JP2008540964A - 密封されるラジアル転がり軸受特に自動車の車輪軸受 - Google Patents

Abstract

本発明は、密封されるラジアル転がり軸受（１）特に自動車の車輪軸受であって、外レース（２）、内レース（３）、及び外レース（２）と内レース（３）との間で転がる多数の転動体（４）を含み、転動体（４）が保持器（５）により互いに均一な間隔に保持されるものに関する。両側で転動体（４）に対して間隔をおいて、外レース（２）と内レース（３）との間に、それぞれ１つの半径方向に設けられる密封素子（６）が延び、密封素子（６）が外レース（２）に結合される１つ又は複数の密封リップ（８，９）を持ち、密封リップ（８，９）が、圧力ばめにより内レース（３）に結合される遠心環（１０）に当接している。本発明によれば、遠心環（１０）が冷間変形可能な簡単な鋼板から成り、かつ亜鉛含有成分を含む電気めっき腐食防止被覆（１３）を持ち、これらの成分の陰極保護作用により、遠心環（１０）の内レース（３）に対する圧力ばめ部における錆侵入、及び遠心環（１０）への密封リップ（８，９）の当接範囲における腐食開始が回避可能である。

Description

本発明は、請求項１の上位概念を形成する特徴に記載の密封されるラジアル転がり軸受に関し、自動車の車輪軸受において特に有利に実現可能である。

転がり軸受技術において当業者に、外レース、内レース、及び外レースと内レースとの間で転がりかつ保持器により互いに均一な間隔に保持される多数の転動体を含む多数の密封されるラジアル転がり軸受が一般に公知である。これらのラジアル転がり軸受は、特に自動車の車輪軸受として使用する際、湿気及び汚物に対する密封のため、両側で転動体に対し軸線方向に間隔をおいて、外レースと内レースとの間に、半径方向に設けられるそれぞれ１つの密封素子を持ち、この密封素子が外レースに結合される少なくとも１つの密封リップを持ち、この密封リップが圧力ばめにより内レースに結合される遠心環に当接している。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０３３５７１３号明細書から、この種のラジアル転がり軸受が明らかであり、転動体に対し軸線方向に離れている半径方向密封素子は、埋め込まれる板環により補強されたエラストマ密封環から成り、この密封環が、輪郭断面の一端を、静止している外レースの溝内に取付けられ、輪郭断面の他端に、半径方向に重なって設けられる３つの密封リップを持っている。このエラストマ密封環に、密封素子を軸線方向外方に対して区画するＬ字状輪郭断面の遠心環が付属し、その軸線方向内方又は転動体の方へ向く脚辺を介して、圧力ばめによりラジアル転がり軸受の内レースに結合されている。この軸線方向脚辺上に、エラストマ密封環の３つの密封リップのうち中間の密封リップが載っており、半径方向外側の密封リップが遠心環の半径方向脚辺に当接し、半径方向内側の密封リップが内レースに当接している。

しかしカセット密封装置と称されるこの軸受密封装置においても、腐食を避けるため、密封装置の遠心環をステンレス鋼板から製造せねばならないので、比較的高い製造費を生じ、従って軸受の製造費を高めるという欠点がある。更にステンレス鋼板は、その特殊な合金成分により、一般に無切削変形が非常に困難であるか又は限られた範囲でのみ可能なので、簡単な断面形状を形成するのに適しているにすぎない。その上遠心環の無切削成形の際製作精度により、また内レースの外径の公差により、内レース上における遠心環のはまり個所に間隙が形成され、その毛管作用によりこのはまり個所への湿気の侵入が起こることが、実際に分かった。内レースには大抵の場合簡単な転がり軸受鋼が使用されるので、ステンレス鋼板から遠心環を構成するにもかかわらず、はまり個所へ錆が侵入し、この錆の侵入が使用時間の進行と共に軸受空間へ水の侵入をひき起こし、軸受の早期の故障を生じることがある。

従って内レース上における遠心環のはまり個所への湿気の侵入を回避する簡単な手段は、はまり個所を適当な手段によって密封することである。このような手段は例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第３８０６９２８号明細書から公知であり、軸受の内レースに対向するＬ字状遠心環の軸線方向脚辺の面に、取付けない状態で薄い弾性支持片を設け、遠心環を取付ける際この支持片をかき落として、内レースの外周面にある環状溝をこの支持片が溜まるようにする。

