JP4948149B2 - 車輪用軸受装置 - Google Patents

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Description

本発明は、自動車等の車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置、特に、シールの密封性能の向上を図った車輪用軸受装置に関するものである。
従来から自動車等の車輪を支持する車輪用軸受装置は、車輪を取り付けるためのハブ輪を転がり軸受を介して回転自在に支承するもので、駆動輪用と従動輪用とがある。構造上の理由から、駆動輪用では内輪回転方式が、従動輪用では内輪回転と外輪回転の両方式が一般的に採用されている。この車輪用軸受装置には、所望の軸受剛性を有し、ミスアライメントに対しても耐久性を発揮すると共に、燃費向上の観点から回転トルクが小さい複列アンギュラ玉軸受が多用されている。一方、オフロードカーやトラック等、車体重量が嵩む車両には複列円錐ころ軸受が使用されている。
これらの車輪用軸受装置は、泥水等がかかり易い部位に配置されるため、シール装置が装着され、外方部材と内方部材との間を密封するように構成されている。一般的に、シール装置は、シールリップを備えたシール部材が固定側部材となる外方部材に装着され、シールリップが内方部材の外周面に摺接されている。特に、オフロードカーやピックアップトラック等のように、劣悪な環境で運転される車両においては、密封性をさらに向上させるための手段が種々講じられている。
特許文献１には、このような密封性を向上させたシール装置が開示されている。この例では、内方部材の外周面に固定される円筒部及びこの円筒部の軸受外部側端部から外方部材に向かって径方向に延びる立板部とから形成される断面Ｌ形のスリンガと、外方部材の内周面に固定される円筒部とスリンガ内面に摺接するシールリップが形成されたシール環体とからなり、スリンガが低摩擦樹脂材料から形成されていることを特徴としている。このように、シールリップをスリンガ表面で摺接させることで高い密封性を実現している。
特開２００２−２２７８５７号公報
特許文献１に示すシール装置の更なる密封性の向上を狙って、本出願人は、外方部材の側端部にあらたにシール部材を装着する発明を考案している。この発明によれば、シール部材に設けられたシールリップがスリンガの立板部の周面を摺接することで、泥水の進入等を好適に防止することができる。しかしながら、車輪用軸受装置には、更なる密封性の向上が要求されている。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、シールの密封性能の向上を図り、軸受性能を長期間に亘って維持することができる車輪用軸受装置を提供することを目的としている。
係る目的を達成すべく、本発明は、外周に懸架装置に取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に嵌合された内輪または等速自在継手の外側継手部材からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と内方部材とで形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、前記シールが、断面が略Ｌ字状をなして前記外方部材の端部内周に圧入された芯金と、この芯金に一体に接合されたシール部材とからなる環状のシール板と、前記内方部材の外周に圧入される円筒部と、この円筒部から径方向外方に延びる立板部とからなるスリンガと、を具備する複合型のシールで構成され、前記シール部材が前記スリンガの立板部に摺接するサイドリップを有し、当該シールの軸方向外方にバックアップシールが設けられ、このバックアップシールが、前記外方部材の端部外周に圧入される円筒状の嵌合部と、この嵌合部から径方向内方に延び、前記外方部材の端部に密着する円板部とからなる芯金、およびこの芯金に一体に接合されたシール部材からなり、このシール部材が径方向内方に傾斜して延び、前記スリンガの立板部に摺接するシールリップを一体に有すると共に、前記シール部材の前記シールリップの径方向外方に端面が略直角状をした直角部が形成され、前記スリンガの立板部の外径よりも前記直角部の内径が小径となっており、前記スリンガの立板部と前記バックアップシールの直角部との間の間隙でラビリンスシールが構成されている構成を採用した。
このように、シール部材の前記シールリップの径方向外方に端面が略直角状をした直角部が形成され、前記スリンガの立板部の外径よりも前記直角部の内径が小径となっており、スリンガの立板部とバックアップシールの直角部との間の間隙でラビリンスシールが構成されているので、雨水やダスト等がシールに直接侵入するのを防止し、劣悪な環境で使用されても、シールの密封性能の向上を図り、軸受性能を長期間に亘って維持することができる車輪用軸受装置を提供することができる。また、軸受内のグリースの漏洩も防止することができるため、従来のようにある程度の漏洩を前提としてグリースを余分に封入する必要がないため、装置の軽量・低コスト化に一段と寄与できる。
また、本発明は、前記バックアップシールの芯金の円板部が前記直角部を介して前記外方部材の端部に密着されているので、シールの密封性能の向上を図り、軸受性能を長期間に亘って維持することができる。
また、本発明は、前記シールが前記スリンガの立板部に摺接する一対のサイドリップと、前記円筒部に摺接ラジアルリップを備えているので、シールの密封性能の向上を図り、軸受性能を長期間に亘って維持することができる。
また、本発明は、前記スリンガが前記外方部材の側面よりも軸方向内方に配置されていることもできる。これにより、ラビリンスシールの間隙を好適に設けることができる。
また、本発明は、前記スリンガが防錆能を有する鋼板からプレス加工にて形成されていれば、長期間に亘って発錆を防止し、安定した密封性を維持することができる。
