JP6228756B2

JP6228756B2 - 車輪用軸受装置

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Publication number: JP6228756B2
Application number: JP2013122748A
Authority: JP
Inventors: 洋斗須間; 亮小西; 智哉山田
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2013-06-11
Filing date: 2013-06-11
Publication date: 2017-11-08
Anticipated expiration: 2033-06-11
Also published as: JP2014240679A

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、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。

この種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て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。

こうした車輪用軸受装置の一例を図１６に示す。この車輪用軸受装置５０は、車体側に非回転に取り付けられる外方部材５１と、外方部材５１にボール６０を介して回転支持される内方部材５２とを有し、車輪（図示せず）は内方部材５２に固定されて車体に対して回転可能とされている。そして、車輪用軸受装置５０は、泥水等がかかり易い場所に配置されるため、密封装置を配置して内方部材５２と外方部材５１との間を密封するように構成されている。

この密封装置は、外方部材５１の端部内周に嵌着されたシール５３と、ハブ輪５４の車輪取付フランジ５５の基部５６に嵌着された金属環５７とからなる。シール５３は、円環状の合成ゴム等の弾性部材からなるシール部材５８と、このシール部材５８を保持する芯金５９で構成されている。シール部材５８は、一対のサイドリップ５８ａ、５８ｂと、グリースリップ５８ｃを有しており、各リップ５８ａ、５８ｂ、５８ｃは金属環５７にそれぞれ摺接するように配置されている。

金属環５７は、ハブ輪５４の肩部５４ａに外嵌される円筒状の嵌合部５７ａと、円弧状に形成された基部５６に対応して円弧状に形成された湾曲部５７ｂと、この湾曲部５７ｂから径方向外方に延び、車輪取付フランジ５５の側面５５ａに密着される円板部５７ｃと、この円板部５７ｃの外径部から車輪取付フランジ５５に対して軸方向に離間して延びる傘部５７ｄと、この傘部５７ｄから径方向外方に突出して形成された折曲部５７ｅとを備えている。

基部５６は、ハブ輪５４の肩部５４ａと車輪取付フランジ５５との間の角部に所定の曲率半径ｒからなる円弧面に形成されている。そして、この円弧面に対応して、金属環５７の湾曲部５７ｂは所定の曲率半径Ｒからなる円弧面からなり、それぞれの曲率半径Ｒ、ｒがＲ≧ｒになるように設定されている。これにより、金属環５７を基部５６に嵌合した時に基部５６の円弧面に金属環５７の湾曲部５７ｂが干渉して浮き上がるのを防止している。したがって、車輪取付フランジ５５の側面５５ａと金属環５７の円板部５７ｃとの間に隙間が生じるのが防止されて両者が密着し、サイドリップ５８ａ、５８ｂのシメシロのバラツキを抑えて安定した密封性を確保することができる。

また、外方部材５１の端部外周に所定の傾斜角θ１からなるテーパ面５１ａが形成されている。一方、金属環５７の傘部５７ｄは、この外方部材５１のテーパ面５１ａに対応して所定の傾斜角θ２が設けられ、端部に向って漸次拡径するテーパ状に形成されている。そして、テーパ面５１ａとの間に僅かな環状の隙間Ａが形成され、ラビリンスシールが構成されている。傾斜角θ１、θ２は、略同一角度になるように１５°〜３０°の範囲に設定されると共に、隙間Ａは０．０５〜１．０ｍｍ（直径）の範囲に設定されている。

このように、傘部５７ｄの内周面と外方部材５１のテーパ面５１ａとによって形成されたラビリンス効果により、シール５３と金属環５７との摺接部に泥水等が浸入するのを防止することができると共に、この僅かな隙間Ａから金属環５７の内部に泥水等が浸入したとしても、図中矢印にて示すように、金属環５７の回転に伴う遠心力によって容易に外部に排出され、サイドリップ５８ａ上に滞留することはない。したがって、泥水等がサイドリップ５８ａの摺接面に付着して摩耗するのを防止し、長期間に亘って安定した密封性を保持することができる（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１０−３２０１３号公報

こうした従来の車輪用軸受装置５０における密封装置では、金属環５７の湾曲部５７ｂの曲率半径Ｒと、基部５６の曲率半径ｒとの関係をＲ≧ｒに設定することにより、金属環５７を基部５６に嵌合した時に基部５６の円弧面に金属環５７の湾曲部５７ｂが干渉して浮き上がるのを防止することができる特徴を備えている。然しながら、実車において、車輪からの荷重や振動を繰り返し受けると、荷重や振動が金属環５７に伝わって軸方向に移動し、サイドリップ５８ａ、５８ｂのシメシロが変化したり、金属環５７がボール６１に干渉したりする恐れがあり、長期間に亘って安定した密封性を保持するのは難しい。

