JP2010091036A

JP2010091036A - 転がり軸受装置

Info

Publication number: JP2010091036A
Application number: JP2008262727A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Yokota; 竜哉横田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2008-10-09
Filing date: 2008-10-09
Publication date: 2010-04-22

Abstract

【課題】転がり軸受装置における転がり軸受の部分に、異物が侵入しにくくなるようにすることである。
【解決手段】転がり軸受装置の一例であるハブユニット１００の車両インナ側の開口を密封する密封部材６において、スリンガ２４の起立壁部３２の先端部をアキシャル方向Ａに沿ってシール部材２３の側に屈曲させて、第１屈曲部３３を形成する。更に、第１屈曲部３３の先端部をアキシャル方向Ａに沿って反対側に屈曲して第２屈曲部３４を形成するとともに、その先端部をラジアル方向Ｒの外側に屈曲させて、第３屈曲部３５を形成する。第２及び第３の屈曲部３４，３５の外周面とシール部材２３のゴムシール部２６の内周面２６ａとの間に、クランク形状のラビリンス部３７，３８を形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、転がり軸受装置に関するものであり、詳細にはその密封部材に関するものである。

本明細書では、転がり軸受装置の一例である車両用のハブユニットについて説明する。車両（例えば、自動車）には、タイヤホイールやブレーキディスクを取り付けるためのハブユニットが使用されている。図１に示されるように、ハブユニット１００’は、車体側に固定される外輪８１と、外輪８１と同心に配置されるハブホイール８２（内輪）と、これら外輪８１とハブホイール８２との間に介装される転動体８３とを備えており、ハブホイール８２が軸線ＣＬ周りに回転自在にされている。そして、このハブホイール８２に図示しない車輪（タイヤ）が取り付けられる。

ハブユニット１００’を構成する外輪８１とハブホイール８２との間には、雨水や融雪剤を含む泥水等（以下、総称して「異物」と記載する。）が侵入することを防ぐための密封部材８４が取り付けられている。密封部材８４として、例えば特許文献１，２に開示される技術が存している。図６に示されるように、密封部材８４は、外輪８１に嵌合される断面Ｌ字リング状のシール部材８５と、同じくハブホイール８２に装着され、シール部材８５とラジアル方向に対向配置されるスリンガ８６とを備え、それらが組み合わされたパックシールの形態となっている。そして、シール部材８５に被着されたゴムシール部８７から延設されたリップ部８８，８９，９０が、スリンガ８６の内壁面又は外周面と接触することにより、転がり軸受の部分（例えば、転動体８３の転動面）に異物が侵入することを防止している。

ここで、シール部材８５におけるスリンガ８６とゴムシール部８７との間には、スリンガ８６が回転したときの回転抵抗を減ずるため、隙間９１が形成されている。この隙間９１から、異物が侵入するおそれがある。
特開２００３−２６２２３５号公報特開２００４−３４０２１０号公報

本発明は、上記した事情に鑑み、転がり軸受の部分に異物が侵入しにくくなるようにすることを課題としている。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記課題を達成するための本発明は、
筒状の外輪と、該外輪と同心に配置される内輪と、前記外輪と前記内輪との間に介装される転動体と、前記外輪と前記内輪との間から前記転動体の転動面に異物が侵入しないようにその開口を密封する密封部材とを備え、前記外輪と前記内輪がそれらの軸線周りに相対回転可能にされる転がり軸受装置であって、
前記密封部材は、前記内輪に装着されるスリンガと前記外輪に嵌合されるシール部材が、ラジアル方向に対向して配置されたパックシールの形態であり、
前記スリンガは、前記内輪に装着されるリング状の装着部と、該装着部におけるアキシャル方向の一端部からラジアル方向外側に向かって延設される起立壁部とを備え、
前記スリンガの起立壁部の外周縁をアキシャル方向に沿って屈曲し、この屈曲部の外周面と前記シール部材の内周面との間にそれらの対向面間距離を狭くしたラビリンス部を、アキシャル方向に沿って形成したことを特徴としている。

