JP2018059546A - アンギュラ玉軸受用の保持器及びハブユニット軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】円環部に切欠き部を有するアンギュラ玉軸受用の保持器を組み込んだ場合にも、封入したグリースが、シールリングを通じて外部空間に漏洩するのを防止する。【解決手段】大径円環部３０ａと、小径円環部３１ａと、隣接する柱部３２ａとにより玉４を保持する為のポケット３３ａを形成しており、大径円環部３０ａの内径側で、ポケット３３ａと円周方向に整合する位置に、外径側に凹んだ切欠き部３４ａを設けている。切欠き部３４ａは、内輪軌道面６の軸受外部側の端部を通り、接触角αと平行である平行線Ａより軸受外部側に配置している。【選択図】図１

Description

本発明は、転がり軸受の転動体(玉)を転動可能に保持するアンギュラ玉軸受用の保持器、及び前記保持器を組み込んだハブユニット軸受に関する。

各種機械装置の回転支持部には、玉軸受、ころ軸受等の転がり軸受により構成される転がり軸受装置が組み込まれている。転がり軸受装置は、転動体を構成する玉、円筒ころ、円すいころ等を、軌道面に対して円周方向等間隔に配置した状態で、転動自在に保持する保持器を設けている。保持器は、各転動体が相互に接触する事を防止しながら、各転動体を、外輪軌道面と内輪軌道面との間を転動（自転しながら公転）させている。図３は、この様な保持器を組み込んだ転がり軸受装置の１例として、自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する為のハブユニット軸受のうち、特許文献１に記載された所謂第３世代と呼ばれるハブユニット軸受１を示している。

ハブユニット軸受１は、外輪部材に相当する外輪２と、内輪部材に相当するハブ輪１０と、それぞれが転動体に相当する複数個の玉４とを備えている。外輪２は、内周面に複列の外輪軌道面５を形成し、外周面に取付フランジ１１を形成している。ハブ輪１０は、外周面に複列の内輪軌道面６を形成し、軸方向端部にハブフランジ１２を形成している。各玉４は、保持器７により転動自在に保持された状態で、各外輪軌道面５と各内輪軌道面６との間にそれぞれ組み込まれている。複列に構成された各玉４には、背面組み合わせ型（ＤＢ型）の接触角と予圧を付与して、複列アンギュラ玉軸受を構成している。

ハブユニット軸受１を自動車へ組み付ける際、図示しない懸架装置を構成するナックルに対して、外輪２の取付フランジ１１をボルト等により締結固定する。一方、ハブ輪１０のハブフランジ１２には、車輪及び制動部材を固定する。この様な構成により、ハブユニット軸受１は、自動車の懸架装置に対して、車輪を回転自在に支持している。

玉４を設置した内部空間８の軸方向両端開口部は、組み合わせシールリング９、及びシールリング１３によりそれぞれ塞いでいる。組み合わせシールリング９は、シールリング２０とスリンガ２１とを組み合わせて構成されている。シールリング２０は、外輪２の軸方向端部に内嵌固定されており、基端部を芯金に加硫接着成形されたシール材により、３本のシールリップ２２〜２４を有している。

スリンガ２１は、ハブ輪１０の軸方向端部に外嵌固定されている。最も外径側（外部空間側）に設けられた、サイドリップ２２の先端部を、スリンガ２１の軸方向側面に全周に亙り摺接させている。内部空間８に隣接して設けられたグリースリップ２４の先端部と、メインリップ２３の先端部を、スリンガ２１の外周面に全周に亙り摺接させている。
シールリング１３は、芯金を外輪２の軸方向端部内周面に固定した状態で、複数のシールリップの先端部を、ハブ輪１０の外周面に全周に亙り摺接させている。

玉４を設置した内部空間８内にはグリースが封入（充填）されており、玉４の転動面と各外輪軌道面５及び各内輪軌道面６との転がり接触部の潤滑を図っている。組み合わせシールリング９及びシールリング１３は、内部空間８内に封入したグリースが外部に漏洩する事を防止すると共に、外部に存在する雨水、塵等の各種異物が内部空間８内に侵入する事を防止している。特に、グリースリップ２４は、内部空間８に向かってリップ先端部が延出した状態でスリンガ２１に摺接する事により、グリースが漏洩するのを有効に防止している。

