JP5120695B2

JP5120695B2 - 転がり軸受装置

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Publication number: JP5120695B2
Application number: JP2007290476A
Authority: JP
Inventors: 善紀増田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2007-11-08
Filing date: 2007-11-08
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2027-11-08
Also published as: JP2009115257A; EP2058537A3; US20090123101A1; US8123410B2; EP2058537A2

Description

本発明は、車両の車輪支持構造に用いられる転がり軸受装置に関する。

車輪と一体回転するドライブシャフトを有し、このドライブシャフトには車輪を装着するためのハブが連結され、このハブはベアリングを介してナックルによって回転可能に支持されるようにした構造の車両における車輪支持装置が知られている（特許文献１参照）。

また、このような車輪支持装置に使用されるベアリングは、内外輪の間に泥水が浸入する。このため内外輪の間に密封装置を設けることにより泥水の浸入を防止するようにした軸受装置が知られている（特許文献２参照）。

特開２０００−７１７１０号公報特開２００６−２０８０３８号公報

ところが、この車輪支持装置において、図１０に示すように、ドライブシャフトＡの外周面Ａ１と、ナックルＢにおけるベアリングＣを挿入嵌装するための取付口Ｂ１との間に存在する隙間ＤからベアリングＣの密封装置Ｃ１側へ泥水が浸入する。この泥水は走行中であれば、勢い良く密封装置Ｃ１側へ浸入するため、この密封装置Ｃ１のみでは浸入を防止できない場合があり、このような泥水の浸入を防止するために、ドライブシャフトＡの外周面Ａ１と、ナックルＢの取付口Ｂ１との間に、ラビリンスシール機能を有するデフレクターＥを設けることが知られている。この構造にあっては、ドライブシャフトＡの外周面Ａ１にデフレクターＥを圧入嵌装するため、その外周面Ａ１を切削加工しなければならず、一方、ナックルＢの取付口Ｂ１の内周面Ｂ２は、該内周面Ｂ２とデフレクターＥの外周側Ｅ１との間にラビリンスシール機能を具有させるように隙間Ｆを形成する必要があり、この内周面Ｂ２にも切削加工が必要となる。しかも、この加工は各部品の公差のバラツキによって現合加工となる課題を有している。

本発明は、ドライブシャフトとナックルとの間の隙間に配置されるシール部材を軸受部側に装着し、ドライブシャフト、ナックルへの現合加工を不要にするとともに、軸受部側への泥水の浸入防止機能を向上させる転がり軸受装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記課題を解決するために、本発明の転がり軸受装置は、車両インナー側のナックルの取付口に接続される外輪と、車両アウター側の車輪にハブを介して接続される内輪と、外輪と内輪との間に介在される転動体と、内外輪間を外部から密封するための密封装置と、を備えた転がり軸受において、密封装置は、外輪外周面に圧入嵌合される円筒部と、円筒部の端部から折り曲がって内径方向に延出されるとともに前記外輪の車両インナー側の端面から隙間を隔てて設けられた環状立壁部とを有する、内輪の車両インナー側に嵌装されたマグネットロータを周方向に沿って覆うカバーを備え、カバーの下部の前記環状立壁部に排水のためのドレン孔が形成され、前記マグネットローラが外部に露出することを抑制するように、このドレン孔の内径はマグネットロータの外径以上としたことを特徴とする。

以下、本発明の実施の形態につき図面に示す実施例を参照して説明する。図１は、本発明に係る転がり軸受装置の一例を示す断面図である。図１において、転がり軸受装置１は、外輪２ａ、内輪２ｂと、該内輪２ｂと外輪２ａとの間に介在される複数例で配列されるボールとしての転動体２ｃから構成される転がり軸受２を備えている。

転がり軸受２は車両インナー側の車両固定部材としてのナックル３の取付口３ａに接続される。この接続は転がり軸受２の外輪２ａにおける車両インナー側の一端側を取付口３ａ内に挿入して嵌装するとともに、外輪２ａにおける車両アウター側に形成されるフランジ部２ｄをボルト・ナットなどの締結部材２ｅを介してナックル３の取付口３ａの周辺面（車両アウター側）に固定させている。

