JP2006200628A - ハブユニット軸受 - Google Patents

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Abstract

【課題】軸方向の寸法を短くすることで各種自動車のバネ下重量の軽量化が可能な動作性及び回転性に優れた低価格なハブユニット軸受を提供する。
【解決手段】互いに相対回転可能に配置された内輪構成部材２及び外輪構成部材４と、内外輪構成部材間に転動自在に設けられた複数の転動体6,8と、内輪構成部材と外輪構成部材との間に設けられ、潤滑剤の漏洩や異物の浸入を防止する密封装置(シール２２)とを備えたハブユニット軸受であり、回転輪として構成された内輪構成部材又は外輪構成部材の軸方向外側には、フランジ(外向フランジ１０ａ)が設けられていると共に、内輪構成部材には、少なくとも軸方向外側又は軸方向内側に環状曲面部Ｃｓが設けられ、密封装置は、３つのリップ32,34,36を有し且つそのうちの２つのリップが環状曲面部に摺接する。この場合、環状曲面部に摺接する２つのリップは、軸受内部に位置付けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、各種自動車の車輪を懸架装置(サスペンション)に対して回転自在に支持するためのハブユニット軸受に関する。
従来から種々のハブユニット軸受が知られており、例えば図３に示されたハブユニット軸受は、互いに相対回転可能に配置された内輪構成部材２及び外輪構成部材４と、内外輪構成部材2,4間に複列(例えば、２列)で設けられた複数の転動体6,8とを備えており、内輪構成部材２には、各種自動車のディスクホイール(図示しない)が固定されて共に回転する略円筒形状のハブ１０が設けられている(例えば、特許文献１参照)。なお、外輪構成部材４は、中空円筒状を成しており、内輪構成部材２の外周を覆うように配置されている。
ハブ１０には、その一方側(内輪構成部材２の軸方向外側)にディスクホイールのディスク部(図示しない)を取り付けるための外向フランジ１０ａが突設されている。外向フランジ１０ａは、外輪構成部材４を越えて外方に向って延出しており、その延出縁付近には、周方向に沿って所定間隔で配置された複数のハブボルト１２が設けられている。この場合、複数のハブボルト１２をディスク部(ディスクホイール)に形成されたボルト孔(図示しない)に差し込んでハブナット(図示しない)で締付けることにより、ディスク部(ディスクホイール)を外向フランジ１０ａに対して位置決めして固定することができる。
また、ハブ１０には、その他方側に環状の内輪素子１４(内輪構成部材２の構成品)が外嵌されるようになっており、内外輪構成部材2,4間に複数の転動体6,8を保持器１６で保持した状態で、内輪素子１４を段部１０ｂまで外嵌してナット１８で締付けることにより、内輪素子１４をハブ１０の他方側に固定することができる。
この状態において、複列の各転動体6,8は、所定の接触角θ1,θ2を成して内外輪構成部材2,4の軌道面(特に参照符号は付さない)にそれぞれ接触し、これら２つの接触点を結んだ線(作用線)L1,L2は、各軌道面に直交し且つ各転動体6,8の中心を通り、ハブユニット軸受の中心線(軸中心線)Ｘ上の１点(作用点)T1,T2で交わる。これにより背面組合せ形(ＤＢ)軸受が構成される。なお、接触角θ1,θ2は、軸中心線Ｘに垂直な平面(ラジアル平面)F1,F2と作用線L1,L2との成す角度で規定される。
また、外輪構成部材４には、その外周面から外方に向って突出した取付部４ａが一体成形されており、取付部４ａは、図示しない懸架装置(サスペンション)に固定される。
この構成において、各種自動車の車輪に作用する力は、全てディスクホイール(ディスク部)からハブユニット軸受を通じて懸架装置に伝達されることになり、その際、ハブユニット軸受には、各種の荷重(ラジアル荷重、アキシアル荷重、モーメント荷重など)が作用する。しかし、ハブユニット軸受は、背面組合せ形(ＤＢ)軸受となっているため、各種の荷重(ラジアル荷重、アキシアル荷重、モーメント荷重など)に対して高い剛性を維持することができる。
