JP2007051663A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 シール性能を維持して低摩擦化が可能な車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】 この車輪用軸受装置Ａは、複列の転走面４が内周に形成された外方部材１と、この外方部材１の転走面４と対向する転走面５を形成した内方部材２と、両転走面４，５間に介在した複列の転動体３と、外方部材１と内方部材２間の端部を密封する密封装置７，８とを備える。密封装置７，８は、シールリップを有する弾性体を用いた接触シールである。前記弾性体を、引張弾性率が６Ｍｐａ以下のニトリルゴム材とする。
【選択図】 図１

Description

この発明は、自動車等における車輪用軸受装置に関し、特にその密封構造に関する。

近年、自動車等の車両においては、低燃費化、操縦安定性向上、快適性等の様々なユーザー要求がある。低燃費化の要請に応える方法の一つとして、車輪用軸受装置におけるシール構造の摩擦低減化対策がある。この場合のシール構造は、例えば、軸受装置の内外の部材間に形成される環状空間の端部をリップ付きのシール部材で密封したものであり、シール構造の摩擦低減対策としては、シール部材におけるシールリップの緊迫力を軽減するものや、シールリップ材の摩擦係数を軽減するものが提案されている。
シールリップの緊迫力を軽減する対策には、
ａ）シールリップを薄肉化して接触面圧を下げるもの（例えば特許文献１）。
ｂ）ラビリンスを利用することで、シールリップの接触面に対する締代を少なくして接触面圧を下げるもの（例えば特許文献２）。
ｃ）シールリップ材となるゴム材の弾性率を下げることで、接触面圧を下げるもの。
などがある。
また、シールリップ材の摩擦係数を軽減する対策としては、シールリップ材として低摩擦ゴム材を採用するものがある。
特開平９−２８７６１９号公報 特開２００４−６０７５１号公報

しかし、シールリップを薄肉化して接触面圧を下げる対策の場合、製造上においてシールリップの薄肉化に限界がある。また、ラビリンスを利用してシールリップの締代を少なくする対策の場合、シールリップを接触させる場合に比べてグリース密封性が若干劣るという課題がある。

この発明の目的は、シール性能を維持して低摩擦化が実現できる車輪用軸受装置を提供することである。
この発明の他の目的は、高導電性の条件下で、シール性能を維持して低摩擦化を実現することである。
この発明のさらに他の目的は、低温条件下で、シール性能を維持して低摩擦化を実現することである。

この発明の車輪用軸受装置は、複列の転走面が内周に形成された外方部材と、この外方部材の転走面と対向する転走面を形成した内方部材と、両転走面間に介在した複列の転動体と、外方部材と内方部材間の端部を密封する密封装置とを備え、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、前記密封装置が、シールリップを有する弾性体を用いた接触シールであって、前記弾性体が、引張弾性率が６Ｍｐａ以下のニトリルゴム材であることを特徴とする。
この構成によると、密封装置の弾性体として、引張弾性率を６Ｍｐａ以下としたニトリルゴム材を用いているので、弾性体におけるシールリップの緊迫力を従来の場合よりも下げることができ、例えば、動摩擦係数を２０％軽減させることができる。そのため、シール性能を維持しつつ低摩擦化が可能となる。

この発明において、前記密封装置の前記弾性体の体積固有抵抗が２×１０² Ω×cm以下であっても良い。弾性体の体積固有抵抗が２×１０² Ω×cm以下であると、シールリップに高導電性を持たせることができる。

この発明において、前記密封装置の前記弾性体の低温弾性回復率が−３５℃以下であっても良い。弾性体の低温弾性回復率が−３５℃以下であると、低温条件下におけるシールリップの接触面への追従性を向上させることができる。

この発明の車輪用軸受装置は、複列の転走面が内周に形成された外方部材と、この外方部材の転走面と対向する転走面を形成した内方部材と、両転走面間に介在した複列の転動体と、外方部材と内方部材間の端部を密封する密封装置とを備え、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、前記密封装置が、シールリップを有する弾性体を用いた接触シールであって、前記弾性体を、引張弾性率が６Ｍｐａ以下のニトリルゴム材としたため、シール性能を維持して低摩擦化を実現することができる。
前記密封装置の前記弾性体の体積固有抵抗が２×１０² Ω×cm以下である場合は、高導電性の条件下で、シール性能を維持して低摩擦化が実現できる。
前記密封装置の前記弾性体の低温弾性回復率が−３５℃以下である場合は、低温条件下で、シール性能を維持して低摩擦化を実現することができる。