本発明に係る車輪用軸受装置は、外周に懸架装置に取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に嵌合された内輪または等速自在継手の外側継手部材からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と内方部材とで形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、前記シールが、断面が略Ｌ字状をなして前記外方部材の端部内周に圧入された芯金と、この芯金に一体に接合されたシール部材とからなる環状のシール板と、前記内方部材の外周に圧入される円筒部と、この円筒部から径方向外方に延びる立板部とからなるスリンガと、を具備する複合型のシールで構成され、前記シール部材が前記スリンガの立板部に摺接するサイドリップを有し、当該シールの軸方向外方にバックアップシールが設けられ、このバックアップシールが、前記外方部材の端部外周に圧入される円筒状の嵌合部と、この嵌合部から径方向内方に延び、前記外方部材の端部に密着する円板部とからなる芯金、およびこの芯金に一体に接合されたシール部材からなり、このシール部材が径方向内方に傾斜して延び、前記スリンガの立板部に摺接するシールリップを一体に有すると共に、前記シール部材の前記シールリップの径方向外方に端面が略直角状をした直角部が形成され、前記スリンガの立板部の外径よりも前記直角部の内径が小径となっており、前記スリンガの立板部と前記バックアップシールの直角部との間の間隙でラビリンスシールが構成されているので、雨水やダスト等がシールに直接侵入するのを防止し、劣悪な環境で使用されても、シールの密封性能の向上を図り、軸受性能を長期間に亘って維持することができる車輪用軸受装置を提供することができる。
外周に懸架装置に取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に嵌合された内輪または等速自在継手の外側継手部材からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と内方部材とで形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、前記シールが、断面が略Ｌ字状をなして前記外方部材の端部内周に圧入された芯金と、この芯金に一体に接合されたシール部材とからなる環状のシール板と、前記内方部材の外周に圧入される円筒部と、この円筒部から径方向外方に延びる立板部とからなるスリンガと、を具備する複合型のシールで構成され、前記シール部材が前記スリンガの立板部に摺接するサイドリップを有し、当該シールの軸方向外方にバックアップシールが設けられ、このバックアップシールが、前記外方部材の端部外周に圧入される円筒状の嵌合部と、この嵌合部から径方向内方に延び、前記外方部材の端部に密着する円板部とからなる芯金、およびこの芯金に一体に接合されたシール部材からなり、このシール部材が径方向内方に傾斜して延び、前記スリンガの立板部に摺接するシールリップを一体に有すると共に、前記シール部材の前記シールリップの径方向外方に端面が略直角状をした直角部が形成され、前記スリンガの立板部の外径よりも前記直角部の内径が小径となっており、前記スリンガの立板部と前記バックアップシールの直角部との間の間隙でラビリンスシールが構成されている。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図、図２は、図１のシールを示す要部拡大図である。なお、以下の説明では、車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウター側（図面左側）、中央寄り側をインナー側（図面右側）という。
この車輪用軸受装置は第２世代と呼称される駆動輪用であって、ハブ輪１と車輪用軸受２とからなり、車輪用軸受２は、外方部材３と、複列の転動体（円錐ころ）４、４を介して内嵌された一対の内輪５、５とを備えている。
ハブ輪１は、一端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ６を一体に有し、外周にこの車輪取付フランジ６から軸方向に延びる円筒状の小径段部１ａが形成され、内周にトルク伝達用のセレーション（またはスプライン）１ｂが形成されている。車輪取付フランジ６にはハブボルト６ａが周方向等配に植設されている。車輪用軸受２は、ハブ輪１の小径段部１ａに所定のシメシロを介して圧入され、小径段部１ａの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部１ｃによって所定の軸受予圧が付与された状態でハブ輪１に対して軸方向に固定されている。
ハブ輪１はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼で形成され、車輪取付フランジ６のインナー側に円弧状に形成された基部６ｂから肩部１ｄを介して小径段部１ａに亙って高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。これにより、車輪取付フランジ６に負荷される回転曲げ荷重に対して充分な機械的強度を有し、内輪５、５の嵌合部となる小径段部１ａの耐フレッティング性が向上する。
外方部材３は、外周にナックル（図示せず）に取り付けられるための車体取付フランジ３ｂを一体に有し、内周にそれぞれ外向きに開いたテーパ状の複列の外側転走面３ａ、３ａが一体に形成されている。この外方部材３はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼で形成され、少なくとも複列の外側転走面３ａ、３ａが高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。
一方、内輪５の外周には、前記複列の外側転走面３ａ、３ａに対向するテーパ状の内側転走面５ａと、この内側転走面５ａの大径側に転動体４を案内する大鍔５ｂ、および小径側に転動体４の脱落を防止するための小鍔５ｃがそれぞれ形成されている。内輪５および転動体４はＳＵＪ２等の高炭素クロム鋼で形成され、ズブ焼入れによって芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。そして、外方部材３と一対の内輪５、５の両転走面間に複列の転動体４、４が収容され、保持器７、７によって転動自在に保持されている。この車輪用軸受２は、ハブ輪１の肩部１ｄに当接され、内輪５の小鍔５ｃがそれぞれ突合せ状態で衝合する、所謂背面合せタイプの複列円錐ころ軸受で構成されている。
