JP2016038024A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受部に異常が発生して昇温した際に、ドライバーがそれを早期に感知して信頼性を向上させた車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】内輪３の外周面にＴｉ−Ｎｉ系合金の形状記憶合金からなるディフレクタ２０が圧入され、このディフレクタ２０が断面Ｌ字状に形成され、内輪３の外周面に圧入される円筒部２０ａと、この円筒部２０ａから径方向外方に延びる立板部２０ｂを備え、この立板部２０ｂの先端が外方部材１０の内周面１０ｃに微小すきまを介して対向配置され、ディフレクタ２０が形状回復温度を超えた時に外方部材１０の方向に変形するように設定されているので、各転走面に剥離や摩耗が促進して軸受内部が昇温し、ディフレクタ２０の形状回復温度を超えた時、ディフレクタ２０の立板部２０ｂが変形して外方部材１０の内周１０ｃに接触し、異音や振動を発生してドライバーに異常を知らせることができる。
【選択図】図２

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、軸受部の異常を未然に感知して信頼性を向上させ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。

これらの軸受部において、転走面の剥離等の異常が発生しても、ドライバーがその異常に気付かずに運転を続けた場合、車輪ロック等の重大な事故を引き起こす恐れがある。こうした軸受異常の発生を未然に感知して信頼性を向上させた車輪用軸受装置として図８に示すような構造のものが知られている。

外方部材５０と内輪５１との間に形成された環状空間の開口部にシール５２が装着され、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。このシール５２は、互いに対向配置されたスリンガ５３と環状のシール板５４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５３は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５１の外径に圧入される円筒部５３ａと、この円筒部５３ａから径方向外方に延びる立板部５３ｂとを備えている。そして、この立板部５３ｂの側面に磁気エンコーダ５７が加硫接着によって一体に接合されている。

一方、シール板５４は、外方部材５０に装着された芯金５５と、この芯金５５に加硫接着により一体に接合されたシール部材５６とからなり、芯金５５は鋼板からプレス加工にて断面略Ｌ字状に形成され、外方部材５０の端部内周に圧入される円筒状の嵌合部５５ａと、この嵌合部５５ａから径方向内方に延びる内径部５５ｂとを備えている。シール部材５６は合成ゴムからなり、径方向外方に傾斜して延びるサイドリップ５６ａと、二股状に形成されたグリースリップ５６ｂとダストリップ５６ｃを有している。シール部材５６のサイドリップ５６ａはスリンガ５３の立板部５３ｂに所定の軸方向すきまを介して対向配置されると共に、グリースリップ５６ｂとダストリップ５６ｃは、スリンガ５３の円筒部５３ａ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、シール板５４とスリンガ５３または磁気エンコーダ５７とが僅かな径方向すきまｅ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、回転側となる内輪５１の外径に環状凸部５８が一体に形成されると共に、固定側となる外方部材５０の端部内周に円筒状の検出面５９が形成され、この検出面５９と内輪５１の環状凸部５８が微小な径方向すきまεを介して対向し、異常検出部６０が構成されている。これにより、外方部材５０の外側転走面５０ａや内輪５１の内側転走面５１ａに剥離や摩耗が促進した時に、環状凸部５８と検出面５９とが接触し、異音や振動を発生してドライバーに異常を知らせることができ、軸受部の異常を未然に感知し、回転側の内輪５１のロック等が生じるのを回避し、信頼性を向上させた車輪用軸受装置を提供することができる（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１２−９７８２３号公報

然しながら、このような従来の異常検出部６０では、各転走面５０ａ、５１ａの剥離や摩耗が相当進行しないと、外方部材５０や内輪５１は接触することがないため、異常検知が遅れ、焼付き等の重大な事故が発生する恐れがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、軸受部に異常が発生して昇温した際に、ドライバーがそれを早期に感知して信頼性を向上させ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、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それぞれの転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部を密封するシールと、を備えた車輪用軸受装置において、前記外方部材または内方部材に装着される部品が形状記憶合金により形成され、この部品が形状回復温度を超えた時に前記内方部材または外方部材あるいは前記内方部材または外方部材に装着された他の部品の方向に変形し、この変形に基づき異常が認識される。

