JP2012207769A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】外方部材とナックル間の密封性を向上させて発錆を防止すると共に、シールの耐泥水性を向上させ、長期間に亘ってシールの密封性能を確保した車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】シール９が、内輪３に圧入される円筒部１１ａと、これから径方向外方に延びる立板部１１ｂとを有するスリンガ１１と、外方部材１０に圧入される芯金１３と、これに接合され、径方向外方に傾斜して延びて立板部１１ｂに摺接される一対のサイドリップ１４ａ、１４ｂ、およびこの内径側で、軸受内方側に傾斜して延びるグリースリップ１４ｃを有するシール部材１４とからなるシール板１２で構成され、シール部材１４が芯金１３の端部外表面にまで回り込み、この端部から径方向外方に延び、断面略くの字形の外周リップ１７が形成され、この外周リップ１７が外方部材１０とナックルＫの鍔部１８との間隙に嵌り込むように配置されている。
【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、詳しくは、外方部材とナックル間の密封性を向上させて発錆を防止すると共に、シールの耐泥水性を向上させ、長期間に亘ってシールの密封性能を確保し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、自動車のメンテナンスフリー化が進み、車輪用軸受装置においても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、シール不具合あるいは密封性の低下により軸受内に雨水やダスト等が侵入して軸受が損傷する事例が少なくない。したがって、シールの密封性を向上させることにより、軸受寿命の向上を図ることができる。
従来から、密封性を高めたシールに関しては種々提案されているが、こうしたシールの一例を図８に示す。このシール５０は、車輪用軸受の相対回転する外方部材と内方部材の端部に装着され、両部材間に形成される環状空間の開口部を密封している。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５１は、鋼鈑からプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成され、図示しない内方部材（内輪）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、図示しない外方部材の端部内周に圧入される芯金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。シール部材５４は弾性部材からなり、スリンガ５１の立板部５１ｂに摺接する一対のサイドリップ５４ａ、５４ｂと、円筒部５１ａに摺接するグリースリップ５４ｃとを有している。サイドリップ５４ａ、５４ｂは外径側に傾斜して形成され、先端がスリンガ５１の立板部５１ｂに所定のシメシロをもって摺接している。また、スリンガ５１の立板部５１ｂの側面に磁気エンコーダ５５が加硫接着により一体に接合されている。
ここで、一対のサイドリップ５４ａ、５４ｂ間の距離Ｃが０．１ｍｍ以上になるように設定されていれば、シール５０の断面高さＨを６ｍｍまで低くした場合でも、耐泥水性能を落さずにシール５０の断面高さＨを低くでき、車輪用軸受の軽量・コンパクト化が可能となる（例えば、特許文献１参照。）。
こうした従来のシール５０では、シール内部に浸入する泥水に対しては高い効果を得ることができるが、シール５０が内嵌される外方部材との嵌合部、さらには、外方部材が嵌合されるナックルとの嵌合部が直接泥水に曝されるような過酷な環境下では、嵌合部に浸入する泥水に対しては高い効果を期待することは難しい。
一方、外方部材とナックル間の密封性を向上させた図９に示すようなシールも知られている。このシール５６は、内輪５７と外方部材５８との間を密封し、内輪５７および外方部材５８に各々装着されて互いに対向する断面Ｌ字状の環状のスリンガ５９とシール板６０とを備えている。
スリンガ５９は鋼板からプレス加工によって形成され、内輪５７の外径面に圧入された円筒部５９ａと、この円筒部５９ａから立ち上がった立板部５９ｂとを有している。この立板部５９ｂの側面には、ゴム磁石等からなる磁気エンコーダ６１が一体に加硫接着されている。また、この磁気エンコーダ６１は、周方向に交互に磁極Ｎ、Ｓが着磁され、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。
一方、シール板６０は鋼板からプレス加工によって形成され、外方部材５８に圧入された芯金６２と、この芯金６２に加硫接着により一体に接合されたシール部材６３とからなる。シール部材６３はゴムまたは合成樹脂等の弾性体からなり、スリンガ５９の立板部５９ｂに摺接するサイドリップ６３ａと、円筒部５９ａに摺接する一対のラジアルリップ６３ｂ、６３ｃとを備えている。そして、シール部材６３の外周部とスリンガ５９の立板部５９ｂが僅かな径方向すきまを介して対向し、ラビリンスシール６４が構成されている。
