WO2017038890A1 - 車輪用軸受装置 - Google Patents

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Abstract

シールトルクを増大させることなくシールの密封性を高めて軸受の長寿命化を図った車輪用軸受装置を提供する。 シール8が、外方部材10の端部内周に圧入される芯金15と、これに接合され、径方向外方に傾斜して形成され、車輪取付フランジ4の基部18に装着された金属環17に軸方向すきまをもって対峙する第1のサイドリップ16aと、この内径側に形成され、軸方向シメシロをもって摺接する第2のサイドリップ16bおよび芯金15の外縁の外表面を覆う基部19から車輪取付フランジ4に向って径方向外方に傾斜して形成された第3のサイドリップ19aを備え、この先端部が平坦に形成され、車輪取付フランジ4の側面4bに軸方向すきまをもって対峙され、第1のラビリンスシール20が構成されると共に、金属環17の外縁がシール部材16に軸方向すきまをもって対峙され、ラビリンスシール25が構成されている。

Description

車輪用軸受装置
 本発明は、自動車等の車輪を懸架装置に対して回転自在に支承する車輪用軸受装置に関し、詳しくは、軸受部に装着されたシールの低トルク化を図りつつ、密封性を高めて軸受の長寿命化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複列の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。また、車輪用軸受装置には、懸架装置を構成するナックルとハブ輪との間に複列アンギュラ玉軸受等からなる車輪用軸受を嵌合させた第1世代と称される構造から、外方部材の外周に直接車体取付フランジまたは車輪取付フランジが形成された第2世代構造、また、ハブ輪の外周に一方の内側転走面が直接形成された第3世代構造、あるいは、ハブ輪と等速自在継手の外側継手部材の外周にそれぞれ内側転走面が直接形成された第4世代構造とに大別されている。
 こうした車輪用軸受装置では、軸受内部に封入されたグリースの漏れを防止すると共に、雨水や泥水等に直接曝される環境下にあるため、この雨水や泥水等が軸受内部に浸入しないように強固な密封性を有するシールが装着されている。従来から、密封性を高めたシールに関しては種々提案されているが、こうした密封装置の一例を図4に示す。この密封装置は、第1のシール50と、この第1のシール50の軸受空間の外側にさらに配設された第2のシール51とからなる。第1のシール50は、芯金52と、この芯金52に一体に加硫接着されたシール部材53とからなる。芯金52は、鋼板等をプレス加工にて形成され、外方部材54の端部内周に内嵌される円筒状の嵌合部52aと、この嵌合部52aから屈曲して形成され、径方向内方に延びる内側部52bとを備えている。
 一方、シール部材53は合成ゴムからなり、芯金52の嵌合部52aの一部から、内側部52bの内端部に亙る範囲に固着されて径方向外方に傾斜して形成され、車輪取付フランジ55の基部56の壁面56aに軸方向シメシロをもって摺接するサイドリップ53aとダストリップ53b、およびこのダストリップ53bの基部から径方向内方に傾斜して延びるラジアルリップ53cを有している。このラジアルリップ53cは径方向シメシロをもって基部56の外周面に摺接し、軸受内部に封入されたグリースが外部に流出するのを防止している。
 第2のシール51は第1のシール50の軸受空間の外側に装着され、外方部材54の端部外周面57に圧入される円周部58aと、径方向外方に延びる立板部58bと、径方向内方に延び、端面54cに密着する鍔部58cを備える芯金58と、この芯金58に一体に加硫接着されたシール部材59を備えると共に、このシール部材59が、芯金58の外表面に亙る範囲に固着され、堰部59bと外向きに傾斜したサイドリップ59aを一体に有し、このサイドリップ59aが車輪取付フランジ55の傾斜部56bに沿って所定のすきまをもって対向し、ラビリンスシール60を構成している。サイドリップ59aは、第1のシール50のサイドリップ53aより軸受外方側、すなわち、サイドリップ59aの先端が基部56の壁面56aより軸受外方側にL1(L1>0)だけオフセットした位置に配設されると共に、サイドリップ59aの長さL2が、その厚さT1の3倍以上になるように設定されている(L2>T1)。これにより、第1のシール50に泥水等が直接侵入するのを阻止することができると共に、多量の泥水等がサイドリップ59aに飛散した時に、その泥水の飛散力によってサイドリップ59aが変形して車輪取付フランジ55の傾斜部56bに摺接し、過酷な条件の時に、一時的に接触シールとなって、効果的に密封性を向上させることができる。
 さらに、堰部59bの高さL3が外方部材54の外周面57の段部57aよりも高く、3mm以上に設定されると共に、堰部59bの角度αが90°±15°に設定されている。これにより、車両の走行中に外方部材54にかかった雨水や泥水が外周面を伝って車輪取付フランジ55と外方部材54との間に流動するのを確実に防止することができると共に、第2のシール51の堰部59bと外周面57および段部57aとで形成される樋状の環状空間に沿って下部にスムーズに排出させることができる(例えば、特許文献1参照。)。
