JP6629545B2 - 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、車輪取付フランジの基部に金属環が嵌着され、この金属環にシールリップを摺接させたシールの密封性能の向上を図ると共に、金属環の嵌合力を高め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。
こうしたシールの一例を図４に示す。このシール５１は、車輪取付フランジ５２の基部５２ａに嵌着された金属環（デフレクタ）５３に摺接するように配設されている。シール５１は、外方部材５４の端部内周に嵌合される芯金５５と、この芯金５５に加硫接着等により一体に接合されたシール部材５６とからなる。
シール部材５６は、芯金５５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５６ａ、５６ｂと、芯金５５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５６ｃとを有している。これらのサイドリップ５６ａ、５６ｂおよびグリースリップ５６ｃは、車輪取付フランジ５２の基部５２ａに嵌着された金属環５３に摺接されている。
金属環５３は、耐食性を有する鋼板からプレス加工にて形成され、ハブ輪５７の肩部５７ａに外嵌される円筒状の嵌合部５３ａと、円弧状に形成された基部５２ａに対応して円弧状に形成された湾曲部５３ｂと、この湾曲部５３ｂから径方向外方に延び、車輪取付フランジ５２の側面５２ｂに密着される円板部５３ｃと、この円板部５３ｃの外径部から車輪取付フランジ５２に対して軸方向に離間して延びる傘部５３ｄと、この傘部５３ｄから径方向外方に突出して形成された鍔部５３ｅとを備えている。
基部５２ａは、ハブ輪５７の肩部５７ａと車輪取付フランジ５２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５３の湾曲部５３ｂ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５３を基部５２ａに嵌合した時に基部５２ａの円弧面に金属環５３の湾曲部５３ｂ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５２の側面５２ｂと金属環５３の円板部５３ｃ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５６ａ、５６ｂ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５４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５４ａが形成されている。一方、金属環５３の傘部５３ｄは、この外方部材５４のテーパ面５４ａ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５４ａ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、金属環５３の傘部５３ｄの内周面と外方部材５４のテーパ面５４ａとによって形成されたラビリンス効果により、シール５１と金属環５３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５３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５３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５６ａ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５６ａ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。）。
然しながら、こうした従来の車輪用軸受装置の金属環５３は充分な嵌合力がなく、以下のような力が加わるとハブ輪５７の肩部５７ａから抜け出す恐れがある。例えば、金属環５３の径方向外方に突出して形成された折曲部５３ｅに衝突による外力が加わった場合、あるいは、車輪からの荷重をハブ輪５７が繰り返し受け、その荷重が金属環５３に伝達され、ハブ輪５７の基部５２ａの変形や振動等が生じた場合、金属環５３が軸方向に移動して脱け出す可能性がある。この金属環５３の移動により、サイドリップ５６ａ、５６ｂのシメシロが変化し、密封性が低下する恐れがあると共に、金属環５３がボール５８に干渉して機能低下を招来する危険性がある。こうした安全性を向上させるために金属環５３の抜け防止改善が必要になってくる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、金属環にシールリップを摺接させたシールにおいて、金属環の嵌合力を高める形状に着眼し、シールスペースを確保してシールの密封性能の向上を図ると共に、金属環の嵌合力を高めて軸受性能を長期間に亘って維持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、前記車輪取付フランジのインナー側の基部が円弧状に形成され、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ると共に、前記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、およびこの芯金に加硫接着により一体に接合され、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り、このシール部材のサイドリップが前記金属環に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、この嵌合部から前記基部に対応して当該基部と非接触で径方向外方に傾斜してそれぞれ延びる２段に折曲形成された第１、第２の折曲部と、この第２の折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、を備えている。