また、シール部材６３の外周端縁には径方向外方に延びる外周リップ６５が形成されている。この外周リップ６５は断面がくの字形に形成され、外方部材５８とナックル６６との間隙ｅに嵌り込むように配置されている。これにより、外方部材５８とナックル６６との間隙ｅまで封鎖することができ、外部からの泥水等がこの間隙ｅに浸入して回り込むのを防止することができ、外方部材５８とナックル６６の発錆を防止することができる（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００９−１２７７９０号公報 特開２００３−５６５７９号公報
然しながら、こうした従来のシール５６では、外周リップ６５の折り曲げ角度が適切な角度に設定されていないと、外周リップ６５のリップ頂点６５ａと先端部６５ｂの２点で確実に接触することができない。すなわち、ナックル６６を組込む過程で外周リップ６５がまくれ込んだ状態となり、外方部材５８の端面とナックル６６との間で押し潰されてしまう。これでは、外方部材５８との間にすきまが生じ、外方部材５８とナックル６６との間の密封性を確保することができない。
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、外方部材とナックル間の密封性を向上させて発錆を防止すると共に、シールの耐泥水性を向上させ、長期間に亘ってシールの密封性能を確保し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記載の発明は、懸架装置を構成するナックルに内嵌され、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る環状空間の両側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、互いに対向配置されたスリンガと環状のシール板とで構成され、前記スリンガが、前記内方部材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、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、径方向外方に傾斜して延び、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一対のサイドリップを有するシール部材とからなると共に、前記シール部材が前記芯金の端部外表面にまで回り込んで固着され、この外周部の端部から径方向外方に延び、断面略くの字形の外周リップが形成され、この外周リップが前記外方部材とナックルの鍔部との間隙に嵌り込むように配置されている。
このように、外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の両側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、シールのうちインナー側のシールが、互いに対向配置されたスリンガと環状のシール板とで構成され、スリンガが、内方部材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、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、径方向外方に傾斜して延び、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一対のサイドリップを有するシール部材とからなると共に、シール部材が芯金の端部外表面にまで回り込んで固着され、この外周部の端部から径方向外方に延び、断面略くの字形の外周リップが形成され、この外周リップが外方部材とナックルの鍔部との間隙に嵌り込むように配置されているので、シールの耐泥水性を向上させて長期間に亘って密封性能を確保することができるとともに、外周リップが損傷するのを防止して外部からの泥水等がこの間隙に浸入して回り込むのを防止することができ、外方部材とナックル間の密封性を向上させて発錆を防止することができる。
また、請求項２に記載の発明のように、前記サイドリップのうち外径側のサイドリップが摩耗してシメシロが無い状態で、内径側のサイドリップのリップ外径との間に隙間が存在するように設定されていれば、泥水環境下で使用されていく中で、外径側のサイドリップが早く摩耗してシメシロを失い、外径側のサイドリップの根元から元の形状に復元して内径側のサイドリップに接近しても２つのサイドリップが接触することはなく、内径側のサイドリップの良好な摺接状態を維持することができ、シールの耐泥水性を向上させることができる。一般的に、外径側のサイドリップのシメシロは内径側のサイドリップのシメシロと同等、又はそれ以上に設定されている。
また、請求項３に記載の発明のように、前記シール部材が、前記サイドリップの内径側で、軸受内方側に傾斜して延びるグリースリップを有していれば、グリース漏れを防止して密封性能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、前記外周リップの立上角と、前記一対のサイドリップの前記スリンガにセットする前の状態での傾斜角が略同一に設定されていれば、製造時の型抜き性の向上を図ることができる。
また、請求項５に記載の発明のように、前記シール部材に前記芯金の側面から軸方向に延びる舌片が一体に突設されていれば、シールを製造ラインや組立ラインで積層しても隣り合うシール同士の外周リップと芯金が接触するのを防止でき、シールリップを傷付けることなく載置することができると共に、磁気エンコーダがスリンガに接合されている場合、この磁気エンコーダが芯金に吸着してシール同士が分離できなくなり、作業性が低下するのを防止することができる。
