JP2012061875A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】シールの密封性能の向上を図り、軸受性能を長期間に亘って維持することができる車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】シール8が、外方部材2の端部に内嵌される芯金14と、径方向外方に傾斜して延びるサイドリップ15aとダストリップ15bおよび軸受内方側に傾斜して延びるグリースリップ15cを有するシール部材15とからなる環状のシール板12と、基部6bに嵌合される円筒部13a、および径方向外方に延び、車輪取付フランジ6の側面6cに軸方向すきまt1を介して対向してサイドリップ15aとダストリップ15bが摺接される立板部13bからなるスリンガ13とを備え、立板部13bが外方部材2の端部内周と所定の径方向すきまaを介して対向すると共に、外方部材2の端面2cと立板部13bとの間に段差t2を有するようにスリンガ13が軸受内方側に押し込まれた状態で配設されている。
【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、密封性能の向上を図っ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。この車輪用軸受装置には、所望の軸受剛性を有し、ミスアライメントに対しても耐久性を発揮すると共に、燃費向上の観点から回転トルクが小さい複列アンギュラ玉軸受が多用されている。
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、シール装置が装着されて外方部材と内方部材との間を密封するように構成されている。一般的に、シール装置は、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の外周面に摺接されている。
こうした車輪用軸受装置の一例を図10に示す。この車輪用軸受装置50は、車体側に非回転に取り付けられる外輪部材(外方部材)51と、外輪部材51にボール(図示せず)を介して回転支持される内輪部材(内方部材)52とを有し、車輪(図示せず)は内輪部材52に固定されて車体に対して回転可能とされている。そして、車輪用軸受装置50は、泥水等がかかり易い場所に配置されるため、密封装置を配置して内輪部材52と外輪部材51との間を密封するように構成されている。
この密封装置は、外輪部材51の端部内周に嵌着されたシール部材53と、ハブ輪54の車輪取付フランジ55の基部56に嵌着された金属環57とからなる。シール部材53は、円環状の弾性シール体58と、この弾性シール体58を保持する芯金59とから構成されている。弾性シール体58は、円環状の3個のシールリップ58a、58b、58cを有しており、シールリップ58aはハブ輪54のフランジ面54aに、シールリップ58bはハブ輪54のアール面54bに、また、シールリップ58cは、ハブ輪54の肩部外周面54cに、それぞれ近接して配置されるように形成されている。
金属環57は、ハブ輪54の肩部外周面54cに嵌合される嵌合部57aと、ハブ輪54のフランジ面54aに密着される鍔部57bと、この鍔部57bの外径側周縁部に、ハブ輪54のフランジ面54aから離間する方向に断面略クランク状に形成されたシール装着部57cと、さらに、外輪部材51の面取り部51aに沿って軸方向に延設された非接触シール部57dとを有している。非接触シール部57dの内周面と外輪部材51の面取り部51aおよび外周面51bとの隙間Cは極めて狭い寸法に設定されている。
そして、金属環57の鍔部57bをハブ輪54のフランジ面54aに密着させて、金属環57の嵌合部57aをハブ輪54の肩部外周面54cに嵌合させた時、フランジ面54aとシール装着部57cとの間に形成されたシール空間に弾性体60が装着されている。また、非接触シール部57dの内周面と外輪部材51の面取り部51aおよび外周面51bとによってラビリンスが形成されている。
シール空間に装着された弾性体60のシール効果により、金属環57とハブ輪54との嵌合部に泥水等が侵入するのを防止すると共に、非接触シール部57dの内周面と外輪部材51の面取り部51aおよび外周面51bとによって形成されたラビリンスの効果により、シール部材53と金属環57との摺接部に泥水等が侵入するのを防止することができる。
特開2005−291485号公報
こうした従来の車輪用軸受装置の密封装置では、非接触シール部57dの内周面と外輪部材51の面取り部51aおよび外周面51bとによって形成されたラビリンスの効果により、シール部材53と金属環57との摺接部に泥水等が侵入するのを防止することができる特徴を備えている。然しながら、この僅かな隙間Cから一旦侵入した泥水等は外部に排出され難いと言う問題があった。そして、弾性シール体58上に滞留した泥水等がシールリップ58aの摺接面に付着してシールリップ58aを摩耗させる可能性があり、長期間に亘って安定した密封性を保持するのは難しい。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、シールの密封性能の向上を図り、軸受性能を長期間に亘って維持することができる車輪用軸受装置を提供することを目的としている。
