(57)【要約】【課題】コスト高とならず、耐食性に優れ、芯金とシールリップとの接着力の強い、新規な軸受用シール部材を提供する。【解決手段】芯金６１と、該芯金６１に接着剤により固着された弾性シール部６２とよりなる軸受用シール部材６であって、上記芯金６１が、鋼板の表面に、亜鉛マトリックッス中に有機質若しくは無機質の微粒子が共析する亜鉛メッキを施し、更に該微粒子を介してシランカップリング剤を固定化してなる複合亜鉛メッキ層を形成したものであることを特徴とするものとする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯金と、該芯金に接着剤により固着された弾性シール部とよりなる軸受用シール部材であって、上記芯金が、鋼板の表面に、亜鉛マトリックッス中に有機質若しくは無機質の微粒子が共析する亜鉛メッキを施し、更に該微粒子を介してシランカップリング剤を固定化してなる複合亜鉛メッキ層を形成したものであることを特徴とする軸受用シール部材。
【請求項２】
請求項１において、
上記微粒子がシリカ粒子であることを特徴とする軸受用シール部材。
【請求項３】
請求項１又は２において、
上記シランカップリング剤が、ビニル基、エポキシ基、スチリル基、メタクリロキシ基、アクリロキシ基、アミノ基、ウレイド基、クロロプロピル基、メルカプト基、スルフィド基及びイソシアネート基から選ばれたいずれかの官能基を備えたものであることを特徴とする軸受用シール部材。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
上記鋼板が、冷間圧延鋼板であることを特徴とする軸受用シール部材。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
上記弾性シール部が、ＮＢＲ、Ｈ−ＮＢＲ、ＡＣＭ、ＡＥＭ、ＦＫＭから選ばれたいずれかのゴム材からなることを特徴とする軸受用シール部材。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
上記接着剤が、フェノール樹脂系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤、シリコン系接着剤、酢酸ビニル樹脂系接着剤、シアノアクリレート系接着剤、ポリウレタン系接着剤、反応性アクリル樹脂系接着剤、変性アクリル樹脂系接着剤、ホットメルト形接着剤及び合成ゴム系接着剤から選ばれたいずれかであることを特徴とする軸受用シール部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に自動車等の、泥塩水に曝されることが多いホイールの軸受に使用されるシール部材の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、上記シール部材としては、補強環となる芯金と、この芯金に接着一体とされるゴム・プラスチック材等のエラストマー（以下ゴム材と言う）からなるシールリップとより構成されたものが挙げられる。このようなシール部材は、上記のように自動車等の泥塩水に曝されるホイール部分に用いられる事が多いため、耐食性が求められる。また、芯金材に対するシールリップを構成するゴム材の接着性を向上させる為に、芯金材の表面を、ブラストやピーニング或いは酸洗い等によって粗面とすることが一般になされている。接着性の観点からは、芯金の素材としてステンレス鋼よりもＳＰＣＣ等の冷間圧延鋼の方が優れるが、耐食性やコストの面で大きく劣る。
【０００３】
そこで、上記冷間圧延鋼の耐食性を上げる為に、その表面にクロムや亜鉛メッキを施すことが一般に行われている。しかし、メッキはゴム材との接着性においてマイナス要因となり、特に、メッキをすることにより、折角粗面化した表面が滑らかとなり、接着性を阻害することにもなる。また、クロムメッキの場合は、六価クロム等の環境汚染が問題となる。特許文献１は、六価クロムのような有毒な物質を含有せず、環境汚染が生じることがないシール装置を備えた転がり軸受を開示するものである