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、本発明のうち請求項１記載の発明は、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一体に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、外周に前記複列の外側転走面の一方に対向する内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪に嵌合され、外周に前記複列の外側転走面の他方に対向する内側転走面が形成された内輪または等速自在継手の外側継手部材からなる内方部材と、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の間に形成される環状空間の両側開口部に装着されたシールとを備え、これらシールのうちアウター側のシールが、前記外方部材の端部内周に嵌合される芯金と、この芯金に一体に接合されたシール部材からなると共に、前記車輪取付フランジのインナー側の基部が断面円弧状に形成され、この基部に鋼板からプレス加工にて形成された金属環が嵌着され、この金属環に前記シール部材のサイドリップが摺接された車輪用軸受装置において、前記金属環は、前記ハブ輪の内側転走面のアウター側の肩部に外嵌される円筒状の嵌合部と、円弧状に形成された前記基部に対応して円弧状に形成された湾曲部と、この湾曲部から径方向外方に延び、前記車輪取付フランジのインナー側の側面に密着される円板部と、この円板部の外径部から前記車輪取付フランジに対して軸方向に離間して延びる傘部と、この傘部から径方向外方に突出して形成された折曲部と、を備え、前記外方部材のアウター側の端部外周にテーパ面が形成されると共に、このテーパ面に対応して前記金属環の傘部に傾斜角が設けられ、端部に向って漸次拡径するテーパ状に形成され、前記テーパ面との間に環状の隙間が形成されてラビリンスシールが構成され、前記金属環とハブ輪の肩部との間に抜け止め部が形成され、この抜け止め部が、前記金属環の嵌合部の端部と、この端部に係合する前記ハブ輪の肩部とで構成されている。

このように、アウター側のシールが、外方部材の端部内周に嵌合される芯金と、この芯金に一体に接合されたシール部材からなると共に、車輪取付フランジのインナー側の基部が断面円弧状に形成され、この基部に鋼板からプレス加工にて形成された金属環が嵌着され、この金属環にシール部材のサイドリップが摺接された第３または第４世代構造の車輪用軸受装置において、金属環は、ハブ輪の内側転走面のアウター側の肩部に外嵌される円筒状の嵌合部と、円弧状に形成された基部に対応して円弧状に形成された湾曲部と、この湾曲部から径方向外方に延び、車輪取付フランジのインナー側の側面に密着される円板部と、この円板部の外径部から車輪取付フランジに対して軸方向に離間して延びる傘部と、この傘部から径方向外方に突出して形成された折曲部と、を備え、外方部材のアウター側の端部外周にテーパ面が形成されると共に、このテーパ面に対応して金属環の傘部に傾斜角が設けられ、端部に向って漸次拡径するテーパ状に形成され、テーパ面との間に環状の隙間が形成されてラビリンスシールが構成され、金属環とハブ輪の肩部との間に抜け止め部が形成され、この抜け止め部が、金属環の嵌合部の端部と、この端部に係合するハブ輪の肩部とで構成されているので、車輪取付フランジの側面と金属環との間から異物が浸入するのを防止して基部および金属環の装着部の発錆を長期間に亘って防止することができ、車輪取付フランジのインナー側の基部に金属環を嵌合した後、金属環が軸方向に抜け出すのを防止すると共に、実車において、車輪からの荷重や振動を繰り返し受けてその荷重や振動が金属環に伝わっても、軸方向に移動するのを防止することができる。これにより、サイドリップのシメシロが変化したり、金属環が転動体に干渉したりするのを防止して長期間に亘って安定した密封性を保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。

好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記抜け止め部が前記ハブ輪の肩部に形成された環状の凸部で構成され、この凸部に前記金属環の嵌合部の端面が衝合されていれば、金属環の嵌合部の端面が凸部に衝合し、金属環を嵌合した後、金属環軸方向に抜け出すのを防止することができる。

また、請求項３に記載の発明のように、前記金属環に合成ゴムからなる弾性リップが一体に接合され、前記車輪取付フランジのインナー側の側面に弾性接触されると共に、前記金属環の端面と前記抜け止め部との軸方向隙間ｔに対して、前記車輪取付フランジのインナー側の側面に対する前記弾性リップとのシメシロＴが大きくなるように設定（Ｔ＞ｔ）されていれば、弾性リップのシメシロによって金属環を抜け止め部に押圧してガタを防止することができると共に、弾性リップのシメシロを確保することができ、泥水等の浸入を防止することができる。

また、請求項４に記載の発明のように、前記車輪取付フランジのインナー側の側面と前記抜け止め部との軸方向の寸法Ｌ０に対して、前記金属環の幅寸法Ｌが大きくなるように設定（Ｌ＞Ｌ０）されていれば、弾性リップのシメシロにバラツキが生じても、金属環の弾性によって金属環を抜け止め部に押圧してガタを防止することができ、弾性リップのシメシロを確保して耐泥水性を高めることができる。