玉４を保持する保持器７は、大径円環部３０及び小径円環部３１と、両円環部３０，３１を連結する複数の柱部３２から構成された両持ち構造の保持器である。両円環部３０、３１と、円周方向に隣り合う１対の柱部３２とにより形成されるポケット３３が、玉４を転動自在に保持している。

保持器７の大径円環部３０は、反ポケット側の側面を全周に亙り切除した様な構成としている。従って、大径円環部３０は、周方向に関してポケット３３と整合する位置の内径側に、径方向外方に凹んだ切欠き部３４が形成されており、この切欠き部３４から、玉４が軸方向に突出している。本構成により、玉４と、組み合わせシールリング９及びシールリング１３とを近接させる事により、複列である玉列間の距離を大きくして、転がり軸受を長寿命にしている。更に、両持ち構造の保持器７は、片持ち構造である冠形保持器より高剛性であるので、軸受組み立て時に安定して玉４をポケット３３に保持する事ができる。

但し、保持器７の切欠き部３４は、組み合わせシールリング９のグリースリップ２４に近接している。この為、ハブユニット軸受１の使用に伴い、封入されたグリースが付着した玉４が転動すると、切欠き部３４によりグリースが掻き落され、掻き落されたグリースが大径円環部３０の側面に堆積する。堆積して軸方向に盛り上がったグリースがグリースリップ３４に接触（衝突）すると、グリースが外部空間に漏れる可能性がある。グリースが漏洩した場合、周辺環境を汚染するだけでなく、内部空間８に残存するグリースが不足して、転がり接触部に潤滑不良が生じる虞がある。

特に、図４に示す様に、全てのシールリップが外部空間側に向いて延出するシールリングや、内部空間側に向いて延出するシールリップの少なくとも一部がラビリンスシールを構成しているシールリングを、上述した様な保持器７と組み合わせて使用した場合、グリースの漏洩が発生し易い。
図４（Ａ）に示す組み合わせシールリング９ａは、全てのシールリップ２２ａ〜２４ａが、外部空間側に向いた状態でスリンガ２１ａに接触している（特許文献２）。図４（Ｂ）に示す組み合わせシールリング９ｂは、内部空間側に向いて延出するグリースリップ２４ｂが、スリンガ２１ｂと全周に亙り非接触であるラビリンスシールを構成している（特許文献３）。図４（Ｃ）に示す組み合わせシールリング９ｃは、内部空間側に向いて延出するグリースリップ２４ｃの一部に設けた切欠部２７が、スリンガ２１ｃと非接触であるラビリンスシールを構成している（特許文献４）。

特開２００４−０１９９３４号公報 特開２０１３−１２４７６４号公報 特開２０１２−２５１６３７号公報 特開２０１４−０７７４９９号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、アンギュラ玉軸受用の保持器として、円環部に切欠き部を有する保持器を組み込んだ場合にも、転動体を設置した空間内に封入したグリースが、シールリングを通じて外部空間に漏洩するのを防止する事を課題とする。

本発明の保持器は、内周面に外輪軌道面を有する外輪と、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、前記両軌道面の間に配置される複数の玉と、を備えるアンギュラ玉軸受用の保持器であり、大径円環部と、小径円環部と、前記両円環部を連結する複数の柱部と、を備え、前記両円環部と、隣接する前記柱部とにより玉を保持する為のポケットを形成しており、前記大径円環部の内径側で、前記ポケットと円周方向に整合する位置に、外径側に凹んだ切欠き部を設けている。

特に、本発明のアンギュラ玉軸受用の保持器は、前記切欠き部は、前記内輪軌道面の軸受外部側の端部を通り、接触角と平行である仮想線より軸受外部側に配置している。
又、本発明のハブユニット軸受は、内周面に外輪軌道面を有する外輪部材と、外周面に内輪軌道面を有する内輪部材と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に設けられた複数の玉と、前記玉を転動自在に保持する保持器と、複数のシールリップを有して、前記玉を設置した内部空間を密封するシールリングと、前記内部空間に封入されたグリースと、を備え、複列のアンギュラ玉軸受により構成されている。
特に、本発明のハブユニット軸受は、前記保持器が、上述したアンギュラ玉軸受用の保持器である。
更に、前記複数のシールリップの全てが、先端部を外部空間側に向けた状態で延出している。
又、先端部を内部空間側に向けた状態で延出している前記シールリップの少なくとも一部が、ラビリンスシールを形成している。