 また、図5に示すようなシール61も知られている。このシール61は、外方部材62と、車輪取付フランジ63を一体に有するハブ輪64との間に装着され、外方部材62の端部内周に嵌合される芯金65と、この芯金65に一体に加硫接着された4枚のシールリップを有するシール部材66とを備えている。
 シール部材66は、車輪取付フランジ63に傾斜して向くように形成され、車輪取付フランジ63の側面63aに弾性摺接された2枚のサイドリップ66a、66bと、1枚のラジアルリップ66cと、サイドリップ66aのさらに外径側にあって、車輪取付フランジ63に傾斜して向くように形成された外装リップ67を備えている。この外装リップ67は、車輪取付フランジ63に向って突き出た突出部67aと、車輪取付フランジ63の側面63aに向って拡径状に傾斜して延びる傾斜部67bと、この傾斜部67bの先端から車輪取付フランジ63に対して略平行状態に延出形成された平行部67cを備えている。これにより、外装リップ67を備えたものでありながら、回転トルクの増大を抑え、シール性に優れ、かつシール寿命の長いシール61を提供することができる(例えば、特許文献2参照。)。
特開2013-032823号公報 特開2013-200039号公報
 こうした従来のシールのうち前者のシールでは、第1のシール50に泥水等が直接侵入するのを阻止することができると共に、多量の泥水等がサイドリップ59aに飛散した時に、その泥水の飛散力によってサイドリップ59aが変形して車輪取付フランジ55の傾斜部56bに摺接し、過酷な条件の時に、一時的に接触シールとなって密封性が向上する反面、このサイドリップ59aに加え、第1のシール50のサイドリップ53aが車輪取付フランジ55の基部56の壁面56aに摺接されているので、自ずとシールトルクが大きくなり、燃費の向上を阻害する一要因となる。
 一方、後者のシール61においても、2枚のサイドリップ66a、66bが車輪取付フランジ63の側面63aに弾性摺接されているため、前者の第1のシール50と同様、シールトルクが大きくなるのは否めない。
 本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもので、サイドリップを非接触として回転に伴う摺動抵抗を抑えると共に、この非接触のサイドリップの耐泥水性の低下を補うために二重のラビリンスシールを構成することに着眼し、シールトルクを増大させることなくシールの密封性を高めて軸受の長寿命化を図った車輪用軸受装置を提供することを目的とする。
 係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項1に記載の発明は、外周に懸架装置を構成するナックルに取り付け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嵌合され、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または等速自在継手の外側継手部材からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材とハブ輪との間に形成される環状空間のアウター側の開口部に装着されたシールと、を備えた車輪用軸受装置において、前記シールが、前記外方部材のアウター側の端部内周に圧入される芯金と、この芯金に加硫接着によって一体に接合され、複数のシールリップを有するシール部材とからなる一体型シールで構成され、前記芯金が鋼板からプレス加工にて形成され、前記外方部材の端部内周に内嵌された円筒状の嵌合部と、この嵌合部から屈曲して形成され、径方向内方に延びる内側部と、前記嵌合部のアウター側の端部から径方向外方に延び、前記外方部材のアウター側の端面に密着する円板部と、を備え、この円板部の外端部にインナー側に延びる円筒状の鍔部が形成されると共に、前記シール部材が合成ゴムからなり、前記芯金の径方向内方に延びる内側部の内端部から前記嵌合部と円板部の外表面を介して前記鍔部に亙る範囲に固着され、前記芯金の内側部から径方向外方に傾斜して形成され、前記車輪取付フランジのインナー側の基部に軸方向すきまをもって対峙する第1のサイドリップと、この第1のサイドリップの内径側に形成され、前記基部に軸方向シメシロをもって摺接する第2のサイドリップおよびこの第2のサイドリップの基部から径方向内方に傾斜して延びるラジアルリップと、前記芯金の鍔部の外表面を覆うように回り込んで固着された基部から前記車輪取付フランジに向って径方向外方に傾斜して形成された第3のサイドリップと、を備え、この第3のサイドリップの先端部が垂直方向に平坦に形成され、前記車輪取付フランジのインナー側の側面に軸方向すきまをもって対峙され、第1のラビリンスシールが構成されると共に、この第1のラビリンスシールと、前記車輪取付フランジのインナー側の基部に軸方向すきまをもって対峙する第1のサイドリップとの間に第2のラビリンスシールが構成されている。
