JP2003120824A - シール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】転がり軸受、自動車用ハブユニット、リニアガ
イド装置、ボールねじ等の転動装置用として好適な、リ
ップ部のシール接触面に対する摺接性の高いシールを提
供する。 【解決手段】シール１のゴム成形体からなるリップ部１
３（ここでは弾性体３の全体）を、原料ゴムがカルボキ
シル基を有する水素化アクリロニトリルブタジエンゴム
であるゴム組成物を用いて形成する。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、転がり軸受、自動
車用ハブユニット、自動車用ウォーターポンプ、リニア
ガイド装置、ボールねじ等の転動装置用として好適なシ
ールに関する。特に、水や粉塵が多量に存在する過酷な
環境下においてグリース潤滑で使用される転動装置用と
して好適なシールに関する。 【０００２】 【従来の技術】従来より、転がり軸受には、転動体の設
置部分に存在するグリースや使用時に発生したダストが
外部に漏洩したり、外部に浮遊する塵芥が転動体の設置
部分に進入したりするのを防ぐために、外輪と内輪との
間にシールが取り付けられることがある。このようなシ
ールの付いた転がり軸受の一例を図１に示す。 【０００３】この図の転がり軸受は両側にシールの付い
た両シール軸受であり、そのシール１は、外周に鉤部を
有するリング状の芯金２と、その外側に合成ゴムを一体
に加硫成形してなる弾性体３とで構成されている。この
シールは、その機能上から、芯金の鉤部以外とその外側
の弾性体とからなる円環状の主部１１と、芯金の鉤部と
その外側の弾性体とからなり外輪４内面の止め溝４１に
係止される加締部１２と、芯金の内周側の弾性体からな
り内輪５外周面の受け溝５１に摺接（摺り接触）される
リップ部１３とに分けられる。 【０００４】そして、このシール１は、リップ部１３を
内輪外周面の受け溝５１に接触させた状態で、加締部１
２を弾性変形させながら外輪内周面の止め溝４１に押し
込むことによって、転がり軸受の外輪４と内輪５との間
に配設される。また、図３に示すように、自動車用ハブ
ユニット６の外周にもシール１０が取り付けられてお
り、このシール１０も芯金２０とゴム材料の成形体から
なる弾性体３０とで構成されている。このハブユニット
６は、シャフトを入れるハブ６１とフランジ６２が一体
に形成されたものである。そして、このシール１０は、
ハブ６１に摺接される２つのリップ部３１，３２と、フ
ランジ６２に摺接される１つのリップ部３３を有する。 【０００５】このようなシールの一般的な材料は、芯金
としてはＳＰＣＣやＳＥＣＣなどの鋼板が、リップ等を
形成する弾性体としてはニトリルゴム、アクリルゴム、
シリコンゴム、フッ素ゴム等の合成ゴムが使用されてい
る。また、自動車の水冷エンジンに使用されるウォータ
ーポンプには、回転軸を支持する軸受内に水が浸入する
ことと軸受内のグリース漏洩を防止するために、シール
が取り付けられている。このウォーターポンプでは、例
えば図４に示すように、一端にインペラ７１を固定した
回転軸Ｓの中央部が、軸方向に間隔を開けて配置した複
数個の軸受Ｊ（この図４では、複数個の軸受の部分が断
面ではなく、一体に形成された外輪の外周面が表示され
ている。）を介して、ケーシング７２に回転自在に取り
付けられている。このケーシング７２には、冷却水Ｗを
入れる冷却水容器７３が固定されている。 【０００６】この軸受Ｊとインペラ７１との間をシール
１００で塞ぐことにより、冷却水や熱で冷却水が蒸発し
て発生する水蒸気が軸受内に侵入し難くなる。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、転がり
軸受の使用環境が多量の水分や塵埃が存在する劣悪な環
境下である場合や、通常の使用環境が前記劣悪な環境下
である自動車用ハブユニットでは、使用を続けているう
ちにシールのリップ部の弾力性が低下したり、リップ部
が欠けたりすることにより、リップ部のシール接触面
（シールのリップ部と接触する相手部材の面）に対する
摺接力（摺り接触する力）が低下して、リップ部とシー
ル接触面との間に微小な隙間ができると、この隙間から
水分や塵埃が軸受内部に侵入することになる。その結
果、グリースが劣化して軸受の寿命が低下する恐れがあ
る。 【０００８】また、本出願人は以前、自動車用ウォータ
ーポンプのシールとして、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢ
Ｒ）からなるシールを使用することを提案した（特開平