更に、ハブユニット軸受の両側(ハブ１０の一方側及び他方側)には、封入した潤滑剤(例えば、グリース、油)が軸受外部に漏洩したり、異物(例えば、水、塵埃)が軸受内部に侵入するのを防止する密封装置が設けられている。
ハブ１０の他方側(軸方向内側)の密封装置としてはカバー２０が適用されており、カバー２０は、ナット１８を覆うように外輪構成部材４に内嵌されている。
ハブ１０の一方側(軸方向外側)の密封装置としては、シールやシールドを適用することが可能であるが、ここでは一例としてシール２２を想定する。
シール２２は、心金２４の外周面にシール材２６を付加して構成されていると共に、内輪構成部材２と外輪構成部材４との間に配設されており、その３つのリップ(シールリップとも言う)22a,22b,22cが内輪構成部材２(ハブ１０)の環状曲面部Ｃｓに摺接している。環状曲面部Ｃｓは、外向フランジ１０ａの根元部分(ハブ１０の外周面から外向フランジ１０ａの側面に移行する部分)に周方向に沿って連続して形成されている。この場合、ハブ１０(内輪構成部材２)と外輪構成部材４とが相対回転する間或いは静止状態において、シール２２の各リップ22a,22b,22cは常に環状曲面部Ｃｓに対して摺接状態となるため、ハブ１０の一方側からの潤滑剤の漏洩や異物の浸入が防止される。
具体的に説明すると、シール２２の心金２４は、外輪構成部材４の内周面に内嵌する中空円筒部２４ａと、中空円筒部２４ｂからハブ１０に向けてＳ字状に屈曲した環状屈曲部２４ｂとから構成されている。
この場合、中空円筒部２４ａの自由状態(外輪構成部材４の内周面に内嵌する前の状態)において、中空円筒部２４ａの外径は外輪構成部材４の内周面の内径よりも僅かに大きく設定されている。このため、中空円筒部２４ａは、外輪構成部材４の内周面に対して締まり嵌めで内嵌される。
また、シール材２６は、環状屈曲部２４ｂの外周面(環状曲面部Ｃｓ側の面)に付加されており、環状屈曲部２４ｂのＳ字移行部２４ｃの外周面に付加されたシール材２６の外径は、その自由状態(中空円筒部２４ａを外輪構成部材４の内周面に内嵌する前の状態)において、外輪構成部材４の内周面の内径よりも僅かに大きく設定されている。この場合、中空円筒部２４ａを外輪構成部材４の内周面に内嵌した際、Ｓ字移行部２４ｃに付加されたシール材２６は、Ｓ字移行部２４ｃと外輪構成部材４の内周面との間で弾性的に押圧されて当該内周面に密着する。これによりシール性が維持向上される。
なお、シール材２６としては、例えばゴムやエラストマーなどの弾性材を適用することができると共に、かかるシール材２６を環状屈曲部２４ｂの外周面に付加する方法としては、例えば焼き付けや接着剤により付加すれば良い。
このようなシール２２において、３つのリップ22a,22b,22cはそれぞれシール材２６で形成されており、環状曲面部Ｃｓに対する各リップ22a,22b,22cの摺接位置が異なっている。具体的には、リップ(外径側リップ)２２ａは環状曲面部Ｃｓの外径側に摺接し、リップ(内径側リップ)２２ｂは環状曲面部Ｃｓの内径側に摺接し、そして、リップ(ラジアルリップ)２２ｃは環状曲面部Ｃｓに対してラジアル方向に摺接する。この場合、主に外径側リップ２２ａ及び内径側リップ２２ｂにより異物の浸入防止が図られると共に、ラジアルリップ２２ｃにより潤滑剤の漏洩防止が図られる。
