JP2010159791A - 車輪用軸受シールおよびこれを備えた車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シールの摺動抵抗を低減して低トルク化を図ると共に、シール単体および組立前におけるシールの分離を防止して信頼性を向上させた車輪用軸受シールおよびこれを備えた車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】シール板１０の外径側の端面とスリンガ１１の立板部１１ｂの端面とが面一に設定されると共に、シール板１０の幅寸法Ｗ１が、スリンガ１１の幅寸法Ｗ２よりも大きく設定され、当該第１および第２のサイドリップ１３ａ、１３ｂの接触荷重をＦ１、Ｆ２とし、グリースリップ１３ｃの緊迫力をＦ３とした時、Ｆ１＋Ｆ２≦１．５×Ｆ３の関係になるように設定されると共に、シール７が、単体の状態で第１および第２のサイドリップ１３ａ、１３ｂの接触荷重の反力でスリンガ１１が移動しても、グリースリップ１３ｃがスリンガ１１の円筒部１１ａから脱落しないように配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、耐泥水性を向上させたパックシールからなる車輪用軸受シールに関し、詳しくは、シールの摺動抵抗を低減して低トルク化を図ると共に、シール単体および組立前におけるシールの分離を防止して信頼性を向上させた車輪用軸受シールおよびこれを備えた車輪用軸受装置に関するものである。

従来から自動車等の車輪を支持する車輪用軸受装置は、車輪を取り付けるためのハブ輪を複列の転がり軸受を介して回転自在に支承するもので、駆動輪用と従動輪用とがある。構造上の理由から、駆動輪用では内輪回転方式が、従動輪用では内輪回転と外輪回転の両方式が一般的に採用されている。また、車輪用軸受装置には、懸架装置を構成するナックルとハブ輪との間に複列アンギュラ玉軸受等からなる車輪用軸受を嵌合させた第１世代と称される構造から、外方部材の外周に直接車体取付フランジまたは車輪取付フランジが形成された第２世代構造、また、ハブ輪の外周に一方の内側転走面が直接形成された第３世代構造、あるいは、ハブ輪と等速自在継手の外側継手部材の外周にそれぞれ内側転走面が直接形成された第４世代構造とに大別されている。

これらの軸受部には、軸受内部に封入されたグリースの漏れを防止すると共に、外部から雨水やダスト等の侵入を防止するためにシールが装着されている。近年、自動車の燃費向上のため軸受部の低トルク化が進んでいる。この軸受部の回転トルクのうち、シールの回転トルクが支配的である。すなわち、転がり抵抗に比べシールの摺動抵抗が大きく、回転トルクに占めるシールの摺動抵抗の比率が高く、車輪用軸受装置のシールにおいて、さらなる低トルク化が要求されるようになっている。また、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ることにより、軸受寿命の向上を確実に図ることができる。

従来から、密封性を高めた車輪用軸受シールに関しては種々提案されているが、こうした車輪用軸受シールの代表的な一例を図１１に示す。このシール５０は、互いに対向配置されたスリンガ５１と環状のシール板５２とからなる。スリンガ１２は、オーステナイト系ステンレス鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系）等の防錆能を有する鋼鈑からプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成され、回転側部材となる内輪（図示せず）の外径に圧入される円筒部５１ａと、この円筒部５１ａから径方向外方に延びる立板部５１ｂとからなる。

一方、シール板５２は断面略Ｌ字状に形成され、固定側部材となる外方部材（図示せず）に装着されている。このシール板５２は、芯金５３と、この芯金５３に加硫接着されたシール部材５４とからなる。芯金５３は、オーステナイト系ステンレス鋼鈑等の防錆能を有する鋼鈑からプレス加工にて形成され、外方部材の端部に内嵌された円筒部５３ａと、この円筒部５３ａから径方向内方に延びる立板部５３ｂとからなる。

シール部材５４はニトリルゴム等の弾性部材からなり、スリンガ５１の立板部５１ｂに摺接する第１および第２のサイドリップ５４ａ、５４ｂを有している。これら第１および第２のサイドリップ５４ａ、５４ｂは、芯金５３の立板部５３ｂから外径側に傾斜して形成され、それらの先端がスリンガ５１の立板部５１ｂに所定のシメシロ（接触荷重）をもって摺接している。このように、２枚のサイドリップ５４ａ、５４ｂを有しているため、従来のようなダストリップを廃止してもシールの密封性を維持することができる。

また、シール部材５４は芯金５３の円筒部５３ａの外表面に回り込んで固着され、気密性の向上を図ると共に、芯金５３の立板部５３ｂの内縁にまで回り込んで固着され、かつ、スリンガ５１の円筒部５１ａ側に向かって突出したグリースリップ５４ｃが形成されている。このグリースリップ５４ｃは、先端がスリンガ５１の円筒部５１ａに対して所定の緊迫力を持っている。

ここで、少なくともシール５０の外方部材と内方部材との間への装着前において、グリースリップ５４ｃの緊迫力Ｐ１（スリンガ５１の円筒部５１ａに対する接触荷重）と第１のサイドリップ５４ａおよび第２のサイドリップ５４ｂの接触荷重Ｐ２（両サイドリップの接触荷重の合計）とは以下の如き関係となるよう設定されている。

