JP2005121164A - Sealing device - Google Patents
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Abstract
【課題】 密封空間の内部と外部との間に圧力差が生じやすい環境下で使用されても、圧力差が生じにくく、優れた密封性を有するシール装置を提供する。
【解決手段】 自動車用ハブユニットの外輪1の内周面と内輪相当部材3の外周面との間に形成され転動体10,10が配置された空間14を、シール装置12及びシールリング13により密封した。シール装置12の芯金15には貫通孔30が設けられていて、貫通孔30の開口は含フッ素重合体組成物による被覆処理が施された延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルム31により塞がれている。
【選択図】 図2PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sealing device having an excellent hermeticity that hardly causes a pressure difference even when used in an environment where a pressure difference is likely to occur between the inside and the outside of a sealed space.
A space 14 formed between an inner peripheral surface of an outer ring 1 of an automobile hub unit and an outer peripheral surface of an inner ring equivalent member 3 in which rolling elements 10 and 10 are arranged is formed by a seal device 12 and a seal ring 13. Sealed. A through hole 30 is provided in the metal core 15 of the sealing device 12, and the opening of the through hole 30 is blocked by a stretched porous polytetrafluoroethylene film 31 that has been coated with a fluoropolymer composition. ing.
[Selection] Figure 2
Description
本発明はシール装置に関する。 The present invention relates to a sealing device.
転がり軸受等に使用されるゴムシール装置には、内圧の調整を目的として外径部側等に切り欠き状の空気穴を設けたものも存在するが、液体の内部への侵入を防止するため空気穴を有していないものが一般的になりつつある。
しかしながら、空気穴を有していないゴムシール装置は、一定の密封性を有するものの、急激な温度変化が生じる場合等のように、ゴムシール装置により密封される空間の内部と外部との間に圧力差が生じる環境で使用されると、瞬間的にゴムリップ部が変形したり、最悪の場合にはゴムリップ部が捲れ上がって、隙間が発生するおそれがあった。そうすると、水,塵埃等の異物が密封空間内部に徐々に侵入し、内部の部材(例えば転がり軸受)に悪影響を与え、最悪の場合には不具合を引き起こすおそれがあった。
そこで、本発明は、上記のような従来のシール装置が有する問題点を解決し、密封される空間の内部と外部との間に圧力差が生じることを防止し、密封空間内部への異物の侵入を抑制する密封性に優れたシール装置を提供することを課題とする。
However, a rubber seal device that does not have an air hole has a certain sealing property, but a pressure difference between the inside and the outside of the space sealed by the rubber seal device, such as when a sudden temperature change occurs. When used in an environment in which the rubber lip is generated, the rubber lip portion may be instantaneously deformed, or in the worst case, the rubber lip portion may be rolled up, resulting in a gap. In this case, foreign matters such as water and dust gradually enter the sealed space, adversely affecting the internal members (for example, rolling bearings), and in the worst case, there is a risk of causing problems.
Therefore, the present invention solves the problems of the conventional sealing device as described above, prevents a pressure difference between the inside of the sealed space and the outside, and prevents foreign matter from entering the sealed space. It is an object of the present invention to provide a sealing device with excellent sealing performance that suppresses intrusion.
前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る請求項1のシール装置は、二つの空間の間に配置され、一方の空間を他方の空間から遮断して密封するシール装置において、前記二つの空間を連通する貫通孔を設け、気体は通過し液体は通過しない性質を有する通気材で前記貫通孔を塞いだことを特徴とする。
また、本発明に係る請求項2のシール装置は、請求項1に記載のシール装置において、密封を行うゴム材料組成物製のシール部材と、前記シール部材に一体的に接合され前記シール部材を補強する補強部材と、を備え、この補強部材に設けられた前記貫通孔が多孔質な前記通気材で塞がれていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration. That is, the sealing device according to claim 1 of the present invention is a sealing device that is disposed between two spaces and seals one space from the other space, and has a through hole that communicates the two spaces. It is characterized in that the through hole is closed with a ventilation material having a property that gas passes but liquid does not pass.
A sealing device according to a second aspect of the present invention is the sealing device according to the first aspect, wherein a sealing member made of a rubber material composition for sealing and the sealing member integrally joined to the sealing member And a reinforcing member that reinforces, wherein the through-hole provided in the reinforcing member is closed with the porous ventilation material.
さらに、本発明に係る請求項3のシール装置は、請求項1又は請求項2に記載のシール装置において、前記通気材をポリテトラフルオロエチレン製のフィルムとしたことを特徴とする。
さらに、本発明に係る請求項4のシール装置は、請求項3に記載のシール装置において、前記ポリテトラフルオロエチレン製のフィルムは、延伸されたフィルムであるとともに、ポリテトラフルオロエチレンで構成された繊維状物の多数が集合又は連結することにより多孔質構造をなしており、前記繊維状物は、主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する含フッ素重合体1質量部と、ポリフルオロアルキル基を有する含フッ素重合体0.01質量部以上100質量部以下と、からなる含フッ素重合体組成物で被覆されていることを特徴とする。
Furthermore, a sealing device according to a third aspect of the present invention is the sealing device according to the first or second aspect, wherein the ventilation member is a polytetrafluoroethylene film.