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項1記載の発明は、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、およびこのハブ輪に嵌合され、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または等速自在継手の外側継手部材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で形成される環状空間の少なくともアウター側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、前記シールが、前記外方部材のアウター側の端部内周に嵌合される芯金と、この芯金に加硫接着等により一体に接合され、径方向外方に傾斜して延びるサイドリップを有するシール部材とで構成された環状のシール板と、前記車輪取付フランジのインナー側の基部に嵌合される円筒部、およびこの円筒部から径方向外方に延び、前記車輪取付フランジのインナー側の側面に軸方向すきまを介して対向して前記サイドリップが摺接される立板部からなるスリンガとを備え、前記立板部の外縁が前記外方部材の端部または前記シール板の内周面と所定の径方向すきまを介して対向し、ラビリンスシールを構成すると共に、前記外方部材のアウター側の端面と前記立板部との間に所定の段差を有するように、前記スリンガが軸受内方側に押し込まれた状態で配設されている。
このように、外方部材と内方部材とで形成される環状空間の少なくともアウター側の開口部に装着されたシールを備えた第3または第4世代構造の車輪用軸受装置において、シールが、外方部材のアウター側の端部内周に嵌合される芯金と、この芯金に加硫接着等により一体に接合され、径方向外方に傾斜して延びるサイドリップを有するシール部材とで構成された環状のシール板と、車輪取付フランジのインナー側の基部に嵌合される円筒部、およびこの円筒部から径方向外方に延び、車輪取付フランジのインナー側の側面に軸方向すきまを介して対向してサイドリップが摺接される立板部からなるスリンガとを備え、立板部の外縁が外方部材の端部またはシール板の内周面と所定の径方向すきまを介して対向し、ラビリンスシールを構成すると共に、外方部材のアウター側の端面と立板部との間に所定の段差を有するように、スリンガが軸受内方側に押し込まれた状態で配設されているので、上部から流入してきた泥水が車輪取付フランジのインナー側の側面と基部との環状空間内に落下し、シールの内部に直接浸入するのを防止して密封性能の向上を図り、軸受性能を長期間に亘って維持することができる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、前記外方部材のアウター側の端面と前記スリンガの立板部との段差が0.1〜1.0mmの範囲に設定されていれば、シールのスペースを確保して設計自由度が高めて密封性を向上させることができる。
また、請求項3に記載の発明のように、前記車輪取付フランジのインナー側の側面と前記基部との角部が所定の曲率半径R1からなる円弧面に形成され、前記スリンガの立板部と前記車輪取付フランジのインナー側の側面の軸方向すきまt1よりも大きく設定(R1>t1)されていれば、車輪取付フランジに負荷される回転曲げ荷重に対してハブ輪の強度・剛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、前記スリンガの立板部の外縁と前記外方部材の端部またはシール板の内周面との径方向すきまが0.3〜1.0mmの範囲に設定されていれば、寸法バラツキによって干渉する恐れがなく、所望のラビリンス効果を得ることができる。
また、請求項5に記載の発明のように、前記スリンガの立板部の外縁が軸受内方側に傾斜して形成されていれば、上部から流入してきた泥水がシールの内部に直接浸入するのを確実に防止することができ、密封性をさらに向上させることができる。
また、請求項6に記載の発明のように、前記シールが、前記サイドリップの内径側に径方向外方に傾斜して延びるダストリップと軸受内方側に傾斜して延びるグリースリップを一体に有し、前記サイドリップとダストリップが前記立板部に所定の軸方向シメシロを介して摺接されると共に、前記グリースリップが前記基部の外周面に所定の径方向シメシロを介して摺接されていれば、コンパクトで所望の密封性能を確保すると共に、スリンガの嵌合部やリップ摺接部から軸受内部に泥水が浸入するのを防止することができる。
また、請求項7に記載の発明のように、前記サイドリップのシメシロが前記ダストリップのシメシロよりも僅かに大きく設定されていれば、シール摺動トルクを抑制し、サイドリップが摩耗しても所望の密封性を維持することができる。
また、請求項8に記載の発明のように、前記芯金の外方部に前記シール部材が回り込んで接合されていれば、外方部材と芯金との嵌合部から泥水等の異物が軸受内部に侵入するのを防止することができる。
また、請求項9に記載の発明のように、前記スリンガの立板部の根元部にシールリップが加硫接着によって一体に接合され、前記基部に所定のシメシロを介して弾性接触されていれば、上部から流入してきた泥水がスリンガの嵌合部に浸入するのを防止することができ、密封性を向上させることができる。
