JP4941598B2

JP4941598B2 - 軸受ユニット

Info

Publication number: JP4941598B2
Application number: JP2011022344A
Authority: JP
Inventors: 達男若林
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2011-02-04
Filing date: 2011-02-04
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2026-03-03
Also published as: JP2011122729A

Description

本発明は、例えば雨水や泥水等の異物の軸受内への浸入を防止すると共に、軸受内に浸入した異物を軸外へ排出する軸受ユニットに関する。

従来から、自動車の車輪（例えば、ディスクホイール）を車体（例えば、懸架装置(サスペンション)）に対して回転自在に支持するための各種の軸受ユニットが知られている。例えば図３に示された軸受ユニットは、車体側に固定されて常時非回転状態に維持される外輪（静止輪）２と、外輪２の内側に対向して設けられ且つ車輪側に接続されて車輪と共に回転する内輪（回転輪）４と、外輪２と内輪４との間に複列（例えば２列）で回転可能に組み込まれた複数の転動体６，８とを備えている。

この場合、外輪２は中空円筒状を成しており、内輪４の外周を覆うように配置されており、外輪２と内輪４との間には、軸受ユニット内部を密封するためのシール部材（車体側のパックシール１０ａ、車輪側のリップシール１０ｂ）が設けられている。なお、転動体６，８として図面では、玉を例示しているが、軸受ユニットの構成や種類に応じて、コロが適用される場合もある。

外輪（静止輪）２には、その外周面から外方に向って突出した固定フランジ２ａが一体成形されており、固定フランジ２ａの固定孔２ｂに固定用ボルト（図示しない）を挿入し、これを車体側に締結することで、静止輪２を図示しない懸架装置（ナックル）に固定することができる。

内輪（回転輪）４には、例えば自動車のディスクホイール（図示しない）を支持しつつ共に回転する略円筒形状のハブ１２が設けられており、ハブ１２には、ディスクホイールが固定されるハブフランジ１２ａが突設されている。
また、ハブ１２には、車体側に環状の回転輪構成体１６（ハブ１２と共に回転輪４を構成する部材）が嵌合（外嵌）されるようになっている。このとき、軸受ユニットには所定の予圧が付与された状態となり、この状態において、各転動体６，８は、互いに所定の接触角を成して外輪２と内輪４の軌道面（静止軌道面２ｓ、回転軌道面４ｓ）にそれぞれ接触して回転可能に組み込まれる。

ハブ１２の内周側には、車体側からドライブシャフトＤＳ（破線参照）が貫通して内嵌される。ドライブシャフトＤＳにはハブナットＮがドライブシャフトＤＳ先端側から螺合可能な螺子構造が備えられており、その螺子構造にハブナットＮを螺合して締め込むことにより、ドライブシャフトＤＳとハブ１２の車輪側端面とを一体的に固定することができる。これにより、ドライブシャフトＤＳの回転とともにハブ１２が回転可能となる。

ところで、シール部材（車体側のパックシール１０ａ、車輪側のリップシール１０ｂ）は、例えば雨水や泥水等の異物が軸受ユニット内部へ侵入することを防止するために設けられているが、シール部材が外部からの異物に直接晒されるのを防止するためにシール部材よりも更に車体側にスリンガが設けられる場合がある。
なお、従動輪の車体側では回転しない中実のアクセルシャフトが通るだけであるで、シール部材の側面に蓋部材を設けることができるが、駆動輪の車体側では回転するドライブシャフトＤＳが存在するので、従動輪のように蓋部材を設けることは困難である。

この場合、駆動輪の車体側のシール部材（例えばパックシール）を保護するためにパックシール１０ａの車体側に、駆動輪と共に回転する内輪に外嵌されたスリンガが設けられている。なお、スリンガはその基端が内輪に固定され、その先端が外輪に向けて延出し、当該外輪に対して非接触状態に位置決めされている。ところで、パックシール１０ａの開口部は、通常、外輪側に向けて配されるため、スリンガの先端と外輪との間隙から異物（雨水や泥水）が浸入すると、パックシール１０ａの開口部が浸入した異物に直接晒されてしまう虞があった。

そこで、例えば、図３に示すようにパックシール１０ａの車体側に、静止輪である外輪２にスリンガ１４を内嵌した軸受ユニットが提案されている。かかるスリンガ１４は、その基端１４ａが外輪２に固定され、その先端１４ｂが内輪（回転輪）４に向けて延出しており、当該延出端には、ドライブシャフトＤＳの外径に摺接するリップシール１４ｃが設けられている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３）。