Ｐ１≧Ｐ２ … （関係式）

すなわち、グリースリップ５４ｃの緊迫力Ｐ１は、第１のサイドリップ５４ａおよび第２のサイドリップ５４ｂの接触荷重Ｐ２より大きい、または当該緊迫力Ｐ１と接触荷重Ｐ２とが同等となるよう設定されている。このような第１のサイドリップ５４ａおよび第２のサイドリップ５４ｂの接触荷重Ｐ２は、シール板５２をスリンガ５１から離間させようとする方向に働く力であり、かつ、グリースリップ５４ｃの緊迫力Ｐ１は、当該離間させようとする力に対して抗する方向に働く力であるため、上記関係式のような設定とすることにより、シール５０の軸受への装着前における単体状態で、シール板５２とスリンガ５１とが分離してしまうのを回避することができる。

したがって、シール板５２とスリンガ５１とをユニット化して軸受に組み付けることができるため、これらを別々に組み付ける必要がなく、シール５０の軸受への組み付け性を向上させることができる。

特開２００７−２１１７９１号公報

然しながら、こうした従来のシール５０では、グリースリップ５４ｃの緊迫力Ｐ１が第１のサイドリップ５４ａおよび第２のサイドリップ５４ｂの接触荷重Ｐ２よりも大きく設定されているので、シール５０の単体状態で、シール板５２とスリンガ５１とが分離するのを防止することができるが、グリースリップ５４ｃの緊迫力が大きくなり過ぎるとシール５０の摺動抵抗が大きくなり、軸受トルクが増大すると共に、軸受の昇温に影響して軸受の耐久性が低下する恐れがあった。

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、シールの摺動抵抗を低減して低トルク化を図ると共に、シール単体および組立前におけるシールの分離を防止して信頼性を向上させた車輪用軸受シールおよびこれを備え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、この外方部材に複列の転動体を介して内挿され、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を有する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、互いに対向配置された環状のシール板とスリンガとからなる複合型のシールで構成され、前記シール板が、前記外方部材の端部内周に圧入される芯金と、この芯金に加硫接着により一体に接合されたシール部材とを備え、このシール部材が、径方向外方に傾斜して延びる第１および第２のサイドリップと、軸受内方側に傾斜して延びるグリースリップとを一体に有すると共に、前記スリンガが断面略Ｌ字状に形成され、前記内方部材の端部外周に圧入される円筒部と、この円筒部から径方向外方に延びる立板部とを有し、この立板部に前記第１および第２のサイドリップが所定の軸方向シメシロを介して摺接され、前記円筒部に前記グリースリップが所定の径方向シメシロを介して摺接された車輪用軸受シールにおいて、前記第１および第２のサイドリップの接触荷重をＦ１、Ｆ２とし、前記グリースリップの緊迫力をＦ３とした時、Ｆ１＋Ｆ２≦１．５×Ｆ３の関係になるように設定されている。

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、互いに対向配置された環状のシール板とスリンガとからなる複合型のシールで構成され、シール板が、外方部材の端部内周に圧入される芯金と、この芯金に加硫接着により一体に接合されたシール部材とを備え、このシール部材が、径方向外方に傾斜して延びる第１および第２のサイドリップと、軸受内方側に傾斜して延びるグリースリップとを一体に有すると共に、スリンガが断面略Ｌ字状に形成され、内方部材の端部外周に圧入される円筒部と、この円筒部から径方向外方に延びる立板部とを有し、この立板部に第１および第２のサイドリップが所定の軸方向シメシロを介して摺接され、円筒部にグリースリップが所定の径方向シメシロを介して摺接された車輪用軸受シールにおいて、第１および第２のサイドリップの接触荷重をＦ１、Ｆ２とし、グリースリップの緊迫力をＦ３とした時、Ｆ１＋Ｆ２≦１．５×Ｆ３の関係になるように設定されているので、シールの摺動抵抗を低減して低トルク化を図ると共に、シール単体および組立前におけるシールの分離を防止して信頼性を向上させた車輪用軸受シール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、前記シールが、単体の状態で前記第１および第２のサイドリップの接触荷重の反力で前記スリンガが移動しても、前記グリースリップが前記スリンガの円筒部から脱落しないように配置されていれば、シールの分離を確実に防止することができる。

また、請求項３に記載の発明のように、前記シール板の外径側の端面と前記スリンガの立板部の端面とが面一に設定されると共に、前記シール板の幅寸法が、前記スリンガの幅寸法よりも大きく設定されていれば、シール組立時に所定のシメシロを維持した状態でシール板とスリンガを同時に外方部材と内輪に圧入することができる。また、シールの搬送時や軸受への組立工程等で、シール単体を積層させた場合、隣り合うスリンガとの間に間隙を確保することができ、自重によって下部に位置するシールの第１および第２のサイドリップが過大に変形するのを防止できると共に、グリースリップがスリンガの円筒部から脱落して両者が分離するのを防止でき、シールの品質の信頼性を向上させることができる。

また、請求項４に記載の発明のように、前記スリンガの立板部の側面に磁気エンコーダが加硫接着で一体に接合され、この磁気エンコーダがエラストマに磁性体粉が混入され、周方向等配で交互に磁極Ｎ、Ｓが着磁されると共に、前記シール板の外径側の端面と前記磁気エンコーダの端面とが面一に設定されていれば、シール組立時に所定のシメシロを維持した状態でシール板とスリンガを同時に外方部材と内輪に圧入することができると共に、回転速度センサとのエアギャップを精度良く設定することができる。

