JP5733080B2 - 転がり軸受 - Google Patents

Description

本発明は、転がり軸受に関する。

車両の車輪に用いる転がり軸受は、雨水や泥水の影響を受けるような悪環境で使用されるため、軸受の外部と内部との間を弾性部材からなる泥水耐久性に優れた密封装置により密封し、密封性を高めている。

車輪用転がり軸受は、車両の運転初期に急激に転がり軸受の回転速度が高まり、転がり軸受の温度が上昇することにより、転がり軸受内部の圧力が上昇し、転がり軸受の内部に封入したグリースが軸受内部から押し出され、漏洩することがある。また、その際には、密封装置のリップが転がり軸受の外方に向かって変形し、リップと摺接面との間隔が開くことにより、外部から転がり軸受の内部に水や塵埃が浸入する場合がある。

また、転がり軸受が定常状態で運転されていても、車両が水溜りの中等を走行して車輪が水や泥水を巻き上げることにより、転がり軸受が水や泥水に曝されることとなる。この場合は、温度が上昇している転がり軸受が急激に冷却されるため、転がり軸受内部の圧力が低下して、リップと摺接面との間から転がり軸受内部に水や塵埃が吸引される場合がある。さらに、リップの先端部が摺接面に強く押し付けられ、摩擦抵抗が上昇して、リップの先端部に著しい磨耗をきたすことがある。このようにして、リップの先端部が磨耗してしまうと、転がり軸受の密封性が低下する場合がある。

このため、軸受内部と軸受外部との両方に露出している密封装置が、軸受内外の圧力差によって弾性変形することにより軸受内部の体積が変化して、軸受内部の圧力が軸受外部の圧力に近づくように調整する内圧調整手段を備えた車輪用転がり軸受がある。（特許文献１）

特開２００５−２２６８２６号公報

しかしながら、上記の転がり軸受は、軸受の組立工程において、内輪と外輪と転動体とを組み立て、次にグリースを封入し、最後に密封装置を圧入するが、密封装置を圧入するときに、軸受内部の体積が密封装置の体積分減少するので、軸受内部の圧力が上昇する。密封装置を圧入するときの軸受内部の圧力上昇は、上記の温度変化による圧力上昇に比べてはるかに大きく、転がり軸受が密封装置を圧入するときの圧力上昇を、上記の内圧調整手段では調整しきれないことがある。そこで、転がり軸受は、密封装置を圧入するときの軸受内部の圧力上昇を抑制す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、密封装置を圧入するときの軸受内部の圧力上昇を抑制することができる転がり軸受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に係る転がり軸受の構成上の特徴は、外径面に軌道面が形成された内輪と、内径面に軌道面が形成された外輪と、前記内輪と前記外輪との間の軸受内部空間のアキシャル方向の両端に配置されて、前記軸受内部空間を圧入密封する密封装置とを備え、
前記内輪及び前記外輪は、いずれか一方が回転輪となり他方が固定輪となり、
前記密封装置は、前記固定輪の軌道面側周面の軸方向端部に嵌合する嵌合部を有し、
前記嵌合部は、軸方向に軸受内部と軸受外部とを連通する少なくとも１個の排気溝を備える転がり軸受において、
前記嵌合部は、軸方向に前記嵌合部の軸受外部側端部から軸受内部側に向かう途中位置まで弾性部材により連続形成される弾性嵌合部を備え、
前記弾性嵌合部は、固定輪との間で所定の締め代を有し、固定輪に対する対向間隔を軸受内部側端部から軸受外部側端部に向かって漸次縮小し、嵌合面の周方向に形成される山形の歯と、軸方向に軸受内部側端部と軸受外部とを連通する少なくとも１個の弾性溝部と、を備え、
前記排気溝の一部が前記弾性溝部により形成され、
前記密封装置を軸受に圧入後は、前記歯が押しつぶされて前記軸受内部空間を密封することである。

請求項１の転がり軸受によれば、密封装置の圧入開始時からは密封装置を圧入する体積分が軸受内部空間から排気溝を介して軸受外部に排気され、また、圧入途中からは排気溝及び弾性溝部を介して軸受外部に排気されるので、軸受内部の圧力上昇はない。これにより、密封装置を圧入するときの軸受内部の圧力上昇を抑制することができる。