このように、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それぞれの転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部を密封するシールと、を備えた車輪用軸受装置において、外方部材または内方部材に装着される部品が形状記憶合金により形成され、この部品が形状回復温度を超えた時に内方部材または外方部材あるいは内方部材または外方部材に装着された他の部品の方向に変形し、この変形に基づき異常が認識されるので、各転走面に剥離や摩耗が促進して軸受内部が昇温した際、例えば、内方部材に固定されたディフレクタが変形して外方部材の内周面に接触し、異音や振動を発生してドライバーに異常を知らせることができる。これにより、軸受部の異常を未然にかつ早期に感知し、信頼性を向上させた車輪用軸受装置を提供することができる。

また、請求項２に記載の発明のように、前記形状記憶合金により形成された部品が形状回復温度を超えた時に前記内方部材または外方部材あるいは前記内方部材または外方部材に装着された他の部品の方向に変形し、当該他の部品に接触するように設定されていても良い。

また、請求項３に記載の発明のように、前記部品はシールの構成部品であっても良い。

また、請求項４に記載の発明のように、前記内方部材の外周面に前記形状記憶合金からなるディフレクタが圧入され、このディフレクタが断面Ｌ字状に形成されると共に、前記内方部材の外周面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備え、この立板部の先端部が前記外方部材の内周面に微小すきまを介して対向配置されていれば、各転走面に剥離や摩耗が促進して軸受内部が昇温し、ディフレクタの形状回復温度を超えた時、回転側となるディフレクタの立板部が変形して固定側の外方部材の内周面に接触し、異音や振動を発生してドライバーに異常を知らせることができる。

また、請求項５に記載の発明のように、前記形状記憶合金で形成されたシールの構成部品が形状回復温度を超えた時に変形し、この変形に伴って変化したシールの接触状態を電流の抵抗値から検出するようにしても良い。

また、請求項６に記載の発明のように、前記シールが、前記外方部材の端部内周に圧入される円筒状の嵌合部と、この嵌合部の端部から径方向内方に延びる内径部とを有する断面コの字状に形成された芯金と、この芯金に一体に加硫接着され、径方向外方に傾斜して延び、円弧状に形成された車輪取付フランジの基部に摺接されるサイドリップを備え、前記芯金が請求項３または５に記載のシールの構成部品であれば、各転走面に剥離や摩耗が促進して軸受内部が昇温し、芯金の形状回復温度を超えた時、例えば、芯金の先端を基部に微小すきまを介して対向配置しておくことにより、芯金の内径部が基部に接触し、異音や振動を発生してドライバーに異常を知らせることができる。

また、請求項７に記載の発明のように、前記シール部材が、前記基部に対して微小なすきまを介して対向する中間リップを有していれば、各転走面に剥離や摩耗が促進して軸受内部が昇温した際、芯金が形状回復温度を超えて変形することにより中間リップが基部に接触し、基部の電気抵抗値が変化する。この抵抗値の変化を検知することにより、ドライバーに異常を知らせることができる。

また、請求項８に記載の発明のように、前記シールが、断面が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とスリンガとからなるパックシールで構成され、前記スリンガが、前記内方部材の外周面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からなると共に、前記シール板が、前記外方部材の端部内周に圧入される円筒状の嵌合部と、この嵌合部の端部から径方向内方に延びる内径部からなる芯金、およびこの芯金に加硫接着により一体に接合され、この芯金の内径側から径方向外方のインナー側に傾斜して延び、前記スリンガの立板部の側面に摺接するサイドリップを有するシール部材を備え、前記芯金が請求項３または５に記載のシールの構成部品であれば、各転走面に剥離や摩耗が促進して軸受内部が昇温し、芯金の形状回復温度を超えた時、例えば、芯金の内径部がスリンガの円筒部に接触し、異音や振動を発生してドライバーに異常を知らせることができる。

