JP5676289B2

JP5676289B2 - 車輪用軸受装置

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Publication number: JP5676289B2
Application number: JP2011012145A
Authority: JP
Inventors: 宗平野村; 山本　一成; 一成山本
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2011-01-24
Filing date: 2011-01-24
Publication date: 2015-02-25
Anticipated expiration: 2031-01-24
Also published as: JP2012154374A

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。一方、オフロードカーやトラック等、車体重量が嵩む車両には複列円錐ころ軸受が使用されている。

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における密封装置の一例を図１２に示す。車輪取付フランジ５０の基部５０ａに金属環５１が嵌着され、シール５２は、この金属環５１に摺接するように配設されている。シール５２は、外方部材５３の端部内周に嵌合される芯金５４と、この芯金５４に加硫接着等により一体に接合されたシール部材５５とからなる。

シール部材５５は、芯金５４の外周部に接合され、径方向外方に傾斜して延びる一対のサイドリップ５５ａ、５５ｂと、芯金５４の内縁部に接合され、軸受内方側に傾斜して延びるグリースリップ５５ｃとを有している。

金属環５１は、耐食性を有するオーステナイト系ステンレス鋼板等からプレス加工にて形成され、ハブ輪５６の肩部５６ａに外嵌される円筒状の嵌合部５１ａと、円弧状に形成された基部５０ａに対応して円弧状に形成された湾曲部５１ｂと、この湾曲部５１ｂから径方向外方に延び、車輪取付フランジ５０の側面５０ｂに密着される円板部５１ｃと、この円板部５１ｃの外径部から車輪取付フランジ５０に対して軸方向に離間して延びる円筒状の傘部５１ｄと、この傘部５１ｄから径方向外方に突出して形成された折曲部５１ｅとを備えている。

基部５０ａは、ハブ輪５６の肩部５６ａと車輪取付フランジ５０との間の角部に所定の曲率半径ｒからなる円弧面に形成されている。そして、この円弧面に対応して、金属環５１の湾曲部５１ｂは所定の曲率半径Ｒからなる円弧面からなり、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５１を基部５０ａに嵌合した時に基部５０ａの円弧面に金属環５１の湾曲部５１ｂが干渉して浮き上がるのを防止している。

金属環５１の傘部５１ｄは、外方部材５３の端部外周に沿って僅かな環状の隙間Ａを介して対向配置され、ラビリンスシールが構成されている。この環状の隙間Ａは０．０５〜１．０ｍｍ（直径）の範囲に設定されている。そして、傘部５１ｄの周方向に複数の排水孔５７が穿設されている。

このように、傘部５１ｄの内周面と外方部材５３の外周面とによって形成されたラビリンス効果により、シール５２と金属環５１との摺接部に泥水等が浸入するのを防止することができると共に、この僅かな環状の隙間Ａから金属環５１の内部に泥水等が浸入したとしても、図中矢印にて示すように、金属環５１の回転に伴う遠心力によって排出されると共に、傘部５１ｄに穿設された排水孔５７によって容易に外部に排出され、サイドリップ５５ａ上に滞留することはない。したがって、泥水等がサイドリップ５５ａの摺接面に付着して摩耗するのを防止し、長期間に亘って安定した密封性を保持することができる。

また、車両の停止時、金属環５１の内部に浸入した泥水等は、シール５２のサイドリップ５５ａを伝って下方に流動し、路面に最も近い傘部５１ｄの下側に穿設された排水孔５７から排出される。

さらに、外方部材５３の端部外周にスリンガ５８が圧入されている。このスリンガ５８は金属環５１の端部近傍に圧入される円筒部５８ａと、この円筒部５８ａから径方向外方に延びる立板部５８ｂとからなり、オーステナイト系ステンレス鋼板等からプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成されている。そして、金属環５１の折曲部５１ｅと立板部５８ｂとが僅かな軸方向隙間Ｂを介して対峙し、ラビリンスシールが構成されている。

これにより、外方部材５３の外周面を伝って浸入してくる泥水等をこのスリンガ５８で阻止し、金属環５１の内部に泥水等が浸入するのを防止すると共に、ラビリンスシールによって、内部に浸入した泥水等が、金属環５１の回転に伴う遠心力によって排出するのを妨げることないため長期間に亘って安定した密封性を保持することができる（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１０−５３８９３号公報

