JP2015155709A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】密封装置に浸入した泥水の排出性を向上させて、シール性能の向上を図ることができる車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】内軸３及び内輪４と、外輪２と、環状空間８の車両インナ側端部に配置する密封装置７と、を備え、密封装置７は、内輪４の外周面に嵌合される円筒部７６と円筒部７６から径方向外方へ延在する円板部７５とからなるスリンガ７４と、スリンガ７４に対向配置されて摺接するシール部材７１と、を有し、シール部材７１は、外輪２の内周面に嵌合される芯金円筒部７２ａと芯金円筒部７２ａから径方向に延在する芯金円板部７２ｂとを有する芯金７２と、芯金７２に一体的に形成されてスリンガ７４に摺接するシール７３と、を有し、芯金円筒部７２ａと、これに径方向で対向する円板部７５の径方向端部との間の隙間Ｓは、相対的に、地側が大きく、天側が小さく設定されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、車輪用軸受装置に関する。

車両の車輪を支持する車輪用軸受装置は、雨水や泥水等（以下、総称して「泥水」と記載する。）の影響を受けるような悪環境で使用されるため、車両固定部材に固定される外輪と、車輪及び車軸が取り付けられる内輪との間の環状空間を密封装置により密封している。

環状空間の車両インナ側端部に装着される密封装置は、内輪の外周面に嵌合されるスリンガと、スリンガに対向した状態で外輪の内周面に嵌合され、スリンガに摺接するシール部材とから構成され、所謂パックシールと呼ばれるものである。（特許文献１）

特開２００２−２１３６２０号公報

上記の車輪用軸受装置では、車両インナ側において、車両走行時に路面から巻き上げられる泥水が、車両固定部材であるナックルと、車軸であるドライブシャフトとの間から、これらより下方に装着される車輪用軸受装置の密封装置に向かって接近する。密封装置に接近した泥水の一部が、スリンガとシール部材との間の隙間における、車輪の接地面である地側と反対の天側から密封装置の内部に浸入する。密封装置の内部に浸入した泥水においては、液体はスリンガとシール部材との間の地側の隙間から密封装置の外部に排出されるが、泥は排出されずに堆積する場合がある。堆積した泥がシール部材に影響を与え、密封装置のシール性能の低下が懸念される。そこで、車輪用軸受装置は、密封装置に浸入した泥水の排出性を向上させて、シール性能の向上を図ることが課題となっていた。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、密封装置に浸入した泥水の排出性を向上させて、シール性能の向上を図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する。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る車輪用軸受装置の構成上の特徴は、車両固定部材に対して、車輪が取り付けられる回転軸を回転自在に支持する車輪用軸受装置であって、前記車両固定部材又は前記回転軸のどちらか一方に固定される内輪部材と、他方に固定されて前記内輪部材と同軸且つ径方向の外方に配置される外輪部材と、前記内輪部材と前記外輪部材との間に形成される環状空間の端部に配置して前記環状空間を密封する密封装置と、を備え、前記密封装置は、前記内輪部材の外周面に嵌合される円筒部とこの円筒部の車両インナ側端部から径方向外方へ延在する円板部とからなるスリンガと、このスリンガに対向配置されて摺接するシール部材と、を有し、前記シール部材は、前記円筒部に対向配置されて前記外輪部材の内周面に嵌合される芯金円筒部と前記円板部に対向配置されて前記芯金円筒部の軸方向の一端から径方向に延在する芯金円板部とを有する芯金と、この芯金に一体的に形成されて前記スリンガに摺接する弾性部材と、を有し、前記芯金円筒部と、これに径方向で対向する前記円板部の径方向端部との間の隙間は、相対的に、前記車輪の接地面である地側が大きく、前記地側と反対の天側が小さく設定されていることである。

請求項１の車輪用軸受装置によれば、シール部材の芯金円筒部と、これに対向するスリンガの円板部の径方向端部との間の隙間は、相対的に、地側が大きく、天側が小さく設定されている。車両固定部材と回転軸との間から密封装置の内部に浸入した例えば泥水は、地側の隙間が、相対的に天側の隙間より大きく設定されていることから、排出されやすくなっている。これにより、密封装置に浸入した泥水の排出性を向上させて、シール性能の向上を図ることができる。

請求項２に係る車輪用軸受装置の構成上の特徴は、前記外輪部材が前記車両固定部材に固定され、前記内輪部材に前記回転軸が取り付けられるときに、前記芯金円筒部の内周面に設けられる前記弾性部材の径方向の厚さは、相対的に、前記地側を薄く、前記天側を厚くしたことである。