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３５７２２７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１には、冷間圧延鋼板からなる芯金の表面を、電気亜鉛メッキ、電気錫メッキ、電気錫−亜鉛合金メッキ、電気亜鉛−鉄合金メッキ、電気亜鉛−ニッケル合金メッキ、リン酸塩処理、電解バナジウム処理、及び三価クロムクロメート処理のいずれかで表面処理をすること、及び、ゴム材との接着性を向上させる為に、更にその表面を有機樹脂皮膜で被覆すること、が開示されている。このような表面処理を施せば、耐食性が向上すると共に、六価クロムによる環境の問題も解消される。しかし、ゴム材との接着性を向上させる為には、有機樹脂皮膜で被覆したり、或いは電気亜鉛メッキ等を施した後、更にリン酸塩処理や三価クロムクロメート処理を施したりする必要があり、耐食性と接着性の両方を向上させるには処理工数が増え、コスト高となることが予想されるところであった。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、コスト高とならず、耐食性に優れ、芯金とシールリップとの接着力の強い、新規な軸受用シール部材を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明に係る軸受用シール部材は、芯金と、該芯金に接着剤により固着された弾性シール部とよりなる軸受用シール部材であって、上記芯金が、鋼板の表面に、亜鉛マトリックッス中に有機質若しくは無機質の微粒子が共析する亜鉛メッキを施し、更に該微粒子を介してシランカップリング剤を固定化してなる複合亜鉛メッキ層を形成したものであることを特徴とする。上記微粒子としてはシリカ粒子が望ましく採用される（請求項２）が、その他の有機質若しくは無機質の微粒子も採用可能である。
【０００８】
上記シランカップリング剤としては、ビニル基、エポキシ基、スチリル基、メタクリロキシ基、アクリロキシ基、アミノ基、ウレイド基、クロロプロピル基、メルカプト基、スルフィド基及びイソシアネート基から選ばれたいずれかの官能基を備えたものが望ましく採用される（請求項３）。
【０００９】
上記官能基を備えたシランカップリング剤の具体例を以下に列挙する。即ち、ビニル基を備えたシランカップリング剤としては、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシランが、エポキシ基を備えたシランカップリング剤としては、２−（３，４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシシランが、スチリル基を備えたシランカップリング剤としては、ｐ−スチリルトリメトキシシランが、メタクリロキシ基を備えたシランカップリング剤としては、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシランが、アクリロキシ基を備えたシランカップリング剤としては、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシランが、アミノ基を備えたシランカップリング剤としては、Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−トリエトキシシリル−Ｎ−（１，３−ジメチル−ブチリデン）プロピルアミン、Ｎ−フェニルー３−アミノプロピルトリメトキシシラン、ンー（ビニルベンジル）−２−アミノエチル−３−アミノプロピルトリメトキシシランの塩酸塩、特殊アミノシランが、ウレイド基を備えたシランカップリング剤としては、３−ウレイドプロピルトリエトキシシランが、クロロプロピル基を備えたシランカップリング剤としては、３−クロロプロピルトリメトキシシランが、メルカプト基を備えたシランカップリング剤としては、３−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシランが、スルフィド基を備えたシランカップリング剤としては、ビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィドが、イソシアネート基を備えたシランカップリング剤としては、３−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、がそれぞれ挙げられる。
【００１０】
