JP5083861B2 - 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、シールの耐久性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第1のサイドリップ、第2のサイドリップ、及びラジアルリップが形成されたシール環体とからなり、スリンガの立板部の先端が内側に傾斜していることを特徴としている。このように、第1のサイドリップ、第2のサイドリップ、及びラジア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。
また、本出願人は、車輪用軸受装置の更なる密封性の向上を狙い、外方部材の側端部にあらたにバックアップシールを装着する発明を考案している。この発明によれば、バックアップシール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。
特開平9−292032号公報
しかしながら、従来のシール装置においては、スリンガの立板部の内側には、第1のサイドリップと第2のサイドリップが摺接し、立板部の外側には、バックアップシールのシールリップが摺接する。このとき、立板部は、その両側から圧力を受けるので、立板部のリップ摺接面が磨耗により切断されたり、その表面が削り取られることにより剛性が低下して、シール機能が損なわれる場合がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、シールの耐久性の向上を図り、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少なくとも一つの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すると共に、前記シールの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、この円板部から外側に延びる円筒部と、この円筒部からさらに径方向内方に延びる内端部とからなる芯金、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しており、前記スリンガの円筒部の板厚が、前記スリンガの立板部の板厚よりも小で、当該立板部の板厚が前記外方部材の端部内周に圧入された芯金の板厚よりも大で、1mm以上である構成を採用した。
このように、スリンガの円筒部の板厚が、スリンガの立板部の板厚よりも小で、当該立板部の板厚が、外方部材の端部内周に圧入された芯金の板厚よりも大で、1mm以上であるので、立板部のリップ摺接面が磨耗により削り取られても、板厚が十分にあるので、立板部が切断されたり、剛性が低下して、シール機能が損なわれることがない。これにより、シールの耐久性の向上を図り、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、前記サイドリップが摺接する前記スリンガの立板部の板厚が、摺接しない部分よりも大となる構成とすることもできる。これにより、スリンガの立板部のサイドリップの摺接面が磨耗して切断されることがなく、シール機能が損なわれることがない。また、必要以上にスリンガの立板部の板厚を厚くすることなく軽量化を図ることができる。
また、本発明は、前記スリンガの立板部が、前記円筒部から径方向外方に延びる折り曲げ部と、前記折り曲げ部に重なるように折り返されて径方向内方に延びる折り返し部とからなっていれば、スリンガの板厚を変えるだけでなく、スリンガを折り返すことによって、立板部の板厚を厚くすることもできる。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少なくとも一つの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すると共に、前記シールの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、この円板部から外側に延びる円筒部と、この円筒部からさらに径方向内方に延びる内端部とからなる芯金、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しており、前記スリンガの円筒部の板厚が、前記スリンガの立板部の板厚よりも小で、当該立板部の板厚が前記外方部材の端部内周に圧入された芯金の板厚よりも大で、1mm以上であるので、立板部が切断されたり、剛性が低下して、シール機能が損なわれることがなく、シールの耐久性の向上を図り、軸受性能を長期間に亘って維持することができる。
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少なくとも一つの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すると共に、前記シールの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、この円板部から外側に延びる円筒部と、この円筒部からさらに径方向内方に延びる内端部とからなる芯金、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しており、前記スリンガの円筒部の板厚が、前記スリンガの立板部の板厚よりも小で、当該立板部の板厚が前記外方部材の端部内周に圧入された芯金の板厚よりも大で、1mm以上である。
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%を含む中高炭素鋼で形成され、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にわた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%を含む中高炭素鋼で形成され、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。
本実施形態では、スリンガ10の立板部10bの板厚tBが、芯金11の板厚tAよりも大となっている。また、スリンガ10の立板部10bの板厚tBは、1mm以上となっている。この例では、スリンガ10の円筒部10aの板厚は、芯金11の板厚tAと略等しくなっている。これにより、立板部10bのリップ摺接面が磨耗により削り取られても、立板部10bの板厚が十分にあるので、立板部10bが切断されたり、剛性が低下して、シール機能が損なわれることがない。それにより、シールの耐久性の向上を図り、軸受性能を長期間に亘って維持することができる。
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のアウタ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のアウター側の端部に密着する円板部14bと、この円板部14bからアウター側に延びる円筒部14cと、この円筒部14cからさらに径方向内方に延びる内端部14dとからなる。