また、請求項５に記載の発明のように、前記シール板の幅寸法が、前記磁気エンコーダを含む前記スリンガの幅寸法よりも大きく設定されていれば、シール単体を積層させた場合、隣り合う磁気エンコーダを含むスリンガとの間に間隙を確保することができ、自重によって下部に位置するシールの第１および第２のサイドリップが過大に変形するのを防止できると共に、グリースリップがスリンガの円筒部から脱落して両者が分離するのを防止できる。

また、請求項６に記載の発明のように、前記第１および第２のサイドリップのうち径方向外方側の第１のサイドリップの厚さが、前記第２のサイドリップの厚さよりも肉厚に設定されていれば、第１のサイドリップの接触荷重が第２のサイドリップの接触荷重よりも大きくなり、シールの耐泥水性を向上させることができると共に、全体の摺動抵抗を低減して低トルク化を図ることができる。

また、請求項７に記載の発明のように、前記第１および第２のサイドリップの間にストレート部が設けられると共に、当該第１および第２のサイドリップのリップ間距離が、最大シメシロで各リップが変形した際に互いに干渉しないように設定されていれば、一方のリップの変形が他方に影響を及ぼすことなく独立してそれぞれ変形することができる。

また、請求項８に記載の発明のように、前記シール部材が合成ゴムからなり、このシール部材の温度ＴＲ１０が−３５℃以下に設定されていれば、低温雰囲気でもリップ追従性を維持することができ、耐泥水性を発揮することができる。

また、請求項９に記載の発明のように、前記スリンガの表面に表面粗さでＲｚ２〜４の範囲にディンプルが無数に形成されると共に、前記リップに予めグリースが塗布されていれば、各リップとスリンガとの接触部に油膜が形成し易くなり、シールの摺動抵抗を低減させ、低トルク化と共にリップ摩耗を低減させることができる。

また、本発明のうち請求項１０に記載の発明のように、外周にナックル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の一方に対向する内側転走面と、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内嵌され、外周に前記複列の外側転走面の他方に対向する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、前記シールのうちインナー側のシールが、前記請求項１乃至９いずれかに記載された車輪用軸受シールからなる。

このような第３世代構造の車輪用軸受装置では、内輪がハブ輪に圧入固定され、組立後は内輪が不動となるため、シール単体および組立前に分離を防止しつつ、また、所定のシメシロを維持した状態でシール板とスリンガとを同時に外方部材と内輪に圧入することによってシールの組立ができるという本発明の効果を発揮することができる。

本発明に係る車輪用軸受シールは、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、この外方部材に複列の転動体を介して内挿され、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を有する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、互いに対向配置された環状のシール板とスリンガとからなる複合型のシールで構成され、前記シール板が、前記外方部材の端部内周に圧入される芯金と、この芯金に加硫接着により一体に接合されたシール部材とを備え、このシール部材が、径方向外方に傾斜して延びる第１および第２のサイドリップと、軸受内方側に傾斜して延びるグリースリップとを一体に有すると共に、前記スリンガが断面略Ｌ字状に形成され、前記内方部材の端部外周に圧入される円筒部と、この円筒部から径方向外方に延びる立板部とを有し、この立板部に前記第１および第２のサイドリップが所定の軸方向シメシロを介して摺接され、前記円筒部に前記グリースリップが所定の径方向シメシロを介して摺接された車輪用軸受シールにおいて、前記第１および第２のサイドリップの接触荷重をＦ１、Ｆ２とし、前記グリースリップの緊迫力をＦ３とした時、Ｆ１＋Ｆ２≦１．５×Ｆ３の関係になるように設定されているので、シールの摺動抵抗を低減して低トルク化を図ると共に、シール単体および組立前におけるシールの分離を防止して信頼性を向上させた車輪用軸受シールを提供することができる。

本発明に係る車輪用軸受の第１の実施形態を示す縦断面図である。 本発明に係るシールを示す拡大図である。 図２のシールの作用を示す説明図である。 図２のシールの積層状態を示す説明図である。 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の第２の実施形態を示す縦断面図である。 本発明に係るシールを示す拡大図である。 図７のシールの積層状態を示す説明図である。 （ａ）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である。（ｂ）は、（ａ）のシール単体を示す拡大図である。 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。 従来のシールを示す縦断面図である。