また、転がり軸受２には内輪２ｂと外輪２ａとの間を外部から密封するための密封装置４が設けられる。該密封装置４は、図２に示すように、内輪２ｂに外嵌される環状のインナーケース４ａと、環状のシール部材４ｂが一体化された状態で、外輪２ａに内嵌される環状のアウターケース４ｃとによって構成される。

インナーケース４ａは、内輪２ｂに外嵌される第１筒部４ａ１と、これの端部から折り曲がって外径方向に延設される第１壁部４ａ２とから成る断面がＬ字状の板金材で形成されている。

アウターケース４ｃは、外輪２ａに内嵌される第２筒部４ｃ１と、これの端部から折り曲がって内径方向に延設される第２壁部４ｃ２とから成る断面が略Ｌ字状の板金材で形成される。

また、アウターケース４ｃに一体化されたシール部材４ｂは、加硫接着されるゴムなどの弾性体から成る。この一体化されたシール部材４ｂは、先端がインナーケース４ａの第１壁部４ａ２に摺接するアキシャルリップ４ｂ１と、先端がインナーケース４ａの第１筒部４ａ１に摺接するラジアルリップ４ｂ２を有し、インナーケース４ａとシール部材４ｂは、協働して接触方式のシール機能を発揮させている。

図１に戻り、転がり軸受２の内輪２ｂはハブ５と接続されている。ハブ５は車両アウター側に車輪(図示せず)を装着するためのハブボルト５ａを有している。ハブ５の車両インナー側には、転がり軸受２の内輪２ｂに圧入嵌装される圧入軸部５ｂを有しており、該圧入軸部５ｂを内輪２ｂに圧入してハブ５を内輪２ｂとともに回転可能に設けている。

ハブ５は、ドライブシャフト６に対しスプライン結合され、ドライブシャフト６の一端側をハブ５の圧入軸部５ｂに形成される挿通孔５ｃに通し、この端部にナット７を螺合することにより固定されている。

また、転がり軸受２には、内輪２ｂとともに回転可能に設けられるドライブシャフト６とナックル３との間に存在する円環状の隙間Ｘから転がり軸受２の密封装置４側に浸入する泥水、塵埃などの異物を規制するためのシール部８が設けられる。

シール部８は、ドライブシャフト６に接触する円環状に形成されるシール本体８ｇと、円環状に形成されるカバー８ａとの複合構造である。該カバー８ａは、外輪２ａの外周面２ａ１に圧入嵌合される円筒部８ｂと、該円筒部８ｂの端部から折り曲がって内径方向に延出されて、連設される環状立壁部８ｃとによって構成される。このカバー８ａの環状立壁部８ｃの内径端に、ドライブシャフト６の外周面６ａとで協働して接触方式のシール機能を発揮させる弾性体からなるシール本体８ｇの一部としてのアウターリップ部８ｄを設けている。

環状立壁部８ｃにおける円筒部８ｂと連続する基部側には、外輪２ａの端面２ａ３に突き当てられる当接面８ｃ１が設けられる。さらに、この当接面８ｃ１から折り曲がって車両インナー側に連続する連続筒部８ｃ２と、該連続筒部８ｃ２から折り曲がって内径方向に延出されて、連設される連続壁部８ｃ３が板金材で形成される。このように形成される環状立壁部８ｃの内径端に設けられるアウターリップ部８ｄは、ゴムなどの弾性体を加硫接着させてカバー８ａと一体化しているシール本体８ｇの一部を、当該個所から内径方向に突出させたものである。

カバー８ａの円筒部８ｂが転がり軸受２の外輪２ａの外周面２ａ１に圧入嵌装され、さらに当接面８ｃ１が端面２ａ３に突き当てられることにより、カバー８ａの位置決めがなされる。また、カバー８ａの連続壁部８ｃ３と転がり軸受２の端部との間には、隙間Ｘ１が形成されているので、万一異物が混入しても推積が抑制され、長期使用の信頼性が向上する。また、カバー８ａには、転がり軸受装置１を車両に組み付けた際に、下方に位置する個所に隙間Ｘ１内に浸入した異物を排出させるためのドレン孔８ｆが形成されている。

