JP4812263B2 - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Description

この発明は、自動車等における車輪用軸受装置に関し、特にその密封構造に関する。

自動車等の車両に用いられる軸受装置は、路面等に曝される厳しい環境下にあるため、外部からの塵埃や泥水の確実な侵入防止が求められ、また保守の不要化の面から、グリース漏れの防止についても高い効果が求められる。このため、例えば図９に示すようなシール構造が採用されている（例えば特許文献１）。同図の軸受装置は、外方部材３１と内方部材３２の複列の軌道面３４，３５に、ボール３３を介在させたものであり、内外の部材３２，３１間に形成される環状空間のアウトボード側の端部がシール付きのシール部材３７で密封されている。インボード側端は、内輪外径にスリンガ３８が圧入され、キャップ（図示せず）により密封されている。なお、特許文献１は、インボード側において、組合せシール（図示せず）が用いられ、シール性能の向上が図れられている。

図９（Ａ）のＸ部を図９（Ｂ）に拡大して示す。アウトボード側のシール部材３７は、芯金３９に弾性部材４０を設けたものであり、弾性部材４０は、内方部材３２の外周のシール接触面３２ｃに接触する３つのシールリップ４０ａ，４０ｂ，４０ｃを有している。そのうち１つのシールリップ４０ａは、封入グリースの流出を防止するグリースリップであり、軸受空間の内方に延びている。他のシールリップ４０ｂ，４０ｃは塵埃や泥水の侵入を防止するダストリップである。これらのシールリップ４０ａ〜４０ｃの先端部はシール接触面３２ｃに組付けない自然状態では、図９（Ｂ）のようにシール接触面３２ｃの仮想位置から突出した形状であり、これにより各シールリップ４０ａ〜４０ｃは所定の締代を持ってシール接触面３２ｃに接触している。
特開２００３−２０２０２８号公報

しかし、上記軸受装置におけるアウトボード側のシール構造では、複数のシールリップ４０ａ〜４０ｃを有するシール部材３７を設けているので、シール部材３７の軸方向寸法が長くなる。その分、軸受装置が軸方向に長くなり、重量が重くなる。自動車部品である車輪用軸受装置においては、燃費の向上等のために、重量を極力軽減することが求められる。また、シール部材３７のシールリップ４０ａ〜４０ｃを内方部材３２のシール接触面３２ｃに所定の締代を持って接触させているので、接触抵抗が大きくなり軸受回転トルクが増大する。さらに、上記３つのシールリップ４０ａ〜４０ｃは、シール接触面３２ｃ、すなわち、ハブ輪を摺動面としているが、この摺動面は絶えず泥水に曝されることになるので、摺動面が発錆し易く、その結果、シールリップの摩耗が大きくなり、長期の使用によって泥水が軸受内部に浸入する恐れが生じる。この軸受内部への泥水の浸入を防止するために、上記締代を更に大きくすることも考えられるが、接触抵抗がより大きくなり、軸受回転トルクが一層増大することになる。このため、得策とは言えず、その改善が望まれる。

この発明の目的は、アウトボード側のシールリップの摺動面が泥水に曝されることを極力抑え、シールリップの摩耗によるシール性の低下を防止することができる車輪用軸受装置を提供することである。

この発明の車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面を有する外方部材と、これら軌道面に対向する軌道面を有しかつアウトボード側端の外周に車輪取付用のフランジを有する内方部材と、対向する軌道面間に介在した複列の転動体と、前記外方部材と内方部材との間の環状空間の両端を密封するアウトボード側およびインボード側の密封手段とを備え、前記アウトボード側の密封手段は、前記外方部材に取付けられて先端が前記内方部材に接するシールリップを有し、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置において、前記外方部材のアウトボード側端の外周面を他の部分よりも小径とし、前記車輪取付用のフランジに、前記外方部材の前記小径となったアウトボード側端の外周に内周面が近接してラビリンスシールを構成する筒部を有するシールド板を設け、前記外方部材の外周面に、前記フランジおよびシールド板を伝わって前記シールド板と外方部材の間に流れ込む水、および前記外方部材の外径面を伝わって前記シールド板と外方部材の間に流れ込む水を外方部材の下方へ案内する案内手段を設けたことを特徴とする。
前記アウトボード側の密封手段は、例えば、前記外方部材に取付けられて内方部材に接する接触シールと、この接触シールよりも軸受空間の外側にあって、内外の部材間に設けられた前記ラビリンスシールとでなり、前記接触シールは、前記外方部材の内周面に取付けられた芯金と、この芯金に固着された弾性部材とでなり、この弾性部材は、内方部材に先端に接するシールリップを有する。