しかしながら、このようなスリンガ１４は、静止輪（外輪）２に固定され、常時非回転状態に維持されているため、スリンガ１４を越えて軸受内に異物（雨水や泥水）が浸入した場合には、スリンガ１４により異物が軸受内に塞き止められて排出困難になってしまう。そして、排出されずに軸受内に残留した異物は、スリンガ１４や外輪２の内周面を重力方向に向けて流下し、外輪２の内周面と外輪３の外周面とパックシール１０ａとシール部材１４とで囲まれた空間Ｓに滞留する。この場合、異物（雨水や泥水）が長時間滞留すると軸受ユニットやドライブシャフトＤＳやスリンガ１４が酸化することで錆が発生したり、あるいは、軸受ユニットの潤滑油が劣化したりする虞がある。
そこで、回転輪の車体側のシール部材が外部からの異物に直接晒されることを防止するとともに、軸受内に浸入した異物を効率よく且つ短時間に軸受外に排出することが可能な軸受ユニットの開発が望まれているが、現在そのような技術は知られていない。

特開２００２−３２７７６９号公報特開２００３−１２０７０３号公報特許第３４９１３９５号公報

本発明は上述した要望に応えるためになされており、その目的は、回転輪の車体側のシール部材が外部からの異物に直接晒されることを防止するとともに、軸受内に浸入した異物を効率よく且つ短時間に軸受外に排出することが可能な軸受ユニットを提供することである。

上記課題を達成するために、本発明は、車体側に固定されて常時非回転状態に維持される外輪と、外輪の内側に対向して設けられ且つ車輪側に接続されて車輪と共に回転する内輪と、外輪と内輪との間に転動自在に組み込まれた複数の転動体とを備えた軸受ユニットであって、外輪の車体側に配され、外輪と内輪との間で軸受ユニット内部を密封するシールと、シールよりも車体側に配され、外輪に内嵌された環状のスリンガとを備え、スリンガは、その基端が外輪に内嵌され、当該外輪の内周面に沿って連続して形成されていると共に、その先端が内輪側に向けて少なくともシールを覆って延出するように、板材を曲げ加工してなり、当該スリンガの基端は、外輪の内周面に沿って環状に連続した円筒部と、当該円筒部から先端に向けて屈曲した屈曲部とを備えて構成され、当該屈曲部から先端に亘る領域には、シールの車体側に対向して延出した円環部が設けられ、当該円環部はシールの車体側に近接して配されており、少なくとも前記スリンガの基端の屈曲部であって且つ外輪の内周面近傍には、当該屈曲部を車輪側から車体側に貫通することで外輪の内周面に向けて開口する複数の孔部が円周方向に沿って所定間隔で設けられ、当該孔部は、その径を前記板材の肉厚の２倍以上、３倍以下の寸法に設定し、前記曲げ加工前の板材の状態でプレスで打ち抜いて形成されている。

このような発明において、前記複数の孔部は、少なくとも軸受下方側に位置付けることを特徴とする。

この場合、前記孔部は、その貫通部分の一部が前記外輪の内周面によって塞がれていてもよい。また、前記孔部は、前記円筒部に沿って軸方向に延長されていてもよい。

本発明によれば、回転輪の車体側のシール部材が外部からの異物に直接晒されることを防止するとともに、軸受内に浸入した異物を効率よく且つ短時間に軸受外に排出することが可能な軸受ユニットを提供することができるようになった。

(ａ)は、本発明の一実施形態に係る軸受ユニットの構成を示す断面図、(ｂ)は、軸受ユニットに用いられるスリンガの構成を示す図であって、車輪方向から見た平面図、(ｃ)は、同図(ｂ)のＸ−Ｘ線に沿う断面図。スリンガの孔部の構成を示す図であって、(ａ)は、孔部を円筒部の中途までに延長した状態を示す、(ｂ)は、孔部を円筒部の全体に亘って延長した状態を示す。従来の軸受ユニットの構成を示す断面図。

以下、本発明の一実施の形態に係る軸受ユニットについて、添付図面に基づいて説明する。
図１には、本実施形態の構成例として、軸受ユニットの構成が示されている。
なお、以下の実施形態による軸受ユニットのパックシール１０ａよりも車体側に配されたスリンガ１７以外の構成は、図３に示した軸受ユニットと同様であるので説明を省略し、以下の実施例では、本実施形態特有の構成であるスリンガ１７の構成及び作用効果について説明する。

