(57)【要約】【課題】軸受の内部空間を常に大気圧と同等に保ちながら、泥水などの異物が内部空間内に侵入することを防止した車輪支持用軸受ユニットを提供する。【解決手段】キャップ５ａは、外板部２１と内板部２２とを有し、これら両板部２１、２２の間に連通空間２６を形成している。外板部２１の下部には外部空間と連通空間２６とを連通する排出孔２５が形成され、内板部２２の中央部には連通空間２６と内部空間１１とを連通する内部空気孔２４が形成されている。外板部部２１の軸方向外側面及び内周面と、内板部２２の軸方向内側面とに近接対向させた状態で、ハブ２の回転と共にラッセルブレード３３が連通空間２６の内部で回転する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に複列の外輪軌道を有して懸架装置に支持固定される外輪と、外周面に複列の内輪軌道を有して前記外輪の内径側に前記外輪と同心に配置されるハブと、前記両外輪軌道と前記両内輪軌道との間に両列毎にそれぞれ複数個ずつ転動自在に設けられた転動体と、前記外輪の軸方向外端開口部に装着されるシールリングと、前記外輪の軸方向内端開口部に装着されるキャップとを備え、前記ハブの外周面のうちで前記外輪の軸方向外端部よりも軸方向外方に突出した部分に車輪を支持する為の回転側フランジを設け、前記外輪の内周面と前記ハブの外周面とにより形成される内部空間が前記シールリングと前記キャップとにより塞がれた車輪支持用転がり軸受ユニットに於いて、
前記キャップは、外部空間側の外板部と、前記内部空間側の内板部と、ロータとを備え、前記外板部と前記内板部との間に連通空間を形成し、前記外板部の周面下部に前記連通空間と外部空間とを連通する排出孔を設け、前記内板部の中央部に前記内部空間と前記連通空間とを連通する内部空気孔を設け、前記ロータは、前記内部空気孔を貫通して前記ハブに連結される回転軸と、この回転軸から前記連通空間内を径方向外方に向けて延びる複数のアームと、このアームに固定されたブレードとを備え、前記ブレードが前記ハブと共に回転することにより、前記内部空間と外部空間とを常に連通状態としながら、前記連通間内の異物を前記排出孔から外部空間に押し出すことを特徴とする車輪支持用軸受ユニット。
【請求項２】
前記ブレードが、前記アームの先端部に設けられた断面円弧形状のラッセルブレードであることを特徴とする請求項１に記載の車輪支持用軸受ユニット。
【請求項３】
前記ブレードが、前記外板部と摺接するワイパーブレードであることを特徴とする請求項１に記載の車輪支持用軸受ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する為の車輪支持用軸受ユニットの改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車の車輪は、懸架装置に対して車輪支持用軸受ユニットにより回転自在に支持している。図３は、この様な車輪支持用軸受ユニットの従来構造の１例として、特許文献１に記載された従動輪用の車輪支持用軸受ユニットを示している。この車輪支持用軸受ユニット１０は、外輪１と、ハブ２と、複数個の転動体３、３と、シールリング４と、キャップ５とを備えている。このうちの外輪１は、内周面に複列の外輪軌道６、６を、外周面の軸方向内端寄り部分に、懸架装置を構成するナックルに結合固定する為の固定側フランジ７を、それぞれ有している。尚、軸方向に関して「内」とは、自動車への組み付け状態で車両の幅方向中央側を言い、各図の右側となる。反対に、自動車への組み付け状態で車両の幅方向外側となる、各図の左側を、軸方向に関して「外」と言う。
【０００３】
又、前記ハブ２は、外周面の軸方向外端寄り部分に、車輪及びブレーキディスクを支持固定する為の回転側フランジ８を、同じく軸方向中間部乃至内端寄り部分に複列の内輪軌道９、９を、それぞれ有している。又、前記各転動体３、３は、前記両外輪軌道６、６と前記両内輪軌道９、９との間に、両列毎にそれぞれ複数個ずつ、転動自在に設けられている。又、前記シールリング４は、前記外輪１の軸方向外端部内周面と前記ハブ２の軸方向中間部外周面との間に設けられ、この間部分を気密状態で塞いでいる。又、前記キャップ５は、金属板に塑性加工を施す事によりシャーレ状に造られたもので、外周部を構成する円筒部２０を、前記外輪１の軸方向内端部に締り嵌めで嵌合（圧入）している。そして、この状態で、この外輪１の軸方向内端開口をキャップ５の底板部１９で塞いでいる。
