JP4055398B2

JP4055398B2 - Rolling bearing device for wheels

Info

Publication number: JP4055398B2
Application number: JP2001343158A
Authority: JP
Inventors: 俊一松井; 和俊山本; 善紀増田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2001-11-08
Filing date: 2001-11-08
Publication date: 2008-03-05
Anticipated expiration: 2021-11-08
Also published as: JP2003148626A

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem in a conventional seal device for a wheel or rolling bearing device that a large rotating torque is required for the rotation of an inner ring member since a lip of elastic seal body is in contact with a metal ring, the friction force between the lip and the metal ring works in the rotation of the inner ring member, and is added to the rotating friction torque. SOLUTION: The value of surface roughness Rz of the metal ring 8B is set to 1.50-3.00 μm, whereby the rotating friction torque in the rotation of an outer ring member 2 around an axis in the state where the elastic seal body 11B (lip 10) is in contact with the metal ring 8B is significantly reduced, compared with a conventional case. Necessary sealing property is also ensured.

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輪用転がり軸受装置、特に外輪部材と内輪部材との間の環状軸受空間の密封に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図１に示すように、車輪用.転がり軸受装置１には、車体側に非回転に支持される外輪部材２と、この外輪部材２に複列の玉３を介して軸心４回りに回転自在に支持される内輪部材５とを有し、外輪部材２と内輪部材５との間の環状軸受空間６に潤滑剤を封入するために、環状軸受空間６の両側を密封装置７Ａ，７Ｂで密封したものがある。
【０００３】
この密封装置７のうち車両インナ側の密封装置７Bは、図２に示すように、前記外輪部材２の内周面に嵌着された芯金９Bと、内輪部材５の外周面に嵌着された金属環８B（スリンガー）と、前記芯金９Bに固定されて、金属環８Bに接触するリップ１０ｃ、１０ｄを有する合成ゴム製の弾性シール体１１Bとから構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記密封装置７では、弾性シール体１１Bのリップ１０ｃ、１０ｄが金属環８Bに接触しており、このため車輪用.転がり軸受装置１の内輪部材５が軸心４回りに回転した際、リップ１０ｃ、１０ｄと金属環８Bの摩擦力が内輪部材５の回転に際して働いている。
【０００５】
従って内輪部材５を軸心４回りに回転させようとする回転摩擦トルクを減少させるためには、リップ１０ｃ、１０ｄと金属環８Bの摩擦力を低減させる必要がある。
【０００６】
これを解決するためには、金属環８Bの表面粗さを大きくすることが考えられる。このようにすると、リップ１０ｃ、１０ｄと金属環８Bの摩擦力が低減されて、回転摩擦トルクを減少させることができる。しかし、金属環８Bの表面粗さが大きいと、逆にリップ１０ｃ、１０ｄの摩耗が促進されて密封装置７Bのシール性が低下してしまう。
【０００７】
そこで、本発明は上記課題を解決し得る車輪用転がり軸受装置の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明における車輪用転がり軸受装置は、車体側に非回転に支持される外輪部材と、この外輪部材に保持された二列の転動体を介して軸心回りに回転自在に支持された内輪部材を有し、
前記内輪部材は、車輪を取付けるためのハブホイールを有し、このハブホイールにおける外輪部材から車両アウタ側に突出した部分の外周面には、径方向外向きに突出するハブフランジが形成され、
前記外輪部材と内輪部材との間の環状軸受空間をそのアウタとインナ両側で密封して、環状軸受空間に潤滑剤を封入するとともに外部からの泥水等の侵入を防ぐための密封装置を有する車輪用転がり軸受装置において、
インナ側密封装置は、外輪部材の内周面に嵌着された芯金と、内輪部材の外周面に嵌着された断面Ｌ字形の金属環と、前記芯金に固定されて金属環の芯金対向面である摺接面に接触するリップを有する弾性シール体とから構成され、
このリップは、金属環の嵌着部にラジアル方向で接触するラジアルリップと、金属環の立上げ面にアキシャル方向で接触するアキシャルリップとで構成され、