また、芯金材としての鋼板は、冷間圧延鋼板が望ましく採用され（請求項４）、更に、上記弾性シール部は、ＮＢＲ、Ｈ−ＮＢＲ、ＡＣＭ、ＡＥＭ、ＦＫＭから選ばれたいずれかのゴム材からなること（請求項５）が望ましい。芯金に対して弾性シール部を固着させる為の接着剤としては、フェノール樹脂系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤、シリコン系接着剤、酢酸ビニル樹脂系接着剤、シアノアクリレート系接着剤、ポリウレタン系接着剤、反応性アクリル樹脂系接着剤、変性アクリル樹脂系接着剤、ホットメルト形接着剤及び合成ゴム系接着剤から選ばれたいずれかであることが望ましい（請求項６）。
【００１１】
上記複合亜鉛メッキ層は、具体的には、以下のようにして形成される。即ち、硫酸亜鉛、硫酸ニッケル、硫酸ナトリウムを含むメッキ溶液に、微粒子（望ましくはシリカ微粒子）を含む水溶液を加え、この処理液に冷間圧延鋼板を浸漬し、メッキ処理を行う。これによって得られるメッキ層では、亜鉛マトリックス中にシリカ粒子が共析しており、この亜鉛メッキ鋼板を、少量の水を含むアルコールにシランカップリング剤を溶解させた溶液に浸漬させると、メッキ表面に保持されたシリカのＯＨ基とシランカップリング剤のシラノール基との間で水素結合的な結合が形成されると考えられる。そして、処理液から上記亜鉛メッキ鋼板を引き上げ、加熱乾燥させると、脱水縮合反応により、シリカ表面にシロキサン結合を伴ってシランカップリング剤が固定化される。
【００１２】
上記シランカップリング剤を固定化させる前の亜鉛メッキ鋼板では、表面にシリカ粒子が分散している。このようにシリカ粒子が表面に分散した亜鉛メッキ鋼板は、シリカ粒子が表面に分散しない亜鉛メッキ鋼板に比べ、耐食性が数倍優れることが報告されている。そして、シリカ粒子を介してシランカップリング剤が固定化された場合は、シランカップリング剤の有機薄膜の存在により水がはじかれ、耐食性が著しく向上すると共に、高分子材料等との馴染み性が良くなり、従って、接着剤による接着力が向上する。
【００１３】
このように、芯金を、上記複合亜鉛メッキ層を備えた鋼板で構成すると、耐食性が著しく向上するから、泥塩水に曝されることが多い自動車のホイール用軸受のシール部材としての適性が極めて大となる。また、接着剤を介した弾性シール部の固着が強固になされるから、その機械的な耐用性も向上する。しかも、上記のような簡単な処理により調製されるから、ブラスト、ピーニング、酸洗い、或いは樹脂皮膜形成、更にはリン酸塩処理や三価クロムクロメート処理等の処理が不要とされ、製造時の低コスト化が図られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の軸受用シール部材が組み込まれた軸受ユニットの使用例を示す断面図、図２は図１におけるＸ部の拡大図である。図１は、自動車の車輪をシャフト１に対して転がり軸受ユニット２により支持する構造の一例を示すものであり、内輪を構成するハブ３にボルト３１によりタイヤホイール（不図示）が固定される。また、３２はハブ３に形成されたスプライン孔であり、このスプライン孔３２には駆動シャフト１がスプライン嵌合され且つハブ３に一体固定されて、該駆動シャフト１の回転駆動力がタイヤホイールに駆動伝達される。３３は内輪部材であり、上記ハブ３とにより内輪が構成される。
【００１５】
４は外輪であり、車体の懸架装置（不図示）に取付固定される。この外輪４と上記内輪（ハブ３及び内輪部材３３）との間に２列の転動体（玉）５…がリテーナ５１で保持された状態で介装されている。６、７は上記転動体５…の転動部に装填される潤滑剤（グリス等）の漏出を防止するためのシール部材であり、外輪４と内輪（ハブ３及び内輪部材３３）との間に圧入される。
【００１６】
図２は、図１のＸ部の拡大図を示し、シール部材６は、外輪４の内周に圧入嵌合されるリング状の芯金６１と、該芯金６１に固着され、ゴム等の弾性材からなるシールリップ（弾性シール部）６２とにより、図のように組合せ構成されている。芯金６１は、ＳＰＣＣ等の冷間圧延鋼板を、図例のような形状に板金加工して形成され、更に、その表面に上記の複合亜鉛メッキ層が施されたものである。シールリップ６２は、ＮＢＲ、Ｈ−ＮＢＲ、ＡＣＭ、ＡＥＭ、ＦＫＭから選ばれたいずれかのゴム材を成形加工して得られ、上記芯金６１の内周部分に接着剤を介して（接着剤での加硫接着も含む）固着一体とされている。このシールリップ６２は、その内周部が弾性変形して、外輪４と内輪（ハブ３及び内輪部材３３）との相対回転時に、内輪部材３３の外周面を弾性摺接する。従って、軸受ユニット２に充填されるグリス等の漏出がこのシール部材６により阻止され、また外部からの軸受ユニット２内への泥や水の浸入も阻止される。
