JP2018194106A - ハブユニット軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】シール装置に導電性シールを使用しなくても、外輪部材と内輪部材との間の導電を確保して、静電気スパークの発生を防止することができるハブユニット軸受を提供する。【解決手段】ハブユニット軸受１０の内輪部材１２の軸方向一端面の回転中心ＣＬに円錐状の凹部１２ｆが形成され、ハブユニット軸受１０の軸方向一端部を覆う側面カバー１７の径方向中心に、内輪部材１２に向かって延出し、内輪部材１２に接触する導電ゴム製の接触部１８が形成され、接触部１８は、中空円錐状に形成され、中空円錐状に形成された接触部１８の先端が凹部１２ｆに接触する。【選択図】図１

Description

本発明は、ハブユニット軸受に関し、より詳細には、導電性を有するハブユニット軸受に関する。

自動車などの車輪を懸架装置に対して回転自在に支持するため、一般的にハブユニット軸受が用いられる。また、自動車は、走行中に車体と空気とが摩擦することにより、車体には静電気が帯電する一方、タイヤはある程度の導電性を持っている。このため、ハブユニット軸受では、車体に懸架される外輪部材とタイヤを介して接地している内輪部材との間に電位差が生じて、静電気スパーク（放電現象）が断続的に発生することがある。特に、従動輪の場合、内輪部材に車体側と繋がる駆動軸が連結されていないので、この電位差が生じやすいため、静電気スパークが発生しやすい。そして、この静電気スパークにより、ラジオノイズや車載電子装置などに誤作動が生じる可能性がある。

このような静電気スパークの発生を防止するため、軸受内部空間を密封するシール装置のシール部を導電性カーボンブラックやカーボンナノチューブなどの導電性材料を含む導電性樹脂（またはゴム）で形成して、外輪部材と内輪部材との間の導電を確保するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、シール装置のシール部を導電性材料で形成すると共に、シール部の複数のシールリップの間に導電性グリースを封入するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００６−０９７７０３号公報 特開２０１４−２４０６７６号公報

上記特許文献１、２に記載のハブユニット軸受は、導電性材料からなるシール部を備える導電性シールを介して外輪部材と内輪部材との間を導電させ、両部材間の電位差をなくして、静電気スパークの発生を防止するものである。

しかしながら、軸受回転によりシール部のシールリップが摺接状態となると、シールリップの摺接部分に絶縁体である油膜が形成されるため、導電性シールの電気抵抗値が軸受静止時と比べて数十倍となり、導電性が１／１０程度に低下してしまう。即ち、上記特許文献１、２に記載されたハブユニット軸受では、静電気スパークの発生を十分に防止することができない可能性があった。

また、上記特許文献２に記載のハブユニット軸受では、複数のシールリップの間に導電性グリースが封入されるため、初期の電気抵抗値は低下するものの、時間の経過に伴い導電性グリースの導電成分（例えば、カーボンブラック）が凝集し、導電性シールの電気抵抗値が徐々に増加してしまっていた。また、凝集した導電成分は硬いため、シールリップの摩耗を増加させ、さらには軸受軌道面に侵入すると異音の原因となっていた。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、シール装置に導電性シールを使用しなくても、外輪部材と内輪部材との間の導電を確保して、静電気スパークの発生を防止することができるハブユニット軸受を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）外輪部材と、複数の転動体を介して外輪部材に対して回転可能に設けられる内輪部材と、外輪部材に取り付けられ、外輪部材及び内輪部材の軸方向一端部を覆う導電性を有する側面カバーと、を備えるハブユニット軸受であって、内輪部材の軸方向一端面の回転中心に円錐状の凹部が形成され、側面カバーの径方向中心に、内輪部材に向かって延出し、内輪部材に接触する導電ゴム製の接触部が形成され、接触部は、中空円錐状に形成され、中空円錐状に形成された接触部の先端が凹部に接触することを特徴とするハブユニット軸受。
（２）接触部に、内輪部材と摺接するシールリップが設けられることを特徴とする（１）に記載のハブユニット軸受。
（３）側面カバーは、外輪部材の内周面に嵌合される外側円筒部と、外側円筒部の軸方向外端部から径方向内側に延びる円盤部と、円盤部の径方向中心に設けられ、内輪部材に向かって延出する内側円筒部と、を有し、側面カバーは、接触部から延び、側面カバーの内側円筒部の外周面、円盤部の軸方向内側面、外側円筒部の内周面、及び外側円筒部の外周面の軸方向内端部に亘って形成される導電ゴム製の被覆部を備え、被覆部の外側円筒部の外周面の軸方向内端部に、外輪部材の内周面に締め代を有して嵌合するガスケット部が形成されることを特徴とする（１）又は（２）に記載のハブユニット軸受。

