JP2012116429A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車輪用軸受装置に、過荷重が作用したことにより不具合が発生している可能性があることを知らせる。
【解決手段】外輪３と、シャフト２と、車輪取り付け用のフランジ部１０と、外輪３とシャフト２との間に形成されている環状空間の車両アウタ側に設けられ当該環状空間を封止している環状のアウタ側シール７とを備えている。アウタ側シール７は、フランジ部１０のインナ側面１４に接触しているシール部２０と、外輪３に固定されている規制部材２１とを有している。規制部材２１は、車輪側から過荷重が生じた際に車両インナ側に変形するフランジ部１０に押されることによりシール部２０が車両インナ側に変位するのを規制する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、自動車等の車両の車体に、車輪を回転可能に取り付けるための車輪用軸受装置に関する。

自動車等の車両の車体に、車輪を回転可能に取り付けるための装置として、車体側に固定される外輪と、この外輪の内周側に転動体を介して設けられているシャフトと、このシャフトの車両アウタ側の端部外周から径外方向に延びている車輪取り付け用のフランジ部とを備えた車輪用軸受装置（ハブユニット）が知られている。
また、この車輪用軸受装置には、外輪とシャフトとの間に形成される環状の空間を封止する環状のシールが設けられており、このシールは、軸受装置内部の潤滑剤の漏洩と、外部からの泥水等の異物の侵入を防止している（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−１９５２５４号公報（図１参照）

このような車輪用軸受装置は、走行時に作用する荷重等を車輪と車体との間において伝達するために、当該荷重に耐えるだけの強度及び剛性を有するように設計されているが、例えば、ドライバが運転を誤り、車輪が道路の縁石等に乗り上げてしまい、車輪用軸受装置に想定外の過荷重（過負荷）が作用してしまった場合、又は、過荷重が繰り返し作用してしまった場合に、車輪用軸受装置の一部（例えば走行性能に重要な役割を有するシャフト）に不具合が発生している可能性がある。
しかし、従来の車輪用軸受装置では、一般的に、不具合が発生している可能性があることを、ドライバ等に感知させることは困難である。

そこで、本発明は、過荷重が作用したことにより不具合が発生している可能性があることを知らせることのできる車輪用軸受装置を提供することを目的とする。

本発明は、車体側に固定される外輪と、前記外輪の内周側に転動体を介して設けられているシャフトと、前記シャフトの車両アウタ側の端部外周から径外方向に延びて環状に形成されている車輪取り付け用のフランジ部と、前記外輪と前記シャフトとの間に形成されている環状空間の車両アウタ側に設けられ当該環状空間を封止している環状のアウタ側シールとを備え、前記アウタ側シールは、前記フランジ部の車両インナ側の面に接触しているシール部と、前記外輪に固定され、車輪側から過荷重が生じた際に車両インナ側に変形する前記フランジ部に押されることにより前記シール部が車両インナ側に変位するのを規制する規制部材とを有していることを特徴とする。

本発明によれば、規制部材は、車輪側から過荷重が生じた際に車両インナ側に変形するフランジ部に押されることによりシール部が車両インナ側に変位するのを規制するため、過荷重が生じフランジ部が車両インナ側に大きく変形すると、シール部は、フランジ部の車両インナ側の面に通常時よりも強く摺接することとなり、シール部における摩耗が通常よりも促進される。そして、過荷重が解除されると、摩耗が進んだシール部は、フランジ部の車両インナ側の面に対する潰れ代が小さくなっており、水の浸入が許容される状態となる。
そして、浸入した水によりやがて転動体が腐食すると、シャフトが回転した際に、車輪用軸受装置において異音や振動が発生し、ドライバに、その異音や振動を認識させることが可能となる。すなわち、車輪用軸受装置に過荷重が作用したことにより不具合が発生している可能性があることを、ドライバ等に知らせることができる。

