JP6848350B2 - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Description

本発明は、車輪用軸受装置に関する。

自動車等の車両において、車輪を回転自在に支持するために車輪用軸受装置（ハブユニット）が用いられている。車輪用軸受装置は、車輪が取り付けられるフランジ部を車両アウタ側に有するハブ軸と、このハブ軸の径方向外側に設けられている外輪と、ハブ軸と外輪との間に設けられている複数の転動体（例えば、複数の玉）と、複数の転動体を保持する保持器とを備えている。また、このような車輪用軸受装置では、ハブ軸と外輪との間であって転動体が設けられている軸受内部に、泥水等の異物が軸受外部から浸入するのを防ぐために、密封装置が設けられている（例えば、特許文献１参照）。

従来の密封装置として、外輪の内周面の一部にシール部材が取り付けられており、このシール部材のリップをハブ軸の一部に滑り接触させる構成が提案されている。しかし、ハブ軸は、例えば機械構造用炭素鋼からなるため、リップが滑り接触する部分に泥水が付着して錆が発生すると、錆がリップを攻撃してリップの摩耗が促進され、やがて、軸受内部に異物が浸入するおそれがある。そこで、図５に示すように、ハブ軸９０に環状のスリンガ９９（ステンレス製）を取り付け、シール部材９３のリップ９４をスリンガ９９に滑り接触させることで、リップ９４の摩耗を防ぐという対策が講じられているものがある。

スリンガ９９は、円筒部９８と、この円筒部９８の車両アウタ側の端部から凹状の曲面部９６を介して径方向外側に延びている円板部９７とを有している。スリンガ９９は、円筒部９８がハブ軸９０の一部に外嵌することにより、ハブ軸９０に取り付けられた状態となる。

特開２０１４−９５４０３号公報

前記密封装置のスリンガ９９は、ハブ軸９０の外周面９１に対して圧入することで取り付けられるが、この際、スリンガ９９の円筒部９８が塑性変形してしまい、取り付け後において、ハブ軸９０への嵌合力（締め付け力）が低下するおそれがある。この場合、車両の走行に伴ってスリンガ９９が車両インナ側（シール部材９３側）へ移動し、スリンガ９９が転動体９２に接触したり、シール部材９３のリップ９４の潰れ代が増加したりすることで、摩擦抵抗が増加して回転損失が大きくなる。また、リップ９４の異常摩耗や発熱による劣化の原因にもなってしまう。

そこで、本発明は、車輪用軸受装置において、スリンガをハブ軸に嵌合させるときの塑性変形を抑制することを目的とする。

本発明は、車輪が取り付けられるフランジ部が外周面よりも車両アウタ側から径方向外側に延びて形成されているハブ軸と、前記ハブ軸の前記外周面よりも径方向外側に設けられている外輪と、前記ハブ軸と前記外輪との間に設けられている複数の転動体と、前記外輪に取り付けられている環状のシール部材と、前記ハブ軸に取り付けられ前記シール部材が滑り接触する環状のスリンガと、を備え、前記スリンガは、前記ハブ軸の前記外周面に締り嵌めの状態で嵌合している円筒部と、前記フランジ部の車両インナ側の側面に沿って配置されている円板部と、前記円筒部の車両アウタ側の端部と前記円板部の内周端部との間に設けられた環状の中間部と、を備え、前記中間部は、前記円筒部との境界において屈曲され、かつ車両アウタ側ほど大径となるテーパー状の第１傾斜部と、前記円板部との境界において屈曲され、かつ車両アウタ側ほど大径となるテーパー状の第２傾斜部と、を有し、前記第１傾斜部における前記円筒部の内周面に対する傾斜角度は、前記第２傾斜部における前記円板部の車両アウタ側の側面に対する傾斜角度よりも大きく設定されている。

