JP2016003709A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】軸受部に装着されたシールの密封性を維持しつつ、軸受の剛性を高めて長寿命化を図った車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】車輪取付フランジ4の側面4bと外方部材10の端面10cが対向配置され、これを覆うように、側面4bに、外方部材10の外径よりも外方からインナー側に環状の凸部18が形成され、内周面18aが、端面10cに対向する基部19の壁面19aからインナー側に漸次拡径するテーパ面に形成されると共に、シール9が、外方部材10の端部外周に圧入される嵌合部16aと、これから径方向内方に延び、端面10cに密着する立板部16bを備える芯金16と、これに接合され、径方向外方に傾斜して形成されて凸部18の内周面18aに沿って摺接する一対のダストリップ17a、17bと、径方向内方に傾斜して延び、基部19の壁面19aに摺接するグリースリップ17cを備えている。
【選択図】図3

Description

本発明は、自動車等の車輪を懸架装置に対して回転自在に支承する車輪用軸受装置に関し、詳しくは、軸受部に装着されたシールの密封性を維持しつつ、軸受の剛性を高めて長寿命化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。
この種の車輪用軸受装置には、車両の旋回時に大きなモーメント荷重が負荷され、例えば、ボールの接触楕円が転走面の肩部を乗り上げてエッジロードが発生したり、また、静止輪(外方部材)の転走面が弾性変形して真円度崩れが発生したりして早期剥離等で低寿命化を招来する恐れがある。こうした課題を解決したものとして、図6に示すような車輪用軸受装置が知られている。
この車輪用軸受装置50は、転がり軸受の内方部材を構成するハブ軸51および内輪52と、懸架装置に固定される外輪(外方部材)53と、複列のボール54とを有している。そして、ハブ軸51の一側の外周には車輪が取付けられるフランジ部55が形成され、ハブ軸51のフランジ部55側にはハブ軸51を内輪軌道面とする第1列のボール54が配置され、ハブ軸51のフランジ部55側に対して軸方向の逆側にはハブ軸51に外嵌めされた内輪52を内輪軌道面とする第2列のボール54が配置されている。そして、第1列のボール54のフランジ部55側の一部が、外輪53のフランジ部55側の端面部53aよりもフランジ部55側にはみ出した構成とされている。
そして、外輪53のフランジ部55側の端部53bの外径部53cには、芯金56と芯金56を被覆するゴム製のシール部材57と金属製のスリンガ58を備えた密封装置59が配置されている。この密封装置59の芯金56は、外輪53のフランジ部55側の端部53bの外径部53cに圧入されて外輪53に取付けられている。密封装置59のスリンガ58には取付孔60が形成されており、スリンガ58は、車輪の取付け用にハブ軸51のフランジ部55に圧入されるボルト61が取付孔60に挿通されて、ハブ軸51のフランジ部55に固定されている。そして、シール部材57から延設されスリンガ58の内周面に摺接するシールリップ62と、シール部材57から延設されフランジ部55の側面に摺接するアキシアルリップ63により、外輪53のフランジ部55側の端面部53aとフランジ部55との間の隙間が密封されている。
このように、第1列のボール54のフランジ部55側の一部が、外輪53のフランジ部55側の端面部53aよりもフランジ部55側にはみ出した構成とされているため、外輪53のフランジ部55側の内周面に密封装置が配置された構成やフランジの基端部の外輪側を肉厚にした構成に比べて、ボール54の軸方向の球心間距離(ピッチ)を広くとることができ、車輪用軸受装置のモーメント剛性を向上させることができ、軸受装置の寿命も向上する。
また、外輪53のフランジ部55側の端面部53aとフランジ部55との間を密封する密封装置59を外輪53の外径部53cに設けているので、外輪53の外径部53c側から径方向内方への泥水等の異物の侵入を抑止することができると共に、密封装置59を構成するスリンガ58は、車輪の取付け用にハブ軸51のフランジ部55に挿通されるボルト61によって、ハブ軸51のフランジ部55に固定されて構成とされているので、密封装置59を構成するスリンガ58を、簡便に車輪用軸受装置50へ固定することができる(例えば、特許文献1参照。)。
特開2012−82912号公報
こうした車輪用軸受装置50では、構造上、密封装置59を構成するスリンガ58が薄肉となるため、ボルト61の挟み込みや外部からの飛び石等の異物飛散により変形する恐れがあるため、シールリップ62との適切なシメシロを維持できない可能性がある。また、スリンガ58がハブ軸51のフランジ部55に挿通される車輪の取付け用のボルト61によってフランジ部55に固定される構造のため、ボルト61ではなく、タップ穴タイプのハブ軸51には対応できなく、スリンガ58の固定が難しくなる。
