JP2022051326A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

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Abstract

Figure 2022051326000001
【課題】経時劣化に強く、軸受内部への泥水等の異物の侵入を防止することができるアウター側シールを備えた車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】外輪２とハブ輪３とによって形成された環状空間のうちアウター側開口端を塞ぐアウター側シール部材７を備え、アウター側シール部材７が、外輪２に嵌合される芯金８と、芯金８に接合されるシール部材１０と、ハブ輪３に嵌合されてシール部材１０が摺接する金属環９とを有する、車輪用軸受装置であって、前記金属環９と前記ハブ輪３との間に環状空間Ｓを設けて、当該環状空間Ｓにシーリング材２０が充填される。
【選択図】図２

Description

本発明は車輪用軸受装置に関する。
車輪用軸受装置には、泥水等の異物の入り込みを防止するシール部材が外方部材と内方部材との間に設けられている。車輪用軸受装置のアウター側シール部材は、外方部材のアウター側端部に嵌合され、外方部材と内方部材とによって形成された環状空間のアウター側開口端を塞いでいる。
車輪用軸受装置において、シール部材のシール構造を工夫してシール性を確保しているものがある（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に開示された車輪用軸受装置では、スリンガの曲面部と回転側軌道輪の周面との間に存在する隙間に、油面接着性を有する接着剤を、全周に亘って充填している。これにより、スリンガと回転側軌道輪との嵌合部のシール性を確保している。
しかしながら、このような従来のシール構造では、経時劣化等により硬化した接着剤に亀裂が入った場合、シール性が低下するおそれがある。そのため、経時劣化にも強く、泥水等の異物の侵入を防止できるように構成されたシール部材が求められる。
特許第４８９３６４８号公報
本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、経時劣化にも強く、軸受内部への泥水等の異物の侵入を防止することができるアウター側シールを備えた車輪用軸受装置の提供を目的とする。
第一の発明は、内周に複列の外側軌道面を有する外方部材と、外周に軸方向に延びる小径段部、および前記小径段部よりもアウター側に配置される車輪取り付けフランジを有するハブ輪、ならびにこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、外周に前記複列の外側軌道面に対向する複列の内側軌道面を有する内方部材と、この内方部材と前記外方部材のそれぞれの軌道面間に転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と前記内方部材とによって形成された環状空間のうちアウター側開口端を塞ぐアウター側シール部材と、を備え、前記アウター側シール部材は、前記外方部材に嵌合された芯金と、前記芯金に接合されたシール部材と、前記内方部材のハブ輪に嵌合されて前記シール部材が摺接する金属環とを有し、前記金属環と前記ハブ輪との間に環状空間を設けて、当該環状空間に充填剤が充填される。
本発明によれば、金属環とハブ輪との間の環状空間に充填剤を充填することにより、当該環状空間を介しての軸受内部への泥水等の異物の侵入を防ぐことができ、耐泥水性が向上されたアウター側シール部材を備えた車輪用軸受装置を提供することができる。
車輪用軸受装置の第一実施形態における全体構成を示す断面図。 車輪用軸受装置の第一実施形態におけるアウター側シール部材を示す拡大断面図。 車輪用軸受装置の第二実施形態におけるアウター側シール部材を示す拡大断面図。 車輪用軸受装置の第三実施形態におけるアウター側シール部材を示す拡大断面図。 従来の車輪用軸受装置のアウター側シール部材を示す拡大断面図。
以下に、図１及び図２を用いて、車輪用軸受装置の第一実施形態である車輪用軸受装置１について説明する。なお、以下の説明において、インナー側とは、車体に取り付けた際の車輪用軸受装置１の車体側を表し、アウター側とは、車体に取り付けた際の車輪用軸受装置１の車輪側を表す。