また、請求項５に記載の発明のように、前記抜け止め部が、前記金属環の嵌合部の端部内周に形成された段差部と、前記ハブ輪の肩部に形成された凸部で構成され、この凸部に前記段差部が外嵌されていれば、シールのグリースリップが摺接する金属環の嵌合部の有効長さを長くすることができ、少なくともグリースリップの設計自由度を高めて密封性を向上させることができる。

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一体に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、外周に前記複列の外側転走面の一方に対向する内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪に嵌合され、外周に前記複列の外側転走面の他方に対向する内側転走面が形成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の間に形成される環状空間の両側開口部に装着されたシールとを備え、これらシールのうちアウター側のシールが、前記外方部材の端部内周に嵌合される芯金と、この芯金に一体に接合されたシール部材からなると共に、前記車輪取付フランジのインナー側の基部が断面円弧状に形成され、この基部に鋼板からプレス加工にて形成された金属環が嵌着され、この金属環に前記シール部材のサイドリップが摺接された車輪用軸受装置において、前記金属環は、前記ハブ輪の内側転走面のアウター側の肩部に外嵌される円筒状の嵌合部と、円弧状に形成された前記基部に対応して円弧状に形成された湾曲部と、この湾曲部から径方向外方に延び、前記車輪取付フランジのインナー側の側面に密着される円板部と、この円板部の外径部から前記車輪取付フランジに対して軸方向に離間して延びる傘部と、この傘部から径方向外方に突出して形成された折曲部と、を備え、前記外方部材のアウター側の端部外周にテーパ面が形成されると共に、このテーパ面に対応して前記金属環の傘部に傾斜角が設けられ、端部に向って漸次拡径するテーパ状に形成され、前記テーパ面との間に環状の隙間が形成されてラビリンスシールが構成され、前記金属環とハブ輪の肩部との間に抜け止め部が形成され、この抜け止め部が、前記金属環の嵌合部の端部と、この端部に係合する前記ハブ輪の肩部とで構成されているので、車輪取付フランジの側面と金属環との間から異物が浸入するのを防止して基部および金属環の装着部の発錆を長期間に亘って防止することができ、車輪取付フランジのインナー側の基部に金属環を嵌合した後、金属環が軸方向に抜け出すのを防止すると共に、実車において、車輪からの荷重や振動を繰り返し受けてその荷重や振動が金属環に伝わっても、軸方向に移動するのを防止することができる。これにより、サイドリップのシメシロが変化したり、金属環が転動体に干渉したりするのを防止して長期間に亘って安定した密封性を保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。

本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態を示す縦断面図である。図１の要部拡大図である。図２の変形例を示す要部拡大図である。同上、図２の他の変形例を示す要部拡大図である。同上、図２の他の変形例を示す要部拡大図である。同上、図２の他の変形例を示す要部拡大図である。同上、図２の他の変形例を示す要部拡大図である。同上、図２の他の変形例を示す要部拡大図である。同上、図２の他の変形例を示す要部拡大図である。同上、図２の他の変形例を示す要部拡大図である。同上、図２の他の変形例を示す要部拡大図である。同上、図２の他の変形例を示す要部拡大図である。同上、図２の他の変形例を示す要部拡大図である。同上、図２の他の変形例を示す要部拡大図である。同上、図２の他の変形例を示す要部拡大図である。従来の車輪用軸受装置の密封装置を示す要部拡大図である。

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一体に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、外周に前記複列の外側転走面の一方に対向する内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪に所定のシメシロを介して圧入され、外周に前記複列の外側転走面の他方に対向する内側転走面が形成された内輪からなる内方部材と、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の間に形成される環状空間の両側開口部に装着されたシールとを備え、これらシールのうちアウター側のシールが、前記外方部材の端部内周に嵌合される芯金と、この芯金に一体に接合され、径方向外方に傾斜して延びるサイドリップと、軸受内方側に傾斜して延びるグリースリップとを有するシール部材からなると共に、前記車輪取付フランジのインナー側の基部が断面円弧状に形成され、この基部に鋼板からプレス加工にて形成された金属環が嵌着され、この金属環に前記シール部材のサイドリップが摺接された車輪用軸受装置において、前記金属環が、前記ハブ輪の肩部に外嵌される円筒状の嵌合部と、前記基部の形状に対応して円弧状に形成された湾曲部と、この湾曲部から径方向外方に延び、前記車輪取付フランジのインナー側の側面に密着される円板部と、この円板部の外径部から前記車輪取付フランジに対して軸方向に離間して延びる傘部とを備え、前記円板部と傘部に亙って合成ゴムからなる弾性リップが一体に接合され、前記車輪取付フランジのインナー側の側面に弾性接触されると共に、前記傘部が前記外方部材の端部に対して僅かな環状の隙間を介して対向配置され、前記ハブ輪の肩部に形成された環状の凸部と、この凸部に衝合される前記金属環の嵌合部の端面とで当該金属環の抜け止め部が構成されている。

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一実施形態を示す縦断面図、図２は、図１の要部拡大図、図３は、図２の変形例を示す要部拡大図、図４〜１５は、図２の他の変形例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１の左側）、中央寄り側をインナー側（図１の右側）という。