Furthermore, the sealing device of claim 4 according to the present invention is the sealing device of claim 3, wherein the polytetrafluoroethylene film is a stretched film and is made of polytetrafluoroethylene. A large number of fibrous materials are aggregated or connected to form a porous structure. The fibrous material includes 1 part by mass of a fluorinated polymer having a fluorinated aliphatic ring structure in the main chain, and a polyfluoroalkyl group. It is covered with a fluorine-containing polymer composition comprising 0.01 to 100 parts by mass of a fluorine-containing polymer having
このような構成であれば、シール装置により密封される空間の内部と外部とが貫通孔により連通されているので、密封空間の内部と外部との間に圧力差が生じやすい環境下(例えば急激な温度変化が生じる場合)で使用されても、圧力差が生じにくい。よって、圧力差によりシール装置に変形が生じて隙間が発生するおそれがほとんどなく、優れた密封性が維持されるので、水,塵埃等の異物が密封空間内部に侵入したり、密封空間内部に封入された潤滑剤が外部に漏出したりすることが生じにくい。また、貫通孔は、気体は通過し液体は通過しない性質を有する通気材で塞がれているので、水,油等の液体や塵埃等の固形物が貫通孔を通じて密封空間内部に侵入することはない。 With such a configuration, the inside and the outside of the space sealed by the sealing device are communicated by the through-hole, so that the pressure difference between the inside and the outside of the sealed space is likely to occur (for example, suddenly Pressure difference is unlikely to occur even when used in a case where a large temperature change occurs. Therefore, there is almost no possibility that the sealing device is deformed due to the pressure difference and a gap is generated, and excellent sealing performance is maintained, so that foreign matters such as water and dust can enter the sealed space or enter the sealed space. It is difficult for the enclosed lubricant to leak out. In addition, since the through hole is closed with a ventilation material that has the property of allowing gas to pass but not liquid, liquids such as water and oil, and solids such as dust may enter the sealed space through the through hole. There is no.
本発明のシール装置は、密封空間の内部と外部との間に圧力差が生じやすい環境下で使用されても、圧力差が生じにくく、優れた密封性を有している。 Even when used in an environment in which a pressure difference tends to occur between the inside and the outside of the sealed space, the sealing device of the present invention hardly causes a pressure difference and has excellent sealing properties.
まず、本発明のシール装置に使用される通気材について説明する。通気材の種類は、気体は通過し液体は通過しない性質を有するものであれば、特に限定されるものではない。多孔質体が特に好ましいが、織布状のものや不織布状のものでもよい。また、その材質も特に限定されるものではなく、樹脂やセラミック等が好適である。
ここで、通気材として特に好ましく用いられる延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルムについて詳細に説明する。延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルムは、テトラフルオロエチレン(PTFE)のファインパウダーと成形助剤とを混合したペーストを成形し、得られた成形体から成形助剤を除去した後、高温,高速度で延伸し、さらに焼成することにより得られるものである。
First, the ventilation material used for the sealing device of the present invention will be described. The type of the ventilation material is not particularly limited as long as it has a property that gas passes and liquid does not pass. A porous body is particularly preferred, but it may be woven or non-woven. Moreover, the material is not particularly limited, and resin, ceramic, or the like is preferable.
Here, the stretched porous polytetrafluoroethylene film that is particularly preferably used as the ventilation material will be described in detail. The stretched porous polytetrafluoroethylene film is formed from a paste prepared by mixing fine powder of tetrafluoroethylene (PTFE) and a molding aid, and after removing the molding aid from the resulting molded article, the high temperature and high speed It is obtained by stretching at, and further firing.
一軸延伸の場合には、ノード(折畳み結晶)が延伸方向に対して直角に伸びる細い島状となっていて、このノード間を繋ぐようにすだれ状にフィブリル(折畳み結晶が延伸により解けて引き出された直鎖状の分子束)が延伸方向に配向している。これにより、フィブリル間又はフィブリルとノードとで画された空間が空孔を形成する微細な網目構造となっている。また、二軸延伸の場合には、フィブリルが放射状に広がり、フィブリルを繋ぐノードが島状に点在して、フィブリルとノードとで画された空間が多数存在するクモの巣状の微細な網目構造となっている。延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルムは、一軸延伸及び二軸延伸のいずれの方法により製造されたものでも、通気材として使用することができる。 In the case of uniaxial stretching, the nodes (folded crystals) are in the form of thin islands extending perpendicular to the stretching direction, and the fibrils (folded crystals are unwound and drawn out by stretching to connect the nodes). Linear molecular bundles) are oriented in the stretching direction. Thereby, the space defined between the fibrils or between the fibrils and the nodes has a fine network structure in which holes are formed. In the case of biaxial stretching, the fibrils spread radially, the nodes connecting the fibrils are scattered in islands, and there are a lot of spaces defined by the fibrils and the nodes. It has become. The stretched porous polytetrafluoroethylene film can be used as an air-permeable material even if it is produced by any method of uniaxial stretching and biaxial stretching.
延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルムが有する空孔の平均孔径は、延伸倍率により適宜設定できるが、0.1μm以上15μm以下が好ましい。空孔の平均孔径が15μmを超えると、通気性は優れるものの、防水性が低下するおそれがある。また、空孔の平均孔径が0.1μm未満であると、空孔が小さすぎて、フィルムのような薄い膜厚のものを精度良く製造することが難しくなる上、製造時の延伸が不十分となるために安定した繊維配向が得られず、品質が安定しない。このような不都合を生じにくくするためには、平均孔径は0.5μm以上2μm以下がより好ましい。 The average pore diameter of the pores of the stretched porous polytetrafluoroethylene film can be appropriately set depending on the stretch ratio, but is preferably 0.1 μm or more and 15 μm or less. If the average pore diameter of the pores exceeds 15 μm, the air permeability is excellent, but the waterproof property may be lowered. Also, if the average pore diameter is less than 0.1 μm, the pores are too small, making it difficult to accurately produce a thin film such as a film, and insufficient stretching during production. Therefore, stable fiber orientation cannot be obtained, and the quality is not stable. In order to make such inconvenience difficult to occur, the average pore diameter is more preferably 0.5 μm or more and 2 μm or less.
