JP2009287651A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内方部材を固定し、外方部材を回転させる車輪用軸受装置において、軸受内部を適切に密封できる密封部材を有する車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】車輪用軸受装置１は、回転側部材としての外方部材３と、内方部材２と、転動体４と、密封部材１６とを備える。密封部材１６は、スリンガ１９とシール部材とからなる。スリンガ１９は、円筒部１９ａと外向きフランジ部１９ｂとを含む。そして、シール部材は、外方部材３に内嵌された形状保持部材１８と、この形状保持部材１８に一体に加硫接着された弾性シール１７とからなると共に、この弾性シール１７に設けられたアキシアルリップ１７ａ，１７ｂ，１７ｃは、内径側に傾斜して形成され、先端がスリンガ１９に所定の締め代をもって摺接することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

この発明は、車輪用軸受装置、特に内方部材を固定し、外方部材を回転させる車輪用軸受装置に関するものである。

従来の転がり軸受は、例えば、特開２００５−３２１０７０号公報（特許文献１）に開示されている。図３を参照して、同公報に開示されている転がり軸受１０１は、車輪ハブ（図示省略）と一体回転する内輪１０２と、ナックル（図示省略）に固定される外輪１０３と、内輪１０２および外輪１０３の間に配置される複数の転動体１０４と、内輪１０２および外輪１０３の軸方向両端部を密封する密封装置１０５とを備える。

密封部材１０５は、固定側軌道輪としての外輪１０３に取り付けられるシール部材１０５ａと、回転側軌道輪としての内輪１０２に取り付けられるスリンガ１０５ｂとを接触させて、軸受内部を密封している。
特開２００５−３２１０７０号公報

上記構成の転がり軸受１０１は、内輪１０２を非回転側軌道輪とし、外輪１０３を回転側軌道輪として使用される場合もある。この場合、シール部材１０５ａは、外輪１０３の回転に伴う遠心力を受けて変形する。図３の場合、シール部材１０５ａとスリンガ１０５ｂとの締め代が減少する。その結果、軸受内部を適切に密封できないおそれがある。

そこで、この発明の目的は、内方部材を固定し、外方部材を回転させる車輪用軸受装置において、軸受内部を適切に密封できる密封部材を有する車輪用軸受装置を提供することである。

この発明に係る車輪用軸受装置は、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が外周に形成された内方部材と、内方部材と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、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密封部材とを備え、外方部材が回転側部材である。密封部材は、断面が略Ｌ字状に形成されたスリンガと、環状のシール部材とからなる。スリンガは、内方部材の外径面に嵌合固定される円筒部と、円筒部の軸方向一方側端部から径方向外側に突出する外向きフランジ部とを含む。そして、シール部材は、外方部材に内嵌された形状保持部材と、この形状保持部材に一体に加硫接着された弾性シールとからなると共に、この弾性シールに設けられたアキシアルリップは、内径側に傾斜して形成され、先端がスリンガに所定の締め代をもって摺接することを特徴とする。

外方部材を回転させると、アキシアルリップに径方向外側への遠心力が作用する。これにより、アキシアルリップと外向きフランジ部との締め代が増加する。その結果、車輪用軸受装置の内部を適切に密封することが可能となる。また、アキシアルリップと外向きフランジ部との摺接部分を軸受外部から遠ざけることにより、密封部材の密封性能がさらに向上する。

好ましくは、シール部材は複数のアキシアルリップを含む。これにより、密封部材の密封性能がさらに向上する。

好ましくは、外向きフランジ部は、アキシアルリップに対して車輪用軸受の軸方向内側に位置する。これにより、車輪用軸受の外部側からの泥水の侵入に対して、アキシアルリップとスリンガとの締め代を増加する方向に作用する事から、アキシアルリップがスリンガに対し浮き上がることが無く、密封部材の密封性能がさらに向上する。

好ましくは、スリンガは、その軸方向他方側端部から径方向外側に突出して、シール部材の分離を防止する係止部を含む。これにより、密封部材の分解を防止できるので、車輪用軸受装置への取付けが容易になる。

さらに好ましくは、係止部の外径寸法は、シール部材の内径寸法より大きく、形状保持部材の内径寸法より小さい。これにより、予め係止部を形成しておき、シール部材を弾性変形させながら組み立てることができるので、密封部材の組立が簡単になる。

好ましくは、スリンガおよび形状保持部材のうちの少なくともいずれか一方は、ステンレスによって形成されている。ステンレスは、スリンガおよび形状保持部材の外気と接触する部分の防錆に有効である。

好ましくは、シール部材は、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、アクリルゴム、フッ化ゴムから選ばれたいずれかの材料によって形成されている。上記の材料は、いずれもシール部材の材料として好適である。