【０００４】
上述の様に構成する車輪支持用軸受ユニット１０の場合、前記外輪１の内周面と前記ハブ２の外周面との間には円環状の内部空間１１が形成され、この内部空間１１の軸方向両端部は、前記シールリング４と前記キャップ５とによりそれぞれ気密性を保った状態で塞がれている。この様にして、各転動体３、３が設置される前記内部空間１１から、封入されたグリースが外部に流出することを防止すると共に、外部空間から泥水及び塵埃等が内部空間１１内に侵入することを防止している。
【０００５】
ところで、特許文献２に記載されている様に、軸受組立時においては前記シールリング４を装着した状態で前記キャップ５を外輪１に圧入嵌合する為、前記内部空間１１の圧力が上昇し、内部空間１１の内圧は大気圧と比較して高い状態にある。さらに、自動車の走行により車輪支持用軸受ユニット１０のハブ２が回転して内部空間１１の温度が上昇すると、ボイルシャルルの法則により内圧が上昇する為に、上述した軸受組立時の内圧上昇分に加えて内部空間１１の内圧はさらに高くなる。通常の自動車走行時における軸受自体の発熱による内圧上昇分に更に加えて、長くて急な下り坂又は過剰な制動動作により、回転側フランジ８に支持固定されたブレーキディスクが異常に高温になると、その熱がハブ２に伝導して、内部空間１１が高温状態となって内圧が急激に高まり、前記キャップ５が外輪１から抜け落ちる虞がある。
【０００６】
キャップ５が外輪１から外れる時は、キャップ５が外部空間側に移動する（外れる）に伴い内部空間１１の内圧は低下するが、外輪１とキャップ５との摩擦が静止摩擦から動摩擦に変わり摩擦係数が低下すること、キャップ５の底板部１９の影響により前記円筒部２０は底板部１９側の剛性が高くて嵌合力が高い為に、キャップ５の移動に伴って嵌合力の低下も進行することなどから、キャップ全体が一気に抜け落ちてしまう場合が多い。このキャップ５が外れると、転動体３が設置された軸受の内部空間１１が外界に晒され、多量の泥水又は塵埃等が侵入すると共に、グリースが外部に流出する為に、車輪支持用軸受ユニット１の寿命が急激に低下してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１３２５５２号公報
【特許文献２】特開２００９−０３６２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述したような問題を解決する為になされており、軸受内部空間を常に大気圧と同等に保ちながら、泥水などの異物が内部空間内に侵入することを防止した車輪支持用軸受ユニットを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の車輪支持用軸受ユニットは、内周面に複列の外輪軌道を有して懸架装置に支持固定される外輪と、外周面に複列の内輪軌道を有して前記外輪の内径側に前記外輪と同心に配置されるハブと、前記両外輪軌道と前記両内輪軌道との間に両列毎にそれぞれ複数個ずつ転動自在に設けられた転動体と、前記外輪の軸方向外端開口部に装着されるシールリングと、前記外輪の軸方向内端開口部に装着されるキャップとを備えている。前記ハブの外周面のうちで前記外輪の軸方向外端部よりも軸方向外方に突出した部分に車輪を支持する為の回転側フランジを設け、前記外輪の内周面と前記ハブの外周面とにより形成される内部空間が前記シールリングと前記キャップとにより塞がれている。
【００１０】
特に、本発明の車輪支持用軸受ユニットに於いては、前記キャップは、外部空間側の外板部と、前記内部空間側の内板部と、ロータとを備え、前記外板部と前記内板部との間に連通空間を形成し、前記外板部の周面下部に前記連通空間と外部空間とを連通する排出孔を設け、前記内板部の中央部に前記内部空間と前記連通空間とを連通する内部空気孔を設け、前記ロータは、前記内部空気孔を貫通して前記ハブに連結される回転軸と、この回転軸から前記連通空間内を径方向外方に向けて延びる複数のアームと、このアームに固定されたブレードとを備え、前記ブレードが前記ハブと共に回転することにより、前記内部空間と外部空間とを常に連通状態としながら、前記連通間内の異物を前記排出孔から外部空間に押し出す。
【００１１】
又、前記ブレードが、前記アームの先端部に設けられた断面円弧形状のラッセルブレードである。