上述の様に構成する本発明のアンギュラ玉軸受用の保持器によれば、円環部に切欠き部を有する保持器を組み込んだ場合にも、転動体を設置した空間内に封入したグリースが、シールリングを通じて外部空間に漏洩するのを防止する事ができる。
更に、本発明の保持器を組み込んだハブユニット軸受によれば、全てのシールリップが外部空間側に向いて延出するシールリングや、内部空間側に向いて延出するシールリップの少なくとも一部がラビリンスシールを構成しているシールリングと組み合わせて使用した場合でも、グリースの漏洩が発生するのを防止できる。

実施形態を示す、ハブユニット軸受（第１世代）の断面図。 保持器の（Ａ）断面図、（Ｂ）正面図 従来構造の１例を示す、ハブユニット軸受（第３世代）の断面図。 従来構造の組み合わせシールリングの１例を示す、（Ａ）全てのシールリップが外向き、（Ｂ）グリースリップの全体が非接触、（Ｃ）グリースリップの一部が非接触。

図１、２は、本発明の実施形態を示している。本実施形態のハブユニット軸受１ａは、自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する為の、所謂第１世代のハブユニット軸受であり、外輪部材に相当する１個の外輪２ａと、内輪部材に相当する１対（２個）の内輪３ａ、３ａと、それぞれが転動体である複数個の玉４とを備えている。

外輪２ａの内周面には、アンギュラ型で複列の外輪軌道面５が形成されている。一方、各内輪３ａ、３ａの外周面には、アンギュラ型の内輪軌道面６がそれぞれ形成されている。各玉４は、それぞれ保持器７ａにより回転自在に保持された状態で、各外輪軌道面５と各内輪軌道面６との間に組み込まれている。複列に構成された各玉４には、背面組み合わせ型（ＤＢ型）の接触角αを付与して、複列アンギュラ玉軸受を構成している。

車両への組み付け状態で、外輪２ａは、図示しない懸架装置を構成するナックルに、円周方向並びに軸方向変位を阻止された状態で内嵌固定される。一方、１対の内輪３ａ、３ａは、車輪を支持する為のハブフランジを有する図示しないハブに外嵌固定される。従って、本実施形態の場合には、外輪２ａが使用時にも回転しない静止輪に、各内輪３ａが使用時に回転する回転輪に相当する。

外輪２ａの内周面と１対の内輪３ａ、３ａの外周面との間部分で、各玉４を設置した内部空間８内には、グリースを封入（充填）している。これにより、各玉４の転動面と各外輪軌道面５及び各内輪軌道面６との転がり接触部の潤滑を図っている。内部空間８の両端開口部は、それぞれ組み合わせシールリング９により塞いでいる。組み合わせシールリング９は、内部空間８内に封入したグリースが外部に漏洩する事を防止すると共に、外部に存在する雨水、塵等の各種異物が内部空間８内に侵入する事を防止している。

組み合わせシールリング９は、シールリング２０と、スリンガ２１とから構成されている。シールリング２０は、鋼板等の金属板にプレス加工を施す事により、断面略Ｌ字形で全体を円環状に形成した芯金２５に、ゴムの如きエラストマー等のシール材２６を加硫接着成形している。芯金２５は、外輪２ａの軸方向端部内周面に締り嵌めにより内嵌固定されている。
スリンガ２１は、防錆処理された圧延鋼板、ステンレス鋼板等の金属板にプレス加工を施す事により、断面略Ｌ字形で全体を円環状に形成して成り、内輪３ａの軸方向端部外周面に締り嵌めにより外嵌固定されている。

シール材２６には３本のシールリップを設けており、各シールリップ２２〜２４は、それぞれの先端部を、スリンガ２１の側面又は外周面に全周に亙り摺接させている。具体的には、サイドリップ２２は、外向きの（外部空間側に向かって延出する）先端部を、スリンガ２１の側面に摺接させている。メインリップ２３は、外向きの先端部を、スリンガ２１の外周面に摺接させている。グリースリップ２４は、内向きの（内部空間８に向かって延出する）先端部を、スリンガ２１の外周面に摺接させている。

