JP2005121102A - Seal structure for bearing - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce frictional resistance of a contact part without problems and to achieve a long service life in a seal structure of a bearing presenting a contact-type seal structure having high sealability. <P>SOLUTION: In this seal structure for the bearing where a part between a pair of relatively-rotated members 22, 20 is sealed by the contact of ring-shaped seal lips 23a-23c of a seal member 23 fixed to one member 22 and a peripheral face of the other member 20, spherical fine particles 30 are added to the grease G acting on the contact part S of the seal lips 23a-23c and the peripheral face of the other member 20, and the seal member 23 is made out of a rubber material including the spherical fine particles 30. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、軸受用シール構造に係り、詳しくは、相対回転する一対の部材間を、一方の部材に固定したシール部材のリング状シールリップと他方の部材の周面との接触によってシールさせてある軸受用シール構造に関するものである。   The present invention relates to a bearing seal structure, and more specifically, a pair of relatively rotating members is sealed by contact between a ring-shaped seal lip of a seal member fixed to one member and a peripheral surface of the other member. The present invention relates to a bearing seal structure.

軸受の一例であるボールベアリングにおいては、ボールと内輪並びに外輪との転がり部の潤滑用として、グリース等の潤滑油が設けられている。そして、その潤滑油の漏れ出しを防止して良好な耐久性を得るべく、外輪と内輪との間をシールするシール部材が設けられているもの（シール付きベアリング）が多い。   In a ball bearing which is an example of a bearing, lubricating oil such as grease is provided for lubricating a rolling portion between the ball and the inner ring and the outer ring. And many of them are provided with a seal member for sealing between the outer ring and the inner ring in order to prevent the leakage of the lubricating oil and obtain good durability (bearing with seal).

軸受にシール部材を設ける構造としては、非接触型のラビリンスシール構造と、接触型のリップシール構造とに大別される。前者のシール構造は、固定側となる一方の輪（外輪）にリング状の板状体（鋼板、合成樹脂板等）を固定装備し、その内周部と回転側となる他方の輪（内輪）との間にラビリンスを形成させるというものである。後者のシール構造は、固定側となる一方の輪（外輪）にシール部材を固定装備し、その内周側に形成されたリング状のシールリップ（一般にゴム製である）を、回転側となる他方の輪（内輪）の外周に押圧接触させるというものである。   The structure in which the seal member is provided on the bearing is roughly classified into a non-contact type labyrinth seal structure and a contact type lip seal structure. In the former seal structure, one ring (outer ring) on the fixed side is fixedly equipped with a ring-shaped plate (steel plate, synthetic resin plate, etc.), and the other ring (inner ring) on the inner periphery and the rotation side ) To form a labyrinth. In the latter seal structure, a seal member is fixedly mounted on one ring (outer ring) on the fixed side, and a ring-shaped seal lip (generally made of rubber) formed on the inner peripheral side is on the rotating side. The other ring (inner ring) is pressed against the outer periphery.

これら両者のシール構造を比較すると、前記前者のものでは、シール性は劣るが回転抵抗は無いという特性であるに対して、前記後者のものでは、回転抵抗は多少生じるがシール性には優れるという特性を持つ。従って、シール性が重視される場合には前記後者のシール構造が採用される。このような接触型シール構造の例としては、特許文献１に示されたものが知られており、固定側部材であるフロントハウジングにシール部材が固定され、そのシール部材の複数のリング状シールリップの内周部と回転軸の外周面とを接触させてシールさせている。   Comparing these two seal structures, the former is inferior in sealing performance but has no rotational resistance, whereas in the latter, the rotational resistance is somewhat generated but excellent in sealing performance. Has characteristics. Therefore, when the sealing performance is important, the latter sealing structure is adopted. As an example of such a contact-type seal structure, the one shown in Patent Document 1 is known, and a seal member is fixed to a front housing which is a stationary member, and a plurality of ring-shaped seal lips of the seal member The inner peripheral portion of the rotating shaft and the outer peripheral surface of the rotating shaft are brought into contact with each other for sealing.

接触型シール構造では、シール部材の耐久性を向上させることが課題である。前述の特許文献１に示されたシール構造では、シール接触部の摩耗に対する耐久性を向上させて、シール装置としての長寿命化を図るために、シールリップの先端部や回転軸の外周面に、摩擦係数を大きく低減可能なダイヤモンド・ライク・カーボン膜（ダイヤモンド状硬質炭素膜）を形成してある。
特開２０００−１２２２４２号公報 In the contact-type seal structure, it is a problem to improve the durability of the seal member. In the seal structure shown in the above-mentioned Patent Document 1, in order to improve the durability against the wear of the seal contact portion and extend the life of the seal device, the seal lip tip and the outer peripheral surface of the rotary shaft are provided. A diamond-like carbon film (diamond-like hard carbon film) capable of greatly reducing the friction coefficient is formed.
JP 2000-122242 A

つまり、リップと回転軸との接触部にダイヤモンド・ライク・カーボン膜を形成することにより、良好なシール性を維持しながらも、摩擦係数を大きく低減させて、摩擦による回転抵抗の軽減、並びに長寿命化を企図したものであるが、実際には思ったほど効果が現れないことが分かってきた。   In other words, by forming a diamond-like carbon film at the contact portion between the lip and the rotating shaft, while maintaining good sealing performance, the friction coefficient is greatly reduced to reduce rotational resistance due to friction and increase the length. Although it was intended to extend the service life, it has been found that the effect is not shown as expected.

即ち、図８に示すように、ダイヤモンド・ライク・カーボン膜４０は、シールリップや回転軸５０の表面に起伏や凹凸５１があると、それら起伏や凹凸５１に倣ってコーティングされるので、接触部におけるダイヤモンド・ライク・カーボン膜４０は平滑な面による接触状態にはならない。その結果、接触部の面圧は殆ど低下しないことになり、それによって摩擦抵抗軽減や耐久性向上の効果があまり発揮されないのである。   That is, as shown in FIG. 8, if the surface of the seal lip or the rotating shaft 50 has undulations or irregularities 51, the diamond-like carbon film 40 is coated following the undulations or irregularities 51. The diamond-like carbon film 40 is not in contact with a smooth surface. As a result, the surface pressure of the contact portion hardly decreases, and thereby the effect of reducing frictional resistance and improving durability is not so much exhibited.