請求項２の車輪用軸受装置によれば、スリンガの円板部の径方向端部と、これに対向する弾性部材の厚さが、相対的に、地側を薄く、天側を厚くしたことにより、隙間が設定される。弾性部材の厚さは、弾性部材を芯金に一体的に形成するときに同時に形成されるので、新たな部材や新たな製作工程を要することがなく、コスト上昇を抑制できる。

請求項３に係る車輪用軸受装置の構成上の特徴は、前記内輪部材が前記車両固定部材に固定され、前記外輪部材に前記回転軸が取り付けられるときに、前記円板部の径方向の長さは、相対的に、前記地側を短く、前記天側を長くしたことである。

請求項３の車輪用軸受装置によれば、シール部材と、これに対向するスリンガの円板部の径方向の長さが、相対的に、地側を短く、天側を長くしたことにより、隙間が設定される。円板部の径方向の長さは、スリンガを、例えばプレス成型するときに同時に形成されるので、新たな部材や新たな製作工程を要することがなく、コスト上昇を抑制できる。

本発明によれば、密封装置に浸入した泥水の排出性を向上させて、シール性能の向上を図ることができる車輪用軸受装置を提供できる。

第１実施形態：本発明の一実施形態である車輪用軸受装置を備えたハブユニットを車両に取り付けた状態を示す軸方向の断面図である。 第１実施形態：図１に示す車両インナ側の密封装置の拡大断面図である。 第１実施形態：図２のＡ矢視図である。 第２実施形態：本発明の他の実施形態である車輪用軸受装置を備えたハブユニットの車両インナ側の密封装置の拡大断面図である。 第２実施形態：図４のＢ矢視図である。

以下、本発明の車輪用軸受装置を具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において、車両インナ側とは以下の図面における左側を示し、車両アウタ側とは以下の図面における右側を示し、また車輪の接地面である地側とは以下の図面における下側を示し、地側と反対の天側とは以下の図面における上側を示すものとする。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の一実施形態である車輪用軸受装置を備えたハブユニット１を車両に取り付けた状態を示す軸方向の断面図である。図１に示すようにハブユニット１（車輪用軸受装置）は、例えば駆動輪用のものであり、複列外向きのアンギュラ玉軸受構造とされている。具体的には、ハブユニット１は、車両インナ側の車両固定部材であるナックル９１に固定される外輪２（外輪部材）と、外輪２と同軸に配置されて車両アウタ側の車輪（図示省略）が取り付けられる内軸３（内輪部材）と、内軸３の車両インナ側端に一体形成された嵌め合い部３２の外周面に嵌着される内輪４（内輪部材）と、外輪２と内軸３及び内輪４との間にて周方向に配置される複列の玉５とを備えている。

外輪２の内周面には、車両インナ側に配列された玉５用の軌道面２２と、車両アウタ側に配列された玉５用の軌道面２３とが形成されている。外輪２の外周面には、径方向外方へ突出してナックル９１に固定される車両取付フランジ部２１が形成されている。外輪２の材料としては、例えば、高炭素鋼「Ｓ５５Ｃ」が用いられる。

内軸３の外周面には、外輪２の軌道面２３に対向する軌道面３３が形成され、軌道面３３よりもさらに車両アウタ側には、径方向外方へ突出して車輪が取り付けられる車輪取付フランジ部３１が形成されている。内軸３の材料としては、例えば、高炭素鋼「Ｓ５５Ｃ」が用いられる。

内輪４は、嵌め合い部３２に外嵌圧入され、嵌め合い部３２と一体化されている。内輪４の外周面には、外輪２の軌道面２２に対向する軌道面４１が形成されている。内輪４の材料としては、例えば、高炭素クロム軸受鋼材「ＳＵＪ２」が用いられる。

外輪２と内軸３及び内輪４との間には、転動体としての玉５を配置するための環状空間８が形成される。環状空間８には、車両アウタ側に環状の密封装置６が装着され、車両インナ側に環状の密封装置７が装着されている。密封装置６及び密封装置７により、外輪２と内軸３及び内輪４とのそれぞれの相対回転を許容した状態で密封された軸受内部空間が構成されている。

