JP2009197884A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シールの密封性と耐久性を高めて軸受の長寿命化を図った車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】シール９が、外方部材１０に内嵌される芯金１５とシール部材１６からなる環状のシール板１３と、これに対向配置され、内輪３に外嵌される円筒状の嵌合部１４ａ、径方向外方に延びる立板部１４ｂ、軸方向に延びる円筒部１４ｃからなるスリンガ１４とを備え、この円筒部１４ｃがシール板１３と僅かな径方向すきまを介して対峙されてラビリンスシール１７が構成されると共に、シール部材１６が、径方向外方に傾斜して延びて立板部１４ｂに摺接されるサイドリップ１６ａと、二股状に形成されて嵌合部１４ａに摺接されるグリースリップ１６ｂ、中間リップ１６ｃと、サイドリップ１６ａよりも外径側に径方向外方に湾曲して延びる補助リップ１６ｄとを備え、この補助リップ１６ｄが円筒部１４ｃの内側面に摺接されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車等の車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置、特に、雨水や泥水等の異物が多量に存在する環境下においても長期間充分な密封性を有するシールが装着された車輪用軸受装置に関するものである。

自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する車輪用軸受装置は、雨水や泥水等に直接曝される環境下にあるため、この雨水や泥水等が軸受内部に浸入しないように強固な密封性を有するシールが装着されている。近年、こうした厳しい環境下で使用されるこの種の車輪用軸受装置において、さらなる長寿命化が要求されるようになっているが、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。したがって、シールの密封性と耐久性を高めて軸受寿命の向上を図った車輪用軸受装置が種々提案されている。

これらの車輪用軸受装置は泥水等がかかり易い部位に配置されるため、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シールが装着されている。これらのシールの中でも特に密封性を高めたシールとして、シールリップを備えたシール部材が固定側部材となる外方部材に装着され、シールリップが内方部材に装着されたスリンガに摺接されている、所謂パックシールが一般的に使用されている。

この種のハイパックシールに関しては従来から種々提案されているが、こうしたシールの代表的な一例を図１０に示す。このシールは、相対回転する軸受内輪等からなる内周側部材５１と軸受外輪等からなる外周側部材５２との間を密封し、内周側部材５１および外周側部材５２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５３および密封要素５４からなる。

シール板５３は、内周側部材５１の外径面に圧入された円筒部５３ａと、この円筒部５３ａから立ち上がった立板部５３ｂと、この立板部５３ｂの先端に内側に傾斜して形成された傾斜板部５３ｃとを有している。このシール板５３は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。

密封要素５４は、断面Ｌ字状の鋼板製の基板５５にゴムまたは合成樹脂等の弾性体５６を設けたものであって、基板５５の円筒部５５ａを外周側部材５２の内径面に圧入することによって取り付けられている。基板５５の立板部５５ｂは、先端に内側に傾斜する傾斜片部５５ｃを有している。弾性体５６は、基板５５の内側を覆って設けられ、第１、第２のサイドリップ５６ａ、５６ｂと、１枚のラジアルリップ５６ｃとを有している。

第１のサイドリップ５６ａは、基板５５の立板部５５ｂから斜め外径側に延びて先端がシール板５３の傾斜板部５３ｃに摺接し、第２のサイドリップ５６ｂは、立板部５５ｂの先端付近から斜め外径側に延びて先端がシール板５３の立板部５３ｂに摺接している。一方、ラジアルリップ５６ｃは、立板部５５ｂの先端からシール板５３の立板部５３ｂと反対側の斜め内径側に延び、先端がシール板５３の円筒部５３ａに摺接している。

このシール５０に飛散した泥水等は、シール板５３の内面に摺接する第１のサイドリップ５６ａの外面に付着するが、シール板５３の立板部５３ｂの外径部に傾斜板部５３ｃが設けられているため、泥水等の溜まる空間Ｓは、極力小さく抑えられる。そのため、泥水等に含まれる泥や砂等の異物で第１のサイドリップ５６ａのシール機能が低下するのが緩和される。