また、請求項９に記載の発明のように、前記形状記憶合金がＴｉ−Ｎｉ系合金で形成されていれば、破壊しにくく安定した性質を示すことができる。

また、請求項１０に記載の発明のように、前記形状記憶合金の形状回復温度が１２０℃に設定されていれば、ＮＢＲ等の合成ゴムから形成されているシールやＰＡ６６等の熱可塑性合成樹脂から形成されている保持器の耐熱温度に対応し、これらの部品が劣化するのを防止することができる。

本発明に係る車輪用軸受装置は、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それぞれの転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部を密封するシールと、を備えた車輪用軸受装置において、前記外方部材または内方部材に装着される部品が形状記憶合金により形成され、この部品が形状回復温度を超えた時に前記内方部材または外方部材あるいは前記内方部材または外方部材に装着された他の部品の方向に変形し、この変形に基づき異常が認識されるので、各転走面に剥離や摩耗が促進して軸受内部が昇温した際、例えば、内方部材に固定されたディフレクタが変形して外方部材の内周面に接触し、異音や振動を発生してドライバーに異常を知らせることができる。これにより、軸受部の異常を未然にかつ早期に感知し、信頼性を向上させ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。 （ａ）は、図１の一方のシール部を示す要部拡大図、（ｂ）は、（ａ）の昇温時の状態を示す要部拡大図である。 （ａ）は、図１の他方のシール部の変形例を示す要部拡大図、（ｂ）は、（ａ）の昇温時の状態を示す要部拡大図である。 （ａ）は、図２のシールの変形例を示す要部拡大図、（ｂ）は、（ａ）の昇温時の状態を示す要部拡大図である。 （ａ）は、図３のシールの変形例を示す要部拡大図、（ｂ）は、（ａ）の昇温時の状態を示す要部拡大図である。 （ａ）は、図２のシールの他の変形例を示す要部拡大図、（ｂ）は、（ａ）の昇温時の状態を示す要部拡大図である。 （ａ）は、図５のシールの変形例を示す要部拡大図、（ｂ）は、（ａ）の昇温時の状態を示す要部拡大図である。 従来の車輪用軸受装置の異常検出部を示す要部拡大図である。

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それぞれの転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部を密封するシールと、を備えた車輪用軸受装置において、前記内輪の外周面にディフレクタが圧入され、このディフレクタがＴｉ−Ｎｉ系合金からなる形状記憶合金から断面がＬ字状に形成されると共に、前記内輪の外周面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備え、この立板部の先端部が前記外方部材の内周面に微小すきまを介して対向配置され、前記ディフレクタが形状回復温度を超えた時に前記外方部材の方向に変形するように設定されている。

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（ａ）は、図１の一方のシール部を示す要部拡大図、（ｂ）は、（ａ）の昇温時の状態を示す要部拡大図、図３（ａ）は、図１の他方のシール部の変形例を示す要部拡大図、（ｂ）は、（ａ）の昇温時の状態を示す要部拡大図、図４（ａ）は、図２のシールの変形例を示す要部拡大図、（ｂ）は、（ａ）の昇温時の状態を示す要部拡大図、図５（ａ）は、図３のシールの変形例を示す要部拡大図、（ｂ）は、（ａ）の昇温時の状態を示す要部拡大図、図６（ａ）は、図２のシールの他の変形例を示す要部拡大図、（ｂ）は、（ａ）の昇温時の状態を示す要部拡大図、図７（ａ）は、図５のシールの変形例を示す要部拡大図、（ｂ）は、（ａ）の昇温時の状態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に示す車輪用軸受は駆動輪側の第３世代と称され、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）６、６とを備えている。内方部材１は、ハブ輪２と、このハブ輪２に圧入固定された内輪３とからなる。