 このように、外方部材とハブ輪との間に形成される環状空間のアウター側の開口部に装着されたシールを備えた車輪用軸受装置において、シールが、外方部材のアウター側の端部内周に圧入される芯金と、この芯金に加硫接着によって一体に接合され、複数のシールリップを有するシール部材とからなる一体型シールで構成され、芯金が鋼板からプレス加工にて形成され、外方部材の端部内周に内嵌された円筒状の嵌合部と、この嵌合部から屈曲して形成され、径方向内方に延びる内側部と、嵌合部のアウター側の端部から径方向外方に延び、外方部材のアウター側の端面に密着する円板部と、を備え、この円板部の外端部にインナー側に延びる円筒状の鍔部が形成されると共に、シール部材が合成ゴムからなり、芯金の径方向内方に延びる内側部の内端部から嵌合部と円板部の外表面を介して鍔部に亙る範囲に固着され、芯金の内側部から径方向外方に傾斜して形成され、車輪取付フランジのインナー側の基部に軸方向すきまをもって対峙する第1のサイドリップと、この第1のサイドリップの内径側に形成され、基部に軸方向シメシロをもって摺接する第2のサイドリップおよびこの第2のサイドリップの基部から径方向内方に傾斜して延びるラジアルリップと、芯金の鍔部の外表面を覆うように回り込んで固着された基部から車輪取付フランジに向って径方向外方に傾斜して形成された第3のサイドリップと、を備え、この第3のサイドリップの先端部が垂直方向に平坦に形成され、車輪取付フランジのインナー側の側面に軸方向すきまをもって対峙され、第1のラビリンスシールが構成されると共に、この第1のラビリンスシールと、車輪取付フランジのインナー側の基部に軸方向すきまをもって対峙する第1のサイドリップとの間に第2のラビリンスシールが構成されているので、シールトルクを増大させることなく内径側のサイドリップに泥水等が直接侵入するのを阻止することができ、シールの密封性を向上させて軸受の長寿命化を図った車輪用軸受装置を提供することができる。
 また、請求項2に記載の発明のように、前記外方部材のアウター側の外周面からテーパ状の段部を介して小径部が形成されると共に、前記シール部材の基部に径方向内方に突出して環状凸部が形成され、この凸部が前記小径部に弾性密着されていれば、シールの気密性を向上させることができると共に、芯金と外方部材の接触部の発錆を防止することができる。さらに、シール部材の基部が堰の役割りをなすと共に、この基部と外方部材の小径部および段部によって樋状の環状空間が形成されるため、外方部材の外周面を通して流動してきた泥水等がこの樋状の環状空間に沿って下部に流れて排出され、泥水等が車輪取付フランジと外方部材との間に流動するのを防止することができ、高い密封性を発揮することができる。
 また、請求項3に記載の発明のように、前記車輪取付フランジのインナー側の基部に金属環が嵌着され、この金属環に対向するように前記シールが配設されると共に、前記金属環が、鋼板からプレス加工にて形成され、前記ハブ輪の肩部に外嵌される円筒状の嵌合部と、円弧状に形成された基部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弾性部材を介して密着される円板部と、この円板部の外径部から前記車輪取付フランジに対して軸方向に離間し、径方向外方に突出して形成された屈曲部と、を備え、前記車輪取付フランジのインナー側の基部が曲率半径rからなる断面円弧面に形成されると共に、前記金属環の湾曲部が曲率半径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る。
 また、請求項4に記載の発明は、前記金属環の表面に摩擦係数低減処理が施されていれば、リップ摩耗を抑制すると共に、シールトルクを低減させることができる。
 また、請求項5に記載の発明のように、前記金属環の円板部と屈曲部に亙って合成ゴムからなる弾性部材が加硫接着によって一体に接合され、前記車輪取付フランジの基部の壁面に弾性接触されると共に、前記屈曲部の端部に覆うように回り込んで接合された先端部から前記基部の壁面に向って径方向外方に傾斜して延びる弾性リップが一体に形成されていれば、車輪取付フランジの基部と金属環の円板部との間から異物が浸入するのを防止し、金属環との装着部の基部の発錆を長期間に亘って防止することができる。
 また、請求項6に記載の発明のように、前記車輪取付フランジのインナー側の基部の壁面に対向する前記シールの表面に環状の凹部が形成され、この凹部に前記弾性部材の先端部が軸方向すきまをもって対峙され、クランク状のラビリンスシールが形成されていれば、サイドリップのラビリンスシールを通過して流動してきた泥水等が内径側のサイドリップに浸入するのを防止することができる。
 また、請求項7に記載の発明のように、前記車輪取付フランジのインナー側の基部の壁面に軸方向に延びる環状の凸部が形成されると共に、この凸部は、先端部が垂直方向に平坦で、断面が尖塔状に形成され、前記シール部材に軸方向すきまをもって対峙され、ラビリンスシールが構成されていれば、シールトルクを増大させることなくサイドリップのラビリンスシールを通過して流動してきた泥水等が内径側のサイドリップに泥水等が直接侵入するのを阻止することができ、シールの密封性を向上させることができる。
 また、請求項8に記載の発明のように、前記内径側の第1のサイドリップが、先端部が二股状に形成された一対のリップを備えていれば、一層シールの密封性を向上させることができる。
