JP4841259B2 - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Description

この発明は、車輪用軸受装置に関し、詳しくは、複数の軸受内輪内径部に車輪取付フランジを有したハブが圧入されるタイプの車輪用軸受装置に関する。

自動車の車輪用軸受として、複列の軸受内輪内径部に車輪取付フランジを有したハブが圧入され、内輪回転で使用されるタイプのものがある（第１世代型、第２世代型）。例えば、第１世代型の形状例としては、特許文献１の図１等に示されるもの、第２世代型（軸端加締め固定）の形状例としては、特許文献２の図４等に示されるものが挙げられる。これらでは、軸受はハブと等速ジョイントとのナット締め、またはハブ軸端の加締め（加締めとナット締めの両用の場合もある）により幅押さえされている。また、軸受端部の内輪と外輪との間には、軸受内部のグリースの流出防止および外部からの水、泥、塵埃などの侵入防止のため、オイルシールが設けられる。オイルシールは、シール外環と内環（スリンガー）とを組み合わせて使用するパックシールが用いられることが多いが、アウトボード側のシールについては組立工数・部品点数の削減（コスト削減）のためスリンガーを持たない構造とすることもある（例えば、特許文献３）。なお、この明細書において、アウトボード側とは、車輪用軸受装置を車体に取付けた状態で、車幅方向外側となる側を言い、内側となる側をインボード側と呼ぶ。

図５及び図６は、第２世代型の車輪用軸受装置であって、アウトボード側のオイルシールとしてパックシールが用いられている例を、図７は同軸受におけるアウトボード側のオイルシールとしてスリンガーを持たない構造のものが用いられている例をそれぞれ示している。図５に示す車輪用軸受装置１００は、２列の軌道面１０１ａ，１０１ｂを有する外輪１０１と、この各軌道面１０１ａ，１０１ｂに対向する軌道面１０２ａ，１０３ａをそれぞれ有する２個の内輪１０２，１０３と、軸部１０４ａおよび車輪取付フランジ１０４ｂを有し前記軸部１０４ａが前記２個の内輪１０２，１０３の内周に圧入され前記車輪取付フランジ１０４ｂの根元部付近に前記内輪１０２の端面が突き当てられる内輪突当面１０４ｃを有するハブ１０４とを備える。車輪取付フランジ１０４ｂには車輪（図示せず）がボルト１０４ｄによって取付けられ、また、外輪１０１は、ボルト孔１０１ｃを介して車体（図示せず）に固定される。そして、上記外輪側軌道面１０１ａ，１０１ｂと内輪側軌道面１０２ａ，１０３ａとの間には転動体としての複数の円すいころ１０５が２列に介在され、これら円すいころ１０５は、保持器１０６によって保持されている。

また、外輪１０１と２個の内輪１０２，１０３とによって形成される軸受空間の両端部にはいわゆるパックシールタイプのオイルシール１０７、１０８が設けられている。アウトボード側のオイルシール１０７は、内輪１０２の外径面に嵌合されるスリンガー１０７ａと、外輪１０１の内径面に嵌合される芯金１０７ｂと、この芯金１０７ｂに固着され先側がスリンガ１０７ａに接触するゴム等からなるシールリップ１０７ｃとにより構成される。

上記２個の内輪１０２，１０３は、ハブ１０４の軸部１０４ａの外径面に対して軸方向に沿って並んで嵌合され、インボード側内輪１０３のインボード側端面において、軸部１０４ａの軸端を加締めた加締部１０４ｅによって、軸方向の幅押さえがなされている。この加締部１０４ｅによって、内輪１０２，１０３は、ハブ１０４に対して軸方向に固定されるが、アウトボード側内輪１０２のアウトボード側端面は、車輪取付フランジ１０４ｂの根元部付近における前記内輪突当面１０４ｃに突き当てられた状態とされる。

