JP2005147298A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 シール性能を確保しながら、アウトボード側の接触シールで生じる軸受回転トルクを軽減でき、また軸受重量の軽減に貢献でき、車両の燃費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】 外方部材１と内方部材２と、両部材の軌道面４，５間に介在する転動体３と、両部材１，２間の環状空間の両端をそれぞれ密封する密封手段７，８とを設ける。アウトボード側の密封手段７は、外方部材１および内方部材２のうちの一方の部材に取付けられて他方の部材に接する接触シール１７と、この接触シール１７よりも軸受空間の外側にあって、外方部材１と内方部材２との間に設けられたラビリンスシール２７とでなる。【選択図】 図１

Description

この発明は、自動車等における車輪用軸受装置に関し、特にその密封構造に関する。

自動車等の車両に用いられる軸受装置は、路面等に曝される厳しい環境下にあるため、外部からの塵埃や泥水の確実な侵入防止が求められ、また保守の不要化の面から、グリース漏れの防止についても高い効果が求められる。
このため、例えば図１１に示すようなシール構造が採用されている（例えば特許文献１）。同図の軸受装置は、外方部材３１と内方部材３２の複列の軌道面３４，３５に、ボール３３を介在させたものであり、内外の部材３２，３１間に形成される環状空間のアウトボード側の端部がシール付きのシール部材３７で、インボード側の端部がスリンガ３８でそれぞれ密封されている。なお、特許文献１は、インボード側において、組合せシール（図示せず）が用いられ、シール性能の向上が図れられている。

図１１（Ａ）のＧ部を図１１（Ｂ）に拡大して示す。アウトボード側のシール部材３７は、芯金３９に弾性部材４０を設けたものであり、弾性部材４０は、内方部材３２の外周のシール接触面３２ｃに接触する３つのシールリップ４０ａ，４０ｂ，４０ｃを有している。そのうち１つのシールリップ４０ａは、封入グリースの流出を防止するグリースリップであり、軸受空間の内方に延びている。他のシールリップ４０ｂ，４０ｃは塵埃，泥水の侵入を防止するダストリップである。これらのシールリップ４０ａ〜４０ｃの先端部はシール接触面３２ｃに組付けない自然状態では、図１１（Ｂ）のようにシール接触面３２ｃの仮想位置から突出した形状であり、これにより各シールリップ４０ａ〜４０ｃは所定の締代を持ってシール接触面３２ｃに接触している。
特開２００３−２０２０２８号公報

しかし、上記軸受装置におけるアウトボー側のシール構造では、複数のシールリップ４０ａ〜４０ｃを有するシール部材３７を設けているので、シール部材３７の軸方向長さ寸法が長くなる分だけ軸受装置が軸方向に長くなり、それだけ重量が重くなる。また、シール部材３７のシールリップ４０ａ〜４０ｃを内方部材３２のシール接触面３２ｃに所定の締代を持って接触させているので、接触抵抗が大きくなり軸受回転トルクが増大する。

この発明の目的は、シール性能を確保しながら、アウトボード側の接触シールで生じる軸受回転トルクを軽減でき、車両の燃費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である。
この発明の他の目的は、軸受重量の軽減を図ることである。

この発明の車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面を有する外方部材と、これら軌道面に対向する軌道面を有する内方部材と、対向する軌道面間に介在した複列の転動体と、前記外方部材と内方部材との間の環状空間の両端をそれぞれ密封するアウトボード側およびインボード側の密封手段とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置において、前記アウトボード側の密封手段が、前記外方部材および内方部材のうちの一方の部材に取付けられて他方の部材に接する接触シールと、この接触シールよりも軸受空間の外側にあって、外方部材と内方部材との間に設けられたラビリンスシールとでなることを特徴とする。
この構成によると、アウトボード側の密封手段において、ラビリンスシールによる密封作用が得られるため、接触シールを簡略化しても密封機能を確保することができる。ラビリンスシールの内側に接触シールを設けているため、軸受内に封入されたグリースの漏れは接触シールで防止される。ラビリンスシールは主に外部からの塵埃や泥水等の侵入を防止する機能を果たすことになる。このように接触シールを簡略化できるため、接触シールの接触抵抗により生じる回転トルクが軽減される。接触シールの簡略化としては、各種の形態が採用できるが、簡略化の形態によっては、接触シールに対する接触面を得る目的で内方部材等の軸方向長さを長くする必要がなく、それだけ軸受重量を軽減することも可能になる。これらにより、車両の燃費向上に貢献できる。

