JP2009144739A

JP2009144739A - 車両用軸受装置

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Publication number: JP2009144739A
Application number: JP2007319581A
Authority: JP
Inventors: Changxin Yu; 長シン于; Yoichi Tsuzaki; 洋一津崎
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2007-12-11
Filing date: 2007-12-11
Publication date: 2009-07-02

Abstract

【課題】車両用軸受装置周辺の狭い空間に設置可能であるとともに環境による劣化が少ない構造であって、軸受装置内部の気圧を調整することにより、軸受装置内部への水分の浸入を防止するよう改良された車両用軸受装置を提供する。
【解決手段】外輪４には上述の内部空間２１と外部とを連通するとともに内周面に雌ねじを切られた貫通孔が設けられている。また、この貫通孔には空間の内部気圧が設定値より大きくなった際に、前記内部気圧を所定値まで下げるための圧力調整手段としての圧力調整弁２３がねじ込まれている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用軸受装置に関し、水分が浸入しにくい車両用軸受装置に関する。

一般に、自動車等に用いられる車両用軸受装置には、走行時に泥水等の水分の浸入を防止するための密封装置が備えられている。しかし、連続走行などにより軸受装置内部の温度が上昇すると、軸受装置内部の気圧が高まり、密封装置の密封性を破って軸受装置内部から外部へ通気することがある。このとき一時的ではあるが、密封装置に設けられているシール部材と、軸受本体との間に隙間が生ずるため、水分が浸入する可能性がある。また、シール部材が劣化していた場合シール性の回復に時間がかかることが考えられ、かかる場合には、上述の水分が浸入する可能性が一層大きくなる。

図６に示す車両用軸受装置１００において、車両の走行により、車輪に固定されている内輪１０１が回転すると、内輪１０１と転動体１０２との摺接面１０３において摩擦熱が発生する。また、転動体１０２と車両に固定される固定部材である外輪１０４との摺接面１０５においても摩擦熱が発生する。かかる摩擦熱が密封装置により密封された車両用軸受装置１００内の空気の温度を上昇させるとともに車両用軸受装置１００内部の気圧を上昇させる。車両用軸受装置１００内部の気圧が大きくなり、密封装置１１１の密封能力の限界を超えると、図７に示すように、密封装置１１１のシール部材１１３と内輪１０１との摺接部分に隙間が生じ、軸受装置内部の空気が外部に移動する。シール部材１１３と内輪１０１との摺接部分に隙間が生じるのと同時に泥水等が車両用軸受装置１００にかかった場合、内輪１０１との摺接部分に生じた隙間から泥水等の水分が軸受内部に浸入する蓋然性が生じる。また、シール部材１１３の弾性が劣化により低下していた場合、上述の隙間は、軸受装置内部の空気が外部に移動した後もしばらく隙間が生じた状態が維持される可能性があり、かかる場合には水分が軸受装置内部に浸入する蓋然性が一層大きくなる。水分が軸受装置内部に浸入すると、軸受内部の例えば転動体１０３が急激に冷却されることにより、軸受装置が破損する可能性がある。また、水分と同時に侵入した異物が焼きつきの原因となる可能性もあり、問題である。

かかる問題を解消するため、密封装置や軸受装置に気圧調整用の貫通孔を設けることも考えられるが、かかる貫通孔から水分が浸入する可能性がある。そこで、軸受内部と可撓材で作られたベローズとをチューブなどで形成された通気部で連通させることにより軸受の内部気圧を調整する技術が提示されている（例えば特許文献１）。
特開２００６−６８８１８号公報

しかし、車両用軸受装置周辺は通常非常に狭く、外部にベロース等を設けることは困難である。また、ベローズを形成している可撓材は通常は経年劣化しやすいため、温度変化が大きく、泥水などをかぶりやすい環境下に設けることは得策ではない。従って、特許文献１に示した技術を車両用軸受装置に適用することは困難である。