又、前記ブレードが、前記外板部と摺接するワイパーブレードである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、軸受の内部空間を常に大気圧と同等に保ちながら、泥水などの異物が内部空間内に侵入することを防止した車輪支持用軸受ユニットを提供することができる。
即ち、軸受組立時及び温度変化等により内部空間の内圧が変動した場合、内部空気孔及び排出孔（外部の空気孔）により内部空間と外部空間とは連通しているので、圧力変動に伴い空気が自由に内部空間と外部空間との間を移動することにより、内部空間内を常に大気圧と同等に保つことができる。これにより、外輪の軸方向内端開口を塞ぐキャップの脱落が防止され、内部空間の軸方向内端開口の全体が外部に晒されることがないので、多量の異物混入、グリースの流出等による軸受寿命の急激な低下を防止している。
又、軸受が泥水等に浸漬した場合でも、内部空気孔と排出孔との間には高さの差があり、大きな容積を有する連通空間を設けることにより、内部空間まで泥水等が到達することを防止している。さらに、連通空間内に設けられたブレードが回転することにより、連通空間内に一時的に浸入した泥水等は、外板部の周面下部に設けられた排出孔から押し出されて排出されるので、連通空間内に泥水等が溜まることはない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す（ａ）部分断面図、（ｂ）ＡＡ矢視断面図。
【図２】本発明の実施の形態の第２例を示す（ａ）部分断面図、（ｂ）Ｂ切断部端面図（ｃ）Ｃ切断部端面図。
【図３】従来構造の１例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［実施の形態の第１例］
図１は、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例の特徴は、外輪１の軸方向内端開口を塞ぐキャップ５ａの構造にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図３に示した従来構造の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。
【００１５】
本例の場合、前記キャップ５ａは、有底円筒状の外板部２１と、この外板部２１の軸方向外側（軸受の内部側）に内嵌される内板部２２と、前記ハブ２と共に回転するロータ３０とを備えている。前記外板部２１は、金属板製の芯金２３に樹脂製の円筒部２０ａ及び底板部１９ａをモールド成形した樹脂成形品である。円筒形状である前記円筒部２０ａの軸方向内端部から、内径方向に直角に延びる円板形状の前記底板部１９ａが形成されており、この底板部１９ａが、前記円筒部２０ａの軸方向内端開口の全体を塞いでいる。前記芯金２３は、金属板材を全体が円環状で断面Ｌ字形状にプレス加工したものであり、前記円筒部２０ａの軸方向外側部に一体的にモールドされている。
【００１６】
前記内板部２２は、樹脂を全体が円板形状に成形したものであり、前記外板部２１の軸方向外側の全体を塞ぐ状態で、前記芯金２３の内周面に圧入嵌合されている。そして、前記円筒部２０ａの内周面と、前記底板部１９ａの軸方向外側面と、前記内板部２２の軸方向内側面とにより、連通空間空間２６を形成している。
そして、前記円筒部２０ａの軸方向外端内径部に形成した段部にＯリング２８を装着して、前記芯金２３を前記外輪１の軸方向内端部内周面に圧入嵌合することにより、前記外輪１の軸方向内端開口の全体を塞ぐ状態で、前記キャップ５ａを外輪１の軸方向内端開口部に固定している。
【００１７】
さらに、前記円筒部２０ａの周面下部には径方向に円筒部２０ａを貫通して、外部空間と前記連通空間２６とを連通する排出孔２５が形成されている。前記内板部２２の中央部には軸方向に内板部２２を貫通して、前記連通空間２６と前記内部空間１１とを連通する内部空気孔２４が形成されている。この様に、前記内部空気孔２４は前記排出孔２５よりも上側の位置（高低差がある状態）に配置されている。この状態において、排出孔２５と連通空間２６と内部空気孔２４とを通じて、内部空間１１と外部空間とは連通している。
【００１８】
