JP6396681B2

JP6396681B2 - 車輪用軸受装置

Info

Publication number: JP6396681B2
Application number: JP2014112571A
Authority: JP
Inventors: 亮小西; 浩史坂上
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2014-05-30
Filing date: 2014-05-30
Publication date: 2018-09-26
Anticipated expiration: 2034-05-30
Also published as: JP2015227674A

Description

本発明は、自動車等の車輪を懸架装置に対して回転自在に支承する車輪用軸受装置に関し、詳しくは、シールの組立時におけるシールの分離を防止すると共に、シールの傾きを抑制して圧入不良を防止し、信頼性を向上させ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複列の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。また、車輪用軸受装置には、懸架装置を構成するナックルとハブ輪との間に複列アンギュラ玉軸受等からなる車輪用軸受を嵌合させた第１世代と称される構造から、外方部材の外周に直接車体取付フランジまたは車輪取付フランジが形成された第２世代構造、また、ハブ輪の外周に一方の内側転走面が直接形成された第３世代構造、あるいは、ハブ輪と等速自在継手の外側継手部材の外周にそれぞれ内側転走面が直接形成された第４世代構造とに大別されている。

これらの軸受部には、軸受内部に封入されたグリースの漏れを防止すると共に、外部から雨水やダスト等の侵入を防止するためにシールが装着されている。密封性を高めたシールに関しては種々提案されているが、劣悪な環境で使用される車輪用軸受装置において、耐泥水性を有するシールの代表的なものとして、互いに対向配置された環状のシール板とスリンガとからなる複合型のシール、所謂パックシールが知られている。

一方、近年、自動車の燃費向上のため軸受部の低トルク化が進んでいる。この軸受部の回転トルクのうち、シールの回転トルクが支配的である。すなわち、転がり抵抗に比べシールの摺動抵抗が大きく、回転トルクに占めるシールの摺動抵抗の比率が高く、車輪用軸受装置のシールにおいて、さらなる低トルク化が要求されるようになっている。

従来のパックシールでは、グリースリップの緊迫力によってシール板とスリンガとが分離しないようになっている。然しながら、グリースリップはサイドリップの反力に影響され、サイドリップの反力とグリースリップの緊迫力の関係で成立するものであるから、本来の役目であるグリースの漏洩を遮断するものより必然的に厚みやシメシロが大きくなる。一方、低トルク化の要求に伴って、グリースリップのシメシロを小さくせざるを得ないため、密封性を確保しつつ、シールの摺動抵抗を低減して低トルク化を図ると共に、シール単体および組立前におけるシールの分離を防止したものとして、図７に示すような車輪用軸受シールの組立方法が知られている。

シール５０は、（ａ）に示すように、互いに対向配置された環状のシール板５１とスリンガ５２とからなるパックシールで構成されている。シール板５１は外方部材５３に装着される芯金５４と、この芯金５４に加硫接着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は合成ゴムからなり、径方向外方に傾斜して延びる第１および第２のサイドリップ５５ａ、５５ｂと、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。

押圧治具５６は、治具本体５７に弾性部材５７ａを介して進退自在に嵌挿された押圧部材５８を備えている。この押圧部材５８の先端面は、外方部材５３の端面５３ａとシール板５１の端面との段差に相当する段差Ｔ０を有する凹部５８ａが形成されている。また、治具本体５７は、スリンガ５２の立板部５２ｂの側面に当接する平坦な押圧面５７ｂを備えている。

（ｂ）に示すように、保持治具５９の保持面５９ａにスリンガ５２を保持し、押圧部材５８をシール板５１の端面に所定の押圧力（白矢印Ａ）で当接させた状態で、押圧治具５６をスライド（白矢印Ｂ）させることにより、スリンガ５２に対してシール板５１のみがスライドされ、第１および第２のサイドリップ５５ａ、５５ｂがスリンガ５２の立板部５２ｂの側面から一時的に離間してリップ摺接部間の気圧が開放される。その後、シール板５１の端面とスリンガ５２の立板部５２ｂの側面が略面一の状態（正規の状態）に保持され、押圧治具５６を外方部材５３のインナー側の端部内周と内輪６０の外径によって形成される環状空間の開口部の方向（図中黒矢印にて示す）に押圧される。

そして、（ｃ）に示すように、外方部材５３の端面５３ａに押圧部材５８の凹部５８ａが衝合する。その後、治具本体５７をスライド（白矢印Ｂ）させ、その押圧面５７ｂが外方部材５３の端面５３ａに衝合し、押圧部材５８が反力（白矢印Ａ）を受けると同時に、スリンガ５２の立板部５２ｂの側面に押圧面５７ｂが当接され、シール板５１の端面とスリンガ５２の立板部５２ｂの側面を略面一の状態に保持した状態で、組立が完了する。

