JP2010096217A - 転がり軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 転がり軸受装置における転がり軸受の部分に異物が侵入しにくくなるようにすることである。
【解決手段】 転がり軸受装置の一例であるハブユニット１０１における車両アウタ側の外輪１の端面部と、この端面部とアキシャル方向Ａに対向するハブホイール４の壁面部２５との隙間に、アキシャル方向Ａの異なる位置で、ラジアル方向Ｒに形成された第１及び第３のラビリンス部３６，３９を形成し、これらをアキシャル方向Ａに形成された第２ラビリンス部３７で連結する。異物は、第１ないし第３のラビリンス部３６，３７，３９を通過しなければ、転がり軸受の部分に侵入することができなくなる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、転がり軸受装置に関するものである。

本明細書では、転がり軸受装置の一例である車両用のハブユニットについて説明する。車両（例えば、自動車）には、タイヤホイールやブレーキディスクを取り付けるためのハブユニットが使用されている。図１に示されるように、ハブユニット１００は、車体側に固定される外輪８１と、外輪８１と同心に配置されるハブホイール８２（内輪）と、これら外輪８１とハブホイール８２との間に介装される玉８３（転動体）とを備えており、ハブホイール８２が軸線ＣＬ周りに回転自在とされている。そして、このハブホイール８２に図示しない車輪（タイヤ）が取り付けられる。

図８に示されるように、ハブユニット１００を構成する外輪８１とハブホイール８２との間には、回転抵抗を生じさせないように僅かな隙間８４が設けられていて、この隙間８４から、雨水や融雪剤を含む泥水等（以下、総称して「異物」と記載する。）が侵入する場合がある。これを防ぐため、外輪８１のアキシャル方向の端部に、密封部材８５が取り付けられている。しかし、侵入した異物により、密封部材８５が摩耗してしまうおそれがある。すると、転がり軸受の部分（例えば、転動面）に異物が侵入し、転がり軸受を損傷させてしまう。

上記の問題を防ぐため、特許文献１に開示される技術が存している。しかし、この技術では、外輪とハブホイールとの隙間をラビリンス部として、異物を侵入しにくくしている。しかし、ラビリンス部を形成するために別部材（シールド板２８）を必要とする（特許文献１の図１の（Ｂ）又は図７の（Ｂ）を参照）。また、別部材を使用しない実施形態のラビリンス部には、屈曲部が１箇所しか形成されていないため、異物の侵入を阻止する機能はそれほど高くない（特許文献１の図９の（Ｂ）を参照）。
特開２００５−１４７２９８号公報

本発明は、上記した事情に鑑み、転がり軸受装置における転がり軸受の部分に異物が侵入しにくくなるようにすることを課題としている。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記課題を達成するための本発明は、
筒状の外輪と、該外輪と同心に配置される内輪と、前記外輪と前記内輪との間に介装される転動体と、前記外輪と前記内輪との間から前記転動体の転動面に異物が侵入しないようにその開口を密封する密封部材とを備え、前記外輪と前記内輪がそれらの軸線周りに相対回転可能にされる転がり軸受装置であって、
前記密封部材は、前記外輪におけるアキシャル方向の端部に嵌合される芯金と、該芯金に被着されるシール部とを備え、前記シール部から突設されたリップ部が、前記内輪における前記外輪と対向する壁面部に接触することにより、前記外輪と前記内輪との間にラジアル方向に沿って形成された隙間を通って侵入する異物を阻止するようにされてなり、
前記外輪におけるアキシャル方向の端面部と、前記内輪における前記外輪の端面部と対向する壁面部との間に、アキシャル方向の異なる位置で、ラジアル方向に形成された少なくとも２つのラビリンス部を、アキシャル方向に形成された別のラビリンス部で連結したことを特徴としている。

本発明に係る転がり軸受装置は、上記したように構成されていて、外輪におけるアキシャル方向の端面部と、内輪における外輪の端面部と対向する壁面部との隙間にラビリンス部を形成している。このラビリンス部には、２箇所に屈曲部が設けられている。このため、ラビリンス部に侵入した異物は屈曲部で堆積し、それ以上侵入しにくくなる。ラジアル方向に形成されるラビリンス部は、２つ以上あってもよい。

前記ラジアル方向の各ラビリンス部は、ラジアル方向に対して所定の角度で傾斜して設けられ、それらの角度はいずれも、前記別のラビリンス部とラジアル方向とがなす角度よりも小とすることが望ましい。

アキシャル方向に形成される別のラビリンス部が、ラジアル方向のラビリンス部よりも、よりアキシャル方向に沿わせて形成される。これにより、ラジアル方向のラビリンス部を通過した異物が、アキシャル方向に形成された別のラビリンス部に侵入しにくくなり、異物がラビリンス部を通過することを効果的に防止できる。