図示のアウトボード側およびインボード側のオイルシール１０７，１０８は、共にパックシールからなるが、上記のようにアウトボード側オイルシール１０７の場合、組立工数・部品点数削減（コスト削減）のためスリンガーを持たない構造のものも用いられるようになった。図７はそのようなオイルシールの例を示すものであり、図示のオイルシール１０７においては、芯金１０７ｂに固着保持された複数のシールリップ１０７ｄを、車輪取付フランジ１０４ｂに直接接触させ、さらに、シールリップ１０７ｄと一体のグリースリップ１０７ｅを内輪１０２の外径面（研磨面）に接触するようになされている。
特開２０００−１１０８４０号公報 特開２００２−２８３８０６号公報 特開２００４−６０７５１号公報

近年、自動車のメンテナンスフリー化が進み、自動車の車輪用軸受にも長寿命化が要求されるようになってきている。軸受の長寿命化には、軸受軌道面・転動体の長寿命化（剥離の発生抑制）とともに、軸受内部への水・泥・埃の侵入を防止するためのオイルシールの長寿命化が必要である。そのため、オイルシールのシールリップ数を増やす等の対策が行われている。

また、最近の自動車は、車体の大形化により重量が増加し、車重増加により、足回りの車輪用軸受装置に掛かる荷重も増加している。車両の旋回走行時にはタイヤより軸受にモーメント荷重が負荷され、ハブフランジが繰返し変形する。いわゆる第１世代、第２世代型の複列の内輪にハブが圧入され使用される車両用軸受装置では、旋回走行時のハブフランジの繰返し変形により、アウトボード側の内輪端面とハブの突当面間で微小摩耗（フレッティング摩耗）が起こり、摩耗粉（フレッティング摩耗粉）が発生する。

図５および図６に示す例においても、内輪突当面１０４ｃとアウトボード側内輪１０２のアウトボード側端面との間で、旋回走行時の繰り返しモーメント荷重によりフレッティング摩耗がおこり、フレッティング摩耗粉が発生する。この摩耗粉は、金属が削れて発生したものであり、図６の矢示のようにオイルシール１０７のラビリンス隙間からオイルシール１０７内に侵入し、シールリップ１０７ｃとスリンガー１０７ａとの弾性摺接部分に至ると、シールリップ１０７ｃを摩耗させ、アウトボ−ド側における水、泥、埃の侵入防止機能が低下し、シール寿命が短くなる大きな原因となる。

また、図７に示す例の場合、内輪突当面１０４ｃおよびアウトボード側内輪１０２のアウトボード側端面の突当部と、軸受空間との間には、グリースリップ１０７ｅのみが存在し、しかもこのグリースリップ１０７ｅの先端部は軸受空間側に向くよう形成されているから、上記摩耗粉は矢示のようにグリースリップ１０７ｅの弾性摺接部分を潜り抜け、軸受空間内部に至り易い。この摩耗粉は、上述のように金属が削れて発生したものであるから、軸受空間内部に侵入した摩耗粉は、転動体（円すいころ）１０５と内輪軌道面１０２ａ（１０３ａ）または外輪軌道面１０１ａ（１０１ｂ）間に噛み込み、それにより回転不良、回転抵抗（回転トルク）大、軌道面・転動体の早期破壊をおこす原因となる。

この発明の目的は、複数の軸受内輪内径部にハブが圧入され、このハブの車輪取付フランジの根元部付近に前記内輪の端面が突き当てられる車輪用軸受装置において、内輪端面とハブとの突当部で発生する摩耗粉の軸受空間への流入を効果的に防止し得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、複列の軌道面を有する外輪と、上記各軌道面に対向する軌道面をそれぞれ有する複数の内輪と、軸部および車輪取付フランジを有し前記軸部が前記複数の内輪の内周に圧入されるハブと、対向する軌道面間に介在した複列の転動体と、前記外輪の両端と内輪との間にそれぞれ設けられたアウトボード側のシールおよびインボード側のシールとを備え、前記複数の内輪のうちアウトボード側の内輪のアウトボード側端面が、前記車輪取付フランジの内輪突当面に突当てられた突当部を有する車輪用軸受装置において、前記アウトボード側のシールが、弾性体からなる接触シールであって、前記フランジの研磨面に接触するシールリップと、前記内輪の外径面に直接に接触するシールリップとを有し、前記フランジの研磨面に接触するシールリップに対して、前記内輪の外径面に直接に接触するシールリップが、前記突当部をはさんだ逆側に位置しており、前記内輪の外径面に直接に接触するシールリップの先端が軸受空間に対して外向きとなることを特徴とする。