また、延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルムの空孔率は、延伸倍率に応じて10%以上90%以下の範囲内で適宜設定できるが、フィルムの強度,耐久性等を考慮すると、30%以上85%以下の範囲が好ましい。
延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルムは、前述したフィブリルとノード(両者は本発明の構成要件である繊維状物に相当する)が連結してなる微細な網目構造によって多孔質構造となっているが、このフィブリル及びノードの表面を、主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する含フッ素重合体1質量部と、ポリフルオロアルキル基を有する含フッ素重合体0.01質量部以上100質量部以下と、からなる含フッ素重合体組成物で被覆すると、延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルムの耐水性,撥油性,及び耐油性が向上するため好ましい。
Further, the porosity of the stretched porous polytetrafluoroethylene film can be appropriately set within a range of 10% or more and 90% or less depending on the stretch ratio, but considering the strength, durability, etc. of the film, it is 30% or more. A range of 85% or less is preferred.
The stretched porous polytetrafluoroethylene film has a porous structure due to a fine network structure in which the above-described fibrils and nodes (both correspond to fibrous materials which are constituent elements of the present invention) are connected. The surface of the fibrils and nodes is composed of 1 part by mass of a fluoropolymer having a fluorinated aliphatic ring structure in the main chain, and 0.01 part by mass or more and 100 parts by mass or less of a fluorinated polymer having a polyfluoroalkyl group. It is preferable to coat with a fluorine-containing polymer composition comprising, because the water resistance, oil repellency and oil resistance of the stretched porous polytetrafluoroethylene film are improved.
被覆材料として使用する含フッ素重合体組成物は、撥水撥油性に優れるポリフルオロアルキル基を有する含フッ素重合体と、造膜性に優れる含フッ素脂肪族環構造を有する含フッ素重合体とを混合したものであるので、形成された被膜は耐久性及び撥水撥油性が優れたものとなり、よって延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルムの耐久性及び撥水撥油性が向上する。 The fluorine-containing polymer composition used as a coating material comprises a fluorine-containing polymer having a polyfluoroalkyl group having excellent water and oil repellency and a fluorine-containing polymer having a fluorine-containing aliphatic ring structure having excellent film forming properties. Since they are mixed, the formed film has excellent durability and water / oil repellency, and thus the durability and water / oil repellency of the stretched porous polytetrafluoroethylene film are improved.
主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する含フッ素重合体としては、含フッ素脂肪族環構造を有するモノマーを重合して得られる重合体や、少なくとも2つの重合性二重結合を有する含フッ素モノマーを環化重合して得られる主鎖に環構造を有する重合体が好適である。含フッ素脂肪族環構造を有するモノマーを重合して得られる重合体の具体例としては、パーフルオロ(2,2−ジメチル−1,3−ジオキソール)等の含フッ素脂肪族環構造を有するモノマーの単独重合体や、該モノマーとテトラフルオロエチレン等のラジカル重合性モノマーとの共重合体などがあげられる。また、少なくとも2つの重合性二重結合を有する含フッ素モノマーを環化重合して得られる主鎖に環構造を有する重合体の具体例としては、パーフルオロ(アリルビニルエーテル),パーフルオロ(ブテニルビニルエーテル)等のモノマーの環化重合体や、該モノマーとテトラフルオロエチレン等のラジカル重合性モノマーとの共重合体などがあげられる。 Examples of the fluorine-containing polymer having a fluorine-containing aliphatic ring structure in the main chain include a polymer obtained by polymerizing a monomer having a fluorine-containing aliphatic ring structure, and a fluorine-containing monomer having at least two polymerizable double bonds. A polymer having a ring structure in the main chain obtained by cyclopolymerization of is preferred. Specific examples of the polymer obtained by polymerizing a monomer having a fluorine-containing aliphatic ring structure include monomers having a fluorine-containing aliphatic ring structure such as perfluoro (2,2-dimethyl-1,3-dioxole). Examples thereof include homopolymers and copolymers of the monomers and radical polymerizable monomers such as tetrafluoroethylene. Specific examples of the polymer having a cyclic structure in the main chain obtained by cyclopolymerizing a fluorine-containing monomer having at least two polymerizable double bonds include perfluoro (allyl vinyl ether), perfluoro (butenyl). Cyclized polymers of monomers such as vinyl ether) and copolymers of such monomers with radical polymerizable monomers such as tetrafluoroethylene.
含フッ素脂肪族環構造を有する含フッ素重合体は、主鎖に環構造を有する重合体が好適であるが、繰返し単位中に環構造を20モル%以上含有するものが、撥水撥油性及び機械的特性の面から好ましい。含フッ素脂肪族環構造を有する含フッ素重合体の分子量は、極限粘度で0.01dl/g以上3.0dl/g以下が好適である。極限粘度が0.01dl/g未満であると成膜性が劣り、3.0dl/g超過であると溶媒への溶解度が悪くなり、浸漬処理による被覆処理が困難になる。 The fluorine-containing polymer having a fluorine-containing aliphatic ring structure is preferably a polymer having a ring structure in the main chain, but those containing 20 mol% or more of the ring structure in the repeating unit are water and oil repellent and It is preferable from the viewpoint of mechanical properties. The molecular weight of the fluorine-containing polymer having a fluorine-containing aliphatic ring structure is preferably 0.01 dl / g or more and 3.0 dl / g or less in terms of intrinsic viscosity. When the intrinsic viscosity is less than 0.01 dl / g, the film formability is inferior, and when it is more than 3.0 dl / g, the solubility in the solvent is deteriorated, and the coating process by the dipping process becomes difficult.
また、ポリフルオロアルキル基を有する含フッ素重合体としては、ポリフルオロアルキル基を有するα, β−不飽和単量体をラジカル重合した単独重合体や、前記ポリフルオロアルキル基を有するα, β−不飽和単量体とラジカル重合性の不飽和単量体との共重合体が好適である。ポリフルオロアルキル基を有するα, β−不飽和単量体は、ポリフルオロアルキル基が直接又は2価の結合基を介して重合性の不飽和基と結合した構造を有する。ポリフルオロアルキル基としては、通常の場合は、直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基やアルケニル基等の炭化水素基中の水素原子がフッ素原子に置換されたものがあげられるが、エーテル基を有する構造であってもよい。ポリフルオロアルキル基の炭素数は、通常の場合は1〜20個であり、好ましくは4〜16個である。 Examples of the fluoropolymer having a polyfluoroalkyl group include a homopolymer obtained by radical polymerization of an α, β-unsaturated monomer having a polyfluoroalkyl group, and an α, β- having the polyfluoroalkyl group. A copolymer of an unsaturated monomer and a radically polymerizable unsaturated monomer is preferred. The α, β-unsaturated monomer having a polyfluoroalkyl group has a structure in which the polyfluoroalkyl group is bonded to a polymerizable unsaturated group directly or via a divalent linking group. Examples of the polyfluoroalkyl group usually include those in which a hydrogen atom in a hydrocarbon group such as a linear or branched alkyl group or alkenyl group is substituted with a fluorine atom. It may have a structure. In general, the polyfluoroalkyl group has 1 to 20 carbon atoms, preferably 4 to 16 carbon atoms.