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、この外方部材に複列の転動体を介して内挿され、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を有する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、互いに対向配置された環状のシール板とスリンガとからなる複合型のシールで構成され、前記シール板が、前記外方部材の端部内周に圧入される芯金と、この芯金に加硫接着により一体に接合されたシール部材とを備え、このシール部材が、径方向外方に傾斜して延びる第１および第２のサイドリップと、軸受内方側に傾斜して延びるグリースリップとを一体に有すると共に、前記スリンガが断面略Ｌ字状に形成され、前記内方部材の端部外周に圧入される円筒部と、この円筒部から径方向外方に延びる立板部とを有し、この立板部に前記第１および第２のサイドリップが所定の軸方向シメシロを介して摺接され、前記円筒部に前記グリースリップが所定の径方向シメシロを介して摺接された車輪用軸受シールにおいて、前記シール板の外径側の端面と前記スリンガの立板部の端面とが面一に設定されると共に、前記シール板の幅寸法が、前記スリンガの幅寸法よりも大きく設定され、当該第１および第２のサイドリップの接触荷重をＦ１、Ｆ２とし、前記グリースリップの緊迫力をＦ３とした時、Ｆ１＋Ｆ２≦１．５×Ｆ３の関係になるように設定されると共に、前記シールが単体の状態で、前記第１および第２のサイドリップの接触荷重の反力で前記スリンガが移動しても、前記グリースリップが前記スリンガの円筒部から脱落しないように配置されている。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る車輪用軸受の第１の実施形態を示す縦断面図、図２は、本発明に係るシールを示す拡大図、図３は、図２のシールの作用を示す説明図、図４は、図２のシールの積層状態を示す説明図、図５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１は車輪用軸受装置に用いられて第１世代と称され、内周に複列の外側転走面２ａ、２ａが一体に形成された外方部材２と、外周に前記複列の外側転走面２ａ、２ａに対向する内側転走面３ａが形成された一対の内輪３、３と、両転走面間に収容された複列の転動体（ボール）４、４と、これらの転動体４、４を転動自在に保持する保持器５、５と、外方部材２と一対の内輪３、３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６、７とを備えている。

外方部材２はＳＵＪ２（ＪＩＳ Ｇ ４８０５）等の高炭素クロム軸受鋼、あるいは浸炭鋼からなる。高炭素クロム軸受鋼の場合は８２０〜８６０℃でズブ焼入れされた後、１６０〜２００℃で焼戻しされ、５８〜６４ＨＲＣの範囲に芯部まで硬化処理されている。また、浸炭鋼の場合は、表面が５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。一方、内輪３も外方部材２と同様、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼、あるいは浸炭鋼からなり、高炭素クロム軸受鋼の場合は５８〜６４ＨＲＣの範囲に芯部まで硬化処理され、浸炭鋼の場合は、表面が５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。また、転動体４はＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れにより芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。

この車輪用軸受１は、一対の内輪３、３の小径側（正面側）端面３ｂ、３ｂが突き合された状態でセットされ、所謂背面合せタイプの複列のアンギュラ玉軸受を構成している。また、シール６、７によって、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侵入するのを防止している。

シール６、７のうちアウター側のシール６は、固定側部材となる外方部材２のアウター側端部の内周に所定のシメシロを介して圧入された芯金８と、この芯金８に接合されたシール部材９とからなる一体型のシールで構成されている。

また、インナー側のシール７は、図２に拡大して示すように、互いに対向配置された環状のシール板１０とスリンガ１１とからなる複合型のシール、所謂パックシールで構成されている。シール板１０は外方部材２に装着される芯金１２と、この芯金１２に加硫接着により一体に接合されたシール部材１３とからなる。

芯金１２は、オーステナイト系ステンレス鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）や防錆処理された冷間圧延鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）等の防錆能を有する鋼板からプレス加工にて断面略Ｌ字状に形成され、外方部材２に圧入され、端部が僅かに縮径されて薄肉に形成された円筒状の嵌合部１２ａと、この嵌合部１２ａから径方向内方に延びる内径部１２ｂとを備えている。

シール部材１３は、ＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエンゴム）等の合成ゴムからなり、径方向外方に傾斜して延びる第１および第２のサイドリップ１３ａ、１３ｂと、軸受内方側に傾斜して延びるグリースリップ１３ｃとを有している。そして、芯金１２の嵌合部１２ａの端部外表面から内径部１２ｂの内縁まで回り込んで固着され、気密性の向上を図っている。なお、シール部材１３の材質としては、ＮＢＲ以外にも、例えば、耐熱性に優れたＨＮＢＲ（水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム）、ＥＰＭ、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレンゴム）等をはじめ、耐熱性、耐薬品性に優れたＡＣＭ（ポリアクリルゴム）、ＦＫＭ（フッ素ゴム）、あるいはシリコンゴム等を例示することができる。

一方、スリンガ１１は断面略Ｌ字状に形成され、内輪３の外径に圧入される円筒部１１ａと、この円筒部１１ａから径方向外方に延びる立板部１１ｂとを備えている。そして、シール部材１３の第１および第２のサイドリップ１３ａ、１３ｂが立板部１１ｂに所定の軸方向シメシロ（接触荷重）を介して摺接されると共に、グリースリップ１３ｃが円筒部１１ａに所定の径方向シメシロを介して摺接されている。さらに、スリンガ１１における立板部１１ｂは、シール板１０と僅かな径方向すきまを介して対峙し、ラビリンスシール１４が構成されている。

ここで、シール板１０のインナー側の端面とスリンガ１１の立板部１１ｂの端面とが面一に設定されると共に、シール板１０の幅寸法Ｗ１が、スリンガ１１の幅寸法Ｗ２よりも大きく設定されている（Ｗ１＞Ｗ２）。これにより、シール組立時に所定のシメシロを維持した状態でシール板１０とスリンガ１１を同時に外方部材２と内輪３に圧入することができる。また、図４に示すように、シール７の搬送時や軸受への組立工程等で、シール７単体を積層させた場合、隣り合うスリンガ１１、１１との間に間隙ΔＷを確保することができ、自重によって下部に位置するシール７の第１および第２のサイドリップ１３ａ、１３ｂが過大に変形するのを防止できると共に、グリースリップ１３ｃがスリンガ１１の円筒部１１ａから脱落して両者が分離するのを防止でき、シール７の品質の信頼性を向上させることができる。

