JP2009154793A - 転がり軸受装置及び圧力調整装置付き転がり軸受装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 雨天時などの環境で、高いシール密封性を実現させ、一般的な走行時は、低摩擦トルクでのシール密封性を備えさせる転がり軸受装置及び及び圧力調整装置付き転がり軸受装置を提供する。
【解決手段】 転がり軸受装置１にタイヤ圧調整装置８が接続され、タイヤ圧調整装置８は、雨滴を検知する雨滴センサー１７と、転がり軸受装置１の環状空間２ｆに圧縮流体を供給するように接続される圧縮流体供給源９と、雨滴センサー１７の雨滴検知により圧縮流体供給源９の圧縮流体を環状空間２ｆに供給制御する制御装置１５と、を含み、転がり軸受装置２の環状空間２ｆは、車輪５を構成するタイヤ５ｃのタイヤ空気室５ｂと連通接続され、タイヤ圧調整装置８によって環状空間２ｆに供給される圧縮流体の圧力が調整制御される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、シール装置による密封性を可変させるようにした転がり軸受装置及び圧力調整装置付き転がり軸受装置に関する。
車輪と一体回転するドライブシャフトを有し、このドライブシャフトには車輪を装着するためのハブが連結され、このハブはベアリングを介してナックルによって回転可能に支持されるようにした構造の車両における車輪支持装置が知られている（特許文献１参照）。
また、このような車輪支持装置に使用されるベアリングは、内外輪の間に泥水が浸入する。このため内外輪の間に密封装置を設けることにより泥水の浸入を防止するようにした転がり軸受装置が知られている（特許文献２参照）。
特開２０００−７１７１０号公報 特開２００６−２０８０３８号公報
この密封装置は、図５に示すように、外輪Ａに嵌装される環状の第１芯金Ｂと、内輪Ｃに嵌装される環状の第２芯金Ｄと、第１芯金Ｂに被着され、第２芯金Ｄに摺接自在なゴム状弾性体からなるシール部材Ｅとを備え、第１芯金Ｂと第２芯金Ｄとを、外輪Ａと内輪Ｃとに振り分けて嵌装される。第１芯金Ｂのシール部材Ｅは、軸方向外方へ突出させたアキシャルリップＥ１と、その軸方向と交差する方向の内方に突出させたラジアルリップＥ２を有している。
このような密封装置を転がり軸受装置に設けていても、車輪支持装置のように外部環境にさらされる個所で使用される場合、密封装置におけるシール部材ＥのアキシャルリップＥ１、ラジアルリップＥ２の密封力が一定であるため、雨天時やオフロード走行時の過酷な環境によっては、充分なシール機能が得られず、内外輪の間に泥水が浸入するおそれがある。
本発明の課題は、雨天時やオフロード走行時の過酷な環境にさらされる際に、高いシール密封性を実現させ、一般的な走行時は、低摩擦トルクでのシール密封性を備えさせるようにした転がり軸受装置及び圧力調整装置付き転がり軸受装置を提供することにある。
課題を解決するための手段及び発明の効果
上記課題を解決するために、本発明の転がり軸受装置は、車両固定部材に接続される外輪と、車輪に接続される内輪と、前記内輪と前記外輪との間に介在される転動体と、を備える転がり軸受装置であって、前記転がり軸受装置は、前記内輪と前記外輪との間の環状空間を密封形成するシール装置を備え、前記シール装置は、前記内輪側に接触するゴム状弾性体からなるシールリップ部を有し、該シールリップ部は前記環状空間に供給される圧縮流体の圧力によって前記内輪側とのシール締め代が調整されることを特徴とする。
上記構成とすることにより、シールリップ部による内輪側とのシール締め代を、調整して緊迫力を高めたり、低くしたりすることができ、例えば、雨天時やオフロード走行時であれば、内外輪内部への泥水などの浸入防止機能を向上させるように、高いシール密封性を実現させることができる。しかも、一般的な走行時は、緊迫力を低くすることにより低摩擦トルクでシール密封性を備えさせることができる。この結果、必要時以外の燃費悪化を防止したり、シール装置自体の磨耗による耐久性も損なわれない。
