JP4066656B2 - 車輪用回転支持装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車輪を支持する為の車輪用軸受ユニットと、自動車の独立懸架式サスペンションの一部を構成する支持部材とを組み合わせ、懸架装置に対して車輪を回転自在に支持する為の車輪用回転支持装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する為に、外輪と内輪とを転動体を介して回転自在に組み合わせた車輪用軸受ユニットが、各種使用されている。又、懸架装置の一種である独立懸架式サスペンションに車輪を回転自在に支持する為、この独立懸架式サスペンションの一部を構成するナックルに設けた支持孔に、上記車輪用軸受ユニットを構成する外輪の一部をがたつきなく内嵌すると共に、この外輪と上記ナックルとを複数のボルトにより結合した車輪用回転支持装置も、従来から広く使用されている。図４は、この様な車輪用回転支持装置の１例として、独立懸架式サスペンションを構成するナックル１に駆動輪（ＦＲ車及びＲＲ車の後輪、ＦＦ車の前輪、４ＷＤ車の全輪）を、車輪用軸受ユニット２により支持すると共に、この駆動輪を回転駆動する為に、従来考えられていた構造の１例を示している。
【０００３】
このうちの車輪用軸受ユニット２は、外輪３の内径側にハブ本体４と１対の内輪５ａ、５ｂとから成るハブ６を、複数の転動体７、７を介して回転自在に支持して成る。このうちの外輪３は、その外周面に設けた固定側フランジ８により上記ナックル１に結合固定した状態で、使用時にも回転しない。即ち、上記車輪用軸受ユニット２の使用時には、上記外輪３の軸方向内端（軸方向に関して内とは、自動車への組み付け状態で車両の幅方向中央側となる側で、各図の右側。本明細書全体で同じ。）部外周面に設けた円筒面状の嵌合面９を上記ナックル１に設けた支持孔１０に内嵌する。そして、この状態で、上記ナックル１に設けた複数の通孔１１にボルト１２を挿通し、これら各ボルト１２の雄ねじ部を、上記固定側フランジ８に設けたねじ孔１３に螺合・緊締する事により、上記車輪用軸受ユニット２を上記ナックル１に結合している。又、上記外輪３の内周面には１対の外輪軌道１４、１４を設けており、この外輪３の内径側に上記ハブ６を、この外輪３と同心に、回転自在に支持している。
【０００４】
このうちのハブ６は、外周面の軸方向外端（軸方向に関して外とは、自動車への組み付け状態で車両の幅方向外側となる側で、各図の左側。本明細書全体で同じ。）寄り部分に、車輪を支持する為の回転側フランジ１５を設けている。又、上記ハブ６の外周面の中間部乃至内端部に形成した小径段部１６に、それぞれの外周面に内輪軌道１７、１７を形成した、上記各内輪５ａ、５ｂを外嵌している。図示の例では、前記ハブ本体４の内端部を径方向外方に塑性変形して成るかしめ部１８と、上記小径段部１６の外端部に存在する段差面１９との間で上記各内輪５ａ、５ｂを挟持する事により、これら両内輪５ａ、５ｂを上記ハブ本体４に対し固定している。上記かしめ部１８によりこれら両内輪５ａ、５ｂを抑え付けた状態で、上記各外輪軌道１４、１４と上記各内輪軌道１７、１７との間に設けた前記各転動体７、７に、適正な予圧を付与している。又、上記ハブ本体４の中心部には、スプライン孔２０を設けている。更に、前記外輪３の両端部内周面と上記各内輪５ａ、５ｂの端部外周面との間に、それぞれ組み合わせシールリング２７、２７を設けて、上記各転動体７、７を設置した空間の両端開口部を塞いでいる。
【０００５】
一方、前記車輪用軸受ユニット２に等速ジョイント２１を組み合わせて、上記ハブ６を回転駆動自在としている。この等速ジョイント２１は、軸方向内半部に設けられた等速ジョイント用外輪２２と、同じく外半部に設けられたスプライン軸２３とを備える。このスプライン軸２３は、上記スプライン孔２０とスプライン係合自在である。これに対して上記等速ジョイント用外輪２２の内径側には、図示しない等速ジョイント用内輪と複数個のボールとを設けており、この等速ジョイント用内輪から上記等速ジョイント用外輪２２に対し、等速性を確保した状態で動力を伝達自在としている。この様な等速ジョイント２１と上述の様な車輪用軸受ユニット２とを組み合わせるには、上記スプライン軸２３を上記ハブ６のスプライン孔２０に、軸方向に関して内側から外側に向け挿通する。そして、上記スプライン軸２３の軸方向外端部で上記ハブ６の外端面から突出した部分に設けた雄ねじ部２４にナット２５を螺合し、更に緊締する事により、互いに結合固定する。
