(57)【要約】【課題】低吸水性に加えて塩化カルシウムに対する耐性にも優れ、降雪地方での使用にも十分に耐え得る信頼性の高い軸受装置を提供する。【解決手段】内周面に外輪軌道を有し、使用時に回転しない外輪相当部材と、前記外輪相当部材の内周面と対向する外周面に内輪軌道を有し、使用時に回転する内輪相当部材と、前記外輪軌道と前記内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数の転動体と、前記外輪相当部材に固定された合成樹脂製のカバーとを備える軸受装置において、前記合成樹脂製カバーの表面に、ポリシラザン/アクリル樹脂ハイブリット膜を設けたことを特徴とする軸受装置。【選択図】図１
2015094436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に外輪軌道を有し、使用時に回転しない外輪相当部材と、前記外輪相当部材の内周面と対向する外周面に内輪軌道を有し、使用時に回転する内輪相当部材と、前記外輪軌道と前記内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数の転動体と、前記外輪相当部材に固定された合成樹脂製のカバーとを備える軸受装置において、
前記合成樹脂製カバーの表面に、ポリシラザン/アクリル樹脂ハイブリット膜を設けたことを特徴とする軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体の回転数を検出するエンコーダを備える軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スキッドを防止するためのアンチスキッド用、または有効に駆動力を路面に伝えるためのトラクションコントロール用等に用いられる回転数検出装置を備える自動車が増えてきている。このような回転数検出装置を備える自動車では、車輪用の軸受装置として、制御に必要な車輪の回転速度を検出するためのセンサを内蔵したものが一般に使用されており、軸受装置として例えば図１に示すような、独立懸架式のサスペンションにおいて従動輪を支持するための転がり軸受ユニット１を例示することができる。
【０００３】
図示される転がり軸受ユニット１において、転動体２は、ハブ３に形成した転動溝４ａ及びハブ３の端部のかしめ部５にかしめ止めされた内輪６の転動溝４ｂと、外輪７の前記各転動溝４ａ，４ｂと対向する転動溝８ａ，８ｂとで形成される空間に保持器９を介して転動自在に保持されている。ハブ３の取付フランジ１５側の外輪７との隙間は、シールリング１７により密封されている。また、内輪６の端部には、スリンガ１０に磁石部１１を固着してなるエンコーダ１２が固定されている。エンコーダ１２の磁石部１１は、ゴムや樹脂等の弾性素材に磁性体粉を混入させた弾性磁性材料からなり、その周方向に多極に磁化されている。スリンガは、略円筒状で、内輪６の側端面から突出する位置にて外方に湾曲し、更に軸線側に屈曲する略Ｌ字状の断面形状を有する。エンコーダ１２の磁石部１１と対向する位置に、所定のギャップでセンサ１３が配置されており、磁石部１１からの磁気パルスを検出することで内輪６の回転数を検出する。センサ１３は、カバー１４に固定される。カバー１４は、外輪７で囲まれた開口部を覆うように装着される蓋部材であり、センサ１３は通孔１４ａに挿通した状態で固定される。更に、外輪７との係合端部には、外部から水や異物が侵入しないようにＯリング１６が介挿される。
【０００４】
カバー１４は、金属製が主流であったが、製作コストが高く、複雑な形状に成形し難い等の理由から、樹脂製のものが使用されることが多くなってきている。例えば、ポリアミド６６製のカバー（特許文献１参照）や、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリアミド（ＰＡ）系合成樹脂からなるカバー（特許文献２参照）等が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３０４２７号公報