こうした従来の車輪用軸受装置のシール装置では、外方部材５３に装着されたシール５２と、ハブ輪５６との間に金属環５１を配設し、シールリップの摺接面の錆を防止すると共に、さらに、外方部材５３の外周面にスリンガ５８を配設し、ハブ輪５６と外方部材５３とのすきまから異物が侵入するのを防止して密封性を高めている。然しながら、このシール構造は、外部からの異物侵入を防ぐことが主目的であり、軸受内部からの潤滑グリース、オイル等が漏れた場合、漏れたグリースあるいはオイル等が遠心力で金属環５１を伝って軸受外部に飛散する可能性がある。この場合、軸受の外方部にはブレーキ部品が配置されており、グリース、オイル等が飛散すれば、ブレーキ性能に影響がでる恐れがある。

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、およびこのハブ輪の小径段部に所定のシメシロを介して圧入され、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の間に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、これらシールのうちアウター側のシールが、前記外方部材の端部内周に嵌合される芯金と、この芯金に一体に接合され、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る一体型のシールで構成された車輪用軸受装置において、前記外方部材のアウター側の端部外周にスリンガが装着され、このスリンガが、耐食性を有する鋼板からプレス加工にて形成され、前記外方部材の端部外周に圧入される円筒状の嵌合部と、この嵌合部から径方向外方に延びる環状溝部と、この環状溝部の路面に最も近い部分で、前記嵌合部の一部を拡径することにより形成されるポケット部とで構成されると共に、このポケット部から前記外方部材の外周面に沿って軸方向に延び、前記外方部材の外周面に対向する側に開放部を有する樋部が一体に形成され、この樋部が前記外方部材の車体取付フランジを避けた部分に配設され、当該樋部の先端部がこの車体取付フランジよりもインナー側に開口するように設定されている。

このように、外方部材のアウター側の端部外周にスリンガが装着され、このスリンガが、耐食性を有する鋼板からプレス加工にて形成され、外方部材の端部外周に圧入される円筒状の嵌合部と、この嵌合部から径方向外方に延びる環状溝部と、この環状溝部の路面に最も近い部分で、嵌合部の一部を拡径することにより形成されるポケット部とで構成されると共に、このポケット部から外方部材の外周面に沿って軸方向に延び、外方部材の外周面に対向する側に開放部を有する樋部が一体に形成され、この樋部が外方部材の車体取付フランジを避けた部分に配設され、当該樋部の先端部がこの車体取付フランジよりもインナー側に開口するように設定されているので、シールを介して漏洩されたグリースあるいはオイルが遠心力によって飛散したとしても、環状溝部で集めて路面側に流出させると共に、流出してきたグリースあるいはオイルをこのポケット部で回収し、このポケット部からインナー側に延びる樋部を介して外部に排出させることができる。したがって、飛散したグリースあるいはオイルがブレーキ部品に付着することがなく、ブレーキ性能に影響がでるのを確実に防止することができる。

好ましくは、請求項２に記載の発明のように、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、この金属環が、前記ハブ輪の肩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を備え、前記シール部材の少なくともサイドリップが前記金属環に摺接されていれば、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、シールの密封性能の維持を図ることができる。

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４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５に記載の発明のように、前記金属環が、前記円板部の外径部から前記
車輪取付フランジに対して離間し、径方向外方に傾斜して延びる折曲部を備えていれば、飛散したグリースあるいはオイルを環状溝部で効果的に集めることができる。

また、請求項６に記載の発明のように、前記スリンガの環状溝部が、前記嵌合部から径方向に延びる立板部と、この立板部から軸方向に延びる円筒状の底部と、この底部から径方向内方に折曲形成された縁部とを備え、この縁部の内径が、前記金属環の円板部の外径よりも僅かに大径になるように設定され、ラビリンスシールが形成されていれば、シールから漏洩したグリースあるいはオイルが金属環の回転に伴う遠心力によって飛散しても、この環状溝部で集めて路面側に流出させることができる。

また、請求項７に記載の発明のように、前記スリンガの嵌合部の端部に、径方向外方に折曲された鍔部が形成されていれば、スリンガの剛性を高めると共に、スリンガの外方部材への圧入性を向上させることができる。

また、請求項８に記載の発明のように、前記環状溝部の縁部が前記スリンガに加硫接着により一体に接合された合成ゴムで形成されていれば、その内径が金属環の外径よりも小径に設定されていても、組立時に縁部が弾性変形して金属環を乗り越えることができるので、組立作業に支障なく両者を組み立てることができる。