このように、押圧治具５６が、治具本体５７に弾性部材５７ａを介して進退自在に嵌挿された押圧部材５８を備え、この押圧部材５８によって弾性部材５７ａのばね力でシール板５１を押圧し、このばね力が、外方部材５３の端部内周にシール板５１を嵌合する時の圧入力よりも小さく設定されている。これにより、リップ摺接部間の気圧と外気との気圧差を容易に開放することができ、シール板５１とスリンガ５２が分離することなく、その位置関係を保持した状態で車輪用軸受に組み込むことができる（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１２−１５９１７０号公報

然しながら、図８に示すような車輪用軸受装置の場合、シールを組み立てる段階において幾つかの課題がある。この車輪用軸受装置は、外周に懸架装置（図示せず）に取り付けられるための車体取付フランジ６１ｂを一体に有し、内周に複列の外側転走面６１ａ、６１ａが形成され、固定側部材となる外方部材６１と、外周に複列の外側転走面６１ａ、６１ａに対向する内側転走面６２ａ、６３ａがそれぞれ形成され、回転側部材となる内方部材６４と、両転走面６１ａ、６２ａおよび６１ａ、６３ａ間に保持器６５、６５を介して転動自在に収容された複列のボール６６、６６と、外方部材６１と内方部材６４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６７、６８とを備えている。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８の左側）、中央寄り側をインナー側（図８の右側）という。

内方部材６４は、一端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ６９を一体に有し、外周に内側転走面６２ａと、この内側転走面６２ａから軸方向に延びる小径段部６２ｂが形成されたハブ輪６２と、このハブ輪６２の小径段部６２ｂに圧入され、外周に内側転走面６３ａが形成された内輪６３とからなる。そして、内輪６３の外径には、円周方向に亙る特性を交互に、かつ等間隔に変化させた円環状のエンコーダ７０が固定されている。

インナー側のシール６８は、図９に拡大して示すように、互いに対向配置された環状のシール板７１とスリンガ７２とからなるパックシールで構成されている。シール板７１は外方部材６１に装着される芯金７３と、この芯金７３に加硫接着により一体に接合されたシール部材７４とからなる。芯金７３は鋼板からプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成され、外方部材６１のアウター側の端部内周に所定のシメシロを介して圧入される円筒状の嵌合部７３ａと、この嵌合部７３ａの端部から径方向内方に延びる内径部７３ｂとを有している。そして、内径部７３ｂから嵌合部７３ａに亙る外表面を覆うように、シール部材７４が回り込んでノーズ部７５が形成されている。

シール部材７４は合成ゴムからなり、径方向外方に傾斜して延びるサイドリップ７４ａと、このサイドリップ７４ａの内径側で二股状に傾斜して延びるダストリップ７４ｂとグリースリップ７４ｃと、を有している。

一方、スリンガ７２は鋼板からプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成され、内輪６３の外周面６３ａに圧入される円筒部７２ａと、この円筒部７２ａから径方向外方に延びる立板部７２ｂとからなる。なお、スリンガ７２の立板部７２ｂの外縁は、シール部材７１と僅かな径方向すきまを介して対向し、ラビリンスシール７６を構成している。

シール部材７４のサイドリップ７４ａは、スリンガ７２の立板部７２ｂの側面に軸方向シメシロを介して摺接されると共に、ダストリップ７４ｂはスリンガ７２の円筒部７２ａに径方向シメシロを介して摺接され、グリースリップ７４ｃは、円筒部７２ａに径方向すきまを介して対向し、ラビリンスシールを構成している。

一般的に、インナー側のシール６８を圧入する際は、装置のアウター側の車輪取付フランジ６９を下にし、インナー側を上にして縦型に載置した状態でシール６８が圧入されるが（図８参照）、図１０に示すように、シール圧入部７７が、外方部材６１のインナー側の端面６１ｃより軸受内方側の深い位置にある構造、具体的には、外方部材６１において、シール幅Ｗ０よりシール嵌挿部の幅ａが大きい（Ｗ０＜ａ）構造では、以下のような課題がある。

すなわち、図１１（ａ）に示すように、シール６８は円環状のガイド治具７８を介して内輪６３に圧入されるが、内輪６３の外径に段差がなく外周面６３ａがストレートに形成されている形状で、（ｂ）に示すように、外方部材６１とシール板７１よりも内輪６３とスリンガ７２が先に圧入される場合、ダストリップ７４ｂのシメシロ如何では、図１２（ａ）に示すように、シール板７１の自重でシール板７１とスリンガ７２が離反してばらける恐れがある。近年、低トルク化の要求で、ダストリップ７４ｂとグリースリップ７４ｃの反力（シメシロ）を小さく設定している場合はその可能性が高くなる。