この車輪用軸受装置は第３世代と呼称される駆動輪用であって、内方部材１と、この内方部材１に複列の転動体（ボール）３を介して外挿された外方部材２とを備えている。内方部材１は、ハブ輪４と、このハブ輪４に固定された内輪５とからなる。

ハブ輪４は、アウター側の端部に車輪（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、外周に一方（アウター側）の内側転走面４ａと、この内側転走面４ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部４ｂ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）４ｄ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。内輪５は、外周に他方（インナー側）の内側転走面５ａが形成され、ハブ輪４の小径段部４ｂに所定のシメシロを介して圧入され、小径段部４ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部４ｃによって所定の軸受予圧が付与された状態でハブ輪４に対して軸方向に固定されている。

ハブ輪４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のインナー側の基部６ｂから小径段部４ｂ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。なお、加締部４ｃは鍛造加工後の表面硬さのままで未焼入れ部とされている。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の嵌合部となる小径段部４ｂの耐フレッティング性が向上すると共に、加締加工によって加締部４ｃに微小クラック等が発生するのを防止している。

外方部材２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２ｂを一体に有し、内周に内方部材１の複列の内側転走面４ａ、５ａに対向する複列の外側転走面２ａ、２ａが一体に形成されている。この外方部材２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２ａ、２ａ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および転動体３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２と内方部材１の両転走面間に複列の転動体３、３が収容され、保持器７、７によって転動自在に保持されて背面合せタイプの複列アンギュラ玉軸受を構成している。

また、外方部材２と内方部材１との間に形成される環状空間の開口部にはシール８、９が装着されている。これらのシール８、９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浸入するのを防止している。インナー側シール９は、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１０とスリンガ１１とからなる、所謂パックシールを構成している。

本実施形態では、車輪取付フランジ６のインナー側の基部６ｂに金属環１２が嵌着され、アウター側のシール８は、この金属環１２に摺接するように配設されている。具体的には、シール８は、図２に拡大して示すように、外方部材２のアウター側の端部内周に嵌合される芯金１３と、この芯金１３に加硫接着等により一体に接合されたシール部材１４とからなる。芯金１３は、金属環１２に泥水がかからないため冷間圧延鋼板（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）からプレス加工にて断面が略コの字状に形成されているが、防錆能を有するオーステナイト系ステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）を用いても良い。

一方、シール部材１４はＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエンゴム）等の合成ゴムからなり、芯金１３の外周部に接合され、径方向外方に傾斜して延びる一対のサイドリップ１４ａ、１４ｂと、芯金１３の内縁部に接合され、軸受内方側に傾斜して延びるグリースリップ１４ｃを有している。これらのサイドリップ１４ａ、１４ｂおよびグリースリップ１４ｃは、車輪取付フランジ６のインナー側の基部６ｂに嵌着された金属環１２に摺接されている。なお、芯金１３の外方部にはシール部材１４が回り込んで接合され、所謂ハーフメタル構造をなしている。これにより、外方部材２と芯金１３との嵌合部の気密性を高め、泥水等の異物が軸受内部に浸入するのを防止している。

なお、シール部材１４の材質としては、例示したＮＢＲ以外にも、例えば、耐熱性に優れたＨＮＢＲ（水素化アクリロニトリル・ブタジエンゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）等をはじめ、耐熱性、耐薬品性に優れたＡＣＭ（ポリアクリルゴム）、ＦＫＭ（フッ素ゴム）、あるいはシリコンゴム等を例示することができる。

金属環１２は、耐食性を有する鋼板、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼板、フェライト系ステンレス鋼板、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板からプレス加工にて形成され、ハブ輪４の肩部４ｅに外嵌される円筒状の嵌合部１２ａと、円弧状に形成された基部６ｂに対応して円弧状に形成された湾曲部１２ｂと、この湾曲部１２ｂから径方向外方に延び、車輪取付フランジ６のインナー側の側面６ｃに密着される円板部１２ｃと、この円板部１２ｃの外径部から車輪取付フランジ６に対して軸方向に離間して延びる傘部１２ｄと、この傘部１２ｄから径方向外方に突出して形成された折曲部１２ｅと、を備えている。この折曲部１２ｅは、金属環１２の剛性を向上させるために設けられたもので、金属環１２の寸法・形状精度を高めることができる。

なお、この金属環１２は、素材となる鋼板の表面粗さがＲａ０．２〜０．６の範囲に設定されている。これにより、良好なシール摺接面を得ることができ、リップ摩耗を抑制すると共に、劣悪な環境で使用されても、シール８の密封性能の維持を図ることができる。なお、Ｒａは、ＪＩＳの粗さ形状パラメータの一つで（ＪＩＳＢ０６０１−１９９４）、算術平均粗さのことで、平均線から絶対値偏差の平均値を言う。