１１−１９３７９５号公報参照）。この提案によれば、
使用環境の温度が１１０℃以上であってもリップ部のシ
ール接触面に対する摺接性（密封性能）が良好で、値段
も安いシールが提供されるが、このシールには更なる改
善の余地がある。 【０００９】本発明は、転がり軸受、自動車用ハブユニ
ット、自動車用ウォーターポンプ、リニアガイド装置、
ボールねじ等の転動装置用として好適な、高温でのリッ
プ部のシール接触面に対する摺接性がより高く、密封性
能により優れたシールを提供することを課題とする。 【００１０】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、リップ部をなすゴム成形体は、原料ゴム
がカルボキシル基を有する水素化アクリロニトリルブタ
ジエンゴム（以下、「カルボキシル化ＨＮＢＲ」と称す
る。）である加硫ゴムからなることを特徴とするシール
を提供する。 【００１１】本発明においては、原料ゴムとしてカルボ
キシル化ＨＮＢＲを使用することにより、原料ゴムとし
てＨＮＢＲを使用した場合よりも、得られる加硫ゴム
（シールのリップ部）の引っ張り強度、耐摩耗性、およ
び耐屈曲疲労性が優れたものとなる。例えば、原料ゴム
としてカルボキシル化ＨＮＢＲを使用した加硫ゴムで
は、破断伸び率が２００％となる引っ張り強度が２０Ｍ
Ｐａであるのに対して、通常のＮＢＲを使用した加硫ゴ
ムでは前記強度が１５〜１９ＭＰａである。したがっ
て、本発明のシールによれば、リップ部のシール接触面
に対する摺接力が前記公報に記載のシールよりも高くな
る。 【００１２】本発明で使用するカルボキシル化ＨＮＢＲ
としては、カルボン酸基とカルボン酸無水物とを分子内
に有し、基赤外線吸光分析で得られる両基のピーク高さ
についての比（［カルボン酸無水物基のピーク高］／
｛［カルボン酸無水物基のピーク高］＋［カルボキシル
基のピーク高］｝）が０．５以上であって、酸当量が１
×１０^-4ｅｐｈｒ以上であることが好ましい。 【００１３】前記酸当量は以下の方法で測定した値であ
る。先ず、ゴムをアセトンに溶解させ、ｎ−ヘキサンで
再沈精製した後、この精製ゴムをピリジンに再溶解させ
ることによってゴム溶液を得る。次に、このゴム溶液に
指示薬としてチモールフタレインを入れ、この溶液に濃
度０．０２Ｎの水酸化カリウムのエタノール溶液を、指
示薬の色が変化するまで滴下する。次に、このエタノー
ル溶液の滴下量から、ゴム１００ｇに対する酸当量を算
出する。 【００１４】前記比が０．５未満であるとスコーチ（加
硫工程以前の加工作業中に初期加硫を起こして、製品の
加工ができなくなること）が生じ易くなるとともに、耐
摩耗性が低下し、圧縮永久ひずみも大きくなり易い。ま
た、酸当量が１×１０^-4ｅｐｈｒ未満であると、引っ張
り強度や耐摩耗性が低下する。本発明の転動装置用シー
ルにおいて、リップ部の硬さは、「ＪＩＳ Ｋ６３０
１」に記載のスプリング硬さＡスケールで、５０〜９０
の範囲であることが好ましい。これにより、シールのリ
ップ部による密封性が良好になる。 【００１５】リップ部の硬さが５０未満であると、シー
ルが回転する際にリップ部が必要以上に変形して、リッ
プ部に発熱やトルク上昇が生じ易くなる。その結果、転
動装置の運転時の摩擦抵抗が大きくなり、スムーズな回
転運動が困難になる場合がある。また、９０を超える
と、ゴム弾性が低下してリップ部のシール接触面に対す
る摺接力が不十分となり、十分な密封性が得られなくな
る。特に好ましいリップ部の硬さは、スプリング硬さＡ
スケールで７０〜８０の範囲である。 【００１６】本発明で使用するゴム組成物は、原料ゴム
と加硫剤とを必須成分とするが、これ以外に、加硫促進
剤、加硫促進助剤、老化防止剤、補強剤、可塑剤、カッ
プリング剤等の配合剤を、必要に応じて適宜配合するこ
とができる。このゴム組成物には、また、必要に応じて
補強性充填剤、加工助剤、摩耗改良剤、潤滑油、潤滑剤
等を添加することができる。なお、ゴム組成物に対する
補強性充填剤、摩耗改良剤等の添加量を調整することに
よって、所定硬さのゴム成形体を得ることができる。 【００１７】本発明で使用するゴム組成物の原料ゴム以
外の各成分の具体例について、以下に説明する。加硫剤
（架橋剤）としては、粉末硫黄、硫黄華、沈降硫黄、
高分散性硫黄などの各種硫黄、モルホリンジスルフィ
ド、アルキルフェノールジスルフィド、Ｎ，Ｎ−ジチオ
−ビス（ヘキサヒドロ−2 Ｈ−アゼピノン−2 ）−チウ
ラムポリスルフィドなどの硫黄を排出可能な硫黄化合
物、ジクミルパーオキサイト・ジ（t-ブチルパーオキ
シ）ジイソプロピルベンゼン、2 ，5-ジメチルヘキサ
ン、ベンゾイルパーオキサイト等の過酸化物等が挙げら