この場合、内輪６３の外周面６３ａに段差を設けることによってこの課題は解消し、ガイド治具７８によって外方部材６１のシール圧入部７７の手前までガイドされて圧入されるが、図１２（ｂ）に示すように、例え、内輪６３’の外周面６３ａに段差６３ｂを設けても、外方部材６１’のシール圧入部７７’との段差７７ａが充分でないと、ガイド治具７８自体がシール圧入部７７’の手前まで挿入することができないため、シール６８をシール圧入部７７’まで落下させることになる。その際、シール６８が傾いたり、芯がずれたりして圧入不良が発生する恐れがある。こうした圧入不良によって、芯金７３やスリンガ７２に傷が付いたり、また、芯金７３の端部にシール部材７４が回り込んで接合されるハーフメタル構造のシール６８では、この回り込んで形成されたノーズ部７５が切損したりし、シール６８の嵌合部分の気密性が損なわれる恐れがあった。外方部材６１’のシール圧入部７７’との段差７７ａを充分に大きくすることも考えられるが、外方部材６１’が薄肉になり強度を確保できなくなる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、シール圧入部が外方部材のインナー側の端面より軸受内方側の深い位置にある構造において、シールの組立時におけるシールの分離を防止すると共に、シールの傾きを抑制して圧入不良を防止し、信頼性を向上させた車輪用軸受装置を提供することを目的とする。

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、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、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材のそれぞれの転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、前記内方部材と前記外方部材との間に形成される環状空間の開口部両端を密封するシールと、を備え、このうちインナー側のシールが、互いに対向配置された環状のシール板とスリンガとからなる複合型のシールで構成され、前記シール板が、前記外方部材の端部内周に圧入される芯金と、この芯金に接合され、少なくとも径方向外方に傾斜して延びるサイドリップを一体に有するシール部材と、を備えると共に、前記スリンガが断面Ｌ字状に形成され、前記内方部材の端部外周に圧入される円筒部と、この円筒部から径方向外方に延びる立板部を有し、この立板部に前記サイドリップが所定の軸方向シメシロを介して摺接された車輪用軸受装置において、前記外方部材の端部内周に、前記シールが圧入されるシール圧入部と、このシール圧入部と前記外方部材のインナー側の端面との間で、前記内方部材の外径面に対向する位置に当該シール圧入部よりも大径に形成された圧入ガイド部を備えている。

このように、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、外周に複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と外方部材のそれぞれの転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、内方部材と外方部材との間に形成される環状空間の開口部両端を密封するシールと、を備え、このうちインナー側のシールが、互いに対向配置された環状のシール板とスリンガとからなる複合型のシールで構成され、シール板が、外方部材の端部内周に圧入される芯金と、この芯金に接合され、少なくとも径方向外方に傾斜して延びるサイドリップを一体に有するシール部材と、を備えると共に、スリンガが断面Ｌ字状に形成され、内方部材の端部外周に圧入される円筒部と、この円筒部から径方向外方に延びる立板部を有し、この立板部にサイドリップが所定の軸方向シメシロを介して摺接された車輪用軸受装置において、外方部材の端部内周に、前記シールが圧入されるシール圧入部と、このシール圧入部と外方部材のインナー側の端面との間で、内方部材の外径面に対向する位置に当該シール圧入部よりも大径に形成された圧入ガイド部を備えているので、シールをスムーズに、かつ安定して外方部材のシール圧入部に圧入することができ、組立時におけるシールの分離を防止すると共に、シールの傾きを抑制して圧入不良を防止し、信頼性を向上させた車輪用軸受装置を提供することができる。

好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記芯金の嵌合部の先端部が薄肉に形成され、この先端部を覆うように前記シール部材が回り込んで接合され、その外周面に前記芯金の嵌合部の外径よりも大径のノーズ部が形成されると共に、前記芯金の嵌合部と圧入ガイド部との間に径方向すきまを有し、前記ノーズ部と前記圧入ガイド部とにシメシロを有していれば、組立時におけるシールの分離を防止することができる。

また、請求項３に記載の発明のように、前記ノーズ部と圧入ガイド部とのシメシロが直径で０〜０．２ｍｍに設定されていれば、圧入時のノーズ部の引き摺りによる劣化を防止することができる。

また、請求項４に記載の発明のように、前記芯金の嵌合部と圧入ガイド部との径方向すきまが直径で０〜０．３ｍｍに設定されていれば、圧入力を増加することなく、シール板が傾くのを抑制することができ、圧入不良を防止することができる。