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、軸受部に装着されたシールの密封性を維持しつつ、軸受の剛性を高めて長寿命化を図っ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、外周に車体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た少なくとも一つの内輪からなり、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転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材とハブ輪との間に形成される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、前記外方部材のアウター側の端面が、前記ハブ輪の車輪取付フランジの側面と対向配置され、この側面と前記外方部材の端面との間に環状空間が形成され、この環状空間を覆うように、前記車輪取付フランジの側面に、前記外方部材の外径よりも径方向外方の位置からインナー側に突出する環状の凸部が形成されると共に、前記シールが、前記外方部材のアウター側の端部外周に圧入される円筒状の嵌合部と、この嵌合部から径方向内方に延び、前記外方部材のアウター側の端面に密着する立板部を備える芯金と、この芯金に接合されたシール部材を備え、このシール部材が前記環状の凸部の内周面に摺接する接触シールを一体に備えている。
このように、外周に車体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た少なくとも一つの内輪からなり、外周に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、この内方部材と外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、外方部材とハブ輪との間に形成される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、外方部材のアウター側の端面が、ハブ輪の車輪取付フランジの側面と対向配置され、この側面と外方部材の端面との間に環状空間が形成され、この環状空間を覆うように、車輪取付フランジの側面に、外方部材の外径よりも径方向外方の位置からインナー側に突出する環状の凸部が形成されると共に、シールのうちアウター側のシールが、外方部材のアウター側の端部外周に圧入される円筒状の嵌合部と、この嵌合部から径方向内方に延び、外方部材のアウター側の端面に密着する立板部を備える芯金と、この芯金に接合されたシール部材を備え、このシール部材が環状の凸部の内周面に摺接する接触シールを一体に備えているので、外方部材のアウター側の端部内周にシールが装着された構造に比べて、複列の転動体の軸方向のピッチを大きく設定することができ、スペースを有効に活用でき、コンパクト化を図ることができると共に、シールの密封性を維持しつつ、ハブ輪の強度・剛性、特に、環状の凸部によって、車輪取付フランジのインナー側の基部の強度・剛性を高めることができ、軸受の剛性を高めて長寿命化を図った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、前記複列の転動体のうちアウター側の転動体が前記外方部材のアウター側の端面に露出するように配設されていれば、複列の転動体の軸方向のピッチを大きく設定することができ、車輪用軸受装置のモーメント剛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、前記環状の凸部の内周面が高周波焼入れによって表面が硬化処理され、研削加工によって、表面粗さがRa0.63以下に設定されていれば、リップ摩耗が抑制できると共に、所望の密封性を確保することができる。
また、請求項4に記載の発明は、前記環状の凸部の内周面が、前記外方部材のアウター側の端面に対向する前記車輪取付フランジの基部の壁面からインナー側に漸次拡径するテーパ面に形成されると共に、前記シールのシール部材の接触シールが、径方向外方に傾斜して形成され、前記環状の凸部の内周面に沿って径方向シメシロをもって摺接するダストリップと、径方向内方に傾斜して延び、前記基部の壁面に軸方向シメシロをもって摺接するグリースリップであれば、外方部材の外周面に沿って流動してきた多量の泥水等が外方部材と車輪取付フランジの基部との間に直接侵入するのを阻止することができると共に、ダストリップによって、この部位に滞留する泥水等を遠心力によって飛散させることができるので、過酷な条件においても、効果的に密封性を向上させることができる。
また、請求項5に記載の発明のように、前記環状の凸部の内周面の傾斜角が、前記基部の壁面に対して30°以下に設定されていれば、環状の凸部の内周面が内側転走面と総型砥石によって同時研削することができ、寸法・形状精度が向上し、同軸度が高くなってシールの密封性が向上すると共に、加工時間を短縮することができ、低コスト化を図ることができる。
