WO2010013439A1 - 車輪用軸受装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a wheel bearing device for rotatably supporting a wheel of an automobile or the like, and more particularly to a wheel bearing device with improved sealing performance.
- wheel bearing devices that support wheels of automobiles and the like support a hub wheel for mounting a wheel rotatably via a rolling bearing, and there are a drive wheel and a driven wheel.
- an inner ring rotation method is generally used for driving wheels
- an inner ring rotation method and an outer ring rotation method are generally used for driven wheels.
- a double-row angular ball bearing having a desired bearing rigidity, exhibiting durability against misalignment, and having a small rotational torque from the viewpoint of improving fuel efficiency is often used.
- double row tapered roller bearings are used in vehicles such as off-road cars and trucks that have a heavy vehicle body weight.
- a seal device is attached to seal between the outer member and the inner member.
- a sealing member having a sealing lip is attached to an outer member serving as a stationary member, and the sealing lip is slidably contacted with an outer peripheral surface of the inner member.
- the wheel bearing device 50 includes an outer ring member (outer member) 51 that is non-rotatably attached to the vehicle body side, and an inner ring member (inner member) that is rotatably supported by the outer ring member 51 via a ball (not shown).
- the wheel (not shown) is fixed to the inner ring member 52 and is rotatable with respect to the vehicle body. Since the wheel bearing device 50 is disposed in a place where mud water or the like is easily applied, a sealing device is disposed to seal between the inner ring member 52 and the outer ring member 51.
- This sealing device includes a seal member 53 fitted to the inner periphery of the end of the outer ring member 51 and a metal ring 57 fitted to the base 56 of the wheel mounting flange 55 of the hub ring 54.
- the seal member 53 includes an annular elastic seal body 58 and a metal core 59 that holds the elastic seal body 58.
- the elastic seal body 58 has three annular seal lips 58a, 58b, and 58c.
- the seal lip 58a is on the flange surface 54a of the hub wheel 54
- the seal lip 58b is on the round surface 54b of the hub wheel 54.
- the seal lip 58c is formed so as to be disposed close to the outer peripheral surface 54c of the shoulder portion of the hub wheel 54, respectively.
- the metal ring 57 includes a fitting portion 57a fitted to the shoulder portion outer peripheral surface 54c of the hub wheel 54, a flange portion 57b closely attached to the flange surface 54a of the hub wheel 54, and an outer peripheral side peripheral edge of the flange portion 57b. And a non-contact portion extending in the axial direction along the chamfered portion 51 a of the outer ring member 51, and a seal mounting portion 57 c formed in a substantially crank shape in a direction away from the flange surface 54 a of the hub wheel 54. And a seal portion 57d.
- the gap C between the inner peripheral surface of the non-contact seal portion 57d and the chamfered portion 51a and the outer peripheral surface 51b of the outer ring member 51 is set to an extremely narrow dimension.
- the elastic body 60 is mounted in a seal space formed between the seal mounting portion 57c and the seal mounting portion 57c.
- a labyrinth is formed by the inner peripheral surface of the non-contact seal portion 57d and the chamfered portion 51a and the outer peripheral surface 51b of the outer ring member 51.
- the sealing effect of the elastic body 60 mounted in the seal space prevents muddy water and the like from entering the fitting portion between the metal ring 57 and the hub ring 54, and the inner peripheral surface of the non-contact seal portion 57d and the outer ring member. Due to the effect of the labyrinth formed by the chamfered portion 51 a and the outer peripheral surface 51 b of 51, muddy water or the like can be prevented from entering the sliding contact portion between the seal member 53 and the metal ring 57.
- the seal member 53 and the metal ring 57 are formed by the labyrinth effect formed by the inner peripheral surface of the non-contact seal portion 57d and the chamfered portion 51a and the outer peripheral surface 51b of the outer ring member 51. It is possible to prevent muddy water from entering the sliding contact portion. However, there is a problem that the muddy water or the like that has once entered from the slight gap C is difficult to be discharged to the outside. Then, muddy water or the like staying on the elastic seal body 58 may adhere to the sliding contact surface of the seal lip 58a and wear the seal lip 58a, and it is difficult to maintain a stable sealing performance for a long period of time. .
- This invention is made
- the present invention has an outer member integrally having a vehicle body mounting flange for being attached to a suspension device on the outer periphery, and an outer rolling surface of a double row integrally formed on the inner periphery, It consists of a hub wheel that has a wheel mounting flange for mounting a wheel at one end and a small-diameter step on the outer periphery, and an outer ring member of an inner ring or constant velocity universal joint that is fitted to this hub ring.
- An inner member having a double-row inner rolling surface facing the outer rolling surface of the double row on the outer periphery, and a cage between both rolling surfaces of the inner member and the outer member.
- the base on the side is formed in an arc shape, and this base is formed by pressing from a steel plate.
- a metal ring is fitted, and an outer seal of the seals is joined to the inner periphery of the end of the outer member, and is integrally joined to the core, and radially outward.
- a wheel bearing device comprising a seal member having a side lip extending obliquely and a grease lip extending inclined toward the inner side of the bearing, and at least the side lip of the seal member is in sliding contact with the metal ring
- the metal ring has a cylindrical fitting portion that is fitted on the shoulder portion of the hub wheel, a curved portion that is formed in an arc shape corresponding to the shape of the base portion, and a radially outer portion from the curved portion.
- a disc portion that extends toward the inner side of the wheel mounting flange, and an umbrella portion that extends away from the outer diameter portion of the disc portion in the axial direction with respect to the wheel mounting flange.
- This umbrella part is on the outer side of the outer member While being oppositely arranged with a slight annular gap along the section periphery, a plurality of drain holes in the circumferential direction of the umbrella portion is bored. ... Claim 1
- the base portion on the inner side of the wheel mounting flange is formed in an arc shape, and a metal ring formed by pressing from a steel plate is fitted to this base portion, and the seal on the outer side is attached to the outer member.
- Seal member having a metal core fitted to the inner periphery of the end, a side lip integrally joined to the metal core, extending obliquely outward in the radial direction, and a grease lip extending inclined toward the inner side of the bearing
- the metal ring has a cylindrical fitting portion that is fitted on the shoulder portion of the hub wheel, and a shape of the base portion Corresponding to the curved portion formed in an arc shape, a disk portion extending radially outward from the curved portion and closely contacting the inner side surface of the wheel mounting flange, and an outer diameter portion of the disk portion From the wheel mounting flange in the axial direction
- the umbrella portion is
- the hole is formed, it is possible to prevent muddy water and the like from entering the sliding contact portion between the seal and the metal ring, and even if muddy water or the like enters from the slight annular gap, the metal ring It is possible to provide a wheel bearing device that can be easily discharged to the outside by centrifugal force accompanying rotation of the shaft, improve the sealing performance of the seal, and maintain the bearing performance over a long period of time.
- the discharge holes are perforated in the circumferential direction and at least one is disposed at a position closest to the road surface, muddy water that has entered the metal ring when the vehicle is stopped Etc. flow downward along the side lip of the seal and are easily discharged to the outside. ... Claim 2
- the drain hole has a tapered cross section so that the size of the inlet opening in the outer peripheral surface of the umbrella portion is smaller than the size of the outlet opening in the inner peripheral surface. If formed, it is difficult for muddy water or the like to enter from the outside, and once muddy water or the like is easily discharged due to centrifugal force accompanying the rotation of the metal ring, a more stable sealing performance is obtained over a long period of time. Can be held. ... Claim 3
- the drain hole is a two-stage circular hole so that the size of the inlet opening in the outer peripheral surface of the umbrella portion is smaller than the size of the outlet opening in the inner peripheral surface. If it is formed, the muddy water or the like hardly enters from the outside, and the muddy water or the like once infiltrated is easily discharged to the outside by the centrifugal force accompanying the rotation of the metal ring. ... Claim 4
- the drain hole is formed in a circular diameter and the diameter is set to 3 mm or less, the intrusion of muddy water or the like is effectively prevented by the surface tension of the water attached to the drain hole. be able to. ... Claim 5
- the annular gap between the umbrella portion of the metal ring and the outer peripheral surface of the outer member is set in the range of 0.05 to 1.0 mm, the metal ring or the outer member Even if there is dimensional variation, eccentricity, etc., it is possible to effectively prevent muddy water or the like from entering without the umbrella part interfering with the outer member. ... Claim 6
- the rigidity of the metal ring can be improved and the size and shape accuracy of the metal ring can be increased. . ... Claim 7
- the base portion is formed on an arc surface having a predetermined curvature radius r
- the curved portion of the metal ring is formed on an arc surface having a predetermined curvature radius R corresponding to the arc surface. If the curvature radii R and r are set so that R ⁇ r, the curved portion of the metal ring interferes with the arc surface of the base and floats when the metal ring is fitted to the base. It can prevent, and it can prevent that a clearance gap produces between the side surface of a wheel mounting flange, and the disc part of a metal ring. As a result, both can be in close contact with each other to suppress the unevenness of the side lip and to ensure stable sealing. ... Claim 8
- the metal ring is formed of a steel plate having corrosion resistance, and the surface roughness of the steel plate as the material is set in the range of Ra 0.2 to 0.6, the metal ring can be used over a long period of time. It can prevent rusting and maintain the sealing performance, and can obtain a good seal sliding contact surface, and keep the sealing performance of the seal even if it is used in a poor environment by suppressing lip wear. Can be achieved. ... Claim 9
- an annular drain groove having an arc-shaped cross section is formed on the outer periphery of the outer end portion of the outer member, and the drain groove is disposed in the vicinity of the end portion of the metal ring.