ポリフルオロアルキル基を有するα, β−不飽和単量体としては、重合性が良好であることから、アクリレート系の単量体及びメタアクリレート系の単量体が好適である。また、前述のラジカル重合性の不飽和単量体としては、2−エチルヘキシルメタアクリレート,ステアリルメタアクリレート,シクロヘキシルメタアクリレート,メタアクリルアミド,フッ化ビニル,ブタジエン等があげられる。 As the α, β-unsaturated monomer having a polyfluoroalkyl group, an acrylate monomer and a methacrylate monomer are preferable because of good polymerizability. Examples of the radical polymerizable unsaturated monomer include 2-ethylhexyl methacrylate, stearyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, methacrylamide, vinyl fluoride, and butadiene.
ポリフルオロアルキル基を有するα, β−不飽和単量体と前述のラジカル重合性の不飽和単量体との共重合においては、前者の割合が60質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることがより好ましい。
また、ポリフルオロアルキル基を有する含フッ素重合体の数平均分子量は、1000以上1000000以下が好ましく、溶媒への溶解性等を考慮すると1000以上200000以下が特に好ましい。
In the copolymerization of the α, β-unsaturated monomer having a polyfluoroalkyl group and the aforementioned radical polymerizable unsaturated monomer, the former ratio is preferably 60% by mass or more, and 80% by mass. % Or more is more preferable.
Further, the number average molecular weight of the fluoropolymer having a polyfluoroalkyl group is preferably from 1,000 to 1,000,000, and particularly preferably from 1,000 to 200,000 in consideration of solubility in a solvent.
さらに、主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する含フッ素重合体とポリフルオロアルキル基を有する含フッ素重合体との割合は、通常の場合は、前者1質量部に対して後者を0.01質量部以上100質量部以下とすることが好ましい。後者が0.01質量部未満であると、撥油性が不十分となる不都合があり、100質量部超過であると造膜性が不十分で被膜の耐久性が低下するという不都合がある。このような不都合を生じにくくするためには、前者1質量部に対して後者を0.5質量部以上20質量部以下とすることがより好ましい。 Furthermore, the ratio of the fluorinated polymer having a fluorinated aliphatic ring structure in the main chain to the fluorinated polymer having a polyfluoroalkyl group is usually 0.01% by mass with respect to 1 part by mass of the former. It is preferable to set it as mass parts or more and 100 mass parts or less. If the latter is less than 0.01 parts by mass, there is a disadvantage that the oil repellency becomes insufficient, and if it exceeds 100 parts by mass, the film-forming property is insufficient and the durability of the coating is lowered. In order to make it difficult for such an inconvenience to occur, it is more preferable that the latter is 0.5 parts by mass or more and 20 parts by mass or less with respect to 1 part by mass of the former.
さらに、両者の混合物からなる含フッ素重合体組成物を、延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルムに被覆する際には、この含フッ素重合体組成物を溶解した溶液を、浸漬,噴霧等の方法により、延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルムに接触させるとよい。そうすれば、延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルムの通気性を損なうことなく被覆処理を行うことが可能である。溶液中の含フッ素重合体組成物の濃度は、通常の場合は0.01〜5質量%程度であり、溶媒の種類はパーフルオロヘキサン等のフッ素系溶媒が好ましい。なお、延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルムに溶液を接触させた後に、風乾又は50〜200℃程度の温度で熱処理することにより溶媒を除去してもよい。 Furthermore, when a stretched porous polytetrafluoroethylene film is coated with a fluoropolymer composition comprising a mixture of both, a solution in which the fluoropolymer composition is dissolved is immersed by a method such as immersion or spraying. It may be brought into contact with the stretched porous polytetrafluoroethylene film. If it does so, it is possible to perform a coating process without impairing the air permeability of the stretched porous polytetrafluoroethylene film. The concentration of the fluoropolymer composition in the solution is usually about 0.01 to 5% by mass, and the type of the solvent is preferably a fluorine-based solvent such as perfluorohexane. In addition, after making a solution contact an extending | stretching porous polytetrafluoroethylene film, you may remove a solvent by air-drying or heat-processing at the temperature of about 50-200 degreeC.
延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルムに対して撥油性を付与する被覆材料としては、前述の含フッ素重合体組成物以外に、下記の非晶性フッ素樹脂があげられる。すなわち、主鎖に含フッ素脂肪族エーテル環構造を有する重合体であり、具体的には、パーフルオロ(アリルビニルエーテル)やパーフルオロ(ブテニルビニルエーテル)等のアルケニルビニルエーテルからなるモノマーを環化重合したり、又は、これらのモノマーとテトラフルオロエチレン,クロロトリフルオロエチレン,パーフルオロ(メチルビニルエーテル)等のラジカル重合性モノマーとを共重合することによって得られるものである。この非晶性フッ素樹脂は、基材との接着性を向上させるために、カルボキシル基等の官能基を末端等に導入したものが好ましい。 Examples of the coating material that imparts oil repellency to the stretched porous polytetrafluoroethylene film include the following amorphous fluororesins in addition to the above-mentioned fluoropolymer composition. That is, it is a polymer having a fluorine-containing aliphatic ether ring structure in the main chain. Specifically, it is obtained by cyclopolymerizing a monomer composed of alkenyl vinyl ether such as perfluoro (allyl vinyl ether) or perfluoro (butenyl vinyl ether). Or obtained by copolymerizing these monomers with radically polymerizable monomers such as tetrafluoroethylene, chlorotrifluoroethylene, and perfluoro (methyl vinyl ether). This amorphous fluororesin preferably has a functional group such as a carboxyl group introduced at the end or the like in order to improve adhesion to the substrate.
