JP2020139542A - 車輪支持用転がり軸受ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】ナックル側と転がり軸受ユニット側との一方に帯電した静電気を他方に放電することで、ラジオノイズの発生頻度を下げることができる車輪支持用転がり軸受ユニットを提供する。【解決手段】車輪支持用転がり軸受ユニットでは、組合せ内側シール５のシールリング３０は、芯金３２と、該芯金３２に支持され、少なくとも一部が導電性の弾性材によって構成されるシール材３３とを備える。シール材３３は、導電性の弾性材によって構成され、ナックル７０に接触して導通するリップ３７を有し、且つ、シール材３３の導電性の弾性材は、外輪１又はハブ２と導通する。【選択図】図２

Description

本発明は、自動車の車輪をアルミニウム合金製の懸架装置に対して回転自在に支持する為に使用される車輪支持用転がり軸受ユニットに関する。

自動車の懸架装置を構成するナックルはバネ下荷重となるため、車輪支持用転がり軸受ユニットと同様に軽量化が求められ、アルミ合金製のナックルが使用されるようになってきている。例えば、特許文献１に記載の車輪支持用転がり軸受ユニットでは、図７に示すように、アルミ合金製のナックル１１４に車体取付けフランジ１０１ａを有する外輪１０１が固定される。また、ナックル１１４に外輪１０１を組み付けたときの電食（ガルバニックコロージョン）の防止のため、外輪１０１の外周面に電気絶縁性の被膜層１１７を設けている。さらに、蓄積された静電気が、転動体１０３と外輪１０１またはハブ１０２との間で放電されて発生するラジオノイズ（や電子部品の静電気破壊）の対策のため、軸受空間を密封する軸方向内側及び軸方向外側のシール１０７，１０８は、少なくとも片方のものを、導電性の弾性材からなる接触シールとしている。

尚、本明細書及び特許請求の範囲の全体で、軸方向に関して「外」とは、自動車への組み付け状態で車体の幅方向外側となる、図１〜図７の左側を言い、反対に車体の幅方向中央側となる、図１〜図７の右側を、軸方向に関して「内」と言う。

特開２００４−１００８８７号公報

ところで、外輪１０１が取り付けられるナックル１１４は、ナックルアームがボールジョイントやゴムブッシュ、減衰装置などに固定されることで位置決めされているので、一時的に導通が失われて帯電した状態になると、懸架装置の車体側部品との間で放電が発生してラジオノイズの原因となる場合がある。なお、ゴムブッシュに導電性の弾性材を使用することも考えられるが、導電性の弾性材は、通常のゴムに比べて耐久性に劣る場合があることから採用しにくいこともあり、また、導電性の弾性材を使っても加硫接着剤が絶縁体であるため、導電しない場合もある。

特に、アルミ合金製のナックル１１４を使用する場合、ナックルボルトにも絶縁被膜が設けられるので、外輪１０１との導通が失われやすく、その場合、転がり軸受ユニットに導電性の弾性材からなる接触シールを採用するだけでは、ラジオノイズ対策が不十分となる。
近年、車輪支持用転がり軸受ユニットの美観向上を目的として、軸受ユニットの外面に塗装やメッキ（クロメート皮膜やトップコート層は絶縁体）を施す要求が増えており、このような場合も、帯電した静電気を放電することができず、ラジオノイズの課題が発生する。

本発明は、上述の様な事情に鑑み、ナックル側と転がり軸受ユニット側との一方に帯電した静電気を他方に放電することで、ラジオノイズの発生頻度を下げることができる車輪支持用転がり軸受ユニットを提供することを目的とする。