この構成によると、アウトボード側のシールがスリンガーを有さず、前記フランジの研磨面に接触するシールリップと、前記内輪の外径面に直接に接触し、かつ先端が軸受空間に対して外向きとなるシールリップを有し、前記フランジの研磨面に接触するシールリップに対して、前記内輪の外径面に直接に接触するシールリップが、突当部をはさんだ逆側に位置するものであるから、シールの組立工数・部品点数が削減される。そして、内輪の外径面に直接に接触するシールリップの先端が、軸受空間に対して外向きとなるよう形成されているから、この車輪用軸受装置が組込まれた自動車の旋回走行時の繰り返しモーメント荷重により、ハブの内輪突当面と内輪との突当部でフレッティング摩耗がおこり、摩耗粉が発生しても、このフレッティング摩耗粉の流出方向に対して、シールリップの先端が反対側を向くことになる。そのため、フレッティング摩耗粉の軸受空間内部への流入の阻止が効果的になされる。したがって、軸受空間内の軌道面と転動体との間にフレッティング摩耗粉が噛込むことが防止され、これにより、噛込みによる回転不良、回転抵抗大、軌道面・転動体の摩耗粉噛込み圧痕による早期破壊が防止され、軸受が長寿命化する。

この発明において、前記アウトボード側のシールが、前記外向きのシールリップよりも軸受空間の内側に、グリース流出防止用のシールリップを１枚以上有し、このグリース流出防止用のシールリップは、前記内輪の外径面に直接に接するものとしても良い。
この構成によれば、グリース流出防止用のシールリップによって、軸受空間内のグリースの流出が防止されるとともに、このグリース流出防止用のシールリップと、前記内輪の外径面に直接に接触しその先端が軸受空間に対して外向きとなるシールリップとの相乗作用によって、フレッティング摩耗粉の軸受空間内部への流入の阻止がより効果的になされる。

この発明において、前記アウトボード側のシールが、前記外向きのシールリップよりも軸受空間の内側に、グリース流出防止用のシールリップを１枚以上有し、このグリース流出防止用のシールリップは、前記内輪の外径面との間に非接触シール隙間を形成するものとしても良い。
この構成によれば、前記シールリップによるフレッティング摩耗粉の軸受空間内部への流入阻止機能に加え、グリース流出防止用のシールリップが内輪の外径面との間に非接触シール隙間を形成するものとされていることにより、グリースの流出防止機能が優れたものとなる。グリース流出防止用のシールリップは非接触であるため、グリースの流出防止機能を向上させながら、軸受トルクの増大が回避される。

この発明において、前記アウトボード側のシールが、軸受空間の内側面に芯金を有し、この芯金の内周縁が、前記外向きのシールリップよりも軸受空間の内側で、内輪の外径面との間に非接触シール隙間を形成するものとしても良い。
この構成によれば、前記シールリップによるフレッティング摩耗粉の軸受空間内部への流入阻止機能に加え、芯金の内周縁が内輪の外径面との間に非接触シール隙間を形成するものとされていることにより、軸受トルクを増大させることなくグリースの流出を防止することができる。