また、本発明の圧力調整装置付き転がり軸受装置は、転がり軸受装置にタイヤ圧調整装置が接続され、前記タイヤ圧調整装置は、雨滴を検知する雨滴センサーと、前記転がり軸受装置の前記環状空間に圧縮流体を供給するように接続される圧縮流体供給源と、前記雨滴センサーの雨滴検知により前記圧縮流体供給源の圧縮流体を前記環状空間に供給制御する制御装置と、を含み、前記転がり軸受の前記環状空間は、前記車輪を構成するタイヤのタイヤ空気室と連通接続され、前記タイヤ圧調整装置によって前記環状空間に供給される圧縮流体の圧力が調整制御されることを特徴とする。
上記構成とすることにより、雨滴や、泥水が雨滴センサーによって検知されると、環状空間に圧縮流体が供給されるため、シールリップ部における調整リップによる内輪側とのシール締め代による緊迫力が高められる。このことによって、内外輪内部への泥水などの浸入防止機能を向上させるように、高いシール密封性を実現させることができる。
また、本発明の圧力調整装置付き転がり軸受装置として、前記タイヤ圧調整機構は、前記タイヤ空気室のタイヤ圧を検知するタイヤ圧センサーを備え、該タイヤ圧センサーのタイヤ圧検知により前記圧縮流体供給源からの圧縮流体が環状空間に供給制御されることを特徴とすることにより、シール機能の向上に加え、タイヤのタイヤ圧が低下しても、圧縮流体がタイヤ空気室に供給されるため、タイヤ圧を戻したり、道路状況に応じた走行状態に適したタイヤ圧に、停車や走行中にかかわらず調整制御することができる。
以下、本発明の実施の形態につき図面に示す実施例を参照して説明する。図１は、本発明に係る転がり軸受装置の取付状態の断面図である。図１において、転がり軸受装置１は、固定輪としての外輪２ａと、回転輪としての内輪２ｂと、該内輪２ｂと外輪２ａとの間に介在される複数列で配列される転動体２ｃから構成される転がり軸受２を備えている。
転がり軸受２は車両における懸架装置の車両インナー側のナックル、アクスルハウジングなどの車両固定部材３の取付口３ａに接続される。この接続は転がり軸受２の外輪２ａを取付口３ａ内に挿入して嵌装するとともに、外輪２ａから外方へ突設されるフランジ部２ｄをボルト・ナットなどの締結部材２ｅを介して車両固定部材３の取付口３ａの周辺面（車両アウター側）に固定させている。
転がり軸受２の内輪２ｂはハブ４と接続されている。ハブ４は車両アウター側に車輪５を装着するためのハブボルト４ａを有している。この車輪５はホイール５ａに装着されてタイヤ空気室５ｂを形成するタイヤ５ｃを備えている。
ハブ４の車両インナー側には、転がり軸受２の内輪２ｂに圧入嵌装される圧入軸部４ｂを有しており、該圧入軸部４ｂを内輪２ｂに圧入してハブ４を内輪２ｂとともに回転可能に設けている。ハブ４は、ドライブシャフト６に対しスプライン結合され、ドライブシャフト６の一端側をハブ４の圧入軸部４ｂに形成される挿通孔４ｃに通し、この端部にナット７を螺合することにより固定されている。
この転がり軸受装置１を用いる懸架装置には、車輪５のタイヤ空気室５ｂ内のタイヤ圧を調整するためのタイヤ圧調整装置８が設けられている。このタイヤ圧調整装置８は、車両側に装備される圧縮流体を蓄圧するアキュムレータや、圧縮流体を発生させるコンプレッサーなどの圧縮流体供給源９と、この圧縮流体供給源９の圧縮流体をタイヤ空気室５ｂに供給するための圧縮流体流路１０とを備えている（図３参照）。
この圧縮流体流路１０は、転がり軸受装置１が車両固定部材３に取付られ、車輪５が装着された状態で、車両固定部材３内部に形成された固定部材流通孔３ｂと、外輪２ａ内部に形成された圧縮流体供給口としての外輪流通孔２ａ１と、外輪２ａと内輪２ｂの間における環状空間２ｆと、内輪２ｂ内部に形成された内輪流通孔２ｂ１と、ハブ４内部に形成されたハブ流通孔４ｅと、ホイール５ａ内部に形成されたホイール流通孔５ａ１とが連続して連通するように接続されている。
