JP2022131844A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トルク性能を低下させずにシール性を向上させることができる車輪用軸受装置を提供する。【解決手段】シールド板７１とラビリンスシール７２とを有するシールド部材７を具備し、シールド板７１は、外方部材２の外周に嵌合する嵌合部７１ａと、嵌合部７１ａの端部から外方部材２の端面２ｇに沿って径方向内側に折り曲げられた内側折り曲げ部７１ｂと、を有し、ラビリンスシール７２は、内側折り曲げ部７１ｂに設けられるとともに、内方部材３と隙間を介して対向して形成され、シールド部材７は、嵌合部７１ａよりも径方向外側に突出する構造を有する、とした。【選択図】図３

Description

本発明は、車輪用軸受装置に関する。

従来より、車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置が知られている（特許文献１参照）。かかる車輪用軸受装置は、車体に外方部材が固定される。また、外方部材の内側に内方部材が配置され、外方部材と内方部材のそれぞれの軌道面間に複列の転動体が介装されている。こうして、車輪用軸受装置は、転がり軸受構造を構成し、内方部材に取り付けられた車輪を回転自在としている。

ところで、このような車輪用軸受装置おいては、外方部材と内方部材の間に環状空間が形成されており、環状空間への異物（泥水や砂塵等）の侵入、又は環状空間に封入しているグリースの漏出が生じる可能性がある。そのため、車輪用軸受装置は、環状空間の両側開口端を塞ぐためにインナー側シール部材とアウター側シール部材を備えている。

特許文献１に記載のアウター側シール部材は、シール性を確保しつつ、シール接触面（内方部材）に接触することによって生じる軸受回転トルクを低減する手段として、ラビリンスシールが設けられている。しかしながら、特許文献１の技術において、固定輪である外方部材の外周から伝わって浸入する泥水については対策の明記がされておらず、外方部材の外周を流れた泥水がそのまま環状空間に流れ込んでしまう懸念がある。そこで、トルク性能を低下させずにシール性を向上させることができる車輪用軸受装置が求められていた。

特開２００５－１４７２９８号公報

トルク性能を低下させずにシール性を向上させることができる車輪用軸受装置を提供する。

即ち、第一の発明は、内周に複列の外側軌道面が形成された外方部材と、前記複列の外側軌道面に対向する複列の内側軌道面が形成された内方部材と、前記外方部材と前記内方部材との両軌道面間に転動自在に介装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開口端を塞ぐシール部材と、を備える車輪用軸受装置であって、シールド板とラビリンスシールとを有するシールド部材を具備し、前記シールド板は、前記外方部材の外周に嵌合する嵌合部と、前記嵌合部の端部から前記外方部材の端面に沿って径方向内側に折り曲げられた内側折り曲げ部と、を有し、前記ラビリンスシールは、前記内側折り曲げ部に設けられるとともに、前記内方部材と隙間を介して対向して形成され、前記シールド部材は、前記嵌合部よりも径方向外側に突出する構造を有する、としたものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

即ち、第一の発明によれば、嵌合部よりも径方向外側に突出する構造により、外方部材の外周から伝わり流れてくる泥水が堰き止められる。また、シール接触面に接触することによるトルク損失を発生させないラビリンスシールが設けられる。従って、トルク性能を低下させずにシール性を向上させることができる。

車輪用軸受装置を示す斜視図。 車輪用軸受装置の全体構成を示す断面図。 第一実施形態に係る車輪用軸受装置の一部構造を示す断面図。 第二実施形態に係る車輪用軸受装置の一部構造を示す断面図。 第三実施形態に係る車輪用軸受装置の一部構造を示す断面図。 シールド部材の寸法を示す断面図。 シールド部材の積み重ねを示す断面図。 内方部材におけるラビリンスシールと対向する部分を示す断面図。

まず、本発明に係る車輪用軸受装置１について説明する。図１は、車輪用軸受装置１を示す斜視図である。図２は、車輪用軸受装置１の全体構造を示す断面図である。図３は、車輪用軸受装置１の一部構造を示す断面図である。

車輪用軸受装置１は、車輪を回転自在に支持するものである。車輪用軸受装置１は、外方部材２、内方部材３、及び転動部材４を備えている。なお、本明細書において、「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。また、「径方向外側」とは、内方部材３の回転軸Ａから遠ざかる方向を表し、「径方向内側」とは、内方部材３の回転軸Ａに近づく方向を表す。更に、「軸方向」とは、内方部材３の回転軸Ａに沿う方向を表す。