図１に示すように、本実施形態による軸受ユニットは、パックシール１０ａが外部からの異物（雨水や泥水）に直接晒されることを防止するとともに、軸受内に浸入した異物を効率よく且つ短時間に軸受外に排出するために、スリンガ１７を備えている。

具体的には、スリンガ１７の基端は、外輪２に内嵌されるとともに、外輪２の内周面に沿って環状に連続した円筒部１７ａを備えている。
円筒部１７ａには、当該円筒部１７ａから先端に向けて屈曲した屈曲部１７ｅが設けられており、屈曲部１７ｅから先端に亘る領域には、パックシール１０ａの車体側に対向しつつ内輪４側に向けて延出した円環部１７ｂが延在されている。
また、円環部１７ｂは、少なくともその先端１７ｆがパックシール１０ａを覆うように延出して位置決めされている。なお、円環部１７ｂの延出量（延出長さ）については、例えばパックシール１０ａの大きさや形状などにより任意に設定されるので、ここでは特に数値限定はしない。

この場合、屈曲部１７ｅには孔部１７ｃが円周方向に沿って所定間隔（例えば等間隔）で設けられ、それぞれの孔部１７ｃは、当該屈曲部１７ｅを車輪側から車体側に貫通して外輪２の内周面に向けて開口して形成されている。また、各孔部１７ｃは、屈曲部１７ｅに形成されることで、スリンガ１７の最も外輪２の内周面に近接した領域に位置付けられる。
このように、孔部１７ｃを円周方向に沿って所定間隔（等間隔）に設けたことにより、スリンガ１７を外輪２にどのような向き（回転方向の向き）に内嵌しても、いずれかの孔部１７ｃが軸受下方側に位置付けられる。ここで、軸受下方側とは、重力によって異物が流下する方向であって、軸受ユニットに自動車のドライブシャフトＤＳとディスクホイール（図示しない）を固定した姿勢において下方側を指す。

この場合において、異物が重力方向に向けて流下して、外輪２の内周面と内輪４の外周面とパックシール１０ａとスリンガ１７の円環部１７ｂとで囲まれた空間Ｓ（図１(ａ)符号Ｓ参照）に浸入しても、空間Ｓには長時間滞留せず、軸受下方側の孔部１７ｃの開口から車体側の開放された空間に向けて短時間に排出される。従って、軸受ユニットやドライブシャフトＤＳは異物との接触から短時間に解放されるので、スリンガに錆が発生したり、軸受ユニットの潤滑油が劣化したりすることはない。
また、孔部１７ｃを外輪２の内周面に向けて開口し、且つ、スリンガ１７の最も外輪２の内周面に近接した領域に位置付けたことによって、異物がドライブシャフトＤＳ側から外輪２に向けて跳ね掛かった場合であっても、当該異物が孔部１７ｃの開口から浸入することはない。

さらに、孔部１７ｃが円周方向に沿って所定間隔で設けられたことによって、スリンガ１７を外輪２に内嵌する作業において、孔部１７ｃがスリンガ１７の軸受下方側に配されるように位置合わせをする必要はない。即ち、スリンガ１７の各孔部１７ｃを位置合わせせずに内嵌した場合であっても、円周方向に沿って所定間隔で設けられた孔部１７ｃのいずれかが、異物が溜まり易い軸受下方側に位置するので、異物を容易に短時間で排出することが可能な状態となる。従って、作業の手間を省くことができ、作業効率を高くすることができる。
また、スリンガ１７の円環部１７ｂをパックシール１０ａの車体側に近接して配した場合には、当該円環部１７ｂとパックシール１０ａとの間隔が狭くなり、ラビリンスすきまが形成されるため、これにより、外部からの異物が軸受ユニットの内部に侵入することを防止することができる。