ハブユニット１は、次のようにして車両に取り付けられる。ナックル９１が、外輪２の車両インナ側の外周面に嵌合し、且つ車両取付フランジ部２１の車両インナ側の端面に当接し、車両取付フランジ部２１の車両アウタ側からボルト９２により締結される。内軸３の挿通孔３４に対して、ドライブシャフト９４（回転軸）の一端側が挿通されてスプライン結合し、この端部にナット９３を螺合している。ドライブシャフト９４の内輪４に近い外周面にはデフレクタ９５が嵌合され、その一端から径方向の外方へ延びてナックル９１の内周面との間に僅かな隙間Ｓ３を有して対向している。デフレクタ９５は、車両走行時に路面から巻き上げられる泥水が、ナックル９１とドライブシャフト９４との間から、ハブユニット１の密封装置７に向かって接近するのを防止している。

図２は、図１に示す車両インナ側の密封装置７の拡大断面図である。図３は、図２のＡ矢視図である。図２に示す密封装置７は、対向するシール部材７１及びスリンガ７４を備えたパックシールである。

シール部材７１は、環状の芯金７２と、芯金７２に一体的に加硫接着され弾性体からなる環状のシール（弾性部材）７３とを備える。

芯金７２は、外輪２の内周の車両インナ側端部に嵌合される円筒状の芯金円筒部７２ａと、芯金円筒部７２ａの車両アウナ側の端部から径方向内方へ延在する芯金円板部７２ｂとを有し、断面が略Ｌ字形に形成されている。芯金７２の材料としては、例えば、防錆処理された冷延鋼板のＳＰＣＣが用いられる。

シール７３は、芯金円筒部７２ａの車両インナ側端部を覆うシール嵌合部７３ａと、シール嵌合部７３ａから延在し芯金円筒部７２ａの内径側に形成されるシール内径部７３ｂと、軸方向の車両インナ側へ延びてスリンガ７４に摺接するアキシャルリップ７３ｃと、径方向の内方へ延びてスリンガ７４に摺接し車両インナ側に形成される外方リップ７３ｄと、外方リップ７３ｄよりも車両アウタ側に形成される内方リップ７３eと、を備える。シール７３の材料としては、例えば、ニトリルゴムが用いられる。

スリンガ７４は、内輪４の外周の車両インナ側端部に嵌合され芯金円筒部７２ａに対向配置される円筒部７６と、円筒部７６の車両インナ側の端部から径方向外方へ延在し芯金円板部７２ｂに対向配置される円板部７５とを有し、断面が略Ｌ字形に形成されている。スリンガ７４の材料としては、例えば、ステンレス鋼のＳＵＳ４３０が用いられる。

また、スリンガ７４の円板部７５の車両インナ側には、Ｎ極，Ｓ極が交互に着磁され回転速度を検出するための環状のパルサリング７７が、一体的に固着されている。

このように構成される密封装置７は、アキシャルリップ７３ｃが円板部７５の車両アウタ側に摺接し、外方リップ７３ｄ及び内方リップ７３eが円筒部７６の外周面に摺接し、環状空間８を車両インナ側にて密封している。

図２及び図３に示すように、スリンガ７４の外径端と、径方向で対向するシール部材７１との間の隙間Ｓは、相対的に、地側が大きく、天側が小さく設定されている。具体的には、シール７３のシール内径部７３ｂの径方向の厚さが、相対的に、地側を薄く、天側を厚くしたことにより、隙間Ｓを違えている。シール内径部７３ｂの厚さは、最も天側に位置する最天側の厚さＴ１が最も厚く、最も地側に位置する最地側の厚さＴ３が最も薄く、最天側から最地側へ向けて漸次薄くしている。そして、芯金７２の芯金円筒部７２ａ及びシール７３を合わせた厚さは、最天側の厚さＴ２が最も厚く、最地側の厚さＴ４が最も薄く、最天側から最地側へ向けて漸次薄くしている。

これにより、隙間Ｓは、最天側の隙間Ｓ１が最も小さく、例えば０．５ｍｍ、最地側の隙間Ｓ２が最も大きく、例えば１．５ｍｍ、最天側から最地側へ向けて漸次拡大している。

ここで、隙間Ｓ１は、内輪４が回転したときに、回転するスリンガ７４が外輪２に固定されたシール部材７１に接触しない最小の隙間に設定している。また、隙間Ｓ２は、泥水が密封装置の内部空間７８に浸入し難く、且つ内部空間７８に浸入した泥水が外部に排出しやすい隙間に設定している。これらの隙間Ｓ１，Ｓ２は、ハブユニット１が取り付けられる車両の用途などにより適宜決定すればよい。

以上のように、本実施の形態に係るハブユニット１では、車両走行時に路面から巻き上げられる泥水が、ナックル９１と、ドライブシャフト９４との間から、ハブユニット１に向かって接近する。この泥水の大半は、デフレクタ９５によって堰き止められ、ドライブシャフト９４の外周を伝って路面に落下する。しかし、泥水の一部が、デフレクタ９５とナックル９１との間の天側の隙間Ｓ３から矢印Ｆ１で示すように密封装置７の近傍に浸入する場合がある。