本発明によれば、スリンガの円筒部と円板部との間の中間部は、円筒部との境界で屈曲されたテーパー状の第１傾斜部と、円板部との境界で屈曲されたテーパー状の第２傾斜部とを有し、第１傾斜部における円筒部の内周面に対する傾斜角度は、第２傾斜部における円板部の車両アウタ側の側面に対する傾斜角度よりも大きく設定されている。
そのため、円筒部をハブ軸の外周面に圧入して嵌合させるときに、第１傾斜部と第２傾斜部との圧縮応力差によってスリンガの剛性差（撓み性）が生じる。これにより、ハブ軸の外周面に対してスリンガの円筒部を嵌合させるときに、円筒部が塑性変形するのを抑制することができる。

前記中間部は、前記第１傾斜部と前記第２傾斜部との間に１以上の折れ点を有するのが好ましい。この場合、スリンガの中間部は１以上の折れ点を有するので、折れ点が無い場合と比較すると、スリンガの剛性が弱くなって撓み易くなる。その結果、スリンガをハブ軸の外周面に容易に嵌合することができる。

本発明によれば、スリンガをハブ軸に嵌合させるときの塑性変形を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る車輪用軸受装置を示す断面図である。 密封装置を示す拡大断面図である。 スリンガの中間部を示す拡大断面図である。 スリンガの中間部の変形例を示す拡大断面図である。 従来のスリンガ及びその周囲を示す断面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図である。この車輪用軸受装置（ハブユニット）１０は、例えば自動車の車体側の懸架装置（ナックル）に取り付けられ、車輪を回転自在に支持するものである。車輪用軸受装置１０は、ハブ軸１１と、外輪１２と、転動体１３と、保持器１４と、密封装置１５，１７とを備えている。

外輪１２は、円筒状の部材であり、例えば機械構造用炭素鋼により製造されている。外輪１２は、円筒形状である外輪本体５１と、この外輪本体５１から径方向外側に延びて設けられている固定用のフランジ部５２とを有している。このフランジ部５２が車体側部材であるナックル（図示せず）に固定されることで、外輪１２を含む車輪用軸受装置１０はナックルに固定される。

車輪用軸受装置１０が車体側に固定された状態で、ハブ軸１１が有する後述の車輪取り付け用のフランジ部５６側が車両の外側となる。つまり、図１の左側（フランジ部５６側）が車両アウタ側となり、図１の右側が車両インナ側となる。また、図１の左右方向が車輪用軸受装置１０の軸方向となる。

外輪１２の内周面には、車両アウタ側の外輪軌道面１２ａと、車両インナ側の外輪軌道面１２ｂとが形成されている。

ハブ軸１１は、軸本体部５５と、車輪取り付け用のフランジ部５６と、内輪部材５７とを有している。これらは、例えば機械構造用炭素鋼により製造されている。軸本体部５５は軸方向に長い軸部材である。フランジ部５６は、軸本体部５５の外周面よりも車両アウタ側から径方向外側に延びて設けられており、円環形状を有している。フランジ部５６には、周方向に沿って複数の穴が形成されており、この穴に、車輪取り付け用のボルト６９が取り付けられている。フランジ部５６には、図外の車輪の他にブレーキロータが取り付けられる。内輪部材５７は、環状の部材であり、軸本体部５５の車両インナ側に嵌合して取り付けられている。軸本体部５５の車両アウタ側の外周面に軸軌道面１１ａが形成され、内輪部材５７の外周面に内輪軌道面１１ｂが形成されている。

車両アウタ側の外輪軌道面１２ａと軸軌道面１１ａとが径方向に対向し、車両インナ側の外輪軌道面１２ｂと内輪軌道面１１ｂとが径方向に対向し、車両アウタ側及びインナ側それぞれの軌道面間に転動体１３である玉が配置されている。転動体（玉）１３は二列設けられており、各列の転動体（玉）１３は、環状の保持器１４によって保持されている。ハブ軸１１と外輪１２との間に複数の転動体１３が設けられていることで、外輪１２は、ハブ軸１１（軸本体部５５）の径方向外側においてハブ軸１１と同心状に設けられた構成となる。

