JP2019095001A - ハブユニット用密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シール性を確保しつつ、内軸の回転抵抗を低減することができるハブユニット用密封装置を提供する。【解決手段】内軸４と外輪３との間の環状空間を、車両アウタ側の端部において密封するハブユニット用密封装置１２であって、外輪３に取り付けられるシール部材３０と、内軸４に取り付けられるスリンガ３１とを備え、スリンガ３１が、内軸４に嵌合される円筒部３１ａと、円筒部３１ａから径方向外方に延びる円環部３１ｃ，３１ｄとを有し、円環部が、第１の円環部３１ｃと、第１の円環部３１ｃより車両インナ側に配置された第２の円環部３１ｄを含み、シール部材３０が、第１の円環部３１ｃの車両インナ側の側面に接触する第１のサイドリップ３４ａを含み、第１の円環部３１ｃと第２の円環部３１ｄとの間に周方向に沿った溝３１ｅが形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、ハブユニット（車輪用軸受装置）に採用される密封装置に関する。

自動車などの車両に搭載され、車輪を回転自在に支持するハブユニット（車輪用軸受装置）は、同心状に配置された内軸と外輪とを備えており、これら内軸と外輪との間に配設された転動体によって、外輪に対して内軸が回転自在にされている。内軸の車両アウタ側の端部には、径方向外側に延びるフランジが設けられており、このフランジに車輪及びブレーキディスクが取り付けられる。

このようなハブユニットでは、内軸と外輪との間の転動体が配設されている環状空間に外部から泥水などが浸入するのを防ぐために、当該環状空間の軸方向両端部に密封装置が装着されている。

ハブユニットにおいて、車両アウタ側に用いられる密封装置としては、例えば、図５に示すものがある。この密封装置は、外輪１０３の内周面に取り付けられるシール本体１３０と、内軸１０４の外周面に取り付けられる円筒部１３１ａ及びフランジ部１１１の内側面に配置される円環部１３１ｃを有するスリンガ１３１とを備え、シール本体１３０のリップ１３４ａ〜１３４ｃがスリンガ１３１に接触している（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１７−１３７９７３号公報

この種の密封装置１１２においては、ハブユニットの回転トルクを低減するために内軸１０４の回転抵抗を小さくすることが望まれている。内軸１０４の回転抵抗が大きくなる要因の１つとして、スリンガ１３１に対するリップ１３４ａ〜１３４ｃの接触圧が挙げられる。

図５に示す密封装置１１２では、スリンガ１３１の円環部１３１ｃにシール本体１３０の２つのサイドリップ１３４ａ、１３４ｂが接触している。また、これらのサイドリップ１３４ａ，１３４ｂは、いずれも同じような長さや厚さを有している。そのため、スリンガ１３１に対する各リップ１３４ａ〜１３４ｃの接触圧はいずれも高い状態にあり、密封装置１１２のシール性は維持されるものの、内軸１０４の回転抵抗が大きくなる傾向にある。

本発明は、シール性を確保しつつ、内軸の回転抵抗を低減することができるハブユニット用密封装置を提供することを目的とする。

（１）本発明は、内軸と外輪との間の環状空間を、車両アウタ側の端部において密封するハブユニット用密封装置であって、
前記外輪に取り付けられるシール部材と、
前記内軸に取り付けられるスリンガとを備え、
前記スリンガが、前記内軸に嵌合される円筒部と、前記円筒部から径方向外方に延びる円環部とを有し、
前記円環部が、第１の円環部と、前記第１の円環部より車両インナ側に配置される第２の円環部を含み、
前記シール部材が、前記第１の円環部の車両インナ側の側面に接触する第１のサイドリップを含み、
前記第１の円環部と前記第２の円環部との間に周方向に沿った溝が形成されている。

上記構成の密封装置は、スリンガが、第１のサイドリップが接触する第１の円環部と、第１の円環部より車両インナ側に配置された第２の円環部を備え、第１の円環部と第２の円環部との間に周方向に沿った溝が形成されている。そのため、まず、第１の円環部に接触する第１のサイドリップによって密封装置内への泥水等の異物の浸入を防止することができる。仮に第１の円環部と第１のサイドリップとの間を通過して泥水等が入り込んだとしても、第２の円環部が堰となり、第１の円環部と第２の円環部との間の溝内に泥水等を留めることができる。したがって、第１のサイドリップのみを第１の円環部に接触させることで内軸の回転抵抗を低下させ、ハブユニットの回転トルクを低減させることができるとともに、第２の円環部によって密封装置のシール性を確保することができる。

