JP2007187218A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】シールの密封性を維持すると共に、軸受の更なる低トルク化を図ることができる車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】シールのうち少なくともインナー側のシール9は、断面が略L字状に形成されて互いに対向配置されたスリンガ11と環状のシール板12とからなり、当該スリンガ11が内方部材1に外嵌される円筒部11aと該円筒部11aから径方向外方に延びる立板部11bとを有するとともに、シール板12は、先端がスリンガ11の立板部11bに所定のシメシロをもって摺接する第1のサイドリップ14a及び第2のサイドリップ14bと、先端がスリンガ11の円筒部11aに対して非接触とされたグリースリップ14cとを具備した車輪用軸受装置である。
【選択図】図2

Description

本発明は、自動車等の車輪を懸架装置に対して回転自在に支承する車輪用軸受装置に関し、詳しくは、軸受部に装着されたシールの密封性を確保すると共に、軸受の低トルク化を図った車輪用軸受装置に関するものである。
自動車等の車輪を支持する車輪用軸受装置は、車輪を取り付けるためのハブ輪を複列の転がり軸受を介して回転自在に支承するもので、駆動輪用と従動輪用とがある。然るに、構造上の理由から、駆動輪用では内輪回転方式が、従動輪用では内輪回転と外輪回転の両方式が一般的に採用されている。かかる車輪用軸受装置には、懸架装置を構成するナックルとハブ輪との間に複列アンギュラ玉軸受等からなる車輪用軸受を嵌合させた第1世代と称される構造から、外方部材の外周に直接車体取付フランジまたは車輪取付フランジが形成された第2世代構造、また、ハブ輪の外周に一方の内側転走面が直接形成された第3世代構造、あるいは、ハブ輪と等速自在継手の外側継手部材の外周にそれぞれ内側転走面が直接形成された第4世代構造とに大別されている。
これらの軸受部には、通常、軸受内部に封入されたグリースの漏れを防止すると共に、外部から雨水やダスト等の侵入を防止するためにシールが装着されているのであるが、近年、自動車のメンテナンスフリー化が進み、車輪用軸受装置においてもさらなる長寿命化が要求されるようになっている。また、市場回収品の軸受損傷状況を検証すると、剥離等の本来の軸受寿命よりも、シール不具合による損傷が多くを占めていることから、シールの密封性と耐久性を高めることにより、軸受寿命の向上を図ることができる。
従来、密封性を高めたシールに関しては種々提案されており、例えば特許文献1で開示されたものが代表的な一例として挙げられる。かかるシールは、図4に示すように、相対回転する軸受内輪等からなる内周側部材101と軸受外輪等からなる外周側部材102との間を密封するためのものであり、内周側部材101および外周側部材102に各々取り付けられて互いに対向する断面L字状で環状のシール板103および密封要素104から構成されている。
シール板103は、内周側部材101の外径面に圧入された円筒部103aと、この円筒部103aから立ち上がった立板部103bとを有してスリンガとなるもので、鋼板からプレス加工によって形成されている。また、密封要素104は、断面L字状の鋼板製の基板105にゴムまたは合成樹脂等の弾性体106を設けたもので、基板105の円筒部105aを外周側部材102の内径面に圧入することによって取り付けられている。
弾性体106は、基板105の内側を覆って設けられたものであり、サイドリップ106aと、ダストリップ106bと、グリースリップ106cとを有している。サイドリップ106aは、基板105の立板部105bから斜め外径側に延びて先端がシール板103の立板部103bに摺接し、ダストリップ106bは、立板部105bの先端付近から斜め内径側に延びて先端がシール板103の円筒部103aに摺接している。一方、グリースリップ106cは、立板部105bの先端からシール板103の立板部103bとは反対側の斜め内径側に延び、先端がシール板103の円筒部103aに摺接している。
しかして、内周側部材101が回転側となる場合は、シールの空間S内にある泥水の水分あるいは異物を遠心力により振り切り、密封力を下げることなく迅速に排除する作用が得られる。また、これよりもさらに内側にダストリップ106b及びグリースリップ106cがあるため、外部からの泥水等の浸入防止を3重に行うと共に、内部の潤滑剤に対する密封作用が得られることとなる。
特開2001−65704号公報
しかしながら、上記の如き従来の車輪用軸受装置においては、シールの空間S内にある泥水の水分等を遠心力により振り切ると共に、サイドリップ106a、ダストリップ106b及びグリースリップ106cにより、外部からの泥水等の浸入防止を3重に行い、高い密封作用を得ようとしているものの、そのような3重のシール接触抵抗によって回転トルクが増大し、車両の低燃費化が阻害されると共に、シールの発熱と共に耐久性が低下し、軸受寿命にも悪影響を及ぼす虞があった。
このような不具合を抑制すべく、ダストリップ106bを廃止することが考えられるが、その場合、サイドリップ106aによるシールが不十分となってしまうとともに、グリースリップ106cによるシール接触抵抗が発生することから、顕著なシールトルク軽減効果を得ることができず、車両の低燃費化にあまり貢献できないという問題があった。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、シールの密封性を維持すると共に、軸受の更なる低トルク化を図ることができる車輪用軸受装置を提供することを目的とする。
