JP4812263B2 - 車輪用軸受装置 - Google Patents

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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。
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