金属環は、金属板をその弾性シール体が接触する接触面の表面十点平均粗さが軸受の回転摩擦トルクを低減しつつ前記リップの磨耗進行を抑制すべく1.50μm〜3.00μmの領域になるようローラー転写されるとともに圧延され、かつプレス加工によって断面Ｌ字形に形成されて内輪部材の外周面に嵌着されたことを特徴とする。
【００１１】
このように、密封装置のリップが接触する金属環の接触面の十点平均粗さを、1.50μm〜3.00μmに設定したことにより、リップが金属環に接した状態で、外輪部材と内輪部材とが軸心回りに相対的に回転した際の回転摩擦トルクが大幅に軽減されるとともに、必要な密封性も確保される。
【００１２】
また、金属環は、金属板をその表面十点平均粗さが1.50μm〜３.00μmの領域になるようローラー転写されるとともに圧延され、かつプレス加工によって断面Ｌ字形に形成されて内輪部材の外周面に嵌着されたことによれば、金属環を内輪部材の外周面に嵌着した後に金属環の表面粗さの値を所定の領域になるよう形成する場合に比べて、製造が容易になり、生産性が向上する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る車輪用転がり軸受装置を図面に基づいて説明する。図１は密封装置を有する車輪用転がり軸受装置の全体断面図、図２は密封装置の拡大断面図である。
【００１５】
なお、図１および図２は、従来の車輪用転がり軸受装置１および密封装置７の共通の図面として用いる。
【００１６】
まず、車輪用転がり軸受装置１の全体構成を説明すると、これは、車体側に図示しないナックルを介して非回転に支持される外輪部材（外側部材の一例）２と、この外輪部材２に、冠形保持器１５によって円周等配位置に保持された二列の玉（転動体）３を介して軸心４回りに回転自在に支持された内輪部材（内側部材の一例）５とを有している。
【００１７】
この内輪部材５は、車輪（ブレーキディスクロータおよびタイヤホイール）を取付けるためのハブホイール１６と、このハブホイール１６の車両インナ側外周面に嵌着されたハブホイール１６とは別部材の環状体１７とから構成されている。前記ハブホイール１６における外輪部材２から車両アウタ側に突出した部分の外周面には、径方向外向きに突出する取付けフランジ（ハブフランジ）１８が形成され、この取付けフランジ１８の周方向所定箇所には、ブレーキディスクロータおよびタイヤホイールを重ねて固定するための取付けボルト（ハブボルト）１９が圧入されている。なお、ハブホイール１６には、動力伝達軸が挿通される中心穴２０が形成されている。
【００１８】
次に、前記外輪部材２と内輪部材５との間の環状軸受空間６をその両側で密封して、環状軸受空間６に潤滑剤を封入するとともに外部からの泥水等の侵入を防ぐための密封装置７を説明する。この密封装置７は、アウタ側密封装置７Ａとインナ側密封装置７Ｂとからなっている。
【００１９】
前記アウタ側密封装置７Ａは、外輪部材２のアウタ側内周面に嵌着された芯金９Aと、この芯金９Aに固定されてハブホイール１６の外周面と取付けフランジ１８との連続部分にラジアル方向で接触するラジアルリップ１０ａおよび取付けフランジ１８の側面にアキシャル方向で接触するアキシャルリップ１０ｂとを有する弾性シール体１１Ａとから構成されている。
【００２０】
前記インナ側密封装置７Ｂは、上記従来技術で述べ図２に示したように、外輪部材２のインナ側内周面に嵌着された芯金９Ｂと、前記環状体１７の外周面に嵌着された断面Ｌ字形の金属環８Ｂと、前記芯金９Ｂに固定されて金属環８Ｂの芯金９Ｂ対向面である摺接面に接触するリップ１０を有する弾性シール体１１とから構成されている。このリップ１０は、金属環８の嵌着部にラジアル方向で接触するラジアルリップ１０ｃと、金属環８の立上げ面にアキシャル方向で接触するアキシャルリップ１０ｄとから構成されている。
【００２１】
なお、金属環８Ｂの材料として、ＪＩＳ・ＳＵＳ４３０，３０４等のステンレス鋼が用いられる。
【００２２】
ところで上記密封装置７、特にインナ側密封装置７Ｂでは、弾性シール体１１Ｂのラジアルリップ１０ｃ、アキシャルリップ１０ｄが金属環８にそれぞれ接触しており、このため車輪用.転がり軸受装置１の内輪部材５が軸心４回りに回転する際には金属環８の摩擦力が働いている。従って、内輪部材５を軸心４回りに回転させようとする回転トルクを減少させるためには、金属環８Ｂの表面粗さを調節してその摩擦力を低減させる必要がある。このためには金属環８Ｂの摩擦係数ｆを減少させることで実現できると考えられる。
【００２３】
この摩擦係数ｆは、運転状態を表す無次元特性数Ｇと下記式（１）の関係があることが知られている。
【００２４】
ｆ＝φ・Ｇ^1/3……（１）
なお、無次元特性数Ｇは、
Ｇ＝μ・ｕ・ｂ／Ｐ
で表される。ここでμ：油（潤滑剤）粘度，ｕ：軸（金属環８Ｂ）周速，ｂ：シール接触幅（リップ１０ｃ，１０ｄの接触幅），Ｐ：緊迫力（リップ１０ｃ，１０ｄの接触荷重の和）である。また、φは密封性を示す係数であり、次式
φ＝5（ｈmax/λ）^2/3（Ｄ／2・ｈmax）^1/3×exp（α・ｐ・ｊ・λ／ｈmax）
で表される。ここでｈmax：軸表面粗さ（金属環８Ｂ表面の十点平均粗さと同等なので以下Ｒｚと表す），λ：粗さの波長，Ｄ：軸径（金属環８の径），α：定数，ｐ：接触面圧（緊迫力を接触面積で割った値），ｊ：弾性シール体（リップ１０ｃ，１０ｄ）の複素弾性率の実数部である。
【００２５】
そして、弾性シール体１１Ｂの形状、その材質（合成ゴム）、その表面粗さ（その波長）を同一とし、金属環８Ｂの摺動面の粗さのみ変化させた場合、上記係数φは、軸粗さＲｚに対して下記の関係があることが知られている。
【００２６】
φ∝β〔＝Ｒｚ^1/3×exp（１／Ｒｚ）〕
下記（表１）に、Ｒｚの値と、それぞれのＲｚの値について上式に基づいて求めたβの値と、従来（現行）のＲｚの値：0.67μmの場合のβの値3.89に対する各Ｒｚから求められるβの値との比を示す。
【００２７】
【表１】