また、請求項９に記載の発明のように、前記車輪取付フランジのインナー側の基部から径方向外方に立ち上がる側壁が形成され、前記外方部材のアウター側の端面と僅かな軸方向すきまを介して対向し、ラビリンスシールが形成されると共に、前記スリンガの縁部の内径が前記側壁の外径よりも僅かに大径になるように設定され、ラビリンスシールが形成されていれば、シールから漏洩したグリースあるいはオイルがハブ輪の回転に伴う遠心力によって飛散しても、この環状溝部で集めて路面側に流出させることができると共に、外部から泥水等の異物がシール周辺に侵入するのを防止することができ、シールの密封性を向上させることができる。

また、請求項１０に記載の発明のように、前記外方部材が車体の下面に支持された車軸管に固定されると共に、前記ハブ輪の内周にセレーションが形成され、このセレーションを介して中空の駆動軸がトルク伝達可能に連結され、当該ハブ輪のアウター側端部の開口部にキャップが圧入されていれば、デフオイルの外部への流出と、外部から雨水やダスト等が駆動軸内に侵入してデフオイル内に混入するのを確実に防止することができる。

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、およびこのハブ輪の小径段部に所定のシメシロを介して圧入され、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の間に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、これらシールのうちアウター側のシールが、前記外方部材の端部内周に嵌合される芯金と、この芯金に一体に接合され、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る一体型のシールで構成された車輪用軸受装置において、前記外方部材のアウター側の端部外周にスリンガが装着され、このスリンガが、耐食性を有する鋼板からプレス加工にて形成され、前記外方部材の端部外周に圧入される円筒状の嵌合部と、この嵌合部から径方向外方に延びる環状溝部と、この環状溝部の路面に最も近い部分で、前記嵌合部の一部を拡径することにより形成されるポケット部とで構成されると共に、このポケット部から前記外方部材の外周面に沿って軸方向に延び、前記外方部材の外周面に対向する側に開放部を有する樋部が一体に形成され、この樋部が前記外方部材の車体取付フランジを避けた部分に配設され、当該樋部の先端部がこの車体取付フランジよりもインナー側に開口するように設定されているので、シールを介して漏洩されたグリースあるいはオイルが遠心力によって飛散したとしても、環状溝部で集めて路面側に流出させると共に、流出してきたグリースあるいはオイルをこのポケット部で回収し、このポケット部からインナー側に延びる樋部を介して外部に排出させることができる。したがって、飛散したグリースあるいはオイルがブレーキ部品に付着することがなく、ブレーキ性能に影響がでるのを確実に防止することができる。

本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態を示す縦断面図である。図１の一方のシール部を示す要部拡大図である。図１の他方のシール部を示す要部拡大図である。図３の変形例を示す要部拡大図である。（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、スリンガの変形例を示す断面図である。図１の車輪用軸受装置の路面側を示す縦断面図である。（ａ）は、図３のスリンガ単体を示す正面図、（ｂ）は、（ａ）の平面図、（ｃ）は、（ａ）の側面図である。図３の変形例を示す要部拡大図である。図８の変形例を示す要部拡大図である。図３の他の変形例を示す要部拡大図である。同上、図３の他の変形例を示す要部拡大図である。従来の車輪用軸受装置のシール装置を示す要部拡大図である。

外周に車軸管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、およびこのハブ輪の小径段部に所定のシメシロを介して圧入され、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の間に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に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、前記外方部材の端部内周に嵌合される芯金と、この芯金に一体に接合され、径方向外方に傾斜して延び、前記金属環に摺接されるサイドリップと、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る一体型のシールで構成された車輪用軸受装置において、前記外方部材のアウター側の端部外周にスリンガが装着され、このスリンガが、耐食性を有する鋼板からプレス加工にて形成され、前記外方部材の端部外周に圧入される円筒状の嵌合部と、この嵌合部から径方向外方に延びる環状溝部と、この環状溝部の路面に最も近い部分で、前記嵌合部の一部を拡径することにより形成されるポケット部とで構成されると共に、このポケット部から前記外方部材の外周面に沿って軸方向に延び、前記外方部材の外周面に対向する側に開放部を有する樋部が一体に形成され、この樋部が前記外方部材の車体取付フランジを避けた部分に配設され、当該樋部の先端部がこの車体取付フランジよりもインナー側に開口するように設定されている。

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一実施形態を示す縦断面図、図２は、図１の一方のシール部を示す要部拡大図、図３は、図１の他方のシール部を示す要部拡大図、図４は、図３の変形例を示す要部拡大図、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、スリンガの変形例を示す断面図、図６は、図１の車輪用軸受装置の路面側を示す縦断面図、図７（ａ）は、図３のスリンガ単体を示す正面図、（ｂ）は、（ａ）の平面図、（ｃ）は、（ａ）の側面図、図８は、図３の変形例を示す要部拡大図、図９は、図８の変形例を示す要部拡大図、図１０は、図３の他の変形例を示す要部拡大図、図１１は、同上、図３の他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車軸管Ｈに固定されると共に、駆動軸Ｄ／Ｓにトルク伝達可能に連結されている。この車輪用軸受装置は第３世代と呼称され、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とからなる。