れる。これらのうち、分散性、取扱いの容易さ、および
耐熱性の点で、高分散性硫黄やモルホリンジスルフィド
を使用することが好ましい。 【００１８】加硫促進剤としては、硫黄系の加硫剤を用
いた場合には、グアニジン系，アルデビド−アンモニア
系，チアゾール系，スルフェンアミド系，チオ尿素系，
チウラム系，ジチオカルバメート系，ザンテート系等を
用いる必要がある。このうち高分散性硫黄を少量配合し
た場合には、チウラム系のテトラメチルチウラムジスル
フィド等やスルフェンアミド系のＮ−シクロベンジル−
2 −ベンゾチアジルまたはスルフェンアミドと、チアゾ
ール系の2 −メルカプトベンゾチアゾール等とを併用す
ることが好ましい。 【００１９】加硫促進助剤としては、酸化亜鉛等の金属
酸化物、金属炭酸塩、金属水酸化物、ステアリン酸等の
脂肪酸とその誘導体、及びアミン類などが挙げられる。
酸化亜鉛を用いると、カルボキシル化ＨＮＢＲにスコー
チ（早期加硫）が生じ易いので、過酸化亜鉛とステアリ
ン酸の混合物を使用することが好ましい。過酸化亜鉛
は、ゴム組成物の混練加工時の温度ではそのままゴム組
成物中に存在し、加硫成形時に酸化亜鉛を生じるため、
混練加工時及び保管時に早期加硫を生じることがない。 【００２０】酸化劣化を防止する老化防止剤としては、
アミン−ケトン縮合生成物、芳香族第二級アミン類、モ
ノフェノール誘導体、ビス又はポリフェノール誘導体、
ビドロキノン誘導体、硫黄系老化防止剤、リン系老化防
止剤等があげられる。このうち、アミン−ケトン縮合生
成物系の2 ，2 ，4 −トリメチル−1 ，2 −ジビドロキ
ノリン重合体またはジフェニルアミンとアセトンとの縮
合反応物、芳香族第二級アミン系であるＮ，Ｎ’−ジ−
β- ナフチル−ｐ−フェニレンジアミン、4 ，4 ’−ビ
ス−( α，α−ジメチルベンジル) ジフェニルアミン、
またはＮ−フェニル−Ｎ’−(3−メタクリロイルオキシ
−2 −ビドロキシプロピル) −ｐ−フェニレンジアミン
等が好ましい。 【００２１】また、熱分解を防止して耐熱性を向上する
ため、上記の老化防止剤とともに２次老化防止剤を併用
することがより好ましい。２次老化防止剤としては、硫
黄系の2 −メルカプトベンズイミダゾール、2 −メルカ
プトメチルベンズイミダゾール及びこれらの亜鉛塩等が
あげられる。更に、日光あるいはオゾンの作用による亀
裂を抑制させる日光亀裂防止剤として、融点が５５〜７
０℃程度のワックス類を、原料ゴム１００重量部に対し
て０．５〜２．０重量部程度添加してもよい。０．５重
量部未満であると、オゾンの作用による亀裂を防止する
効果がほとんど得られず、２重量部を超えると、不必要
なワックスがゴム表面に染み出してくるため加工性に問
題を生じる。 【００２２】さらに成形性を向上させる必要がある場合
には、加工助剤として可塑剤が適宜添加される。成形性
に問題がない場合には加工助剤を添加する必要はない。
添加する場合の添加量は、原料ゴム１００重量部に対し
て３〜２０重量部とする。必要以上に添加すると、ゴム
組成物が軟化するとともに、完全に混合されずにブリー
ドアウトが生じる恐れがある。 【００２３】可塑剤の具体例としては、ジオクチルフタ
レート等のフタル酸ジエステル、アジペート系可塑剤、
セバケート系可塑剤、ホスフェート系可塑剤、ポリエー
テル系可塑剤、ポリエステル系可塑剤、ポリエーテルエ
ステル系可塑剤、液状ゴム等が挙げられる。近年の環境
ホルモン問題を考慮すると、アジペート系可塑剤、セバ
ケート系可塑剤、ホスフェート系可塑剤、ポリエーテル
系可塑剤、ポリエステル系可塑剤、ポリエーテルエステ
ル系可塑剤、液状ゴム等を使用することがより好まし
い。 【００２４】カップリング剤としては、シラン系、アル
ミニウム系、チタネート系のカップリング剤、例えば、
γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−グリ
シドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロ
キシプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。補強
性充填剤としては、カーボンブラックや白色系充填剤が
挙げられる。具体的に、カーボンブラックとしては、Ｉ
ＳＡＦ(Intermediate Super Abrasion Furnace black)
、ＭＡＦ(Medium Abrasion Furnace black) 、ＳＲＦ
(Simi −Reinforcing Furnace black)、ＧＰＦ(General
Purpose Furnace black) 、ＦＴ(Fine Thermal Furnac