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項1に記載の発明は、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周にこの車輪取付フランジから軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、前記シールのうち少なくともインナー側のシールは、断面が略L字状に形成されて互いに対向配置されたスリンガと環状のシール板とからなり、当該スリンガが前記内方部材に外嵌される円筒部と該円筒部から径方向外方に延びる立板部とを有するとともに、前記シール板は、先端が前記スリンガの立板部に所定のシメシロをもって摺接する複数のサイドリップと、先端が前記スリンガの円筒部に対して非接触とされたグリースリップとを具備したことを特徴とする。
このように、外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシールを備えた車輪用軸受装置において、シールのうち少なくともインナー側のシールは、断面が略L字状に形成されて互いに対向配置されたスリンガと環状のシール板とからなり、当該スリンガが前記内方部材に外嵌される円筒部と該円筒部から径方向外方に延びる立板部とを有するとともに、前記シール板は、先端が前記スリンガの立板部に所定のシメシロをもって摺接する複数のサイドリップと、先端が前記スリンガの円筒部に対して非接触とされたグリースリップとを具備したので、シールの密封性を維持すると共に、軸受の更なる低トルク化を図ることができる車輪用軸受装置を提供することができる。
好ましくは、請求項2に記載の発明のように、前記シールの前記外方部材と内方部材との間への装着前において、前記シール板のグリースリップと前記スリンガの円筒部とが接触した状態とされていれば、軸受への組立工程や運搬中において、スリンガとシール板とが分離するのを防止することができると共に、両部材をユニット化して軸受に組み立てることができ、組立性の簡便化と組立精度の向上を図ることができる。
また、請求項3に記載の発明のように、前記スリンガの円筒部とグリースリップとを僅かな隙間を介して対峙させた状態として非接触とするとともに、当該隙間によりラビリンスシールが構成されていれば、グリースリップの摩耗を抑制すると共に、より高い密封性を維持することができる。
また、請求項4に記載の発明のように、前記シール板が、前記外方部材に内嵌された芯金と、該芯金に一体に加硫接着されたシール部材とからなるとともに、当該シール部材に前記複数のサイドリップ及びグリースリップを形成すれば、嵌合部における気密性の向上をより効果的に図ることができる。
また、請求項5に記載の発明のように、前記スリンガが耐食性を有する鋼板からプレス加工によって形成されていれば、シールの耐久性が向上し、低コスト化を図ることができる。
本発明に係る車輪用軸受装置は、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周にこの車輪取付フランジから軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、前記シールのうち少なくともインナー側のシールは、断面が略L字状に形成されて互いに対向配置されたスリンガと環状のシール板とからなり、当該スリンガが前記内方部材に外嵌される円筒部と該円筒部から径方向外方に延びる立板部とを有するとともに、前記シール板は、先端が前記スリンガの立板部に所定のシメシロをもって摺接する複数のサイドリップと、先端が前記スリンガの円筒部に対して非接触とされたグリースリップとを具備しているので、シールの密封性を維持すると共に、軸受の更なる低トルク化を図ることができる車輪用軸受装置を提供することができる。
内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周にこの車輪取付フランジから軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、前記シールのうち少なくともインナー側のシールは、断面が略L字状に形成されて互いに対向配置されたスリンガと環状のシール板とからなり、当該スリンガが前記内方部材に外嵌される円筒部と該円筒部から径方向外方に延びる立板部とを有するとともに、前記シール板は、先端が前記スリンガの立板部に所定のシメシロをもって摺接する複数のサイドリップと、先端が前記スリンガの円筒部に対して非接触とされたグリースリップとを具備するとともに、前記シールの前記外方部材と内方部材との間への装着前において、前記シール板のグリースリップと前記スリンガの円筒部とが接触した状態とされたものである。
以下、本発明の実施の形態を図面に基いて詳細に説明する。
図1は、本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態を示す縦断面図、図2は、図1のシールを示す要部拡大図、図3は、当該シールの外方部材と内方部材との間への装着前の状態を示す要部拡大図である。なお、以下の説明では、車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウター側(図面左側)、中央寄り側をインナー側(図面右側)という。
この車輪用軸受装置は従動輪用で、内方部材1と外方部材10、および両部材1、10間に転動自在に収容された複列の転動体(ボール)7、7とを備え、第3世代と称される構成をなしている。内方部材1は、ハブ輪2と、このハブ輪2に所定のシメシロを介して圧入された内輪3とからなる。
