JP4483220B2 - Rolling bearing unit for wheel support with seal ring - Google Patents
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Description
この発明は、車両(自動車)の車輪を懸架装置に支持する為の車輪支持用転がり軸受ユニットの開口端部を塞ぐ為のシールリングの改良に関する。 The present invention relates to an improvement in a seal ring for closing an opening end of a wheel bearing rolling bearing unit for supporting a vehicle (automobile) wheel on a suspension device.
車両の車輪を懸架装置に支持する為の回転支持部に、玉軸受、円すいころ軸受等の転がり軸受が組み込まれている。この様な転がり軸受には密封装置を組み込んで、この転がり軸受の内部空間に封入したグリースが外部に漏洩する事を防止すると共に、外部に存在する雨水、泥、塵等の各種異物が転がり軸受の内部に入り込む事を防止している。図9は、この様な密封装置の一種であるシールリングを備えた、シールリング付車輪支持用転がり軸受ユニットの1例として、車両の従動輪(FF車の後輪、FR車、RR車の前輪)を懸架装置に回転自在に支持する為の構造を示している。 Rolling bearings such as ball bearings and tapered roller bearings are incorporated in a rotation support portion for supporting vehicle wheels on a suspension device . Such a rolling bearing incorporates a sealing device to prevent the grease enclosed in the inner space of the rolling bearing from leaking to the outside, and various foreign matters such as rainwater, mud, dust, etc. existing outside the rolling bearing. To prevent it from getting inside. FIG. 9 shows an example of a wheel bearing rolling bearing unit with a seal ring, which is a kind of such a sealing device, and a driven wheel of a vehicle (rear wheel of FF vehicle, FR vehicle, RR vehicle). A structure for rotatably supporting a front wheel on a suspension device is shown.
上記シールリング付車輪支持用転がり軸受ユニットは、次述する内輪素子1と共に内輪相当部材を構成するハブ2の外(軸方向に関して外とは、車両への組み付け状態で幅方向外寄りとなる側を言い、図1〜3、9〜11の左側。これに対して、軸方向に関して内とは、幅方向中央寄りとなる側を言い、図1〜3、9〜11の右側。本明細書全体で同じ。)端部外周面に、車輪を結合固定する為の外向フランジ3を形成している。又、上記ハブ2の中間部外周面に、内輪軌道4aと段部5とを形成している。又、このハブ2の内端寄り部分外周面に、その外周面に内輪軌道4bを形成した内輪素子1を、その外端面を上記段部5に突き当てた状態で、外嵌支持している。
The wheel support rolling bearing unit with a seal ring is provided on the outside of the
又、上記ハブ2の内端部には、雄ねじ部6を形成している。そして、この雄ねじ部6にナット7を螺合し、更に締め付ける事により、上記内輪素子1をハブ2の外周面の所定部分に固定している。このハブ2の周囲に配置した外輪8の中間部外周面にはこの外輪8を懸架装置に固定する為の、外向フランジ状の取付部9を設けている。又、この外輪8の内周面には、それぞれが上記各内輪軌道4a、4bに対向する、外輪軌道10a、10bを形成している。そして、これら各内輪軌道4a、4bと各外輪軌道10a、10bとの間に、それぞれ複数個ずつの転動体11、11を設けて、上記外輪8の内側での上記ハブ2の回転を自在としている。尚、これら各転動体11、11は、各列毎にそれぞれ保持器12、12により転動自在に保持している。
A
又、上記外輪8の外端部内周面とハブ2の外周面との間には、シールリング13を装着している。そして、このシールリング13により、外輪8の内周面と上記ハブ2及び内輪素子1の外周面との間に存在し、上記複数個の転動体11、11を設けた内部空間14の外端開口部を塞いでいる。又、上記外輪8の内端開口部をカバー15で塞ぐ事により、この内端開口部から上記内部空間14内への塵芥や雨水等の異物の侵入防止及びこの内部空間14内に充填したグリースの外部への漏洩防止を図っている。
A
上記内部空間14内への異物侵入防止とこの内部空間14内に充填したグリースの漏洩防止とを十分に図る為には、上記シールリング13のシール性能を確保する必要がある。この様な目的で考えられた従来構造の第1例のシールリングとして、特許文献1に、図10に示す様な形状のシールリング13が記載されている。このシールリング13は、それぞれが円輪状に形成された芯金16とシール材17とから構成している。このうちの芯金16は、金属板により造り、外輪8の外端部に内嵌固定している。又、上記シール材17は、ゴムの如きエラストマー等の弾性材により造り、上記芯金16に、焼き付け等により結合固定している。又、このシール材17は、外径側、内径側、2本のサイドシールリップ18、19と、1本のラジアルシールリップ20とを備える。そして、これら2本のサイドシールリップ18、19を、先端縁に向かう程直径方向外方に向かう方向に傾斜させている。又、このラジアルシールリップ20を、先端縁に向かう程軸方向内方に傾斜させている。そして、上記外径側、内径側各サイドシールリップ18、19の先端縁を、ハブ2に設けた外向フランジ3の内側面に摺接させると共に、上記ラジアルシールリップ20の先端縁を、このハブ2の中間部外周面に摺接させている。又、上記外径側、内径側各サイドシールリップ18、19及びラジアルシールリップ20の厚さを、全長に亙りほぼ同じとしている。又、これら外径側、内径側各サイドシールリップ18、19を、互いに同形状に形成している。
In order to sufficiently prevent foreign matter from entering the
尚、図9に示したシールリング付車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、前記内部空間14の内端開口部をカバー15により塞いでいるが、この内端開口部を、円環状のシールリングにより塞ぐ場合もある。