カバー５ａを構成する前記ロータ３０は、回転軸３１の軸方向外側部を前記ハブ２の軸方向内側部に形成された円孔１２に内嵌圧入することで、ハブ２と同心に連結されている。さらに、前記回転軸３１は、内板部２２の前記内部空気孔２４を貫通して前記連通空間２６に到達しており、前記連通空間２６の内部では、回転軸３１の軸方向内端部から径方向外方で互いに反対方向に向かって２本のアーム３２、３２が延在している。各アーム３２の先端（外径部）にはそれぞれ弾性部材から成る１対のラッセルブレード３３、３３が設けられており、図１（ｂ）に示す様に、１対のラッセルブレード３３の各一端を前記円筒部２０ａの内周面に近接対向させながら、各他端が内径方向に向かうに従い１対のラッセルブレード３３、３３の間隔が広がる様な断面円弧形状をしている。そして、ラッセルブレード３３の軸方向内側縁を前記底板部１９ａの軸方向外側面に近接対向させると共に、ラッセルブレード３３の軸方向外側縁を前記内板部２２の軸方向内側面に近接対向させ、さらにラッセルブレード３３の径方向外縁を前記円筒部２０ａの内周面に近接対向させた状態で、前記ハブ２の回転と共に前記ラッセルブレード３３は連通空間２６の内部で回転する。尚、前記回転軸３１の外周面と前記内部空気孔２４の内周面との間には隙間が設けてあり、この隙間により内部空間１１と連通空間２６とは連通した（空気が通過可能な）状態にある。
【００１９】
激しい制動動作等によるブレーキディスクの発熱が軸受に伝播することで、内部空間１１が高温状態となり内圧が異常に上昇した場合でも、排出孔２５と内部空気孔２４とにより内部空間１１と外部空間とは連通している為、内部空間１１内の空気が外部に排出されて大気圧と同等まで減圧されるので、キャップ５ａは軸方向内側へ移動することなく外輪１の内端開口部に嵌合された状態を維持する。同様に、軸受組立時において、外輪１の軸方向内端開口部にキャップ５ａを圧入嵌合する際にも、内部空間１１の内圧が上昇することを防止して、内部空間１１を常に大気圧と同等に維持することができる。
【００２０】
又、タイヤにより跳ね上げられた泥水等が排出孔２５にかかった場合でも、開口面積が小さい排出孔２５の内側には大きな容積を有する連通空間２６が存在するので、排出孔２５から侵入した泥水等は勢いを失う。さらに、内部空気孔２４は排出孔２５よりも上側に配置されているので、泥水等は内部空気孔２４を通過して内部空間１１まで浸入することはない。又、連通空間２６に浸入した泥水等は、ハブ２（車輪）と共に回転するラッセルブレード３３により、内部空気孔２４から遠ざけられて円筒部２０ａの内周面に付着し、円筒部２０ａの内周面を伝わり下部に集められた後、ラッセルブレード３３の回転により、円筒部２０ａの下部に設けられた排出孔２５から外部空間に押し出されて排出されるので、連通空間２６に泥水等が溜まることはない。
【００２１】
又、冠水した道路の走行等により一時的に軸受が水没する様な状態になった場合でも、内部空気孔２４は排出孔２５よりも上側に位置しており、内部空間１１の軸方向外側はシールリング４により気密状態で塞がれているので、内部空間１１の内圧が上昇することで連通空間２６内に侵入した泥水が内部空気孔２４まで達する（連通空間２６内で水位が上昇する）ことはない。従って、内部空間１１に泥水等が直ちに浸入することはなく、一時的に連通空間２６に浸入した泥水等はラッセルブレード３３により排出孔２５から外部空間に排出されるので、連通空間２６に水が溜まることもない。
【００２２】
上述の様に構成する本例の車輪支持用軸受ユニットの場合には、軸受の内部空間を常に大気圧と同等に保ちながら、泥水などの異物が内部空間内に侵入することを防止した車輪支持用軸受ユニットを提供することができる。
即ち、軸受組立時及び温度変化等により内部空間１１の内圧が変動した場合、内部空気孔２４及び排出孔２５により内部空間１１と外部空間とは連通しているので、圧力変動に伴い空気が自由に内部空間１１と外部空間との間を移動することにより、内部空間１１内を常に大気圧と同等に保つことができる。これにより、外輪１の軸方向内端開口を塞ぐキャップ５ａの脱落が防止され、内部空間１１の軸方向内端開口の全体が外部に晒されることがないので、多量の異物混入、グリースの流出等による軸受寿命の急激な低下を防止している。
又、内部空気孔２４と排出孔２５（外部の空気孔）との間には高さの差があり、大きな容積を有する連通空間２６を設けることにより、軸受が泥水等に浸漬した場合でも、内部空間１１まで泥水等が到達することを防止している。さらに、連通空間２６内に設けられたラッセルブレード３３が回転することにより、連通空間２６内に一時的に浸入した泥水等は、外板部２１を構成する円筒部２０ａの周面下部に設けられた排出孔２５から排出されるので、連通空間２６内に泥水等が溜まることはない。
【００２３】