ところで、各種自動車には、そのロードホールディングや乗り心地の良好性、運動性能などの向上が要求されている。これに応えるためには、バネ下重量を軽量化することが必要である。バネ下重量の軽量化には、例えば車輪周りの回転部分を軽量化することが有効である。この場合、上述したハブユニット軸受には、特に軸方向の寸法を短くすることが要求される。一方で、剛性向上の面からは、複列の転動体6,8間の軸方向寸法は大きい方が望ましいため、シール２２の軸方向寸法を短くする必要がある。しかしながら、従来のハブユニット軸受において、シール２２には、３つのリップ22a,22b,22cが設けられており、特にラジアルリップ２２ｃは、独立して環状曲面部Ｃｓに対してラジアル方向に摺接している。このため、軸方向の寸法を短くするのには限界があった。
また、ハブ１０に突設された外向フランジ１０ａの振れ精度を向上させるために、複数のハブボルト１２を配設した状態で外向フランジ１０ａに対する旋削処理や環状曲面部Ｃｓに対する研削処理が行われる。この場合、処理効率や処理精度を向上させるためには、環状曲面部Ｃｓをハブボルト１２のボルト頭１２ａよりもインボード側に位置付ける必要がある。処理効率が向上すれば処理に要する手間がはぶけ、その結果、ハブユニット軸受の製造コストが低減される。また、処理精度が向上すれば外向フランジ１０ａの振れ精度を向上させることができ、その結果、制動時に優れた動作を発揮すると共に、ブレーキディスクの偏磨耗を防ぐことができる。しかしながら、従来のハブユニット軸受において、シール２２のラジアルリップ２２ｃは、独立して環状曲面部Ｃｓに対してラジアル方向に摺接しており、その摺接領域を環状曲面部Ｃｓに別途確保する必要があるため、当該環状曲面部Ｃｓをボルト頭１２ａよりもインボード側に位置付けるには限界があった。
特開平９−２８７６１９号公報
本発明は、このような要求に応えるためになされており、その目的は、軸方向の寸法を短くすることで各種自動車のバネ下重量の軽量化が可能な動作性及び回転性に優れた低価格なハブユニット軸受を提供することにある。
このような目的を達成するために、本発明のハブユニット軸受は、互いに相対回転可能に配置された内輪構成部材及び外輪構成部材と、内外輪構成部材間に転動自在に設けられた複数の転動体と、内輪構成部材と外輪構成部材との間に設けられ、潤滑剤の漏洩や異物の浸入を防止する密封装置とを備えている。この場合、回転輪として構成された内輪構成部材又は外輪構成部材の軸方向外側には、フランジが設けられていると共に、内輪構成部材には、少なくとも軸方向外側又は軸方向内側に環状曲面部が設けられている。また、密封装置は、少なくとも２つのシールリップを有し、且つ、そのうちの２つのシールリップが環状曲面部に摺接する。この場合、軸受内部に位置付けられている２つのシールリップが環状曲面部に摺接する。
本発明によれば、軸方向の寸法を短くすることで各種自動車のバネ下重量の軽量化が可能な動作性及び回転性に優れた低価格なハブユニット軸受を実現することができる。
以下、本発明の一実施の形態に係るハブユニット軸受について、添付図面を参照して説明する。
なお、本発明のハブユニット軸受は、上述したハブユニット軸受(図２及び図３)と同一構成を成しているため、以下では相違する発明特徴部分についての説明にとどめる。
図１及び図３に示すように、本実施の形態のハブユニット軸受において、ハブの一方側(軸方向外側)には、内輪構成部材と外輪構成部材との間に潤滑剤の漏洩や異物の浸入を防止する密封装置が設けられている。本実施の形態でも密封装置としては、シールやシールドを適用することが可能であるが、ここでは一例としてシール２２を想定する。
シール２２は、心金２８の外周面にシール材３０を付加して構成されていると共に、内輪構成部材２の環状曲面部Ｃｓに向けて延出した複数(例えば、３つ)のリップ(シールリップ)32,34,36が設けられ、リップ(外径側リップ)３２の環状曲面部Ｃｓ側の面、リップ(内径側リップ)３４とリップ(最内径側リップ)３６との間の環状曲面部Ｃｓ側の面には、それぞれ肉盛部P1,P2が形成されている。そして、３つのリップ32,34,36のうち少なくとも２つが内輪構成部材２(ハブ１０)の環状曲面部Ｃｓに摺接している。なお、リップの数は少なくとも２つ以上あれば、本実施の形態の構成に限定されることは無い。