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、内周に駆動軸Ｄ／Ｓが係合するセレーション（またはスプライン）４ｃ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４ｄ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、内側転走面４ａをはじめ、車輪取付フランジ６のインナー側の基部６ｂから小径段部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４ｄ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４ｄ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、外周に車軸管Ｈ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。

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浸入するのを防止している。なお、インナー側のシール９においては、ハブ輪４のセレーション４ｃを通してデフオイルが軸受内部に侵入するのを防止している。

ハブ輪４のアウター側端部の開口部にはキャップ１０が圧入されている。このキャップ１０は、オーステナイト系ステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）からなり、プレス加工によって環状に形成されている。キャップ１０は、断面略コの字形に形成された鋼板製の芯金１０ａと、この芯金１０ａの少なくとも嵌合部に加硫接着等により接合されたゴム等の弾性部材１０ｂとからなる。そして、この弾性部材１０ｂが嵌合面に弾性変形して入り込み、液密に内部を密封している。したがって、デフオイルの外部への流出と、外部から雨水やダスト等が駆動軸Ｄ／Ｓ内に侵入してデフオイル内に混入するのを確実に防止することができる。１１は止め輪で、キャップ１０がアウター側に移動して脱落するのを防止している。

インナー側シール９は、図２に拡大して示すように、外方部材２の端部外周に嵌合される環状のシール板１２と、内輪５の外周に嵌合される環状のパルサリング１３とからなる。シール板１２は、オーステナイト系ステンレス鋼板、フェライト系のステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ４３０系等）や、防錆処理された冷間圧延鋼板等の耐食性に優れた磁性材料からなる芯金１４と、内輪５の外周に摺接あるいは近接するラジアルリップ１５ａ、１５ｂと、径方向内方に傾斜して延び、車軸管Ｈの側壁に所定の軸方向シメシロを介して接触するサイドリップ１５ｃとからなるシール部材１５および車軸管Ｈの内壁に所定の径方向シメシロを介して接触する弾性リップ１５ｄとを備えている。

芯金１４は、外方部材２の端部外周に圧入される円筒状の嵌合部１４ａと、この嵌合部１４ａから径方向内方に延び、外方部材２のインナー側の端面２ｃに密着する鍔部１４ｂと、この鍔部１４ｂから軸方向に延びる円筒部１４ｃと、この円筒部１４ｃから径方向内方に屈曲して延びる内径部１４ｄとを備え、シール部材１５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、この内径部１４ｄに接合されている。ここで、シール部材１５のラジアルリップ１５ａ、１５ｂは軸受内部に封入された潤滑グリースの外部への流出と、デフオイルが軸受内部に侵入するのを防止し、シールリップ１５ｃは、デフオイルの外部への漏洩と、外部から雨水やダスト等が装置内に侵入するのを防止している。なお、シール部材１５の材質としては、例示した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。

パルサリング１３は、保持板１３ａと、この保持板１３ａの外周に加硫接着された磁気エンコーダ１３ｂとからなる。保持板１３ａは、強磁性体の鋼板、例えば、フェライト系のステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ４３０系等）や、防錆処理された冷間圧延鋼板からなり、プレス加工によって環状に形成されている。

また、磁気エンコーダ１３ｂは、ゴム等からなるエラストマにフェライト等からなる強磁性体粉を混入させ、周方向交互に磁極Ｎ、Ｓが所定のピッチとなるように着磁されている。なお、ここでは、磁気エンコーダ１３ｂをエラストマ製としたものを例示したが、これに限らず、例えば、フェライト等からなる強磁性体粉を金属バインダーで固めた燒結金属製であっても良い。

ここで、検出センサ１６はＯリング等の弾性部材１６ａを介して車軸管Ｈに垂下した状態で装着されている。この検出センサ１６は、ホール素子、磁気抵抗素子（ＭＲ素子）等、磁束の流れ方向に応じて特性を変化させる磁気検出素子と、この磁気検出素子の出力波形を整える波形成形回路が組み込まれたＩＣとからなり、前記パルサリング１３の磁気エンコーダ１３ｂに所定の径方向すきま（エアギャップ）を介して対峙するように装着されている。これにより、軸受部の径方向スペース、特にシール９の断面高さが充分に確保できなくても、磁気エンコーダ１３ｂの磁束密度を高くでき、回転数感知性能を向上させることができる。

