JP2004076784A - Rolling bearing with sealing device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両(自動車)の車輪を懸架装置に支持する為の自動車用ハブユニット等のシール装置付転がり軸受の改良に関する。特に本発明は、雨水、泥水、洗浄水等に曝されると言った厳しい環境下で使用される場合でも、この様な雨水、泥水、洗浄水等の水分が転がり軸受内に浸入するのを防止して、シール装置付転がり軸受の耐久性の確保を図るものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば、自動車の車輪を懸架装置に支持する為に、自動車用ハブユニットを使用する。この様な本発明の対象となるシール装置付転がり軸受である自動車用ハブユニットの1例を、本発明の実施の形態の1例を示す図1を用いて説明する。この図1は、独立式の懸架装置に支持する駆動輪(FF車の前輪、FR車及びRR車の後輪、4WD車の全輪)用の自動車用ハブユニットの1例を示している。炭素鋼(S53CG)に高周波焼き入れ処理を施す事により造られた、外輪相当部材である外輪1は、外周面に形成した取付部2により、懸架装置に支持固定されて、使用時にも回転しない。この様な固定側軌道輪である外輪1の内径側には、回転側軌道輪となる内輪相当部材3を、この外輪1と同心に設け、使用時にこの内輪相当部材3が回転する様にしている。この内輪相当部材3は、炭素鋼(S53CG)に高周波焼き入れ処理を施す事により造られたハブ4と、軸受鋼(SUJ2)に焼き入れ処理を施す事により造られた内輪5とから成る。このうちのハブ4の中心部にはスプライン孔6を、外端(車両への組み付け時に幅方向外側になる端を言い、図1の左端)部外周面には取付フランジ7を、それぞれ形成している。車両への組み付け時に上記スプライン孔6には、図示しない等速ジョイントに付属したスプライン軸を挿入し、上記取付フランジ7には車輪を固定する。
【0003】
又、上記外輪1の内周面に複列の外輪軌道8、8を、上記ハブ4の中間部外周面と上記内輪5の外周面とに内輪軌道9、9を、それぞれ形成している。そして、これら各外輪軌道8、8と内輪軌道9、9との間に転動体10、10を、それぞれ複数個ずつ設けて、上記外輪1の内側での内輪相当部材3の回転を自在としている。尚、上記各転動体10、10は、それぞれ保持器11、11により、転動自在に保持している。又、図示の例では転動体10、10として玉を使用しているが、重量が嵩む車両用の軸受の場合には、転動体としてテーパころを使用する場合もある。更に、上記外輪1の内端部内周面と上記内輪5の内端部外周面との間、並びに、この外輪1の外端部内周面と上記ハブ4の中間部外周面との間に、それぞれシール装置12a、12bを設け、上記外輪1の内周面と上記内輪相当部材3の外周面との間で、上記各転動体10、10を設置した空間13の両端開口を塞いでいる。
【0004】
上記両シール装置12a、12bは、それぞれ図2〜3に示す様に構成している。先ず、上記空間13の内端(車両への組み付け時に幅方向中央側になる端を言い、図1の右端)開口部を塞ぐシール装置12aは、図2に示す様に、組み合わせシールリングと呼ばれ、芯金14と、スリンガ15と、シール部材16とから成る。このうちの芯金14は、冷間圧延鋼板(SPCC)等の金属板にプレス加工等の打ち抜き加工並びに塑性加工を施す事により、一体成形している。この様な芯金14は、上記外輪1の内端部内周面に内嵌固定自在な外径側円筒部17と、この外径側円筒部17の軸方向外端縁(図2の左端縁)から直径方向内方に折れ曲がった内側円輪部18とを備えた、断面略L字形で全体を円環状としている。尚、上記外側円筒部17の自由状態に於ける外径は、上記外輪1の内端開口部の内径よりも僅かに大きくする事により、上記芯金14をこの外輪1の内端部に締り嵌めで内嵌固定自在としている。
【0005】
又、上記スリンガ15は、ステンレス鋼板(SUS430)等の優れた耐食性を有する金属板に、やはりプレス加工等の打ち抜き加工並びに塑性加工を施す事により、一体成形している。この様なスリンガ15は、前記内輪5の内端部外周面に外嵌固定自在な内径側円筒部19と、この内径側円筒部19の内端縁(図2の右端縁)から直径方向外方に折れ曲がった外側円輪部20とを備えた、断面L字形で全体を円環状としている。
【0006】
又、上記シール部材16は、ゴムの如きエラストマー等の弾性材により造られて、外側、中間、内側の3本のシールリップ21、22、23を備え、上記芯金14にその基端部を結合固定している。そして、上記空間13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21の先端縁を上記スリンガ15を構成する外側円輪部20の内側面に摺接させ、残り2本のシールリップである中間シールリップ22及び内側シールリップ23の先端縁を、上記スリンガ15を構成する内径側円筒部19の外周面に摺接させる事により、前記空間13内からのグリースの漏洩を防止すると共に、外部からこの空間13内に、塵挨、水、泥水等の異物が進入する事を防止している。
【0007】