In the case of the wheel bearing rolling bearing unit with seal ring shown in FIG. 9, the inner end opening of the
上述の図10に示した従来構造の第1例のシールリング13の場合には、次の様な問題がある。即ち、この第1例のシールリング13の場合には、外径側、内径側両サイドシールリップ18、19を互いに同形状に形成すると共に、これら各サイドシールリップ18、19の厚さを、それぞれ全長に亙りほぼ同じとしている。この様なシールリング13の場合には、これら各サイドシールリップ18、19の全体が大きく湾曲変形する事により、これら各サイドシールリップ18、19の先端縁と相手面との接触部に作用する接触圧を受ける。
In the case of the
又、上記シールリング13により十分なシール性を確保しようとすると、ハブ2を回転させる為に要するトルク(摺動トルク)が増大する。そして、このトルク増大に基づき、シールリング付車輪支持用転がり軸受ユニットを組み込んだ自動車の燃費性能及び運動性能が悪化する。即ち、上記シール性を確保する為には、上記各サイドシールリップ18、19の剛性、特に直接異物に曝される外径側サイドシールリップ18の剛性を向上させて、この外径側サイドシールリップ18の先端縁と外向フランジ3の側面との当接圧(接触荷重)を高くしたり、この外径側サイドシールリップ18の締め代を大きくする必要がある。これに対して、図10に示した従来構造の第1例のシールリング13の場合には、上記外径側、内径側各サイドシールリップ18、19を互いに同形状に形成しているので、上記外径側サイドシールリップ18の先端縁と外向フランジ3の側面との当接圧を高くすると、この側面と上記内径側サイドシールリップ19との当接圧も高くなって、上記トルクの増大が過大になる。
Further, if it is intended to ensure sufficient sealing performance by the
又、上記シール性を確保すべく、上記外径側サイドシールリップ18の締め代を大きくする場合には、この外径側サイドシールリップ18の全体が大きくしなり、この外径側サイドシールリップ18の先端縁の接触部の形状が大きく変化する。この為、この先端縁と外向フランジ3の側面との接触面積が大きくなり、摺動トルクが増大する。これに対して、上記締め代を小さくすると、この接触面積が小さくなり、摺動トルクが小さくなるが、十分なシール性を確保する事が難しくなり、寿命が低下する。この様に、従来構造の第1例の場合には、十分なシール性を確保しつつ低トルク化を図る事は難しい。
Further, when the tightening allowance of the outer diameter
この様な事情に鑑みて、特許文献2には、図11に示す様に、十分なシール性を確保しつつトルク低減を図る事を目的として考えられたシールリング13aが記載されている。この特許文献2に記載された、従来構造の第2例のシールリング13aの場合には、内径側サイドシールリップ19aの厚さを、外径側サイドシールリップ18の厚さよりも小さくしている。この為、従来構造の第2例のシールリング13aの場合には、上述の図10に示した従来構造の第1例のシールリング13よりは摺動トルクを小さくできる。但し、従来構造の第2例の場合も、上述の従来構造の第1例の場合と同様に、上記各サイドシールリップ18、19aの厚さを全長に亙りほぼ同じとしている。この為、シール性の更なる向上を図るべく、これら各サイドシールリップ18、19aの締め代を大きくした場合に、これら各サイドシールリップ18、19aの先端縁の接触部の形状が大きく変化して、この先端縁と外向フランジの側面との接触面積が大きくなり、摺動トルクが増大する可能性がある。この為、従来構造の第2例の場合には、十分なシール性を確保しつつ低トルク化を図る事には未だ改良の余地がある。
In view of such circumstances,
特に、上述の様なシールリング13、13aを組み込んだ、自動車の車輪支持用の転がり軸受ユニットの場合には、外径側、内径側各サイドシールリップ18、19、19aと相手面との摺接状態が、車両の走行時に於ける各部の弾性変形により不適正になり易い。即ち、自動車の車輪支持用のシールリング付転がり軸受ユニットの場合には、車両の旋回走行時に車輪を構成するタイヤの接地面から外向フランジ3を介してハブ2に加わるモーメント等に基づく転がり軸受ユニットの構成各部材の弾性変形により、ハブ2の中心軸が中立状態に対し急激に傾斜したり、この中心軸が中立状態に対しずれる(偏心する)場合がある。この様な場合には、上記各サイドシールリップ18、19、19aの先端縁と相手面との摺接状態が円周方向に関して不均一になる可能性がある。例えば、ハブ2の中心軸が中立状態に対し急激に傾斜した場合には、上記各サイドシールリップ18、19、19aと相手面との摺接部の円周方向一部で、これら各サイドシールリップ18、19、19aの締め代が低下し、この一部と径方向反対側部分で、この締め代が増大する。又、上記中心軸が偏心した場合には、上記各サイドシールリップ18、19、19aの先端縁の円周方向一部のみが、外向フランジ3の側面とハブ2の外周面に設けた円筒面との連続部である曲面部に摺接して、円周方向一部で締め代が増大する可能性がある。この様に、上記摺接状態が円周方向に関して不均一になる為、上記各サイドシールリップ18、19、19aの摺動トルクの増大やシール性能の低下と言った問題を生じ易い。
In particular, in the case of a rolling bearing unit for supporting a wheel of an automobile incorporating the
本発明のシールリング付車輪支持用転がり軸受ユニットは、上述の様な事情に鑑みて、組み付け誤差や車両の旋回走行等に基づき、外径側、内径側各サイドシールリップと相手面との締め代が変化する場合でも、当該摺接部での接触荷重の変化を十分に抑える事ができ、しかも、シール性(密封性)の確保と低トルク化とを高次元で両立できる構造を実現すべく発明したものである。 In consideration of the above-described circumstances, the rolling bearing unit with a wheel support with a seal ring according to the present invention is based on an assembly error, turning of a vehicle, etc. Even if the cost changes, the change in contact load at the sliding contact portion can be sufficiently suppressed, and a structure that can achieve both high sealing performance and low torque can be achieved. Invented accordingly.