そこで、本発明の目的は、良好なシール性を有する前述の接触型シール構造を呈する軸受用シール構造において、接触部の摩擦抵抗を不都合なく低減させて、長寿命化が図れるようにする点にある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a bearing seal structure having the above-described contact-type seal structure having a good sealing property, which can reduce the frictional resistance of the contact portion without inconvenience so as to extend the service life. is there.

請求項１の構成は、相対回転する一対の部材間を、一方の部材に固定したシール部材のリング状シールリップと他方の部材の周面との接触によってシールさせてある軸受用シール構造において、
前記シールリップと他方の前記部材の周面との接触部に作用する潤滑油を設けるとともに、その潤滑油には真球状微粒子が添加されていることを特徴とする。 The structure of claim 1 is a bearing seal structure in which a pair of relatively rotating members is sealed by contact between a ring-shaped seal lip of a seal member fixed to one member and a peripheral surface of the other member.
Lubricating oil acting on a contact portion between the seal lip and the peripheral surface of the other member is provided, and spherical oil is added to the lubricating oil.

請求項２の構成は、相対回転する一対の部材間を、一方の部材に固定したシール部材のリング状シールリップと他方の部材の周面との接触によってシールさせてある軸受用シール構造において、
前記シール部材は、真球状微粒子が添加されたゴム材料から形成されていることを特徴とする。 The structure of claim 2 is a bearing seal structure in which a pair of relatively rotating members is sealed by contact between a ring-shaped seal lip of a seal member fixed to one member and a peripheral surface of the other member.
The seal member is formed of a rubber material to which true spherical fine particles are added.

請求項３の構成は、請求項１において、
前記シール部材は、真球状微粒子が添加されたゴム材料から形成されていることを特徴とする。 The structure of claim 3 is the structure of claim 1,
The seal member is formed of a rubber material to which true spherical fine particles are added.

請求項４の構成は、相対回転する一対の部材間を、一方の部材に固定したシール部材のリング状シールリップと他方の部材の周面との接触によってシールさせてある軸受用シール構造において、
前記シールリップにおける前記他方の部材との接触部には、ダイヤモンド状硬質炭素膜による膜層が形成されているとともに、前記膜層が形成された部位には微細な亀裂状部分が形成されていることを特徴とする。 The configuration of claim 4 is a bearing seal structure in which a pair of relatively rotating members is sealed by contact between a ring-shaped seal lip of a seal member fixed to one member and a peripheral surface of the other member.
A film layer made of a diamond-like hard carbon film is formed at the contact portion of the seal lip with the other member, and a fine crack-like part is formed at a portion where the film layer is formed. It is characterized by that.

請求項５の構成は、請求項４において、
前記シールリップと他方の前記部材の周面との接触部に作用する潤滑油を設けるとともに、その潤滑油には真球状微粒子が添加されていることを特徴とする。 The structure of claim 5 is the structure of claim 4,
Lubricating oil acting on a contact portion between the seal lip and the peripheral surface of the other member is provided, and spherical oil is added to the lubricating oil.

請求項６の構成は、請求項１〜５のいずれかにおいて、
前記他方の部材における前記シールリップとの接触部に、ダイヤモンド状硬質炭素膜による膜層が形成されていることを特徴とする。 The configuration of claim 6 is any one of claims 1 to 5,
A film layer made of a diamond-like hard carbon film is formed at a contact portion of the other member with the seal lip.

請求項１の軸受用シール構造においては、詳しくは実施例において説明するが、他方の部材に生じている微細な起伏や凹凸に、潤滑油に加えて真球状微粒子が入り込んで埋める作用が生じ、それら起伏や凹凸を事実上なくして平滑な面にすることができる。これにより、シールリップと他方の部材との接触による摩擦抵抗が大きく減少し、シール性に優れる接触型シール構造としながら、摩擦係数を激減させて長寿命化を図ることが可能となるのである。   In the bearing seal structure according to claim 1, although described in detail in the examples, the action of filling the fine undulations and irregularities generated in the other member with spherical fine particles in addition to the lubricating oil occurs, These undulations and irregularities can be virtually eliminated to make a smooth surface. As a result, the frictional resistance due to the contact between the seal lip and the other member is greatly reduced, and it is possible to prolong the service life by drastically reducing the friction coefficient while providing a contact-type seal structure with excellent sealing performance.

請求項２の軸受用シール構造においては、シール部材のゴム材料に真球状微粒子を添加してあるので、他方の部材との接触部に潤滑油が無くなった（油膜切れを起した）場合でも、低摩擦係数の真球状微粒子が他方の部材と接触して、フリクションの増加が抑制されるようになり、一方の部材と他方の部材との軽快な相対回転状態が維持可能になる。   In the bearing seal structure according to claim 2, since spherical particles are added to the rubber material of the seal member, even when the lubricating oil is lost in the contact portion with the other member (oil film breakage), The spherical particles having a low friction coefficient come into contact with the other member, so that an increase in friction is suppressed, and a light relative rotation state between one member and the other member can be maintained.

請求項３の軸受用シール構造においては、請求項１の構成よる前記効果と、請求項２の構成よる前記効果との双方が得られるようになる。   In the bearing seal structure according to the third aspect, both of the effect by the structure of the first aspect and the effect by the structure of the second aspect can be obtained.

請求項４の軸受用シール構造においては、詳しくは実施例において説明するが、シールリップにおけるダイヤモンド状硬質炭素膜による膜層が形成された部分に、予め、微細な求心方向の亀裂状部分を形成してあるので、一方の部材と他方の部材とを組付けるだけで、それら亀裂状部分に潤滑油を入れ込むことができ、接触部の平滑化が可能となる。その結果、組付け直後から、膜層による摩擦係数低減効果が発揮でき、良好なシール性と長寿命化とを高次元で両立し得る軸受用シール構造を実現することができる。   The bearing seal structure according to claim 4 will be described in detail in the embodiment. However, a fine crack-like portion in the centripetal direction is formed in advance on the portion of the seal lip where the diamond-like hard carbon film is formed. Therefore, the lubricating oil can be introduced into the cracked portions only by assembling one member and the other member, and the contact portion can be smoothed. As a result, the effect of reducing the friction coefficient by the film layer can be exhibited immediately after assembly, and a bearing seal structure that can achieve both good sealing performance and long life at a high level can be realized.