内周側部材５１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。これによって、その内方に泥水が浸入した場合、第１のサイドリップ５６ａよりも内径側でシール板５３に摺接する第２のサイドリップ５６ｂにより高い密封性が得られる。また、これよりもさらに内側にラジアルリップ５６ｃ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。
特開平９−２９２０３２号公報

こうした従来のシール５０では、シール５０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、内方に泥水が浸入したとしても、第１および第２のサイドリップ５６ａ、５６ｂ、さらにその内側のラジアルリップ５６ｃにより、外部からの泥水等の浸入防止を３重に行い、高い密封作用が得られる。然しながら、シール板５３の立板部５３ｂの外径部に傾斜板部５３ｃが設けられ、基板５５の円筒部５５ａとの間にラビリンスシールが形成されているが、泥水等が内方に浸入して溜まり、第１および第２のサイドリップ５６ａ、５６ｂが摩耗する恐れがある。したがって、特に、オフロードカーやピックアップトラック等のように劣悪な環境で運転される車両においては、このような構成のシール５０でも泥水性能が不足し、さらなる密封性の向上が要求されている。

本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもので、シールの密封性と耐久性を高めて軸受の長寿命化を図った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一体に形成された外方部材と、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た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一方のシールが、前記外方部材の端部に内嵌される芯金、およびこの芯金に加硫接着により一体に接合され、複数のシールリップを有するシール部材からなる環状のシール板と、このシール板に対向配置され、前記内方部材に外嵌される円筒状の嵌合部と、この嵌合部から径方向外方に延びる立板部、およびこの立板部から軸受内方側に向って軸方向に延びる円筒部からなる断面略コの字状に形成されたスリンガとを備え、前記シール部材が、径方向外方に傾斜して延びて前記スリンガの立板部に摺接されるサイドリップと、このサイドリップよりも外径側に突設され、径方向外方に延びる補助リップとを備え、この補助リップが前記スリンガの円筒部に摺接されている。

このように、外方部材と内方部材との間に形成された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一方のシールが、外方部材の端部に内嵌される芯金、およびこの芯金に加硫接着により一体に接合され、複数のシールリップを有するシール部材からなる環状のシール板と、このシール板に対向配置され、内方部材に外嵌される円筒状の嵌合部と、この嵌合部から径方向外方に延びる立板部、およびこの立板部から軸受内方側に向って軸方向に延びる円筒部からなる断面略コの字状に形成されたスリンガとを備え、シール部材が、径方向外方に傾斜して延びて前記スリンガの立板部に摺接されるサイドリップと、このサイドリップよりも外径側に突設された補助リップとを備え、この補助リップが前記スリンガの円筒部に摺接されているので、泥水等がシール内部に浸入しても、補助シールによって遮断され、泥水等の溜まる空間は、従来のシールに比べ極力小さく抑えられる。そのため、泥水等に含まれる泥や砂等の異物でサイドリップが摩耗するのを防止し、長期間に亘ってシールの密封性と耐久性を高めることができ、軸受の長寿命化を図った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、前記スリンガの円筒部が前記シール板と僅かな径方向すきまを介して対峙され、所定の軸方向長さを有するラビリンスシールが構成されていれば、従来のシールのように、ラビリンス長さがスリンガの板厚分に止まらず、円筒部の長さ分だけ幅広い領域に亙って形成することができるので、効果的なラビリンスシールを構成することができ、泥水等がシール内部に浸入するのを抑制することができる。

また、請求項３に記載の発明のように、前記補助リップが径方向外方に湾曲されて延び、前記円筒部の内側面に摺接されていれば、適度な緊迫力を付与することができ、長期間に亘って所望の密封性を確保することができる。

また、請求項４に記載の発明のように、前記シール部材が、二股状に形成されたグリースリップと中間リップとを有し、これらグリースリップと中間リップが前記スリンガの嵌合部に摺接されていても良い。

また、請求項５に記載の発明のように、前記シール部材が、径方向外方に傾斜して延びて前記スリンガの立板部に摺接されるサイドリップをさらにもう一枚備えていれば、強固な密封性を確保することができる。

好ましくは、請求項６に記載の発明のように、前記一対のサイドリップのうちどちらか一方のシメシロあるいは傾斜角度が異なっていれば、他方のサイドリップが摩耗してもそれを補うことができ、長期間に亘って所望の密封性を確保することができる。