ハブ輪2は、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジ4を一体に有し、外周に一方(アウター側)の内側転走面2aと、この内側転走面2aから軸方向に延びる小径段部2bが形成されている。また、車輪取付フランジ4の周方向等配位置にはハブボルト4aが植設されている。内輪3は、外周に他方(インナー側)の内側転走面3aが形成され、ハブ輪2の小径段部2bに所定のシメシロを介して圧入されている。そして、小径段部2bの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部5によって予圧が付与された状態で、ハブ輪2に対して軸方向に固定されている。
外方部材10は、外周に懸架装置を構成するナックル(図示せず)に取り付けられるための車体取付フランジ10bを一体に有し、内周に内方部材1の内側転走面2a、3aに対向する複列の外側転走面10a、10aが形成されている。これら両転走面10a、2aおよび10a、3a間には保持器6を介して複列の転動体7、7が転造自在に収容されている。この外方部材10はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中炭素鋼で形成され、少なくとも複列の外側転走面10a、10aが、高周波焼入れによって58〜64HRCの範囲に表面が硬化処理されている。
外方部材10の両端部にはシール8、9が装着され、外方部材10と内方部材1との間に形成される環状空間の開口部を密封している。このシール8、9により、軸受内部に封入された潤滑グリースの外部への漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。
ハブ輪2はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中炭素鋼で形成され、アウター側のシール8のシールランド部となる車輪取付フランジ4の基部から小径段部2bに亙って高周波焼入れによって58〜64HRCの範囲に表面が硬化処理されている。なお、加締部5は鍛造後の生のままとされている。一方、内輪3は、SUJ2等の高炭素クロム鋼で形成され、ズブ焼入れによって芯部まで58〜64HRCの範囲に硬化処理されている。
ここで、シール8、9のうちインナー側のシール9は、図2に拡大して示すように、互いに対向配置されたスリンガ11と環状のシール板12とからなる。スリンガ11は、オーステナイト系ステンレス鋼鈑(JIS規格のSUS304系等)、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼鈑(JIS規格のSPCC系等)からプレス加工にて断面が略L字状に形成され、内輪3に圧入される円筒部11aと、この円筒部11aから径方向外方に延びる立板部11bとからなる。これにより、スリンガ11の発錆を防止してシール9の耐久性が向上し、低コスト化を図ることができる。
一方、シール板12は断面略L字状に形成され、外方部材10装着されている。このシール板12は、芯金13と、この芯金13に加硫接着されたシール部材14とからなる。芯金13は、オーステナイト系ステンレス鋼鈑(JIS規格のSUS304系等)、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼鈑(JIS規格のSPCC系等)からプレス加工にて形成され、外方部材10の端部に内嵌された円筒部13aと、この円筒部13aから径方向内方に延びる立板部13bとからなる。
一方、シール部材14はニトリルゴム等の弾性部材からなり、スリンガ11の立板部11bに摺接する第1および第2のサイドリップ14a、14bを有している。これら第1および第2のサイドリップ14a、14bは、芯金13の立板部13bから外径側に傾斜して形成され、それらの先端がスリンガ11の立板部11bに所定のシメシロをもって摺接している。
また、シール部材14は芯金13の円筒部13aの外表面に回り込んで固着され、気密性の向上を図ると共に、芯金13の立板部13bの内縁にまで回り込んで固着され、且つ、スリンガ11の円筒部11a側に向かって突出したグリースリップ14cが形成されている。かかるグリースリップ14cとスリンガ11の円筒部11aとは、僅かな隙間を介して対峙した状態とされ、非接触となっている。かかる隙間によりラビリンスシール15が構成され、軸受内部に封入されたグリースが外部に漏洩するのを防止している。
また、グリースリップ14cとスリンガ11とが非接触とされているため、シール9によるシールトルクを著しく低減させることができる。尚、スリンガ11における立板部11bの外縁と芯金13とにおいても、僅かな径方向すきまを介して対峙させてラビリンスシール16が構成され、外部から雨水やダスト等が直接第1および第2のサイドリップ14a、14bに降りかかるのを防止している。
このように、本実施形態では、従来のようなダストリップを廃止するとともに、スリンガ11の立板部11bに所定のシメシロをもって摺接する複数のサイドリップ(第1および第2のサイドリップ14a、14b)を有し、且つ、グリースリップ14cとスリンガ11とが非接触とされつつラビリンスシール15が形成されているため、シール9の密封性を維持すると共に、軸受の更なる低トルク化を図ることができる車輪用軸受装置を提供することができる。
さらに、本実施形態に係る車両用軸受装置においては、図3に示すように、シール9の外方部材10と内方部材1との間への装着前(軸受への組立工程や搬送中)、シール板12のグリースリップ14cとスリンガ11の円筒部11aとが接触した状態とされている。これにより、シール板12とスリンガ11とが分離してしまい軸受への組み付け作業性が悪化してしまうのを回避することができる。
