JP2022128123A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】密封装置のラビリンスシールの内部に浸入した泥水を容易に排水でき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のアウター側シール部材１０は、外輪２に嵌合される芯金１１と、芯金１１に接合され車輪取り付けフランジ３ｂと隙間をもって対向する第１サイドリップ１２ｂと、金属環１３と隙間をもって対向する第２サイドリップとを有するシール部材１２と、車輪取り付けフランジ３ｂの基部３ｄに嵌装され、第２サイドリップ１２ｃと対向する円板部１３ａと、第１サイドリップ１２ｂと第２サイドリップ１２ｃとの間において、シール部材１２と隙間をもって対向する突出部１３ｄとを有する金属環１３とを備え、第１サイドリップ１２ｂと第２サイドリップ１２ｃと突出部１３ｄとは径方向から見て重なっており、シール部材１２は、第１サイドリップ１２ｂおよび第２サイドリップ１２ｃの少なくとも一つが欠落するドレン部１２Ａを備えている。【選択図】図３

Description

本発明は車輪用軸受装置に関する。

従来、自動車等の懸架装置において車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置が知られている。車輪用軸受装置には、外方部材と内方部材とによって形成された環状空間の開口端を塞ぎ、泥水等の異物の入り込みを防止する密閉装置が設けられている。

例えば、特許文献１に開示される密封装置は、外方部材である外輪の内周に嵌合される芯金と、芯金に一体的に接合され、複数のシールリップを有するシール部材と、内方部材であるハブ輪に形成される車輪取付フランジの基部に嵌合され、車輪取付フランジの側面に密着する円板部と、円板部の外径部から車輪取付フランジに対して軸方向の離間する側へ屈曲する屈曲部とを有する金属環と、を備えている。

そして、シール部材の複数のシールリップと、径方向において複数のシールリップの間に位置する金属環の屈曲部と、によって複雑なラビリンスシールを形成し、密封装置内への泥水の浸入を抑制している。

特開２０１７－４８８０９号公報

しかし、特許文献１に記載される密封装置のように複雑なラビリンスシールが形成された構成では、一旦ラビリンスシールの内部に泥水が浸入してしまうと外部に排水され難い。ラビリンスシールの内部に泥水が浸入したままの状態で時間が経過すると、泥水が乾くことによって生じた泥によりシールリップの摩耗が促進され、結果的に耐泥水性能が低下することとなる。

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、密封装置においてラビリンスシールを形成した場合でも、ラビリンスシールの内部に浸入した泥水を容易に排水することができる車輪用軸受装置を提供するものである。

即ち、車輪用軸受装置は、内周に複列の外側軌道面を有する外方部材と、軸方向の一端部に車輪を取り付けるための車輪取り付けフランジを有し、外周に軸方向に延びる小径段部を有するハブ輪、および前記ハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、前記複列の外側軌道面に対向する複列の内側軌道面を有する内方部材と、前記外方部材と前記内方部材との両軌道面間に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によって形成された環状空間の軸方向一端側の開口端を塞ぐ密封装置と、を備える車輪用軸受装置であって、前記密封装置は、前記外方部材における軸方向一端側の内周に篏合される芯金と、前記芯金に一体的に接合されるシール部材と、前記内方部材における前記車輪取り付けフランジの基部に嵌装される金属環とを備え、前記シール部材は、前記芯金から車輪取り付けフランジ側へ向けて延出し、前記車輪取り付けフランジと隙間をもって対向する第１シールリップと、前記第１シールリップよりも径方向内側において前記芯金から車輪取り付けフランジ側へ向けて延出し、前記金属環と隙間をもって対向する第２シールリップとを有し、前記金属環は、前記車輪取り付けフランジの基部に接触し、前記第２シールリップと対向する円板部と、前記円板部の径方向外側端部から前記芯金側へ向けて突出し、径方向における前記第１シールリップと前記第２シールリップとの間において、前記シール部材と隙間をもって対向する突出部とを有し、前記第１シールリップと前記第２シールリップと前記突出部とは径方向から見て重なっており、前記シール部材は、周方向における所定領域において、前記第１シールリップおよび前記第２シールリップの少なくとも一つが欠落するドレン部を備えている。