また、請求項10に記載の発明のように、前記スリンガの立板部の外縁部からアウター側の側面に亙ってシール部材が加硫接着によって一体に接合され、このシール部材が、径方向外方に傾斜して延びるサイドリップを有し、前記車輪取付フランジのインナー側の側面に所定の軸方向シメシロを介して弾性接触されていれば、上部から流入してきた泥水が直接シールの内部に浸入するのを防止すると共に、サイドリップに降りかかった泥水が樋状の環状空間に沿って下部に流れて排出されるので、泥水が滞留して角部が発錆するのを防止すると共に、スリンガの嵌合部に浸入するのを防止することができ、密封性を向上させることができる。
また、請求項11に記載の発明のように、前記芯金の嵌合部が、前記外方部材の端面を越えてアウター側に延び、前記車輪取付フランジのインナー側の側面に所定の軸方向すきまを介して対向され、ラビリンスシールを構成していれば、上部から流入してきた泥水が車輪取付フランジのインナー側の側面と基部との環状空間内に落下し、シールの内部に直接浸入するのを防止することができると共に、飛石等が直接サイドリップに衝突して損傷するのを防止することができる。
また、請求項12に記載の発明のように、前記スリンガの立板部の外縁部に径方向外方に傾斜して延びるラジアルリップが接合され、前記外方部材の端部内周面に僅かな径方向すきまを介して対向され、ラビリンスシールを構成していても良いし、また、請求項13に記載の発明のように、前記スリンガの立板部の外縁部に径方向外方に傾斜して延びるラジアルリップが接合され、前記外方部材の端部内周面に僅かなシメシロを介して摺接されていても良い。これにより、上部から流入してきた泥水が直接シールの内部に浸入するのを確実に防止することができる。
また、請求項14に記載の発明のように、前記スリンガの素材となる鋼板の表面粗さがRa0.2〜0.6の範囲に設定されていれば、良好なシール摺接面を得ることができ、リップ摩耗を抑制すると共に、劣悪な環境で使用されても、シールの密封性能の維持を図ることができる。
また、請求項15に記載の発明のように、前記スリンガが防錆能を有する鋼板で形成されていれば、長期間に亘って発錆を防止して密封性を維持することができる。
本発明に係る車輪用軸受装置は、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、およびこのハブ輪に嵌合され、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または等速自在継手の外側継手部材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で形成される環状空間の少なくともアウター側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、前記シールが、前記外方部材のアウター側の端部内周に嵌合される芯金と、この芯金に加硫接着等により一体に接合され、径方向外方に傾斜して延びるサイドリップを有するシール部材とで構成された環状のシール板と、前記車輪取付フランジのインナー側の基部に嵌合される円筒部、およびこの円筒部から径方向外方に延び、前記車輪取付フランジのインナー側の側面に軸方向すきまを介して対向して前記サイドリップが摺接される立板部からなるスリンガとを備え、前記立板部の外縁が前記外方部材の端部または前記シール板の内周面と所定の径方向すきまを介して対向し、ラビリンスシールを構成すると共に、前記外方部材のアウター側の端面と前記立板部との間に所定の段差を有するように、前記スリンガが軸受内方側に押し込まれた状態で配設されているので、上部から流入してきた泥水が車輪取付フランジのインナー側の側面と基部との環状空間内に落下し、シールの内部に直接浸入するのを防止して密封性能の向上を図り、軸受性能を長期間に亘って維持することができる車輪用軸受装置を提供することができる。
本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態を示す縦断面図である。 図1のシール部を示す要部拡大図である。 図2の変形例を示す要部拡大図である。 図2の他の変形例を示す要部拡大図である。 同上他の変形例を示す要部拡大図である。 図5の変形例を示す要部拡大図である。 図5の他の変形例を示す要部拡大図である。 図5の他の変形例を示す要部拡大図である。 図8の変形例を示す要部拡大図である。 従来の車輪用軸受装置の密封装置を示す要部拡大図である。
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、およびこのハブ輪に嵌合され、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で形成される環状空間の少なくともアウター側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、前記シールが、前記外方部材のアウター側の端部内周に嵌合される芯金と、この芯金に加硫接着等により一体に接合され、径方向外方に傾斜して延びるサイドリップとダストリップおよび軸受内方側に傾斜して延び、前記車輪取付フランジのインナー側の基部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を一体に有するシール部材とで構成された環状のシール板と、前記基部に嵌合される円筒部、およびこの円筒部から径方向外方に延び、前記車輪取付フランジのインナー側の側面に軸方向すきまを介して対向して前記サイドリップとダストリップが摺接される立板部からなるスリンガとを備え、前記立板部の外縁が前記外方部材の端部内周面と所定の径方向すきまを介して対向し、ラビリンスシールを構成すると共に、前記外方部材のアウター側の端面と前記立板部との間に所定の段差を有するように、前記スリンガが軸受内方側に押し込まれた状態で配設されている。