また、請求項７に記載の発明のように、前記グリースリップが、前記スリンガの嵌合部に所定の径方向すきまを介して対峙してラビリンスシールが形成されていれば、サイドリップの摺接面へのグリースの供給が良好になってリップ摺動抵抗が小さくなり、シールの回転トルクを大幅に抑えることができる。

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一体に形成された外方部材と、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た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一方のシールが、前記外方部材の端部に内嵌される芯金、およびこの芯金に加硫接着により一体に接合され、複数のシールリップを有するシール部材からなる環状のシール板と、このシール板に対向配置され、前記内方部材に外嵌される円筒状の嵌合部と、この嵌合部から径方向外方に延びる立板部、およびこの立板部から軸受内方側に向って軸方向に延びる円筒部からなる断面略コの字状に形成されたスリンガとを備え、前記シール部材が、径方向外方に傾斜して延びて前記スリンガの立板部に摺接されるサイドリップと、このサイドリップよりも外径側に突設され、径方向外方に延びる補助リップとを備え、この補助リップが前記スリンガの円筒部に摺接されているので、従来のシールのように、ラビリンス長さがスリンガの板厚分に止まらず、円筒部の長さ分だけ幅広い領域に亙って形成することができるので、泥水等がシール内部に浸入しても、補助シールによって遮断され、泥水等の溜まる空間は、従来のシールに比べ極力小さく抑えられる。そのため、泥水等に含まれる泥や砂等の異物でサイドリップが摩耗するのを防止し、長期間に亘ってシールの密封性と耐久性を高めることができ、軸受の長寿命化を図った車輪用軸受装置を提供することができる。

外周に懸架装置に取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に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、外周に前記複列の外側転走面に対向する一方の内側転走面と、この内側転走面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、外周に前記複列の外側転走面に対向する他方の内側転走面が形成された内輪からなる内方部材と、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た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一方のシールが、前記外方部材の端部に内嵌される芯金、およびこの芯金に加硫接着により一体に接合され、複数のシールリップを有するシール部材からなる環状のシール板と、このシール板に対向配置され、前記内輪に外嵌される円筒状の嵌合部と、この嵌合部から径方向外方に延びる立板部、およびこの立板部から軸受内方側に向って軸方向に延びる円筒部からなる断面略コの字状に形成されたスリンガとを備え、このスリンガの円筒部が前記シール板と僅かな径方向すきまを介して対峙され、所定の軸方向長さを有するラビリンスシールが構成されると共に、前記シール部材が、径方向外方に傾斜して延びて前記スリンガの立板部に摺接されるサイドリップと、二股状に形成されて前記スリンガの嵌合部に摺接されるグリースリップと中間リップと、前記サイドリップよりも外径側に突設され、径方向外方に湾曲して延びる補助リップとを備え、この補助リップが前記スリンガの円筒部の内側面に摺接されている。

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第１の実施形態を示す縦断面図、図２は、図１の一方のシール部を示す要部拡大図、図３は、図２のシールの変形例を示す拡大図である。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１の左側）、中央寄り側をインナー側（図１の右側）という。

この車輪用軸受装置は駆動輪用で、内方部材１と外方部材１０、および両部材１、１０間に収容された複列の転動体（ボール）６、６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、アウター側の端部に車輪（図示せず）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円筒状の小径段部２ｂが形成され、内周にはトルク伝達用のセレーション（またはスプライン）２ｃ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ハブボルト５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固定されている。

ハブ輪２はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面２ａをはじめ、後述するシール８のシールランド部となる車輪取付フランジ４のインナー側の基部４ａ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。一方、内輪３および転動体６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。

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が一体に形成されている。これら両転走面１０ａ、２ａおよび１０ａ、３ａ間には保持器７を介して複列の転動体６、６が転動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％を含む中高炭素鋼で形成され、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。

また、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にはシール８、９が装着され、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浸入するのを防止している。なお、ここでは、転動体６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６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。

シール８、９のうちアウター側のシール８は、芯金１１と、この芯金１１に加硫接着により一体に接合されたシール部材１２とからなる一体型のシールで構成されている。芯金１１は、冷間圧延鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）をプレス加工にて形成されている。