基部６ｂは、ハブ輪４の肩部４ｅと車輪取付フランジ６との間の角部に所定の曲率半径ｒからなる断面円弧面に形成されている。そして、この円弧面に対応して、金属環１２の湾曲部１２ｂは所定の曲率半径Ｒからなる円弧面からなり、それぞれの曲率半径Ｒ、ｒがＲ≧ｒになるように設定されている。これにより、金属環１２を基部６ｂに嵌合した時に基部６ｂの円弧面に金属環１２の湾曲部１２ｂが干渉して浮き上がるのを防止している。

また、金属環１２の円板部１２ｃと傘部１２ｄに亙って弾性リップ１５が加硫接着によって一体に接合され、車輪取付フランジ６の側面６ｃに弾性接触されている。この弾性リップ１５はＮＢＲ等の合成ゴムからなり、車輪取付フランジ６の側面６ｃと金属環１２の円板部１２ｃとの間から異物が浸入するのを防止して基部６ｂおよび金属環１２の装着部の発錆を長期間に亘って防止することができる。

さらに、外方部材２のアウター側の端部外周に所定の傾斜角θ１からなるテーパ面２ｃが形成されると共に、この外方部材２のテーパ面２ｃに対応して金属環１２の傘部１２ｄに所定の傾斜角θ２が設けられ、端部に向って漸次拡径するテーパ状に形成されている。そして、テーパ面２ｃとの間に僅かな環状の隙間Ａが形成され、ラビリンスシールが構成されている。傾斜角θ１、θ２は、略同一角度になるように１５°〜３０°の範囲に設定されると共に、隙間Ａは０．０５〜１．０ｍｍ（直径）の範囲に設定されている。なお、傾斜角θ１、θ２が３０°を超えて設定すると、泥水等が浸入し易くなると共に、１５°未満になると浸入した泥水等が遠心力によって排水し難くなる恐れがあるため好ましくない。また、隙間Ａが０．０５ｍｍ未満となると金属環１２や外方部材２の寸法バラツキや偏心等により、傘部１２ｄが外方部材２に干渉する恐れがあると共に、１．０ｍｍを超えると泥水等が浸入し易くなるので好ましくない。

このように、傘部１２ｄの内周面と外方部材２のテーパ面２ｃとによって形成されたラビリンス効果により、シール８と金属環１２との摺接部に泥水等が浸入するのを防止することができると共に、この僅かな隙間Ａから金属環１２の内部に泥水等が浸入したとしても、図中矢印にて示すように、金属環１２の回転に伴う遠心力によって容易に外部に排出され、サイドリップ１４ａ上に滞留することはない。したがって、泥水等がサイドリップ１４ａの摺接面に付着して摩耗するのを防止し、長期間に亘って安定した密封性を保持することができる。

なお、ここでは、車輪用軸受装置として従動輪側の第３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、適用可能な構造であれば第４世代であっても良い。さらに、本実施形態では、転動体３にボールを使用した複列アンギュラ玉軸受で構成されたものを例示したが、無論これに限らず、転動体に円錐ころを使用した複列円錐ころ軸受で構成されていても良い。

ここで、ハブ輪４の肩部４ｅに環状の抜け止め部（凸部）１６が旋削加工、あるいは研削加工によって形成されている。この抜け止め部１６は金属環１２の板厚よりも薄く形成され、金属環１２の嵌合部１２ａの端面が衝合されている。この抜け止め部１６によって、車輪取付フランジ６のインナー側の基部６ｂに金属環１２を嵌合した後、金属環１２の嵌合部１２ａの端面が衝合して軸方向に抜け出すのを防止すると共に、実車において、車輪からの荷重や振動を繰り返し受けてその荷重や振動が金属環１２に伝わっても、軸方向に移動するのを防止することができる。これにより、サイドリップ１４ａ、１４ｂのシメシロが変化したり、金属環１２が転動体３に干渉したりするのを防止して長期間に亘って安定した密封性を保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。

図３に変形例を示す。この実施形態は基本的には前述した実施形態（図２）の抜け止め部の形状が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

本実施形態においても前述した実施形態と同様、ハブ輪４の肩部４ｅに抜け止め部１７が形成されているが、この抜け止め部１７の側面１７ａは直角ではなく所定の傾斜角α１からなるテーパ面に形成されている。これにより、金属環１２の嵌合部１２ａをこの抜け止め部１７の側面１７ａに沿ってワンタッチで嵌合することができ、研削工程では砥石を斜めに送って削るため加工が容易となる。なお、傾斜角α１は３０〜４５°の範囲に設定されている。この傾斜角α１が３０°未満では、組立性の向上が望めず、また４５°を超えると、金属環１２を嵌合した後、その弾性で外れる恐れがあるため好ましくない。

