車輪支持用転がり軸受ユニット
【課題】水分が内部に浸入した場合であっても錆の発生を抑制でき、かつ、耐焼付き性にも優れ、長期間の使用に耐え得る車輪支持用転がり軸受ユニットを提供する。
【解決手段】使用状態で懸架装置に支持固定される静止側軌道輪（外輪２０）と、使用状態で車輪を支持固定する回転側軌道輪（ハブ７ｂ）と、静止側軌道輪と回転側軌道輪との互いに対向する周面に存在する静止側転走面と回転側転走面との間に設けられた複数個の転動体（玉１４）とを備え、各転走面と各転動体とが転がり接触する面１０ａ、１０ｂ、２１、２２をグリースにより潤滑する車輪支持用転がり軸受ユニットであって、静止側軌道輪、回転側軌道輪、および転動体が、それぞれ金属製部材であり、該部材の少なくとも１つの部材が、該部材の少なくとも上記転がり接触する面に、クロロゲン酸、キナ酸、没食子酸などの植物由来の多価アルコール化合物にて被膜処理を施された部材である。
【解決手段】使用状態で懸架装置に支持固定される静止側軌道輪（外輪２０）と、使用状態で車輪を支持固定する回転側軌道輪（ハブ７ｂ）と、静止側軌道輪と回転側軌道輪との互いに対向する周面に存在する静止側転走面と回転側転走面との間に設けられた複数個の転動体（玉１４）とを備え、各転走面と各転動体とが転がり接触する面１０ａ、１０ｂ、２１、２２をグリースにより潤滑する車輪支持用転がり軸受ユニットであって、静止側軌道輪、回転側軌道輪、および転動体が、それぞれ金属製部材であり、該部材の少なくとも１つの部材が、該部材の少なくとも上記転がり接触する面に、クロロゲン酸、キナ酸、没食子酸などの植物由来の多価アルコール化合物にて被膜処理を施された部材である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の懸架装置に対して車輪を回転自在に支持するための車輪支持用転がり軸受ユニットに関し、特に発錆が生じにくい車輪支持用転がり軸受ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の車輪支持用転がり軸受ユニット（ハブベアリングともいう）については、内輪を静止側軌道輪とし、ハブを回転側軌道輪とする構成の第１例および外輪を静止側軌道輪とし、ハブを回転側軌道輪とする構成の第２例が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
まず、車輪支持用転がり軸受ユニットの従来構造の第１例について図５により説明する。図５は、車輪支持用転がり軸受ユニットの従来構造の第１例を示す断面図である。車輪を構成するホイール１は、図５に示すような車輪支持用転がり軸受ユニット２により、懸架装置を構成する車軸３の端部に回転自在に支持されている。すなわち、この車軸３の端部に固定したアクスル４に、車輪支持用転がり軸受ユニット２を構成する、静止側軌道輪である内輪５を外嵌し、ナット６により固定している。一方、車輪支持用転がり軸受ユニット２を構成する回転側軌道輪であるハブ７にホイール１を、複数本のスタッド８とナット９とにより結合固定している。ハブ７の内周面には、それぞれが回転側転走面である複列の外輪転走面１０ａ、１０ｂを、外周面には取付フランジ１１を、それぞれ形成している。ホイール１は、制動装置を構成するためのドラム１２とともに、取付フランジ１１の片側面（図示の例では外側面）に、各スタッド８とナット９とにより、結合固定している。なお、本明細書においては、軸方向に関して「外」とは、車両への組み付け状態で幅方向外側をいい、「内」とは、幅方向中央側をいう。
【０００４】
各外輪転走面１０ａ、１０ｂと、各内輪５の外周面に形成したそれぞれが静止側転走面である各内輪転走面１３ａ、１３ｂとの間には、それぞれが転動体である玉１４を複数個ずつ、それぞれ保持器１５により保持した状態で転動自在に設けている。構成各部材をこの様に組み合わせることにより、背面組み合わせである複列アンギュラ型の玉軸受を構成し、各内輪５の周囲にハブ７を、回転自在に、かつ、ラジアル荷重およびスラスト荷重を支承自在に支持している。なお、ハブ７の両端部内周面と、各内輪５の端部外周面との間には、それぞれシールリング１６ａ、１６ｂを設けて、各玉１４を設けた空間と内部空間１７とを遮断している。さらに、ハブ７の外端開口部は、キャップ１８により塞がれている。
【０００５】
車輪支持用転がり軸受ユニット２の使用時には、図５に示すように、内輪５を外嵌固定したアクスル４を車軸３に固定するとともに、ハブ７の取付フランジ１１に、タイヤ（図示せず）を組み合わせたホイール１およびドラム１２を固定する。また、このうちのドラム１２と、車軸３の端部に固定のバッキングプレート１９に支持した、ホイルシリンダとシューとを組み合わせて（図示せず）、制動用のドラムブレーキを構成する。制動時には、ドラム１２の内径側に設けた一対のシューをこのドラム１２の内周面に押し付ける。なお、内部空間１７内にはグリースを封入して、外輪転走面１０ａ、１０ｂと、内輪転走面１３ａ、１３ｂと、各玉１４の転動面との間の転がり接触部の潤滑を行なうようにしている。
【０００６】
次に、車輪支持用転がり軸受ユニットの従来構造の第２例について図６により説明する。図６は、車輪支持用転がり軸受ユニットの従来構造の第２例を示す断面図である。図６に示した車輪支持用転がり軸受ユニット２ａの場合には、静止側軌道輪である外輪２０の内径側に、回転側軌道輪であるハブ７ａを、それぞれが転動体である複数の玉１４により、回転自在に支持している。このために、外輪２０の内周面にそれぞれが静止側転走面である複列の外輪転走面１０ａ、１０ｂを、ハブ７ａの外周面にそれぞれが回転側転走面である第一、第二の内輪転走面２１、２２を、それぞれ設けている。このハブ７ａは、ハブ本体２３と内輪２４とを組み合わせてなる。このうち、ハブ本体２３の外周面の外端部に車輪を支持するための取付けフランジ１１ａを、同じく中間部に第一の内輪転走面２１を、同じく中間部内端寄り部分にこの第一の内輪転走面２１を形成した部分よりも小径である小径段部２５を、それぞれ設けている。そして、この小径段部２５に、外周面に断面円弧状である第二の内輪転走面２２を設けた内輪２４を外嵌している。さらに、ハブ本体２３の内端部を径方向外方に塑性変形させてなるかしめ部２６により内輪２４の内端面を抑え付けて、この内輪２４をハブ本体２３に対し固定している。
【０００７】
また、外輪２０の両端部内周面と、ハブ本体２３の中間部外周面および内輪２４の内端部外周面との間には、それぞれシールリング１６ｃ、１６ｄを設けて、外輪２０の内周面とハブ７ａの外周面との間で、各玉１４を設けた内部空間１７ａと、外部空間とを遮断している。この内部空間１７ａ内にはグリースを封入して、外輪転走面１０ａ、１０ｂと、内輪転走面２１、２２と、各玉１４の転動面との間の転がり接触部の潤滑を行なうようにしている。
【０００８】
グリース封入転がり軸受を車輪支持用軸受として使用する場合には、高速、高荷重という過酷な使用条件のため、潤滑グリースの潤滑油膜が破断しやすくなる。潤滑油膜が破断すると金属接触が起こり、発熱、摩擦摩耗が増大する不具合が発生する。そのため、高速、高荷重下での潤滑性および耐荷重性を向上させ、潤滑油膜破断による金属接触を防止する必要があり、極圧剤含有グリースを使用して、その不具合を軽減している。この転がり軸受け部の潤滑においては、潤滑グリースの潤滑膜が破断を防止するため、極圧剤（ＥＰ剤）含有グリースを使用して、その潤滑油膜の破断を軽減している。例えば、有機ビスマス化合物を含んでなる転がり軸受用の潤滑剤組成物が提案されている（特許文献２参照）。また、摩耗低減を目的としたモリブデンジチオカーバメートおよびポリサルファイドを含有してなるグリース組成物が提案されている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−２２１２４３号公報
【特許文献２】特開平８−４１４７８号公報