この発明の第１の実施形態を図１ないし図５と共に説明する。この実施形態の車輪用軸受装置Ａは、第１世代に分類される複列外向きアンギュラ玉軸受型のものであり、内周に複列の転走面４が形成された外方部材１と、これら転走面４にそれぞれ対向する転走面５が形成された内方部材２と、これら両転走面４，５間に介在した複列の転動体３と、内外の部材２，１間に形成される環状空間の両端部を密封する密封装置７，８とを備える。外方部材１は固定側の部材となり、内方部材２は回転側の部材となる。内方部材２は、各転動体３の転走面５がそれぞれ形成された一対の分割型の内輪２Ａ，２Ａからなる。転動体３はボールからなり、各列毎に保持器６で保持されている。

図１における左端の密封装置７を、図２に拡大して示す。密封装置７は、同図のように軸方向に並ぶ２枚のシールリップ９ａ，９ｂを有する弾性体９と、この弾性体９を固着した環状の芯金１０とでなる接触シールである。芯金１０は、円筒部１０ａと径方向に向く側板部１０ｂとでなる断面形状とされ、その円筒部１０ａを外方部材１の内周に圧入状態で嵌合させることにより外方部材１に取付けられる。上記弾性体９は、芯金１０の側板部１０ｂの軸受外側を向く側面を覆うように固着され、そのシールリップ９ａ，９ｂが内方部材２の外周に摺接する。これらシールリップ９ａ，９ｂのうち、軸受外側に位置するシールリップ９ａは外部からの塵埃等の侵入を防止するダストリップであり、軸受内側に位置するシールリップ９ｂは軸受内のグリースの外部への漏洩を防止するグリースリップである。

図１における右端の密封装置８を、図３に拡大して示す。同図のように、この密封装置８は、固定側である外方部材１に取付けられるシール部材１１と、回転側である内方部材２に取付けられるスリンガ１２とでなる接触シールである。スリンガ１２は、円筒部１２ａと径方向に向く側板部１２ｂとでなる断面Ｌ字状に形成された環状の部材であり、その円筒部１２ａが内方部材２の外周に圧入状態で嵌合される。シール部材１１は、３枚のシールリップ１３ａ，１３ｂ，１３ｃを有する弾性体１３と、この弾性体１３を固着した環状の芯金１４とでなる。芯金１４は、円筒部１４ａと径方向に向く側板部１０ｂとでなる断面Ｌ字状に形成され、その円筒部１４ａを外方部材１の内周に圧入状態で嵌合させることにより、その側板部１４ｂが前記スリンガ側板部１２ｂと軸方向に対向するように外方部材１に取付けられる。上記弾性体１３は、芯金側板部１４ｂの軸受外側を向く側面から円筒部１４ａの内周面にまたがって覆うように固着される。弾性体１３におけるシールリップ１３ａはスリンガ側板部１２ｂに摺接するサイドリップであり、他の１つのシールリップ１３ｂはスリンガ円筒部１２ａの軸受外側の位置に摺接するダストリップであり、他の１つのシールリップ１３ｃはスリンガ円筒部１２ａの軸受内側の位置に摺接するグリースリップである。芯金円筒部１４ａとスリンガ側板部１２ｂの先端とは僅かな径方向隙間を持って対峙させ、その隙間でラビリンス１５が構成されている。

図４は、図１における右端の密封装置８の他の例を示す。この例では、図３の例において、弾性体１３のシールリップ１３ｂがスリンガ側板部１２ｂに摺接するサイドリップとされている。その他の構成は、図３の密封装置８の場合と略同様である。

特に、この車輪用軸受装置Ａでは、上記各密封装置７，８の弾性体９，１３として、表１に示す諸特性（ダンベル試験による）を有するニトリルゴム材（ＮＢＲ）を用いる。

また、表１には、比較のために、従来の車輪用軸受装置における密封装置の弾性体として用いられるニトリルゴム材の緒特性（ダンベル試験による）も併記している。

このように、この車輪用軸受装置Ａでは、密封装置７，８の弾性体９，１３として、引張弾性率を６Ｍｐａ以下（具体的には５．５Ｍｐａ）としたニトリルゴム材を用いているので、弾性体９，１３におけるシールリップ９ａ，９ｂ，１３ａ〜１３ｃの緊迫力を従来の場合よりも下げ、動摩擦係数を１．０から０．８へと２０％軽減させることができる。すなわち、従来例に比べて約２０％のトルク軽減が可能となる。
また、上記ニトリルゴム材は、体積固有抵抗を２×１０² Ω×cm以下（具体的には１．６×１０² Ω×cm）とし、低温弾性回復率を−３５℃以下（具体的には−３７℃）としているので、高導電性を持たせ、かつ低温条件下におけるシールリップ９ａ，９ｂ，１３ａ〜１３ｃの接触面への追従性を向上させることができる。