本発明によれば、内輪部材の軸方向一端面の回転中心に円錐状の凹部が形成され、側面カバーの径方向中心に、内輪部材に向かって延出し、内輪部材に接触する導電ゴム製の接触部が形成され、接触部は、中空円錐状に形成され、中空円錐状に形成された接触部の先端が凹部に接触するため、シール装置に導電性シールを使用しなくても、外輪部材と内輪部材との間の導電を確保して、静電気スパークの発生を防止することができる。

本発明に係るハブユニット軸受の第１実施形態を説明する断面図である。 本発明に係るハブユニット軸受の第２実施形態を説明する断面図である。 本発明に係るハブユニット軸受の第３実施形態を説明する断面図である。

以下、本発明に係るハブユニット軸受の各実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
まず、図１を参照して、本発明に係るハブユニット軸受の第１実施形態について説明する。

本実施形態のハブユニット軸受１０は、従動輪用のハブユニット軸受であり、図１に示すように、外輪部材１１と、内輪部材であるハブ輪１２と、ハブ輪１２とは別体の内輪部材であり、ハブ輪１２に一体的に固定される内輪１３と、複数の転動体である玉１４と、シール装置１６と、側面カバー１７と、を備える。

ハブ輪１２は、略円柱形状で中実の部材であり、そのアウトボード側端部（図中左側）には、外周面から径方向外方に延出するフランジ部１２ｂが形成されている。フランジ部１２ｂには、不図示のタイヤホイール及びブレーキロータなどを締結するためのハブボルト２１が周方向に略等間隔で複数設けられている。

ハブ輪１２のインボード側端部（図中右側）には、小径段部１２ｃが形成されており、この小径段部１２ｃに内輪１３を外嵌した後、小径段部１２ｃの端部を径方向外側にかしめ加工することにより、内輪１３がハブ輪１２に固定される。また、かしめ加工によって内輪１３を押圧することで、適正な予圧が付与される。

また、ハブ輪１２のインボード側端面には、凹状の窪み部１２ｄがハブ輪１２の回転中心ＣＬと同心に形成されており、この窪み部１２ｄの底面１２ｅが、本実施形態のハブ輪１２の軸方向一端面を構成する。そして、窪み部１２ｄの底面１２ｅの回転中心ＣＬには、後述する接触部１８が接触する円錐状の凹部１２ｆが形成されている。

外輪部材１１の内周面には、互いに平行な２列の外輪軌道面１１ａ，１１ａが離間して形成されている。また、ハブ輪１２及び内輪１３の外周面には、それぞれ内輪軌道面１２ａ，１３ａが外輪部材１１の外輪軌道面１１ａ，１１ａに対応して形成されている。内輪軌道面１２ａ，１３ａ及び外輪軌道面１１ａ，１１ａで構成される軌道には、保持器１５によって転動自在に保持された複数の玉１４が周方向に等間隔に配置されている。

複数の玉１４は、互いに所定の接触角をなして外輪軌道面１１ａ，１１ａ及び内輪軌道面１２ａ，１３ａに接触して、背面組み合わせ型（ＤＢ）軸受が構成される。これにより、ハブ輪１２及び内輪１３は、外輪部材１１に対して回転中心ＣＬを中心として回転可能となる。

また、外輪部材１１のアウトボード側端部とハブ輪１２との間には、シール装置１６が設けられ、外輪部材１１のインボード側端部には、側面カバー１７が設けられている。これにより、ハブユニット軸受１０の軸受内部空間２０の軸方向両端部がシールされて、封入したグリースが外部に漏洩することが防止されると共に、外部に存在する雨水、泥、塵等の各種異物が軸受内部空間２０内に侵入することが防止される。