本発明に係る転がり軸受装置は、上記したように構成されていて、スリンガの起立壁部に設けられた屈曲部とシール部材との間にラビリンス部が形成されている。そして、このラビリンス部の長さは、従来の密封部材におけるスリンガの起立壁部とシール部材との隙間の長さよりも遥かに長い。このため、密封部材の外部に存する異物が密封部材の内部に侵入するためには、ラビリンス部を通過しなければならなくなる。これにより、異物が密封部材の内部に侵入しにくくなり、転がり軸受の損傷が防止されるとともに、シール部材の早期摩耗が抑止される。そして、異物の侵入が抑止されるため、密封部材の回転トルクも低減する。更に、屈曲部が設けられることによりスリンガの剛性が高くなり、スリンガが振動しにくくなる。

前記スリンガの起立壁部における最初の屈曲部である第１屈曲部の先端部を、アキシャル方向に沿って前記第１屈曲部の屈曲方向と反対側に屈曲して第２屈曲部を形成し、更に該第２屈曲部の先端部をラジアル方向の外側に屈曲して第３屈曲部を形成し、前記第２屈曲部の外周面と前記シール部材の内周面との間にそれらの対向面間距離を狭くした第１ラビリンス部を、アキシャル方向に沿って形成するとともに、前記第３屈曲部と前記シール部材の対向面どうしの間にそれらの対向面間距離を狭くした第２ラビリンス部を、ラジアル方向に沿って形成してもよい。

スリンガの起立壁部の第１屈曲部を更に屈曲して、第２及び第３の屈曲部を形成することにより、第１ないし第２の屈曲部とシール部材との間に、第１及び第２のラビリンス部が形成される。これらのラビリンス部は、クランク形状で連通している。これにより、異物が密封部材の内部に、一層侵入しにくくなる。

そして、前記第１屈曲部の内周面を、その先端部側が基端部側よりもラジアル方向の外側に配置されるように傾斜させてもよい。

これにより、ラビリンス部を通過して密封部材の内部に侵入した異物が、内輪又は外輪の回転に伴う遠心力によりラジアル方向の外側に飛ばされ易くなるため、シール部材を超えて転がり軸受の部分に侵入することが防止される。

この転がり軸受装置が車両に搭載されるハブユニットである場合、前記密封部材をハブユニットの車両インナ側に取り付けることができる。もちろん、ハブユニットの車両アウタ側に取り付けてもよい。

本発明の実施例を説明する。図１は本発明の実施例のハブユニット１００の全体正面図、図２は第１実施例の車両インナ側の密封部材６の拡大断面図である。

最初に、センサ付き転がり軸受装置の一例である車両用のハブユニット１００の全体構成について説明する。図１に示されるように、ハブユニット１００は、外輪１と、この外輪１と同心に配置され、インナ側の外周面に内輪部材２が圧入されているとともに、軸部３が一体に組み付けられたハブホイール４（内輪）と、外輪１と内輪部材２又はハブホイール４との間に介装された玉５（転動体）と、それらのアキシャル方向の開口を密封する車両インナ側の密封部材６と車両アウタ側の密封部材７とを備えている。外輪１は、ボルト８により車体側部材であるナックル９に固定されていて、ハブホイール４が軸線ＣＬの周りに回転可能とされている。なお、図１において、図面視における左側は車両インナ側であり、同じく右側は車両アウタ側である。また、ラジアル方向を符号「Ｒ」で示し、アキシャル方向を符号「Ａ」で示す。

最初に、ハブホイール４について説明する。ハブホイール４には、車輪やブレーキディスク（いずれも図示せず）を固定するためのハブフランジ１０がラジアル方向Ｒの外側に突出して設けられている。このハブフランジ１０の所定位置には、ハブボルト１１を挿通するためのボルト孔１０ａが形成されている。また、ハブフランジ１０における車両アウタ側の主表面には、ブレーキディスクロータ及びタイヤホイール（いずれも図示せず）を取り付ける際に位置決めの役割を果たすインロー部１２が、車両アウタ側に突出して形成されている。このインロー部１２により、ブレーキディスクロータ及びタイヤホイールの位置決めを行う。そして、ボルト孔１０ａに挿通されたハブボルト１１を締め込むことにより、ハブフランジ１０にブレーキディスクロータ及びタイヤホイールを固定する。