この構成によると、アウトボード側の密封手段において、前記案内手段によって、ラビリンスシールを構成するシールド板と外方部材との間に流れ込む水を外方部材の下方へ案内する作用が得られる。これにより、泥水がハブ輪の接触シールとの摺動面に浸入することが阻止され、この摺動面の発錆が抑えられる。したがって、接触シールの摩耗を抑制してシール性の低下を防ぐことができる。また、シールド板と外方部材との間で構成されるラビリンスシールは、主に外部からの塵埃や泥水等の浸入を防止する機能を果たすことになる。これらにより、接触シール部への泥水等の浸入が阻止されるので、接触シールを簡略化でき、接触シールの接触抵抗により生じる回転トルクが軽減される。また、接触シールの簡略化によって、内方部材等の軸方向長さを短くすることができ、それだけ軸受重量を軽減することも可能になる。これらにより、車両の燃費向上に貢献できる。

この発明において、前記案内手段は、前記外方部材の前記シールド板で覆われかつ前記ラビリンスシール内に位置する軸方向範囲の外周に設ける。このようにシールド板のインボード側端よりもアウトボード側に案内手段を配置することで、内方部材の車輪取付用フランジおよび外方部材の両方から伝わって来る水滴を、共に案内手段で外方部材の下方に案内でき、密封手段まで浸入することが防止される。前記シールド板のインボード側端は前記環状溝よりもインボード側で、かつ前記外方部材の外周面の前記小径となった部分のインボード側端よりもアウトボード側である。

前記案内手段は、前記外方部材の外周面に円周方向に沿って設けた溝とする。
案内手段が溝であると、外方部材と一体に案内手段が形成できるため、部品点数，組立工数の増加を回避できる。

この発明において、前記シールド板の筒状部は、外周を伝わる水を基端側へ返す水返しを有する形状としても良い。水返しがシールド板に設けられていると、シールド板の外周を伝わってその先端から水が浸入することが防止でき、密封手段へ泥水が流れ混むことがより一層確実に防止される。

前記シールド板は、耐腐食性を持つ材質とすることが望ましい。シールド板は、泥水をかぶり易い箇所に配置された部品であり、またシールド板が錆びると、その錆が密封手段に水と共に流れ込む恐れがある。そのため、シールド板は耐腐食性に優れたものとすることが好ましい。

この発明の車輪用軸受装置によれば、前記外方部材のアウトボード側端の外周面を他の部分よりも小径とし、車輪取付用のフランジに、外方部材の前記小径となったアウトボード側端の外周に内周面が近接してラビリンスシールを構成する筒部を有するシールド板を設け、前記外方部材の外周面における前記シールド板で覆われかつ前記ラビリンスシール内に位置する軸方向範囲の外周に、前記フランジおよびシールド板を伝わって前記シールド板と外方部材の間に流れ込む水、および前記外方部材の外径面を伝わって前記シールド板と外方部材の間に流れ込む水を外方部材の下方へ案内する案内手段となる溝を円周方向に沿って設けたため、アウトボード側のシールリップの摺動面が泥水に曝されることを極力抑え、シールリップの摩耗によるシール性の低下を防止することができる。また、案内手段が溝であるため、内方部材と一体に案内手段が形成できるため、部品点数，組立工数の増加を回避できる。