本発明の上記目的は、以下の構成によって達成される。
（１） 内周面に外輪軌道を有すると共に、ナックルに固定する為の静止側フランジを有する外輪と、
外周面の前記外輪軌道と対向する部分に内輪軌道を有すると共に、前記外輪よりも軸方向外側に位置する部分で外径側に延出し、車輪を支持固定する為の回転側フランジを有するハブと、
前記外輪軌道と前記内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数の転動体と、
前記外輪の内周面と前記ハブの外周面との間に存在する内部空間の軸方向内端開口を塞ぐ、シールリング及びスリンガを有する組合せ内側シールと、
を備え、
前記組合せ内側シールのシールリングは、芯金と、該芯金に支持され、少なくとも一部が導電性の弾性材により造られる導電性内側シール部によって構成されるシール材とを備え、
前記導電性内側シール部は、前記ナックルに接触して導通するナックル接触部を有し、且つ、前記外輪と前記ハブとの少なくとも一方と導通する、
車輪支持用転がり軸受ユニット。
（２） 前記芯金は、前記外輪の内周面に設けられたシール嵌合面に内嵌される嵌合筒部と、該嵌合筒部から径方向内側に延び、前記導電性内側シール部が貫通する孔部を有する立板部と、を備え、
前記導電性内側シール部は、前記ナックル接触部から、前記立板部の孔部を介して、前記外輪のシール嵌合面まで、連続して形成されている、
（１）に記載した車輪支持用転がり軸受ユニット。
（３） 前記内部空間の軸方向外端開口を塞ぐ外側シールをさらに備え、
前記外側シールを構成するシール材の少なくとも一部は、導電性の弾性材により造られる導電性外側シール部によって構成され、
前記導電性外側シール部は、前記ハブと摺接して導通する摺接リップを有し、前記外輪と導通している、
（１）又は（２）に記載した車輪支持用転がり軸受ユニット。
（４） 前記導電性内側シール部は、前記スリンガと摺接して導通する摺接リップを有し、前記スリンガを介して前記ハブと導通する、
（１）〜（３）のいずれかに記載した車輪支持用転がり軸受ユニット。
（５） 前記導電性内側シール部のナックル接触部は、前記外輪の内周面に設けられたシール嵌合面に内嵌される前記芯金の嵌合筒部より軸方向内側に設けられるリップである、
（１）〜（４）のいずれかに記載した車輪支持用転がり軸受ユニット。

上述の様な構成を有する本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットによれば、ナックル側と転がり軸受ユニット側との一方に帯電した静電気を他方に放電することで、ラジオノイズの発生頻度を下げることができる。

本発明の第１実施形態に係る車輪支持用転がり軸受ユニットの断面図である。 図１のＩＩ部拡大図である。 図１のＩＩＩ部拡大図である。 本発明の第２実施形態に係る車輪支持用転がり軸受ユニットを示す、図２に対応する断面図である。 第２実施形態の変形例に係る車輪支持用転がり軸受ユニットを示す、図２に対応する断面図である。 第２実施形態の他の変形例に係る車輪支持用転がり軸受ユニットを示す、図２に対応する断面図である。 従来の車輪支持用転がり軸受ユニットを示す断面図である。

本発明の各実施形態に係る車輪支持用転がり軸受ユニットに就いて、図面を用いて詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１に示す本実施形態の車輪支持用転がり軸受ユニットは、従動輪用であり、外輪１と、ハブ２と、複数の転動体３、３と、組合せ内側シール５と、外側シール６と、を主に備える。

外輪１は、外周面に静止側フランジ７を、内周面に複列の外輪軌道８ａ、８ｂを、それぞれ有している。外輪１は、使用時に、静止側フランジ７を、懸架装置のナックル７０に結合固定する事により、このナックル７０に支持された状態で回転しない。

具体的に、外輪１は、静止側フランジ７の円周方向複数箇所に設けられた取り付け孔２１と、該取り付け孔２１に対応するナックル７０の位置に形成されたボルト挿通孔７０ａとを挿通する複数のボルト７１によってナックル７０に固定される。

また、ナックル７０には、軸受嵌合孔７０ｂが設けられており、この軸受嵌合孔７０ｂは、外輪１の外周面及び軸方向内端面とそれぞれ対向する嵌合内周面７０ｃと軸方向外側面７０ｄを有し、段付き形状に形成されている。
さらに、ナックル７０は、図７で示した従来技術と同様に、軽量化の観点から、アルミ合金で構成されており、また、電食を防止するため、外輪１のナックル７０との対向面、即ち、静止側フランジ７の軸方向内側面、静止側フランジ７よりも軸方向内側の外輪１の外周面及び軸方向内側面に絶縁被膜２０が設けられている。

