JP2012056411A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

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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】芯金１３が、外方部材２の端部内周に圧入され、重合して形成された円筒状の嵌合部１３ａと、この嵌合部１３ａから径方向内方に延びる内径部１３ｂおよび嵌合部１３ａから径方向外方に延び、外方部材２の端面２ｃに密着する鍔部１３ｃを備えると共に、基部６ｂに外嵌される金属環１２が、車輪取付フランジ６から離間して径方向外方に傾斜して延びるシール部１２ｄを備え、このシール部１２ｄに軸方向に突出した複数の弾性リップ１５ａ、１５ｂを有するシール部材１５が接合され、一方の弾性リップ１５ａが車輪取付フランジ６の側面６ｃに弾性接触されると共に、他方の弾性リップ１５ｂが芯金１３の鍔部１３ｃに摺接され、金属環１２と外方部材２の端部との環状空間が密封されている。
【選択図】図２

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。
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６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侵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侵入するのを防止することができる（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５−２９１４８５号公報
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侵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から一旦侵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、本発明のうち請求項１記載の発明は、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少なくともアウター側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、前記シールが、前記外方部材のアウター側の端部内周に嵌合される芯金と、この芯金に加硫接着により一体に接合され、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、前記基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、径方向外方に傾斜して延びるシール部とを備え、このシール部に軸方向に突出した弾性リップを有するシール部材が加硫接着によって一体に接合され、この弾性リップが、前記車輪取付フランジのインナー側の側面に弾性接触されると共に、前記金属環と外方部材のアウター側の端部との環状空間が接触シールによって密封されている。
このように、外方部材と内方部材とで形成される環状空間の少なくともアウター側の開口部に装着されたシールを備え、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、シールが、外方部材のアウター側の端部内周に嵌合される芯金と、この芯金に加硫接着により一体に接合され、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第３または第４世代構造の車輪用軸受装置において、金属環が、基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、径方向外方に傾斜して延びるシール部とを備え、このシール部に軸方向に突出した弾性リップを有するシール部材が加硫接着によって一体に接合され、この弾性リップが、車輪取付フランジのインナー側の側面に弾性接触されると共に、金属環と外方部材のアウター側の端部との環状空間が接触シールによって密封されているので、車輪取付フランジの側面と金属環の円板部との間から泥水等の異物が浸入するのを防止して基部および金属環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と共に、外方部材の外周面を伝って流動してきた泥水が直接サイドリップに浸入するのを防止し、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。
また、請求項２に記載の発明のように、前記芯金が、前記外方部材のアウター側の端部内周に所定のシメシロを介して圧入され、重合して形成された円筒状の嵌合部と、この嵌合部から径方向内方に延びる内径部および前記嵌合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鍔部を備え、前記金属環のシール部に接合されたシール部材が、当該芯金の鍔部に所定の軸方向シメシロを介して摺接する弾性リップを備えていれば、芯金自体の剛性が高くなって気密性が向上すると共に、鍔部によって位置決め固定を精度良く行うことができ、シール部材の各リップのシメシロを容易に、かつ安定して管理するができる。また、泥水が直接サイドリップに浸入するのを防止し、シールの密封性能の向上を一層図ることができる。
また、請求項３に記載の発明のように、前記シールのシール部材が、前記芯金の鍔部の外表面に接合されて径方向外方に傾斜して延びるサイドリップを備え、このサイドリップが、前記金属環のシール部に摺接されていれば、泥水が直接サイドリップに浸入するのを確実に防止し、シールの密封性能の向上を一層図ることができると共に、芯金の外表面をシール部材で覆われているため、芯金の材質として、例えば、ステンレス鋼鈑等の高価なものを使用しなくても発錆の恐れがなく、廉価で加工性の良好な冷間圧延鋼鈑を使用することができ、低コスト化を図ることができる。
また、請求項４に記載の発明のように、前記芯金が、前記鍔部からアウター側に延びる円筒状の傘部を備え、前記金属環のシール部に接合されたシール部材が、当該芯金の傘部の内周面に摺接するラジアルリップを備えていれば、泥水が直接サイドリップに浸入するのを確実に防止し、シールの密封性能の向上を一層図ることができる。
また、請求項５に記載の発明のように、前記傘部が前記外方部材のアウター側の外径面よりも外径側に突出して形成されていれば、外方部材の外周面を伝って流動してきた泥水がこの傘部で堰き止められて直接サイドリップに浸入するのを防止し、シールの密封性能の向上を一層図ることができる。
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。
また、請求項７に記載の発明のように、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。