また、請求項６に記載の発明のように、前記一対のサイドリップの外径側に径方向外方に傾斜して延びる補助リップが設けられ、この補助リップが前記スリンガの立板部のアウター側の側面に所定の軸方向すきまを介して対向していれば、外部から泥水がシールの内部に浸入してきてサイドリップが泥水に直接曝されるのを防止し、シールの耐泥水性と耐久性を向上させることができる。
また、請求項７に記載の発明のように、前記外周リップの折り曲げ角度が前記外方部材の端面の垂線に対して１０°以上に設定され、前記ナックル組込み途中で前記外周リップ先端が前記外方部材の端面に接触した際に、当該外周リップの先端部とリップ頂点が前記外方部材の端面と前記ナックルの鍔部にシメシロを介して２点で弾性接触されていれば、外周リップが損傷するのを防止して外部からの泥水等がこの間隙に浸入して回り込むのを防止することができ、外方部材とナックル間の密封性を向上させて発錆を確実に防止することができる。
また、請求項８に記載の発明のように、前記外周リップの根元部にストレート部が形成され、このストレート部の幅が１．３５ｍｍ以上に設定されていれば、圧入の作業性を向上させることができ、圧入時に外周リップが損傷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、前記外周リップに予め油分が塗布されると共に、前記リップ頂点が、前記ナックルの鍔部に対して掛かり代を持って接触されていれば、シールの密封性を向上させることができると共に、ナックル組込み後、外周リップのナックルからのはみ出しを防止することができる。
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インナー側の側面にエラストマに磁性体粉が混入され、周方向に交互に磁極Ｎ、Ｓが着磁された磁気エンコーダが一体に加硫接着されると共に、この磁気エンコーダの外端部に径方向外方に傾斜して延びる遮蔽リップが一体に形成され、前記外周リップの根元部に軽接触するか僅かなラビリンスすきまを持って対向されていれば、外部から泥水がシールの内部に浸入するのを防止することができる。
また、請求項１１に記載の発明のように、前記遮蔽リップに予めグリースが塗布されていれば、走行時に遮蔽リップとシールが軽接触した場合でも、トルクの大幅な増大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、前記スリンガの内径面から前記シール板の外径面までのシール断面高さＨと前記シールの幅Ｂとの比Ｈ／Ｂが１．２〜１．８の範囲に設定されていれば、耐泥水性能を維持することができると共に、シール断面高さを最大限に低くすることができ、低断面化を図ることができる。
また、請求項１３に記載の発明のように、前記シール部材が、ゴム物性値の圧縮永久歪が１２０℃×７０時間で４０％以下、ＴＲ１０値が−３５℃以下のものが使用されていれば、低温領域でも歪みの回復性が良好となり、所望の密封性能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、懸架装置を構成するナックルに内嵌され、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る環状空間の両側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、互いに対向配置されたスリンガと環状のシール板とで構成され、前記スリンガが、前記内方部材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、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、径方向外方に傾斜して延び、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一対のサイドリップを有するシール部材とからなると共に、前記シール部材が前記芯金の端部外表面にまで回り込んで固着され、この外周部の端部から径方向外方に延び、断面略くの字形の外周リップが形成され、この外周リップが前記外方部材とナックルの鍔部との間隙に嵌り込むように配置されているので、シールの耐泥水性を向上させて長期間に亘って密封性能を確保することができるとともに、外周リップが損傷するのを防止して外部からの泥水等がこの間隙に浸入して回り込むのを防止することができ、外方部材とナックル間の密封性を向上させて発錆を防止することができる。
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のシールを示す要部拡大図である。 （ａ）は、図２のシール板のみの縦断面図、（ｂ）は、図２のシールの単体を示す縦断面図、（ｃ）は、（ｂ）の部分拡大図である。 （ａ）は、ナックル組込み途中を示す説明図、（ｂ）は、ナックル組込み後を示す説明図である。 本発明に係るシールを積層した状態を示す説明図である。 図２のシールの変形例を示す縦断面図である。 （ａ）は、図２のシールの他の変形例を示す縦断面図、（ｂ）は、（ａ）の部分拡大図である。 従来の車輪用軸受装置のシール単体を示す縦断面図である。 他の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。