図１に示すように、車輪用軸受装置１は、自動車等の車両の懸架装置において車輪を回転自在に支持する。車輪用軸受装置１は、外輪２、ハブ輪３、内輪４、転動体５、インナー側シール部材６およびアウター側シール部材７を具備する。
図１に示すように、外方部材である外輪２は、ハブ輪３と内輪４とを支持する。外輪２のインナー側端部には、インナー側シール部材６が嵌合可能なインナー側開口部２ｂが設けられている。外輪２のアウター側端部２ｆには、アウター側シール部材７を嵌合可能なアウター側開口部２ｃが設けられている。外輪２の外周面２ｅには、図示しない懸架装置のナックルに取り付けるための車体取り付けフランジ２ｄが一体に設けられている。外輪２の内周面には、そのインナー側及びアウター側に周方向に複列の内側軌道面２ａ・２ａが設けられている。
内方部材は、ハブ輪３と内輪４とによって構成されている。ハブ輪３は、図示しない車両の車輪を回転自在に支持する。ハブ輪３のインナー側端部には、外周面に縮径された小径段部３ａが設けられている。ハブ輪３のアウター側端部には、車輪を取り付けるための車輪取り付けフランジ３ｂが一体的に設けられている。車輪取り付けフランジ３ｂには、ハブ輪３と車輪又はブレーキ装置とを締結するためのハブボルト３ｃが圧入されている。また、ハブ輪３のアウター側の外周面には、内側軌道面３ｄが設けられている。内側軌道面３ｄよりもアウター側の外周面には、アウター側シール部材７が配置される部分である、肩部３ｅ、曲面部３ｆ、平面部３ｇが連続して設けられる（図２等参照）。平面部３ｇは、車輪取り付けフランジ３ｂの基端部に位置している。
内輪４は、ハブ輪３の小径段部３ａに圧入されている。内輪４の外周面には、内側軌道面４ａが設けられている。つまり、ハブ輪３のインナー側には、内輪４によって内側軌道面４ａが構成されている。
転動体５は、複数のボールと、当該ボールを保持する保持器とを有している。
インナー側シール部材６は、略円筒状のシール板６ａと略円筒状のスリンガ６ｂとを有している。シール板６ａは外輪２のインナー側開口部２ｂに嵌合され、スリンガ６ｂは内輪４に嵌合されている。
図１及び図２に示すように、アウター側シール部材７は、外輪２とハブ輪３とによって形成された環状空間のうちアウター側開口端を塞いでいる。アウター側シール部材７は、芯金８と、金属環９と、シール部材１０と、シーリング材２０とを有している。
芯金８は、例えば鋼板をプレス加工することによって形成されている。図２に示すように、芯金８は、円筒部８ａと屈曲部８ｂとを含んでいる。
円筒部８ａは、外輪２のアウター側開口部２ｃ（外輪２のうちアウター側端部２ｆの内周面）に嵌合している。屈曲部８ｂは、円筒部８ａのアウター側端部から屈曲しつつ径方向内方に延びている。
芯金８には、例えば合成ゴムからなるシール部材１０が接合（ここでは、加硫接着）されている。屈曲部８ｂには、シール部材１０のラジアルリップ１０ａ、内側アキシアルリップ１０ｂ及び外側アキシアルリップ１０ｃが接合されている。ラジアルリップ１０ａは、屈曲部８ｂの最も径方向内側に設けられている。ラジアルリップ１０ａは、車輪用軸受装置１の内部のグリースが外部へ漏れることを防止している。内側アキシアルリップ１０ｂは、ラジアルリップ１０ａよりも径方向外側に設けられている。外側アキシアルリップ１０ｃは、内側アキシアルリップ１０ｂよりも径方向外側に設けられている。
金属環９は、例えば鋼板をプレス加工することによって形成されている。金属環９は、円筒部９ａと、湾曲部９ｂと、円板部９ｃと、テーパ部９ｄと、鍔部９ｅとを含んでいる。
円筒部９ａは、ハブ輪３の肩部３ｅ（内周軌道面３ｄとアウター側で隣接している部分）に嵌合している。円筒部９ａには、ラジアルリップ１０ａがグリース油膜を介して摺接している。湾曲部９ｂは、断面視において略円弧状であり、円筒部９ａのアウター側端部からアウター側に向かうにつれて径方向外側に拡径している。湾曲部９ｂには、内側アキシアルリップ１０ｂがグリース油膜を介して摺接している。円板部９ｃは、湾曲部９ｂの先端部から径方向外側に延びている。円板部９ｃには、外側アキシアルリップ１０ｃがグリース油膜を介して摺接している。円板部９ｃは、ハブ輪３の平面部３ｇと対向している。なお、湾曲部９ｂは、金属環９におけるハブ輪３に嵌合される部分と、車輪取り付けフランジ３ｂに対向する部分との間の部分である。