ハブ輪２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４を一体に有し、この車輪取付フランジ４の円周等配位置に車輪を固定するためのハブボルト５が植設されている。また、ハブ輪２の外周には一方（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、内周には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。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。

ハブ輪２は、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、後述するシール８のシールランド部となる車輪取付フランジ４のインナー側の基部１１をはじめ、アウター側の内側転走面２ａから小径段部２ｂに亙り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。これにより、車輪取付フランジ４の基部１１の耐摩耗性が向上するばかりでなく、車輪取付フランジ４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することになり、ハブ輪２の強度・耐久性が向上する。一方、内輪３および転動体６はＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れにより芯部まで、内輪３は５８〜６４ＨＲＣ、転動体６は６２〜６７ＨＲＣの範囲で硬化処理されている。

外方部材１０は、外周に車体（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、内周に前記内方部材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。この外方部材１０は、ハブ輪２と同様、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％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表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。そして、それぞれの転走面１０ａ、２ａと１０ａ、３ａ間に複列の転動体６、６が収容され、保持器７、７によりこれら複列の転動体６、６が転動自在に保持されている。また、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にはシール８、９が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、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。

保持器７は、ＰＡ（ポリアミド）６６等の熱可塑性合成樹脂をベースに、ＧＦ（グラスファイバー）等の強化材を適量含有させたものを射出成形することにより形成され、凹球面に形成されたポケットを備え、この開口部を弾性変形させて転動体６が装着され、所定のポケットすきまを介して包持する、所謂スナップオンタイプで構成されている。

なお、保持器７の材質として、前述したＰＡ６６以外にもＰＡ４６をはじめ、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の所謂エンジニアリングプラスチックと呼称される熱可塑性の合成樹脂やポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）等の所謂スーパーエンジニアリングプラスチックと呼称される熱可塑性の合成樹脂、あるいは、フェノール樹脂（ＰＦ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、ポリイミド樹脂（ＰＩ）等をベースにＣＦ（カーボンファイバー）等の強化繊維を含有させたものでも良い。

なお、ここでは、転動体６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、これに限らず、転動体６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。また、ここでは、ハブ輪２の外周に直接内側転走面２ａが形成された第３世代構造を例示したが、図示はしないが、ハブ輪の小径段部に一対の内輪が圧入固定された第１世代または第２世代構造であっても良い。

本実施形態では、アウター側のシール８は、芯金１２と、この芯金１２に一体に加硫接着されたシール部材１３とからなる一体型の密封装置で構成されている。芯金１２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のアウター側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１２ａと、この嵌合部１２ａの端部から径方向内方に延びる内径部１２ｂとを有している。そして、内径部１２ｂから嵌合部１２ａに亙る外表面を覆うように、シール部材１３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１２ａ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、シール部材１３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、円弧状に形成された車輪取付フランジ４の基部１１に所定の軸方向シメシロを介して摺接されるサイドリップ１３ａとダストリップ１３ｂ、および軸受内方側に傾斜して延び、基部１１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１３ｃを一体に備えている。なお、シール部材１３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。

また、インナー側のシール９は、図２（ａ）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１４とスリンガ１５とからなるパックシールで構成されている。

環状のシール板１４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。芯金１６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、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の端部から径方向内方に延びる内径部１６ｂを有している。そして、芯金１６の嵌合部１６ａ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１７が回り込んで接合されハーフメタル構造をなしている。

一方、スリンガ１５は、フェラ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１５ａと、この円筒部１５ａから径方向外方に延びる立板部１５ｂとからなる。なお、スリンガ１５の立板部１５ｂの外縁は、シール部材１７と僅かな径方向すきまを介して対峙し、ラビリンスシール１８を構成している。そして、この立板部１５ｂのインナー側の側面に磁気エンコーダ１９が加硫接着等で一体に接合されている。磁気エンコーダ１９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、周方向に交互に磁極Ｎ、Ｓが着磁されて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。