密封装置７の近傍に浸入した泥水は、さらにその一部が密封装置７の隙間Ｓにおける、主に天側の隙間Ｓ１の近傍から密封装置７の内部空間７８に浸入する場合がある。

内部空間７８に浸入した泥水においては、液体は地側の隙間Ｓ２の近傍から矢印Ｆ３で示すように密封装置７の外部に排出され、地側の隙間Ｓ２が相対的に天側の隙間Ｓ１より大きく設定されていることから、泥は液体の排出とともに矢印Ｆ３で示すように排出される。そのため、泥水、特に泥が、密封装置７の内部空間７８に堆積しないので、アキシャルリップ７３ｃに対する泥水の影響が減少し、シール性能の向上を図ることができる。

また、ハブユニット１では、スリンガ７４の径方向端部と、これに対向するシール７３のシール内径部７３ｂの厚さが、相対的に、地側を薄く、天側を厚くしたことにより、隙間Ｓが設定されている。シール内径部７３ｂの厚さは、シール７３を芯金７２に一体的に加硫接着するときに同時に形成されるので、新たな部材や新たな製作工程を要することがなく、コスト上昇を抑制できる。

なお、本実施形態では、駆動輪の構成について説明したが、本発明は従動輪においても、もちろん適用できるものである。

また、本実施形態では、スリンガ７４にパルサリング７７が一体的に固着されるとしたが、それに限るものではなく、例えば、パルサリング７７を有していない構成に適用してもよい。

また、本実施形態では、ドライブシャフト９４にデフレクタ９５が嵌合されるとしたが、それに限るものではなく、例えば、デフレクタ９５を有していない構成に適用してもよい。

また、本実施形態では、発明の密封装置が車両インナ側の密封装置７としたが、それに限るものではなく、例えば、車両アウタ側の密封装置に適用する構成でもよい。

また、本実施形態では、隙間Ｓの設定がシール内径部７３ｂの厚さを違えることによるとしたが、それに限るものではなく、例えば、芯金７２の芯金円筒部７２ａの厚さを違えることによる構成に適用してもよい。

＜第２実施形態＞
第２実施形態は、第１実施形態のハブユニット１が内輪回転の構成であったものを、外輪回転の構成とする実施形態である。第２実施形態において、第１実施形態と同一の構成の説明は、簡略化のため省略する。

図４は、本発明の他の実施形態である車輪用軸受装置を備えたハブユニット１ａ（図示省略）の車両インナ側の密封装置７ａの拡大断面図である。図５は、図４のＢ矢視図である。ハブユニット１ａは、従動輪用のものであり、固定輪である内輪４ａ（図示省略）が車両固定部材（図示省略）に固定され、回転輪である外輪２ａ（図示省略）に車輪（図示省略）が取り付けられて構成される。

図４に示す密封装置７ａは、対向するシール部材７１ａ及びスリンガ７４ａを備えたパックシールである。

シール部材７１ａは、環状の芯金７２と、芯金７２に一体的に加硫接着され弾性体からなる環状のシール７３とを備える。芯金７２が有する芯金円筒部７２ａの内径側に形成されるシール内径部７３ｂは、その厚さが全周に亘って同一として形成されている。

スリンガ７４ａは、内輪４ａの外周に嵌合される円筒部７６と、円筒部７６の車両インナ側の端部から径方向外方へ延在する円板部７５ａとを有し、断面が略Ｌ字形に形成されている。本実施形態では、第１実施形態にあるパルサリング７７は、有していない。

図４及び図５に示すように、スリンガ７４ａの円筒部７６及びシール部材７１ａは、その軸中心を位置Ｐ１としている。一方、スリンガ７４ａの円板部７５ａは、その軸中心を位置Ｐ２とし、位置Ｐ１より天側に位置している。そのため、円板部７５ａの径方向の長さが、相対的に、地側を短く、天側を長くしている。具体的には、円板部７５ａの径方向の長さは、最天側の長さＬ１が最も長く、最地側の長さＬ２が最も短く、最天側から最地側へ向けて漸次縮小している。