【特許文献３】特開平１０−３２４８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、車輪支持用転がり軸受ユニットは、基本的に屋外で使用されるものであり、晴天での走行のみならず、雨天、悪路、海岸での走行など使用環境が非常に悪い条件でも使用される。軸受ユニット内への雨等の侵入はシールにより抑えられてはいるものの完全なものではない。したがって、長期間の使用において、軸受ユニット内に雨等の水分が浸入する懸念が否定できない。水分が浸入した場合には、車輪支持用転がり軸受ユニット内部において錆が発生し、継続使用が困難になる可能性がある。
【００１１】
また、車輪支持用転がり軸受ユニットは、高速、高荷重下で使用されるため、従来の極圧剤含有グリースによる対策のみでは、焼付きにより使用が困難となる場合がある。特に、水分が浸入した場合には、油膜が途切れやすく、油膜が途切れると金属接触が起こるため、上記焼付きの危険性が高まる。また、極圧剤に含まれるモリブデン化合物などは、ＰＲＴＲの規制物質であり、環境保護の観点からも使用量低減が望まれている。
【００１２】
本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、水分が内部に浸入した場合であっても錆の発生を抑制でき、かつ、耐焼付き性にも優れ、長期間の使用に耐え得る車輪支持用転がり軸受ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、使用状態で懸架装置に支持固定される静止側軌道輪と、使用状態で車輪を支持固定する回転側軌道輪と、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との互いに対向する周面に存在する静止側転走面と回転側転走面との間に設けられた複数個の転動体とを備え、上記各転走面と上記各転動体とが転がり接触する面をグリースにより潤滑する車輪支持用転がり軸受ユニットであって、上記静止側軌道輪、上記回転側軌道輪、および上記転動体が、それぞれ金属製部材であり、上記金属製部材の少なくとも１つの部材が、該部材の少なくとも上記転がり接触する面に、植物由来の多価アルコール化合物にて被膜処理を施された部材であることを特徴とする。
【００１４】
上記被膜処理を施された部材が、該部材の少なくとも上記転がり接触する面に酸化鉄被膜を有することを特徴とする。また、上記酸化鉄被膜は、膜厚が０．０５μｍ〜２μｍであることを特徴とする。
【００１５】
上記グリースが、上記植物由来の多価アルコール化合物を含み、上記被膜処理が、該グリースを介して施された処理であることを特徴とする。
【００１６】
上記被膜処理が、水および／または有機溶媒に上記植物由来の多価アルコール化合物を分散または溶解させた処理液中に、被膜処理を施す上記金属製部材を浸漬する処理であることを特徴とする。
【００１７】
上記植物由来の多価アルコール化合物が、クロロゲン酸またはその誘導体であることを特徴とする。また、上記植物由来の多価アルコール化合物が、キナ酸またはその誘導体であることを特徴とする。また、上記植物由来の多価アルコール化合物が、没食子酸またはその誘導体であることを特徴とする。
【００１８】
上記植物由来の多価アルコール化合物が、コーヒー酸またはその誘導体であることを特徴とする。また、上記植物由来の多価アルコール化合物は、エラグ酸またはその誘導体であることを特徴とする。
【００１９】
上記植物由来の多価アルコール化合物が、クルクミンまたはその誘導体であることを特徴とする。また、上記植物由来の多価アルコール化合物が、ケルセチンまたはその誘導体であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、金属製部材である静止側軌道輪、回転側軌道輪、および転動体の少なくとも１つの部材において、該部材の少なくとも転がり接触する面に、植物由来の多価アルコール化合物にて被膜処理を施されているので、水分が浸入した場合であっても軸受ユニット内部の錆発生を抑制できる。また、多価アルコール化合物にて被膜処理が施され、酸化鉄被膜が形成されているので、耐焼付き性が向上し、長時間の使用が可能となる。さらに、表面処理に植物由来の多価アルコール化合物を用いるので、環境負荷の低い車輪支持用転がり軸受ユニットとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの構造の第１例を示す断面図である。
【図２】本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの構造の第２例を示す断面図である。
【図３】本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの構造の第３例を示す断面図である。
【図４】本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの構造の第４例を示す断面図である。
【図５】車輪支持用転がり軸受ユニットの従来構造の第１例を示す断面図である。
【図６】車輪支持用転がり軸受ユニットの従来構造の第２例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
車輪支持用転がり軸受ユニットについて、植物由来の多価アルコール化合物にて構成部材表面を処理したものを用いて、防錆性試験を行なったところ錆発生を抑制できることがわかった。これは、上記植物由来の多価アルコール化合物の作用により、金属製（機械構造用炭素鋼や軸受鋼）の部材表面に酸化鉄被膜が形成されて該表面が不活性化し、防錆効果をもつようになったものである。本発明はこのような知見に基づくものである。
【００２３】
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの構造の４例について、以下に説明する。本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットとして好適な構造の第１例を、図１に示す。第１例では、静止側軌道輪である外輪２０の内径側に、回転側軌道輪であるハブ７ｂを、それぞれが転動体である複数の玉１４により、回転自在に支持している。第１例は、従動輪（ＦＲおよびＲＲ車の前輪、ＦＦ車の後輪）を支持するための構造であり、前述の図６に示した構造に改良を加えて、ハブ７ｂの回転トルクをより低減できる構造としたものである。この目的のために第１例の場合には、外輪２０の内端開口部をキャップ１８ａにより塞ぐとともに、この外輪２０の外端部内周面とハブ本体２３の中間部外周面との間をシールリング１６ｃにより塞いでいる。なお、キャップ１８ａを設けたので、前述の図６に示した外輪２０の内端部内周面と内輪２４の外周面との間のシールリング１６ｄは、省略することができる。各玉１４を設置した内部空間１７ｂ内への、雨水等の異物侵入は、シールリング１６ｃとキャップ１８ａとにより防止している。その他の部分の構造は、図６に示した従来構造と同様である。本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットを、従動輪に適用する場合、外輪の内端部内周面と内輪の外周面との間のシールリングを省略しているので、ハブの回転トルクを従来構造品より低減することができる。
【００２４】
次に、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットとして好適な構造の第２例を、図２に示す。第２例も従動輪（ＦＲおよびＲＲ車の前輪、ＦＦ車の後輪）を支持するための構造である。第２例の場合には、ハブ７ｃを構成するハブ本体２３ａの内端部に雄ねじ部２７を設け、この雄ねじ部２７に螺着したナット２８により、ハブ本体２３ａの小径段部２５に外嵌した内輪２４の内端面を抑え付けている。これに合わせて、外輪２０の内端開口部に被着したキャップ１８ｂの形状を膨らませ、雄ねじ部２７およびナット２８の干渉を防止している。その他の構成は上述した第１例の場合と同様である。
【００２５】