また、請求項５に記載の発明のように、前記芯金の嵌合部の先端部が薄肉に形成され、この先端部を覆うように前記シール部材が回り込んで接合され、その外周面に前記芯金の嵌合部の外径よりも大径のノーズ部が形成されると共に、このノーズ部と前記圧入ガイド部とのシメシロが直径で−０．１〜０．２ｍｍに設定され、かつ前記芯金の嵌合部と圧入ガイド部の径方向すきまが直径で０〜０．３ｍｍに設定されていれば、圧入力を増加することなく、シール板が傾くのを抑制することができると共に、圧入ガイド部の内径寸法の公差範囲を緩和することができ、低コスト化を図ることができる。

また、請求項６に記載の発明のように、前記圧入ガイド部の内径寸法の交差範囲が±０．０８ｍｍ以内に設定されていれば、圧入ガイド部の管理コストと共に、加工時間を短縮して製造コストを低減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、前記シール圧入部と圧入ガイド部との間にインナー側に漸次拡径する傾斜角１０〜４５°のテーパ面からなる段差が形成されていれば、圧入時のシールの芯ずれを規制することができる。

また、請求項８に記載の発明のように、前記圧入ガイド部がインナー側に漸次拡径する傾斜角０〜５°からなるテーパ面に形成されていれば、組立時におけるシールの分離を防止すると共に、シールの傾きを抑制して圧入不良を防止し、信頼性を向上させることができる。

本発明に係る車輪用軸受装置は、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、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材のそれぞれの転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、前記内方部材と前記外方部材との間に形成される環状空間の開口部両端を密封するシールと、を備え、このうちインナー側のシールが、互いに対向配置された環状のシール板とスリンガとからなる複合型のシールで構成され、前記シール板が、前記外方部材の端部内周に圧入される芯金と、この芯金に接合され、少なくとも径方向外方に傾斜して延びるサイドリップを一体に有するシール部材と、を備えると共に、前記スリンガが断面Ｌ字状に形成され、前記内方部材の端部外周に圧入される円筒部と、この円筒部から径方向外方に延びる立板部を有し、この立板部に前記サイドリップが所定の軸方向シメシロを介して摺接された車輪用軸受装置において、前記外方部材の端部内周に、前記シールが圧入されるシール圧入部と、このシール圧入部と前記外方部材のインナー側の端面との間で、前記内方部材の外径面に対向する位置に当該シール圧入部よりも大径に形成された圧入ガイド部を備えているので、シールをスムーズに、かつ安定して外方部材のシール圧入部に圧入することができ、組立時におけるシールの分離を防止すると共に、シールの傾きを抑制して圧入不良を防止し、信頼性を向上させた車輪用軸受装置を提供することができる。

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のインナー側のシールを示す要部拡大図である。図１のインナー側のシール部を示す要部拡大図である。（ａ）は、図３のシールを圧入する状態を示す説明図、（ｂ）は、（ａ）のＡ部の部分拡大図である。図４（ａ）のＢ部の部分拡大図である。図４（ａ）の変形例を示す要部拡大図である。（ａ）〜（ｃ）は、従来の車輪用軸受シールの組立方法を示す説明図である。従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。図８のインナー側のシールを示す要部拡大図である。図８のインナー側のシール部を示す要部拡大図である。（ａ）は、図１０のシールを圧入する状態を示す説明図、（ｂ）は、（ａ）の部分拡大図である。（ａ）は、図１１（ａ）のシールを圧入する状態で、不具合を示す説明図、（ｂ）は、他の不具合を示す説明図である。

外周に車体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それぞれの転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、前記内方部材と前記外方部材のインナー側の端部との間に形成される環状空間の開口部を密封するシールと、を備え、このシールが、互いに対向配置された環状のシール板とスリンガとからなる複合型のシールで構成され、前記シール板が、前記外方部材の端部内周に圧入される芯金と、この芯金に加硫接着により一体に接合され、少なくとも径方向外方に傾斜して延びるサイドリップを一体に有するシール部材と、を備えると共に、前記スリンガが断面Ｌ字状に形成され、前記内方部材の端部外周に圧入される円筒部と、この円筒部から径方向外方に延びる立板部を有し、この立板部に前記サイドリップが所定の軸方向シメシロを介して摺接された車輪用軸受装置において、前記外方部材の端部内周に、この外方部材のインナー側の端面よりアウター側の深い位置に前記シールが圧入されるシール圧入部と、このシール圧入部から段差を介してインナー側に当該シール圧入部よりも大径に形成された圧入ガイド部を備え、前記芯金の嵌合部の先端部が薄肉に形成され、この先端部を覆うように前記シール部材が回り込んで接合され、その外周面に前記芯金の嵌合部の外径よりも大径のノーズ部が形成されると共に、このノーズ部と前記圧入ガイド部とのシメシロが直径で−０．１〜０．２ｍｍに設定され、かつ前記芯金の嵌合部と圧入ガイド部の径方向すきまが直径で０〜０．３ｍｍ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のインナー側のシールを示す要部拡大図、図３は、図１のインナー側のシール部を示す要部拡大図、図４（ａ）は、図３のシールを圧入する状態を示す説明図、（ｂ）は、（ａ）のＡ部の部分拡大図、図５は、図４（ａ）のＢ部の部分拡大図、図６は、図４（ａ）の変形例を示す要部拡大図である。