ロータ３０を板金加工品或いは樹脂成形品として軽量化することにより、ロータ３０の回転時におけるイナーシャ及び回転バランスの影響を抑制すると共に、連通空間２６の内部に泥水等の異物が存在しない場合にはロータ３０が負荷とならない様にしている。各アーム３２には１対のラッセルブレード３３、３３が設けられており、ロータ３０の回転方向に係わらず異物を排出孔２５から押し出すことができるので、左右輪の区別なく車輪支持用軸受ユニットを車両に組み付けることができる。
【００２４】
尚、排出孔２５の開口面積は特に規制しないが、空気を通過可能としながら連通空間２６に進入した泥水等を排出可能な開口面積とすることが好ましい。また、排出孔２５の形状も特に規制しないが、連通空間２６に向かうに従い開口面積が大きくなる様な形状（例えば部分円錐面形状）とすることもできる。
又、アーム３２（１対のラッセルブレード３３）の数は２個に限定されるものではなく、周方向等間隔に配置して回転バランスを保てれば３個以上とすることもできる。
【００２５】
［実施の形態の第２例］
図２は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例のキャップ５ｂの場合、ロータ３０ａの各アーム３２ａには、このアーム３２ａに加硫接着せさせることでハブ２（車輪）と共に回転し、円筒部２０ａの内周面及び底板部１９ａの軸方向外側面と摺接するワイパーブレード３４が設けられている。このワイパーブレード３４は、径方向外方に向かうに従い底板部１９ａとの締め代が増加すると共に、軸方向に関しては排出孔２５に近づくに従い円筒部２０ａとの締め代が増加する様な形状をしている（図２(ａ)は自由状態におけるワイパーブレード３４の形状を示している）。さらに、図２（ｂ）（ｃ）に示す様に、前記アーム３２ａは径方向外方に向かうに従いその軸方向幅が小さくなり、これに対して、前記ワイパーブレード３４は径方向外方に向かうに従いその軸方向幅寸法が大きくなる形状としている。
【００２６】
上記の様な構成により、ワイパーブレード３４が回転すると、前記底板部１９ａの軸方向外側面に付着した泥水等は、前記ワイパーブレード３４の変形した側面部分（軸方向内側縁）により拭き取られながら外径側に集められる。この外径側に集められた泥水及び円筒部２０ａの内周面に付着した泥水等は、前記ワイパーブレード３４の変形した先端部分（径方向外側縁）により拭き取られながら前記排出孔２５に集められ、さらに押し出されて外部空間に排出される。又、前記ワイパーブレード３４は、自由状態に於いて前記ロータ３０ａの回転軸を含む平面上に構成しており、ロータ３０ａの回転方向に係わらず異物を排出孔２５から押し出すことができるので、左右輪の区別なく車輪支持用軸受ユニットを車両に組み付けることができる。その他の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１例の場合と同様である。
【００２７】
本発明を実施する場合には、上述した各実施の形態に限定されるものではなく各種変形が可能であり、例えば、上記各実施例では転動体として玉を図示しているが、特に重量が嵩む自動車に用いられる車輪支持用軸受ユニットには転動体として円すいころが使用される。円すいころ軸受は、玉軸受と比較して回転による発熱が大きい為、本発明をより好適に使用できる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明の車輪支持用軸受ユニットは、自動車の車輪を回転自在に支持する軸受ユニットとして好適に使用することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１  外輪
２  ハブ
３  転動体
４  シールリング
５、５ａ、５ｂ  キャップ
６  外輪軌道
７  固定側フランジ
８  回転側フランジ
９  内輪軌道
１０  車輪支持用軸受ユニット
１１  内部空間
１２  円孔
１９、１９ａ  底板部
２０、２０ａ  円筒部
２１  外板部
２２  内板部
２３  芯金
２４  内部空気孔
２５  排出孔
２６  連通空間
２８  Ｏリング
３０、３０ａ  ロータ
３１  回転軸
３２、３２ａ  アーム
３３  ラッセルブレード
３４  ワイパーブレード
【図１】
2014083859.tif 000003
【図２】
2014083859.tif 000004
【図３】
2014083859.tif 000005