JP7388062B2 - ハブユニット軸受 - Google Patents

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Description

本発明は、ハブユニット軸受に関し、より詳細には、ハブユニット軸受のシール部材に関する。
ハブユニット軸受は、泥水環境に晒された状態で使用される軸受であるため、高い耐泥水性を有するシール部材を装着することが求められる。一方、車両の燃費向上のために、低トルクであることも要求され、シールトルクを低下させることを目的に、接触リップと非接触リップを組み合わせてなる多重リップシール構造のシール部材が採用されている。
そして、多重リップシール構造のシール部材100として、図8に示すように、軸方向で軸受内部空間側に配置される第1接触リップ101と、軸方向で軸受内部空間と反対側に配置される第2接触リップ102と、第1接触リップ101と第2接触リップ102との間に設けられる非接触リップ103と、を有するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2011-080570号公報
ところで、ハブユニット軸受は、路面反力によるモーメント荷重を支承する軸受であるため、使用時には、2列の転動体の軸方向中心線と軸受中心軸との交点近傍を中心として、外輪(外輪部材)とハブ輪(内輪部材)が図1に示すように相対的に傾き、特に、大きな旋回外側荷重が入力されると相対傾きが大きくなる。
そして、上記特許文献1に記載のシール部材100の場合、外輪とハブ輪の相対傾きが大きくなると、軸方向で軸受内部空間側の第1接触リップ101、非接触リップ103、及び摺接面に囲まれた空間が狭まり、この空間に存在する潤滑グリースが軸方向で軸受内部空間と反対側の第2接触リップ102、非接触リップ103、及び摺接面に囲まれた空間に移動する。さらに、第2接触リップ102は、軸方向で軸受内部空間と反対側且つ径方向外側に向って斜めに延びるリップであるため、径方向外側に向かう潤滑グリースを止めることはできない。従って、外輪とハブ輪の相対傾きが更に大きくなると、第2接触リップ102、非接触リップ103、及び摺接面に囲まれた空間も狭まり、この空間に存在する潤滑グリースが第2接触リップ102から外側に漏出して、シール部材100の摩耗が促進される可能性があった。
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、外輪部材と内輪部材の相対傾きが大きくなったとしても、潤滑グリースの漏出を防止することができるハブユニット軸受を提供することにある。
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
(1)外輪部材と、複数の転動体を介して前記外輪部材に対して回転可能に設けられる内輪部材と、前記複数の転動体を周方向で略等間隔に保持する保持器と、前記外輪部材と前記内輪部材との間の軸受内部空間を塞ぐシール部材と、を備えるハブユニット軸受であって、前記シール部材は、前記外輪部材の内径面に固定される円筒部と前記円筒部から径方向内側に延びる鍔部とを有する円環状の芯金と、前記芯金に固着される弾性シール部と、を備え、前記弾性シール部は、軸方向で前記軸受内部空間側に設けられ、前記内輪部材に摺接する第1接触リップと、軸方向で前記軸受内部空間と反対側に設けられ、前記内輪部材に摺接する第2接触リップと、第1接触リップと第2接触リップとの間に設けられ、前記内輪部材との間にラビリンスシールを形成する非接触リップと、を有し、前記第1接触リップの基端部と前記非接触リップの基端部とを一体に形成した一体部と前記芯金の前記鍔部の内径側端部との間の部分の軸方向両側に、括れ部がそれぞれ形成されることを特徴とするハブユニット軸受。
(2)前記非接触リップは、その先端部側の肉厚を基端部側の肉厚よりも大きくした形状に形成されることを特徴とする(1)に記載のハブユニット軸受。