次に、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットとして好適な構造の第３例を、図３に示す。第３例は、駆動輪（ＦＲおよびＲＲ車の後輪、ＦＦ車の前輪、４ＷＤ車の全輪）を支持するための構造である。第３例の場合には、静止側軌道輪である外輪２０の内径側に回転自在に支持した、回転側軌道輪であるハブ７ｄを構成するハブ本体２３ｂの中心部にスプライン孔２９を形成している。車両への組み付け状態でこのスプライン孔２９には、等速ジョイントに付属のスプライン軸（図示省略）を挿入する。また、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットを、駆動輪に適用する場合、回転側軌道輪であるハブを有するハブ本体の中心部にスプライン孔を形成しているので、このスプライン孔に等速ジョイントに付属のスプライン軸を接続することにより、等速ジョイントの回転トルクをハブに確実に伝えることができる。また、ハブ本体２３ｂの内端部に形成した小径段部２５に外嵌した内輪２４の内端面を、このハブ本体２３ｂの内端部を径方向外方に塑性変形させてなるかしめ部２６により抑え付けて、内輪２４をハブ本体２３ｂに対し固定し、ハブ７ｄを構成している。そして、外輪２０の両端部内周面と、ハブ本体２３ｂの中間部外周面および内輪２４の内端部外周面との間に、それぞれシールリング１６ｃ、１６ｄを設けて、外輪２０の内周面とハブ７ｂの外周面との間で各玉１４を設けた内部空間１７ｂと、外部空間とを遮断している。その他の構成は上述した第１例および第２例の場合と同様である。
【００２６】
次に、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットとして好適な構造の第４例を、図４に示す。第４例も、駆動輪（ＦＲおよびＲＲ車の後輪、ＦＦ車の前輪、４ＷＤ車の全輪）を支持するための構造である。第４例の場合には、ハブ本体２３ｃの内端部に設けた小径段部２５に外嵌してこのハブ本体２３ｃとともにハブ７ｅを構成する内輪２４の内端面を、このハブ本体２３ｃ内端面よりも内方に突出させている。車両への組み付け状態で内輪２４の内端面には、図示しない等速ジョイントの外端面が突き当り、この内輪２４が小径段部２５から抜け落ちることを防止する。その他の構成は上述した第３例の場合と同様である。
【００２７】
これらの第１例〜第４例において、内部空間１７ｂ内にグリースを封入して、外輪転走面１０ａ、１０ｂと、内輪転走面２１、２２と、各玉１４の転動面との間の転がり接触部の潤滑を行なうようにしている。
【００２８】
これらの第１例〜第４例において、静止側軌道輪である外輪２０、回転側軌道輪であるハブ７ｂ〜７ｅ（ハブ本体含む）および内輪２４、転動体である玉１４が、金属製部材であり、これら部材の少なくとも１つの部材において、少なくとも転がり接触する面に、後述の植物由来の多価アルコール化合物にて被膜処理が施されている。該処理を施し、酸化鉄被膜を形成した箇所において発錆を抑制することができる。転がり接触する面は、前述のように、外輪転走面１０ａ、１０ｂと、内輪転走面２１、２２と、各玉１４の転動面であるので、これらの面などに上記被膜処理が施される。また、錆および焼付きの抑制のため、保持器１５の表面にも上記被膜処理を施すことが好ましい。さらに、軸受ユニット内部全体の錆発生を抑制するため、内部空間１７ｂに係る全体面に上記被膜処理を施すことが最も好ましい。
【００２９】
上記酸化鉄被膜は、膜厚が０．０５μｍ〜２μｍであることが好ましい。膜厚が０．０５μｍ未満であると、短時間で膜が剥れるなどにより、発錆を長期間にわたり抑制することができない。膜厚が２μｍをこえると、被膜形成の処理時間が長くなりすぎる。
【００３０】
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットに用いる、静止側軌道輪、回転側軌道輪、転動体、保持器などの部材は周知の軸受用金属材料からなる。本発明においては、少なくともいずれかの金属製部材が、植物由来の多価アルコール化合物による被膜処理が可能な金属材料から構成される必要がある。具体例として、軌道輪用材料としては、軸受鋼（高炭素クロム軸受鋼ＪＩＳ Ｇ ４８０５）、肌焼鋼（ＪＩＳ Ｇ４１０４等）、高速度鋼（ＡＭＳ ６４９０）、ステンレス鋼（ＪＩＳ Ｇ４３０３）、高周波焼入鋼（ＪＩＳ Ｇ４０５１等）、機械構造用炭素鋼（Ｓ５３Ｃ等）などが挙げられる。また、保持器材料としては、打ち抜き保持器用冷間圧延鋼板(ＪＩＳ Ｇ ３１４１等)、もみ抜き保持器用炭素鋼(ＪＩＳ Ｇ４０５１)、もみ抜き保持器用高力黄銅鋳物(ＪＩＳ Ｈ ５１０２等)などが挙げられる。また、他の軸受合金を採用することもできる。これらの中で、静止側軌道輪（外輪）、回転側軌道輪（ハブ）の材料としては、鍛造性が良く安価なＳ５３Ｃなどの機械構造用炭素鋼を用いることが好ましい。該炭素鋼は一般に高周波熱処理を施すことで、軸受部の転がり疲労強度を確保した上で用いられる。
【００３１】
シール部材は、金属製またはゴム成形体単独でよく、あるいはゴム成形体と金属板、プラスチック板、セラミック板等との複合体であってもよい。耐久性、固着の容易さからゴム成形体と金属板との複合体が好ましい。
【００３２】
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットにおいて、金属製部材の表面に施される被膜処理は、植物由来の多価アルコール化合物の作用により該面に酸化鉄被膜が形成される処理であればよく、被膜処理方法は特に限定されない。被膜処理方法として、例えば、植物由来の多価アルコール化合物を水および／または有機溶媒に分散または溶解させた処理液中に、被膜形成対象となる金属製部材を浸漬し、部材表面に酸化鉄被膜を形成させる方法を採用できる。この方法では、被膜形成を速めるため加温しながら行なうことが好ましい。
【００３３】
また、植物由来の多価アルコール化合物を、水や有機溶媒に分散または溶解させた処理液を、被膜形成対象となる金属製部材の表面などに塗布することによって該面に酸化鉄被膜を形成することもできる。
【００３４】
さらに、上記被膜処理は、グリースを介して施された処理であってもよい。すなわち、車輪支持用転がり軸受ユニットの内部空間に封入するグリースに、植物由来の多価アルコール化合物を配合して、軸受ユニット回転時における該グリース中の該化合物と金属製部材との反応により酸化鉄被膜を形成することもできる。
【００３５】
本発明において使用できる多価アルコール化合物は、後述する植物由来のものである。これらの化合物を用いた被膜処理を各部材に施すことで、上記酸化鉄被膜の形成による軸受ユニット内部の錆発生の抑制に加え、耐焼付き性の向上が図れ、さらに環境負荷の低い車輪支持用転がり軸受ユニットとなる。
【００３６】
本発明において使用できる植物由来の多価アルコール化合物としては、例えば、没食子酸、エラグ酸、クロロゲン酸、コーヒー酸、キナ酸、クルクミン、ケルセチン、ピロガロール、テアフラビン、アントシアニン、ルチン、リグナン、カテキンなどが挙げられる。また、植物由来のセサミン、イソフラボン、クマリンなどから得られる多価アルコール化合物も使用できる。以上のような多価アルコール化合物は、単独で用いても２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
【００３７】
これらの中で、被膜処理の際に、金属製部材表面に酸化鉄被膜を形成しやすいことから、没食子酸またはその誘導体、エラグ酸またはその誘導体、クロロゲン酸またはその誘導体、コーヒー酸またはその誘導体、キナ酸またはその誘導体、クルクミンまたはその誘導体、ケルセチンまたはその誘導体を用いることが好ましい。また、後述の実施例に示すように、被膜処理後の軸受ユニットの防錆性に優れることから、クロロゲン酸、キナ酸、没食子酸が特に好ましく、次いでコーヒー酸、エラグ酸が好ましい。
【００３８】
本発明に用いる没食子酸は、フシノキ、茶の葉などに含まれる多価アルコール化合物であり、下記式（１）に示す構造を有する。また、本発明に用いるエラグ酸は、レッドラズベリーなどに含まれる多価アルコール化合物であり、下記式（２）に示す構造を有する。
【化１】
【化２】
【００３９】
本発明に用いる没食子酸の誘導体としては、没食子酸メチル、没食子酸エチル、没食子酸プロピル、没食子酸ブチル、没食子酸ペンチル、没食子酸ヘキシル、没食子酸ヘプチル、没食子酸オクチル等の没食子酸エステルや没食子酸ビスマス等の没食子酸塩が挙げられる。また、エラグ酸についても、同様の誘導体を用いることができる。