この発明の車輪用軸受装置は、複列の軌道面を有する外輪と、上記各軌道面に対向する軌道面をそれぞれ有する複数の内輪と、軸部および車輪取付フランジを有し前記軸部が前記複数の内輪の内周に圧入されるハブと、対向する軌道面間に介在した複列の転動体と、前記外輪の両端と内輪との間にそれぞれ設けられたアウトボード側のシールおよびインボード側のシールとを備え、前記複数の内輪のうちアウトボード側の内輪のアウトボード側端面が、前記車輪取付フランジの内輪突当面に突当てられた突当部を有する車輪用軸受装置において、前記アウトボード側のシールが、弾性体からなる接触シールであって、前記フランジの研磨面に接触するシールリップと、前記内輪の外径面に直接に接触するシールリップとを有し、前記フランジの研磨面に接触するシールリップに対して、前記内輪の外径面に直接に接触するシールリップが、前記突当部をはさんだ逆側に位置しており、前記内輪の外径面に直接に接触するシールリップの先端が軸受空間に対して外向きとなるものとしたので、内輪とハブとの突当部で発生するフレッティング摩耗粉の軸受空間内への流入がこのシールリップにより阻止される。このため、軸受空間内の軌道面と転動体との間にフレッティング摩耗粉が噛込むことが防止され、これにより、噛込みによる回転不良、回転抵抗大、軌道面・転動体の摩耗粉噛込み圧痕による早期破壊が防止され、軸受が長寿命化する。

この発明の一実施形態を図１および図２と共に説明する。図１は、この発明の車輪用軸受装置の一例を示す断面図であり、図２は図１におけるII部の拡大図である。図に示す車輪用軸受装置Ａは、駆動輪用２世代タイプの軸受装置であって、２列の軌道面１ａ，１ｂを有する外輪１と、この各軌道面１ａ，１ｂに対向する軌道面２ａ，３ａをそれぞれ有する２個の内輪２，３と、ハブ４とを備える。ハブ４は、中空軸部４ａおよび車輪取付フランジ４ｂを有し前記軸部４ａが前記２個の内輪２，３の内周に圧入され前記車輪取付フランジ４ｂの根元部付近に前記内輪２の端面が突き当てられる内輪突当面４ｃが設けられている。ハブ４における軸部４ａの中空部は、スプライン軸孔とされ、図示しない等速ジョイントの先側連結軸部分が嵌合固定される。車輪取付フランジ４ｂには車輪（図示せず）がボルト４ｄによって取付けられ、また、外輪１は、フランジ部１ｃを備え、このフランジ部１ｃに形成された雌ねじ等のボルト孔１ｄを介して車体（図示せず）の懸架装置を構成するナックルに固定される。上記外輪側軌道面１ａ，１ｂと内輪側軌道面２ａ，３ａとの間には転動体としての複数の円すいころ５が２列介在され、これら円すいころ５は、保持器６によって保持されている。

外輪１と２個の内輪２，３との間に形成される軸受空間Ｓの両端部には、オイルシールからなるシール７、８が介在している。アウトボード側のシール７は、シール内環となるスリンガーを持たないタイプのオイルシールであって、外輪１の内径面に嵌合される芯金７ａと、この芯金７ａに固着されたゴム等の弾性体の各部で構成される複数のシールリップ７ｂ，７ｃ，７ｄと、グリース流出防止用のシールリップ７ｅとにより構成される。これら複数のシールリップの内、２枚のシールリップ７ｂ，７ｃは、ハブ４のフランジ４ｂの研磨面に先端が接触している。また、シールリップ７ｄは、その先端が軸受空間Ｓに対して外向きとなる状態で内輪２の外径面（研磨面）に直接に接触している。さらに、グリース流出防止用のシールリップ７ｅは、シールリップ７ｄよりも軸受空間Ｓの内側に位置し、その先端が軸受空間Ｓの内側に向くように内輪２の外径面に直接に接触している。インボード側のシール８は略図で示しているが、前記図６に示したものと同様な、いわゆるパックシールタイプのオイルシールが用いられる。

上記２個の内輪２，３は、ハブ４の軸部４ａの外径面に対して軸方向に沿って並んで嵌合され、インボード側内輪３のインボード側端面において、軸部４ａの軸端を加締めた加締部４ｅによって、軸方向の幅押さえがなされている。加締部４ｅは、中空となった軸部４ａを内径側から金型の揺動により円周方向の一部ずつ順次加締める揺動加締によるものとされている。この加締部４ｅによって、内輪２，３は、ハブ４に対して軸方向に固定されて、アウトボード側内輪２のアウトボード側端面は、車輪取付フランジ４ｂの根元部付近における前記内輪突当面４ｃに突き当てられた状態とされる。なお、このハブ４のこの内輪突当面４ｃとの突当部２０では、上述のように、旋回走行時の繰り返しモーメント荷重によりフレッティング摩耗が起こり、フレッティング摩耗粉が発生する。

