JP2021173368A - 転がり軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スリンガと内方部材との間の密封性を高めることができる転がり軸受装置を提供する。【解決手段】転がり軸受装置１は、内輪８と外輪２との間の環状空間Ｒを、車両インナ側において密封する密封装置１８を備える。密封装置１８は、スリンガ２６の円板部２６ｂの側面２６ｂ２に設けられた弾性部材３０を有する。弾性部材３０の内周面３２には、自由状態において、スリンガ２６の内周面２６ａ２よりも径方向内方へ突出し、全周に亘って内輪８の外周面８ｂに締め代を有して接触する凸部３６が設けられ、凸部３６は、凸部３６の最小内径部３６ａから軸方向他方側へ向かって漸次拡径する他方側拡径部３６ｂを有し、他方側拡径部３６ｂは、凸曲面である。【選択図】図３

Description

本発明は、転がり軸受装置に関する。

自動車等の車輪を回転自在に支持するハブユニットとして用いられる転がり軸受装置には、内輪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。

図６は、ハブユニットとして用いられる転がり軸受装置の車両インナ側に取り付けられた従来の密封装置の一例を示す断面図である。図６中、転がり軸受装置に取り付けられた密封装置１１０は、シール本体１１５と、内方部材（内輪）１０２の外周面に外嵌されたスリンガ１１２とを備える。シール本体１１５は、外方部材（外輪）１０３の車両インナ側の内周面に内嵌された芯金１１１と、弾性素材からなるとともに芯金１１１に取り付けられてスリンガ１１２に摺接するシールリップ１１３とを備えている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−７６７８４号公報

上記密封装置１１０のスリンガ１１２は、内方部材１０２の外周面に外嵌する円筒部１１２ａと、円筒部１１２ａの軸方向端部から径方向外方へ延びる円板部１１２ｂとを有する。
スリンガ１１２の円筒部１１２ａと、内方部材１０２の外周面との間は、嵌合によって密封されている。
しかし、円筒部１１２ａと、内方部材１０２の外周面との間に水分が侵入することで、内方部材の外周面に錆が生じて密封性が低下することがあった。スリンガ１１２と、内方部材１０２との間の密封性が低下すれば、錆等の異物が軸受内部に侵入することで転がり軸受装置の寿命の低下や、異音発生の原因になることがある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、スリンガと内方部材との間の密封性を高めることができる転がり軸受装置を提供することを目的とする。

（１）本発明は、内周面に外側軌道を有する外方部材と、外周面に内側軌道を有する内方部材と、前記外側軌道と前記内側軌道との間に転動自在に設けられた複数の転動体と、前記外方部材と前記内方部材との間の環状空間を塞ぐ密封装置と、を備えた転がり軸受装置であって、前記密封装置は、前記内方部材に固定されたスリンガと、前記外方部材に固定され、前記スリンガに摺接するシール本体と、を有し、前記スリンガは、前記内方部材に嵌合される円筒部と、前記円筒部の軸方向一方側の端部から径方向外方へ延伸する円板部と、前記円板部の軸方向一方側の側面における径方向内方端に設けられ、内周面が前記内方部材の外周面に接触する環状の弾性部材と、を有し、前記弾性部材の内周面には、自由状態において、前記円筒部の内周面よりも径方向内方へ突出し、全周に亘って前記内方部材の外周面に締め代を有して接触する凸部が設けられ、前記凸部は、前記凸部の最小内径部から軸方向他方側へ向かって漸次拡径する他方側拡径部を有し、前記他方側拡径部は、凸曲面である。

上記構成によれば、全周に亘って内方部材の外周面に締め代を有して接触する凸部を有する弾性部材をスリンガの円板部に設けたので、スリンガと内方部材との間の密封性を高めることができる。
また、凸部の他方側拡径部が凸曲面であるので、凸部が内方部材の外周面に外嵌されたときに、内方部材の外周面と他方側拡径部との間において、面圧が集中する部分が生じるのを抑制でき、内方部材の外周面と凸部との間の面圧分布をなだらかにすることができる。この結果、凸部を外嵌する際に、部分的な割れや切れといった破損が凸部に生じるのを抑制することができる。