内輪部材２及びハブホイール４には、多数個の玉５を転動自在に配置するための内輪側転動面１３，１４が形成されている。多数個の玉５は、冠形の保持器１５，１６によって周方向に一定間隔となるように保持されている。

次に、外輪１について説明する。外輪１は、炭素鋼を熱間鍛造して製造される。外輪１において、内輪側転動面１３，１４と対向する部分には、各外輪側転動面１７，１８が形成されている。保持器１５，１６によって周方向に一定間隔で配置された多数個の玉５は、各内輪側転動面１３，１４と外輪１の各外輪転動面１７，１８とによって転動自在に保持される。外輪１における車両インナ側の端面部には、密封部材４を圧入して嵌合させるためのインナ側嵌合部１９が設けられている。同様に、外輪１における車両アウタ側の端面部にも、密封部材４を圧入して嵌合させるためのアウタ側嵌合部２１が設けられている。

そして、外輪１の外周面には、ラジアル方向Ｒの外側に突出する外輪フランジ部２２が形成されている。ハブユニット１００は、外輪フランジ部２２のボルト孔（図示せず）に挿通されたボルト７により、ナックル８に固定される。

次に、密封部材６，７について説明する。図１に示されるように、外輪１とハブホイール４とが軸線ＣＬを同一にして取り付けられた状態において、外輪１のインナ側嵌合部１９とハブホイール４との間、及び外輪１のアウタ側嵌合部２１とハブホイール４との間には空間部が形成されていて、これらの空間部を密封する密封部材６，７が装着されている。密封部材６，７はリング状で、外輪１とハブホイール４との相対回転を許容した状態で空間部を密封している。

本明細書では、車両インナ側の密封部材６について詳細に説明する。なお、車両アウタ側の密封部材７についても殆ど同様である。密封部材６は、外輪１の内周面に嵌合されるシール部材２３と、内輪部材２の外周面に装着されるスリンガ２４とを備え、それらがラジアル方向Ｒに対向配置されたパックシールの形態となっている。シール部材２３は金属材より成り、外輪１に装着されるとともに、アキシャル方向Ａの一端部（図２における左端部）からラジアル方向Ｒの内側（軸線ＣＬの側）に向かって垂下状態で延設される断面略Ｌ字リング状の芯金２５と、ゴム材より成り、芯金２５の外壁面２５ａと内周面の全体と、芯金２５の内壁面２５ｂ及び外周面の端縁部とに被着されるゴムシール部２６とを備えている。本実施例のシール部材２３では、ゴムシール部２６から、スリンガ２４に向かって３本のリップ部（第１リップ部２７、第２リップ部２８、第３リップ部２９）が突出されていて、それらの先端部は、スリンガ２４の装着部３１（後述）の外周面３１ａ又は起立壁部３２（後述）の内壁面３２ａに接触している。これにより、転がり軸受の部分（例えば、玉５の部分）に異物が侵入することを防止している。なお、芯金２５、ゴムシール部２６及びスリンガ２４の起立壁部３２において、アキシャル方向Ａで車両インナ側の面（図２における左側の面）を「内壁面」と記載し、同じく車両アウタ側の面（図２における右側の面）を「外壁面」と記載する。

スリンガ２４は金属部材より成り、内輪部材２に圧入して装着される装着部３１と、装着部３１におけるアキシャル方向Ａの一端部からラジアル方向Ｒの外側に向かってほぼ直角に起立する起立壁部３２とを備えている。スリンガ２４の起立壁部３２の外周縁には、アキシャル方向Ａにほぼ沿って芯金２５の側に屈曲する第１屈曲部３３と、第１屈曲部３３の先端部から反対側に向かって、かつ第１屈曲部３３に折り重なる形で屈曲する第２屈曲部３４と、第２屈曲部３４の先端部からラジアル方向Ｒの外側に向かって、かつ第２屈曲部３４とほぼ直交する形で屈曲する第３屈曲部３５とが形成されている。第１屈曲部３３は、ゴムシール部２６の第１リップ部２７と起立壁部３２との接触部よりもラジアル方向Ｒの外側で屈曲されている。そして、ゴムシール部２６において、第３屈曲部３５と対応する部分は、第３屈曲部３５と干渉しないように切除されて、切除部３６が形成されている。これにより、ゴムシール部２６の内周面２６ａと第２屈曲部３１の外周面との間に、狭幅の第１ラビリンス部３７がアキシャル方向Ａに沿って形成されているとともに、ゴムシール部２６の切除部の外壁面３６ａと第３屈曲部３２の内壁面との間に、狭幅の第２ラビリンス部３８がラジアル方向Ｒに沿って形成されている。即ち、第１及び第２のラビリンス部３７，３８は、クランク形状となって、密封部材６の外部と内部を連通している。