また、外方部材３と内輪５との間に形成される環状空間の開口部にはシール８、８が装着されている。これらのシール８、８によって、軸受内部に封入されたグリースの外部への漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。このシール８は、図２に拡大して示すように、断面が略Ｌ字状をなして互いに対向配置された環状のシール板９とスリンガ１０とからなる複合型のシール、所謂パックシールを構成している。シール板９は、外方部材３の端部内周に圧入される芯金１１と、この芯金１１に加硫接着により一体に接合されたシール部材１２とからなる。芯金１１は、オーステナイト系ステンレス鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）からプレス加工にて形成されている。
一方、スリンガ１０は、オーステナイト系ステンレス鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）からプレス加工にて形成され、内輪５の大鍔５ｂに圧入される円筒部１０ａと、この円筒部１０ａから径方向外方に延びる立板部１０ｂとからなる。これによりスリンガ１０は防錆能を有し、長期間に亘って発錆を防止することができる。そして、一対のサイドリップ１２ａ、１２ｂがこのスリンガ１０の立板部１０ｂに摺接すると共に、ラジアルリップ１２ｃが円筒部１０ａに摺接している。なお、スリンガ１０は、外方部材３の側面よりも内方に配置されている。
本実施形態では、さらに外方部材３の端部外周にバックアップシール１３が圧入されている。このバックアップシール１３は、芯金１４と、この芯金１４に一体に加硫接着されたシール部材１５とからなる。芯金１４は、オーステナイト系ステンレス鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）からプレス加工にてカップ状に形成され、外方部材３のインナー側の端部外周に圧入固定される円筒状の嵌合部１４ａと、この嵌合部１４ａから径方向内方に延び、外方部材３のインナー側の端部に密着する円板部１４ｂと、この円板部１４ｂからさらにインナー側に延びる円筒状をした円筒部１４ｃとからなる。円筒部１４ｃの先端は、径方向内方に折り曲げられている。
一方、シール部材１５は芯金１４の円筒部１４ｃに接合され、径方向内方に傾斜して延びるシールリップ１５ａを有している。このシールリップ１５ａは、スリンガ１０の立板部１０ｂの外側面に摺接し、雨水やダスト等が前記シール８に直接侵入するのを防止している。
本実施形態においては、スリンガ１０の立板部１０ｂの外径φＡ１よりも円筒部１４ｃの内径φＢ１が小径となっており、スリンガ１０の立板部１０ｂとバックアップシール１３の円板部１４ｂとの間の間隙でラビリンスシールＣ１が構成されている。これにより、劣悪な環境で使用されても、シール８の密封性能の向上を図り、軸受性能を長期間に亘って維持することができる車輪用軸受装置を提供することができる。なお、この例では、バックアップシール１３を外方部材３のインナー側に取り付ける例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、外方部材３のアウター側に取り付けることもできる。
なお、ここでは、駆動輪側の第２世代構造を例示したが、本発明に係る車輪用軸受装置はこれに限らず、従動輪側であっても良く、また、第３または第４世代構造であっても良い。さらに、本実施形態では、転動体４に円錐ころを使用した複列円錐ころ軸受を例示したが、無論これに限らず、転動体４にボールを使用した複列アンギュラ玉軸受であっても良い。
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図３は、本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す要部拡大図である。ここで、前述した実施形態と同一部品同一部位あるいは同一の機能を有する部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
本実施形態では、芯金１４に円筒部１４ｃが形成されておらず、芯金１４は嵌合部１４ａと円板部１４ｂのみからなる。円板部１４ｂには、シール部材２５が接合されている。シール部材２５は、径方向内方に傾斜して延びるシールリップ２５ａを有している。シールリップ２５ａの径方向外方には、端面が略直角状をした直角部２５ｂが形成されている。ここで、スリンガ１０の立板部１０ｂの外径φＡ２よりも直角部２５ｂの内径φＢ２が小径となっており、スリンガ１０の立板部１０ｂとバックアップシール２３の直角部２５ｂとの間の間隙でラビリンスシールＣ２が構成されている。
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
本発明に係る車輪用軸受装置は、駆動輪用、従動輪用に拘わらず、軸受端部にシールが装着された第２乃至第４世代構造の車輪用軸受装置に適用することができる。
本発明に係る車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図である。 図１のシールを示す要部拡大図である。 本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す要部拡大図である。
符号の説明
１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
１ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・小径段部
１ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・セレーション
１ｃ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・加締部
１ｄ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・肩部
２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・車輪用軸受