この発明によれば、外方部材の回転に伴う遠心力によって密封性能の低下しない密封部材を有する車輪用軸受装置を得ることができる。

図１および図２を参照して、この発明の一実施形態に係る車輪用軸受装置（以下「車輪ハブ軸受」という）を説明する。なお、図１は車輪ハブ軸受１を示す図、図２は図１の密封部材１６周辺の拡大図である。

まず、図１を参照して、車輪ハブ軸受１は、自動車の従動輪を支持するものであって、非回転側軌道輪としての内方部材２と、回転側軌道輪としての外方部材３と、内方部材２および外方部材３の間に配置される転動体としての複数の球４と、隣接する球４の間隔を保持する保持器５と、内方部材２および外方部材３の軸方向両端部を密封する密封部材１６とを備える。軸受の形式は特に限定されないが、この実施形態においては、複列のアンギュラ球軸受を採用している。

内方部材２は、固定の車軸（図示省略）に嵌合固定されると共に、外径面に第１および第２の内側転走面２ａ，２ｂを有する。外方部材３は、内径面の第１および第２の内側転走面２ａ，２ｂに対面する位置に第１および第２の外側転走面３ａ，３ｂと、外径面から張り出して車輪（図示省略）を保持する車輪取付フランジ３ｃとを有し、車輪と一体回転する。

上記構成の内方部材２および外方部材３は、例えば、炭素含有量が０．４０〜０．８０ｗｔ％の中炭素鋼（Ｓ５３Ｃ）で形成されており、高周波焼入れを施すことによって表面硬さＨＲＣを５８〜６４の範囲に設定している。

球４は、第１の内側転走面２ａと第１の外側転走面３ａとの間、および第２の内側転走面２ｂと第２の外側転走面３ｂとの間にそれぞれ複数個配置されている。また、内方部材２、外方部材３、および密封部材１６で囲まれた空間（「軸受内部空間」という）には、潤滑剤としてのグリースが封入されている。

自動車が悪路や雨天で走行すると、上記構成の車輪ハブ軸受１は大量の泥水等と接することとなる。そこで、この車輪ハブ軸受１を密封する密封部材として、図２に示したようなこの発明の一実施形態に係る密封部材１６を採用することにより、密封性能の低下を防止することができる。なお、上記の実施形態においては、車輪ハブ軸受１の軸方向両端部に密封部材１６を配置した例を示したが、これに限ることなく、少なくとも一方に配置すれば、この発明の効果を得ることができる。

次に、図２を参照して、密封部材１６の構成を説明する。密封部材１６は、弾性シール１７および形状保持部材としての芯金１８（これらを合わせて「シール部材」という）と、スリンガ１９とで構成される。

弾性シール１７は、車輪ハブ軸受１の回転軸線に向かって延びる３枚のアキシアルリップ１７ａ，１７ｂ，１７ｃを有する。すなわち、アキシアルリップ１７ａ，１７ｂ，１７ｃの内径寸法は、先端に向かって徐々に小さくなっている。

芯金１８は、外方部材３の内径面に嵌まり込む円筒部１８ａと、円筒部１８ａの軸方向一方側（図２中の右側）から径方向内側に突出する内向きフランジ部１８ｂとを有する。弾性シール１７は、芯金１８に加硫接着される。つまり、芯金１８は、弾性シール１７を外方部材３に固定すると共に、弾性シール１７の形状を保持する形状保持部材として機能する。

スリンガ１９は、断面が略Ｌ字状に形成された部材であって、内方部材２の外径面に嵌合固定される円筒部１９ａと、円筒部１９ａの軸方向一方側端部（図２中の左側）から径方向外側に突出する外向きフランジ部１９ｂと、軸方向他方側端部（図２中の右側）から径方向外側に突出して、シール部材の分離を防止する係止部１９ｃとを有する。

なお、弾性シール１７は、例えば、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、フッ化ゴム（ＦＫＭ）等の合成ゴムによって形成されている。一方、芯金１８およびスリンガ１９は、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）等のステンレスで形成されている。ステンレスは、芯金１８およびスリンガ１９の外気と接触する部分（暴露部）の防錆に有効である。

上記構成の密封部材１６は、アキシアルリップ１７ａ，１７ｂ，１７ｃと外向きフランジ部１９ｂとが所定の締め代をもって摺接することによって軸受内部を密封している。より具体的には、内径側に傾斜したアキシアルリップ１７ａ，１７ｂ，１７ｃの先端が外向きフランジ部１９ｂに接触する。

ここで、外方部材３を回転させると、アキシアルリップ１７ａ，１７ｂ，１７ｃに径方向外側への遠心力が作用する。これにより、アキシアルリップ１７ａ，１７ｂ，１７ｃと外向きフランジ部１９ｂとの締め代が増加する。その結果、車輪ハブ軸受１の内部を適切に密封することが可能となる。

なお、弾性シール１７に複数のアキシアルリップ１７ａ，１７ｂ，１７ｃを設けることにより、さらに密封部材１６の密封性能が向上する。ただし、アキシアルリップを１枚だけ設けてもこの発明の効果を得ることはできる。