e black)、ＭＴ(Medium Thermal Furnace black)、ＨＡ
Ｆ(High Abrasion Furnace black)、ＦＥＦ(Fast Extr
uding Furnace black)等を例示することができる。これ
らのうちＨＡＦおよびＦＥＦは補強性が高いため好まし
い。 【００２５】白色系充填剤としては、各種シリカ、塩基
性炭酸マグネシウム、活性化炭酸カルシウム、特殊炭酸
カルシウム、超微分ケイ酸マグネシウム、クレー、タル
ク、珪藻土、ウオラストナイト等が挙げられる。カーボ
ンブラックと白色系充填剤を混合した補強性充填剤を用
いてもよい。補強性充填剤が添加されたゴム組成物を用
いると、リップ部の耐摩耗性が高くなる。その結果、シ
ールのリップ部による密封性能が向上する。補強性充填
剤の添加量は、カーボンブラックの場合、原料ゴム１０
０重量部に対して２０〜９０重量部とする。２０重量部
未満であると十分な補強性が発現されず、また、９０重
量部を超えると、ゴム組成物の硬さが高くなるとともに
伸び率が低くなり、本来有するゴム弾性が低下する。 【００２６】白色系補強剤の場合、補強性充填剤の添加
量は、原料ゴム１００重量部に対し２０〜１５０重量部
とする。補強性充填剤の添加量が２０重量部未満である
と十分な補強性が発現されず、１５０重量部を超える
と、ゴム組成物の硬さが高くなるとともに伸び率が低く
なり、本来有するゴム弾性が低下する。補強性充填剤と
してカーボンブラックと白色系補強剤との混合物を用い
る場合は、原料ゴム１００重量部に対して、カーボンブ
ラック１０〜９０重量部、白色系補強剤１０〜１１０重
量部の範囲で、合計含有量が２０〜２００重量部となる
ようにする。補強性充填剤の合計含有量が２０重量部未
満であると十分な補強性が発現されず、２００重量部を
超えると、ゴム組成物の硬さが高くなるとともに伸び率
が低くなり、本来有するゴム弾性が低下する。 【００２７】摩耗改良剤としては、ポリオレフィン粒子
や球状炭素微粒子等が挙げられる。ポリオレフィン粒子
としては、具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン
製の粒子、好ましくは、カルボキシル変性ポリエチレン
（無水マレイン酸変性ポリエチレン) 、カルボキシル変
性ポリプロピレン（無水マレイン酸変性ポリプロピレ
ン) 製の粒子が挙げられる。 【００２８】ポリエチレン及びポリプロピレンは、カル
ボキシル変性されると、構造中のカルボキシル基によっ
て各種ゴムや酸化物等に吸着しやすくなる。また、原料
ゴム中に存在するカルボキシル基も同様の作用を発揮す
るため、これらの相乗効果によって、引張強度、耐摩耗
性、耐屈曲疲労性等の機械的強度がより向上すると考え
られる。 【００２９】ポリオレフィン粒子の添加量は、ゴム組成
物の耐摩耗性と他の物性とのバランスから、原料ゴム１
００重量部に対し１０〜６０重量部とすることが好まし
い。１０重量部未満であると、耐摩耗性を向上させる効
果が低い。逆に６０重量部を超えるとゴム組成物の硬さ
が上昇し且つ伸び率が低くなって、ゴム弾性が低下す
る。 【００３０】潤滑油としては、エーテル系オイル、シリ
コーン系オイル、ポリα−オレフィンオイル、フッ素オ
イル、フッ素系界面活性剤等が挙げられる。この中でも
シリコーン系オイルがより好ましく、さらに、官能基を
有する変性シリコーンオイルが特に好ましい。この官能
基がゴムの主鎖に反応し、オイルがゴム組成物の表面に
一度に染み出すことを防ぐと同時に、徐々に恒久的に染
み出すようになると考えられる。潤滑油は液状であるの
でゴム組成物の表面に染み出し易く、少量であっても効
果がある。 【００３１】潤滑油の添加量は、原料ゴム１００重量部
に対して２〜３０重量部とする。これにより、ゴム組成
物の潤滑性が向上する。潤滑油の添加量が２重量部未満
であると十分な潤滑性が発現されず、３０重量部を超え
るとゴムの加工時に添加物の分散不良が生じるため好ま
しくない。 【００３２】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。下記の表１に示す組成のNo. １〜１１と表２
に示す組成のNo. １２〜１９のゴム組成物を用意した。 【００３３】 【表１】 【００３４】 【表２】 【００３５】表１および表２の各材料は以下の通りであ
る。 ☆原料ゴムＡ：中高ニトリルＮＢＲ（ＪＳＲ株式会社製
「Ｎ２３０Ｓ」） ☆原料ゴムＢ：カルボキシル化ＨＮＢＲ（日本ゼオン株
式会社製） ☆原料ゴムＣ：カルボギシル化ＮＢＲ（日本ゼオン株式
会社製「Ｎｉｐｏｌ ＤＮ６３１」） ☆原料ゴムＤ：水素化ＮＢＲ（日本ゼオン株式会社製