（２）好ましくは、第２の円環部の径方向外端部と前記第１のサイドリップの内周面との間には、ラビリンスシールを構成する隙間が設けられている。
このような構成によって、第２の円環部を越えてハブユニット内に泥水等が浸入するのを効果的に防止することができる。

（３）好ましくは、前記シール部材が、前記第２の円環部の車両インナ側の側面に接触する第２のサイドリップをさらに含み、前記第２のサイドリップが前記第１のサイドリップよりも短くかつ薄く形成されている。
この構成によれば、第２の円環部に接触する第２のサイドリップによって、泥水等がハブユニットの内部に浸入するのを効果的に防止することができる。また、第２のサイドリップを第２の円環部に接触させることで内軸の回転抵抗は若干増加するが、第２のサイドリップは、第１のサイドリップよりも短くかつ薄く形成されているので、第２の円環部に対する接触圧を小さくすることができ、内軸の回転抵抗の増加を抑制することができる。その結果、例えば図５に示す従来の密封装置と比べてハブユニットの回転トルクを低減することができる。

（４）好ましくは、前記シール部材が、前記第２の円環部の車両インナ側の側面に対してラビリンスシールを構成する隙間をあけて配置された第２のサイドリップをさらに含む。
この構成によれば、第２の円環部と第２のサイドリップとの間にラビリンスシールが形成されるので、泥水等がハブユニットの内部に浸入するのを効果的に防止することができる。また、第２のサイドリップは第２の円環部に接触しないので内軸の回転抵抗が増加することもない。

（５）好ましくは、前記スリンガが、前記第１の円環部を有する第１の分割体と、前記第２の円環部を有しかつ前記第１の分割体に連結された第２の分割体とを有している。
この構成によれば、２つの円環部を有するスリンガを容易に製造することができる。

本発明によれば、シール性を確保しつつ、内軸の回転抵抗を低減することができる。

第１の実施形態に係る密封装置を備えたハブユニットの断面図である。 密封装置の断面図である。 第２の実施形態に係る密封装置の断面図である。 第３の実施形態に係る密封装置の断面図である。 従来技術に係る密封装置の断面図である。

以下、本発明の実施形態を、添付した図面に基づいて説明する。
［ハブユニットの構成］
図１は、第１の実施形態に係る密封装置を備えたハブユニット（車輪用軸受装置）の断面説明図である。なお、本明細書では、図１の左右方向を軸方向といい、図１の左側を車両アウタ側、右側を車両インナ側という。

ハブユニット１は、自動車の車体に設けられている懸架装置２に対して車輪を回転自在に支持するものであり、外輪３と内軸４とを備えている。外輪３と内軸４は同心状に配置されている。本実施形態では、外輪３に対して内軸４が回転自在となっている。そして、ハブユニット１は、図示しない車輪やブレーキディスクがフランジ１１に固定された内軸４を、車両に対して回転自在に支持することができる。

外輪３は円筒形状に形成されている。外輪３の外周面３ｂにはフランジ５が形成されている。フランジ５は、ボルト６により車体側の懸架装置２に固定される。外輪３の内周面には、複列の外輪軌道面３ｄが形成されている。

内軸４は、軸本体部７と、内輪部材８とで構成されている。
軸本体部７の車両アウタ側の端部には、車輪やブレーキディスク（図示せず）を取り付けるためのフランジ１１が形成されている。
内輪部材８は、環状に形成されて軸本体部７の車両インナ側の端部に外嵌され、かしめ固定されている。

軸本体部７の外周面には、車両アウタ側の外輪軌道面３ｄの径方向内側に対向する内輪軌道面７ａが形成されている。内輪部材８の外周面には、車両インナ側の外輪軌道面３ｄの径方向内側に対向する内輪軌道面８ａが形成されている。
各列の外輪軌道面３ｄと内輪軌道面７ａ，８ａとの間には、複数の転動体９が配設されている。本実施形態の転動体９は玉である。各列の複数の玉９は、保持器１０により周方向の間隔が所定に保持されている。