この非晶性フッ素樹脂は、パーフルオロ(2−ブチルテトラヒドロフラン)等のパーフルオロ溶媒に溶解する性質を有しているので、延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルムに被覆処理を施す際には、パーフルオロ溶媒に非晶性フッ素樹脂を1〜10質量%程度の濃度で溶解させた溶液に、延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルムを浸漬し乾燥するとよい。 Since this amorphous fluororesin has the property of being dissolved in a perfluoro solvent such as perfluoro (2-butyltetrahydrofuran), it is necessary to apply a coating treatment to the stretched porous polytetrafluoroethylene film. The stretched porous polytetrafluoroethylene film may be dipped in a solution in which an amorphous fluororesin is dissolved in a fluoro solvent at a concentration of about 1 to 10% by mass and dried.
前述の含フッ素重合体組成物や非晶性フッ素樹脂の被膜の厚さは、溶液濃度に依存するので、所望の厚さが得られるように適宜濃度調整を行う。十分な撥油性を付与するためには、被膜の膜厚は0.01μm以上1μm以下が好ましい。膜厚が0.01μm未満の場合は、安定した厚さの被膜を成膜することが難しく、十分な撥油性を確保することが困難である。一方、膜厚が1μmを超えても、撥油性はそれ以上向上しないばかりか、均一な厚さの被膜を成膜することが困難である。さらに、延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルムの通気性を阻害するおそれもある。このような不都合を生じにくくするためには、被膜の膜厚は0.1μm以上0.5μm以下がより好ましい。
なお、被膜と基材との接着性(密着性) を向上させるために、100〜120℃程度で0.5〜2時間程度の熱処理を行ったり、基材にプライマー処理を行うとさらに好適である。
Since the thickness of the above-mentioned fluoropolymer composition or amorphous fluororesin coating depends on the solution concentration, the concentration is appropriately adjusted so as to obtain a desired thickness. In order to impart sufficient oil repellency, the film thickness is preferably 0.01 μm or more and 1 μm or less. When the film thickness is less than 0.01 μm, it is difficult to form a film having a stable thickness, and it is difficult to ensure sufficient oil repellency. On the other hand, even if the film thickness exceeds 1 μm, the oil repellency is not further improved, and it is difficult to form a film having a uniform thickness. Furthermore, there exists a possibility of inhibiting the air permeability of the stretched porous polytetrafluoroethylene film. In order to make it difficult to cause such inconvenience, the film thickness is more preferably 0.1 μm or more and 0.5 μm or less.
In order to improve the adhesion (adhesiveness) between the coating and the substrate, it is more preferable to perform a heat treatment at about 100 to 120 ° C. for about 0.5 to 2 hours, or to perform a primer treatment on the substrate. is there.
以下に、本発明に係るシール装置の実施の形態を詳細に説明する。
〔第一実施形態〕
本発明のシール装置を備える転がり軸受の一例である自動車用ハブユニットについて、図1,2を参照しながら説明する。
このハブユニットは、自動車の車輪を懸架装置に対し回転自在に支持するものである。静止側部材である外輪1は、その外周面に形成された取付部2によって懸架装置に支持固定され、自動車の使用時にも回転しない。このような外輪1の内径側には、回転側部材である内輪相当部材3が外輪1と同心に配されており、自動車の使用時に内輪相当部材3が回転するようになっている。この内輪相当部材3はハブ4と内輪5とで構成されており、ハブ4の外端部外周面には取付フランジ7が形成されていて、この取付フランジ7に車輪が固定されるようになっている。なお、第一実施形態においては、説明の便宜上、ハブユニットを車両に取り付けた状態において、車両の幅方向外側(図1,2においては左側)を向いた端部を「外端」と称し、車両の幅方向中央側(図1,2においては右側)を向いた端部を「内端」と称する。
Hereinafter, embodiments of the sealing device according to the present invention will be described in detail.
[First embodiment]
An automotive hub unit which is an example of a rolling bearing provided with the sealing device of the present invention will be described with reference to FIGS.