また、本実施形態では、芯金１４の円筒部１４ｃに検出センサ１６が嵌挿するセンサ孔１７が形成されている。このセンサ孔１７は円筒部１４ｃの周方向上部に位置する範囲、すなわち、円筒部１４ｃの軸心に対して水平位置からに上方に一箇所形成されている。このように、芯金１４の円筒部１４ｃにセンサ孔１７が形成され、このセンサ孔１７に検出センサ１６を嵌挿させるか、あるいは、近接させることにより、エアギャップを可及的に小さく設定することができ、スペース的な制約を受けずに感知性能の向上を図ることができる。

また、検出センサ１６のインナー側にシールリップ１５ｃが設けられているので、検出センサ１６と磁気エンコーダ１３ｂ間に、鉄粉等の摩耗粉が混入したデフオイルが侵入するのを防止することができ、磁気エンコーダ１３ｂの保護と感知性能の向上を図ることができる。さらに、オーステナイト系ステンレス鋼板等の非磁性体の鋼板以外にも、例えば、フェライト系のステンレス鋼板や、防錆処理された冷間圧延鋼板等の耐食性に優れた磁性材料からなる芯金１４を使用することもでき、加工性、コスト面から材料選択の自由度が増大する。

なお、図示はしないが、芯金１４をオーステナイト系ステンレス鋼板等の非磁性体の鋼板で形成することにより、円筒部１４ｃにセンサ孔１７を形成することなく、検出センサ１６を芯金１４における円筒部１４ｃの外周に接触あるいは近接させて配設でき、電波信号が非磁性体からなる芯金１４を通して送信することができる。これにより、磁気エンコーダ１３ｂと検出センサ１６とが対峙するすきまにダストや砂等が噛み込むことがなく、磁気エンコーダ１３ｂの表面が摩耗や損傷するのを防止でき、一層密封性能を向上させることができる。

アウター側のシール８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１８に摺接するように配設されている。このシール８は、図３に拡大して示すように、外方部材２のアウター側の端部内周に嵌合される芯金１９と、この芯金１９に加硫接着等により一体に接合されたシール部材２０とからなる一体型のシールで構成されている。芯金１９は、オーステナイト系ステンレス鋼板、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板からプレス加工にて断面が略コの字状に形成されている。

一方、シール部材２０はＮＢＲ等の合成ゴムからなり、芯金１９の外周部に接合され、径方向外方に傾斜して延びるサイドリップ２０ａとダストリップ２０ｂ、および芯金１９の内縁部に接合され、軸受内方側に傾斜して延びるグリースリップ２０ｃを有している。これらのサイドリップ２０ａ、ダストリップ２０ｂおよびグリースリップ２０ｃ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１８に摺接されている。なお、芯金１９の外方部にはシール部材２０が回り込んで接合され、外方部材２と芯金１９との嵌合部から泥水等の異物が軸受内部に浸入するのを防止している。

金属環１８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板、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板からプレス加工にて形成され、ハブ輪４の肩部４ｅに外嵌される円筒状の嵌合部１８ａ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１８ｂと、この湾曲部１８ｂ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１８ｃと、この円板部１８ｃの外径部から車輪取付フランジ６に対して離間し、径方向外方に傾斜して延びる折曲部１８ｄとを備えている。

なお、この金属環１８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（ＪＩＳＢ０６０１−１９９４）、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。

基部６ｂは、ハブ輪４の肩部４ｅと車輪取付フランジ６との間の角部に所定の曲率半径ｒからなる円弧面に形成されている。そして、この円弧面に対応して、金属環１８の湾曲部１８ｂは所定の曲率半径Ｒからなる円弧面からなり、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１８を基部６ｂに嵌合した時に基部６ｂの円弧面に金属環１８の湾曲部１８ｂが干渉して浮き上がるのを防止している。したがって、車輪取付フランジ６の側面６ｃと金属環１８の円板部１８ｃ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２０ａ、ダストリップ２０ｂ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。

さらに、本実施形態では、外方部材２のアウター側の端部外周にスリンガ２１が装着されている。このスリンガ２１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板、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板からプレス加工にて形成され、図７に示すように、外方部材（図示せず）の端部外周に圧入される円筒状の嵌合部２２と、この嵌合部２２から径方向外方に延びる環状溝部２３と、この環状溝部２３の一部、具体的には、環状溝部２３の路面側に最も近い部分に形成されたポケット部２４とで構成されている。そして、このポケット部２４から軸方向に延びる樋部２５が一体に形成されている。