本発明のシールリング付車輪支持用転がり軸受ユニットは、前述した従来から知られているシールリング付車輪支持用転がり軸受ユニットと同様に、内周面に複列の外輪軌道を有し、使用時に回転しない外輪と、外周面の一部でこれら各外輪軌道と対向する部分に複列の内輪軌道を、外周面の残部で上記外輪の一端開口から突出した部分に外向フランジを、それぞれ有する内輪相当部材と、上記各外輪軌道と各内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、上記外輪の一端開口部と上記内輪相当部材との間の環状隙間を塞ぐシールリングとを備える。
又、このシールリングは、上記外輪の内径側で回転する上記内輪相当部材の外周面と上記外輪の内周面との間を塞ぐ為、弾性材により全体を円環状に造られたシール材を備え、このシール材が、使用時に、それぞれの先端縁を側方に存在する側面に全周に亙り摺接させる外径側サイドシールリップ、及び、この側面と径方向内方に存在する円筒面との連続部に存在する曲面部に全周に亙り摺接させる内径側サイドシールリップと、その先端縁を径方向内方に存在する円筒面に全周に亙り摺接させるラジアルシールリップとを備えたものである。
特に、本発明のシールリング付車輪支持用転がり軸受ユニットに於いては、上記外径側、内径側両サイドシールリップはそれぞれ、基端部近傍に、厚さが最も小さく、外周面が内径側に凹んだ凹形状であって、内周面が内径側に突出する凸形状である最小肉厚部が、先端縁の近傍に厚さが最も大きい最大肉厚部が、それぞれ存在しており、この最小肉厚部からこの最大肉厚部に向けて厚さが漸増しており、この最大肉厚部の厚さがこの最小肉厚部の厚さの2倍以上である。
Sealing ring with wheel support rolling bearing unit of the present invention, like the seal ring with the wheel supporting rolling bearing unit known in the prior art described above, has outer ring raceway of the double row inner circumferential surface, in use Equivalent to an inner ring having a non-rotating outer ring, a double-row inner ring raceway at a portion of the outer peripheral surface facing each outer ring raceway, and an outer flange at the portion protruding from the one end opening of the outer ring at the remaining outer peripheral surface A member, a plurality of rolling elements provided between each of the outer ring raceways and the inner ring raceways, and a seal for closing an annular gap between one end opening of the outer ring and the inner ring equivalent member With a ring.
Also, this seal ring is made of a sealing material made entirely of an annular shape by an elastic material in order to close the space between the outer peripheral surface of the inner ring equivalent member rotating on the inner diameter side of the outer ring and the inner peripheral surface of the outer ring. This seal material has an outer-diameter-side side seal lip that slidably contacts with the side surface that is present on the side at the side, and a cylindrical surface that exists radially inward with the side surface. An inner diameter side seal lip that is slidably contacted with the curved surface existing in the continuous portion and a radial seal lip that is slidably contacted with the cylindrical surface that is radially inward at the tip edge thereof. It is provided.
In particular, in the rolling bearing unit for supporting a wheel with a seal ring according to the present invention, both the outer diameter side and inner diameter side side seal lips have the smallest thickness and the outer peripheral surface is on the inner diameter side. A minimum thickness portion that is a concave shape that is concave and has a convex shape that the inner peripheral surface protrudes toward the inner diameter side, and a maximum thickness portion that has the largest thickness in the vicinity of the tip edge, respectively, The thickness gradually increases from the minimum thickness portion toward the maximum thickness portion, and the thickness of the maximum thickness portion is more than twice the thickness of the minimum thickness portion .
上述の様に構成する本発明のシールリング付車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、外径側、内径側各サイドシールリップを、基端部近傍に設けた、外周面が内径側に凹んだ凹形状であって、内周面が内径側に突出する凸形状である最小肉厚部から先端縁の近傍に存在する最大肉厚部に向けて厚さが漸増する形状としている。この為、上記各サイドシールリップの先端寄り部分を大きく湾曲させる事なく、これら各サイドシールリップの基端部近傍を変形させる事により、締め代を大きくして、シール性(密封性)を確保できる。又、上記各サイドシールリップの先端縁の近傍に最大肉厚部を設けている為、この先端縁が摩耗した場合でも、これら各サイドシールリップの先端寄り部分が大きく変形する事を防止できる。従って、当該摺接部での接触荷重の増大を抑える事ができ、シール性の確保と低トルク化とを高次元で両立させる事ができる。 In the case of the wheel bearing rolling bearing unit with seal ring of the present invention configured as described above, the outer diameter side and the inner diameter side side seal lips are provided near the base end, and the outer peripheral surface is recessed toward the inner diameter side. The concave shape is such that the inner circumferential surface gradually increases from the minimum thickness portion, which is a convex shape protruding toward the inner diameter side, toward the maximum thickness portion existing in the vicinity of the tip edge. Therefore, without bending largely the tip-sided portion of each side seal lip secured by deforming the proximal end portion near the respective side seal lip, to increase the interference, the sealing property (sealing property) it can. In addition, since the maximum thickness portion is provided in the vicinity of the leading edge of each side seal lip , even when the leading edge is worn, it is possible to prevent the portions near the leading edge of each side seal lip from being greatly deformed. Accordingly, an increase in contact load at the sliding contact portion can be suppressed, and ensuring of sealing performance and reduction in torque can be achieved at a high level.
更に、上記各サイドシールリップの締め代が変化する場合でも、当該摺接部での接触荷重の変化を十分に抑える事ができる。即ち、上記各サイドシールリップは、基端部近傍に設けた、外周面が内径側に凹んだ凹形状であって、内周面が内径側に突出する凸形状である最小肉厚部から先端縁の近傍に存在する最大肉厚部に向けて厚さが漸増する形状としている。この為、上記各サイドシールリップの先端縁を相手面に当接させた場合で、各部の寸法誤差や、組み付け誤差や、旋回走行時に生じるハブの中心軸の傾斜等に起因して、上記各サイドシールリップの締め代が変化した場合でも、これら各サイドシールリップの先端寄り部分が大きく湾曲する事を防止できる。従って、当該摺接部での接触面積の変化を抑えて、この摺接部での接触荷重の変化を十分に抑える事ができ、低トルク化を図り易くなる。
特に、上記最大肉厚部の厚さを上記最小肉厚部の厚さの2倍以上としている為、上記各サイドシールリップの締め代が変化する場合でも、当該摺接部での接触面積の変化をより抑えて、この摺接部での接触荷重の変化をより抑える事ができる。この為、上記各サイドシールリップの摺動抵抗を、より小さく抑える事ができ、これら各サイドシールリップの耐久性の向上を図れる。又、これら各サイドシールリップの先端縁が摩耗した場合でも、これら各サイドシールリップの先端部の剛性を十分に確保して、この先端部をより変形しにくくできる。
Furthermore, even when the tightening allowance of each side seal lip changes, the change of the contact load at the sliding contact portion can be sufficiently suppressed. That is, each side seal lip has a concave shape with an outer peripheral surface recessed toward the inner diameter side provided in the vicinity of the proximal end portion, and a distal end from a minimum thickness portion having a convex shape with the inner peripheral surface protruding toward the inner diameter side. The thickness gradually increases toward the maximum thickness portion existing in the vicinity of the edge. Therefore, the distal edge of each side seal lip when brought into contact with the mating surface, each section or dimensional errors, errors or assembly, due to the inclination or the like of the center axis of the hub occurs during cornering, each Even when the tightening allowance of the side seal lip is changed, it is possible to prevent the end portion of each side seal lip from being greatly curved. Therefore, the change in the contact area at the sliding contact portion can be suppressed, and the change in the contact load at the sliding contact portion can be sufficiently suppressed, and the torque can be easily reduced.