これに対して、上記空間13の外端開口部を塞ぐシール装置12bは、図3に示す様に、それぞれが円環状に形成された芯金24とシール部材25とから成る。このうちの芯金24は、冷間圧延鋼板(SPCC)等の金属板にプレス加工等の打ち抜き加工並びに塑性加工を施す事により、一体成形している。この芯金24は、前記外輪1の外端部内周面に内嵌固定自在な円筒部29と、この円筒部29の外端縁(図3の左端縁)から直径方向内方に折れ曲がった支持板部30とを備える。尚、上記円筒部29の自由状態に於ける外径は、上記外輪1の外端開口部の内径よりも僅かに大きくする事により、上記芯金24をこの外輪1の外端部に締り嵌めで内嵌固定自在としている。
【0008】
又、上記シール部材25は、ゴムの如きエラストマー等の弾性材により造っている。この様なシール部材25は上記芯金24に対し、この芯金24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事により、この芯金24に対し接合固定している。この様なシール部材25は、外径側、内径側、2本のサイドシールリップ26、27と、1本のラジアルシールリップ28とを備える。そして、これら各シールリップ26、27、28の先端縁を、それぞれ前記ハブ4の表面に摺接させる事により、前記空間13の外端開口部を密封している。特に、上記外径側、内径側、両サイドシールリップ26、27を、それぞれ先端縁(図3の左端縁)に向かう程直径方向外方(図3の上方)に向かう方向に傾斜させる事により、上記空間13内への異物進入防止機能を確保している。これに対し、上記ラジアルシールリップ28を、先端縁(図3の右下縁)に向かう程上記空間13の内側(図3の右側)に向かう方向に傾斜させる事により、グリースの漏洩防止機能を確保している。
【0009】
次に、図4〜5は、同じく本発明の対象となる、自動車の車輪を懸架装置に支持する為の複列転がり軸受の2例を示している。これら各複列転がり軸受はそれぞれ、内周面に複列の外輪軌道8、8を有する外輪1a、1bと、それぞれの外周面に内輪軌道9を有する1対の内輪5、5と、これら各内輪軌道9、9と上記各外輪軌道8、8との間にそれぞれ複数個ずつ、図示しない保持器により保持した状態で転動自在に設けられた転動体10、10とを備える。そして、これら各転動体10、10を設置した空間13の両端開口部を、それぞれ前述の図2に詳示した様なシール装置12a、12aにより密封している。尚、図4に示した複列転がり軸受を構成する外輪1aは、SUJ2に焼き入れ処理を施す事により造ると共に、その外周面を単なる円筒面としているのに対し、図5に示した複列転がり軸受を構成する外輪1bは、S53CGに高周波焼き入れ処理を施す事により造ると共に、その外周面に取付部2を設けている。これら図4〜5に示した各複列転がり軸受はそれぞれ、懸架装置に上記各外輪1a、1bを支持すると共に、それぞれSUJ2に焼き入れ処理を施す事により造られた上記各内輪5、5の内径側に、車輪と共に回転する軸部材を嵌合支持する。
【0010】
次に、図6は、同じく本発明の対象となる、独立式の懸架装置に支持する従動輪(FF車の後輪、FR車及びRR車の前輪)用の自動車用ハブユニットの第1例を示している。この図6に示した自動車用ハブユニットは、従動輪用である事に伴い、ハブ4aの中心部にスプライン孔を設けていない。又、このハブ4aの内端部に設けた円筒部31の先端部を径方向外方に塑性変形させてかしめ部32を形成し、このかしめ部32により上記ハブ4aと共に内輪相当部材3aを構成する内輪5を抑え付けている。又、この図6に示した従動輪用の自動車用ハブユニットの場合も、前述の図1に示した駆動輪用の自動車用ハブユニットの場合と同様、各転動体10、10を設置した空間13の両端開口部を、それぞれ前述の図2〜3に詳示した様なシール装置12a、12bにより密封している。尚、上記ハブ4aは、S53CGに高周波焼き入れ処理を施す事により造ると共に、上記内輪5を、SUJ2に焼き入れ処理を施す事により造っている。
【0011】
次に、図7は、同じく本発明の対象となる、従動輪用の自動車用ハブユニットの第2例を示している。この図7に示した自動車用ハブユニットは、外周面の外端寄り部分に車輪を固定する為の取付フランジ7を、内周面の中間部乃至内端部に複列の外輪軌道8、8を、それぞれ有するハブ4bと、それぞれの外周面に内輪軌道9を有する1対の内輪5、5と、これら各内輪軌道9、9と上記各外輪軌道8、8との間にそれぞれ複数個ずつ、図示しない保持器により保持した状態で転動自在に設けられた転動体10、10とを備える。そして、これら各転動体10、10を設置した空間13の内端開口部を、前述の図2に詳示した様なシール装置12aにより密封している。車両への組み付け時には、懸架装置の一部に設けた支持軸に、上記各内輪5、5を外嵌固定する。又、上記取付フランジ7に車輪を固定する。尚、上記ハブ4bは、S53CGに高周波焼き入れ処理を施す事により造ると共に、上記各内輪5、5を、SUJ2に焼き入れ処理を施す事により造っている。
【0012】
