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。)。
特許第5468751号公報
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。
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のシール部を示す要部拡大図である。 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。 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。
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

Claims (6)

  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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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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