In particular, since the thickness of the maximum thickness portion is set to be twice or more the thickness of the minimum thickness portion, even when the tightening margin of each side seal lip changes, the contact area of the sliding contact portion is reduced. The change can be further suppressed, and the change in the contact load at the sliding contact portion can be further suppressed. For this reason, the sliding resistance of each side seal lip can be further reduced, and the durability of each side seal lip can be improved. Further, even when the leading edge of each side seal lip is worn, it is possible to sufficiently secure the rigidity of the leading end portion of each side seal lip, and to make the leading end portion more difficult to deform.
本発明は、以上に述べた通り構成され作用するので、シール性の確保と低トルク化とを高次元で両立させる事ができ、しかも、外径側、内径側各サイドシールリップの締め代が変化する場合でも、当該摺接部での接触荷重の変化を十分に抑える事ができる。 Because the present invention acts is constructed as mentioned above, the sealing of security and low torque can be compatible at a high level, moreover, the outer diameter side, the interference of the inner diameter side each side seal lip Even when it changes, the change of the contact load in the said sliding contact part can fully be suppressed.
又、好ましくは、請求項3に記載した様に、上記ラジアルシールリップを、基端部近傍に厚さが最も小さい最小肉厚部が存在し、この最小肉厚部から先端縁に向かう程厚さが漸増しており、この先端縁の近傍に厚さが最も大きい最大肉厚部が存在する形状を有するものとする。
Preferably, as described in
この様に構成すれば、ラジアルシールリップの先端縁の締め代の変化に対する、当該摺接部での接触荷重の変化も抑える事ができる。この為、シール性の確保と低トルク化とを高次元で両立させる事ができる。 If comprised in this way, the change of the contact load in the said sliding contact part with respect to the change of the fastening margin of the front-end edge of a radial seal lip can also be suppressed. For this reason, it is possible to achieve both high sealing performance and low torque.
図1〜2は、請求項1〜2に対応する、本発明の実施例1を示している。尚、本例の特徴は、複数の転動体11を設けた内部空間14の外端開口部を塞ぐシールリング13bを構成する外径側、内径側各サイドシールリップ18a、19bの形状を工夫する事により、シール性の確保と低トルク化とを高次元で両立させると共に、上記各サイドシールリップ18a、19bの締め代が変化する場合でも、当該摺接部での接触荷重の変化を十分に抑える点にある。その他の転がり軸受部分の構造は、前述の図9に示した従来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は省略し、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。
1 and 2 show a first embodiment of the present invention corresponding to
本例の場合には、シールリング13bを、芯金16とシール材17とから構成している。このうちの芯金16は、鋼板等の金属板にプレス加工等の打ち抜き加工並びに塑性加工を施す等により、全体を円環状に造っている。即ち、この芯金16は、嵌合筒部21と、この嵌合筒部21の軸方向外端縁から直径方向内方に折れ曲がった支持板部22とを備える。このうちの嵌合筒部21は、外輪8の外端部内周面に締り嵌めにより内嵌固定自在としている。この為に、この嵌合筒部21の自由状態での外径を、上記外輪8の外端開口部の内径よりも僅かに大きくしている。又、上記支持板部22は、略S字形の断面形状を有し、径方向内方に向かう程軸方向外側に向かう方向に傾斜した外径側傾斜筒部23と、この外径側傾斜筒部23の内周縁から連続して、径方向内方に向かう程軸方向内側に向かう方向に傾斜した内径側傾斜筒部24と、この内径側傾斜筒部24の内周縁から径方向内方に向かう方向に連続した円輪部25とを備える。
In the case of this example, the
又、上記シール材17は、ゴムの如きエラストマー等の弾性材により造ったもので、射出成形、圧縮成形等により、上記芯金16に対しインサート成形している。このシール材17は、この芯金16に対し、成形時の接着等により接合固定している。この様なシール材17の外周縁部は、この芯金16の支持板部22を構成する外径側傾斜筒部23の外周面を覆っている。そして、このシール材17の一部でこの外径側傾斜筒部23の外周面を覆っている部分の自由状態での外径を、上記外輪8の外端開口部の内径よりも少し大きくしている。従って、上記嵌合筒部21を上記外輪8の外端開口部に内嵌固定した状態で、上記シール材17の外周縁部で上記外径側傾斜筒部23の外周面を覆っている部分が、この外径側傾斜筒部23の外周面と上記外輪8の外端開口部内周面と間で弾性的に押圧され、当該部分のシール性を確保する。
The sealing