前記ラジアル方向の各ラビリンス部は、アキシャル方向の同一位置に非連続状態で設けられた２本の第１ラビリンス部と、それらとアキシャル方向の異なる位置に設けられた第２ラビリンス部とを備え、前記各第１ラビリンス部の端部と前記第２ラビリンス部とを、アキシャル方向に形成された２本の別のラビリンス部で連結し、ラビリンス部の全体をクランク形状とすることができる。

ラビリンス部の全体をクランク形状とすることにより、異物がラビリンス部を通過することを効果的に防止できる。

本発明の実施例を説明する。図１は第１実施例のハブユニット１０１の全体図、図２は密封部材７の拡大図、図３は図２の要部の拡大図である。

最初に、センサ付き転がり軸受装置の一例である車両用のハブユニット１０１の全体構成について説明する。図１に示されるように、第１実施例のハブユニット１０１は、外輪１と、この外輪１と同心に配置され、インナ側の外周面に内輪部材２が圧入されているとともに、軸部３が一体に組み付けられたハブホイール４（内輪）と、外輪１と内輪部材２又はハブホイール４との間に介装された玉５（転動体）と、それらのアキシャル方向の開口を密封する車両インナ側の密封部材６と車両アウタ側の密封部材７とを備えている。外輪１は、ボルト８により車体側部材であるナックル９に固定されていて、ハブホイール４が軸線ＣＬの周りに回転可能とされている。なお、図１において、図面視における左側は車両インナ側であり、同じく右側は車両アウタ側である。また、ラジアル方向を符号「Ｒ」で示し、アキシャル方向を符号「Ａ」で示す。

最初に、ハブホイール４について説明する。ハブホイール４には、車輪やブレーキディスク（いずれも図示せず）を固定するためのハブフランジ１０がラジアル方向Ｒの外側に突出して設けられている。このハブフランジ１０の所定位置には、ハブボルト１１を挿通するためのボルト孔１０ａが形成されている。また、ハブフランジ１０における車両アウタ側の主表面には、ブレーキディスクロータ及びタイヤホイール（いずれも図示せず）を取り付ける際に位置決めの役割を果たすインロー部１２が、車両アウタ側に突出して形成されている。このインロー部１２により、ブレーキディスクロータ及びタイヤホイールの位置決めを行う。そして、ボルト孔１０ａに挿通されたハブボルト１１を締め込むことにより、ハブフランジ１０にブレーキディスクロータ及びタイヤホイールを固定する。

内輪部材２及びハブホイール４には、多数個の玉５を転動自在に配置するための内輪側転動面１３，１４が形成されている。多数個の玉５は、冠形の保持器１５，１６によって周方向に一定間隔となるように保持されている。

次に、外輪１について説明する。外輪１は、炭素鋼を熱間鍛造して製造される。外輪１において、内輪側転動面１３，１４と対向する部分には、各外輪側転動面１７，１８が形成されている。保持器１５，１６によって周方向に一定間隔で配置された多数個の玉５は、各内輪側転動面１３，１４と外輪１の各外輪転動面１７，１８とによって転動自在に保持される。外輪１における車両インナ側の端部には、密封部材４を圧入して嵌合させるためのインナ側嵌合部１９が設けられている。同様に、外輪１における車両アウタ側の端部にも、密封部材４を圧入して嵌合させるためのアウタ側嵌合部２１が設けられている。

そして、外輪１の外周面には、ラジアル方向Ｒの外側に突出する外輪フランジ部２２が形成されている。ハブユニット１０１は、外輪フランジ部２２のボルト孔（図示せず）に挿通されたボルト７により、ナックル８に固定される。

次に、密封部材６，７について説明する。図１に示されるように、外輪１とハブホイール４とが軸線ＣＬを同一にして取り付けられた状態において、外輪１のインナ側嵌合部１９とハブホイール４との間、及び外輪１のアウタ側嵌合部２１とハブホイール４との間には空間部が形成されていて、これらの空間部を密封する密封部材６，７が装着されている。密封部材６，７はリング状で、外輪１とハブホイール４との相対回転を許容した状態で空間部を密封している。

本明細書では、車両アウタ側の密封部材７について詳細に説明する。なお、車両インナ側の密封部材６についても殆ど同様である。図２に示されるように、密封部材７は、外輪１の内周面に嵌合されるリング状の芯金２３と、この芯金２３に被着されるシール部２４とを備えている。そして、シール部２４からハブホイール４の車両インナ側の壁面部２５に向かって突出する第１リップ部２６と、ハブホイール４の外周面２７に向かって突出する第２及び第３のリップ部２８，２９とが設けられている。第１ないし第３のリップ部２６，２８，２９は、ハブホイール４の壁面部２５又は外周面２７と接触している。これにより、異物がハブユニット１０１の転がり軸受の部分に侵入することが阻止されている。