外輪３の軸方向両端部と内軸４との間、より詳細には、外輪３の車両アウタ側端部と軸本体部７との間、及び、外輪３の車両インナ側端部と内輪部材８との間には、それぞれ密封装置１２、１３が取り付けられている。これらの密封装置１２、１３は外輪３の径方向外側から、外輪３と内軸４との間に形成される環状空間Ｒに泥水等の異物が浸入するのを防ぎ、かつ環状空間Ｒ内の潤滑剤が漏出するのを防ぐ役割を有している。そして、これらの密封装置１２、１３のうち、車両アウタ側（図１において左側）に配設される密封装置１２が本発明の実施形態に係る密封装置である。

［密封装置の構成］
図２は、図１の密封装置１２の断面図である。
密封装置１２は、図２に示すように、シール部材３０とスリンガ３１とを備えている。

スリンガ３１は、錆びにくい性質を有する硬質な材料、例えばステンレスなどの金属板をプレス加工することで環状に形成されている。
スリンガ３１は、第１及び第２の円筒部３１ａ，３１ｂと、第１及び第２の円環部３１ｃ，３１ｄとを有している。

第１の円筒部３１ａは、軸本体部７（内軸４）の外周面７ｂに嵌合されることによって軸本体部７に固定されている。第１の円筒部３１ａは、車両インナ側の端部において折り返されることによって二重構造を呈し、内周部分３１ａ１と外周部分３１ａ２とを有している。

第１の円環部３１ｃは、第１の円筒部３１ａの内周部分３１ａ１の車両アウタ側の端部からフランジ１１の車両インナ側の側面（フランジ面１１ａ）に沿って径方向外方に延びている。
第２の円筒部３１ｂは、第１の円環部３１ｃの径方向外端部から外輪３側へ屈曲し、車両インナ側へ延びている。

第２の円環部３１ｄは、第１の円筒部３１ａの外周部分３１ａ２の車両アウタ側の端部から径方向外方に延びている。第２の円環部３１ｄは、第１の円環部３１ｃの車両インナ側に配置されている。また、第２の円環部３１ｄは、第１の円環部３１ｃよりも径方向に短く形成されている。第１の円環部３１ｃと第２の円環部３１ｄとの間には、周方向に沿って延びる溝３１ｅが形成されている。

シール部材３０は、芯材３２と、弾性部材３３とを有する。
芯材３２は、ＳＰＣＣなどの鋼板をプレス加工することによって環状に形成されている。芯材３２は、外輪３の車両アウタ側端部の内周面３ａに嵌合されることによって、外輪３に固定されている。

芯材３２は、円筒部３２ａと、外円環部３２ｂと、傾斜部３２ｃと、内円環部３２ｄとを有している。
円筒部３２ａは、外輪３の車両アウタ側端部の内周面３ａに嵌合されている。
外円環部３２ｂは、円筒部３２ａの車両アウタ側の端部から径方向外方に延び、外輪３の車両アウタ側端面３ｃに接触している。

傾斜部３２ｃは、円筒部３２ａの車両インナ側の端部からやや車両アウタ側及び径方向内方へ傾斜しつつ延びている。傾斜部３２ｃと円筒部３２ａとの間の凹状部分には弾性部材が充填されている。
内円環部３２ｄは、傾斜部３２ｃの径方向内端部から径方向内方へ延びている。内円環部３２ｄは、外円環部３２ｂよりも車両インナ側に配置されている。

弾性部材３３は、ニトリルゴム等によって円環状に形成されている。弾性部材３３は、芯材３２に加硫により接着されている。弾性部材３３は、複数のリップ３４ａ〜３４ｃとデフレクタ３７とを有している。
複数のリップ３４ａ〜３４ｃは、２つの第１及び第２のサイドリップ（アキシアルリップ）３４ａ，３４ｂと１つのラジアルリップ３４ｃとを含む。

第１及び第２のサイドリップ３４ａ，３４ｂは径方向に並べて配置されている。径方向外側に配置された第１のサイドリップ３４ａは、芯材３２の内円環部３２ｄから車両アウタ側へ延びている。第１のサイドリップ３４ａの先端部は、スリンガ３１の第１の円環部３１ｃの車両インナ側の側面に接触している。第１のサイドリップ３４ａは、スリンガ３１の第２の円環部３１ｄの径方向外端部との間に微小な隙間３６をもって配置されている。この隙間３６は、ラビリンスシールを構成している。この隙間３６は、例えば、０．１ｍｍ〜５．０ｍｍの範囲で設定することができる。