この発明の第１の実施形態を図１と共に説明する。この実施形態は内輪回転タイプで従動輪支持用の車輪用軸受装置であり、第３世代型に分類されるものである。なお、この明細書において、車両に組付けた状態で車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側といい、車幅方向の中央寄りとなる側をインボード側と言う。図１では左側がアウトボード側、右側がインボード側となる。
この車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面４を有する外方部材１と、これら軌道面４にそれぞれ対向する軌道面５を有する内方部材２と、これら複列の軌道面４，５間に介在する複列の転動体３とを備える。転動体３はボールからなり、各列毎に保持器６で保持されている。この車輪用軸受装置は、複列のアンギュラ玉軸受とされ、各軌道面４，５は、断面円弧状とされて背面合わせとなるように接触角が形成されている。

外方部材１は、固定側の部材となるものであって、車体取付フランジ１ａを有する一体の部材である。内方部材２は、回転側の部材となるものであって、車輪取付フランジ２ａを有するハブ輪２Ａと、このハブ輪２Ａのインボード側端の外径に嵌合した別体の内輪２Ｂとで構成され、ハブ輪２Ａおよび内輪２Ｂに各列の軌道面５，５がそれぞれ形成されている。車輪取付フランジ２ａは内方部材２の一端に位置して、外方部材１の円筒部の外径面よりも外径側に突出するように形成されている。内輪２Ｂは、ハブ輪２Ａに設けられた加締部でハブ輪２Ａに軸方向に締め付け固定される。内外の部材２，１間に形成される環状空間の両側の開口端部は、それぞれ密封手段７，８で密封されている。

図１（Ａ）のＡ部を拡大して図１（Ｂ）に示す。同図のように、アウトボード側の密封手段７は、外方部材１に取付けられて内方部材２に接する接触シール９と、この接触シール９よりも軸受空間の外側にあって、内外の部材２，１間に設けられたラビリンスシール１０とでなる。ラビリンスシール１０は、内方部材２の車輪取付フランジ２ａに装着されたシールド板１１と、外方部材１の外周面１ｂとの間の隙間により形成された非接触シールである。シールド板１１は、円筒状の筒部１１ａと立板部１１ｂとでなる断面Ｌ字状の部材であって、立板部１１ｂを内方部材２の車輪取付フランジ２ａのインボード側面２ｂに固着されている。この状態で、筒部１１ａの内面が外方部材１の外周面１ｂに近接してラビリンスシール１０が形成される。外方部材１の外周面１ｂには、円周方向に沿った溝１ｃが、シールド板１１に覆われかつラビリンスシール１０に位置するよう形成されており、この溝１ｃが案内手段を構成している。

上記接触シール９は、円筒部１２ａと立板部１２ｂとでなる断面概形がＬ字状の芯金１２と、この芯金１２に固着された弾性部材１３とで構成される。この接触シール９は、芯金１２の円筒部１２ａを外方部材１の内径面に嵌合することで、外方部材１に取付けられている。弾性部材１３には、内方部材２の外周の上記車輪取付フランジ２ａの近傍におけるシール面２ｃに先端が向かう３つのシールリップ１３ａ，１３ｂ，１３ｃが形成されている。そのうち、内外の部材２，１の間の軸受空間に対する最内側のシールリップ１３ａを除く各シールリップ１３ｂ，１３ｃは、塵埃、泥水の浸入を防止するダストリップであり、それぞれ先端が軸受空間の外側へ延びるように形成されている。これらダストリップ１３ｂ，１３ｃは、上記シール面２ｃに対して締代を持たない状態で接触している。最内側のシールリップ１３ａは、封入グリースの流出を防止するグリースリップであり、その先端が軸受空間の内側に延びるように形成され、上記シール面２ｃに対して締代を持って接触している。

インボード側の密封手段８は、円筒部１４ａおよび立板部１４ｂからなる断面Ｌ字状の芯金１４と、この芯金１４の立板部１４ｂの内側に接触する接触シール１５とよりなる組合せシールとして構成されている。この場合、立板部１４ｂにおける軸受空間の外側に向く側面に、多極磁石（図示せず）を固着し磁気エンコーダ兼用のスリンガとすることも可能である。多極磁石は、円周方向に磁極が交互に着磁されたリング状のものであり、この多極磁石にアキシアル方向から対面して磁気センサ（図示せず）を配置することにより、車輪回転数を検出する回転数検出装置が構成される。この車輪用軸受装置のインボード側端は、外方部材に取付けられたシールキャップ（図示せず）により端面の全体が閉じられている。上記軸センサはこのシールキャップ等に取付けられる。