（２）上記転がり軸受装置において、前記凸部は、前記最小内径部から軸方向一方側へ向かって漸次拡径する一方側拡径部を有し、前記一方側拡径部は、凸曲面であってもよい。
この場合、内方部材の外周面と一方側拡径部との間においても、面圧が集中する部分が生じるのを抑制できる。この結果、内方部材の外周面と凸部との間における面圧分布がなだらかな部分をより拡張することができ、凸部に破損が生じるのを抑制しつつ、より密封性を高めることができる。

本発明によれば、スリンガと内方部材との間の密封性を高めることができる。

図１は、一実施形態に係る転がり軸受装置の断面図である。 図２は、図１中の密封装置の拡大断面図である。 図３（ａ）は、弾性部材の径方向内方端部を拡大した断面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）の凸部が外周面に外嵌されたときの面圧分布を示すグラフである。 図４は、本実施形態に対する比較例に係る弾性部材の凸部の面圧分布の一例を示す図であり、（ａ）は、凸部の他方側拡径部が凹曲面である場合、（ｂ）は、凸部の他方側拡径部を構成する第１拡径部と、第２拡径部とが、共に直線状に拡径する形状である場合を示している。 図５（ａ）は、他の実施形態に係る弾性部材の径方向内方端部を拡大した断面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）中の凸部が外周面に外嵌されたときの面圧分布を示すグラフである。 図６は、従来の転がり軸受装置が有する密封装置の一例を示す断面図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
図１は、一実施形態に係る転がり軸受装置の断面図である。
なお、本実施形態の転がり軸受装置１において、転がり軸受装置１の中心線Ｃに沿った方向が転がり軸受装置１の「軸方向」と定義される。この軸方向には、中心線Ｃに平行な方向も含まれる。
本実施形態の転がり軸受装置１では、図１の紙面右側となる軸方向一方側が車両インナ側となり、図１の紙面左側となる軸方向他方側が車両アウタ側となる。また、中心線Ｃに直交する方向が「径方向」と定義され、中心線Ｃを中心とする円に沿った方向が「周方向」と定義される。

本実施形態の転がり軸受装置１は、いわゆるハブユニットであり、自動車の車体に設けられている懸架装置（図示省略）に対して車輪（図示省略）を回転自在に支持するものである。
転がり軸受装置１は、外輪（外方部材）２とハブ軸（内方部材）４とを備えている。外輪２とハブ軸４は同心状に配置されている。本実施形態では、外輪２に対してハブ軸４が回転自在となっている。
転がり軸受装置１は、図示しない車輪やブレーキディスクが一体に固定されるハブ軸４を、車両に対して回転自在に支持する。

外輪２は円筒形状に形成されている。外輪２の外周面２ａにはフランジ２ｂが形成されている。フランジ２ｂは、ボルト等により車体側の前記懸架装置に固定される。外輪２の内周面には、複列の外輪軌道面２ｃが設けられている。

ハブ軸４は、内軸６と、内輪８とを含む。
内軸６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１０が設けられている。
内輪８は、環状に形成されて内軸６の車両インナ側の端部に外嵌され、内軸６と車両側のアップライト（図示省略）との間で挟持され固定されている。

内軸６の外周面には、車両アウタ側の外輪軌道面２ｃの径方向内側に対向する内輪軌道面６ａが設けられている。内輪８の外周面には、車両インナ側の外輪軌道面２ｃの径方向内側に対向する内輪軌道面８ａが設けられている。
各列の外輪軌道面２ｃと内輪軌道面６ａ，８ａとの間には、転動体としての複数の玉１２が配設されている。本実施形態の転動体１２は玉である。各列の複数の玉１２は、保持器１４により周方向の間隔が所定に保持されている。

外輪２の車両アウタ側端部と内軸６との間、及び、外輪２の車両インナ側端部と内輪８との間には、それぞれ密封装置１６、１８が取り付けられている。これら密封装置１６、１８は外輪２の径方向外側から、外輪２とハブ軸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。

