JP2006002788A - 車輪軸受用シール - Google Patents

Abstract

【課題】 コストアップを最小限に抑えながら、シール性の確保、および低トルク化，長寿命化が可能な車輪軸受用シールを提供する。
【解決手段】 接触シール８であって、一体の弾性体１４の一部として、互いに軸受空間の内外に位置する複数のシールリップ１４ａ〜１４ｃを設け、各シールリップ毎に異なる材質とする。シールリップ１４ａ〜１４ｃは例えば３枚とし、これらシールリップは外側のものほど締代を大きくする。最外側のシールリップ１４ｃが水素添加ニトリルゴム、中間のシールリップ１４ｂがニトリルゴム、最内側のシールリップ１４ａがフッ素ゴムからなるものとする。
【選択図】 図２

Description

この発明は、自動車等における車輪軸受用シールに関する。

自動車等の車両に用いられる車輪用軸受は、路面などに曝される厳しい環境下にあるため、外部からの塵埃や泥水の確実な侵入防止が求められ、またメンテナンスフリーの面から、グリース漏れの防止についても高い効果が求められる。
このような要請に応えるシール装置として、軸受の固定側軌道輪（例えば外輪）に設けられ複数のシールリップを有する芯金付きの弾性シールと、軸受の回転側軌道輪（例えば内輪）に設けられ前記シールリップが摺接する断面Ｌ字状のシール板とでなるものが提案されている（例えば特許文献１）。
このシール装置では、前記芯金付きの弾性シールが２枚のサイドリップと１枚のラジアルリップとを有し、サイドリップがシール板の立板部に摺接し、ラジアルリップがシール板の円筒部に摺接するようになされている。また、上記２枚のサイドリップのうち、内径側のサイドリップの上記シール板に対する締代は、外径側のサイドリップの締代よりも小さくして、シール装置の低トルク化と耐水性の向上を両立させている。
特開２００１−１６５１７９号公報

しかし、上記シール装置の弾性シールは、シールリップを単一の材料（例えばニトリルゴム等）で成形しているため、リップ形状の最適化により更なる低トルク化を図ろうとしても限界があった。

この発明の目的は、コストアップを最小限に抑えながら、シール性の確保、および低トルク化，長寿命化が可能な車輪軸受用シールを提供することである。

この発明の車輪軸受用シールは、車輪用軸受装置に用いられる接触シールであって、一体の弾性体の一部として、互いに軸受空間の内外に位置する複数のシールリップを設け、各シールリップ毎に異なる材質としたことを特徴とする。
この構成によると、一体の弾性体の一部として、互いに軸受空間の内外に位置するシールリップを設け、各シールリップ毎に異なる材質としてハイブリッド化しているので、それぞれの材質の長所を生かして、コストアップを最小限に抑えながら、低トルク化と長寿命化を達成できる。

この発明において、各シールリップは、材料組成が異なるものとしても良く、また材料組成が同じで性状が異なるものであっても良い。

この発明において、前記シールリップが３枚であって、これらシールリップは外側のものほど締代が大きいものとしても良い。この場合に、例えば外側２枚がサイドリップ、最内側の１枚がラジアルリップであっても良い。
シールリップの締代は、シール性の面からは大きい方が好ましいが、大きいと摩擦トルクが増大し、発熱の問題も生じる。最外側のシールリップは、主に耐水性、耐泥水性を得るものであるため、ある程度大きい締代が必要であるが、内側のシールリップは、主に耐塵性を得るものであるため、締代が小さいもので済む。最内側のシールリップは、グリース等の封入潤滑剤の漏れ防止の機能を主に果たすが、通常はラジアルリップとなり、その摺動トルクがシール全体のトルクに対して占める割合が高く、締代をさらに小さくすることが好ましい。したがって、外側のシールリップほど締代が大きいものとすることで、耐水性、耐塵性、潤滑剤の漏れ防止性を確保しながら、低トルク化および長寿命化が可能となる。