シール部材１７はＮＢＲ等の合成ゴムからなり、芯金１６の内径部１６ｂ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１５の立板部１５ｂ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一対のサイドリップ１７ａ、１７ｂと、これら一対のサイドリップ１７ａ、１７ｂの内径側に径方向内方のアウター側に傾斜して延び、スリンガ１５の円筒部１５ａに所定の径方向シメシロを介して摺接するグリースリップ１７ｃを備えている。なお、シール部材１５の材質としては、例示したＮＢＲ以外にも、例えば、ＨＮＢＲ、ＥＰＤＭをはじめ、ＡＣＭ、ＦＫＭ、あるいはシリコンゴム等を例示することができる。

ここで、内輪３の外周面のディフレクタ２０が圧入されている。このディフレクタ２０は前述したインナー側のシール９の軸受内部側の近傍に配設され、Ｔｉ−Ｎｉ系合金等の形状記憶合金からプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成されると共に、内輪３の外周面に圧入される円筒部２０ａと、この円筒部２０ａから径方向外方に延びる立板部２０ｂとからなる。そして、この立板部２０ｂの先端部は外方部材１０の内周面１０ｃに微小な軸方向すきまδを介して対向している。

このＴｉ−Ｎｉ系の形状記憶合金は、チタンとニッケルの原子が略１：１の比をとりながら、規則正しく並んだ結晶を呈している金属間化合物の一つで、形状記憶効果をもたらす熱弾性型マルテンサイト変態が生じるかどうかの鍵がこの規則的な構造に係っている。脆くて扱いにくいものが多い金属間化合物の中にあって、このＴｉ−Ｎｉ系の形状記憶合金は破壊しにくく安定した性質を示す特徴がある。なお、形状記憶合金として、これ以外にも、例えば、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系合金、Ｃｕ−Ｚｎ−Ａｌ系合金、Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ系合金を例示することができる。

本実施形態では、各転走面に剥離や摩耗が促進して軸受内部が昇温し、ディフレクタ２０の形状回復温度（ここでは、１２０℃）を超えた時、図２（ｂ）に示すように、回転側となるディフレクタ２０の立板部２０ｂがアウター側（軸受内部側）に回復（変形）して固定側の外方部材１０の内周面１０ｃに接触し、異音や振動を発生してドライバーに異常を知らせることができる。これにより、軸受部の異常を未然にかつ早期に感知し、例えば、回転側の内輪３のロック等が生じるのを回避し、信頼性を向上させた車輪用軸受装置を提供することができる。

なお、ここでは、回転側部材となる内輪３に形状記憶合金からなるディフレクタ２０が装着され、このディフレクタ２０が軸受の昇温により形状を回復して固定側部材となる外方部材１０に接触するような構成を例示したが、これに限らず、図示はしないが、例えば、外方部材の内周面にディフレクタを装着し、内輪の外周面に接触させるような構成であっても良い。

ここで、ディフレクタ２０の形状回復温度を１２０℃に設定したのは、シール９と保持器７の劣化に起因している。すなわち、シール９はＮＢＲ等の合成ゴムから形成されているため、耐熱温度は１２０℃前後である。そのため、この耐熱温度を超えると、ゴムの変形や劣化等によりシール性が低下する恐れがある。一方、保持器７はＰＡ６６等の熱可塑性合成樹脂から形成されているため、耐熱温度は１２０℃前後である。そのため、この耐熱温度を超えると、保持器７の変形や劣化等により転動体６の保持性が低下する恐れがある。