 本発明に係る車輪用軸受装置は、外周に懸架装置を構成するナックルに取り付け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嵌合され、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または等速自在継手の外側継手部材からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材とハブ輪との間に形成される環状空間のアウター側の開口部に装着されたシールと、を備えた車輪用軸受装置において、前記シールが、前記外方部材のアウター側の端部内周に圧入される芯金と、この芯金に加硫接着によって一体に接合され、複数のシールリップを有するシール部材とからなる一体型シールで構成され、前記芯金が鋼板からプレス加工にて形成され、前記外方部材の端部内周に内嵌された円筒状の嵌合部と、この嵌合部から屈曲して形成され、径方向内方に延びる内側部と、前記嵌合部のアウター側の端部から径方向外方に延び、前記外方部材のアウター側の端面に密着する円板部と、を備え、この円板部の外端部にインナー側に延びる円筒状の鍔部が形成されると共に、前記シール部材が合成ゴムからなり、前記芯金の径方向内方に延びる内側部の内端部から前記嵌合部と円板部の外表面を介して前記鍔部に亙る範囲に固着され、前記芯金の内側部から径方向外方に傾斜して形成され、前記車輪取付フランジのインナー側の基部に軸方向すきまをもって対峙する第1のサイドリップと、この第1のサイドリップの内径側に形成され、前記基部に軸方向シメシロをもって摺接する第2のサイドリップおよびこの第2のサイドリップの基部から径方向内方に傾斜して延びるラジアルリップと、前記芯金の鍔部の外表面を覆うように回り込んで固着された基部から前記車輪取付フランジに向って径方向外方に傾斜して形成された第3のサイドリップと、を備え、この第3のサイドリップの先端部が垂直方向に平坦に形成され、前記車輪取付フランジのインナー側の側面に軸方向すきまをもって対峙され、第1のラビリンスシールが構成されると共に、この第1のラビリンスシールと、前記車輪取付フランジのインナー側の基部に軸方向すきまをもって対峙する第1のサイドリップとの間に第2のラビリンスシールが構成されているので、シールトルクを増大させることなく内径側のサイドリップに泥水等が直接侵入するのを阻止することができ、シールの密封性を向上させて軸受の長寿命化を図った車輪用軸受装置を提供することができる。
本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態を示す縦断面図である。 図1のシール部を示す要部拡大図である。 図2の変形例を示す要部拡大図である。 従来のシールを示す要部拡大図である。 従来の他のシールを示す要部拡大図である。
 外周に車体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、およびこのハブ輪の小径段部に圧入され、外周に前記複列の外側転走面の他方に対向する内側転走面が形成された内輪からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材とハブ輪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、を備えた車輪用軸受装置において、前記シールが、前記外方部材のアウター側の端部内周に圧入される芯金と、この芯金に加硫接着によって一体に接合され、複数のシールリップを有するシール部材とからなる一体型シールで構成され、前記芯金が鋼板からプレス加工にて形成され、前記外方部材の端部内周に内嵌された円筒状の嵌合部と、この嵌合部から屈曲して形成され、径方向内方に延びる内側部と、前記嵌合部のアウター側の端部から径方向外方に延び、前記外方部材のアウター側の端面に密着する円板部と、を備え、この円板部の外端部にインナー側に延びる円筒状の鍔部が形成されると共に、前記シール部材が合成ゴムからなり、前記芯金の径方向内方に延びる内側部の内端部から前記嵌合部と円板部の外表面を介して前記鍔部に亙る範囲に固着され、前記芯金の内側部から径方向外方に傾斜して形成され、前記車輪取付フランジのインナー側の基部に装着された金属環に軸方向すきまをもって対峙する第1のサイドリップと、この第1のサイドリップの内径側に形成され、前記金属環に軸方向シメシロをもって摺接する第2のサイドリップおよびこの第2のサイドリップの基部から径方向内方に傾斜して延びるラジアルリップと、前記芯金の鍔部の外表面を覆うように回り込んで固着された基部から前記車輪取付フランジに向って径方向外方に傾斜して形成された第3のサイドリップと、を備え、この第3のサイドリップの先端部が垂直方向に平坦に形成され、前記車輪取付フランジのインナー側の側面に軸方向すきまをもって対峙され、第1のラビリンスシールが構成されると共に、前記金属環の外縁が前記シール部材に軸方向すきまをもって対峙され、第2のラビリンスシールが構成されている。
 以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
 図1は、本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態を示す縦断面図、図2は、図1のシール部を示す要部拡大図、図3は、図2の変形例を示す要部拡大図である。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に示す車輪用軸受装置は従動輪用で、内方部材1と外方部材10、および両部材1、10間に転動自在に収容された複列の転動体(ボール)7、7とを備え、第3世代と称される構成をなしている。内方部材1は、ハブ輪2と、このハブ輪2に圧入された内輪3とからなる。
 ハブ輪2は、一端部に車輪(図示せず)を取り付けるための車輪取付フランジ4を一体に有し、外周に一方(アウター側)の内側転走面2aと、この内側転走面2aから軸方向に延びる小径段部2bが形成されている。また、車輪取付フランジ4の周方向等配位置に車輪を固定するためのハブボルト4aが植設されている。