また、図２に矢印にて示すように、第１および第２のサイドリップ１３ａ、１３ｂの接触荷重とグリースリップ１３ｃの緊迫力とが所定の関係になるように設定されている。すなわち、第１および第２のサイドリップ１３ａ、１３ｂの接触荷重をＦ１、Ｆ２とし、グリースリップ１３ｃの緊迫力をＦ３とした時、２枚のサイドリップ１３ａ、１３ｂの接触荷重Ｆ１、Ｆ２の総和が、グリースリップ１３ｃの緊迫力Ｆ３の１．５倍よりも小さくなるように設定されている（Ｆ１＋Ｆ２≦１．５×Ｆ３）。例えば、グリースリップ１３ｃの緊迫力（シメシロ中央）Ｆ３を１２Ｎとした場合、第１および第２のサイドリップ１３ａ、１３ｂの接触荷重（シメシロ中央）Ｆ１、Ｆ２の総和が１８Ｎ以下になるように設定されている。

なお、第１および第２のサイドリップ１３ａ、１３ｂの接触荷重Ｆ１、Ｆ２の総和がグリースリップ１３ｃの緊迫力Ｆ３よりも大きく設定されている場合、図３に示すように、シール７単体において、第１および第２のサイドリップ１３ａ、１３ｂの接触荷重Ｆ１、Ｆ２によってスリンガ１１が移動するが、これらの接触荷重Ｆ１、Ｆ２の総和とグリースリップ１３ｃの緊迫力Ｆ３とが釣り合った位置（Ｆ１＋Ｆ２＝Ｆ３）でスリンガ１１の移動が停止すると考えられる。本実施形態では、このような状態においてもグリースリップ１３ｃがスリンガ１１の円筒部１１ａから脱落しないように各リップが配置されている。これにより、シール７の摺動抵抗を低減して低トルク化を図ると共に、シール７単体および組立前におけるシール７の分離を防止して信頼性を向上させた車輪用軸受シールを提供することができる。

図５に示すシール１５は、前述したシール７の変形例である。なお、このシール１５は、基本的にはシール７と形状は同じであるが、第１および第２のサイドリップ１３ａ、１３ｂの厚さとシップ間距離が規定されている。具体的には、第１のサイドリップ１３ａの厚さＬ１は、第２のサイドリップ１３ｂの厚さＬ２よりも肉厚に設定され（Ｌ１＞Ｌ２）、また、リップ間距離Ｌは、最大シメシロで各リップが変形した際に互いに干渉しないように設定されると共に、一方のリップの変形が他方に影響を及ぼすことなく独立してそれぞれ変形するよう、リップ間にストレート部１６が設けられている。これにより、第１のサイドリップ１３ａの接触荷重が第２のサイドリップ１３ｂの接触荷重よりも大きくなり、シール１５の耐泥水性を向上させることができると共に、全体の摺動抵抗を低減して低トルク化を図ることができる。

さらに、本実施形態では、合成ゴムからなるシール部材１３の低温弾性回復率１０％を示す温度ＴＲ１０（ゴムの弾性を表わす指標）が−３５℃以下に設定されている。これにより、低温雰囲気でもリップ追従性を維持することができ、耐泥水性を発揮することができる。

図６は、本発明に係る車輪用軸受の第２の実施形態を示す縦断面図、図７は、本発明に係るシールを示す拡大図、図８は、図７のシールの積層状態を示す説明図である。なお、前述した実施形態（図１）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１７は第２世代と称され、外周にナックル（図示せず）に取り付けられるための車体取付フランジ１８ｂを一体に有し、内周に複列の外側転走面１８ａ、１８ａが一体に形成された外方部材１８と、外周に前記複列の外側転走面１８ａ、１８ａに対向する内側転走面３ａが形成された一対の内輪３、３と、両転走面間に収容された複列の転動体４、４と、これらの転動体４、４を転動自在に保持する保持器５、５と、外方部材１８と一対の内輪３、３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１９、２０とを備えている。

外方部材１８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１８ａ、１８ａ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。

なお、シール１９、２０は、基本的には磁気エンコーダの有無が異なるだけなので、インナー側のシール２０についてのみ説明し、ここではアウター側のシール１９については省略する。

このシール２０は、図７に拡大して示すように、互いに対向配置された環状のシール板２１とスリンガ１１’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２１は外方部材１８に装着される芯金２２と、この芯金２２に加硫接着により一体に接合されたシール部材２３とからなる。

芯金２２は、オーステナイト系ステンレス鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）や防錆処理された冷間圧延鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）等の防錆能を有する鋼板からプレス加工にて断面略Ｌ字状に形成され、外方部材１８に圧入され、端部が僅かに縮径されて薄肉に形成された円筒状の嵌合部２２ａと、この嵌合部２２ａから径方向内方に延びる内径部２２ｂとを備えている。

シール部材２３は、ＮＢＲ等の合成ゴムからなり、径方向外方に傾斜して延びる第１および第２のサイドリップ２３ａ、２３ｂと、軸受内方側に傾斜して延びるグリースリップ２３ｃとを有している。そして、芯金２２の嵌合部２２ａの端部外表面から内径部２２ｂの内縁まで回り込んで固着され、気密性の向上を図っている。