「Ｚｅｔｐｏｌ ２０２０」） ☆原料ゴムＥ：フッ素ゴム（ダイキン工業株式会社製
「ダイエルＧ−８０１」） ☆原料ゴムＦ：水素添加カルボギシル化ＮＢＲ（バイエ
ル社製「テルバンＸＴ」） ☆カーボンブラックＡ：ＨＡＦ（三菱化学株式会社製
「ダイアブラックＨ」） ☆カーボンブラックＢ：ＭＴ（Ｃａｎｃａｒｂ社製「Th
ermax N990」 ） ☆カーボンブラックＣ：ＳＲＦ（東海カーボン株式会社
製「シーストＳ」 ） ☆クレー：焼成クレー（土屋カオリン製「ＳＡＴＩＮＴ
ＯＮＥ No. ５」） ☆シリカ：含水シリカ（日本シリカ工業株式会社製「ニ
ップシールＡＱ」） ☆加硫剤：高分散性硫黄（鶴見化学工業株式会社製「Su
lfalx ＰＭＣ」） ☆加硫促進剤Ａ：テトラメチルチウラムジスルフィド
（川口化学工業株式会社製「アクセルＴＭＴ」） ☆加硫促進剤Ｂ: テトラエチルチウラムジスルフィド
（大内新興化学工業株式会社製「ノクセラーＴＥＴ」） ☆加硫促進剤Ｃ：Ｎ−シクロヘキシル−2 −ベンゾチア
ジル・スルフェンアミド（川ロ化学工業株式会社製「ア
クセルＣＺ−Ｒ」） ☆加硫促進助剤Ａ（滑剤を兼ねる）：ステアリン酸（花
王株式会社製「Lunac S −35」） ☆加硫促進助剤Ｂ：酸化亜鉛（堺化学株式会社製「フラ
ンス１号」） ☆加硫促進助剤Ｃ：酸化亜鉛（日本ゼオン株式会社製
「ZeonetＺＰ」）、マスターバッチ法による添加 ☆活性剤：有機アミン（吉富製薬株式会社製「アクチン
グＳＬ」） ☆可塑剤：アジピン酸系ポリエステル（旭電化株式会社
製「ＰＮ−350 」） ☆摩耗改良剤：カルボキシル変性ポリエチレン粒子（三
菱化学株式会社製「モディック−ＡＰ Ｈ501 」） ☆老化防止剤Ａ：4 ，4 −ビス−（α、α−ジメチルベ
ンジル）ジフェニルアミン（大内新興化学工業株式会社
製「ノクラックＣＤ」） ☆老化防止剤Ｂ：２−メルカプトベンズイミダゾール
（大内新興化学工業株式会社製「ノクラックＭＢ」） ☆老化防止剤Ｃ：特殊ワックス（大内新興化学工業株式
会社製「サンノック」） ☆潤滑油：アミノ変性シリコーンオイル（信越シリコー
ン株式会社製「ＫＦ−860 」） ☆カップリング剤：γ−メルカプトプロピルトリメトキ
シシラン（信越シリコーン株式会社製「ＫＢＭ803 」） No. １〜８のゴム組成物を用いて以下の方法により、硬
さ試験用および引っ張り試験用の各試験片を作製した。 【００３６】先ず、加硫剤および加硫促進剤を除いた各
材料をバンバリーミキサーに投入し、ミキサー温度８０
℃で混練を行った（第１混練工程）。次に、この混練さ
れた材料をバンバリーミキサーから取り出して、２本ロ
ールのゴム用練りロール機に投入した。次に、ロール温
度を５０℃に制御しながら、このロール機内に加硫剤お
よび加硫促進剤を投入して、均一になるまで切り返し操
作を行った（第二混練工程）後、シート状に形成した。 【００３７】次に、１７０℃に加熱したホットプレス機
に、厚さ２ｍｍのシート用の加硫金型を装着し、この金
型内に第二混練工程で得られた前記シートを載置した。
そして、１５分間加熱及び加圧して、縦１５０ｍｍ、横
１５０ｍｍ、厚さ２ｍｍの加硫ゴムシートを得た。この
ゴムシートをＪＩＳ３号試験片の形状に打ち抜くことに
より、引っ張り試験用および硬さ試験用の試験片を得
た。 【００３８】引っ張り試験は、この試験片を万能試験機
にかけて引っ張り試験を行い、引っ張り破断強度および
破断伸びを測定した。硬さ試験では、この試験片を３枚
重ねて用い、「ＪＩＳ Ｋ６３０１」に基づいて、スプ
リング硬さＡスケールによる硬さ測定を行った。これら
の試験結果を下記の表３に示す。 【００３９】 【表３】 【００４０】［第１実施形態］図１に示す転がり軸受の
シール１を以下の方法で作製した。ＳＰＣＣ製の芯金２
とNo. １〜８，１２〜１９のゴム組成物をシール形成用
の加硫金型内に入れ、加熱加圧成形することによって、
各ゴム組成物からなる加硫成形体を、弾性体３として芯
金２の外側に一体に成形した。なお、弾性体３のリップ
部１３は図２に示す形状とした。 【００４１】得られた各シール（弾性体３がNo. １〜
８，１２〜１９の各ゴム組成物からなる加硫ゴムである
シール）１を、日本精工（株) 製の６２０３（呼び番
号) 単列深溝玉軸受（図１の転がり軸受）の内輪５と外
輪４の間に組み込んだ。この軸受を日本精工（株) 製の
軸受回転試験機にかけて、封入グリース：エーテル系グ
リース、雰囲気温度：１２０℃、回転速度：５０００ｒ
ｐｍ、回転時間：１０００時間の条件で回転させた後
に、グリース漏れとリップ部の切損の有無を調べた。 【００４２】これらの試験結果を下記の表４に示す。グ
リース漏れおよびリップ部の切損が生じた場合を