環状曲面部Ｃｓは、外向フランジ１０ａの根元部分(ハブ１０の外周面から外向フランジ１０ａの側面に移行する部分)よりもインボード側(具体的には、各ハブボルト１２のボルト頭１２ａよりも矢印範囲Ｅだけ軸受内部)に位置付けられ、周方向に沿って連続して形成されている。この場合、ハブ１０(内輪構成部材２)と外輪構成部材４とが相対回転する間或いは静止状態において、少なくとも２つのリップ(例えば、32,34,36)が常に環状曲面部Ｃｓに対して摺接状態となるため、ハブ１０の一方側からの潤滑剤の漏洩や異物の浸入が防止される。
具体的に説明すると、シール２２の心金２８は、外輪構成部材４の内周面に内嵌する中空円筒部２８ａと、中空円筒部２８ａからハブ１０に向けて逆Ｓ字状に屈曲した環状屈曲部２８ｂとから構成されている。
この場合、中空円筒部２８ａの自由状態(外輪構成部材４の内周面に内嵌する前の状態)において、中空円筒部２８ａの外径は外輪構成部材４の内周面の内径よりも僅かに大きく設定されている。このため、中空円筒部２８ａは、外輪構成部材４の内周面に対して締まり嵌めで内嵌される。
また、シール材３０は、心金２８(中空円筒部２８ａ及び環状屈曲部２８ｂ)の外周面(環状曲面部Ｃｓ側の面)に付加されている。更に、中空円筒部２８ａの外端部２８ｃ(外向フランジ１０ａ側に延出した端部)は、その外径が外輪構成部材４の内周面よりも僅かに小さくなっており、外端部２８ｃの外径と外輪構成部材４の内周面との間にもシール材３０が入り込んでいる。そして、外端部２８ｃの外径と外輪構成部材４の内周面との間に入り込んだシール材３０の外径は、その自由状態(中空円筒部２８ａを外輪構成部材４の内周面に内嵌する前の状態)において、外輪構成部材４の内周面の内径よりも僅かに大きく設定されている。
この場合、中空円筒部２８ａを外輪構成部材４の内周面に内嵌した際、外端部２８ｃの外径と外輪構成部材４の内周面との間に入り込んだシール材３０は、外端部２８ｃと外輪構成部材４の内周面との間で弾性的に押圧されて当該内周面に密着する。これによりシール性が維持向上される。
なお、シール材３０としては、例えばゴムやエラストマーなどの弾性材を適用することができると共に、かかるシール材３０を中空円筒部２８ａ及び環状屈曲部２８ｂ(心金２４)の外周面に付加する方法としては、例えば焼き付けや接着剤により付加すれば良い。
このようなシール２２において、複数のリップ32,34,36及び肉盛部P1,P2はそれぞれシール材３０で形成されており、複数のリップ32,34,36は、いずれもラジアル方向に摺接しないように構成されている。本実施の形態では、外径側リップ３２の肉盛部Ｐ１及び、内径側リップ３４と最内径側リップ３６との間の肉盛部Ｐ２が弾性的に環状曲面部Ｃｓに摺接する。即ち、肉盛部Ｐ１は外径側リップ３２の弾性力(外径側リップ３２が環状曲面部Ｃｓ方向に戻ろうとする力)により環状曲面部Ｃｓに摺接し、肉盛部Ｐ２は内径側リップ３４及び最内径側リップ３６の弾性力(内径側リップ３４及び最内径側リップ３６が環状曲面部Ｃｓ方向に戻ろうとする力)により環状曲面部Ｃｓに摺接する。この場合、主に肉盛部Ｐ１により異物の浸入防止が図られると共に、肉盛部Ｐ２により潤滑剤の漏洩防止が図られる。また、このようにリップ32,34,36を環状曲面部Ｃｓに摺接させることにより、低トルク化を図ることもできる。
以上、本実施の形態によれば、環状曲面部Ｃｓを各ハブボルト１２のボルト頭１２ａよりも矢印範囲Ｅだけインボード側(軸受内部)に位置付けると共に、複数のリップ32,34,36のいずれもラジアル方向に摺接しないように構成したことにより、従来に比べてハブユニット軸受の軸方向の寸法を短くすることができる。この結果、バネ下重量を軽量化することが可能となり、各種自動車のロードホールディングや乗り心地の良好性、運動性能などを向上させることができる。
