JP6546034B2 - ハブユニット用密封装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハブユニット（車輪用軸受装置）に好適に採用される密封装置に関する。

自動車等の車両においては、車輪を回転自在に装着するためにハブユニットが用いられている。このハブユニットは、車体側に固定される外輪と、外輪の内周側に転動体を介して回転自在に支持されるハブ軸とを備えている。また、ハブ軸は、外輪の径方向内側に配置される内軸と、内軸の車両アウタ側の端部から径方向外方へ延びる車輪取付用のフランジ部とを有している（例えば、特許文献１参照）。

このハブユニットには、外輪とハブ軸との間の転動体の収容空間を密封する密封装置が、当該収容空間の軸方向両側に設けられている。
車両アウタ側の密封装置は、図６に示すように、外輪１１１の内周面に取り付けられたシール部材１３１と、内軸１２１の外周面に取り付けられたスリンガ１３２とを有し、シール部材１３１のリップ部１４３ａ，１４３ｂがスリンガ１３２に当接している。スリンガ１３２は、ステンレス等の不錆性材料により形成され、内軸１２１の外周面に嵌合される円筒部１５１と、フランジ部１２２に沿って配置される円板部１５２とを備えている。また、円筒部１５１と円板部１５２との間には、内軸１２１とフランジ部１２２との境界部に形成された凹状の曲面１２５に略沿った状態で円弧状に湾曲された湾曲部１５３が設けられている。このスリンガ１３２は、プレス加工によって成形される。

特開２００５−２９１４８５号公報

従来のスリンガ１３２は、形状的に湾曲部１５３の成形が困難なため、湾曲部１５３の曲率半径にばらつきが生じ易く、湾曲部１５３の曲率半径が曲面１２５の曲率半径よりも小さいと、ハブ軸にスリンガ１３２を取り付けたときに湾曲部１５３が曲面１２５に干渉し、円筒部１５１及び円板部１５２を所定位置に位置付けることが困難となる。円筒部１５１及び円板部１５２には、それぞれシール部材１３１のリップ部１４３ａ，１４３ｂが当接するため、円筒部１５１及び円板部１５２が正確に位置付けられていないと、所望のシール性能を得られなくなるおそれがある。

本発明は、上記の実情に鑑みてなされたものであり、スリンガの成形性を高め、ハブ軸との干渉を避けることができるハブユニット用密封装置を提供することを目的とする。

本発明は、ハブ軸の内側軸部と外輪との間の環状空間を、車両アウタ側の端部において密封するハブユニット用の密封装置であって、前記外輪に取り付けられ、アキシアルリップ部及びラジアルリップ部を有するシール部材と、前記内側軸部に取り付けられ、前記アキシアルリップ部及び前記ラジアルリップ部が当接するスリンガとを備え、前記スリンガは、前記内側軸部の外周面に嵌合され、前記ラジアルリップ部が当接する第１当接部と、前記ハブ軸のフランジ部に対向して配置され、前記アキシアルリップ部が当接する第２当接部と、前記第１当接部と前記第２当接部との間に設けられ、前記内側軸部と前記フランジ部との間に形成された凹状の曲面に対応して配置された中間部とを備え、前記中間部は、前記第１当接部及び前記第２当接部との境界において屈曲されており、かつ、車両アウタ側ほど大径となる複数のテーパー状の傾斜部と、複数の前記傾斜部の境界に形成された屈曲部とを有し、複数の前記傾斜部は、互いに傾斜角度が異なり、かつ、車両アウタ側のものほど軸方向に平行な面に対する傾斜角度が大きいことを特徴とする。

上記の構成によれば、密封装置のスリンガは、第１当接部と、第２当接部と、これらとの境界において屈曲され、テーパー状の傾斜部を有する中間部とを備えている。そのため、スリンガを製造する際に、傾斜部が所望の傾斜角度で屈曲されるようにプレス加工を行えばよく、従来のように湾曲部の曲率半径を管理する必要が無くなる。そのため、スリンガを正確な形状で成形することができ、スリンガとハブ軸との干渉を確実に防止し、第１及び第２当接部に対してラジアルリップ部及びアキシアルリップ部を適切に当接させてシール性を確保することができる。