 内輪3は、外周に他方(インナー側)の内側転走面3aが形成され、ハブ輪2の小径段部2bに所定のシメシロを介して圧入されている。そして、小径段部2bの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部5によって所定の軸受予圧が付与された状態で、ハブ輪2に対して軸方向に固定されている。
 ハブ輪2はS53C等の炭素0.40~0.80wt%を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面2aをはじめ、車輪取付フランジ4の基部18から小径段部2bに亙って高周波焼入れによって58~64HRCの範囲に表面が硬化処理されている。なお、加締部5は鍛造後の生のままとされている。一方、内輪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。また、転動体7は、内輪3と同様、SUJ2等の高炭素クロム鋼で形成され、ズブ焼入れによって芯部まで62~67HRCの範囲に硬化処理されている。
 外方部材10は、外周に懸架装置を構成するナックル(図示せず)に取り付けられるための車体取付フランジ10bを一体に有し、内周に内方部材1の内側転走面2a、3aに対向する複列の外側転走面10a、10aが一体に形成されている。これら両転走面10a、2aおよび10a、3a間には保持器6、6を介して複列の転動体7、7が転造自在に収容されている。この外方部材10は、ハブ輪2と同様、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10a、10aが高周波焼入れによって58~64HRCの範囲に表面が硬化処理されている。
 外方部材10の両端部にはシール8、9が装着され、外方部材10と内方部材1との間に形成される環状空間の開口部を密封している。このシール8、9により、軸受内部に封入された潤滑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侵入するのを防止している。
 シール8、9のうちインナー側のシール9は、互いに対向配置されたスリンガ11と環状のシール板12とからなる、所謂パックシールで構成されている。スリンガ11は、オーステナイト系ステンレス鋼板(JIS規格のSUS304系等)、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板(JIS規格のSPCC系等)からプレス加工にて断面が略L字状に形成され、内輪3に圧入される円筒部11aと、この円筒部11aから径方向外方に延びる立板部11bとからなる。
 一方、シール板12はスリンガ11に対向して外方部材10に装着され、断面略L字状に形成されている。そして、外方部材10の端部に内嵌される芯金13と、この芯金13に加硫接着されたシール部材14とからなる。芯金13は、オーステナイト系ステンレス鋼板、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板からプレス加工にて形成されている。
 シール部材14はNBR(アクリロニトリル-ブタジエンゴム)等の合成ゴムからなり、加硫接着によって芯金13に一体に接合され、スリンガ11に摺接するサイドリップとラジアルリップを有している。
 なお、シール部材14の材質としては、例示したNBR以外にも、例えば、耐熱性に優れたHNBR(水素化アクリロニトリル・ブタジエンゴム)、EPDM(エチレンプロピレンゴム)等をはじめ、耐熱性、耐薬品性に優れたACM(ポリアクリルゴム)、FKM(フッ素ゴム)、あるいはシリコンゴム等を例示することができる。
 なお、ここでは、転動体7にボールを使用した複列アンギュラ玉軸受で構成された車輪用軸受装置を例示したが、本発明はこれに限らず、転動体7に円錐ころを使用した複列円錐ころ軸受であっても良い。また、本発明に係る車輪用軸受装置は、内輪回転方式であれば、例示した第3世代構造以外にも、例えば、図示はしないが、ハブ輪の小径段部に一対の内輪をハブ輪に圧入した、所謂第2世代構造、あるいは、ハブ輪と等速自在継手の外側継手部材の外周にそれぞれ内側転走面が直接形成された第4世代構造であっても良い。
 ここで、アウター側のシール8は、図2に拡大して示すように、外方部材10のアウター側の端部内周に圧入される芯金15と、この芯金15に加硫接着によって一体に接合され、複数のシールリップを有するシール部材16とからなる一体型シールで構成されている。本実施形態では、車輪取付フランジ4のインナー側の基部18に金属環17が嵌着され、シール8は、この金属環17に対向するように配設されている。
 芯金15は、オーステナイト系ステンレス鋼板や防錆処理された冷間圧延鋼板等、耐食性を有する鋼板等をプレス加工にて形成され、外方部材10の端部内周に内嵌され、重合するように屈曲して形成された円筒状の嵌合部15aと、この嵌合部15aから屈曲して形成され、径方向内方に延びる内側部15bと、嵌合部15aのアウター側の端部から径方向外方に延び、外方部材10のアウター側の端面10cに密着する円板部15cを備えている。そして、この円板部15cの外端部にはインナー側に延びる円筒状の鍔部15dが形成されている。