即ち、シール9の軸受への装着前においては、グリースリップ14cとスリンガ11の円筒部11aとを接触させ、その摩擦力により両者が分離してしまうのを回避するとともに、当該シール9の装着時、グリースリップ14cとスリンガ11の円筒部11aとを離間させた状態として非接触としているのである。これにより、軸受への組立工程や運搬中において、スリンガとシール板とが分離するのを防止することができると共に、両部材をユニット化して軸受に組み立てることができ、組立性の簡便化と組立精度の向上を図ることができ、且つ、組立後においてはシールトルクの軽減を図ることができる。
なお、ここでは、転動体7にボールを使用した複列アンギュラ玉軸受を例示したが、本発明はこれに限らず、転動体7に円錐ころを使用した複列円錐ころ軸受であっても良い。また、本発明に係る車輪用軸受装置は、内輪回転方式であれば、例示した第3世代構造以外にも、例えば、第1世代や第2世代あるいは第4世代構造にも適用することができる。また、第1および第2世代の場合、本発明に係るシールは、インナー側だけでなくアウター側にも適用することができる。
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
本発明に係る車輪用軸受装置は、内輪回転方式の第1乃至第4世代の車輪用軸受装置に適用できる。
本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態を示す縦断面図である。 図1のインナー側のシールを示す要部拡大図である。 同シールの外方部材と内方部材との間への装着前の状態を示す要部拡大図 従来のシールの取付状態を示す縦断面図である。
符号の説明
1・・・・・・・・・・・・内方部材
2・・・・・・・・・・・・ハブ輪
2a、3a・・・・・・・・内側転走面
2b・・・・・・・・・・・小径段部
3・・・・・・・・・・・・内輪
4・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
4a・・・・・・・・・・・ハブボルト
5・・・・・・・・・・・・加締部
6・・・・・・・・・・・・保持器
7・・・・・・・・・・・・転動体
8・・・・・・・・・・・・アウター側のシール
9・・・・・・・・・インナー側のシール
10・・・・・・・・・・・外方部材
10a・・・・・・・・・・外側転走面
10b・・・・・・・・・・車体取付フランジ
11・・・・・・・スリンガ
11a、13a・・・・・・円筒部
11b、13b・・・・・・立板部
12・・・・・・・・・・・シール板
13・・・・・・・・・・・芯金
14・・・・・・・・・・・シール部材
14a・・・・・・・・・・第1のサイドリップ
14b・・・・・・・・・・第2のサイドリップ
14c・・・・・・・・・・グリースリップ
15、16・・・・・・・・ラビリンスシール
101・・・・・・・・・・・内周側部材
102・・・・・・・・・・・外周側部材
103・・・・・・・・・・・シール板
103a、105a・・・・・・円筒部
103b、105b・・・・・・立板部
104・・・・・・・・・・・密封要素
105・・・・・・・・・・・基板
106・・・・・・・・・・・弾性体
106a・・・・・・・・・・サイドリップ
106b・・・・・・・・・・ダストリップ
106c・・・・・・・・・・グリースリップ
S・・・・・・・・・・・・空間

Claims (5)

  1. 内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、
    一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周にこの車輪取付フランジから軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、
    この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体と、
    前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、
    前記シールのうち少なくともインナー側のシールは、断面が略L字状に形成されて互いに対向配置されたスリンガと環状のシール板とからなり、当該スリンガが前記内方部材に外嵌される円筒部と該円筒部から径方向外方に延びる立板部とを有するとともに、前記シール板は、先端が前記スリンガの立板部に所定のシメシロをもって摺接する複数のサイドリップと、先端が前記スリンガの円筒部に対して非接触とされたグリースリップとを具備したことを特徴とする車輪用軸受装置。
  2. 前記シールの前記外方部材と内方部材との間への装着前において、前記シール板のグリースリップと前記スリンガの円筒部とが接触した状態とされたことを特徴とする請求項1記載の車輪用軸受装置。
  3. 前記スリンガの円筒部とグリースリップとを僅かな隙間を介して対峙させた状態として非接触とするとともに、当該隙間によりラビリンスシールが構成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の車輪用軸受装置。
  4. 前記シール板は、前記外方部材に内嵌された芯金と、該芯金に一体に加硫接着されたシール部材とからなるとともに、当該シール部材に前記複数のサイドリップ及びグリースリップが形成されたことを特徴とする請求項1〜請求項3の何れか1つに記載の車輪用軸受装置。
  5. 前記スリンガが耐食性を有する鋼板からプレス加工によって形成されていることを特徴とする請求項1〜請求項4の何れか1つに記載の車輪用軸受装置。
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