この発明において、上記ラビリンスシールが、外方部材に装着されたシールド板と内方部材の表面との間の隙間により形成されたものであっても良い。また、上記ラビリンスシールが、内方部材に装着されたシールド板と外方部材の表面との間の隙間により形成されたものであっても良い。シールド板を設けると、内方部材や外方部材にラビリンスシール形成のための複雑な形状部分を加工する必要がなく、ラビリンスシールを簡単に構成することができる。
上記ラビリンスシールは、外方部材の表面と内方部材の表面との間の隙間寸法を、他の部分よりも狭めた隙間狭め部分であっても良い。この場合は、外方部材および内方部材の一方または双方に隙間狭め部分となる形状部分を設けることが必要となるが、シールド板が要らないので、部品点数，組立工数が低減できる。

この発明の前記各構成のものにおいて、接触シールは、前述のようにラビリンスシールを設けたことにより簡略化することができるが、この簡略化の手段の一つとして、前記接触シールは、前記他方の部材に先端が接触するシールリップを１枚としたものであっても良い。
シールリップが１枚あれば、グリース漏れが防止でき、また外部からの塵埃や泥水の進入はラビリンスシールにより防止できる。シールリップを１枚としたことで、接触シールの接触抵抗が小さくなるうえ、接触シールの配置や接触面確保ための内方部材または外方部材の軸方向寸法が短くできる。これにより、軸受装置の軸方向長さを短くできて軽量化が可能となり、この点でも車両の燃費向上に貢献できる。

また、接触シールの簡略化の形態として、前記接触シールが、前記他方の部材に先端が接触するシールリップとして、軸受空間の内側へ先端が延びるグリースリップと、軸受空間の外側へ先端が延びるダストリップとを有し、前記ダストリップが締代を持たないものとしても良い。
塵埃，泥水の侵入防止機能はラビリンスシールにより得られるため、ダストリップが締代を持たないものとしても、外部からの塵埃や泥水の侵入防止機能が確保できる。締代を持たなくても、ダストリップが設けられることで、塵埃，泥水の侵入防止効果は高められる。また、ダストリップが締代を持たないものとすることで、接触による回転トルクの軽減が図れる。

この発明の車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面を有する外方部材と、これら軌道面に対向する軌道面を有する内方部材と、対向する軌道面間に介在した複列の転動体と、前記外方部材と内方部材との間の環状空間の両端をそれぞれ密封するアウトボード側およびインボード側の密封手段とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置において、前記アウトボード側の密封手段が、前記外方部材および内方部材のうちの一方の部材に取付けられて他方の部材に接する接触シールと、この接触シールよりも軸受空間の外側にあって、外方部材と内方部材との間に設けられたラビリンスシールとでなるため、シール性能を確保しながら、アウトボード側の接触シールを簡略化して、この接触シールで生じる軸受回転トルクを軽減でき、車両の燃費を向上させることができる。また、接触シールの簡略化の形態によっては、軸受重量を軽減させることができ、これによって燃費向上に貢献することができる。

この発明の第１の実施形態を図１〜図３と共に説明する。この実施形態は内輪回転タイプで従動輪支持用の車輪用軸受装置であり、第３世代に分類されるものである。なお、この明細書において、車両に組付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウトボード側といい、車両の中央寄りとなる側をインボード側と言う。
この車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面４を有する外方部材１と、これら軌道面４にそれぞれ対向する軌道面５を有する内方部材２と、これら複列の軌道面４，５間に介在する複列の転動体３とを備える。転動体３はボールからなり、各列毎に保持器６で保持されている。この車輪用軸受装置は、複列のアンギュラ玉軸受とされ、各軌道面４，５は、断面円弧状とされて接触角が背面合わせとなるように形成されている。