【００４０】
本発明に用いるクロロゲン酸は、コーヒー豆などに含まれる多価アルコール化合物であり、下記式（３）に示す構造を有する。
【化３】
【００４１】
本発明に用いるコーヒー酸およびキナ酸は、クロロゲン酸の加水分解で得られる多価アルコール化合物であり、コーヒー酸は下記式（４）に、キナ酸は下記式（５）にそれぞれ示す構造を有する。
【化４】
【化５】
【００４２】
本発明に用いるクルクミンは、ウコンなどに含まれる多価アルコール化合物であり、下記式（６）に示す構造を有する。
【化６】
【００４３】
本発明に用いるケルセチンは、柑橘類などに含まれる多価アルコール化合物であり、下記式（７）に示す構造を有する。
【化７】
【実施例】
【００４４】
以下に示す各実施例に用いた多価アルコール化合物は、全て東京化成社製試薬を用いた。
【００４５】
実施例１〜実施例７
表１に示した多価アルコール化合物を水溶液または有機溶媒に溶解させ、０．５ｗｔ％に調製し処理液とした。室温（２５℃）で、該処理液中に車輪支持用転がり軸受ユニット（材質：Ｓ５３Ｃ、ＳＵＪ２）を浸漬したまま４時間処理液を撹拌させ、軸受ユニットの金属製部材の内部空間表面を含め表面全体に酸化鉄被膜（膜厚：０．０８μｍ）を形成させた。得られた軸受ユニットについて以下に示す湿潤試験を行ない錆発生までに要した時間を測定した。結果を表１に併記する。
【００４６】
＜湿潤試験＞
表面処理を施した軸受ユニットを温度４９℃、相対湿度９５％以上の湿潤状態に保持し、軸受ユニットにおける軌道面（内・外輪転走面）に錆が発生するまでの時間（時間、ｈ）を調査した。
【００４７】
比較例１
実施例１と同様の車輪支持用転がり軸受ユニットに表面処理を施さずに湿潤試験を行ない、錆発生までに要した時間を測定した。結果を表１に併記する。
【００４８】
【表１】
【００４９】
表１に示すように、実施例１〜７は、湿潤試験において錆発生までの時間が全て５００時間以上の優れた防錆性を示した。これは、特定の多価アルコール化合物により形成された酸化鉄被膜による錆発生が抑制できたことによると考えられる。特に、クロロゲン酸、キナ酸、没食子酸を用いた場合では、２０００時間以上の非常に優れた防錆性を示した。一方、比較例１では、実施例１〜７と比較して錆発生までの時間が大幅に短い結果となった。
【００５０】
参考実施例１〜参考実施例７
表２に示した多価アルコール化合物を水溶液または有機溶媒に溶解させ、０．５ｗｔ％に調製し処理液とした。室温（２５℃）で、該処理液中に６２０４軸受（軸受寸法：内径２０ｍｍ、外径４７ｍｍ、幅１４ｍｍ、材質：ＳＵＪ２）を浸漬したまま４時間回転させ、転がり軸受の金属製部材の表面全体に酸化鉄被膜を形成させた。この軸受に、グリース（協同油脂製マルテンプＳＲＬ）を０．７ｇ封入し、転がり軸受試験片を得た。得られた転がり軸受試験片について以下に示す高温耐久性試験を行ない軸受寿命時間を測定した。結果を表２に併記する。
【００５１】
＜高温耐久性試験＞
転がり軸受試験片の軸受外輪外径部温度１５０℃、ラジアル荷重６７Ｎ、アキシアル荷重６７Ｎの下で１００００ｒｐｍの回転数で回転させ、焼き付きに至るまでの時間（時間、ｈ）を軸受寿命時間として測定した。
【００５２】
参考比較例１
金属製部材に表面処理を施さずに６２０４軸受（軸受寸法：内径２０ｍｍ、外径４７ｍｍ、幅１４ｍｍ）にグリース（協同油脂社製マルテンプＳＲＬ）を０．７ｇ封入し、転がり軸受試験片を得た。得られた転がり軸受試験片について上記の高温耐久性試験を行ない軸受寿命時間を測定した。結果を表２に併記する。
【００５３】
【表２】
【００５４】
表２に示すように、参考実施例１〜７は、高温耐久性試験において寿命が全て１２０時間以上の優れた高温耐久性を示した。これは、特定の多価アルコール化合物により形成された酸化鉄被膜がグリースの酸化劣化を抑制でき、焼き付きを防止できたことによると考えられる。一方、比較例１では、参考実施例１〜７と比較して寿命が短かい結果となった。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、水分が内部に浸入した場合であっても錆の発生を抑制でき、かつ、耐焼付き性にも優れ、長期間の使用に耐え得るので、雨水等の浸入のある環境下で長期間使用される車輪支持用転がり軸受ユニットとして好適に利用できる。
【符号の説明】
【００５６】
１ ホイール
２ 車輪支持用転がり軸受ユニット
３ 車軸
４ アクスル
５ 内輪
６ ナット
７ ハブ
８ スタッド
９ ナット
１０ 外輪転走面
１１ 取付フランジ
１２ ドラム
１３ 内輪転走面
１４ 玉
１５ 保持器
１６ シールリング
１７ 内部空間
１８ キャップ
１９ バッキングプレート
２０ 外輪
２１ 内輪転走面
２２ 内輪転走面
２３ ハブ本体
２４ 内輪
２５ 小径段部
２６ かしめ部
２７ 雄ねじ部
２８ ナット
２９ スプライン孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の懸架装置に対して車輪を回転自在に支持するための車輪支持用転がり軸受ユニットに関し、特に発錆が生じにくい車輪支持用転がり軸受ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の車輪支持用転がり軸受ユニット（ハブベアリングともいう）については、内輪を静止側軌道輪とし、ハブを回転側軌道輪とする構成の第１例および外輪を静止側軌道輪とし、ハブを回転側軌道輪とする構成の第２例が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
まず、車輪支持用転がり軸受ユニットの従来構造の第１例について図５により説明する。図５は、車輪支持用転がり軸受ユニットの従来構造の第１例を示す断面図である。車輪を構成するホイール１は、図５に示すような車輪支持用転がり軸受ユニット２により、懸架装置を構成する車軸３の端部に回転自在に支持されている。すなわち、この車軸３の端部に固定したアクスル４に、車輪支持用転がり軸受ユニット２を構成する、静止側軌道輪である内輪５を外嵌し、ナット６により固定している。一方、車輪支持用転がり軸受ユニット２を構成する回転側軌道輪であるハブ７にホイール１を、複数本のスタッド８とナット９とにより結合固定している。ハブ７の内周面には、それぞれが回転側転走面である複列の外輪転走面１０ａ、１０ｂを、外周面には取付フランジ１１を、それぞれ形成している。ホイール１は、制動装置を構成するためのドラム１２とともに、取付フランジ１１の片側面（図示の例では外側面）に、各スタッド８とナット９とにより、結合固定している。なお、本明細書においては、軸方向に関して「外」とは、車両への組み付け状態で幅方向外側をいい、「内」とは、幅方向中央側をいう。
【０００４】
各外輪転走面１０ａ、１０ｂと、各内輪５の外周面に形成したそれぞれが静止側転走面である各内輪転走面１３ａ、１３ｂとの間には、それぞれが転動体である玉１４を複数個ずつ、それぞれ保持器１５により保持した状態で転動自在に設けている。構成各部材をこの様に組み合わせることにより、背面組み合わせである複列アンギュラ型の玉軸受を構成し、各内輪５の周囲にハブ７を、回転自在に、かつ、ラジアル荷重およびスラスト荷重を支承自在に支持している。なお、ハブ７の両端部内周面と、各内輪５の端部外周面との間には、それぞれシールリング１６ａ、１６ｂを設けて、各玉１４を設けた空間と内部空間１７とを遮断している。さらに、ハブ７の外端開口部は、キャップ１８により塞がれている。
【０００５】
車輪支持用転がり軸受ユニット２の使用時には、図５に示すように、内輪５を外嵌固定したアクスル４を車軸３に固定するとともに、ハブ７の取付フランジ１１に、タイヤ（図示せず）を組み合わせたホイール１およびドラム１２を固定する。また、このうちのドラム１２と、車軸３の端部に固定のバッキングプレート１９に支持した、ホイルシリンダとシューとを組み合わせて（図示せず）、制動用のドラムブレーキを構成する。制動時には、ドラム１２の内径側に設けた一対のシューをこのドラム１２の内周面に押し付ける。なお、内部空間１７内にはグリースを封入して、外輪転走面１０ａ、１０ｂと、内輪転走面１３ａ、１３ｂと、各玉１４の転動面との間の転がり接触部の潤滑を行なうようにしている。