 一方、シール部材16は、NBR等の合成ゴムからなり、芯金15の内側部15bの内端部から嵌合部15a、円板部15cの外表面を介して鍔部15dに亙る範囲に固着されている。シール部材16は、芯金15の内側部15bから径方向外方に傾斜して形成され、後述する金属環17の円板部17cに軸方向すきまをもって対峙する第1のサイドリップ16aと、金属環17の湾曲部17bに所定の軸方向シメシロをもって摺接する第2のサイドリップ16bおよびこの第2のサイドリップ16bの基部から径方向内方に傾斜して延びるラジアルリップ16cを有している。このラジアルリップ16cは所定の径方向シメシロをもって金属環17の嵌合部17aの外周面に摺接し、軸受内部に封入されたグリースが外部に流出するのを防止している。
 さらに、このシール部材16は、芯金15の鍔部15dの外表面を覆うように回り込んで固着された基部19から車輪取付フランジ4に向って傾斜して形成された第3のサイドリップ19aを備えている。この第3のサイドリップ19aの先端部は垂直方向に平坦に形成され、車輪取付フランジ4のインナー側の側面4bに所定の軸方向すきまをもって対峙され、第1のラビリンスシール20を構成している。これにより、シールトルクを増大させることなく第1のサイドリップ16aに泥水等が直接侵入するのを阻止することができ、シール8の密封性を向上させることができる。
 第1のラビリンスシール20のすきま(軸方向すきま)S1は、0.2~1.0mmの範囲に設定されている。シール8の位置決め精度を±0.1として、製造上の板厚のバラツキおよび外方部材10と車輪取付フランジ4の寸法バラツキを加味したとしても、第3のサイドリップ19aと車輪取付フランジ4の側面4bとの第1のラビリンスすきまS1が残るか、僅かに摺接するように設定されている。一方、1.0mmを超えると、第1のラビリンスすきまS1が大きくなり、ラビリンス効果が低下するので好ましくない。
 また、外方部材10のアウター側の外周面10dからテーパ状の段部23aを介して一段小径の小径部23が形成されている。そしてこの小径部23に前述した芯金15の鍔部15dの外表面に回り込んで接合されたシール部材16の基部19に径方向内方に突出して形成された環状凸部19bが弾性密着されている。これにより、シール8の気密性を向上させることができると共に、芯金15と外方部材10の接触部の発錆を防止することができる。
 さらに、シール部材16の基部19が堰の役割りをなすと共に、この基部19と外方部材10の小径部23および段部23aによって樋状の環状空間が形成されているため、外方部材10の外周面10dを通して流動してきた泥水等がこの樋状の環状空間に沿って下部に流れて排出され、泥水等が車輪取付フランジ4と外方部材10との間に流動するのを防止することができ、高い密封性を発揮することができる。
 金属環17は、耐食性を有する鋼板、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼板、フェライト系ステンレス鋼板(例えば、JIS規格のSUS430系等)、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板からプレス加工にて形成され、ハブ輪2の肩部2cに外嵌される円筒状の嵌合部17aと、円弧状に形成された基部18に対応して円弧状に形成された湾曲部17bと、この湾曲部17bから径方向外方に延び、車輪取付フランジ4のインナー側の側面4bに弾性部材21を介して密着される円板部17cと、この円板部17cの外径部から車輪取付フランジ4に対して軸方向に離間し、径方向外方に突出して形成された屈曲部17dを備えている。
 なお、この金属環17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、この金属環17の表面にモリブデンコーティング等の摩擦係数低減処理を施すことにより、一層リップ摩耗を抑制すると共に、シールトルクを低減させることができる。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18は、ハブ輪2の肩部2cと車輪取付フランジ4との間の角部に所定の曲率半径rからなる断面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17の湾曲部17b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17を基部18に嵌合した時に基部18の円弧面に金属環17の湾曲部17bが干渉して浮き上がるのを防止することができる。
 また、金属環17の円板部17cと屈曲部17dに亙って弾性部材21が加硫接着によって一体に接合され、車輪取付フランジ4の基部18の壁面18aに弾性接触されると共に、屈曲部17dの端部に覆うように回り込んで接合された先端部21aから壁面18aに向って径方向外方に傾斜して延びる弾性リップ21bが形成されている。この弾性部材21はNBR等の合成ゴムからなり、車輪取付フランジ4の基部18と金属環17の円板部17cとの間から異物が浸入するのを防止し、金属環17との装着部の基部18の発錆を長期間に亘って防止することができる。
 さらに、本実施形態では、金属環17に接合された弾性部材21の先端部21aが芯金15の円板部15cの外表面に接合されたシール部材16に所定の軸方向すきまをもって対峙され、ラビリンスシール25が形成されている。具体的には、シール部材16の表面に環状の凹部24が形成され、この凹部24に弾性部材21の先端部21aがクランク状の軸方向すきまをもって対峙されている。これにより、前述した第3のサイドリップ19aの第1のラビリンスシール20を通過して流動してきた泥水等が第1のサイドリップ16aに浸入するのをこのラビリンスシール25で防止することができる。