外方部材１は、固定側の部材となるものであって、車体取付フランジ１ａを有する一体の部材である。内方部材２は、回転側の部材となるものであって、車輪取付フランジ２ａを有するハブ輪２Ａと、このハブ輪２Ａの端部外径に嵌合した別体の内輪構成部材２Ｂとで構成され、ハブ輪２Ａおよび内輪構成部材２Ｂに各列の軌道面５，５がそれぞれ形成される。車輪取付フランジ２ａは内方部材２の一端に位置して、外方部材１の円筒部の外径面よりも外径側に突出するように形成されている。内輪構成部材２Ｂは、ハブ輪２Ａに設けられた加締部でハブ輪２Ａに軸方向に締め付け固定される。内外の部材２，１間に形成される環状空間の両側の開口端部は、それぞれ密封手段７，８で密封されている。

図１（Ａ）のＡ部を拡大して図１（Ｂ）に示す。同図のように、アウトボード側の密封手段７は、外方部材１に取付けられて内方部材２に接する接触シール１７と、この接触シール１７よりも軸受空間の外側にあって、内外の部材２，１間に設けられたラビリンスシール２７とでなる。

上記接触シール１７は、円周部１８ａと立板部１８ｂとでなる断面概形がＬ字状の芯金１８と、この芯金１８に固着された弾性部材１９とで構成される。この接触シール１７は、芯金１８の円周部１８ａを外方部材１の内径面に嵌合することで、外方部材１に取付けられている。弾性部材１９には、内方部材２の外周の上記車輪取付フランジ２ａの近傍におけるシール面２ｃに先端が向かう３つのシールリップ１９ａ，１９ｂ，１９ｃが形成されている。そのうち、内外の部材２，１の間の軸受空間に対する最内側のシールリップ１９ａを除く各シールリップ１９ｂ，１９ｃは、塵埃，泥水の侵入を防止するダストリップであり、それぞれ先端が軸受空間の外側へ延びるように形成されている。これらダストリップ１９ｂ，１９ｃは、上記シール面２ｃに対して締代を持たない状態で接触している。最内側のシールリップ１９ａは、封入グリースの流出を防止するグリースリップであり、その先端が軸受空間の内側に延びるように形成され、上記シール面２ｃに対して締代を持って接触している。

上記ラビリンスシール２７は、外方部材１に装着されたシールド板２８と、内方部材２の表面２ａａとの間の隙間により形成されている。シールド板２８は、円周部２８ａと立板部２８ｂとでなる断面Ｌ字状の部材であって、円周部２８ａを外方部材１のアウトボード側の端部２ｂの外径面に嵌合することで、外方部材１に装着されている。シールド板２８の立板部２８ｂは、内方部材２における車輪取付フランジ２ａの基端部のインボード側に向く表面２ａａと軸方向に対向するように配置され、立板部２８ｂと車輪取付フランジ２ａの基端部表面２ａａとの間の隙間により上記ラビリンスシール２７が形成される。

インボード側の密封手段８は、円周部９ａおよび立板部９ｂからなる断面Ｌ字状の芯金９と、この芯金９の立板部９ｂにおける軸受空間の外側に向く側面に固着した多極磁石１０とで構成された磁気エンコーダ兼用のスリンガからなる。多極磁石１０は、円周方向に磁極が交互に着磁されたリング状のものであり、この多極磁石１０にアキシアル方向から対面して磁気センサ（図示せず）を配置することにより、車輪回転数を検出する回転数検出装置が構成される。この車輪用軸受装置のインボード側端は、外方部材に取付けられたシールキャップ（図示せず）により端面の全体が閉じられている。上記軸センサはこのシールキャップ等に取付けられる。