「×」、生じなかった場合を「○」とした。なお、原料
ゴムがカルボキシル化ＨＮＢＲであるNo. １〜６，１２
〜１８のゴム組成物からなる弾性体３を備えたシール１
は、本発明の範囲内のシール（実施例１−１〜１−１
３）である。原料ゴムがカルボキシル化ＨＮＢＲ以外で
あるNo. ７，８，１９のゴム組成物からなる弾性体３を
備えたシール１は、本発明の範囲外のシール（比較例１
−１〜１−３）である。 【００４３】 【表４】 【００４４】表４の結果から分かるように、実施例１−
１〜１−１３のシールを組み込んだ軸受では、前記回転
試験によってもグリース漏れおよびシールの切損が生じ
なかったのに対して、比較例１−１〜１−３のシールを
組み込んだ軸受では、前記回転試験によってグリース漏
れおよびシールの切損が生じた。 ［第２実施形態］図３に示すハブユニット６のシール１
０を以下の方法で作製した。ＳＰＣＣ製の芯金２０とN
o. １〜８，１２〜１９のゴム組成物をシール形成用の
加硫金型内に入れ、加熱加圧成形することによって、各
ゴム組成物からなる加硫成形体を、弾性体３０として芯
金２０に一体に成形した。なお、弾性体３０のリップ部
３１〜３３は図３に示す形状とした。 【００４５】得られた各シール（弾性体３０がNo. １〜
８，１２〜１９の各ゴム組成物からなる加硫ゴムである
シール）１０をそれぞれ、図３に示す、ハブ６１の内径
が６０ｍｍであるハブユニット６に取り付けた状態で、
日本精工( 株) 製のハブユニット回転試験機に取り付け
た。そして、泥水をハブユニット６およびシール１０に
向けてかけながら、以下の条件でハブユニットを回転さ
せた。泥水の供給条件：毎分２リットルの泥水を１０秒
間かけた後、２０秒間泥水をかけるのを停止することを
繰り返す、ハブユニット６とシール１０との間への封入
グリース：鉱油系グリース、雰囲気温度：室温、回転速
度：１０００ｒｐｍ、回転時間：７２時間。 【００４６】この回転試験後に、各試験体の封入グリー
スに含まれる水分量を測定し、この水分量（質量）のグ
リース質量に対する含有率により、シール１０のリップ
部３１〜３３のハブユニット６に対する摺接性（密封
性）を評価した。前記含有率が１．０％以下であれば、
シール１０のリップ部３１〜３３のハブユニット６に対
する摺接性が良好「○」とし、２．０〜５．０％の場合
はやや不良「△」とし、５．０％以上の場合は不良
「×」とした。 【００４７】また、この回転試験の前後にシール１０の
形状を測定し、これらの測定結果から、この回転試験に
よるシール１０の摩耗量を算出した。また、シール１０
のリップ部（主リップ）３２の内部に熱電対を挿入し
て、軸偏心を０として回転させ、安定回転時（３０時間
以上回転させた時）にリップ部（主リップ）３２の温度
を測定した。 【００４８】これらの結果を下記の表５〜表７に示す。
表５は、シール１０の弾性体３０が、補強性充填剤とし
てカーボンブラックが添加されたゴム組成物（No. １〜
３，７）からなる場合の結果をまとめたものである。表
６は、シール１０の弾性体３０が、補強性充填剤として
シリカが添加されたゴム組成物（No. ４〜６，８）から
なる場合の結果をまとめたものである。表７は、シール
１０の弾性体３０が、表２に示したゴム組成物（No. １
２〜１９）からなる場合の結果をまとめたものである。 【００４９】なお、原料ゴムがカルボキシル化ＨＮＢＲ
であるNo. １〜６，１２〜１８のゴム組成物からなる弾
性体３０を備えたシール１０は、本発明の範囲内のシー
ル（実施例２−１〜２−１３）である。原料ゴムがカル
ボキシル化ＨＮＢＲ以外であるNo. ７，８，１９のゴム
組成物からなる弾性体３０を備えたシール１０は、本発
明の範囲外のシール（比較例２−１〜２−３）である。 【００５０】また、表４および表６における摩耗量の比
は、実施例２−１の摩耗量を「１」とした値である。表
５における摩耗量の比は、実施例２−４の摩耗量を
「１」とした値である。 【００５１】 【表５】 【００５２】 【表６】【００５３】 【表７】 【００５４】表５〜７の結果から分かるように、実施例
２−１〜２−１３のシールを組み込んだ軸受は、比較例
２−１〜２−３のシールを組み込んだ軸受と比較して、
前記回転試験におけるリップ部のハブユニットに対する
摺接性および耐摩耗性に優れており、高い密封性能が得
られた。また、シール１０の弾性体３０が、摩耗改良剤
（カルボキシル変性ポリエチレン粒子）が添加されたゴ
ム組成物（No. ２，５，１３）からなる実施例２−２、
２−５、および２−８では、耐摩耗性が特に高かった。 【００５５】さらに、シール１０の弾性体３０が、潤滑
油（シリコーンオイル）が添加されたゴム組成物（No.