また、カバー８ａの円筒部８ｂが圧入嵌装される外輪２ａの外周面２ａ１の一部には、該外周面２ａ１の外径より小径に形成され、かつ円筒部８ｂの外径面８ｂ１を外輪２ａの外周面２ａ１より突出させないように縮径段差面２ａ１１が形成される。この縮径段差面２ａ１１に円筒部８ｂが圧入嵌装されても、ナックル３の取付口３ａに転がり軸受２装着する際の基準面（外周面２ａ１）が維持される。

また、図３に示すように、外輪２ａの縮径段差面２ａ１１（外周面２ａ１）に圧入嵌装される円筒部８ｂには、外輪２ａの外周面２ａ１を押圧保持するバネ部８ｂ２が、周方向に対して所定間隔をもって複数設けられている。このバネ部８ｂ２は外輪２ａの外周面２ａ１から突出させないように形成されている。このバネ部８ｂ２によってカバー８ａの抜け止めが図られている。

また、図４に示すように、外輪２ａの外周面２ａ１に縮径段差面２ａ１１を設けずに、外周面２ａ１に直接、カバー８ａの円筒部８ｂを圧入嵌装することもできる。この例による他の構成部材について、上述の他の実施の形態における構成部材と同様な部材は、図中に同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。

また、図５に示すように、カバー８ａの円筒部８ｂを、外輪２ａの内周面２ａ２に圧入嵌装させるように形成することができる。また、アウターリップ部８ｄと協働してシール機能を発揮させる他の個所として、転がり軸受２の内輪２ｂが車両インナー側へ外輪２ａよりも突出された形態であれば、内輪２ｂの内周面２ｂ２を、その当該個所としてアウターリップ部８ｄを接触させている。この例による他の構成部材について、上述の他の実施の形態における構成部材と同様な部材は、図中に同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。

また、図６はシール部８におけるカバー８ａの他の実施形態を示す断面図であり、図６において、上述の環状立壁部８ｃにおける内径端のアウターリップ部８ｄに替えて、ドライブシャフト６の外周面６ａとで協働して非接触方式のラビリンスシール機能を発揮させるスカート部８ｅを、車両インナー側へ延設させている。

このドライブシャフト６の外周面６ａは任意形態であり、例えば円状やテーパー状に形成している場合には、そのスカート部８ｅは、ドライブシャフト６の外周面６ａに沿って円筒状やテーパー筒状に形成される。また、スカート部８ｅとドライブシャフト６の外周面６ａとの間には、ラビリンスシール機能を発揮させるために所定の隙間Ｘ２が形成される。この隙間Ｘ２は、テーパー状に形成されるスカート部８ｅの場合には、車両アウター側（図中右側）から車両インナー側（図中左側）へ移行するに従って大きくなるように設定されている。この例による他の構成部材について、上述の他の実施の形態における構成部材と同様な部材は、図中に同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。

また、図７に示すように、スカート部８ｅを有するカバー８ａの円筒部８ｂを、外輪２ａの内周面２ａ２に圧入嵌装させるように形成することができる。この例による他の構成部材について、上述の他の実施の形態における構成部材と同様な部材は、図中に同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。

このように、転がり軸受２にカバー８ａを外付けし、２重シール機能を具有させた転がり軸受装置１は、カバー８ａの接触方式のシール機能を有するアウターリップ部８ｄと、非接触方式のラビリンスシール機能を有するスカート部８ｅによって、ナックル３の取付口３ａにおける車両インナー側の隙間Ｘから転がり軸受２側に対して、走行中に流れる泥水の浸入を防止できる。

また、図８は密封装置４の他の実施の形態を示す要部断面図であり、図８において、この例では、内輪２ｂに外嵌される環状のインナーケース４ａの第１壁部４ａ２の端部から折り曲がって車両インナー側に延設される第３筒部４ａ３と、これの端部から折り曲がってドライブシャフト６側に延設される第３壁部４ａ４とから成る断面が略コ字状のアウターシール部４ａ５を備えている。

このアウターシール部４ａ５には、ドライブシャフト６の外周面６ａとで協働してシール機能を発揮させる弾性体からなるアウターリップ部４ｄが設けられている。アウターリップ部４ｄは、ゴムなどの弾性体を加硫接着させて一体化している一部を、ドライブシャフト６側に突出させたものである。この例による他の構成部材について、上述の他の実施の形態における構成部材と同様な部材は、図中に同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。