次に、図４〜図１５に他の変形例を示す。以下、前述した実施形態（図２）と同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。図４に示す実施形態は、弾性リップ１５のシメシロと、金属環１２と抜け止め部１６との隙間との関係を規定したものである。具体的には、金属環１２の嵌合部１２ａの端面と抜け止め部１６との軸方向隙間ｔに対して、車輪取付フランジ６のインナー側の側面６ｃに対する弾性リップ１５のシメシロＴが大きくなるように設定されている（Ｔ＞ｔ）。これにより、弾性リップ１５のシメシロによって金属環１２を抜け止め部１６に押圧してガタを防止することができると共に、弾性リップ１５のシメシロを確保することができ、泥水等の浸入を防止することができる。

図５に示す実施形態は、金属環１２と、この金属環１２が嵌合される基部６ｂの寸法関係を規定したものである。具体的には、車輪取付フランジ６のインナー側の側面６ｃと抜け止め部１６との軸方向の寸法Ｌ０に対して、金属環１２の幅寸法Ｌが大きくなるように設定されている（Ｌ＞Ｌ０）。これにより、弾性リップ１５のシメシロにバラツキが生じても、金属環１２の弾性によって金属環１２を抜け止め部１６に押圧してガタを防止することができ、弾性リップ１５のシメシロを確保して耐泥水性を高めることができる。

図６に示す実施形態は、前述した実施形態（図２）と基本的には金属環１２とハブ輪４の肩部４ｅとの係合の仕方が異なる。すなわち、金属環１８は、耐食性を有する鋼板、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼板、フェライト系ステンレス鋼板、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板からプレス加工にて形成され、ハブ輪４の肩部４ｅに外嵌される円筒状の嵌合部１８ａと、円弧状に形成された基部６ｂに対応して円弧状に形成された湾曲部１２ｂと、この湾曲部１２ｂから径方向外方に延び、車輪取付フランジ６のインナー側の側面６ｃに密着される円板部１２ｃと、この円板部１２ｃの外径部から車輪取付フランジ６に対して軸方向に離間して延びる傘部１２ｄと、この傘部１２ｄから径方向外方に突出して形成された折曲部１２ｅと、を備えている。そして、嵌合部１８ａの内周に環状の抜け止め部（凸部）１９が旋削加工、研削加工、あるいはプレス加工によって形成されている。

一方、ハブ輪４の肩部４ｅには断面矩形の環状の抜け止め部（凹部）２０が旋削加工、あるいは研削加工によって形成され、この環状の抜け止め部２０に金属環１８の抜け止め部１９が係合されている。これにより、ハブ輪４の加工を容易にすると共に、旋削加工、あるいは研削加工による削り代を最小限に抑えることができ、歩留まりの向上と加工工数の低減による低コスト化を図ることができる。

図７に示す実施形態は、前述した実施形態（図６）の金属環１８の組立性を向上したものである。すなわち、この金属環１８’の嵌合部１８ａの内周に断面が台形の環状の抜け止め部（凹部）１９’が形成されている。一方、ハブ輪４の肩部４ｅに断面が台形の環状の抜け止め部（凸部）２０’が旋削加工、あるいは研削加工によって形成され、この環状の抜け止め部２０’に金属環１８’の抜け止め部１９’が係合されている。この環状の抜け止め部２０’の側面は肩部４ｅに対して所定の傾斜角α１に設定されている。これにより、金属環１８’の組立性が一段と向上する。なお、この環状の抜け止め部２０’の傾斜角α１は３０〜４５°の範囲に設定されている。

図８に示す実施形態は、前述した実施形態（図２）の金属環１２の嵌合部１２ａの形状が異なる。すなわち、この金属環２１の嵌合部２１ａは、その端部の内周に抜け止め部（段差部）２２が形成され、先端部が薄肉に形成されている。そして、抜け止め部２２がハブ輪４の肩部４ｅに形成された抜け止め部１６に外嵌されている。これにより、シール８のグリースリップ１４ｃが摺接する嵌合部２１ａの有効長さを長くすることができ、少なくともグリースリップ１４ｃの設計自由度を高めて密封性を向上させることができる。

図９に示す実施形態は、前述した実施形態（図２）の金属環１２の嵌合部１２ａの形状が異なる。すなわち、この金属環２３の嵌合部２３ａは、その端部に径方向内方に傾斜する抜け止め部（折曲部）２４が形成されている。一方、ハブ輪４の肩部４ｅに断面略Ｖ字型の環状の抜け止め部（凹部）２５が形成され、この環状の抜け止め部２５に金属環２３の抜け止め部２４が係合されている。これにより、金属環２３の加工が容易になり低コスト化を図ることができる。

図１０に示す実施形態は、前述した実施形態（図２）と基本的には金属環１２とハブ輪４の肩部４ｅとの係合の仕方が異なる。すなわち、金属環２６は、耐食性を有する鋼板、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼板、フェライト系ステンレス鋼板、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板からプレス加工にて形成され、ハブ輪４の肩部４ｅに外嵌される円筒状の嵌合部２６ａと、円弧状に形成された基部６ｂに対応して円弧状に形成された湾曲部１２ｂと、この湾曲部１２ｂから径方向外方に延び、車輪取付フランジ６のインナー側の側面６ｃに密着される円板部１２ｃと、この円板部１２ｃの外径部から車輪取付フランジ６に対して軸方向に離間して延びる傘部１２ｄと、この傘部１２ｄから径方向外方に突出して形成された折曲部１２ｅと、を備えている。そして、嵌合部２６ａの内周に環状の抜け止め部（凹部）２７が旋削加工によって形成されている。