請求項５の軸受用シール構造においては、潤滑油に真球状微粒子が添加されているので、亀裂状部分に潤滑油だけでなく真球状微粒子も入り込み、表面の平滑化がより促進されるようになる。その結果、摩擦係数をより小さくすることができ、軸受のフリクション（回転抵抗）低下効果とシール性向上効果とをより一層高められる利点がある。   In the bearing seal structure according to claim 5, since spherical fine particles are added to the lubricating oil, not only the lubricating oil but also the spherical fine particles enter the cracked portion so that the smoothing of the surface is further promoted. Become. As a result, there is an advantage that the friction coefficient can be further reduced, and the effect of reducing the friction (rotational resistance) of the bearing and the effect of improving the sealing performance can be further enhanced.

請求項６の軸受用シール構造においては、シールリップと接触する他方の部材にダイヤモンド状硬質炭素膜による膜層が形成されている場合では、摩擦係数が極端に小さくなって、低面圧で摺動させることができるので、軸受のフリクション（回転抵抗）が大きく低下させることができるとともに、シール性も向上するようになる。他方の部材表面が平滑な状態になるので、シールリップを削り取るような作用は生じない利点もある。   In the bearing seal structure according to claim 6, in the case where a film layer made of a diamond-like hard carbon film is formed on the other member in contact with the seal lip, the friction coefficient becomes extremely small, and the sliding is performed at a low surface pressure. Since it can be moved, the friction (rotational resistance) of the bearing can be greatly reduced and the sealing performance is also improved. Since the surface of the other member is in a smooth state, there is also an advantage that the action of scraping off the seal lip does not occur.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に、自動車のタイヤ等の駆動輪を回転自在に支持するアンギュラ型のベアリング（軸受）９、及びその周辺の構造を示してある。また、図２には、ベアリング９及び組み込まれている内外シールリング１６，１７等の拡大断面図を示してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an angular type bearing (bearing) 9 that rotatably supports a drive wheel such as a tire of an automobile, and a structure around it. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the bearing 9 and the built-in inner and outer seal rings 16 and 17.

ベアリング９は、図１に示すように、車輪を構成するためのものであって回転側となるハブ（図示省略）を内嵌する内輪５を、非回転側であるハブキャリア８に対して回転自在に支持するものであり、ハブキャリア８の一部分である外輪１３と、内輪５と、これら外輪１３と内輪５との間に装備された左右２列の転動体であるボール（回転球）１５と、これらボール１５を周方向に等間隔配置するためのリテーナ１，２とから構成されている。   As shown in FIG. 1, the bearing 9 is for constituting a wheel and rotates an inner ring 5 in which a hub (not shown) on the rotation side is fitted with respect to a hub carrier 8 on the non-rotation side. The outer ring 13 that is a part of the hub carrier 8, the inner ring 5, and the balls (rotating balls) 15 that are rolling elements arranged in two rows on the left and right sides are provided between the outer ring 13 and the inner ring 5. And retainers 1 and 2 for arranging these balls 15 at equal intervals in the circumferential direction.

外輪１３と内輪５との左右方向で内側の端部間には、図２に示すように、固定側シールリング１８と回転側シールリング１９との対で成る内シールリング１６が、そして、外側の端部間には、固定側シールリング２５と回転側シールリング２６との対で成る外シールリング１７が夫々装備されている。   As shown in FIG. 2, an inner seal ring 16 composed of a pair of a fixed side seal ring 18 and a rotation side seal ring 19 is provided between the outer ends of the outer ring 13 and the inner ring 5 in the left-right direction. An outer seal ring 17 consisting of a pair of a fixed seal ring 25 and a rotary seal ring 26 is provided between the end portions of the two.

３は、外輪１３を兼ねるハブキャリア８を、例えば車体側の支持部材１４に取付け固定するための取付ボルトであり、周方向で等間隔に複数個装備されている。内輪５の中心部には、前述のハブや等速ジョイントの軸部等を挿入して装着するための装着孔４が形成されている。内外のシールリング１６，１７は、ボール１５部分に充填されているグリース等の潤滑油の外部流出を防止するとともに、外部からゴミ、異物等のダストがボール１５部分に流入するのを防止する。   Reference numeral 3 denotes mounting bolts for mounting and fixing the hub carrier 8 also serving as the outer ring 13 to, for example, a support member 14 on the vehicle body side, and a plurality of mounting bolts are provided at equal intervals in the circumferential direction. A mounting hole 4 is formed at the center of the inner ring 5 for inserting and mounting the hub or the shaft portion of the constant velocity joint. The inner and outer seal rings 16 and 17 prevent the lubricating oil such as grease filled in the ball 15 portion from flowing out to the outside and prevent dust such as dust and foreign matter from flowing into the ball 15 portion from the outside.

内シールリング１６の側方近傍位置には、取付けステー６を介してハブキャリア８に固定される磁気センサ２４が装備されており、この磁気センサ２４と、内シールリング１６に装備されているトーンホイール２１とによって、車輪の、すなわち、内輪５の単位時間当りの回転数を検出自在な回転速度検出用エンコーダ１０を構成している。尚、７は、磁気センサ２４に接続されたリード線である。   A magnetic sensor 24 fixed to the hub carrier 8 via the mounting stay 6 is provided at a position near the side of the inner seal ring 16, and the tone provided to the magnetic sensor 24 and the inner seal ring 16. The wheel 21 constitutes a rotational speed detecting encoder 10 that can detect the rotational speed of the wheel, that is, the inner ring 5 per unit time. Reference numeral 7 denotes a lead wire connected to the magnetic sensor 24.