【特許文献２】特開２００４−４４６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
自動車は屋外で使用され、雨天走行時には雨水や泥水、洗車時には洗浄水とそれぞれ接触することから、カバーには耐水性や耐薬品性が要求され、特許文献２では低吸水性を考慮して上記した特定の樹脂を使用している。また、自動車はさまざまな場所や地域で使用され、例えば、海岸沿の地域では海水を含んだ水と接触することがあり、降雪地方では融雪剤を含んだ水と接触することがある。融雪剤は塩化カルシウムを含んでおり、この塩化カルシウムを含んだ水がカバーに浸透すると、乾燥時には水のみが排除され、塩化カルシウムがカバー内に蓄積する。特に脂肪族ポリアミド系樹脂、即ち、ポリアミド６６やポリアミド６ではアミド基の水素結合により強度が発現するが、塩化カルシウム水和物が存在するとアミド基の水素結合が切断され、ミクロクレイズ発生、進展によりカバーに亀裂が発生し、最悪の場合、破壊するおそれがある。
【０００７】
上記のように、樹脂製のカバーは、吸水性が低いだけでは十分ではなく、融雪剤（塩化カルシウム）に対する耐性も要求されることがあり、上記に挙げた樹脂製のカバーでは対応できない。そこで、本発明は、低吸水性に加えて塩化カルシウムに対する耐性にも優れ、降雪地方での使用にも十分に耐え得る信頼性の高い軸受装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の軸受装置及び車輪用軸受を提供する。内周面に外輪軌道を有し、使用時に回転しない外輪相当部材と、前記外輪相当部材の内周面と対向する外周面に内輪軌道を有し、使用時に回転する内輪相当部材と、前記外輪軌道と前記内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数の転動体と、前記内輪相当部材に固定された回転検出用のエンコーダと、前記外輪相当部材に固定された合成樹脂製のカバーとを備える軸受装置において、前記合成樹脂製カバーが、その表面に、水分と同時に浸入してくる融雪剤（代表的なものとして、塩化カルシウム）などの外的因子の浸入を防止するための水蒸気バリア性を有すると共に、（皮膜の）クラック発生を防止するための柔軟性（追従性）、及び耐熱性を備えた皮膜が形成されていることを特徴とする上記記載の軸受装置。
【０００９】
以下には、バリア製皮膜の一般的な技術課題を説明すると共に、本発明に係るバリア性皮膜の特徴を記述する。
【００１０】
一般に、バリア製の被膜も多数の種類があり，無機材の被膜、例えば、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）やＳｉ粒子を蒸着させた場合には、非常に優れたガスバリア性を示し、且つ、高温条件下でも、それらのバリア性能は低下しないが、皮膜自体に柔軟性が無いため、基材の（例えば、熱による）膨張・収縮に追従できず、従って、被膜にクラックが発生し、その部分から、水分等の外的因子の浸入を許してしまうという課題があった。
【００１１】
また、有機材被膜の場合、例えば、ポリエチレンビニル共重合体、ポリ塩化ビニリデン等は柔軟性に富み、無機材皮膜のようにクラックが発生する懸念は無いが、耐熱性が十分でなく、このため、比較的低温下での使用では期待通りの効果が発揮されるが、高温条件下では被膜が経年劣化し、バリア性の効果が消失してしまうという課題があった。
【００１２】
そこで発明者らは、上記の無機材と有機材の長所を兼ね備えた、ハイブリッド皮膜コーティング技術を、鋭意研究の結果見出し、本発明に係る合成樹脂製カバーの表面コーティング処理に対して適用した。具体的には、水蒸気バリア性、柔軟性、及び耐熱性を有するポリシラザンとアクリル樹脂からなるハイブリットコーティング膜を、カバー表面に形成させたのである。
【００１３】