なお、ディフレクタ２０の立板部２０ｂと外方部材１０の内周面１０ｃとの微小な軸方向すきまδは、外方部材１０および内輪３のアキシアル振れ合算値よりも大きく設定されている。具体的には、０．０２〜１．０ｍｍの範囲に設定されている。この軸方向すきまδが０．０２ｍｍ未満であれば、軸受部が正常であってもディフレクタ２０外方部材１０の内周面１０ｃが車両走行中に接触する可能性があり、また、１．０ｍｍを超えて大きく設定すれば、ディフレクタ２０の形状回復温度を超えて回復しても外方部材１０の内周面１０ｃに接触しない恐れがあるので好ましくない。

図３（ａ）に、前述したアウター側のシール８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１）と基本的には芯金１２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。

このシール２１は、芯金２２と、この芯金２２に一体に加硫接着されたシール部材１３とからなる一体型の密封装置で構成されている。芯金２２は、Ｔｉ−Ｎｉ系合金等の形状記憶合金からプレス加工にて形成され、外方部材１０のアウター側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２２ａと、この嵌合部２２ａの端部から径方向内方に延びる内径部２２ｂとを有している。そして、内径部２２ｂから嵌合部２２ａに亙る外表面を覆うように、シール部材１３が回り込んで接合され、ハーフメタル構造をなしている。

本実施形態では、芯金２２の内径部２２ｂの先端が基部１１に微小な径方向すきまを介して対向しており、各転走面に剥離や摩耗が促進して軸受内部が昇温し、芯金２２の形状回復温度を超えた時、図３（ｂ）に示すように、固定側となるシール２１の芯金２２の内径部２２ｂが径方向内方に縮径して回転側のハブ輪２の基部１１に接触し、異音や振動を発生してドライバーに異常を知らせることができる。これにより、軸受部の異常を未然にかつ早期に感知し、例えば、回転側のハブ輪２のロック等が生じるのを回避し、信頼性を向上させることができる。

図４（ａ）に、前述したインナー側のシール９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）と基本的にはシール９の芯金１６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。

このシール２３は、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２４とスリンガ１５とからなるパックシールからなる。環状のシール板２４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２５と、この芯金２５に一体に加硫接着されたシール部材１７とからなる。芯金２５は、Ｔｉ−Ｎｉ系合金等の形状記憶合金からプレス加工にて略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２５ａと、この嵌合部２５ａの端部から径方向内方に延びる内径部２５ｂを有している。そして、この内径部２５ｂにアウター側（軸受内部側）に傾斜した先端部２５ｃが形成され、スリンガ１５の円筒部１５ａに微小すきまを介して対向配置されている。

本実施形態では、各転走面に剥離や摩耗が促進して軸受内部が昇温し、芯金２５の形状回復温度を超えた時、図４（ｂ）に示すように、固定側となるシール板２４の芯金２５の先端部２５ｃの傾斜が緩やかになって回転側のスリンガ１５の円筒部１５ａに接触し、異音や振動を発生してドライバーに異常を知らせることができる。これにより、軸受部の異常を未然にかつ早期に感知し、例えば、回転側の内輪３のロック等が生じるのを回避し、信頼性を向上させることができる。

図５（ａ）に、前述したアウター側のシール２１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３）と基本的には芯金２２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。

このシール２６は、芯金２７と、この芯金２７に一体に加硫接着されたシール部材１３とからなる一体型の密封装置で構成されている。芯金２７は、Ｔｉ−Ｎｉ系合金等の形状記憶合金からプレス加工にて断面略コの字状に形成され、外方部材１０のアウター側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２７ａと、この嵌合部２７ａの端部から径方向内方に延びる内径部２７ｂとを有している。