また、前記シール部は、前記規制部材の車両アウタ側に保持されている本体部と、前記本体部から車両アウタ側に突出し前記フランジ部の車両インナ側の面に接触する凸部とを有しているのが好ましい。
この場合、シール部は、規制部材とフランジ部とに挟まれた構成となり、シール部のうち、本体部ではなく、凸部を摩耗させればよい。すなわち、フランジ部の車両インナ側の面に接触させる部分を、小さな凸部とすることで、前記のような、過荷重が発生した際に摩耗を通常より促進させる機能が、発揮されやすくなる。

また、前記規制部材は、前記外輪の内周面に嵌合している嵌合部と、前記嵌合部から折り曲げられて車両アウタ側へ凸状に突出している支持部とを有し、前記シール部は、前記支持部と前記フランジ部の車両インナ側の面との間に挟まれているのが好ましい。
この場合、嵌合部が外輪の内周面に嵌合していることにより、規制部材は外輪に固定される。そして、この嵌合部から車両アウタ側へ凸状に突出している支持部は、折り曲げられていることで剛性が高まり補強リブとして機能し、規制部材全体としての剛性を高めている。このような規制部材により、車輪側から過荷重が作用した際に車両インナ側に変形するフランジ部に押されることによりシール部が車両インナ側に変位するのを規制することができる。

本発明によれば、過荷重が生じフランジ部が車両インナ側に大きく変形すると、シール部は、フランジ部の車両インナ側の面に通常時よりも強く摺接し、摩耗が促進され、水の浸入が許容される状態となる。そして、浸入した水によりやがて転動体が腐食すると、シャフトが回転した際に、車輪用軸受装置において異音や振動が発生し、不具合が発生している可能性があることをドライバ等に知らせることができる。

本発明の車輪用軸受装置の実施の一形態を示す縦断面図である。 アウタ側シール及びその周囲の拡大断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の車輪用軸受装置の実施の一形態を示す縦断面図である。この車輪用軸受装置１は、自動車等の車両の車体側にある懸架装置（図示せず）に固定されるものであり、この懸架装置に対して、車輪（図示せず）を回転可能に支持することができる。なお、図１において、この車輪用軸受装置１が、車体（懸架装置）に取り付けられた状態で、車輪が取り付けられる側（図１では左側）が車両アウタ側となり、車体の中央側（図１では右側）が車両インナ側となる。

この車輪用軸受装置１は、前記懸架装置に固定される外輪３と、この外輪３の内周側に複数個の玉（転動体）４を介して同心状に設けられているシャフト２と、このシャフト２と一体である車輪取り付け用のフランジ部１０とを備えている。
さらに、車輪用軸受装置１は、外輪３とシャフト２との間に形成されている環状空間の車両アウタ側に設けられ当該環状空間を封止している環状のアウタ側シール７と、前記環状空間の車両インナ側に設けられ当該環状空間を封止している環状のインナ側シール６と、前記複数個の玉４を周方向に所定間隔に保持している保持器５とを備えている。

本実施形態では、外輪３が、車体側に固定される固定輪であり、このために、外輪３の外周部には、前記懸架装置に固定するための取り付けフランジ部３ａが形成されている。また、外輪３の内周面には玉４が転動する複列の外輪軌道３ｂ，３ｂが形成されている。

シャフト２は、車輪（図示せず）が取り付けられる車軸であり、車輪取り付け用の前記フランジ部１０が、このシャフト２の車両アウタ側の端部外周から径外方向に延びて環状に形成されている。つまり、シャフト２が、車輪用軸受装置１における回転輪となる。
このシャフト２は、前記フランジ部１０と一体となっているシャフト本体８と、このシャフト本体８の車両インナ側の端部に嵌合している円環状の内輪部材９とを備えている。内輪部材９は、シャフト本体８の車両インナ側の端部を径外方向に塑性変形させて成るかしめ部８ａにより、当該シャフト本体８に抜け止め固定されている。