即ち、本発明に係る合成樹脂製カバーにおいては、その表面に形成したハイブリットコーティング膜の水蒸気バリア機能、並びに、皮膜自体の柔軟性に基づく高いクラック発生抵抗性と皮膜の高耐熱性により、自動車の足回りという過酷環境下においても十分な耐久信頼性を備えた軸受措置におけるカバーの提供が可能となるのである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の軸受装置は、水蒸気バリア性が高く、柔軟性に富み、且つ、耐熱性にも優れた皮膜が、その表面にコーティングされた樹脂製のカバーを備えるため、融雪剤が使用される降雪地方仕様の自動車の車輪用軸受として特に有効である。また、カバーは、（成形後にコーティング処理を行うが）基本的に、射出成形により効率よく成形でき、しかも複雑な形状にも容易に成形できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の軸受装置の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の軸受装置の他の例を示す断面図である。
【図３】本発明の軸受装置の更に他の例を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に関して詳細に説明する。
【００１７】
本発明は、回転数検出装置を備え、かつ、外輪開口部を密封するためのカバーを備える構成の軸受装置において、前記カバーを樹脂で形成し、更に、その表面を、水蒸気バリア性が高く、柔軟性に富み、且つ、耐熱性にも優れたハイブリッド皮膜でコーティングしたことを特徴とするものである。従って、回転数検出装置、及びカバーを備える限り、軸受装置の構成には制限が無く、例えば、図１に示したような自動車の従動輪支持用転がり軸受ユニットを例示することができ、低吸水性樹脂を樹脂成分とする樹脂組成物でカバー１４を形成する。低吸水性樹脂を用いることで、融雪剤を含有する水がカバー１４に浸透するのを抑制し、結果として塩化カルシウムの蓄積を防ぐことができる。
【００１８】
本発明において、カバー用材料として適用する樹脂としては、例えば、ポリアミド６やポリアミド６６や、ＰＰＳ、ＰＢＴといった熱可塑性樹脂を好適に使用することができる。ただし、ポリアミド系樹脂としては、脂肪族の高級ポリアミド、もしくは、芳香族系ポリアミド樹脂が低吸水性を示すことから、特に好ましい。ここで、脂肪族の高級ポリアミドの具体例としては、ポリアミド１１、ポリアミド１２、ポリアミド６１０、ポリアミド６１２、ポリアミド４１０等が挙げられ、一方、芳香族系ポリアミド樹脂としては、ポリアミド６Ｔやポリアミド９Ｔ等が挙げられる。
【００１９】
また、本発明に係る樹脂組成物には、カバー１４の機械的強度を高め、寸法変化を抑えるために、補強材を配合することが好ましい。補強材としては、ガラス繊維、炭素繊維、チタン酸カリウムウィスカ、ホウ酸アルミニウムウィスカ等の繊維またはウィスカ類、炭酸カルシウム等の粒状充填材が好ましく、樹脂成分との接着性を考慮してシランカップリング剤等で表面処理したものが更に好ましい。また、これらの補強材は、複数種を組み合わせて使用することができる。
【００２０】
本発明に係る樹脂組成物の補強材としては、ガラス繊維が特に好適である。また、ガラス繊維は、細いものの方が、同一含有量でも本数が多くなり補強効果がより高くなり、更に樹脂中での配向性が良くなる。但し、細すぎると補強効果が少なくなる。そこで、直径が５〜１５μｍ、好ましくは５〜９μｍ、より好ましくは６〜８μｍのガラス繊維を用いることが好ましい。また、ガラス繊維の繊維長は１００〜９００μｍであることが好ましく、より好ましくは３００〜６００μｍである。繊維長が１００μｍ未満の場合は、短すぎて補強効果及び寸法抑制効果が小さい。繊維長が９００μｍを越える場合は、補強効果及び寸法抑制効果は向上するものの、樹脂部成形工程での繊維の破損や、配向性の低下による成形精度の悪化が懸念される。
【００２１】
樹脂組成物における補強材の配合量は、１０〜６０質量％が好ましく、２０〜５０質量％がより好ましい。配合量が１０質量％未満では補強効果が発現せず、６０質量％を越えて大量配合すると樹脂組成物の流動性が低下して成形性が低くなり、成形性に優れる射出成形に対応できなくなる。
