JP2014114013A - 車軸用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シール部にフッ素シールを用いた軸受部において、軸受部とハブシャフトとの間に十分なスペースがない場合でも、外輪と内輪との間の通電を確実に確保することのできる車軸用軸受装置を提供する。
【解決手段】内輪１１、外輪１２及びこれらの間に介装された複数の転動体１３を備え、内輪１１と外輪１２との間に形成された環状開口部に、スリンガー、芯金及びこれらの間に設けられた非導電性シールによって形成されたシール部２０ａ，２０ｂがそれぞれ取付けられてハブシャフト２に装着された軸受部１０を有し、シール部２０ｂに、外輪１２と内輪１１とを導電状態とする通電体２４を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、車軸用軸受装置に係り、より詳しくは、ハブシャフトに装着した軸受部の外輪に帯電した静電気を除電する手段を備えた車軸用軸受装置に関するものである。

例えば、自動車の車輪を保持する車軸用軸受装置において、これに装着された軸受部の内輪と外輪との間に電位差が発生して外輪に静電気が帯電し、断続的にスパークを繰り返えすことがある。このようなスパークは、車載したラジオや電子機器に対して電気的ノイズとして作用し、悪影響を及ぼすため、内輪と外輪との間を導電状態として両者を同電位とし、静電気を除電するようにしている。

従来のこの種の装置に、相互に回転する二部材の間に装着され、内部と外部を密封遮断する複数の環状物によって構成された密封装置を有し、この密封装置は、導電材からなる補強環に導電性ゴムからなるシールリップを形成したシール環と、導電材からなる金属環とを組付けて、これら部材間にシールリップで囲まれた空洞部を形成し、この空洞部に導電性グリースを封入して二部材間を通電状態にさせるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

実開平６−８０９５６号公報（第２頁、図１）

特許文献１の軸受装置は、導電性ゴムからなるシール環と導電性グリースとにより、外側部材（外輪）と内側部材（内輪）との間の通電性を確保している。
ところで、車軸用軸受装置の軸受部は高温になり易く、特に、スリンガーと芯金とに囲まれた領域内に位置するゴム材からなる導電性のシール環又はリング状弾性シール（以下、これらを総称してパックシールという）は熱に弱く、このため、例えば１５０℃を超えるとシール機能が低下するという問題があった。

このような問題を解決するために、パックシールに耐熱性に優れたフッ素ゴムが用いられることがある。しかしながら、フッ素ゴムからなるパックシール（以下、フッ素シールという）は導電機能を有しないため、フッ素シールを介して外輪と内輪の間を導電状態とすることができない。そのため、フッ素シールとは別に、外付けの通電ダストシール等を軸受部とハブシャフトとの間に設け、この通電ダストシール等を介して外輪と内輪とを導電状態とするようにしている。

しかしながら、このような通電ダストシール等は取付けが面倒であるばかりでなく、軸受部とハブシャフトとの間に十分なスペースを確保できない場合は、通電ダストシール等を取付けることができないため、外輪と内輪との間の通電性を確保することができなかった。

この場合、パックシールとして、導電性を有し耐熱性に優れたアクリル樹脂材を用いることも考えられるが、アクリル樹脂材は水に弱いため、例えば、走行中に泥水などがかかり易い自動車等の車軸用軸受装置には使用することができなかった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、シール部にフッ素シールを用いた軸受部において、軸受部とハブシャフトとの間に十分なスペースがない場合でも、外輪と内輪との間の通電性を確実に確保することのできる車軸用軸受装置を提供することを目的としたものである。

本発明に係る車軸用軸受装置は、内輪、外輪及びこれらの間に介装された複数の転動体を備え、前記内輪と外輪との間に形成された環状開口部に、スリンガー、芯金及びこれらの間に設けられた非導電性シールによって形成されたシール部がそれぞれ取付けられてハブシャフトに装着された軸受部を有し、前記シール部に、前記外輪と内輪とを導電状態とする通電体を設けたものである。

上記の通電体は、ほぼ円筒状に形成されて一方の側が前記シール部の芯金に取付けられ、他方の側が前記ハブシャフトに当接するように形成され、
あるいは、ほぼ円環状に形成されて内径側が前記シール部のスリンガーに取付けられ、外径側が前記シール部の芯金又は外輪に当接するように形成されたものである。