次に、図8は、同じく本発明の対象となる、従動輪用の自動車用ハブユニットを構成する為の、複列転がり軸受の1例を示している。この複列転がり軸受は、外周面の内端部に取付部2を、内周面に複列の外輪軌道8、8を、それぞれ有する外輪1cと、それぞれの外周面に内輪軌道9を有する1対の内輪5、5と、これら各内輪軌道9、9と上記各外輪軌道8、8との間にそれぞれ複数個ずつ、図示しない保持器により保持した状態で転動自在に設けられた転動体10、10とを備える。そして、これら各転動体10、10を設置した空間13の外端開口部を、前述の図2に詳示した様なシール装置12aにより密封している。この図8に示した複列転がり軸受は、使用時に従動輪と共に回転するハブに上記各内輪5、5を外嵌固定する事により、従動輪用の自動車用ハブユニットを構成する。又、車両への組み付け時には、懸架装置に上記外輪1cを、上記取付部2により結合固定する。尚、上記外輪1cは、S53CGに高周波焼き入れ処理を施す事により造ると共に、上記各内輪5、5を、SUJ2に焼き入れ処理を施す事により造っている。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
上述した様な自動車用ハブユニットに組み付ける各シール装置12a、12bの場合、路面から巻き上げられる雨水や泥水、洗車時の洗浄水等に曝されると言った、厳しい環境下で使用される。そして、この様な雨水、泥水、洗浄水等の水分が、上記各シール装置12a、12bを構成する芯金14、24の外径側円筒部17若しくは円筒部29の外周面と外輪1、1a、1b、1cの内周面との嵌合部の隙間を通じて、転動体10、10を設けた空間13内に浸入する可能性がある。
【0014】
即ち、上記各シール装置12a、12bは上記外輪1、1a、1b、1cの端部内周面に、上記芯金14、24の外径側円筒部17若しくは円筒部29を締り嵌めで嵌合固定する事により、この外輪1、1a、1b、1cに保持している。そして、これら外輪1、1a、1b、1cの端部内周面と外径側円筒部17若しくは円筒部29の外周面との嵌合状態によっては、この嵌合部の隙間を通じて上記雨水、泥水、洗浄水等の水分が上記空間13内に浸入する可能性がある。尚、上記各シール装置12a、12bのうちの、図2に示す様な組み合わせシールリング(シール装置12a)の場合には、内輪5の端部外周面とスリンガ15の内径側円筒部19の内周面との嵌合状態によっても、この嵌合部の隙間を通じて上記雨水、泥水、洗浄水等の水分が上記空間13内に浸入する可能性もある。この様な雨水、泥水、洗浄水等の水分の浸入は、上記各転動体10、10と各外輪軌道8、8及び各内輪軌道9、9との転がり接触部を潤滑するグリースの劣化を促進させるほか、この転がり接触部に形成される油膜を破断し易くし、自動車用ハブユニット等の転がり軸受の耐久性を低下させる可能性がある。
【0015】
上述の様な外輪1、1a、1b、1cの内周面と芯金14、24の外径側円筒部17若しくは円筒部29の外周面との嵌合部を通じて上述の様な雨水、泥水、洗浄水等の水分が浸入するのを防止すべく、図9〜10に示す様な構造が考えられる。即ち、シール装置12a´、12b´を構成するシール部材16a、25aの一部を、芯金14a、24aを構成する外径側円筒部17a或は円筒部29aの端部外周面に配置し、この部分をこの外径側円筒部17a或は円筒部29aの外周面と外輪1、1a、1b、1cの内周面とで挟持する事により、上記芯金14a、24aと外輪1、1a、1b、1cとの密封性を確保する。ところが、この様な構造の場合、上記芯金14a、24aの形状が複雑になる為、シール装置12a´、12b´のコストが嵩む可能性がある。
【0016】
しかも、この様なシール装置12a´、12b´を製造する際、即ち上記芯金14a、24aにシール部材16a、25aを添着する際、この芯金14a、24aと成形型との当接部分の面積が減少する事が避けられない。この為、上記シール部材16a、25aを構成する弾性材の成形時の流動圧により、上記芯金14a、24aが上記成形型内で変位し易くなり、このシール装置12a´、12b´の寸法精度を確保しにくくなる可能性がある。この様にシール装置12a´、12b´の寸法精度が低くなると、上記シール部材16a、25aを構成する各シールリップ21、22、23、26、27、28とこれら各シールリップ21、22、23、26、27、28が摺接するスリンガ15或はハブ4の摺接面との摺接部分から雨水、泥水や粉塵等の異物が浸入し易くなる。この為、上記外輪1、1a、1b、1cの内周面と外径側円筒部17a或は円筒部29aの外周面との間から上記雨水、泥水、洗浄水等の浸入を防止する事ができても、グリース劣化を招いて軸受寿命が低下する可能性がある。
【0017】
本発明のシール装置付転がり軸受は、上述の様な事情に鑑みて、雨水、泥水、洗浄水等に曝されると言った厳しい環境下で使用される場合でも、この様な雨水、泥水、洗浄水等の水分が芯金とこの芯金を固定する軌道輪との嵌合部を通じて浸入するのを防止する事により、自動車用ハブユニット等のシール装置付転がり軸受の耐久性を向上させるべく発明したものである。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本発明のシール装置付転がり軸受は、外輪と、内輪と、複数個の転動体と、シール装置とを備える。
このうちの外輪は、内周面に外輪軌道を有する。
又、上記内輪は、外周面に内輪軌道を有する。
又、上記各転動体は、上記外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けられている。
又、上記シール装置は、上記外輪の内周面と上記内輪の外周面との間に存在して上記各転動体を設置した空間の端部開口を塞ぐ。