【００２２】
ガラス繊維は、上述した繊維径及び繊維長のものを好適に使用できる。尚、必要に応じて、その一部を、炭素繊維等の他の繊維状補強材、あるいはチタン酸カリウムウィスカ等のウィスカ状補強材で代替してもよい。
【００２３】
樹脂組成物は上記の如く構成されるが、必要に応じて、種々の添加剤を添加することができる。
【００２４】
例えば、本発明に係る樹脂組成物には、エラストマーを配合して素材自体の耐衝撃性を改善しても良い。エラストマーとしては、エチレンプロピレン非共役ジエン（ＥＰＤＭ）ゴムやウレタンゴムを例示でき、樹脂組成物全量の２〜１５質量％配合するのが良い。
【００２５】
また、樹脂部の放熱性を向上させるために、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高熱伝導性充填材、具体的には、アルミナ、マグネシア、窒化アルミニウム、炭化珪素、ベリリア、グラファイト等を添加してもよい。
【００２６】
更に、カバー１４の凹凸を減少させ、耐摩耗性を更に向上させるために、粒子状充填材、具体的には、炭酸カルシウム、クレー、タルク、シリカ、ウォラストナイト等を更に添加してもよい。粒子状充填材としては、上記説明した高熱伝導性充填材も粒子状であれば、同様の効果を有する。
【００２７】
その他にも、成形時及び使用時の熱による劣化を防止するために、樹脂にヨウ化物系熱安定剤やアミン系酸化防止剤を、それぞれ単独あるいは併用して添加することが好ましい。また、着色剤等を添加してもよい。
【００２８】
カバー１４を製造するには、通常の樹脂成形法に従い、上記の樹脂組成物を所定の形状に成形すればよい。尚、樹脂組成物は、樹脂成分と補強材、エラストマー、樹脂用添加剤等を定法に従い混練して得られる。成形方法は、種々可能であるが、生産性から射出成形が好ましい。
【００２９】
上記手法によって所定の形状に成形したカバー１４に対し、ポリシラザン/アクリル樹脂を混合したコーティング剤を、スプレー、刷毛塗り、ディッピングのいずれの方法により、表面コーティング処理することで、本発明に係る、自動車の足回りという過酷環境下においても十分な耐久信頼性を備えた軸受措置におけるカバー１４を得ることができる。
【００３０】
また、図２は軸受装置の他の例を示す断面図であるが、図１に示した転がり軸受ユニット１において、カバー１４を変更した例を示している。尚、その他の部材には変更がなく、同一の符号を付して説明を省略する。同図において、カバー１４は、外輪７への装着のための取付部材２０を一体に成形した構成となっている。この取付部材２０は、ステンレス鋼等の金属製の円筒状部材であり、その先端部分が外側に略直角に屈曲しており、この屈曲部を囲繞するように上記の樹脂組成物が成形される。尚、カバー１４と取付部材２０との接合をより強固にするために、取付部材２０の屈曲部の表面を粗面化するなどして、適当な接着剤を焼き付ける等の処理を施してよい。また、取付部材２０の外径が外輪７の内径と一致しており、取付部材２０の外周面を外輪７の内壁に嵌入することで、カバー１４が外輪７に固定される。金属は経年によるヘタリが少ないため、このような取付部材２０を備えるカバー１４は、外輪７に長期間安定して固定される。
【００３１】
尚、取付部材２０は上記に限らず、外輪７への装着部位と、カバー１４との接合部位とを備える限り、種々の形状が可能である。
【００３２】
また、図１及び図２に示す軸受装置では、カバー１４に通孔１４ａを設け、この通孔１４ａにセンサ１３を挿通させ、エンコーダ１２と対向させている。これに代わり、図３に示すように、カバー１４に通孔１４ａを設けることなく、センサ１３とエンコーダ１２とを対向させてもよい。しかし、センサ１３とエンコーダ１２とが離れるほど、エンコーダ１２からの磁力が低下する。一方、センサ１３とエンコーダ１２とを接近させるには、カバー１４の厚さを薄くすればよいが、全体を一様に薄くすると強度低下を招く。そこで、図示のように、カバー１４の外面にセンサ１３の先端部を収容できる大きさの凹部１４ｂを設け、この凹部１４ｂにセンサ１３の先端部を収容する。これにより、センサ１３とエンコーダ１２との距離が縮まり、強度を維持しつつ、感度の低下を抑えることができる。また、軸受装置の組み立てに際し、センサ１３の位置決めも容易になる。