径方向内側に配置された第２のサイドリップ３４ｂは、芯材３２の内円環部３２ｄから車両アウタ側へ延びている。第２のサイドリップ３４ｂの先端部は、スリンガ３１の第２の円環部３１ｄの車両インナ側の側面に接触している。第２のサイドリップ３４ｂは、第１のサイドリップ３４ａよりも短くかつ薄く形成されている。したがって、第２のサイドリップ３４ｂは第１のサイドリップ３４ａよりもボリューム（体積）が小さく、剛性も小さい。そのため、第１の円環部３１ｃに対する第１のサイドリップ３４ａの接触圧よりも、第２の円環部３１ｄに対する第２のサイドリップ３４ｂの接触圧の方が低くなっている。

また、第２の円環部３１ｄに対する第２のサイドリップ３４ｂの締め代ｔ２は、第１の円環部３１ｃに対する第１のサイドリップ３４ａの締め代ｔ１よりも小さい。これによっても、第１の円環部３１ｃに対する第１のサイドリップ３４ａの接触圧よりも、第２の円環部３１ｄに対する第２のサイドリップ３４ｂの接触圧の方が低くなっている。

ラジアルリップ３４ｃは、芯材３２の内円環部３２ｄの径方向内端部から径方向内方へ延びている。ラジアルリップ３４ｃは、スリンガ３１の第１の円筒部３１ａの外周部分３１ａ２の外周面に接触している。

デフレクタ３７は、芯材３２の径方向外側に配置されている。デフレクタ３７は、芯材３２の外円環部３２ｂよりも車両インナ側へ延び、外輪３の外周面３ｂに嵌合されている。デフレクタ３７の外周面３７ａと、スリンガ３１の第２の円筒部３１ｂとの間には、微小な隙間３８が形成され、この隙間３８によってラビリンスシールが構成されている。

更に、デフレクタ３７は、車両アウタ側の端面３７ｂがスリンガ３１の第１の円環部３１ｃの車両インナ側の側面に対して微小な隙間３９をあけて配置されている。この隙間３９によってもラビリンスシールが構成されている。したがって、隙間３８，３９によるラビリンスシールによって外部からスリンガ３１とシール部材３０との間への泥水等の異物の浸入が防止される。

また、密封装置１２は、シール部材３０の第１のサイドリップ３４ａがスリンガ３１の第１の円環部３１ｃに接触しているので、ラビリンスシールを構成する隙間３８，３９から泥水等が浸入したとしても、ハブユニット１内への泥水等の浸入が阻止される。また、仮に第１のサイドリップ３４ａと第１の円環部３１ｃの間を泥水等が通過したとしても、スリンガ３１には第２の円環部３１ｄが設けられているので、この第２の円環部３１ｄが堰として機能し、第１の円環部３１ｃと第２の円環部３１ｄとの間の溝３１ｅに泥水等を留めることができる。

第２の円環部３１ｄの径方向外端部と、第１のサイドリップ３４ａの内周面との間には、ラビリンスシールを構成する隙間３６が形成されているので、当該隙間３６を泥水等が通過するのを防止し、ハブユニット１内への泥水等の浸入を効果的に防止することができる。そして、仮にラビリンスシールを構成する隙間３６を通過して泥水等が浸入したとしても、シール部材３０は、第２の円環部３１ｄに接触する第２のサイドリップ３４ｂを備えているので、さらなる泥水等の浸入を阻止することができる。

また、第２の円環部３１ｄに対する第２のサイドリップ３４ｂの接触圧が、第１の円環部３１ｃに対する第１のサイドリップ３４ａの接触圧よりも低くなっているので、両者の接触圧が同等である場合よりも内軸４の回転抵抗を小さくすることができる。したがって、ハブユニット１の回転トルクを低減することができる。

［第２の実施形態］
図３は、第２の実施形態に係る密封装置の断面図である。
本実施形態では、スリンガ３１の構造が第１の実施形態とは異なっている。
本実施形態のスリンガ３１は、２つの分割体３１Ａ，３１Ｂにより構成されている。具体的には、スリンガ３１は、第１の円筒部３１ａの内周部分３１ａ１と、第１の円環部３１ｃと、第２の円筒部３１ｂとが一体に形成された第１の分割体３１Ａと、第１の円筒部３１ａの外周部分３１ａ２と、第２の円環部３１ｄとが一体に形成された第２の分割体３１Ｂとからなる。そして、第２の分割体３１Ｂにおける第１の円筒部３１ａの外周部分３１ａ２が、第１の分割体３１Ａにおける第１の円筒部３１ａの内周部分３１ａ１の外周面に嵌合されることによって、第１の分割体３１Ａと第２の分割体３１Ｂとが連結されている。