本発明によれば、非導電性シールを有する軸受部のシール部において、一方のシール部又はドライブシャフトに環状の通電体を設けることにより、外輪と内輪との間を導電状態にして同電位を確保し、静電気を除電するようにしたので、簡単な構造で外輪と内輪との間の通電性を容易かつ確実に確保することができ、信頼性の高い車軸用軸受装置を得ることができる。

本発明の実施の形態１に係る車軸用軸受装置の要部の縦断面図である。 図１のシール部の説明図である。 図２の通電体の説明図である。 軸受部をハブシャフトに取付けた場合のシール部の説明図である。 実施の形態１のシール部の他の例の説明図である。 実施の形態１のシール部のさらに他の例の説明図である。 本発明の実施の形態２に係る車軸用軸受装置の縦断面図である。 図７の通電部材の説明図である。

［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１に係る車軸用軸受装置の要部の縦断面図、図２は図１のシール部の拡大図で、本実施の形態は、内輪回転型の軸受部を備えたものである。なお、以下の説明では、図の左側をインナ側、右側をアウタ側という。

図において、１は車軸用軸受装置で、鋼材からなるハブシャフト２のアウタ側の外周には、車輪（図示せず）を取付けるためのボルト（図示せず）が圧入される複数のボルト穴４を有するフランジ３が設けられており、フランジ３の中心部にはインナ側に突出し、外周に後述の軸受部１０が装着される円筒部５が設けられている。６は円筒部５の中心部の軸方向に貫設され、ドライブシャフトが嵌入される貫通穴で、一般に内周にスプラインが設けられている。

軸受部１０は２分割されてそれぞれ両端部に設けた鍔部の間に転走面（軌道面）が設けられた軸受用鋼材からなる内輪１１と、この内輪１１の転走面に対応して２列の転走面が設けられた軸受用鋼材からなる外輪１２と、鋼材や樹脂材からなる保持器１４ａ，１４ｂのポケットにそれぞれ転動自在に保持され、内輪１１と外輪１２の転走面の間に２列に配設された軸受用鋼材からなる転動体としての円錐ころ１３とを備えている。なお、２分割された内輪１１は、一方をハブシャフト２と一体に構成し、他方を別部材で構成してもよい。

２０ａ，２０ｂは、内輪１１と外輪１２の間の両側に形成された環状開口部をシールするシール部である。このシール部２０ａ，２０ｂは、図２に示すように、例えばステンレス鋼板の如き金属板を環状にプレス加工してなり、外周の断面形状がＬ字状で、周壁２１ａを外側にして円筒部２１ｂが内輪１１の両端部外周に圧入されたスリンガー２１と、同じくステンレス鋼板の如き金属板を環状にプレス加工してなり、外周の断面形状が逆Ｌ字状で、周壁２２ａをスリンガー２１の内側にして、円筒部２２ｂが外輪１２の両端部内周に圧入された芯金２２と、この芯金２２の周壁２２ａに取付けられ、スリンガー２１と芯金２２とによって囲まれた領域内に位置して、そのリップがスリンガー２１に圧接された非導電性の材料からなるシール、例えばフッ素ゴムからなるフッ素シール２３とによって構成されている。

そして、アウタ側のシール部２０ａの芯金２２の円筒部２２ｂのアウタ側端部には、例えば通電ＮＢＲ等の導電性合成ゴムからなるほぼ円筒状の通電体２４が取付けられている。
この通電体２４は、例えば図３に示すように、一方の側に設けられて芯金２２の円筒部２２ｂに嵌合して固定される嵌合溝２６を有する取付部２５と、他方の側に設けられたリップ部２７とからなり、リップ部２７は例えば櫛歯状に複数に分割されている。

次に、上記のように構成した車軸用軸受装置１の組立手順の一例について説明する。
先ず、内輪１１、外輪１２、円錐ころ１３等からなる軸受部１０の組立体の、内輪１１と外輪１２との間の両側に形成された環状開口部のアウタ側に、図２に示すように、通電体２４を有するシール部２０ａを圧入し、また、インナ側の環状開口部に、通電体２４の無いシール部２０ｂを圧入して、軸受部１０を組立てる。

次に、組立てられた軸受部１０の内輪１１を、シール部２０ａをアウター側（フランジ部３側）にしてハブシャフト２の円筒部５にインナ側から圧入し、円筒部５のインナ側の端部を外周に折曲げてかしめる（かしめ部７）。これにより、軸受部１０はかしめ部７とアウタ側に設けた段部８との間に軸力が付与されて、ハブシャフト２に固定される。このとき、アウタ側のシール部２０ａの通電体２４のリップ２７は、図４に示すように、ハブシャフト２のフランジ部３の壁面に押し付けられ、折曲げられて圧接される。