シール部材２３の第１および第２のサイドリップ２３ａ、２３ｂはスリンガ１１’の立板部１１ｂ’に所定の軸方向シメシロ（接触荷重）を介して摺接されると共に、グリースリップ２３ｃが円筒部１１ａ’に所定の径方向シメシロを介して摺接されている。そして、立板部１１ｂ’の側面に磁気エンコーダ２４が加硫接着等で一体に接合されている。この磁気エンコーダ２４は、ゴム等のエラストマにフェライト等の磁性体粉が混入され、周方向等配で交互に磁極Ｎ、Ｓが着磁されて車輪の回転速度検出用のロータリエンコーダを構成している。

ここで、シール板２１のインナー側の端面と磁気エンコーダ２４の端面とが面一に設定されると共に、芯金２３の内径部に軸受内方側に突出する舌片２５が形成され、シール板２１の幅寸法Ｗ３が、磁気エンコーダ２４を含むスリンガ１１’の幅寸法Ｗ４よりも大きく設定されている（Ｗ３＞Ｗ４）。これにより、シール組立時に所定のシメシロを維持した状態でシール板２１とスリンガ１１’を同時に外方部材１８と内輪３に圧入することができると共に、回転速度センサ（図示せず）とのエアギャップを精度良く設定することができる。

また、図８に示すように、シール２０の搬送時や軸受への組立工程等で、シール２０単体を積層させた場合、隣り合う磁気エンコーダ２４を含むスリンガ１１’、１１’との間に間隙ΔＷを確保することができ、自重によって下部に位置するシール２０の第１および第２のサイドリップ２３ａ、２３ｂが過大に変形するのを防止できると共に、グリースリップ２３ｃがスリンガ１１’の円筒部１１ａ’から脱落して両者が分離するのを防止でき、シール２０の品質の信頼性を向上させることができる。

また、図７に矢印にて示すように、前述した実施形態と同様、第１および第２のサイドリップ２３ａ、２３ｂの接触荷重をＦ１、Ｆ２とし、グリースリップ２３ｃの緊迫力をＦ３とした時、２枚のサイドリップ２３ａ、２３ｂの接触荷重Ｆ１、Ｆ２の総和が、グリースリップ２３ｃの緊迫力Ｆ３の１．５倍よりも小さくなるように設定されている（Ｆ１＋Ｆ２≦１．５×Ｆ３）。これにより、シール２０の摺動抵抗が低減して低トルク化を図ると共に、シール２０単体および組立前におけるシール２０の分離を防止して信頼性を向上させることができる。

さらに、本実施形態では、スリンガ１１’の表面にショットピーニング等により微小なディンプル（図示せず）が無数に形成されていると共に、予め各リップにグリースが塗布されている。このディンプルの凹凸は、表面粗さでＲｚ２〜４の範囲に設定されている。これにより、各リップとスリンガ１１’との接触部に油膜が形成し易くなり、シール２０の摺動抵抗を低減させ、低トルク化と共にリップ摩耗を低減させることができる。また、これらのディンプルによって磁気エンコーダ２４の固着力が高まる。ここで、Ｒｚは、ＪＩＳの粗さ形状パラメータ（ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４）の十点平均粗さを言う。なお、ここでは、スリンガ１１’の表面にディンプルを形成させているが、合成ゴムの配合等によって各リップの表面にディンプルを形成するようにしても良い。

図９（ａ）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、（ｂ）は、（ａ）のシール単体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従動輪側の外輪回転タイプの第２世代と称され、外周に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ２６を一体に有し、内周に複列の外側転走面２７ａ、２７ａが一体に形成された外方部材２７と、外周に前記複列の外側転走面２７ａ、２７ａに対向する内側転走面３ａが形成された一対の内輪３、３と、両転走面間に収容された複列の転動体４、４と、これらの転動体４、４を転動自在に保持する保持器５、５とを備え、外方部材２７と一対の内輪３、３との間に形成された環状空間の開口部にシールド２８およびシール１９が装着されている。車輪取付フランジ２６には周方向等配に車輪を固定するハブボルト２６ａが植設されている。

外方部材２７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２７ａ、２７ａ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。

シール１９は、互いに対向配置された環状のシール板２１とスリンガ１１とからなるパックシールで構成されている。シール板２１は外方部材１８に装着される芯金２２と、この芯金２２に加硫接着により一体に接合されたシール部材２３とからなる。シール部材２３は、ＮＢＲ等の合成ゴムからなり、径方向外方に傾斜して延び、スリンガ１１の立板部１１ｂに所定の軸方向シメシロを介して摺接される第１および第２のサイドリップ２３ａ、２３ｂと、軸受内方側に傾斜して延び、円筒部１１ａに所定の径方向シメシロを介して摺接されるグリースリップ２３ｃとを有している。

ここで、シール板２１のインナー側の端面とスリンガ１１の立板部１１ｂの側面とが面一に設定されると共に、芯金２３の内径部に軸受内方側に突出する舌片２５が形成され、シール板２１の幅寸法Ｗ５が、スリンガ１１の幅寸法Ｗ６よりも大きく設定されている（Ｗ５＞Ｗ６）。これにより、シール組立時に所定のシメシロを維持した状態でシール板２１とスリンガ１１を同時に外方部材１８と内輪３に圧入することができる。シール２０の搬送時や軸受への組立工程等で、シール２０単体を積層させた場合、自重によって下部に位置するシール２０の第１および第２のサイドリップ２３ａ、２３ｂが過大に変形するのを防止できると共に、グリースリップ２３ｃがスリンガ１１の円筒部１１ａから脱落して両者が分離するのを防止できる。