- the muddy water that enters through the outer peripheral surface of the outer member can be temporarily stored in this drainage groove and flow downward along this drainage groove, so that it can be actively discharged. Infiltration of muddy water or the like can be prevented, and stable sealing performance can be maintained over a long period of time. ... Claim 10
- the drainage groove has an arc portion at the groove bottom, and a flank surface having a predetermined inclination angle is formed in a tangential direction of the arc portion, and an extension line of the flank surface is formed. If the drainage groove is arranged at a position that intersects the end of the metal ring, the muddy water or the like that has flowed into the outer peripheral surface of the outer member collides with the end of the metal ring and bounces back. Intrusion from the opening of the ring and the outer member can be reliably prevented. ... Claim 11
- a bent portion is formed projecting radially outward from the umbrella portion, and a slinger is press-fitted to the outer periphery of the outer side end portion of the outer member. If it is placed near the end of the ring via a labyrinth seal, this slinger will block the muddy water that enters the outer peripheral surface of the outer member, and muddy water will enter the metal ring. In addition, the labyrinth seal does not prevent the muddy water or the like that has entered inside from being discharged by the centrifugal force accompanying the rotation of the metal ring, so that a stable sealing performance can be maintained over a long period of time. ... Claim 13
- the slinger includes a cylindrical portion that is press-fitted into the outer peripheral surface of the outer member, and a standing plate portion that extends radially outward from the cylindrical portion. If the bent portion of the metal ring is opposed through a slight gap in the axial direction, muddy water entering the outer peripheral surface of the outer member is blocked by this slinger, and the inside of the metal ring is blocked. Infiltration of muddy water and the like can be reliably prevented. ... Claim 14
- a cylindrical flange extending in the axial direction from the standing plate portion of the slinger is formed, and the flange and the bent portion are opposed to each other with a slight radial gap.
- a tapered surface having a predetermined inclination angle is formed on the outer periphery of the outer side end portion of the outer member, and the umbrella portion is provided with a predetermined inclination angle at the end portion. If it is formed in a taper shape that gradually increases in diameter toward the taper surface and faces the taper surface with a slight annular gap, it is formed by the inner peripheral surface of the umbrella portion and the taper surface of the outer member.
- the labyrinth effect can prevent muddy water and the like from entering the sliding contact portion between the seal and the metal ring. Even if muddy water or the like enters from the slight gap in the radial direction, the centrifugal force accompanying the rotation of the metal ring can be prevented. It can be easily discharged to the outside by force, the sealing performance of the seal can be improved, and the bearing performance can be maintained for a long time. ... Claim 17
- a wedge-shaped labyrinth is provided between the metal ring and the outer member. A gap is formed, making it difficult for muddy water to enter from the outside. Also, once the muddy water has entered, it is easy to be discharged to the outside due to the centrifugal force associated with the rotation of the metal ring, maintaining a more stable sealing performance over a long period of time. can do. ... Claim 20
- the gap between the opening portion of the umbrella portion of the metal ring and the tapered surface of the outer member is set in the range of 0.05 to 1.0 mm, the metal ring and the outer Even if there is dimensional variation or eccentricity of the members, it is possible to effectively prevent muddy water or the like from entering without the umbrella part interfering with the outer member. ... Claim 21
- a wheel bearing device has an outer member integrally formed with a vehicle body mounting flange for mounting to a suspension device on the outer periphery, and an outer member formed integrally with a double row outer rolling surface on the inner periphery, and one end
- a hub ring integrally having a wheel mounting flange for mounting a wheel on the part, and a outer ring member of an inner ring or a constant velocity universal joint fitted to the hub ring, and a small-diameter stepped portion formed on the outer periphery
- the base is formed in a circular arc shape, and this base is formed by pressing from a steel plate. While the metal ring is fitted, the outer seal of the seals is joined to the inner circumference of the end of the outer member, and the core bar is integrally joined to the outer side in the radial direction.
- a wheel bearing device comprising a seal member having a side lip extending inclined and a grease lip extending inclined toward the inner side of the bearing, and at least the side lip of the seal member is in sliding contact with the metal ring.
- a cylindrical fitting portion in which the metal ring is fitted on the shoulder portion of the hub wheel, a curved portion formed in an arc shape corresponding to the shape of the base portion, and a radially outward direction from the curved portion A disc portion that is in close contact with the side surface on the inner side of the wheel mounting flange, and an umbrella portion that extends away from the outer diameter portion of the disc portion in the axial direction with respect to the wheel mounting flange.
- This umbrella portion is the outer end of the outer member.
- a few annular gaps are arranged opposite to each other, and a plurality of drain holes are drilled in the circumferential direction of the umbrella portion, so that muddy water or the like is in the sliding contact portion between the seal and the metal ring.
- Intrusion can be prevented, and even if muddy water or the like enters through this slight annular gap, it is easily discharged to the outside by the centrifugal force accompanying the rotation of the metal ring, and the sealing performance of the seal is improved.
- a wheel bearing device capable of maintaining the bearing performance over a long period of time.
- FIG. 1 It is a longitudinal section showing a 1st embodiment of a bearing device for wheels concerning the present invention.
- (A) is the principal part enlarged view of FIG. 1
- (b) is the II arrow directional view of (a).
- (A) is a fragmentary sectional view which shows the modification of the metal ring which concerns on this invention
- (b) is a fragmentary sectional view which shows the modification of (a).
- It is a longitudinal cross-sectional view which shows 2nd Embodiment of the wheel bearing apparatus which concerns on this invention.
- It is a principal part enlarged view of FIG. It is a principal part enlarged view which shows the modification of FIG. It is a principal part enlarged view which shows the other modification of FIG.
- FIG. 1 It is a longitudinal cross-sectional view which shows 3rd Embodiment of the wheel bearing apparatus which concerns on this invention. It is a principal part enlarged view of FIG. The principal part enlarged view which shows the modification of FIG. It is a principal part enlarged view which shows the other modification of FIG. It is a longitudinal cross-sectional view which shows 4th Embodiment of the wheel bearing apparatus which concerns on this invention. It is a principal part enlarged view of FIG. It is a principal part enlarged view which shows the modification of FIG. It is a principal part enlarged view which shows the other modification of FIG. It is a principal part enlarged view which shows the sealing device of the conventional wheel bearing apparatus.
- An outer member integrally having a vehicle body mounting flange to be attached to the suspension device on the outer periphery, a double row outer rolling surface formed integrally on the inner periphery, and a wheel mounting flange for attaching a wheel to one end And a hub wheel in which an inner rolling surface facing one of the double row outer rolling surfaces and a small-diameter step portion extending in the axial direction from the inner rolling surface are formed on the outer periphery, and the hub
- An inner member formed of an inner ring that is press-fitted into a ring through a predetermined squeeze and has an inner rolling surface that faces the other of the outer rolling surfaces of the double row on the outer periphery, and the inner member and the outer A seal attached to an opening portion of an annular space formed by a double row rolling element that is rotatably accommodated between both rolling surfaces of the member via a cage, and the outer member and the inner member.
- the base portion on the inner side of the wheel mounting flange is formed in an arc shape, and this A metal ring formed by pressing from a steel plate is fitted to the part, and the outer side seal of the seals is fitted to the inner periphery of the end of the outer member, and the core And a grease seal lip extending inclining radially outward and a grease lip extending obliquely inwardly of the bearing, and the side lip and grease lip of the seal member are formed of the metal.
- the metal ring is formed in a circular arc shape corresponding to the shape of the cylindrical fitting portion that is fitted onto the shoulder portion of the hub wheel and the base portion.
- An umbrella portion extending in a direction apart
- the umbrella part is disposed opposite to the outer member along the outer periphery of the outer side through a slight annular gap, and a plurality of discharge holes are provided at equal intervals in the circumferential direction of the umbrella part. And at least one is arranged at a position closest to the road surface.
- FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of a wheel bearing device according to the present invention
- FIG. 2 (a) is an enlarged view of a main part of FIG. 1
- (b) is an arrow II of (a).
- FIG. 3A is a partial cross-sectional view showing a modification of the metal ring according to the present invention
- FIG. 3B is a partial cross-sectional view showing the modification of FIG.
- the side closer to the outside of the vehicle in the state assembled to the vehicle is referred to as an outer side (left side in FIG. 1), and the side closer to the center is referred to as an inner side (right side in FIG.
- This wheel bearing device is for a driven wheel called a third generation, and is an outer member 1 and an outer member externally inserted into the inner member 1 through double-row rolling elements (balls) 3. And a member 2.
- the inner member 1 includes a hub ring 4 and an inner ring 5 fixed to the hub ring 4.
- the hub wheel 4 integrally has a wheel mounting flange 6 for mounting a wheel (not shown) at an end portion on the outer side, and has one (outer side) inner rolling surface 4a on the outer periphery and the inner rolling surface.
- a small diameter step 4b extending in the axial direction from the surface 4a is formed.
- Hub bolts 6a are planted on the wheel mounting flange 6 at equal intervals in the circumferential direction.
- the inner ring 5 is formed with the other (inner side) inner rolling surface 5a on the outer periphery, and is press-fitted into the small-diameter step portion 4b of the hub wheel 4 through a predetermined shimiro, and the end of the small-diameter step portion 4b is radially outward It is fixed to the hub wheel 4 in the axial direction in a state where a predetermined bearing preload is applied by a caulking portion 4c formed by plastic deformation in the direction.