前記中間部は、互いに傾斜角度の異なる複数の傾斜部と、複数の傾斜部の境界に形成された屈曲部とを有している。
このような構成によって、シール部材のアキシアルリップ部及びラジアルリップ部と、スリンガとの間に形成される空間を可及的に広く形成することができ、当該空間におけるグリースの封入量を増大し、密封装置の密封性を高めることができる。
前記第１当接部及び前記第２当接部と前記中間部との境界における屈曲部、並びに、前記複数の傾斜部の境界に形成された前記屈曲部の曲率半径は、前記曲面の曲率半径の２５％〜６０％の範囲内に設定されていることが好ましい。

本発明によれば、スリンガの成形性を高め、内側軸部とフランジ部との境界部との干渉を避けることができる。

第１の実施形態に係る密封装置を備えたハブユニットの断面説明図である。 密封装置の断面説明図である。 スリンガの中間部を拡大して示す断面説明図である。 スリンガの製造方法を示す断面説明図である。 第２の実施形態における密封装置の断面説明図である。 従来技術に係る密封装置の断面説明図である。

以下、本発明の実施形態を、添付した図面に基づいて説明する。
［ハブユニットの全体構成］
図１は、第１の実施形態に係る密封装置１５を備えたハブユニット（車輪用軸受装置）１０の断面説明図である。なお、本明細書では、図１の左右方向をハブユニット１０の軸方向といい、図１の左側を車両アウタ側（又は軸方向外側）、右側を車両インナ側（又は軸方向内側）という。

ハブユニット１０は、例えば自動車の車輪を車体側の懸架装置に対して回転自在に支持するものである。ハブユニット１０は、外輪１１と、ハブ軸１２と、転動体１３と、保持器１４と、密封装置１５，１６とを備えている。
外輪１１は、Ｓ５５Ｃ等の高炭素鋼により円環状に形成され、車両インナ側の車体側部材であるナックル（図示省略）に固定される。外輪１１の内周面には、車両アウタ側の外輪軌道面１１ａと車両インナ側の外輪軌道面１１ｂとが軸方向に間隔をあけて形成されている。

ハブ軸１２は、車両アウタ側の車輪が取り付けられるものである。ハブ軸１２は、Ｓ５５Ｃ等の高炭素鋼により形成されている。ハブ軸１２は、内側軸部２０とフランジ部２２とを有している。
内側軸部２０は、内軸２１と、内輪２９とからなり、内軸２１は、外輪１１の径方向内側に外輪１１と同心状に配置されている。内軸２１の車両インナ側の端部には、径方向内方へ凹む凹部２１ｂが周方向に沿って形成されている。

内輪２９は、円環状に形成され、凹部２１ｂに嵌合されることによって内軸２１に固定されている。
内軸２１の外周面には内輪軌道面２１ａが形成され、内輪２９の外周面にも、内輪軌道面２９ａが形成されている。車両アウタ側の内輪軌道面２１ａと車両インナ側の内輪軌道面２９ａとは、軸方向に間隔をあけて配置されている。

外輪１１の外輪軌道面１１ａ，１１ｂと内軸２１及び内輪２９の内輪軌道面２１ａ，２９ａとは径方向に対向し、これらの間に転動体１３としての複数の玉が複列に配置されている。また、各列の玉は、保持器１４によって周方向の間隔が保持されている。

フランジ部２２は、外輪１１よりも車両アウタ側において内側軸部２０の内軸２１から径方向外方に延びている。フランジ部２２には、その厚さ方向に貫通するボルト孔２２ａが周方向に複数形成されている。各ボルト孔２２ａには、車輪のホイールやブレーキディスクを取り付けるためのハブボルト（図示省略）が圧入される。