【実施例】
【００３３】
以下に実施例を挙げて本発明を更に明確にする。
【００３４】
（実施例１〜４、比較例１〜２）
カバー用樹脂組成物として、ガラス繊維３０質量％含有ポリアミド６６（比較例１）、ガラス繊維３０質量％含有ポリアミド６（比較例２）を準備し、ＪＩＳ
Ｋ７１３９のダンベル試験片状を成形した。
【００３５】
また、ステンレス鋼板を円筒状で屈曲部を備える形状にプレス加工し、更に屈曲部をコアとして上記の各樹脂組成物を射出成形してカバーを作製した。
【００３６】
上記ダンベル試験片とカバーに対し、下記に従って調整したポリシラザン/アクリル樹脂混合液をディップコートし、各々にハイブリッド被膜を形成した（実施例1〜４）。
即ち、先ずは、パーハイドロポリシラザン（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製，「ＮＰ１１０」）を、濃度が２０重量％になるようにキシレンに溶解させてポリシラザン溶液を調整し、一方で、アクリル系樹脂（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製「ＢＲ１０１」）を、濃度が２０重量％になるようにキシレンに溶解させて樹脂溶液を調整した。そして、前記ポリシラザン溶液と樹脂溶液を、９：１、５：５の割合で混合し、ポリシラザン/アクリル樹脂混合液（コーティング液）を得た。
【００３７】
上記混合液を上記ダンベル試験片とカバーにディップコートした後、１５０℃で1時間熱硬化処理してポリシラザンのシリカへの転化を促進させ、その後、常温下で二週間静置させることで被膜を完全に硬化させた。
【００３８】
（吸水率測定）
上記のように成形したダンベル試験片（皮膜処理なし）、及びコーティング処理を施したダンベル試験片を８０℃に設定した真空恒温槽に一週間放置し、絶乾状態の重量（絶乾重量）を測定した後，５０℃、８０％ＲＨの恒温恒湿槽に２４時間放置し、放置前後の重量の変化率（吸水率）を算出した。結果を表１に示す。
吸水率（％）＝（絶乾重量（ｇ）−試験後重量（ｇ））/絶乾重量（ｇ）×１００
【００３９】
（機械的強度評価）
実施例及び比較例を，ＪＩＳ  Ｋ７１３９に従い引張試験を行い、引張強度を測定した。結果を表１に示す。
【００４０】
（耐塩化カルシウム性評価）
カバーを８０℃の熱水中に２時間浸漬して吸水させた後、塩化カルシウム５０％水溶液に５分間浸漬した後、カバーをラジアル負荷１５０ｋｇｆかけた状態で、恒温槽中にて、次のサイクル処理を行った。即ち、２０℃〜１１０℃まで３０分かけて昇温させた後、１１０℃で２時間保持し、その後、３０分かけて２０℃まで降温させた後、２０℃で１時間保持する。これを１サイクルとして、繰り返し実施（２サイクル毎にカバーを塩化カルシウム５０％水溶液に５分間浸漬）、１０サイクル後に外観を確認し、クラック発生の有無を調べた。
【００４１】
外観確認の結果を、クラックが認められた場合を×、クラックが認められなかった場合を○として、表１に示した。
【００４２】
表１から明らかなように、本発明に従い、その表面にポリシラザン/アクリル樹脂からなるハイブリットコーティング膜を形成した樹脂製カバーは、低吸水であり、優れた耐塩化カルシウム性を示すことが判る。
【００４３】
【表１】
2015094436.tif 000003
【符号の説明】
【００４４】
１  軸受ユニット
２  転動体
３  ハブ
６  内輪
７  外輪
９  保持器
１２  エンコーダ
１３  センサ
１４  カバー
２０  取付部材
【図１】
2015094436.tif 000004
【図２】
2015094436.tif 000005
【図３】
2015094436.tif 000006