そして、このシール装置は、金属製の芯金と弾性材製のシール部材とを有し、このうちの芯金を上記外輪と上記内輪とのうちの一方の軌道輪に保持した状態で、上記シール部材を上記外輪と上記内輪とのうちの他方の軌道輪若しくはこの他方の軌道輪と共にこのシール部材に対し相対回転する部分に全周に亙って摺接させたものである。
特に、本発明のシール装置付転がり軸受に於いては、上記芯金は、例えば厚さが0.5〜0.8mm程度(より好ましくは0.6mm程度)の冷間圧延鋼板、炭素鋼板等の金属板により造ると共に、上記一方の軌道輪の周面に締り嵌めにより嵌合固定自在な円筒部を有するものである。そして、この円筒部の周面と上記一方の軌道輪の周面との締め代(自由状態での両周面の直径の差)を、この一方の軌道輪の周面の直径の0.05〜0.45%としている。
【0019】
又、好ましくは、シール装置を、芯金とシール部材とスリンガとから成る組み合わせシールリングとする。そして、このうちの芯金の円筒部を、固定側軌道輪となる一方の軌道輪の周面に締り嵌めにより嵌合固定すると共に、上記シール部材を、回転側軌道輪となる他方の軌道輪と共にこのシール部材に対し相対回転する上記スリンガに摺接させる。
更には、このスリンガを、例えば厚さが0.5〜0.8mm程度(より好ましくは0.6mm程度)のステンレス鋼板等の金属板により造ると共に、上記他方の軌道輪の周面に、締り嵌めにより嵌合固定自在の円筒部を有するものとする。そして、この円筒部の周面と上記他方の軌道輪の周面との締め代を、この他方の軌道輪の直径の0.05〜0.45%とする。
【0020】
【作用】
上述の様に構成する本発明のシール装置付転がり軸受によれば、シール装置を構成する芯金の円筒部の周面と、一方の軌道輪の周面との嵌合部の密封性を適正に確保して、この嵌合部から雨水、泥水、洗浄水等の水分が浸入する事を防止できる。又、上記シール装置を組み合わせシールリングとした場合には、スリンガの円筒部の周面と、回転側軌道輪である他方の軌道輪の周面との嵌合部の密封性も適正に確保して、この嵌合部から雨水、泥水、洗浄水等の水分が浸入する事を防止できる。従って、この様な雨水、泥水、洗浄水等に曝されると言った厳しい環境下で使用する場合でも、転がり軸受内に封入したグリースの劣化、並びに、転がり接触部に形成される油膜の破断を防止して、自動車用ハブユニット等の転がり軸受の耐久性を十分に確保できる。
【0021】
尚、上記芯金の円筒部及びスリンガの円筒部の周面と当該軌道輪の周面との締め代が、当該軌道輪の周面の直径の0.05%未満の場合には、これら円筒部の周面と軌道輪の周面との嵌合部の密封性を十分に確保できなくなり、この嵌合部から上記雨水、泥水、洗浄水等の水分が浸入し易くなる可能性がある。一方、上記締め代が0.45%を越える場合には、上記円筒部を当該軌道輪に嵌合固定した際にこの円筒部に座屈等の塑性変形が生じ易くなり、この変形部分から上記雨水、泥水、洗浄水等の水分が浸入し易くなる。
【0022】
【発明の実施の形態】
図1〜3は、本発明の実施の形態の1例を示している。尚、本発明の特徴は、シール装置付転がり軸受である自動車用ハブユニットの耐久性を確保すべく、シール装置12a、12bを構成する芯金14、24及びスリンガ15の周面とこれら芯金14、25及びスリンガ15を固定する外輪1及び内輪5の周面との嵌合部の締め代を規制して、この嵌合部を通じて雨水、泥水、洗浄水等の水分が浸入する事を防止する点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の従来の技術の項で上記図1〜3を用いて説明した通りであるので、重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。
【0023】
本例の場合、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設けた組み合わせシールリングであるシール装置12aは、図2に示す様に、それぞれが円環状に形成された芯金14と、スリンガ15と、シール部材16とから成る。このうちの芯金14は、冷間圧延鋼板(SPCC)等の例えば厚さ0.5〜0.8mm程度(より好ましくは0.6mm程度)の金属板にプレス加工等の打ち抜き加工並びに塑性加工を施す事により一体成形しており、炭素鋼(S53CG)に高周波焼き入れ処理を施す事により造られた上記外輪1の内端部内周面に内嵌固定自在な外径側円筒部17を有する。そして、この外側円筒部17の外周面と上記外輪1の外端部内周面との締め代{自由状態での両周面の外径D17と内径dI (図1)との差}を、この外輪1の内端部の内径dI の0.05〜0.45%としている。
【0024】
又、上記スリンガ15は、ステンレス鋼板(SUS430)等の優れた耐食性を有する例えば厚さ0.5〜0.8mm程度(より好ましくは0.6mm程度)の金属板に、やはりプレス加工等の打ち抜き加工並びに塑性加工を施す事により一体成形しており、軸受鋼(SUJ2)に焼き入れ処理を施す事により造られた上記内輪5の内端部外周面に外嵌固定自在な内径側円筒部19を有する。そして、この内径側円筒部19の内周面と上記内輪5の内端部外周面との締め代{自由状態での両周面の内径d19と外径D5 (図1)との差}を、この内輪5の内端部の外径D5 の0.05〜0.45%としている。
【0025】