外輪１１と内側軸部２０との間には、転動体１３を配置するための環状空間（収容空間）Ｓが形成されている。この環状空間Ｓの車両アウタ側と車両インナ側の端部には、それぞれ密封装置１５，１６が設けられている。各密封装置１５，１６は、環状空間Ｓ内への水（泥水等）や異物の侵入を防ぐとともに、環状空間Ｓの内部を潤滑する潤滑剤の漏洩を防止する。

図２は、車両アウタ側の密封装置１５を拡大して示す断面図である。密封装置１５は、シール部材３１と、スリンガ３２とを備えている。
［シール部材３１の具体的構成］
シール部材３１は、芯金４１と、シール本体４２とからなる。芯金４１は、ＳＰＣＣ等の鋼板をプレス加工することによって環状に形成されている。芯金４１は、外輪１１の端部内周面に嵌合して外輪１１に固定される円筒部４１ａと、この円筒部４１ａの車両アウタ側の端部から径方向外方へ延び、その一部が外輪１１の軸方向端面に当接する外円環部４１ｂと、円筒部４１ａの車両アウタ側の端部から径方向内方へ延びる内円環部４１ｃとを有している。

シール本体４２は、ニトリルゴム等の弾性材を円環状に形成したものであり、芯金４１に加硫接着されている。シール本体４２は、第１シール部４３と第２シール部４４とを有している。第１シール部４３は、芯金４１の内円環部４１ｃに固定される部分であり、第２シール部４４は、芯金４１の外円環部４１ｂに固定される部分である。第１シール部４３と第２シール部４４とは一体的に形成されている。

第１シール部４３は、複数のリップ部４３ａ，４３ｂを有している。そして、複数のリップ部４３ａ，４３ｂは、内軸２１に設けられているスリンガ３２に当接する。具体的に、リップ部４３ａ，４３ｂは、１つのラジアルリップ部４３ａと、２つのアキシアルリップ部４３ｂとからなる。ラジアルリップ部４３ａは、芯金４１の径方向内端部から径方向内方へ延びている。また、アキシアルリップ部４３ｂは、芯金４１の車両アウタ側の側面から車両アウタ側へ延びている。

第２シール部４４は、芯金４１の外円環部４１ｂの径方向外端部から車両インナ側へ延びる内側シール４４ａと、車両アウタ側へ延びる外側シール４４ｂとを有している。内側シール４４ａは、外輪１１の車両アウタ側端部の外周面に当接している。そのため、内側シール４４ａは、外輪１１の車両アウタ側の端面と外円環部４１ｂとの間への泥水や異物の侵入を防止している。一方、外側シール４４ｂは、スリンガ３２の径方向外端部との間に隙間ｔをあけて配置されている。外側シール４４ｂは、スリンガ３２の径方向外端部とシール部材３１との隙間ｔを可及的に小さくすることによってシール部材３１とスリンガ３２との間への泥水や異物の侵入を防止している。

［スリンガ３２の具体的構成］
スリンガ３２は、錆びにくい性質を有する硬質な材料、例えばステンレス鋼により環状に形成されている。スリンガ３２は、円筒部５１と円板部５２と中間部５３とを有している。円筒部５１は、円筒形状に形成され、内軸２１の外周面に嵌合されることによって内軸２１に固定されている。また、円筒部５１の外周面には、シール部材３１のラジアルリップ部４３ａが当接している。したがって、円筒部５１は、シール部材３１のラジアルリップ部４３ａが当接する第１当接部を構成している。

円板部５２は、円筒部５１の車両アウタ側の端部から中間部５３を介して径方向外方へ延びている。円板部５２は、径方向内側の第１の部分５２ａと、径方向外側の第２の部分５２ｂと、第１及び第２の部分５２ａ，５２ｂの間に配置された第３の部分５２ｃとを有している。第１の部分５２ａは、径方向に沿って形成された円環状の平板部材からなる。第１の部分５２ａは、フランジ部２２の車両インナ側の側面２４ａに沿って配置され、当該側面２４ａに対向し当接している。第１の部分５２ａには、シール部材３１の２つのアキシアルリップ部４３ｂが当接している。従って、円板部５２の第１の部分５２ａは、アキシアルリップ部４３ｂが当接する第２当接部を構成している。