図３に示されるように、外輪１における車両アウタ側嵌合部２１の端面は、ハブホイール４における車両インナ側の壁面部２５と僅かな隙間を介して対向配置されている。本実施例のハブユニット１０１における外輪１の車両アウタ側嵌合部２１の端面は、外輪１の外周面１ａから車両アウタ側嵌合部２１の厚みのほぼ１／３の部分にまで、外周面１ａとほぼ直角に設けられた第１端面部３１と、第１端面部３１におけるラジアル方向Ｒの内側の端部から、ラジアル方向Ｒに対して角度θでアキシャル方向Ａの車両インナ側に向かい、外輪１の外周面１ａから車両アウタ側嵌合部２１の厚みのほぼ２／３の部分にまで斜めに延設される第２端面部３２と、第２端面部３２におけるラジアル方向Ｒの内側の端部から、第１端面部３１と略平行に延設される第３端面部３３とを備えている。この第３端面部３３は、ハブホイール４の壁面部２５から短い距離ｅ（例えば、１ｍｍ程度）だけ離れた位置に、かつ壁面部２５と平行となるように形成されている。そして、ハブホイール４の車両インナ側の壁面部２５におけるラジアル方向Ｒの外周縁部には、外輪１の車両アウタ側嵌合部２１の第１及び第２の端面部３１，３２から距離ｅだけ離れて、かつそれらと平行となる第１及び第２の対向面部３４，３５が、ハブホイール４の壁面部２５と接続して連続的に形成されている。

この結果、外輪１の第１端面部３１とハブホイール４の第１対向面部３４との間に、第１ラビリンス部３６がラジアル方向Ｒに沿って形成され、外輪１の第２端面部３２とハブホイール４の第２対向面部３５との間に、第１ラビリンス部３６と接続する第２ラビリンス部３７が、第１屈曲部３８を介して斜め下方に形成され、外輪１の第３端面部３３とハブホイール４の壁面部２５との間に、第２ラビリンス部３７と接続する第３ラビリンス部３９が、第２屈曲部４１を介してラジアル方向Ｒに沿って形成される。

このように、本実施例のハブユニット１０１は、アキシャル方向Ａの異なる位置で、ラジアル方向Ｒに形成された２つのラビリンス部（第１ラビリンス部３６と第３ラビリンス部３９）を、アキシャル方向Ａに形成された別のラビリンス部（第２ラビリンス部３７）で連結した形態である。換言すれば、本実施例のハブユニット１０１では、３つのラビリンス部３６，３７，３９が、２つの屈曲部３８，４１によって接続されている。これにより、ラビリンス部３６，３７，３９の形状が複雑になり、異物を侵入させにくくなっている。

本実施例のハブユニット１０１の作用について説明する。車両のタイヤが回転するのに伴い、ハブホイール４が所定方向に回転する。そして、走行中の車両のハブユニット１０１の転がり軸受の部分に異物が侵入しようとする。外輪１とハブホイール４との間に形成された第１ラビリンス部３６に侵入した異物は、そのまま第１ラビリンス部３６を通過し、第２ラビリンス部３７に侵入しようとする。ここで、本実施例のハブユニット１０１の場合、第２ラビリンス部３７は、第１ラビリンス部３６に対して斜め方向に屈曲されている。このため、第１ラビリンス部３６を通過した異物は、第１及び第２のラビリンス部３６，３７との接続部（第１屈曲部３８）で堆積し、第２ラビリンス部３７に侵入するのは、そのうちの一部である。即ち、第１屈曲部３８において、異物の侵入が阻止される。第１屈曲部３８に堆積した異物は、ハブホイール４の回転に伴う遠心力により、第１ラビリンス部３６を通って外部に排出され易くなる。

同様に、第２ラビリンス部３７に侵入した異物は、第２及び第３のラビリンス部３８，３９との接続部（第２屈曲部４１）で堆積し、第３ラビリンス部３９に侵入するのは、そのうちの更に一部である。即ち、第２屈曲部４１においても、異物の侵入が阻止される。

上記した結果、第１ないし第３のラビリンス部３６，３７，３９を通って密封部材７の部分にまで達する異物の量は、従来のハブユニット１００の場合と比較して極めて少なくなる。しかも、密封部材７の部分にまで達した異物は、密封部材７の各リップ部２６，２８，２９によって、転がり軸受の部分に侵入することが阻止される。これにより、転がり軸受の寿命が長くなる。

