JP5120118B2 - 車軸用軸受装置 - Google Patents

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Description

本発明は、自動車等の車軸用軸受装置に係り、より詳しくは、泥水が軸受部に浸入するのを防止するシール部材を備えた車軸用軸受装置に関するものである。
近来、ピックアップトラックやSUV等にもユニット化された車軸用軸受装置の使用が増加しており、そのため、従来よりさらに高度の耐泥水性が要求されている。
このような車軸用軸受装置の軸受部においては、従来から、内輪と外輪の間のインナ側とアウタ側の開口部にシール部材が装着されて、潤滑剤の流出と泥水の浸入を防止しているが、これだけでは不十分なため、特に泥水の浸入が顕著なアウタ側においては種々対策が講じられて効果があげられている。
しかしながら、インナ側の開口部はシール部材のみで泥水の浸入を防止しているため、長期間の使用によりシール機能が低下すると軸受部内に泥水が浸入してしまうことがあり、このため、時々軸受部を分解してシール部材を交換しなければならず、メンテナンスがきわめて面倒であった。
従来の車軸用軸受装置に、ホイールハブの内端部とアクスルハウジングとの隙間にオイルシールを装着すると共に、上記隙間を覆うように、ホイールハブのフランジの内側にオイルキャッチャーをボルトで固定したものがある(例えば、特許文献1参照)。
また、車軸支持体の外端部にドーナツ状パッキングプレートを固定すると共に、ブレーキドラムの内端部に圧入されたリング部材にシール部材を取付けて、このシール部材をパッキングプレートに摺接させるようにした車軸のダストシール構造がある(例えば、特許文献2参照)。
特開平11−201979号公報(第3−4頁、図1−3) 実開昭63−88505号公報(第8−9頁、図1−2)
特許文献1の車軸用軸受装置は、軸受部のインナ側の開口部にオイルシールを装着し、これを覆うようにオイルキャッチャーを取付けているが、オイルシールとオイルキャッチャーとの間には大きなすき間があるため、オイルシールの機能が低下すると、やはりこのすき間から軸受部に泥水が浸入するという問題があり、時々オイルシールのメンテナンスが必要であった。
また、特許文献2のダストシール構造は、車軸支持体に固定したパッキングプレートに、ブレーキドラムの内端部(オイルシールの外側)に設けたリング部材に取付けたゴム製のシール部材を摺接させるようにしているため、長期の使用によりシール部材が摩耗すると共に、劣化してシール機能が低下し、車軸支持体とブレーキドラムとの間を十分にシールすることができず、軸受部に泥水が浸入するため、やはり時々オイルシールのメンテナンスが必要であった。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、構造が簡単で、長期にわたって軸受部内へのインナ側からの泥水の浸入を防止することのできるシール部材を備えた長期間メンテナンスフリーの車軸用軸受装置を提供することを目的としたものである。
本発明に係る車軸用軸受装置は、車輪が取付けられるフランジ及び円筒部からなるハブシャフトと、内輪、外輪及びこれら内輪と外輪との間に配設された転動体を有し、前記内輪と外輪との間に形成された環状開口部に第1のシール部材が装着され、前記ハブシャフトの円筒部に装着された軸受部とを備え、前記軸受部のインナ側に、芯金と該芯金に取付けられたシール材とを有し、前記第1のシール部材のインナ側を覆う第2のシール部材を設け、前記第2のシール部材は、前記外輪に嵌合する円筒状の嵌合部、該嵌合部からインナ側に延設されインナ側端部に外径側に突出するフランジ部が形成されたシールド部、前記フランジ部から前記シールド部の内周面に沿って折り返えされたのち中心部に向って折り曲げられ、中心部に貫通穴が設けられた中壁からなる芯金と、前記芯金の中壁の貫通穴の内周縁に取付けられたリップを有する円環状のシール材とからなるものである。
また、本発明に係る車軸用軸受装置は、車輪が取付けられるフランジを有する外輪と、前記外輪内に転動体を介して配設された内輪と、前記外輪と内輪との間に形成された環状開口部に装着された第1のシール部材とを備え、前記外輪のインナ側に、芯金と該芯金に取付けられたシール材を有し、前記第1のシール部材のインナ側を覆う第2のシール部材を設け、前記第2のシール部材は、前記外輪に嵌合する円筒状の嵌合部、該嵌合部からインナ側に延設されインナ側端部に外径側に突出するフランジ部が形成されたシールド部、前記フランジ部から前記シールド部の内周面に沿って折り返えされたのち中心部に向って折り曲げられ、中心部に貫通穴が設けられた中壁からなる芯金と、前記芯金の中壁の貫通穴の内周縁に取付けられたリップを有する円環状のシール材とからなるものである。