シール装置１６は、外輪部材１１のアウトボード側端部の内周面に圧入固定される断面略Ｌ字状の芯金１６ａと、この芯金１６ａに添着される導電ゴム製のシール部１６ｂと、を備える。シール部１６ｂは、ハブ輪１２の外周面に摺接する３つのシールリップを有する。なお、シール部１６ｂは、導電性を有しないゴム製であってもよい。即ち、シール装置１６は導電性シールでなくてもよい。

側面カバー１７は、ステンレス鋼板や亜鉛メッキ鋼板などの導電性及び耐食性を有する金属板にプレス加工が施されて円盤状に形成されており、外輪部材１１の内周面に嵌合される外側円筒部１７ａと、外側円筒部１７ａの軸方向一端部（インボード側端部）から径方向内側に延びる円盤部１７ｂと、円盤部１７ｂの径方向中心に設けられ、ハブ輪１２に向かって延びる内側円筒部１７ｃと、を有する。そして、側面カバー１７は、外輪部材１１、ハブ輪１２、及び内輪１３の軸方向一端部（インボード側端部）を覆っている。

外側円筒部１７ａと円盤部１７ｂとの間には、Ｕ字状に折り返され径方向外方に突出する鍔部１７ｄが形成されている。そして、側面カバー１７が外輪部材１１に取り付けられた際に、この鍔部１７ｄが外輪部材１１のインボード側端面に当接することで、側面カバー１７の軸方向位置が位置決めされる。

そして、側面カバー１７の内側円筒部１７ｃには、ハブ輪１２に向かって延出し、ハブ輪１２に接触する導電ゴム製の接触部１８が形成されており、この接触部１８は、中空円錐状に形成され、その先端がハブ輪１２の凹部１２ｆに接触している。従って、接触部１８の先端は、ハブ輪１２の軸方向一端面である窪み部１２ｄの底面１２ｅにおけるハブ輪１２の回転中心ＣＬに接触する。また、接触部１８の先端は、断面円弧状に形成されている。また、接触部１８は、加硫成形により形成される。

また、側面カバー１７は、接触部１８から延び、側面カバー１７の内側円筒部１７ｃの外周面及び内周面を包み込むように形成される導電ゴム製の被覆部１９を備える。被覆部１９は、導電ゴムにより接触部１８と一体に形成される。また、被覆部１９は、側面カバー１７の内側円筒部１７ｃの外周面及び内周面を包み込むように形成されるため、接触部１８が側面カバー１７に強固に固定される。

また、本実施形態では、ハブ輪１２の凹部１２ｆに導電性グリースが塗布されている。しかし、軸受回転時、凹部１２ｆの部分では遠心力の影響は少なく、また凹部１２ｆが軌道面１１ａ，１２ａ，１３ａから離間した位置であるため、軌道面１１ａ，１２ａ，１３ａに導電性グリースが侵入する可能性は低い。また、ハブ輪１２の回転中心ＣＬでは周速がほぼゼロであるので、導電性グリースの攪拌が少なく、導電性グリースの導電成分の凝集が抑制される。

また、接触部１８の先端部の頂角は、凹部１２ｆの角度より鋭角に形成されている。このため、接触部１８と凹部１２ｆの接触面積を少なくすることができる。また、接触部１８は、上述したように導電ゴム製であり弾性を有するため、軸受回転中にハブ輪１２が接触部１８に対して傾いたとしても、接触部１８の先端が凹部１２ｆにより調心されるため、接触部１８の先端をハブ輪１２の回転中心ＣＬに常に接触させることができる。

また、側面カバー１７にハブ輪１２に向かって延びる内側円筒部１７ｃを設け、この内側円筒部１７ｃに接触部１８を形成する理由は、導電ゴムの加硫成形用の接着剤が一般にフェノール樹脂などの絶縁体だからである。なぜなら、内側円筒部１７ｃのハブ輪１２側の端面が接着剤が載りにくい破断面となるので、その切断面を介して側面カバー１７と接触部１８との導電を確保できるからである。

さらに、側面カバー１７の外側円筒部１７ａにも絶縁体である接着剤が塗布されるのであるが、側面カバー１７の外側円筒部１７ａを外輪部材１１の内周面に圧入嵌合する際に、外側円筒部１７ａの外周面の接着剤が剥れる（軸方向に沿って削り取られる）ため、外輪部材１１と側面カバー１７との導電が確保される。