本発明によれば、密封装置の内部に浸入した泥水が、ドレン部を通じて密封装置の外部に排出され易くなる。

車輪用軸受装置を示す側面断面図である。 ドレン部が構成されていない領域のアウター側シール部材を示す側面断面図である。 軸方向におけるアウター側から見たアウター側シール部材を示す図である。 ドレン部が構成されている領域のアウター側シール部材を示す側面断面図である。 第１サイドリップのみが形成されておらず、第２サイドリップは形成された構成のドレン部を示す側面断面である。 第２サイドリップのみが形成されておらず、第１サイドリップは形成された構成のドレン部を示す側面断面である。 径方向内側から径方向外側へいくに従ってドレン部の周方向の長さが小さくなるように構成されたシール部材を軸方向におけるアウター側から見た図である。

以下に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。

[車輪用軸受装置]
図１に示す車輪用軸受装置１は、本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態であり、自動車等の車両の懸架装置において車輪を回転自在に支持するものである。

車輪用軸受装置１は第３世代と称呼される構成を備えており、外方部材である外輪２と、内方部材であるハブ輪３および内輪４と、転動列である二列のインナー側ボール列５及びアウター側ボール列６と、インナー側シール部材９およびアウター側シール部材１０とを具備する。

ここで、インナー側とは、車体に取り付けた際の車輪用軸受装置１の車体側を表し、アウター側とは、車体に取り付けた際の車輪用軸受装置１の車輪側を表す。また、車体に取り付けた際の車輪用軸受装置１の下側を路面側と称し、上側を反路面側と称する。さらに、軸方向とは車輪用軸受装置１の回転軸に沿った方向を表し、軸方向一端側はアウター側であり、軸方向他端側はインナー側である。

外輪２のインナー側端部には、インナー側シール部材９が嵌合可能なインナー側開口部２ａが形成されている。外輪２のアウター側端部には、アウター側シール部材１０が嵌合可能なアウター側開口部２ｂが形成されている。外輪２の内周面には、インナー側の外側軌道面２ｃと、アウター側の外側軌道面２ｄとが形成されている。

外輪２の外周面には、外輪２を車体側部材に取り付けるための車体取り付けフランジ２ｅが一体的に形成されている。車体取り付けフランジ２ｅには、車体側部材と外輪２とを締結する締結部材（ここでは、ボルト）が挿入されるボルト孔２ｇが設けられている。

ハブ輪３の外周面３ｊにおけるインナー側端部には、アウター側端部よりも縮径された小径段部３ａが形成されている。ハブ輪３における小径段部３ａのアウター側端部には肩部３ｅが形成されている。ハブ輪３のアウター側端部には、車輪を取り付けるための車輪取り付けフランジ３ｂが一体的に形成されている。車輪取り付けフランジ３ｂには、複数のボルト孔３ｆが形成されている。ボルト孔３ｆには、ハブ輪３と車輪又はブレーキ部品とを締結するためのハブボルト３ｉが圧入されている。

ハブ輪３の外周面３ｊには、外輪２のアウター側の外側軌道面２ｄに対向するようにアウター側の内側軌道面３ｃが設けられている。つまり、内方部材のアウター側には、ハブ輪３によって内側軌道面３ｃが構成されている。アウター側シール部材１０は、外輪２とハブ輪３とによって形成された環状空間のアウター側開口端に嵌合されており、当該アウター側開口端を塞いでいる。アウター側シール部材１０は、密封装置の一例である。ハブ輪３は、車輪取り付けフランジ３ｂよりもアウター側の端部にアウター側端面３ｇを有している。

ハブ輪３の小径段部３ａには、内輪４が設けられている。内輪４は、圧入および加締加工によりハブ輪３の小径段部３ａに固定されている。内輪４は、転動列であるインナー側ボール列５及びアウター側ボール列６に予圧を付与している。内輪４は、インナー側端部にインナー側端面４ｂを有しており、アウター側端部にアウター側端面４ｃを有している。ハブ輪３のインナー側端部には、内輪４のインナー側端面４ｂにかしめられたかしめ部３ｈが形成されている。

内輪４の外周面には、外輪２のインナー側の外側軌道面２ｃと対向するようにインナー側の内側軌道面４ａが設けられている。つまり、内方部材のインナー側には、内輪４によって内側軌道面４ａが構成されている。

転動列であるインナー側ボール列５とアウター側ボール列６とは、転動体である複数のボール７が保持器８によって保持されることにより構成されている。インナー側ボール列５は、内輪４の内側軌道面４ａと、外輪２のインナー側の外側軌道面２ｃとの間に転動自在に挟まれている。アウター側ボール列６は、ハブ輪３の内側軌道面３ｃと、外輪２のアウター側の外側軌道面２ｄとの間に転動自在に挟まれている。つまり、インナー側ボール列５とアウター側ボール列６とは、外方部材と内方部材との両軌道面間に転動自在に収容されている。