また、ハブユニット軸受は背面組合せ形を成しており、作用線L1,L2が軸中心線Ｘ上で交わる作用点T1,T2(図３)の相互間距離を大きくすることができる。この結果、例えば各種自動車の走行中に、ハブユニット軸受に各種の荷重(ラジアル荷重、アキシアル荷重、モーメント荷重など)が作用した場合でも、各種の荷重に対して高い剛性を維持することができる。
更に、環状曲面部Ｃｓを各ハブボルト１２のボルト頭１２ａよりも矢印範囲Ｅだけインボード側に位置付けたことにより、ハブ１０に突設された外向フランジ１０ａの振れ精度を向上させるために、複数のハブボルト１２を配設した状態で外向フランジ１０ａに対する旋削処理や環状曲面部Ｃｓに対する研削処理を行う場合でも、その処理効率や処理精度を向上させることができる。即ち、処理効率の向上により処理に要する手間がはぶけ、その結果、ハブユニット軸受の製造コストを低減することができる。また、処理精度の向上により外向フランジ１０ａの振れ精度を向上させることができ、その結果、動作性及び回転性に優れたハブユニット軸受を実現することができる。
更にまた、環状曲面部Ｃｓを各ハブボルト１２のボルト頭１２ａよりも矢印範囲Ｅだけインボード側に位置付けたことにより、その分(矢印範囲Ｅ)だけ外輪構成部材４とハブ１０との間に部分的な重なり部Ｇが形成される。重なり部Ｇには、シール２２の外端部２８ｃ及びその周りのシール材３０が入り込んでおり、狭い隙間通路のラビリンスシールが構成されている。これにより、重なり部Ｇにおける潤滑剤の漏洩と異物の浸入が防止され、その結果、よりシール性に優れた密封装置(シール２２)を実現することができる。
なお、上述した実施の形態では、内輪(内輪構成部材２)回転タイプのハブユニット軸受を例示して説明したが、これとは逆に、外輪(外輪構成部材４)回転タイプのハブユニット軸受にも本発明を適用することができる。外輪回転タイプのハブユニット軸受は、外輪構成部材４の軸方向外側にフランジ(外向フランジ)が設けられており、環状曲面部は、内輪構成部材２の軸方向内側に設けられている。この場合、密封装置と環状曲面部との位置関係は、上記実施の形態におけるシール２２と環状曲面部Ｃｓとの位置関係(図１)に従っており、３つのリップ32,34,36のうちの２つのリップが環状曲面部Ｃｓに摺接する。そして環状曲面部Ｃｓに摺接する２つのリップは、軸受内部(外輪構成部材４の軸方向内側の端部よりも内部)に位置付けられている。
本発明の一実施の形態に係るハブユニット軸受の構成を部分的に拡大して示す断面図。 従来のハブユニット軸受の構成を部分的に拡大して示す断面図。 ハブユニット軸受の全体の構成を示す断面図。
符号の説明
２ 内輪構成部材
４ 外輪構成部材
6,8 転動体
１０ ハブ
１０ａ 外向フランジ
１２ ハブボルト
１２ａ ボルト頭
１４ 内輪素子
１６ 保持器
１８ ナット
２０ カバー
２２ シール(密封装置)
２８ 心金
２８ａ 中空円筒部
２８ｂ 環状屈曲部
３０ シール材
32,34,36 リップ
Ｃｓ 環状曲面部
P1,P2 肉盛部

Claims (2)

  1. 互いに相対回転可能に配置された内輪構成部材及び外輪構成部材と、
    内外輪構成部材間に転動自在に設けられた複数の転動体と、
    内輪構成部材と外輪構成部材との間に設けられ、潤滑剤の漏洩や異物の浸入を防止する密封装置とを備えたハブユニット軸受であって、
    回転輪として構成された内輪構成部材又は外輪構成部材の軸方向外側には、フランジが設けられていると共に、内輪構成部材には、少なくとも軸方向外側又は軸方向内側に環状曲面部が設けられており、
    密封装置は、少なくとも２つのシールリップを有し、且つ、そのうちの２つのシールリップが環状曲面部に摺接することを特徴とするハブユニット軸受。
  2. 軸受内部に位置付けられている２つのシールリップが環状曲面部に摺接することを特徴とする請求項１に記載のハブユニット軸受。
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