環状空間２ｆは転がり軸受２の外輪２ａと内輪２ｂとの間であって、軸方向Ｚの両側端部に設けられ、内外輪の相対回転を許容するるシール装置１１によって密封形成される。
このシール装置１１は図２に示すように、環状の第１芯金１１ａと、環状の第２芯金１１ｂからなり、第１芯金１１ａに加硫接着され、第２芯金１１ｂに摺動自在に接触するゴム弾性体からなるシール部材１１ｃを備え、第１芯金１１ａと第２芯金１１ｂとを、外輪２ａと内輪２ｂとに振り分けて嵌装される。
環状の第１芯金１１ａは、外輪２ａの軸方向Ｚ外方側に延設されて、外輪２ａに嵌装される第１筒部１１ａ１と、該第１筒部１１ａ１の軸方向Ｚ内方側の端部（転動体２ｃ側）から折り曲がって内径方向側に延設される第１壁部１１ａ２からなる断面が略Ｌ字状の板金材で形成される。
環状の第２芯金１１ｂは、内輪２ｂの軸方向Ｚ内方側に延設されて、内輪２ｂに嵌装される第２筒部１１ｂ１と、該第２筒部１１ｂ１の軸方向Ｚ外方側の端部（外輪２ａの端側）から折り曲がって外径方向側に延設される第２壁部１１ｂ２とからなる断面がＬ字状の板金材で形成されている。
また、第１芯金１１ａに加硫接着され、一体化されたシール部材１１ｃは、ゴム状弾性体の一部を、軸方向Ｚ外方や、その軸方向Ｚと交差する方向の内方に突出させたシールリップ部１２を備えている。
このシールリップ部１２は、その先端が第２芯金１１ｂの第２壁部１１ｂ２に摺接する軸方向Ｚのシールとなすアキシャルリップ１２ａと、先端が第２芯金１１ｂの第２筒部１１ｂ１に摺接する軸方向Ｚと交差する方向のシールとなすラジアルリップ１２ｂを有し、第２芯金１１ｂとシール部材１１ｃは、協働して接触方式のシール機能を発揮させている。
このラジアルリップ１２ａは、二又状に形成され、環状空間２ｆ内方の密封流体側Ｐ１に延びる調整リップ１２ａ１と、環状空間２ｆ外方の開放流体側Ｐ２に延びる非調整リップ１２ａ２とによって構成される。この密封流体側Ｐ１に延びる調整リップ１２ａ１は第１芯金１１ａの第１壁部１１ａ２の端側から開放流体側Ｐ２から遠ざかる方向で、径方向内方へ傾斜状に形成されている。このように形成される調整リップ１２ａ１は、密封流体側Ｐ１の圧力によって、調整リップ１２ａ１全体が第２芯金１１ｂの第２筒部１１ｂ１に押されるように変形して、前記内輪２ｂ側とのシール締め代が調整される。
図３に示すように、転がり軸受装置１を備えるタイヤ圧調整装置８における固定部材流通孔３ｂ、外輪流通孔２ａ１、環状空間２ｆ、内輪流通孔２ｂ１、ハブ流通孔４ｅ、ホイール流通孔５ａ１からなる圧縮流体流路１０の経路中には、この経路の上流側から下流側に対して圧縮流体を供給するときに開弁し、圧縮流体の供給を遮断させるときに閉弁し、さらには、上流側の閉弁遮断状態において、下流側の経路内の圧縮流体を大気側に排気させるように開弁する機能を備える第１の制御弁１３が設けられている。
また、圧縮流体流路１０におけるホイール流通孔５ａ１と環状空間２ｆとの間には、上流側の第１の制御弁１３を介して圧縮流体が供給されるときに開弁し、圧縮流体の供給が遮断されるときに閉弁すると同時に、タイヤ空気室５ｂ内の流体圧を保持するように閉弁し、さらには、圧縮流体の供給が遮断されるときの閉弁状態において、タイヤ空気室５ｂ内の流体圧を下げる際には、この経路の圧縮流体の一部を外部に直接的に排気させるように開弁する機能を備える第２の制御弁１４が設けられている。
これらの第１および第２の制御弁１３、１４の開閉作動は、車両に装備されるマイクロコンピュータ等を応用した制御装置１５によって制御される。
このように構成されたタイヤ圧調整装置８を備える転がり軸受１の作動状態を図４に示すフローチャートに基づいて説明する。
制御装置１５に接続される雨滴センサー１７によって雨滴や泥水などが検知され（ステップＳ１のＹＥＳ）、制御装置１５に接続される圧力センサー１６によって検知しているタイヤ空気室５ｂのタイヤ圧が所定圧力より低下していないと判断されると（ステップＳ２のＮＯ）、圧縮流体供給源９の圧縮流体を第１の制御弁１３の開弁作動制御によって環状空間２ｆに供給する。なお、この状態の第２の制御弁１４は、タイヤ空気室５ｂのタイヤ圧を保持するように作動制御されている。