このようにして軸受部１０が設けられたハブシャフト２は、その貫通穴６をドライブシャフト（図示せず）に嵌入して一体に固定される。そして、軸受部１０の外輪１２に設けたフランジ部１５が車軸ケース等に回転不能に固定され、ドライブシャフトを含むハブシャフト２及び軸受部１０の内輪１１は、円錐ころ１３を介して回転自在に支持される。

上記のようにしてドライブシャフトに取付けられた車軸用軸受装置１は、ドライブシャフトが回転すると、これと一体化されたハブシャフト２、軸受部１０の内輪１１及びシール部２０ａ，２０ｂのスリンガー２１が回転する。
一方、軸受部１０の外輪１２、シール部２０ａ，２０ｂの芯金２２及びこれに取付けたフッ素シール２３は回転せず、フッ素シール２３のリップは回転するスリンガー２１に摺接して、環状開口部をシールする。

このとき、シール部２０ａの芯金２２に設けた通電体２４も回転せず、そのリップ部２７は、回転するハブシャフト２のフランジ３の壁面に摺接する。
これにより、外輪１２と内輪１１とは、芯金２２、通電体２４、ハブシャフト２を介して通電性が確保されて、両者は同電位に保持されるため外輪１２に静電気が帯電することがなく、したがって、スパークを生じることもない。なお、自動車等の走行によって飛散した泥水は、シール部２０ａ，２０ｂによって軸受部１０内への浸入が防止される。

図５、図６は本実施の形態に係る車軸用軸受装置１の軸受部１０のシール部２０ａの他の例を示す説明図である。
図５（ａ）は、軸受部１０のシール部２０ａの内輪１１に固定されたスリンガー２１の外周端部に、導電性合成ゴムからなる環状でラッパ状の通電体２４の内径側を取付けて、その外周に設けたリップ部２７を、外輪１２に固定された芯金２２の円筒部２２ｂの内周面に当接させたものである。なお、この場合、芯金２２は通電性を有する鋼板等の金属材で形成することが必要である。

また、図５（ｂ）は、導電性合成ゴムからなる環状の通電体２４の内径側を、スリンガー２１の外周端部に取付けて、そのリップ部２７を外輪１２のアウタ側端面に当接させたものである。
さらに、図６は導電性合成ゴムからなり芯金２２の円筒部２２ｂの内径より大径の環状の通電体２４の内径側を、スリンガー２１の外周端部に取付けて、そのリップ部２７をほぼＣ字状に折曲げて芯金２２の円筒部２２ｂの内周面に当接させ、リップ部２７のインナ側と芯金２２の円筒部２２ｂの内周面との間にグリース２８を充填したものである。
なお、図５及び図６の通電体２４のリップ部２７は全周を芯金２２や外輪１２に当接させる必要はなく、例えば、図３で説明したように、櫛歯状などに形成して断続的に当接させてもよく、少なくとも一部が当接して通電できればよい。

図５（ａ）及び図６の場合は、軸受部１０の外輪１２と内輪１１とは、芯金２２、通電体２４、スリンガー２１を介して導電状態となり、図５（ｂ）の場合は、通電体２４、スリンガー２１を介して外輪１２と内輪１１が導電状態となって、両者が同電位に保持されるので、外輪１２に静電気が帯電することがない。
上記の図５（ａ），（ｂ）の説明では、アウタ側のシール部２０ａに通電体２４を設けた場合を示したが、インナ側のシール部２０ｂに通電体２４を設けてもよい。

本実施の形態によれば、非導電性のフッ素シール２３を有する軸受部１０のシール部２０ａ，２０ｂにおいて、外付けの導電性ダストシール等を設けることなく、一方のシール部２０ａに外輪１２と内輪１１を通電する環状の通電体２４を設け、外輪１２と内輪１１とが導電状態となって同電位に保持されるようにしたので、軸受部１０とハブシャフト２との間に十分なスペースがない場合でも、簡単な構造で外輪１２と内輪１１との間の通電性を容易かつ確実に確保することができ、静電気の帯電を防止することができる。

上記の説明では、内輪回転型の軸受部１０からなる車軸用軸受装置１に本実施の形態に係るシール部２０を用いた場合を示したが、外輪回転型の軸受部を備えた車軸用軸受装置にも、本実施の形態に係るシール部２０を用いることができる。