車両アウタ側の保持器１４は、車両アウタ側に位置する転動体列に含まれる複数の転動体１３を、周方向に間隔をあけて保持する。車両インナ側の保持器１４は、車両インナ側に位置する転動体列に含まれる複数の転動体１３を、周方向に間隔をあけて保持する。保持器１４は、例えば樹脂製とすることができる。

車両インナ側の密封装置１７は、環状のシール部材４０と、環状のスリンガ５０とによって構成されている。シール部材４０は、外輪１２（外輪本体５１）の内周側であって車両インナ側に嵌合して取り付けられている。スリンガ５０は、内輪部材５７の外周面に締り嵌めの状態で嵌合して取り付けられている。シール部材４０（シール部材４０のリップ）が、スリンガ５０に滑り接触（摺接）することで、車両インナ側の外部から異物が軸受内部に浸入するのを抑制することができる。軸受内部とは、ハブ軸１１と外輪１２との間であって、二列の転動体１３が設けられている領域である。

車両アウタ側の密封装置１５は、環状のシール部材２０と、環状のスリンガ３０とによって構成されている。シール部材２０は、外輪１２（外輪本体５１）の内周側であって車両アウタ側に嵌合して取り付けられている。図２は、密封装置１５を示す拡大断面図である。スリンガ３０は、軸本体部５５の外周面であって車両アウタ側に締り嵌めの状態で嵌合して取り付けられている。シール部材２０のリップ２１ａが、スリンガ３０に滑り接触（摺接）することで、車両アウタ側の外部から異物が軸受内部に浸入するのを抑制することができる。

シール部材２０は、金属製の芯金２５と、ゴム製のシール本体２６とを有している。芯金２５は、外輪１２（外輪本体５１）の車両アウタ側の端部１２ｃの内周面に締り嵌めの状態で取り付けられている。シール本体２６は、芯金２５に固定（加硫接着）されており、スリンガ３０に滑り接触する複数（図例では二つ）の第一のリップ２１ａと、軸本体部５５に滑り接触する第二のリップ２１ｂとを有している。

第一のリップ２１ａは、スリンガ３０との間から泥水等の異物が軸受内部に浸入するのを防ぐ機能を有しており、第二のリップ２１ｂは、主として軸受内部のグリースが外部へ流出するのを防ぐ機能を有している。第一のリップ２１ａは、スリンガ３０に対して軸方向から接触する。第二のリップ２１ｂは、軸本体部５５に対して径方向から接触する。

図２に示すシール本体２６は、外輪１２（外輪本体５１）の車両アウタ側の端部１２ｃの外周面に締め代を有して接触している第三のリップ２２を更に有している。この第三のリップ２２は、外輪１２と芯金２５との間を通って泥水等の異物が軸受内部に浸入するのを防ぐ機能を有している。

スリンガ３０は、金属製の環状部材であり、本実施形態ではステンレス製（ＳＵＳ４３０）である。スリンガ３０は、円筒部（第一の円筒部）３１、円板部３２、及び円筒部３１の車両アウタ側の端部と円板部３２の内周端部との間に設けられた環状の中間部３３を有している。円筒部３１は、円筒状の部材であり、軸本体部５５における車両アウタ側の一部（２９）の外周面２８に締り嵌めの状態で嵌合している。

円板部３２は、円環状の平板部材であり、円筒部３１の車両アウタ側の端部から中間部３３を介して径方向外側に延びている。円板部３２は、フランジ部５６の車両インナ側の側面５６ａに沿って配置され、当該側面５６ａに当接している。なお、前記側面５６ａは、車輪用軸受装置１０の軸線に対して直角に形成されている。