【０００６】
上述の様な車輪用回転支持装置の車両への組み付け状態では、前記回転側フランジ１５にそれぞれの基端部を固定したスタッド２６により、この回転側フランジ１５に対し車輪及びロータ等の制動用回転体を結合固定する。又、上記等速ジョイント用内輪と、図示しないデファレンシャルギヤの出力部に設けた別の等速ジョイントの出力部との間に伝達軸を掛け渡して、このデファレンシャルギヤにより上記ハブ６を、等速性を確保した状態で回転駆動自在とする。
【０００７】
ところで、近年、乗り心地や走行安定性を中心とする自動車の性能向上を目的として、前記ナックル１を、鉄に比べて軽量なアルミニウム合金製とする事が一部で行なわれる様になっている。この様にナックル１をアルミニウム合金製とした場合でも、強度が必要な外輪３は、軸受鋼等の鉄系合金のままである。周知の様に、鉄とアルミニウムとは金属電位が異なる為、これら両金属同士（鉄とアルミニウムと）を互いに接触若しくは近接させた状態で配置し、しかもその間に水分が付着すると、局部電池が形成されて、アルミニウム合金製のナックル１が腐食（電食）する。この様な電食の結果、このナックル１に設けた支持孔１０の内径が大きくなると、この支持孔１０の内周面と、上記外輪３の嵌合面９との間の隙間が大きくなり、上記ナックル１に対するこの外輪３の支持強度が低下する可能性がある。
【０００８】
この為に図４に示した構造では、上記支持孔１０の内周面と上記嵌合面９との嵌合部の両端を、Ｏリング２８とシールリング２９とにより、外部空間から遮断している。このうちのＯリング２８は、上記外輪３の外周面のうちで上記嵌合面９と前記固定側フランジ８の内側面との交差部分と、上記支持孔１０の外端開口周縁部に形成した面取り部との間で弾性的に挟持している。これに対して上記シールリング２９は、断面略Ｊ字形で全体が円輪状の芯金３０と、この芯金３０の外周縁部に全周に亙って設けられた弾性材製のシールリップ３１とから成る。この様なシールリング２９は、上記芯金３０を前記かしめ部１８と前記等速ジョイント用外輪２２の外端面との間に挟持した状態で、上記シールリップ３１の先端縁（外周縁）を上記支持孔１０の内周面に、全周に亙って摺接させている。上記図４に示した構造では、この様な構造により上記支持孔１０の内周面と上記嵌合面９との嵌合部を外部空間から遮断する事で、この嵌合部に雨水等の水分が付着する事を防止している。この為、この嵌合部を乾燥状態のままに維持して、上記支持孔１０の内周面に電食が生じる事を防止できる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図４に示した構造の場合、ナックル１と外輪３との嵌合部への水分の進入防止を図れるが、走行性能の向上並びに耐久性確保の点からは改良の余地がある。このうちの走行性能向上の面からの問題点は、シールリップ３１の先端縁と支持孔１０の内周面とが摺接する事に基づいて生じる。即ち、このシールリップ３１は、走行時にハブ６及び等速ジョイント２１と共に回転するのに対して、上記ナックル１は回転しない。従って、上記シールリップ３１の先端縁と支持孔１０の内周面とが、全周に亙って摺接する。この摺接部の全長は長く、従って摺接部で生じる、上記ハブ６の回転に対する抵抗は、無視できない程度になる。この結果、燃費性能、加速性能を中心とする、走行性能が悪化する事が避けられない。
【００１０】
次に、耐久性確保の面からの問題点は、やはり上記シールリップ３１の先端縁と上記支持孔１０の内周面とが摺接する事に基づいて生じる。即ち、この支持孔１０の内周面は、比較的軟らかい金属であるアルミニウム合金により構成されており、しかも、上記シールリップ３１の先端縁と上記支持孔１０の内周面との摺接部には、外部空間に存在する塵等の異物が入り込む可能性がある。この結果、長期間に亙る使用に伴って、上記支持孔１０の内周面が次第に摩耗し、上記シールリップ３１によるシール性能が低下する可能性がある。そして、このシール性能が低下した場合には、嵌合面９と上記支持孔１０の内周面との嵌合部に雨水等の水分が入り込む事に伴い、この支持孔１０の内周面に電食が生じ易くなる。