［実施の形態２］
図７は本発明の実施の形態２に係る車軸用軸受装置の要部の断面図、図８は図７の通電部材の断面図である。なお、図７はハブシャフト２の貫通穴６にドライブシャフト３５を嵌入して固定した状態を示すもので、以下の説明では、図の右側をインナ側、左側をアウタ側といい、実施の形態１と同じ部分にはこれと同じ符号を付し説明を省略する。

３０は通電部材で、図８に示すように、例えば、鉄、ステンレス鋼板等の金属板をプレス加工により、円筒部３１とその外周に設けたフランジ部３２とにより環状に形成され、フランジ部３２には通電ＮＢＲ等の導電性合成ゴムからなる環状でラッパ状の通電体２４が一体に取付けられている。そして、円筒部３１の内径はドライブシャフト３５の段部３６の外径とほぼ等しく、通電体２４のリップ部２７の外径は、軸受部１０の外輪１２の外径とほぼ等しいか、又は僅かに小径に形成されている。なお、リップ部２７は、実施の形態１の場合と同様に、例えば櫛歯状に形成されている。

上記のように構成した通電部材３０は、リップ部２７をアウタ側にしてその円筒部３１をドライブシャフト３５の段部３６に圧入し、又は嵌合して接着剤等により固定する。
そして、車軸用軸受装置１のハブシャフト２の貫通穴６をドライブシャフト３５に嵌入して固定する。これにより、ドライブシャフト３５の段部３６がハブシャフト２のかしめ部７に当接し、また、通電部材３０の通電体２４のリップ部２７が軸受部１０の外輪１２のインナ側端面に圧接される。

上記のように構成した本実施の形態において、軸受部１０の外輪１２は実施の形態１の場合と同様に固定され、ハブシャフト２及び内輪１１はドライブシャフト３５により回転駆動される。このとき、ドライブシャフト３５の段部３６に装着された通電部材３０も回転し、これに設けた通電体２４のリップ部２７は、外輪１２の端面に摺接して回転する。

これにより、軸受部１０の外輪１２と内輪１１とは、通電体２４を含む通電部材３０、ドライブシャフト３５、ハブシャフト２を介して導電状態となり、同電位に保持される。なお、通電部材３０は、金属部材と導電性ゴムからなる場合を示したが、導電性ゴムを直接ドライブシャフト３５に取付けてもよい。
本実施の形態においても、実施の形態１の場合とほぼ同様の効果を得ることができる。

上記の説明では、図示の車軸用軸受装置１に本発明を実施した場合を示したが、これに限定するものではなく、他の構造の車軸用軸受装置にも本発明を実施することができる。

１ 車軸用軸受装置、２ ハブシャフト、３ フランジ、５ 円筒部、６ 貫通穴、１０ 軸受部、１１ 内輪、１２ 外輪、１３ 円錐ころ（転動体）、２０ａ，２０ｂ シール部、２１ スリンガー、２２ 芯金、２３ フッ素シール、２４ 通電体、２７ リップ部、３０ 通電部材、３５ ドライブシャフト、３６ 段部。

本発明に係る車軸用軸受装置は、内輪、外輪、及び、これらの間に介装された複数の転動体を備え、前記内輪と前記外輪との間に形成された環状開口部に、スリンガー、芯金、及び、これらの間に設けられたフッ素シールを有する、シール部が取付けられて、ハブシャフトに装着された軸受部を有し、前記シール部に、前記外輪と前記内輪とを導電状態とする、通電ＮＢＲからなる通電体が設けられ、前記フッ素シールは、前記複数の転動体が配置された空間と前記通電体が配置された空間との間をシールするものである。

Claims (3)

1. 内輪、外輪及びこれらの間に介装された複数の転動体を備え、前記内輪と外輪との間に形成された環状開口部に、スリンガー、芯金及びこれらの間に設けられた非導電性シールによって形成されたシール部がそれぞれ取付けられてハブシャフトに装着された軸受部を有し、
   前記シール部に、前記外輪と内輪とを導電状態とする通電体を設けたことを特徴とする車軸用軸受装置。
2. 前記通電体は、ほぼ円筒状に形成されて一方の側が前記シール部の芯金に取付けられ、他方の側が前記ハブシャフトに当接することを特徴とする請求項１記載の車軸用軸受装置。
3. 前記通電体は、ほぼ円環状に形成されて内径側が前記シール部のスリンガーに取付けられ、外径側が前記シール部の芯金又は外輪に当接することを特徴とする請求項１記載の車軸用軸受装置。

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