- the hub wheel 4 is made of medium and high carbon steel containing 0.40 to 0.80 wt% of carbon such as S53C, and extends from the inner side base portion 6b of the wheel mounting flange 6 to the small diameter step portion 4b via the step portion 4d.
- the surface hardness is set to a range of 58 to 64 HRC by induction hardening.
- the caulking portion 4c is an unquenched portion while maintaining the surface hardness after forging. This has sufficient mechanical strength against the rotational bending load applied to the wheel mounting flange 6, improves the fretting resistance of the small-diameter stepped portion 4b serving as the fitting portion of the inner ring 5, and performs caulking. It is possible to prevent micro cracks and the like from occurring in the crimped portion 4c due to processing.
- the outer member 2 integrally has a vehicle body mounting flange 2b to be attached to a knuckle (not shown) on the outer periphery, and faces the double row inner rolling surfaces 4a and 5a of the inner member 1 on the inner periphery. Double row outer rolling surfaces 2a, 2a are integrally formed.
- This outer member 2 is made of medium and high carbon steel containing 0.40 to 0.80 wt% of carbon such as S53C, and at least the double row outer rolling surfaces 2a and 2a have a surface hardness of 58 to 64 HRC by induction hardening. Hardened to range.
- the inner ring 5 and the rolling element 3 are made of high carbon chrome steel such as SUJ2, and are hardened in the range of 58 to 64 HRC up to the core portion by quenching. And the double row rolling elements 3 and 3 are accommodated between both rolling surfaces of the outer member 2 and the inner member 1, and are held by the cages 7 and 7 so as to roll freely.
- a ball bearing is configured.
- seals 8 and 9 are attached to the opening of the annular space formed between the outer member 2 and the inner member 1. These seals 8 and 9 prevent the grease sealed inside the bearing from leaking outside and preventing rainwater, dust, and the like from entering the bearing from the outside.
- the inner side seal 9 constitutes a so-called pack seal composed of an annular seal plate 10 and a slinger 11 which are substantially L-shaped in cross section and arranged to face each other.
- the metal ring 12 is fitted to the inner side base portion 6 b of the wheel mounting flange 6, and the outer side seal 8 is disposed so as to be in sliding contact with the metal ring 12.
- the seal 8 is integrally formed with a core metal 13 fitted to the inner periphery of the outer side end of the outer member 2, and the core metal 13 by vulcanization adhesion or the like.
- the seal member 14 is joined.
- the core bar 13 is made of austenitic stainless steel plate (JIS standard SUS304 type or the like), ferritic stainless steel plate (SUS430 type or the like), or rust-proof cold rolled steel plate (JIS standard SPCC type or the like).
- the cross section is formed in a substantially U shape by press working.
- the seal member 14 is joined to the outer peripheral portion of the cored bar 13 and joined to the pair of side lips 14a and 14b extending obliquely outward in the radial direction and the inner edge part of the cored bar 13, and to the bearing inner side. And a grease lip 14c extending in an inclined manner. These side lips 14 a and 14 b and the grease lip 14 c are in sliding contact with the metal ring 12 fitted to the base portion 6 b on the inner side of the wheel mounting flange 6.
- a seal member 14 is wrapped around and joined to the outer portion of the core bar 13 to prevent foreign matter such as muddy water from entering the bearing from the fitting portion between the outer member 2 and the core bar 13. Yes.
- the metal ring 12 is a steel plate having corrosion resistance, for example, an austenitic stainless steel plate (JIS standard SUS304 type or the like), a ferritic stainless steel plate (SUS430 type or the like), or a rust-proof cold rolled steel plate (JIS type).
- a standard SPCC system or the like is formed by pressing, and has an arc shape corresponding to a cylindrical fitting portion 12a that is externally fitted to the shoulder portion 4e of the hub wheel 4 and a base portion 6b that is formed in an arc shape.
- a disc portion 12c extending radially outward from the curved portion 12b, and in close contact with the inner side surface 6c of the wheel mounting flange 6, and an outer diameter portion of the disc portion 12c
- a cylindrical umbrella portion 12d extending away from the wheel mounting flange 6 in the axial direction and a bent portion 12e formed to protrude radially outward from the umbrella portion 12d are provided.
- the bent portion 12e is provided in order to improve the rigidity of the metal ring 12, and can improve the dimensional and shape accuracy of the metal ring 12.
- this metal ring 12 is set so that the surface roughness of the steel plate as the material is in the range of Ra 0.2 to 0.6. Thereby, a favorable seal sliding contact surface can be obtained, lip wear can be suppressed, and the sealing performance of the seal 8 can be maintained even when used in a poor environment.
- Ra is one of the JIS roughness shape parameters (JIS B0601-1994), and is the arithmetic average roughness, which means the average value of absolute value deviations from the average line.
- the base portion 6 b is formed in an arc surface having a predetermined radius of curvature r at a corner portion between the shoulder portion 4 e of the hub wheel 4 and the wheel mounting flange 6.
- the curved portion 12b of the metal ring 12 is formed of an arc surface having a predetermined radius of curvature R, and the respective curvature radii R and r are set such that R ⁇ r.
- an elastic lip may be mounted between the side surface 6 c of the wheel mounting flange 6 and the metal ring 12. This prevents foreign matter from entering from between the side surface 6c of the wheel mounting flange 6 and the disc portion 12c of the metal ring 12, and rusting of the mounting portion of the base portion 6b and the metal ring 12 over a long period of time. Can be prevented.
- the umbrella portion 12d of the metal ring 12 is disposed so as to face the outer periphery of the outer member 2 through a slight annular gap A along the outer periphery of the outer side to constitute a labyrinth seal.
- the annular gap A is set in the range of 0.05 to 1.0 mm (diameter).
- a plurality of drain holes 15 are formed in the circumferential direction of the umbrella portion 12d. If the gap A is less than 0.05 mm, the umbrella 12d may interfere with the outer member 2 due to dimensional variation or eccentricity of the metal ring 12 or the outer member 2, and if it exceeds 1.0 mm, muddy water Etc. is not preferable because it easily enters.
- the labyrinth effect formed by the inner peripheral surface of the umbrella portion 12d and the outer peripheral surface of the outer member 2 prevents muddy water or the like from entering the sliding contact portion between the seal 8 and the metal ring 12. Even if muddy water or the like enters the inside of the metal ring 12 from this slight annular gap A, it is discharged by the centrifugal force accompanying the rotation of the metal ring 12 as shown by the arrows in the figure, The drain hole 15 formed in the umbrella part 12d is easily discharged to the outside and does not stay on the side lip 14a. Therefore, muddy water or the like can be prevented from adhering to the sliding contact surface of the side lip 14a and being worn, and a stable sealing performance can be maintained over a long period of time.
- the drain hole 15 is formed in a circular diameter, and the diameter d thereof is set to 3 mm or less.
- the size of the drain hole 15 is increased, mud water or the like entering the inside tends to be discharged, but mud water or the like enters the inside from the outside through the drain hole 15, so the surface tension of water generated by suppressing the diameter to 3 mm or less Infiltration of muddy water and the like can be prevented.
- muddy water or the like entering the inside of the metal ring 12 flows downward through the side lip 14a of the seal 8, and is a drainage hole drilled below the umbrella portion 12d closest to the road surface. 15 is discharged. Therefore, it is preferable that a plurality of drain holes 15 are disposed at a position closest to the road surface, and a plurality of drain holes 15 are perforated in the circumferential direction from the surface of the drainage effect.
- muddy water or the like may enter from outside, so it is appropriate to set the number in the range of 6 to 12.
- the third generation structure on the driven wheel side is exemplified as the wheel bearing device, but the wheel bearing device according to the present invention is not limited to this, and the second generation or the fourth generation is applicable as long as the structure is applicable. It may be a generation.
- the present embodiment an example of a double-row angular contact ball bearing using balls as the rolling elements 3 is illustrated, but it is not limited to this, and a double-row tapered roller bearing using tapered rollers as the rolling elements is used. It may be configured.
- FIG. 1 A modified example of the drain hole according to the present invention is shown in FIG.
- a plurality of drain holes 16 shown in (a) are formed in the umbrella portion 17a of the metal ring 17 in a circumferentially equidistant manner, and the diameter d of the inlet 16a that opens to the outer peripheral surface of the umbrella portion 17a has an inner peripheral surface.
- the cross section is formed in a tapered shape so as to be smaller than the diameter d1 of the opening 16b that opens (d ⁇ d1).
- a plurality of discharge holes 18 shown in (b) are formed in the umbrella portion 19a of the metal ring 19 in a circumferentially equidistant manner, and the diameter d of the inlet 18a that opens to the outer peripheral surface of the umbrella portion 19a
- a two-stage circular hole is formed (d ⁇ d1) so as to be smaller than the diameter d1 of the discharge port 18b opened in the surface. Accordingly, it is difficult for muddy water or the like to enter from the outside, and the muddy water or the like that has entered once is easily discharged to the outside by the centrifugal force accompanying the rotation of the metal ring 19.
- the drain hole is illustrated as a circular hole, but is not necessarily limited to a circular hole, and may be an ellipse or a rectangle.
- FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of the wheel bearing device according to the present invention
- FIG. 5 is an enlarged view of a main part of FIG. 4
- FIG. 6 is an enlarged main part of a modification of FIG.
- FIG. 7 is an enlarged view of a main part showing another modification of FIG. Note that this embodiment is basically different from the above-described embodiment (FIG. 1) only in the configuration of the outer member, and the same reference numerals are given to other parts and parts having the same function or the same function. Detailed description will be omitted.
- This wheel bearing device is for a driven wheel referred to as a third generation, and includes an inner member 1 and an outer member 20 that is externally inserted into the inner member 1 via double-row rolling elements 3. It has.
- the outer member 20 has a vehicle body mounting flange 2b integrally on the outer periphery, and the double row outer rolling surfaces 2a, 2a facing the double row inner rolling surfaces 4a, 5a of the inner member 1 on the inner periphery. It is integrally formed.
- This outer member 20 is made of medium and high carbon steel containing 0.40 to 0.80 wt% of carbon such as S53C, and at least the double row outer raceway surfaces 2a and 2a have a surface hardness of 58 to 64 HRC by induction hardening. Hardened to range.
- the metal ring 12 is fitted to the inner side base portion 6 b of the wheel mounting flange 6, and the outer side seal 8 is disposed so as to be in sliding contact with the metal ring 12.
- the seal 8 is integrally joined to the cored bar 13 fitted to the inner periphery of the outer end of the outer member 2 by vulcanization bonding or the like.
- a seal member 14 is joined to the outer peripheral portion of the cored bar 13 and joined to the pair of side lips 14a and 14b extending obliquely outward in the radial direction and the inner edge part of the cored bar 13, and to the bearing inner side And a grease lip 14c extending in an inclined manner.
- an annular drain groove 21 is formed on the outer periphery of the outer end of the outer member 20.
- the drainage groove 21 is formed in an arc shape in cross section and is disposed near the end of the metal ring 12.
- the drainage groove 22 is disposed in the vicinity of the end of the metal ring 12, has a circular arc part 22a at the groove bottom, and a flank 22b having a predetermined inclination angle ⁇ is formed in the tangential direction of the circular arc part 22a. ing. And the drainage groove 22 is arrange
- the muddy water or the like that has flowed into the outer peripheral surface of the outer member 20 'collides with the bent portion 12e of the metal ring 12 and bounces back, so that the metal ring 12 and the outer member are rebounded. Intrusion from the opening with 20 'can be reliably prevented.
- the inclination angle ⁇ of the flank 22b is set in the range of 20 ° to 40 °.
- the drainage groove 23 shown in FIG. 7 has an arc portion 23a at the groove bottom, and a relief surface 23b having a predetermined inclination angle ⁇ is formed in the tangential direction of the arc portion 23a. Arranged on the inner side.
- the drainage groove 23 is arranged so that the extended line of the flank 23b is positioned radially outward from the end portion (the bent portion 12e) of the metal ring 12.
- the muddy water or the like that has flowed into the outer peripheral surface of the outer member 20 ′′ scatters over the bent portion 12e of the metal ring 12, and the metal ring 12 and the outer member. It is possible to reliably prevent intrusion from the opening of 20 ′′.
- FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a third embodiment of a wheel bearing device according to the present invention
- FIG. 9 is an enlarged view of a main part of FIG. 8
- FIG. 10 is an enlarged main part of a modification of FIG.
- FIG. 11 is an enlarged view of a main part showing another modification of FIG.
- This embodiment is basically the same as the first embodiment (FIG. 1) described above except for the configuration around the metal ring, and the same reference numerals are used for the same parts or parts having the same function. The detailed description is omitted.
- This wheel bearing device is for a driven wheel called a third generation, and includes an inner member 1, and an outer member 2 externally inserted into the inner member 1 via double row rolling elements 3. It has.
- the metal ring 12 is fitted to the inner side base portion 6 b of the wheel mounting flange 6, and the outer side seal 8 is disposed so as to be in sliding contact with the metal ring 12.
- the seal 8 is integrally joined to the core metal 13 fitted to the inner periphery of the outer end of the outer member 2 by vulcanization adhesion or the like.
- a seal member 14 is joined to the outer peripheral portion of the cored bar 13 and joined to the pair of side lips 14a and 14b extending obliquely outward in the radial direction and the inner edge part of the cored bar 13, and to the bearing inner side.
- a grease lip 14c extending in an inclined manner.
- the slinger 24 is press-fitted into the outer periphery of the outer end of the outer member 2.
- the slinger 24 includes a cylindrical portion 24a that is press-fitted in the vicinity of the end of the metal ring 12, and a standing plate portion 24b that extends radially outward from the cylindrical portion 24a, and is an austenitic stainless steel plate (JIS standard SUS304 series). Etc.), a ferritic stainless steel plate (SUS430 type or the like), or a cold rolled steel plate (JIS standard SPCC type or the like) that has been rust-proofed, is formed into a substantially L-shaped section by press working.
- JIS standard SUS304 series austenitic stainless steel plate
- SUS430 type or the like ferritic stainless steel plate
- a cold rolled steel plate JIS standard SPCC type or the like
- the axial gap B is set in the range of 0.05 to 1.0 mm. If the gap B is less than 0.05 mm, the bent portion 12e and the standing plate portion 24b may interfere with each other due to dimensional variations or mounting errors of the metal ring 12 or slinger 24. Is not preferable because it easily penetrates.
- the slinger 25 is disposed in the vicinity of the end of the metal ring 12, and is a cylindrical portion 25a that is press-fitted into the outer peripheral surface of the outer member 2, and a standing plate portion 25b that extends radially outward from the cylindrical portion 25a. Furthermore, it comprises a cylindrical collar portion 25c extending in the axial direction from the standing plate portion 25b.
- the slinger 25 is made of an austenitic stainless steel plate (JIS standard SUS304 type or the like), a ferritic stainless steel plate (SUS430 type or the like), or a rust-proof cold rolled steel plate (JIS standard SPCC type or the like). It is formed by press working.
- the bent portion 12e of the metal ring 12 and the upright plate portion 25b face each other via a slight axial gap B, and the flange portion 25c and the bent portion 12e face each other via a slight radial gap D.
- a labyrinth seal is configured.
- muddy water and the like can be reliably prevented from entering from the axial gap B between the bent portion 12e of the metal ring 12 and the upright plate portion 25b, and a stable sealing property can be maintained over a long period of time. , Reliability can be improved.
- the radial gap D is set in the range of 0.05 to 1.0 mm. If the gap D is less than 0.05 mm, the bent portion 12e and the flange portion 25c may interfere with each other due to dimensional variations of the metal ring 12 or slinger 25, mounting errors, etc. It is not preferable because it easily enters.
- the slinger 26 shown in FIG. 11 is disposed in the vicinity of the end portion of the metal ring 12, and a cylindrical portion 24 a that is press-fitted into the outer peripheral surface of the outer member 2, and extends radially outward from the cylindrical portion 24 a.
- the seal member 27 is integrally joined to the standing plate portion 24b by vulcanization adhesion.
- the seal member 27 has a side lip 27a extending obliquely outward in the radial direction, and is in sliding contact with the bent portion 12e 'of the metal ring 12' with a slight squeeze.
- the slinger 26 in which the seal member 27 is joined to the slinger 24 is illustrated, but the seal member 27 is joined to the bent portion 12e of the metal ring 12, and the side lip 27a is attached to the standing plate portion 24b of the slinger 24. You may make it slidably contact. As a result, the side lip 27a expands due to the centrifugal force accompanying the rotation of the metal ring 12 to eliminate squeeze, and muddy water or the like that has entered the metal ring 12 can be discharged smoothly.
- FIG. 12 is a longitudinal sectional view showing a fourth embodiment of the wheel bearing device according to the present invention
- FIG. 13 is an enlarged view of a main part of FIG. 12
- FIG. 14 is an enlarged main part of a modification of FIG.
- FIGS. 15A and 15B are main part enlarged views showing another modification of FIG. Note that this embodiment is basically the same as the first embodiment (FIG. 1) described above except that the metal ring and the outer member are partially different in configuration, and other parts having the same parts or similar functions. The same reference numerals are given to the parts and the detailed description is omitted.
- This wheel bearing device is for a driven wheel called a third generation, and includes an inner member 1 and an outer member 28 inserted on the inner member 1 through double-row rolling elements 3. It has.
- the outer member 28 has a vehicle body mounting flange 2b integrally on the outer periphery, and the double row outer rolling surfaces 2a, 2a facing the double row inner rolling surfaces 4a, 5a of the inner member 1 on the inner periphery. It is integrally formed.
- This outer member 28 is made of medium and high carbon steel containing 0.40 to 0.80 wt% of carbon such as S53C, and at least the double row outer rolling surfaces 2a and 2a have a surface hardness of 58 to 64 HRC by induction hardening. Hardened to range.
- the metal ring 29 is fitted to the inner side base portion 6 b of the wheel mounting flange 6, and the outer side seal 8 is disposed so as to be in sliding contact with the metal ring 29.
- the seal 8 is integrally joined to the core metal 13 fitted to the inner periphery of the outer end of the outer member 28 by vulcanization adhesion or the like.
- a seal member 14 is integrally joined to the core metal 13 fitted to the inner periphery of the outer end of the outer member 28 by vulcanization adhesion or the like.
- the seal member 14 is joined to the outer peripheral portion of the cored bar 13 and joined to the pair of side lips 14a and 14b extending obliquely outward in the radial direction and the inner edge part of the cored bar 13, and to the bearing inner side. And a grease lip 14c extending in an inclined manner.