第２の部分５２ｂは、第１の部分５２ａよりも車両インナ側において径方向に沿って延び、フランジ部２２の側面２４ａと間隔をあけて配置されている。また、第２の部分５２ｂの径方向外端部は、シール部材３１の外側シール４４ｂの径方向内側に隙間ｔをあけて配置されている。
第３の部分５２ｃは、第１の部分５２ａと第２の部分５２ｂと屈曲部５２ｄを介して接続され、車両インナ側に向けて径が大きくなるように傾斜している。第３の部分５２ｃは、第１の部分５２ａに対して第２の部分５２ｂを車両インナ側へ寄せ、外側シール４４ｂの径方向内側へ配置させている。

図３は、スリンガ３２の中間部５３を拡大して示す断面説明図である。
中間部５３は、ハブ軸１２における内側軸部２０とフランジ部２２との間に形成された凹状の曲面２５に対応して配置されている。そして、中間部５３は、シール部材３１が直接当接しない領域とされている。中間部５３は、テーパー状の２つの傾斜部５３ａ，５３ｂを有している。車両インナ側の第１の傾斜部５３ａは、車両アウタ側ほど大径となるように傾斜している。具体的に第１の傾斜部５３ａは、軸方向に平行な面（線）に対して約３０°の角度θ１で傾斜している。
第１の傾斜部５３ａと円筒部５１との境界には、第１の屈曲部５３ｃが設けられている。この第１の屈曲部５３ｃは、ハブ軸１２の曲面２５の曲率半径ｒよりも小さい曲率半径ｒ１で屈曲されている。

車両アウタ側の第２の傾斜部５３ｂも、車両アウタ側ほど大径となるように傾斜している。第２の傾斜部５３ｂにおける傾斜角度θ２は、第１の傾斜部５３ａにおける傾斜角度θ１よりも大きくなっている。具体的に、第２の傾斜部５３ｂは、軸方向に平行な面（線）に対して約６０度の角度で傾斜している。

また、第２の傾斜部５３ｂと円板部５２との境界には、第２の屈曲部５３ｄが設けられている。この第２の屈曲部５３ｄは、ハブ軸１２の曲面２５の曲率半径ｒよりも小さい曲率半径ｒ２で屈曲されている。

第１の傾斜部５３ａと第２の傾斜部５３ｂとの境界には、第３の屈曲部５３ｅが設けられている。この第３の屈曲部５３ｅは、ハブ軸１２の曲面２５の曲率半径ｒよりも小さく曲率半径ｒ３で屈曲されている。
第１の屈曲部５３ｃ、第２の屈曲部５３ｄ、及び第３の屈曲部５３ｅの曲率半径ｒ１〜ｒ３は、例えば、ハブ軸１２の曲面２５における曲率半径ｒの２５％〜６０％に設定することができる。また、曲率半径ｒ１〜ｒ３は、互いに同一の値とすることができる。

スリンガ３２は、図４に示すようにパンチ６１とダイス６２とからなる金型を用いたプレス加工によって成形することができる。パンチ６１とダイス６２には、スリンガ３２の円筒部５１、中間部５３、円板部５２を象った加工面６１ａ，６２ａが形成されている。
スリンガ３２の中間部５３は、第１及び第２の傾斜部５３ａ，５３ｂの傾斜角度θ１，θ２が所定に設定されるように屈曲される。そのため、図６に示す従来技術のように円筒部１５１と円板部１５２との間が円弧状の湾曲部１５３に形成される場合に比べて、寸法のばらつきが生じ難くなり、中間部５３を正確な寸法で成形することができ、成形性も良好となる。

そのため、中間部５３が、ハブ軸１２の曲面２５に干渉してしまうこともなく、円筒部５１及び円板部５２を所定の位置に位置付けることができ、シール部材３１のリップ部４３ａ，４３ｂをそれぞれ円筒部５１及び円板部５２に適切に当接させることができる。つまり、円筒部５１に対してラジアルリップ部４３ａの適切な位置に当接させることができ、円板部５２に対してアキシアルリップ部４３ｂを適切な接触圧で接触させることができる。したがって、シール部材３１により所望のシール性を確実に得ることができる。