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装置の一実施形態を示す縦断面図、図2は、図1のシール部を示す要部拡大図、図3は、図2の変形例を示す要部拡大図、図4は、図2の他の変形例を示す要部拡大図、図5は、同上他の変形例を示す要部拡大図、図6は、図5の変形例を示す要部拡大図、図7は、図5の他の変形例を示す要部拡大図、図8は、図5の他の変形例を示す要部拡大図、図9は、図8の変形例を示す要部拡大図である。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第3世代と呼称される従動輪用であって、内方部材1と、この内方部材1に複列の転動体(ボール)3を介して外挿された外方部材2とを備えている。内方部材1は、ハブ輪4と、このハブ輪4に固定された内輪5とからなる。
ハブ輪4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6を一体に有し、外周に一方(アウター側)の内側転走面4aと、この内側転走面4aから軸方向に延びる小径段部4bが形成されている。車輪取付フランジ6にはハブボルト6aが周方向等配に植設されている。内輪5は、外周に他方(インナー側)の内側転走面5aが形成され、ハブ輪4の小径段部4bに所定のシメシロを介して圧入され、小径段部4bの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部4cによってハブ輪4に対して軸方向に固定されている。
ハブ輪4はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中高炭素鋼で形成され、車輪取付フランジ6のインナー側の基部6bから肩部4dを介して小径段部4bに亙って高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に硬化処理されている。なお、加締部4cは鍛造加工後の表面硬さのままで未焼入れ部とされている。これにより、車輪取付フランジ6に負荷される回転曲げ荷重に対して充分な機械的強度を有し、内輪5の嵌合部となる小径段部4bの耐フレッティング性が向上すると共に、加締加工によって加締部4cに微小クラック等が発生するのを防止している。
外方部材2は、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2bを一体に有し、内周に内方部材1の複列の内側転走面4a、5aに対向する複列の外側転走面2a、2aが一体に形成されている。この外方部材2はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中高炭素鋼で形成され、複列の外側転走面2a、2aが高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に硬化処理されている。一方、内輪5および転動体3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、外方部材2と内方部材1の両転走面間に複列の転動体3、3が収容され、保持器7、7によって転動自在に保持されて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。
また、外方部材2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が装着されている。これらのシール8、9によって、軸受内部に封入された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。インナー側シール9は、断面が略L字状をなして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、所謂パックシールを構成している。
本実施形態では、アウター側のシール8は、図2に拡大して示すように、断面が略L字状をなす環状のシール板12とスリンガ13とからなるパックシールを構成している。シール板12は、外方部材2のアウター側の端部内周に嵌合される芯金14と、この芯金14に加硫接着等により一体に接合されたシール部材15とからなる。芯金14は、防錆能を有するオーステナイト系ステンレス鋼板(JIS規格のSUS304系等)やフェライト系ステンレス鋼板(JIS規格のSUS430系等)、あるいは、冷間圧延鋼板(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。
一方、シール部材15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、加硫接着によって芯金14に一体に接合されている。このシール部材15は、径方向外方に傾斜して延びるサイドリップ15aと、このサイドリップ15aの内径側に同じく径方向外方に傾斜して延びるダストリップ15b、および軸受内方側に傾斜して延びるグリースリップ15cを一体に有している。なお、芯金14の外方部にはシール部材15が回り込んで接合され、外方部材2と芯金14との嵌合部から泥水等の異物が軸受内部に侵入するのを防止している。