内シールリング１６は、図２及び図３に示すように、外輪１３の内側端部と内輪５の内側端部との間に装備されており、外輪１３の内側端部に内嵌支持される固定側シールリング１８と、内輪５の内側端部に外嵌支持される回転側シールリング１９とで成るトーンホイール付き組合わせシールリングに構成されている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the inner seal ring 16 is provided between the inner end portion of the outer ring 13 and the inner end portion of the inner ring 5, and is fitted and supported by the inner end portion of the outer ring 13. It is configured as a combined seal ring with a tone wheel, which includes a fixed side seal ring 18 and a rotary side seal ring 19 that is fitted and supported on the inner end of the inner ring 5.

回転側シールリング１９は、圧延鋼板或はステンレス鋼板等の金属板製で、内輪５の端部に外嵌支持される断面Ｌ字形で全体が円環状の内側芯金（スリンガとも言う）２０と、内側芯金２０に嵌着支持されるトーンホイール２１とで構成されている。内側芯金２０は、内輪５に嵌合される嵌合筒部２０ａと、この嵌合筒部２０ａの一端（図２における右側端）から固定側シールリング１８に向けて（外輪１３側に向けて）突出する第１立壁部２０ｂとを有して構成されている。   The rotary side seal ring 19 is made of a metal plate such as a rolled steel plate or a stainless steel plate, and has an L-shaped cross section that is externally supported by the end portion of the inner ring 5 and an annular inner core (also referred to as a slinger) 20. And a tone wheel 21 fitted and supported on the inner cored bar 20. The inner cored bar 20 is fitted to the inner ring 5 from the fitting cylinder part 20a and from one end (right end in FIG. 2) of the fitting cylinder part 20a toward the fixed seal ring 18 (toward the outer ring 13 side). And a first standing wall portion 20b that protrudes.

トーンホイール２１は、固定側及び回転側の両シールリング１８，１９の相対回転速度を検出するものであり、第１立壁部２０ｂの外側面（図２における右側面）に装備すべく、第１立壁部２０ｂを越えてその裏側に回りこむ形状に形成し、かつ、接着材を用いて貼着されている。すなわち、第１立壁部２０ｂの外側に位置する最外径部２１ａと、第１立壁部２０ｂの裏側（図２における左側）に若干回りこんだストップ部２１ｂ、とを有して、断面が略鉤状のリングに形成されている。   The tone wheel 21 detects the relative rotational speeds of the seal rings 18 and 19 on the fixed side and the rotary side. The tone wheel 21 is a first wheel to be mounted on the outer side surface (the right side surface in FIG. 2) of the first standing wall portion 20b. It is formed in a shape that wraps around the back side of the upright wall portion 20b and is attached using an adhesive. In other words, the outermost diameter portion 21a located outside the first standing wall portion 20b and the stop portion 21b slightly turned around to the back side (the left side in FIG. 2) of the first standing wall portion 20b have a substantially cross section. It is formed in a bowl-shaped ring.

固定側シールリング１８は、断面Ｌ字形で全体が円環状の外側芯金２２と、ゴム製のシール部材２３とから成る。外側芯金２２は、外輪１３の内周面に圧入によって内嵌支持される筒状の嵌合筒部２２ａと、この嵌合筒部２２ａの軸方向端（図２における左側端）から内輪５の外周面に向けて直径方向内方に折れ曲がったリング状の第２立壁部２２ｂとを有している。第２立壁部２２ｂの内径側端部は内側（図２における右側）に若干寄る状態に屈曲形成されている。   The stationary-side seal ring 18 includes an outer cored bar 22 having an L-shaped cross section and a ring shape as a whole, and a rubber seal member 23. The outer metal core 22 includes a cylindrical fitting cylinder portion 22a that is fitted and supported on the inner peripheral surface of the outer ring 13 by press-fitting, and an inner ring 5 from an axial end (left end in FIG. 2) of the fitting cylinder portion 22a. And a ring-shaped second standing wall portion 22b bent inward in the diameter direction toward the outer peripheral surface. The inner diameter side end portion of the second standing wall portion 22b is bent so as to slightly approach the inner side (right side in FIG. 2).

シール部材２３は、外側芯金２２のほぼ内側面における全周に亙って添着されたもので、第１芯金２０に押圧接触する１乃至複数箇所（図示の例では３箇所）のリップ片２３ａ，２３ｂ，２３ｃを有している。第１シールリップ（サイドリップ）２３ａは第１立壁部２０ｂに押圧接触され、そして、第２シールリップ（メインリップ）２３ｂ及び第３シールリップ（グリースリップ）２３ｃは、嵌合筒部２０ａに押圧接触されることとなる。シール部材２３は、一般的に、外側芯金２２に焼き付け接着により一体化されることが多い。尚、シール部材２３には、トーンホイール２１との間にラビリンスｒ１を形成するべく、先端側近接部２７や根元側近接部２８が形成されている。   The seal member 23 is attached over the entire inner surface of the outer core bar 22 and has one or more (three in the illustrated example) lip pieces that are in pressure contact with the first core bar 20. 23a, 23b, and 23c. The first seal lip (side lip) 23a is pressed into contact with the first standing wall portion 20b, and the second seal lip (main lip) 23b and the third seal lip (grease lip) 23c are pressed against the fitting cylinder portion 20a. Will be touched. Generally, the seal member 23 is often integrated with the outer core metal 22 by baking adhesion. The seal member 23 is provided with a tip side proximity portion 27 and a root side proximity portion 28 so as to form a labyrinth r1 with the tone wheel 21.

外シールリング１７は、図２に示すように、トーンホイール２１が無い以外は、基本的に内シールリング１６と同じ部品から構成されている。すなわち、内側芯金２０のみから成る回転側シールリング２６と、内シールリング１６の固定側シールリング１８と全く同一である固定側シールリング２５とで構成されている。   As shown in FIG. 2, the outer seal ring 17 is basically composed of the same components as the inner seal ring 16 except that the tone wheel 21 is not provided. In other words, the rotary side seal ring 26 composed only of the inner metal core 20 and the fixed side seal ring 25 which is exactly the same as the fixed side seal ring 18 of the inner seal ring 16 are configured.