 このように、本実施形態では、第1のサイドリップ16aが金属環17に非接触の第2のラビリンスシールで構成されると共に、第3のサイドリップ19aの先端部と車輪取付フランジ4のインナー側の側面4bとの間の第1のラビリンスシール20と、金属環17に接合された弾性部材21の先端部21aと芯金15の円板部15cの外表面に接合されたシール部材16との間のラビリンスシール25の2重のラビリンスシール20、25で構成されているので、シールトルクを増大させることなく第1のサイドリップ16aに泥水等が直接侵入するのを阻止することができ、シール8の密封性を向上させて軸受の長寿命化を図った車輪用軸受装置を提供することができる。
 図3は、図2のシール8の変形例を示す。なお、この実施形態は、前述した実施形態とハブ輪2とシール8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一機能を有する部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
 このシール26は、外方部材10のアウター側の端部内周に圧入される芯金15と、この芯金15に加硫接着によって一体に接合され、複数のシールリップを有するシール部材27とからなる一体型シールで構成されている。
 シール部材27は、NBR等の合成ゴムからなり、芯金15の内側部15bの内端部から嵌合部15a、円板部15cの外表面を介して鍔部15dに亙る範囲に固着されている。そして、シール部材27は、芯金15の内側部15bから径方向外方に傾斜して形成され、円弧状に形成された車輪取付フランジ28の基部18の壁面18aに軸方向すきまをもって対峙し、先端部が二股状に形成された一対のリップ29a、29bを備えた第1のサイドリップ29と、円弧状に形成された基部18に所定の軸方向シメシロをもって摺接する第2のサイドリップ16bおよびこの第2のサイドリップ16bの基部から径方向内方に傾斜して延びるラジアルリップ16cを有している。このラジアルリップ16cは所定の径方向シメシロをもってハブ輪30の肩部2cの外周面に摺接し、軸受内部に封入されたグリースが外部に流出するのを防止している。
 ここで、基部18の壁面18aに軸方向に延びる環状の凸部31が形成されている。この凸部31は、先端部が垂直方向に平坦に形成された尖塔状に形成され、芯金15の円板部15cの外表面に接合されたシール部材27に所定の軸方向すきまをもって対峙され、ラビリンスシール32を構成している。これにより、シールトルクを増大させることなく前述した第3のサイドリップ19aの第1のラビリンスシール20を通過して流動してきた泥水等が第1のサイドリップ29に泥水等が直接侵入するのを阻止することができ、二股状に形成された第1のサイドリップ29のラビリンス効果と相俟ってシール26の密封性を向上させることができる。
 ラビリンスシール32のすきま(軸方向すきま)S2は、前述した第1のラビリンスすきまS1よりも僅かに大きい0.5~1.5mmの範囲に設定されている。シール26の位置決め精度を±0.1として、製造上の板厚のバラツキおよび外方部材10と凸部31の寸法バラツキを加味したとしても、凸部31とシール部材27とのラビリンスすきまS2が残るように設定されている。一方、1.5mmを超えると、ラビリンスすきまS2が大きくなり、ラビリンス効果が著しく低下するので好ましくない。
 以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
 本発明に係る車輪用軸受装置は、内輪回転方式の第2乃至第4世代の車輪用軸受装置に適用できる。
1 内方部材
2、30 ハブ輪
2a、3a 内側転走面
2b 小径段部
3 内輪
4、28 車輪取付フランジ
4a ハブボルト
4b 車輪取付フランジのインナー側の側面
5 加締部
6 保持器
7 転動体
8、26 アウター側のシール
9 インナー側のシール
10 外方部材
10a 外側転走面
10b 車体取付フランジ
10c 外方部材のアウター側の端面
10d 外方部材の外周面
11 スリンガ
11a 円筒部
11b 立板部
12 シール板
13、15 芯金
14、16、27 シール部材
15a、17a 嵌合部
15b 内側部
15c、17c 円板部
16a、29 第1のサイドリップ
16b 第2のサイドリップ
16c ラジアルリップ
17 金属環
17b 湾曲部
17d 屈曲部
18 車輪取付フランジのインナー側の基部
18a 基部の壁面
19 シール部材の基部
19a 第3のサイドリップ
20、25、32 ラビリンスシール
21 弾性部材
21a 弾性部材の先端部
21b 弾性リップ
23 外方部材のアウター側端部の外周面(小径部)
23a 段部
24 凹所
29a、29b リップ
31 凸部
50 第1のシール
51 第2のシール
52、58、65 芯金
52a 嵌合部
52b 内側部
53、59、66 シール部材
53a、59a、66a、66b サイドリップ
53b ダストリップ
53c、66c ラジアルリップ
54、62 外方部材
54c 外方部材の端面
55、63 車輪取付フランジ
56 車輪取付フランジの基部
56a 基部の壁面
56b 車輪取付フランジの傾斜部
57 外方部材の外周面
57a 外方部材の外周面の段部
58a 円周部