また、請求項6に記載の発明のように、前記環状の凸部の内周面と、前記外方部材のアウター側の端面に対向する前記車輪取付フランジの基部の壁面の角部に金属環が嵌着され、この金属環が耐食性を有する鋼板から形成され、前記環状の凸部の内周面に内嵌される円筒状の嵌合部と、前記基部の壁面に密着される円板部を備えると共に、前記シールのシール部材の接触シールが、径方向外方に二股状に傾斜して形成され、前記金属環の嵌合面と円板部にそれぞれ摺接するダストリップと、径方向内方に傾斜して延び、前記基部の壁面に軸方向シメシロをもって摺接するグリースリップであれば、シール部材の摺接面が金属環となるため、環状の凸部熱処理や研削加工が不要となるだけでなく、金属環の発錆を長期間に亘って防止して良好なシール摺接面を得ることができると共に、リップ摩耗を抑制し、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7に記載の発明のように、前記金属環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8に記載の発明のように、前記シールのシール部材に所望の幅のストレート部が設けられていれば、圧入治具によってシールを外方部材に容易に、かつ安定的に圧入することができると共に、圧入時の芯金の変形を防止することができ、信頼性を向上させることができる。
本発明に係る車輪用軸受装置は、外周に車体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た少なくとも一つの内輪からなり、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転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材とハブ輪との間に形成される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、前記外方部材のアウター側の端面が、前記ハブ輪の車輪取付フランジの側面と対向配置され、この側面と前記外方部材の端面との間に環状空間が形成され、この環状空間を覆うように、前記車輪取付フランジの側面に、前記外方部材の外径よりも径方向外方の位置からインナー側に突出する環状の凸部が形成されると共に、前記シールが、前記外方部材のアウター側の端部外周に圧入される円筒状の嵌合部と、この嵌合部から径方向内方に延び、前記外方部材のアウター側の端面に密着する立板部を備える芯金と、この芯金に接合されたシール部材を備え、このシール部材が前記環状の凸部の内周面に摺接する接触シールを一体に備えているので、外方部材のアウター側の端部内周にシールが装着された構造に比べて、複列の転動体の軸方向のピッチを大きく設定することができ、スペースを有効に活用でき、コンパクト化を図ることができると共に、シールの密封性を維持しつつ、ハブ輪の強度・剛性、特に、環状の凸部によって、車輪取付フランジのインナー側の基部の強度・剛性を高めることができ、軸受の剛性を高めて長寿命化を図った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のインナー側のシール部を示す要部拡大図である。 図1のアウター側のシール部を示す要部拡大図である。 図1のハブ輪の研削工程を示す説明図である。 図3のシール部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を示す縦断面図である。
外周に車体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転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材とハブ輪との間に形成される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、前記外方部材のアウター側の端面が、前記ハブ輪の車輪取付フランジの側面と対向配置され、この側面と前記外方部材の端面との間に環状空間が形成され、この環状空間を覆うように、前記車輪取付フランジの側面に、前記外方部材の外径よりも径方向外方の位置からインナー側に突出する環状の凸部が形成され、この内周面が、前記外方部材のアウター側の端面に対向する前記車輪取付フランジの基部の壁面からインナー側に漸次拡径するテーパ面に形成されると共に、前記シールが、前記外方部材のアウター側の端部外周に圧入される円筒状の嵌合部と、この嵌合部から径方向内方に延び、前記外方部材のアウター側の端面に密着する立板部を備える芯金と、この芯金に接合されたシール部材を備え、このシール部材が、径方向外方に傾斜して形成され、前記環状の凸部の内周面に沿って径方向シメシロをもって摺接する一対のダストリップと、径方向内方に傾斜して延び、前記基部の壁面に軸方向シメシロをもって摺接するグリースリップからなる接触シールを備えている。
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のインナー側のシール部を示す要部拡大図、図3は、図1のアウター側のシール部を示す要部拡大図、図4は、図1のハブ輪の研削工程を示す説明図、図5は、図3のシール部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。
図1に示す車輪用軸受装置は従動輪用で、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小径段部2b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ハブボルト4a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されている。そして、小径段部2bの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部5によって所定の軸受予圧が付与された状態で、ハブ輪2に対して軸方向に固定されている。