図２は、図１中の密封装置１８の拡大断面図である。
図２に示すように、密封装置１８は、シール本体２３と、スリンガ２６とを有する。
シール本体２３は、金属部材２４と、金属部材２４に設けられたシールリップ２８，２９とを有する。
金属部材２４は、ＳＰＣＣ等の鋼板をプレス加工することによって環状に形成された部材である。金属部材２４は、外輪２の車両インナ側の端部の内周面２ｄに嵌合されることで、外輪２に固定されている。

金属部材２４は、円筒部２４ａと、円板部２４ｂとを有する。円筒部２４ａは、外輪２の内周面２ｄに嵌合固定される。
円板部２４ｂは、円筒部２４ａの車両アウタ側の端部から径方向内方へ延びる環状の部材である。
シールリップ２８，２９は、ニトリルゴム等の弾性素材によって円環状に形成されている。シールリップ２８，２９は、金属部材２４に加硫接着されている。
シールリップ２８は、円板部２４ｂの側面から車両インナ側へ延び、スリンガ２６に摺接する。シールリップ２９は、円板部２４ｂの径方向内周端部から径方向内方へ延び、スリンガ２６に摺接する。

スリンガ２６は、ＳＰＣＣ等の鋼板をプレス加工することによって環状に形成された断面がＬ字型の部材である。スリンガ２６は、内輪８の車両インナ側の端部の外周面８ｂに嵌合されることで、内輪８に固定されている。

スリンガ２６は、円筒部２６ａと、円板部２６ｂとを有する。円筒部２６ａは、内輪８の外周面８ｂに嵌合固定される。円筒部２６ａの外周面２６ａ１には、シールリップ２９が摺接している。
円板部２６ｂは、円筒部２６ａの車両インナ側の端部から径方向外方へ延びる環状の部材である。円板部２６ｂの車両アウタ側の側面２６ｂ１には、シールリップ２８が摺接している。円板部２６ｂの車両インナ側の側面２６ｂ２には、弾性部材３０が設けられている。

弾性部材３０は、エンコーダとしての機能を有するとともに、スリンガ２６と内輪８との間を密封するシール部材としての機能を有する。
弾性部材３０は、着磁ゴムからなる円環状の部材であり、周方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に着磁されている。
弾性部材３０に対して対向する位置には、回転センサＳが配置される。回転センサＳは、内輪８と一体に回転する弾性部材３０が生じさせる磁界の変化を検出し、内輪８の回転状態を検出する。

弾性部材３０は、側面２６ｂ２の径方向外端２６ｂ３から、円筒部２６ａの内周面２６ａ２に亘って設けられている。また、弾性部材３０の内周面は、内輪８の外周面８ｂに接触している。

図３（ａ）は、弾性部材３０の径方向内方端部を拡大した断面図である。なお、図３（ａ）では、内輪８に嵌合されていない自由状態の弾性部材３０を示している。
図３（ａ）中、弾性部材３０は、円板部２６ｂの側面２６ｂ２と、円筒部２６ａの内周面２６ａ２との間を繋ぐ曲面部２６ｃに沿って設けられている。
弾性部材３０の内周面３２は、内周面２６ａ２と面一である円筒面部３４と、内周面２６ａ２及び円筒面部３４よりも径方向内方へ環状に突出した凸部３６とを含む。

円筒面部３４は、円筒部２６ａの内周面２６ａ２における車両インナ側の端部２６ａ３から、凸部３６との境界３８に亘って設けられている。
凸部３６は、図３（ａ）に示すように、全周に亘って内輪８の外周面８ｂに対して締め代を有して接触する。
このように、スリンガ２６の円板部２６ｂに設けられる弾性部材３０に凸部３６を設けたので、スリンガ２６と内輪８との間の密封性を高めることができる。

凸部３６は、凸部３６の最小内径部３６ａから軸方向車両アウタ側（軸方向他方側）へ向かって漸次拡径する他方側拡径部３６ｂと、最小内径部３６ａから軸方向車両インナ側（軸方向一方側）へ向かって漸次拡径する一方側拡径部３６ｃとを有する。