本発明では、これら内外のシールリング１６，１７において、シール部材２３と内芯金２０との摩擦抵抗を低減させる種々の工夫が為されており、それらの例を、内シールリング１６の場合について、以下に説明する。   In the present invention, various measures for reducing the frictional resistance between the seal member 23 and the inner core metal 20 are made in the inner and outer seal rings 16 and 17. This will be described below.

内シールリング１６においては、図３に示すように、第１〜第３シールリップ２３ａ〜２３ｃと内側芯金２０の周面との接触部に作用するグリース（潤滑油の一例）Ｇを設けるとともに、そのグリースＧには真球状微粒子３０（図４参照）が添加されている。これらのグリースＧは、組付け前に予め必要量塗布されている。   As shown in FIG. 3, the inner seal ring 16 is provided with grease (an example of lubricating oil) G that acts on a contact portion between the first to third seal lips 23 a to 23 c and the peripheral surface of the inner core metal 20. The grease G is added with spherical particles 30 (see FIG. 4). A necessary amount of these greases G is applied in advance before assembly.

例えば、第２シールリップ２３ｂと嵌合筒部２０ａとの接触部Ｓにおいては、図４に示す部分拡大図のように、嵌合筒部２０ａに生じている微細な起伏や凹凸に、グリースＧに加えて真球状微粒子３０が入り込んで埋める作用が生じ、それら起伏や凹凸を事実上なくして平滑な面にすることができる。これにより、第２シールリップ２３ｂと内側芯金２０との接触による摩擦抵抗が大きく減少し、シール性に優れる接触型シール構造としながら、摩擦係数を激減させて長寿命化が可能となるのである。   For example, at the contact portion S between the second seal lip 23b and the fitting cylinder portion 20a, as shown in the partially enlarged view of FIG. In addition to this, the action of the spherical fine particles 30 entering and filling occurs, so that the undulations and irregularities can be virtually eliminated to make a smooth surface. As a result, the frictional resistance due to the contact between the second seal lip 23b and the inner metal core 20 is greatly reduced, and while the contact type seal structure is excellent in sealing performance, the friction coefficient can be drastically reduced and the life can be extended. .

ここで、真球状微粒子３０の材料としては、グリース中で溶解せず、かつ、耐熱性に優れるものが良く、アルミナやシリカ粒子の他、ＣｄＳ，ＣｄＳｅ，ＴｉＯ２，ＢａＴｉＯ３，ＺｎＯ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｒｕ，ＣｏＦｅ３Ｏ４，等が可能である。つまり、真球状微粒子３０は、セラミック系多孔質真球状微粒子の他、金属やその他の材料による粒子から成るものも可能である。   Here, the material of the spherical fine particles 30 is preferably a material that does not dissolve in grease and is excellent in heat resistance. In addition to alumina and silica particles, CdS, CdSe, TiO2, BaTiO3, ZnO, Ag, Au, Pt, Ru, CoFe3O4, etc. are possible. That is, the true spherical fine particles 30 can be made of particles made of metal or other materials in addition to the ceramic porous true spherical fine particles.

真球状微粒子３０の製造方法としては、アルミナ等の金属紛末を酸化気流中で燃焼合成あせる方法（収率３０％以下）や、真空下で原材料となる液体を冷却し、加圧下で凝縮させる方法（収率９５％以上）がある。後者の方法では、粒径分布が小さく量産性に優れるとともに、製造した粒子のうちの９５％のものを、目標粒径の寸法に収めることができる点で前者の方法よりも好適なものである。   As the manufacturing method of the spherical fine particles 30, a method of combusting and synthesizing a metal powder such as alumina in an oxidizing gas stream (yield 30% or less), a liquid as a raw material is cooled under vacuum, and condensed under pressure. There is a method (yield 95% or more). The latter method is preferable to the former method in that the particle size distribution is small and mass productivity is excellent, and 95% of the produced particles can be accommodated in the target particle size. .

また、真球状微粒子３０の径は、１００ｎｍ〜３０μｍとなるように形成されている。真球状微粒子３０の表面は多孔質であり、吸油性、幾何学的な表面粗さでグリース中のポリマーが粒子表面に付着し、あたかもマリモのような状態になる。   Further, the diameter of the true spherical fine particles 30 is formed to be 100 nm to 30 μm. The surface of the spherical fine particles 30 is porous, and the polymer in the grease adheres to the particle surface with an oil-absorbing and geometrical surface roughness, which makes it feel like a marimo.

つまり、グリースＧ中に添加した真球状微粒子３０が内側芯金２０の嵌合筒部２０ａにおける金属表面の粒子間に入り込み、金属表面を平滑な状態にする。微粒子は真球状であって、その表面はマリモ状となるから、相手面（この場合はシールリップ２３ａ〜２３ｃの先端部）を削り取るような作用が生じないという好ましい利点もある。   That is, the spherical fine particles 30 added in the grease G enter between the particles on the metal surface in the fitting cylindrical portion 20a of the inner core metal 20 to make the metal surface smooth. Since the fine particles are spherical and the surface thereof has a marimo shape, there is also a preferable advantage that the action of scraping off the mating surfaces (in this case, the tip portions of the seal lips 23a to 23c) does not occur.

実施例２のシール構造は、図５に示すように、各シールリップ２３ａ〜２３ｃと内側芯金２０の周面との接触部Ｓに、真球状微粒子３０が添加されているグリースＧを塗布して設けるとともに、シール部材２３を、真球状微粒子３０が添加されたゴム材料から形成してある。つまり、図３に示すシール構造において、シール部材２３を形成するゴム材料に、真球状微粒子３０が添加されたものである。   As shown in FIG. 5, the seal structure of Example 2 is obtained by applying grease G to which true spherical fine particles 30 are added to contact portions S between the seal lips 23 a to 23 c and the peripheral surface of the inner core metal 20. The seal member 23 is made of a rubber material to which the spherical fine particles 30 are added. That is, in the seal structure shown in FIG. 3, the spherical particles 30 are added to the rubber material forming the seal member 23.