ハブ２は、ハブ本体９と内輪１０とを結合する事により構成されており、外輪１の内径側に外輪１と同軸（同芯）に配置されている。

ハブ本体９には、外輪１の軸方向外端開口から軸方向外方に突出した部分に外径側に延出し、車輪（従動輪）及びディスクロータ等の制動用回転部材を支持固定する為の円輪状の回転側フランジ１１が設けられている。具体的に、回転側フランジ１１に設けられた各挿通孔２２には、それぞれスタッドボルト４がセレーション嵌合されている。

又、ハブ本体９の外周面には、外輪１の内周面に設けられた軸方向外側列の外輪軌道８ａと対向する部分に、軸方向外側列の内輪軌道１２ａが設けられている。又、ハブ本体９の外周面のうち、外輪１の内周面に設けられた軸方向内側列の外輪軌道８ｂと対向する軸方向内端部には、小径段部１３が設けられている。

内輪１０の外周面には、軸方向内側列の内輪軌道１２ｂが設けられている。内輪１０は、ハブ本体９の小径段部１３に締り嵌めにより外嵌固定された状態で、ハブ本体９の軸方向内端部に形成されたかしめ部２３により内輪１０の軸方向内端面が抑え付けられている。

転動体３、３は、軸方向外側列の外輪軌道８ａと内輪軌道１２ａとの間部分、及び、軸方向内側列の外輪軌道８ｂと内輪軌道１２ｂとの間部分に、それぞれ複数ずつ、保持器２４、２４により保持された状態で転動自在に設けられている。尚、図示の例では、転動体３、３として玉を使用しているが、重量が嵩む自動車の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、玉に代えて円すいころを使用する場合もある。

図２にも示すように、組合せ内側シール５は、シールリング３０及びスリンガ３１を有し、外輪１の内周面とハブ２の外周面との間に存在する内部空間２８の軸方向内端開口を塞ぐ。なお、スリンガ３１は、内輪１０の外周面に嵌合する円筒部４０と、該円筒部４０の軸方向内端部から外径側に延出する外向きフランジ部４１と、を有し、外向きフランジ部４１の軸方向内側面には、エンコーダ４２が装着されている。

組合せ内側シール５のシールリング３０は、芯金３２と、該芯金３２に支持されるシール材３３とを備える。芯金３２は、外輪１の軸方向内端部の内周面に設けられたシール嵌合面１４に内嵌される嵌合筒部３２ａと、該嵌合筒部３２ａから径方向内側に延びる立板部３２ｂと、を備える。また、シール材３３は、立板部３２ｂの外径側に設けられ、嵌合筒部３２ａの内周面を覆う導電性の弾性材（ゴムの如きエラストマー等に導電性付与材を添加する等したもの）により造られる導電性内側シール部３４と、立板部３２ｂの内径側に設けられる、絶縁性の弾性材（ゴムの如きエラストマー等）により造られる絶縁性内側シール部３５とから構成されている。

絶縁性内側シール部３５は、スリンガ３１の外周面及び軸方向外側面に摺接する複数（本実施形態では、３つ）の摺接リップ（第１〜第３摺接リップ）３６ａ，３６ｂ、３６ｃを有する。即ち、これら摺接リップ３６ａ，３６ｂ、３６ｃは、通常用いられる絶縁性内側シール部３５から構成されるので、シールの耐久性が確保される。

さらに、導電性内側シール部３４は、芯金３２の嵌合筒部３２ａより軸方向内側で、径方向外側に湾曲して、外輪１の軸方向内側面と、ナックル７０の軸方向外側面７０ｄとの間に挟まれるナックル接触部であるリップ３７を有する。
なお、リップ３７は、耐水機能を確保するために全周に亘って形成されているが、周方向に間欠的に形成されてもよい。