上記（表１）から、Ｒｚの値が3.00μｍまでの領域では、Ｒｚの値の増加とともにβの値は減少することがわかる。ところで、Ｒｚの値が3.00μｍ以上になると、Ｒｚの値の増加とともにβの値は増加することもわかる。
【００２８】
ところで、上記（表１）において、Ｒｚが1.50〜7.00μｍの場合、従来（現行）のＲｚの値0.67μｍと比較すると、βの値は約４割低減する計算になることから、摩擦トルクも４割程度低減されるものと推定される。
【００２９】
このようなβの値の低減を基準に考えると、Ｒｚの値は1.50〜7.00μｍが適当であるが、一方でＲｚの値が大きいと弾性シール体１１と金属環８との接触（摺動）部分の密封性が低下することが考えられる。
【００３０】
ここで下記（表２）に、Ｒｚを変化させ他の密封条件を同一として行った実験によって得た回転摩擦トルクの値を示す。
【００３１】
【表２】

Ｒｚの値が1.00μｍ以上、特に1.50〜3.00μｍの領域での回転摩擦トルクはそれぞれほぼ同等の値を示し、この回転摩擦トルクは、現行品と比較して約３割程度低減されていることが、実験によっても証明された。
【００３２】
また、所定の密封性を保つためのＲｚの値の限界値を知る実験を図３に示すような装置を用いて行った。すなわち芯金３０に弾性シール体３１を取付け、この弾性シール体３１のリップ３２を、Ｒｚの値の異なった軸体３３（金属環８Ｂに相当する）表面に接触させ、軸体３３をその軸心回りに所定時間回転させた際のリップ３２の摩耗幅γmmを測った。なお、この試験における条件は下記の通りである。
【００３３】
潤滑剤：ATF油（デキシロンII），軸体径：35mm，軸体回転数：4000/min，軸体偏心：0.1mmTIR，軸体回転時間：504ｈ。
【００３４】
この実験による試験結果を下記（表３）に示す。
【００３５】
【表３】