車輪用軸受装置１においては、外輪２と、ハブ輪３及び内輪４と、インナー側ボール列５と、アウター側ボール列６とによって複列アンギュラ玉軸受が構成されている。なお、車輪用軸受装置１は複列アンギュラ玉軸受に替えて複列円錐ころ軸受を構成していてもよい。

[アウター側シール部材]
図２に示すように、アウター側シール部材１０は、外輪２におけるアウター側の内周に篏合される芯金１１と、芯金１１に一体的に接合されるシール部材１２と、ハブ輪３における車輪取り付けフランジ３ｂの基部３ｄに嵌装される金属環１３とを有している。

芯金１１は、例えば鋼板により構成されており、外輪２のアウター側開口部２ｂの内周に嵌合される円筒状の嵌合部１１ａと、嵌合部１１ａのインナー側端部から内径側へ延びる内側部１１ｂと、嵌合部１１ａのアウター側端部から外径側へ延びる外側部１１ｃとを有している。外側部１１ｃは、嵌合部１１ａから外径側へ延びた後に、外輪２の外周面に沿ってインナー側へ屈曲している。

シール部材１２は、例えば合成ゴム等の弾性部材によって形成されており、芯金１１に加硫接着によって接合されている。シール部材１２は、基部１２ａと、第１サイドリップ１２ｂと、第２サイドリップ１２ｃと、第３サイドリップ１２ｄと、ラジアルリップ１２ｅとを有している。基部１２ａは、芯金１１の内側部１１ｂから嵌合部１１ａを経由して外側部１１ｃに至るまでの範囲に接合されている。

第１サイドリップ１２ｂは、芯金１１の外側部１１ｃから、アウター側となる車輪取り付けフランジ３ｂ側へ向けて延出し、車輪取り付けフランジ３ｂにおける基部３ｄのインナー側側面と軸方向において隙間をもって対向している。車輪取り付けフランジ３ｂの基部３ｄと対向する第１サイドリップ１２ｂの先端面は、軸方向に面する平坦面に形成されている。第１サイドリップ１２ｂは、第１シールリップの一例である。

第２サイドリップ１２ｃは、第１サイドリップ１２ｂよりも径方向内側において、芯金１１から、アウター側となる車輪取り付けフランジ３ｂ側へ向けて延出している。具体的には、第２サイドリップ１２ｃは、芯金１１の内側部１１ｂから、車輪取り付けフランジ３ｂ側かつ径方向外側へ向けて延出している。また、第２サイドリップ１２ｃは、金属環１３と隙間をもって対向している。第２サイドリップ１２ｃは、第２シールリップの一例である。

第３サイドリップ１２ｄは、第２サイドリップ１２ｃよりも径方向内側において、芯金１１から、アウター側となる車輪取り付けフランジ３ｂ側へ向けて延出している。具体的には、第３サイドリップ１２ｄは、芯金１１の内側部１１ｂから、車輪取り付けフランジ３ｂ側かつ径方向外側へ向けて延出している。また、第３サイドリップ１２ｄは、金属環１３に摺接している。

ラジアルリップ１２ｅは、第３サイドリップ１２ｄよりも径方向内側において、芯金１１から径方向内側へ向けて延出している。具体的には、ラジアルリップ１２ｅは、芯金１１の内側部１１ｂから、径方向内側かつインナー側へ向けて延出している。また、ラジアルリップ１２ｅは、金属環１３に摺接している。

金属環１３は、例えば鋼板により構成されており、円板部１３ａと、円筒部１３ｂと、接続部１３ｃと、突出部１３ｄとを有している。円板部１３ａは円板状に形成されており、車輪取り付けフランジ３ｂにおける基部３ｄのインナー側側面に接触している。円板部１３ａは、軸方向において第２サイドリップ１２ｃと隙間をもって対向している。

円筒部１３ｂは円筒状に形成されており、車輪取り付けフランジ３ｂよりもインナー側において、ハブ輪３の外周面３ｊに嵌装されている。円筒部１３ｂは、径方向においてラジアルリップ１２ｅと対向しており、円筒部１３ｂとラジアルリップ１２ｅとは摺接している。接続部１３ｃは、円板部１３ａと円筒部１３ｂとを接続している。接続部１３ｃは、軸方向において第３サイドリップ１２ｄと対向しており、接続部１３ｃと第３サイドリップ１２ｄとは摺接している。