このように環状空間２ｆ内に圧縮流体が供給されると、密封流体側Ｐ１の圧力によって、ラジアルリップ１２ａにおける調整リップ１２ａ１全体が第２芯金１１ｂの第２筒部１１ｂ１に押されるように変形（図２（ｂ）参照）して、内輪２ｂ側とのシール締め代が大きくなるように調整される。この結果、シール密封性が高まり、雨滴、泥水の浸入が防止される。
また、タイヤ空気室５ｂのタイヤ圧が所定圧力より低下していると判断されると（ステップＳ２のＹＥＳ）、第１の制御弁１３の開弁作動制御と、第２の制御弁１４の開弁作動制御によって圧縮流体流路１０を介してタイヤ空気室５ｂ内に圧縮流体が供給される。
また、雨滴センサー１７によって雨滴などが検知されていないとき（ステップＳ１のＮＯ）、タイヤ圧センサー１６によって検知しているタイヤ空気室５ｂのタイヤ圧が所定圧力より低下していないと判断されると（ステップＳ３のＮＯ）、第１制御弁１３が開弁・排気状態に作動制御されて、環状空間２ｆ内の圧力が大気開放状態とされ、シール装置１１のシールリップ部１２のラジアルリップ１２ａ自体の弾性力による緊迫力でのシール密封状態となる。この結果、非加圧時には低摩擦トルクでの走行が可能となる。なお、ステップＳ３において、タイヤ空気室５ｂのタイヤ圧が所定圧力より低下していると判断（ＹＥＳ）されると、第１の制御弁１３の開弁作動制御と、第２の制御弁１４の開弁作動制御によって圧縮流体流路１０を介してタイヤ空気室５ｂ内に圧縮流体が供給される。
本発明に係る転がり軸受装置の取付状態の断面図。 転がり軸受装置のシール装置の拡大図及びＦ部拡大図。 転がり軸受装置が備える圧力調整装置の系統概略図。 圧力調整装置付き転がり軸受装置の作動説明図。 背景技術のシール材を示す図。
符号の説明
１ 転がり軸受装置
２ａ 外輪
２ｂ 内輪
２ｃ 転動体
２ｆ 環状空間
５ 車輪
５ｂ タイヤ空気室
５ｃ タイヤ
８ タイヤ圧調整装置
９ 圧縮流体供給源
１０ 圧縮流体流路
１１ シール装置
１２ シールリップ部
１５ 制御装置
１６ タイヤ圧センサー
１７ 雨滴センサー

Claims (3)

  1. 車両固定部材に接続される外輪と、車輪に接続される内輪と、前記内輪と前記外輪との間に介在される転動体と、を備える転がり軸受装置であって、
    前記転がり軸受装置は、前記内輪と前記外輪との間の環状空間を密封形成するシール装置を備え、
    前記シール装置は、
    前記内輪側に接触するゴム状弾性体からなるシールリップ部を有し、該シールリップ部は前記環状空間に供給される圧縮流体の圧力によって前記内輪側とのシール締め代が調整されることを特徴とする転がり軸受装置。
  2. 請求項１に記載の転がり軸受装置には、タイヤ圧調整装置が接続され、
    前記タイヤ圧調整装置は、
    雨滴を検知する雨滴センサーと、
    前記転がり軸受装置の前記環状空間に圧縮流体を供給するように接続される圧縮流体供給源と、
    前記雨滴センサーの雨滴検知により前記圧縮流体供給源の圧縮流体を前記環状空間に供給制御する制御装置と、を含み、
    前記転がり軸受の前記環状空間は、前記車輪を構成するタイヤのタイヤ空気室と連通接続され、
    前記タイヤ圧調整装置によって前記環状空間に供給される圧縮流体の圧力が調整制御されることを特徴とする圧力調整装置付き転がり軸受装置。
  3. 前記タイヤ圧調整機構は、前記タイヤ空気室のタイヤ圧を検知するタイヤ圧センサーを備え、該タイヤ圧センサーのタイヤ圧検知により前記圧縮流体供給源からの圧縮流体が環状空間に供給制御されることを特徴とする請求項２に記載の圧力調整装置付き転がり軸受装置。
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