上記した第１実施例のハブユニット１０１の場合、第２ラビリンス部３７は、第１ラビリンス部３６に対して斜めに屈曲されている。また、第３ラビリンス部３９は、第２ラビリンス部３７に対して斜めに屈曲されている。これにより、第１及び第２の屈曲部３８，４１に堆積した異物を遠心力により排出し易くなっている。しかし、図４に示される第２実施例のハブユニット１０２のように、第２ラビリンス部３７が第１及び第３のラビリンス部３６，３９に対してほぼ直角に屈曲されていてもよい。この場合、異物が、第１ラビリンス部３６から第２ラビリンス部３７へ移動しにくくなるという効果が奏される。

図５に示される第３実施例のハブユニット１０３のように、外輪１の端面部において、第１端面部３１と第２端面部３２とのなす角度θ１と、第２端面部３２と第３端面部３３とのなす角度θ２が異なっていてもよい。この場合、ハブホイール４における車両インナ側に、第３端面部３３と平行で、第２対向面部３５と壁面部２５とを接続する第３対向面部４２が形成される。なお、θ１とθ２は、いずれも９０°以下であり、θ１とθ２が異なること（即ち、第２ラビリンス部３７と第３ラビリンス部３９との間に屈曲部（この場合、第２屈曲部４１）が設けられること）が望ましい。

更に、図６に示される第４実施例のハブユニット１０４のように、第１及び第３の端面部３１，３３を第２端面部３２と逆方向（この実施例の場合、車両アウタ側に向かう方向）に屈曲させることにより、第１ないし第３のラビリンス部３６，３７，３９がジグザグ形状になるようにしてもよい。

更に、図７に示される第５実施例のハブユニット１０５のように、４箇所で屈曲させることにより、第１ないし第３のラビリンス部３６，３７，３９に第４ラビリンス部４３及び第５ラビリンス部４４を追加して形成し、ラビリンス部の全体がクランク形状になるようにしてもよい。

上記した各実施例において、第１ないし第５のラビリンス部３６，３７，３９４３，４４の内幅は、いずれも距離ｅである。しかし、いずれかのラビリンス部３６，３７，３９４３，４４の内幅を、距離ｅよりも長くしても、また短くしてもよい。

第１実施例のハブユニット１０１の全体図である。 密封部材７の拡大図である。 図２の要部の拡大図である。 第２実施例のハブユニット１０２の要部の拡大図である。 第３実施例のハブユニット１０３の要部の拡大図である。 第４実施例のハブユニット１０４の要部の拡大図である。 第５実施例のハブユニット１０５の要部の拡大図である。 従来のハブユニット１００の要部の拡大図である。

符号の説明

１０１〜１０５ ハブユニット（転がり軸受装置）
１ 外輪
２ 内輪部材（内輪）
４ ハブホイール（内輪）
５ 玉（転動体）
６，７ 密封部材
１３，１４，１７，１８ 転動面
２３ 芯金
２４ シール部
２５ 壁面部
２６，２８，２９ リップ部
３１，３２，３３ 端面部
３６，３７，３９，４３，４４ ラビリンス部
Ａ アキシャル方向
ＣＬ 軸線
Ｒ ラジアル方向
θ，θ１，θ２ 角度

Claims (3)

1. 筒状の外輪と、該外輪と同心に配置される内輪と、前記外輪と前記内輪との間に介装される転動体と、前記外輪と前記内輪との間から前記転動体の転動面に異物が侵入しないようにその開口を密封する密封部材とを備え、前記外輪と前記内輪がそれらの軸線周りに相対回転可能にされる転がり軸受装置であって、
   前記密封部材は、前記外輪におけるアキシャル方向の端部に嵌合される芯金と、該芯金に被着されるシール部とを備え、前記シール部から突設されたリップ部が、前記内輪における前記外輪と対向する壁面部に接触することにより、前記外輪と前記内輪との間にラジアル方向に沿って形成された隙間を通って侵入する異物を阻止するようにされてなり、
   前記外輪におけるアキシャル方向の端面部と、前記内輪における前記外輪の端面部と対向する壁面部との間に、アキシャル方向の異なる位置で、ラジアル方向に形成された２つのラビリンス部を、アキシャル方向に形成された別のラビリンス部で連結したことを特徴とする転がり軸受装置。
2. 前記ラジアル方向の各ラビリンス部は、ラジアル方向に対して所定の角度で傾斜して設けられ、それらの角度はいずれも、前記別のラビリンス部とラジアル方向とがなす角度よりも小であることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受装置。
3. 前記ラジアル方向の各ラビリンス部は、アキシャル方向の同一位置に非連続状態で設けられた２本の第１ラビリンス部と、それらとアキシャル方向の異なる位置に設けられた第２ラビリンス部とを備え、前記各第１ラビリンス部の端部と前記第２ラビリンス部とを、アキシャル方向に形成された２本の別のラビリンス部で連結し、ラビリンス部の全体をクランク形状としたことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受装置。

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