- the side lips 14 a and 14 b and the grease lip 14 c are in sliding contact with a metal ring 29 fitted to the base 6 b on the inner side of the wheel mounting flange 6.
- the metal ring 29 is a steel plate having corrosion resistance, such as an austenitic stainless steel plate (JIS standard SUS304 type or the like), a ferritic stainless steel plate (SUS430 type or the like), or a rust-proof cold rolled steel plate (JIS type).
- a standard SPCC system or the like is formed by pressing, and has an arc shape corresponding to a cylindrical fitting portion 12a that is externally fitted to the shoulder portion 4e of the hub wheel 4 and a base portion 6b that is formed in an arc shape.
- a disc portion 12c extending radially outward from the curved portion 12b, and in close contact with the inner side surface 6c of the wheel mounting flange 6, and an outer diameter portion of the disc portion 12c
- An umbrella portion 29a extending away from the wheel mounting flange 6 in the axial direction is provided, and a bent portion 29b formed to protrude radially outward from the umbrella portion 29a.
- the bent portion 29 b is provided to improve the rigidity of the metal ring 29, and can improve the dimensional and shape accuracy of the metal ring 29.
- the metal ring 29 has a surface roughness of a steel plate as a material in a range of Ra 0.2 to 0.6. Thereby, a favorable seal sliding contact surface can be obtained, lip wear can be suppressed, and the sealing performance of the seal 8 can be maintained even when used in a poor environment.
- a tapered surface 2c having a predetermined inclination angle ⁇ 1 is formed on the outer periphery of the outer end portion of the outer member 28.
- the umbrella portion 29a of the metal ring 29 has a predetermined inclination angle ⁇ 2 corresponding to the tapered surface 2c of the outer member 28, and is formed in a tapered shape that gradually increases in diameter toward the end portion.
- a slight annular gap A is formed between the tapered surface 2c and a labyrinth seal.
- the inclination angles ⁇ 1 and ⁇ 2 are set in a range of 15 ° to 30 ° so as to be substantially the same angle, and the gap A is set in a range of 0.05 to 1.0 mm (diameter).
- the inclination angles ⁇ 1 and ⁇ 2 are set to exceed 30 °, muddy water or the like is liable to enter, and if it is less than 15 °, the muddy water or the like that has entered may be difficult to drain due to centrifugal force. Further, if the gap A is less than 0.05 mm, the umbrella portion 29a may interfere with the outer member 28 due to dimensional variation or eccentricity of the metal ring 29 or the outer member 2, and if it exceeds 1.0 mm, muddy water Etc. is not preferable because it easily enters.
- the labyrinth effect formed by the inner peripheral surface of the umbrella portion 29a and the tapered surface 2c of the outer member 28 prevents muddy water or the like from entering the sliding contact portion between the seal 8 and the metal ring 29.
- muddy water or the like enters the inside of the metal ring 29 from this slight gap A, it is easily discharged to the outside by the centrifugal force accompanying the rotation of the metal ring 29 as shown by the arrow in the figure. , It does not stay on the side lip 14a. Therefore, muddy water or the like can be prevented from adhering to the sliding contact surface of the side lip 14a and being worn, and a stable sealing performance can be maintained over a long period of time.
- FIG. 14 shows a modification.
- basically only the inclination angle of the taper surface of the outer member of the above-described embodiment (FIG. 13) is different, and the same reference numerals are given to the same parts or parts having the same functions. Detailed description will be omitted.
- a tapered surface 2d having a predetermined inclination angle ⁇ 3 is formed on the outer periphery of the outer side end portion of the outer member 28.
- a slight annular gap A is formed between the inner peripheral surface of the umbrella portion 29a of the metal ring 29, and a labyrinth seal is configured.
- the inclination angle ⁇ 3 of the tapered surface 2d is set in a range of 30 ° to 50 ° so as to be larger than the inclination angle ⁇ 2 of the umbrella portion 29a.
- the labyrinth gap formed between the metal ring 29 and the outer member 28 ' is formed in a wedge shape, and the opening is set to a slight gap A.
- FIG. 15 shows another modification.
- the configuration of the metal ring of the above-described embodiment (FIG. 13) is only partially different, and the same parts are denoted by the same reference numerals for the same parts or parts having the same functions. Detailed description is omitted.
- a tapered surface 2c having a predetermined inclination angle ⁇ 1 is formed on the outer periphery of the outer end portion of the outer member 28, and the umbrella portion 30a of the metal ring 30 is a tapered surface of the outer member 28.
- it is formed in a taper shape having a predetermined inclination angle ⁇ 2.
- a slight annular gap A is formed between the tapered surface 2c and a labyrinth seal.
- the umbrella portion 30a of the metal ring 30 is formed long so as to cover the outer peripheral surface beyond the tapered surface 2c of the outer member 28. That is, the separation amount L1 from the side surface 6c of the wheel mounting flange 6 of the umbrella portion 30a is set to be larger than the distance L2 from the side surface 6c of the wheel mounting flange 6 to the edge of the tapered surface 2c of the outer member 28. (L1> L2). Thereby, it is possible to further prevent muddy water or the like from entering the inside of the metal ring 30 without directly hitting the tapered surface 2c of the outer member 28 by the umbrella portion 30a.
- the wheel bearing device according to the present invention can be applied to all generations of wheel bearing devices regardless of driving wheels and driven wheels.
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Abstract
【課題】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。 【解決手段】車輪取付フランジ6の基部6bが円弧状に形成され、この基部6bに金属環12が嵌着されてサイドリップ14a、14bを有するシール8が摺接され、金属環12が、ハブ輪4の肩部4eに外嵌される円筒状の嵌合部12aと、基部6bの形状に対応して円弧状に形成された湾曲部12bと、これから径方向外方に延び、車輪取付フランジ6の側面6cに密着される円板部12cと、こ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とを備え、この傘部12dが、外方部材2のアウター側の端部外周に沿って僅かな環状の隙間Aを介して対向配置されると共に、傘部12dの周方向に複数の排出孔15が等配に穿設され、少なくとも一つが路面に最も近い位置に配置されている。
