JP4835045B2 - 車輪支持用転がり軸受ユニット - Google Patents

Description

本発明は、車輪支持用転がり軸受ユニットに関するものであり、特に、転がり軸受ユニット内部に塵埃や水等の異物が浸入することを防止する車輪支持用転がり軸受ユニットに関する。

従来、車輪支持用転がり軸受ユニットとして、転がり軸受の軸方向両端部に一つのシール部材をそれぞれ設け、転がり軸受の回転輪のインボード側端部にスリンガを取り付けたものや、このスリンガの先端部にシールリップを取り付けたものが知られている。このような車輪支持用転がり軸受ユニットでは、回転輪と共に回転するスリンガによって、水、塵埃、泥及び雪が融解する化学物質などからなる異物が転がり軸受内に侵入することを防止している（例えば、特許文献１参照）。

米国特許６４６４３９９号明細書

しかしながら、上記特許文献１に記載された車輪支持用転がり軸受ユニットを、ＳＵＶやピックアップトラック等の厳しい使用条件下で使用する車両に適用した場合は、スリンガだけでは転がり軸受の密封性能を確保することが困難で、例え、このスリンガにシールリップを取り付けたとしても、シールリップが摺接するハウジングの面は精度が低く、また、スリンガの取り付け精度も低いため、充分な密封性能を長期に亘り期待することはできない。

さらに、上記特許文献１に記載された車輪支持用転がり軸受ユニットについては、転がり軸受のアウトボード側端部に一つのシール部材しか取り付けていないため、厳しい使用条件下では、転がり軸受内に異物が浸入し易く、転がり軸受を損傷する可能性があった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、転がり軸受の密封性能を充分に確保することができると共に、転がり軸受内に異物が浸入することを確実に防止することができる車輪支持用転がり軸受ユニットを提供することにある。

（１） 少なくとも一つの軌道面が形成される静止輪と、少なくとも一つの軌道面が形成される回転輪と、静止輪及び回転輪の両軌道面の間に転動自在に配置される複数の転動体と、を有する転がり軸受を備え、回転輪の内周面にハブの軸部が内嵌され、回転輪から突出した軸部のインボード側の先端が加締められて回転輪とハブとが固定される車輪支持用転がり軸受ユニットであって、転がり軸受のアウトボード側には、シールリップを有するシール部材として、少なくとも第１のシール部材と第３のシール部材とを備え、転がり軸受のインボード側には、シールリップを有するシール部材として、少なくとも第２のシール部材と第４のシール部材とを備え、第１のシール部材及び第２のシール部材のそれぞれは、静止輪に嵌合固定されるスリンガにシールを接着固定した一方のシール構成部材と、回転輪に嵌合固定されるスリンガにシールを接着固定した他方のシール構成部材とから成り、一方のシール構成部材のシールリップが他方のシール構成部材のスリンガに摺接し、他方のシール構成部材のシールリップが一方のシール構成部材のスリンガに摺接するように組み合わされており、シール部材のうち、インボード側の最外側にある第４のシール部材は、円環板状の芯金に弾性体を接着固定した板状シール部材から成り、静止輪及び回転輪のインボード側の軸方向端部より内側に位置するように静止輪側のシール溝に嵌合固定され、且つ板状シール部材のシールリップが第２のシール部材の回転輪に嵌合固定されたスリンガに摺接し、第２のシール部材の静止輪に嵌合固定されたスリンガの端部が、シール溝の一部を形成していることを特徴とする車輪支持用転がり軸受ユニット。
（２） 第４のシール部材を構成する弾性体の突起が、第２のシール部材の静止輪に嵌合固定されたスリンガの端部に当接していることを特徴とする（１）に記載の車輪支持用転がり軸受ユニット。

本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットによれば、転がり軸受のアウトボード側には、シール部材として、少なくとも第１のシール部材と第３のシール部材とを設け、転がり軸受のインボード側には、シール部材として、少なくとも第２のシール部材と第４のシール部材とを設け、各シール部材は、それぞれシールリップを有するため、転がり軸受の密封性能を充分に確保することができると共に、転がり軸受内に異物が浸入することを確実に防止することができる。

以下、本発明に係る車輪支持用転がり軸受ユニットの一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係る車輪支持用転がり軸受ユニットの一実施形態を説明するための断面図、図２は図１のＡ部拡大図、図３は図１のＢ部拡大図である。

本実施形態の車輪支持用転がり軸受ユニット１は、図１に示すように、静止輪である外輪２と、回転輪である一対の内輪３，４と、複数の転動体であるころ５と、ころ５を円周方向に等間隔に保持する一対の保持器６，６と、を有する転がり軸受７を備え、転がり軸受７の軸方向両端部にシール部材である第１シール部材１１、第２シール部材１２、第３シール部材１３及び第４シール部材１４をそれぞれ設ける。