このように、車輪取付フランジのインナー側の基部が円弧状に形成され、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ると共に、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、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り、このシール部材のサイドリップが金属環に摺接された車輪用軸受装置において、金属環が、ハブ輪の肩部に外嵌される円筒状の嵌合部と、この嵌合部から基部に対応して当該基部と非接触で径方向外方に傾斜してそれぞれ延びる２段に折曲形成された第１、第２の折曲部と、この第２の折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、を備えているので、シールスペースを確保してシールの密封性能の向上を図ると共に、金属環の嵌合力を高めて軸受性能を長期間に亘って維持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、前記金属環の第１の折曲部の長さが前記第２の折曲部の長さよりも小さく設定されていれば、第１の折曲部が嵌合部に接近し、金属環の嵌合力が増大する。
また、請求項３に記載の発明のように、前記金属環の第１の折曲部の反シール摺動面側が少なくとも０．５ｍｍのストレート部を有していれば、金属環の剛性が増し、その嵌合力が増大する。
また、請求項４に記載の発明のように、前記金属環の第１の折曲部と前記嵌合部および前記第２の折曲部とのそれぞれの傾斜角が４５°以下に設定されていれば、シールスペースを確保することができ、シールの密封性を向上させることができる。
また、請求項５に記載の発明のように、前記金属環の第１の折曲部と嵌合部および第２の折曲部の角部のうち少なくとも前記第１の折曲部と嵌合部との反シール摺動面側の角部が円弧面に形成されていれば、金属環の圧入性を向上させることができる。
また、請求項６に記載の発明のように、前記金属環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、径方向外方に傾斜して延びる傘部を備え、前記円板部から傘部に亙って弾性部材が加硫接着によって一体に接合され、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ていれば、車輪取付フランジの側面と金属環の円板部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、前記車輪取付フランジのインナー側の基部が円弧状に形成され、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ると共に、前記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、およびこの芯金に加硫接着により一体に接合され、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り、このシール部材のサイドリップが前記金属環に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、この嵌合部から前記基部に対応して当該基部と非接触で径方向外方に傾斜してそれぞれ延びる２段に折曲形成された第１、第２の折曲部と、この第２の折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、を備えているので、シールスペースを確保してシールの密封性能の向上を図ると共に、金属環の嵌合力を高めて軸受性能を長期間に亘って維持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両側開口部に装着されたシールと、を備え、前記車輪取付フランジのインナー側の基部が円弧状に形成され、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ると共に、前記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を有するシール部材からなり、このシール部材のサイドリップが前記金属環に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、この嵌合部から前記基部に対応して２段に折曲形成された第１、第２の折曲部と、この第２の折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、径方向外方に傾斜して延びる傘部と、を備え、前記円板部から傘部に亙って弾性部材が加硫接着によって一体に接合され、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、前記金属環の第１の折曲部の長さが前記第２の折曲部の長さよりも小さく設定されている。
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のシール部を示す要部拡大図、図３は、金属環の引抜力の解析結果を示す説明図で、（ａ）は、従来のＲ形状の金属環を示す比較例、（ｂ）は、１段曲げ形状の金属環を示す比較例、（ｃ）は、本発明に係る金属環を示す実施例、（ｄ）は、（ｃ）の金属環の変形例である。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。
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のシール部を示す要部拡大図、図３は、金属環の引抜力の解析結果を示す説明図で、（ａ）は、従来のＲ形状の金属環を示す比較例、（ｂ）は、１段曲げ形状の金属環を示す比較例、（ｃ）は、本発明に係る金属環を示す実施例、（ｄ）は、（ｃ）の金属環の変形例である。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。