This hub unit supports the wheel of an automobile rotatably with respect to a suspension device. The outer ring 1 which is a stationary side member is supported and fixed to the suspension device by a mounting
また、外輪1の内周面には複列の外輪軌道8,8が形成され、ハブ4の中間部外周面及び内輪5の外周面には内輪軌道9,9が形成されている。そして、これら各外輪軌道8,8と内輪軌道9,9との間には、転動体10,10がそれぞれ複数個ずつ配置されていて、内輪相当部材3を回転自在としている。なお、各転動体10,10は、それぞれ保持器11,11により、転動自在に保持されている。また、図1の例では転動体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。
Further, double-row
さらに、外輪1の内端部内周面と内輪5の内端部外周面との間にシール装置12が取り付けられ、外輪1の外端部内周面とハブ4の中間部外周面との間にシールリング13が取り付けらている。そして、これらシール装置12及びシールリング13により、外輪1の内周面と内輪相当部材3の外周面との間に形成され各転動体10,10が配置された空間14の両端開口部が塞がれている。
Further, a sealing device 12 is attached between the inner peripheral surface of the inner end of the outer ring 1 and the outer peripheral surface of the inner end of the
空間14の外端開口部を塞ぐシールリング13は、それぞれが円環状に形成された芯金26及びシール部材27からなる。このうち芯金26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及び塑性加工を施すことにより、一体成形されている。また、シール部材27は、ゴムのようなエラストマー等の弾性材により構成されている。このようなシール部材27は、芯金26を成形型のキャビティ内にセットした状態でモールド成形することにより、芯金26に接合される。シール部材27は、シール部材27に設けた各シールリップ28a,28b,28cの先端縁を、それぞれハブ4の表面に直接摺接させることにより、空間14の外端開口部を密封している。
The
一方、空間14の内端開口部を塞ぐシール装置12は、図2に示すように、それぞれが円環状に形成された芯金15(本発明の構成要件である補強部材に相当する)及びシール部材16からなるシールリング17と、同じく円環状に形成されたスリンガ18と、を備えている。
このうちスリンガ18は、ステンレス鋼板等の優れた耐食性を有する金属板に、プレス加工等の打ち抜き加工及び塑性加工を施すことにより、一体成形されている。このようなスリンガ18は、内輪5の内端部外周面に外嵌固定自在な内径側円筒部21と、この内径側円筒部21の内端縁(図2における右端縁)から径方向外方に折れ曲がった外側円輪部22とを備えた断面L字形であり、全体が円環状となっている。
On the other hand, as shown in FIG. 2, the sealing device 12 that closes the inner end opening of the
Among these, the slinger 18 is integrally formed by performing punching processing such as press working and plastic working on a metal plate having excellent corrosion resistance such as a stainless steel plate. Such a slinger 18 has an inner diameter side
また、シールリング17を構成する芯金15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及び塑性加工を施すことにより、一体成形されている。なお、芯金15は、樹脂材料やセラミックスで構成されたものでもよい。このような芯金15は、外輪1の内端部内周面に内嵌固定自在な外径側円筒部19と、この外径側円筒部19の軸方向外端縁(図2における左端縁)から径方向内方に折れ曲がった内側円輪部20とを備えた断面略L字形であり、全体が円環状となっている。
Further, the core bar 15 constituting the seal ring 17 is integrally formed by performing a punching process such as a press process and a plastic process on a metal plate such as a low carbon steel plate. The cored bar 15 may be made of a resin material or ceramics. Such a metal core 15 includes an outer diameter side
さらに、図2に示すように、芯金15には例えば直径2mmの貫通孔30が設けられていて、貫通孔30の内端側の開口が、前述の含フッ素重合体組成物による被覆処理が施された延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルム31(ジャパンゴアテックス株式会社製の商品名ゴアテックスオレオベントフィルターパッチタイプ)により塞がれている。この延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルム31は、主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する含フッ素重合体1質量部と、ポリフルオロアルキル基を有する含フッ素重合体0.01質量部以上100質量部以下と、からなる含フッ素重合体組成物を被覆する被覆処理が施されたものである。なお、延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルム31で、貫通孔30の外端側の開口を塞いでもよいし、両側の開口を塞いでもよい。
Further, as shown in FIG. 2, the cored bar 15 is provided with a through
この延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルム31は、その外周部に環状に塗布された粘着剤32により芯金15に接着されており、粘着剤32が塗布されていない中心円部が貫通孔30の開口を覆うように配されている。なお、粘着剤32が塗布されていない中心円部の直径は2.5mm、延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルム31の厚さは0.25mm、延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルム31が有する空孔の平均孔径は3μmである。
The stretched porous polytetrafluoroethylene film 31 is adhered to the cored bar 15 by a pressure-
さらに、芯金15には予めフェノール系のゴム用加硫接着剤が焼き付けられており、未加硫のゴム(例えばニトリルゴム)と一緒に金型中で加硫接着することにより、ゴムからなるシール部材16と芯金15とが一体的に接合されている。この時、延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルム31の外周部がゴムで覆われるようにすれば、延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルム31の脱落が防止される。 Further, the core metal 15 is preliminarily baked with a phenol-based vulcanized adhesive for rubber, and is made of rubber by vulcanizing and bonding in a mold together with unvulcanized rubber (for example, nitrile rubber). The seal member 16 and the cored bar 15 are integrally joined. At this time, if the outer peripheral portion of the stretched porous polytetrafluoroethylene film 31 is covered with rubber, the stretched porous polytetrafluoroethylene film 31 is prevented from falling off.
シール部材16は、外側,中間,内側の3本のシールリップ23,24,25を備え、芯金15にその基端部が固定されている。そして、空間14の内外方向に関して、最も外側に位置する外側シールリップ23の先端縁を、スリンガ18の外側円輪部22の内側面に摺接させ、中間シールリップ24及び内側シールリップ25の先端縁を、スリンガ18の内径側円筒部21の外周面に摺接させることにより、空間14内からのグリースの漏洩を防止するとともに、外部から空間14内に、水,泥水,油,塵挨等の異物が侵入することを防止している。
The seal member 16 includes three seal lips 23, 24, and 25 on the outer side, the middle side, and the inner side, and the base end portion is fixed to the core metal 15. Then, with respect to the inner and outer directions of the
自動車の使用時には、自動車用ハブユニットが回転して発熱が生じ、シール装置12及びシールリング13で密封された空間14と自動車用ハブユニットの外部空間との間に圧力差が生じやすいが、空間14と自動車用ハブユニットの外部空間とは貫通孔30により連通されていて、しかも延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルム31は通気性を有しているので、発熱が生じても圧力差は生じにくい。
When the automobile is used, the automobile hub unit rotates to generate heat, and a pressure difference is likely to occur between the
よって、圧力差によりシール装置12に変形が生じて隙間が発生するおそれがほとんどなく、優れた密封性が維持されるので、水,塵埃等の異物が空間14に侵入したり、空間14に封入された潤滑剤が外部空間に漏出したりすることが生じにくい。また、延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルム31は、通気性は有しているものの液体は通過しない性質を有しているので、水,油等の液体や塵埃等の固形物が貫通孔30を通じて空間14に侵入することはない。したがって、自動車用ハブユニットは、耐久性等の各種性能が優れている。
Therefore, there is almost no possibility that the sealing device 12 is deformed due to the pressure difference and a gap is generated, and excellent sealing performance is maintained, so that foreign matters such as water and dust enter the
〔第二実施形態〕
本発明のシール装置を備える転がり軸受が組み込まれたウォータポンプについて、図3と図3のA部を拡大して示した図4とを参照しながら説明する。なお、第二実施形態におけるシール装置の構成及び作用・効果のうち、前述の第一実施形態と同様の部分については、その説明を省略し、異なる部分のみ説明する。
図3のウォータポンプ101は、自動車用エンジンの冷却水を循環するためのものである。なお、図3は、このウォータポンプ101と、冷却水の放熱を行なうラジエータに送風するための冷却ファン102とを、単一の回転軸103により回転駆動する駆動機構を示している。
[Second Embodiment]
A water pump incorporating a rolling bearing provided with the sealing device of the present invention will be described with reference to FIG. 3 and FIG. 4 showing an enlarged view of part A of FIG. In addition, about the part similar to the above-mentioned 1st embodiment among the structure of the sealing apparatus in 2nd embodiment, an effect | action and an effect, the description is abbreviate | omitted and only a different part is demonstrated.