図１に示す車輪用軸受は従動輪側の第３世代と称され、内方部材１と外方部材１０、および両部材１、１０間に転動自在に収容された複列の転動体（ボール）６、６とを備えている。内方部材１は、ハブ輪２と、このハブ輪２に圧入固定された内輪３とからなる。

ハブ輪２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４を一体に有し、この車輪取付フランジ４の円周等配位置に車輪を固定するためのハブボルト５が植設されている。また、ハブ輪２の外周には一方（アウター側）の内側転走面２ａと、この内側転走面２ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部２ｂが形成されている。

一方、内輪３は外周に他方（インナー側）の内側転走面３ａが形成され、ハブ輪２の小径段部２ｂに所定のシメシロを介して圧入され、この小径段部２ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部２ｃによって、所定の軸受予圧が付与された状態で軸方向に固定されている。

ハブ輪２は、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、後述するシール８のシールランド部となる車輪取付フランジ４のインナー側の基部１１をはじめ、アウター側の内側転走面２ａから小径段部２ｂに亙り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。これにより、車輪取付フランジ４の基部１１の耐摩耗性が向上するばかりでなく、車輪取付フランジ４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することになり、ハブ輪２の強度・耐久性が向上する。なお、加締部２ｃは鍛造加工後の表面硬さのままの未焼入れ部とされている。一方、内輪３および転動体６はＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れにより芯部まで、内輪３は５８〜６４ＨＲＣ、転動体６は６２〜６７ＨＲＣの範囲で硬化処理されている。

外方部材１０は、外周に車体（図示せず）に取り付けられるための車体取付フランジ１０ｂを一体に有し、内周に前記内方部材１の内側転走面２ａ、３ａに対向する複列の外側転走面１０ａ、１０ａが一体に形成されている。この外方部材１０は、ハブ輪２と同様、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％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１０ａ、１０ａ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。そして、それぞれの転走面１０ａ、２ａと１０ａ、３ａ間に複列の転動体６、６が収容され、保持器７、７によりこれら複列の転動体６、６が転動自在に保持されている。また、外方部材１０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、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。

なお、ここでは、転動体６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車輪用軸受装置を例示したが、これに限らず、転動体６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。また、ここでは、ハブ輪２の外周に直接内側転走面２ａが形成された第３世代構造を例示したが、図示はしないが、ハブ輪の小径段部に一対の内輪が圧入固定された第１世代または第２世代構造であっても良い。

本実施形態では、図３に示すように、内輪３の外周にパルサリング１２が圧入されている。このパルサリング１２は、円環状に形成された支持環１３と、この支持環１３の側面に加硫接着等で一体に接合された磁気エンコーダ１４とで構成されている。この磁気エンコーダ１４は、ゴム等のエラストマにフェライト等の磁性体粉が混入され、周方向に交互に磁極Ｎ、Ｓが着磁されて車輪の回転速度検出用のロータリエンコーダを構成している。

支持環１３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（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）からプレス加工によって断面略Ｌ字状に形成され、内輪３に圧入される円筒部１３ａと、この円筒部１３ａから径方向外方に延びる立板部１３ｂとを有している。そして、この立板部１３ｂのインナー側の側面に磁気エンコーダ１４が接合されている。

アウター側のシール８は、図１に示すように、芯金１５と、この芯金１５に一体に加硫接着されたシール部材１６とからなる一体型の密封装置で構成されている。芯金１５は、フェライト系ステンレス鋼板や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からプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成され、外方部材１０のアウター側の端部内周に所定のシメシロを介して圧入される円筒状の嵌合部１５ａと、この嵌合部１５ａの端部から径方向内方に延びる内径部１５ｂとを有している。そして、内径部１５ｂから嵌合部１５ａに亙る外表面を覆うように、シール部材１６が回り込んで接合され、所謂ハーフメタル構造をなしている。これにより、嵌合部１５ａの気密性を高めて軸受内部を保護することができる。

一方、シール部材１６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、径方向外方に傾斜して延び、円弧状に形成された車輪取付フランジ４の基部１１に所定の軸方向シメシロを介して摺接されるサイドリップ１６ａとダストリップ１６ｂ、および軸受内方側に傾斜して延び、基部１１に微小な径方向すきまを介して対向されるグリースリップ１６ｃを一体に備えている。なお、シール部材１６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。

次に、インナー側のシール９は、図２に拡大して示すように、断面が略Ｌ字状に形成されて互いに対向配置された環状のシール板１７とスリンガ１８とからなるパックシールで構成されている。