また、請求項８に記載の発明のように、前記芯金が耐食性を有する鋼板で形成されていれば、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。
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少なくともアウター側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、前記シールが、前記外方部材のアウター側の端部内周に嵌合される芯金と、この芯金に加硫接着により一体に接合され、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、前記基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、径方向外方に傾斜して延びるシール部とを備え、このシール部に軸方向に突出した弾性リップを有するシール部材が加硫接着によって一体に接合され、この弾性リップが、前記車輪取付フランジのインナー側の側面に弾性接触されると共に、前記金属環と外方部材のアウター側の端部との環状空間が接触シールによって密封されているので、車輪取付フランジの側面と金属環の円板部との間から泥水等の異物が浸入するのを防止して基部および金属環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と共に、外方部材の外周面を伝って流動してきた泥水が直接サイドリップに浸入するのを防止し、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。
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である。 図１のシール部を示す要部拡大図である。 図２のシールの変形例を示す要部拡大図である。 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である。 図４のシール部を示す要部拡大図である。 従来の車輪用軸受装置の密封装置を示す要部拡大図である。
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、前記外方部材のアウター側の端部内周に嵌合される芯金と、この芯金に加硫接着により一体に接合され、径方向外方に傾斜して延びるサイドリップとダストリップおよび軸受内方側に傾斜して延びるグリースリップを有するシール部材からなり、このシール部材の各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、前記芯金が、前記外方部材のアウター側の端部内周に所定のシメシロを介して圧入され、重合して形成された円筒状の嵌合部と、この嵌合部から径方向内方に延びる内径部および前記嵌合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鍔部を備えると共に、前記金属環が、前記基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、径方向外方に傾斜して延びるシール部とを備え、このシール部に軸方向に突出した複数の弾性リップを有するシール部材が加硫接着によって一体に接合され、これらの弾性リップが、前記車輪取付フランジのインナー側の側面に弾性接触されると共に、前記芯金の鍔部に所定の軸方向シメシロを介して摺接され、前記金属環と外方部材のアウター側の端部との環状空間が密封されている。
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は、図１のシール部を示す要部拡大図、図３は、図２のシール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。
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とを指す。
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から肩部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侵入するのを防止している。ここで、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に拡大して示すように、外方部材２のアウター側の端部に内嵌される芯金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）、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。この芯金１３は、外方部材２のアウター側の端部内周に所定のシメシロを介して圧入され、重合して形成された円筒状の嵌合部１３ａと、この嵌合部１３ａから径方向内方に延びる内径部１３ｂおよび嵌合部１３ａから径方向外方に延び、外方部材２のアウター側の端面２ｃに密着する鍔部１３ｃを備えている。これにより、芯金１３自体の剛性が高くなって気密性が向上すると共に、鍔部１３ｃによって位置決め固定を精度良く行うことができ、後述する各リップのシメシロを容易に、かつ安定して管理するができる。
一方、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、芯金１３の内径部１３ｂに接合され、径方向外方に傾斜してそれぞれ延びるサイドリップ１４ａとダストリップ１４ｂ、および軸受内方側に傾斜して延びるグリースリップ１４ｃを備えている。これらのサイドリップ１４ａ、ダストリップ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、シール部材１４の材質としては、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。
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）、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、車輪取付フランジ６のインナー側の基部６ｂ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、径方向外方に傾斜して延びるシール部１２ｄとを備えている。そして、このシール部１２ｄに後述するシール部材１５が加硫接着によって一体に接合されている。
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。