本発明によれば、シール部材が、軸方向で軸受内部空間側に設けられ、内輪部材に摺接する第1接触リップと、軸方向で軸受内部空間と反対側に設けられ、内輪部材に摺接する第2接触リップと、第1接触リップと第2接触リップとの間に設けられ、内輪部材との間にラビリンスシールを形成する非接触リップと、を有し、第1接触リップの基端部と非接触リップの基端部とを一体に形成した一体部と芯金の鍔部の内径側端部との間の部分の軸方向両側に、括れ部がそれぞれ形成される。このため、外輪部材と内輪部材の相対傾きに伴い内輪部材が負荷圏側と反負荷圏側に繰り返し移動することにより、非接触リップに潤滑グリースを第1接触リップ側に掻き寄せる運動をさせることができる。これにより、外輪部材と内輪部材の相対傾きが大きくなったとしても、潤滑グリースの漏出を防止することができる。
本発明に係るハブユニット軸受の第1実施形態を説明する断面図である。 図1に示すインボード側の第1シール部材の自由状態の断面図である。 第1シール部材の中立状態を示す断面図である。 第1シール部材の負荷圏状態を示す断面図である。 第1シール部材の反負荷圏状態を示す断面図である。 第1シール部材の変形例を説明する断面図である。 図1に示すアウトボード側の第2シール部材の周辺の拡大断面図である。 従来のアウトボード側のシール部材を説明する断面図である。
以下、本発明に係るハブユニット軸受の一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
本実施形態のハブユニット軸受10は、駆動輪用のハブユニット軸受であり、図1に示すように、外輪部材11と、内輪部材であるハブ輪12と、ハブ輪12とは別体の内輪部材であり、ハブ輪12に一体的に固定される内輪13と、外輪部材11の内径面とハブ輪12及び内輪13の外径面との間に転動可能に2列で配置される複数の玉(転動体)14と、この2列の複数の玉14を周方向で略等間隔にそれぞれ保持する一対の保持器15と、外輪部材11と内輪部材(ハブ輪12、内輪13)との間の軸受内部空間10aのインボード側を塞ぐ第1シール部材16と、軸受内部空間10aのアウトボード側を塞ぐ第2シール部材17と、を備える。なお、図面は符号の向きに見るものとし、アウトボード側とは、自動車に組み付けられた状態での幅方向外側となる各図の左側であり、インボード側とは、幅方向中央側となる各図の右側である。
外輪部材11の内径面には、互いに平行な2列の外輪軌道面11a,11aが離間して形成されている。また、ハブ輪12及び内輪13の外径面には、それぞれ内輪軌道面12a,13aが外輪部材11の外輪軌道面11a,11aに対応して形成されている。外輪軌道面11a,11a及び内輪軌道面12a,13aで構成される2列の軌道には、複数の玉14が転動可能にそれぞれ配置されている。
複数の玉14は、互いに背面組み合わせ型(DB)の接触角をなして外輪軌道面11a,11a及び内輪軌道面12a,13aに接触して、複列アンギュラ玉軸受が構成される。これにより、ハブ輪12及び内輪13は、外輪部材11に対して回転可能となる。
ハブ輪12のインボード側端部には、小径段部12bが形成されており、この小径段部12bに内輪13を外嵌した後、小径段部12bの端部を径方向外側にかしめ加工することにより、内輪13がハブ輪12に固定される。また、かしめ加工によって内輪13を押圧することで、適正な予圧が付与される。
ハブ輪12は、略円柱形状の部材であり、そのアウトボード側端部には、外径面から径方向外方に延出する板状のフランジ部12cが形成される。フランジ部12cには、不図示のタイヤホイール及びブレーキロータなどを締結するためのハブボルト12dが周方向で等間隔に複数設けられる。
図1中右方のインボード側に配置された第1シール部材16は、図2及び図3に示すように、外輪部材11のインボード側端部の内径面に圧入固定される円環状の芯金20と、芯金20に固着されるゴムやエラストマーなどからなる弾性シール部30と、を備える。
芯金20は、鋼板などの金属板に打ち抜き及び曲げなどのプレス加工を施すことにより形成されるものであり、外輪部材11の内径面に固定される円筒部21と、円筒部21のアウトボード側端部から径方向内側に延びる鍔部22と、を有する。
弾性シール部30は、軸方向で軸受内部空間10a側に設けられる第1接触リップ31と、軸方向で軸受内部空間10aと反対側に設けられる第2接触リップ32と、第1接触リップ31と第2接触リップ32との間に設けられる非接触リップ33と、を有する。