この発明において、前記シールリップが３枚であって、これらシールリップは外側のものほど締代が大きく、最外側のシールリップが水素添加ニトリルゴム、中間のシールリップがニトリルゴム、最内側のシールリップがフッ素ゴムであっても良い。この場合も、例えば、外側２枚がサイドリップ、最内側の１枚がラジアルリップであっても良い。
上記のように最外側のシールリップは主に耐水性、耐泥水性を得るものであり、締代も大きいため、材質として水素添加ニトリルゴムを用いることにより、その材質の持つ耐熱性、耐油性、機械的強度、耐圧縮永久歪性が効果的に発揮される。中間のシールリップは、主に耐塵性を得るものであり、締代がある程度小さくて良いため、ニトリルゴムを採用することで、その汎用性と価格バランスに優れた材質が効果的となる。最内側のシールリップは、上記のように摩擦トルクの影響が大きく、また潤滑剤漏れ防止用であるため、コスト高ながら最高の耐熱性、耐油性を備え、かつ摩擦係数が低いフッ素ゴムを用いることで、その材質の特性が効果的に発揮される。また、コスト高となる水素添加ニトリルゴムやフッ素ゴムを使用しても、個々のシールリップに限定して使用するため、その使用量が削減され、シール全体のコストアップを低減することができる。

この発明の車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面を有する外方部材と、前記軌道面に対向する軌道面を有する内方部材と、対向する軌道面間に介在した複列の転動体と、前記外方部材と内方部材間の軸受空間の両端をそれぞれ密封するアウトボード側およびインボード側のシールとを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置において、前記アウトボード側のシールおよびインボード側のシールのいずれか一方または両方に、この発明の車輪軸受用シールを用いたことを特徴とする。
この構成によると、この発明の車輪軸受用シールの作用が効果的に発揮され、コストアップを最小限に抑えながら、シール性の確保、および低トルク化，長寿命化が可能なものとなる。

この発明の車輪軸受用シールは、車輪用軸受装置に用いられる接触シールであって、一体の弾性体の一部として、互いに軸受空間の内外に位置する複数のシールリップを設け、各シールリップ毎に異なる材質としたため、コストアップを最小限に抑えながら、シール性の確保、および低トルク化，長寿命化が可能なものとできる。
この発明の車輪用軸受装置は、アウトボード側のシールおよびインボード側のシールのいずれか一方または両方に、この発明の車輪軸受用シールを用いたため、コストアップを最小限に抑えながら、シール性の確保、および低トルク化，長寿命化が可能となる。

この発明の第１の実施形態を図１ないし図３と共に説明する。図１は、この実施形態にかかる車輪軸受用シールを備えた車輪用軸受装置の断面図を示す。この車輪用軸受装置は複列のアンギュラ玉軸受形式のものであって第４世代型に分類されるものであり、駆動輪支持用である。なおこの明細書において、車両に取付けた状態で車両の車幅方向外側寄りとなる側をアウトボード側と言い、車幅方向の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。図１では、左側がアウトボード側、右側がインボード側となる。この車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面１ａを有する外方部材１と、これら各軌道面１ａに対向する軌道面２ａを有する内方部材２と、これら外方部材１および内方部材２の軌道面１ａ，２ａ間に介在した複列の転動体６とで構成される。各列の軌道面１ａ，２ａは断面円弧状とされ、接触角が互いに背面合わせとなるように形成されている。各列の転動体６はボールからなり、各列毎に保持器７により保持されている。外方部材１と内方部材２との間に形成される環状空間の両端は、接触シール８，９によりそれぞれ密封されている。

外方部材１は一体の部品からなり、その外径面にフランジからなる取付部１ｂが設けられている。この取付部１ｂのねじ孔１０に、車体側の懸架装置におけるナックル（図示せず）のボルト穴に内側から挿入したナックルボルト（図示せず）を締め込んで、取付部１ｂが取付けられる。
内方部材２は、アウトボード側端に車輪取付用フランジ３ａを有するハブ輪３と、その中央孔３ｂに挿入されて嵌合する等速ジョイント外輪４とからなり、外方部材１の軌道面１ａに対向する複列の軌道面２ａのうちの各列の軌道面２ａが、ハブ輪３および等速ジョイント外輪４のそれぞれに設けられている。ハブ輪３のフランジ３ａには、そのボルト挿通孔１１を貫通するハブボルト１２、およびこのハブボルト１２に螺合するハブナット（図示せず）により、ディスクブレーキ装置のブレーキロータと車輪（いずれも図示せず）とが重ねて取付けられる。