また、金属環９の湾曲部９ｂは、金属環９の剛性を向上させるために設けられたものである。この湾曲部９ｂを設けたことで、金属環９の剛性を向上して、車両の旋回荷重が付与された際の金属環９の移動を抑制することができる。
テーパ部９ｄは、円板部９ｃの外周縁からインナー側に向かうにつれて拡径している。鍔部９ｅは、テーパ部９ｄの先端部から径方向外側に延びている。
ハブ輪３は、金属環９の湾曲部９ｂに対向するとともに断面視略円弧状の外周面である曲面部３ｆを有している。曲面部３ｆは、ハブ輪３の全周に亘って形成される。曲面部３ｆは、ハブ輪３の肩部３ｅのアウター側端からアウター側に向かうにつれて径方向外側に拡径している。湾曲部９ｂと曲面部３ｆとの間には、断面視略三日月形状の環状空間Ｓが設けられている。環状空間Ｓには、充填剤の一例であるシーリング材２０が充填されている。シーリング材２０は、構造体の空間（隙間）部分に塗布して、防水性や気密性などの機能を発揮させる材料である。本実施形態のシーリング材２０は、ゲル状（ペースト状）に保持されている。すなわち、本実施形態のシーリング材２０は、硬化させていない。シーリング材２０は、所定の粘性を有している。シーリング材２０としては、アクリル系、ウレタン系、ポリウレタン系、シリコン系、変成シリコン、油性コーキング系、ポリサルファイド系、及びブチルゴム系等から種々選択できる。
シーリング材２０を環状空間Ｓに充填する方法としては、例えばハブ輪３にアウター側シール部材７を組み付ける前にハブ輪３の円環状の曲面部３ｆの周方向に沿って、円環状にシーリング材２０を塗布装置を用いて塗布して、シーリング材２０が塗布されたハブ輪３にアウター側シール部材７を組み付けることで、塗布されたシーリング材２０が環状空間Ｓ内に広がって充填される。こうして、シーリング材２０によって環状空間Ｓが封じられる。
また、シーリング材２０の環状空間Ｓへの充填量について、上限値としては環状空間Ｓの容積、すなわちハブ輪３（曲面部３ｆ）と金属環９（湾曲部９ｂ）の間の空間容積をシーリング材２０で満たして１００％となる量（環状空間Ｓの外部にはみ出さない量）であり、下限値としては少なくともハブ輪３と金属環９との嵌合部に隙間なく均一にシーリング材２０が塗布される量である。このような充填量の範囲であれば、シーリング材２０は、防水性や気密性などの機能を発揮することができる。
以上に説明した構成によれば、金属環９の湾曲部９ｂとハブ輪３の曲面部３ｆとの間に環状空間Ｓを設けて、当該環状空間Ｓにシーリング材２０が充填されている。これにより、当該環状空間Ｓを介しての軸受内部への泥水等の異物の侵入を防ぎ、耐泥水性を向上させることができる。すなわち、図５に示すように従来の車輪用軸受装置では環状空間Ｓを有するため、環状空間Ｓに泥水等の異物が溜まって当該泥水等の異物が軸受内部に浸入するおそれがあった。一方、本実施形態の車輪用軸受装置１ではシーリング材２０により環状空間Ｓが封じられているため、環状空間Ｓに泥水等の異物が溜まることを抑えて、泥水等の異物が軸受内部へ侵入を防ぐことができる。つまり、シーリング材２０は、泥水等の異物が侵入する経路の一つとなる環状空間Ｓを塞ぐ役割をしている。また、本実施形態のシーリング材２０は、硬化させずにゲル状（ペースト状）で保持されるため、硬化による割れ等の経時劣化が抑えられる。
また、車輪用軸受装置１のアウター側シール部材７では、図５に示す従来の車輪用軸受装置のように、ゴム部材を設けていない。そのため、車輪用軸受装置１では、ハブ輪３における金属環９（円板部９ｃ）の当接面となる平面部３ｇにゴム部材を配置するための領域を設ける必要が無く、アウター側シール部材の小型化を図ることができる。
また、車輪用軸受装置１のアウター側シール部材７は、ゴム部材を設けないため、アウター側シール部材とハブボルトのヘッド部分などの周辺部品が近接している場合でも設計上の制約がかからないという利点がある。また、車輪用軸受装置１のアウター側シール部材７では、ゴム部材を設けていないため、コスト低減が可能となる。
次に、図を用いて、本発明に係る車輪用軸受装置の変形例として第二実施形態及び第三実施形態について説明する。以下の各実施形態の説明では、各実施形態において追加、変更した部位について主に説明を行い、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して、その説明を省略する。
[第二実施形態]