本発明は、かかる実情を鑑みて成されたもので、車両用軸受装置が使用される環境下において容易に用いうる技術を適用した車両用軸受装置であって、軸受装置内部の気圧を調整することにより、軸受装置内部への水分の浸入を防止するよう改良された車両用軸受装置を提供することを課題とする。

本発明にかかる車両用軸受装置は、車両に固定される固定部材と、車輪に固定され、車輪とともに回転する回転部材と、前記固定部材と前記回転部材の間に設けられるとともに水分の浸入を防止する密封装置と、前記固定部材と前記回転部材と前記密封装置とによって形成された内部空間の内部気圧が上昇すると、前記内部空間から外部に通気することにより、前記内部気圧を低下させる圧力調整手段を備える。

上記構成によると、固定部材と回転部材と密封装置とによって形成された内部空間の内部気圧が上昇すると、内部空間から外部に通気することにより、内部気圧を低下させる圧力調整手段を備えるため、内部気圧が大きくなったことにより密封装置の密封性が破れることに伴って水分が浸入することを、抑制することができる。また圧力調整手段は汎用的な小型の圧力調整弁によって実現可能であり、車両用軸受装置周辺の狭い空間に設置可能である。更に、経年劣化しやすい可撓材を構成要素として含まない圧力調整弁を用いれば、環境による劣化が少ない構造とすることが可能となる。即ち、車両用軸受装置が使用される環境下において容易に用いうる技術のみで上記構成は実現できる。

本発明にかかる車両用軸受装置の圧力調整手段は、前記内部空間から外部へ通気するが、外部から前記内部空間へ通気しない逆止弁であることが好ましい。

上記構成によると、圧力調整手段は、内部空間から外部へ通気するが、外部から内部空間へ通気しない逆止弁であるため、圧力調整手段から内部に水分などが浸入することを防止できる。

本発明にかかる車両用軸受装置は、圧力調整手段を複数備えることが好ましい。圧力調整手段を複数備えることにより、いずれか１つの圧力調整手段が作動しない場合でも、内部気圧が大きくなったことにより密封装置の密封性が破れ、水分の浸入を抑制することを防止することができる。また、圧力調整手段が単数のときに比べて迅速に内部気圧を下げることができる。

本発明によれば、車両用軸受装置が使用される環境下において容易に用いうる技術を適用した車両用軸受装置であって、軸受装置内部の気圧を調整することにより、軸受装置内部への水分の浸入を防止するよう改良された車両用軸受装置を提供することができる。

本発明を具体化した受用密封装置を、図１〜図４を参照して、以下に説明する。

図１に示すように、車両用軸受装置１０において、固定部材である略円筒形状の外輪４はフランジ部６を介して車両に固定されている。また、外輪４の内周面には軌道面５，５が設けられている。一方、略円柱形状の回転部材である内輪１は、ボルト７を介して車輪（不図示）に取り付けられている。また、内輪１の外周面には、上述の軌道面５，５にそれぞれ対応する位置に軌道面３，３が設けられている。更に、この外輪４の軌道面５，５および内輪１の軌道面３，３にそれぞれ摺接して、転動体２，２が転動可能に備えられている。

転動体２，２の外方には水分の浸入を防止する密封装置１１がそれぞれ設けられている。図２に示すように、密封装置１１は外輪４の内周面端部に嵌合固定された芯金１２と、この芯金１２に固定されたシール部材１３とを有するとともに、シール部材１３から延設されたリップ１４が内輪１の外周面に摺接している。シール部材１３の末端部が内輪１の外周面が摺接していることにより、外輪４、内輪１および密封装置１１で形成された車両用軸受装置１０の内部空間２１に、外部からの泥水等の水分が浸入することを防止している。