図１に示す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、内周にはトルク伝達用のセレーション（またはスプライン）４ｃが形成されている。また、車輪取付フランジ６には車輪を締結するためのハブボルト６ａが周方向等配に植設されている。
一方、内輪５は、外周に他方（インナー側）の内側転走面５ａが形成されると共に、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４ｄ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、内側転走面４ａをはじめ、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４ｄ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４ｄ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、外周に懸架装置を構成するナックル（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。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いる。なお、内輪５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。また、転動体３は、内輪５と同様、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６２〜６７ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。
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両側開口部にはシール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。
ここで、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。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、オーステナイト系ステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板（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。
一方、シール部材１４は、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の嵌合部にはシール部材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、気密性を高めて外方部材２と芯金１３との嵌合部から泥水等の異物が軸受内部に浸入するのを防止している。
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、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、この嵌合部１２ａから円弧状に形成された基部６ｂに対応して２段に折曲形成された第１、第２の折曲部１２ｂ、１２ｃと、この第２の折曲部１２ｃ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、後述する弾性部材１５を介して密着される円板部１２ｄと、この円板部１２ｄ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、径方向外方に傾斜して延びる傘部１２ｅと、この傘部１２ｅから径方向外方に突出して形成された鍔部１２ｆを備えている。この鍔部１２ｆは、金属環１２の強度・剛性を向上させるために設けられたもので、金属環１２の変形を防止すると共に、寸法・形状精度を高めることができる。
また、金属環１２の圧入性を向上させるために、嵌合部１２ａと第１の折曲部１２ｂの角部および第１の折曲部１２ｂと第２の折曲部１２ｃの角部のうち少なくとも嵌合部１２ａと第１の折曲部１２ｂの反シール摺動面側（嵌合面側）の角部は円弧面に形成されている。
なお、この金属環１２は、板厚が０．４〜１．０ｍｍの範囲に設定されると共に、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、所望の嵌合力を確保することができると共に、良好なシール摺接面を得ることができ、リップ摩耗を抑制し、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（ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４）、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。
また、本実施形態では、金属環１２の円板部１２ｄから傘部１２ｅおよび鍔部１２ｆに亙って合成ゴム等からなる弾性部材（パッキン）１５が加硫接着によって一体に接合されている。そして、車輪取付フランジ６のインナー側の側面６ｃに弾性接触されている。これにより、車輪取付フランジ６の側面６ｃと金属環１２の円板部１２ｄ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のアウター側の端面から外周面に向って漸次拡径する所定の傾斜角θ１からなるテーパ面１６が形成されている。一方、金属環１２の傘部１２ｅは、この外方部材２のテーパ面１６に対応して所定の傾斜角θ２からなるテーパ状に形成され、外方部材２のテーパ面１６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１２ｅが外方部材２に干渉する恐れがあると共に、１．０ｍｍを超えるとラビリンス効果が半減して泥水等が浸入し易くなるので好ましくない。
なお、ここでいう「略同一」とは、例えば、設計の狙い値であって、実質的に角度差がない状態、すなわち、加工誤差等によって生じる角度差は当然許容されるべきものである。