一方側拡径部３６ｃは、最小内径部３６ａから、車両インナ側へ向かってほぼ直線状である。一方、他方側拡径部３６ｂは、凸曲面である。
本実施形態では、凸部３６の他方側拡径部３６ｂが凸曲面であるので、凸部３６が内輪８の外周面８ｂに外嵌されたときに、内輪８の外周面８ｂと他方側拡径部３６ｂとの間において、面圧が集中する部分が生じるのを抑制できる。

図３（ｂ）は、図３（ａ）の凸部３６が外周面８ｂに外嵌されたときの面圧分布を示すグラフである。図３（ｂ）中、縦軸は面圧、横軸は軸方向の位置であり、図３（ａ）に対応している。
図３（ｂ）に示すように、境界３８から最小内径部３６ａまでの範囲に対応する部分において、面圧が高くなっている。凸部３６に対応する部分の面圧は一様に高くなっている。

図４は、本実施形態に対する比較例に係る弾性部材の凸部の面圧分布の一例を示す図である。図４に示す各比較例は、他方側拡径部が凸曲面でない凸部を有する点において、本実施形態と相違する。図４中、上段は、凸部の断面を示しており、下段は、上段の凸部を外周面に嵌合したときの面圧を示している。
図４（ａ）に示すように、凸部１２０の最小内径部１２０ａから車両アウタ側へ向かって漸次拡径する他方側拡径部１２０ｂが凹曲面である場合、他方側拡径部１２０ｂと、最小内径部１２０ａとの境界１２０ｃに面圧が集中する部分が生じる。なお、図４（ａ）に示す凸部１２０の最小内径部１２０ａは、軸方向に延びる円筒面となっている。
また、図４（ｂ）に示すように、凸部１２０の他方側拡径部１２０ｂが第１拡径部１２１と、第２拡径部１２２とを含み、これらが共に直線状に拡径する形状である場合、第１拡径部１２１と、第２拡径部１２２との境界１２３に面圧が集中する部分が生じる。

図４に示すように、内輪の外周面と凸部の他方側拡径部との間に面圧が集中する部分が生じると、他の部分と比較して、面圧が集中する部分の疲労の進行が促され、部分的な割れや切れといった破損が凸部に生じるおそれが生じる。
また、凸部に対応する部分の面圧が不均一になると、凸部と、内輪外周面との境界に空気や水分が留まる原因となり、内輪外周面に錆を生じさせる原因となることがある。

この点、本実施形態では、他方側拡径部３６ｂを凸曲面としたので、外周面８ｂと他方側拡径部３６ｂとの間において、面圧が集中する部分が生じるのを抑制でき、外周面８ｂと凸部３６との間の面圧分布をなだらかにすることができる。この結果、凸部３６が外周面８ｂに外嵌されたときに、部分的な割れや切れといった破損が凸部３６に生じるのを抑制することができる。また、凸部３６と、外周面８ｂとの境界に空気や水分が留まるのを抑制することができる。

なお、本実施形態において、一方側拡径部３６ｃが、最小内径部３６ａから、車両インナ側へ向かって直線状である場合を示したが、一方側拡径部３６ｃは、他方側拡径部３６ｂから連続する曲面によって車両インナ側へ向かって拡径する曲面部分と、この曲面部分の端部から車両インナ側へ向かって直線状に拡径する直線部分とを含んでいてもよい。
この場合、他方側拡径部３６ｂと、一方側拡径部３６ｃとは、連続する曲面となるように繋がり、最小内径部３６ａを含む領域が曲面となる。

図５（ａ）は、他の実施形態に係る弾性部材３０の径方向内方端部を拡大した断面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）中の凸部３６が外周面８ｂに外嵌されたときの面圧分布を示すグラフである。
本実施形態では、他方側拡径部３６ｂに加えて、一方側拡径部３６ｃも凸曲面とした点において、上記実施形態と相違する。
また、本実施形態では、一方側拡径部３６ｃと他方側拡径部３６ｂとが連続する曲面となるように繋がっており、一方側拡径部３６ｃと他方側拡径部３６ｂと境界となる最小内径部３６ａを含む領域が曲面となっている。これにより、凸部３６の軸方向全域が曲面となっている。
一方側拡径部３６ｃの軸方向一方側端の内径は、外周面８ｂの外径よりも大きい。
この場合、一方側拡径部３６ｃにおいても、外周面８ｂとの間における面圧に集中する部分が生じるのを抑制できる。

