(57)【要約】【課題】更なる低トルク化と長寿命化とを両立させたシール部材を提供する。【解決手段】転動装置用シール部材のスリンガとシールリップとで囲まれた空間に、４０℃における動粘度が４０〜８０ｍｍ２／ｓである基油と、増ちょう剤含有量が該グリース組成物全量の１５質量％以下であるグリース組成物を封入する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に外輪軌道を有する外輪相当部材と、
外周面に内輪軌道を有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、
スリンガと弾性材料からなるシールリップとを備え、前記外輪相当部材の内周面と前記内輪相当部材の外周面との間に存在する環状空間の端部開口を塞ぐシール部材とを備える転動装置の前記シール部材において、
前記シール部材のスリンガとシールリップとで囲まれた空間に、４０℃における動粘度が４０〜８０ｍｍ２／ｓである基油と、増ちょう剤含有量が該グリース組成物全量の１５質量％以下であるグリース組成物を封入したことを特徴とする転動装置用シール部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車の車輪を回転自在に支持するために使用される車輪用転がり軸受のような転動装置に装着され、内部にグリース組成物を封入したシール部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車や鉄道車両の車輪を支持する車輪用転がり軸受は、通常、雨水や風雪、塵埃等に曝されながら屋外で使用される。極端な場合には、水中に浸漬した状態で使用されることもある。そこで、従来の車輪用転がり軸受では、例えば図１に示されるような密封構造が採られている。図示される転がり軸受Ｏにおいて、固定輪である外輪相当部材１は、その外周面に形成した取付部２により、懸架装置（図示せず）に支持固定される。従ってこの外輪相当部材１は、使用時にも回転しない。この様な外輪相当部材１の内側には回転輪である内輪相当部材３が、外輪相当部材１と同心に設けられ、使用時にこの内輪相当部材３が回転する。この内輪相当部材３は、ハブ４と内輪５とから成る。このうちのハブ４の内周面にはスプライン溝６が、外端（車両への組み付け時に幅方向外側になる端を言い、図１の左端）部外周面には取付フランジ７が、それぞれ形成されている。車両への組み付け時、スプライン溝６には等速ジョイントを介して回転駆動される駆動軸が挿入され、取付フランジ７には車輪が固定される。
【０００３】
外輪相当部材１の内周面には複列の外輪軌道８、８が、ハブ４の中間部外周面と内輪５の外周面とには内輪軌道９、９が、それぞれ形成されている。そして、これら各外輪軌道８、８と内輪軌道９、９との間に転動体１０、１０を設けて、外輪相当部材１の内側での内輪相当部材３の回転を自在としている。また、転動体１０、１０を転動自在に保持するために、保持器１１、１１が設けられている。尚、図示の例では転動体１０、１０として玉を使用しているが、重量が嵩む車両用のハブユニットの場合には、転動体としてテーパころを使用する場合もある。更に、外輪相当部材１の外端部とハブ４の中間部外周面との間にはシール部材１２ａと１２ｂとが設けられ、外輪相当部材１の内周面と内輪相当部材３の外周面との間で、転動体１０、１０を設置した空間１３部分の外端開口を塞いでいる。
【０００４】
一方のシール部材１２ａは、図２に拡大して示されるように、芯金１０５と、スリンガ１０６と、弾性部材１０７とから構成される。このうちの芯金１０５は、低炭素鋼板等の金属板にプレス加工等の打ち抜き加工並びに塑性加工を施す事により、一体成形されている。この様な芯金１０５は、転がり軸受Ｏを構成する外輪相当部材１の端部内周面に内嵌固定自在な外径側円筒部１０９と、この外径側円筒部１０９の軸方向内端縁（図２の左端縁）から直径方向内方に折れ曲がった内側円輪部１１０を備えた、断面略Ｌ字形で円環状に形成されている。また、スリンガ１０６は、ステンレス鋼板等、優れた耐食性を有する金属板に、やはりプレス加工等の打ち抜き加工並びに塑性加工を施す事により一体成形されている。この様なスリンガ１０６は、転がり軸受Ｏを構成する内輪５の外端部外周面に外嵌固定自在な内径側円筒部１１２と、この内径側円筒部１１２の軸方向外端縁（図２の右端縁）から直径方向外方に折れ曲がった外側円輪部１１３とを備えた、断面Ｌ字形で円環状に形成されている。
【０００５】