なお、ここでいう「略同一」とは、例えば、設計の狙い値であって、実質的に角度差がない状態、すなわち、加工誤差等によって生じる角度差は当然許容されるべきものである。
このように、金属環１２の傘部１２ｅの内周面と外方部材２のテーパ面１６とによって構成されるラビリンスシールにより、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、この僅かな環状の隙間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の近傍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２世代あるいは第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車輪用軸受装置を例示したが、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、本発明者らは、金属環にシールリップを摺接させたシールにおいて、金属環の嵌合力を高める形状を、市場における不具合事例等の知見を元に鋭意研究を重ねると共に、この金属環の形状と引抜力との関係をＦＥＭ解析（有限要素法による解析）により検証を行った結果、図３（ａ）に示す従来の曲率半径Ｒを備えたＲ形状（円弧状）の金属環５３に比べ、引抜力は、（ｂ）〜（ｄ）に示す１段あるいは２段曲げ形状の方が大きくなることが判った。
具体的には、（ｂ）に示す金属環１７は、ハブ輪４の肩部４ｅに外嵌される円筒状の嵌合部１７ａと、この嵌合部１７ａから円弧状に形成された基部６ｂを跨架する１段の折曲部１７ｂと、この折曲部１７ｂ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に弾性部材１５を介して密着される円板部１７ｃと、この円板部１７ｃ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、径方向外方に傾斜して延びる傘部１７ｄと、この傘部１７ｄから径方向外方に突出して形成された鍔部１７ｅを備えている。
この金属環１７の引抜力は、（ａ）に示すＲ形状の金属環５３の引抜力を１００とした時、１３０〜１３５となり、３０〜３５％のアップが見込める。然しながら、この１段曲げタイプではシールスペースを確保することは設計的に難しく、所望の密封性を得ることはできない。
一方、（ｃ）に示す金属環１２は、前述したように、ハブ輪４の肩部４ｅに外嵌される円筒状の嵌合部１２ａと、この嵌合部１２ａから円弧状に形成された基部６ｂに対応して２段に折曲形成された第１、第２の折曲部１２ｂ、１２ｃと、この第２の折曲部１２ｃ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に弾性部材１５を介して密着される円板部１２ｄと、この円板部１２ｄ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、径方向外方に傾斜して延びる傘部１２ｅと、この傘部１２ｅから径方向外方に突出して形成された鍔部１２ｆを備えている。
また、（ｄ）に示す金属環１８は、前述した金属環１２と、基本的には２段に折曲形成された第１、第２の折曲部１２ｂ、１２ｃの長さの比率と、その傾斜角が異なるだけで、ハブ輪４の肩部４ｅに外嵌される円筒状の嵌合部１２ａと、この嵌合部１２ａから円弧状に形成された基部６ｂに対応して２段に折曲形成された第１、第２の折曲部１８ａ、１８ｂと、この第２の折曲部１８ｂ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に弾性部材１５を介して密着される円板部１２ｄと、この円板部１２ｄ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、径方向外方に傾斜して延びる傘部１２ｅと、この傘部１２ｅから径方向外方に突出して形成された鍔部１２ｆを備えている。
これらの金属環１２、１８の引抜力は、（ａ）に示すＲ形状の金属環５３の引抜力を１００とした時、（ｃ）に示す金属環１２は１３５〜１４０となると共に、（ｄ）に示す金属環１８は１２５〜１３０となり、２５〜４０％のアップが見込めるため、シールスペースを確保してシール８の密封性能の向上を図ると共に、金属環１２、１８の嵌合力を高めて軸受性能を長期間に亘って維持できる車輪用軸受装置を提供することができる。
ここで、（ｃ）に示す金属環１２と（ｄ）に示す金属環１８とで、引抜力に差が生じた要因としては、金属環１２の第１、第２の折曲部１２ｂ、１２ｃと、金属環１８の第１、第２の折曲部１８ａ、１８ｂの比率が異なっている結果と考えられる。つまり、金属環１２においては、第１の折曲部１２ｂの長さと第２の折曲部１２ｃの長さが、第１の折曲部１２ｂの長さ＜第２の折曲部１２ｃの長さとなるように、その傾斜角α１、β１の角度を調整した結果によるものと考えられる。すなわち、α１＜β１とすることにより、第１の折曲部１２ｂが嵌合部１２ａに接近し、嵌合力が増大した結果によるものである。
逆に、金属環１８においては、第１の折曲部１８ａの長さと第２の折曲部１８ｂの長さが第１の折曲部１８ａの長さ＞第２の折曲部１８ｂの長さとなり、α２＞β２となることにより、第１の折曲部１８ａが嵌合部１２ａから離間し、嵌合力が減少した結果によるものと考えられる。
また、傾斜角α１、α２、β１、β２はシールスペースを確保するため４５°以下が好ましい。これにより、シール８のシールスペースを確保することができる。これは、例えば、２段曲げ形状の金属環１２において、基部６ｂとの干渉を避けるため、第１の折曲部１２ｂと第２の折曲部１２ｃの開始位置を、第１の折曲部１２ｂでは軸方向に、第２の折曲部１２ｃでは径方向に移動させなければならないが、第１の折曲部１２ｂの位置をそのまま維持した状態で第２の折曲部１２ｃを径方向に移動させようとすると、同じ傾斜角でも２段曲げが成立せず１段曲げ形状になったり、第１の折曲部１２ｂの長さ＞第２の折曲部１２ｃの長さとなったりしてしまう。