アウトボード側の接触シール８は、図２に拡大断面図で示すように、円筒部１３ａと立板部１３ｂとでなる断面Ｌ字状の芯金１３と、この芯金１３に固着された一体の弾性体１４とで構成される。この接触シール８は、芯金１３の円筒部１３ａを外方部材１の内径面に嵌合することで、外方部材１に取付けられている。弾性体１４は、その一部として軸受空間の内外に位置する３枚のシールリップ１４ａ〜１４ｃが設けられている。これらのシールリップ１４ａ〜１４ｃは、内方部材２の外周の上記車輪用取付フランジ３ａの近傍におけるシール面３ｃに先端が向かうように形成されている。そのうち、最内側のシールリップ１４ａを除く各シールリップ１４ｂ，１４ｃは、サイドリップとなるものであって、それらの先端が軸受空間の外側へ延びるように形成され、上記シール面３ｃに対して接触している。最内側のシールリップ１４ａは、ラジアルリップとなるものであって、先端が軸受空間の内側に延びるように形成され、上記シール面３ｃに対して接触している。最内側のシールリップ１４ａは封入潤滑剤の漏れ防止を行うものであり、他のシールリップ１４ｂ，１４ｃは外部からの塵埃，泥水の浸入を防止するものである。

これらのシールリップ１４ａ〜１４ｃは、各々のシール機能上の役割や、外側のものほど摺接部の周速が速いことなどから、シール性と摩擦トルクとのバランス上、外側のものほど締代が大きくされている。
これらのシールリップ１４ａ〜１４ｃは、互いに異なる材質とされている。例えば、各シールリップ１４ａ〜１４ｃは、シールリップ毎に最適な材質となるように材料組成が異なるものとされている。ここでは最外側のシールリッップ１４ｃが水素添加ニトリゴム、中間のシールリップ１４ｂがニトリルゴム、最内側のシールリップ１４ａがフッ素ゴムからなる。

水素添加ニトリルゴムは耐熱性、耐油性、機械的強度、耐圧縮永久歪性に優れるので、締代の大きい最外側のシールリップ１４ｃの材料として用いている。これにより、シールリップ１４ｃの耐熱性、耐油性、機械的強度、耐圧縮永久歪性を確保できる。また、ニトリルゴムは汎用性と価格バランスに優れるので、最外側のシールリップ１４ｃに比べて締代の小さい中間のシールリップ１４ｂと弾性体１４の基部の材料として用いられる。これにより、安価な材料を用いてシールリップ１４ｂに十分なシール性を持たせることができる。フッ素ゴムは、コスト高ながら最高の耐熱性、耐油性を備え、かつ摩擦係数が低いので、シール全体のトルクに占める摺動トルクの割合が高く、軸受グリースの密封性も求められる最内側のシールリップ１４ａの材料として用いられる。これにより、シールリップ１４ａの低トルク化およびグリース密封性の向上を図ることができる。このように、コスト高となる水素添加ニトリルゴムやフッ素ゴムを用いても、個々のシールリップ１４ｃ，１４ａに限定して使用して、その使用量を削減しているため、シール全体のコストアップを低減できる。

なお、シールリップ１４ａ〜１４ｃの最適材質とは、上記したように材料組成の異なるものに限らず、材料組成が同じでも、表面性状（例えば面粗度）やそれに起因する摩擦係数の異なるもの、および素材硬度の異なるものも含まれる。材料組成と表面性状との両方が異なるものであっても良い。また材料組成としては、上記した各例のゴム材に限らず、樹脂等の他の広範囲な材料も含まれる。

図３に拡大断面図で示すように、インボード側の接触シール９は、内方部材２の外径面に嵌合するスリンガ１５と、このスリンガ１５に対向して外方部材１の内径面に嵌合する芯金１６と、この芯金１６に固着された一体の弾性体１７とで構成される。上記スリンガ１５は、円筒部１５ａと立板部１５ｂとでなり、断面Ｌ字状とされている。スリンガ１５は、内方部材２における等速ジョイント外輪４の外径面の部分に嵌合している。上記芯金１６は、円筒部１６ａと立板部１６ｂとでなり、断面逆Ｌ字状とされている。

弾性体１７は、その一部として軸受空間の内外に位置する３枚のシールリップ１７ａ〜１７ｃが設けられている。これらのシールリップ１７ａ〜１７ｃは、それらの先端が等速ジョイント外輪４とスリンガ１５に接触するように形成されている。そのうち、最内側のシールリップ１７ａを除く各シールリップ１７ｂ，１７ｃは、サイドリップとなるものであり、それらの先端がスリンガ立板部１５ｂの内側面であるシール面１５ｂａに対して接触している。最内側のシールリップ１７ａは、ラジアルリップとなるものであり、先端が内方部材２の外径面（等速ジョイント外輪４の外径面）に対して接触している。最内側のシールリップ１７ａは封入潤滑剤の漏れ防止を行うものであり、他のシールリップ１７ｂ，１７ｃは外部からの塵埃，泥水の浸入を防止するものである。