一方、シール部材１２は、ニトリルゴム等の合成ゴムからなり、加硫接着によって芯金１１に一体に接合されている。このシール部材１２は、径方向外方に傾斜して形成されたサイドリップ１２ａと、二股状に形成された一対のラジアルリップ１２ｂ、１２ｃとを有している。車輪取付フランジ４の基部４ａは断面が円弧状の曲面に形成され、この基部４ａにサイドリップ１２ａが所定の軸方向シメシロをもって摺接されると共に、ラジアルリップ１２ｂ、１２ｃが所定の径方向シメシロをもって摺接されている。

また、インナー側のシール９は、図２に拡大して示すように、環状のシール板１３とスリンガ１４とからなる、所謂パックシールで構成されている。シール板１３は外方部材１０に装着された芯金１５と、この芯金１５に加硫接着により一体に接合されたシール部材１６とからなる。芯金１５は、冷間圧延鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）からプレス加工にて断面略Ｌ字状に形成され、外方部材１０の端部内周に圧入される円筒状の嵌合部１５ａと、この嵌合部１５ａから径方向内方に延びる内径部１５ｂとを有している。シール部材１６は、ニトリルゴム等の合成ゴムからなり、径方向外方に傾斜して延びるサイドリップ１６ａと、二股状に形成されたグリースリップ１６ｂと中間リップ１６ｃ、さらに、サイドリップ１６ａよりも外径側に突設され、径方向外方に湾曲されて延びる補助リップ１６ｄを有している。なお、シール部材１６の材質としては、ニトリルゴム以外にもフッ素ゴムやアクリルゴムを例示することができる。

一方、スリンガ１４は、内輪３の外径に圧入された円筒状の嵌合部１４ａと、この嵌合部１４ａから径方向外方に延びる立板部１４ｂ、およびこの立板部１４ｂから軸受内方側に向って軸方向に延びる円筒部１４ｃを備え、断面略コの字状に形成されている。そして、シール部材１６のサイドリップ１６ａが立板部１４ｂに摺接されると共に、グリースリップ１６ｂと中間リップ１６ｃが嵌合部１４ａに摺接され、さらに、補助リップ１６ｄが円筒部１４ｃの内側面に摺接されている。この補助リップ１６ｄにより、適度な緊迫力を付与することができる。また、スリンガ１４における円筒部１４は、シール板１３と僅かな径方向すきまを介して対峙され、ラビリンスシール１７が構成されている。

スリンガ１４は、フェライト系のステンレス鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＵＳ４３０系等）や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字状に形成されている。これにより、スリンガ１４が雨水や泥水等に曝されても、また、内輪３との嵌合部に雨水や泥水等が浸入してもスリンガ１４が発錆するのを防止することができる。

本実施形態では、スリンガ１４の円筒部１４がシール板１３との間でラビリンスシール１７が構成され、従来のシールのように、ラビリンス長さＬがスリンガの板厚分に止まらず、円筒部１４の長さ分だけ幅広い領域に亙って形成することができるので、効果的なラビリンスシールを構成することができ、泥水等がシール内部に浸入するのを抑制することができる。また、泥水等がこのラビリンスシール１７を通過してシール内部に浸入しても、補助シール１６ｄによって遮断され、泥水等の溜まる空間Ｓは、従来のシールに比べ極力小さく抑えられる。そのため、泥水等に含まれる泥や砂等の異物でサイドリップ１６ａが摩耗するのを防止し、長期間に亘ってシール９の密封性と耐久性を高めることができ、軸受の長寿命化を図った車輪用軸受装置を提供することができる。

図３は、前述したシール９の変形例であるが、前述した実施形態とシール部材の構成が一部異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

このシール１８は、環状のシール板１９とスリンガ１４とからなる。シール板１９は、芯金１５と、この芯金１５に加硫接着により一体に接合されたシール部材２０とからなる。このシール部材２０はニトリルゴム等の合成ゴムからなり、径方向外方に傾斜して延びるサイドリップ１６ａと、二股状に形成されたグリースリップ２０ａと中間リップ１６ｃ、さらに、サイドリップ１６ａよりも外径側に突設され、径方向外方に延びる補助リップ１６ｄを有している。