上記構成によると、ハブ４における内輪突当面４ｃと内輪２の端面との突当部２０では、フレッティング摩耗が起こり、その摩耗粉が発生する。しかし、内輪２におけるこの突当部２０の近傍の外径面には、アウトボード側シール７のシールリップ７ｄが、先端が軸受空間Ｓに対して外向きとなる状態で直接に接触しているから、突当部２０から発生するフレッティング摩耗粉の軸受空間Ｓ内部への流入が阻止される。この場合に、シールリップ７ｄの先端が、軸受空間Ｓ内に侵入しようとする摩耗粉の流出方向に対してカウンター気味に向くことになるから、この軸受空間Ｓ内部への流入阻止が効果的になされる。
また、グリース流出防止用のシールリップ７ｅは、シールリップ７ｄよりも軸受空間Ｓの内側に位置し、その先端が軸受空間Ｓの内側に向くよう内輪２の外径面に直接に接触しているから、軸受空間Ｓ内のグリースの流出が防止されると共に、上記シールリップ７ｄとの相乗作用によって、軸受空間Ｓ内へのフレッティング摩耗粉の流入阻止がより効果的になされる。したがって、軸受空間Ｓ内の軌道面１ａ，１ｂ，２ａ，３ａと転動体５との間にフレッティング摩耗粉が噛込むことが防止され、これにより、摩耗粉の噛込みによる回転不良、回転抵抗大、軌道面・転動体の摩耗粉噛込み圧痕による早期破壊が防止され、軸受が長寿命化する。
なお、シールリップ７ｂ，７ｃのハブ４のフランジ４ｂの研磨面に対する接触と、シールリップ７ｄおよびグリース流出防止用のシールリップ７ｅの内輪２の外径面に対する接触とによって、水、泥、埃等の、軸受空間Ｓ内への侵入が防止され、本来のシール機能が維持される。

図３はこの発明の車輪用軸受装置の別実施形態を示すもので、図３は図２と同様にアウトボード側シールの装着部を拡大して示している。この実施形態は、グリース流出防止用のシールリップ７ｅが内輪２の外径面との間に非接触シール隙間ｒ１を形成している点で上記実施形態と異なる。この構成によると、シールリップ７ｄによるフレッティング摩耗粉の軸受空間Ｓ内部への流入阻止機能に加え、グリース流出防止用のシールリップ７ｅと内輪２の外径面との間の非接触シール隙間ｒ１により軸受空間Ｓからのグリースの流出防止がなされる。この場合に、グリース流出防止用のシールリップ７ｅが非接触であることにより、軸受トルクの増大が回避される。この非接触シール隙間ｒ１は、いわゆるラビリンスシール隙間であって、グリースの流出を防止し得るよう適宜設計的に定められる。その他の構成は上記と同様であるので、共通部分には同一の符号を付してその説明を省略する。

図４はこの発明の車輪用軸受装置のさらに別の実施形態を示すもので、図４は図２および図３と同様にアウトボード側シールの装着部を拡大して示している。この実施形態は、上記のようなグリース流出防止用のシールリップ７ｅが存在せず、芯金７ａの内周縁が、前記外向きのシールリップ７ｄよりも軸受空間Ｓの内側で、内輪２の外径面との間に非接触シール隙間ｒ２を形成するものとしている点で上記各実施形態と異なる。この構成によると、シールリップ７ｄによるフレッティング摩耗粉の軸受空間Ｓ内部への流入阻止機能に加え、芯金７ａの内周縁と内輪２の外径面との間の非接触シール隙間ｒ２により軸受空間Ｓからのグリースの流出防止がなされ、しかも非接触であることにより軸受トルクの低減化を図ることができる。この非接触シール隙間ｒ２も、上記と同様に、いわゆるラビリンスシール隙間であって、グリースの流出を防止し得るよう適宜設計的に定められる。また、図示では芯金７ａの内周縁がシールリップの基材（ゴム等）によって覆われているが、芯金７ａの内周縁が露出していても良い。その他の構成は上記と同様であるので、ここでも共通部分に同一の符号を付してその説明を省略する。