また、外向きフランジ部１９ｂは、弾性シール１７に対して車輪ハブ軸受１の軸方向内側（図２中の左側）に位置している。アキシアルリップ１７ａ，１７ｂ，１７ｃと外向きフランジ部１９ｂとの摺接部分を軸受外部から遠ざけることにより、密封部材１６の密封性能をさらに向上させることができる。ただし、外向きフランジ部１９ｂを弾性シール１７に対して車輪ハブ軸受１の軸方向外側（図２中の右側）に配置しても、この発明の効果を得ることはできる。

また、アキシアルリップ１７ａ，１７ｂ，１７ｃを内径側に傾斜させ、かつ、外向きフランジ部１９ｂを弾性シール１７より内側に配置すると、アキシアルリップ１７ａ，１７ｂ，１７ｃは、外部から侵入しようとする泥水等によって外向きフランジ部１９ｂに押し付けられる。つまり、アキシアルリップ１７ａ，１７ｂ，１７ｃと外向きフランジ部１９ｂとの締め代が増加するので、さらに密封部材１６の密封性能が向上する。

また、係止部１９ｃの外径寸法は、弾性シール１７の内径寸法より大きく、内向きフランジ部１８ｂの内径寸法より小さく設定する。これにより、予め係止部１９ｃを形成しておき、弾性シール１７を弾性変形させて密封部材１６を組み立てることが可能となる。

ただし、係止部１９ｃを内向きフランジ部１８ｂの内径端より径方向外側にまで延ばしてもよい。この場合、シール部材とスリンガ１９とを組み立ててから円筒部１９ａの端部を曲げて係止部１９ｃを形成しなければならない。一方、内向きフランジ部１８ｂと係止部１９ｃとの間にラビリンス効果が生じるので、密封部材１６の密封性能は向上する。

なお、上記の実施形態においては、車輪ハブ軸受１として第２世代構造を例示したが、本発明はこれに限らず、本発明に係る車輪用軸受装置は、外輪回転方式であれば、例示した第２世代構造以外の車輪用軸受装置にも適用することができる。また、第１および第２世代の場合、本発明に係るシールは、インナー側だけでなくアウター側にも適用することができる。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明は、内方部材を固定し、外方部材を回転させる車輪用軸受装置に有利に利用される。

この発明の一実施形態に係る車輪ハブ軸受を示す図である。 図１の密封部材の拡大図である。 従来の転がり軸受を示す図である。

符号の説明

１ 車輪ハブ軸受、２ 内方部材、２ａ，２ｂ 内側転走面、３ 外方部材、３ａ，３ｂ 外側転走面、３ｃ 車輪取付フランジ、４ 球、１０１ 転がり軸受、１０２ 内輪、１０３ 外輪、１０４ 転動体、５ 保持器、１６，１０５ 密封部材、１７ 弾性シール、１７ａ，１７ｂ，１７ｃ アキシアルリップ、１８ 芯金、１８ａ，１９ａ 円筒部、１８ｂ 内向きフランジ部、１９ スリンガ、１９ｂ 外向きフランジ部、１９ｃ 係止部、１０５ａ シール部材、１０５ｂ スリンガ。

Claims (7)

1. 内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、
   前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が外周に形成された内方部材と、
   前記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、
   前記外方部材と前記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密封部材とを備え、前記外方部材が、回転側部材である車輪用軸受装置において、
   前記密封部材は、断面が略Ｌ字状に形成されたスリンガと、環状のシール部材とからなり、
   前記スリンガは、前記内方部材の外径面に嵌合固定される円筒部と、前記円筒部の軸方向一方側端部から径方向外側に突出する外向きフランジ部とを含み、
   前記シール部材は、前記外方部材に内嵌された形状保持部材と、この形状保持部材に一体に加硫接着された弾性シールとからなると共に、この弾性シールに設けられたアキシアルリップは、内径側に傾斜して形成され、先端が前記スリンガに所定の締め代をもって摺接することを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 前記シール部材は、複数の前記アキシアルリップを含む、請求項１に記載の車輪用軸受装置。
3. 前記外向きフランジ部は、前記アキシアルリップに対して車輪用軸受の軸方向内側に位置する、請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
4. 前記スリンガは、その軸方向他方側端部から径方向外側に突出して、前記密封部材の分離を防止する係止部を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の車輪用軸受装置。
5. 前記係止部の外径寸法は、前記シール部材の内径寸法より大きく、前記形状保持部材の内径寸法より小さい、請求項４に記載の車輪用軸受装置。
6. 前記スリンガおよび前記形状保持部材のうちの少なくとも一方は、ステンレスによって形成されている、請求項１〜５のいずれかに記載の車輪用軸受装置。
7. 前記シール部材は、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、アクリルゴム、フッ化ゴムから選ばれたいずれかの材料によって形成されている、請求項１〜６のいずれかに記載の車輪用軸受装置。

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