この構成の車輪用軸受装置によると、アウトボード側の密封手段７を、外方部材１に取付けられて内方部材２に接する接触シール１７と、この接触シール１７よりも外側にあって、内外の部材２，１間に設けられたラビリンスシール２７とで構成しているので、ラビリンスシール２７により外部からの塵埃や泥水の侵入が防止される。そのため、接触シール１７を簡略化させても、十分な密封機能を確保できる。この例では、接触シール１７の簡略化の形態として、ダストリップとなるシールリップ１９ｂ，１９ｃが、内方部材２のシール面２ｃに対して締代を持たずに接触するものとしてあるので、締代を持たせた場合よりも接触シール１７での密封機能は低下するが、ラビリンスシール２７があることで、密封手段７の全体としては十分な密封機能を確保できる。これにより、接触シール１７による接触抵抗で生じる回転トルクが小さくなり、車両の燃費向上に貢献できる。

なお、接触シール１７の接触抵抗を小さくする構成として、上記の例ではダストリップであるシールリップ１９ｂ，１９ｃがシール面２ｃに対して締代を持たないで接触するものとしたが、締代を小さくすることで接触抵抗を小さくしても良い。
また、図１（Ｂ）におけるダストリップとなる最外側のシールリップ１９ｃを図２のように省いたり、ダストリップとなる２つのシールリップ１９ｂ，１９ｃを共に省くことによって、接触シール１７の接触抵抗を小さくしても良い。このようにシールリップの枚数を削減した場合は、接触シール１７の形状が簡略化されることで接触シール１７の軸方向寸法が短くなり、それだけ接触シール１７に接触させるためのシール面２ｃの軸方向長さも短くできて、軸受装置の軸方向長さを短くすることができる。これにより、車輪用軸受装置の軽量化が可能となり、この点でも車両の燃費向上に貢献できる。

図４は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この車輪用軸受装置は、図１に示す第１の実施形態において、アウトボード側の密封手段７におけるラビリンスシール２７を構成するシールド板２８およびこれに対向する車輪取付用フランジ２ａの側面形状を次のように変えたものである。この実施形態では、シールド板２８は、その円周部２８ａの一端から立ち上がる立板部２８ｂの外周端に車輪取付用フランジ２ａに向けて軸方向に延びる軸方向突片２８ｂａを有する。車輪取付用フランジ２ａは、その基部表面２ａａのうち、シールド板２８の前記軸方向突片２８ｂａが軸方向に対向する部分を、アウトボード側に凹陥する段差面としている。
このようなシールド板２８および車輪取付用フランジ２ａの形状とすることにより、両者の隙間で形成されるラビリンスシール２７が断面Ｚ字状の屈曲路となる。そのため、ラビリンスシール２７の密封機能をより高めることができる。その他の構成，効果は第１の実施形態と同じであり、対応部分に同一符号を付してある。

図５は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この車輪用軸受装置は、図１に示す第１の実施形態において、アウトボード側の密封手段７のラビリンスシール２７Ａを、外方部材１の表面と内方部材２の表面との間で直接に形成したものである。すなわち、両部材１，２の隙間寸法を他の部分よりも狭めた隙間狭め部分でラビリンスシール２７Ａを形成している。第１の実施形態におけるシールド板２８を省略する。
具体的には、外方部材１におけるアウトボード側の端部１ｂに軸方向に対向する車輪取付用フランジ２ａの基部表面２ａａを、アウトボード側に凹陥する凹陥部とする。この凹陥表面２ａａと外方部材端部１ｂとの間に断面が逆Ｌ字状の隙間であって、その隙間の寸法を他の部分よりも狭めた隙間狭め部分を形成する。この隙間狭め部分をラビリンスシール２７Ａとしている。
このようにラビリンスシール２７Ａを、外方部材１の表面と内方部材２の表面との間で直接に形成した場合、第１の実施形態のようにシールド板２８を付加することなく、ラビリンスシール２７Ａを構成することができて、それだけ部品点数、組立工数を削減することができる。その他の構成，効果は第１の実施形態の場合と同じであり、対応部分に同一符号を付してある。