外輪２は、懸架装置を構成するナックル８に形成された保持孔８ａに内嵌固定される。外輪２の内周面には、２列の外輪軌道面２ａ，２ａが形成される。一方、一対の内輪３，４の外周面には、外輪２の外輪軌道面２ａ，２ａに対応する１列の内輪軌道面３ａ，４ａがそれぞれ形成される。ころ５は、これら両軌道面２ａ，２ａ，３ａ，４ａの間に転動自在に配置される。

また、一対の内輪３，４の内周面には、ハブ輪９の軸部９ａが内嵌されており、内輪３の外端面がハブ輪９の肩部９ｂに当接・係止されている。ハブ輪９は、その外端部に径方向外方に延びるフランジ９ｃを有しており、このフランジ９ｃには、不図示のホイール及びブレーキロータ等を締結するためのハブボルト１０が周方向に略等間隔で複数植設されている。

また、内輪４の内端部、且つ２列に配置するころ５，５の間の列間部分にエンコーダ１５を締り嵌めで外嵌固定している。このエンコーダ１５は、軟鋼等の磁性金属材を円環状に形成すると共に、外周面に円周方向に沿って歯車状の凹凸を形成するもので、この外周面の磁気特性を円周方向に関して交互、且つ等間隔で変化させている。また、エンコーダ１５の外周面は、転がり軸受７の中心軸に対して傾斜している。

一方、外輪２の中間部には、外輪２の内外周面を連通させるようにセンサ取付孔１６が形成されており、このセンサ取付孔１６には、回転検出センサ１７が螺着されている。また、センサ取付孔１６は、回転検出センサ１７の先端面がエンコーダ１５の傾斜した外周面に近接対向するように所定の角度で形成される。さらに、センサ取付孔１６の内周面側の開口は、エンコーダ１５の外周面の近傍に位置する。これにより、外輪２への回転検出センサ１７の取付作業を容易に行うことができる。

回転検出センサ１７は、アクティブ型のもので、ホール素子や磁気抵抗素子等の永久磁石から出た磁束の変化に対応して特性を変化させる磁気検出素子と、この磁気検出素子の出力信号の波形を整形（矩形波と）する為の波形整形回路（ＩＣ）と、永久磁石と、信号を外部に送信するためのケーブル１８と、を有する。このようなアクティブ型の回転検出センサ１７は、別途設けた電源（例えば、エンジンルーム内のバッテリ等）により、磁気検出素子に所定の電圧を印加した状態で使用される。なお、エンコーダ１５として、例えば、ゴム磁石エンコーダのように、外周面にＳ極とＮ極とを交互に配置した永久磁石製のものを使用すれば、回転検出センサ１７の永久磁石は不要である。

そして、外輪２のアウトボード側端部と内輪３との間、及び外輪２のインボード側端部と内輪４との間には、第１，第２シール部材１１，１２がそれぞれ設けられる。また、外輪２のアウトボード側端部とフランジ９ｃとの間、且つ第１シール部材１１の外側には、第３シール部材１３が設けられる。さらに、外輪２のインボード側端部と内輪４との間、且つ第２シール部材１２の外側には、第４シール部材１４が設けられている。

第１，第２シール部材１１，１２は、図２及び図３に示すように、外輪２のアウトボード側端部或いはインボード側端部の内周面にそれぞれ嵌合されるスリンガ２１と、内輪３のアウトボード側端部或いはインボード側端部の外周面にそれぞれ嵌合されるスリンガ２２と、スリンガ２１に接着固定されてスリンガ２２と摺接するシール２３と、スリンガ２２に接着固定されてスリンガ２１と摺接するシール２４と、を有する。

スリンガ２１は、外輪２の内周面に内嵌固定される円筒部２１ａと、この円筒部２１ａの軸方向内端縁（図２の右端縁、図３の左端縁）から径方向内方に延びる環状のフランジ部２１ｂと、を有して、断面略Ｌ字状に形成される。

スリンガ２２は、内輪３の外周面に外嵌固定される円筒部２２ａと、この円筒部２２ａの軸方向外端縁（図２の左端縁、図３の右端縁）から径方向外方に延びる環状のフランジ部２２ｂと、を有して、断面略Ｌ字状に形成される。なお、第２シール部材１２の場合、スリンガ２２は内輪４の外周面に外嵌固定される。