環状のシール板１７は、外方部材１０のインナー側の端部内周に圧入された芯金１９と、この芯金１９に一体に加硫接着されたシール部材２０とからなる。芯金１９は、フェライト系ステンレス鋼板や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Ｌ字状に形成され、外方部材１０の端部内周に所定のシメシロを介して圧入される円筒状の嵌合部１９ａと、この嵌合部１９ａの端部から径方向内方に延びる内径部１９ｂを有している。そして、芯金１９の嵌合部１９ａの先端部が薄肉に形成されると共に、この先端部を覆うようにシール部材２０が回り込んで接合され、その外周面に芯金１９の嵌合部１９ａの外径よりも僅かに大径のノーズ部（環状の凸部）２１が形成されている。

一方、スリンガ１８は、フェラ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Ｌ字状に形成され、内輪３の外周面３ｂに圧入される円筒部１８ａと、この円筒部１８ａから径方向外方に延びる立板部１８ｂとからなる。なお、スリンガ１８の立板部１８ｂの外縁は、シール部材１７と僅かな径方向すきまを介して対向し、ラビリンスシール２２を構成している。

シール部材２０はＮＢＲ等の合成ゴムからなり、芯金１９の内径部１９ｂの端部から径方向外方のインナー側に傾斜して延び、スリンガ１８の立板部１８ｂのアウター側の側面に所定の軸方向シメシロを介して摺接するサイドリップ２０ａと、このサイドリップ２０ａの内径側に二股状に傾斜して延びるダストリップ２０ｂとグリースリップ２０ｃを備えている。ダストリップ２０ｂは、スリンガ１８の円筒部１８ａに所定の径方向シメシロを介して摺接すると共に、グリースリップ２０ｃは、スリンガ１８の円筒部１８ａに所定の径方向すきまを介して対向し、ラビリンスシールを構成している。なお、シール部材２０の材質としては、例示したＮＢＲ以外にも、例えば、ＨＮＢＲ、ＥＰＤＭをはじめ、ＡＣＭ、ＦＫＭ、あるいはシリコンゴム等を例示することができる。

ここで、図３に示すように、外方部材１０のインナー側の端部内周にシール９が圧入されている。この外方部材１０の端部内周において、インナー側の端面１０ｃよりアウター側（軸受内方側）の深い位置のシール圧入部２３にシール９が圧入されている。そして、このシール圧入部２３から所定の段差２３ａを介してインナー側（開口側）で内輪３の外径面に対向する位置にシール圧入部２３よりも僅かに大径に形成された圧入ガイド部２４を備えている。さらに、本実施形態では、開口部にこの圧入ガイド部２４よりも僅かに大径（半径０．５ｍｍ以下）に形成されたカバー圧入部２５を備えている。僅かな大径の圧入ガイド部２４であるので、外方部材１０が薄肉になることなく強度を確保できる。

また、図４（ａ）に示すように、シール圧入部２３の幅Ｗ１はシール９のシール板１７の幅Ｗ０よりも大きく、また、内輪３の外径面に対向する位置に形成された圧入ガイド部２４は、内輪３のインナー側の端面を越えて形成しており、圧入ガイド部２４の幅Ｗ２はシール９の幅Ｗ０よりも大きく設定されている（Ｗ０＜Ｗ２）。そして、（ｂ）に示すように、圧入ガイド部２４の内径Ｄは、シール９における芯金１９の嵌合部１９ａの外径よりも僅かに大径に、また、ノーズ部２１の外径よりも僅かに小径に形成されている。すなわち、圧入ガイド部２４はノーズ部２１と所定のシメシロｄを持っているが、芯金１９の嵌合部１９ａとは所定の径方向（案内）すきまＳを持つように設定されている。

シール９は、図示しない圧入治具によってシール９のインナー側の側面に当接した状態で押し込まれるが、本実施形態のように、内輪３の外径に段差がなく外周面３ｂがストレートな形状で、外方部材１０とシール板１９よりも内輪３とスリンガ１８が先に圧入される場合であっても、外方部材１０の内輪３の外径面に対向する位置には圧入ガイド部２４を備えているので、圧入ガイド部２４にシール９のノーズ部２１が接触し、この弾性の反力が生じる。これによって、シール板１７の自重でシール板１７とスリンガ１８が離反してばらけるのを防止することができる。また、シール９がシール圧入部２３まで落下することがないので、シール９が傾いたり、芯がずれたりして圧入不良が発生する恐れもなくなる。

また、圧入ガイド部２４と芯金１９の嵌合部１９ａとの間に径方向すきまＳが存在していることにより、この圧入ガイド部２４がシール９のガイド治具の役割を果たし、従来のようにガイド治具をシール圧入部の手前まで挿入できないためにシールがシール圧入部まで落下するという不具合を解消することができる。したがって、シール９をスムーズに、かつ安定して外方部材１０のシール圧入部２３に圧入することができ、組立時におけるシール９の分離を防止すると共に、シール９の傾きを抑制して圧入不良を防止し、信頼性を向上させた車輪用軸受装置を提供することができる。