これらのシールリップ１７ａ〜１７ｃは、軸受空間の外側のものほど締代が大きいものとされている。また、これらのシールリップ１７ａ〜１７ｃは、互いに異なる材質とされている。具体的には、各シールリップ１７ａ〜１７ｃは、シールリップ毎に最適な材質となるように材料組成が異なるものとされている。ここでは最外側のシールリッップ１７ｃが水素添加ニトリゴム、中間のシールリップ１７ｂがニトリルゴム、最内側のシールリップ１７ａがフッ素ゴムからなる。
なお、この接触シール９におけるシールリップ１７ａ〜１７ｃで言う最適材質の意味は、上記したアウトボード側の接触シール８の場合と同じであり、ここではその説明を省略する。

上記構成の車輪軸受用シール８，９では、一体の弾性体１４，１７の一部として、互いに軸受空間の内外に位置するシールリップ１４ａ〜１４ｃ，１７ａ〜１７ｃを設け、各シールリップ毎に異なる材質としてハイブリッド化しているので、それぞれの材質の長所を生かして、コストアップを最小限に抑えながら、低トルク化と長寿命化を達成できる。

また、このような効果を有す接触シール８，９を用いた上記車輪用軸受装置では、外部からの塵埃や泥水の侵入を確実に防止でき、グリース漏れの防止についても高い効果が得られる。

図４は、この発明の車輪軸受用シールを備えた車輪用軸受装置の他の例を示す。この車輪用軸受装置は複列のアンギュラ玉軸受形式のものであって、第１世代型に分類されるものである。この車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面２１ａを有する外方部材２１と、これら各軌道面２１ａに対向する軌道面２２ａを有する内方部材２２と、これら外方部材２１および内方部材２２の軌道面２１ａ，２２ａ間に介在した複列の転動体２６とで構成される。内方部材２２は２つの軸受内輪２５を軸方向に並べた分割型のものである。転動体２６はボールからなり、各列毎に保持器２７で保持されている。各列の軌道面２１ａ，２２ａは断面円弧状とされて、接触角が互いに背面合わせとなるように形成されている。外方部材２１と内方部材２２との間に形成される環状空間の両端は、図３に示した構成の接触シール９によりそれぞれ密封されている。

図５は、この発明の車輪軸受用シールを備えた車輪用軸受装置のさらに他の例を示す。この車輪用軸受装置も複列のアンギュラ玉軸受形式のものであって、第２世代型に分類されるものであり、駆動輪支持用である。この車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面３１ａを有する外方部材３１と、これら各軌道面３１ａに対向する軌道面３２ａを有する内方部材３２と、これら外方部材３１および内方部材３２の軌道面３１ａ，３２ａ間に介在した複列の転動体３６とで構成される。外方部材３１は、車体取付用のフランジからなる取付部３１ｂを有している。各列の軌道面３１ａ，３２ａは断面円弧状とされ、接触角が互いに背面合わせとなるように形成されている。各列の転動体３６はボールからなり、各列毎に保持器３７により保持されている。外方部材１と内方部材２との間に形成される環状空間の両端は、図３に示した構成の接触シール９によりそれぞれ密封されている。

外方部材３１は一体の部品からなり、車体側の懸架装置におけるナックル（図示せず）に、上記取付部３１ｂで取付けられる。
内方部材３２は、アウトボード側端に車輪取付用フランジ３３ａを有するハブ輪３３と、その中央孔３３ｂに挿入されて嵌合する等速ジョイント外輪３４と、ハブ輪３３の外径面に嵌合された軸受内輪３５とからなり、軸受内輪３５は２つの内輪３５Ａを軸方向に並べた分割型のものである。外方部材３１の軌道面３１ａに対向する複列の軌道面３２ａのうちの各列の軌道面３２ａが、軸受内輪３５の各列の内輪３５Ａにそれぞれに設けられている。ハブ輪３３のフランジ３３ａには、そのボルト挿通孔４１を貫通するハブボルト４２、およびこのハブボルト４２に螺合するハブナット（図示せず）により、ディスクブレーキ装置のブレーキロータと車輪（いずれも図示せず）とが重ねて取付けられる。