一方、上記外輪1の外端部内周面とハブ4の中間部外周面との間に設けたシール装置12bは、図3に示す様に、それぞれが円環状に形成された芯金24とシール部材25とから成る。このうちの芯金24は、冷間圧延鋼板(SPCC)等の例えば厚さ0.5〜0.8mm程度(より好ましくは0.6mm程度)の金属板にプレス加工等の打ち抜き加工並びに塑性加工を施す事により一体成形しており、上記外輪1の外端部内周面に内嵌固定自在な円筒部29を有する。そして、この円筒部29の外周面と上記外輪1の外端部内周面との締め代{自由状態での両周面の外径D29と内径dO (図1)との差}を、この外輪1の外端部の内径dO の0.05〜0.45%としている。
【0026】
上述の様に構成する本例の場合には、シール装置12a、12bを構成する芯金14、24の外径側円筒部17及び円筒部29の外周面と、外輪1の両端部内周面との嵌合部の密封性を適正に確保して、この嵌合部から雨水、泥水、洗浄水等の水分が浸入する事を防止できる。又、上記各シール装置12a、12bのうち、組み合わせシールリングであるシール装置12aは、スリンガ15の内径側円筒部19の内周面と、内輪5の内端部外周面との嵌合部の密封性も適正に確保して、この嵌合部から雨水、泥水、洗浄水等の水分が浸入する事を防止できる。従って、この様な雨水、泥水、洗浄水等に曝されると言った厳しい環境下で使用する場合でも、転がり軸受内に封入したグリースの劣化、並びに、転がり接触部に形成される油膜の破断を防止して、自動車用ハブユニットの耐久性を十分に確保できる。
【0027】
尚、上記芯金14、24外径側円筒部17並びに円筒部29及びスリンガ15の内径側円筒部19の周面と当該軌道輪1、5の周面との締め代が、当該軌道輪1、5の周面の直径の0.05%未満の場合には、これら円筒部17、29、19の周面と軌道輪1、5の周面との嵌合部の密封性を十分に確保できなくなり、この嵌合部から上記雨水、泥水、洗浄水等の水分が浸入し易くなる可能性がある。一方、上記締め代が0.45%を越える場合には、上記円筒部17、29、19を当該軌道輪1、5に嵌合固定した際にこれら円筒部17、29、19に座屈等の塑性変形が生じ易くなり、この変形部分から上記雨水、泥水、洗浄水等の水分が浸入し易くなる。
【0028】
【実施例】
本発明の効果を確認する為に、本発明者が行なった実験に就いて説明する。尚、本発明が、以下に説明する実験に供した実施例に限定されるものではない事は勿論である。
実験は、各材料を次の表1に記載した配合比で混合して成るシール部材16を備えた図2に示すシール装置12aに就いて、このシール装置12aの密封性能とこのシール装置12aを構成する芯金14の外径側円筒部17の外周面とこの外径側円筒部17を内嵌固定する一方の軌道輪である外輪1(後述するハウジング38)の内周面との締め代との関係を調べた。尚、下記の表1に記載した数値は、それぞれ重量部を表している。
【0029】
【表1】
【0030】
先ず、上記表1に記載した材料のうちの加硫促進剤を除く材料を、この表1に記載した割合で混合し、この混合したゴム生地を150℃になるまで加圧ニーダを用いて混練りした。そして、得られた混練物(ゴム生地)に上記加硫促進剤を上記表1に記載した割合で添加し、それぞれ回転速度を20min−1 、32min−1 で回転させた8インチロールで温度を50℃に保ちつつ混練を施し、厚さ約0.8mmの未加硫ゴムシートを作成した。次に、厚さ0.6mmの冷間圧延鋼板(SPCC)をプレス成形により図2に示す形状に形成した芯金14を洗浄した後、この芯金14の一部でシール部材16を添着する部分に接着剤を塗布した状態で、この芯金14と上記未加硫ゴムシートとを成形型のキャビティ内にセットし、圧力4.9MPa (50kgf /cm2 )で加圧しつつ180℃で5分間、加硫成形を行なった。尚、この様に形成したシール装置12aを構成する芯金14の外径側円筒部17の外径は72.022mmであり、同じくスリンガ15の内径側円筒部19の内径は59.975mmである。尚、上記スリンガ15は、ステンレス鋼板(SUS430)により造られ、厚さは0.6mmである。
【0031】
そして、このシール装置12aを、図11に示す様なシール単体回転試験機33に装着し、同図に示す様に回転軸34の中心まで泥水35を注入し、500min−1 で500時間の泥水浸入試験を実施した。上記シール単体回転試験機35は、試料である上記シール装置12aを、内部に貯溜した上記泥水35に浸漬させた状態で、回転軸34を所定の回転速度で回転自在としている。そして、上記シール装置12aを挟んで上記泥水35と反対側に設けた漏電センサ36により、上記シール装置12aを通過した泥水を検知自在としている。又、このシール装置12aを構成する芯金14の外径側円筒部17の外周面と、上記シール単体回転試験機33のハウジング37(外輪1に相当)の内周面との締め代は、このハウジング37の内周面の内径寸法d37を変える事により所望の値に調節した。そして、この外径側円筒部17の外周面とハウジング37の内周面との締め代を、このハウジング37の内径d37の0〜0.5%の範囲で種々変化させつつ、泥水浸入試験を行なった。尚、スリンガ15の内径側円筒部19の内周面と上記回転軸34の外周面との締め代は、この回転軸34の外径D34の0.05〜0.45%の範囲内で一定の値(0.12%)とした。又、上記ハウジング37はS53CGにより造られ、内周面に高周波焼き入れ処理を施したものであり、上記回転軸34は、SUJ2に焼き入れ処理を施したものである。その他の試験条件を以下に示す。