なお、シール部材15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)、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。
スリンガ13は、防錆能を有するフェライト系のステンレス鋼板やオーステナイト系ステンレス鋼板、あるいは、冷間圧延鋼板からプレス加工にて断面が略L字状に形成され、ハブ輪4の基部6bに圧入される円筒部13aと、この円筒部13aから径方向外方に延びる立板部13bとを備えている。そして、シール部材15のサイドリップ15aとダストリップ15bが立板部13bに所定の軸方向シメシロを介して摺接されると共に、グリースリップ15cが基部6bの外周面に所定の径方向シメシロを介して摺接されている。こうしたシール8を採用することにより、コンパクトで所望の密封性能を確保すると共に、スリンガ13の嵌合部やリップ摺接部から軸受内部に泥水が浸入するのを防止することができる。さらに、サイドリップ15aのシメシロが内径側のダストリップ15bのシメシロよりも僅かに大きく設定されているので、シール摺動トルクを抑制し、サイドリップ15aが摩耗しても所望の密封性を維持することができる。
このスリンガ13は、素材となる鋼板の表面粗さがRa0.2〜0.6の範囲に設定されている。これにより、良好なシール摺接面を得ることができ、リップ摩耗を抑制すると共に、劣悪な環境で使用されても、シール8の密封性能の維持を図ることができる。なお、Raは、JISの粗さ形状パラメータの一つで(JIS B0601−1994)、算術平均粗さのことで、平均線から絶対値偏差の平均値を言う。
ここで、スリンガ13の立板部13bの外縁が外方部材2の端部内周面と僅かの径方向すきまa(直径)を介して対向し、ラビリンスシールを構成すると共に、スリンガ13が外方部材2の端面2cに対して僅かにインナー側(軸受内方側)に押し込まれた状態で配設されている。すなわち、外方部材2の端面2cと立板部13bのアウター側の側面との間に所定の段差(平面差)t2が形成されている。これにより、上部から流入してきた泥水が車輪取付フランジ6のインナー側の側面6cとハブ輪4の基部6bとの環状空間内に落下し、シール8の内部に直接浸入するのを防止して密封性を向上させることができる。
ここでは、径方向すきまaは、0.3〜1.0mmの範囲に設定されると共に、段差t2は、0.1〜1.0mmの範囲に設定されている。なお、径方向すきまaが0.3mm未満では寸法バラツキによって干渉する恐れがあると共に、1.0mmを超えると所望のラビリンス効果を得ることが難しい。また、段差t2が1.0mmを超えるとシール8のスペースを確保することが難しくなり、設計自由度が低下して好ましくない。
また、車輪取付フランジ6のインナー側の側面6cとハブ輪4の基部6bとの角部は所定の曲率半径R1からなる円弧面に形成され、車輪取付フランジ6のインナー側の側面6cとスリンガ13の立板部13bとの軸方向すきまt1よりも大きく設定されている(R1>t1)。これにより、車輪取付フランジ6に負荷される回転曲げ荷重に対してハブ輪4の強度・剛性を確保することができる。
なお、ここでは、車輪用軸受装置として従動輪側の第3世代構造を例示したが、本発明に係る車輪用軸受装置はこれに限らず、第4世代構造であっても良い。さらに、本実施形態では、転動体3にボールを使用した複列アンギュラ玉軸受で構成されたものを例示したが、無論これに限らず、転動体3に円錐ころを使用した複列円錐ころ軸受で構成されていても良い。
図3に変形例を示す。なお、この実施形態は、前述した実施形態(図2)と基本的にはスリンガの構成が一部異なるだけで、その他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。
本実施形態では、シール16は、断面が略L字状をなす環状のシール板12とスリンガ17とからなるパックシールを構成している。スリンガ17は、防錆能を有するフェライト系のステンレス鋼板やオーステナイト系ステンレス鋼板、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板からプレス加工にて断面が略L字状に形成され、ハブ輪4の基部6bに圧入される円筒部13aと、この円筒部13aから径方向外方に延びる立板部17aとを備えている。
ここで、スリンガ17の立板部17aの外縁が軸受内方側に傾斜して形成されると共に、外方部材2の端部内周面と僅かの径方向すきまaを介して対向し、ラビリンスシールを構成している。そして、前述した実施形態と同様、外方部材2の端面2cと立板部17aのアウター側の側面との間に所定の段差t2が形成されている。これにより、上部から流入してきた泥水がシール16の内部に直接浸入するのを確実に防止することができ、密封性をさらに向上させることができる。
図4に他の変形例を示す。なお、この実施形態は、前述した実施形態(図2)と基本的にはスリンガの構成が異なるだけで、その他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。