【００１７】
斯くして、上記芯金６１の表面には、上記のような複合亜鉛メッキ層が施されているから、極めて耐食性に優れ、泥塩水に曝され易い自動車のホイール用軸受の耐用性を高めるのに大きく寄与する。しかも、亜鉛マトリックス中にシリカ粒子が共析しているので、このシリカ粒子を介してシランカップリング剤が表面に安定的に固定化され、このシランカップリング剤の固定化に伴う有機薄膜の存在により、水がはじかれ耐食性が一層顕著となる。因みに、本実施形態で採用される複合亜鉛メッキによれば、前記ＳＰＣＣ鋼板に比べ、耐食性が１００倍以上であることが確認されている。
【００１８】
また、上記のようにシランカップリング剤の固定化に伴い、芯金６１の表面に有機薄膜が存在することになるから、この有機薄膜と高分子材料との馴染み性により、芯金６１に対するシールリップ６２の、接着剤を介した固着一体化が極めて強固になされる。尚、この接着剤としては、フェノール樹脂系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤、シリコン系接着剤、酢酸ビニル樹脂系接着剤、シアノアクリレート系接着剤、ポリウレタン系接着剤、反応性アクリル樹脂系接着剤、変性アクリル樹脂系接着剤、ホットメルト形接着剤及び合成ゴム系接着剤等が望ましく採用される。また、図１におけるホイール側のシール部材７も、車体側のシール部材６と同様に構成することが望ましいことは言うまでもない。
【００１９】
図３は、別形態の軸受ユニット２０に適用した例を示すものであり、内輪がなく、シャフト１の外周面に直接転動体５の転動面を形成して、シャフト１を外輪４（車体の懸架装置）に対して軸回転可能に支持するものである。また、芯金６１の表面には、上記と同様の複合亜鉛メッキ処理が施されており、この芯金６１の内周側には接着剤を介して、シールリップ６２が固着一体とされ、シール部材６が構成される。従って、シールリップ６２の内周部は、シャフト１の外周面に直接弾性摺接する。ここでも、上記同様複合亜鉛メッキ層による優れた耐食性及び接着性が発揮され、自動車のホイール用軸受のシール部材として望ましく採用される。
【００２０】
尚、図例の軸受ユニット２、２０に限らず、例えば、シールリップ６２が内輪若しくはシャフトに外嵌されたスリンガに弾性摺接するタイプの軸受ユニットにも、また、内輪固定、外輪回転の軸受機構にも、本発明が適用されることは言うまでもない。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の軸受用シール部材によれば、芯金の耐食性が著しく向上するから、泥塩水に曝されることが多い自動車のホイール用軸受のシール部材としての適性が極めて大となる。また、接着剤を介したシールリップの固着が強固になされるから、その機械的な耐用性も向上する。しかも、上記のような簡単な処理により調製されるから、ブラスト、ピーニング、酸洗い、或いは樹脂皮膜形成、更にはリン酸塩処理や三価クロムクロメート処理等の処理が不要とされ、製造時の低コスト化が図られる（請求項１〜６）。
【００２２】
特に、芯金の素材として、ＳＰＣＣ等の冷間圧延鋼板を用いれば、その素材の特性に、更に耐食性及び接着性が付加されると共に、低コスト化が図られ、自動車のホイールの軸受用としての適性が一層増大する（請求項４）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の軸受用シール部材が組み込まれた軸受ユニットの使用例を示す断面図である。
【図２】図１におけるＸ部の拡大図である。
【図３】別形態の軸受ユニットに適用した例を示す図２と同様図である。
【符号の説明】
１        シャフト
２、２０  軸受ユニット
５        転動体
６        シール部材
６１      芯金
６２      シールリップ（弾性シール部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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