軸偏心量:0.1mmTIR以下
泥水組成:JIS 8種ダスト 30%
使用グリース:ウレア化合物、鉱油
グリース塗布量:外側シールリップ21と中間シールリップ22との間に0.3g、中間シールリップ22と内側シールリップ23との間に0.1g
【0032】
上述の様な条件で行なった泥水浸入試験の結果を、図12に示す。この図12に示した結果から明らかな様に、シール装置12aを構成する芯金14の外径側円筒部17の外径とハウジング37の内周面の内径d37との締め代を、このハウジング38の内径d37の0.05〜0.45%とする事により、泥水の浸入を400時間以上防止する事ができる。更に上記締め代を上記内径d37の0.007〜0.45%とすれば、上記浸入を500時間以上防止できる。言い換えれば、この様に締め代を規制する事により、このシール装置12aを組み付けたシール装置付転がり軸受の耐久性を十分に確保できる事が確認できた。
【0033】
尚、上述した実施例では、シール装置として前述の図2に示したシール装置12aを用いたが、本発明者が前述の図3に示したシール装置12bを用いて同様の試験を行なったところ、上述した実施例の場合と同様の結果が得られた。即ち、図3に示す上記シール装置12bに就いても、このシール装置12bの密封性能とこのシール装置12bを構成する芯金24の円筒部29の外周面とこの円筒部29を内嵌固定する一方の軌道輪である外輪1の内周面との締め代との関係を調べるべく、上述の様な泥水浸入試験を行なった。この結果、上記シール装置12bを構成する芯金24の円筒部29の外径と外輪1の内周面の内径との締め代を、この外輪1の内径の0.05〜0.45%とする事により、泥水の浸入を防止できる事が確認できた。
【0034】
【発明の効果】
本発明のシール装置付転がり軸受は、以上に述べた様に構成され作用するので、雨水、泥水洗浄水等に曝されると言った厳しい環境下で使用される場合でも、この様な雨水、泥水、洗浄水等の水分が転がり軸受の内部に浸入する事を防止できる。この為、この様な厳しい環境下で使用される自動車用ハブユニット等のシール装置付転がり軸受の長寿命化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の1例を示す断面図。
【図2】図1の右端部に組み付けたシール装置を取り出して示す部分拡大断面図。
【図3】図1の中間部に組み付けたシール装置を取り出して示す部分拡大断面図。
【図4】本発明の対象となる自動車用ハブユニットを構成する為の、複列転がり軸受の第1例を示す断面図。
【図5】同第2例を示す断面図。
【図6】本発明の対象となる従動輪用の自動車用ハブユニットの第1例を示す断面図。
【図7】同第2例を示す断面図。
【図8】本発明の対象となる従動輪用の自動車用ハブユニットを構成する為の、複列転がり軸受の1例を示す断面図。
【図9】改良されたシール装置の第1例を示す、図2と同様の断面図。
【図10】改良されたシール装置の第2例を示す、図3と同様の断面図。
【図11】泥水浸入試験装置を示す断面図。
【図12】実験結果を示すグラフ。
【符号の説明】
1、1a、1b、1c 外輪
2 取付部
3、3a 内輪相当部材
4、4a、4b ハブ
5 内輪
6 スプライン孔
7 取付フランジ
8 外輪軌道
9 内輪軌道
10 転動体
11 保持器
12a、12a´、12b、12b´ シール装置
13 空間
14、14a 芯金
15 スリンガ
16、16a シール部材
17、17a 外径側円筒部
18 内径円輪部
19 内径側円筒部
20 外側円輪部
21 外側シールリップ
22 中間シールリップ
23 内側シールリップ
24、24a 芯金
25、25a シール部材
26 外径側サイドシールリップ
27 内径側サイドシールリップ
28 ラジアルシールリップ
29、29a 円筒部
30 支持板部
31 円筒部
32 かしめ部
33 シール単体回転試験機
34 回転軸
35 泥水
36 漏電センサ
37 ハウジング[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement in a rolling bearing with a seal device such as a hub unit for a vehicle for supporting wheels of a vehicle (vehicle) on a suspension device. In particular, the present invention is intended to prevent such water such as rainwater, muddy water, and washing water from entering the rolling bearings even when used in a severe environment such as being exposed to rainwater, muddy water, and washing water. This is intended to ensure the durability of the rolling bearing with the seal device by preventing the occurrence of the above problem.