保持器７ａは、合成樹脂材を射出成形する事により製造されており、大径円環部３０ａ及び小径円環部３１ａと、両円環部３０ａ，３１ａを連結する複数の柱部３２ａから構成された両持ち構造の保持器である。大径円環部３０ａは、玉４の中心よりも外径側に配置されており、小径円環部３１ａは、玉４の中心よりも内径側に配置されている。柱部３２ａは、径寸法が異なる両円環部３０ａ，３１ａを連結（接続）させる為、円周方向から見て、傾斜した（大径円環部３０ａから小径円環部３１ａに向かうに従い小径となる方向に延出する）状態で形成されている。両円環部３０ａ、３１ａと、円周方向に隣り合う１対の柱部３２ａとで形成されるポケット３３ａにより、玉４を転動自在に保持している。

小径円環部３１ａは、内周面の円周方向等間隔となる位置に、不連続の状態で複数の係止突起３６を形成している。係止突起３６は、小径円環部３１ａの内周面から内径側に向けて突出しており、ポケット側の側面を、軸方向にポケット側へ向かうに従い大径となる傾斜面としている。そして、内輪３ａの内周面の全周に形成された係止溝１５に係止突起３６を係合させる事により、組立完了後のハブユニット軸受１ａから内輪３ａが分離するのを防止している。

保持器７ａの大径円環部３０ａは、小径円環部３１ａの反ポケット側の側面を全周に亙り切除した様な構成としている。別の言い方をすれば、保持器７ａは、玉４の軸方向の頂点に対して、大径円環部３０ａの側面をポケット３３ａの側に位置させている。従って、小径円環部３１ａが全周に亙って径方向の幅寸法が同じである（係止突起３６を除く）のに対して、大径円環部３０ａは、周方向に関して各ポケット３３ａの中央となる位置の内径側に、径方向外方に凹んだ切欠き部３４ａが形成されている。玉４は、切欠き部３４ａに於いて、大径側円環部３０ａの反ポケット側の側面から軸方向に突出している。この様な大径円環部３０ａは、外径側のみが円周方向に連続しており、内径側は切欠き部３４ａが形成された部分で不連続な状態となっている。

柱部３２ａの内径面である傾斜内径面３５は、断面が直線状の平面（内径側寄りの一部を除く）であり、小径円環部３１ａに向かうに従って、小径となる方向、且つ玉４の自転軸β（玉４の中心を通り接触角αと直交する軸）に近づく方向に傾斜している。
保持器７ａの切欠き部３４ａは、内輪軌道面６の軸受外部側（図１の左右側）の端部（溝肩部１４の面取りを含まない内輪軌道面６の曲率半径の止まり部）を通り、接触角αと平行である平行線Ａよりも、軸受外部側に配置されている。別の言い方をすれば、溝肩部１４は、大径円環部３０ａの内径側稜部（傾斜内径面３５と交わる部分）を通り、接触角αと平行である平行線Ｂよりも、軸受内部側（図１の中央側）に配置されている。

以上の様な構成を有する本実施形態のハブユニット軸受１ａの場合、アンギュラ玉軸受用の保持器として、円環部に切欠き部を有する保持器を組み込んだ場合にも、転動体を設置した空間内に封入したグリースが、シールリングを通じて外部空間に漏洩する事を防止する事ができる。

複列のアンギュラ玉軸受であるハブユニット軸受１ａの玉４は、上述した様な保持器７ａのポケット３３ａに保持され、軸受使用時には、各軌道面５，６を転動する。即ち、玉４は、自転軸βを回転中心とし、接触角αと整合する転動面を赤道として回転（自転）しながら、外輪軌道面５と内輪軌道面６により形成される軌道を、内輪３ａの回転軸ＣＬを回転中心として公転する。玉４が各軌道面５，６を転動する際、特に、回転輪である内輪３ａの内輪軌道面６に付着したグリースは、玉４の転動面に転写され、保持器７ａの傾斜内径面３５で掻き落とされる。掻き落とされたグリースは、玉４の回転に伴い、傾斜内径面３５に沿って移動する（図１の矢印参照）。