上記（表３）から摩耗幅γの値が良好（小さい）のは、Ｒｚの値が1.00〜3.00μmの領域であることがわかる。
【００３６】
以上の実験結果により回転摩擦トルクおよび密封性を考慮するとＲｚの値は1.50〜３.00μmの領域が適当であると判断される。
【００３７】
なお、上記（表３）において、Ｒｚの値が0.80μm以下で摩耗幅γの値が増加しているのは、軸体３３表面の平滑度が高くなり過ぎて表面に潤滑剤が保持されにくくなり、潤滑性が悪くなって摩耗が進行するためであると考えられる。
【００３８】
ところで、本発明の実施の形態において、金属環８はプレス加工によって断面Ｌ字形に形成されるものであるが、このプレス加工に先立ち、金属環８となる板材を、ローラーを用いて圧延して形成する。そしてこの圧延の際に、板材の表面粗さＲｚが1.50〜３.00μmの領域になるよう前記ローラーによって転写することで製作する。このようにすることにより、プレス加工の後に金属環８の表面粗さＲｚが1.50〜３.00μmの領域になるよう形成する場合に比べて、製造が容易になり、生産性が向上する。
【００３９】
以上のように、本発明の実施の形態では、金属環８の表面粗さＲｚの値を1.50〜３.00μmに設定したことにより、弾性シール体１１（リップ１０ｃ，１０ｄ）が金属環８に接触した状態で外輪部材２が軸心４回りに回転する際の回転摩擦トルクが、従来の場合に比較して大幅に低減でき、かつ必要な密封性も確保できる。
【００４０】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形や応用が考えられる。
【００４１】
例えば、上記実施の形態では、密封装置７のうちインナ側密封装置７Ｂの場合で説明したが、これに限定されるものではなく、アウタ側密封装置７Ａにも適用可能である。この場合は、ハブホイール１６の外周面と取付けフランジ１８との連続部分の表面粗さＲｚを1.50〜３.00μmの領域になるよう形成する。このようにすることにより、上記実施の形態と同様に弾性シール体１１（リップ１０ａ，１０ｂ）が連続部分に接触した状態で外輪部材２が軸心４回りに回転する際の回転摩擦トルクが、従来の場合に比較して大幅に低減でき、かつ必要な密封性も確保できる。
【００４２】
そして、アウタ側密封装置７Ａおよびインナ側密封装置７Ｂの双方について本発明を適用させることで、所定の密封性を確保しながらさらに回転摩擦トルクを低減させることができる。
【００４３】
また、上記実施の形態の密封装置７を適用させる車輪用転がり軸受装置１は、上記実施の形態に限定されるものではない。
【００４４】
例えば、図４に示す車輪用転がり軸受装置１は、内輪部材５が車体側に非回転に支持されるもので、２列の玉３を介して外輪部材２が軸心４回りに回転自在に支持された構成で、外輪部材２と内輪部材５の間の環状軸受空間６を車両インナ側で密封する密封装置７が設けられている。
【００４５】
この密封装置７は前述のインナ側密封装置７Bの構成と同様の構成であるが、上記実施の形態と異なる点は、外輪部材２のインナ側内周面に嵌着された芯金９B、および芯金９Bに固定されて内輪部材２の外周面に嵌着された金属環８Bの摺接面に接触するリップを有する弾性シール体１１Bが回転し、金属環８Bは非回転である点である。この構成の密封装置７（７B）においても、上記実施の形態と同様に、金属環８Bの表面粗さＲｚの値を1.50〜３.00μmに設定している。
【００４６】
また、図５に示す車輪用転がり軸受装置１は、車体側に非回転に支持される外輪部材２と、この外輪部材２に玉３を介してハブホイール１６および等速ジョイントの椀形外輪部材４０が軸心4回りに回転自在に支持されている。そして外輪部材２およびハブホイール１６と椀形外輪部材４０とで形成される環状軸受空間６を密封する密封装置７として、アウタ側密封装置７Ａとインナ側密封装置７Ｂとを有し、それぞれ弾性シール体１１Ａ，１１Ｂが、外輪部材２の内周面に嵌着された芯金９Ａ，９Ｂに取付けられ、弾性シール体１１Ａ，１１Ｂは、ラジアルリップとアキシャルリップ（符号省略）とを有し、これらそれぞれの弾性シール体１１Ａ，１１Ｂのリップがハブホイール１６、椀形外輪部材４０の外周面に直接接触した構成である。
【００４７】
この構成の場合、ハブホイール１６、椀形外輪部材４０におけるラジアルリップとアキシャルリップが接触する接触部分の表面粗さＲｚの値を1.50〜３.00μmに設定している。
【００４８】
このようにすることにより、上記実施の形態と同様に弾性シール体１１Ａ，１１Ｂが接触部分に接触した状態で外輪部材２が軸心４回りに回転する際の回転摩擦トルクが、従来の場合に比較して大幅に低減でき、かつ必要な密封性も確保できる。
【００４９】
なお、上記各実施の形態では、転動体の一例として２列の玉３を用いた車輪用転がり軸受装置の場合を示したが、これに限定されるものではなく、図示しないが転動体としてころを用いた車輪用転がり軸受装置にも適用できることは勿論であり、リップの接触する部分のＲｚの値を1.50〜３.00μmとすることにより、上記実施の形態と同様の作用効果を奏し得る。
【００５１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り、本発明は、内輪部材の外周面に嵌着した金属環の、リップが接触する接触面の十点平均粗さを1.50μm〜3.00μmに設定しているので、必要な密封性を確保した状態で、リップが金属環に接触して外輪部材と内輪部材とが軸心回りに相対的に回転する際の回転摩擦トルクが大幅に軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す車輪用転がり軸受装置の全体構成を示す断面図である。
【図２】同じく要部拡大断面図である。
【図３】所定の密封性を保つためのＲｚの値の限界値を知るための実験図である。
【図４】別の実施の形態を示す車輪用転がり軸受装置の全体構成を示す断面図である。
【図５】さらに別の実施の形態を示す車輪用転がり軸受装置の全体構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１車輪用転がり軸受装置
２外輪部材
５内輪部材
６環状軸受空間
７密封装置
７Ａアウタ側密封装置
７Ｂインナ側密封装置
８B 金属環
９B 芯金
１０リップ
１０ｃラジアルリップ
１０ｄアキシャルリップ
１６ハブホイール
１８取付けフランジ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rolling bearing device for wheels , and more particularly to sealing of an annular bearing space between an outer ring member and an inner ring member.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as shown in FIG. 1, a rolling bearing device 1 for a wheel includes an outer ring member 2 that is supported non-rotatingly on the vehicle body side, and a shaft 4 around the outer ring member 2 via double rows of balls 3. The inner ring member 5 is rotatably supported by the inner ring member 5, and in order to enclose a lubricant in the annular bearing space 6 between the outer ring member 2 and the inner ring member 5, both sides of the annular bearing space 6 are sealed with a sealing device 7A, Some are sealed with 7B.
[0003]
As shown in FIG. 2, the sealing device 7 B on the vehicle inner side of the sealing device 7 is fitted to the core metal 9 B fitted to the inner circumferential surface of the outer ring member 2 and the outer circumferential surface of the inner ring member 5. The metal ring 8B (slinger) and an elastic seal body 11B made of synthetic