請求項２に係る転がり軸受の構成上の特徴は、前記嵌合部は、前記嵌合部の軸受内部側端部から前記弾性嵌合部の軸受内部側端部まで前記弾性部材に一体的に接合され、前記弾性部材を補強する補強部材により連続形成される補強嵌合部を備え、
前記補強嵌合部は、軸方向に軸受内部と軸受外部側端部とを連通する少なくとも１個の補強溝部を備え、
前記排気溝の一部が前記補強溝部により形成されることである。

請求項２の転がり軸受によれば、密封装置の圧入開始時からは密封装置を圧入する体積分が軸受内部空間から補強溝部を介して軸受外部に排気され、また、圧入途中からは補強溝部及び弾性溝部を介して軸受外部に排気されるので、軸受内部の圧力上昇はない。これにより、密封装置を圧入するときの軸受内部の圧力上昇を抑制するとともに、補強部材により密封装置の強度を上げて密封性を向上させることができる。

請求項３に係る転がり軸受の構成上の特徴は、前記弾性嵌合部は、前記歯が嵌合面の全周にわたって連続形成され、前記弾性溝部が複数形成されることである。

請求項３の転がり軸受によれば、嵌合部の軸受内部側に設けられる補強嵌合部に形成される補強溝部と、嵌合部の軸受外部側に設けられる弾性嵌合部に形成される弾性溝部とを周方向に一致させることが容易となり、軸受内部と軸受外部とを確実に連通させることができるので、密封装置を圧入するときの軸受内部の圧力上昇を確実に抑制することができる。

本発明によれば、密封装置を圧入するときの軸受内部の圧力上昇を抑制することができる転がり軸受を提供できる。

本発明の一実施形態である転がり軸受を備えたハブユニットの縦断面図である。 （ａ）は本発明の一実施形態である転がり軸受の組立工程で密封装置の圧入開始状態の要部拡大断面図であり、（ｂ）は密封装置を圧入する途中状態の要部拡大断面図であり、（ｃ）は密封装置の圧入終了状態の要部拡大断面図である。 （ａ）は第１実施形態の図２（ａ）の密封装置のＣ１矢視図であり、（ｂ）は図２（ｂ）の密封装置のＣ２矢視図であり、（ｃ）は図２（ｃ）の密封装置のＣ３矢視図である。

以下、本発明の転がり軸受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。
図１は、本発明の一実施形態である転がり軸受を備えたハブユニット１の縦断面図である。図１を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において、車両インナ側とは図１における左側を示し、車両アウタ側とは図１における右側を示すものとする。

ハブユニット１は、例えば前輪駆動車の前輪用（駆動軸用）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、車体側のナックル２０に固定される外輪２（固定輪）と、この外輪２の中心軸線０１と同軸に配置されて車軸側のタイヤホイール（図示省略）及びブレーキディスクロータ３０に固定される内軸３（内輪、回転輪）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３ａの外周面に嵌着される内輪４（回転輪）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２ａと、車両アウタ側に配列された玉５用の軌道面２ｂとが形成されている。外輪２の外周面には、径方向に突出形成された車体取付フランジ部２ｃが形成されている。

内軸３の外周面には、外輪２の軌道面２ｂに対向する軌道面３ｂが形成され、軌道面３ｂよりもさらに車両アウタ側には、径方向に突出形成された車輪取付フランジ部３ｃが形成されている。

内輪４は、嵌め合い部３ａに外嵌圧入され、嵌め合い部３ａ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２ａに対向する軌道面４ａが形成されている。

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が形成されており、この環状空間は、車両アウタ側にて弾性部材からなる環状の密封装置７により、車両インナ側にて弾性部材からなる環状の密封装置８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ている。

図２（ａ）は本発明の一実施形態である転がり軸受の組立工程で密封装置８の圧入開始状態の要部拡大断面図であり、図２（ｂ）は密封装置８を圧入する途中状態の要部拡大断面図であり、図２（ｃ）は密封装置８の圧入終了状態の要部拡大断面図である。また、図３（ａ）は第１実施形態の図２（ａ）の密封装置８のＣ１矢視図であり、図３（ｂ）は図２（ｂ）の密封装置８のＣ２矢視図であり、図３（ｃ）は図２（ｃ）の密封装置８のＣ３矢視図である。