本発明によれば、内輪と外輪との間に形成された環状開口部をシールする第1のシール部材のインナ側に、第1のシール部材を覆うように第2のシール部材を設けたので、第1のシール部材に直接泥水がかからないため、第1のシール部材の損傷を長期にわたって抑制することができる。
また、第2のシール部材の芯金に断面溝形状のシールド部を設けたので、インナ側へ飛散した泥水の大部分はシールド部に集まり、その外周面に沿って外部へ流出するので、第1のシール部材の内径側に流れ込んで溜ることがなく、軸受部への泥水の浸入を防止することができる。
[実施の形態1]
図1は本発明の実施の形態1に係る車軸用軸受装置の縦断面図、図2は図1の軸受部の要部拡大図である。なお、以下の説明では、図の右側をインナ側(車体側)、左側をアウタ側(車輪側)という。
図において、1は内輪回転型の車軸用軸受装置で、鋼材からなるハブシャフト2のアウタ側の外周には、車輪(図示せず)を取付けるためのボルト40が圧入される複数のボルト穴4を有するフランジ3が設けられており、フランジ3の中心部にはインナ側に突出し、後述の軸受部10が装着される円筒部5が設けられている。6は円筒部5の中心部の軸方向に貫設されてドライブシャフトが嵌入される貫通穴である。
軸受部10は2分割されてそれぞれ両端部に設けた鍔部の間に転走面(軌道面)が設けられた軸受用鋼材からなる内輪11と、この内輪11の転走面に対応して2列の転走面が設けられた軸受用鋼材からなる外輪12と、保持器14a,14bのポケットにそれぞれ転動自在に保持され、内輪11と外輪12の転走面の間に2列に配設された転動体としての軸受用鋼材からなる円錐ころ13とを備えている。なお、2分割された内輪11は、一方をハブシャフト2と一体に構成し、他方を別部材で構成してもよい。15a,15bは内輪11と外輪12の間のインナ側とアウタ側の環状開口部に装着された第1のシール部材である。
この第1のシール部材15a,15bは、スリンガー15cとシール環体15dを組合わせてパック状態に形成されたいわゆるパックシールであって、内輪11、外輪12、保持器14a,14b及び転動体13を組立てて一体とした後に、内輪11と外輪12との間に嵌合したものである。
このようにして、軸受部10に組込んだパックシール(第1のシール部材15a,15b)を取外す場合は、軸受部10を解体しなければならないため、メンテナンスがきわめて困難である。なお、軸受部10内には、潤滑のためにグリースやオイルが封入されている。
20は軸受部10のインナ側において、第1のシール部材15aのインナ側に装着された第2のシール部材で、ほぼ円筒状の芯金21と、この芯金21に取付けられたシール材30とからなっている。
この第2のシール部材20を構成する芯金21は、例えば、図3に示すように、ステンレス鋼板や表面処理鋼板の如き弾性を有する金属板を、プレス加工により形成したものである。そして、軸受部10の外輪12のインナ側の外径とほぼ等しい内径で、外輪12に圧入等により嵌合して装着される円筒状の嵌合部22と、段部23を介してインナ側に延設された嵌合部22より若干小径で円筒状のシールド部24と、シールド部24のインナ側を嵌合部22とほぼ同じ外径位置まで外径側に折り曲げたのち、内径側に折り曲げて形成されたフランジ部25(突出部)と、フランジ部25の内径側をシールド部24の内周面に沿ってアウタ側に折り曲げた補強部26と、この補強部26をシールド部24の幅方向の中央部近傍で中心部側に折り曲げた中壁27とからなっており、中壁27の中心部には、ハブシャフト2のインナ側の外径(後述のかしめ部7を含む)より大径の貫通穴28が設けられている。そして、シールド部24は、段部23とフランジ部25とにより、断面溝状に形成されている。なお、外径側にフランジ25があれば段部23は省略してもよい。
30は第2のシール部材20の中壁27の貫通穴28の内周縁に、インサート又は接着等により取付けられた例えばゴム材からなるほぼ円環状のシール材で、インナ側に張り出したシールド部24より若干短かいラッパ状の1個又は複数個のインナ側リップ31a,31b(以下、単に31と記すことがある)と、下端部から斜めアウタ側に張り出した逆ラッパ状のアウタ側リップ32とからなっている。なお、インナ側リップ31やアウタ側リップ32の数、形成位置、形状は上記に限定するものではなく、適宜変更することができる。
次に、上記のように構成した車軸用軸受装置1の組立手順の一例について説明する。
先ず、組立てられた軸受部10の内輪11を、ハブシャフト2の円筒部5にインナ側から圧入し、円筒部5のインナ側の端部を外周側に折り曲げてかしめる(かしめ部7)。これにより、軸受部10はアウタ側に設けた段部8との間に軸力が付与されて固定される。