圧入ガイド部２４とノーズ部２１とのシメシロｄは、直径で０〜０．２ｍｍに設定されている。このシメシロｄが０．２ｍｍを超えると、圧入力が増加するだけでなく、圧入時にノーズ部２１の引き摺りによる劣化で気密性が低下する恐れがあって好ましくない。

また、芯金１９の嵌合部１９ａとの径方向すきまＳは、直径で０〜０．３ｍｍに設定されている。この径方向すきまＳが０．３ｍｍを超えると、シール板１７が過度に傾くのを抑制することが難しくなり、圧入不良を誘発して好ましくない。

なお、圧入ガイド部２４とノーズ部２１とのシメシロｄを−０．１〜０．２ｍｍの範囲に設定しても良い（シメシロｄが−０．１ｍｍは、径方向すきまのことをいう）。すなわち、圧入ガイド部２４とノーズ部２１とのシメシロｄが、ＪＩＳ規格（ＪＩＳＢ０４０１（１９８６））による「はめあい公差」でいう、微小な「すきまばめ」から微小な「しまりばめ」の範囲、換言すれば、微小なすきまから微小なシメシロが存在する「中間ばめ」に設定されていれば良い。

このように、圧入ガイド部２４とノーズ部２１とのはめあい公差にすきまばめ範囲が存在しても、シール圧入部２３に対し、シール９の芯金１９およびノーズ部２１がシメシロを持って圧入されていれば気密性を損なうことはなく、例え、シメシロｄの下限側にこの程度のすきまがあっても、芯金１９の嵌合部１９ａとの径方向すきまＳを０〜０．３ｍｍに規制することにより、シール板１７の傾きを充分抑制することができるからである。これにより、圧入ガイド部２４の内径寸法Ｄの交差範囲ΔＤを±０．０８ｍｍ以内に緩和することができ、圧入ガイド部２４の管理コストと共に、加工時間を短縮して製造コストを低減させることができる。

ここでは、シール９における芯金１７の嵌合部１７ａが薄肉に形成されると共に、この先端部を覆うようにシール部材２０が回り込んで接合され、その外周面に芯金１９の嵌合部１９ａの外径よりも僅かに大径のノーズ部２１が形成されている構成を例示したが、本発明は、これに限らず、図示はしないが、芯金の嵌合部にシール部材が回り込むノーズ部がないシールであっても良く、圧入ガイド部と芯金の嵌合部とのはめあいが中間ばめに設定されていれば良い。

また、図５に示すように、シール圧入部２３の段差２３ａは、シール圧入部２３から圧入ガイド部２４まで漸次拡径するように所定の傾斜角αからなるテーパ面に形成されている。本実施形態では、この傾斜角αは１０〜４５°の範囲に設定されている。この傾斜角αが１０°未満では、圧入時の芯ずれを規制する効果が小さくなる。一方、傾斜角αが４５°を超えるとシール板１７の当接によって軸方向分力の比率が大きくなり、シール９の芯ずれを抑制することが難しくなって好ましくない。

図６に前述した外方部材１０の変形例を示す。この実施形態は、前述した実施形態（図３）と基本的には圧入ガイド部２４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一機能を有する部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

この外方部材２５は、インナー側の端面１０ｃよりアウター側の深い位置にシール９が圧入されるシール圧入部２３が形成され、このシール圧入部２３からインナー側に漸次拡径する圧入ガイド部２６が形成されている。

本実施形態では、前述した実施形態のように、シール圧入部２３と圧入ガイド部２４との繋ぎ目にテーパ状の段差２３ａはなく、圧入ガイド部２６全面が漸次インナー側（開口部側）に拡径する所定の傾斜角βからなるテーパ面に形成されている。そして、圧入ガイド部２６とノーズ部２１とのシメシロが、前述した実施形態と同様、直径で−０．１〜０．２ｍｍの範囲に、かつ芯金１９の嵌合部１９ａとの径方向すきまが０〜０．３ｍｍになるように、傾斜角βが０°を超え、５°以下に設定されている。これにより、前述した実施形態と同様、組立時におけるシール９の分離を防止すると共に、シール９の傾きを抑制して圧入不良を防止し、信頼性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、駆動輪側、従動輪側に関わらず、外方部材の端部にパックシールが装着された第１乃至４世代構造の車輪用軸受装置に適用することができる。