また、図９に示すように、密封装置４のアウターリップ部４ｄに替えて、ドライブシャフト６の外周面６ａとで協働して非接触方式のラビリンスシール機能を発揮させるスカート部４ｅを、車両インナー側へ延設させている。このドライブシャフト６の外周面６ａは任意形態であり、例えば円状やテーパー状に形成されている場合、そのスカート部４ｅは、ドライブシャフト６の外周面６ａに沿って円筒状やテーパー筒状に形成される。

スカート部４ｅとドライブシャフト６の外周面６ａとの間には、ラビリンスシール機能を発揮させるために所定の隙間Ｘ２が形成される。この隙間Ｘ２は、テーパー状に形成されるスカート部４ｅの場合、車両アウター側（図中右側）から車両インナー側（図中左側）へ移行するに従って大きくなるように設定されている。この例による他の構成部材について、上述の他の実施の形態における構成部材と同様な部材は、図中に同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。

このように、密封装置４に２重シール機能を具有させた転がり軸受装置１は、接触方式のシール機能を有するアウターリップ部４ｄと、非接触方式のラビリンスシール機能を有するスカート部４ｅによって、ナックル３の取付口３ａにおける車両インナー側の隙間Ｘから転がり軸受２側に対して、走行中に流れる泥水の浸入を防止できる。

次に、本発明に係る転がり軸受におけるシール部８が適用可能なセンサ付き転がり軸受装置１１の実施の形態につき図面に示す実施例を参照して説明する。この例による他の構成部材について、上述の他の実施の形態における構成部材と同様な部材は、図中に同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。なお、シール部８におけるスカート部８ｅに替えて、上述のように接触方式のアウターリップ部８ｄを設けることができる。

図１１はセンサ付き転がり軸受装置１１の軸方向断面図である。図１１において、センサ付き転がり軸受装置１１における車両インナー側に配置される密封装置４の車両インナー側には、永久磁石製のマグネットロータ９（磁性体）が内輪２ｂに嵌装されている。マグネットロータ９は周方向にそってＮ極、Ｓ極が交互に配列された構造であり、ドライブシャフト６、内輪２ｂの回転によって磁束密度が変化し、ＡＢＳセンサ２０がこの変化を検出することにより回転速度を計測する。

このＡＢＳセンサ２０は、シール部８におけるカバー８ａに装着される。該カバー８ａには、ＡＢＳセンサ２０を固定するための固定部３０が設けられる。

図１２はＡＢＳセンサ２０を装着したカバー８ａの斜視図、図１３が固定部３０のみを示した図、図１４がＡＢＳセンサ２０のみを示した図、図１５がカバー８ａのみを示した図である。図１３に示された固定部３０には、ＡＢＳセンサ２０を載置するための座受け面３２が形成され、さらに座受け面３２に孔部３３が形成されている。そして、この孔部３３の径方向内方側にナット３６が溶接されている。

また、座受け面３２の両側から左右一対のステー部３１ａ、３１ｂが連続して曲げられて形成される。このステー部３１ａとステー部３１ｂとの間に、ＡＢＳセンサ２０の本体部２１が挿入される。また、ステー部３１ａ、３１ｂには、固定部３０をカバー８ａに固定するための孔部３１が形成されている。

図１４に示されたＡＢＳセンサ２０は、大きくは本体部２１と信号線２２とに分けられる。本体部２１に磁束密度を検出する検出部が備えられている。そして計測値をのせた信号が信号線２２を通じて車両に搭載されたＥＣＵへと送られる。

本体部２１の表面は、先端２４、上面２３、側面２５を含み、本体部２１は、断面矩形状となした柱状に形成されている。本体部２１はもうひとつの側面を有し、それは図１４には示されていない部位にある側面２５の裏側にある面である。また本体部２１には突出部２９が形成され、この部分に貫通孔２７が形成されている。ＡＢＳセンサ２０は、図１２に示されているとおり、先端２４を径方向内方に向けて、かつ突出部２９を軸方向内方（軸受の内側に向かう方向）に向けた姿勢で、固定部３０に固定される。