【０００６】
次に、車輪支持用転がり軸受ユニットの従来構造の第２例について図６により説明する。図６は、車輪支持用転がり軸受ユニットの従来構造の第２例を示す断面図である。図６に示した車輪支持用転がり軸受ユニット２ａの場合には、静止側軌道輪である外輪２０の内径側に、回転側軌道輪であるハブ７ａを、それぞれが転動体である複数の玉１４により、回転自在に支持している。このために、外輪２０の内周面にそれぞれが静止側転走面である複列の外輪転走面１０ａ、１０ｂを、ハブ７ａの外周面にそれぞれが回転側転走面である第一、第二の内輪転走面２１、２２を、それぞれ設けている。このハブ７ａは、ハブ本体２３と内輪２４とを組み合わせてなる。このうち、ハブ本体２３の外周面の外端部に車輪を支持するための取付けフランジ１１ａを、同じく中間部に第一の内輪転走面２１を、同じく中間部内端寄り部分にこの第一の内輪転走面２１を形成した部分よりも小径である小径段部２５を、それぞれ設けている。そして、この小径段部２５に、外周面に断面円弧状である第二の内輪転走面２２を設けた内輪２４を外嵌している。さらに、ハブ本体２３の内端部を径方向外方に塑性変形させてなるかしめ部２６により内輪２４の内端面を抑え付けて、この内輪２４をハブ本体２３に対し固定している。
【０００７】
また、外輪２０の両端部内周面と、ハブ本体２３の中間部外周面および内輪２４の内端部外周面との間には、それぞれシールリング１６ｃ、１６ｄを設けて、外輪２０の内周面とハブ７ａの外周面との間で、各玉１４を設けた内部空間１７ａと、外部空間とを遮断している。この内部空間１７ａ内にはグリースを封入して、外輪転走面１０ａ、１０ｂと、内輪転走面２１、２２と、各玉１４の転動面との間の転がり接触部の潤滑を行なうようにしている。
【０００８】
グリース封入転がり軸受を車輪支持用軸受として使用する場合には、高速、高荷重という過酷な使用条件のため、潤滑グリースの潤滑油膜が破断しやすくなる。潤滑油膜が破断すると金属接触が起こり、発熱、摩擦摩耗が増大する不具合が発生する。そのため、高速、高荷重下での潤滑性および耐荷重性を向上させ、潤滑油膜破断による金属接触を防止する必要があり、極圧剤含有グリースを使用して、その不具合を軽減している。この転がり軸受け部の潤滑においては、潤滑グリースの潤滑膜が破断を防止するため、極圧剤（ＥＰ剤）含有グリースを使用して、その潤滑油膜の破断を軽減している。例えば、有機ビスマス化合物を含んでなる転がり軸受用の潤滑剤組成物が提案されている（特許文献２参照）。また、摩耗低減を目的としたモリブデンジチオカーバメートおよびポリサルファイドを含有してなるグリース組成物が提案されている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−２２１２４３号公報
【特許文献２】特開平８−４１４７８号公報
【特許文献３】特開平１０−３２４８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、車輪支持用転がり軸受ユニットは、基本的に屋外で使用されるものであり、晴天での走行のみならず、雨天、悪路、海岸での走行など使用環境が非常に悪い条件でも使用される。軸受ユニット内への雨等の侵入はシールにより抑えられてはいるものの完全なものではない。したがって、長期間の使用において、軸受ユニット内に雨等の水分が浸入する懸念が否定できない。水分が浸入した場合には、車輪支持用転がり軸受ユニット内部において錆が発生し、継続使用が困難になる可能性がある。
【００１１】
また、車輪支持用転がり軸受ユニットは、高速、高荷重下で使用されるため、従来の極圧剤含有グリースによる対策のみでは、焼付きにより使用が困難となる場合がある。特に、水分が浸入した場合には、油膜が途切れやすく、油膜が途切れると金属接触が起こるため、上記焼付きの危険性が高まる。また、極圧剤に含まれるモリブデン化合物などは、ＰＲＴＲの規制物質であり、環境保護の観点からも使用量低減が望まれている。
【００１２】
本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、水分が内部に浸入した場合であっても錆の発生を抑制でき、かつ、耐焼付き性にも優れ、長期間の使用に耐え得る車輪支持用転がり軸受ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、使用状態で懸架装置に支持固定される静止側軌道輪と、使用状態で車輪を支持固定する回転側軌道輪と、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との互いに対向する周面に存在する静止側転走面と回転側転走面との間に設けられた複数個の転動体とを備え、上記各転走面と上記各転動体とが転がり接触する面をグリースにより潤滑する車輪支持用転がり軸受ユニットであって、上記静止側軌道輪、上記回転側軌道輪、および上記転動体が、それぞれ金属製部材であり、上記金属製部材の少なくとも１つの部材が、該部材の少なくとも上記転がり接触する面に、植物由来の多価アルコール化合物にて被膜処理を施された部材であることを特徴とする。
【００１４】
上記被膜処理を施された部材が、該部材の少なくとも上記転がり接触する面に酸化鉄被膜を有することを特徴とする。また、上記酸化鉄被膜は、膜厚が０．０５μｍ〜２μｍであることを特徴とする。
【００１５】
上記グリースが、上記植物由来の多価アルコール化合物を含み、上記被膜処理が、該グリースを介して施された処理であることを特徴とする。
【００１６】
上記被膜処理が、水および／または有機溶媒に上記植物由来の多価アルコール化合物を分散または溶解させた処理液中に、被膜処理を施す上記金属製部材を浸漬する処理であることを特徴とする。
【００１７】
上記植物由来の多価アルコール化合物が、クロロゲン酸またはその誘導体であることを特徴とする。また、上記植物由来の多価アルコール化合物が、キナ酸またはその誘導体であることを特徴とする。また、上記植物由来の多価アルコール化合物が、没食子酸またはその誘導体であることを特徴とする。
【００１８】
上記植物由来の多価アルコール化合物が、コーヒー酸またはその誘導体であることを特徴とする。また、上記植物由来の多価アルコール化合物は、エラグ酸またはその誘導体であることを特徴とする。
【００１９】
上記植物由来の多価アルコール化合物が、クルクミンまたはその誘導体であることを特徴とする。また、上記植物由来の多価アルコール化合物が、ケルセチンまたはその誘導体であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、金属製部材である静止側軌道輪、回転側軌道輪、および転動体の少なくとも１つの部材において、該部材の少なくとも転がり接触する面に、植物由来の多価アルコール化合物にて被膜処理を施されているので、水分が浸入した場合であっても軸受ユニット内部の錆発生を抑制できる。また、多価アルコール化合物にて被膜処理が施され、酸化鉄被膜が形成されているので、耐焼付き性が向上し、長時間の使用が可能となる。さらに、表面処理に植物由来の多価アルコール化合物を用いるので、環境負荷の低い車輪支持用転がり軸受ユニットとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの構造の第１例を示す断面図である。
【図２】本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの構造の第２例を示す断面図である。
【図３】本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの構造の第３例を示す断面図である。
【図４】本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの構造の第４例を示す断面図である。
【図５】車輪支持用転がり軸受ユニットの従来構造の第１例を示す断面図である。