シール部材１６のサイドリップ１６ａは立板部１４ｂに摺接されると共に、中間リップ１６ｃが嵌合部１４ａに摺接され、さらに、補助リップ１６ｄが円筒部１４ｃに摺接されている。ここで、グリースリップ２０ａは、スリンガ１４の嵌合部１４ａに僅かな径方向すきまδを介して対峙され、ラビリンス構造が形成されている。これにより、シール１８の回転トルクが小さくなると共に、中間リップ１６ｃやサイドリップ１６ａとスリンガ１４との摺接面にグリースが行き届き易くなり、摺接面における潤滑性が向上してリップ摺動抵抗が小さくなり、スリンガ１４と各リップ１６ａ、１６ｃとの低摩擦により摩耗が抑制される。

図４は、本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図、図５（ａ）は、図４のインナー側のシール単体を示す拡大図、（ｂ）〜（ｄ）は、（ａ）のシールの変形例を示す拡大図である。なお、前述した実施形態と同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

この車輪用軸受装置は第１世代と称され、外方部材２１と、一対の内輪３、３、およびこれら外方部材２１と内輪３との間に保持器７を介して転動自在に収容された複列の転動体６、６とを備え、背面合せタイプの複列アンギュラ玉軸受が構成されている。

外方部材２１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。そして、この外方部材２１と内輪３との間に形成される環状空間の開口部にシール２２、２３が装着され、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浸入するのを防止している。

アウター側のシール２２は、芯金２４と、この芯金２４に加硫接着により一体に接合されたシール部材２５とからなる一体型のシールで構成されている。芯金２４は、冷間圧延鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）をプレス加工にて形成されている。シール部材２５は、ニトリルゴム等の合成ゴムからなり、加硫接着によって芯金２４に一体に接合されている。このシール部材２５は、二股状に形成された一対のラジアルリップ２５ａ、２５ｂを有し、所定の径方向シメシロをもって内輪３の外径面に摺接されている。

また、インナー側のシール２３は、図５（ａ）に拡大して示すように、環状のシール板２６とスリンガ１４とからなる。シール板２６は外方部材２１に装着された芯金１５と、この芯金１５に加硫接着により一体に接合されたシール部材２７とからなる。シール部材２７は、合成ゴム等の弾性部材からなり、径方向外方に傾斜して延びるサイドリップ２７ａとグリースリップ１６ｂ、およびサイドリップ２７ａよりも外径側に突設され、径方向外方に延びる補助リップ１６ｄを有している。

本実施形態では、前述した実施形態（図２）に比べ、中間リップが省略されているので、シールリップの設計自由度が拡大すると共に、サイドリップ１６ａとスリンガ１４との摺接面にグリースが行き届き易くなり、摺接面における潤滑性が向上してリップ摺動抵抗が小さくなり、シール２３の回転トルクが一層小さくなる。

図５（ｂ）〜（ｄ）は、（ａ）の変形例を示す。（ｂ）に示すシール２８は、基本的には（ａ）のシール２３におけるグリースリップ１６ｂが非接触タイプで構成されていることだけが異なっている。すなわち、シール２８のシール部材２９は、径方向外方に傾斜して延びる一対のサイドリップ２７ａとグリースリップ２９ａ、およびサイドリップ２７ａよりも外径側に突設され、径方向外方に延びる補助リップ１６ｄを有し、グリースリップ２９ａがスリンガ１４の嵌合部１４ａに所定の径方向すきまδを介して対峙され、ラビリンスシールが形成されている。これにより、サイドリップ２７ａの摺接面における潤滑性が向上してリップ摺動抵抗が小さくなり、回転トルクが一層小さくなる。

（ｃ）に示すシール３０は、基本的には（ａ）に示すシール２３とサイドリップ２７ａが一枚追加されていることだけが異なっている。すなわち、シール部材３１は、径方向外方に傾斜して延びる一対のサイドリップ２７ａ、３１ａとグリースリップ１６ｂ、および補助リップ１６ｄを有している。これにより、前述したシールより強固な密封性を確保することができる。なお、一対のサイドリップ２７ａ、３１のうちどちらか一方のシメシロあるいは傾斜角度を変更することにより、他方のサイドリップが摩耗してもそれを補うことができ、長期間に亘って所望の密封性を確保することができる。