密封装置８は、環状のパックシールであり、芯金８１（補強部材）、スリンガ８４及び弾性部材８２からなる。

芯金８１は、金属板を屈曲してなり、円筒状芯金部８１ｂと、この円筒状芯金部８１ｂの端部から径方向内側に延在する環状芯金部８１ｃとからなる断面Ｌ字形に形成されている。円筒状芯金部８１ｂは、外周面に、外輪２の軌道面側内周の軸方向端部の外輪嵌合面２１に嵌合する補強嵌合部８３ａを有する。補強嵌合部８３ａには、軸受内部側端部Ｐ１から軸受外部側に向かう途中位置Ｐ２まで連通する補強溝部８１ａが形成される。芯金８１の材料としては、例えば、冷延鋼板のＳＰＣＣが用いられる。

スリンガ８４は、防錆処理された圧延鋼板などの金属板を屈曲してなり、円筒状スリンガ部８４ａと、この円筒状スリンガ部８４ａの端部から径方向外側に延在する環状スリンガ部８４ｂとからなる断面Ｌ字形に形成されている。円筒状スリンガ部８４ａが、内輪４の軌道面側外周の軸方向端部に嵌合する。スリンガ８４の材料としては、例えば、ステンレス鋼が用いられる。

芯金８１とスリンガ８４は、円筒状芯金部８１ｂと円筒状スリンガ部８４ａとを、また、環状芯金部８１ｃと環状スリンガ部８４ｂとを対峙させて組み合わされ、パックシールと呼ばれる構成となっている。

芯金８１には、ゴムからなる弾性部材８２が取り付けられている。この弾性部材８２は、芯金８１の全周に沿って延設される長尺のものであり、スリンガ８４の環状スリンガ部８４ｂの内周面に摺接するリップ８２ａと、円筒状スリンガ部８４ａの内周面に摺接するリップ８２ｂ，８２ｃと、途中位置Ｐ２から軸方向の軸受外部側端部Ｐ３まで外輪２との間で所定の締め代を持って形成されて、外輪２の軌道面側内周の軸方向端部の外輪嵌合面２１に嵌合する弾性嵌合部８３ｂと、を有している。
ここで、本発明の嵌合部８３は、補強嵌合部８３ａと弾性嵌合部８３ｂとからなる。

弾性嵌合部８３ｂは、外径が途中位置Ｐ２から軸受外部側端部Ｐ３に向かって漸次拡大し、外周面の周方向には連続する山形の歯８２ｄと、軸方向に途中位置Ｐ２と軸受外部とを連通する複数の弾性溝部８２ｅと、を形成している。
ここで、本発明の排気溝８５は、補強溝部８１ａと弾性溝部８２ｅとからなる。

図３（ａ）に示すように、周方向における補強溝部８１ａの幅Ｗは、少なくとも２個の山数を含む歯８２ｄの周方向長さとすることにより、補強溝部８１ａと弾性溝部８２ｅとを周方向に一致させることが容易となり、補強溝部８１ａと弾性溝部８２ｅとを介して軸受内部空間６と軸受外部とを確実に連通することができる。

ハブユニット１の組立工程は、外輪２と内軸３及び内輪４と玉５と密封装置７とを組み立て、次に軸受内部空間６にグリースを封入し、次に密封装置８を圧入する。図２（ａ）及び図３（ａ）に示す密封装置８の圧入開始時は、外輪嵌合面２１の軸方向軸受外部側端部である外輪端部Ｐ１０と軸受内部側端部Ｐ１とが一致しているので、密封装置８の体積分が軸受内部空間６から補強溝部８１ａ及び弾性溝部８２ｅを介して矢印Ｂ１及び矢印Ｂ２に示すように軸受外部に排気されて、これ以降、軸受内部空間６の圧力上昇はない。

そして、補強嵌合部８３ａを外輪嵌合面２１に嵌合しながら密封装置８を圧入し続け、図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示す密封装置８を圧入する途中状態である外輪端部Ｐ１０が途中位置Ｐ２に一致すると、密封装置８の体積分が軸受内部空間６から補強溝部８１ａ及び弾性溝部８２ｅを介して矢印Ｂ２に示すように軸受外部空間に排気されて、これ以降、軸受内部空間６の圧力上昇はない。