シール部材２３のゴム材料に真球状微粒子３０を添加すれば、内側芯金２０との接触部Ｓにグリースが無くなった（油膜切れを起した）場合でも、低摩擦係数の真球状微粒子３０が内側芯金２０と接触することでフリクションの増加が抑制され、固定側シールリング１８と回転側シールリング１９とが円滑に相対回転できる、という利点がある。勿論、図３の構造による前述の作用効果も得られる。   If the spherical fine particles 30 are added to the rubber material of the seal member 23, the spherical fine particles 30 having a low friction coefficient are formed on the inner side even when the grease disappears at the contact portion S with the inner core 20 (oil film breakage). The contact with the metal core 20 has the advantage that the increase in friction is suppressed and the stationary seal ring 18 and the rotary seal ring 19 can smoothly rotate relative to each other. Of course, the above-described operation and effect by the structure of FIG. 3 can also be obtained.

尚、シール部材２３のゴム材料としては、ＮＢＲ、ＡＣＭ、ＦＫＭ等がある。   The rubber material for the seal member 23 includes NBR, ACM, FKM and the like.

実施例３のシール構造は、図６及び図７に示すように、第１〜第３シールリップ２３ａ〜２３ｃの先端部である内側芯金２０との接触部Ｓ、並びに内側芯金２０における各シールリップ２３ａ〜２３ｃとの接触部Ｓには、ダイヤモンド状硬質炭素膜による膜層４０が形成されているとともに、その膜層４０が形成された各シールリップ２３ａ〜２３ｃの先端部位には、微細な割れ（亀裂状部分の一例）４１が形成されている、というものである。加えて、各接触部Ｓには、真球状微粒子３０が添加されたグリースＧが塗布されている。   As shown in FIGS. 6 and 7, the seal structure of the third embodiment includes a contact portion S with the inner core metal 20 that is the tip of the first to third seal lips 23 a to 23 c, and each of the inner core metal 20. A film layer 40 made of a diamond-like hard carbon film is formed in the contact portion S with the seal lips 23a to 23c, and the tip portions of the seal lips 23a to 23c on which the film layer 40 is formed have fine particles. A crack (an example of a crack-like portion) 41 is formed. In addition, the grease G to which the spherical particles 30 are added is applied to each contact portion S.

図７は、図６におけるＡ部分を拡大したものである。第２シールリップ２３ｂの先端部、特に内側芯金２０と接触する内周部分には、多数の割れ４１が形成されており、使用状態では、それら割れ４１に、真球状微粒子３０を含むグリースＧが入り込んだ状態になっている。割れ４１は軸方向（図７の紙面に向って左右方向）だけでなく、径方向（図７の紙面に向って前後方向）にも多数発生する。   FIG. 7 is an enlarged view of portion A in FIG. A large number of cracks 41 are formed at the tip of the second seal lip 23 b, particularly the inner peripheral portion that comes into contact with the inner core metal 20. In use, the grease G containing the true spherical fine particles 30 in the cracks 41. Is in a state of entering. Many cracks 41 occur not only in the axial direction (left-right direction toward the paper surface of FIG. 7) but also in the radial direction (front-back direction toward the paper surface of FIG. 7).

ここで、膜層５の材質であるダイヤモンド状硬質炭素膜について説明する。ダイヤモンド状硬質炭素膜（ＤＬＣ膜：ダイヤモンド・ライク・カーボン膜）は、耐久性があり、表面が滑らかなうえに下地材料への付着性が優れている。膜質は、緻密性に富んでおり、グラファイトや高分子カーボンのような構造の材料では透過できる溶液でも、緻密なＤＬＣ膜を浸透、通過することはできない。ＤＬＣはアモルファスであるため、ダイヤモンドの結晶構造のような長範囲規制性を有していない。硬度の点からダイヤモンドやサファイヤのような超硬材料のグループに分類されている。可視光線や赤外線を通し、電気抵抗が高く、低摩擦性や耐摩耗性に優れ、化学的に不活性である。   Here, the diamond-like hard carbon film that is the material of the film layer 5 will be described. A diamond-like hard carbon film (DLC film: diamond-like carbon film) is durable, has a smooth surface and excellent adhesion to a base material. The film quality is rich in denseness, and even a solution that can be permeated by a material having a structure such as graphite or polymer carbon cannot permeate and pass through the dense DLC film. Since DLC is amorphous, it does not have long-range regulation like the crystal structure of diamond. From the point of hardness, it is classified into a group of super hard materials such as diamond and sapphire. Visible light and infrared light are transmitted, it has high electrical resistance, excellent low friction and wear resistance, and is chemically inert.

そして、室温でＤＬＣの成膜が可能であるという利点がある。その成膜方法としては、スパッタリングとプラズマＣＶＤ法とを合体させ、傾斜的にＤＬＣ膜を生成するＭｅ−ＤＬＣ（メタルＤＬＣ：チタンやクロムをＤＬＣに混合させる）を成膜するプラズマブースタースパッタリング法（ＰＢＳ法）等がある。   And there exists an advantage that film-forming of DLC is possible at room temperature. As a film formation method, plasma booster sputtering method (metal DLC: mixing titanium or chromium with DLC) that forms a DLC film in an inclined manner by combining sputtering and plasma CVD method is used. PBS method).

ところで、膜層４０が形成されたことで、シールリップ２３ａ〜２３ｃの表面硬度が増し、低摩擦係数化が図られて耐久性に優れるようになるが、反面、膜層４０が形成されたシールリップ２３ａ〜２３ｃ先端部は脆くなってしまう。そのため、膜層４０が形成された状態で、内側芯金２０に嵌合すると、それによるシールリップ２３ａ〜２３ｃの弾性変形に追従できず、シール部材２３の膜層４０に割れ４１が生じるのである。この割れ４１は、膜層４０のみに止まらず、シール部材２０の内部にまで及ぶこともある。   By the way, since the film layer 40 is formed, the surface hardness of the seal lips 23a to 23c is increased and the coefficient of friction is reduced and the durability is improved. However, the seal on which the film layer 40 is formed is provided. The tips of the lips 23a to 23c become brittle. Therefore, if the inner core 20 is fitted with the film layer 40 formed, the elastic deformation of the seal lips 23a to 23c cannot be followed and a crack 41 occurs in the film layer 40 of the seal member 23. . The crack 41 may extend not only to the film layer 40 but also to the inside of the seal member 20.