そして、このシャフト２の外周面には、複列の内輪軌道２ｂ，２ｂが形成されており、これら内輪軌道２ｂ，２ｂは前記外輪軌道３ｂ，３ｂに対向している。そして、内輪軌道２ｂと外輪軌道３ｂとの間に、複数の玉４が転動自在に配置されている。

フランジ部１０は、車輪用軸受装置１の中心線Ｃに直交する方向に延びて円環板形状であり、車両アウタ側に向く面（アウタ側面という）１３と、車両インナ側に向く面（インナ側面という）１４とを有している。また、フランジ部１０には周方向数箇所に貫通孔１１が設けられており、この貫通孔１１に挿通されるボルト１２によって、図示しないディスクロータや車輪が取り付けられる。なお、後にも説明するが、車輪に過荷重が作用すると、当該車輪を固定しているフランジ部１０が撓み変形することがある。

以上により、複列のアンギュラ玉軸受部を有している車輪用軸受装置１が構成され、この車輪用軸受装置１は、シャフト２を外輪３に対して回転可能に支持しており、このシャフト２にフランジ部１０を介して固定される車輪（図示せず）を回転可能に支持することができる。
なお、車輪用軸受装置１を構成する各部材は、走行時に作用する通常荷重等を車輪と車体との間において伝達するために、当該通常荷重に耐えるだけの強度及び剛性を有するように構成されている。

前記インナ側シール６は、内輪部材９に外嵌しているスリンガ３０と、外輪３の内周面に固定されている芯金３１と、この芯金３１に接着等により固定したシールリップ３２とを有し、シールリップ３２がスリンガ３０に摺接している。なお、このインナ側シール６の形状は、その他の形状であってもよい。

図２は、アウタ側シール７及びその周囲の拡大断面図である。アウタ側シール７は、フランジ部１０の前記インナ側面１４に接触するシール部２０と、外輪３の内周面に固定され、前記インナ側面１４との間でシール部２０の一部（後述する凸部２３及び中央本体部２２ｂ）を挟む規制部材２１とを有している。シール部２０と規制部材２１とは一体とされており、双方とも環状であり、シール部２０と規制部材２１とは、断面において車両アウタ側に凸となる形状である。また、本実施形態では、シール部２０はゴム製であり、規制部材２１は金属製であり、シール部２０は規制部材２１に加硫接着されている。

前記規制部材２１は、外輪３の内周面３ｃに嵌合している環状の嵌合部２６と、この嵌合部２６から折り曲げ形成されて車両アウタ側へ凸状に突出している支持部２７とを有している。嵌合部２６は軸方向に短い円筒形状であり、支持部２７は、嵌合部２６から折り曲げ形成されながら径内方向及び車両アウタ側の方向に延びた後、折り曲げ形成されながら径内方向及び車両インナ側の方向に延びており、全体として凸状に突出した形状である。なお、この規制部材２１では、金属板をプレス成型によって折り曲げ形状とすることができる。
そして、嵌合部２６と連続している支持部２７は、外径側から順に、段付き形状の部分を有している外径側傾斜部２７ａ、最も車両アウタ側に位置している円環形状の頂部２７ｂ、及び、段付き形状の部分を有している内径側傾斜部２７ｃを有している。

前記シール部２０は、規制部材２１が有する支持部２７の車両アウタ側に保持されている本体部２２と、この本体部２２の径方向中央部から車両アウタ側に突出しフランジ部１０のインナ側面１４に接触する凸部２３とを有している。
前記本体部２２は、規制部材２１の支持部２７に沿って形成されている部分であり、前記外径側傾斜部２７ａに沿う外径側本体部２２ａと、前記頂部２７ｂの車両アウタ側に存在している中央本体部２２ｂと、前記内径側傾斜部２７ｃに沿う内径側本体部２２ｃとを有している。中央本体部２２ｂは、外径側本体部２２ａ及び内径対本体部２２ｃよりも肉厚であり、本体部２２の中で最も肉厚の部分である。そして、この中央本体部２２ｂの車両アウタ側に前記凸部２３が形成されている。