図５（ｂ）は、図５（ａ）の凸部３６が外周面８ｂに外嵌されたときの面圧分布を示すグラフである。図５（ｂ）中、縦軸は面圧、横軸は軸方向の位置であり、図５（ａ）に対応している。
図５（ｂ）に示すように、本実施形態においても、凸部３６に対応する部分において、面圧が増加している。凸部３６に対応する部分の面圧は一様に増加している。
このように、外周面８ｂと他方側拡径部３６ｂとの間において、面圧が集中する部分が生じるのを抑制でき、外周面８ｂと凸部３６との間の面圧分布をなだらかにすることができる。

また、本実施形態では、他方側拡径部３６ｂに加えて、一方側拡径部３６ｃも凸曲面としたので、外周面８ｂと凸部３６との間における面圧分布がなだらかな部分をより拡張することができ、凸部３６に破損が生じるのを抑制しつつ、より密封性を高めることができる。

〔その他〕
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。
例えば、上記実施形態では、エンコーダとしての機能を有する弾性部材３０の内周面３２に凸部３６を設けた場合を例示したが、弾性部材３０は、必ずしもエンコーダとしての機能を有する必要はない。

また、上記実施形態では、弾性部材３０の内周面３２に凸部３６を設けた場合を例示したが、例えば、金属部材２４の円筒部２４ａの車両インナ側の端部に、外輪２の内周面２ｄに接触する環状の弾性部材を設け、この弾性部材に、本実施形態の凸部３６と同じ構成の凸部を設けてもよい。この場合、金属部材２４の円筒部２４ａと外輪２の内周面２ｄとの間の密封性を高めることができる。

また、上記実施形態では、ハブユニットに用いられる転がり軸受装置１の場合を例示したが、これに限定されるわけではなく、一般産業用の転がり軸受装置に対しても本発明は適用することができる。

本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 転がり軸受装置 ２ 外輪（外方部材） ２ｃ 外輪軌道面
６ａ 内輪軌道面 ８ 内輪（内方部材） ８ａ 内輪軌道面
８ｂ 外周面 １２ 玉（転動体） １８ 密封装置
２６ スリンガ ２６ａ 円筒部 ２６ａ１ 外周面
２６ａ２ 内周面 ２６ａ３ 端部 ２６ｂ 円板部
２６ｂ２ 側面 ２８ シールリップ ２９ シールリップ
３０ 弾性部材 ３２ 内周面 ３６ 凸部
３６ａ 最小内径部 ３６ｂ 他方側拡径部 ３６ｃ 一方側拡径部
Ｒ 環状空間

Claims (2)

1. 内周面に外側軌道を有する外方部材と、
   外周面に内側軌道を有する内方部材と、
   前記外側軌道と前記内側軌道との間に転動自在に設けられた複数の転動体と、
   前記外方部材と前記内方部材との間の環状空間を塞ぐ密封装置と、
   を備えた転がり軸受装置であって、
   前記密封装置は、
   前記内方部材に固定されたスリンガと、
   前記外方部材に固定され、前記スリンガに摺接するシール本体と、を有し、
   前記スリンガは、
   前記内方部材に嵌合される円筒部と、
   前記円筒部の軸方向一方側の端部から径方向外方へ延伸する円板部と、
   前記円板部の軸方向一方側の側面における径方向内方端に設けられ、内周面が前記内方部材の外周面に接触する環状の弾性部材と、を有し、
   前記弾性部材の内周面には、
   自由状態において、前記円筒部の内周面よりも径方向内方へ突出し、全周に亘って前記内方部材の外周面に締め代を有して接触する凸部が設けられ、
   前記凸部は、前記凸部の最小内径部から軸方向他方側へ向かって漸次拡径する他方側拡径部を有し、
   前記他方側拡径部は、凸曲面である
   転がり軸受装置。
2. 前記凸部は、前記最小内径部から軸方向一方側へ向かって漸次拡径する一方側拡径部を有し、
   前記一方側拡径部は、凸曲面である
   請求項１に記載の転がり軸受装置。
   

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