シール２３は、ゴム材料によって形成され、スリンガ２１のフランジ部２１ｂの先端に接着固定される。また、シール２３は、スリンガ２２の円筒部２２ａの外周面に対して径方向に摺接するラジアルリップ２３ａと、スリンガ２２の円筒部２２ｂの外周面との間にラビリンスシール１９を形成する内側リップ２３ｂと、を有している。

シール２４は、ゴム材料によって形成され、スリンガ２２のフランジ部２２ｂの先端に接着固定される。また、シール２４は、スリンガ２１の円筒部２１ａの内周面に対して径方向に摺接するラジアルリップ２４ａと、スリンガ２１のフランジ部２１ｂの外側面に対して軸方向に摺接するアキシアルリップ２４ｂと、を有している。

第３シール部材１３は、図２に示すように、外輪２のアウトボード側端部の外周面に嵌合されるシール基台２５と、シール基台２５に接着されてフランジ９ｃと摺接するシール２６と、を有する。

シール基台２５は、外輪２の外周面に外嵌固定される円筒部２５ａと、円筒部２５ａの軸方向外端縁（図２の左端縁）から径方向内方に延びるフランジ部２５ｂと、有して、断面略Ｌ字状に形成される。

シール２６は、ゴム材料によって形成され、円筒部２５ａとフランジ部２５ｂとの間のコーナー部に接着固定される。また、シール２６は、フランジ９ｃのインボード側端面に対して軸方向に摺接するアキシアルリップ２６ａを有している。

第４シール部材１４は、一枚の円環板状体を所要の形状に加工してなる芯金２７に、ゴムやエラストマー等の弾性材２８を被覆して成形され、全体が円環板状に形成されている。

また、第４シール部材１４は、弾性材２８の外周縁部を、外輪２のインボード側端部の内周面に形成される外輪シール溝２９に嵌合することによって、外輪２に支持固定される。一方、弾性材２８の内周縁部には、径方向内方に延び、内輪４の外周面と摺接するラジアルリップ２８ａと、軸方向内方に延び、第２シール部材１２のスリンガ２２の外側面と摺接するアキシアルリップ２８ｂと、が形成される。また、弾性材２８の外周縁部近傍には、軸方向内方に延び、第２シール部材１２のスリンガ２１の円筒部２１ａの外端面と摺接するアキシアルリップ２８ｃが形成される。

このように構成される車輪支持用転がり軸受ユニット１では、第１，第２シール部材１１，１２は、スリンガ２１のシール２３のラジアルリップ２３ａをスリンガ２２の円筒部２２ａの外周面に摺接させ、スリンガ２２のシール２４のラジアルリップ２４ａ及びアキシアルリップ２４ｂをスリンガ２１の円筒部２１ａの内周面及びスリンガ２１のフランジ部２１ｂの外側面に摺接させ、スリンガ２１の内側リップ２３ｂとスリンガ２２の円筒部２２ａの外周面との間にラビリンスシール１９を形成させ、また、第３シール部材１３は、シール基台２５のシール２６のアキシアルリップ２６ａをフランジ９ｃのインボード側端面に摺接させ、さらに、第４シール部材１４は、弾性部材２８のラジアルリップ２８ａを内輪４の外周面に摺接させ、弾性部材２８のアキシアルリップ２８ｂを第２シール部材１２のスリンガ２２の外側面に摺接させ、弾性部材２８のアキシアルリップ２８ｃを第２シール部材１２のスリンガ２１の円筒部２１ａの外端面に摺接させることによって、転がり軸受７の密封性能を充分に確保すると共に、転がり軸受７内に異物が浸入することを確実に防止する。

従って、本実施形態の車輪支持用転がり軸受ユニット１によれば、転がり軸受７の軸方向両端部に第１シール部材１１、第２シール部材１２、第３シール部材１３及び第４シール部材１４をそれぞれ設け、第１及び第２シール部材１１，１２は、それぞれシールリップ２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂを有し、第３シール部材１３は、シールリップ２６ａを有し、第４シール部材１４は、シールリップ２８ａ，２８ｂ，２８ｃを有するため、転がり軸受７の密封性能を充分に確保することができると共に、転がり軸受７内に異物が浸入することを確実に防止することができる。

また、本実施形態の車輪支持用転がり軸受ユニット１によれば、転がり軸受７の列間部分にエンコーダ１５及び回転検出センサ１７を設けるため、エンコーダ１５及び回転検出センサ１７の検出部が転がり軸受７の外部に露出することはない。これにより、エンコーダ１５と回転検出センサ１７との間に異物が浸入することはないので、回転検出センサ１７が軸受回転を正確に検出することができると共に、エンコーダ１５及び回転センサ１７の寿命を向上することができる。