弾性部材１０７は弾性材料からなり、外側、中間、内側の３本のシールリップ１１４、１１５、１１６を備え、芯金１０５にその基端部が結合固定されている。そして、最も外側に位置する外側シールリップ１１４の先端縁をスリンガ１０６を構成する外側円輪部１１３の内側面に摺接させ、残り２本のシールリップである中間シールリップ１１５及び内側シールリップ１１６の先端縁を、スリンガ１０６を構成する内径側円筒部１１２の外周面に摺接させることにより、封入グリースの漏洩を防止するとともに、外部からの塵埃、水、泥水等の軸受内部への侵入を防止する。
【０００６】
また、他方のシール部材１２ｂは、図３に拡大して示されるように、それぞれが円輪状に形成された芯金２１６と弾性部材２１７とから構成される。このうちの芯金２１６は、金属板により造り、外輪相当部材１の外端部に内嵌固定されている。また、弾性部材２１７は弾性材料からなり、芯金２１６に成形し接着等により接合固定されている。また、この弾性部材２１７は、外径側、内径側、２本のサイドシールリップ２１８、２１９と、１本のラジアルシールリップ２２０とを備える。そして、２本のサイドシールリップ２１８、２１９を、先端縁（図３の左端縁）に向かう程直径方向外方（図３の上方）に向かう方向に傾斜させる事により、空間１３内への異物進入防止機能を確保している。また、ラジアルシールリップ２２０を、先端縁（図３の右下縁）に向かうほど空間１３の内側（図３の右側）に向かう方向に傾斜させる事により、グリースの漏洩防止機能を確保している。
【０００７】
上記に挙げたシール部材１２ａ、１２ｂの弾性部材１０７、２１７は、シール性能やコストを考慮して、ニトリルゴムに添加剤を添加し、カーボンブラック等を補強材として配合したゴム組成物が広く使用されている。
【０００８】
また、シール部材１２ａ、１２ｂに封入されるグリース組成物は、回転に伴うシール部材によるトルクの上昇を防ぐために、例えば特許文献１では動粘度が３０〜２３０ｍｍ２／ｓ（４０℃）の基油を用いており、特許文献２では転動体潤滑のためのグリース組成物のちょう度よりも低いちょう度のグリース組成物を用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−３５３７１０号公報
【特許文献２】特開２００６−８３８７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載されたグリース組成物は、低粘度の基油を用いているものの、増ちょう剤量が規定されておらず、基油動粘度の規定だけでは低トルクと長寿命との両立を図ることは難しい。また、トルクには、ちょう度よりも基油動粘度の影響の方が大きいため、特許文献２のようにちょう度を規定したグリース組成物では低トルク化の更なる向上を図る上での知見が得られない。
【００１１】
そこで本発明は、更なる低トルク化と長寿命化とを両立させたシール部材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】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明は、内周面に外輪軌道を有する外輪相当部材と、外周面に内輪軌道を有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、スリンガと弾性材料からなるシールリップとを備え、前記外輪相当部材の内周面と前記内輪相当部材の外周面との間に存在する環状空間の端部開口を塞ぐシール部材とを備える転動装置の前記シール部材において、前記シール部材のスリンガとシールリップとで囲まれた空間に、４０℃における動粘度が４０〜８０ｍｍ２／ｓである基油と、増ちょう剤含有量が該グリース組成物全量の１５質量％以下であるグリース組成物を封入したことを特徴とする転動装置用シール部材を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、封入グリースの基油動粘度及び増ちょう剤含有量を規定したことにより、低トルク化と長寿命化とを両立させた転動装置用シール部材が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】車輪用転がり軸受の一例を示す断面図である。
【図２】図１に示した転がり軸受の一方のシール部材（１２ａ）の拡大図である。
【図３】図１に示した転がり軸受の他方のシール部材（１２ｂ）の拡大図である。
【図４】実施例で得られた、基油動粘度と、相対シールトルクまたは相対揮発量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に関して詳細に説明する。
【００１６】