更に、上記シール材17の基部26は、上記支持板部22の外側面を、全周に亙り完全に覆っている。そして、この基部26の外側面及び内周縁に、外径側、内径側、2本のサイドシールリップ18a、19bと、1本のラジアルシールリップ20とを形成している。そして、この様なシールリング13bを上記外輪8の外端開口部内周面に、締り嵌めにより内嵌固定した状態で、ハブ2の外周面に設けた外向フランジ3の内側面で、この内側面とこのハブ2の外周面に設けた円筒面34との連続部である、曲面部27よりも外径側に外れた部分に、上記外径側サイドシールリップ18aの先端縁を、全周に亙り摺接させている。又、上記内径側サイドシールリップ19bの先端縁を、上記曲面部27に、全周に亙り摺接させている。更に、上記ラジアルシールリップ20の先端縁を、上記ハブ2の外周面に設けた円筒面34に、全周に亙り摺接させている。そして、上記外径側、内径側、2本のサイドシールリップ18a、19b及び1本のラジアルシールリップ20と、ハブ2とにより形成される空間に、グリースを封入している。
Further, the
尚、上記外径側、内径側各サイドシールリップ18a、19bは、先端縁に向かう程、直径方向外方に傾斜させている。又、上記ラジアルシールリップ20は、先端縁に向かう程、軸方向内方に傾斜させている。
The outer diameter side and inner diameter side
特に、本例の場合には、上記外径側、内径側各サイドシールリップ18a、19bの基端部を、外周面側から厚さ方向中央部に向け括れさせる事により、この基端部に最小肉厚部28、29を設けている。即ち、これら最小肉厚部28、29の外周面を、内径側に凹んだ凹形状としている。又、これら最小肉厚部28、29の内周面を、内径側に突出する凸形状としている。そして、上記各サイドシールリップ18a、19bを、上記各最小肉厚部28、29から先端縁に向かうに従って、厚さが漸増する形状に形成すると共に、これら各サイドシールリップ28、29の先端縁近傍に、厚さが最大になった最大肉厚部30、31を設けている。
In particular, in the case of this example, the base end portions of the outer side and inner side
更に、上記各サイドシールリップ18a、19bの先端寄り部分で、上記各最大肉厚部30、31よりも先端寄りに位置する部分を、外径寄り部分を全周に亙り除去した、先細り形状としている。又、本例の場合には、上記各最大肉厚部30、31の厚さt30、t31(図2)を、これら各最大肉厚部30、31と対応する、上記各最小肉厚部28、29の厚さt28、t29(図2)の2倍以上としている(t30≧2t28且つt31≧2t29)。又、本例の場合には、上記外向フランジ3の内側面及び曲面部27と摺接する、上記外径側、内径側各サイドシールリップ18a、19bの先端縁を含む部分に、微小な曲率半径を有する断面円弧形の曲面部を、全周に亙り設けている。又、本例の場合には、前記ラジアルシールリップ20の厚さを、全長に亙りほぼ同じとしている。
Further, a portion of the
又、本例の場合には、上記各サイドシールリップ18a、19bの基端部の外周面を内径側に凹んだ凹形状とし、この基端部の内周面を内径側に突出した凸形状とすると共に、この凸形状を、上記各サイドシールリップ18a、19bの内周面でこの基端部から外れた部分と滑らかに連続させている。
In the case of this example, the outer peripheral surface of the base end portion of each of the
上述の様に構成する本発明のシールリング付車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、外径側、内径側各サイドシールリップ18a、19bを、基端部近傍に設けた最小肉厚部28、29から先端縁の近傍に存在する最大肉厚部30、31に向けて厚さが漸増する形状としている。この為、上記各サイドシールリップ18a、19bの先端寄り部分を大きく湾曲させる事なく、これら各サイドシールリップ18a、19bの基端部近傍を変形させる事により、締め代を大きくして、シール性(密封性)を確保できる。又、これら各サイドシールリップ18a、19bの先端縁の近傍に最大肉厚部30、31を設けている為、この先端縁が摩耗した場合でも、これら各サイドシールリップ18a、19bの先端寄り部分が大きく変形する事を防止できる。従って、当該摺接部での接触荷重の増大を抑える事ができ、シール性の確保と低トルク化とを高次元で両立させる事ができる。
In the case of the rolling bearing unit for supporting a wheel with a seal ring of the present invention configured as described above, the
又、上記各サイドシールリップ18a、19bの締め代が変化する場合でも、当該摺接部での接触荷重の変化を十分に抑える事ができる。即ち、上記各サイドシールリップ18a、19bは、基端部近傍に設けた最小肉厚部28、29から先端縁の近傍に存在する最大肉厚部30、31に向けて厚さが漸増する形状としている。この為、上記各サイドシールリップ18a、19bの先端縁を相手面に当接させた場合で、各部の寸法誤差や、組み付け誤差や、旋回走行時に生じるハブ2の中心軸の傾斜等に起因して、上記各サイドシールリップ18a、19bの締め代が変化した場合でも、これら各サイドシールリップ18a、19bの先端寄り部分が大きく湾曲する事を防止できる。従って、これら各サイドシールリップ18a、19bの先端縁と外向フランジ3の内側面及び曲面部27との接触角度α1 、α2 を十分に確保でき、当該摺接部での接触面積の変化を抑えて、この摺接部での接触荷重の変化を十分に抑える事ができ、低トルク化を図り易くなる。
Further, even when the tightening allowance of the
又、本例の場合には、前記外向フランジ3の内側面及び曲面部27と摺接させる、上記外径側、内径側各サイドシールリップ18a、19bの先端縁を含む部分に、微小な曲率半径を有する断面円弧形の曲面部を、全周に亙り設けている。この為、本例の場合には、当該摺接部での接触荷重の変化に対する、この摺接部での接触面積の変化(トルク変動)を、より小さくできる。例えば、上記各サイドシールリップ18a、19bの先端縁と上記外向フランジ3の内側面及び曲面部27との締め代が大きくなった場合には、この先端縁部分に設けた曲面部部分が弾性変形して当該接触圧力を受ける。又、この曲面部部分の弾性変形により、上記外向フランジ3の内側面及び曲面部27と摺接する、上記各サイドシールリップ18a、19bの先端縁の形状が大きく変化する事を防止できる。この為、この先端縁と上記外向フランジ3の内側面及び曲面部27との摺接部の接触面積が増大するのをより抑える事ができて、摺動トルクが増大したり、摩耗が促進されるのをより抑える事ができる。
Further, in the case of this example, a minute curvature is formed on the portion including the front end edge of each of the outer diameter side and inner diameter side