[0002]
[Prior art]
For example, a vehicle hub unit is used to support the wheels of the vehicle on a suspension. An example of such a hub unit for an automobile, which is a rolling bearing with a seal device, which is an object of the present invention, will be described with reference to FIG. 1 showing an example of an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows an example of an automobile hub unit for driving wheels (front wheels of FF vehicles, rear wheels of FR and RR vehicles, all wheels of 4WD vehicles) supported by an independent suspension device. An outer ring 1, which is an outer ring-equivalent member, made by subjecting carbon steel (S53CG) to induction hardening is supported and fixed to a suspension device by a
[0003]
Also, double rows of
[0004]
The two
[0005]
Further, the
[0006]
The
[0007]
On the other hand, the
[0008]
Further, the
[0009]
Next, FIGS. 4 and 5 show two examples of double-row rolling bearings for supporting wheels of an automobile on a suspension system, which are also objects of the present invention. Each of these double row rolling bearings has
[0010]
Next, FIG. 6 shows a first example of an automobile hub unit for driven wheels (rear wheels of an FF vehicle, front wheels of an FR vehicle and an RR vehicle) supported by an independent suspension device, which is also an object of the present invention. Is shown. The hub unit for an automobile shown in FIG. 6 has no spline hole at the center of the hub 4a because it is for a driven wheel. Further, the tip of a
[0011]
Next, FIG. 7 shows a second example of an automobile hub unit for driven wheels, which is also an object of the present invention. The vehicle hub unit shown in FIG. 7 has a mounting
[0012]
Next, FIG. 8 shows an example of a double-row rolling bearing for constituting an automobile hub unit for a driven wheel, which is also an object of the present invention. This double row rolling bearing has an outer ring 1c having a mounting
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
Each of the
[0014]
That is, the
[0015]
Rainwater, muddy water, etc. as described above through the fitting portion between the inner peripheral surfaces of the
[0016]
Moreover, when manufacturing
[0017]
Rolling bearing with a seal device of the present invention, in view of the above-described circumstances, even when used in a severe environment such as exposure to rainwater, muddy water, washing water, etc., such rainwater, muddy water, In order to improve the durability of rolling bearings with sealing devices, such as automotive hub units, by preventing water, such as washing water, from entering through the fitting portion between the core metal and the race that fixes the core metal. It was invented.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
A rolling bearing with a seal device according to the present invention includes an outer ring, an inner ring, a plurality of rolling elements, and a seal device.
The outer race has an outer raceway on the inner peripheral surface.
The inner race has an inner raceway on an outer peripheral surface.
Each of the rolling elements is rotatably provided between the outer raceway and the inner raceway.
Further, the sealing device is provided between the inner peripheral surface of the outer race and the outer peripheral surface of the inner race to close an end opening of a space in which the rolling elements are installed.
The sealing device has a metal core and a sealing member made of an elastic material, and the core is held on one of the outer ring and the inner ring in the raceway. The seal member is brought into sliding contact with the other orbital ring of the outer ring and the inner ring or a portion of the outer ring and the inner ring that rotates relative to the seal member over the entire circumference.
In particular, in the rolling bearing with a seal device of the present invention, the core metal is, for example, a cold-rolled steel sheet, a carbon steel sheet, or the like having a thickness of about 0.5 to 0.8 mm (more preferably about 0.6 mm). And a cylindrical portion which can be fitted and fixed to the peripheral surface of the one orbital ring by interference fit. Then, the interference between the peripheral surface of the cylindrical portion and the peripheral surface of the one orbital ring (the difference between the diameters of the two peripheral surfaces in the free state) is set to 0.05 of the diameter of the peripheral surface of the one orbital ring. 0.40.45%.
[0019]
Preferably, the sealing device is a combination seal ring including a cored bar, a sealing member, and a slinger. Then, the cylindrical portion of the core metal is fitted and fixed to the peripheral surface of one of the races serving as the fixed raceway by interference fit, and the seal member is fixed to the other raceway which becomes the rotation raceway. At the same time, the sliding member is brought into sliding contact with the slinger rotating relative to the sealing member.
Further, the slinger is made of a metal plate such as a stainless steel plate having a thickness of, for example, about 0.5 to 0.8 mm (more preferably, about 0.6 mm), and tightened on the peripheral surface of the other raceway. It has a cylindrical portion that can be fitted and fixed by fitting. The interference between the peripheral surface of the cylindrical portion and the peripheral surface of the other race is set to 0.05 to 0.45% of the diameter of the other race.
[0020]
[Action]
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the rolling bearing with a sealing device of this invention comprised as mentioned above, the sealing property of the fitting part of the peripheral surface of the cylindrical part of the core metal which comprises a sealing device, and the peripheral surface of one race is suitable. To prevent water such as rainwater, muddy water, and washing water from entering the fitting portion. When the sealing device is combined with a sealing ring, the sealing performance of the fitting portion between the peripheral surface of the cylindrical portion of the slinger and the peripheral surface of the other bearing ring, which is the rotating side bearing ring, is also properly secured. Thus, it is possible to prevent moisture such as rainwater, muddy water, and washing water from entering the fitting portion. Therefore, even when used in harsh environments such as exposure to rainwater, muddy water, washing water, etc., the grease sealed in the rolling bearings deteriorates, and the oil film formed on the rolling contact parts breaks. , And the durability of the rolling bearing such as a hub unit for an automobile can be sufficiently ensured.