【図６】車輪支持用転がり軸受ユニットの従来構造の第２例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
車輪支持用転がり軸受ユニットについて、植物由来の多価アルコール化合物にて構成部材表面を処理したものを用いて、防錆性試験を行なったところ錆発生を抑制できることがわかった。これは、上記植物由来の多価アルコール化合物の作用により、金属製（機械構造用炭素鋼や軸受鋼）の部材表面に酸化鉄被膜が形成されて該表面が不活性化し、防錆効果をもつようになったものである。本発明はこのような知見に基づくものである。
【００２３】
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの構造の４例について、以下に説明する。本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットとして好適な構造の第１例を、図１に示す。第１例では、静止側軌道輪である外輪２０の内径側に、回転側軌道輪であるハブ７ｂを、それぞれが転動体である複数の玉１４により、回転自在に支持している。第１例は、従動輪（ＦＲおよびＲＲ車の前輪、ＦＦ車の後輪）を支持するための構造であり、前述の図６に示した構造に改良を加えて、ハブ７ｂの回転トルクをより低減できる構造としたものである。この目的のために第１例の場合には、外輪２０の内端開口部をキャップ１８ａにより塞ぐとともに、この外輪２０の外端部内周面とハブ本体２３の中間部外周面との間をシールリング１６ｃにより塞いでいる。なお、キャップ１８ａを設けたので、前述の図６に示した外輪２０の内端部内周面と内輪２４の外周面との間のシールリング１６ｄは、省略することができる。各玉１４を設置した内部空間１７ｂ内への、雨水等の異物侵入は、シールリング１６ｃとキャップ１８ａとにより防止している。その他の部分の構造は、図６に示した従来構造と同様である。本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットを、従動輪に適用する場合、外輪の内端部内周面と内輪の外周面との間のシールリングを省略しているので、ハブの回転トルクを従来構造品より低減することができる。
【００２４】
次に、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットとして好適な構造の第２例を、図２に示す。第２例も従動輪（ＦＲおよびＲＲ車の前輪、ＦＦ車の後輪）を支持するための構造である。第２例の場合には、ハブ７ｃを構成するハブ本体２３ａの内端部に雄ねじ部２７を設け、この雄ねじ部２７に螺着したナット２８により、ハブ本体２３ａの小径段部２５に外嵌した内輪２４の内端面を抑え付けている。これに合わせて、外輪２０の内端開口部に被着したキャップ１８ｂの形状を膨らませ、雄ねじ部２７およびナット２８の干渉を防止している。その他の構成は上述した第１例の場合と同様である。
【００２５】
次に、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットとして好適な構造の第３例を、図３に示す。第３例は、駆動輪（ＦＲおよびＲＲ車の後輪、ＦＦ車の前輪、４ＷＤ車の全輪）を支持するための構造である。第３例の場合には、静止側軌道輪である外輪２０の内径側に回転自在に支持した、回転側軌道輪であるハブ７ｄを構成するハブ本体２３ｂの中心部にスプライン孔２９を形成している。車両への組み付け状態でこのスプライン孔２９には、等速ジョイントに付属のスプライン軸（図示省略）を挿入する。また、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットを、駆動輪に適用する場合、回転側軌道輪であるハブを有するハブ本体の中心部にスプライン孔を形成しているので、このスプライン孔に等速ジョイントに付属のスプライン軸を接続することにより、等速ジョイントの回転トルクをハブに確実に伝えることができる。また、ハブ本体２３ｂの内端部に形成した小径段部２５に外嵌した内輪２４の内端面を、このハブ本体２３ｂの内端部を径方向外方に塑性変形させてなるかしめ部２６により抑え付けて、内輪２４をハブ本体２３ｂに対し固定し、ハブ７ｄを構成している。そして、外輪２０の両端部内周面と、ハブ本体２３ｂの中間部外周面および内輪２４の内端部外周面との間に、それぞれシールリング１６ｃ、１６ｄを設けて、外輪２０の内周面とハブ７ｂの外周面との間で各玉１４を設けた内部空間１７ｂと、外部空間とを遮断している。その他の構成は上述した第１例および第２例の場合と同様である。
【００２６】
次に、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットとして好適な構造の第４例を、図４に示す。第４例も、駆動輪（ＦＲおよびＲＲ車の後輪、ＦＦ車の前輪、４ＷＤ車の全輪）を支持するための構造である。第４例の場合には、ハブ本体２３ｃの内端部に設けた小径段部２５に外嵌してこのハブ本体２３ｃとともにハブ７ｅを構成する内輪２４の内端面を、このハブ本体２３ｃ内端面よりも内方に突出させている。車両への組み付け状態で内輪２４の内端面には、図示しない等速ジョイントの外端面が突き当り、この内輪２４が小径段部２５から抜け落ちることを防止する。その他の構成は上述した第３例の場合と同様である。
【００２７】
これらの第１例〜第４例において、内部空間１７ｂ内にグリースを封入して、外輪転走面１０ａ、１０ｂと、内輪転走面２１、２２と、各玉１４の転動面との間の転がり接触部の潤滑を行なうようにしている。
【００２８】
これらの第１例〜第４例において、静止側軌道輪である外輪２０、回転側軌道輪であるハブ７ｂ〜７ｅ（ハブ本体含む）および内輪２４、転動体である玉１４が、金属製部材であり、これら部材の少なくとも１つの部材において、少なくとも転がり接触する面に、後述の植物由来の多価アルコール化合物にて被膜処理が施されている。該処理を施し、酸化鉄被膜を形成した箇所において発錆を抑制することができる。転がり接触する面は、前述のように、外輪転走面１０ａ、１０ｂと、内輪転走面２１、２２と、各玉１４の転動面であるので、これらの面などに上記被膜処理が施される。また、錆および焼付きの抑制のため、保持器１５の表面にも上記被膜処理を施すことが好ましい。さらに、軸受ユニット内部全体の錆発生を抑制するため、内部空間１７ｂに係る全体面に上記被膜処理を施すことが最も好ましい。
【００２９】
上記酸化鉄被膜は、膜厚が０．０５μｍ〜２μｍであることが好ましい。膜厚が０．０５μｍ未満であると、短時間で膜が剥れるなどにより、発錆を長期間にわたり抑制することができない。膜厚が２μｍをこえると、被膜形成の処理時間が長くなりすぎる。
【００３０】
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットに用いる、静止側軌道輪、回転側軌道輪、転動体、保持器などの部材は周知の軸受用金属材料からなる。本発明においては、少なくともいずれかの金属製部材が、植物由来の多価アルコール化合物による被膜処理が可能な金属材料から構成される必要がある。具体例として、軌道輪用材料としては、軸受鋼（高炭素クロム軸受鋼ＪＩＳ Ｇ ４８０５）、肌焼鋼（ＪＩＳ Ｇ４１０４等）、高速度鋼（ＡＭＳ ６４９０）、ステンレス鋼（ＪＩＳ Ｇ４３０３）、高周波焼入鋼（ＪＩＳ Ｇ４０５１等）、機械構造用炭素鋼（Ｓ５３Ｃ等）などが挙げられる。また、保持器材料としては、打ち抜き保持器用冷間圧延鋼板(ＪＩＳ Ｇ ３１４１等)、もみ抜き保持器用炭素鋼(ＪＩＳ Ｇ４０５１)、もみ抜き保持器用高力黄銅鋳物(ＪＩＳ Ｈ ５１０２等)などが挙げられる。また、他の軸受合金を採用することもできる。これらの中で、静止側軌道輪（外輪）、回転側軌道輪（ハブ）の材料としては、鍛造性が良く安価なＳ５３Ｃなどの機械構造用炭素鋼を用いることが好ましい。該炭素鋼は一般に高周波熱処理を施すことで、軸受部の転がり疲労強度を確保した上で用いられる。
【００３１】
シール部材は、金属製またはゴム成形体単独でよく、あるいはゴム成形体と金属板、プラスチック板、セラミック板等との複合体であってもよい。耐久性、固着の容易さからゴム成形体と金属板との複合体が好ましい。