図５は、上記密封装置７，８でのトルクを従来例と比較した試験結果を示すグラフである。この試験結果から、この車輪用軸受装置Ａの密封装置７，８では、従来例に比べて約２０％のトルク軽減が可能であることが分かる。
また、この車輪用軸受装置における上記密封装置７，８の耐泥水性能を、従来例の場合と比較した以下の試験でも、従来例と同等のシール性能が得られた。このことから、この車輪用軸受装置Ａの密封装置７，８によると、従来例の場合と同等のシール性能を維持しつつ、シールリップ９ａ，９ｂ，１３ａ〜１３ｃの摩擦低減が可能となる。
・泥水条件 ：関東ロームＪＩＳ８種１０ｗｔ％ 軸心
・回転数 ：１１００ｒ／min
・運転サイクル：２０時間運転４時間停止
・結果 ：従来のニトリルゴム材＝約２７サイクル
：本実施形態のニトリルゴム材＝約２７サイクル

図６は、この発明の他の実施形態を示す。この車輪用軸受装置Ｂは、第２世代に分類される複列外向きアンギュラ玉軸受型であり、外輪回転タイプでかつ従動輪支持用のものである。この車輪用軸受装置Ｂは、内周に複列の転走面４が形成されたハブ輪兼用の外方部材１と、これら転走面４にそれぞれ対向する転走面５が形成された内方部材２と、これら両転走面４，５間に介在した複列の転動体３と、内外の部材２，１間に形成される環状空間の両端部を密封する密封装置７，８とを備える。内方部材２は、各転動体３の転走面５がそれぞれ形成された一対の分割型の内輪２Ａ，２Ａからなる。転動体３はボールからなり、各列毎に保持器６で保持されている。ハブ輪兼用の外方部材１は、外周に車輪取付用のフランジ１ａを有する。車両への組付けにおいて、前記フランジ１ａには、そのボルト挿通孔１６を貫通するハブボルト１７、およびこのハブボルト１７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。内方部材２の内径面には車軸（図示せず）が固定される。
同図において、左端側の密封装置７は、第１の実施形態における例えば図２の構造とされる。また、右端側の密封装置８は、第１の実施形態における例えば図３の構造とされる。密封装置７，８における弾性体９，１３の素材条件も第１の実施形態の場合と同じであり、第１の実施形態の場合と同様の作用効果が得られる。

図７は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態の車輪用軸受装置Ｃは、第３世代に分類される複列外向きアンギュラ玉軸受型であり、内輪回転タイプでかつ駆動輪支持用のものである。この車輪用軸受装置Ｃは、内周に複列の転走面４が形成された外方部材１と、これら各転走面４に対向する転走面５が形成された内方部材２と、これら両転走面５，４間に介在した複列の転動体３と、内外の部材２，１間に形成される環状空間の両端部を密封する密封装置７，８とを備える。転動体３はボールからなり、各列毎に保持器６で保持されている。

外方部材１は固定側の部材となるものであって、車体取付フランジ１ｂを外周に有し、その車体取付フランジ１ａが車体に設置されたナックルにボルト（いずれも図示せず）で締結される。内方部材２は回転側の部材となるものであって、外周に車輪取付用のフランジ１８ａを有するハブ輪１８と、このハブ輪１８のインボード側端の外周に嵌合した内輪１９とでなり、前記複列の転走面５におけるアウトボード側列の転走面５がハブ輪１８に、インボード側列の転走面５が内輪１９にそれぞれ形成されている。ハブ輪１８のフランジ１８ａには、そのボルト挿通孔１６を貫通するハブボルト１７、およびこのハブボルト１７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。
ハブ輪１８は中央孔２０を有し、この中央孔２０に、等速ジョイントの片方の継手部材となる外輪のステム部（図示せず）が挿通されてスプライン嵌合される。