突出部１３ｄは、円板部１３ａの径方向外側端部から、インナー側となる芯金１１側へ向けて突出している。突出部１３ｄは、径方向において、第１サイドリップ１２ｂと第２サイドリップ１２ｃとの間に位置している。突出部１３ｄは、径方向における第１サイドリップ１２ｂと第２サイドリップ１２ｃとの間において、シール部材１２の基部１２ａと隙間をもって対向している。突出部１３ｄの外周面には、弾性部材１４が一体的に接合されている。弾性部材１４は、例えば合成ゴムにより形成されている。

このように構成されるアウター側シール部材１０においては、シール部材１２の第１サイドリップ１２ｂおよび第２サイドリップ１２ｃと、金属環１３の突出部１３ｄとは径方向から見て重なっており、第１サイドリップ１２ｂと第２サイドリップ１２ｃと突出部１３ｄとによってラビリンスシールを構成している。

第１サイドリップ１２ｂ、第２サイドリップ１２ｃ、および突出部１３ｄは、アウター側シール部材１０の外周部に位置しており、第１サイドリップ１２ｂと第２サイドリップ１２ｃと突出部１３ｄとによってラビリンスシールを構成することにより、アウター側シール部材１０の内部へ泥水が浸入することを抑制している。

このように、アウター側シール部材１０においてラビリンスシールを構成し、内部への泥水の浸入を抑制した場合、一旦ラビリンスシールの内部に泥水が浸入してしまうと排水され難くなる傾向にある。そこで、アウター側シール部材１０においては、ラビリンスシールの内部に泥水が浸入した場合でも、泥水を容易に排水することができるように、シール部材１２にドレン部１２Ａを形成している。

［ドレン部］
図３に示すように、ドレン部１２Ａは、シール部材１２の路面側において、周方向の所定領域に構成されている。本実施形態の場合、ドレン部１２Ａはシール部材１２の最下部に位置しており、シール部材１２の周方向長さの１/４程度の領域に構成されている。ドレン部１２Ａの周方向の長さは、シール部材１２の径方向内側から径方向外側へいくに従って大きくなっている。

図３、図４に示すように、シール部材１２のドレン部１２Ａが構成されている領域においては、第１サイドリップ１２ｂおよび第２サイドリップ１２ｃが形成されていない。つまり、シール部材１２のドレン部１２Ａにおいては、第１サイドリップ１２ｂおよび第２サイドリップ１２ｃが欠落した状態となっており、突出部１３ｄとシール部材１２とは、第３サイドリップ１２よりも外径側において、径方向から見て重なっていない。

このように、シール部材１２にドレン部１２Ａを構成することで、アウター側シール部材１０の内部に泥水が浸入した場合でも、ハブ輪３が外輪２に対して回転した際の遠心力により、浸入した泥水がドレン部１２Ａを通じてアウター側シール部材１０の外部に排出され易くなっている。ドレン部１２Ａを通じて外部に排出される泥水は、第２サイドリップ１２ｃおよび第１サイドリップ１２ｂに阻害されることなく、金属環１３の突出部１３ｄとシール部材１２の基部１２ａとの間を通じて、シール部材１２の外部へ容易に排出される。

これにより、アウター側シール部材１０の内部に浸入した泥水が、内部に浸入したままの状態で乾燥することがなく、乾いた泥によって第１サイドリップ１２ｂおよび第２サイドリップ１２ｃ等のシールリップが摩耗することを抑制でき、アウター側シール部材１０の耐泥水性能を長期間にわたって保持することが可能となる。

本実施形態においては、ドレン部１２Ａは、アウター側シール部材１０の路面側の部分となる下半部に位置しているが、アウター側シール部材１０の反路面側の部分となる上半部に構成することもできる。ドレン部１２Ａをアウター側シール部材１０の反路面側に構成した場合においても、ハブ輪３が外輪２に対して回転した際の遠心力によって、アウター側シール部材１０の内部に浸入した泥水を外部に排出することが可能である。

但し、ドレン部１２Ａをアウター側シール部材１０の路面側に構成した場合は、ハブ輪３が外輪２に対して回転した際の遠心力に加えて、重力によっても内部に浸入した泥水の外部への排出が促進されるため、ドレン部１２Ａはアウター側シール部材１０の路面側に構成することが好ましい。

図４に示したアウター側シール部材１０のドレン部１２Ａにおいては、第１サイドリップ１２ｂおよび第２サイドリップ１２ｃが形成されていない構成となっている。

しかし、図５に示すように、アウター側シール部材１０のドレン部１２Ａは、第１サイドリップ１２ｂのみが形成されておらず、第２サイドリップ１２ｃは形成された構成とすることもできる。このような構成においても、金属環１３の突出部１３ｄとシール部材１２とは、突出部１３ｄよりも外径側において、径方向から見て重なっておらず、アウター側シール部材１０の内部に浸入した泥水が外部に排出され易くなっている。