また、（ｄ）に示すシール３２は、シール部材３３が径方向外方に傾斜して延びる一対のサイドリップ２７ａ、３１ａとグリースリップ２９ａ、およびサイドリップ２７ａよりも外径側に突設された補助リップ１６ｄを有し、グリースリップ２９ａがスリンガ１４の嵌合部１４ａに所定の径方向すきまδを介して対峙され、ラビリンスシールが形成されている。これにより、所望の密封性を確保することができると共に、サイドリップ２７ａ、３１ａの摺接面へのグリースの供給が良好になってリップ摺動抵抗が一層小さくなり、シール３２の回転トルクを大幅に抑えることができる。
これにより、

図６は、本発明に係る車輪用軸受装置の第３の実施形態を示す縦断面図、図７は、図６のインナー側のシール部を示す要部拡大図である。なお、前述した実施形態と同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

この実施形態は従動輪用の第２世代と称され、外方部材３４と、図示しないアクスルに圧入固定される一対の内輪３、３、および外方部材３４と内輪３間に保持器７を介して回転自在に収容された複列の転動体６、６を備え、背面合せタイプの複列アンギュラ玉軸受が構成されている。

外方部材３４は、外周のアウター側の端部に車輪取付フランジ４を一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成されている。この外方部材３４はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成されている。そして、この外方部材３４と一対の内輪３、３との間に形成される環状空間の開口部にシールド３５とシール３６が装着され、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浸入するのを防止している。なお、内輪３との間にラビリンスシールが構成されたシールド３５は、主として軸受内部に封入された潤滑グリースが外部へ漏洩するのを防止している。そして、図示はしないが、外方部材３４のアウター側の端部にはエンドキャップが装着され、外部から軸受内部に雨水等の異物が侵入するのを防止している。

インナー側のシール３６は、図７に拡大して示すように、環状のシール板３７とスリンガ１４とからなる。シール板３７は外方部材３４に装着された芯金１５と、この芯金１５に加硫接着により一体に接合されたシール部材３８とからなる。このシール部材３８は、ニトリルゴム等の合成ゴムからなり、径方向外方に傾斜して延びる一対のサイドリップ２７ａ、３１ａと、二股状に形成されたグリースリップ１６ｂと中間リップ１６ｃ、さらに、サイドリップ１６ａよりも外径側に突設され、径方向外方に延びる補助リップ１６ｄを有している。

そして、シール部材３８の一対のサイドリップ２７ａ、３１ａが立板部１４ｂに摺接されると共に、グリースリップ１６ｂと中間リップ１６ｃが嵌合部１４ａに摺接され、さらに、補助リップ１６ｄが円筒部１４ｃに摺接されている。

本実施形態では、スリンガ１４の円筒部１４ｃとシール板３７との間にラビリンス長さＬの長いラビリンスシール１７が形成されると共に、各リップ１６ｄ、２７ａ、３１ａ、１６ｃ、１６ｂが４重にスリンガ１４に摺接され、外部から泥水等が軸受内部に浸入するのを確実に防止することができるので、強固な密封性を確保することができる。

図８は、本発明に係る車輪用軸受装置の第４の実施形態を示す縦断面図、図９は、図８のインナー側のシール部を示す要部拡大図である。なお、前述した実施形態と同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

この実施形態は第４世代と称され、外方部材１０と内方部材３９、および複列の転動体６、６を備え、背面合せタイプの複列アンギュラ玉軸受が構成されている。内方部材３９は、ハブ輪４０と、このハブ輪４０に一体に塑性結合された等速自在継手４１の外側継手部材４２とからなる。