本実施形態では、ハブ輪２の基部１１に微小電流を予め流しておき、各転走面に剥離や摩耗が促進して軸受内部が昇温し、芯金２７の形状回復温度を超えた時、図５（ｂ）に示すように、固定側となるシール２６の芯金２７の内径部２７ｂが径方向内方に縮径してシール部材１３の各リップの接触面圧が上昇し、シール摺動部、ここでは、シール２６のシールランド部となる車輪取付フランジ４のインナー側の基部１１の電気抵抗値が変化し、この抵抗値の変化を検知することにより、ドライバーに異常を知らせることができる。これにより、軸受部の異常を未然にかつ早期に感知し、例えば、回転側のハブ輪２のロック等が生じるのを回避し、信頼性を向上させることができる。

図６（ａ）に、前述したインナー側のシール２３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４）と基本的には芯金２５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。

このシール２８は、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２９とスリンガ１５とからなるパックシールからなる。環状のシール板２９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３０と、この芯金３０に一体に加硫接着されたシール部材１７とからなる。芯金３０は、Ｔｉ−Ｎｉ系合金等の形状記憶合金からプレス加工にて略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３０ａと、この嵌合部３０ａの端部から径方向内方に延びる内径部３０ｂを有している。

本実施形態では、スリンガ１５に微小電流を予め流しておき、各転走面に剥離や摩耗が促進して軸受内部が昇温し、芯金３０の形状回復温度を超えた時、図６（ｂ）に示すように、固定側となるシール板２９の芯金３０の先端部がインナー側に傾斜し、シール部材１７の一対のサイドリップ１７ａ、１７ｂの接触面圧が上昇し、シール摺動部、ここでは、スリンガ１５の電気抵抗値が変化し、この抵抗値の変化を検知することにより、ドライバーに異常を知らせることができる。これにより、軸受部の異常を未然にかつ早期に感知し、例えば、回転側の内輪３のロック等が生じるのを回避し、信頼性を向上させることができる。

図７（ａ）に、前述したアウター側のシール２６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５）と基本的にはシール部材１３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。

このシール３１は、芯金２７と、この芯金２７に一体に加硫接着されたシール部材３２とからなる一体型の密封装置で構成されている。シール部材３２は、ＮＢＲ等の合成ゴムからなり、径方向外方に傾斜して延び、円弧状に形成された車輪取付フランジ４の基部１１に所定の軸方向シメシロを介して摺接されるサイドリップ１３ａとダストリップ１３ｂおよび軸受内方側に傾斜して延び、基部１１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１３ｃを一体に備えると共に、これらダストリップ１３ｂとグリースリップ１３ｃとの間に中間リップ３２ａが成形されている。この中間リップ３２ａは基部１１に対して微小なすきまを介して対向している。なお、シール部材３２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、ＥＰＤＭ等をはじめ、耐熱性、耐薬品性に優れたＡＣＭ、ＦＫＭ、あるいはシリコンゴム等を例示することができる。

本実施形態では、ハブ輪２の基部１１に微小電流を予め流しておき、各転走面に剥離や摩耗が促進して軸受内部が昇温し、芯金２７の形状回復温度を超えた時、図７（ｂ）に示すように、固定側となるシール３１の芯金２７の内径部２７ｂが径方向内方に縮径してシール部材３２のサイドリップ１３ａ、ダストリップ１３ｂおよびグリースリップ１３ｃの接触面圧が上昇すると共に、中間リップ３２ａが基部１１に接触する。これにより、シール３１のシールランド部となる基部１１の電気抵抗値が変化し、この抵抗値の変化を検知することにより、ドライバーに異常を知らせることができる。これにより、軸受部の異常を未然にかつ早期に感知することができる。