rubber having lips

10c and 10d fixed to the metal core 9B and in contact with the metal ring 8B.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the sealing device 7, the

lips

10 c and 10 d of the elastic seal body 11 B are in contact with the metal ring 8 B, and therefore when the inner ring member 5 of the rolling bearing device 1 for wheels rotates around the axis 4, the lip 10 c 10d and the frictional force of the metal ring 8B work when the inner ring member 5 rotates.
[0005]
Therefore, in order to reduce the rotational friction torque that attempts to rotate the inner ring member 5 about the axis 4, it is necessary to reduce the frictional force between the

lips

10c and 10d and the metal ring 8B.
[0006]
In order to solve this, it is conceivable to increase the surface roughness of the metal ring 8B. In this way, the frictional force between the

lips

10c and 10d and the metal ring 8B is reduced, and the rotational friction torque can be reduced. However, when the surface roughness of the metal ring 8B is large, the wear of the

lips

10c and 10d is accelerated, and the sealing performance of the sealing device 7B is deteriorated.
[0007]
Then, this invention aims at provision of the rolling bearing apparatus for wheels which can solve the said subject.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, a rolling bearing device for a wheel according to the present invention includes an outer ring member that is supported non-rotatingly on the vehicle body side, and an axial center through two rows of rolling elements held by the outer ring member. An inner ring member rotatably supported;
The inner ring member has a hub wheel for attaching a wheel, and a hub flange protruding radially outward is formed on an outer peripheral surface of a portion of the hub wheel protruding from the outer ring member toward the vehicle outer side.
A wheel having a sealing device for sealing an annular bearing space between the outer ring member and the inner ring member on both outer and inner sides thereof, enclosing a lubricant in the annular bearing space and preventing intrusion of muddy water from the outside. In rolling bearing device for
The inner side sealing device includes a metal core fitted to the inner peripheral surface of the outer ring member, an L-shaped metal ring fitted to the outer peripheral surface of the inner ring member, and a metal ring core fixed to the metal core. An elastic seal body having a lip that comes into contact with a sliding surface that is a gold-facing surface,
This lip is composed of a radial lip that contacts the fitting portion of the metal ring in the radial direction and an axial lip that contacts the rising surface of the metal ring in the axial direction.
The metal ring is in a range of 1.50 μm to 3.00 μm in order to suppress the progress of wear of the lip while the surface ten-point average roughness of the contact surface with which the elastic seal body contacts the metal plate reduces the rotational friction torque of the bearing. The roller is transferred, rolled, and formed into an L-shaped cross section by press working, and is fitted to the outer peripheral surface of the inner ring member.
[0011]
Thus, the ten-point average roughness of the contact surface of the metal ring lip of the sealing device is in contact, by setting the 1.50Myuemu～3.00Myuemu, in a state in which the lip is in contact with the metal ring, the outer ring member and the inner ring member As a result, the rotational friction torque at the time of rotating relative to the center of the shaft is greatly reduced, and the necessary sealing performance is ensured.
[0012]
The metal ring, ten-point average roughness of the metal plate surface thereof is rolled while being roller transfer so that the area of 1.50Myuemu～3.00Myuemu, and is formed into an L-shape by press working of the inner ring member According to the fitting on the outer circumferential surface , the metal ring is fitted to the outer circumferential surface of the inner ring member, and then the manufacturing is easier than the case where the surface roughness value of the metal ring is formed in a predetermined region. And productivity is improved.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a wheel rolling bearing device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall sectional view of a rolling bearing device for a wheel having a sealing device, and FIG. 2 is an enlarged sectional view of the sealing device.
[0015]
1 and 2 are used as common drawings for the conventional wheel rolling bearing device 1 and the sealing device 7.
[0016]
First, the overall configuration of the wheel rolling bearing device 1 will be described. This includes an outer ring member 2 (an example of an outer member) 2 that is supported non-rotatingly via a knuckle (not shown) on the vehicle body side, and the outer ring member 2. An inner ring member (an example of an inner member) 5 rotatably supported around an axis 4 via two rows of balls (rolling elements) 3 held at circumferentially equidistant positions by a crown-shaped cage 15 is doing.
[0017]
The inner ring member 5 includes a hub wheel 16 for mounting wheels (brake disc rotor and tire wheel), and an annular body 17 which is a separate member from the hub wheel 16 fitted to the vehicle inner side outer peripheral surface of the hub wheel 16. It consists of and. A mounting flange (hub flange) 18 that protrudes radially outward is formed on the outer peripheral surface of a portion of the hub wheel 16 that protrudes from the outer ring member 2 toward the vehicle outer side. Are fitted with mounting bolts (hub bolts) 19 for fixing the brake disc rotor and the tire wheel together. The hub wheel 16 is formed with a center hole 20 through which the power transmission shaft is inserted.
[0018]
Next, the annular bearing space 6 between the outer ring member 2 and the inner ring member 5 is sealed on both sides to seal the lubricant in the annular bearing space 6 and prevent intrusion of muddy water from the outside. The device 7 will be described. The sealing device 7 includes an outer side sealing device 7A and an inner side sealing device 7B.
[0019]
The outer side sealing device 7A has a metal core 9A fitted to the outer side inner peripheral surface of the outer ring member 2, and a continuous portion between the outer peripheral surface of the hub wheel 16 and the mounting flange 18 fixed to the core metal 9A. The elastic seal body 11A includes a radial lip 10a that contacts in the radial direction and an axial lip 10b that contacts the side surface of the mounting flange 18 in the axial direction.
[0020]
The inner side sealing device 7B is fitted to the core metal 9B fitted to the inner side inner peripheral surface of the outer ring member 2 and the outer peripheral surface of the annular body 17 as described in the above prior art and shown in FIG. The metal ring 8B having an L-shaped cross section, and an elastic seal body 11 having a lip 10 fixed to the cored bar 9B and in contact with a sliding contact surface that is a surface facing the cored bar 9B of the metal ring 8B. . The lip 10 includes a radial lip 10 c that comes into contact with the fitting portion of the metal ring 8 in the radial direction, and an axial lip 10 d that comes into contact with the rising surface of the metal ring 8 in the axial direction.
[0021]
In addition, stainless steel, such as JIS * SUS430,304, is used as a material of the metal ring 8B.
[0022]
By the way, in the sealing device 7, especially the inner side sealing device 7B, the radial lip 10c and the axial lip 10d of the elastic seal body 11B are in contact with the metal ring 8, respectively, so that the inner ring member 5 of the rolling bearing device 1 for wheels. Is rotated around the axis 4, the frictional force of the metal ring 8 works. Therefore, in order to reduce the rotational torque for rotating the inner ring member 5 around the axis 4, it is necessary to adjust the surface roughness of the metal ring 8B to reduce its frictional force. This can be realized by reducing the friction coefficient f of the metal ring 8B.
[0023]
It is known that the friction coefficient f has a relationship of a dimensionless characteristic number G representing an operating state and the following formula (1).
[0024]
f = φ · G ^1/3 (1)
The dimensionless characteristic number G is
G = μ · u · b / P
It is represented by Where μ: oil (lubricant) viscosity, u: shaft (metal ring 8B) circumferential speed, b: seal contact width (contact width of