本実施例のシール部材２３の作用について、図１及び図２を参照しながら説明する。車両の走行に伴って、車輪とハブホイール４が回転する。ハブホイール４の回転に伴い、内輪部材２に装着されたスリンガ２４が同方向に回転する。本実施例のシール部材２３では、芯金２５に被着されたゴムシール部２６と、スリンガ２４の起立壁部３２に形成された第２屈曲部３４及び第３屈曲部３５との間に第１及び第２のラビリンス部３７，３８がクランク形状で形成されている。ラビリンス部３７，３８の全長は、従来の隙間９１（図６参照）よりも遥かに長い。このため、ハブユニット１００の軸部３とナックル９との間に存する異物は、各ラビリンス部３７，３８を通過しなければ、密封部材６の内部に侵入できなくなる。換言すれば、異物が密封部材６の内部に侵入しにくくなる。

しかも、シール部材２３のゴムシール部２６から延設された第１リップ部２７が、スリンガ２４の起立壁部３２の内壁面３２に接触し、第２及び第３のリップ部２８，２９が、スリンガ２４の装着部３１の外周面３１ａに接触している。このため、密封部材６の内部に侵入した異物が、各リップ部２７，２８，２９により、転がり軸受の部分に侵入することが防止される。上記した結果、密封部材６の密封性が向上する。

上記した第１実施例のシール部材２３では、スリンガ２４の起立壁部３２の第１屈曲部３３は、軸線ＣＬとほぼ平行になるように屈曲されている。しかし、図３に示される第２実施例の密封部材３９のように、スリンガ４０の起立壁部４１の第１屈曲部４２を軸線ＣＬに対して傾斜させ、その先端部が基端部よりもラジアル方向Ｒの外側に配置されるようにしてもよい。これにより、ラビリンス部３７，３８を通過して第１リップ部２７の先端部に入り込んだ異物（図３において、符号Ｗで示す。）が、ハブホイール４の回転に伴う遠心力により、第１屈曲部４２の内周面４２ａを伝って外側に排出され易くなる。図３において、異物Ｗが排出される方向を、矢印４３で示す。このように、異物Ｗが排出され易くなるので、各リップ部２７，２８，２９（特に、第１リップ部２７）における回転トルクが低減する。

上記した第１及び第２の実施例の密封部材６，３９では、スリンガ２４，４０の起立壁部３２，４１の先端部を二重に屈曲させている。これにより、ラビリンス部３７，３８がクランク形状で形成される。しかし、図４に示される第３実施例の密封部材４４のように、スリンガ４５の起立壁部４６の先端部に形成される屈曲部は、第１屈曲部４７だけであってもよい。この実施例の密封部材４４であっても、シール部材２３のゴムシール部２６の内周面２６ａと第１屈曲部４７の外周面４７ａとの間に、ラビリンス部４８が形成される。そして、このラビリンス部４８の長さは、従来の隙間９１（図６参照）よりも遥かに長い。このため、第１及び第２の実施例の密封部材６，３９と同様な効果が奏される。

上記した第１ないし第３の実施例の密封部材６，３９，４４の場合、スリンガ２４，４０，４５の起立壁部３２，４１，４６の第１屈曲部３３，４２，４７は、いずれもシール部材２３に接近する側に屈曲されている。しかし、第４実施例の密封部材４９のように、スリンガ５１の起立壁部５２の先端部を、シール部材２３から遠ざかる側に屈曲させて第１屈曲部５３と第２屈曲部５４を形成してもよい。この実施例の密封部材４９であっても、第１及び第２の屈曲部５３，５４とシール部材２３のゴムシール部２６との間に、アキシャル方向Ａに添ったラビリンス部５５と、ラジアル方向Ｒに沿ったラビリンス部５６が形成され、第１ないし第３の実施例の密封部材６，３９，４４と同様な効果が奏される。