外方部材１の端部１ｂと車輪取付用フランジ２ａの基部表面２ａａとの間でラビリンスシール２７Ａを構成するのに、このほか、図６に示すようにラビリンスシール２７Ａを軸方向に延びる隙間によって形成しても良い。この例では、外方部材端部１ｂの内径面と車輪取付用フランジ２ａの基部表面２ａａとの間に軸方向に延びる隙間狭め部分を形成し、この隙間狭め部分をラビリンスシール２７Ａとしても良い。この場合、塵埃，泥水の侵入防止効果を上げる上で、ラビリンスシール２７Ａの隙間Ｄは０．５ｍｍ程度（公差を含めて０．４〜０．８ｍｍ）、軸方向の経路長さＬは１ｍｍ以上とするのが好ましい。

図７は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この車輪用軸受装置は、図１に示す第１の実施形態において、アウトボード側の密封手段７におけるシールド板２８を外方部材１に装着するのに代えて、内方部材２における車輪取付用フランジ２ａのインボード側に向く側面に装着したものである。このシールド板２８および車輪取付用フランジ２ａのインボード側に向く基部表面２ａａと、外方部材１におけるアウトボード側の端部１ｂとの間の隙間でラビリンスシール２７Ｂを形成している。シールド板２８は、その円筒部２８ａが外方部材端部１ｂの外径側に配置されるように、立板部２８ｂで車輪取付用フランジ２ａの側面に装着される。車輪取付用フランジ２ａの基部表面２ａａは、シール面２ｃの外径側端部からアウトボード側に凹陥した面とされ、この基部表面２ａａと前記シールド板２８の円周部２８ａとで外方部材１の端部１ｂが囲まれるように、外方部材１の端部１ｂが配置される。これにより、ラビリンスシール２７Ｂは断面コ字状に形成される。その他の構成は第１の実施形態の場合と同じである。
このように構成することにより、ラビリンスシール２７Ｂの経路をより屈曲した経路とでき、ラビリンスシール２７Ｂの密封機能を高めることができる。

図８は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、ラビリンスシール２７Ｃを、外方部材１の表面と内方部材２の表面との間で直接に形成し、かつ軸方向に対して傾斜した経路としたものである。この車輪用軸受装置は、アウトボード側の密封手段７におけるシールド板２８は省略している。
この実施形態は、詳しくは、図１に示す第１の実施形態において、外方部材１におけるアウトボード側の端部１ｂの内径面を、アウトボード側に向けて拡径変化するテーパ面１ｂａとし、内方部材２における車輪取付用フランジ２ａのインボード側に向く基部表面２ａａのシール面２ｃに近い湾曲部に前記テーパ面１ｂａを対向配置している。これら両面の間の隙間狭め部分で軸方向に対して傾斜した経路となるラビリンスシール２７Ｃを形成している。その他の構成は第１の実施形態の場合と同じである。
この構成の場合、塵埃，泥水の侵入防止効果を上げるうえで、ラビリンスシール２７Ｃの隙間Ｄは０．５ｍｍ程度（公差を含めて０．４〜０．８ｍｍ）、経路長さＬは１ｍｍ以上とするのが好ましい。

図９は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この車輪用軸受装置おいても、図１に示す第１の実施形態において、アウトボード側の密封手段７におけるシールド板２８は省略する。外方部材１におけるアウトボード側の端部１ｂの内径面を、アウトボード側に向けて拡径変化するテーパ面１ｂａとするが、ラビリンスシール２７Ｄは、外方部材１におけるアウトボード側の端部１ｂと内方部材２における車輪取付用フランジ２ａのインボード側に向く基部表面２ａａとの間の径方向に延びる隙間狭め部分によって形成している。その他の構成は第１の実施形態の場合と同じである。
この場合、車輪取付用フランジ２ａのインボード側に向く基部表面２ａａのシール面２ｃに近い湾曲部に、外方部材端部１ｂの前記テーパ面１ｂａが対向して、両面の間に前記ラビリンスシール２７Ｄに連続する別のラビリンス経路２９が形成されるので、塵埃，泥水の侵入防止効果を上げることができる。この効果をより上げるために、ラビリンスシール２７Ｄの隙間Ｄは０．５ｍｍ程度（公差を含めて０．４〜０．８ｍｍ）、経路長さＬは１ｍｍ以上とするのが好ましい。