lips

10c, 10d), P: compression force (contact load of

lips

10c, 10d) Sum). Φ is a coefficient indicating sealing performance, and φ = 5 (hmax / λ) ^2/3 (D / 2 · hmax) ^1/3 × exp (α · p · j · λ / hmax)
It is represented by Where hmax: axial surface roughness (below referred to as Rz because it is equivalent to the ten-point average roughness of the surface of the metal ring 8B), λ: wavelength of roughness, D: axial diameter (diameter of the metal ring 8), α: constant, p: contact surface pressure (value obtained by dividing the pressing force by the contact area), j: real part of the complex elastic modulus of the elastic seal body (

lip

10c, 10d).
[0025]
When the shape, material (synthetic rubber), and surface roughness (wavelength) of the elastic seal body 11B are the same, and only the roughness of the sliding surface of the metal ring 8B is changed, the coefficient φ is It is known that there is the following relationship with the roughness Rz.
[0026]
φ∝β [= Rz ^1/3 × exp (1 / Rz)]
The following (Table 1) shows Rz values, β values obtained based on the above formulas for the respective Rz values, and the conventional (current) Rz values: β values of 3.89 in the case of 0.67 μm. The ratio with the value of β obtained from Rz is shown.
[0027]
[Table 1]

From the above (Table 1), it can be seen that in the region where the value of Rz is up to 3.00 μm, the value of β decreases as the value of Rz increases. By the way, when the value of Rz becomes 3.00 μm or more, it can be seen that the value of β increases as the value of Rz increases.
[0028]
By the way, in the above (Table 1), when Rz is 1.50 to 7.00 μm, the value of β is calculated to be reduced by about 40% compared to the conventional (current) Rz value of 0.67 μm. It is estimated that it will be reduced by about 40%.
[0029]
Considering such a reduction in the value of β, the value of Rz is suitably 1.50 to 7.00 μm. On the other hand, if the value of Rz is large, the contact (sliding) between the elastic seal body 11 and the metal ring 8 will occur. ) It is conceivable that the sealing performance of the portion is lowered.
[0030]
Here, the following (Table 2) shows the value of the rotational friction torque obtained by the experiment conducted by changing Rz and other sealing conditions being the same.
[0031]
[Table 2]