【００３２】
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットにおいて、金属製部材の表面に施される被膜処理は、植物由来の多価アルコール化合物の作用により該面に酸化鉄被膜が形成される処理であればよく、被膜処理方法は特に限定されない。被膜処理方法として、例えば、植物由来の多価アルコール化合物を水および／または有機溶媒に分散または溶解させた処理液中に、被膜形成対象となる金属製部材を浸漬し、部材表面に酸化鉄被膜を形成させる方法を採用できる。この方法では、被膜形成を速めるため加温しながら行なうことが好ましい。
【００３３】
また、植物由来の多価アルコール化合物を、水や有機溶媒に分散または溶解させた処理液を、被膜形成対象となる金属製部材の表面などに塗布することによって該面に酸化鉄被膜を形成することもできる。
【００３４】
さらに、上記被膜処理は、グリースを介して施された処理であってもよい。すなわち、車輪支持用転がり軸受ユニットの内部空間に封入するグリースに、植物由来の多価アルコール化合物を配合して、軸受ユニット回転時における該グリース中の該化合物と金属製部材との反応により酸化鉄被膜を形成することもできる。
【００３５】
本発明において使用できる多価アルコール化合物は、後述する植物由来のものである。これらの化合物を用いた被膜処理を各部材に施すことで、上記酸化鉄被膜の形成による軸受ユニット内部の錆発生の抑制に加え、耐焼付き性の向上が図れ、さらに環境負荷の低い車輪支持用転がり軸受ユニットとなる。
【００３６】
本発明において使用できる植物由来の多価アルコール化合物としては、例えば、没食子酸、エラグ酸、クロロゲン酸、コーヒー酸、キナ酸、クルクミン、ケルセチン、ピロガロール、テアフラビン、アントシアニン、ルチン、リグナン、カテキンなどが挙げられる。また、植物由来のセサミン、イソフラボン、クマリンなどから得られる多価アルコール化合物も使用できる。以上のような多価アルコール化合物は、単独で用いても２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
【００３７】
これらの中で、被膜処理の際に、金属製部材表面に酸化鉄被膜を形成しやすいことから、没食子酸またはその誘導体、エラグ酸またはその誘導体、クロロゲン酸またはその誘導体、コーヒー酸またはその誘導体、キナ酸またはその誘導体、クルクミンまたはその誘導体、ケルセチンまたはその誘導体を用いることが好ましい。また、後述の実施例に示すように、被膜処理後の軸受ユニットの防錆性に優れることから、クロロゲン酸、キナ酸、没食子酸が特に好ましく、次いでコーヒー酸、エラグ酸が好ましい。
【００３８】
本発明に用いる没食子酸は、フシノキ、茶の葉などに含まれる多価アルコール化合物であり、下記式（１）に示す構造を有する。また、本発明に用いるエラグ酸は、レッドラズベリーなどに含まれる多価アルコール化合物であり、下記式（２）に示す構造を有する。
【化１】
【化２】
【００３９】
本発明に用いる没食子酸の誘導体としては、没食子酸メチル、没食子酸エチル、没食子酸プロピル、没食子酸ブチル、没食子酸ペンチル、没食子酸ヘキシル、没食子酸ヘプチル、没食子酸オクチル等の没食子酸エステルや没食子酸ビスマス等の没食子酸塩が挙げられる。また、エラグ酸についても、同様の誘導体を用いることができる。
【００４０】
本発明に用いるクロロゲン酸は、コーヒー豆などに含まれる多価アルコール化合物であり、下記式（３）に示す構造を有する。
【化３】
【００４１】
本発明に用いるコーヒー酸およびキナ酸は、クロロゲン酸の加水分解で得られる多価アルコール化合物であり、コーヒー酸は下記式（４）に、キナ酸は下記式（５）にそれぞれ示す構造を有する。
【化４】
【化５】
【００４２】
本発明に用いるクルクミンは、ウコンなどに含まれる多価アルコール化合物であり、下記式（６）に示す構造を有する。
【化６】
【００４３】
本発明に用いるケルセチンは、柑橘類などに含まれる多価アルコール化合物であり、下記式（７）に示す構造を有する。
【化７】
【実施例】
【００４４】
以下に示す各実施例に用いた多価アルコール化合物は、全て東京化成社製試薬を用いた。
【００４５】
実施例１〜実施例７
表１に示した多価アルコール化合物を水溶液または有機溶媒に溶解させ、０．５ｗｔ％に調製し処理液とした。室温（２５℃）で、該処理液中に車輪支持用転がり軸受ユニット（材質：Ｓ５３Ｃ、ＳＵＪ２）を浸漬したまま４時間処理液を撹拌させ、軸受ユニットの金属製部材の内部空間表面を含め表面全体に酸化鉄被膜（膜厚：０．０８μｍ）を形成させた。得られた軸受ユニットについて以下に示す湿潤試験を行ない錆発生までに要した時間を測定した。結果を表１に併記する。
【００４６】
＜湿潤試験＞
表面処理を施した軸受ユニットを温度４９℃、相対湿度９５％以上の湿潤状態に保持し、軸受ユニットにおける軌道面（内・外輪転走面）に錆が発生するまでの時間（時間、ｈ）を調査した。
【００４７】
比較例１
実施例１と同様の車輪支持用転がり軸受ユニットに表面処理を施さずに湿潤試験を行ない、錆発生までに要した時間を測定した。結果を表１に併記する。
【００４８】
【表１】
【００４９】
表１に示すように、実施例１〜７は、湿潤試験において錆発生までの時間が全て５００時間以上の優れた防錆性を示した。これは、特定の多価アルコール化合物により形成された酸化鉄被膜による錆発生が抑制できたことによると考えられる。特に、クロロゲン酸、キナ酸、没食子酸を用いた場合では、２０００時間以上の非常に優れた防錆性を示した。一方、比較例１では、実施例１〜７と比較して錆発生までの時間が大幅に短い結果となった。
【００５０】
参考実施例１〜参考実施例７
表２に示した多価アルコール化合物を水溶液または有機溶媒に溶解させ、０．５ｗｔ％に調製し処理液とした。室温（２５℃）で、該処理液中に６２０４軸受（軸受寸法：内径２０ｍｍ、外径４７ｍｍ、幅１４ｍｍ、材質：ＳＵＪ２）を浸漬したまま４時間回転させ、転がり軸受の金属製部材の表面全体に酸化鉄被膜を形成させた。この軸受に、グリース（協同油脂製マルテンプＳＲＬ）を０．７ｇ封入し、転がり軸受試験片を得た。得られた転がり軸受試験片について以下に示す高温耐久性試験を行ない軸受寿命時間を測定した。結果を表２に併記する。
【００５１】
＜高温耐久性試験＞
転がり軸受試験片の軸受外輪外径部温度１５０℃、ラジアル荷重６７Ｎ、アキシアル荷重６７Ｎの下で１００００ｒｐｍの回転数で回転させ、焼き付きに至るまでの時間（時間、ｈ）を軸受寿命時間として測定した。
【００５２】
参考比較例１
金属製部材に表面処理を施さずに６２０４軸受（軸受寸法：内径２０ｍｍ、外径４７ｍｍ、幅１４ｍｍ）にグリース（協同油脂社製マルテンプＳＲＬ）を０．７ｇ封入し、転がり軸受試験片を得た。得られた転がり軸受試験片について上記の高温耐久性試験を行ない軸受寿命時間を測定した。結果を表２に併記する。
【００５３】
【表２】
【００５４】
表２に示すように、参考実施例１〜７は、高温耐久性試験において寿命が全て１２０時間以上の優れた高温耐久性を示した。これは、特定の多価アルコール化合物により形成された酸化鉄被膜がグリースの酸化劣化を抑制でき、焼き付きを防止できたことによると考えられる。一方、比較例１では、参考実施例１〜７と比較して寿命が短かい結果となった。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、水分が内部に浸入した場合であっても錆の発生を抑制でき、かつ、耐焼付き性にも優れ、長期間の使用に耐え得るので、雨水等の浸入のある環境下で長期間使用される車輪支持用転がり軸受ユニットとして好適に利用できる。
【符号の説明】
【００５６】
１ ホイール
２ 車輪支持用転がり軸受ユニット
３ 車軸
４ アクスル
５ 内輪
６ ナット
７ ハブ
８ スタッド
９ ナット
１０ 外輪転走面
１１ 取付フランジ
１２ ドラム
１３ 内輪転走面
１４ 玉
１５ 保持器
１６ シールリング
１７ 内部空間
１８ キャップ
１９ バッキングプレート
２０ 外輪