本実施形態では、車輪取付フランジ２６を有する外方部材２７が回転するため、外方部材２７の回転に伴う遠心力によって第１および第２のサイドリップ２３ａ、２３ｂの接触荷重Ｆ１、Ｆ２およびグリースリップ２３ｃの緊迫力Ｆ３が減少するが、前述した実施形態と同様、２枚のサイドリップ２３ａ、２３ｂの接触荷重Ｆ１、Ｆ２の総和が、グリースリップ２３ｃの緊迫力Ｆ３の１．５倍よりも小さくなるように設定されている（Ｆ１＋Ｆ２≦１．５×Ｆ３）。これにより、シール１９の摺動抵抗が低減して低トルク化を図ると共に、シール２０単体および組立前におけるシール２０の分離を防止することができる。

図１０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従動輪側の第３世代と称され、ハブ輪２９と、このハブ輪２９に固定された内輪３とからなる内方部材３０と、この内方部材３０に複列の転動体４、４を介して外挿された外方部材３１とを備えている。

ハブ輪２９は、アウター側の端部に車輪取付フランジ２６を一体に有し、外周に一方（アウター側）の内側転走面２９ａと、この内側転走面２９ａから軸方向に延びる小径段部２９ｂが形成されている。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２９の小径段部２９ｂに所定のシメシロを介して圧入され、小径段部２９ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部２９ｃによって所定の軸受予圧が付与された状態で軸方向に固定されている。

ハブ輪２９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２９ａをはじめ、後述するアウター側のシール３２のシールランド部となる車輪取付フランジ２６のインナー側の基部２６ｂから小径段部２９ｂ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。

外方部材３１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３１ｂを一体に有し、内周に内方部材３０の内側転走面２９ａ、３ａに対向する複列の外側転走面３１ａ、３１ａが一体に形成されている。これら両転走面３１ａ、２９ａおよび３１ａ、３ａ間には保持器５を介して複列の転動体４、４が転動自在に収容されている。この外方部材３１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３１ａ、３１ａ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３１と内方部材３０との間に形成される環状空間の開口部にはシール３２、２０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。

シール３２、２０のうちアウター側のシール３２は、外方部材３１のアウター側端部の内周に所定のシメシロを介して圧入された芯金３３と、この芯金３３に接合されたシール部材３４とからなる一体型のシールで構成されている。シール部材３４はＮＢＲ等の合成ゴムからなり、加硫接着によって芯金３３に一体に接合され、径方向外方に傾斜して形成されたサイドリップ３４ａとダストリップ３４ｂ、および軸受内方側に傾斜して形成されたグリースリップ３４ｃを一体に有している。

車輪取付フランジ２６のインナー側の基部２６ｂは断面が円弧状の曲面に形成され、この基部２６ｂにサイドリップ３４ａとダストリップ３４ｂが所定のシメシロをもって摺接されると共に、グリースリップ３４ｃが所定の径方向シメシロを介して摺接されている。なお、シール部材３４の材質としては、ＮＢＲ以外にも、例えば、耐熱性に優れたＨＮＢＲ、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレンゴム）等をはじめ、耐熱性、耐薬品性に優れたＡＣＭ、ＦＫＭ、あるいはシリコンゴム等を例示することができる。

ここで、本実施形態では、インナー側のシール２０が、前述したように、互いに対向配置された環状のシール板２１とスリンガ１１’とからなるパックシールで構成されている。シール板２１は外方部材１８に装着される芯金２２と、この芯金２２に加硫接着により一体に接合されたシール部材２３とからなる。

そして、シール板２１の幅寸法Ｗ３が、磁気エンコーダ２４を含むスリンガ１１’の幅寸法Ｗ４よりも大きく設定されると共に、第１および第２のサイドリップ２３ａ、２３ｂの接触荷重をＦ１、Ｆ２の総和が、グリースリップ２３ｃの緊迫力Ｆ３の１．５倍よりも小さくなるように設定されているので、シール２０の摺動抵抗が低減して低トルク化を図ると共に、シール２０単体および組立前におけるシール２０の分離を防止することができる。

この種の第３世代構造の車輪用軸受装置では、内輪３がハブ輪２９に組み立てられると同時に加締部２９ｃによって軸方向に固定され、組立後は内輪３が不動となるため、シール２０単体および組立前に分離を防止しつつ、また、所定のシメシロを維持した状態でシール板２１とスリンガ１１’とを同時に外方部材３１と内輪３に圧入することによってシール２０の組立ができるという効果は大きい。

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シールは、駆動輪側、従動輪側に拘わらず、第１乃至第３世代構造の車輪用軸受装置に適用することができる。