尚、上記各サイドシールリップ18a、19bの先端縁を含む部分に設けた曲面部の曲率半径は、0.02〜0.1mmとする事が好ましい。これに対して、この曲率半径が0.02mmよりも小さくなった場合には、上記各サイドシールリップ18a、19bの先端縁と外向フランジ3の内側面及び曲面部27とに加わる接触荷重に基づく、これら各サイドシールリップ18a、19bの先端縁近傍での弾性変形量が過大になる。この為、この接触荷重の変動に拘らず、上記摺接部での接触幅(接触面積)の変化を小さくできると言った効果を得られなくなる。逆に、上記各サイドシールリップ18a、19bの先端縁を含む部分に設けた曲面部の曲率半径が0.1mmよりも大きくなった場合には、上記接触幅(接触面積)が過大になり、上記摺動トルクが大きくなるだけでなく、上記摺接部で、塵芥等の異物を噛み込み易くなり、摩耗が促進される。更に、シール材17を構成するゴム等の弾性材の硬さにより接触荷重と弾性変形量との関係は多少変化するが、より好ましくは、上記各サイドシールリップに設ける曲面部の曲率半径を、0.03〜0.08mmとする。
In addition, it is preferable that the curvature radius of the curved-surface part provided in the part including the front-end | tip edge of each said
又、本例の場合には、上記最大肉厚部の厚さt30、t31を上記最小肉厚部28、29の厚さt28、t29の2倍以上としている。この為、上記各サイドシールリップ18a、19bの締め代が変化する場合でも、当該摺接部での接触面積の変化をより抑えて、この摺接部での接触荷重の変化をより抑える事ができる。この為、上記各サイドシールリップ18a、19bの摺動抵抗を、より小さく抑える事ができ、これら各サイドシールリップ18a、19bの耐久性の向上を図れる。又、これら各サイドシールリップ18a、19bの先端縁が摩耗した場合でも、これら各サイドシールリップ18a、19bの先端部の剛性を十分に確保して、この先端部をより変形しにくくできる。
In the present example, the thicknesses t 30 and t 31 of the maximum thickness portion are set to be twice or more the thicknesses t 28 and t 29 of the minimum thickness portions 28 and 29 . For this reason, even when the tightening allowance of each of the
又、本例の場合には、上記各サイドシールリップ18a、19bの基端部の外周面を内径側に凹んだ凹形状とし、この基端部の内周面を内径側に突出した凸形状とすると共に、この凸形状を、上記各サイドシールリップ18a、19bの内周面でこの基端部から外れた部分と滑らかに連続させている。この為、これら各サイドシールリップ18a、19bの基端部の全体を弾性変形し易くでき、この基端部の内周面の近傍に過大な引っ張り応力が集中する事を防止できる。この為、この基端部にへたりや応力緩和を生じにくくでき、当該摺接部での接触面圧の低下を抑える事ができる。従って、良好な密封性を長期間に亙り維持できると共に、組み付け時のこの接触面圧を小さくする事により、摺動トルクをより低減できると共に、耐久性の向上を図れる。
In the case of this example, the outer peripheral surface of the base end portion of each of the
尚、好ましくは、上記外径側、内径側各サイドシールリップ18a、19bのうちの内径側シールリップ19bの最小肉厚部29の厚さt29を、外径側サイドシールリップ18の最小肉厚部28の厚さt28よりも小さくし(t29<t28)、上記内径側サイドシールリップ19bの先端縁に作用する当接圧を上記外径側サイドシールリップ18aの場合の当接圧よりも低くする。この様な構成を採用した場合には、シール性を十分に確保しつつ、トルクの低減をより図り易くできる。即ち、前記内部空間14内への異物侵入防止作用の殆どは、この異物が存在する外部空間と直接対向する、上記外径側サイドシールリップ18aが果たす。上記内径側サイドシールリップ19bは、この外径側サイドシールリップ18aと前記外向フランジ3の内側面との摺接部から漏洩した異物の侵入を阻止するだけである。この為、上述の様にして、上記内径側サイドシールリップ19bの当接圧を上記外径側サイドシールリップ18aの当接圧よりも低くしても、密封装置全体でのシール性能を十分に確保できる。従って、上記内径側サイドシールリップ19bの当接圧を低くする事により、十分なシール性を確保しつつ、トルクの低減をより図り易くできる。
Preferably, the thickness t 29 of the
次に、図3は、請求項1〜3に対応する、本発明の実施例2を示している。本例のシールリング付車輪支持用転がり軸受ユニットに組み込むシールリング13cの場合には、上述した実施例1の場合と異なり、外径側、内径側各サイドシールリップ18a、19bだけでなく、ラジアルシールリップ20aも、基端部近傍に厚さが最も小さい最小肉厚部32が存在し、この最小肉厚部32から先端縁に向かう程厚さが漸増しており、この先端縁の近傍に厚さが最も大きい最大肉厚部33が存在する形状を有するものとしている。又、この最大肉厚部33の厚さを、上記最小肉厚部32の厚さの2倍以上としている。又、ハブ2に設けた円筒面34と摺接する、上記ラジアルシールリップ20aの先端縁を含む部分に、微小な曲率半径を有する断面円弧形の曲面部を、全周に亙り設けている。
Next, FIG. 3 shows
この様に構成する本例の場合には、上記ラジアルシールリップ20aの先端縁の締め代の変化に対する、当該摺接部での接触荷重の変化も抑える事ができる。この為、低トルク化とシール性の確保とを、より高次元で両立させる事ができる。
その他の構成及び作用に就いては、上述した実施例1の場合と同様である為、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。
In the case of this example configured as described above, it is possible to suppress a change in the contact load at the sliding contact portion with respect to a change in the fastening margin of the tip edge of the
Since other configurations and operations are the same as those in the first embodiment described above, the same reference numerals are given to the equivalent parts, and duplicate descriptions are omitted.