本実施形態の保持器７ａによれば、内輪軌道面６を転動する際に玉４に付着したグリースは、玉４の回転により、傾斜内径面３５に到達する。傾斜内径面３５に到達したグリースは、傾斜内径面３５で転動面から掻き落とされ、傾斜内径面３５に沿って内径側に導かれて移動し、内輪軌道面６へ還流する。一方、欠き部３４ａが内輪軌道面６の軸受外部側の端部を通り接触角αと平行である平行線Ａより軸受外部側に配置されているので、玉４に付着したグリースは、切欠き部３４ａには到達しない。保持器７ａの切欠き部３４ａには連続的にグリースが供給されないので、グリースが切欠き部３４ａに溜まり、堆積して、グリースリップ２４にまで到達（接触）する事はない。従って、組み合わせシールリング９を通じて、グリースが外部空間に漏れる事を防止できる。

特に、全てのシールリップが外向きであるシールリング（例えば、図４（Ａ）に示したシールリング９ａ）、或は内向きのシールリップの少なくとも一部がラビリンスを形成しているシールリング（例えば、図４（Ｂ）（Ｃ）に示したシールリング９ｂ、９ｃ）との組み合わせに於いて、玉４（保持器７ａ）とシールリングとを近接させた状態で使用した場合でも、グリースの漏洩を防止できる。

本発明は、軸受の構成がアンギュラ玉軸受であれば、所謂第１世代のハブユニット軸受に限らず、第２、３世代のハブユニット軸受にも適用可能である。

１、１ａ ハブユニット軸受
２、２ａ 外輪
３、３ａ 内輪
４ 玉
５ 外輪軌道面
６ 内輪軌道面
７、７ａ 保持器
８ 内部空間
９、９ａ〜９ｃ 組み合わせシールリング
１０ ハブ輪
１１ 取付フランジ
１２ ハブフランジ
１３ シールリング
１４ 溝肩部
１５ 係止溝
２０、２０ａ〜２０ｃ シールリング
２１、２１ａ〜２１ｃ スリンガ
２２、２２ａ〜２２ｃ サイドリップ
２３、２３ａ〜２３ｃ メインリップ
２４、２４ａ〜２４ｃ グリースリップ
２５ 芯金
２６ シール材
２７ 切欠部
３０、３０ａ 大径円環部
３１、３１ａ 小径円環部
３２、３２ａ 柱部
３３、３３ａ ポケット
３４、３４ａ 切欠き部
３５ 傾斜内径面
３６ 係止突起

Claims (4)

1. 大径円環部と、小径円環部と、前記両円環部を連結する複数の柱部と、を備え、
   前記両円環部と、隣接する前記柱部とにより玉を保持する為のポケットを形成しており、
   前記大径円環部の内径側で、前記ポケットと円周方向に整合する位置に、外径側に凹んだ切欠き部を設けており、
   内周面に外輪軌道面を有する外輪と、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、前記両軌道面の間に配置される複数の玉と、を備えるアンギュラ玉軸受用の保持器であって、
   前記切欠き部は、前記内輪軌道面の軸受外部側の端部を通り、接触角と平行である平行線より軸受外部側に配置する事を特徴とするアンギュラ玉軸受用の保持器。
2. 内周面に外輪軌道面を有する外輪部材と、外周面に内輪軌道面を有する内輪部材と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に設けられた複数の玉と、前記玉を転動自在に保持する保持器と、複数のシールリップを有して、前記玉を設置した内部空間を密封するシールリングと、前記内部空間に封入されたグリースと、を備え、
   複列のアンギュラ玉軸受により構成されるハブユニット軸受であって、
   前記保持器が、請求項１に記載したアンギュラ玉軸受用の保持器である事を特徴とするハブユニット軸受。
3. 前記複数のシールリップの全てが、先端部を外部空間側に向けた状態で延出している、請求項２に記載したハブユニット軸受。
4. 先端部を内部空間側に向けた状態で延出している前記シールリップの少なくとも一部が、ラビリンスシールを形成している、請求項２に記載したハブユニット軸受。

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