３，６，１４）からなる実施例２−３、２−６、および
２−９は、弾性体３０の潤滑性が高いために発熱が抑え
られた結果、主リップの温度が４５℃、４９℃、４４℃
と特に低かった。 ［第３実施形態］図４に示すウォーターポンプ７のシー
ル１００を以下の方法で作製した。このウォーターポン
プ７のシール１００の部分を拡大した図を図５として示
す。ＳＰＣＣ製の芯金２００とNo. １〜１９のゴム組成
物をシール形成用の加硫金型内に入れ、加熱加圧成形す
ることによって、各ゴム組成物からなる加硫成形体を、
弾性体３００として芯金２００の外側に一体に成形し
た。 【００５６】この弾性体３００は、冷却水容器７３側を
向く２つのリップ部３０１，３０２と、軸受Ｊ側を向く
１つのリップ部３０３を有する。また、このウォーター
ポンプ７の回転軸Ｓには、スリンガ８が嵌合してある。
シール１００は、弾性体３００の加締部１５０を外輪４
０の内面に設けた止め溝４１０に係止することによって
取り付けられている。この取り付けによって、スリンガ
８の小円筒部８１の外周面にリップ部（主リップ）３０
１が接触し、このスリンガ８の大円筒部８２の外周面に
リップ（副リップ）３０２が接触し、リップ部３０３が
回転軸Ｓに接触した状態となる。 【００５７】得られた各シール（弾性体３００がNo. １
〜１９の各ゴム組成物からなる加硫ゴムであるシール）
１００を、ウォーターポンプ７の回転軸Ｓを支持する軸
受Ｊと、回転軸Ｓに嵌合されたスリンガ８との間に取り
付けた。この状態で、軸受Ｊおよび回転軸Ｓを図６に示
す試験装置に取り付けて、シール１００を水中で回転さ
せる試験を行った。 【００５８】この試験装置は、回転軸Ｓの一端（インペ
ラ７１側の反対側）を固定する駆動プーリ９１と、軸受
Ｊの外輪Ｇを内嵌するハウジング９２と、冷却水を入れ
る空間９３を形成するための部材９３ａ，９３ｂと、部
材９３ａと回転軸Ｓとの間の電気抵抗を測定するための
回路９４と、ハウジング９２を外周から加熱するヒータ
９５とを備えている。 【００５９】また、冷却水導入用の配管９６が、部材９
３ｂを貫通し、空間９３内の軸受Ｊの直近位置に至るま
で設置されている。この配管９６は定量ポンプを介して
冷却水供給源に接続されている。これにより、試験装置
の空間９３内に一定量の冷却水が導入されるようになっ
ている。また、外輪Ｇの温度を測定する熱電対９７がハ
ウジング９２に設置されている。 【００６０】軸受Ｊは、回転軸Ｓの大径部全体を覆う長
さの円筒体からなる外輪Ｇと、大径部のシール１００側
に形成された内輪溝Ｎと、この内輪溝Ｎと外輪Ｇの溝と
の間に複数個配置された玉Ｔと、回転軸Ｓの大径部のプ
ーリ９１側との間に設置された複数個のころＸとで構成
されている。この回転試験を、ヒータによる加熱温度：
１５０℃、回転速度：８０００ｒｐｍの条件で行い、１
００時間回転させる毎に、シール１００の主リップ３０
１の硬さの測定と、軸受内のグリースに含まれる水分量
の測定を行った。硬さ測定は、ＩＲＨＤ（Internationa
l Rubber Hardness Degree）のマイクロ硬さのポイント
を測定することによって行い、ポイントの変化量を硬さ
の増加量の指標とした。また、測定された水分量（質
量）のグリース質量に対する含有率によりシール１００
の密封性能を評価し、前記含有率が５．０％以上の場合
を不良とした。なお、この回転試験は、シールが異なる
試験体を各１００体用意して行い、硬さの増加量につい
ては１００体の平均値を測定した。 【００６１】これらの試験結果を図７および８にグラフ
で示す。なお、原料ゴムがカルボキシル化ＨＮＢＲであ
るNo. １〜６のゴム組成物、または原料ゴムが水素添加
カルボキシル化ＨＮＢＲであるNo. １２〜１８のゴム組
成物からなる弾性体３００を備えたシール１００は、本
発明の範囲内のシール（実施例３−１〜３−６，３−７
〜３−１３）である。原料ゴムがカルボキシル化ＨＮＢ
Ｒおよび水素添加カルボキシル化ＨＮＢＲのいずれでも
ないNo. ７〜１１，１９のゴム組成物からなる弾性体３
００を備えたシール１００は、本発明の範囲外のシール
（比較例３−１〜３−６）である。この実施例および比
較例の番号と、使用したゴム組成物の種類（No. ）との
対応関係を下記の表８に示す。 【００６２】 【表８】 【００６３】図７は、回転時間と硬さ増加量との関係を
示すグラフである。図８は、回転時間と密封性能不良率
との関係を示すグラフである。これらの結果から分かる
ように、実施例３−１〜３−１３のシールを組み込んだ
軸受は、比較例３−１〜３−６のシールを組み込んだ軸
受と比較して、温度が１５０℃の状態で水中で７００時
間回転しても硬さの増加量が著しく小さく、９００時間
回転しても密封性能の劣化度合いが著しく低かった。こ
れにより、自動車用ウォーターポンプ用として、実施例
３−１〜３−１３のシールは、比較例３−４の水素化ニ
トリルゴム（ＨＮＢＲ）からなるシール（原料ゴムＤを
含有するNo. １０のゴム組成物からなるシール）より
も、密封性能が長期間に渡って維持されることが分かっ
た。 【００６４】なお、この実施形態では、転がり軸受用、
ハブユニット用、およびウォーターポンプ用のシールに