又、シールリング付車輪支持用転がり軸受ユニットの基本構造に関しても、前述の図9に示した様な内輪回転の構造に限らず、外輪回転の構造に適用する事もできる。更には、上記図9に示す様な、ハブ2に直接内輪軌道4aを形成した、所謂第3世代のハブユニットに限らず、あらゆる構造のハブユニットにも適用できる。更には、転動体として玉を使用した構造に限らず、転動体に円すいころ等、玉以外を用いたハブユニットにも本発明を適用できる。
Further, the basic structure of the wheel bearing rolling bearing unit with the seal ring is not limited to the inner ring rotating structure as shown in FIG. 9, but can be applied to the outer ring rotating structure. Furthermore, the present invention is not limited to the so-called third generation hub unit in which the
次に、前述の図1〜2に示した実施例1の効果を確認する為に行なった実験の結果に就いて説明する。先ず、第一の実験では、シール寿命を、必要とする基準時間である200時間達成できた場合の条件での、シールリング付車輪支持用転がり軸受ユニットの回転トルクを求めた。この第一の実験は、本発明の技術的範囲に属する実施例と、この技術的範囲から外れる比較例1、2との3種類のシールリングを用いた。又、このうちの実施例として、前述の図1〜2に示した実施例1と同様の構造を有するシールリングで、内径側サイドシールリップ19bの最小肉厚部29の厚さt29(図2)を外径側サイドシールリップ18aの最小肉厚部28の厚さt28(図2)よりも小さくしたものを用いた。又、上記比較例1として、前述の図10に示した従来構造の第1例のシールリングと同様の構造を有するものを、上記比較例2として、前述の図11に示した従来構造の第2例のシールリングと同様の構造を有するものを、それぞれ用いた。そして、実施例と比較例1、2との、3種類のシールリングを、順に、前述の図9に示した様な車輪支持用転がり軸受ユニットに組み込んでシールリング付車輪支持用転がり軸受ユニットとし、中心軸位置迄、関東ローム粉と塩とを溶かした泥水を給排するサイクルを、一定時間毎に繰り返した。又、ハブ2と外輪8との相対回転数を1000min-1 とし、外輪8に対しハブ(軸)を0.4mmTIR(トータルインジケータリーディング)させた。尚、「TIR」とは、偏心量、傾斜度等を含んだ全振れ量を言う。
Next, the results of experiments conducted to confirm the effects of the first embodiment shown in FIGS. First, in the first experiment, the rotational torque of the rolling bearing unit for supporting a wheel with a seal ring was obtained under the condition that the seal life could be achieved for 200 hours, which is the required reference time. In this first experiment, three types of seal rings were used: an example belonging to the technical scope of the present invention, and comparative examples 1 and 2 outside the technical scope. Further, as an embodiment of these, a seal ring having the same structure as that of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 described above, and the thickness t 29 of the
そして、上記第一の実験は、この様な条件の下で、3種類のシールリング付車輪支持用転がり軸受ユニットでシール寿命が200時間に達した場合の条件での、回転トルクを求めた。尚、泥水がラジアルシールリップ20よりも内側に侵入した(泥水が3枚のシールリップ18a、19b、20を通過した)時点を、シール寿命に達したとした。又、第一の実験での各シールリップ18a、19b、20の締め代の影響を排除すべく、上記3種類のシールリング付車輪支持用転がり軸受ユニット同士でこれら各シールリップ18a、19b、20の締め代を同じとした。そして、これら3種類のシールリング付車輪支持用転がり軸受ユニット毎に、外径側、内径側各サイドシールリップ18a、19bの厚さを種々に変える事により、これら各サイドシールリップ18a、19bの先端縁と相手面との当接圧を種々に変えて、シール寿命が200時間に達する様にした。そして、このシール寿命が200時間に達した場合の条件(各サイドシールリップ18a、19bの厚さ)での、各シールリング付車輪支持用転がり軸受ユニットの回転トルクを求めた。
In the first experiment, the rotational torque was obtained under the conditions when the seal life reached 200 hours with the three types of wheel bearing rolling bearing units with seal rings under such conditions. It is assumed that the seal life has been reached when the muddy water has entered the inside of the radial seal lip 20 (the muddy water has passed through the three
図4は、この様にして行なった第一の実験の結果を示している。尚、図4の縦軸は、各シールリング付車輪支持用転がり軸受ユニットの回転トルクを、比較例1での回転トルクを10とした場合の相対値として表している。図4に示した第一の実験結果から明らかな様に、本発明のシールリング付車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、シール性能を十分に確保できた場合に、回転トルクを、比較例1に対して約50%、比較例2に対して約35%と、それぞれ減少できた。 FIG. 4 shows the result of the first experiment conducted in this way. The vertical axis in FIG. 4 represents the rotational torque of each wheel support rolling bearing unit with a seal ring as a relative value when the rotational torque in Comparative Example 1 is 10. As is apparent from the results of the first experiment shown in FIG. 4, in the case of the rolling bearing unit for supporting a wheel with a seal ring according to the present invention, when sufficient sealing performance can be secured, the rotational torque is compared with the comparative example. It was reduced to about 50% for 1 and about 35% for Comparative Example 2.
次に、上記第一の実験で用いた実施例により、外径側サイドシールリップ18aの締め代が変化する場合でも、この外径側サイドシールリップ18aの先端縁と相手面との摺接部での接触荷重の変化を抑える事ができると言った効果を得られる事を確認する為に行なった、第一のシミュレーションの結果に就いて説明する。この第一のシミュレーションは、上記実施例と、上記第一の実験で用いた比較例1との2種類のシールリングを組み込んだシールリング付車輪支持用転がり軸受ユニットの構造で行なった。尚、内径側サイドシールリップ19bの先端縁は、ハブ2の外周面に存在する曲面部27に摺接させる為、この先端縁と曲面部27との締め代や接触荷重等を測定する事が難しく、測定誤差も大きくなる可能性がある。この為、第一のシミュレーションを含めて以下に説明するシミュレーション及び実験では、外径側、内径側各サイドシールリップ18a、19bのうちの外径側サイドシールリップ18aのみに就いて行なった。又、上記第一の実験でシール寿命を200時間確保できた場合での、外径側サイドシールリップ18aの形状及び厚さは、比較例1と比較例2とでほぼ同じであった。この為、第一のシミュレーションを含めて以下に説明するシミュレーション及び実験では、比較例1のみを実施例と比較した。