図１４に示されているように、側面２５には、側面２５の途中から先端２４までレール溝部２６が形成されている。該レール溝部２６は両側面に同形状で形成されているとする。

カバー８ａの連続壁部８ｃ３は、マグネットロータ９を覆う部位として適用され、この連続壁部８ｃ３は隙間を隔ててマグネットロータ９を周方向に沿って覆う。連続壁部８ｃ３の内径φｂはマグネットロータ９の内径φａ以下とする。これにより連続壁部８ｃ３はマグネットロータ９が外部に露出することを抑制する。

これにより外部から異物が混入してマグネットロータ９に付着することを抑制する。またマグネットロータ９と連続壁部８ｃ３との間に隙間Ｘ１が形成されているので、万一異物が混入しても、マグネットロータ９と連続壁部８ｃ３との間に堆積することが抑制され、マグネットロータ９の長期使用における信頼性が向上する。

さらにカバー８ａには、図１５に示されているように、孔部４１が形成されている。該孔部４１が固定部３０のカバー８ａへの固定のために使用される。またカバー８ａにはセンサ用孔部４５が形成されており、このセンサ用孔部４５の両側には、ＡＢＳセンサ２０の本体部２１のレール溝部２６に嵌合されるレール部３５が形成されている。センサ用孔部４５の位置にＡＢＳセンサ２０は固定されて、ＡＢＳセンサ２０の計測部が直接マグネットロータ９と向き合うことになって磁界の計測が可能となる。

ＡＢＳセンサ２０は、レール溝部２６とレール部３５とが嵌合するようにして固定部３０と一体化される。さらに、図１２に示されているように、ナット３６が裏側溶接された孔部３３と貫通孔２７とがボルト５５によって締結されることにより、固定部３０にＡＢＳセンサ２０が固定される。そして固定部３０に形成された貫通孔３１とカバー８ａに形成された孔部４１とがボルト５１によって締結されることにより、固定部３０がカバー８ａに固定される。

なお、上記実施例において孔部３３、３１にはタップが形成されていてもいなくてもよい。またナット３６は溶接しない構成としてもよい。また、孔部３３，３１に対してボルト締結を用いたが、別の方法として例えばリベット加締めを用いてもよい。リベット加締めの場合、ボルト及びナットの使用よりも部品点数を低減できる。

図１６、図１７に他の実施の形態における実施例を示す。この例のセンサ付き転がり軸受装置１１においてはカバー８ａの図示下部に排水のためのドレン孔８ｆが形成されている。図１６、図１７に図示された下部が、実際に装備された状態での下部に対応するとすればよい。このドレン孔８ｆによって、内部に侵入してしまった泥水などが外部に排出できる。

ドレン孔８ｆの内径φｅはマグネットロータ９の外径φｄ以上とする。これによりドレン孔８ｆの存在によってマグネットロータ９が外部に露出することが抑制される。したがって、外部からドレン孔８ｆを通って異物が混入してマグネットロータ９に付着することを抑制するので、マグネットロータ９の長期使用における信頼性が向上する。

次に図１８、図１９に他の実施の形態における実施例を示す。この例のセンサ付き軸受装置１１ａにおいて、固定部３０は用いられず、ＡＢＳセンサ２０ａが直接、カバー８ａに固定される。この例のＡＢＳセンサ２０ａは、図１８に示すように、本体部２１ａと信号線２２ａを備える。ＡＢＳセンサ２０ａの本体部２１ａには突出部３７ａが両側面２５ａに形成され、この突出部３７ａに孔部３１ａが形成されている。なお、図１８には一方の側面２５ａのみが示されているが、もう一方の側面２５ａは図８の側面２５ａの裏側の面である。

図１９に示されているように、ＡＢＳセンサ２０ａの計測部がセンサ用孔部４５の位置に配置された状態で、孔３１ａと前述の孔部４１とがボルト５１によって締結されることにより、ＡＢＳセンサ２０ａがカバー８ａに固定される。このように固定部３０を省いて直接ＡＢＳセンサ２０ａをカバー８ａに装着することにより、低コスト化を実現できる。なお、ＡＢＳセンサ２０ａとカバー８ａとの固定はボルト締結に限定されず、リベットを用いてもよい。