これにより、隙間Ｓは、最天側の隙間Ｓ１が最も小さく、例えば０．５ｍｍ、最地側の隙間Ｓ２が最も大きく、例えば１．５ｍｍ、最天側から最地側へ向けて漸次拡大している。

以上のように、本実施の形態に係るハブユニット１ａでは、車両走行時に路面から巻き上げられる泥水が、外輪２ａと、車両固定部材との間から、ハブユニット１ａの密封装置７ａに向かって接近する。この泥水の一部が、密封装置７ａの隙間Ｓにおいて、主に天側の隙間Ｓ１の近傍から密封装置７ａの内部空間７８に浸入する場合がある。

内部空間７８に浸入した泥水においては、液体は地側の隙間Ｓ２の近傍から密封装置７ａの外部に排出され、地側の隙間Ｓ２が相対的に天側の隙間Ｓ１より大きく設定されていることから、泥は液体の排出とともに排出される。そのため、泥水、特に泥が、密封装置７ａの内部空間７８に堆積しないので、アキシャルリップ７３ｃに対する泥水の影響が減少し、シール性能の向上を図ることができる。

また、ハブユニット１ａでは、スリンガ７４ａの円板部７５ａの径方向の長さが、相対的に、地側を短く、天側を長くしたことにより、隙間Ｓが設定されている。円板部７５ａの径方向の長さは、スリンガ７４ａをプレス成型するときに同時に形成されるので、新たな部材や新たな製作工程を要することがなく、コスト上昇を抑制できる。

なお、本発明は上記実施形態に限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の形態で実施することができる。

１，１ａ：ハブユニット（車輪用軸受装置）、 ２，２ａ：外輪（外輪部材）、 ３：内軸（内輪部材）、 ４，４ａ：内輪（内輪部材）、 ５：玉、 ６，７，７ａ：密封装置、 ８：環状空間、 ２１：車両取付フランジ部、 ２２，２３，３３，４１：軌道面、 ３１：車輪取付フランジ部、 ３２：嵌め合い部、 ３４：挿通孔、 ７１，７１ａ：シール部材、 ７２：芯金、 ７２ａ：芯金円筒部、 ７２ｂ：芯金円板部、 ７３：シール（弾性部材）、 ７３ａ：シール嵌合部、 ７３ｂ：シール内径部、 ７３Ｃ：アキシャルリップ、 ７３ｄ：外方リップ、 ７３ｅ：内方リップ、 ７４，７４ａ：スリンガ、 ７５，７５ａ：円板部、 ７６：円筒部、 ７７：パルサリング、 ７８：密封装置の内部空間、 ９１：ナックル（車両固定部材）、 ９２：ボルト、 ９３：ナット、 ９４：ドライブシャフト（回転軸）、 ９５：デフレクタ、 Ｌ１，Ｌ２：円板部の径方向の長さ、 Ｐ１，Ｐ２：軸中心の位置、 Ｓ，Ｓ1，Ｓ２，Ｓ３：隙間、 Ｔ１〜４：厚さ

Claims (3)

1. 車両固定部材に対して、車輪が取り付けられる回転軸を回転自在に支持する車輪用軸受装置であって、
   前記車両固定部材又は前記回転軸のどちらか一方に固定される内輪部材と、他方に固定されて前記内輪部材と同軸且つ径方向の外方に配置される外輪部材と、前記内輪部材と前記外輪部材との間に形成される環状空間の端部に配置して前記環状空間を密封する密封装置と、を備え、
   前記密封装置は、前記内輪部材の外周面に嵌合される円筒部とこの円筒部の車両インナ側端部から径方向外方へ延在する円板部とからなるスリンガと、このスリンガに対向配置されて摺接するシール部材と、を有し、
   前記シール部材は、前記円筒部に対向配置されて前記外輪部材の内周面に嵌合される芯金円筒部と前記円板部に対向配置されて前記芯金円筒部の軸方向の一端から径方向に延在する芯金円板部とを有する芯金と、この芯金に一体的に形成されて前記スリンガに摺接する弾性部材と、を有し、
   前記芯金円筒部と、これに径方向で対向する前記円板部の径方向端部との間の隙間は、相対的に、前記車輪の接地面である地側が大きく、前記地側と反対の天側が小さく設定されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 前記外輪部材が前記車両固定部材に固定され、前記内輪部材に前記回転軸が取り付けられるときに、
   前記芯金円筒部の内周面に設けられる前記弾性部材の径方向の厚さは、相対的に、前記地側を薄く、前記天側を厚くしたことを特徴とする請求項１に記載の車輪用軸受装置。
3. 前記内輪部材が前記車両固定部材に固定され、前記外輪部材に前記回転軸が取り付けられるときに、
   前記円板部の径方向の長さは、相対的に、前記地側を短く、前記天側を長くしたことを特徴とする請求項１に記載の車輪用軸受装置。

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