本発明において、転動軸受用シール部材の構造自体には制限がなく、例えば図２及び図３に示したようなシール部材１２ａ、１２ｂを例示することができる。また、シール部材１２ａ、１２ｂの材質も制限はなく、シールリップを形成する弾性材料及び芯金材料、スリンガ材料にも制限はなく、従来のゴム材料や金属材料をそれぞれ用いることができる。
【００１７】
本発明では、シール部材１２ａ、１２ｂに封入されるグリース組成物の基油動粘度及び増ちょう剤含有量を規定した点に特徴がある。即ち、グリース組成物の基油動粘度を４０〜８０ｍｍ２／ｓ（４０℃）とし、増ちょう剤含有量をグリース組成物全量の１５質量％以下とする。
【００１８】
基油は、その動粘度が低いほど摺動部の粘性抵抗が下がり、シールトルクが低くなる。しかし、一方で揮発や劣化が起こりやすくなり、長期間の潤滑性維持には不利になる。そのため、基油動粘度を規定するだけでは、低トルクと長寿命とを両立させることは困難である。
【００１９】
本発明者らは、鋭意検討した結果、グリース組成物における増ちょう剤の含有量がトルクに影響することを見出し、同じちょう度でも増ちょう剤含有量が少ないグリース組成物ほどトルクが低くなることがわかった。これは、グリース組成物により形成される油膜内に増ちょう剤が侵入し、その侵入した増ちょう剤が摺動抵抗になり、結果としてトルクの上昇を誘発すると推察される。
【００２０】
そこで本発明では、基油動粘度を一定値以上にすることでグリース組成物としての耐熱性を確保するとともに、基油動粘度を高めたことによるトルク上昇分を、増ちょう剤含有量を一定値以下にすることにより相殺し、その結果として低トルク化と長寿命化の両立を図ることが可能になる。従って、基油動粘度が４０ｍｍ２／ｓ（４０℃）未満では低トルクに有利であるものの、高温で揮発及び劣化しやすくなり、長期間安定した潤滑状態を維持できない。また、基油動粘度が８０ｍｍ２／ｓ（４０℃）を超えると、高温での揮発量が減って耐熱性には有利であるものの、増ちょう剤含有量を前記範囲にしても、目的とする低トルク化を図ることができなくなる。
【００２１】
一方、増ちょう剤含有量をグリース組成物全量の１５質量％よりも多くすると、粘性抵抗が大きくなりすぎて基油動粘度を前記範囲にしても、目的とする低トルク化を図ることができなくなる。
【００２２】
好ましい基油動粘度は４０〜６０ｍｍ２／ｓ（４０℃）であり、好ましい増ちょう剤含有量は１２質量％以下である。尚、増ちょう剤含有量の下限は、基油をゲル状に保持できれば制限はないが、少なすぎると基油の保持能力が低下するため５質量％以上とすることが好ましい。
【００２３】
また、グリース組成物のちょう度は、２６５〜２９５（ちょう度グレードＮｏ．２）が特に好ましい。
【００２４】
基油の種類は、基油動粘度が上記範囲であれば制限はなく、通常潤滑油の基油として使用されている油（鉱油系、合成油系または天然油系の潤滑油）を全て使用可能である。具体的には、鉱油系潤滑油としては、鉱油を減圧蒸留、油剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、硫酸洗浄、白土精製、水素化精製等を、適宜組み合わせて精製したものを用いることができる。合成油系潤滑油としては、炭化水素系油、芳香族系油、エステル系油、エーテル系油等が挙げられる。天然油系潤滑油としては、牛脂、豚脂、大豆油、菜種油、米ぬか油、ヤシ油、パーム油、パーム核油等の油脂系油またはこれらの水素化物が挙げられる。これらの基油は、単独または混合物として用いることができ、上述した基油動粘度に調整される。但し、シール部材の弾性材料として一般的なニトリルゴムとの相性を考慮すると、鉱油または炭化水素系油が好ましい。
【００２５】
増ちょう剤も、上記の含有量の範囲であれば制限はなく、例えば金属成分がＬｉやＮａ等の金属石けん、金属成分がＬｉ，Ｎａ，Ｂａ，Ｃａ等である複合金属石けん等の金属石けん類、ベントン、シリカゲル、ウレア化合物、ウレア・ウレタン化合物、ウレタン化合物等の非石けん類、アミノ酸系ゲル化剤（Ｎ−２−エチルヘキサノイル―Ｌ−グルタミン酸ジブチルアミドやＮ−ラウロイル−Ｌ−グルタミン酸−α，γ−ｎ−ジブチルアミド等）、ベンジリデンソルビトール誘導体（ジベンジリデンソルビトール、ジトリリデンソルビトール及び非対称のジアルキルベンジリデンソルビトール等）を適宜選択して使用することができる。これらの増ちょう剤は、単独または混合物として用いることができる。
【００２６】
グリース組成物は、目的に応じて添加剤を添加してもよい。例えば、アミン系、フェノール系、硫黄系、ジチオリン酸亜鉛やジチオカルバミン酸亜鉛等の酸化防止剤、スルフォン酸金属塩、エステル系、アミン系、ナフテン酸金属塩、コハク酸誘導体等の防錆剤、リン系、ジチオリン酸亜鉛、有機モリブデン等の極圧剤、脂肪酸、動植物油等の油性向上剤、ベンゾトリアゾール等の金属不活性化剤等、従来から潤滑に使用される添加剤を単独または混合して添加することができる。尚、これら添加剤の添加量は、本発明の目的を損なわない範囲あれば制限は特に制限されるものではない。
