示したが、等速ジョイント３を有さないタイプの車両用ハブユニットについても本発明を適用できる。 
【００３１】
以下、本発明の効果を確認するために行なった実験結果について説明する。まず、潤滑被膜を形成するための塗布剤として、ウレタン樹脂を２５質量％含有する水性エマルジョン中に、平均粒径５μｍのＰＴＦＥ粒子を分散剤及び消泡剤とともに５質量％配合し、混合・撹拌したものを用意した。そして、図２及び図３に示すアクリルゴム製のリップを該塗布剤に浸漬し、その後、引き上げて、大気中８０℃にて３０分乾燥させ、潤滑被膜を形成した（実施例）。なお、比較例の塗布剤として、同じ水性エマルジョン中に、平均粒径１５μｍのＰＴＦＥ粒子を分散剤及び消泡剤とともに７．５質量％配合し、混合・撹拌したものも用意した。
【００３２】
こうして得られた各密封装置（アウタ側：符号８、インナ側：符号９）を、それぞれトルク試験機に装着し、毎分１００ｒｐｍを開始速度として、最大値１５００ｒｐｍまで毎分１０ｒｐｍにて徐々に増速し、各回転数での回転トルクを読み取った。図４はインナ側の密封装置９について、図５はアウタ側の密封装置８についての結果をそれぞれ示すグラフである。いずれも、実施例品は比較例品とくらべて４０％前後回転トルクが低減されていることがわかる。
【符号の説明】
【００３３】
１ ハブホイール
２ 複列転がり軸受
３ 等速ジョイント
４ ディスクロータ
８，９ 密封装置
１０  潤滑被膜
１２ ハブホイールの軌道面
２１ 複列転がり軸受の外輪
２４ 複列転がり軸受の内輪
８１ 車両アウタ側の密封装置の環状芯金
８２〜８４ 車両アウタ側の密封装置のリップ
９１ 車両インナ側の密封装置を構成するシールリング
９１ａ シールリングの環状芯金
９１ｂ〜９１ｄ シールリングのリップ
９２ 車両インナ側の密封装置を構成するスリンガー 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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