３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・外方部材
３ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・外側転走面
３ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
４・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・転動体
５・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・内輪
５ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・内側転走面
５ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・大鍔
５ｃ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・小鍔
６・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
６ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ハブボルト
６ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・基部
７・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・保持器
８・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・シール
９・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・シール板
１０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・スリンガ
１０ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・円筒部
１０ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・立板部
１１、１４・・・・・・・・・・・・・・・・芯金
１２、１５、２５・・・・・・・・・・・・・シール部材
１２ａ、１２ｂ・・・・・・・・・・・・・・サイドリップ
１２ｃ・・・・・・・・・・・・・・・・・・ラジアルリップ
１３、２３・・・・・・・・・・・・・・・・バックアップシール
１４ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・嵌合部
１４ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・円板部
１４ｃ・・・・・・・・・・・・・・・・・・円筒部
１５ａ、２５ａ・・・・・・・・・・・・・・シールリップ
Ｃ１、Ｃ２・・・・・・・・・・・・・・・・ラビリンスシール
φＡ１、φＡ２・・・・・・・・・・・・・・立板部の外径
φＢ１・・・・・・・・・・・・・・・・・・円筒部の内径
φＢ２・・・・・・・・・・・・・・・・・・直角部の内径

Claims (5)

  1. 外周に懸架装置に取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、
    一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に嵌合された内輪または等速自在継手の外側継手部材からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、
    この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体と、
    前記外方部材と内方部材とで形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、
    前記シールが、断面が略Ｌ字状をなして前記外方部材の端部内周に圧入された芯金と、この芯金に一体に接合されたシール部材とからなる環状のシール板と、前記内方部材の外周に圧入される円筒部と、この円筒部から径方向外方に延びる立板部とからなるスリンガと、を具備する複合型のシールで構成され、前記シール部材が前記スリンガの立板部に摺接するサイドリップを有し、当該シールの軸方向外方にバックアップシールが設けられ、このバックアップシールが、前記外方部材の端部外周に圧入される円筒状の嵌合部と、この嵌合部から径方向内方に延び、前記外方部材の端部に密着する円板部とからなる芯金、およびこの芯金に一体に接合されたシール部材からなり、このシール部材が径方向内方に傾斜して延び、前記スリンガの立板部に摺接するシールリップを一体に有すると共に、前記シール部材の前記シールリップの径方向外方に端面が略直角状をした直角部が形成され、前記スリンガの立板部の外径よりも前記直角部の内径が小径となっており、前記スリンガの立板部と前記バックアップシールの直角部との間の間隙でラビリンスシールが構成されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
  2. 前記バックアップシールの芯金の円板部が前記直角部を介して前記外方部材の端部に密着されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
  3. 前記シールが前記スリンガの立板部に摺接する一対のサイドリップと、前記円筒部に摺接するラジアルリップを備えている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
  4. 前記スリンガが前記外方部材の側面よりも軸方向内方に配置されている請求項１乃至３いずれか１項に記載の車輪用軸受装置。
  5. 前記スリンガが防錆能を有する鋼板からプレス加工にて形成されている請求項１乃至４いずれか１項に記載の車輪用軸受装置。
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