また、中間部５３には、シール部材３１が接触しないので、仮に傾斜部５３ａ，５３ｂが厳密な傾斜角度θ１、θ２で形成されていなくても円筒部５１及び円板部５２が正確な寸法で形成されている限り、シール性に悪影響を及ぼすことはない。

図５は、第２の実施形態におけるスリンガ３２の断面説明図である。
本実施形態のスリンガ３２は、中間部５３が１つの傾斜部５３ｆを備えている。すなわち、中間部５３は、円筒部５１と円板部５２との間において一定の角度θ３で傾斜している。つまり、中間部５３には、第１実施形態のような第３の屈曲部５３ｅが形成されていない。傾斜部５３ｆの傾斜角度θ３は、約４５°とされている。
本実施形態においても、第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。ただし、本実施形態では、シール部材３１のラジアルリップ部４３ａ及びアキシアルリップ部４３ｂと、中間部５３との間に形成される空間Ａの容積が、第１の実施形態に比べて小さくなる。この空間Ａを含め、リップ部４３ａ，４３ｂとスリンガ３２との間には、グリースが充填されるが、第１の実施形態のように空間Ａが大きく形成されることでより多くのグリースを封入することができ、密封性をより高めることができる。なお、グリースは、密封装置１５を組み付ける際に各リップ部４３ａ，４３ｂの内径面に塗布することによって充填される。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において適宜設計変更することができる。
例えば、本発明の密封装置は、上記実施形態で示すハブユニットに限らず、他の形態のハブユニットにも適用することができる。例えば、転動体として玉ではなく円すいころを用いたハブユニットにも適用することができる。
スリンガの中間部は、２つ以上の屈曲部と３つ以上の傾斜部とを有していてもよい。傾斜部の角度も上記実施形態に限定されるものではない。

１０：ハブユニット、１１：外輪、１２：ハブ軸、１５：密封装置、２０：内側軸部、２２：フランジ部、２５：曲面、３１：シール部材、３２：スリンガ、４３ａ：ラジアルリップ部、４３ｂ：アキシアルリップ部、５１：円筒部（第１当接部）、５２：円板部（第２当接部）、５２ｄ：屈曲部、５３：中間部、５３ａ：第１の傾斜部、５３ｂ：第２の傾斜部、５３ｅ：第３の屈曲部、５３ｆ：傾斜部、Ｓ：環状空間

Claims (2)

1. ハブ軸の内側軸部と外輪との間の環状空間を、車両アウタ側の端部において密封するハブユニット用の密封装置であって、
   前記外輪に取り付けられ、アキシアルリップ部及びラジアルリップ部を有するシール部材と、
   前記内側軸部に取り付けられ、前記アキシアルリップ部及び前記ラジアルリップ部が当接するスリンガとを備え、
   前記スリンガは、
   前記内側軸部の外周面に嵌合され、前記ラジアルリップ部が当接する第１当接部と、
   前記ハブ軸のフランジ部に対向して配置され、前記アキシアルリップ部が当接する第２当接部と、
   前記第１当接部と前記第２当接部との間に設けられ、前記内側軸部と前記フランジ部との間に形成された凹状の曲面に対応して配置された中間部とを備え、
   前記中間部は、
   前記第１当接部及び前記第２当接部との境界において屈曲されており、かつ、車両アウタ側ほど大径となる複数のテーパー状の傾斜部と、複数の前記傾斜部の境界に形成された屈曲部とを有し、
   複数の前記傾斜部は、互いに傾斜角度が異なり、かつ、車両アウタ側のものほど軸方向に平行な面に対する傾斜角度が大きいことを特徴とする、ハブユニット用密封装置。
2. 前記第１当接部及び前記第２当接部と前記中間部との境界における屈曲部、並びに、前記複数の傾斜部の境界に形成された前記屈曲部の曲率半径が、前記曲面の曲率半径の２５％〜６０％の範囲内に設定されている、請求項１に記載のハブユニット用密封装置。

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