しかし内レース上における遠心環のはまり個所のこのような密封は非常に費用がかかり、実際には成果をあげなかった。なぜならば、弾性支持片のないはまり個所の範囲には依然として接触腐食が起こり、この接触腐食により同様にはまり個所への錆侵入が起こり、使用時間の進行と共に軸受空間への水の侵入が起こるからである。更にかき取られる弾性支持片を溜めるため内レースの外周面に設けられる環状溝が不利なことがわかった。なぜならば、この溝により、内レース上における遠心環のはまり面が小さくなり、従ってその保持力が不利な影響を受けるからである。

内レース上における遠心環のはまり個所への湿気の侵入を回避する別の可能性は、更にドイツ連邦共和国特許出願公開第３８２２８１６号明細書により公知である。この解決策では、Ｌ字状遠心環の軸線方向脚辺が自由端に突起を持ち、取付け後この突起が、軸又は内レースの外周面にある溝へはまる。遠心環のそれに続く円筒状はまり面に、まず密封塗料が塗布され、組立ての際この密封塗料が前記の突起により保護される。なぜならば密封塗料は対向面に接触しないからである。板の突起が溝へはまると初めて、円筒状はまり面の直径が変化するので、密封塗料が対向面と接触し、この個所に場合によっては存在する間隙を気密に密封する。

しかしこのような手段も実際には成果をあげなかった。なぜならば、この手段を実現するために、Ｌ字状遠心環の軸線方向脚辺に突起用の付加的なＵ字状曲げ部を設けねばならず、これを形成する際付加的な工具及び行程段階が必要になり、従って軸受の製造費が高くなるからである。更に遠心環の続くはまり面に塗布される密封塗料に対するこの突起の保護効果が１００％は現れないことがわかった。なぜならば、遠心環を取付ける際、密封塗料にかき落とし及び亀裂が生じ、はまり個所における接触腐食及び漏れを引き起こすからである。

公知の従来技術の解決策の上述した欠点から始まって、本発明の基礎になっている課題は、密封装置が屑なしに容易に変形可能な安価な材料から成る遠心環を持ち、内レースの圧力ばめ部における遠心環の接触腐食及び錆侵入が防止されている。密封されるラジアル転がり軸受特に自動車の車輪軸受を構想することである。

本発明によればこの課題は、請求項１の上位概念に記載の密封されるラジアル転がり軸受において、遠心環が冷間変形可能な簡単な鋼板から成り、かつ亜鉛含有成分を含む電気めっき腐食防止被覆を持ち、これらの成分の陰極保護作用により、遠心環の内レースに対する圧力ばめ部における錆侵入、及び遠心環への密封リップの当接範囲における腐食開始が回避可能であることによって解決される。

従って本発明は、両方の金属即ち亜鉛と鋼が相対空気湿度、雨水等のような電解液を介して導電接続される時常に起こる陰極保護作用の公知の効果の利用に関する。この効果は、亜鉛が金属の電気化学列において鋼より低い所にあるという事実に基いており、大体において、電解液により一次電池が形成されこの一次電池により遠心環の被覆と内レースとの間に電位差が生じることである。“卑の”金属である亜鉛は溶液中で反応電極として作用し、即ち被覆の亜鉛からレースの鋼への電子移動が行われるので、“一層貴の”鋼が電気化学的方法で腐食に対して保護される。

本発明により構成されるラジアル転がり軸受の有利な構成及び展開は従属請求項に記載されている。

請求項２，３及び４によれば、遠心環の腐食防止被覆が、亜鉛−鉄合金、亜鉛−ニッケル合金又は亜鉛−コバルト合金から製造可能である。合金の主成分である亜鉛を腐食に対して保護するため、亜鉛−鉄合金では、亜鉛に約１０％の鉄が添加され、亜鉛−ニッケル合金では約１０％のニッケルが添加され、亜鉛−コバルト合金では約１％のコバルトが合金と同じように亜鉛に添加される。

本発明により構成されるラジアル転がり軸受の構成として、請求項５により遠心環の腐食防止被覆が０．５μｍ〜３．０μｍの層厚を持っていることが提案される。層厚は転がり軸受部材の表面粗さの程度で変動し、電気めっき層が遠心環の表面の凹凸輪郭へ完全に入り込み、従ってその公差に不利な影響を及ぼすことはない。同様に小さい層厚のため、環境負荷が減少される。