外方部材２は、転がり軸受構造の外輪部分を構成するものである。外方部材２のインナー側端部における内周には、嵌合面２ａが形成されている。また、外方部材２のアウター側端部における外周には、嵌合面２ｂが形成されている。更に、外方部材２の軸方向中央部における内周には、二つの外側軌道面２ｃ・２ｄが形成されている。加えて、外方部材２には、径方向外側へ広がる車体取り付けフランジ２ｅが形成されている。車体取り付けフランジ２ｅには、複数のボルト穴２ｆが設けられている。

内方部材３は、転がり軸受構造の内輪部分を構成するものである。内方部材３は、ハブ輪３１と内輪３２で構成されている。

ハブ輪３１は、外方部材２の内側に設けられている。ハブ輪３１のインナー側端部における外周には、軸方向中央部まで小径段部３ａが形成されている。小径段部３ａは、ハブ輪３１の外径が小さくなった部分を指し、その外周が回転軸Ａを中心とする円筒形状となっている。また、ハブ輪３１には、そのインナー側端部からアウター側端部まで貫かれたスプライン穴３ｂが形成されている。更に、ハブ輪３１の軸方向中央部における外周には、外側軌道面２ｄと対向する内側軌道面３ｄが形成されている。加えて、ハブ輪３１には、径方向外側へ広がる車輪取り付けフランジ３ｅが形成されている。車輪取り付けフランジ３ｅには、回転軸Ａを中心に複数のボルト穴３ｆが設けられており、それぞれのボルト穴３ｆにハブボルト３３が圧入されている。

内輪３２は、ハブ輪３１の小径段部３ａに外嵌される。内輪３２のインナー側端部における外周には、嵌合面３ｇが形成されている。また、嵌合面３ｇに隣接する外周には、内側軌道面３ｃが形成されている。内輪３２は、ハブ輪３１の小径段部３ａに外嵌されることにより、ハブ輪３１の外周に外側軌道面２ｃと対向する内側軌道面３ｃを構成する。

転動部材４は、転がり軸受構造の転動部分を構成するものである。インナー側の転動部材４は、複列の転動体４１と一つの保持器４２で構成されている。同様に、アウター側の転動部材４も、複列の転動体４１と一つの保持器４２で構成されている。

転動体４１は、それぞれが保持器４２によって円形にかつ等間隔にならべられている。そして、インナー側の転動部材４を構成している転動体４１は、外方部材２の外側軌道面２ｃと内方部材３（内輪３２）の内側軌道面３ｃの間に転動自在に介装されている。また、アウター側の転動部材４を構成している転動体４１は、外方部材２の外側軌道面２ｄと内方部材３（ハブ輪３１）の内側軌道面３ｄの間に転動自在に介装されている。

保持器４２は、転動体４１を収めるためのポケットが等間隔に形成された円環体となっている。保持器４２は、互いに隣り合う転動体４１と転動体４１の間に球面壁が延びており、二つの球面壁によって一つの転動体４１を挟み込むように保持している。

加えて、本車輪用軸受装置１は、外方部材２と内方部材３（ハブ輪３１及び内輪３２）の間に形成される環状空間Ｓの両側開口端を密封すべく、インナー側シール部材５とアウター側シール部材６を備えている。インナー側シール部材５は、スリンガ５１とシールリング５２で構成されている。アウター側シール部材６は、芯金６１と弾性部材６２で構成されている。なお、インナー側シール部材５は、様々な仕様が存在しており、本明細書に開示された仕様に限定するものではない。

図３に示すように、アウター側シール部材６は、例えば、芯金６１に弾性部材６２を加硫接着したものである。芯金６１は、外方部材２の嵌合面２ｂに内嵌される嵌合部６１ａと、嵌合部６１ａのアウター側端部から径方向内側へ延びる側板部６１ｂと、を有している。弾性部材６２には、サイドリップ６２ａが形成されており、サイドリップ６２ａの先端が平端面３ｈ又は円弧面３ｊに接触している。また、サイドリップ６２ａの径方向内側には、中間リップ６２ｂが形成されており、中間リップ６２ｂの先端が円弧面３ｊに接触している。更に、弾性部材６２には、グリースリップ６２ｃが形成されており、グリースリップ６２ｃの先端が軸周面３ｋに接触している。