外周に懸架装置を構成する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圧入され、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る環状空間の両側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、互いに対向配置されたスリンガと環状のシール板とで構成され、前記スリンガが、前記内輪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、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、径方向外方に傾斜して延び、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一対のサイドリップ、およびこのサイドリップの内径側で、軸受内方側に傾斜して延びるグリースリップを有するシール部材とからなると共に、前記シール部材が前記芯金の端部外表面にまで回り込んで固着され、この外周部の端部から径方向外方に延び、断面略くの字形の外周リップが形成され、この外周リップが前記外方部材とナックルの鍔部との間隙に嵌り込む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装置の一実施形態を示す縦断面図、図２は、図１のシールを示す要部拡大図、図３（ａ）は、図２のシール板のみの縦断面図、（ｂ）は、図２のシールの単体を示す縦断面図、（ｃ）は、（ｂ）の部分拡大図、図４（ａ）は、ナックル組込み途中を示す説明図、（ｂ）は、ナックル組込み後を示す説明図、図５は、本発明に係るシールを積層した状態を示す説明図、図６は、図２のシールの変形例を示す縦断面図、図７（ａ）は、図２のシールの他の変形例を示す縦断面図、（ｂ）は、（ａ）の部分拡大図である。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間に転動自在に収容された複列の転動体（ボール）７、７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、一端部に車輪（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はハブボルト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、アウター側のシール８のシールランド部となる車輪取付フランジ４の基部から小径段部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７は、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼で形成され、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６、６を介して複列の転動体７、７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。
外方部材１０の両端部にはシール８、９が装着され、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を密封している。このシール８、９により、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８、９のうちインナー側のシール９は、図２に拡大して示すように、互いに対向配置されたスリンガ１１と環状のシール板１２とからなる、所謂パックシールで構成されている。スリンガ１１は、強磁性体の鋼鈑、例えば、フェライト系のステンレス鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＵＳ４３０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、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とからなる。
また、立板部１１ｂのインナー側の側面には、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た磁気エンコーダ１５が一体に加硫接着されている。この磁気エンコーダ１５は、周方向に交互に磁極Ｎ、Ｓが着磁され、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。
一方、シール板１２は、外方部材１０の端部に内嵌される円筒部１３ａと、この円筒部１３ａの一端から径方向内方に延びる立板部１３ｂとからなる芯金１３と、この芯金１３に加硫接着されたシール部材１４とからなる。芯金１３は、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からプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成されている。