The rotational friction torque in the region where the Rz value is 1.00 μm or more, especially 1.50 to 3.00 μm, shows almost the same value, and this rotational friction torque is reduced by about 30% compared to the current product. However, it was proved by experiments.
[0032]
Further, an experiment for knowing the limit value of the Rz value for maintaining a predetermined sealing performance was performed using an apparatus as shown in FIG. That is, the elastic seal body 31 is attached to the metal core 30, and the lip 32 of the elastic seal body 31 is brought into contact with the surface of a shaft body 33 (corresponding to the metal ring 8B) having a different Rz value, and the shaft body 33 is moved to its shaft. The wear width γmm of the lip 32 when rotating around the center for a predetermined time was measured. The conditions in this test are as follows.
[0033]
Lubricant: ATF oil (Dexylon II), shaft body diameter: 35 mm, shaft body rotation speed: 4000 / min, shaft body eccentricity: 0.1 mm TIR, shaft body rotation time: 504 h.
[0034]
The test results from this experiment are shown below (Table 3).
[0035]
[Table 3]

From the above (Table 3), it is understood that the value of the wear width γ is good (small) in the region where the value of Rz is 1.00 to 3.00 μm.
[0036]
Based on the above experimental results, considering the rotational friction torque and the sealing performance, it is determined that the Rz value is appropriately in the range of 1.50 to 3.00 μm.
[0037]
In the above (Table 3), the Rz value is 0.80 μm or less and the wear width γ is increased because the smoothness of the surface of the shaft 33 becomes too high and the lubricant is hardly held on the surface. This is considered to be because the lubricity deteriorates and wear progresses.
[0038]
By the way, in embodiment of this invention, although the metal ring 8 is formed in a cross-sectional L shape by press work, the plate material used as the metal ring 8 is rolled using a roller prior to this press work. Form. And in this rolling, it manufactures by transferring with the said roller so that the surface roughness Rz of a board | plate material may become the area | region of 1.50-3.00 micrometers. By doing in this way, manufacture becomes easy and productivity improves compared with the case where it forms so that the surface roughness Rz of the metal ring 8 may become the area | region of 1.50-3.00 micrometers after press work.
[0039]
As described above, in the embodiment of the present invention, the value of the surface roughness Rz of the metal ring 8 is set to 1.50 to 3.00 μm, so that the elastic seal body 11 (

lip

10c, 10d) is attached to the metal ring 8. The rotational friction torque when the outer ring member 2 rotates around the axis 4 in the contacted state can be greatly reduced as compared with the conventional case, and the necessary sealing performance can be secured.
[0040]
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications and applications are conceivable within the scope of the present invention.
[0041]
For example, in the above-described embodiment, the case of the inner side sealing device 7B of the sealing device 7 has been described. However, the present invention is not limited to this and can also be applied to the outer side sealing device 7A. In this case, the surface roughness Rz of the continuous portion between the outer peripheral surface of the hub wheel 16 and the mounting flange 18 is formed in a region of 1.50 to 3.00 μm. By doing so, the rotational friction torque when the outer ring member 2 rotates around the axis 4 in a state where the elastic seal body 11 (

lip

10a, 10b) is in contact with the continuous portion in the same manner as in the above embodiment, Compared to the conventional case, it can be greatly reduced and the necessary sealing performance can be secured.
[0042]
Then, by applying the present invention to both the outer side sealing device 7A and the inner side sealing device 7B, it is possible to further reduce the rotational friction torque while ensuring a predetermined sealing property.
[0043]
Moreover, the rolling bearing device 1 for wheels to which the sealing device 7 of the said embodiment is applied is not limited to the said embodiment.
[0044]
For example, in the wheel rolling bearing device 1 shown in FIG. 4, the inner ring member 5 is supported non-rotatingly on the vehicle body side, and the outer ring member 2 is rotatable around the axis 4 via two rows of balls 3. In the supported configuration, a sealing device 7 is provided for sealing the annular bearing space 6 between the outer ring member 2 and the inner ring member 5 on the vehicle inner side.
[0045]
The sealing device 7 has the same configuration as that of the inner side sealing device 7B described above, but differs from the above embodiment in that a cored bar 9B fitted to the inner side inner peripheral surface of the outer ring member 2, and The elastic seal body 11B having a lip fixed to the core metal 9B and contacting the sliding contact surface of the metal ring 8B fitted to the outer peripheral surface of the inner ring member 2 rotates, and the metal ring 8B is non-rotating. . Also in the sealing device 7 (7B) having this configuration, the value of the surface roughness Rz of the metal ring 8B is set to 1.50 to 3.00 μm as in the above embodiment.
[0046]
Also, the wheel rolling bearing device 1 shown in FIG. 5 includes an outer ring member 2 that is supported non-rotatingly on the vehicle body side, and a hub wheel 16 and a saddle-shaped outer ring member of a constant velocity joint via a ball 3 on the outer ring member 2. 40 is rotatably supported around the axis 4. As the sealing device 7 for sealing the annular bearing space 6 formed by the outer ring member 2 and the hub wheel 16 and the bowl-shaped outer ring member 40, an outer side sealing device 7A and an inner side sealing device 7B are provided, and elastic seals are respectively provided. The

bodies

11A and 11B are attached to the core bars 9A and 9B fitted to the inner peripheral surface of the outer ring member 2, and the