第1接触リップ31は、芯金20の鍔部22の内径側端部から軸受内部空間10a側且つ径方向内側に向けて傾斜して形成されている。第2接触リップ32は、芯金20の鍔部22の内径側端部から軸受内部空間10aと反対側且つ径方向外側に向けて傾斜して形成されている。特に、本実施形態では、第1接触リップ31は、鍔部22の内径側端部の内周面の径方向内側に形成され、第2接触リップ32は、鍔部22の内径側端部の軸受内部空間10aと反対側側面の軸受内部空間10aと反対側に形成されている。第1接触リップ31及び第2接触リップ32は、第1シール部材16の全周に亘って形成されている。そして、第1接触リップ31の先端部は、後述するスリンガ40の円筒部41の外径面に摺接し、第2接触リップ32の先端部は、後述するスリンガ40の鍔部42の軸受内部空間10a側側面に摺接する。なお、図2、図6、及び図7の接触リップ及び非接触リップの形状は、自由状態を示している。
そして、本実施形態では、第1接触リップ31の基端部と非接触リップ33の基端部とを一体に形成した一体部34と芯金20の鍔部22の内径側端部との間の部分の軸方向両側に、軸方向に凹んだ括れ部35がそれぞれ形成されている。括れ部35は、鍔部22の内径側端部の内周面よりも径方向内側に形成されている。括れ部35は、第1シール部材16の全周に亘って形成されている。これにより、後述するように、外輪部材11とハブ輪12の相対傾きに伴う第1接触リップ31の動きに連動して、非接触リップ33が径方向に動くようになっている。
非接触リップ33は、一体部34から軸受内部空間10aと反対側且つ径方向内側に向けて傾斜して形成されている。非接触リップ33は、第1シール部材16の全周に亘って形成されている。そして、非接触リップ33の先端部は、後述するスリンガ40の円筒部41の外径面に近接対向して、スリンガ40の円筒部41との間にラビリンスシールを形成している。
スリンガ40は、鋼板などの金属板に打ち抜き及び曲げなどのプレス加工を施すことにより形成されるものであり、内輪13の外径面に固定される円筒部41と、円筒部41の軸受内部空間10aと反対側端部から径方向外側に延びる鍔部42と、鍔部42の軸受内部空間10aと反対側側面に取り付けられる磁気エンコーダ43と、を有する。そして、スリンガ40は、内輪部材である内輪13の一部を構成する。
図3は、第1シール部材16の中立状態(外輪部材11とハブ輪12が相対的に傾いていない状態)を示した図である。この中立状態では、第1接触リップ31のスリンガ40への接触に伴い、非接触リップ33の内径側の引っ張り応力が強くなり、非接触リップ33の外径側が膨出するように弧状に変形している。なお、図3中の矢印は、外輪部材11とハブ輪12の相対傾きに伴いスリンガ40が動く方向を示しており、図3の左上に向かう方向は、スリンガ40が接触リップの締め代が増す負荷圏側に移動する方向(第1シール部材16に接近する方向)であり(図4参照)、図3の右下に向かう方向は、スリンガ40が接触リップの締め代が減る反負荷圏側に移動する方向(第1シール部材16から離間する方向)である(図5参照)。
図4は、第1シール部材16の負荷圏状態(スリンガ40が負荷圏側に移動した状態)を示した図である。この負荷圏状態では、スリンガ40が、第1接触リップ31の締め代を増やすように外径側且つ軸受内部空間10a側に斜めに移動するので、非接触リップ33の内径側の引っ張り応力が更に強くなり、非接触リップ33の弧状の変形が中立状態よりも強くなる。このとき、非接触リップ33の先端は、スリンガ40の円筒部41の外径面に接近又は軽接触すると共に、円筒部41の外径面に存在する潤滑グリースを第1接触リップ31側に掻き寄せるように動く。また、非接触リップ33の外径側に膨出する弧状の変形が中立状態よりも強くなることにより、第1接触リップ31、非接触リップ33、及びスリンガ40の摺接面に囲まれた空間が狭くなるのを緩和することができる。
図5は、第1シール部材16の反負荷圏状態(スリンガ40が反負荷圏側に移動した状態)を示した図である。この反負荷圏状態では、スリンガ40が、第1接触リップ31の締め代を減らすように小径側且つ軸受内部空間10aと反対側に斜めに移動するので、非接触リップ33の内径側の引っ張り応力が弱くなり、非接触リップ33の弧状の変形が中立状態よりも弱くなる。このとき、非接触リップ33の先端は、スリンガ40の円筒部41の外径面から遠ざかるように動く。