この構成の車輪用軸受装置によると、アウトボード側の密封手段７を、接触シール９とラビリンスシール１０とで構成し、このラビリンスシール１０に位置して外方部材１の外周面１ｂに、案内手段となる円周方向に沿う溝１ｃが形成されているため、外部からの塵埃や泥水の浸入がラビリンスシール１０を通過して浸入することが防止される。
特に、フランジ２ａおよびシールド板１１を伝わってシールド板１１と外方部材１の間に流れ込む水、および外方部材１の外径面を伝わってシールド板１１と外方部材１の間に流れ込む水が、溝１ｃによって外方部材１の下方へ案内されるので、接触シール部への泥水の浸入防止効果が高いものとなる。

そのため、アウトボード側の密封手段７が、泥水に曝される環境下にありながら、内方部材２のシール面２ｃへの泥水の浸入がなく、この部分の発錆が抑制される。したがって、接触シール９を簡略化させても、十分な密封機能を確保できる上に、シール面２ｃの発錆による接触シール９の摩耗がなく、シール性が低下する懸念がない。この例では、接触シール９の簡略化の形態として、ダストリップとなるシールリップ１３ｂ，１３ｃが、内方部材２のシール面２ｃに対して締代を持たずに接触するものとしてある。このため、締代を持たせた場合よりも接触シール９での密封機能は低下するが、ラビリンスシール１０および前記案内手段となる溝１ｃがあることで、密封手段７の全体としては十分な密封機能を確保できる。これにより、接触シール９による接触抵抗で生じる回転トルクが小さくなり、車両の燃費向上に貢献できる。

なお、接触シール９の接触抵抗を小さくする構成として、上記の例ではダストリップであるシールリップ１３ｂ，１３ｃがシール面２ｃに対して締代を持たないで接触するものとしたが、締代を小さくすることで接触抵抗を小さくしても良い。

図２および図３は、図１（Ｂ）における接触シール９の他の例を示すものである。図１（Ｂ）におけるダストリップとなる最外側のシールリップ１３ｃを、図２のように省いたり、あるいは図３のようにダストリップとなる２つのシールリップ１３ｂ，１３ｃを共に省くことによって、接触シール９の接触抵抗を小さくしても良い。
このようにシールリップの枚数を削減した場合は、接触シール９の形状が簡略化されることで接触シール９の軸方向寸法が短くなり、それだけ接触シール９に接触させるためのシール面２ｃの軸方向長さも短くでき、軸受装置の軸方向長さを短くすることができる。これにより、車輪用軸受装置の軽量化が可能となり、この点でも車両の燃費向上に貢献できる。図２，図３の例において、接触シール９以外の構成は、図１（Ｂ）と同様であるので、共通部分に同一の符号を付しその説明を省略する。

図４は、参考提案例を示す。この車輪用軸受装置は、アウトボード側の密封手段７における案内手段が、外方部材１の外周面１ｂに円周方向に沿って形成された突条１ｄにより構成されている。この突条１ｄが、上記と同様に内方部材２の車輪取付フランジ２ａに装着されたシールド板１１と、外方部材１の外周面１ｂとの間の隙間により形成されたラビリンスシール１０に位置する。この実施形態では、フランジ２ａおよびシールド板１１を伝わってシールド板１１と外方部材１の間に流れ込む水、および外方部材１の外径面を伝わってシールド板１１と外方部材１の間に流れ込む水が、突条１ｄによって堰き止められ、アウトボード側へ流入せずにそのまま外方部材１の下方へ案内される。そのため、接触シール部への泥水の浸入が阻止される。

このような突条１ｄの泥水浸入阻止機能と、上記同様のラビリンスシール１０の機能とが相俟って、アウトボード側の密封手段７の密封機能をより高めることができる。したがって、接触シール９による接触抵抗で生じる回転トルクが小さくなり、車両の燃費向上に貢献できることは上記と同様である。また、この優れた密封機能により、図２および図３に示すような接触シールの簡略化が、この実施形態でも可能であることは言うまでもない。その他の構成、効果は第１の実施形態と同じであり、対応部分に同一符号を付し、その説明を省略する。