さらに、弾性嵌合部８３ｂを外輪嵌合面２１に嵌合しながら密封装置８を圧入し続け、図２（ｃ）及び図３（ｃ）に示す外輪端部Ｐ１０が弾性嵌合部８３ｂの軸受外部側端部Ｐ３に一致すると、密封装置８の圧入を終了する。この嵌合においては、密封装置８は、弾性嵌合部８３ｂの山形の歯８２ｄが徐々に押しつぶされて、圧入終了時には弾性溝部８２ｅが消滅して軸受内部空間６を密封する。また、密封装置８は、弾性嵌合部８３ｂが外拡がりに形成されているので、軸受外部側の締め代が大きくなり密封性を高めることができる。

以上のように、本実施の形態に係るハブユニット１によれば、密封装置８を圧入するときには、補強溝部８１ａ及び弾性溝部８２ｅを介して軸受外部に排気されるので、軸受内部の圧力上昇はない。これにより、密封装置８を圧入するときの軸受内部空間６の圧力上昇を抑制することができる。

なお、上記実施形態では、補強部材の芯金８１により密封装置８の強度を上げて密封性を向上させる構成としたが、それに限るものではなく、例えば、密封装置の形状が小さく強度をあまり必要としない場合、芯金８１を備えていない構成に適用してもよい。

また、上記実施形態では、弾性嵌合部８３ｂは、山形の歯８２ｄが外周面に連続形成され、弾性溝部８２ｅが複数形成される構成としたが、それに限るものではなく、例えば、山形の歯８２ｄが２個連続形成され、この歯８２ｄの間に弾性溝部８２ｅが１個形成され、弾性部材８２を芯金８１に取り付ける際は、芯金８１に形成される補強溝部８１ａと弾性溝部８２ｅとを周方向に一致させる構成に適用してもよい。

また、上記実施形態では、スリンガ８１を備える構成としたが、それに限るものではなく、例えば、密封装置が芯金及び弾性部材からなり、弾性部材のリップが回転輪の軌道面に摺接する構成に適用してもよい。

１：ハブユニット（転がり軸受）、 ２：外輪（固定輪）、 ３：内軸（内輪、回転輪）、 ４：内輪（回転輪）、 ５：玉、 ６：軸受内部空間、 ７，８：密封装置、 ８１：芯金（補強部材）、 ８１ａ：補強溝部、 ８２：弾性部材、 ８２ｄ:歯、 ８２ｅ：弾性溝部、 ８３：嵌合部、 ８３ａ：補強嵌合部、 ８３ｂ：弾性嵌合部、 ８４：スリンガ、 ８５：排気溝、 Ｐ１：軸受内部側端部、 Ｐ２：途中位置、 Ｐ３：軸受外部側端部

Claims (3)

1. 外径面に軌道面が形成された内輪と、内径面に軌道面が形成された外輪と、前記内輪と前記外輪との間の軸受内部空間のアキシャル方向の両端に配置されて、前記軸受内部空間を圧入密封する密封装置とを備え、
   前記内輪及び前記外輪は、いずれか一方が回転輪となり他方が固定輪となり、
   前記密封装置は、前記固定輪の軌道面側周面の軸方向端部に嵌合する嵌合部を有し、
   前記嵌合部は、軸方向に軸受内部と軸受外部とを連通する少なくとも１個の排気溝を備える転がり軸受において、
   前記嵌合部は、軸方向に前記嵌合部の軸受外部側端部から軸受内部側に向かう途中位置まで弾性部材により連続形成される弾性嵌合部を備え、
   前記弾性嵌合部は、固定輪との間で所定の締め代を有し、固定輪に対する対向間隔を軸受内部側端部から軸受外部側端部に向かって漸次縮小し、嵌合面の周方向に形成される山形の歯と、軸方向に軸受内部側端部と軸受外部とを連通する少なくとも１個の弾性溝部と、を備え、
   前記排気溝の一部が前記弾性溝部により形成され、
   前記密封装置を軸受に圧入後は、前記歯が押しつぶされて前記軸受内部空間を密封することを特徴とする転がり軸受。
2. 前記嵌合部は、前記嵌合部の軸受内部側端部から前記弾性嵌合部の軸受内部側端部まで前記弾性部材に一体的に接合され、前記弾性部材を補強する補強部材により連続形成される補強嵌合部を備え、
   前記補強嵌合部は、軸方向に軸受内部と軸受外部側端部とを連通する少なくとも１個の補強溝部を備え、
   前記排気溝の一部が前記補強溝部により形成されることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
3. 前記弾性嵌合部は、前記歯が嵌合面の全周にわたって連続形成され、前記弾性溝部が複数形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の転がり軸受。

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