なお、スリンガ１７の孔部１７ｃは屈曲部１７ｅに配されているので、スリンガ１７の製作時には、板材を曲げ加工して円筒部１７ａと円環部１７ｂを形成する前に孔部１７ｃが形成されていることが好ましい。即ち、曲げ加工前の板材の状態で孔部１７ｃをプレスで打ち抜いて形成することによって、スリンガ１７の製作コストを低コストに抑えることができる。
その際、孔部１７ｃの径は、孔部１７ｃから異物が浸入することを考慮すればなるべく小径に形成されることが望ましい。しかし、孔部１７ｃを極小径に形成する場合には、打ち抜き工具の負担が大きくなって、工具の寿命が短くなることから、スリンガ１７の製作コストが高くなってしまう。そこで、両者のバランスを考慮し、本実施形態において、孔部１７ｃは、その径を前記板材の肉厚の２倍以上、３倍以下の寸法（すなわち、板厚の２〜３倍の径）に設定している。ただし、孔部１７ｃの形状（軸方向(図１(ａ)においては、右から左へ向かう方向)から見た開口形状）は、異物（雨水や泥水）の排出が可能であれば、図１(ｂ)に示すような円弧状のみならず、円形や矩形、三角形や楕円形とすることも可能である。

また、上述したスリンガ１７においては、図１に示すように、孔部１７ｃの貫通部分の一部（一例として、屈曲部１７ｅを車輪側から車体側に貫通して外輪２の内周面に向けて開口する貫通部分の外周側の一部）が外輪２の内周面によって塞がれた状態となるような構成としている。

さらに、孔部１７ｃは、スリット形状となるように円筒部１７ａに沿って軸方向に延長させることが好ましい。この場合、例えば、図２(ａ)に示すように、円筒部１７ａの中途まで車輪側に孔部１７ｃを延長させてもよいし、図２(ｂ)に示すように、円筒部１７ａの全体に亘って孔部１７ｃを延長させてもよい。このように孔部１７ｃをスリット状に円筒部１７ａに沿って軸方向に延長させることで、より一層、異物（雨水や泥水）を排出させやすくなる。また、孔部１７ｃを円筒部１７ａの全体に亘って延長させた場合（図２(ｂ)）、スリンガ１７の板厚よって異物を塞き止めることがなく、当該異物をよりスムーズに排出させることができるとともに、残留異物を完全になくすことも可能となる。

なお、上述した実施形態では、孔部１７ｃの数については言及していないが、少なくとも軸受下方側（異物が溜まり易い領域）にいくつかの孔部１７ｃが位置付けられるような構成であれば、孔部１７ｃの数については特に限定しない。
また、スリンガ１７の使用環境は異物（雨水や泥水）に晒されることから、その材料として、耐腐食性能を有する板材を用いることが好ましい。この場合、例えば、ＳＵＳ４３０やＳＵＳ３０４等のステンレス鋼板を用いればよい。

２外輪
４内輪
６，８転動体
１０ａパックシール
１０ｂリップシール
１７スリンガ
１７ａ円筒部
１７ｂ円環部
１７ｃ孔部
１７ｅ屈曲部

Claims

車体側に固定されて常時非回転状態に維持される外輪と、
外輪の内側に対向して設けられ且つ車輪側に接続されて車輪と共に回転する内輪と、
外輪と内輪との間に転動自在に組み込まれた複数の転動体とを備えた軸受ユニットであって、
外輪の車体側に配され、外輪と内輪との間で軸受ユニット内部を密封するシールと、
シールよりも車体側に配され、外輪に内嵌された環状のスリンガとを備え、
スリンガは、その基端が外輪に内嵌され、当該外輪の内周面に沿って連続して形成されていると共に、その先端が内輪側に向けて少なくともシールを覆って延出するように、板材を曲げ加工してなり、
当該スリンガの基端は、外輪の内周面に沿って環状に連続した円筒部と、当該円筒部から先端に向けて屈曲した屈曲部とを備えて構成され、
当該屈曲部から先端に亘る領域には、シールの車体側に対向して延出した円環部が設けられ、当該円環部はシールの車体側に近接して配されており、
少なくとも前記スリンガの基端の屈曲部であって且つ外輪の内周面近傍には、当該屈曲部を車輪側から車体側に貫通することで外輪の内周面に向けて開口する複数の孔部が円周方向に沿って所定間隔で設けられ、
当該孔部は、その径を前記板材の肉厚の２倍以上、３倍以下の寸法に設定し、前記曲げ加工前の板材の状態でプレスで打ち抜いて形成されていることを特徴とする軸受ユニット。
前記複数の孔部は、少なくとも軸受下方側に位置付けられていることを特徴とする請求項１に記載の軸受ユニット。
前記孔部は、その貫通部分の一部が前記外輪の内周面によって塞がれていることを特徴とする請求項１または２に記載の軸受ユニット。
前記孔部は、前記円筒部に沿って軸方向に延長されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の軸受ユニット。