嵌合部２２の端部には、図３に示すように、径方向外方に折曲された鍔部２２ａが形成され、スリンガ２１の剛性を高めると共に、スリンガ２１の外方部材２への圧入性を向上させている。また、環状溝部２３は、立板部２３ａと、この立板部２３ａから軸方向に延びる円筒状の底部２３ｂと、この底部２３ｂから径方向内方に折曲形成された縁部２３ｃとからなる。縁部２３ｃの内径Ｄ１は、金属環１８の折曲部１８ｄの外径Ｄ２よりも僅かに大径（Ｄ１＞Ｄ２）になるように設定され、ラビリンスシール３６が形成されている。これにより、シール８から漏洩したグリースあるいはオイルが金属環１８の回転に伴う遠心力によって飛散しても、この環状溝部２３で集めて路面側（図１の下側）に流出させることができる。

ここで、図６に示すように、スリンガ２１の路面側の最下部に、嵌合部２２の一部が拡径することによりポケット部２４が形成されている。そして、環状溝部２３から流出してきたグリースあるいはオイルをこのポケット部２４で回収し、このポケット部２４からインナー側に延びる樋部２５を介して外部に排出させることができる。なお、樋部２５は外方部材２の車体取付フランジ２ｂを避けた部分に配置され、この樋部２５の先端部２５ａがこの車体取付フランジ２ｂよりもインナー側に開口するように設定されている。これにより、排出されたグリースあるいはオイルが遠心力によって飛散したとしてもブレーキ部品に付着することがなく、ブレーキ性能に影響がでるのを確実に防止することができる。

なお、図４に示すように、スリンガ２６の縁部２３ｄの内径Ｄ１を金属環１８の折曲部１８ｄの外径Ｄ２よりも小径（Ｄ３＜Ｄ２）に設定し、ラビリンス効果を高めることもできる。すなわち、スリンガ２６の環状溝部２３’を予め径方向外方に傾斜させ、縁部２３ｄの内径Ｄ３を金属環１８の折曲部１８ｄの外径Ｄ２よりも大径（Ｄ１＞Ｄ２）にした状態（図中二点鎖線にて示す）で外方部材２に圧入し、軸受の組立後に環状溝部２３’を縮径させ、予め車輪取付フランジ６のインナー側の基部６ｂに嵌着された金属環１８に係合させることもできる。

また、スリンガ２１の環状溝部２３の形状は断面が矩形状に限らず、図５（ａ）に示すように、スリンガ２７が、円筒状の嵌合部２２から径方向外方に延びる断面が円弧状の環状溝部２８を備えていても良いし、（ｂ）に示すように、スリンガ２９が、円筒状の嵌合部２２から径方向外方に延びる断面が三角形状の環状溝部３０を備えていても良い。また、（ｃ）に示すように、スリンガ４１が、円筒状の嵌合部２２の端部に加硫接着によって接合された合成樹脂製の断面が矩形状をなす環状溝部４２を備えていても良い。

なお、ここでは、車輪用軸受装置として駆動輪側の第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世代および第２．５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ものを例示したが、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。

次に、アウター側のシール装置の変形例を図８に示す。このシール装置は、前述したシール装置と基本的にはスリンガが異なるだけで、その他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。

このスリンガ３１は、オーステナイト系ステンレス鋼板、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板からプレス加工にて形成され、外方部材２の端部外周に圧入される円筒状の嵌合部２２と、この嵌合部２２から径方向外方に延びる環状溝部３２と、この環状溝部３２の路面側の一部に形成されたポケット部（図示せず）とで構成されている。

環状溝部３２は、立板部２３ａと、この立板部２３ａから軸方向に延びる円筒状の底部２３ｂと、この底部２３ｂに加硫接着により一体に接合され、ＮＢＲ等の合成ゴムからなる縁部３２ａとからなる。縁部３２ａの内径Ｄ３は、金属環１８の折曲部１８ｄの外径Ｄ２よりも僅かに小径（Ｄ３＜Ｄ２）になるように設定されている。これにより、シール８から漏洩したグリースあるいはオイルが金属環１８の回転に伴う遠心力によって飛散しても、この環状溝部３２で集めて路面側に流出させることができる。また、縁部３２ａが合成ゴムで形成されているので、その内径が金属環１８の折曲部１８ｄの外径よりも小径に設定されていても、組立時に縁部３２ａが弾性変形して折曲部１８ｄを乗り越えることができるので、組立作業に支障はない。

図９に前述したシール装置（図８）の変形例を示す。このシール装置は、前述したシール装置と基本的にはスリンガと金属環の一部の構成が異なるだけで、その他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。