一方、シール部材15は芯金14の内端部14d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。
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。また、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。さらに、本実施形態では、アウター側のシール8について説明したが、これに限らず、インナー側のシール8も同様の構成とすることができる。そして、インナー側のシール8の外方にもバックアップシールを配置することもできる。
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、スリンガ20の円筒部20aの板厚tCが、スリンガ20の立板部20bの板厚tBよりも小で、芯金11の板厚tAよりも大となっている。このように、円筒部20aの板厚tCを芯金11の板厚tAよりも大とすることにより、ラジアルリップ12cの摺接面が削り取られても十分な板厚があるので、円筒部が切断されて、シール機能が損なわれることがない。これにより、シールの耐久性の向上を図り、軸受性能を長期間に亘って維持することができる。また、スリンガ20の円筒部20aの板厚tCが、スリンガ20の立板部20bの板厚tBよりも小となっているのは、シールの耐久性の向上を図るとともに、軽量化を狙ったものである。
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。
図4は、本発明に係る車輪用軸受装置の第3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、サイドリップ12a、12bが摺接するスリンガ30の立板部30bの板厚tDが、摺接しない部分よりも大となっている。これにより、立板部30bの摺接面が削り取られても十分な板厚があるので、立板部30bが切断されたり、剛性が低下して、シール機能が損なわれることがない。これにより、シールの耐久性の向上を図り、軸受性能を長期間に亘って維持することができる。なお、サイドリップ12a、12bが摺接する部分だけ板厚を厚くするのは、シールの耐久性の向上を図るとともに、軽量化を狙ったためである。
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。
図5は、本発明に係る車輪用軸受装置の第4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、スリンガ40が、内輪5の大鍔5bに圧入される円筒部40aと、この円筒部40aから径方向外方に延びる立板部40bと、からなる。立板部40bは、円筒部40aから径方向外方に延びる折り曲げ部40cと、折り曲げ部40cに重なるように折り返されて径方向内方に延びる折り返し部40dと、からなる。ここで、立板部40bの板厚tEは、芯金11の板厚tAの略2倍となっている。このように、本願発明は、スリンガの板厚を変えるだけでなく、本実施形態のように、スリンガを折り返すことによって、立板部の板厚tEを厚くすることもできる。
立板部40bの側面には、サイドリップ12a、12b、及びシールリップ15aが摺接する。サイドリップ12a、12b、及びシールリップ15aが摺接するスリンガ40の立板部40bの板厚tEが、芯金11の板厚tAの略2倍となっているので、立板部40bの摺接面が削り取られても、十分な板厚があるので、立板部40bが切断されたり、剛性が低下して、シール機能が損なわれることがない。これにより、シールの耐久性の向上を図り、軸受性能を長期間に亘って維持することができる。
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。 本発明に係る車輪用軸受装置の第3の実施形態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4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、20、30、40・・・・・・・・・・スリンガ
10a、20a、30a、40a・・・・・・円筒部
10b、20b、30b、40b・・・・・・立板部
11、14・・・・・・・・・・・・・・・・芯金
12、15・・・・・・・・・・・・・・・・シール部材
12a、12b・・・・・・・・・・・・・・サイドリップ
12c・・・・・・・・・・・・・・・・・・ラジアルリップ
13・・・・・・・・・・・・・・・・・・・バックアップシール
14a・・・・・・・・・・・・・・・・・・嵌合部
14b・・・・・・・・・・・・・・・・・・円板部
14c・・・・・・・・・・・・・・・・・・円筒部
14d・・・・・・・・・・・・・・・・・・内端部
15a・・・・・・・・・・・・・・・・・・シールリップ
40c・・・・・・・・・・・・・・・・・・折り曲げ部
40d・・・・・・・・・・・・・・・・・・折り返し部
tA、tB、tC、tD、tE・・・・・・・板厚

Claims (4)

  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少なくとも一つの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すると共に、前記シールの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、この円板部から外側に延びる円筒部と、この円筒部からさらに径方向内方に延びる内端部とからなる芯金、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しており、前記スリンガの円筒部の板厚が、前記スリンガの立板部の板厚よりも小で、当該立板部の板厚が前記外方部材の端部内周に圧入された芯金の板厚よりも大で、1mm以上であることを特徴とする車輪用軸受装置。
  2. 前記サイドリップが摺接する前記スリンガの立板部の板厚が、摺接しない部分よりも大となる請求項に記載の車輪用軸受装置。
  3. 前記スリンガの立板部が、前記円筒部から径方向外方に延びる折り曲げ部と、前記折り曲げ部に重なるように折り返されて径方向内方に延びる折り返し部とからなる請求項1に記載の車輪用軸受装置。
  4. 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3いずれか1項に記載の車輪用軸受装置。
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