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輪部材(外方部材)51と、外輪部材51にボール(図示せず)を介して回転支持される内輪部材(内方部材)52とを有し、車輪(図示せず)は内輪部材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輪部材52と外輪部材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、外輪部材51の端部内周に嵌着されたシール部材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。シール部材53は、円環状の弾性シール体58と、この弾性シール体58を保持する芯金59とから構成されている。弾性シール体58は、円環状の3個のシールリップ58a、58b、58cを有しており、シールリップ58aはハブ輪54のフランジ面54aに、シールリップ58bはハブ輪54のアール面54bに、また、シールリップ58cは、ハブ輪54の肩部外周面54cに、それぞれ近接して配置されるように形成されている。
金属環57は、ハブ輪54の肩部外周面54cに嵌合される嵌合部57aと、ハブ輪54のフランジ面54aに密着される鍔部57bと、この鍔部57bの外径側周縁部に、ハブ輪54のフランジ面54aから離間する方向に断面略クランク状に形成されたシール装着部57cと、さらに、外輪部材51の面取り部51aに沿って軸方向に延設された非接触シール部57dとを有している。非接触シール部57dの内周面と外輪部材51の面取り部51aおよび外周面51bとの隙間Cは極めて狭い寸法に設定されている。
そして、金属環57の鍔部57bをハブ輪54のフランジ面54aに密着させて、金属環57の嵌合部57aをハブ輪54の肩部外周面54cに嵌合させた時、フランジ面54aとシール装着部57cとの間に形成されたシール空間に弾性体60が装着されている。また、非接触シール部57dの内周面と外輪部材51の面取り部51aおよび外周面51bとによってラビリンスが形成されている。
シール空間に装着された弾性体60のシール効果により、金属環57とハブ輪54との嵌合部に泥水等が浸入するのを防止すると共に、非接触シール部57dの内周面と外輪部材51の面取り部51aおよび外周面51bとによって形成されたラビリンスの効果により、シール部材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。
こうした従来の車輪用軸受装置の密封装置では、非接触シール部57dの内周面と外輪部材51の面取り部51aおよび外周面51bとによって形成されたラビリンスの効果により、シール部材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特徴を備えている。然しながら、この僅かな隙間Cから一旦浸入した泥水等は外部に排出され難いと言う問題があった。そして、弾性シール体58上に滞留した泥水等がシールリップ58aの摺接面に付着してシールリップ58aを摩耗させる可能性があり、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とを有するシール部材からなり、このシール部材のうち少なくとも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、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、この傘部が、前記外方部材のアウター側の端部外周に沿って僅かな環状の隙間を介して対向配置されると共に、当該傘部の周方向に複数の排水孔が穿設されている。・・・請求項1
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、このシール部材のうち少なくとも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、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、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を備え、この傘部が、外方部材のアウター側の端部外周に沿って僅かな環状の隙間を介して対向配置されると共に、当該傘部の周方向に複数の排水孔が穿設されているので、シールと金属環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から泥水等が浸入したとしても、金属環の回転に伴う遠心力によって容易に外部に排出され、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ができる。
好ましくは、本発明のように、前記排出孔が周方向等配に穿設され、少なくとも一つが路面に最も近い位置に配置されていれば、車両の停止時、金属環の内部に浸入した泥水等は、シールのサイドリップを伝って下方に流動し、容易に外部に排出される。・・・請求項2
また、本発明のように、前記排水孔が、前記傘部の外周面に開口する浸入口の大きさが、内周面に開口する排出口の大きさよりも小さくなるように断面がテーパ状に形成されていれば、外部から泥水等が浸入し難く、また、一旦浸入した泥水等が金属環の回転に伴う遠心力によって外部に排出され易くなり、長期間に亘ってさらに安定した密封性を保持することができる。・・・請求項3
また、本発明のように、前記排水孔が、前記傘部の外周面に開口する浸入口の大きさが、内周面に開口する排出口の大きさよりも小さくなるように2段の円孔に形成されていれば、外部から泥水等が浸入し難く、また、一旦浸入した泥水等が金属環の回転に伴う遠心力によって外部に排出され易くなる。・・・請求項4
また、本発明のように、前記排水孔が円径に形成され、その直径がφ3mm以下に設定されていれば、排水孔に付着した水の表面張力により泥水等の浸入を効果的に防止することができる。・・・請求項5
また、本発明のように、前記金属環の傘部と前記外方部材の外周面との環状の隙間が0.05~1.0mmの範囲に設定されていれば、金属環や外方部材の寸法バラツキや偏心等があっても傘部が外方部材に干渉することなく効果的に泥水等が浸入するのを防止することができる。・・・請求項6
また、本発明のように、前記傘部から径方向外方に突出して折曲部が形成されていれば、金属環の剛性を向上させると共に、金属環の寸法・形状精度を高めることができる。・・・請求項7
また、本発明のように、前記基部が所定の曲率半径rからなる円弧面に形成されると共に、この円弧面に対応して前記金属環の湾曲部が所定の曲率半径Rからなる円弧面に形成され、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れば、金属環を基部に嵌合した時に基部の円弧面に金属環の湾曲部が干渉して浮き上がるのを防止することができ、車輪取付フランジの側面と金属環の円板部との間に隙間が生じるのを防止することができる。これにより、両者が密着してサイドリップのシメシロのバラツキを抑え、安定した密封性を確保することができる。・・・請求項8
また、本発明のように、前記金属環が耐食性を有する鋼板で形成され、その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れば、長期間に亘って発錆を防止して密封性を維持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て劣悪な環境で使用されても、シールの密封性能の維持を図ることができる。・・・請求項9
また、本発明のように、前記外方部材のアウター側の端部外周に断面が円弧状の環状の排水溝が形成され、この排水溝が前記金属環の端部近傍に配置されていれば、外方部材の外周面を伝って浸入してくる泥水等をこの排水溝で一旦溜めると共に、これに沿って下方に流動させ、積極的に排出をすることができるため、金属環の内部に泥水等が浸入するのを防止し、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。・・・請求項10
また、本発明のように、前記排水溝が、溝底に円弧部を有し、この円弧部の接線方向に所定の傾斜角からなる逃げ面が形成されると共に、この逃げ面の延長線が前記金属環の端部と交差するような位置に当該排水溝が配置されていれば、外方部材の外周面に勢いよく流れ込んできた泥水等が金属環の端部に衝突して跳ね返り、金属環と外方部材との開口部から浸入するのを確実に防止することができる。・・・請求項11
また、本発明のように、前記逃げ面の延長線が前記金属環の端部の径方向外方に位置するように当該排水溝が配置されていれば、外方部材の外周面に勢いよく流れ込んできた泥水等が金属環の端部を越えて飛散し、金属環と外方部材との開口部から浸入するのを確実に防止することができる。・・・請求項12
また、本発明のように、前記傘部から径方向外方に突出して折曲部が形成されると共に、前記外方部材のアウター側の端部外周にスリンガが圧入され、このスリンガが前記金属環の端部近傍にラビリンスシールを介して配置されていれば、外方部材の外周面を伝って浸入してくる泥水等をこのスリンガで阻止し、金属環の内部に泥水等が浸入するのを防止すると共に、ラビリンスシールによって、内部に浸入した泥水等が、金属環の回転に伴う遠心力によって排出するのを妨げることないため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。・・・請求項13
また、本発明のように、前記スリンガが、前記外方部材の外周面に圧入される円筒部と、この円筒部から径方向外方に延びる立板部とを備えると共に、この立板部と前記金属環の折曲部とが僅かな軸方向隙間を介して対峙していれば、外方部材の外周面を伝って浸入してくる泥水等をこのスリンガで阻止し、金属環の内部に泥水等が浸入するのを確実に防止することができる。・・・請求項14
また、本発明のように、前記スリンガの立板部から軸方向に延びる円筒状の鍔部が形成され、この鍔部と前記折曲部とが僅かな径方向隙間を介して対峙していれば、金属環の内部に泥水等が浸入するのを一層防止することができる。・・・請求項15
また、本発明のように、前記折曲部と立板部との間に接触シールが介装されていれば、金属環の内部に泥水等が浸入するのを一層防止することができる。・・・請求項16
また、本発明のように、前記外方部材のアウター側の端部外周に所定の傾斜角からなるテーパ面が形成されると共に、前記傘部が、所定の傾斜角が設けられて端部に向って漸次拡径するテーパ状に形成され、前記テーパ面に対して僅かな環状の隙間を介して対向していれば、傘部の内周面と外方部材のテーパ面とによって形成されたラビリンス効果により、シールと金属環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、この僅かな径方向隙間から泥水等が浸入したとしても、金属環の回転に伴う遠心力によって容易に外部に排出され、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。・・・請求項17
また、本発明のように、前記金属環の傘部の傾斜角が15°~30°の範囲に設定されていれば、泥水等が浸入し難くなると共に、浸入した泥水等が遠心力によって排水し易くなり、密封性を高めることができる。・・・請求項18
また、本発明のように、前記金属環の傘部の傾斜角と前記外方部材のテーパ面の傾斜角が略同一に設定されていれば、有効にラビリンス効果を発揮して密封性を高めることができる。・・・請求項19
また、本発明のように、前記外方部材のテーパ面の傾斜角が前記金属環の傘部の傾斜角よりも大きく設定されていれば、金属環と外方部材との間に楔状のラビリンス隙間が形成され、外部から泥水等が浸入し難く、また、一旦浸入した泥水等が金属環の回転に伴う遠心力によって外部に排出され易くなり、長期間に亘ってさらに安定した密封性を保持することができる。・・・請求項20
また、本発明のように、前記金属環の傘部と前記外方部材のテーパ面との開口部の隙間が0.05~1.0mmの範囲に設定されていれば、金属環や外方部材の寸法バラツキや偏心等があっても傘部が外方部材に干渉することなく効果的に泥水等が浸入するのを防止することができる。・・・請求項21
また、本発明のように、前記金属環の傘部が前記外方部材のテーパ面を越えて外周面を覆うように長く形成されていれば、泥水等が傘部によって外方部材のテーパ面に直接当らず、金属環の内部に浸入するのを一層防止することができる。・・・請求項22
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とを有するシール部材からなり、このシール部材のうち少なくとも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、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、この傘部が、前記外方部材のアウター側の端部外周に沿って僅かな環状の隙間を介して対向配置されると共に、当該傘部の周方向に複数の排水孔が穿設されているので、シールと金属環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から泥水等が浸入したとしても、金属環の回転に伴う遠心力によって容易に外部に排出され、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で形成される環状空間の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およびグリース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、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、この傘部が、前記外方部材のアウター側の端部外周に沿って僅かな環状の隙間を介して対向配置されると共に、当該傘部の周方向に複数の排出孔が等配に穿設され、少なくとも一つが路面に最も近い位置に配置されている。
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第1の実施形態を示す縦断面図、図2(a)は、図1の要部拡大図、(b)は、(a)のII矢視図、図3(a)は、本発明に係る金属環の変形例を示す部分断面図、(b)は、(a)の変形例を示す部分断面図である。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。