The
ウォータポンプ101の回転軸103は、軸受ユニット104により回転自在に支持されている。すなわち、回転軸103は、ウォータポンプ101のハウジング105に支持された軸受ユニット104によって、その中間部を回転自在に支持されている。また、回転軸103の端部のうちハウジング105内に位置する端部(図3における右端部)には、インペラ106が取り付けられ、同じくハウジング105外に位置する端部(図3における左端部)には、従動プーリ107が取り付けられている。そして、この従動プーリ107と、図示しないクランクシャフトの端部に固定された駆動プーリとの間に無端ベルト108を掛け渡して、エンジンの運転時に回転軸103が回転駆動されるようになっている。
The
また、従動プーリ107を回転軸103の端部に固定するための内側ハブ109に、転がり軸受110及び流体継手111を介して冷却ファン102が支持されている。一方、回転軸103の一部でインペラ106と軸受ユニット104との間の部分と、ハウジング105との間には、ハウジング105内を流通する冷却水が軸受ユニット104側に入り込むことを防止するメカニカルシール112が設けられており、さらに、メカニカルシール112を越えて軸受ユニット104側に侵入した冷却水が軸受ユニット104内に侵入することを防止すべく、軸受ユニット104のインペラ側(図3,4における右側)開口部に、図4に示すようなシール装置113が設けられている。
The cooling
このシール装置113は、それぞれが円環状に形成された芯金115(本発明の構成要件である補強部材に相当する)とシール部材116とからなるシールリング117と、同じく円環状に形成されたスリンガ118と、を備えている。
このうちのスリンガ118は、前述の第一実施形態で説明したスリンガ18と同様に、ステンレス鋼板やステンレス鋼板に耐食メッキを施したもの、又は冷間圧延鋼板に耐食メッキを施したもの等、水,油,泥水等による腐食に対して優れた耐食性を有する金属板により構成されている。このようなスリンガ118は、回転側部材である回転軸103の外周面に外嵌固定自在な内径側円筒部121と、この内径側円筒部121のインペラ側端縁(図4における右端縁)から直径方向外方に折れ曲がった外側円輪部122と、この外側円輪部122の外端縁から軸方向反インペラ側(図4における左方)にほぼ直角に折れ曲がった第二の内径側円筒部126とを備えた断面略U字形であり、全体が円環状となっている。
The
Among these, the
また、シールリング117を構成する芯金115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及び塑性加工を施すことにより、円環状に形成されている。なお、芯金115は、樹脂材料やセラミックスで構成されたものでもよい。この芯金115には、第一実施形態の場合と同様に貫通孔130が設けられていて、貫通孔130のインペラ側の開口が、第一実施形態の場合と同様に粘着剤132で接着された延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルム131により塞がれている。さらに、芯金115には、第一実施形態の場合と同様に、予めフェノール系のゴム用加硫接着剤が焼き付けられており、未加硫のゴム(例えばニトリルゴム)と一緒に金型中で加硫接着することにより、ゴムからなるシール部材116と芯金115とが一体的に接合されている。この時、延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルム131の外周部がゴムで覆われるようにすれば、延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルム131の脱落が防止される。
Further, the
このようなシール部材116は、軸受ユニット104を構成する静止側部材である外輪119の端部内周面に全周にわたって設けられた係止溝119aに、その外周縁を全周にわたって隙間なく係止されている。そして、シール部材116は、2本の外側シールリップ123,124及び1本の内側シールリップ125を備えており、3本のシールリップ123,124,125のうちの第二の外側シールリップ124及び内側シールリップ125を、スリンガ118の内径側円筒部121及び回転軸103の外周面に摺接させるとともに、第一の外側シールリップ123を第二の内径側円筒部126の外周面に摺接させている。
Such a
〔第三実施形態〕
本発明のシール装置を備える転がり軸受が組み込まれたエアコンディショナ用電磁クラッチについて、図5,6を参照しながら説明する。なお、第三実施形態におけるシール装置の構成及び作用・効果のうち、前述した第一実施形態と同様の部分については、その説明を省略し、異なる部分のみ説明する。
[Third embodiment]
An electromagnetic clutch for an air conditioner in which a rolling bearing having the sealing device of the present invention is incorporated will be described with reference to FIGS. In addition, about the part similar to 1st embodiment mentioned above among the structure of the sealing apparatus in 3rd embodiment, an effect | action and an effect, the description is abbreviate | omitted and only a different part is demonstrated.