スリンガ３０は、更に、円板部３２の径方向外側の端部３２ａから車両インナ側に延びている第二の円筒部３５を有している。この第二の円筒部３５は、シール部材２０の第三のリップ２２の径方向外側に位置している。第二の円筒部３５と第三のリップ２２との間にラビリンス隙間が形成されており、このラビリンス隙間は、第一のリップ２１ａとスリンガ３０との滑り接触部分に、外部から泥水等の異物が浸入するのを抑制する機能を有している。

以上のように、この車輪用軸受装置１０では、外輪１２の車両アウタ側の内周側の一部（端部１２ｃ）に取り付けられている環状のシール部材２０と、ハブ軸１１の車両アウタ側の外周側の一部（２９）に取り付けられている環状のスリンガ３０とを備えており、シール部材２０（リップ２１ａ）がスリンガ３０に滑り接触する。スリンガ３０は、ハブ軸１１の車両アウタ側の外周側の一部（２９）に締り嵌めの状態で嵌合して取り付けられている。ハブ軸１１のうち、スリンガ３０（円筒部３１）が密着して嵌合することで取り付けられている部分（前記一部）を「取り付け部２９」と呼ぶ。取り付け部２９の外周面２８は、ハブ軸１１（車輪用軸受装置１０）の軸線を中心線とする円筒面からなる。

図３は、スリンガ３０の中間部３３を示す拡大断面図である。中間部３３は、取り付け部２９の外周面２８とフランジ部５６の側面５６ａとの間に形成された凹アール形状の曲面５８に対応して配置されている。そして、中間部３３はシール部材２０（図２参照）が直接当接しない領域とされている。本実施形態の中間部３３は、円筒部３１との境界において屈曲して形成されたテーパー状の第１傾斜部３６と、円板部３２との境界において屈曲して形成されたテーパー状の第２傾斜部３７とを有している。

第１傾斜部３６は、車両インナ側から車両アウタ側に向かうに従って大径となるように傾斜しており、円筒部３１の内周面に対して所定の傾斜角度θ１で傾斜している。第２傾斜部３７も、車両インナ側から車両アウタ側に向かうに従って大径となるように傾斜しており、円板部３２の車両アウタ側の側面に対して所定の傾斜角度θ２で傾斜している。第１傾斜部３６の傾斜角度θ１は、第２傾斜部３７の傾斜角度θ２よりも大きく設定されている。本実施形態では、傾斜角度θ１は３０°に設定され、傾斜角度θ２は２０°に設定されている。

第１傾斜部３６と第２傾斜部３７との境界には屈曲部３８が一体に形成されている。したがって、本実施形態の中間部３３は、第１傾斜部３６と第２傾斜部３７との間に１つの折れ点である屈曲部３８を有している。

以上、本実施形態の車輪用軸受装置１０によれば、スリンガ３０の円筒部３１と円板部３２との間の中間部３３は、円筒部３１との境界で屈曲されたテーパー状の第１傾斜部３６と、円板部３２との境界で屈曲されたテーパー状の第２傾斜部３７とを有する。そして、第１傾斜部３６における円筒部３１の内周面に対する傾斜角度θ１は、第２傾斜部３７における円板部３２の車両アウタ側の側面に対する傾斜角度θ２よりも大きく設定されている。

そのため、円筒部３１を取り付け部２９の外周面２８に圧入して嵌合させるときに、第１傾斜部３６と第２傾斜部３７との圧縮応力差によってスリンガ３０の剛性差（撓み性）が生じる。これにより、ハブ軸１１の取り付け部２９の外周面２８に対してスリンガ３０の円筒部３１を嵌合させるときに、円筒部３１が塑性変形するのを抑制することができる。なお、前記傾斜角度θ１よりも前記傾斜角度θ２を大きく設定した場合、円筒部３０を取り付け部２９の外周面２８に圧入して嵌合させるときに、スリンガ３０が突っ張って前記圧縮応力差が生じないため、スリンガ３０の剛性差を得ることができない。