更に、図１および図３に示すように、外輪４には上述の内部空間２１と外部とを連通するとともに内周面に雌ねじを切られた貫通孔２２が設けられている。また、この貫通孔２２には内部空間の気圧（以下内部気圧とする）が上昇すると、内部空間から外部に通気することにより、内部気圧を低下させる圧力調整手段としての圧力調整弁２３がねじ込まれている。圧力調整弁２３が作動する内部気圧値（以下設定値とする）については密封装置１１の密封性が破れない範囲内で、安全率を考慮して設定することが好ましい。例えば、外部気圧が１気圧であって、内部気圧が３気圧となると密封装置１１の備えるシール部材１３のリップ１４が内輪１の外周面から離れる場合であれば、圧力調整弁２３は少なくとも内部気圧値が３気圧となるまでに作動するよう設定値を設定することが必要となる。更に、シール部材１３が経年劣化することを考慮し、安全率として８０％を見込むとすれば、内部気圧値が２．４気圧となるまでに作動するよう設定値を設定することが好ましい。

ここで図４を用いて、圧力調整弁２３の仕組みを説明する。図４（ａ）に示すように、内部空間２１の気圧が設定値に達すると、通気路２４中に設けられた錘２５が外方に押しあげられ、内部空間２１から外部へ通気する。一方、設定値より、内部気圧が小さい場合や、外部気圧が内部気圧より大きい場合には、図４（ｂ）に示すように、錘２５が通気路２４中の狭窄部に固定されることにより通気路２４が遮断されるため、外気から内部空間２１に通気することはない。また、この圧力調整弁２３において、錘２５の質量および形状を変更することで、設定値を調整することが可能である。また、この圧力調整弁２３は特に弾性を有する部品を用いることなく形成されているため、ステンレス鋼などの経年劣化の少ない金属のみで形成することができる。

かかる車両用軸受装置１０を備えた車両が走行することにより、車輪に固定された内輪１が回転すると、内輪１と転動体２との摺接する軌道面３において摩擦熱が発生する。また、転動体２と摺接する外輪４の軌道面５においても摩擦熱が発生する。かかる摩擦熱が密封装置により密封された車両用軸受装置１０内の空気の温度を上昇させるとともに車両用軸受装置１０の内部気圧を上昇させる。車両用軸受装置１０の内部気圧の気圧が設定値を越えると圧力調整弁２３が開き、内部空間２１内の空気が外部に排出され、車両用軸受装置１０内部の気圧が低下する。車両用軸受装置１０内部の気圧が下がれば圧力調整弁２３が閉じ、内部空間２１内の空気の排出が終了する。上述のように、設定値は密封装置１１の密封性が破れない範囲内で、安全率を考慮して設定されていれば、密封装置１１において通気することはなく、シール部材１３と内輪１の摺接部分から泥水等の水分が内部空間２１に浸入する蓋然性は生じない。

更に、車両が停止する等により内輪１の回転が停止すると、内輪１と転動体２との摺接する軌道面３における摩擦熱の発生、および転動体２と摺接する外輪４の軌道面５における摩擦熱の発生も停止する。そのため、内部空間２１内の空気の温度が低下するに伴い内部気圧も低下する。内部気圧が外気圧より小さくなれば、図２に示すように、シール部材１３のリップ１４に外圧がかかり、より強く密着するため水分浸入を防止する効果がより大きくなる。

上記実施形態の車両用軸受装置によれば、以下のような効果を得ることができる。

（１）上記実施形態にかかる車両用軸受装置１０によれば、固定部材である外輪４と回転部材である内輪１と密封装置１１とによって形成された内部空間２１の内部気圧が上昇すると、内部空間２１から外部に通気することにより、内部気圧を低下させる圧力調整手段を備えるため、内部気圧が大きくなったことにより密封装置１１の密封性が破れることに伴って水分が浸入することを、抑制することができる。また圧力調整手段は汎用的な小型の圧力調整弁２３によって実現しているため、車両用軸受装置１０周辺の狭い空間に設置可能である。更に圧力調整弁２３は経年劣化しやすい可撓材を用いることなく構成されているため、環境による劣化が少ない構造となっている。即ち、車両用軸受装置１０が使用される環境下において容易に用いうる技術のみで上記実施形態にかかる車両用軸受装置１０は実現できる。