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、後述するアウター側のシール9のシールランド部となる環状の凸部18の内周面から基部19を介して小径段部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。なお、加締部5は鍛造後の生のままとされている。
一方、内輪3および転動体7はSUJ2等の高炭素クロム鋼で形成され、内輪3は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ると共に、転動体7はズブ焼入れによって芯部まで62〜67HRC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が転造自在に収容されている。この外方部材10は、ハブ輪2と同様、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のインナー側の端部内周にシール8が装着され、外方部材10と内輪3との間に形成される環状空間の開口部を密封すると共に、外方部材10のアウター側の端部外周にはシール9が装着され、外方部材10とハブ輪2との間に形成される環状空間の開口部を密封している。これらのシール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8は、図2に拡大して示すように、断面が略L字状に形成されて互いに対向配置された環状のシール板11とスリンガ12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。
環状のシール板11は、外方部材10のインナー側の端部内周に圧入された芯金13と、この芯金13に一体に加硫接着されたシール部材14とからなる。芯金13は、フェライト系ステンレス鋼板(JIS規格のSUS430系等)やオーステナイト系ステンレス鋼板(JIS規格のSUS304系等)、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板(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、外方部材10の端部内周に所定のシメシロを介して圧入される円筒状の嵌合部13aと、この嵌合部13aの端部から径方向内方に延びる内径部13bを有している。そして、芯金13の嵌合部13aの先端部が薄肉に形成されると共に、この先端部を覆うようにシール部材14が回り込んで接合され、所謂ハーフメタル構造をなしている。これにより、嵌合部13の気密性を高めて軸受内部を保護することができる。
一方、スリンガ12は、フェライト系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、内輪3の外周面に圧入される円筒部12aと、この円筒部12aから径方向外方に延びる立板部12bとからなる。そして、スリンガ12の立板部12bの外縁がシール板11と僅かな径方向すきまを介して対向し、ラビリンスシール15を構成している。
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、芯金13の内径部13bの端部から径方向外方のインナー側に傾斜して延び、スリンガ12の立板部12bのアウター側の側面に所定の軸方向シメシロを介して摺接するサイドリップ14aと、このサイドリップ14aの内径側に二股状に傾斜して延び、スリンガ12の円筒部12aに所定の径方向シメシロを介して摺接するダストリップ14bとグリースリップ14cを備えている。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あっても良い。また、本発明に係る車輪用軸受装置は、内輪回転方式であれば、例示した第3世代構造以外にも、例えば、第1世代や第2世代あるいは第4世代構造に適用することができる。
ここで、図3に示すように、アウター側の転動体7が、外方部材10のアウター側の端面10cに露出するように配設され、アウター側のシール9が外方部材10のアウター側の端部内周に装着されておらず、外方部材10のアウター側の端部外周に装着される外装タイプのシール9とされている。これにより、外方部材10のアウター側の端部内周にシールが装着された構造、あるいは外方部材10のアウター側の端部を肉厚にした構造に比べて、複列の転動体7、7の軸方向のピッチを大きく設定することができ、スペースを有効に活用でき、コンパクト化を図ることができると共に、車輪用軸受装置のモーメント剛性を向上させることができ、軸受装置の寿命も向上させることができる。
アウター側のシール9は、芯金16と、この芯金16に一体に加硫接着されたシール部材17とからなる一体型の構造をなしている。芯金16は、オーステナイト系ステンレス鋼板や防錆処理された冷間圧延鋼板等、耐食性を有する鋼板等をプレス加工にて断面L字状に形成され、外方部材10の端部内周に所定のシメシロを介して圧入される円筒状の嵌合部16aと、この嵌合部16aから屈曲して径方向内方に延び、外方部材10の端面10cに密着する立板部16bとを備えている。