ハブ輪４０は、アウター側の端部に車輪取付フランジ４を一体に有し、外周に内側転走面２ａと、この内側転走面２ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部４０ａが形成され、内周に凹凸部４３が形成されている。この凹凸部４３はアヤメローレット状に形成され、旋削等により独立して形成された複数の環状溝と、ブローチ加工等により形成された複数の軸方向溝とを略直交させて構成した交叉溝、あるいは、互いに傾斜した螺旋溝で構成した交叉溝からなる。また、凹凸部４３は、後述する良好な食い込み性を確保するためにその凸部の先端部が三角形状等の尖塔形状に形成されると共に、高周波焼入れによって所定の表面硬さに硬化処理されている。なお、ハブ輪４０はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面２ａをはじめ、基部４ａから小径段部４０ａ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。

一方、等速自在継手４１は、外側継手部材４２に内挿された継手内輪４１ａとケージ４１ｂおよびトルク伝達ボール４１ｃとを備えている。外側継手部材４２は、カップ状のマウス部４４と、このマウス部４４の底部となる肩部４５と、この肩部４５から軸方向に延びる中空状の軸部４６とが一体に形成されている。肩部４５の外周にはインナー側の内側転走面４５ａが直接形成されている。また、軸部４６には、ハブ輪４０の小径段部４０ａに円筒嵌合されるインロウ部４６ａと、このインロウ部４６ａの端部に嵌合部４６ｂが形成されている。

外側継手部材４２はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、肩部４５から軸部４６の外周面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、嵌合部４６ｂは鍛造加工後の表面硬さのままとされている。

そして、外側継手部材４２の肩部４５がハブ輪４０の小径段部４０ａに衝合するまで軸部４６が内嵌され、嵌合部４６ｂの内径にマンドレル等の拡径治具をアウター側に押し込んで嵌合部４６ｂを拡径することにより、嵌合部４６ｂを塑性変形させてハブ輪４０の凹凸部４３に食い込ませて加締め、ハブ輪４０と外側継手部材４２が塑性結合されて一体化されている。これにより、結合部の緩みを防止し、長期間に亙って初期に設定された軸受予圧を維持することができる。なお、ハブ輪４０のアウター側の端部と外側継手部材４２の肩部４５にはエンドキャップ４７ａ、４７ｂが装着され、外部から継手内部に雨水やダスト等の異物が侵入するのを防止すると共に、継手内部に封入された潤滑グリースが外部へ漏洩するのを防止している。そして、外方部材１０と内方部材３９との間に形成される環状空間の開口部にシール８、４８が装着され、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浸入するのを防止している。

インナー側のシール４８は、環状のシール板４９とスリンガ１４とからなる。シール板４９は、芯金１５と、この芯金１５に加硫接着により一体に接合されたシール部材３７’とからなる。このシール部材３７’は、径方向外方に傾斜して延びる一対のサイドリップ２７ａ、３１ａと、二股状に形成されたグリースリップ２０ａと中間リップ１６ｃ、さらに、サイドリップ１６ａよりも外径側に突設され、径方向外方に延びる補助リップ１６ｄを有している。

シール部材３７’の一対のサイドリップ２７ａ、３１ａは立板部１４ｂに摺接されると共に、中間リップ１６ｃが嵌合部１４ａに摺接され、さらに、補助リップ１６ｄが円筒部１４ｃに摺接されている。ここで、グリースリップ２０ａは、スリンガ１４の嵌合部１４ａに僅かな径方向すきまδを介して対峙され、ラビリンス構造が形成されている。これにより、シール４８の強固な密封性を確保しつつ回転トルクが小さくなると共に、中間リップ１６ｃや一対のサイドリップ３１ａ、２７ａとスリンガ１４との摺接面にグリースが行き届き易くなり、摺接面における潤滑性が向上してリップ摺動抵抗が小さくなり、スリンガ１４と各リップ２７ａ、３１ａ、１６ｃとの低摩擦により摩耗が抑制される。

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、環状空間の開口部にシールが装着された第１世代乃至第４世代構造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第１の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部を示す要部拡大図である。 図２のシールの変形例を示す拡大図である。 本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図である。 （ａ）は、図４のインナー側のシール部を示す要部拡大図である。 （ｂ）〜（ｄ）は、（ａ）のシールの変形例を示す拡大図である。 本発明に係る車輪用軸受装置の第３の実施形態を示す縦断面図である。 図６のインナー側のシール部を示す要部拡大図である。 本発明に係る車輪用軸受装置の第４の実施形態を示す縦断面図である。 図８のインナー側のシール部を示す要部拡大図である。 従来の車輪用軸受装置のシール部を示す要部拡大図である。