図５は、他の参考提案例を示す。接触シール９を構成する断面概形がＬ字状の芯金１２が、その円筒部１２ａをして外方部材１の外周面１ｂにアウトボード側から外嵌一体とされている。この円筒部１２ａの外周面とシールド板１１の内周面との隙間がラビリンスシール１０とされている。この実施形態では、一部品としての円筒部１２ａの端部１ｅが案内手段として機能し、フランジ２ａおよびシールド板１１を伝わってシールド板１１と外方部材１の間に流れ込む水、および外方部材１の外径面を伝わってシールド板１１と外方部材１の間に流れ込む水が、端部１ｅによって堰き止められ、アウトボード側へ流入せずにそのまま外方部材１の下方へ案内される。そのため、接触シール部への泥水の浸入阻止効果が高められる。

このような案内手段としての端部１ｅの泥水浸入阻止機能と、上記同様のラビリンスシール１０の機能とが相俟って、上記と同様にアウトボード側の密封手段７の密封機能をより高めることができる。したがって、接触シール９による接触抵抗で生じる回転トルクが小さくなり、車両の燃費向上に貢献できることは上記と同様である。その他の構成、効果は第１の実施形態と同じであり、対応部分に同一符号を付してここでもその説明を省略する。

図６は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この車輪用軸受装置は、図１に示す第１の実施形態において、アウトボード側の密封手段７におけるシールド板１１の筒部１１ａを、外周を伝わる水を基端側（筒部１１ａと立板部１１ｂとのコーナー部１１ｃ）へ返す水返しを有する形状としたものである。具体的には、図のように筒部１１ａと立板部１１ｂとのなす角度αが９０°より小さい形状とすることで、水返しとしたものである。この構成の場合、ラビリンスシール１はインボード側に広がる傾向となるが、車輪取付フランジ２ａのインボード側面２ｂおよび立板部１１ｂを流れる水、あるいは筒部１１ａの外周を流れる水は、コーナー部１１ｃに集まり、そのままシールド板１１の下方に案内される。

一方、外方部材１の外周面１ｂには、第１の実施形態と同様、円周方向に沿った溝１ｃが、シールド板１１に覆われかつラビリンスシール１０に位置するよう形成されている。この溝１ｃが案内手段を構成している。したがって、外方部材１の外径面を伝わってシールド板１１と外方部材１の間に流れ込む水が、溝１ｃによって外方部材１の下方へ案内されるので、上記筒部１１ａの水返しを有する形状による機能とも相俟って、接触シール部への泥水の浸入が略完全に阻止される。その他の構成、効果は第１の実施形態と同じであり、対応部分に同一符号を付してここでもその説明を省略する。

図７は、図６の実施形態の変形例を示すものである。シールド板１１の筒部１１ａが円筒状とされ、この筒部１１ａのインボード側端部に外向鍔部１１ｄが設けられている。この外向鍔部１１ｄにより水返しを有する形状が形成されている。したがって、車輪取付フランジ２ａのインボード側面２ｂおよび立板部１１ｂを流れる水、あるいは筒部１１ａの外周を流れる水は、円筒部１１ａの外表面から、そのままシールド板１１の下方に案内される。ラビリンスシール１０および溝１ｃの構成は上記と同様であるので、これらの相乗効果により、接触シール部への泥水の浸入阻止作用が高められる。その他の構成は第１の実施形態の場合と同じである。なお、図６および図７の実施形態のシールド板１１の形状は、図４または図５に示す参考提案例にも適用可能である。

前記各実施形態で採用されるシールド板１１は、その筒部１１ａが、外方部材のアウトボード側の外周に近接してラビリンスシール１０を構成し、上記シール機能を奏するが、泥水の暴露環境下に絶えず曝されるので、耐腐食性を持つ材質からなることが望ましい。これにより、そのシール機能が長く維持される。ラビリンスシール１０の隙間は０．５ｍｍ程度（公差を含めて０．４〜０．８ｍｍ）とするのが好ましい。