このように構成された第1シール部材16では、外輪部材11とハブ輪12の相対傾きに伴いスリンガ40が回転しながら負荷圏側と反負荷圏側に繰り返し移動することにより、非接触リップ33に潤滑グリースを第1接触リップ31側に掻き寄せる運動をさせることができる。また、スリンガ40が負荷圏側に移動し、第1接触リップ31、非接触リップ33、及びスリンガ40の摺接面に囲まれた空間が狭まったとしても、非接触リップ33の先端がスリンガ40の円筒部41の外径面に接近又は軽接触するため、潤滑グリースが第2接触リップ32、非接触リップ33、及びスリンガ40の摺接面に囲まれた空間に移動するのを防止することができ、これにより、潤滑グリースが第2接触リップ32から外側に漏出するのを防止することができる。
次に、第1シール部材16の変形例として、図6に示すように、非接触リップ33が、その先端部側の肉厚T1を基端部側の肉厚T2よりも大きくした形状に形成されていてもよい。このような形状では、非接触リップ33の基端部の変形が先端部に影響し難いため、非接触リップ33の径方向の位置変動を抑えることができ、また、スリンガ40が負荷圏側に移動し、非接触リップ33の先端がスリンガ40に摺接する際に、非接触リップ33の基端部が変形して、リップの締め代を減らすため、摺接特性を向上することができる。
また、本変形例では、第2接触リップ32を保護するため、第2接触リップ32よりも外径側に、スリンガ40の鍔部42の軸受内部空間10a側側面に接近又は接触するサブリップ36を設けている。
次に、第2シール部材17は、図7に示すように、外輪部材11のアウトボード側端部の内径面に圧入固定される円環状の芯金50と、芯金50に固着されるゴムやエラストマーなどからなる弾性シール部60と、を備える。
芯金50は、鋼板などの金属板に打ち抜き及び曲げなどのプレス加工を施すことにより形成されるものであり、外輪部材11の内径面に固定される円筒部51と、円筒部51のアウトボード側端部から径方向内側に延びる鍔部52と、を有する。
弾性シール部60は、軸方向で軸受内部空間10a側に設けられる第1接触リップ61と、軸方向で軸受内部空間10aと反対側に設けられる第2接触リップ62と、第1接触リップ61と第2接触リップ62との間に設けられる非接触リップ63と、を有する。
第1接触リップ61は、芯金50の鍔部52の内径側端部から軸受内部空間10a側且つ径方向内側に向けて傾斜して形成されている。第2接触リップ62は、芯金50の鍔部52の軸受内部空間10aと反対側側面から軸受内部空間10aと反対側且つ径方向外側に向けて傾斜して形成されている。第1接触リップ61及び第2接触リップ62は、第2シール部材17の全周に亘って形成されている。そして、第1接触リップ61の先端部は、ハブ輪12の外径面に摺接し、第2接触リップ62の先端部は、ハブ輪12のフランジ部12cの軸受内部空間10a側側面に摺接する。
そして、本実施形態では、第1接触リップ61の基端部と非接触リップ63の基端部とを一体に形成した一体部64と芯金50の鍔部52の内径側端部との間の部分の軸方向両側に、括れ部65がそれぞれ形成されている。括れ部65は、第2シール部材17の全周に亘って形成されている。これにより、上記第1シール部材16と同様、外輪部材11とハブ輪12の相対傾きに伴う第1接触リップ61の動きに連動して、非接触リップ63が径方向に動くようになっている(図7の非接触リップ63の一点鎖線参照)。
非接触リップ63は、芯金50の鍔部52の内径側端部から軸受内部空間10aと反対側且つ径方向外側に向けて傾斜して形成されている。非接触リップ63は、第2シール部材17の全周に亘って形成されている。そして、非接触リップ63の先端部は、ハブ輪12の外径面に近接対向して、ハブ輪12の外径面との間にラビリンスシールを形成している。
図7は、第2シール部材17の中立状態(外輪部材11とハブ輪12が相対的に傾いていない状態)を示した図である。そして、図7中の矢印は、外輪部材11とハブ輪12の相対傾きに伴いハブ輪12が動く方向を示しており、図7の右上に向かう方向は、ハブ輪12が負荷圏側に移動する方向(第2シール部材17に接近する方向)であり、図7の左下に向かう方向は、ハブ輪12が反負荷圏側に移動する方向(第2シール部材17から離間する方向)である。