次に、図３を用いて、第一実施形態に係るシールド部材７について説明する。シールド部材７は、シールド板７１とラビリンスシール７２を有する。また、シールド部材７は、シールド板７１の嵌合部７１ａよりも径方向外側に突出する構造を有する。

シールド板７１は、例えば、円環状の鋼板がプレス加工によって屈曲され、円筒状の嵌合部７１ａと円環状の内側折り曲げ部７１ｂが形成されている。嵌合部７１ａは、外方部材２の外周に沿って延びており、外方部材２の外周に嵌合する。内側折り曲げ部７１ｂは、嵌合部７１ａのアウター側端部から外方部材２のアウター側端面２ｇに沿って径方向内側に折り曲げられている。内側折り曲げ部７１ｂは、折り返して重ねるようにして、嵌合部７１ａよりも径方向外側に突出して形成されている。具体的には、内側折り曲げ部７１ｂは、嵌合部７１ａのアウター側端部から径方向外側へ延びている。そして、内側折り曲げ部７１ｂは、径方向外側から折り返されて径方向内側へ延びており、その先端が外方部材２のアウター側端面２ｇに当接している。内側折り曲げ部７１ｂは、嵌合部７１ａのアウター側端部から径方向外側へ延びるインナー側側面７１ｃを有する。これにより、内側折り曲げ部７１ｂは、外方部材２の外周から伝って流れてくる泥水をインナー側側面７１ｃで堰き止めて、堰の役割を果たす。

内側折り曲げ部７１ｂには、ラビリンスシール７２が設けられる。ラビリンスシール７２は、例えば、合成ゴムで構成され、その基端部分が内側折り曲げ部７１ｂの径方向内側端部から径方向外側端部の手前までを覆うように形成されている。ラビリンスシール７２は、内側折り曲げ部７１ｂからアウター側へ延びており、ハブ輪３１の外周面３ｍと隙間を介して対向する。これにより、ラビリンスシール７２は、外周面３ｍとの間でトルク損失を発生させずに、外方部材２の外周及びハブ輪３１の外周面３ｍ等からの異物の侵入を抑制できる。

以上のように、本発明に係る車輪用軸受装置１は、外方部材２の外周から伝わり流れてくる泥水を堰き止めるシールド板７１と、トルク損失を発生させないラビリンスシール７２と、が設けられる。従って、トルク性能を低下させずにシール性を向上させることができる。

次に、図４を用いて、第二実施形態に係る車輪用軸受装置１の特徴点とその効果について述べる。ここでは、主に第一実施形態に係る車輪用軸受装置１との相違点に着目して説明する。図４は、第二実施形態に係る車輪用軸受装置１の一部構造を示す断面図である。

図４に示すように、シールド部材７には、ラビリンスシール７２と一体化してなる堰部７３が形成されている。なお、内側折り曲げ部７１ｂは、嵌合部７１ａのアウター側端部から、直接、外方部材２のアウター側端面２ｇに沿って折り曲げられ、断面形状が略Ｌ字状に形成されている。

堰部７３は、シールド板７１の内側折り曲げ部７１ｂから径方向外側に突出して形成される円環状のものである。堰部７３は、例えば、その断面形状が長方形状であり、その基端部分が嵌合部７１ａのアウター側端部と、内側折り曲げ部７１ｂの径方向外側端部と、を覆うように形成されている。堰部７３は、嵌合部７１ａの外周から径方向外側へ延びるインナー側側面７３ａを有する。これにより、堰部７３は、外方部材２の外周から伝って流れてくる泥水をインナー側側面７３ａで堰き止めて、堰の役割を果たす。

以上のように、本発明に係る車輪用軸受装置１によれば、外方部材２の外周から伝わり流れてくる泥水を堰き止める堰部７３と、トルク損失を発生させないラビリンスシール７２と、が設けられる。従って、トルク性能を低下させずにシール性を向上させることができる。

次に、図５を用いて、第三実施形態に係る車輪用軸受装置１の特徴点とその効果について述べる。ここでも、主に第一実施形態に係る車輪用軸受装置１との相違点に着目して説明する。図５は、第三実施形態に係る車輪用軸受装置１の一部構造を示す断面図である。