従って本発明により構成される密封されるラジアル転がり軸受は、従来技術から公知のカセット密封装置を持つラジアル転がり軸受に対して、遠心環用基本材料として、安価であるのみならず簡単に加工及び屑なしに変形され従ってめんどうな断面形状の製造に適している簡単な鋼板を使用できる、という利点を持っている。亜鉛含有腐食防止層を持つ遠心環の被覆は、更に、陰極保護作用により、遠心環自体及びラジアル転がり軸受の内レースの圧力ばめ部も、腐食及び錆侵入に対して長期間保護されるので、軸受空間への水の侵入及び軸受の早期の故障が防止される、という利点を持っている。極めて薄い被覆へのなじみにより遠心環に光学的に輝く面が生じる密封リップの範囲においても、湿気との接触部で、陰極保護の遠隔作用のため、錆の形成が長期間回避される。従って腐食防止層の小さい層厚にもかかわらず、被覆される部分のある程度の寸法不変性及び安価な製造で、高い錆防止能力が得られる。

本発明により構成される密封されるラジアル転がり軸受の好ましい実施例が、添付図面を参照して以下に詳細に説明される。

自動車の車輪軸受として構成されるラジアル転がり軸受１が図面からよくわかり、この軸受は、外レース２、内レース３、及び外レース２と内レース３との間で転がりかつ保持器５により互いに均一な間隔で保持される多数の転動体４を含んでいる。更に図面からわかるように、両側で転動体４に対し軸線方向に間隔をおいて外レース２と内レース３との間に、半径方向に設けられるエラストマ密封環７から成るそれぞれ１つの密封素子６が延び、エラストマ密封環７は、詳細には示してないが埋込まれた板環により補強されている。明らかにわかるようにエラストマ密封環７は、その輪郭断面の一端を、静止した外レース２にある同様に詳細には示してない溝内に取付けられ、その輪郭断面の他端に、半径方向に重なり合って設けられる２つの密封リップ８，９を持っている。このエラストマ密封環７には、密封素子６を軸線方向外方に対して区画しかつＬ字状輪郭断面の遠心環１０が付属し、その軸線方向内方又は転動体４の方へ向く脚辺１１を介して、圧力ばめにより、ラジアル転がり軸受１の内レース３に結合されている。この軸線方向脚辺１１上に、エラストマ密封環７の半径方向内側密封リップ９が載っており、半径方向外側密封リップ８は、遠心環１０の半径方向脚辺１２に当接している。

更に図面から暗示的にわかるように、密封素子６の遠心環１０は、本発明により冷間変形可能な簡単な鋼板から成り、かつ亜鉛含有成分を含む電気めっき腐食防止被覆１３を持ち、これらの成分の陰極保護作用により、内レース３に対する遠心環１０の圧力ばめ部におけるこの遠心環の錆侵入、及び遠心環１０の脚辺１１，１２への密封リップ８，９の当接範囲における腐食開始が回避可能である。遠心環１０の腐食防止被覆１３は、鉄−亜鉛合金から製造されており、０．５μｍ〜３．０μｍの層厚を持っている。

本発明により構成されてカセット密封装置を持つラジアル転がり軸受の断面を示す。

Claims (5)

1. 密封されるラジアル転がり軸受（１）特に自動車の車輪軸受であって、外レース（２）、内レース（３）、及び外レース（２）と内レース（３）との間で転がる多数の転動体（４）を含み、転動体（４）が保持器（５）により互いに均一な間隔に保持され、両側で転動体（４）に対して間隔をおいて、外レース（２）と内レース（３）との間に、それぞれ１つの半径方向に設けられる密封素子（６）が延び、密封素子（６）が外レース（２）に結合される１つ又は複数の密封リップ（８，９）を持ち、密封リップ（８，９）が、圧力ばめにより内レース（３）に結合される遠心環（１０）に当接しているものにおいて、遠心環（１０）が冷間変形可能な簡単な鋼板から成り、かつ亜鉛含有成分を含む電気めっき腐食防止被覆（１３）を持ち、これらの成分の陰極保護作用により、遠心環（１０）の内レース（３）に対する圧力ばめ部における錆侵入、及び遠心環（１０）への密封リップ（８，９）の当接範囲における腐食開始が回避可能であることを特徴とする、密封されるラジアル転がり軸受。
2. 遠心環（１０）の腐食防止被覆（１３）が亜鉛−鉄合金から製造されていることを特徴とする、請求項１に記載の密封されるラジアル転がり軸受。
3. 遠心環（１０）の腐食防止被覆（１３）が亜鉛−ニッケル合金から製造されていることを特徴とする、請求項１に記載の密封されるラジアル転がり軸受。
4. 遠心環（１０）の腐食防止被覆（１３）が亜鉛−コバルト合金から製造されていることを特徴とする、請求項１に記載の密封されるラジアル転がり軸受。
5. 遠心環（１０）の腐食防止被覆（１３）が０．５μｍ〜３．０μｍの層厚を持っていることを特徴とする、請求項２〜４の１つに記載の密封されるラジアル転がり軸受。

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