図６は、この発明の車輪軸受用シールを備えた車輪用軸受装置のさらに他の例を示す。この車輪用軸受装置も複列のアンギュラ玉軸受形式のものであって、第３世代型に分類されるものであり、駆動輪支持用である。この車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面５１ａを有する外方部材５１と、これら各軌道面５１ａに対向する軌道面５２ａを有する内方部材５２と、これら外方部材５１および内方部材５２の軌道面５１ａ，５２ａ間に介在した複列の転動体５６とで構成される。各列の軌道面５１ａ，５２ａは断面円弧状とされ、接触角が互いに背面合わせとなるように形成されている。各列の転動体５６はボールからなり、各列毎に保持器５７により保持されている。外方部材５１と内方部材５２との間に形成される環状空間の両端は、第１の実施形態の場合と同様に、図２および図３に示した構成の接触シール８，９によりそれぞれ密封されている。

外方部材５１は一体の部品からなり、その外径面にフランジからなる取付部５１ｂが設けられている。この取付部５１ｂのねじ孔６０に、車体側の懸架装置におけるナックル（図示せず）のボルト穴に内側から挿入したナックルボルト（図示せず）を締め込んで、取付部５１ｂが取付けられる。
内方部材５２は、アウトボード側端に車輪取付用フランジ５３ａを有するハブ輪５３と、このハブ輪５３の外周のインボード側端に圧入状態に嵌合させた内輪５５と、ハブ輪５３の中央孔５３ｂに挿通されて嵌合する等速ジョイント外輪（図示せず）とでなり、ハブ輪５３のインボード側端に形成されたフランジ状の加締部５３ｄにより内輪５５がハブ輪５３に対して軸方向に締め付け固定される。これらハブ輪５３および内輪５５のそれぞれに、上記複列の軌道面５２ａのうちの各列の軌道面５２ａが形成されている。ハブ輪５３のフランジ５３ａには、そのボルト挿通孔６１を貫通するハブボルト６２、およびこのハブボルト６２に螺合するハブナット（図示せず）により、ディスクブレーキ装置のブレーキロータと車輪（いずれも図示せず）とが重ねて取付けられる。

この発明の一実施形態にかかる接触シールを備えた車輪用軸受装置の断面図である。 同車輪用軸受装置のアウトボード側の接触シールの断面図である。 同車輪用軸受装置のインボード側の接触シールの断面図である。 この発明の一実施形態にかかる接触シールを備えた車輪用軸受装置の他の例の断面図である。 この発明の一実施形態にかかる接触シールを備えた車輪用軸受装置のさらに他の例の断面図である。 この発明の一実施形態にかかる接触シールを備えた車輪用軸受装置のさらに他の例の断面図である。

符号の説明

１…外方部材
１ａ…軌道面
２…内方部材
２ａ…軌道面
６…転動体
８，９…接触シール
１４，１７…弾性体
１４ａ〜１４ｃ，１７ａ〜１７ｃ…シールリップ
２１…外方部材
２１ａ…軌道面
２２…内方部材
２２ａ…軌道面
２６…転動体
３１…外方部材
３１ａ…軌道面
３２…内方部材
３２ａ…軌道面
３６…転動体
５１…外方部材
５１ａ…軌道面
５２…内方部材
５２ａ…軌道面
５６…転動体

Claims (6)

1. 車輪用軸受装置に用いられる接触シールであって、一体の弾性体の一部として、互いに軸受空間の内外に位置する複数のシールリップを設け、各シールリップ毎に異なる材質としたことを特徴とする車輪軸受用シール。
2. 請求項１において、各シールリップは、材料組成が異なる車輪軸受用シール。
3. 請求項１において、各シールリップは、材料組成が同じで性状が異なるものである車輪軸受用シール。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記シールリップが３枚であって、これらシールリップは外側のものほど締代が大きいものとした車輪軸受用シール。
5. 請求項１において、前記シールリップが３枚であって、これらシールリップは外側のものほど締代が大きく、最外側のシールリップが水素添加ニトリルゴム、中間のシールリップがニトリルゴム、最内側のシールリップがフッ素ゴムである車輪軸受用シール。
6. 内周に複列の軌道面を有する外方部材と、前記軌道面に対向する軌道面を有する内方部材と、対向する軌道面間に介在した複列の転動体と、前記外方部材と内方部材間の軸受空間の両端をそれぞれ密封するアウトボード側およびインボード側のシールとを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置において、前記アウトボード側のシールおよびインボード側のシールのいずれか一方または両方に、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の車輪軸受用シールを用いたことを特徴とする車輪用軸受装置。
   

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