一方、ハブ輪４の肩部４ｅに環状の抜け止め部（凸部）２８が旋削加工、あるいは研削加工によって形成され、この抜け止め部２８に金属環２６の抜け止め部２７が係合されている。これにより、シール８のグリースリップ１４ｃが摺接する嵌合部２６ａの有効長さを長くすることができ、少なくともグリースリップ１４ｃの設計自由度を高めて密封性を向上させることができる。

図１１に示す実施形態は、前述した実施形態（図１０）の金属環２６およびハブ輪４の加工性を向上したものである。すなわち、この金属環２６’の嵌合部２６ａの内周に断面が台形の環状の抜け止め部（凹部）２７’が形成されている。一方、ハブ輪４の肩部４ｅに断面が台形の環状の抜け止め部（凸部）２８’が旋削加工、あるいは研削加工によって形成され、この抜け止め部２８’に金属環２６’の抜け止め部２７’が係合されている。これらの抜け止め部２８’、２７’の側面は水平面に対して所定の傾斜角α１に設定されている。これにより、ハブ輪４および金属環２６’の加工性が一段と向上する。なお、この傾斜角α１は３０〜４５°の範囲に設定されている。

さらに、図１２に示すように、金属環２６”の嵌合部２６ａの抜け止め部（凸部）２７”とハブ輪４の肩部４ｅの抜け止め部（凹部）２８”の断面形状を、角部を取った円弧面で形成することにより、加工性と組立性が一段と向上する。

図１３に示す実施形態は、前述した実施形態（図２）と基本的には金属環１２とハブ輪４の肩部４ｅとの係合の仕方が異なる。すなわち、金属環２９は、耐食性を有する鋼板、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼板、フェライト系ステンレス鋼板、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板からプレス加工にて形成され、ハブ輪４の肩部４ｆに外嵌される円筒状の嵌合部２９ａと、円弧状に形成された基部６ｂに対応して円弧状に形成された湾曲部１２ｂと、この湾曲部１２ｂから径方向外方に延び、車輪取付フランジ６のインナー側の側面６ｃに密着される円板部１２ｃと、この円板部１２ｃの外径部から車輪取付フランジ６に対して軸方向に離間して延びる傘部１２ｄと、この傘部１２ｄから径方向外方に突出して形成された折曲部１２ｅと、を備えている。そして、嵌合部２９ａが端面方向に向かって漸次径方向外方に所定の傾斜角α２にて傾斜するテーパ状に形成されている。

一方、ハブ輪４の肩部４ｆの外周がインナー側に向かって漸次径方向外方に所定の傾斜角α２にて傾斜するテーパ状に形成され、この肩部４ｆに金属環２９の嵌合部２９ａがテーパ嵌合され、金属環２９の抜け止め部が構成されている。これにより、シール８のグリースリップ１４ｃが摺接する嵌合部２９ａの有効長さを長くすることができると共に、ハブ輪４と金属環２９の加工性と組立性を向上させることができる。ここで、肩部４ｆと金属環２９の嵌合部２９ａの傾斜角α２は５°以下に設定されている。この傾斜角α２が５°を超えると、金属環２９の組立性が低下して好ましくない。

なお、金属環２９の嵌合部２９ａおよびハブ輪４の肩部４ｆの傾斜角α２は同じでも良いが、金属環２９の嵌合部２９ａの傾斜角α２を肩部４ｆの傾斜角α２よりも僅かに小さく設定することにより、金属環２９の密着度が増し、高い抜け止め効果を発揮することができる。さらに、図１４に示すように、金属環１２の嵌合部１２ａをストレートな円筒状とし、ハブ輪４の肩部４ｇの外周を所定の曲率半径Ｒ１からなる円弧状に形成しても良い。これにより、前述した実施形態（図１３）と同様、金属環１２の密着度が増し、高い抜け止め効果を発揮することができる。なお、肩部４ｇの曲率半径Ｒ１は、肩部４ｇの外径によって適宜設定されるが、例えば、金属環１２のシメシロ（０．０５０ｍｍ以上）が得られ、かつ組立性を阻害しない範囲が好ましい。

図１５に示す実施形態は、前述した実施形態（図２）の金属環１２の組立性を向上したものである。すなわち、ハブ輪４の肩部４ｅに環状の抜け止め部１６が形成され、この抜け止め部１６の角部に面取り部３０が形成されている。これにより、金属環１２をこの面取り部３０に沿って肩部４ｅに容易に嵌合することができ、組立性を向上させることができる。さらに、面取り部３０を滑らかな円弧状に形成すれば、一層組立性を向上させることができる。