従って、固定側シールリング１８と回転側シールリング１９とを組付けた際に、初めてシールリップ２３ａ〜２３ｃに割れ４１が生じると、粘性に富むグリースＧが割れ４１に入り込み難いこととなり、その結果、シールリップ２３ａ〜２３ｃと内側芯金２０との接触部Ｓは、荒れた接触状態になって面圧が増してしまい、折角の膜層４０の摩擦低減効果が有効とならないおそれがある。   Accordingly, when the crack 41 is generated in the seal lips 23a to 23c for the first time when the fixed seal ring 18 and the rotary seal ring 19 are assembled, the viscous grease G is difficult to enter the crack 41, and as a result. The contact portion S between the seal lips 23a to 23c and the inner core metal 20 is in a rough contact state and the surface pressure increases, and the friction reduction effect of the bent film layer 40 may not be effective.

そこで、組付けに先だって、シール部材２０における膜層４０が形成された部分（接触部Ｓ）に、割れ４１を形成しておくことにより、その後に塗布されるグリースＧが、割れ４１中に入り込む機会が大幅に増えるので、固定側シールリング１８と回転側シールリング１９とを組付けた際には、殆どの割れ４１にはグリースＧが入り込んだ状態とすることが可能になる。その結果、組付けられている固定側シールリング１８と回転側シールリング１９とを一旦外し、接触部ＳにグリースＧを塗り付けてから、再組付けする等の、割れ４１にグリースＧを充填させる処理が不要になり、実質的に組付け工数が削減できる利点が得られるのである。   Therefore, prior to assembly, by forming a crack 41 in the portion (contact portion S) where the film layer 40 is formed in the seal member 20, the grease G applied thereafter enters the crack 41. Since the opportunity greatly increases, when the fixed side seal ring 18 and the rotary side seal ring 19 are assembled, it is possible to make the grease G enter most of the cracks 41. As a result, the fixed-side seal ring 18 and the rotary-side seal ring 19 that have been assembled are temporarily removed, grease G is applied to the contact portion S, and then reassembled. Thus, there is an advantage that the number of assembling steps can be substantially reduced.

即ち、シールリップ２３ａ〜２３ｃの先端にコーティングされたダイヤモンド状硬質炭素膜の膜層４０によって表面硬度が増すため、内側芯金２０に嵌合させて押圧接触させると、それによって微細な割れ４１がシールリップの接触部Ｓに多数形成されてしまうようになる。この場合、シール部材２３を内側芯金２０に嵌合させることで初めてシールリップに割れが生じる状態では、塗布されているグリースＧが割れ４１の内部までには到達し難いことから、面圧が下がるには長い時間が必要となる。   That is, since the surface hardness is increased by the film layer 40 of the diamond-like hard carbon film coated on the tips of the seal lips 23a to 23c, when the inner core metal 20 is fitted and pressed, a fine crack 41 is formed. A large number of seal lip contact portions S are formed. In this case, in the state where the seal lip is cracked for the first time by fitting the seal member 23 to the inner core metal 20, the applied grease G is difficult to reach the inside of the crack 41. It takes a long time to go down.

これに対して、本発明実施例３のように、シールリップ２３ａ〜２３ｃの膜層４０が形成された部分を、予め微細な割れ４１が形成された状態にしておけば、内側芯金２０に嵌合する際には、既にそれら割れ４１にグリースＧが入り込んで平滑化された状態になっている。従って、シール部材２３を内側芯金２０に嵌合させて組付けたそのときから低面圧状態になるという利点が得られるのである。また、膜層４０により、ゴムの膨潤が防止される作用もある。   On the other hand, if the part in which the film layer 40 of the seal lips 23a to 23c is formed in a state in which the fine crack 41 is formed in advance as in the third embodiment of the present invention, At the time of fitting, the grease G has already entered the cracks 41 and has been smoothed. Therefore, the advantage that the surface pressure state is lowered from the time when the seal member 23 is fitted to the inner core metal 20 and assembled is obtained. Further, the membrane layer 40 also has an effect of preventing rubber swelling.

ところで、細かな割れ４１を予め作成する方法としては、次のａ．〜ｄ．等が考えられる。ａ．シールリップ２３ｂ，２３ｃに、その内径よりも大径となる凸部が形成された軸を通す、ｂ．シールリップ２３ｂ，２３ｃに、その内径より大径となる段差を設けた軸を通す、ｃ．シールリップ２３ｂ，２３ｃに、その内径より大径となるテーパーを設けた軸を通す、ｄ．シールリップ２３ｂ，２３ｃに軸を通してもみ回す、というものである。尚、第１シールリップ２３ａの場合は、リング状の円板を押付ける、等が考えられる。   By the way, as a method of creating the fine crack 41 in advance, the following a. ~ D. Etc. are considered. a. Passing the shaft on which the convex part having a larger diameter than the inner diameter is passed through the seal lips 23b, 23c, b. A shaft provided with a step larger than the inner diameter is passed through the seal lips 23b, 23c; c. A shaft having a taper larger than the inner diameter is passed through the seal lips 23b, 23c, d. The seal lips 23b and 23c are swirled through a shaft. In the case of the first seal lip 23a, a ring-shaped disk may be pressed.

以上のように、シールリップ２３ａ〜２３ｃにおけるダイヤモンド状硬質炭素膜による膜層４０が形成された先端部に、予め、微細な求心方向の割れ４１を多数形成してあるので、固定側シールリング１８と回転側シールリング１９とを組付けるだけで、それら割れ４１にグリースＧを入れ込むでの平滑化が可能となる。その結果、組付け直後から、膜層４０による摩擦係数低減効果が発揮でき、良好なシール性と長寿命化とを高次元で両立し得る軸受用シール構造を実現することができる。   As described above, since a number of fine cracks 41 in the centripetal direction are formed in advance at the tip of the seal lips 23a to 23c where the film layer 40 of the diamond-like hard carbon film is formed, the fixed-side seal ring 18 And the rotation-side seal ring 19 are assembled, smoothing is possible by inserting the grease G into the cracks 41. As a result, the effect of reducing the friction coefficient by the film layer 40 can be exhibited immediately after assembly, and a bearing seal structure that can achieve both good sealing performance and long life at a high level can be realized.

