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

アンギュラ玉軸受用の保持器及びハブユニット軸受 Download PDF

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将充 渡部
Masamitsu Watabe
将充 渡部
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【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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* Cited by examiner, † Cited by third party
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