また、図６に示すように、アウター側シール部材１０のドレン部１２Ａは、第２サイドリップ１２ｃのみが形成されておらず、第１サイドリップ１２ｂは形成された構成とすることもできる。このような構成においても、金属環１３の突出部１３ｄとシール部材１２とは、第１サイドリップ１２ｂと第３サイドリップ１２ｄとの間において、径方向から見て重なっておらず、アウター側シール部材１０の内部に浸入した泥水が外部に排出され易くなっている。

また、図３に示したアウター側シール部材１０のドレン部１２Ａにおいては、シール部材１２の径方向内側から径方向外側へいくに従ってドレン部１２Ａの周方向の長さが大きくなっている。しかし、図７に示すように、アウター側シール部材１０のドレン部１２Ａは、シール部材１２の径方向内側から径方向外側へいくに従ってドレン部１２Ａの周方向の長さが小さくなるように構成することもできる。

このように、ドレン部１２Ａを径方向外側へいくに従って周方向の長さが小さくなるように構成することで、ラビリンスシールが構成されていない領域が径方向外側へいくに従って小さくなり、泥水がドレン部１２Ａを通じてアウター側シール部材１０の内部へ浸入することを抑制できる。これにより、アウター側シール部材１０の耐泥水性能をより向上することが可能となる。

なお、本実施形態における車輪用軸受装置１は、ハブ輪３の外周に内側軌道面３ｃが直接形成されている第３世代構造の車輪用軸受装置１として構成されているがこれに限定するものではなく、ハブ輪３に一対の内輪４が圧入固定された第２世代構造であってもよい。

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。

１ 車輪用軸受装置
２ 外輪
２ｂ アウター側開口部
２ｃ （インナー側の）外側軌道面
２ｄ （アウター側の）外側軌道面
３ ハブ輪
３ｂ 車輪取り付けフランジ
３ｃ 内側軌道面
３ｄ 基部
４ 内輪
４ａ 内側軌道面
５ インナー側ボール列
６ アウター側ボール列
１０ アウター側シール部材
１１ 芯金
１２ シール部材
１２Ａ ドレン部
１２ｂ 第１サイドリップ
１２ｃ 第２サイドリップ
１３ 金属環
１３ａ 円板部
１３ｄ 突出部

Claims (3)

1. 内周に複列の外側軌道面を有する外方部材と、
   軸方向の一端部に車輪を取り付けるための車輪取り付けフランジを有し、外周に軸方向に延びる小径段部を有するハブ輪、および前記ハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、前記複列の外側軌道面に対向する複列の内側軌道面を有する内方部材と、
   前記外方部材と前記内方部材との両軌道面間に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によって形成された環状空間の軸方向一端側の開口端を塞ぐ密封装置と、を備える車輪用軸受装置であって、
   前記密封装置は、
   前記外方部材における軸方向一端側の内周に篏合される芯金と、
   前記芯金に一体的に接合されるシール部材と、
   前記内方部材における前記車輪取り付けフランジの基部に嵌装される金属環とを備え、
   前記シール部材は、前記芯金から車輪取り付けフランジ側へ向けて延出し、前記車輪取り付けフランジと隙間をもって対向する第１シールリップと、前記第１シールリップよりも径方向内側において前記芯金から車輪取り付けフランジ側へ向けて延出し、前記金属環と隙間をもって対向する第２シールリップとを有し、
   前記金属環は、前記車輪取り付けフランジの基部に接触し、前記第２シールリップと対向する円板部と、前記円板部の径方向外側端部から前記芯金側へ向けて突出し、径方向における前記第１シールリップと前記第２シールリップとの間において、前記シール部材と隙間をもって対向する突出部とを有し、
   前記第１シールリップと前記第２シールリップと前記突出部とは径方向から見て重なっており、
   前記シール部材は、周方向における所定領域において、前記第１シールリップおよび前記第２シールリップの少なくとも一つが欠落するドレン部を備えている車輪用軸受装置。
2. 前記ドレン部は、前記シール部材の路面側の部分に位置する請求項１に記載の車輪用軸受装置。
3. 前記ドレン部は、径方向内側から径方向外側へいくに従って、周方向の長さが小さくなる請求項１または請求項２に記載の車輪用軸受装置。

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