シール部材１４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一対のサイドリップ１４ａ、１４ｂと、この内径側で、軸受内方側に傾斜して延びるグリースリップ１４ｃを有している。サイドリップ１４ａ、１４ｂはスリンガ１１の立板部１１ｂのアウター側の側面に所定の軸方向のシメシロを介して摺接すると共に、グリースリップ１４ｃは円筒部１１ａに径方向のシメシロを介して摺接している。また、磁気エンコーダ１５の外縁とシール板１２とは所定の径方向すきまを介して対向し、ラビリンスシール１６が構成されている。外部から雨水やダスト等が直接サイドリップ１４ａに降りかかるのを防止して密封性を向上させている。なお、シール部材１４の材質としては、例示した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。
なお、ここでは、転動体７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車輪用軸受装置を例示したが、本発明はこれに限らず、転動体７に円錐ころを使用した複列円錐ころ軸受で構成されたものであっても良い。また、ハブ輪２の外周に直接内側転走面２ａが形成された第３世代構造について説明したが、本発明はこうした構造に限定されるものではなく、例えば、図示しないが、ハブ輪の小径段部に一対の内輪が圧入された第１世代や第２世代構造、あるいは第４世代構造であっても良い。
ここで、本実施形態では、シール部材１４は芯金１３の円筒部１３ａの端部外表面にまで回り込んで固着され、外方部材１０との嵌合部に密着されて気密性の向上が図られている。さらに、外周部の端部から径方向外方に延びる外周リップ１７が形成されている。この外周リップ１７は断面が略くの字形に形成され、外方部材１０の端面とナックルＫの鍔部１８との間隙ｅに嵌り込むように配置されている。この外周リップ１７にはグリースあるいは防錆油等の油分が予め塗布されている。これにより、シール９の密封性を向上させることができる。
そして、図４（ａ）に示すように、ナックルＫの組込み途中で、外周リップ１７の先端部１７ｂが外方部材１０の端面との間に所定の軸方向すきまｅ０がある状態で、リップ頂点１７ａとナックルＫの鍔部１８との掛かり代δがあるように外周リップ１７のリップ頂点１７ａの径が所定値に設定されている。すなわち、外周リップ１７のリップ頂点１７ａの径Ｄ１をナックルＫの鍔部１８の内径面取り部１８ａの外径Ｄ２よりもφ０．１以上大径になるように設定されている。これにより、図４（ｂ）に示すように、ナックルＫの組込み後、外周リップ１７の先端部１７ｂとリップ頂点１７ａが外方部材１０の端面とナックルＫの鍔部１８に所定のシメシロで接触すると共に、外周リップ１７のはみ出しを確実に防止することができる。
さらに、図３（ｂ）に示すように、外周リップ１７の先端部１７ｂが外方部材１０の端面に対して直角に近い状態で接触すると、先端部１７ｂが外径側に広がらずに内径側に反転する恐れがある。そこで、本出願人は、外周リップ１７の折り曲げ角度θに着目し、この折り曲げ角度θが外方部材１０の端面の垂線に対して１０°以上、好ましくは１５°以上に設定することにより、ナックルＫの組込み過程で先端部１７ｂは外径側に確実に広がることが判った。そして、図４（ｂ）に示すように、組込み後には先端部１７ｂとリップ頂点１７ａが外方部材１０の端面とナックルＫの鍔部１８に所定のシメシロ（緊迫力）を有する状態で２点で弾性接触することができる。これにより、外方部材１０とナックルＫとの間の密封性を確保することができると共に、外周リップ１７が損傷するのを防止して外部からの泥水等がこの間隙ｅに浸入して回り込むのを防止することができ、外方部材１０とナックルＫ間の密封性を向上させて発錆を防止することができる。
また、本実施形態では、図３（ａ）に示すように、外周リップ１７の立上角αと、スリンガ１１にセットする前の状態でのサイドリップ１４ａ、１４ｂの傾斜角β、γが略同一に設定されている。これにより、製造時の型抜き性の向上を図ることができる。次に、図３（ｂ）に、シール部材２２がスリンガ１１にセットされた状態を示す。サイドリップ１４ａ、１４ｂの傾斜角β、γは、シメシロが付与されるため、それぞれβ’、γ’となる。ここで、外径側のサイドリップ１４ａが摩耗してシメシロがない状態になっても、内径側のサイドリップ１４ｂのシメシロが最大の状態のリップ外径を隙間が存在するように設定されている。すなわち、一対のサイドリップ１４ａ、１４ｂ間の距離Ｃが最も接近する条件で隙間が存在するように設定されている（Ｃ＞０）ため、泥水環境下で使用されていく中で、外径側のサイドリップ１４ａが早く摩耗してシメシロを失い、外径側のサイドリップ１４ａがスリンガ１１ａの立板部１１ｂに対して立ってきて内径側のサイドリップ１４ｂに接近しても一対のサイドリップ１４ａ、１４ｂが接触することはなく、内径側のサイドリップ１４ｂの良好な摺接状態を維持することができ、シール９の耐泥水性を向上させて長期間に亘って密封性能を確保することができる。
また、スリンガ１１の内径面からシール板１２の外径面までの径方向長さであるシール断面高さＨは６〜８ｍｍとされ、磁気エンコーダ１５を含むシール幅Ｂに対するシール断面高さＨの比Ｈ／Ｂは１．２〜１．８の範囲に設定されている。本実施形態では、一対のサイドリップ１４ａ、１４ｂ間の距離Ｃが最も接近する条件で隙間が存在するように設定されているので、耐泥水性能を維持することができると共に、シール断面高さＨを最大限に低くすることができ、低断面化を図ることができる。ここで、Ｈ／Ｂが１．２未満であると、シール断面高さＨを必要な高さ、例えば、６ｍｍ以上にすることが困難となり、また、Ｈ／Ｂが１．８を超えると、シール幅Ｂが小さくなって耐泥水性能を確保することが難しくなる。