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、両端部にシールが装着された密封型の第１世代乃至第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 転動体
７ 保持器
８、２１、２６、３１ アウター側のシール
９、２３、２８ 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
１０ｃ 外方部材の内周面
１１ 車輪取付フランジのインナー側の基部
１２、１６、２２、２５、２７、３０ 芯金
１２ａ、１６ａ、２２ａ、２５ａ、２７ａ、３０ａ 嵌合部
１２ｂ、１６ｂ、２２ｂ、２５ｂ、２７ｂ、３０ｂ 内径部
１３、１７、３２ シール部材
１３ａ、１７ａ、１７ｂ サイドリップ
１３ｂ ダストリップ
１３ｃ、１７ｃ グリースリップ
１４、２４、２９ シール板
１５ スリンガ
１５ａ、２０ａ 円筒部
１５ｂ、２０ｂ 立板部
１８ ラビリンスシール
１９ 磁気エンコーダ
２０ ディフレクタ
２５ｃ 先端部
３２ａ 中間リップ
５０ 外方部材
５０ａ 外側転走面
５１ 内輪
５１ａ 内側転走面
５２ シール
５３ スリンガ
５３ａ 円筒部
５３ｂ 立板部
５４ シール板
５５ 芯金
５５ａ 嵌合部
５５ｂ 内径部
５６ シール部材
５６ａ サイドリップ
５６ｃ ダストリップ
５６ｂ グリースリップ
５７ 磁気エンコーダ
５８ 環状凸部
５９ 検出面
６０ 異常検出部
δ 軸方向すきま
ｅ ラビリンスシールの径方向すきま
ε 異常検出部の径方向すきま

Claims (10)

1. 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それぞれの転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、
   前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部を密封するシールと、を備えた車輪用軸受装置において、
   前記外方部材または内方部材に装着される部品が形状記憶合金により形成され、この部品が形状回復温度を超えた時に前記内方部材または外方部材あるいは前記内方部材または外方部材に装着された他の部品の方向に変形し、この変形に基づき異常が認識されることを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 前記形状記憶合金により形成された部品が形状回復温度を超えた時に前記内方部材または外方部材あるいは前記内方部材または外方部材に装着された他の部品の方向に変形し、当該他の部品に接触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. 前記部品はシールの構成部品である請求項２に記載の車輪用軸受装置。
4. 前記内方部材の外周面に前記形状記憶合金からなるディフレクタが圧入され、このディフレクタが断面Ｌ字状に形成されると共に、前記内方部材の外周面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備え、この立板部の先端部が前記外方部材の内周面に微小すきまを介して対向配置されている請求項２に記載の車輪用軸受装置。
5. 前記形状記憶合金で形成されたシールの構成部品が形状回復温度を超えた時に変形し、この変形に伴って変化したシールの接触状態を電流の抵抗値から検出する請求項１に記載の車輪用軸受装置。
6. 前記シールが、前記外方部材の端部内周に圧入される円筒状の嵌合部と、この嵌合部の端部から径方向内方に延びる内径部とを有する断面コの字状に形成された芯金と、この芯金に一体に加硫接着され、径方向外方に傾斜して延び、円弧状に形成された車輪取付フランジの基部に摺接されるサイドリップを備え、前記芯金が請求項３または５に記載のシールの構成部品である車輪用軸受装置。
7. 前記シール部材が、前記基部に対して微小なすきまを介して対向する中間リップを有している請求項６に記載の車輪用軸受装置。
8. 前記シールが、断面が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とスリンガとからなるパックシールで構成され、前記スリンガが、前記内方部材の外周面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からなると共に、前記シール板が、前記外方部材の端部内周に圧入される円筒状の嵌合部と、この嵌合部の端部から径方向内方に延びる内径部からなる芯金、およびこの芯金に加硫接着により一体に接合され、この芯金の内径側から径方向外方のインナー側に傾斜して延び、前記スリンガの立板部の側面に摺接するサイドリップを有するシール部材を備え、前記芯金が請求項３または５に記載のシールの構成部品である車輪用軸受装置。
9. 前記形状記憶合金がＴｉ−Ｎｉ系合金で形成されている請求項１、２および請求項５いずれかに記載の車輪用軸受装置。
10. 前記形状記憶合金の形状回復温度が１２０℃に設定されている請求項１、２、５および請求項９いずれかに記載の車輪用軸受装置。

Images