ついで、インナ側から軸受部10の外輪12の外周に、第2のシール部材20の芯金21の嵌合部22を圧入等により嵌合し、段部23を外輪12のインナ側端面に当接させる。このとき、シール材30のアウタ側リップ32の内周縁は、ハブシャフト2のかしめ部7の外周に当接する。この場合、アウタ側リップ32を内輪11の端面に当接するようにしてもよく、あるいは、かしめ部7の外周と内輪11の端面の両方に当接するなど、形状を適宜形成することにより当接面を設定することができる。なお、第2のシール部材20の外輪12への装着にあたっては、圧入に代えてねじ等で固定してもよい。これにより、メンテナンス時に第2のシール部材20を簡単に着脱することができる。
このようにして組立てられたハブシャフト2は、その貫通穴6をドライブシャフト(図示せず)に嵌合し、固定される。そして、軸受部10の外輪12に設けたフランジ16が車軸ケース等に固定され、ドライブシャフトを含むハブシャフト2及び軸受部10の内輪11が回転自在に支持される。このとき、第2のシール部材20の芯金21のインナ側端部(フランジ部25)は、ハブシャフト支持体41に僅かなすき間gを隔てて対峙する。
上記のように構成した本実施の形態においては、自動車等の走行によって飛散した泥水は、軸受部10のアウタ側は第1のシール部材15bにより、インナ側は第2のシール部材20及び第1のシール部材15aによって、軸受部10内への浸入を防止することができる。
また、第2のシール部材20は芯金21の外径側に突出するフランジ部25により断面溝状のシールド部24を形成したので、インナ側へ飛散した泥水の大部分は、断面溝状のシールド部24に集まり、シールド部24の外周面に沿って下方に流れて外部に排出されるため、第1のシール部材15aの内径側空間に流れ込んで溜るのを抑制することができる。さらに、若し、芯金21のフランジ部25とハブシャフト支持体41との間に形成された僅かなすき間gから泥水が浸入しても、この泥水はシール材30のインナ側リップ31a,31b及びアウタ側リップ32によって軸受部10への浸入が阻止され、外部へ排出される。なお、第2のシール部材20は、外径側に突出するフランジ部25により芯金21の外周面に水流を導くシールド部24が形成されていれば、芯金21の段部23は曲面であってもよく、あるいは省略してもよい。
本実施の形態によれば、泥水がかかり易い車軸用軸受装置1のインナ側に、軸受部10の外輪12に固定されて軸受部10のインナ側を覆う第2のシール部材20を設け、飛散した泥水を第2のシール部材により排水するようにしたので、第1のシール部材15aに直接泥水がかかりにくい。このため、第1のシール部材の損傷が抑制され、軸受部10内にインナ側から泥水が浸入するのを防止することができるので、長期にわたってメンテナンスフリーの信頼性の高い車軸用軸受装置を得ることができる。
[実施の形態2]
図4は本発明の実施の形態2に係る車軸用軸受装置の要部の断面図である。
51は外輪回転型の車軸用軸受装置で、52は車輪を取付けるフランジ54を有する外輪、56は固定軸に固定される内輪である。
鋼材からなる外輪52の円筒部53の内周面には、2条の転走面(軌道面)55a,55bが設けられている。また、2分割された円筒状の内輪56の外周面には、外輪52の転走面55a,55bと対向して転走面57a,57bが設けられている。
58は軸受用鋼材やセラミックスからなり、金属材料や合成樹脂からなる保持器59a,59bの周方向に設けたポケットに、それぞれ転動自在に保持された転動体である複数の玉で、外輪53と内輪56の転走面55aと58a、55bと58bの間に配設され、これらにより軸受部60が形成される。61a,61bは外輪52と内輪56との間に形成された環状開口部に設けられた第1のシール部材である。
20は実施の形態1の第2のシール部材20とほぼ同じ構造の第2のシール部材で、芯材21の嵌合部22が外輪52の円筒部53のインナ側の端部外周に嵌合され、第1のシール部材61aを覆うように装着されている。このとき、芯金21に設けたシール材30のアウタ側リップ32は、内輪56の外周面に当接する。
本実施の形態においては、その内輪56が自動車等の固定軸に嵌合されて固定され、外輪52のフランジ54にボルト40によって車輪(従動輪)が取付けられる。
自動車等が走行して車輪が回転すると、外輪52は固定軸を中心に玉58を介して回転し、外輪52に装着された第2のシール部材20も外輪52と一体に回転する。このとき、インナ側に飛散した泥水は回転する第2のシール部材20によって排除され、実施の形態1の場合と同様に、軸受部60内に浸入することはない。
本実施の形態においても、実施の形態1の場合とほぼ同様の効果を得ることができる。
[実施の形態3]
図5は本発明の実施の形態3に係る車軸用軸受装置に装着する第2のシール部材の要部の説明図である。