また、圧力調整弁２３は密封装置１１のシールが破られる気圧より小さな気圧で通気する必要があるが、錘２５の質量や形状を変えることにより、容易に通気する気圧を決定することができる。

（２）上記実施形態にかかる車両用軸受装置１０によれば、圧力調整弁２３は、内部空間２１から外部へ通気するが、外部から内部空間２１へ通気しない逆止弁であるため、圧力調整弁から内部に水分などが浸入することを防止できる。

また、車両が停止する等により内輪１の回転が停止すると、内輪１と転動体２との摺接する軌道面３、および転動体２と摺接する外輪４の軌道面５における摩擦熱の発生も停止する。そのため、内部空間２１内の空気の温度が低下するに伴い内部気圧も低下する。内部気圧が外気圧より小さくなれば、図２に示すように、シール部材１３のリップ１４に外圧がかかり、より強く密着するため密封装置１１が水分浸入を防止する効果が一層大きくなる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。

・上記実施形態にかかる車両用軸受装置１０においては、圧力調整弁２３の内部構造は狭窄部２６を錘２５で封じた形状であるが、他の構成であってもよい。例えば、図５に示すように、錘２５がバネ２７により狭窄部２６に付勢されていてもよい。かかる構造であれば、バネ２７の弾性を変えることにより一層容易に設定値を調整することが可能となる。

・上記実施形態にかかる車両用軸受装置１０においては、圧力調整弁２３を単数備えているが、複数備えていてもよい。圧力調整弁を複数備えることにより、いずれか１つの圧力調整弁が作動しない場合でも、内部気圧が設定値より大きくなったことにより密封装置の密封性が破れ、水分の浸入を抑制することを防止することができる。また、圧力調整弁が単数のときに比べて迅速に内部気圧を所定値まで下げることができる。

本発明は、車両用軸受装置、特に水分が浸入しにくい車両用軸受装置であり、産業上広く利用可能である。

本発明にかかる車両用軸受装置の一実施形態について説明する図面であり、軸方向断面図である。本発明にかかる車両用軸受装置の一実施形態について説明する図面であり、図１の要部拡大断面図であって密封装置周辺の断面図である。本発明にかかる車両用軸受装置の一実施形態について説明する図面であり、図１の要部拡大断面図であって圧力調整弁周辺の断面図である。本発明にかかる車両用軸受装置の一実施形態について説明する図面であり、圧力調整弁の仕組みを説明するための図面である。（ａ）は内部空間から外部へ通気する状態を示す断面図であり、（ｂ）は外部から内部空間への通気が遮断される状態を示す断面図である。本発明にかかる車両用軸受装置の変更例について説明する図面であり、圧力調整弁の仕組みを説明するための断面図である。従来における車両用軸受装置について説明する図面であり、軸方向断面図である。従来における車両用軸受装置について説明する図面であり、図６の要部拡大断面図であって密封装置周辺の断面図である。

符号の説明

１…内輪（回転部材）、２…転動体、３…（内輪）軌道面、４…外輪（固定部材）、５…（外輪）軌道面、６…フランジ部、７…ボルト、１０…車両用軸受装置、１１…密封装置、１２…芯金、１３…シール部材、１４…リップ、２１…内部空間、２２…貫通孔、２３…圧力調整弁（圧力調整手段）、２４…通気路、２５…錘、２６…狭窄部、２７…バネ。

Claims

車両に固定される固定部材と、
車輪に固定され、車輪とともに回転する回転部材と、
前記固定部材と前記回転部材の間に設けられるとともに水分の浸入を防止する密封装置と、
前記固定部材と前記回転部材と前記密封装置とによって形成された内部空間の内部気圧が上昇すると、前記内部空間から外部に通気することにより、前記内部気圧を低下させる圧力調整手段を備えることを特徴とする車両用軸受装置。
前記圧力調整手段は、前記内部空間から外部へ通気するが、外部から前記内部空間へ通気しない逆止弁であることを特徴とする請求項１に記載の車両用軸受装置。
前記圧力調整手段を複数備えることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用軸受装置。