本実施形態では、シール18は、断面が略L字状をなす環状のシール板12とスリンガ19とからなるパックシールを構成している。スリンガ19は、防錆能を有するフェライト系のステンレス鋼板やオーステナイト系ステンレス鋼板、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板からプレス加工にて断面が略L字状に形成され、ハブ輪4の基部6bに圧入される円筒部13aと、この円筒部13aから径方向外方に延びる立板部13bとを備えている。そして、このスリンガ19の立板部13bの根元部にシールリップ20が加硫接着によって一体に接合されている。
シールリップ20はハブ輪4の基部6bに所定のシメシロを介して弾性接触されている。これにより、上部から流入してきた泥水がスリンガ19の嵌合部に浸入するのを防止することができ、密封性を向上させることができる。
図5に他の変形例を示す。なお、この実施形態は、前述した実施形態(図2)と基本的にはスリンガの構成が異なるだけで、その他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。
本実施形態では、シール21は、断面が略L字状をなす環状のシール板12とスリンガ22とからなるパックシールを構成している。スリンガ22は、防錆能を有するフェライト系のステンレス鋼板やオーステナイト系ステンレス鋼板、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板からプレス加工にて断面が略L字状に形成され、ハブ輪4の基部6bに圧入される円筒部13aと、この円筒部13aから径方向外方に延びる立板部13bとを備えている。そして、この立板部13bの外縁部からアウター側の側面に亙ってシール部材23が加硫接着によって一体に接合されている。
シール部材23は、径方向外方に傾斜して延びるサイドリップ23aを有し、円弧面に形成された基部6bの角部ではなく、平坦な車輪取付フランジ6のインナー側の側面6cに所定の軸方向シメシロを介して弾性接触されている。これにより、上部から流入してきた泥水が直接シール21の内部に浸入するのを防止すると共に、サイドリップ23aに降りかかった泥水が樋状の環状空間に沿って下部に流れて排出されるので、泥水が滞留して角部が発錆するのを防止すると共に、スリンガ22の嵌合部に浸入するのを防止することができ、密封性を向上させることができる。
図6に変形例を示す。なお、この実施形態は、前述した実施形態(図5)と基本的にはシール板の構成が異なるだけで、その他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。
本実施形態では、シール24は、断面が略L字状をなす環状のシール板25とスリンガ22とからなるパックシールを構成している。シール板25は、外方部材2のアウター側の端部内周に嵌合される芯金26と、この芯金26に加硫接着等により一体に接合されたシール部材27とからなる。芯金26は、防錆能を有するオーステナイト系ステンレス鋼板やフェライト系のステンレス鋼板、あるいは、冷間圧延鋼板からプレス加工にて断面が略L字状に形成されている。
一方、シール部材27はNBR等の合成ゴムからなり、加硫接着によって芯金26に一体に接合されている。このシール部材27は、径方向外方に傾斜して延びるサイドリップ15aと、このサイドリップ15aの内径側に同じく径方向外方に傾斜して延びるダストリップ15b、および軸受内方側に傾斜して延びるグリースリップ15cを一体に有している。なお、芯金26の嵌合部の端部26aは外径が縮径して形成され、この端部26aにシール部材27が回り込んで接合されている。これにより、外方部材2と芯金26との嵌合部から泥水等の異物が軸受内部に侵入するのを防止している。
シール部材27のサイドリップ27aとダストリップ27bが立板部13bに所定の軸方向シメシロを介して摺接されると共に、グリースリップ27cが基部6bの外周面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、サイドリップ27aのシメシロが内径側のダストリップ27bのシメシロよりも僅かに大きく設定されている。これにより、シール摺動トルクを抑制し、サイドリップ27aが摩耗しても所望の密封性を維持することができる。
また、スリンガ22の立板部13bの外縁がシール板25の内周面、すなわち、芯金26の端部26aに回り込んだシール部材27の内周面と僅かの径方向すきまb(直径)を介して対向し、ラビリンスシールを構成している。ここでは、径方向すきまbは、0.3〜1.0mmの範囲に設定されている。なお、径方向すきまbが0.3mm未満では寸法バラツキによって干渉する恐れがあると共に、1.0mmを超えると所望のラビリンス効果を得ることが難しい。
さらに、スリンガ22と芯金26のアウター側の端面が略面一に設定されると共に、外方部材2の端面2cに対して所定の段差t2を持ってインナー側に押し込まれた状態で配設されている。これにより、上部から流入してきた泥水が車輪取付フランジ6のインナー側の側面6cとハブ輪4の基部6bとの環状空間内に落下し、シール24の内部に直接浸入するのを防止することができると共に、シール板25のサイドリップ17aとダストリップ27bのシメシロを精度良く、かつ安定して管理することができる。ここで、前記「略面一」の略とは、各部材の出来具合や接合時の誤差程度のものも含む意味であり、具体的には±0.1mm程度である。