一方、シール部材17は、NBR等の合成ゴムからなり、芯金16の嵌合部16aから、立板部16bの内端部に亙る範囲に固着され、芯金16の露出した外周面を覆っている。これにより、芯金16と外方部材10の接触部の発錆を防止し、嵌合部16aや立板部16bから泥水等が侵入するのを防止して気密性を向上させることができる。
本実施形態では、車輪取付フランジ4のインナー側の側面4bに、外方部材10のアウター側の外径より径方向外方の位置からインナー側に突出する環状の凸部18が形成されると共に、車輪取付フランジ4のインナー側の基部19は、この車輪取付フランジ4の肉厚よりも厚く形成されている。そして、環状の凸部18の内周面18aは、外方部材10のアウター側の端面10cに対向する基部19の壁面19aからインナー側に漸次拡径するテーパ面に形成されている。
シール9のシール部材17は、径方向外方に傾斜して形成され、凸部18の内周面18aに沿って所定の径方向シメシロをもって摺接する一対のダストリップ17a、17bと、径方向内方に傾斜して延び、基部19の壁面19aに所定の軸方向シメシロをもって摺接するグリースリップ(サイドリップ)17cからなる接触シールを有している。このシール9によって、外方部材10の外周面に沿って流動してきた多量の泥水等が外方部材10と車輪取付フランジ4の基部19との間に直接侵入するのを阻止することができると共に、ダストリップ17aによって、この部位に滞留する泥水等を遠心力によって飛散させることができるので、過酷な条件においても、効果的に密封性を向上させることができる。
なお、シール部材17のダストリップ17bとグリースリップ17c間に所望の幅のストレート部17dを設けることにより、圧入治具(図示せず)によってシール9を外方部材10に容易に、かつ安定的に圧入することができると共に、圧入時の芯金16の変形を防止することができ、信頼性を向上させることができる。
このように、本実施形態では、車輪取付フランジ4のインナー側の側面4bに環状の凸部18が形成され、この凸部18の内周面18aに摺接するシール9を配設したので、シール9の密封性を維持しつつ、ハブ輪2の強度・剛性、特に、環状の凸部18によって、車輪取付フランジ4のインナー側の基部19の強度・剛性を高めることができ、転動体7の軸方向のピッチを大きくしたことによる効果と相俟って、軸受の剛性を高めて長寿命化を図った車輪用軸受装置を提供することができる。
図4は、ハブ輪2の研削工程を示す説明図である。ハブ輪2は、内側転走面2aをはじめ、環状の凸部18の内周面18aから基部19を介して小径段部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が、この熱処理後に、シール9のシールランド部となる環状の凸部18の内周面18aが研削加工によって、表面粗さがRa0.63以下に設定されている。これにより、リップ摩耗が抑制できると共に、所望の密封性を確保することができる。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。
本実施形態では、環状の凸部18の内周面18aの傾斜角αが、基部19の壁面19aに対して30°以下に設定されている。これにより、ハブ輪2の外周面、具体的には、環状の凸部18の内周面18aや小径段部2bが内側転走面2aと同時に、総型砥石20によって研削することができる。したがって、寸法・形状精度が向上し、同軸度が高くなってシール9の密封性が向上すると共に、加工時間を短縮することができ、低コスト化を図ることができる。
図5に、図3のシール部の変形例を示す。なお、この実施形態は、前述した実施形態のシール9と、このシール9の摺接部の構成が異なるだけで、その他同一部品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詳細な説明を省略する。
本実施形態では、車輪取付フランジ4のインナー側の側面4bに、外方部材10のアウター側の外径より径方向外方の位置からインナー側に突出する環状の凸部21が形成されると共に、車輪取付フランジ4のインナー側の基部19が、この車輪取付フランジ4の肉厚よりも厚く形成されている。そして、環状の凸部21の内周面21aと、外方部材10のアウター側の端面10cに対向する基部19の壁面19aとの角部に金属環22が嵌着されている。この金属環22に、後述するシール23が摺接されている。
金属環22は、耐食性を有する鋼板、例えば、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形成され、環状の凸部21の内周面21aに内嵌される円筒状の嵌合部22aと、基部19の壁面19aに密着される円板部22bを備えている。
なお、この金属環22は、こ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。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23の密封性能の維持を図ることができる。
アウター側のシール23は、芯金16と、この芯金16に一体に加硫接着されたシール部材24とからなる一体型の構造をなしている。シール部材24は、NBR等の合成ゴムからなり、芯金16の嵌合部16aから、立板部16bの内端部に亙る範囲に固着され、芯金16の露出した外周面を覆っている。
シール部材24は、径方向外方に二股状に傾斜して形成され、金属環22の嵌合面22aと円板部22bにそれぞれ所定の径方向および軸方向シメシロをもって摺接するダストリップ24a、24bと、径方向内方に傾斜して延び、基部19の壁面19aに所定の軸方向シメシロをもって摺接するグリースリップ24cからなる接触シールを有している。