また、スリンガ３０の中間部３３は、第１傾斜部３６と第２傾斜部３７との間に折れ点（屈曲部）３８を有するので、折れ点が無い場合と比較すると、スリンガ３０の剛性が弱くなって撓み易くなる。その結果、スリンガ３０をハブ軸１１の前記外周面２８に容易に嵌合することができる。

図４は、スリンガ３０の中間部３３の変形例を示す拡大断面図である。この中間部３３は、第１傾斜部３６と第２傾斜部３７との間に折れ点（屈曲部）を有していない。すなわち、本変形例では、第１傾斜部３６と第２傾斜部３７とが直線状に連続して傾斜している。そして、本変形例においても、第１傾斜部３６の傾斜角度θ１は、第２傾斜部３７の傾斜角度θ２よりも大きく設定されている。図例では、傾斜角度θ１は５５°に設定され、傾斜角度θ２は３５°に設定されている。このため、上記実施形態と同様に、ハブ軸１１の軸本体部５５の外周面２８に対してスリンガ３０の円筒部３１を嵌合させるときに、円筒部３１が塑性変形するのを抑制することができる。

以上のとおり開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。つまり、本発明の車輪用軸受装置は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。
例えば、本発明の車輪用軸受装置は、上記実施形態で示すハブユニットに限らず、他の形態のハブユニットにも適用することができる。例えば、転動体として玉ではなく円すいころを用いたハブユニットにも適用することができる。

また、図２に示すスリンガ３０は径方向外側に第二の円筒部３５を有しているが、この円筒部３５は省略されてもよいし、他の形状であってもよい。また、シール部材２０は図示した形状以外であってもよい。また、第１及び第２傾斜部３６，３７の傾斜角度θ１，θ２は、θ１＞θ２であれば、上記実施形態に限定されるものではない。また、スリンガ３０の中間部３３は、２つ以上の折れ点と３つ以上の傾斜部とを有していてもよい。

１０：車輪用軸受装置、１１：ハブ軸、１２：外輪、１３：転動体、２０：シール部材、３０：スリンガ、３１：円筒部、３２：円板部、３３：中間部、３６：第１傾斜部、３７：第２傾斜部、３８：屈曲部（折れ点）、５６：フランジ部、５６ｂ：曲面、θ１：第１傾斜部の傾斜角度、θ２：第２傾斜部の傾斜角度

Claims (2)

1. 車輪が取り付けられるフランジ部が外周面よりも車両アウタ側から径方向外側に延びて形成されているハブ軸と、前記ハブ軸の前記外周面よりも径方向外側に設けられている外輪と、前記ハブ軸と前記外輪との間に設けられている複数の転動体と、前記外輪に取り付けられている環状のシール部材と、前記ハブ軸に取り付けられ前記シール部材が滑り接触する環状のスリンガと、を備え、
   前記スリンガは、前記ハブ軸の前記外周面に締り嵌めの状態で嵌合している第一の円筒部と、前記フランジ部の車両インナ側の側面に沿って配置されている円板部と、前記第一の円筒部の車両アウタ側の端部と前記円板部の内周端部との間に設けられた環状の中間部と、前記円板部の径方向外側の端部から車両インナ側に延びている第二の円筒部と、を備え、
   前記中間部は、
   前記第一の円筒部との境界において屈曲され、かつ車両アウタ側ほど大径となるテーパー状の第１傾斜部と、
   前記円板部との境界において屈曲され、かつ車両アウタ側ほど大径となるテーパー状の第２傾斜部と、を有し、
   前記第１傾斜部における前記第一の円筒部の内周面に対する傾斜角度は、前記第２傾斜部における前記円板部の車両アウタ側の側面に対する傾斜角度よりも大きく設定されている、車輪用軸受装置。
2. 前記中間部は、前記第１傾斜部と前記第２傾斜部との間に１以上の折れ点を有する、請求項１に記載の車輪用軸受装置。

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