このように構成された第2シール部材17では、外輪部材11とハブ輪12の相対傾きに伴いハブ輪12が負荷圏側と反負荷圏側に繰り返し移動することにより、非接触リップ63に潤滑グリースを第1接触リップ61側に掻き寄せる運動をさせることができる。また、ハブ輪12が負荷圏側に移動し、第1接触リップ61、非接触リップ63、及びハブ輪12の摺接面に囲まれた空間が狭まったとしても、非接触リップ63の先端がハブ輪12の外径面に接近又は軽接触するため、潤滑グリースが第2接触リップ62、非接触リップ63、及びハブ輪12の摺接面に囲まれた空間に移動するのを防止することができ、これにより、潤滑グリースが第2接触リップ62から外側に漏出するのを防止することができる。
以上説明したように、本実施形態のハブユニット軸受10によれば、第1シール部材16又は第2シール部材17の第1接触リップ31,61の基端部と非接触リップ33,63の基端部とを一体に形成した一体部34,64と芯金20,50の鍔部22,52の内径側端部との間の部分の軸方向両側に、括れ部35,65がそれぞれ形成される。このため、外輪部材11とハブ輪12の相対傾きに伴いハブ輪12が負荷圏側と反負荷圏側に繰り返し移動することにより、非接触リップ33,63に潤滑グリースを第1接触リップ31,61側に掻き寄せる運動をさせることができる。これにより、外輪部材11とハブ輪12の相対傾きが大きくなったとしても、潤滑グリースの漏出を防止することができる。
なお、本発明は上記各実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、第1シール部材と第2シール部材の両方に本発明を適用する場合を例示したが、これに限定されず、第1シール部材と第2シール部材の一方に本発明を適用するようにしてもよい。また、外輪部材にインボード側の第1シール部材の代わりにキャップを取り付けてもよい。
また、ハブユニット軸受は、図1に示す駆動輪用のハブユニット軸受に限定されず、従動輪用のハブユニット軸受であってもよい。
10 ハブユニット軸受
10a 軸受内部空間
11 外輪部材
11a 外輪軌道面
12 ハブ輪(内輪部材)
12a 内輪軌道面
13 内輪(内輪部材)
13a 内輪軌道面
14 玉(転動体)
15 保持器
16 第1シール部材
17 第2シール部材
20 芯金
21 円筒部
22 鍔部
30 弾性シール部
31 第1接触リップ
32 第2接触リップ
33 非接触リップ
34 一体部
35 括れ部
40 スリンガ(内輪部材)
41 円筒部
42 鍔部
50 芯金
51 円筒部
52 鍔部
60 弾性シール部
61 第1接触リップ
62 第2接触リップ
63 非接触リップ
64 一体部
65 括れ部
T1 非接触リップの先端部側の肉厚
T2 非接触リップの基端部側の肉厚

Claims (2)

  1. 外輪部材と、複数の転動体を介して前記外輪部材に対して回転可能に設けられる内輪部材と、前記複数の転動体を周方向で略等間隔に保持する保持器と、前記外輪部材と前記内輪部材との間の軸受内部空間を塞ぐシール部材と、を備えるハブユニット軸受であって、
    前記シール部材は、前記外輪部材の内径面に固定される円筒部と前記円筒部から径方向内側に延びる鍔部とを有する円環状の芯金と、前記芯金に固着される弾性シール部と、を備え、
    前記弾性シール部は、軸方向で前記軸受内部空間側に設けられ、前記内輪部材に摺接する第1接触リップと、軸方向で前記軸受内部空間と反対側に設けられ、前記内輪部材に摺接する第2接触リップと、第1接触リップと第2接触リップとの間に設けられ、前記内輪部材との間にラビリンスシールを形成する非接触リップと、を有し、
    前記第1接触リップの基端部と前記非接触リップの基端部とを一体に形成した一体部と前記芯金の前記鍔部の内径側端部との間の部分の軸方向両側に、括れ部がそれぞれ形成され、
    前記軸受内部空間側の前記括れ部の底位置は、径方向から見て、前記芯金の前記鍔部と重畳し、
    中立状態では、前記非接触リップの外径側が膨出するように弧状に変形し、
    負荷圏状態では、前記非接触リップの弧状の変形が前記中立状態よりも強くなり、
    反負荷圏状態では、前記非接触リップの弧状の変形が前記中立状態よりも弱くなる、
    ことを特徴とするハブユニット軸受。
  2. 前記非接触リップは、その先端部側の肉厚を基端部側の肉厚よりも大きくした形状に形成されることを特徴とする請求項1に記載のハブユニット軸受。
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