１内方部材
２ハブ輪
２ａ、３ａ内側転走面
２ｂ小径段部
３内輪
３ｂ内輪の外周面
４車輪取付フランジ
５ハブボルト
６転動体
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、２５外方部材
１０ａ外側転走面
１０ｂ車体取付フランジ
１１車輪取付フランジのインナー側の基部
１２パルサリング
１３支持環
１３ａ、１８ａ円筒部
１３ｂ、１８ｂ立板部
１４磁気エンコーダ
１５、１９芯金
１５ａ、１９ａ嵌合部
１５ｂ、１９ｂ内径部
１６、２０シール部材
１６ａ、２０ａサイドリップ
１６ｂ、２０ｂダストリップ
１６ｃ、２０ｃグリースリップ
１７シール板
１８スリンガ
２１ノーズ部
２２ラビリンスシール
２３シール圧入部
２３ａ段差
２４圧入ガイド部
５０、６８シール
５１、７１シール板
５２、７２スリンガ
５３、６１、６１’ 外方部材
５３ａ、６１ｃ外方部材の端面
５４、７３芯金
５５、７４シール部材
５５ａ第１のサイドリップ
５５ｂ第２のサイドリップ
５５ｃ、７４ｃグリースリップ
５６押圧治具
５７治具本体
５７ａ弾性部材
５７ｂ押圧面
５８押圧部材
５８ａ凹部
５９保持治具
５９ａ保持面
６０、６３、６３’ 内輪
６１ａ外側転走面
６１ｂ車体取付フランジ
６２ハブ輪
６２ａ、６３ａ内側転走面
６２ｂ小径段部
６３ａ内輪の外周面
６３ｂ、７７ａ、Ｔ０段差
６４内方部材
６５保持器
６６ボール
６７アウター側のシール
６８インナー側のシール
６９車輪取付フランジ
７０エンコーダ
７４ａサイドリップ
７４ｂグリースリップ
７５ノーズ部
７７、７７’ シール圧入部
７８ガイド治具
ａシール嵌挿部の幅
ｂシール圧入部の幅
ｄ圧入ガイド部とノーズ部とのシメシロ
Ｄ圧入ガイド部の内径
ΔＤ圧入ガイド部の内径交差
Ｓ圧入ガイド部と芯金の嵌合部との径方向すきま
Ｗ０シール板の幅
Ｗ１シール圧入部の幅
Ｗ２圧入ガイド部の幅
α シール圧入部の段差の傾斜角
β 圧入ガイド部の傾斜角

Claims

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、
外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、
この内方部材と前記外方部材のそれぞれの転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、
前記内方部材と前記外方部材との間に形成される環状空間の開口部両端を密封するシールと、を備え、
このうちインナー側のシールが、互いに対向配置された環状のシール板とスリンガとからなる複合型のシールで構成され、
前記シール板が、前記外方部材の端部内周に圧入される嵌合部を含む芯金と、この芯金に接合され、少なくとも径方向外方に傾斜して延びるサイドリップを一体に有するシール部材と、前記芯金の前記嵌合部の外径よりも大径のノーズ部と、を備えると共に、
前記スリンガが断面Ｌ字状に形成され、前記内方部材の端部外周に圧入される円筒部と、この円筒部から径方向外方に延びる立板部を有し、この立板部に前記サイドリップが所定の軸方向シメシロを介して摺接された車輪用軸受装置において、
前記外方部材の端部内周に、前記シールが圧入されるシール圧入部と、このシール圧入部と前記外方部材のインナー側の端面との間で、前記内方部材の外径面に対向する位置に当該シール圧入部よりも大径に形成された圧入ガイド部とを備え、
前記圧入ガイド部の幅が前記シールの幅より大きく設定されていて、
前記圧入ガイド部が、前記ノーズ部と所定のシメシロを持つ時に前記嵌合部とは所定の径方向すきまを持つ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。
前記芯金の嵌合部の先端部が薄肉に形成され、この先端部を覆うように前記シール部材が回り込んで接合されると共に、前記芯金の嵌合部と圧入ガイド部との間に径方向すきまを有し、前記ノーズ部と前記圧入ガイド部とにシメシロを有する請求項１に記載の車輪用軸受装置。
前記ノーズ部と圧入ガイド部とのシメシロが直径で０〜０．２ｍｍに設定されている請求項２に記載の車輪用軸受装置。
前記芯金の嵌合部と圧入ガイド部との径方向すきまが直径で０〜０．３ｍｍに設定されている請求項１乃至３いずれかに記載の車輪用軸受装置。
前記圧入ガイド部の内径寸法の交差範囲が±０．０８ｍｍ以内に設定されている請求項１乃至４いずれかに記載の車輪用軸受装置。
前記シール圧入部と圧入ガイド部との間にインナー側に漸次拡径する傾斜角１０〜４５°のテーパ面からなる段差が形成されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
前記圧入ガイド部がインナー側に漸次拡径する傾斜角０〜５°からなるテーパ面に形成されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。