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、ハブ輪に直接内側転走面が形成された第３世代または４世代構造の車輪用軸受装置に適用することができる。

１内方部材
２外方部材
２ａ外側転走面
２ｂ車体取付フランジ
２ｃテーパ面
３転動体
４ハブ輪
４ａ、５ａ内側転走面
４ｂ小径段部
４ｃ加締部
４ｄセレーション
４ｅ、４ｆ肩部
５内輪
６車輪取付フランジ
６ａハブボルト
６ｂ基部
６ｃインナー側の側面
７保持器
８アウター側のシール
９インナー側のシール
１０シール板
１１スリンガ
１２、１８、１８’、２１、２３、２６、２６’、２６”、２９金属環
１２ａ、１８ａ、２１ａ、２３ａ、２６ａ、２９ａ嵌合部
１２ｂ湾曲部
１２ｃ円板部
１２ｄ、１５ａ傘部
１２ｅ折曲部
１３芯金
１４シール部材
１４ａ、１４ｂサイドリップ
１４ｃグリースリップ
１５弾性リップ
１６、１７、１９、１９’、２０、２０’、２２、２７、２７’、２７”２８、２８’、２８” 抜け止め部
１７ａ抜け止め部の側面
３０面取り部
５０車輪用軸受装置
５１外方部材
５１ａ面取り部
５２内方部材
５３シール
５４ハブ輪
５４ａ肩部
５５車輪取付フランジ
５５ａ車輪取付フランジの側面
５６基部
５７金属環
５７ａ嵌合部
５７ｂ湾曲部
５７ｃ円板部
５７ｄ傘部
５７ｅ折曲部
５８シール部材
５８ａ、５８ｂサイドリップ
５８ｃグリースリップ
５９芯金
６０ボール
Ａ環状の隙間
Ｌ０車輪取付フランジのインナー側の側面と抜け止め部との軸方向の寸法
Ｌ金属環の幅寸法
ｔ金属環の嵌合部の端面と抜け止め部の軸方向隙間
Ｔ弾性リップのシメシロ
ｒ基部の円弧面の曲率半径
Ｒ金属環の湾曲部の曲率半径
α１抜け止め部の側面の傾斜角
α２嵌合部、肩部の傾斜角
θ１外方部材のテーパ面の傾斜角
θ２傘部の傾斜角

Claims

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一体に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、外周に前記複列の外側転走面の一方に対向する内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪に嵌合され、外周に前記複列の外側転走面の他方に対向する内側転走面が形成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の間に形成される環状空間の両側開口部に装着されたシールとを備え、
これらシールのうちアウター側のシールが、前記外方部材の端部内周に嵌合される芯金と、この芯金に一体に接合されたシール部材からなると共に、
前記車輪取付フランジのインナー側の基部が断面円弧状に形成され、この基部に鋼板からプレス加工にて形成された金属環が嵌着され、この金属環に前記シール部材が摺接された車輪用軸受装置において、
前記金属環は、前記ハブ輪の内側転走面のアウター側の肩部に外嵌される円筒状の嵌合部と、円弧状に形成された前記基部に対応して円弧状に形成された湾曲部と、この湾曲部から径方向外方に延び、前記車輪取付フランジのインナー側の側面に密着される円板部と、この円板部の外径部から前記車輪取付フランジに対して軸方向に離間して延びる傘部と、この傘部から径方向外方に突出して形成された折曲部と、を備え、前記外方部材のアウター側の端部外周にテーパ面が形成されると共に、このテーパ面に対応して前記金属環の傘部に傾斜角が設けられ、端部に向って漸次拡径するテーパ状に形成され、前記テーパ面との間に環状の隙間が形成されてラビリンスシールが構成され、
前記金属環とハブ輪の肩部との間に抜け止め部が形成され、この抜け止め部が、前記金属環の嵌合部の端部と、この端部に係合する前記ハブ輪の肩部とで構成されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
前記抜け止め部が前記ハブ輪の肩部に形成された環状の凸部で構成され、この凸部に前記金属環の嵌合部の端面が衝合されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
前記金属環に合成ゴムからなる弾性リップが一体に接合され、前記車輪取付フランジのインナー側の側面に弾性接触されると共に、前記金属環の端面と前記抜け止め部との軸方向隙間ｔに対して、前記車輪取付フランジのインナー側の側面に対する前記弾性リップのシメシロＴが大きくなるように設定（Ｔ＞ｔ）されている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
前記車輪取付フランジのインナー側の側面と前記抜け止め部との軸方向の寸法Ｌ０に対して、前記金属環の幅寸法Ｌが大きくなるように設定（Ｌ＞Ｌ０）されている請求項１乃至３いずれかに記載の車輪用軸受装置。
前記抜け止め部が、前記金属環の嵌合部の端部内周に形成された段差部と、前記ハブ輪の肩部に形成された凸部で構成され、この凸部に前記段差部が外嵌されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。