本実施の形態は、実施の形態2の外輪52に装着した第2のシール部材20の芯金21の嵌合部22のアウタ側を、上方に折り曲げたのちほぼ水平にインナ側に折り曲げて円筒状の外周部29を形成し、この外周部29の外周面に、周方向に歯車状、波形状、梯子状等の多数の凹凸部、あるいは着磁部材を設けて、パルサーリングと同等の機能を有する円筒状のパルサー部35を装着したものである。なお、芯金21に外周部29を設けることなく、芯金21の嵌合部22の外周に直接パルサー部35を装着してもよい。
そして、このパルサー部35に近接して、例えば、ヨークに巻かれた検出コイル及びマグネットを内蔵し、ナックル等の固定部に取付けられて、その先端部がパルサー部35と僅かなすき間を隔てて対峙する回転検出センサ(図示せず)が配設される。
前述のように、車輪の回転に伴って外輪52が回転し、これに装着した第2のシール部材20が回転すると、これに設けたパルサー部35が回転検出センサーのマグネットによって生じる一定磁界内を回転する。
これにより、回転検出センサーのヨークとパルサー部35との間の磁路の変化による磁束の変化により、コイルの両端部に誘導パルス信号が発生するので、このパルス信号を計測することにより、外輪53の回転運動(回転数、速度等)、したがって、車輪の回転運動を検出することができる。
パルサー部35の構成は上記の凹凸部に限定するものではなく、例えば、周方向にS極とN極を交互かつ等間隔に設けてパルサー部を構成するなど、他の手段によってもよく、また、回転運動の検出には、磁気抵抗素子やホール素子を用いるなど、他の手段を用いてもよい。
本実施の形態によれば、実施の形態2に係る外輪回転型の車軸用軸受装置51において、これに設けた第2のシール部材20の芯金21にパルサー部35を設けたので、簡単な構造で外輪52等の回転運動を検出することができ、その上コストを低減することができる。
上記の説明では、図示の車軸用軸受装置1,51の外輪12,52に第2のシール部材20を設けた場合を示したが、これに限定するものではなく、他の構造の車軸用軸受装置にも本発明を実施することができる。
本発明の実施の形態1に係る車軸用軸受装置の縦断面図である。 図1の要部の拡大図である。 図1の第2のシール部材の正面図及びそのA−A断面図である。 本発明の実施の形態2に係る車軸用軸受装置の要部の断面図である。 本発明の実施の形態3に係る車軸用軸受装置の第2のシール部材の要部の説明図である。
符号の説明
1,51 車軸用軸受装置、2,52 ハブシャフト、3 フランジ、5 円筒部、10 軸受部、11,56 内輪、12,53 外輪、13,58 転動体、15a,15b,61a,61b 第1のシール部材、20 第2のシール部材、21 芯金、22 嵌合部、24 シールド部、27 中壁、30 シール材、31a,31b インナ側リップ、32 アウタ側リップ、35 パルサー部。

Claims (2)

  1. 車輪が取付けられるフランジ及び円筒部からなるハブシャフトと、内輪、外輪及びこれら内輪と外輪との間に配設された転動体を有し、前記内輪と外輪との間に形成された環状開口部に第1のシール部材が装着され、前記ハブシャフトの円筒部に装着された軸受部とを備え、
    前記軸受部のインナ側に、芯金と該芯金に取付けられたシール材とを有し、前記第1のシール部材のインナ側を覆う第2のシール部材を設け
    前記第2のシール部材は、前記外輪に嵌合する円筒状の嵌合部、該嵌合部からインナ側に延設されインナ側端部に外径側に突出するフランジ部が形成されたシールド部、前記フランジ部から前記シールド部の内周面に沿って折り返えされたのち中心部に向って折り曲げられ、中心部に貫通穴が設けられた中壁からなる芯金と、前記芯金の中壁の貫通穴の内周縁に取付けられたリップを有する円環状のシール材とからなることを特徴とする車軸用軸受装置。
  2. 車輪が取付けられるフランジを有する外輪と、前記外輪内に転動体を介して配設された内輪と、前記外輪と内輪との間に形成された環状開口部に装着された第1のシール部材とを備え、
    前記外輪のインナ側に、芯金と該芯金に取付けられたシール材を有し、前記第1のシール部材のインナ側を覆う第2のシール部材を設け
    前記第2のシール部材は、前記外輪に嵌合する円筒状の嵌合部、該嵌合部からインナ側に延設されインナ側端部に外径側に突出するフランジ部が形成されたシールド部、前記フランジ部から前記シールド部の内周面に沿って折り返えされたのち中心部に向って折り曲げられ、中心部に貫通穴が設けられた中壁からなる芯金と、前記芯金の中壁の貫通穴の内周縁に取付けられたリップを有する円環状のシール材とからなることを特徴とする車軸用軸受装置。
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