さらに、本実施形態の車輪支持用転がり軸受ユニット１によれば、転がり軸受７に円環板状の第４シール部材１４を設けるため、転がり軸受７を軸方向に関して短くすることができるので、転がり軸受ユニット１を省スペース化することができる。

なお、本実施形態の変形例として、図４に示すように、第４シール部材１４の代わりに第４シール部材２０を使用するものである。第４シール部材２０は、弾性部材２８の内周縁部を、内輪４のインボード側端部の外周面に形成される内輪シール溝３０に嵌合して、内輪４に支持固定される。一方、弾性材２８の外周縁部には、径方向外方に延び、外輪２の内周面と摺接するラジアルリップ３１が形成される。また、弾性材２８の内周縁部近傍には、軸方向内方に延び、第２シール部材１２のスリンガ２２のフランジ部２２ｂの外側面と摺接するアキシアルリップ３２が形成される。

この場合、第４シール部材２０は、弾性部材２８のラジアルリップ３１を外輪２の内周面に摺接させると共に、弾性部材２８のアキシアルリップ３２を第２シール部材１２のスリンガ２２のフランジ部２２ｂの外側面に摺接させている。

なお、本発明は本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、転動体として円すいころを使用しているが、これに限定されず、円筒ころ、玉及び針状ころ等を使用しても良い。
また、本実施形態では、内輪回転の駆動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニットに本発明を適用した場合を例示したが、これに代えて、内輪回転の従動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニットや、外輪回転の従動輪用及び駆動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニットに本発明を適用してもよい。

その他、静止輪、回転輪、軌道面、転動体、保持器、ハブ輪、シール部材、シール、リップ、スリンガ、回転検出センサ、エンコーダ、ナックル等の各部材の材質、形状、寸法、形態、数、配置箇所等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

本発明に係る車輪支持用転がり軸受ユニットの一実施形態を説明するための断面図である。 図１のＡ部拡大図である。 図１のＢ部拡大図である。 図１に示す車輪支持用転がり軸受ユニットの変形例を説明するための要部拡大断面図である。

符号の説明

１ 車輪支持用転がり軸受ユニット
２ 外輪（静止輪）
３，４ 内輪（回転輪）
５ ころ（転動体）
６ 保持器
７ 転がり軸受
８ ナックル
９ ハブ輪
１０ ハブボルト
１１ 第１シール部材（シール部材）
１２ 第２シール部材（シール部材）
１３ 第３シール部材（シール部材）
１４ 第４シール部材（シール部材）
１５ エンコーダ
１６ センサ取付孔
１７ 回転検出センサ
１８ ケーブル

Claims (2)

1. 少なくとも一つの軌道面が形成される静止輪と、少なくとも一つの軌道面が形成される回転輪と、前記静止輪及び前記回転輪の両軌道面の間に転動自在に配置される複数の転動体と、を有する転がり軸受を備え、前記回転輪の内周面にハブの軸部が内嵌され、前記回転輪から突出した前記軸部のインボード側の先端が加締められて前記回転輪と前記ハブとが固定される車輪支持用転がり軸受ユニットであって、
   前記転がり軸受のアウトボード側には、シールリップを有するシール部材として、少なくとも第１のシール部材と第３のシール部材とを備え、
   前記転がり軸受のインボード側には、シールリップを有するシール部材として、少なくとも第２のシール部材と第４のシール部材とを備え、
   前記第１のシール部材及び第２のシール部材のそれぞれは、前記静止輪に嵌合固定されるスリンガにシールを接着固定した一方のシール構成部材と、前記回転輪に嵌合固定されるスリンガにシールを接着固定した他方のシール構成部材とから成り、前記一方のシール構成部材のシールリップが前記他方のシール構成部材のスリンガに摺接し、前記他方のシール構成部材のシールリップが前記一方のシール構成部材のスリンガに摺接するように組み合わされており、
   シール部材のうち、インボード側の最外側にある前記第４のシール部材は、円環板状の芯金に弾性体を接着固定した板状シール部材から成り、前記静止輪及び回転輪のインボード側の軸方向端部より内側に位置するように前記静止輪側のシール溝に嵌合固定され、且つ前記板状シール部材のシールリップが前記第２のシール部材の回転輪に嵌合固定された前記スリンガに摺接し、
   前記第２のシール部材の静止輪に嵌合固定された前記スリンガの端部が、前記シール溝の一部を形成していることを特徴とする車輪支持用転がり軸受ユニット。
2. 請求項１に記載の転がり軸受ユニットであって、前記第４のシール部材を構成する前記弾性体の突起が、前記第２のシール部材の静止輪に嵌合固定された前記スリンガの端部に当接していることを特徴とする車輪支持用転がり軸受ユニット。