ついて述べてあるが、本発明のシールは、これら以外の
転動装置（例えば、リニアガイド装置、ボールねじ等）
用としても好適である。図９はリニアガイド装置を示
す。図９（ａ）に示すように、リニアガイド装置は案内
レール５１０とスライダ５２０とからなり、スライダ５
２０のスライド方向両端にシール１１０が取り付けられ
ている。このシール１１０は、図９（ｂ）に示すよう
に、金属製の芯金２１０とゴム製の弾性体３１０とから
なり、３つのリップ部３１１〜３１３を有する。 【００６５】図１０はボールねじを示す。図１０（ａ）
に示すように、ボールねじはねじ軸６１０とナット６２
０とからなり、ナット６２０の軸方向両端にシール１２
０が取り付けられている。このシール１２０は、図１０
（ｂ）に示すように、金属製の芯金２２０とゴム製の弾
性体３２０とからなり、ねじ軸６１０のねじ溝６１１に
接触するリップ部３２１を有する。 【００６６】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
シールのリップ部を形成するゴム組成物の原料ゴムとし
てカルボキシル化ＨＮＢＲを使用することにより、転が
り軸受、自動車用ハブユニット、自動車用ウォーターポ
ンプ、リニアガイド装置、ボールねじ等の転動装置用と
して好適な、高温でのリップ部のシール接触面に対する
摺接性が高いシールが得られる。 【００６７】すなわち、このシールは、リップ部のシー
ル接触面に対する摺接性に優れているため、水や塵埃が
多量に存在するような過酷な環境下であっても高い密封
性が維持されて、グリース漏れや水分および塵埃の侵入
が防止される。したがって、本発明のシールを水や塵埃
が多量に存在するような過酷な環境下で使用される転動
装置（転がり軸受、自動車用ハブユニット、自動車用ウ
ォーターポンプ、リニアガイド装置、ボールねじ等）に
取り付けることによって、この転動装置の寿命を長くす
ることができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】シールの付いた転がり軸受の一例を示す断面図
である。 【図２】第１実施形態において作製した転がり軸受用シ
ールのリップ部の形状を示す断面図である。 【図３】シールの付いたハブユニットの一例を示す断面
図である。 【図４】ウォーターポンプの一例を示す断面図である。 【図５】第３実施形態において作製したウォーターポン
プの軸受用シールの形状を示す断面図である。 【図６】第３実施形態において使用した試験装置を示す
断面図である。 【図７】第３実施形態の試験結果をまとめた、回転時間
と硬さ増加量との関係を示すグラフである。 【図８】第３実施形態の試験結果をまとめた、回転時間
と密封性能不良率との関係を示すグラフである。 【図９】リニアガイド装置を示す斜視図（ａ）と、リニ
アガイド装置のシールを示す断面図（ｂ）である。 【図１０】ボールねじを示す正面図（ａ）と、ボールね
じのシールを示す断面図（ｂ）である。 【符号の説明】 １ シール １１ 主部 １２ 加締部 １３ リップ部 ２ 芯金 ３ 弾性体 ４ 外輪 ４０ 外輪 ４１ 止め溝 ４１０ 止め溝 ５ 内輪 ５１ 受け溝 ６ ハブユニット ６１ ハブ ６２ フランジ ７ ウォーターポンプ ７１ インペラ ７２ ケーシング ７３ 冷却水容器 １０ シール ２０ 芯金 ３０ 弾性体 ３１ リップ部 ３２ リップ部（主リップ） ３３ リップ部 ８ スリンガ ８１ スリンガの小円筒部 ８２ スリンガの大円筒部 ９１ 駆動プーリ ９２ ハウジング ９３ 冷却水を入れる空間 ９３ａ 冷却水を入れる空間の形成部材 ９３ｂ 冷却水を入れる空間の形成部材 ９４ 電気抵抗測定回路 ９５ ヒータ ９６ 冷却水導入用の配管 ９７ 熱電対 １００ シール １１０ シール １２０ シール １５０ 加締部 ２００ 芯金 ２１０ 芯金 ２２０ 芯金 ３００ 弾性体 ３０１ リップ部（主リップ） ３０２ リップ部（副リップ） ３０３ リップ部 ３１０ 弾性体 ３１１ リップ部 ３１２ リップ部 ３１３ リップ部 ３２０ 弾性体 ３２１ リップ部 ５１０ 案内レール ５２０ スライダ ６１０ ねじ軸 ６１１ ねじ溝 ６２０ ナット Ｊ 軸受 Ｎ 内輪溝 Ｇ 外輪 Ｓ 回転軸 Ｔ 玉 Ｘ ころ Ｗ 冷却水

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内山 貴彦 神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号 日本精工株式会社内 Ｆターム(参考） 3J006 CA01 3J016 AA01 BB03 4H017 AA03 AA27 AA29 AB01 AC14 AC16 AD06 AE05 4J002 AC101 AC111 FD019 FD028 FD146 FD157 GM00

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 リップ部をなすゴム成形体は、原料ゴム
   がカルボキシル基を有する水素化アクリロニトリルブタ
   ジエンゴムである加硫ゴムからなることを特徴とするシ
   ール。