また、図３（ｃ）に示すように、外周リップ１７の根元部にストレート部１７ｃが形成され、このストレート部１７ｃの幅Ｌが１．３５ｍｍ以上に設定されている。これにより、圧入の作業性を向上させることができ、圧入時に外周リップ１７が損傷するのを防止することができる。
また、このシール９のシール部材１４は、ゴム物性値の圧縮永久歪が１２０℃×７０時間で４０％以下、ＴＲ１０値（伸長率５０％）が−３５℃以下のものが使用されている。これにより、低温領域でも歪みの回復性が良好となり、所望の密封性能を維持することができる。なお、ここで、ＴＲ１０値とは、予め付与した歪みが１０％回復した時の温度を示し、この値の近傍がゴム材料の低温限界値として経験的に用いられている。
さらに、図５に示すように、シール９を積層した時に、芯金１３に外周リップ１７が干渉して損傷しないように、芯金１３の立板部１３ｂの内端部に軸方向に延びる舌片１９が突設され、芯金１３と外周リップ１７との間隙Ｗ２が、Ｗ２＞０となるように、突出量Ｗ１が設定されている。これにより、シール９を製造ラインや組立ラインで積層しても隣り合うシール同士の外周リップと芯金が接触するのを防止でき、シールリップを傷付けることなく載置することができると共に、磁気エンコーダ１５が芯金１３に吸着してシール９同士が分離できなくなり、作業性が低下するのを防止することができる。
図６に、前述したシール９の変形例を示す。なお、このシール２０は、前述したシール９と基本的にはシール部材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位あるいは同一機能を有する部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
このシール２０は、互いに対向配置されたスリンガ１１と環状のシール板２１とからなる。シール板２１は、芯金１３と、この芯金１３に加硫接着されたシール部材２２とからなる。シール部材２２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一対のサイドリップ１４ａ、１４ｂと、この内径側で、軸受内方側に傾斜して延びるグリースリップ１４ｃを有すると共に、さらにこれら一対のサイドリップ１４ａ、１４ｂの外径側に径方向外方に傾斜して延びる補助リップ２２ａが設けられている。この補助リップ２２ａはスリンガ１１の立板部１１ｂのアウター側の側面に所定の軸方向すきまを介して対向している。この補助リップ２２ａにより、外部から泥水がシール２０の内部に浸入してきてサイドリップ１４ａが泥水に直接曝されるのを防止し、シール２０の耐泥水性と耐久性を向上させることができる。
図７（ａ）に示すシール２３は、互いに対向配置されたスリンガ１１と環状のシール板１４とからなる。スリンガ１１の立板部１１ｂのインナー側の側面に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た磁気エンコーダ２４が加硫接着によって一体に接合されている。この磁気エンコーダ２４は、周方向に交互に磁極Ｎ、Ｓが着磁され、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、磁気エンコーダ２４の外端部に径方向外方に傾斜して延びる遮蔽リップ２４ａが一体に形成されている。この遮蔽リップ２４ａは、（ｂ）に示すように、外周リップ１７の根元部に軽接触するか僅かなラビリンスすきまを持って対向されている。そして、この遮蔽リップ２４ａにグリースが予め塗布されている（図中クロスハッチングにて示す）。これにより、外部から泥水がシール２３の内部に浸入するのを防止すると共に、走行時に遮蔽リップとシールが軽接触した場合でも、トルクの大幅な増大を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１乃至第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 ハブ輪
２ａ、３ａ 内側転走面
２ｂ 小径段部
２ｃ セレーション
３ 内輪
４ 車輪取付フランジ
５ ハブボルト
６ 保持器
７ 転動体
８ アウター側のシール
９、２０、２３ インナー側のシール
１０ 外方部材
１０ａ 外側転走面
１０ｂ 車体取付フランジ
１１ スリンガ
１１ａ、１３ａ 円筒部
１１ｂ、１３ｂ 立板部
１２、２１ シール板
１３ 芯金
１４、２２ シール部材
１４ａ、１４ｂ サイドリップ
１４ｃ グリースリップ
１５、２４ 磁気エンコーダ
１６ ラビリンスシール
１７ 外周リップ
１７ａ リップ頂点
１７ｂ リップ先端部
１７ｃ ストレート部
１８ ナックルの鍔部
１８ａ 鍔部の面取り部
１９ 舌片
２２ａ 補助リップ
２４ａ 遮蔽リップ
５０、５６ シール
５１、５９ スリンガ
５１ａ、５９ａ 円筒部
５１ｂ、５９ｂ 立板部
５２、６０ シール板
５３、６２ 芯金
５４、６３ シール部材
５４ａ 外径側のサイドリップ
５４ｂ 内径側のサイドリップ
５４ｃ グリースリップ