このように、本実施形態では、シール部材24の摺接面が金属環22となるため、熱処理や研削加工が不要となるだけでなく、金属環22の発錆を長期間に亘って防止して良好なシール摺接面を得ることができると共に、リップ摩耗を抑制し、劣悪な環境で使用されても、シール23の密封性能の維持を図ることができる。
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、内輪回転方式の第1乃至第4世代の車輪用軸受装置に適用できる。
1 内方部材
2 ハブ輪
2a、3a 内側転走面
2b 小径段部
3 内輪
4 車輪取付フランジ
4a ハブボルト
4b 車輪取付フランジのインナー側の側面
5 加締部
6 保持器
7 転動体
8 インナー側のシール
9、23 アウター側のシール
10 外方部材
10a 外側転走面
10b 車体取付フランジ
10c 外方部材のアウター側の端面
11 シール板
12 スリンガ
12a 円筒部
12b、16b 立板部
13、16 芯金
14、17、24 シール部材
14a サイドリップ
14b、17a、17b、24a、24b ダストリップ
14c、17c、24c グリースリップ
15 ラビリンスシール
16a、22a 嵌合部
17d ストレート部
18、21 環状の凸部
18a、21a 凸部の内周面
19 車輪取付フランジのインナー側の基部
19a 基部の壁面
20 総型砥石
22 金属環
22b 円板部
50 車輪用軸受装置
51 ハブ軸
52 内輪
53外輪(外方部材)
53a 外輪のフランジ部側の端面部
53b 外輪のフランジ部側の端部
53c 外輪のフランジ部側の端部の外径部
54 ボール
55 フランジ部
56 芯金
57 シール部材
58 スリンガ
59 密封装置
60 取付孔
61 ボルト
62 シールリップ
63 アキシアルリップ

Claims (8)

  1. 外周に車体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た少なくとも一つの内輪からなり、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転動自在に収容された複列の転動体と、
    前記外方部材とハブ輪との間に形成される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、
    前記外方部材のアウター側の端面が、前記ハブ輪の車輪取付フランジの側面と対向配置され、この側面と前記外方部材の端面との間に環状空間が形成され、この環状空間を覆うように、前記車輪取付フランジの側面に、前記外方部材の外径よりも径方向外方の位置からインナー側に突出する環状の凸部が形成されると共に、
    前記シールが、前記外方部材のアウター側の端部外周に圧入される円筒状の嵌合部と、この嵌合部から径方向内方に延び、前記外方部材のアウター側の端面に密着する立板部を備える芯金と、この芯金に接合されたシール部材を備え、このシール部材が前記環状の凸部の内周面に摺接する接触シールを一体に備えていることを特徴とする車輪用軸受装置。
  2. 前記複列の転動体のうちアウター側の転動体が前記外方部材のアウター側の端面に露出するように配設されている請求項1に記載の車輪用軸受装置。
  3. 前記環状の凸部の内周面が高周波焼入れによって表面が硬化処理され、研削加工によって、表面粗さがRa0.63以下に設定されている請求項1に記載の車輪用軸受装置。
  4. 前記環状の凸部の内周面が、前記外方部材のアウター側の端面に対向する前記車輪取付フランジの基部の壁面からインナー側に漸次拡径するテーパ面に形成されると共に、前記シールのシール部材の接触シールが、径方向外方に傾斜して形成され、前記環状の凸部の内周面に沿って径方向シメシロをもって摺接するダストリップと、径方向内方に傾斜して延び、前記基部の壁面に軸方向シメシロをもって摺接するグリースリップを備えている請求項1または3に記載の車輪用軸受装置。
  5. 前記環状の凸部の内周面の傾斜角が、前記基部の壁面に対して30°以下に設定されている請求項4に記載の車輪用軸受装置。
  6. 前記環状の凸部の内周面と、前記外方部材のアウター側の端面に対向する前記車輪取付フランジの基部の壁面の角部に金属環が嵌着され、この金属環が耐食性を有する鋼板から形成され、前記環状の凸部の内周面に内嵌される円筒状の嵌合部と、前記基部の壁面に密着される円板部を備えると共に、前記シールのシール部材の接触シールが、径方向外方に二股状に傾斜して形成され、前記金属環の嵌合面と円板部にそれぞれ摺接するダストリップと、径方向内方に傾斜して延び、前記基部の壁面に軸方向シメシロをもって摺接するグリースリップを備えている請求項1に記載の車輪用軸受装置。
  7. 前記金属環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6に記載の車輪用軸受装置。
  8. 前記シールのシール部材に所望の幅のストレート部が設けられている請求項1、4および6いずれかに記載の車輪用軸受装置。
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