図7に変形例を示す。なお、この実施形態は、前述した実施形態(図6)と基本的にはシール板の構成が異なるだけで、その他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。
本実施形態では、シール28は、断面が略L字状をなす環状のシール板29とスリンガ22とからなるパックシールを構成している。シール板29は、外方部材2のアウター側の端部に嵌合される芯金30と、この芯金30に加硫接着等により一体に接合されたシール部材27とからなる。芯金30は、防錆能を有するオーステナイト系ステンレス鋼板やフェライト系のステンレス鋼板、あるいは、冷間圧延鋼板からプレス加工にて断面が略L字状に形成され、外方部材2の端部内周に圧入される円筒状の嵌合部30aと、この嵌合部30aから径方向内方に延びる内径部30bとを備えている。
本実施形態では、芯金30の嵌合部30aは、外方部材2の端面2cを越えてアウター側に延び、車輪取付フランジ6のインナー側の側面6cに所定の軸方向すきまcを介して対向され、ラビリンスシールを構成している。ここで、軸方向すきまcは、0.3〜1.0mmに設定されている。これにより、上部から流入してきた泥水が車輪取付フランジ6のインナー側の側面6cとハブ輪4の基部6bとの環状空間内に落下し、シール28の内部に直接浸入するのを防止することができると共に、飛石等が直接サイドリップ23aに衝突して損傷するのを防止することができる。
図8に変形例を示す。なお、この実施形態は、前述した実施形態(図5)と基本的にはスリンガの構成が一部異なるだけで、その他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。
本実施形態では、シール31は、断面が略L字状をなす環状のシール板12とスリンガ32とからなるパックシールを構成している。スリンガ32は、防錆能を有するフェライト系のステンレス鋼板やオーステナイト系ステンレス鋼板、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板からプレス加工にて断面が略L字状に形成され、ハブ輪4の基部6bに圧入される円筒部13aと、この円筒部13aから径方向外方に延びる立板部13bとを備えている。そして、この立板部13bの外縁部からアウター側の側面に亙ってシール部材33が加硫接着によって一体に接合されている。
シール部材33は、径方向外方に傾斜して延びるサイドリップ23aと、立板部13bの外縁部から径方向外方に傾斜して延びるラジアルリップ33aとを有している。このラジアルリップ33aは、外方部材2の端部内周面に僅かな径方向すきまを介して対向され、ラビリンスシールを構成している。これにより、上部から流入してきた泥水が直接シール21の内部に浸入するのを確実に防止することができる。
図9に変形例を示す。なお、この実施形態は、前述した実施形態(図8)と基本的にはスリンガの構成が一部異なるだけで、その他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。
本実施形態では、シール34は、断面が略L字状をなす環状のシール板12とスリンガ35とからなるパックシールを構成している。スリンガ35は、防錆能を有するフェライト系のステンレス鋼板やオーステナイト系ステンレス鋼板、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板からプレス加工にて断面が略L字状に形成され、ハブ輪4の基部6bに圧入される円筒部13aと、この円筒部13aから径方向外方に延びる立板部13bとを備えている。そして、この立板部13bの外縁部からアウター側の側面に亙ってシール部材33’が加硫接着によって一体に接合されている。
シール部材33’は、径方向外方に傾斜して延びるサイドリップ23aと、立板部13bの外縁部から径方向外方に傾斜して延びるラジアルリップ33bとを有している。このラジアルリップ33bは、外方部材2の端部内周面に僅かなシメシロを介して摺接されている。これにより、上部から流入してきた泥水が直接シール21の内部に浸入するのを確実に防止することができる。
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、駆動輪用、従動輪用に拘わらず、第3または第4世代構造の車輪用軸受装置に適用することができる。
1 内方部材
2 外方部材
2a 外側転走面
2b 車体取付フランジ
2c アウター側の端面
3 転動体
4 ハブ輪
4a、5a 内側転走面
4b 小径段部
4c 加締部
4d 肩部
5 内輪
6 車輪取付フランジ
6a ハブボルト
6b 基部
6c インナー側の側面
7 保持器
8、16、18、21、24、28、31、34 アウター側のシール
9 インナー側のシール
10、12、25、29 シール板
11、13、17、19、22、32、35 スリンガ
13a 円筒部
13b、17a 立板部
14、26、30 芯金
15、27 シール部材
15a、23a、27a サイドリップ
15b、27b ダストリップ
15c、27c グリースリップ
20 シールリップ
23、33、33’ シール部材
26a 芯金の端部
33a、33b ラジアルリップ
50 車輪用軸受装置
51 外輪部材
51a 面取り部
51b 外周面
52 内輪部材
53 シール部材