次に、ハブ輪（内輪部材）１２の回転中心ＣＬに接触部１８を接触させることに関し、本発明の原理について説明する。

まず、フォイル・ベアリングの理論を適用したレイノルズの無限幅平面軸受の理論（例えば、近森徳重、河原由夫著「密封装置」幸書房、１９７０年１２月１日、ｐ．１５１?１５２参照）により、シール装置のシールリップの摺接部分の周速は、１／３乗でしかシールリップの摺接部分における油膜厚さに影響しない。換言すると、シールリップの摺接部分の周速が変化しても油膜厚さはあまり変化しないということである。従って、ハブ輪の外周面に摺接する従来の導電性シールの場合、シールリップの摺接部分に一定の厚さの油膜が形成されるため、導電性シールの電気抵抗値はあまり下がらない。

そして、上述の技術的課題を鑑み、発明者らが鋭意検討した結果、金属製の側面カバーに導電ゴム製の接触部を設け、その接触部を絶縁体となる油膜が形成されにくいハブ輪の回転中心に接触させ、外輪部材とハブ輪との間を導電させることを見出した。即ち、ハブ輪の回転中心では周速がほぼゼロであるため、フォイル・ベアリングの理論による油膜が形成されず、外輪部材とハブ輪との間の導電性が阻害されにくく、また、シールリップの摩耗や摩擦トルクを増加させないことを見出したのである。

以上説明したように、本実施形態のハブユニット軸受１０によれば、側面カバー１７の径方向中心に、ハブ輪１２に向かって延出し、ハブ輪１２に接触する導電ゴム製の接触部１８が形成され、接触部１８が、中空円錐状に形成され、その先端がハブ輪１２の軸方向一端面におけるハブ輪１２の回転中心ＣＬに接触するため、シール装置１６に導電性シールを使用しなくても、外輪部材１１とハブ輪１２との間の導電を確保することができ、これにより、静電気スパークの発生を防止することができる。

また、本実施形態のハブユニット軸受１０によれば、ハブ輪１２の軸方向一端面の回転中心ＣＬに円錐状の凹部１２ｆが形成され、接触部１８の先端が凹部１２ｆに接触するため、接触部１８とハブ輪１２との接触を安定化させることができ、これにより、外輪部材１１とハブ輪１２との間の導電を更に確保することができる。

（第２実施形態）
次に、図２を参照して、本発明に係るハブユニット軸受の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。

本実施形態では、図２に示すように、接触部１８にハブ輪１２と摺接する１つのシールリップ３０が設けられている。このシールリップ３０は、円錐状の接触部１８の基端部からアウトボード側且つ径方向外側に向かって斜めに形成され、その先端がハブ輪１２の窪み部１２ｄの内周面に摺接する。また、シールリップ３０は、導電ゴムにより接触部１８と一体に形成されている。

以上説明したように、本実施形態のハブユニット軸受１０によれば、接触部１８にハブ輪１２と摺接するシールリップ３０が設けられるため、外輪部材１１とハブ輪１２との間の導電性を向上することができる。また、窪み部１２ｄの内部空間をシールリップ３０によりシールするため、凹部１２ｆに塗布した導電性グリースが軌道面１１ａ，１２ａ，１３ａに侵入するのを防止することができる。このため、導電性グリースが軌道面側のグリースと混ざり、軸受に異音や異物感が生じてしまうのを防止することができる。逆に、軌道面側のグリースが導電性グリース側に侵入するのを防止して、導電性グリースの導電性を確保することができる。なお、シールリップ３０は、摺接部分の径が小さく、摺接部分の周速も低いので、シール装置１６に比べて低トルクに構成することができる。
その他の構成及び作用効果については、上記第１実施形態と同様である。

（第３実施形態）
次に、図３を参照して、本発明に係るハブユニット軸受の第３実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。

本実施形態では、図３に示すように、側面カバー１７は、接触部１８から延び、側面カバー１７の内側円筒部１７ｃの外周面、円盤部１７ｂの軸方向内側面（アウトボード側の側面）、外側円筒部１７ａの内周面、及び外側円筒部１７ａの外周面の軸方向内端部（アウトボード側端部）に亘って形成される導電ゴム製の被覆部４０を備える。被覆部４０は、導電ゴムにより接触部１８と一体に形成される。なお、被覆部４０は、上記第１実施形態の被覆部１９と同様、内側円筒部１７ｃの内周面も覆っている。