前述したように、基部６ｂは所定の曲率半径ｒからなる円弧面に形成されているが、この円弧面に対応して、金属環１２の湾曲部１２ｂも所定の曲率半径Ｒからなる円弧面に形成されている。そして、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り、位置決め固定が不安定になるのを防止することができる。また、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、金属環１２のシール部１２ｄに接合されたシール部材１５は、ＮＢＲ等の合成ゴムからなり、軸方向に突出した弾性リップ１５ａ、１５ｂを備えている。すなわち、車輪取付フランジ６のインナー側の側面６ｃに弾性接触する弾性リップ１５ａと、芯金１３の鍔部１３ｃに所定の軸方向シメシロを介して摺接する弾性リップ１５ｂを備えている。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との間から泥水等の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と共に、外方部材２の外周面を伝って流動してきた泥水が直接サイドリップ１４ａに浸入するのを防止し、シール８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。
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車輪用軸受装置を例示したが、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。
図３に示すシール１６は、図２に示したシール８の変形例である。なお、前述したシール８と同一部品同一部位あるいは同一機能を有する部品や部位には同じ符合を付して詳細な説明を省略する。
シール１６は、外方部材２のアウター側の端部に内嵌される芯金１７と、この芯金１７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１７は、オーステナイト系ステンレス鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４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。この芯金１７は、外方部材２のアウター側の端部内周に所定のシメシロを介して圧入され、重合して形成された円筒状の嵌合部１３ａと、この嵌合部１３ａから径方向内方に延びる内径部１３ｂと、嵌合部１３ａから径方向外方に延び、外方部材２のアウター側の端面２ｃに密着する鍔部１３ｃ、およびこの鍔部１３ｃからアウター側に延びる円筒状の傘部１７ａを備えている。
一方、シール部材１４のサイドリップ１４ａ、ダストリップ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。
金属環１２のシール部１２ｄに加硫接着によって一体に接合されたシール部材１８は、ＮＢＲ等の合成ゴムからなり、車輪取付フランジ６のインナー側の側面６ｃに弾性接触する弾性リップ１５ａと、芯金１７の鍔部１３ｃに所定の軸方向シメシロを介して摺接する弾性リップ１５ｂと、芯金１７の傘部１７ａの内周面に摺接するラジアルリップ１８ａを備えている。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との間から泥水等の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と共に、傘部１７ａが外方部材２の外径面よりも外径側に突出して形成されているので、外方部材２の外周面を伝って流動してきた泥水がこの傘部１７ａで堰き止められて直接サイドリップ１４ａに浸入するのを防止し、シール１６の密封性能の向上を一層図ることができる。
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のシール部を示す要部拡大図である。なお、この実施形態は、前述した実施形態と軸受部の構成が異なると共に、アウター側のシールの構成が一部異なるだけで、その他前述した実施形態と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合を付して詳細な説明を省略する。
この車輪用軸受装置は、ハブ輪１９と複列の転がり軸受２０および等速自在継手２１をユニット化した、所謂第４世代と称される構成を備えている。ハブ輪１９は、アウター側の端部に車輪取付フランジ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円筒状の小径段部１９ａが形成されている。
複列の転がり軸受２０は、外方部材２と内方部材２２と複列の転動体３、３とで主に構成されている。内方部材２２は、ハブ輪１９と、このハブ輪１９に塑性結合された等速自在継手２１の外側継手部材２３で構成されている。外側継手部材２３の外周には直接内側転走面２３ａが形成され、ハブ輪１９の内側転走面４ａとで外方部材２の複列の外側転走面２ａ、２ａに対向している。そして、複列の転動体３、３がこれら両転走面間にそれぞれ収容され、保持器７、７によって転動自在に保持されている。また、外方部材２の端部にはシール２８、９が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から軸受内部に雨水やダスト等が侵入するのを防止している。
ハブ輪１９はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼からなり、後述するアウター側のシール２８が摺接するシールランド部となる基部６ｂから内側転走面４ａおよび小径段部１９ａ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。これにより、シール２８のシールランド部となる車輪取付フランジ６の基部６ｂの耐摩耗性が向上するばかりでなく、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、ハブ輪１９の耐久性が向上する。
また、ハブ輪１９の内周には凹凸部２４が形成され、高周波によって表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。なお、この凹凸部２４はアヤメローレット状に形成され、旋削等により独立して形成された複数の環状溝と、ブローチ加工等により形成された複数の軸方向溝とを略直交させて構成した交叉溝、あるいは、互いに傾斜した螺旋溝で構成した交叉溝からなる。また、凹凸部２４の凸部は良好な食い込み性を確保するために、その先端部が三角形状等の尖塔形状に形成されている。
等速自在継手２１は、外側継手部材２３と図示しない継手内輪、ケージ、およびトルク伝達ボールとからなる。外側継手部材２３は、カップ状のマウス部２５と、このマウス部２５の底部をなす肩部２６と、この肩部２６から軸方向に延びる中空状の軸部２７とを有し、マウス部２５の内周には軸方向に延びる曲線状のトラック溝２５ａが形成されている。軸部２７の外周には、前記したハブ輪１９の小径段部１９ａが所定の径方向すきまを介して嵌合するインロウ部２７ａと、このインロウ部２７ａから端部に亙って嵌合部２７ｂが形成されている。２６ａは肩部２６の内周に装着されたエンドキャップで、継手内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から継手内部に雨水やダスト等が侵入するのを防止している。