図５に示すように、シールド板７１は、内側折り曲げ部７１ｂが形成された嵌合部７１ａの端部とは軸方向反対側の嵌合部７１ａの端部において、径方向外側に折り曲げられた外側折り曲げ部７１ｄを有する。なお、内側折り曲げ部７１ｂは、嵌合部７１ａのアウター側端部から、直接、外方部材２のアウター側端面２ｇに沿って折り曲げられ、断面形状が略Ｌ字状に形成されている。また、ラビリンスシール７２は、その基端部分が内側折り曲げ部７１ｂの径方向内側端部から嵌合部７１ａのアウター側端部までを覆うように形成されている。

外側折り曲げ部７１ｄは、嵌合部７１ａのインナー側端部から径方向外側へ延びる円環状のものである。外側折り曲げ部７１ｄは、外方部材２の外周から径方向外側へ延びるインナー側側面７１ｅを有する。これにより、外側折り曲げ部７１ｄは、外方部材２の外周から伝って流れてくる泥水をインナー側側面７１ｅで堰き止めて、堰の役割を果たす。

以上のように、本発明に係る車輪用軸受装置１によれば、外方部材２の外周から伝わり流れてくる泥水を堰き止める外側折り曲げ部７１ｄと、トルク損失を発生させないラビリンスシール７２と、が設けられる。従って、トルク性能を低下させずにシール性を向上させることができる。

次に、図６から図８を用いて、第一実施形態から第三実施形態に係る車輪用軸受装置１の特徴点とその効果について述べる。図６は、シールド部材７の寸法を示す断面図である。なお、図６では、第二実施形態に係る車輪用軸受装置１を例示するが、他の実施形態に係る車輪用軸受装置１にも適用可能である。

車輪用軸受装置１の組み立て時において、シールド部材７は、外方部材２に圧入される。図６に示すように、シールド部材７におけるラビリンスシール７２の基端側には、シールド部材７が圧入される際に押圧される部分である平坦部７４が形成されている。

ラビリンスシール７２は、その基端側において面取りが施されており、ラビリンスシール７２の外周と平坦部７４が滑らかにつながっている。平坦部７４は、ラビリンスシール７２の外周の基端側から径方向外側へ直線状に延びている。また、平坦部７４は、その径方向外側端部と嵌合部７１ａの外周との径方向の位置が等しい。ラビリンスシール７２の先端の外周から嵌合部７１ａの外周までの径方向の距離をＸとし、平坦部７４の径方向内側端部から径方向外側端部までの距離をＹとすると、ＸとＹが１．４ｍｍ以上である。これにより、シールド部材７を圧入するための圧入部材（図示しない）に対してラビリンスシール７２が干渉しないようにすることができる。また、圧入部材と平坦部７４との十分な接触面積を確保できる。

以上のように、本発明に係る車輪用軸受装置１によれば、シールド部材７を外方部材２に圧入することが容易となる。

図６に示すように、嵌合部７１ａの板厚をＺとすると、ＸとＹがＺよりも大きく設定される。即ち、ラビリンスシール７２の先端の外周から嵌合部７１ａの外周までの径方向の距離、及び平坦部７４の径方向内側端部から径方向外側端部までの距離が嵌合部７１ａの板厚よりも大きい。

シールド部材７は、その単品を積み重ねて運搬可能である。図７（Ａ）は、第一実施形態に係るシールド部材７の積み重ねを示している。図７（Ｂ）は、第二実施形態に係るシールド部材７の積み重ねを示している。図７（Ｃ）は、第三実施形態に係るシールド部材７の積み重ねを示している。ＸがＺよりも大きく設定されることにより、嵌合部７１ａが直線的に連なるようにシールド部材７を積み重ねることができる。また、ＹがＺよりも大きく設定されることにより、シールド板７１が平坦部７４から食み出さないようにシールド部材７を積み重ねることができる。

以上のように、本発明に係る車輪用軸受装置１によれば、シールド部材７を安定して積み重ねることができる。

図８（Ａ）は、第一実施形態に係る内方部材３（ハブ輪３１）におけるラビリンスシール７２と対向する部分３ｎを示す断面図である。図８（Ｂ）は、第二実施形態に係る内方部材３におけるラビリンスシール７２と対向する部分３ｎを示す断面図である。図８（Ｃ）は、第三実施形態に係る内方部材３におけるラビリンスシール７２と対向する部分３ｎを示す断面図である。図８に示すように、内方部材３は、ラビリンスシール７２と対向する部分３ｎが溝形状となっている。溝形状は、凹状に湾曲して形成される。これにより、異物の侵入する経路が迂回するものとなるため、環状空間Ｓへの異物の侵入を抑制できる。