そして、このシール部２０の凸部２３が、支持部２７とフランジ部１０のインナ面１４との間に挟まれた状態にある。凸部２３はインナ面１４に接触することで、その先端部が弾性変形しており、この凸部２３の根本側に存在している本体部２２は、インナ面１４に接触していない。

本実施形態では、アウタ側シール７は、シール部２０の一部（後述する内径側本体部２２ｃ）から車両アウタ側に延びている片持ち梁状のアキシャルリップ部３４を更に有している。このアキシャルリップ部３４は、フランジ部１０の根本に接触しており、補助的に異物の侵入を抑制している。なお、異物の侵入を抑制する機能は主に前記シール部２０が有している。つまり、アキシャルリップ部３４は、前記シール部２０のように規制部材２１によって変位が拘束されておらず、その厚さ方向について容易に弾性変形し、自由に変位することができ、止水性能は摩耗前のシール部２０に比べて低い。

さらに、本実施形態では、アウタ側シール７は、シール部２０の一部（後述する内径側本体部２２ｃ）から径内方向に延びているラジアルリップ部３５を更に有している。このラジアルリップ部３５は、シャフト２の外周面２ａに接触しており、補助的に異物の侵入を抑制している。また、このラジアルリップ部３５の外周にはリング状のばね３６が設けられている。このばね３６は、ラジアルリップ部３５を径内方に（僅かに）押圧しているが、ラジアルリップ部３５の形状を保持するためのものである。
ラジアルリップ部３５は、図２に示しているように、前記シール部２０のように規制部材２１によって変位が拘束されておらず、半径方向について、容易に弾性変形し、自由に変位することができ、止水性能は摩耗前のシール部２０に比べて低い。

以上のような構成によるアウタ側シール７が、外輪３とシャフト２との間に設置された状態で、シール部２０の凸部２３は、フランジ部１０のインナ側面１４に接触しており、当該凸部２３はインナ側面１４に対してインナ側からアウタ側の方向（中心線Ｃに平行な方向）の潰れ代を有し、このアウタ側シール７は、車両アウタ側から飛散してきた水分や砂等の異物が、玉４が存在している軸受中央部に侵入するのを防ぐ機能を有している。

また、このアウタ側シール７は、車輪側からシャフト２に想定外の過荷重又は過荷重が繰り返し生じた場合に、その後において、水の浸入を許容する機能を有している。以下、この機能について説明する。

例えば、ドライバが運転を誤り、車輪が道路の縁石等に乗り上げてしまい、車輪用軸受装置１に、想定外の過荷重（過負荷）が作用してしまった場合、車輪が固定されているフランジ部１０に過荷重が作用し、当該フランジ部１０に撓みが発生する。なお、この撓みによれば、過荷重の作用形態に応じて、フランジ部１０には、車両アウタ側に変形する部分と、車両インナ側に変形する部分とが存在する。

そして、フランジ部１０のうち、車輪側から過荷重が生じた際に車両インナ側に変形した領域では、当該領域の車両インナ側に存在しているアウタ側シール７は、車両インナ側へと通常時よりも強く押圧されることとなる（図２参照）。しかし、規制部材２１は、この車両インナ側に変形するフランジ部１０に押圧されることによりシール部２０が車両インナ側に変位するのを規制している。すなわち、フランジ部１０の車両インナ側への変形は、シール部２０（凸部２３）の変位ではなく圧縮変形によって吸収させる。

この規制部材２１による機能をさらに説明すると、当該規制部材２１の嵌合部２６が外輪３の内周面３ｃに嵌合していることにより、当該規制部材２１は外輪３に固定された状態にあり、この嵌合部２６から車両アウタ側へ凸状に突出している支持部２７は、上記のとおり折り曲げ形成されていることで剛性が高められており補強リブとして機能し、規制部材２１全体としての剛性を高めている。このような規制部材２１によって、フランジ部１０に押されることによりシール部２０が車両インナ側に変位するのを規制することができ、シール部２０（凸部２３）を圧縮変形させている。