54 ハブ輪
54a フランジ面
54b アール面
54c 肩部外周面
55 車輪取付フランジ
56 基部
57 金属環
57a 嵌合部
57b 鍔部
57c シール装着部
57d 非接触シール部
58 弾性シール体
58a、58b、58c シールリップ
59 芯金
60 弾性体
a スリンガと外方部材との径方向すきま
b スリンガとシール板との径方向すきま
c 車輪取付フランジのインナー側の側面と芯金との軸方向すきま
C 隙間
R1 基部の角部の曲率半径
t1 車輪取付フランジのインナー側の側面とスリンガとの軸方向すきま
t2 外方部材の端面と立板部の側面との段差

Claims (15)

  1. 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、およびこのハブ輪に嵌合され、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または等速自在継手の外側継手部材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で形成される環状空間の少なくともアウター側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、
    前記シールが、前記外方部材のアウター側の端部内周に嵌合される芯金と、この芯金に加硫接着等により一体に接合され、径方向外方に傾斜して延びるサイドリップを有するシール部材とで構成された環状のシール板と、
    前記車輪取付フランジのインナー側の基部に嵌合される円筒部、およびこの円筒部から径方向外方に延び、前記車輪取付フランジのインナー側の側面に軸方向すきまを介して対向して前記サイドリップが摺接される立板部からなるスリンガとを備え、
    前記立板部の外縁が前記外方部材の端部または前記シール板の内周面と所定の径方向すきまを介して対向し、ラビリンスシールを構成すると共に、
    前記外方部材のアウター側の端面と前記立板部との間に所定の段差を有するように、前記スリンガが軸受内方側に押し込まれた状態で配設されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
  2. 前記外方部材のアウター側の端面と前記スリンガの立板部との段差が0.1〜1.0mmの範囲に設定されている請求項1に記載の車輪用軸受装置。
  3. 前記車輪取付フランジのインナー側の側面と前記基部との角部が所定の曲率半径R1からなる円弧面に形成され、前記スリンガの立板部と前記車輪取付フランジのインナー側の側面の軸方向すきまt1よりも大きく設定(R1>t1)されている請求項1に記載の車輪用軸受装置。
  4. 前記スリンガの立板部の外縁と前記外方部材の端部またはシール板の内周面との径方向すきまが0.3〜1.0mmの範囲に設定されている請求項1に記載の車輪用軸受装置。
  5. 前記スリンガの立板部の外縁が軸受内方側に傾斜して形成されている請求項1乃至4いずれかに記載の車輪用軸受装置。
  6. 前記シールが、前記サイドリップの内径側に径方向外方に傾斜して延びるダストリップと軸受内方側に傾斜して延びるグリースリップを一体に有し、前記サイドリップとダストリップが前記スリンガの立板部に所定の軸方向シメシロを介して摺接されると共に、前記グリースリップが前記基部の外周面に所定の径方向シメシロを介して摺接されている請求項1に記載の車輪用軸受装置。
  7. 前記サイドリップのシメシロが前記ダストリップのシメシロよりも僅かに大きく設定されている請求項6に記載の車輪用軸受装置。
  8. 前記芯金の外方部に前記シール部材が回り込んで接合されている請求項1に記載の車輪用軸受装置。
  9. 前記スリンガの立板部の根元部にシールリップが加硫接着によって一体に接合され、前記基部に所定のシメシロを介して弾性接触されている請求項1乃至6いずれかに記載の車輪用軸受装置。
  10. 前記スリンガの立板部の外縁部からアウター側の側面に亙ってシール部材が加硫接着によって一体に接合され、このシール部材が、径方向外方に傾斜して延びるサイドリップを有し、前記車輪取付フランジのインナー側の側面に所定の軸方向シメシロを介して弾性接触されている請求項1乃至6いずれかに記載の車輪用軸受装置。
  11. 前記芯金の嵌合部が、前記外方部材の端面を越えてアウター側に延び、前記車輪取付フランジのインナー側の側面に所定の軸方向すきまを介して対向され、ラビリンスシールを構成している請求項1に記載の車輪用軸受装置。
  12. 前記スリンガの立板部の外縁部に径方向外方に傾斜して延びるラジアルリップが接合され、前記外方部材の端部内周面に僅かな径方向すきまを介して対向され、ラビリンスシールを構成している請求項1に記載の車輪用軸受装置。
  13. 前記スリンガの立板部の外縁部に径方向外方に傾斜して延びるラジアルリップが接合され、前記外方部材の端部内周面に僅かなシメシロを介して摺接されている請求項1に記載の車輪用軸受装置。
  14. 前記スリンガの素材となる鋼板の表面粗さがRa0.2〜0.6の範囲に設定されている請求項1に記載の車輪用軸受装置。
  15. 前記スリンガが防錆能を有する鋼板で形成されている請求項1に記載の車輪用軸受装置。
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