[0021]
If the interference between the peripheral surface of the cylindrical portion of the core metal and the cylindrical portion of the slinger and the peripheral surface of the bearing ring is less than 0.05% of the diameter of the peripheral surface of the bearing ring, these cylindrical members It is not possible to sufficiently secure the sealing performance of the fitting portion between the peripheral surface of the portion and the peripheral surface of the bearing ring, and there is a possibility that moisture such as rainwater, muddy water, and washing water easily enters the fitting portion. On the other hand, if the interference exceeds 0.45%, plastic deformation such as buckling is likely to occur in the cylindrical portion when the cylindrical portion is fitted and fixed to the bearing ring. Moisture such as rainwater, muddy water, and washing water easily enters.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
1 to 3 show an example of an embodiment of the present invention. The feature of the present invention is that, in order to ensure the durability of an automobile hub unit which is a rolling bearing with a sealing device, the peripheral surfaces of the
[0023]
In the case of this example, as shown in FIG. 2, each of the
[0024]
Further, the
[0025]
On the other hand, as shown in FIG. 3, the
[0026]
In the case of the present example configured as described above, the outer peripheral surfaces of the outer cylindrical portion 17 and the
[0027]
It should be noted that the interference between the outer circumferential cylindrical portion 17 of the
[0028]
【Example】
An experiment performed by the present inventors to confirm the effects of the present invention will be described. The present invention is, of course, not limited to the examples used in the experiments described below.
The experiment was conducted on a
[0029]
[Table 1]
[0030]
First, materials other than the vulcanization accelerator among the materials shown in Table 1 above were mixed at the ratio shown in Table 1, and the mixed rubber material was mixed using a pressure kneader until the temperature reached 150 ° C. Kneaded. Then, the vulcanization accelerator was added to the obtained kneaded material (rubber cloth) at the ratio shown in Table 1 above, and the rotation speed was 20 min. -1 , 32min -1 The mixture was kneaded with an 8-inch roll rotated at 50 ° C. while maintaining the temperature at 50 ° C., to produce an unvulcanized rubber sheet having a thickness of about 0.8 mm. Next, after cleaning the
[0031]
Then, this
Axial eccentricity: 0.1mm TIR or less
Mud composition:
Grease used: urea compound, mineral oil
Grease application amount: 0.3 g between the
[0032]
FIG. 12 shows the results of the muddy water penetration test performed under the above-described conditions. As is apparent from the results shown in FIG. 12, the outer diameter of the outer cylindrical portion 17 of the cored
[0033]
In the above-described embodiment, the
[0034]
【The invention's effect】
Since the rolling bearing with a seal device of the present invention is configured and operates as described above, even when used in a severe environment such as being exposed to rainwater, muddy water, etc., such a rainwater, Water such as muddy water and washing water can be prevented from entering the inside of the rolling bearing. Therefore, the life of a rolling bearing with a sealing device such as a hub unit for an automobile used in such a severe environment can be extended.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an example of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view showing the sealing device assembled to the right end of FIG.
FIG. 3 is a partially enlarged cross-sectional view showing a sealing device assembled to an intermediate portion in FIG.
FIG. 4 is a sectional view showing a first example of a double-row rolling bearing for constituting an automobile hub unit to which the present invention is applied.
FIG. 5 is a sectional view showing the second example.
FIG. 6 is a sectional view showing a first example of an automobile hub unit for a driven wheel to which the present invention is applied.
FIG. 7 is a sectional view showing the second example.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example of a double-row rolling bearing for constituting a hub unit for a driven wheel automobile for an object of the present invention.
FIG. 9 is a sectional view similar to FIG. 2, showing a first example of an improved sealing device;
FIG. 10 is a sectional view similar to FIG. 3, showing a second example of the improved sealing device;
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a muddy water penetration test apparatus.
FIG. 12 is a graph showing experimental results.
[Explanation of symbols]
1, 1a, 1b, 1c Outer ring
2 Mounting part
3, 3a Inner ring equivalent member
4, 4a, 4b hub
5 Inner ring
6 spline holes
7 Mounting flange
8 Outer ring track
9 Inner ring track
10 rolling elements
11 cage
12a, 12a ', 12b, 12b' Sealing device
13 Space
14, 14a Core
15 Slinger
16, 16a Seal member
17, 17a Outer diameter side cylindrical part
18 Inside circle
19 Inside diameter cylindrical part
20 Outer ring part
21 Outer seal lip
22 Intermediate seal lip
23 Inside Seal Lip
24, 24a cored bar
25, 25a seal member
26 Outer Diameter Side Seal Lip
27 Inner Diameter Side Seal Lip
28 radial seal lip
29, 29a cylindrical part
30 Support plate
31 cylindrical part
32 caulking part
33 Seal rotation tester
34 Rotary axis
35 mud
36 Earth leakage sensor
37 Housing
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