加えて、グリースＧに真球状微粒子３０が添加されている場合には、割れ４１にグリースＧだけでなく真球状微粒子３０も入り込み、表面の平滑化がより促進されるようになる。従って、摩擦係数をより小さくすることができ、軸受のフリクション（回転抵抗）低下効果とシール性向上効果とがさらに優れる利点がある。   In addition, when the true spherical fine particles 30 are added to the grease G, not only the grease G but also the true spherical fine particles 30 enter the crack 41, and the smoothing of the surface is further promoted. Therefore, there is an advantage that the friction coefficient can be further reduced, and the effect of reducing the friction (rotation resistance) of the bearing and the effect of improving the sealing performance are further improved.

以上においては、外側芯金２２が「一方の部材」に、内側芯金２０が「他方の部材」に夫々相当するが、シール部材２３を直接に外輪１３に嵌合させる構造の場合には、その外輪１３が「一方の部材」に相当する。また、シールリップ２３ｂ，２３ｃを直接に内輪５に嵌合させる構造では、その内輪５が「他方の部材」に相当する。   In the above, the outer metal core 22 corresponds to “one member” and the inner metal core 20 corresponds to “the other member”, but in the case of a structure in which the seal member 23 is directly fitted to the outer ring 13, The outer ring 13 corresponds to “one member”. Further, in the structure in which the seal lips 23b and 23c are directly fitted to the inner ring 5, the inner ring 5 corresponds to “the other member”.

ホイールベアリングとその周辺構造を示す断面図Sectional view showing wheel bearing and surrounding structure ベアリングとシールリングの拡大断面図Enlarged sectional view of bearing and seal ring 内側シール部分の拡大断面図（実施例１）Enlarged sectional view of the inner seal part (Example 1) 内側芯金のシールリップとの接触部の状態を示す要部の拡大断面図An enlarged cross-sectional view of the main part showing the state of the contact portion with the seal lip of the inner metal core 内側シール部分の拡大断面図（実施例２）Enlarged sectional view of the inner seal part (Example 2) 内側シール部分の拡大断面図（実施例３）Expanded sectional view of the inner seal part (Example 3) 図６のＡ部を示す拡大断面図FIG. 6 is an enlarged sectional view showing part A of FIG. 従来のダイヤモンド状硬質炭素膜のコーティング状態を示す要部の断面図Sectional drawing of the principal part which shows the coating state of the conventional diamond-like hard carbon film

符号の説明Explanation of symbols

２０ 他方の部材
２２ 一方の部材
２３ シール部材
２３ａ〜２３ｃ シールリップ
３０ 真球状微粒子
４０ ダイヤモンド状硬質炭素膜による膜層
４１ 亀裂状部分
Ｇ 潤滑油
Ｓ 接触部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 Other member 22 One member 23 Seal member 23a-23c Seal lip 30 Spherical fine particle 40 Film layer by diamond-like hard carbon film 41 Crack-like part G Lubricating oil S Contact part

Claims (6)

相対回転する一対の部材間を、一方の部材に固定したシール部材のリング状シールリップと他方の部材の周面との接触によってシールさせてある軸受用シール構造であって、
前記シールリップと他方の前記部材の周面との接触部に作用する潤滑油を設けるとともに、その潤滑油には真球状微粒子が添加されている軸受用シール構造。 A bearing seal structure in which a pair of relatively rotating members is sealed by contact between a ring-shaped seal lip of a seal member fixed to one member and a peripheral surface of the other member,
A bearing seal structure in which lubricating oil acting on a contact portion between the seal lip and the peripheral surface of the other member is provided, and the spherical oil is added to the lubricating oil. 相対回転する一対の部材間を、一方の部材に固定したシール部材のリング状シールリップと他方の部材の周面との接触によってシールさせてある軸受用シール構造であって、
前記シール部材は、真球状微粒子が添加されたゴム材料から形成されている軸受用シール構造。 A bearing seal structure in which a pair of relatively rotating members is sealed by contact between a ring-shaped seal lip of a seal member fixed to one member and a peripheral surface of the other member,
The seal member is a bearing seal structure formed of a rubber material to which spherical fine particles are added. 請求項１において、
前記シール部材は、真球状微粒子が添加されたゴム材料から形成されている軸受用シール構造。 In claim 1,
The seal member is a bearing seal structure formed of a rubber material to which spherical fine particles are added. 相対回転する一対の部材間を、一方の部材に固定したシール部材のリング状シールリップと他方の部材の周面との接触によってシールさせてある軸受用シール構造であって、

前記シールリップにおける前記他方の部材との接触部には、ダイヤモンド状硬質炭素膜による膜層が形成されているとともに、前記膜層が形成された部位には微細な亀裂状部分が形成されている軸受用シール構造。 A bearing seal structure in which a pair of relatively rotating members is sealed by contact between a ring-shaped seal lip of a seal member fixed to one member and a peripheral surface of the other member,

A film layer made of a diamond-like hard carbon film is formed at the contact portion of the seal lip with the other member, and a fine crack-like part is formed at a portion where the film layer is formed. Seal structure for bearings. 請求項４において、
前記シールリップと他方の前記部材の周面との接触部に作用する潤滑油を設けるとともに、その潤滑油には真球状微粒子が添加されている軸受用シール構造。 In claim 4,
A bearing seal structure in which lubricating oil acting on a contact portion between the seal lip and the peripheral surface of the other member is provided, and the spherical oil is added to the lubricating oil. 請求項１〜５のいずれかにおいて、
前記他方の部材における前記シールリップとの接触部に、ダイヤモンド状硬質炭素膜による膜層が形成されている軸受用シール構造。 In any one of Claims 1-5,
A bearing seal structure in which a film layer of a diamond-like hard carbon film is formed at a contact portion of the other member with the seal lip.
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