このスリンガ３３は、オーステナイト系ステンレス鋼板、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板からプレス加工にて形成され、外方部材２の端部外周に圧入される円筒状の嵌合部２２と、この嵌合部２２から径方向外方に延びる環状溝部３４と、この環状溝部３４の路面側の一部に形成されたポケット部（図示せず）とで構成されている。

環状溝部３４は、立板部２３ａと、この立板部２３ａから軸方向に延びる円筒状の底部２３ｂと、この底部２３ｂに加硫接着により一体に接合され、ＮＢＲ等の合成ゴムからなる縁部３４ａとからなる。縁部３４ａは断面略Ｌ字状に形成されている。

金属環３５は、オーステナイト系ステンレス鋼板、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板からプレス加工にて形成され、ハブ輪４の肩部４ｅに外嵌される円筒状の嵌合部１８ａ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１８ｂと、この湾曲部１８ｂ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１８ｃと、この円板部１８ｃの外径部から車輪取付フランジ６に対して離間する円筒部３５ａと、この円筒部３５ａから径方向外方に延びる折曲部３５ｂとを備えている。

スリンガ３３の縁部３４ａの内径Ｄ３は、金属環３５の折曲部３５ｂの外径Ｄ２よりも僅かに小径（Ｄ３＜Ｄ２）になるように設定され、断面略Ｌ字状のラビリンスシール３６を形成している。これにより、シール８から漏洩したグリースあるいはオイルが金属環３５の回転に伴う遠心力によって飛散しても、この環状溝部３４で集めて路面側に流出させることができる。また、縁部３４ａが合成ゴムで形成されているので、その内径が金属環３５の折曲部３５ｂの外径よりも小径に設定されていても、組立時に縁部３４ａが弾性変形して折曲部３５ｂを乗り越えることができると共に、強力なラビリンスシール３６により、外部から泥水等がシール８の近傍に浸入するのを防止することができる。

図１０に前述したシール装置（図３）の他の変形例を示す。このシール装置は、前述したシール装置と基本的には金属環の有無が異なるだけで、その他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には前述したような金属環は嵌着されておらず、シール８の各リップが直接基部６ｂに摺接されている。そして、円弧状に形成されたこの基部６ｂから径方向外方に立ち上がる側壁３７が形成され、外方部材２のアウター側の端面２ｄと僅かな軸方向すきまを介して対向し、ラビリンスシール３８が形成されている。また、スリンガ２１の縁部２３ｃの内径Ｄ１が側壁３７の外径Ｄ４よりも僅かに大径（Ｄ１＞Ｄ４）になるように設定され、ラビリンスシール３６を形成している。これにより、シール８から漏洩したグリースあるいはオイルがハブ輪４の回転に伴う遠心力によって飛散しても、この環状溝部２３で集めて路面側に流出させることができる。

図１１に前述したシール装置（図１０）の変形例を示す。このシール装置は、前述したシール装置と基本的には側壁の形状が異なるだけで、その他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。

円弧状に形成されたこの基部６ｂから径方向外方に傾斜して立ち上がる側壁３９が形成されている。一方、外方部材２’のアウター側の端面２ｄ’と僅かな軸方向すきまを介して対向し、ラビリンスシール３８’が形成されている。また、スリンガ２１の縁部２３ｃの内径Ｄ１が側壁３９の外径Ｄ４よりも僅かに大径（Ｄ１＞Ｄ４）になるように設定され、ラビリンスシール４０を形成している。これにより、シールから漏洩したグリースあるいはオイルが遠心力によって飛散しても、この環状溝部２３で集めて路面側に流出させることができると共に、外部からシール８の近傍に泥水等が浸入するのを一層防止することができ、シール８の密封性能を向上させることができる。

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、軸受部の構造に拘わらず、駆動軸と車軸管の開口部に車輪用軸受が装着された駆動輪側の車輪用軸受装置に適用できる。