【実施例】
【００２７】
以下、試験例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。
【００２８】
（実施例１〜４、比較例１〜３）
表１に示す配合に従い、基油動粘度の異なる合成炭化水素油（ＰＡＯ）に、各種増ちょう剤をその含有量を変えて配合して試験グリースを調製した。尚、表１には基油の含有量及び増ちょう剤の含有量を示すが、数値は両者の合計量に対する配合（質量％）である。そして、試験グリースを下記（１）グリース耐熱性試験及び（２）シールトルク試験に供した。
【００２９】
（１）グリース耐熱性試験
試験グリースを１５０℃の恒温槽内に１週間放置後、初期重量と比較することにより耐熱性を評価した。結果を表１に示すが、試験グリースの重量変化量は比較例１の試験グリースに対する相対値であり、数値が小さいほど揮発量が低く、耐熱性に優れることを示す。
【００３０】
（２）シールトルク試験
図２に示すシール部材１２ａを作製し、試験グリースを封入して試験シール部材とした。この試験シール部材を、日本精工株式会社製のハブシールユニット単体回転試験機に装着し、下記試験条件にてシールトルクを測定した。結果を表１に示すが、試験シール部材のシールトルクは、比較例１の試験シール部材に対する相対値であり、数値が小さいほど低トルクであることを示す。
＜試験条件＞
・シールサイズ：内径６１ｍｍ、外径７５ｍｍ
・回転速度：１０００ｍｉｎ−１
・トルク測定時間：回転開始１時間後
・雰囲気温度：室温
【００３１】
【表１】
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【００３２】
表１に示すように、実施例１では、比較例１より基油動粘度が高いにも関わらず、増ちょう剤含有量が１０質量％と少ないため、シールトルクが比較例１より低くなっている。また、基油動粘度が高いため、高温環境での揮発量も少ない。
【００３３】
実施例２では、比較例１より基油動粘度が高いにも関わらず、増ちょう剤含有量が６質量％と少ないため、シールトルクが比較例１より低くなっている。また、基油動粘度が高いため、高温環境での揮発量も少ない。
【００３４】
実施例３では、比較例１より基油動粘度が大幅に高いため高温環境での揮発量がかなり少なっている。また、基油動粘度が大幅に高いためシールトルクが比較例１より大きいが、増ちょう剤含有量が少ないため、基油動粘度が高い割にはシールトルがかなり低く抑えられている。
【００３５】
実施例４では、比較例１より基油動粘度が高いにも関わらず、増ちょう剤含有量が１５質量％と少ないため、シールトルクが比較例１と同様である。また、基油動粘度が高いため、高温環境での揮発量も少ない。
【００３６】
一方、比較例２では、基油動粘度が比較例１よりも高いため揮発量は少ないものの、増ちょう剤含有量が多いためシールトルクが高くなっている。
【００３７】
比較例３では、基油動粘度が比較例１よりも格段に高いため、揮発量が少ないものの、シールトルクが高くなっている。
【００３８】
また、上記の結果は増ちょう剤の種類には無関係で、その含有量に影響されることがわかる。
【００３９】
上記の結果を踏まえ、基油動粘度の範囲を更に広げ、シールトルクと揮発量との関係を調べた。尚、基油には基油動粘度の異なるＰＡＯを用い、増ちょう剤には１２−ヒドロキシステアリン酸リチウムを１０質量％で一定として試験グリースを調製した。また、試験条件は上記と同じである。結果を図４に示すが、基油動粘度５０ｍｍ２／ｓ（４０℃）の試験グリースによるシールトルクまたは揮発量に対する相対値で示す。
【００４０】
図４から、基油動粘度が高くなるほどシールトルク（プロット：○）が大きくなり、その一方で揮発量（プロット：◆）が少なくなるが、低トルクと低揮発量（長寿命）とを両立するには、基油動粘度を４０〜８０ｍｍ２／ｓ（４０℃）にすればよいことがわかる。
【符号の説明】
【００４１】
０  転がり軸受
１  外輪相当部材
３  内輪相当部材
５  内輪
１０  転動体
１１  保持器
１２ａ  シール部材
１２ｂ  シール部材
１０５  芯金
１０６  スリンガ
１０７  弾性部材
２１７  弾性部材 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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