Next, according to the embodiment used in the first experiment, even when the tightening margin of the outer diameter
上記第一のシミュレーションは、上記実施例と比較例1との2種類のシールリングを組み込んだシールリング付車輪支持用転がり軸受ユニットで、外径側サイドシールリップ18aの締め代の変化に対する、当該摺接部での接触荷重の変化を求めた。又、この締め代は、シール材17等の各部の寸法誤差や、組立誤差に基づいて変動する締め代の、最小値と最大値と中間値との3種類とした。図5は、この様にして行なった第一のシミュレーションの結果を示している。尚、図5に横軸で示した「min 」は上記締め代の最小値を、「mid 」はこの締め代の中間値を、「max 」はこの締め代の最大値を、それぞれ表している。又、図5に縦軸で示した接触荷重は、比較例1の締め代が「max 」での接触荷重を10とした場合の相対値として表している。図5に示した第一のシミュレーションの結果から明らかな様に、実施例の場合には、外径側サイドシールリップ18aの基端部近傍に厚さが最小になった最小肉厚部28を設けている為、上記締め代が変化した場合でも、当該摺接部での接触荷重の変化を抑える事ができた。これに対して、比較例1の場合には、締め代が変化した場合に、当該摺接部での接触荷重が大きく変化した。
The first simulation is a wheel bearing rolling bearing unit with a seal ring that incorporates two types of seal rings, the example and the comparative example 1, with respect to changes in the tightening allowance of the outer
次に、第二のシミュレーションとして、上記第一のシミュレーションで使用した実施例と比較例1との2種類のシールリングを組み込んだシールリング付車輪支持用転がり軸受ユニットで、外径側サイドシールリップ18aの締め代の変化に対する、この外径側サイドシールリップ18aの先端縁と外向フランジ3の内側面との接触角度の変化を求めた。又、上記締め代は、シール材17等の各部の寸法誤差や、組立誤差に基づいて変動する締め代の最小値と最大値と中間値との3種類に、締め代が0である状態(外径側サイドシールリップ18aの自由状態)を含めた4種類とした。又、締め代が0である場合の接触角度は、シールリング13bと外向フランジ3とを同軸上に配置した状態で、外径側サイドシールリップ18aの自由状態での先端縁と、この外向フランジ3の内側面とのなす角度とした。図6は、この様にして行なった第二のシミュレーションの結果を示している。尚、この図6に横軸で示した「min 」、「mid 」、「max 」が表す意味は、上述の図5の場合と同様である。又、図6に縦軸で示した接触角度は、外径側サイドシールリップ18aの締め代が0での接触角度を10とした場合の相対値として表している。図6に示した第二のシミュレーションの結果から明らかな様に、上記実施例の場合には、上記締め代が変化した場合でも、外径側サイドシールリップ18aの先端縁と外向フランジ3の内側面との接触角度を良好に確保できた。
Next, as a second simulation, a wheel bearing rolling bearing unit with a seal ring in which two types of seal rings of the embodiment used in the first simulation and the comparative example 1 are incorporated, an outer diameter side seal lip The change in the contact angle between the tip edge of the outer diameter side
次に、第三のシミュレーションとして、上記第一、第二のシミュレーションで使用した実施例と比較例1との2種類のシールリングを組み込んだシールリング付車輪支持用転がり軸受ユニットで、外径側サイドシールリップ18aの締め代の変化に対する、当該摺接部の径方向の寸法(接触幅)の変化を求めた。又、この締め代は、上述した第一のシミュレーションの場合と同様に、シール材17等の各部の寸法誤差や、組立誤差に基づいて変動する締め代の最小値と最大値と中間値との3種類とした。図7は、この様にして行なった第三のシミュレーションの結果を示している。尚、この図7に横軸で示した「min 」、「mid 」、「max 」が表す意味は、上述の図5〜6の場合と同様である。又、図7に縦軸で示した接触幅は、比較例1の外径側サイドシールリップ18aの締め代が「max 」での接触幅を10とした場合の相対値として表している。図7に示した第三のシミュレーションの結果から明らかな様に、上記実施例の場合には、上記締め代が変化した場合でも、外径側サイドシールリップ18aの先端縁と外向フランジ3の内側面との接触部の面積の増大を抑える事ができた。
Next, as a third simulation, a wheel bearing rolling bearing unit with a seal ring incorporating the two types of seal rings of the example and the comparative example 1 used in the first and second simulations described above, the outer diameter side The change in the dimension (contact width) in the radial direction of the sliding contact portion with respect to the change in the tightening allowance of the
次に、前述の図1〜2に示した実施例1の構造により、長期間経過後でも外径側サイドシールリップ18aのへたりを抑える事ができると言った効果を得られる事を確認する為に行なった、第二の実験に就いて説明する。この第二の実験は、前述した第一の実験で用いた実施例と比較例1との2種類のシールリングを組み込んだシールリング付車輪支持用転がり軸受ユニットを用いた。又、これら実施例及び比較例1での、外径側サイドシールリップ18aの先端縁と外向フランジ3との軸方向の締め代は、シール材等の各部の寸法誤差や、組立誤差に基づいて変動する締め代の中間値(mid )とした。そして、この様な実施例と、比較例1とを、60℃の温度の恒温槽中に放置した後、一定時間経過毎に取り出して、外径側サイドシールリップ18aの自由状態での軸方向寸法(高さ)の変化を、へたり量として求めた。又、上記実施例の外径側サイドシールリップ18aのへたりがほぼ収まった時点で、実験を終了した。図8は、この様にして行なった第二の実験の結果を示している。尚、図8に縦軸で示したへたり量は、実験終了時の比較例1のへたり量を10とした場合の相対値として表している。
Next, it is confirmed that the structure of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 can obtain the effect that the sag of the outer diameter side
図8に示した第二の実験結果から明らかな様に、上記実施例の場合には、外径側サイドシールリップ18aの一部に過大な応力が集中する事を抑える事ができ、長期間経過後でもこの外径側サイドシールリップ18aのへたり量を少なくできた。
As is apparent from the results of the second experiment shown in FIG. 8, in the case of the above-described embodiment, it is possible to suppress excessive stress from being concentrated on a part of the outer-diameter
1 内輪素子
2 ハブ
3 外向フランジ
4a、4b 内輪軌道
5 段部
6 雄ねじ部
7 ナット
8 外輪
9 取付部
10a、10b 外輪軌道
11 転動体
12 保持器
13、13a〜13c シールリング
14 内部空間
15 カバー
16 芯金
17 シール材
18、18a 外径側サイドシールリップ
19、19a、19b 内径側サイドシールリップ
20、20a ラジアルシールリップ
21 嵌合筒部
22 支持板部
23 外径側傾斜筒部
24 内径側傾斜筒部
25 円輪部
26 基部
27 曲面部
28 最小肉厚部
29 最小肉厚部
30 最大肉厚部
31 最大肉厚部
32 最小肉厚部
33 最大肉厚部
34 円筒面
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