図5のエアコンディショナ用電磁クラッチは、エアコンディショナ用コンプレッサ201に装着され、図示しないエンジンの動力をコンプレッサ201の駆動軸202に伝達するようになっている。すなわち、コンプレッサ201の駆動軸202を覆うようにコンプレッサ201のハウジングから突出する円筒部203には、複列アンギャラ玉軸受210を介して電磁クラッチプーリ205が回転可能に支持されており、エンジンの動力がクランクプーリ及びベルト(共に図示せず)を介して電磁クラッチプーリ205に伝達されるようになっている。そして、電磁クラッチプーリ205の端部に配された摩擦板206を電磁コイル207の電磁力で電磁クラッチプーリ205に吸着させることにより、伝達されたエンジンの動力はコンプレッサ201に伝達され、該コンプレッサ201が駆動されるようになっている。
The air conditioner electromagnetic clutch shown in FIG. 5 is attached to the
このようなエアコンディショナ用電磁クラッチに組み込まれた複列アンギャラ玉軸受210には、軸受内部空間を密封するシール装置212が装着されている。図6は、複列アンギャラ玉軸受210の片列のみを拡大して示した拡大断面図である。このシール装置212の構成は、転がり軸受に一般的に使用される接触形のゴムシール装置とほぼ同様であり、補強部材である芯金215とゴム材料組成物からなるシール部材216とで構成されているが、前述の第一及び第二実施形態の場合と同様に、芯金215には貫通孔230が設けられ、その開口が延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルム231で塞がれている。
The double row angular
よって、エアコンディショナ用電磁クラッチの使用により発熱が生じて、複列アンギャラ玉軸受210の軸受内部空間と外部との間に圧力差が生じやすい状況になっても、圧力差は生じにくく、優れた密封性が維持される。
なお、前述の各実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は前述の各実施形態に限定されるものではない。例えば、第一〜第三実施形態においては、貫通孔の開口を通気材で覆うことにより貫通孔を塞いだが、貫通孔内の一部又は全体に通気材を充填することにより貫通孔を塞いでもよい。また、第一〜第三実施形態においては、通気材はフィルム状であったが、シート状等の他の形状でもよい。
Therefore, even when heat generation occurs due to the use of the electromagnetic clutch for the air conditioner and a pressure difference is likely to occur between the bearing inner space of the double row angular
The above-described embodiments are merely examples of the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiments. For example, in the first to third embodiments, the through hole is closed by covering the opening of the through hole with a ventilation material, but even if the through hole is blocked by filling the ventilation material partially or entirely in the through hole. Good. Moreover, in 1st-3rd embodiment, although the ventilation material was a film form, other shapes, such as a sheet form, may be sufficient.
〔密封性試験について〕
図6に示す複列アンギュラ玉軸受(内径35mm,外径45mm,幅20mm)を用い、電磁クラッチでの使用環境を想定して静止注水試験を行った。すなわち、100℃で1時間軸受を加熱した後に、20℃の水を注水量500ml/minで5分間シール部に吹き付けて軸受を急冷するという、軸受内部空間が負圧になるよりも厳しい条件で試験を行った。そして、軸受内部への水の侵入量を、試験後の軸受の質量増加量により測定し、この質量増加量によりシール装置の密封性を評価した。なお、シール装置のシールリップ(シール部材)は、アクリルゴムで構成した。
[For sealing test]
Using a double-row angular contact ball bearing (inner diameter: 35 mm, outer diameter: 45 mm, width: 20 mm) shown in FIG. 6, a static water injection test was conducted assuming the use environment in an electromagnetic clutch. That is, after the bearing is heated at 100 ° C. for 1 hour, 20 ° C. water is sprayed onto the seal portion for 5 minutes at a water injection amount of 500 ml / min to quench the bearing under severer conditions than the bearing internal space becomes negative pressure. A test was conducted. Then, the amount of water penetrating into the bearing was measured based on the increase in mass of the bearing after the test, and the sealing performance of the sealing device was evaluated based on the increase in mass. The seal lip (seal member) of the seal device was made of acrylic rubber.
図6に示す複列アンギュラ玉軸受は、シール装置に貫通孔が設けてあり、この貫通孔が延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルムで塞がれているので、貫通孔を空気が通過することができる(水は通過しない)。よって、前述の試験において急冷されても、圧力が調整されて軸受内部空間が負圧とならないため、シールリップの瞬間的な捲れ上がりが生じることはなく、軸受内部空間への水の侵入は全く起こらなかった。 The double row angular contact ball bearing shown in FIG. 6 has a through-hole provided in the sealing device, and this through-hole is closed with a stretched porous polytetrafluoroethylene film, so that air can pass through the through-hole. Yes (no water passes). Therefore, even if it is cooled rapidly in the above test, the pressure is adjusted and the bearing internal space does not become negative pressure, so there is no instantaneous swell of the seal lip, and no water enters the bearing internal space. Did not happen.
これに対して、一般的なシール装置(すなわち貫通孔を有していないシール装置)が装着されていることを除いては、図6に示す複列アンギュラ玉軸受と全く同じ構成の複列アンギュラ玉軸受を用いて前述と同様の静止注水試験を行ったところ、急冷された時点で軸受内部空間が負圧となり、シールリップの瞬間的な捲れ上がりが生じて、軸受内部空間へ水が僅かに(20mg)侵入した。 On the other hand, the double row angular contact ball bearing of the same configuration as the double row angular contact ball bearing shown in FIG. 6 except that a general seal device (that is, a seal device having no through hole) is mounted. When a static water injection test similar to that described above was performed using a ball bearing, the inner space of the bearing became negative pressure when it was rapidly cooled, and the seal lip swelled momentarily, causing a slight amount of water into the inner space of the bearing. (20 mg) entered.
本発明のシール装置は、転がり軸受用シール装置やオイルシールとして好適であり、特に、車両ホイール用転がり軸受や電磁クラッチ用転がり軸受等に使用可能である。 The sealing device of the present invention is suitable as a rolling bearing sealing device or an oil seal, and can be used particularly for a rolling bearing for a vehicle wheel, a rolling bearing for an electromagnetic clutch, or the like.
12,113,212 シール装置
14 空間
15,115,215 芯金
16,116,216 シール部材
30,130,230 貫通孔
31,131,231 延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルム
12, 113, 212
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