このように過荷重に起因してフランジ部１０が車両インナ側に大きく変形すると、シール部２０は、規制部材２１とフランジ部１０との間に挟まれた状態で、フランジ部１０のインナ側面１４に通常時よりも強く摺接することとなり、シール部２０における摩耗が通常よりも促進される。
そして、過荷重が解除されると、摩耗が進んだシール部２０は、フランジ部１０のインナ側面１４に対する潰れ代が小さくなっており、軸受中央へ水の浸入が許容される状態となる。なお、アウタ側シール７は、上記のとおりアキシャルリップ部３４及びラジアルリップ部３５を有しているが、これらは補助的に設けられたものであり、外部からの水の浸入を完全に防ぐことはできない。

そして、このアウタ側シール７を通過して浸入した水によりやがて玉４が腐食すると、シャフト２が回転した際に、車輪用軸受装置１において異音や振動が発生し、ドライバに、その異音やステアリングを介して通常とは異なる振動を認識させることが可能となる。
以上より、車輪用軸受装置１に過荷重が作用すると、当該車輪用軸受装置の一部（例えば、走行性能に重要な役割を有しているシャフト２）に、例えばクラック等の不具合が発生している可能性があるが、前記実施形態のアウタ側シール７を備えていることにより、前記不具合が発生している可能性があることを、ドライバ等に知らせることができる。

また、本実施形態では、シール部２０は、規制部材２１とフランジ部１０との間に挟まれた構成であり、このシール部２０のうち、本体部２２ではなく、凸部２３を摩耗させればよい。すなわち、フランジ部１０のインナ側面１４に接触させる部分を、大きな本体部２２ではなく、小さな凸部２３とすることで、上記のような、過荷重が発生した際に摩耗を通常より促進させる機能が、発揮されやすくなる。

前記実施形態では、アウタ側シール７が、アキシャルリップ部３４及びラジアルリップ部３５を備えている場合を説明したが、これらの内の一方又は双方が省略されたものであってもよい。
また、本発明の車輪用軸受装置は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよく、本実施形態の車輪用軸受装置は、従動輪用であるが、駆動輪用であってもよい。

１：車輪用軸受装置、 ２：シャフト、 ３：外輪、 ３ｃ：内周面、 ４：玉（転動体）、 ７：アウタ側シール、 １０：フランジ部、 １３：アウタ側面、 １４：インナ側面、 ２０：シール部、 ２１：規制部材、 ２２：本体部、 ２３：凸部、 ２６：嵌合部、 ２７：支持部

Claims (3)

1. 車体側に固定される外輪と、前記外輪の内周側に転動体を介して設けられているシャフトと、前記シャフトの車両アウタ側の端部外周から径外方向に延びて環状に形成されている車輪取り付け用のフランジ部と、前記外輪と前記シャフトとの間に形成されている環状空間の車両アウタ側に設けられ当該環状空間を封止している環状のアウタ側シールと、を備え、
   前記アウタ側シールは、
   前記フランジ部の車両インナ側の面に接触しているシール部と、
   前記外輪に固定され、車輪側から過荷重が生じた際に車両インナ側に変形する前記フランジ部に押されることにより前記シール部が車両インナ側に変位するのを規制する規制部材と、を有していることを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 前記シール部は、前記規制部材の車両アウタ側に保持されている本体部と、前記本体部から車両アウタ側に突出し前記フランジ部の車両インナ側の面に接触する凸部とを有している請求項１に記載の車輪用軸受装置。
3. 前記規制部材は、前記外輪の内周面に嵌合している嵌合部と、前記嵌合部から折り曲げられて車両アウタ側へ凸状に突出している支持部と、を有し、
   前記シール部は、前記支持部と前記フランジ部の車両インナ側の面との間に挟まれている請求項１又は２に記載の車輪用軸受装置。
   

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