なお、上記各実施形態では、外方部材１が固定側部材で、内方部材２が回転側部材である車輪用軸装置の場合につき説明したが、上記とは逆に、外方部材１が回転側部材で、内方部材２が固定側部材である車輪用軸装置の場合に適用しても同様の効果が得られる。

図１０は、第１の実施形態にかかる車輪用軸受装置の周辺構造を示す。外方部材１は、懸架装置のナックル３１に固定され、ナックル３１に一体にシールキャップ部３２が設けられている。また、多極磁石１０に対面する磁気センサ３３がナックル３１に設置されている。内方部材２の車輪取付用フランジ２ａには、ブレーキロータ３４と車輪のリム部３５とが重なり状態でボルト３６により取付けられている。

（Ａ）はこの発明の第１の実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ部の拡大図である。 図１における接触シールの他の例を示す拡大断面図である。 図１における接触シールの更に他の例を示す拡大断面図である。 （Ａ）はこの発明のさらに他の実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ部の拡大図である。 （Ａ）はこの発明のさらに他の実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＣ部の拡大図である。 図５におけるラビリンスシールの他の例を示す拡大断面図である。 （Ａ）はこの発明のさらに他の実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＤ部の拡大図である。 （Ａ）はこの発明のさらに他の実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＥ部の拡大図である。 （Ａ）はこの発明のさらに他の実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＦ部の拡大図である。 第１の実施形態にかかる車輪用軸受装置の周辺部を示す断面図である。 （Ａ）は従来例の断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＧ部の拡大図である。

符号の説明

１…外方部材
２…内方部材
３…転動体
４、５…軌道面
７，８…密封手段
１７…接触シール
１９ａ，１９ｂ，１９ｃ…シールリップ
２７，２７Ａ〜２７Ｄ…ラビリンスシール
２８…シールド板

Claims (6)

1. 内周に複列の軌道面を有する外方部材と、これら軌道面に対向する軌道面を有する内方部材と、対向する軌道面間に介在した複列の転動体と、前記外方部材と内方部材との間の環状空間の両端をそれぞれ密封するアウトボード側およびインボード側の密封手段とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置において、
   前記アウトボード側の密封手段が、前記外方部材および内方部材のうちの一方の部材に取付けられて他方の部材に接する接触シールと、この接触シールよりも軸受空間の外側にあって、外方部材と内方部材との間に設けられたラビリンスシールとでなることを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 請求項１において、上記ラビリンスシールが、外方部材に装着されたシールド板と内方部材の表面との間の隙間により形成された車輪用軸受装置。
3. 請求項１において、上記ラビリンスシールが、内方部材に装着されたシールド板と外方部材の表面との間の隙間により形成された車輪用軸受装置。
4. 請求項１において、上記ラビリンスシールが、外方部材の表面と内方部材の表面との間の隙間寸法を、他の部分よりも狭めた隙間狭め部分である車輪用軸受装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかにおいて、前記接触シールは、前記他方の部材に先端が接触するシールリップを１枚とした車輪用軸受装置。
6. 請求項１ないし請求項４のいずれかにおいて、前記接触シールは、前記他方の部材に先端が接触するシールリップとして、軸受空間の内側へ先端が延びるグリースリップと、軸受空間の外側へ先端が延びるダストリップとを有し、前記ダストリップが締代を持たないものとした車輪用軸受装置。
   

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