また、芯金３２の立板部３２ｂには、導電性内側シール部３４が貫通する孔部３２ｃを有する。これにより、導電性内側シール部３４は、ナックル７０の軸方向外側面７０ｄに接触したリップ３７から、立板部３２ｂの孔部３２ｃを介して、研削面である外輪１のシール嵌合面１４に接触する外輪接触シール部３８まで、連続して形成されており、シールリング３０のシール材３３を介してナックル７０と外輪１との導通が得られる。
なお、外輪１のシール嵌合面１４と導電性内側シール部３４は芯金３２とシール嵌合面１４の嵌合部よりも軸方向内側でも接触するが、この部分には組合せ内側シールリング５を圧入するための面取りがあり、面取り寸法のバラツキや熱処理による酸化被膜の状態によっては、安定した導通が得られ難い場合がある。

なお、芯金３２とシール材３３とを加硫接着等により接合固定するための接着剤（例えば、フェノール樹脂系接着剤、エポキシ系接着剤等）は、絶縁性を有しているため、芯金３２を介して、外輪１からシール材３３（導電性内側シール部３４）に電流が流れることは必ずしも期待できない。

また、図３に示すように、外側シール６は、外輪１の軸方向外端部に支持固定され、内部空間２８の軸方向外端開口を塞ぐ。外側シール６は、芯金５０と、シール材６０とから構成される。芯金５０は、外輪１の軸方向内端部の内周面に設けられたシール嵌合面１５に嵌合される嵌合筒部５１と、該嵌合筒部５１の軸方向外端部から径方向外方に向けて折れ曲がった外向鍔部５２と、嵌合筒部５１の軸方向内端部から軸方向外側に向けて折り返されると共に径方向内方に向けて折れ曲がった内径支持部５３とを有している。
なお、前述した芯金３２及び芯金５０は、鋼板等の金属板に打ち抜き及び曲げ等のプレス加工を施す事により、全体を円環状に構成されている。

シール材６０は、導電性の弾性材（ゴムの如きエラストマー等に導電性付与材を添加する等したもの）により造られた導電性外側シール部６１と、ゴムの如きエラストマー等の絶縁性の弾性材（ゴムの如きエラストマー等）により造られた絶縁性外側シール部６２と、により構成される。また、絶縁性外側シール部６２は、ハブ２との間でラビリンスシールを形成するラビリンスリップを形成する。導電性外側シール部６１は、嵌合筒部５１と内径支持部５３との間に位置するシール本体部６３と、ハブ本体９の外周面及び軸方向内側面と接触する複数（本実施形態では、３つ）の摺接リップ６４ａ、６４ｂ、６４ｃと、を有する。

さらに、芯金５０には、嵌合筒部５１と外向鍔部５２との境界部分の円周方向の少なくとも一箇所（好ましくは、円周方向等間隔に複数箇所）に貫通孔５４が形成され、導電性外側シール部６１は、シール本体部６３から貫通孔５４を越えて、外輪１と接触する外輪接触シール部６５を有する。

これにより、外側シール６を介して、外輪１とハブ２との導電が確保されている。なお、導電性外側シール部６１を有する外側シール６の構成は、上記に限らず、特開２０１４−１６９７２４に記載の他の構成が適用されてもよい。

したがって、本実施形態の車輪支持用転がり軸受ユニットでは、組合せ内側シール５のシールリング３０が、芯金３２と、該芯金３２に支持され、少なくとも一部が導電性の弾性材により造られる導電性内側シール部３４によって構成されるシール材３３を備え、導電性内側シール部３４は、ナックル７０に接触して導通するリップ３７を有し、且つ、外輪１と導通する。これにより、例えば、ナックル７０に帯電した静電気を外輪１に放電することができ、ラジオノイズの発生頻度を下げることができる。

また、本実施形態では、導電性内側シール部３４は、リップ３７から、芯金３２の立板部３２ｂの孔部３２ｃを介して、外輪１のシール嵌合面１４まで、連続して形成されているので、ナックル７０と外輪１とを確実に導通することができる。

そして、外側シール６を構成するシール材６０の少なくとも一部は、導電性の弾性材により造られる導電性外側シール部６１によって構成され、導電性外側シール部６１は、ハブ２と摺接して導通する摺接リップ６４ａ、６４ｂ、６４ｃを有し、外輪１と導通している。このため、例えば、ナックル７０に帯電した静電気は、組合せ内側シール５、外輪１、外側シール６、ハブ２、車輪、地面へと流れることで放電することができ、ラジオノイズの発生頻度を下げることができる。