符号の説明

１、３９・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・内方部材
２、４０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
２ａ、３ａ、４５ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・内側転走面
２ｂ、４０ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・小径段部
２ｃ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・セレーション
３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・内輪
４・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
４ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・基部
５・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ハブボルト
６・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・転動体
７・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・保持器
８、２２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・アウター側のシール
９、１８、２３、２８、３０、３２、３６、４８・・・・・・・・・インナー側のシール
１０、２１、３４・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・外方部材
１０ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・外側転走面
１０ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
１１、１５、２４・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・芯金
１２、１６、２０、２５、２７、２９、３１、３３、３７、３７’、３８・シール部材
１２ａ、１６ａ、２７ａ、３１ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・サイドリップ
１２ｂ、１２ｃ、２５ａ、２５ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・ラジアルリップ
１３、１９、２６、３７、４９・・・・・・・・・・・・・・・・・・シール板
１４・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・スリンガ
１４ａ、１５ａ、４６ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・嵌合部
１４ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・立板部
１４ｃ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・円筒部
１５ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・内径部
１６ｂ、２０ａ、２９ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・グリースリップ
１６ｃ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・中間リップ
１６ｄ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・補助リップ
１７・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ラビリンスシール
３５・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・シールド
４１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・等速自在継手
４１ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・継手内輪
４１ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ケージ
４１ｃ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・トルク伝達ボール
４２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・外側継手部材
４３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・凹凸部
４４・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・マウス部
４５・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・肩部
４６・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・軸部
４６ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・インロウ部
４７ａ、４７ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・エンドキャップ
５０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・シール
５１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・内周側部材
５２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・外周側部材
５３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・シール板
５３ａ、５５ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・円筒部
５３ｂ、５５ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・立板部
５３ｃ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・傾斜板部
５４・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・密封要素
５５・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・基板
５５ｃ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・傾斜片部
５６・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・弾性体
５６ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・第１のサイドリップ
５６ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・第２のサイドリップ
５６ｃ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ラジアルリップ
Ｌ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ラビリンス長さ
Ｓ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・空間
δ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・径方向すきま

Claims (7)

1. 内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、
   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た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一方のシールが、前記外方部材の端部に内嵌される芯金、およびこの芯金に加硫接着により一体に接合され、複数のシールリップを有するシール部材からなる環状のシール板と、
   このシール板に対向配置され、前記内方部材に外嵌される円筒状の嵌合部と、この嵌合部から径方向外方に延びる立板部、およびこの立板部から軸受内方側に向って軸方向に延びる円筒部からなる断面略コの字状に形成されたスリンガとを備え、
   前記シール部材が、径方向外方に傾斜して延びて前記スリンガの立板部に摺接されるサイドリップと、このサイドリップよりも外径側に突設され、径方向外方に延びる補助リップとを備え、この補助リップが前記スリンガの円筒部に摺接されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 前記スリンガの円筒部が前記シール板と僅かな径方向すきまを介して対峙され、所定の軸方向長さを有するラビリンスシールが構成されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
3. 前記補助リップが径方向外方に湾曲されて延び、前記円筒部の内側面に摺接されている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
4. 前記シール部材が、二股状に形成されたグリースリップと中間リップとを有し、これらグリースリップと中間リップが前記スリンガの嵌合部に摺接されている請求項１乃至３いずれかに記載の車輪用軸受装置。
5. 前記シール部材が、径方向外方に傾斜して延びて前記スリンガの立板部に摺接されるサイドリップをさらにもう一枚備えている請求項１乃至４いずれかに記載の車輪用軸受装置。
6. 前記一対のサイドリップのうちどちらか一方のシメシロあるいは傾斜角度が異なっている請求項５に記載の車輪用軸受装置。
7. 前記グリースリップが、前記スリンガの嵌合部に所定の径方向すきまを介して対峙してラビリンスシールが形成されている請求項１乃至６いずれかに記載の車輪用軸受装置。

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