このため、接触部１８から、側面カバー１７の内側円筒部１７ｃの外周面、円盤部１７ｂの軸方向内側面、外側円筒部１７ａの内周面、及び外側円筒部１７ａの外周面の軸方向内端部に亘って導電ゴムによる導電経路が形成される。

また、本実施形態では、被覆部４０の外側円筒部１７ａの外周面の軸方向内端部に、外輪部材１１の内周面に締め代を有して嵌合するガスケット部４１が形成されている。

以上説明したように、本実施形態のハブユニット軸受１０によれば、側面カバー１７が、接触部１８から延び、側面カバー１７の内側円筒部１７ｃの外周面、円盤部１７ｂの軸方向内側面、外側円筒部１７ａの内周面、及び外側円筒部１７ａの外周面の軸方向内端部に亘って形成される導電ゴム製の被覆部４０を備えるため、接触部１８から外輪部材１１まで繋がる導電ゴムによる導電経路が形成される。これにより、外輪部材１１とハブ輪１２との間の導電性を向上することができる。また、側面カバー１７の外側円筒部１７ａの外周面にガスケット部４１が形成されるため、外輪部材１１との嵌合面である外側円筒部１７ａの外周面を介した軸受内への異物の侵入を防止すると共に、外輪部材１１と被覆部４０との導通を図ることができる。
その他の構成及び作用効果については、上記第１実施形態と同様である。

なお、本発明は上記各実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、接触部１８の導電ゴムに炭素繊維やカーボンナノチューブなどの繊維状の導電性付与材を配合してもよい。この場合、接触部１８の導電ゴムが摩耗して平面ではない繊維が露出することにより、その繊維が油膜を除去し、油膜の形成を抑制するため、ハブ輪１２と接触部１８との間の導電性を向上することができる。
また、上記各実施形態では、ハブ輪１２に円錐状の凹部１２ｆを形成したが、これに限定されず、センタ穴などであってもよい。

１０ ハブユニット軸受
１１ 外輪部材
１２ ハブ輪（内輪部材）
１２ｄ 窪み部
１２ｅ 底面（軸方向一端面）
１２ｆ 凹部
１３ 内輪（内輪部材）
１４ 玉（転動体）
１６ シール装置
１７ 側面カバー
１７ａ 外側円筒部
１７ｂ 円盤部
１７ｃ 内側円筒部
１８ 接触部
１９ 被覆部
２０ 軸受内部空間
３０ シールリップ
４０ 被覆部
４１ ガスケット部
ＣＬ 回転中心

Claims (3)

1. 外輪部材と、複数の転動体を介して前記外輪部材に対して回転可能に設けられる内輪部材と、前記外輪部材に取り付けられ、前記外輪部材及び前記内輪部材の軸方向一端部を覆う導電性を有する側面カバーと、を備えるハブユニット軸受であって、
   前記内輪部材の軸方向一端面の回転中心に円錐状の凹部が形成され、
   前記側面カバーの径方向中心に、前記内輪部材に向かって延出し、前記内輪部材に接触する導電ゴム製の接触部が形成され、
   前記接触部は、中空円錐状に形成され、中空円錐状に形成された前記接触部の先端が前記凹部に接触することを特徴とするハブユニット軸受。
2. 前記接触部に、前記内輪部材と摺接するシールリップが設けられることを特徴とする請求項１に記載のハブユニット軸受。
3. 前記側面カバーは、前記外輪部材の内周面に嵌合される外側円筒部と、前記外側円筒部の軸方向外端部から径方向内側に延びる円盤部と、前記円盤部の径方向中心に設けられ、前記内輪部材に向かって延出する内側円筒部と、を有し、
   前記側面カバーは、前記接触部から延び、前記側面カバーの前記内側円筒部の外周面、前記円盤部の軸方向内側面、前記外側円筒部の内周面、及び前記外側円筒部の外周面の軸方向内端部に亘って形成される導電ゴム製の被覆部を備え、
   前記被覆部の前記外側円筒部の外周面の軸方向内端部に、前記外輪部材の内周面に締め代を有して嵌合するガスケット部が形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のハブユニット軸受。

Images