さらに、第１の折曲部１２ｂの反シール摺動面側の長さ（嵌合面側）を少なくとも０．５ｍｍのストレート部を確保することが好ましい。この第１の折曲部１２ｂのストレート部が０．５ｍｍ未満では、嵌合部１２ａの端部と重なってしまい、その結果、金属環１２の剛性が低下して、その嵌合力が、（ａ）に示す従来のＲ形状の金属環５３以上、（ｂ）に示す１段曲げの金属環１７以下になってしまう。
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、内輪回転タイプの第２乃至第４世代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
３ 転動体
４ ハブ輪
４ａ、５ａ 内側転走面
４ｂ 小径段部
４ｃ セレーション
４ｄ 加締部
４ｅ 肩部
５ 内輪
６ 車輪取付フランジ
６ａ ハブボルト
６ｂ 車輪取付フランジのインナー側の基部
６ｃ 車輪取付フランジのインナー側の側面
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、１７、１８ 金属環
１２ａ、１７ａ 嵌合部
１２ｂ、１８ａ 第１の折曲部
１２ｃ、１８ｂ 第２の折曲部
１２ｄ、１７ｃ 円板部
１２ｅ、１７ｄ 傘部
１２ｆ、１７ｅ 鍔部
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 弾性部材
１６ 外方部材のテーパ面
１７ｂ 折曲部
５１ シール
５２ 車輪取付フランジ
５２ａ 車輪取付フランジのインナー側の基部
５２ｂ 車輪取付フランジのインナー側の側面
５３ 金属環
５３ａ 嵌合部
５３ｂ 湾曲部
５３ｃ 円板部
５３ｄ 傘部
５３ｅ 鍔部
５４ 外方部材
５４ａ 外方部材のテーパ面
５５ 芯金
５６ シール部材
５６ａ、５６ｂ サイドリップ
５６ｃ グリースリップ
５７ ハブ輪
５７ａ ハブ輪の肩部
Ａ 環状の隙間
Ｒ 金属環の湾曲部の曲率半径
ｒ 基部の曲率半径
θ１ テーパ面の傾斜角
θ２ 傘部の傾斜角
α１、α２ 第１の折曲部の傾斜角
β１、β２ 第２の折曲部の傾斜角
２ 外方部材
２ａ 外側転走面
２ｂ 車体取付フランジ
３ 転動体
４ ハブ輪
４ａ、５ａ 内側転走面
４ｂ 小径段部
４ｃ セレーション
４ｄ 加締部
４ｅ 肩部
５ 内輪
６ 車輪取付フランジ
６ａ ハブボルト
６ｂ 車輪取付フランジのインナー側の基部
６ｃ 車輪取付フランジのインナー側の側面
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、１７、１８ 金属環
１２ａ、１７ａ 嵌合部
１２ｂ、１８ａ 第１の折曲部
１２ｃ、１８ｂ 第２の折曲部
１２ｄ、１７ｃ 円板部
１２ｅ、１７ｄ 傘部
１２ｆ、１７ｅ 鍔部
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 弾性部材
１６ 外方部材のテーパ面
１７ｂ 折曲部
５１ シール
５２ 車輪取付フランジ
５２ａ 車輪取付フランジのインナー側の基部
５２ｂ 車輪取付フランジのインナー側の側面
５３ 金属環
５３ａ 嵌合部
５３ｂ 湾曲部
５３ｃ 円板部
５３ｄ 傘部
５３ｅ 鍔部
５４ 外方部材
５４ａ 外方部材のテーパ面
５５ 芯金
５６ シール部材
５６ａ、５６ｂ サイドリップ
５６ｃ グリースリップ
５７ ハブ輪
５７ａ ハブ輪の肩部
Ａ 環状の隙間
Ｒ 金属環の湾曲部の曲率半径
ｒ 基部の曲率半径
θ１ テーパ面の傾斜角
θ２ 傘部の傾斜角
α１、α２ 第１の折曲部の傾斜角
β１、β２ 第２の折曲部の傾斜角
Claims (6)
- 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、
前記車輪取付フランジのインナー側の基部が円弧状に形成され、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ると共に、
前記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、およびこの芯金に加硫接着により一体に接合され、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り、このシール部材のサイドリップが前記金属環に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、この嵌合部から前記基部に対応して当該基部と非接触で径方向外方に傾斜してそれぞれ延びる２段に折曲形成された第１、第２の折曲部と、この第２の折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、を備えていることを特徴とする車輪用軸受装置。 - 前記金属環の第１の折曲部の長さが前記第２の折曲部の長さよりも小さく設定されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
- 前記金属環の第１の折曲部の反シール摺動面側が少なくとも０．５ｍｍのストレート部を有している請求項２に記載の車輪用軸受装置。
- 前記金属環の第１の折曲部と前記嵌合部および前記第２の折曲部とのそれぞれの傾斜角が４５°以下に設定されている請求項１乃至３いずれかに記載の車輪用軸受装置。
- 前記金属環の第１の折曲部と嵌合部および第２の折曲部の角部のうち少なくとも前記第１の折曲部と嵌合部との反シール摺動面側の角部が円弧面に形成されている請求項１乃至３いずれかに記載の車輪用軸受装置。
- 前記金属環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、径方向外方に傾斜して延びる傘部を備え、前記円板部から傘部に亙って弾性部材が加硫接着によって一体に接合され、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ている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
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