本例によるセンサ付き転がり軸受装置では、ＡＢＳセンサ２０、２０ａを固定する固定部３０とカバー８ａとは別体として形成された後に接合され、固定部３０にはボルト締結かリベット加締めによってＡＢＳセンサ２０、２０ａが固定され、カバー８ａはマグネットロータ９を軸方向に露出させることなく全周に渡って覆うので、ＡＢＳセンサ２０、２０ａを固定することとマグネットロータ９を外部に露出させないことがともに達成できる。

また、固定部３０には孔部３１ａ、４１を用いてボルト締結かリベット加締めによりＡＢＳセンサ２０、２０ａを固定するので、簡易な方法でかつ強固に固定できる。したがって固定性が弱くてセンサの位置、姿勢がずれることによって計測値の誤差が増大することが回避できる。

また、ＡＢＳセンサ２０、２０ａに突出部３７ａを形成して、その突出部３７ａに形成された孔部３１ａが径方向となり突出部３７ａの突出方向が軸方向として固定するので、ＡＢＳセンサ２０、２０ａをカバー８ａに固定する機構が径方向に突出してスペースをとらないので、軸受装置に装着する場合に好適となる。

径方向に形成されたレール部３５とレール溝部２６とが嵌合してセンサの位置決めを行うので、センサの軸方向の移動が規制される。したがって上記ボルト締結あるいはリベット加締めによって径方向および周方向の移動を規制することと相まって、センサの位置、姿勢がさらに安定化される。したがってセンサの位置、姿勢がずれて計測値に誤差を生じることが抑制されて、センサの計測値に対する信頼性が高いセンサ付き軸受装置１１が構成できる。

本発明に係る転がり軸受装置を装着した車輪支持構造を示す断面図。転がり軸受装置の密封装置を示す部分断面図。転がり軸受装置のカバーを示す部分断面図。カバーの他の実施形態を示す部分断面図。カバーの他の実施形態を示す部分断面図。カバーの他の実施形態を示す部分断面図。カバーの他の実施形態を示す部分断面図。転がり軸受装置の密封装置の他の実施形態を示す部分断面図。密封装置の他の実施形態を示す部分断面図。背景技術による車輪支持構造を示す断面図。シール部を装着したセンサ付き転がり軸受装置の軸方向断面図。センサ付き転がり軸受装置の斜視図。固定部の斜視図。ＡＢＳセンサの斜視図。カバー部の斜視図。センサ付き転がり軸受装置の他の実施の形態の斜視図。センサ付き転がり軸受装置の他の実施の形態の軸方向断面図。ＡＢＳセンサの他の実施の形態の斜視図。センサ付き転がり軸受装置の他の実施の形態の斜視図。

符号の説明

２転がり軸受
２ａ外輪
２ａ１外周面
２ｂ内輪
２ｃ転動体
３ナックル
３ａ取付口
４密封装置
４ａインナーケース
４ｂシール部材
４ｃアウターケース
４ｄアウターリップ部
５ハブ
６ドライブシャフト
６ａ外周面
８シール部
８ａカバー
８ｂ円筒部
８ｂ２バネ部
８ｃ環状立壁部
８ｄアウターリップ部
８ｅスカート部
Ｘ１隙間

Claims

車両インナー側のナックルの取付口に接続される外輪と、車両アウター側の車輪にハブを介して接続される内輪と、前記外輪と前記内輪との間に介在される転動体と、前記内外輪間を外部から密封するための密封装置と、を備えた転がり軸受において、
前記密封装置は、前記外輪外周面に圧入嵌合される円筒部と、前記円筒部の端部から折り曲がって内径方向に延出されるとともに前記外輪の車両インナー側の端面から隙間を隔てて設けられた環状立壁部とを有する、前記内輪の車両インナー側に嵌装されたマグネットロータを周方向に沿って覆うカバーを備え、前記カバーの下部の前記環状立壁部に排水のためのドレン孔が形成され、前記マグネットローラが外部に露出することを抑制するように、このドレン孔の内径は前記マグネットロータの外径以上としたことを特徴とする転がり軸受装置。