上述した第１の実施形態では、第１の円筒部３１ａが、折り返しによる二重構造を呈していたため、加工が困難になる可能性があるが、本実施形態では、スリンガ３１を２つの分割体３１Ａ，３１Ｂで構成しているので、各分割体３１Ａ，３１Ｂの構造を簡素化することができ、スリンガ３１の製造を容易に行うことができる。

［第３の実施形態］
図４は、第３の実施形態に係る密封装置の断面図である。
本実施形態では、シール部材３０の第２のサイドリップ３４ｂの構造が、第１の実施形態とは異なっている。
本実施形態の第２のサイドリップ３４ｂは、スリンガ３１の第２の円環部３１ｄに接触しておらず、第２の円環部３１ｄとの間にラビリンスシールを構成する隙間４０をあけて配置されている。この隙間４０の寸法は、例えば、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲で設定することができる。

したがって、本実施形態では、第２の円環部３１ｄに対する第２のサイドリップ３４ｂの接触圧が実質的にゼロとなり、内軸４の回転抵抗をより小さくすることが可能となっている。
また、第２のサイドリップ３４ｂと第２の円環部３１ｄとの間にはラビリンスシールを構成する隙間４０が形成されているので、泥水等の浸入を効果的に防止することができる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において適宜設計変更することができる。
例えば、上記実施形態では、シール部材３０が第２のサイドリップ３４ｂを備えていたが、これを省略することもできる。
また、スリンガ３１の第２の円環部３１ｄの径方向外端部と第１のサイドリップ３４ａの内周面との間には、ラビリンスシールが形成されていなくてもよい。

また、シール部材３０におけるデフレクタ３７やスリンガ３１における第２の円筒部３１ｂは、省略したり形状を変更したりすることができる。

１ ：ハブユニット
３ ：外輪
４ ：内軸
１２ ：密封装置
３０ ：シール部材
３１ ：スリンガ
３１ａ：第１の円筒部
３１ｃ：第１の円環部
３１ｄ：第２の円環部
３１ｅ：溝
３３ ：弾性部材
３４ａ：第１のサイドリップ
３４ａ：第２のサイドリップ
３６ ：隙間
４０ ：隙間
ｔ１ ：締め代
ｔ２ ：締め代

Claims (5)

1. 内軸と外輪との間の環状空間を、車両アウタ側の端部において密封するハブユニット用密封装置であって、
   前記外輪に取り付けられるシール部材と、
   前記内軸に取り付けられるスリンガとを備え、
   前記スリンガが、前記内軸に嵌合される円筒部と、前記円筒部から径方向外方に延びる円環部とを有し、
   前記円環部が、第１の円環部と、前記第１の円環部より車両インナ側に配置された第２の円環部を含み、
   前記シール部材が、前記第１の円環部の車両インナ側の側面に接触する第１のサイドリップを含み、
   前記第１の円環部と前記第２の円環部との間に周方向に沿った溝が形成されている、ハブユニット用密封装置。
2. 第２の円環部の径方向外端部と前記第１のサイドリップの内周面との間には、ラビリンスシールを構成する隙間が設けられている、請求項１に記載のハブユニット用密封装置。
3. 前記シール部材が、前記第２の円環部の車両インナ側の側面に接触する第２のサイドリップをさらに含み、
   前記第２のサイドリップが前記第１のサイドリップよりも短くかつ薄く形成されている、請求項１又は２に記載のハブユニット用密封装置。
4. 前記シール部材が、前記第２の円環部の車両インナ側の側面に対してラビリンスシールを構成する隙間をあけて配置された第２のサイドリップをさらに含む、請求項１又は２に記載のハブユニット用密封装置。
5. 前記スリンガが、前記第１の円環部を有する第１の分割体と、前記第２の円環部を有しかつ前記第１の分割体に連結された第２の分割体とを有している、請求項１〜４のいずれか１項に記載のハブユニット用密封装置。

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