58b 立板部
58c 鍔部
59b 堰部
60 ラビリンスシール
61 シール
63a 車輪取付フランジの側面
64 ハブ輪
67 外装リップ
67a 突出部
67b 傾斜部
67c 平行部
L1 サイドリップの先端の基部の壁面からのオフセット量
L2 サイドリップの長さ
L3 堰部の高さ
S1、S2 ラビリンスすきま
T1 サイドリップの厚さ
α 堰部の角度

Claims (8)

  1.  外周に懸架装置を構成するナックルに取り付け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嵌合され、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または等速自在継手の外側継手部材からなる内方部材と、
     この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、
     前記外方部材とハブ輪との間に形成される環状空間のアウター側の開口部に装着されたシールと、を備えた車輪用軸受装置において、
     前記シールが、前記外方部材のアウター側の端部内周に圧入される芯金と、この芯金に加硫接着によって一体に接合され、複数のシールリップを有するシール部材とからなる一体型シールで構成され、
     前記芯金が鋼板からプレス加工にて形成され、前記外方部材の端部内周に内嵌された円筒状の嵌合部と、この嵌合部から屈曲して形成され、径方向内方に延びる内側部と、前記嵌合部のアウター側の端部から径方向外方に延び、前記外方部材のアウター側の端面に密着する円板部と、を備え、この円板部の外端部にインナー側に延びる円筒状の鍔部が形成されると共に、
     前記シール部材が合成ゴムからなり、前記芯金の径方向内方に延びる内側部の内端部から前記嵌合部と円板部の外表面を介して前記鍔部に亙る範囲に固着され、前記芯金の内側部から径方向外方に傾斜して形成され、前記車輪取付フランジのインナー側の基部に軸方向すきまをもって対峙する第1のサイドリップと、この第1のサイドリップの内径側に形成され、前記基部に軸方向シメシロをもって摺接する第2のサイドリップおよびこの第2のサイドリップの基部から径方向内方に傾斜して延びるラジアルリップと、前記芯金の鍔部の外表面を覆うように回り込んで固着された基部から前記車輪取付フランジに向って径方向外方に傾斜して形成された第3のサイドリップと、を備え、
     この第3のサイドリップの先端部が垂直方向に平坦に形成され、前記車輪取付フランジのインナー側の側面に軸方向すきまをもって対峙され、第1のラビリンスシールが構成されると共に、
     この第1のラビリンスシールと、前記車輪取付フランジのインナー側の基部に軸方向すきまをもって対峙する第1のサイドリップとの間に第2のラビリンスシールが構成されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
  2.  前記外方部材のアウター側の外周面からテーパ状の段部を介して小径部が形成されると共に、前記シール部材の基部に径方向内方に突出して環状凸部が形成され、この凸部が前記小径部に弾性密着されている請求項1に記載の車輪用軸受装置。
  3.  前記車輪取付フランジのインナー側の基部に金属環が嵌着され、この金属環に対向するように前記シールが配設されると共に、前記金属環が、鋼板からプレス加工にて形成され、前記ハブ輪の肩部に外嵌される円筒状の嵌合部と、円弧状に形成された基部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弾性部材を介して密着される円板部と、この円板部の外径部から前記車輪取付フランジに対して軸方向に離間し、径方向外方に突出して形成された屈曲部と、を備え、前記車輪取付フランジのインナー側の基部が曲率半径rからなる断面円弧面に形成されると共に、前記金属環の湾曲部が曲率半径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請求項1または2に記載の車輪用軸受装置。
  4.  前記金属環の表面に摩擦係数低減処理が施されている請求項3に記載の車輪用軸受装置。
  5.  前記金属環の円板部と屈曲部に亙って合成ゴムからなる弾性部材が加硫接着によって一体に接合され、前記車輪取付フランジの基部の壁面に弾性接触されると共に、前記屈曲部の端部に覆うように回り込んで接合された先端部から前記基部の壁面に向って径方向外方に傾斜して延びる弾性リップが一体に形成されている請求項3に記載の車輪用軸受装置。
  6.  前記車輪取付フランジのインナー側の基部の壁面に対向する前記シールの表面に環状の凹部が形成され、この凹部に前記弾性部材の先端部が軸方向すきまをもって対峙され、クランク状のラビリンスシールが形成されている請求項3に記載の車輪用軸受装置。
  7.  前記車輪取付フランジのインナー側の基部の壁面に軸方向に延びる環状の凸部が形成されると共に、この凸部は、先端部が垂直方向に平坦で、断面が尖塔状に形成され、前記シール部材に軸方向すきまをもって対峙され、ラビリンスシールが構成されている請求項1に記載の車輪用軸受装置。
  8.  前記内径側の第1のサイドリップが、先端部が二股状に形成された一対のリップを備えている請求項1に記載の車輪用軸受装置。
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