２１ 内輪転走面
２２ 内輪転走面
２３ ハブ本体
２４ 内輪
２５ 小径段部
２６ かしめ部
２７ 雄ねじ部
２８ ナット
２９ スプライン孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用状態で懸架装置に支持固定される静止側軌道輪と、使用状態で車輪を支持固定する回転側軌道輪と、前記静止側軌道輪と前記回転側軌道輪との互いに対向する周面に存在する静止側転走面と回転側転走面との間に設けられた複数個の転動体とを備え、前記各転走面と前記各転動体とが転がり接触する面をグリースにより潤滑する車輪支持用転がり軸受ユニットであって、
前記静止側軌道輪、前記回転側軌道輪、および前記転動体が、それぞれ金属製部材であり、前記金属製部材の少なくとも１つの部材が、該部材の少なくとも前記転がり接触する面に、植物由来の多価アルコール化合物にて被膜処理を施された部材であることを特徴とする車輪支持用転がり軸受ユニット。
【請求項２】
前記被膜処理を施された部材が、該部材の少なくとも前記転がり接触する面に酸化鉄被膜を有することを特徴とする請求項１記載の車輪支持用転がり軸受ユニット。
【請求項３】
前記グリースが、前記植物由来の多価アルコール化合物を含み、前記被膜処理が、該グリースを介して施された処理であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の車輪支持用転がり軸受ユニット。
【請求項４】
前記被膜処理が、水および／または有機溶媒に前記植物由来の多価アルコール化合物を分散または溶解させた処理液中に、被膜処理を施す前記金属製部材を浸漬する処理であることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載の車輪支持用転がり軸受ユニット。
【請求項５】
前記酸化鉄被膜は、膜厚が０．０５μｍ〜２μｍであることを特徴とする請求項２、請求項３または請求項４記載の車輪支持用転がり軸受ユニット。
【請求項６】
前記植物由来の多価アルコール化合物が、クロロゲン酸またはその誘導体であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項記載の車輪支持用転がり軸受ユニット。
【請求項７】
前記植物由来の多価アルコール化合物が、キナ酸またはその誘導体であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項記載の車輪支持用転がり軸受ユニット。
【請求項８】
前記植物由来の多価アルコール化合物が、没食子酸またはその誘導体であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項記載の車輪支持用転がり軸受ユニット。
【請求項９】
前記植物由来の多価アルコール化合物が、コーヒー酸またはその誘導体であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項記載の車輪支持用転がり軸受ユニット。
【請求項１０】
前記植物由来の多価アルコール化合物が、エラグ酸またはその誘導体であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項記載の車輪支持用転がり軸受ユニット。
【請求項１１】
前記植物由来の多価アルコール化合物が、クルクミンまたはその誘導体であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項記載の車輪支持用転がり軸受ユニット。
【請求項１２】
前記植物由来の多価アルコール化合物が、ケルセチンまたはその誘導体であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項記載の車輪支持用転がり軸受ユニット。
【請求項１】
使用状態で懸架装置に支持固定される静止側軌道輪と、使用状態で車輪を支持固定する回転側軌道輪と、前記静止側軌道輪と前記回転側軌道輪との互いに対向する周面に存在する静止側転走面と回転側転走面との間に設けられた複数個の転動体とを備え、前記各転走面と前記各転動体とが転がり接触する面をグリースにより潤滑する車輪支持用転がり軸受ユニットであって、
前記静止側軌道輪、前記回転側軌道輪、および前記転動体が、それぞれ金属製部材であり、前記金属製部材の少なくとも１つの部材が、該部材の少なくとも前記転がり接触する面に、植物由来の多価アルコール化合物にて被膜処理を施された部材であることを特徴とする車輪支持用転がり軸受ユニット。
【請求項２】
前記被膜処理を施された部材が、該部材の少なくとも前記転がり接触する面に酸化鉄被膜を有することを特徴とする請求項１記載の車輪支持用転がり軸受ユニット。
【請求項３】
前記グリースが、前記植物由来の多価アルコール化合物を含み、前記被膜処理が、該グリースを介して施された処理であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の車輪支持用転がり軸受ユニット。
【請求項４】
前記被膜処理が、水および／または有機溶媒に前記植物由来の多価アルコール化合物を分散または溶解させた処理液中に、被膜処理を施す前記金属製部材を浸漬する処理であることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載の車輪支持用転がり軸受ユニット。
【請求項５】
前記酸化鉄被膜は、膜厚が０．０５μｍ〜２μｍであることを特徴とする請求項２、請求項３または請求項４記載の車輪支持用転がり軸受ユニット。
【請求項６】
前記植物由来の多価アルコール化合物が、クロロゲン酸またはその誘導体であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項記載の車輪支持用転がり軸受ユニット。
【請求項７】
前記植物由来の多価アルコール化合物が、キナ酸またはその誘導体であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項記載の車輪支持用転がり軸受ユニット。
【請求項８】
前記植物由来の多価アルコール化合物が、没食子酸またはその誘導体であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項記載の車輪支持用転がり軸受ユニット。
【請求項９】
前記植物由来の多価アルコール化合物が、コーヒー酸またはその誘導体であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項記載の車輪支持用転がり軸受ユニット。
【請求項１０】
前記植物由来の多価アルコール化合物が、エラグ酸またはその誘導体であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項記載の車輪支持用転がり軸受ユニット。
【請求項１１】
前記植物由来の多価アルコール化合物が、クルクミンまたはその誘導体であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項記載の車輪支持用転がり軸受ユニット。
【請求項１２】
前記植物由来の多価アルコール化合物が、ケルセチンまたはその誘導体であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項記載の車輪支持用転がり軸受ユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−５２６１２（Ｐ２０１２−５２６１２Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９６１３８（Ｐ２０１０−１９６１３８）
【出願日】平成２２年９月１日（２０１０．９．１）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１日（２０１０．９．１）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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