５５、６１ 磁気エンコーダ
５７ 内輪
５８ 外方部材
６３ａ サイドリップ
６３ｂ、６３ｃ ラジアルリップ
６４ ラビリンスシール
６５ 外周リップ
６５ａ リップ頂点
６５ｂ リップ先端部
６６ ナックル
Ｂ シールの幅
Ｃ サイドリップ間の距離
Ｄ１ 外周リップ頂点の径
Ｄ２ ナックル鍔部の内径面取り部の外径
ｅ 外方部材とナックルとの間隙
ｅ０ 外方部材とリップ先端部のすきま
Ｈ シールの断面高さ
Ｋ ナックル
Ｌ ストレート部の幅
Ｗ１ 舌片の突出量
Ｗ２ 外周リップと芯金の間隙
α 外周リップの立上角
β、γ サイドリップの傾斜角
δ 掛かり代
θ 折り曲げ角度
β´、γ´ スリンガ組込み後のサイドリップの傾斜角

Claims (13)

  1. 懸架装置を構成するナックルに内嵌され、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る環状空間の両側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、互いに対向配置されたスリンガと環状のシール板とで構成され、前記スリンガが、前記内方部材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、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、径方向外方に傾斜して延び、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一対のサイドリップを有するシール部材とからなると共に、前記シール部材が前記芯金の端部外表面にまで回り込んで固着され、この外周部の端部から径方向外方に延び、断面略くの字形の外周リップが形成され、この外周リップが前記外方部材とナックルの鍔部との間隙に嵌り込むように配置されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
  2. 前記サイドリップのうち外径側のサイドリップが摩耗してシメシロが無い状態で、内径側のサイドリップのリップ外径との間に隙間が存在するように設定されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
  3. 前記シール部材が、前記サイドリップの内径側で、軸受内方側に傾斜して延びるグリースリップを有している請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
  4. 前記外周リップの立上角と、前記一対のサイドリップの前記スリンガにセットする前の状態での傾斜角が略同一に設定されている請求項１乃至３いずれかに記載の車輪用軸受装置。
  5. 前記シール部材に前記芯金の側面から軸方向に延びる舌片が一体に突設されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
  6. 前記一対のサイドリップの外径側に径方向外方に傾斜して延びる補助リップが設けられ、この補助リップが前記スリンガの立板部のアウター側の側面に所定の軸方向すきまを介して対向している請求項１乃至４いずれかに記載の車輪用軸受装置。
  7. 前記外周リップの折り曲げ角度が前記外方部材の端面の垂線に対して１０°以上に設定され、前記ナックル組込み途中で前記外周リップ先端が前記外方部材の端面に接触した際に、当該外周リップの先端部とリップ頂点が前記外方部材の端面と前記ナックルの鍔部にシメシロを介して２点で弾性接触されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
  8. 前記外周リップの根元部にストレート部が形成され、このストレート部の幅が１．３５ｍｍ以上に設定されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
  9. 前記外周リップに予め油分が塗布されると共に、前記リップ頂点が、前記ナックルの鍔部に対して掛かり代を持って接触されている請求項１または７に記載の車輪用軸受装置。
  10. 前記スリンガの立板部のインナー側の側面にエラストマに磁性体粉が混入され、周方向に交互に磁極Ｎ、Ｓが着磁された磁気エンコーダが一体に加硫接着されると共に、この磁気エンコーダの外端部に径方向外方に傾斜して延びる遮蔽リップが一体に形成され、前記外周リップの根元部に軽接触するか僅かなラビリンスすきまを持って対向されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
  11. 前記遮蔽リップに予めグリースが塗布されている請求項１０に記載の車輪用軸受装置。
  12. 前記スリンガの内径面から前記シール板の外径面までのシール断面高さＨと前記シールの幅Ｂとの比Ｈ／Ｂが１．２〜１．８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。
  13. 前記シール部材が、ゴム物性値の圧縮永久歪が１２０℃×７０時間で４０％以下、ＴＲ１０値が−３５℃以下のものが使用されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
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