elastic seal bodies

11A and 11B have a radial lip and an axial lip (not shown). The lip of each

elastic seal body

11A, 11B is in direct contact with the outer peripheral surface of the hub wheel 16 and the bowl-shaped outer ring member 40.
[0047]
In the case of this configuration, the value of the surface roughness Rz of the contact portion where the radial lip and the axial lip contact each other in the hub wheel 16 and the bowl-shaped outer ring member 40 is set to 1.50 to 3.00 μm.
[0048]
By doing so, the rotational friction torque when the outer ring member 2 rotates about the axis 4 in a state where the

elastic seal bodies

11A and 11B are in contact with the contact portions as in the above-described embodiment is the conventional case. Compared with this, it can be greatly reduced and the necessary sealing performance can be secured.
[0049]
In each of the above embodiments, a case of a rolling bearing device for a wheel using two rows of balls 3 as an example of a rolling element has been described. However, the present invention is not limited to this, and although not shown, the rolling element is a roller. Needless to say, the present invention can also be applied to a rolling bearing device for a wheel using the above. By setting the Rz value of the portion in contact with the lip to 1.50 to 3.00 μm, the same effect as the above embodiment can be obtained.
[0051]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, the present invention sets the ten-point average roughness of the contact surface of the metal ring fitted to the outer peripheral surface of the inner ring member to be in contact with the lip to 1.50 μm to 3.00 μm. With the necessary sealing performance secured, the rotational friction torque when the lip contacts the metal ring and the outer ring member and the inner ring member rotate relatively around the axis can be greatly reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the overall configuration of a wheel rolling bearing device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the same.
FIG. 3 is an experimental diagram for knowing a limit value of a value of Rz for maintaining a predetermined sealing property.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an overall configuration of a wheel rolling bearing device according to another embodiment.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the overall configuration of a rolling bearing device for a wheel showing still another embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rolling bearing apparatus for wheels 2 Outer ring member 5 Inner ring member 6 Annular bearing space 7 Sealing device 7A Outer side sealing device 7B Inner side sealing device

8B Metal ring

9B Core metal 10 Lip

10c Radial lip

10d Axial lip 16 Hub wheel 18 Mounting flange

Claims

車体側に非回転に支持される外輪部材と、この外輪部材に保持された二列の転動体を介して軸心回りに回転自在に支持された内輪部材を有し、
前記内輪部材は、車輪を取付けるためのハブホイールを有し、このハブホイールにおける外輪部材から車両アウタ側に突出した部分の外周面には、径方向外向きに突出するハブフランジが形成され、
前記外輪部材と内輪部材との間の環状軸受空間をそのアウタとインナ両側で密封して、環状軸受空間に潤滑剤を封入するとともに外部からの泥水等の侵入を防ぐための密封装置を有する車輪用転がり軸受装置において、
インナ側密封装置は、外輪部材の内周面に嵌着された芯金と、内輪部材の外周面に嵌着された断面Ｌ字形の金属環と、前記芯金に固定されて金属環の芯金対向面である摺接面に接触するリップを有する弾性シール体とから構成され、
このリップは、金属環の嵌着部にラジアル方向で接触するラジアルリップと、金属環の立上げ面にアキシャル方向で接触するアキシャルリップとで構成され、
金属環は、金属板をその弾性シール体が接触する接触面の表面十点平均粗さが軸受の回転摩擦トルクを低減しつつ前記リップの磨耗進行を抑制すべく1.50μm〜3.00μmの領域になるようローラー転写されるとともに圧延され、かつプレス加工によって断面Ｌ字形に形成されて内輪部材の外周面に嵌着されたことを特徴とする車輪用転がり軸受装置。An outer ring member that is non-rotatably supported on the vehicle body side, and an inner ring member that is rotatably supported about the axis through two rows of rolling elements held by the outer ring member;
The inner ring member has a hub wheel for mounting the wheel, and a hub flange protruding outward in the radial direction is formed on an outer peripheral surface of a portion of the hub wheel protruding from the outer ring member toward the vehicle outer side.
A wheel having a sealing device for sealing an annular bearing space between the outer ring member and the inner ring member on both outer and inner sides thereof, enclosing a lubricant in the annular bearing space and preventing intrusion of muddy water from the outside. In rolling bearing device for
The inner side sealing device includes a metal core fitted to the inner peripheral surface of the outer ring member, an L-shaped metal ring fitted to the outer peripheral surface of the inner ring member, and a metal ring core fixed to the metal core. It is composed of an elastic seal body having a lip that comes into contact with a sliding surface that is a gold-facing surface,
This lip is composed of a radial lip that contacts the fitting portion of the metal ring in the radial direction, and an axial lip that contacts the rising surface of the metal ring in the axial direction.
The metal ring is in a range of 1.50 μm to 3.00 μm in order to suppress the progress of wear of the lip while the surface ten-point average roughness of the contact surface with which the elastic seal body contacts the metal plate reduces the rotational friction torque of the bearing. A rolling bearing device for a wheel, wherein the rolling bearing device is rolled and rolled so as to be formed, and is formed into an L-shaped cross section by press work and fitted to the outer peripheral surface of the inner ring member.