１内方部材
２、２’ 外方部材
２ａ外側転走面
２ｂ車体取付フランジ
２ｃ外方部材のインナー側の端面
２ｄ、２ｄ’ 外方部材のアウター側の端面
３転動体
４ハブ輪
４ａ、５ａ内側転走面
４ｂ小径段部
４ｃセレーション
４ｄ加締部
４ｅ肩部
５内輪
６車輪取付フランジ
６ａハブボルト
６ｂ基部
６ｃインナー側の側面
７保持器
８アウター側のシール
９インナー側のシール
１０キャップ
１０ａ、１４、１９芯金
１０ｂ弾性部材
１１止め輪
１２シール板
１３パルサリング
１３ａ保持板
１３ｂ磁気エンコーダ
１４ａ嵌合部
１４ｂ鍔部
１４ｃ、２３ｂ、３５ａ円筒部
１４ｄ内径部
１５、２０シール部材
１５ａ、１５ｂラジアルリップ
１５ｃ、２０ａサイドリップ
１５ｄ弾性リップ
１６検出センサ
１６ａ弾性部材
１７センサ孔
１８、３５金属環
１８ａ、２２嵌合部
１８ｂ湾曲部
１８ｃ円板部
１８ｄ、３５ｂ折曲部
２０ｂダストリップ
２０ｃグリースリップ
２１、２６、２７、２９、３１、３３、４１スリンガ
２２ａ鍔部
２３、２３’、２８、３０、３２、３４、４２環状溝部
２３ａ立板部
２３ｃ、２３ｄ、３２ａ、３４ａ縁部
２４ポケット部
２５樋部
２５ａ樋部の先端部
３６、３８、３８’、４０ラビリンスシール
３７、３９側壁
５０車輪取付フランジ
５０ａ基部
５１金属環
５１ａ嵌合部
５１ｂ湾曲部
５１ｃ円板部
５１ｄ傘部
５１ｅ折曲部
５２シール
５３外方部材
５４芯金
５５シール部材
５５ａ、５５ｂサイドリップ
５５ｃグリースリップ
５６ハブ輪
５６ａ肩部
５７排水孔
５８スリンガ
５８ａ円筒部
５８ｂ立板部
Ｄ１、Ｄ３スリンガの縁部の内径
Ｄ２金属環の折曲部の外径
Ｄ４側壁の外径
Ｄ／Ｓ駆動軸
Ｈ車軸管
ｒ基部の曲率半径
Ｒ金属環の湾曲部の曲率半径

Claims

外周に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、およびこのハブ輪の小径段部に所定のシメシロを介して圧入され、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の間に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、
これらシールのうちアウター側のシールが、前記外方部材の端部内周に嵌合される芯金と、この芯金に一体に接合され、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る一体型のシールで構成された車輪用軸受装置において、
前記外方部材のアウター側の端部外周にスリンガが装着され、このスリンガが、耐食性を有する鋼板からプレス加工にて形成され、前記外方部材の端部外周に圧入される円筒状の嵌合部と、この嵌合部から径方向外方に延びる環状溝部と、この環状溝部の路面に最も近い部分で、前記嵌合部の一部を拡径することにより形成されるポケット部とで構成されると共に、このポケット部から前記外方部材の外周面に沿って軸方向に延び、前記外方部材の外周面に対向する側に開放部を有する樋部が一体に形成され、この樋部が前記外方部材の車体取付フランジを避けた部分に配設され、当該樋部の先端部がこの車体取付フランジよりもインナー側に開口するように設定されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
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、この金属環が、前記ハブ輪の肩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を備え、前記シール部材の少なくともサイドリップが前記金属環に摺接されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
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２に記載の車輪用軸受装置。
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２または３に記載の車輪用軸受装置。
前記金属環が、前記円板部の外径部から前記車輪取付フランジに対して離間し、径方向外方に傾斜して延びる折曲部を備えている請求項２乃至４いずれかに記載の車輪用軸受装置。
前記スリンガの環状溝部が、前記嵌合部から径方向に延びる立板部と、この立板部から軸方向に延びる円筒状の底部と、この底部から径方向内方に折曲形成された縁部とを備え、この縁部の内径が、前記金属環の円板部の外径よりも僅かに大径になるように設定され、ラビリンスシールが形成されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
前記スリンガの嵌合部の端部に、径方向外方に折曲された鍔部が形成されている請求項１または６に記載の車輪用軸受装置。
前記環状溝部の縁部が前記スリンガに加硫接着により一体に接合された合成ゴムで形成されている請求項６または７に記載の車輪用軸受装置。
前記車輪取付フランジのインナー側の基部から径方向外方に立ち上がる側壁が形成され、前記外方部材のアウター側の端面と僅かな軸方向すきまを介して対向し、ラビリンスシールが形成されると共に、前記スリンガの縁部の内径が前記側壁の外径よりも僅かに大径になるように設定され、ラビリンスシールが形成されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
前記外方部材が車体の下面に支持された車軸管に固定されると共に、前記ハブ輪の内周にセレーションが形成され、このセレーションを介して中空の駆動軸がトルク伝達可能に連結され、当該ハブ輪のアウター側端部の開口部にキャップが圧入されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。