本発明の車輪用回転支持装置は、この様な事情に鑑みて、シールリップとナックルとが摺接しない構造で、ナックルと外輪との嵌合部への水分の進入防止を図るべく発明したものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の車輪用回転支持装置は、前述の図４に示した、従来から考えられている構造と同様に、懸架装置を構成して車輪を支持する、ナックル等の支持部材と、この支持部材に設けられた支持孔の内径側に支持された車輪用軸受ユニットとを備える。
この車輪用軸受ユニットは、外輪と、ハブ本体と、内輪と、複数個の転動体と、１対のシールリングとを備える。
このうちの外輪は、外周面の中間部に上記支持部材に結合する為の固定側フランジを、外周面の内端部に上記支持孔にがたつきなく内嵌する嵌合面を、内周面に複列の外輪軌道を、それぞれ有し、使用時にも回転しない。
又、上記ハブ本体は、外周面の外端寄り部分に車輪を支持する為の回転側フランジを、同じく中間部に直接又は別体の内輪を介して第一の内輪軌道を、それぞれ設けている。
又、上記内輪は、その外周面に第二の内輪軌道を有し、上記ハブ本体の内端部に外嵌固定されて、このハブ本体と共にハブを構成する。
又、上記各転動体は、上記各内輪軌道と上記各外輪軌道との間に、それぞれ複数個ずつ転動自在に設けられている。
更に、上記各シールリングは、上記外輪の両端部内周面と上記ハブ本体の中間部外周面及びこのハブ本体の内端部に外嵌固定された上記内輪の内端部外周面との間を塞いでいる。
【００１２】
特に、本発明の車輪用回転支持装置に於いては、上記両シールリングのうち、上記外輪の内端部内周面と内輪の内端部外周面との間を塞ぐ為にこの外輪の内端部に支持固定されたシールリングは、芯金とシールリップとを有し、一部を径方向外方に延出して延出部としている。そして、この延出部に設けた上記シールリップの先端縁を上記支持孔の内周面に、全周に亙って弾性的に当接させている。又、上記芯金のうち、上記延出部を設けた外径側部分が、内径側円筒部と、この内径側円筒部の軸方向内端縁から径方向外方に折れ曲がった円輪部と、この円輪部の外周縁から軸方向外方に折れ曲がった外径側円筒部とから構成され、上記外輪の内端部に締り嵌めで嵌合されている。更に、Ｏリングを、上記外輪の外周面のうちで前記嵌合面と上記固定側フランジの内側面との交差部分と、上記支持孔の外端開口周縁部に形成した面取り部との間に弾性的に挟持している。
【００１３】
【作用】
上述の様に構成する本発明の車輪用回転支持装置によれば、シールリップとナックルとが摺接しない構造で、ナックルと外輪との嵌合部への水分の進入防止を図れる。
即ち、この外輪に対し、芯金を介して支持した上記シールリップの先端縁を、支持孔の内周面に全周に亙り弾性的に当接させている為、外部空間からこの支持孔と上記外輪の外周面との嵌合部に、この嵌合部の内端部側から水分が入り込む事を防止できる。又、この嵌合部の外端側からの水分の進入は、Ｏリングにより防止される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１〜２は、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本発明の特徴は、シールリップとナックルとが摺接しない構造で、ナックルと外輪との嵌合部への水分の進入防止を図る点にある。本例に於いて、その他の部分の構造は、前述の図４に示した、従来から考えられていた構造とほぼ同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分並びに上記従来から考えられていた構造と異なる部分を中心に説明する。
【００１５】
本例の車輪用回転支持装置に於いては、各転動体７ａ、７ａを設置した空間の両端開口部を塞ぐ為、外輪３ａの両端部内周面とハブ６ａを構成する各内輪５ａ´、５ｂ´の端部外周面との間にそれぞれ設けた組み合わせシールリング２７、２７ａのうち、軸方向内側の組み合わせシールリング２７ａの構造を工夫している。即ち、上記外輪３ａの内端部内周面と内側の内輪５ｂ´の内端部外周面との間を塞ぐ為の上記組み合わせシールリング２７ａは、この内輪５ｂ´の内端部に外嵌固定したスリンガ３２と、上記外輪３ａの内端部に嵌合固定したシールリング３３とから構成している。このシールリング３３は、芯金３４と、内径側シールリップ３５及び外径側シールリップ３６とから成る。