また、本実施形態では、車輪支持用転がり軸受ユニットに美観を目的として、図１に示すように、ハブ本体９の軸方向外側面に塗装やメッキ（クロメート皮膜やトップコート層は絶縁体）Ｐを行うような場合も、ハブ２に帯電した静電気を外輪１やナックル７０側に流すことができるので、ラジオノイズの発生頻度を下げることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る車輪支持用転がり軸受ユニットについて、図４を参照して説明する。なお、本実施形態は、組合せ内側シール５Ａによって、ナックル７０とハブ２の導通を行うことを主な特徴としている。このため、本実施形態では、組合せ内側シール５Ａを中心に説明し、また、第１実施形態と同等部分については、同一又は相当符号を付して説明を省略又は簡略化する。

本実施形態では、組合せ内側シール５Ａは、第１実施形態と同様に、導電性内側シール部３４がリップ３７を有すると共に、芯金３２の立板部３２ｂの孔部３２ｃを越えて立板部３２ｂの軸方向外側面に沿って内径側まで延び、さらに、スリンガ３１の外周面に摺接する第１摺接リップ３６ｄを形成している。一方、シールの耐久性が良好な絶縁性内側シール部３５は、立板部３２ｂの軸方向内側面の内径側に形成され、スリンガ３１の外周面及び軸方向外側面と摺接する第２及び第３摺接リップ３６ｂ、３６ｃを形成している。
これにより、本実施形態の車輪支持用転がり軸受ユニットでは、組合せ内側シール５Ａを介してナックル７０とハブ２とを導通することができるので、例えば、ナックル７０に帯電した静電気をハブ２に流し、車輪を介して地面へと放電することができ、ラジオノイズの発生頻度を下げることができる。

なお、本実施形態のリップ３７も、耐水機能を確保するために全周に亘って形成されているが、周方向に間欠的に形成されてもよい。
また、図示しないが、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、組合せ内側シール５Ａのシールリング３０Ａが、外輪接触シール部を有することで、外輪１と、ナックル７０及びハブ２と導通することができる。
なお、外輪１のシール嵌合面１４と導電性内側シール部３４を、芯金３２とシール嵌合面１４の嵌合部よりも軸方向内側でも接触させ、外輪１と、ナックル７０及びハブ２と導通することもできる。この場合は、組合せ内側シール５Ａのシールリング３０Ａを圧入するための面取りの寸法のバラツキ低減や熱処理による酸化被膜を除去するため、面取り部をシール嵌合面１４と一体研削して形成することが好ましい。
その他の構成及び作用については、第１実施形態と同様である。

また、図５に示す本実施形態の変形例として、組合せ内側シール５Ｂは、シールリング３０Ｂのシール材３３を構成する導電性内側シール部３４が、スリンガ３１の外周面と摺接する２つの摺接リップ３６ｄ、３６ｅを有することで、さらに静電気除去性能を向上できる。なお、絶縁性内側シール部３５が、スリンガ３１の軸方向外側面と摺接する第３摺接リップ３６ｃを形成しているので、シールの耐久性の低下が抑えられる。

さらに、図６に示す本実施形態の他の変形例として、組合せ内側シール５Ｃは、シールリング３０Ｃのシール材３３を構成する導電性内側シール部３４が、スリンガ３１の外周面及び軸方向外側面と摺接する３つの全ての摺接リップ３６ｄ、３６ｅ、３６ｆを有することで、さらに静電気除去性能を向上できる。
この他の変形例の構成は、泥水環境が緩やかな場合、例えば、ナックル７０の軸受嵌合孔７０ｂが有底孔である、或いは、貫通孔であるが深い、或いは、ラビリンスの中などの場合、シールの耐久性に対する要求が低い環境で使用できる。
また、この他の変形例では、芯金３２の立板部３２ｂが貫通孔３２ｃを有しない構成とされ、導電性内側シール部３４は、リップ３７から嵌合筒部３２ａの内周面及び立板部３２ｂの軸方向内側面を介して、３つの摺接リップ３６ｄ、３６ｅ、３６ｆまで連続して形成される。