上記した各実施例の密封部材６，３９，４４，４９は、ハブユニット１００における車両インナ側の開口を密封するためのものであるが、車両アウタ側の開口を密封するための密封部材であってもよい。

本発明に係る密封部材６，３９，４４，４９では、スリンガ２４，４５，５１の先端部を屈曲させるだけで、それらの密封性を向上させることができる。換言すれば、密封部材６，３９，４４，４９の形状を大幅に変更する必要がない。また、シール部材２３のリップ部２７，２８，２９の形状やスリンガ２４，４５，５１との締め代も変化させないため、回転トルクがアップするおそれもない。更に、密封部材６，３９，４４，４９の占有空間は、従来の密封部材と同一であるため、ハブユニット１００の構造を変更する必要もない。

本明細書で説明した実施例のハブユニット１００は、外輪１が静止し、ハブホイール４（内輪）が回転する形態であるが、外輪１が回転し、ハブホイール４が静止する形態のものであってもよい。

本発明の実施例のハブユニット１００の全体正面図である。第１実施例の車両インナ側の密封部材６の拡大断面図である。第２実施例の密封部材３９の拡大断面図である。第３実施例の密封部材４４の拡大断面図である。第４実施例の密封部材４９の拡大断面図である。従来の密封部材８４の拡大図である。

符号の説明

１００ハブユニット（転がり軸受装置）
１外輪
２内輪部材（内輪）
４ハブホイール（内輪）
５玉（転動体）
６，７，３９，４４，４９密封部材
１３，１４，１７，１８転動面
２３シール部材
２４，４０，４５，５１スリンガ
３１装着部
３２，４１，４６，５２起立壁部
３３，４２，４７，５３第１屈曲部（屈曲部）
３４，５４第２屈曲部
３５第３屈曲部
３７第１ラビリンス部
３８第２ラビリンス部
４８，５５，５６ラビリンス部
Ａアキシャル方向
ＣＬ軸線
Ｒラジアル方向

Claims

筒状の外輪と、該外輪と同心に配置される内輪と、前記外輪と前記内輪との間に介装される転動体と、前記外輪と前記内輪との間から前記転動体の転動面に異物が侵入しないようにその開口を密封する密封部材とを備え、前記外輪と前記内輪がそれらの軸線周りに相対回転可能にされる転がり軸受装置であって、
前記密封部材は、前記内輪に装着されるスリンガと前記外輪に嵌合されるシール部材が、ラジアル方向に対向して配置されたパックシールの形態であり、
前記スリンガは、前記内輪に装着されるリング状の装着部と、該装着部におけるアキシャル方向の一端部からラジアル方向外側に向かって延設される起立壁部とを備え、
前記スリンガの起立壁部の外周縁をアキシャル方向に沿って屈曲し、この屈曲部の外周面と前記シール部材の内周面との間にそれらの対向面間距離を狭くしたラビリンス部を、アキシャル方向に沿って形成したことを特徴とする転がり軸受装置。
前記スリンガの起立壁部における最初の屈曲部である第１屈曲部の先端部を、アキシャル方向に沿って前記第１屈曲部の屈曲方向と反対側に屈曲して第２屈曲部を形成し、更に該第２屈曲部の先端部をラジアル方向の外側に屈曲して第３屈曲部を形成し、前記第２屈曲部の外周面と前記シール部材の内周面との間にそれらの対向面間距離を狭くした第１ラビリンス部を、アキシャル方向に沿って形成するとともに、前記第３屈曲部と前記シール部材の対向面どうしの間にそれらの対向面間距離を狭くした第２ラビリンス部を、ラジアル方向に沿って形成したことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受装置。
前記第１屈曲部の内周面は、その先端部側が基端部側よりもラジアル方向の外側に配置されるように傾斜していることを特徴とする請求項２に記載の転がり軸受装置。