【００１６】
このうちの芯金３４は、鋼板、ステンレス鋼板等の金属板を曲げ形成する事により全体を円環状に形成して成り、外径側半部（特許請求の範囲に記載した「外径側部分」）を嵌合支持部３７とし、内径側半部を支持板部３８としている。このうちの嵌合支持部３７は、断面コ字形で、上記外輪３ａの内端部に、締り嵌めにより嵌合固定自在としている。即ち、上記嵌合支持部３７は、内径側円筒部４０と、この内径側円筒部４０の軸方向内端縁から径方向外方に折れ曲がった円輪部４１と、この円輪部４１の外周縁から軸方向外方に折れ曲がった外径側円筒部４２とから構成される。そして、この様に構成される嵌合支持部３７を上記外輪３ａの内端部に締り嵌めで嵌合している。又、上記嵌合支持部３７を上記外輪３ａの内端部に嵌合固定した状態で、この嵌合支持部３７の外周面が、この外輪３ａの外周面に設けた嵌合面９よりも径方向外方に突出しない様にしている。この為に本例の場合には、上記外輪３ａの外周面の内端部に、上記嵌合面９よりも小径の小径段部３９を形成し、この小径段部３９部分に、上記嵌合支持部３７を嵌合固定している。
【００１７】
本例の場合には、上記嵌合支持部３７のうちで、上記外輪３ａの内端面に対向する部分と、上記小径段部３９の周囲に位置する部分とが、請求項１に記載した延出部に相当する。この様な嵌合支持部３７には上記外径側シールリップ３６を、自由状態で径方向外方に向く弾力を付与した状態で、全周に亙って焼き付け等により添設している。上記外径側シールリップ３６の自由状態での外径Ｄ₃₆は、ナックル１の支持孔１０の内径Ｒ₁₀よりも大きい（Ｄ₃₆＞Ｒ₁₀）。従って、前記シールリング３３を嵌合固定した上記外輪３ａの嵌合面９を上記支持孔１０に内嵌した状態では、上記外径側シールリップ３６の先端縁（外周縁）がこの支持孔１０の内周面に、全周に亙って弾性的に当接する。そして、上記嵌合面９の外端部に設けたＯリング２８との共働作用により、この嵌合面９と上記支持孔１０の内周面との嵌合部に、雨水等の異物が入り込む事を防止する。尚、上記Ｏリング２８は、上記外輪３ａの外周面のうちで上記嵌合部９と上記固定側フランジ８の内側面との交差部分と、上記支持孔１０の外端開口周縁部に形成した面取り部との間に弾性的に挟持している。
【００１８】
これに対して、前記内径側シールリップ３５は、その先端縁を前記スリンガ３２に摺接させて、前記各転動体７ａ、７ａを設置した空間の内端開口部を塞ぐ。この部分の構造に就いては、前述の図４に示した構造を含め、従来から広く知られている構造と同様である。尚、本例の場合には、転動体７ａ、７ａとして、玉を使用している。これに合わせて、各外輪軌道１４ａ、１４ａ及び各内輪軌道１７ａ、１７ａの断面形状を円弧形としている。但し、本発明に於いて、転動体及び各軌道の形状に関しては、本質的なものではない。本発明を、前述の図４に示した様に、転動体７、７として円すいころを使用した構造で実施する事もできる。
【００１９】
上述の様に構成する本例の車輪用回転支持装置によれば、上記外径側シールリップ３６と上記ナックル１とが摺接しない構造で、このナックル１の支持孔１０の内周面と、上記外輪３ａの嵌合面９との嵌合部への水分の進入防止を図れる。即ち、この外輪３ａに対し、前記芯金３４を介して支持した上記外径側シールリップ３６の先端縁を、上記支持孔１０の内周面に全周に亙り弾性的に当接させている為、外部空間から上記嵌合部に、この嵌合部の内端部側から水分が入り込む事を防止できる。又、この嵌合部の外端側からの水分の進入は、前記Ｏリング２８により防止される。
【００２０】
このＯリング２８及び上記外径側シールリップ３６は、何れも、回転しない上記ナックル１と上記外輪３ａとの間に設けられている為、上記Ｏリング２８及び上記外径側シールリング３６が相手面と擦れ合う事はない。従って、上記嵌合部への水分の進入を防止する為の構造に伴って、ハブ本体４ａと内輪５ａ´、５ｂ´とから構成されるハブ６ａの回転に対する抵抗が大きくなる事はない。又、上記支持孔１０の内周面の一部で、上記外径側シールリップ３６の先端縁が当接する部分は、長期間に亙る使用によっても、摩耗する事はない。尚、自動車の組立工場での組み付け工程は、従来と殆ど異ならない為、この面からのコスト上昇の要因はない。