ここで、ハブ輪１９の小径段部１９ａの端部に外側継手部材２３の肩部２６を衝合させた状態で軸部２７をハブ輪１９に内嵌すると共に、軸部２７にマンドレル等の拡径治具を押し込んで嵌合部２７ｂを拡径し、この嵌合部２７ｂをハブ輪１９の凹凸部２４に食い込ませて加締め、ハブ輪１９と外側継手部材２３とが一体に塑性結合されている。これにより、従来のようにナット等で強固に緊締して予圧量を管理する必要がないため、軽量・コンパクト化を図ることができると共に、ハブ輪１９の強度・耐久性を向上させ、かつ長期間その予圧量を維持することができる。
シール２８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に内嵌される芯金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２９とからなる。このシール部材２９は、ＮＢＲ等の合成ゴムからなり、芯金１３の内径部１３ｂに接合され、径方向外方に傾斜してそれぞれ延びるサイドリップ１４ａ、ダストリップ１４ｂと軸受内方側に傾斜して延びるグリースリップ１４ｃおよび鍔部１３ｃの外表面に接合され、径方向外方に傾斜して延びるサイドリップ２９ａを備えている。これらのサイドリップ１４ａ、ダストリップ１４ｂ、グリースリップ１４ｃおよびサイドリップ２９ａ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、ここで、本実施形態では、芯金１３の外表面をシール部材２９で覆っているため、芯金１３の材質として、例えば、ステンレス鋼鈑等の高価なものを使用しなくても発錆の恐れがなく、廉価で加工性の良好な冷間圧延鋼鈑を使用することができ、低コスト化を図ることができる。
金属環１２のシール部１２ｄには加硫接着によって一体にシール部材３０が接合されている。このシール部材３０はＮＢＲ等の合成ゴムからなり、車輪取付フランジ６のインナー側の側面６ｃに弾性接触する弾性リップ３０ａを備えている。また、芯金１３の鍔部１３ｃに接合されたサイドリップ２９ａは、金属環１２のシール部１２ｄに所定の軸方向シメシロを介して摺接されている。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との間から泥水等の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と共に、外方部材２の外周面を伝って流動してきた泥水が直接サイドリップ１４ａに浸入するのを防止し、シール２８の密封性能の向上を一層図ることができる。
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、第３または第４世代構造の車輪用軸受装置に適用することができる。
１、２２ 内方部材
２ 外方部材
２ａ 外側転走面
２ｂ 車体取付フランジ
２ｃ アウター側の端面
３ 転動体
４、１９ ハブ輪
４ａ、５ａ、２３ａ 内側転走面
４ｂ、１９ａ 小径段部
４ｃ 加締部
４ｄ、２６ 肩部
５ 内輪
６ 車輪取付フランジ
６ａ ハブボルト
６ｂ 車輪取付フランジのインナー側の基部
６ｃ 車輪取付フランジのインナー側の側面
７ 保持器
８、１６、２８ 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 金属環
１２ａ、１３ａ、２７ｂ 嵌合部
１２ｂ 湾曲部
１２ｃ 円板部
１２ｄ シール部
１３、１７ 芯金
１３ｂ 内径部
１３ｃ 鍔部
１４、１５、１８、２９、３０ シール部材
１４ａ、２９ａ サイドリップ
１４ｂ ダストリップ
１４ｃ グリースリップ
１５ａ、１５ｂ、３０ａ 弾性リップ
１７ａ 傘部
１８ａ ラジアルリップ
２０ 複列の転がり軸受
２１ 等速自在継手
２３ 外側継手部材
２４ 凹凸部
２５ マウス部
２５ａ トラック溝
２６ａ エンドキャップ
２７ 軸部
２７ａ インロウ部
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
Ｃ 隙間
ｒ 基部の円弧面の曲率半径
Ｒ 金属環の湾曲部の曲率半径

Claims (8)

  1. 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少なくともアウター側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、
    前記シールが、前記外方部材のアウター側の端部内周に嵌合される芯金と、この芯金に加硫接着により一体に接合され、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、前記基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、径方向外方に傾斜して延びるシール部とを備え、このシール部に軸方向に突出した弾性リップを有するシール部材が加硫接着によって一体に接合され、この弾性リップが、前記車輪取付フランジのインナー側の側面に弾性接触されると共に、前記金属環と外方部材のアウター側の端部との環状空間が接触シールによって密封されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
  2. 前記芯金が、前記外方部材のアウター側の端部内周に所定のシメシロを介して圧入され、重合して形成された円筒状の嵌合部と、この嵌合部から径方向内方に延びる内径部および前記嵌合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鍔部を備え、前記金属環のシール部に接合されたシール部材が、当該芯金の鍔部に所定の軸方向シメシロを介して摺接する弾性リップを備えている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
  3. 前記シールのシール部材が、前記芯金の鍔部の外表面に接合されて径方向外方に傾斜して延びるサイドリップを備え、このサイドリップが、前記金属環のシール部に摺接されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
  4. 前記芯金が、前記鍔部からアウター側に延びる円筒状の傘部を備え、前記金属環のシール部に接合されたシール部材が、当該芯金の傘部の内周面に摺接するラジアルリップを備えている請求項１乃至３いずれかに記載の車輪用軸受装置。
  5. 前記傘部が前記外方部材のアウター側の外径面よりも外径側に突出して形成されている請求項４に記載の車輪用軸受装置。
  6. 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に記載の車輪用軸受装置。
  7. 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６に記載の車輪用軸受装置。
  8. 前記芯金が耐食性を有する鋼板で形成されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
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