以上のように、本発明に係る車輪用軸受装置１によれば、より複雑なラビリンス構造とすることで、シール性を向上させることができる。

また、本願における発明は、堰を有するシール部材を利用できないような、断面高さが低い車輪用軸受装置において特に有効である。

本発明に係る車輪用軸受装置１は、車体取り付けフランジ２ｅを有する外方部材２と、ハブ輪３１に一つの内輪３２が嵌合される内方部材３と、で構成された内方部材回転仕様の第３世代構造としているが、これに限定するものではない。例えば、ハブ輪として形成された外方部材と、車体取り付けフランジを有する支持軸に一つの内輪が嵌合される内方部材と、で構成された外方部材回転仕様の第３世代構造であってもよい。

最後に、本願における発明は、各実施形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、更に特許請求の範囲に記載の均等の意味及び範囲内のすべての変更を含む。

１ 車輪用軸受装置
２ 外方部材
２ｃ 外側軌道面
２ｄ 外側軌道面
２ｇ アウター側端面（外方部材の端面）
３ 内方部材
３ｃ 内側軌道面
３ｄ 内側軌道面
３ｎ ラビリンスシールと対向する部分
４１ 転動体
５ インナー側シール部材
６ アウター側シール部材
７ シールド部材
７１ シールド板
７１ａ 嵌合部
７１ｂ 内側折り曲げ部
７１ｄ 外側折り曲げ部
７２ ラビリンスシール
７３ 堰部
７４ 平坦部
Ｓ 環状空間

Claims (7)

1. 内周に複列の外側軌道面が形成された外方部材と、
   前記複列の外側軌道面に対向する複列の内側軌道面が形成された内方部材と、
   前記外方部材と前記内方部材との両軌道面間に転動自在に介装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開口端を塞ぐシール部材と、を備える車輪用軸受装置であって、
   シールド板とラビリンスシールとを有するシールド部材を具備し、
   前記シールド板は、前記外方部材の外周に嵌合する嵌合部と、前記嵌合部の端部から前記外方部材の端面に沿って径方向内側に折り曲げられた内側折り曲げ部と、を有し、
   前記ラビリンスシールは、前記内側折り曲げ部に設けられるとともに、前記内方部材と隙間を介して対向して形成され、
   前記シールド部材は、前記嵌合部よりも径方向外側に突出する構造を有する、ことを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 前記シールド板は、前記内側折り曲げ部が前記嵌合部よりも径方向外側に突出して形成される、ことを特徴とする請求項１に記載の車輪用軸受装置。
3. 前記シールド板には、前記ラビリンスシールと一体化してなる堰部が形成され、
   前記堰部は、前記内側折り曲げ部から径方向外側に突出して形成される、ことを特徴とする請求項１に記載の車輪用軸受装置。
4. 前記シールド板は、前記内側折り曲げ部が形成された前記嵌合部の端部とは軸方向反対側の前記嵌合部の端部において、径方向外側に折り曲げられた外側折り曲げ部を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の車輪用軸受装置。
5. 前記シールド部材における前記ラビリンスシールの外周の基端側には、前記シールド部材を前記外方部材に圧入する際に押圧される部分である平坦部が形成され、
   前記平坦部は、前記ラビリンスシールの外周の基端側から径方向外側へ直線状に延びており、
   前記平坦部は、前記平坦部の径方向外側端部と前記嵌合部の外周との径方向の位置が等しく、
   前記ラビリンスシールの先端の外周から前記嵌合部の外周までの径方向の距離、及び前記平坦部の径方向内側端部から径方向外側端部までの距離が１．４ｍｍ以上である、ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の車輪用軸受装置。
6. 前記ラビリンスシールの先端の外周から前記嵌合部の外周までの径方向の距離、及び前記平坦部の径方向内側端部から径方向外側端部までの距離が前記嵌合部の板厚よりも大きい、ことを特徴とする請求項５に記載の車輪用軸受装置。
7. 前記内方部材における前記ラビリンスシールと対向する部分が溝形状である、ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の車輪用軸受装置。

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