なお、上記各実施形態では、２列の円すいころ軸受を用いた車輪用軸受装置での例を述べたが、３列以上の円すいころ軸受あるいは複列の玉軸受を用いた車輪用軸受装置にもこの発明を適用することができる。また、シールリップ７ｂ，７ｃ，７ｄおよびグリース流出防止用のシールリップ７ｅの数は、図示のものに限定されない。特に、シールリップ７ｄは、２つ以上とすれば、フレッティング摩耗粉の軸受空間Ｓ内部への流入阻止がより効果的になされるので、軸受トルクの増大を来たさない程度に適宜その数の設定がなされることが望ましい。

この発明の車輪用軸受装置の断面図である。 図１におけるII部の拡大図である。 この発明の車輪用軸受装置の別の実施形態を示す図２と同様箇所の拡大断面図である。 この発明の車輪用軸受装置のさらに別の実施形態を示す図２と同様箇所の拡大断面図である。 従来の車輪用軸受装置の一例を示す断面図である。 図５におけるVI部の拡大図である。 従来の車輪用軸受装置の別例を示す図６と同様箇所の断面図である。

符号の説明

１…外輪
１ａ，１ｂ…軌道面
２，３…内輪
２ａ，３ａ…軌道面
４…ハブ
４ａ…軸部
４ｂ…車輪取付用フランジ
４ｃ…内輪突当面
５…転動体
７…アウトボード側シール
７ａ…芯金
７ｂ，７ｃ，７ｄ…シールリップ
７ｅ…グリース流出防止用のシールリップ
８…インボード側シール
２０…突当部
Ａ…車輪用軸受装置
Ｓ…軸受空間
ｒ１…非接触シール隙間
ｒ２…非接触シール隙間

Claims (4)

1. 複列の軌道面を有する外輪と、上記各軌道面に対向する軌道面をそれぞれ有する複数の内輪と、軸部および車輪取付フランジを有し前記軸部が前記複数の内輪の内周に圧入されるハブと、対向する軌道面間に介在した複列の転動体と、前記外輪の両端と内輪との間にそれぞれ設けられたアウトボード側のシールおよびインボード側のシールとを備え、前記複数の内輪のうちアウトボード側の内輪のアウトボード側端面が、前記車輪取付フランジの内輪突当面に突当てられた突当部を有する車輪用軸受装置において、
   前記アウトボード側のシールが、
   弾性体からなる接触シールであって、前記フランジの研磨面に接触するシールリップと、前記内輪の外径面に直接に接触するシールリップとを有し、前記フランジの研磨面に接触するシールリップに対して、前記内輪の外径面に直接に接触するシールリップが、前記突当部をはさんだ逆側に位置しており、前記内輪の外径面に直接に接触するシールリップの先端が軸受空間に対して外向きとな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シールが、前記内輪の外径面に直接に接触する外向きのシールリップよりも軸受空間の内側に、グリース流出防止用のシールリップを１枚以上有し、このグリース流出防止用のシールリップは、前記内輪の外径面に直接に接するものである車輪用軸受装置。
3. 請求項１において、前記アウトボード側のシールが、前記内輪の外径面に直接に接触する外向きのシールリップよりも軸受空間の内側に、グリース流出防止用のシールリップを１枚以上有し、このグリース流出防止用のシールリップは、前記内輪の外径面との間に非接触シール隙間を形成するものとした車輪用軸受装置。
4. 請求項１において、前記アウトボード側のシールが、軸受空間の内側面に芯金を有し、この芯金の内周縁が、前記外向きのシールリップよりも軸受空間の内側で、内輪の外径面との間に非接触シール隙間を形成するものとした車輪用軸受装置。

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