図1は、本発明に係る車輪用軸受装置の第1の実施形態を示す縦断面図、図2(a)は、図1の要部拡大図、(b)は、(a)のII矢視図、図3(a)は、本発明に係る金属環の変形例を示す部分断面図、(b)は、(a)の変形例を示す部分断面図である。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世代と呼称される従動輪用であって、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小径段部4b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から段差部4dを介して小径段部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が構成されている。
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。
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(a)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鈑(JIS規格のSUS304系等)、フェライト系ステンレス鋼板(SUS430系等)、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼鈑(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とを有している。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、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鈑(JIS規格のSUS304系等)、フェライト系ステンレス鋼板(SUS430系等)、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼鈑(JIS規格のSPCC系等)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円筒状の傘部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(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。
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。したがって、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14a、14b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、図示はしないが、車輪取付フランジ6の側面6cと金属環12のとの間に弾性リップが装着されていても良い。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。
本実施形態では、金属環12の傘部12dは、外方部材2のアウター側の端部外周に沿って僅かな環状の隙間Aを介して対向配置され、ラビリンスシールが構成されている。この環状の隙間Aは0.05~1.0mm(直径)の範囲に設定されている。そして、傘部12dの周方向に複数の排水孔15が穿設されている。なお、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の外周面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排出されると共に、傘部12dに穿設された排水孔15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。
(b)に示すように、排水孔15は円径に形成され、その直径dはφ3mm以下に設定されている。排水孔15のサイズを大きくすると、内部に浸入した泥水等が排出され易い反面、この排水孔15を通して外部から泥水等が内部に浸入するため、φ3mm以下に抑えることによって発生する水の表面張力により泥水等の浸入を防止することができる。
また、車両の停止時、金属環12の内部に浸入した泥水等は、シール8のサイドリップ14aを伝って下方に流動し、路面に最も近い傘部12dの下側に穿設された排水孔15から排出される。したがって、排水孔15は、少なくとも路面に最も近い位置に配置されると共に、排出効果の面から周方向等配に複数個穿設されるのが好ましい。ただし、個数が多くなり過ぎると、外部から泥水等の浸入する恐れがあるため、6~12個の範囲に設定するのが適当である。
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。
次に、本発明に係る排水孔の変形例を図3に示す。(a)に示す排水孔16は、金属環17の傘部17aに周方向等配に複数個穿設され、傘部17aの外周面に開口する浸入口16aの直径dが、内周面に開口する排出口16bの直径d1よりも小さくなるように、断面がテーパ状に形成されている(d<d1)。これにより、外部から泥水等が浸入し難く、また、一旦浸入した泥水等が金属環17の回転に伴う遠心力によって外部に排出され易くなり、長期間に亘ってさらに安定した密封性を保持することができる。
また、(b)に示す排出孔18は、金属環19の傘部19aに周方向等配に複数個穿設され、傘部19aの外周面に開口する浸入口18aの直径dが、内周面に開口する排出口18bの直径d1よりも小さくなるように、2段の円孔に形成されている(d<d1)。これにより、外部から泥水等が浸入し難く、また、一旦浸入した泥水等が金属環19の回転に伴う遠心力によって外部に排出され易くなる。なお、ここでは、排水孔が円孔で構成されたものを例示したが、必ずしも円孔に限らず、楕円や矩形であっても良い。
図4は、本発明に係る車輪用軸受装置の第2の実施形態を示す縦断面図、図5は、図4の要部拡大図、図6は、図5の変形例を示す要部拡大図、図7は、図5の他の変形例を示す要部拡大図である。なお、この実施形態は、前述した実施形態(図1)と基本的は外方部材の構成が一部異なるだけで、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。
この車輪用軸受装置は第3世代と呼称される従動輪用であって、内方部材1と、この内方部材1に複列の転動体3を介して外挿された外方部材20とを備えている。外方部材20は、外周に車体取付フランジ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20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。
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5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。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とを有している。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。
さらに、本実施形態では、外方部材20のアウター側の端部外周に環状の排水溝21が形成されている。この排水溝21は、断面が円弧状に形成され、金属環12の端部近傍に配設されている。これにより、外方部材20の外周面を伝って浸入してくる泥水等をこの排水溝21で一旦溜めると共に、これに沿って下方に流動させ、積極的に排出をすることができるため、金属環12の内部に泥水等が浸入するのを防止し、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。
次に、本発明に係る排水溝の変形例を図6に示す。この排水溝22は、金属環12の端部の近傍に配設され、溝底に円弧部22aを有し、この円弧部22aの接線方向に所定の傾斜角θからなる逃げ面22bが形成されている。そして、この逃げ面22bの延長線が金属環12の端部(折曲部12e)と交差するような位置に排水溝22が配置されている。これにより、図中矢印にて示すように、外方部材20’の外周面に勢いよく流れ込んできた泥水等が金属環12の折曲部12eに衝突して跳ね返り、金属環12と外方部材20’との開口部から浸入するのを確実に防止することができる。なお、逃げ面22bの傾斜角θは20°~40°の範囲に設定されている。
また、図7に示す排水溝23は、溝底に円弧部23aを有し、この円弧部23aの接線方向に所定の傾斜角θからなる逃げ面23bが形成され、前述した排水溝21よりもインナー側に配設されている。そして、この逃げ面23bの延長線が金属環12の端部(折曲部12e)よりも径方向外方に位置するように排水溝23が配置されている。これにより、図中矢印にて示すように、外方部材20”の外周面に勢いよく流れ込んできた泥水等が金属環12の折曲部12eを越えて飛散し、金属環12と外方部材20”との開口部から浸入するのを確実に防止することができる。
なお、この排水溝23の逃げ面23bの傾斜角θを大きく設定することにより、前述した排水溝21と同じ位置に配設し、外方部材20”の外周面に勢いよく流れ込んできた泥水等を金属環12の折曲部12eを越えて飛散させるようにしても良い。
図8は、本発明に係る車輪用軸受装置の第3の実施形態を示す縦断面図、図9は、図8の要部拡大図、図10は、図9の変形例を示す要部拡大図、図11は、図9の他の変形例を示す要部拡大図である。なお、この実施形態は、前述した第1の実施形態(図1)と基本的は金属環周りの構成が異なるだけで、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。
この車輪用軸受装置は第3世代と呼称される従動輪用であって、内方部材1と、この内方部材1に複列の転動体3を介して外挿された外方部材2とを備えている。
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9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。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とを有している。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。
さらに、本実施形態では、外方部材2のアウター側の端部外周にスリンガ24が圧入されている。このスリンガ24は金属環12の端部近傍に圧入される円筒部24aと、この円筒部24aから径方向外方に延びる立板部24bとからなり、オーステナイト系ステンレス鋼鈑(JIS規格のSUS304系等)、フェライト系ステンレス鋼板(SUS430系等)、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼鈑(JIS規格のSPCC系等)からプレス加工にて断面が略L字状に形成されている。そして、金属環12の折曲部12eと立板部24bとが僅かな軸方向隙間Bを介して対峙し、ラビリンスシールが構成されている。これにより、外方部材2の外周面を伝って浸入してくる泥水等をこのスリンガ24で阻止し、金属環12の内部に泥水等が浸入するのを防止すると共に、ラビリンスシールによって、内部に浸入した泥水等が、金属環12の回転に伴う遠心力によって排出するのを妨げることないため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、軸方向隙間Bは0.05~1.0mmの範囲に設定されている。隙間Bが0.05mm未満となると金属環12やスリンガ24の寸法バラツキや取付誤差等により、折曲部12eと立板部24bとが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。
次に、本発明に係るスリンガの変形例を図10に示す。このスリンガ25は、金属環12の端部の近傍に配設され、外方部材2の外周面に圧入される円筒部25aと、この円筒部25aから径方向外方に延びる立板部25bと、さらにこの立板部25bから軸方向に延びる円筒状の鍔部25cからなる。このスリンガ25は、オーステナイト系ステンレス鋼鈑(JIS規格のSUS304系等)、フェライト系ステンレス鋼板(SUS430系等)、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼鈑(JIS規格のSPCC系等)からプレス加工にて形成されている。そして、金属環12の折曲部12eと立板部25bとが僅かな軸方向隙間Bを介して対峙すると共に、鍔部25cと折曲部12eとが僅かな径方向隙間Dを介して対峙してラビリンスシールが構成されている。これにより、金属環12の折曲部12eと立板部25bとの軸方向隙間Bから泥水等が侵入するのを確実に防止することができ、長期間に亘って安定した密封性を保持し、信頼性を向上させることができる。
なお、径方向隙間Dは0.05~1.0mmの範囲に設定されている。隙間Dが0.05mm未満となると金属環12やスリンガ25の寸法バラツキや取付誤差等により、折曲部12eと鍔部25cとが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。
また、図11に示すスリンガ26は、金属環12の端部の近傍に配設され、外方部材2の外周面に圧入される円筒部24aと、この円筒部24aから径方向外方に延びる立板部24bとを備え、立板部24bにシール部材27が加硫接着により一体に接合されている。シール部材27は径方向外方に傾斜して延びるサイドリップ27aを有し、金属環12’の折曲部12e’に僅かなシメシロで摺接されている。これにより、金属環12’の折曲部12e’と立板部24bとの軸方向隙間から泥水等が侵入するのを確実に防止することができ、長期間に亘って安定した密封性を保持し、信頼性を向上させることができる。
なお、ここでは、スリンガ24にシール部材27が接合されたスリンガ26を例示したが、金属環12の折曲部12eにシール部材27を接合し、サイドリップ27aをスリンガ24の立板部24bに摺接させるようにしても良い。これにより、金属環12の回転に伴う遠心力によってサイドリップ27aが拡径してシメシロがなくなり、金属環12の内部に浸入した泥水等をスムーズに排出することができる。