なお、本発明は、上述した実施形態の構成に限定されるものでなく、適宜、変形、改良などが可能である。
例えば、上記実施形態では、組合せ内側シールのシールリングの導電性内側シールがリップを有することで、ナックルと接触する構成としているが、リップに限らず、ナックルと接触するナックル接触部を有する構成であればよい。
また、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、上述した従動輪用に限らず、駆動輪用にも適用可能である。ただし、駆動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニットは、等速ジョイントが内輪に接続されているため、等速ジョイントを介して静電気を車体に逃がすことができる。一方、従動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニットは、等速ジョイントを介して静電気を逃がすことができないので、本願発明の効果が大きい。

１ 外輪
２ ハブ
３ 転動体
４ スタッドボルト
５ 組合せ内側シール
６ 外側シール
７ 静止側フランジ
８ａ、８ｂ 外輪軌道
９ ハブ本体
１０ 内輪
１１ 回転側フランジ
１２ａ、１２ｂ 内輪軌道
１３ 小径段部
２０ 絶縁被膜
２３ かしめ部
２４ 保持器
２８ 内部空間
３０ シールリング
３１ スリンガ
３２ 芯金
３３ シール材
３４ 導電性内側シール部
３５ 絶縁性内側シール部
３６ａ、３６ｄ 第１摺接リップ
３６ｂ、３６ｅ 第２摺接リップ
３６ｃ、３６ｆ 第３摺接リップ
３７ リップ（ナックル接触部）
３８ 外輪接触シール部
５０ 芯金
６０ シール材
６１ 導電性外側シール部
６２ 絶縁性外側シール部
７０ ナックル

Claims (5)

1. 内周面に外輪軌道を有すると共に、ナックルに固定する為の静止側フランジを有する外輪と、
   外周面の前記外輪軌道と対向する部分に内輪軌道を有すると共に、前記外輪よりも軸方向外側に位置する部分で外径側に延出し、車輪を支持固定する為の回転側フランジを有するハブと、
   前記外輪軌道と前記内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数の転動体と、
   前記外輪の内周面と前記ハブの外周面との間に存在する内部空間の軸方向内端開口を塞ぐ、シールリング及びスリンガを有する組合せ内側シールと、
   を備え、
   前記組合せ内側シールのシールリングは、芯金と、該芯金に支持され、少なくとも一部が導電性の弾性材により造られる導電性内側シール部によって構成されるシール材とを備え、
   前記導電性内側シール部は、前記ナックルに接触して導通するナックル接触部を有し、且つ、前記外輪と前記ハブとの少なくとも一方と導通する、
   車輪支持用転がり軸受ユニット。
2. 前記芯金は、前記外輪の内周面に設けられたシール嵌合面に内嵌される嵌合筒部と、該嵌合筒部から径方向内側に延び、前記導電性内側シール部が貫通する孔部を有する立板部と、を備え、
   前記導電性内側シール部は、前記ナックル接触部から、前記立板部の孔部を介して、前記外輪のシール嵌合面まで、連続して形成されている、
   請求項１に記載した車輪支持用転がり軸受ユニット。
3. 前記内部空間の軸方向外端開口を塞ぐ外側シールをさらに備え、
   前記外側シールを構成するシール材の少なくとも一部は、導電性の弾性材により造られる導電性外側シール部によって構成され、
   前記導電性外側シール部は、前記ハブと摺接して導通する摺接リップを有し、前記外輪と導通している、
   請求項１又は２に記載した車輪支持用転がり軸受ユニット。
4. 前記導電性内側シール部は、前記スリンガと摺接して導通する摺接リップを有し、前記スリンガを介して前記ハブと導通する、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載した車輪支持用転がり軸受ユニット。
5. 前記導電性内側シール部のナックル接触部は、前記外輪の内周面に設けられたシール嵌合面に内嵌される前記芯金の嵌合筒部より軸方向内側に設けられるリップである、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載した車輪支持用転がり軸受ユニット。

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