【００２１】
次に、図３は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例は、ハブ６ｂを構成するハブ本体４ｂの中間部外周面に直接内輪軌道１７ａを形成した、所謂第三世代のハブユニットに本発明を適用した場合に就いて示している。その他の部分の構造及び作用は、上述した第１例の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は、以上に述べた通り構成され作用するので、回転抵抗が小さく、しかも長期間に亙る使用によっても十分な耐久性を得られる車輪用回転支持装置を実現して、車両の各種性能の向上に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す断面図。
【図２】図１のＡ部拡大断面図。
【図３】本発明の実施の形態の第２例を示す断面図。
【図４】従来から考えられていた構造の１例を示す断面図。
【符号の説明】
１ ナックル
２ 車輪用軸受ユニット
３、３ａ 外輪
４、４ａ、４ｂ ハブ本体
５ａ、５ｂ、５ａ´、５ｂ´ 内輪
６、６ａ、６ｂ ハブ
７、７ａ 転動体
８ 固定側フランジ
９ 嵌合面
１０ 支持孔
１１ 通孔
１２ ボルト
１３ ねじ孔
１４、１４ａ 外輪軌道
１５ 回転側フランジ
１６ 小径段部
１７、１７ａ 内輪軌道
１８ かしめ部
１９ 段差面
２０ スプライン孔
２１ 等速ジョイント
２２ 等速ジョイント用外輪
２３ スプライン軸
２４ 雄ねじ部
２５ ナット
２６ スタッド
２７、２７ａ 組み合わせシールリング
２８ Ｏリング
２９ シールリング
３０ 芯金
３１ シールリップ
３２ スリンガ
３３ シールリング
３４ 芯金
３５ 内径側シールリップ
３６ 外径側シールリップ
３７ 嵌合支持部
３８ 支持板部
３９ 小径段部
４０ 内径側円筒部
４１ 円輪部
４２ 外径側円筒部

Claims (2)

1. 懸架装置を構成して車輪を支持する支持部材と、この支持部材に設けられた支持孔の内径側に支持された車輪用軸受ユニットとを備え、この車輪用軸受ユニットは、外周面の中間部に上記支持部材に結合する為の固定側フランジを、外周面の内端部に上記支持孔にがたつきなく内嵌する嵌合面を、内周面に複列の外輪軌道を、それぞれ有し、使用時にも回転しない外輪と、外周面の外端寄り部分に車輪を支持する為の回転側フランジを、同じく中間部に直接又は別体の内輪を介して第一の内輪軌道を、それぞれ設けたハブ本体と、その外周面に第二の内輪軌道を有し、このハブ本体の内端部に外嵌固定されてこのハブ本体と共にハブを構成する内輪と、上記各内輪軌道と上記各外輪軌道との間にそれぞれ複数個ずつ転動自在に設けられた転動体と、上記外輪の両端部内周面と上記ハブ本体の中間部外周面及びこのハブ本体の内端部に外嵌固定された上記内輪の内端部外周面との間を塞ぐ１対のシールリングとを備えたものである車輪用回転支持装置に於いて、これら両シールリングのうち、上記外輪の内端部内周面と内輪の内端部外周面との間を塞ぐ為にこの外輪の内端部に支持固定されたシールリングは、芯金とシールリップとを有し、一部を径方向外方に延出して延出部とし、この延出部に設けたこのシールリップの先端縁を上記支持孔の内周面に、全周に亙って弾性的に当接させており、上記芯金のうち、上記延出部を設けた外径側部分が、内径側円筒部と、この内径側円筒部の軸方向内端縁から径方向外方に折れ曲がった円輪部と、この円輪部の外周縁から軸方向外方に折れ曲がった外径側円筒部とから構成され、上記外輪の内端部に締り嵌めで嵌合されており、Ｏリングを、上記外輪の外周面のうちで上記嵌合面と上記固定側フランジの内側面との交差部分と、上記支持孔の外端開口周縁部に形成した面取り部との間に弾性的に挟持している事を特徴とする車輪用回転支持装置。
2. ハブ本体の中心部にスプライン孔が形成されており、このスプライン孔に、等速ジョイントに付属のスプライン軸がスプライン係合して、この等速ジョイントとハブとがトルク伝達自在に結合されている、請求項１に記載した車輪用回転支持装置。

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