同図において、左端側の密封装置７は、図８に拡大して示すように、環状の芯金２１と、この芯金２１に固着された弾性体２２とで構成される接触シールである。芯金２１は円筒部２１ａと側板部２１ｂとを有する断面形成とされ、その円筒部２１ａを外方部材１の内径面に圧入状態に嵌合させることで、外方部材１に密封装置７が取付けられる。弾性体２２は、軸受空間の内外に位置する３枚のシールリップ２２ａ〜２２ｃを有する。これらのシールリップ２２ａ〜２２ｃは、内方部材２の外周の上記車輪用取付フランジ１８ａの近傍におけるシール面１８ｂ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２２ｃを除く各シールリップ２２ａ，２２ｂは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１８ｂに対して接触している。最外側のシールリップ１８ａはサイドリップであり、その内側のシールリップ１８ｂはダストリップである。最内側のシールリップ２２ｃは、先端が軸受空間の内側に延びるように形成されて、上記シール面１８ｂに接触している。この最内側のシールリップ２２ｃはグリースリップとなる。また、右端側の密封装置８は、第１の実施形態における例えば図３の構造とされる。密封装置７，８における弾性体９，２２の素材条件も第１の実施形態の場合と同じであり、第１の実施形態の場合と同様の作用効果が得られる。

図９は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態の車輪用軸受装置Ｄは、第４世代に分類される複列外向きアンギュラ玉軸受型であり、内輪回転タイプでかつ駆動輪支持用のものである。この車輪用軸受装置Ｄは、内周に複列の転走面４が形成された外方部材１と、これら転走面４に対向する転走面５が形成された内方部材２と、これら内外の部材２，１の転走面５，４間に介在した複列の転動体３と、内外の部材２，１間に形成される環状空間の両端部を密封する密封装置７，８とを備える。転動体３はボールからなり、各列毎に保持器６で保持されている。

外方部材１は固定側の部材となるものであって、車体取付フランジ１ｂを外周に有し、その車体取付フランジ１ａが車体に設置されたナックルにボルト（いずれも図示せず）で締結される。
内方部材２は回転側の部材となるものであって、アウトボード側端に車輪取付用のフランジ１８ａを有するハブ輪１８と、このハブ輪１８の中央孔２０に挿入されて嵌合する等速ジョイント２３の外輪２４とでなり、前記複列の転走面５におけるアウトボード側列の転走面５がハブ輪１８に、インボード側列の転走面５が等速ジョイント外輪２４にそれぞれ形成されている。ハブ輪１８のフランジ１８ａには、そのボルト挿通孔１６を貫通するハブボルト１７、およびこのハブボルト１７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９における左端の密封装置７は、図７の実施形態における図８の構造のものとされる。右端の密封装置８は、第１の実施形態における図３の構造のものとされる。密封装置７，８における弾性体１３，２２の素材条件も第１の実施形態の場合と同じであり、第１の実施形態の場合と同様の作用効果が得られる。

なお、以上の各実施形態では、転動体３がボールである玉軸受の場合を示したが、転動体３が円すいころであるころ軸受の場合にも同様に適用できる。密封装置７，８の構造も、各実施形態で挙げたリップ構造の接触シールに限らず、他のリップ構造の接触シールのものにも同様に適用できる。

この発明の第１の実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。 同車輪用軸受装置における左端側の密封装置の拡大断面図である。 同車輪用軸受装置における右端側の密封装置の拡大断面図である。 同車輪用軸受装置における右端側の密封装置の他の例の拡大断面図である。 同車輪用軸受装置における密封装置の摩擦低減効果の試験結果を示すグラフである。 この発明の他の実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。 この発明のさらに他の実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。 同車輪用軸受装置における左端側の密封装置の拡大断面図である。 この発明のさらに他の実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。

符号の説明

１…外方部材
２…内方部材
３…転動体
４，５…転走面
７，８…密封装置
９…弾性体
９ａ，９ｂ…シールリップ
１３…弾性体
１３ａ〜１３ｃ…シールリップ
２２…弾性体
２２ａ〜２２ｃ…シールリップ

Claims (3)

1. 複列の転走面が内周に形成された外方部材と、この外方部材の転走面と対向する転走面を形成した内方部材と、両転走面間に介在した複列の転動体と、外方部材と内方部材間の端部を密封する密封装置とを備え、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、
   前記密封装置が、シールリップを有する弾性体を用いた接触シールであって、前記弾性体が、引張弾性率が６Ｍｐａ以下のニトリルゴム材であることを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 請求項１において、前記密封装置の前記弾性体の体積固有抵抗が２×１０² Ω×cm以下である車輪用軸受装置。
3. 請求項１または請求項２において、前記密封装置の前記弾性体の低温弾性回復率が−３５℃以下である車輪用軸受装置。

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