１、１７ 車輪用軸受
２、１８、２７、３１ 外方部材
２ａ、１８ａ、２７ａ、３１ａ 外側転走面
３ 内輪
３ａ、２９ａ 内側転走面
３ｂ 小径側端面
４ 転動体
５ 保持器
６、７、１５、１９、２０、３２ シール
８、１２、２２、３３ 芯金
９、１３、２３、３４ シール部材
１０、２１ シール板
１１、１１’ スリンガ
１１ａ、１１ａ’ 円筒部
１１ｂ、１１ｂ’ 立板部
１２ａ、２２ａ 嵌合部
１２ｂ、２２ｂ 内径部
１３ａ、２３ａ 第１のサイドリップ
１３ｂ、２３ｂ 第２のサイドリップ
１３ｃ、２３ｃ、３４ｃ グリースリップ
１４ ラビリンスシール
１６ ストレート部
１８ｂ、３１ｂ 車体取付フランジ
２４ 磁気エンコーダ
２５ 舌片
２６ 車輪取付フランジ
２６ａ ハブボルト
２６ｂ 基部
２８ シールド
２９ ハブ輪
２９ｂ 小径段部
２９ｃ 加締部
３０ 内方部材
３４ａ サイドリップ
３４ｂ ダストリップ
５０ シール
５１ スリンガ
５１ａ、５３ａ 円筒部
５１ｂ、５３ｂ 立板部
５２ シール板
５３ 芯金
５４ シール部材
５４ａ 第１のサイドリップ
５４ｂ 第２のサイドリップ
５４ｃ グリースリップ
Ｆ１ 第１のサイドリップの接触荷重
Ｆ２ 第２のサイドリップの接触荷重
Ｆ３ グリースリップの緊迫力
Ｌ１ 第１のサイドリップの厚さ
Ｌ２ 第２のサイドリップの厚さ
Ｌ リップ間距離
Ｗ１、Ｗ３、Ｗ５ シール板の幅寸法
Ｗ２、Ｗ４、Ｗ６ スリンガの幅寸法
ΔＷ スリンガの間隙
Ｐ１ グリースリップの緊迫力
Ｐ２ サイドリップの接触荷重

Claims (10)

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、この外方部材に複列の転動体を介して内挿され、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を有する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、互いに対向配置された環状のシール板とスリンガとからなる複合型のシールで構成され、
   前記シール板が、前記外方部材の端部内周に圧入される芯金と、この芯金に加硫接着により一体に接合されたシール部材とを備え、このシール部材が、径方向外方に傾斜して延びる第１および第２のサイドリップと、軸受内方側に傾斜して延びるグリースリップとを一体に有すると共に、
   前記スリンガが断面略Ｌ字状に形成され、前記内方部材の端部外周に圧入される円筒部と、この円筒部から径方向外方に延びる立板部とを有し、この立板部に前記第１および第２のサイドリップが所定の軸方向シメシロを介して摺接され、前記円筒部に前記グリースリップが所定の径方向シメシロを介して摺接された車輪用軸受シールにおいて、
   前記第１および第２のサイドリップの接触荷重をＦ１、Ｆ２とし、前記グリースリップの緊迫力をＦ３とした時、Ｆ１＋Ｆ２≦１．５×Ｆ３の関係になるように設定されていることを特徴とする車輪用軸受シール。
2. 前記シールが、単体の状態で前記第１および第２のサイドリップの接触荷重の反力で前記スリンガが移動しても、前記グリースリップが前記スリンガの円筒部から脱落しないように配置されている請求項１に記載の車輪用軸受シール。
3. 前記シール板の外径側の端面と前記スリンガの立板部の端面とが面一に設定されると共に、前記シール板の幅寸法が、前記スリンガの幅寸法よりも大きく設定されている請求項１または２に記載の車輪用軸受シール。
4. 前記スリンガの立板部の側面に磁気エンコーダが加硫接着で一体に接合され、この磁気エンコーダがエラストマに磁性体粉が混入され、周方向等配で交互に磁極Ｎ、Ｓが着磁されると共に、前記シール板の外径側の端面と前記磁気エンコーダの端面とが面一に設定されている請求項１乃至３に記載の車輪用軸受シール。
5. シール板の幅寸法が、前記磁気エンコーダを含む前記スリンガの幅寸法よりも大きく設定されている請求項４に記載の車輪用軸受シール。
6. 前記第１および第２のサイドリップのうち径方向外方側の第１のサイドリップの厚さが、前記第２のサイドリップの厚さよりも肉厚に設定されている請求項１乃至５いずれかに記載の車輪用軸受シール。
7. 前記第１および第２のサイドリップの間にストレート部が設けられると共に、当該第１および第２のサイドリップのリップ間距離が、最大シメシロで各リップが変形した際に互いに干渉しないように設定されている請求項１乃至６いずれかに記載の車輪用軸受シール。
8. 前記シール部材が合成ゴムからなり、このシール部材の温度ＴＲ１０が−３５℃以下に設定されている請求項１乃至７いずれかに記載の車輪用軸受シール。
9. 前記スリンガの表面に表面粗さでＲｚ２〜４の範囲にディンプルが無数に形成されると共に、前記リップに予めグリースが塗布されている請求項１乃至８いずれかに記載された車輪用軸受シール。
10. 外周にナックル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の一方に対向する内側転走面と、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内嵌され、外周に前記複列の外側転走面の他方に対向する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、
    前記シールのうちインナー側のシールが、前記請求項１乃至９いずれかに記載された車輪用軸受シールからなることを特徴とする車輪用軸受装置。

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