図12は、本発明に係る車輪用軸受装置の第4の実施形態を示す縦断面図、図13は、図12の要部拡大図、図14は、図13の変形例を示す要部拡大図、図15は、図13の他の変形例を示す要部拡大図である。なお、この実施形態は、前述した第1の実施形態(図1)と基本的は金属環と外方部材の一部の構成が異なるだけで、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。
この車輪用軸受装置は第3世代と呼称される従動輪用であって、内方部材1と、この内方部材1に複列の転動体3を介して外挿された外方部材28とを備えている。外方部材28は、外周に車体取付フランジ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28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。
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29が嵌着され、アウター側のシール8は、この金属環29に摺接するように配設されている。シール8は、図13に拡大して示すように、外方部材28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。
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とを有している。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29に摺接されている。
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鈑(JIS規格のSUS304系等)、フェライト系ステンレス鋼板(SUS430系等)、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼鈑(JIS規格のSPCC系等)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29aと、この傘部29aから径方向外方に突出して形成された折曲部29bとを備えている。この折曲部29bは、金属環29の剛性を向上させるために設けられたもので、金属環29の寸法・形状精度を高めることができる。
なお、この金属環29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。
さらに、本実施形態では、外方部材28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が形成されている。一方、金属環29の傘部29aは、この外方部材28のテーパ面2c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29や外方部材2の寸法バラツキや偏心等により、傘部29aが外方部材28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29aの内周面と外方部材28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29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29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29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。
図14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13)の外方部材のテーパ面の傾斜角が異なるだけで、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。
外方部材28のアウター側の端部外周に所定の傾斜角θ3からなるテーパ面2dが形成されている。そして、金属環29の傘部29aの内周面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。テーパ面2dの傾斜角θ3は、傘部29aの傾斜角θ2よりも大きくなるように30°~50°の範囲に設定されている。このように、本実施形態では、金属環29と外方部材28’との間に形成されるラビリンス隙間が楔状に形成され、その開口部が僅かな隙間Aに設定されているので、外部から泥水等が浸入し難く、また、一旦浸入した泥水等が金属環29の回転に伴う遠心力によって外部に排出され易くなり、長期間に亘ってさらに安定した密封性を保持することができる。
図15に他の変形例を示す。この実施形態は基本的には前述した実施形態(図13)の金属環の構成が一部異なるだけで、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。
本実施形態では、外方部材28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、金属環30の傘部30aが、この外方部材28のテーパ面2c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。
ここで、金属環30の傘部30aが、外方部材28のテーパ面2cを越えて外周面を覆うように長く形成されている。すなわち、傘部30aの車輪取付フランジ6の側面6cからの離反量L1が、車輪取付フランジ6の側面6cから外方部材28のテーパ面2cの端縁までの距離L2よりも大きくなるように設定されている(L1>L2)。これにより、泥水等が傘部30aによって外方部材28のテーパ面2cに直接当らず、金属環30の内部に浸入するのを一層防止することができる。
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、あらゆる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、20、20’、20”、28、28’ 外方部材
2a 外側転走面
2b 車体取付フランジ
2c、2d 外方部材のテーパ面
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 段差部
4e 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、12’、17、19、29、30 金属環
12a 嵌合部
12b 湾曲部
12c 円板部
12d、17a、19a、29a、30a 傘部
12e、12e’、29b 折曲部
13 芯金
14、27 シール部材
14a、14b、27a サイドリップ
14c グリースリップ
15、16、18 排水孔
16a、18a 浸入口
16b、18b 排出口
21、22、23 排水溝
22a、23a 円弧部
22b、23b 逃げ面
24、25、26 スリンガ
24a、25a 円筒部
24b、25b 立板部
25c 鍔部
50 車輪用軸受装置
51 外輪部材
51a 面取り部
51b 外周面
52 内輪部材
53 シール部材
54 ハブ輪
54a フランジ面
54b アール面
54c 肩部外周面
55 車輪取付フランジ
56 基部
57 金属環
57a 嵌合部
57b 鍔部
57c シール装着部
57d 非接触シール部
58 弾性シール体
58a、58b、58c シールリップ
59 芯金
60 弾性体
A 環状の隙間
B 軸方向隙間
C 隙間
D 径方向隙間
d 浸入口の直径
d1 排出口の直径
L1 傘部の車輪取付フランジの側面からの離反量
L2 車輪取付フランジの側面からテーパ面の端縁までの距離
R 金属環の湾曲部の曲率半径
r 基部の曲率半径
θ 傾斜角
θ1、θ3 テーパ面の傾斜角
θ2 傘部の傾斜角
2、20、20’、20”、28、28’ 外方部材
2a 外側転走面
2b 車体取付フランジ
2c、2d 外方部材のテーパ面
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 段差部
4e 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、12’、17、19、29、30 金属環
12a 嵌合部
12b 湾曲部
12c 円板部
12d、17a、19a、29a、30a 傘部
12e、12e’、29b 折曲部
13 芯金
14、27 シール部材
14a、14b、27a サイドリップ
14c グリースリップ
15、16、18 排水孔
16a、18a 浸入口
16b、18b 排出口
21、22、23 排水溝
22a、23a 円弧部
22b、23b 逃げ面
24、25、26 スリンガ
24a、25a 円筒部
24b、25b 立板部
25c 鍔部
50 車輪用軸受装置
51 外輪部材
51a 面取り部
51b 外周面
52 内輪部材
53 シール部材
54 ハブ輪
54a フランジ面
54b アール面
54c 肩部外周面
55 車輪取付フランジ
56 基部
57 金属環
57a 嵌合部
57b 鍔部
57c シール装着部
57d 非接触シール部
58 弾性シール体
58a、58b、58c シールリップ
59 芯金
60 弾性体
A 環状の隙間
B 軸方向隙間
C 隙間
D 径方向隙間
d 浸入口の直径
d1 排出口の直径
L1 傘部の車輪取付フランジの側面からの離反量
L2 車輪取付フランジの側面からテーパ面の端縁までの距離
R 金属環の湾曲部の曲率半径
r 基部の曲率半径
θ 傾斜角
θ1、θ3 テーパ面の傾斜角
θ2 傘部の傾斜角
Claims (22)
- 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とを有するシール部材からなり、このシール部材のうち少なくとも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、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、この傘部が、前記外方部材のアウター側の端部外周に沿って僅かな環状の隙間を介して対向配置されると共に、当該傘部の周方向に複数の排水孔が穿設されていることを特徴とする車輪用軸受装置。 - 前記排出孔が周方向等配に穿設され、少なくとも一つが路面に最も近い位置に配置されている請求項1に記載の車輪用軸受装置。
- 前記排水孔が、前記傘部の外周面に開口する浸入口の大きさが、内周面に開口する排出口の大きさよりも小さくなるように断面がテーパ状に形成されている請求項1または2に記載の車輪用軸受装置。
- 前記排水孔が、前記傘部の外周面に開口する浸入口の大きさが、内周面に開口する排出口の大きさよりも小さくなるように2段の円孔に形成されている請求項1または2に記載の車輪用軸受装置。
- 前記排水孔が円径に形成され、その直径がφ3mm以下に設定されている請求項1乃至4いずれかに記載の車輪用軸受装置。
- 前記金属環の傘部と前記外方部材の外周面との環状の隙間が0.05~1.0mmの範囲に設定されている請求項1乃至5いずれかに記載の車輪用軸受装置。
- 前記傘部から径方向外方に突出して折曲部が形成されている請求項1乃至6いずれかに記載の車輪用軸受装置。
- 前記基部が所定の曲率半径rからなる円弧面に形成されると共に、この円弧面に対応して前記金属環の湾曲部が所定の曲率半径Rからなる円弧面に形成され、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請求項1乃至7いずれかに記載の車輪用軸受装置。
- 前記金属環が耐食性を有する鋼板で形成され、その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請求項1乃至8いずれかに記載の車輪用軸受装置。
- 前記外方部材のアウター側の端部外周に断面が円弧状の環状の排水溝が形成され、この排水溝が前記金属環の端部近傍に配置されている請求項1乃至9いずれかに記載の車輪用軸受装置。
- 前記排水溝が、溝底に円弧部を有し、この円弧部の接線方向に所定の傾斜角からなる逃げ面が形成されると共に、この逃げ面の延長線が前記金属環の端部と交差するような位置に当該排水溝が配置されている請求項10に記載の車輪用軸受装置。
- 前記逃げ面の延長線が前記金属環の端部の径方向外方に位置するように当該排水溝が配置されている請求項11に記載の車輪用軸受装置。
- 前記傘部から径方向外方に突出して折曲部が形成されると共に、前記外方部材のアウター側の端部外周にスリンガが圧入され、このスリンガが前記金属環の端部近傍にラビリンスシールを介して配置されている請求項1乃至9いずれかに記載の車輪用軸受装置。
- 前記スリンガが、前記外方部材の外周面に圧入される円筒部と、この円筒部から径方向外方に延びる立板部とを備えると共に、この立板部と前記金属環の折曲部とが僅かな軸方向隙間を介して対峙している請求項13に記載の車輪用軸受装置。
- 前記スリンガの立板部から軸方向に延びる円筒状の鍔部が形成され、この鍔部と前記折曲部とが僅かな径方向隙間を介して対峙している請求項14に記載の車輪用軸受装置。
- 前記折曲部と立板部との間に接触シールが介装されている請求項14に記載の車輪用軸受装置。
- 前記外方部材のアウター側の端部外周に所定の傾斜角からなるテーパ面が形成されると共に、前記傘部が、所定の傾斜角が設けられて端部に向って漸次拡径するテーパ状に形成され、前記テーパ面に対して僅かな環状の隙間を介して対向している請求項1乃至9いずれかに記載の車輪用軸受装置。
- 前記金属環の傘部の傾斜角が15°~30°の範囲に設定されている請求項17に記載の車輪用軸受装置。
- 前記金属環の傘部の傾斜角と前記外方部材のテーパ面の傾斜角が略同一に設定されている請求項17または18に記載の車輪用軸受装置。
- 前記外方部材のテーパ面の傾斜角が前記金属環の傘部の傾斜角よりも大きく設定されている請求項17または18に記載の車輪用軸受装置。
- 前記金属環の傘部と前記外方部材のテーパ面との開口部の隙間が0.05~1.0mmの範囲に設定されている請求項17乃至20いずれかに記載の車輪用軸受装置。
- 前記金属環の傘部が前記外方部材のテーパ面を越えて外周面を覆うように長く形成されている請求項17乃至21いずれかに記載の車輪用軸受装置。
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