次に、図３を用いて、本発明に係る車輪用軸受装置の第二実施形態である車輪用軸受装置１Ａについて説明する。本実施形態に係る車輪用軸受装置１Ａは、第一実施形態の変形例であり、第一実施形態である車輪用軸受装置１のアウター側シール部材７に、ゴム部材１１が追加されている。
円板部９ｃ、テーパ部９ｄ及び鍔部９ｅのうちハブ輪３の平面部３ｇと軸方向に対向する面には、ゴム部材１１が接合（ここでは、加硫接着）されている。ゴム部材１１は、例えば、合成ゴムである。ゴム部材１１は、金属環９の径方向外側に設けられるとともに、ハブ輪３の平面部３ｇに接触している。
これにより、車輪用軸受装置１Ａは、第一実施形態の車輪用軸受装置１と同様の効果を有するとともに、ゴム部材１１が設けられているため、軸受内部への泥水等の異物の侵入を更に抑制することができる。
[第三実施形態]
次に、図４を用いて、本発明に係る車輪用軸受装置の第三実施形態である車輪用軸受装置１Ｂについて説明する。本実施形態に係る車輪用軸受装置１Ｂは、第一実施形態の変形例であり、第一実施形態である車輪用軸受装置１における湾曲部９ｂの替わりに折曲部９ｂ１を含んでいる。折曲部９ｂ１は、断面視において直線状であり、円筒部９ａのアウター側端部からアウター側に向かうにつれて径方向外側に拡径している。折曲部９ｂ１は、金属環９におけるハブ輪３に嵌合される部分と、車輪取り付けフランジ３ｂに対向する部分との間の部分である。折曲部９ｂ１と曲面部３ｆとの間には、断面視略半楕円形状の環状空間Ｓ１が設けられている。環状空間Ｓ１には、シーリング材２０が充填されている。
これにより、車輪用軸受装置１Ｂは、第一実施形態の車輪用軸受装置１と同様の効果を有する。また、折曲部９ｂ１を直線状に形成した場合、環状空間Ｓ１が大きくなるが、環状空間Ｓ１に充填剤であるシーリング材２０を充填することで、容易に環状空間Ｓ１を封じることが可能となっている。これにより、さらに耐泥水性が向上する。
なお、車輪用軸受装置１Ｂにおいても第二実施形態の車輪用軸受装置１Ａのようにゴム部材１１を追加して構成してもよい。
以上、本実施形態に係る車輪用軸受装置１・１Ａ・１Ｂは、ハブ輪３の外周に転動体５の内側軌道面３ｄが直接形成されている第３世代構造の車輪用軸受装置として説明したがこれに限定されるものではなく、例えば、ハブ輪３に一対の内輪４が圧入固定された内輪回転の第２世代構造であってもよい。また、上述の実施形態は、本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
１ 車輪用軸受装置
２ 外輪
２ａ 外側軌道面
２ｅ 外周面
２ｆ アウター側端部
３ ハブ輪
３ａ 小径段部
３ｂ 車輪取り付けフランジ
４ 内輪
４ａ 内側軌道面
５ 転動体
７ アウター側シール部材
８ 芯金
９ 金属環
１０ シール部材
２０ シーリング材
Ｓ 環状空間

Claims (4)

  1. 内周に複列の外側軌道面を有する外方部材と、
    外周に軸方向に延びる小径段部、および前記小径段部よりもアウター側に配置される車輪取り付けフランジを有するハブ輪、ならびにこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、外周に前記複列の外側軌道面に対向する複列の内側軌道面を有する内方部材と、
    この内方部材と前記外方部材のそれぞれの軌道面間に転動自在に収容された複列の転動体と、
    前記外方部材と前記内方部材とによって形成された環状空間のうちアウター側開口端を塞ぐアウター側シール部材と、を備え、
    前記アウター側シール部材は、前記外方部材に嵌合された芯金と、前記芯金に接合されたシール部材と、前記内方部材のハブ輪に嵌合されて前記シール部材が摺接する金属環とを有し、
    前記金属環と前記ハブ輪との間に環状空間を設けて、当該環状空間に充填剤が充填される、車輪用軸受装置。
  2. 前記充填剤は、シーリング材である、請求項１に記載の車輪用軸受装置。
  3. 前記金属環の前記ハブ輪に嵌合される部分と、前記車輪取り付けフランジに対向する部分との間の部分は、断面視において直線状に形成されている、請求項１または請求項２に記載の車輪用軸受装置。
  4. 前記金属環の径方向外側に設けられるとともに、前記ハブ輪に接触するゴム部材を有する、請求項１～請求項３の何れか一項に記載の車輪用軸受装置。
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