図８は、第１の実施形態にかかる車輪用軸受装置の周辺構造を示す。外方部材１は、懸架装置のナックル１６に固定され、ナックル１６に一体にシールキャップ部１７が設けられている。また、図示の車輪用軸受装置は、インボード側の密封手段８が多極磁石１９を備え、磁気エンコーダを構成するものとされ、この多極磁石１９に対面する磁気センサ２０がナックル１６に設置されている。内方部材２の車輪取付用フランジ２ａには、ハブボルト２３が圧入されている。ブレーキロータ２１と車輪のリム部２２とは、重なり状態でハブボルト２３に装着され、ナット２４の螺合により締め付けられている。その他の構成は、図１に示す実施形態と同様であるので、共通部分に同一の符号を付し、その説明を省略する。また、この周辺構造は、第１の実施形態に限らず、上記した他の実施形態の車輪用軸受装置の周辺構造にも適用される。

（Ａ）はこの発明の第１の実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ部の拡大図である。 図１における接触シールの他の例を示す拡大断面図である。 図１における接触シールの更に他の例を示す拡大断面図である。 参考提案例にかかる車輪用軸受装置の密封手段およびシールド板周辺の部分断面図である。 他の参考提案例にかかる車輪用軸受装置の密封手段およびシールド板周辺の部分断面図である。 この発明の更に他の実施形態にかかる車輪用軸受装置の密封手段およびシールド板周辺の部分断面図である。 図６の実施形態の変形例を示す密封手段およびシールド板周辺の部分断面図である。 第１の実施形態にかかる車輪用軸受装置の周辺部を示す断面図である。 （Ａ）は従来例の断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＸ部の拡大図である。

符号の説明

１…外方部材
１ｂ…外方部材の外周面
１ｃ…溝（案内手段）
１ｄ…突条（案内手段）
１ｅ…端部（案内手段）
２…内方部材
２ａ…フランジ
３…転動体
４，５…軌道面
７，８…密封手段
１０…ラビリンスシール
１１…シールド板
１１ａ…筒部

Claims (4)

1. 円周に複列の軌道面を有する外方部材と、これら軌道面に対向する軌道面を有しかつアウトボード側端の外周に車輪取付用のフランジを有する内方部材と、対向する軌道面間に介在した複列の転動体と、前記外方部材と内方部材との間の環状空間の両端を密封するアウトボード側およびインボード側の密封手段とを備え、前記アウトボード側の密封手段は、前記外方部材に取付けられて先端が前記内方部材に接するシールリップを有し、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置において、
   前記外方部材のアウトボード側端の外周面を他の部分よりも小径とし、前記車輪取付用のフランジに、前記外方部材の前記小径となったアウトボード側端の外周に内周面が近接してラビリンスシールを構成する筒部を有するシールド板を設け、前記外方部材の外周面における前記シールド板で覆われかつ前記ラビリンスシール内に位置する軸方向範囲の外周に、前記フランジおよびシールド板を伝わって前記シールド板と外方部材の間に流れ込む水、および前記外方部材の外径面を伝わって前記シールド板と外方部材の間に流れ込む水を外方部材の下方へ案内する溝を円周方向に沿って設け、前記シールド板のインボード側端は前記環状溝よりもインボード側で、かつ前記外方部材の外周面の前記小径となった部分のインボード側端よりもアウトボード側であることを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 請求項１において、前記アウトボード側の密封手段が、前記外方部材に取付けられて内方部材に接する接触シールと、この接触シールよりも軸受空間の外側にあって、内外の部材間に設けられた前記ラビリンスシールとでなり、前記接触シールは、前記外方部材の内周面に取付けられた芯金と、この芯金に固着された弾性部材とでなり、この弾性部材は、内方部材に先端に接するシールリップを有する車輪用軸受装置。
3. 請求項１または請求項２において、前記シールド板の筒状部が、外周を伝わる水を基端側へ返す水返しを有する形状である車輪用軸受装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記シールド板を、耐腐食性を持つ材質とした車輪用軸受装置。

Images