(57)【要約】【課題】  劣悪な環境でも良好な密封性を有し、さらには潤滑剤が安定的に供給される長寿命な車輪用転がり軸受を提供する。【解決手段】  内周面に外輪軌道８，８を有する外輪相当部材２と、外周面に内輪軌道９，９を有する内輪相当部材３と、外輪軌道８，８と内輪軌道９，９との間に転動自在に設けられた複数個の転動体１０と、外輪相当部材２の内周面と内輪相当部材３の外周面との間の軸方向の開口部を塞ぐシール装置１２ａ，１２ｂとを備え、シール装置１２ａ，１２ｂが、シールリップ１１４〜１１６，２１８〜２２０と当該シールリップが摺接する相手材１０６，４とを有し、当該シールリップの前記相手材との摺接面３０２に動圧溝３００を設けたことを特徴とする転がり軸受１。【選択図】  図４
2006125465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に外輪軌道を有する外輪と、
外周面に内輪軌道を有する内輪と、
前記外輪軌道と前記内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、
前記外輪の内周面と前記内輪の外周面との間の軸方向の開口部を塞ぐシール装置と、
を備え、
前記シール装置が、シールリップと当該シールリップが摺接する相手材とを有し、
前記シールリップの前記相手材との摺接面に動圧溝を設けたことを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
前記動圧溝は、前記相手材に対する前記シールリップの摺動方向に沿って配列された複数の溝部からなることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車の車輪を回転自在に支持するために使用される転がり軸受に関し、より詳細には、外部からの塵埃、水、水蒸気、泥水等の軸受内部への侵入を防止するためのシール装置を備えた転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車や鉄道車両の車輪を支持する車輪用の転がり軸受は、通常、雨水や風雪、塵埃等に曝されながら屋外で使用される。極端な場合には、水中に浸漬した状態で使用されることもある。このため、この種の軸受としては、耐水性の対策として弾性シールを有するシール装置を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このシール装置は、外輪に嵌合したシール板に対して、弾性部材のシールリップを摺接させ、内輪と外輪との間をシールしている。
【特許文献１】特開２００１−１６５１７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のシール装置では、水がかかることが少なく、また塵埃も少ない比較的清浄な環境においては十分なシール性能を示す。しかしながら、周知のように、車輪用の転がり軸受は、屋外で使用され、時には雨水や風雪、塵埃に曝され、極端な場合海水に浸漬した状況で使用されることがあり、シールリップ形状を工夫しているもののシールリップの摺接面をシール板へ単に摺接させているだけの上記シール装置では、このような劣悪な状況にて十分なシール性能が得られないことがある。
【０００４】
一方で、自動車の燃費向上のために車輪用の転がり軸受には低トルク化が求められており、シール装置においてはシールリップが低緊迫力に設定されて使用されることが多い。  そのため、上記の劣悪な環境下、特に泥水中に浸漬した状態では、水圧も付加されるため、シール装置の密封性を維持することができなくなり、水とともに塵埃等が転がり軸受の内部に侵入して潤滑不良を引き起こすおそれがある。このように、上記のシール装置では、上記した過酷な使用環境では、十分なシール性能が得られているとはいえない。
【０００５】
そこで本発明は、このような劣悪な環境でも良好な密封性を有し、さらには潤滑剤が安定して供給される長寿命な転がり軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の転がり軸受は、内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周面に内輪軌道を有する内輪と、前記外輪軌道と前記内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、前記外輪の内周面と前記内輪の外周面との間の軸方向の開口部を塞ぐシール装置とを備え、前記シール装置が、シールリップと当該シールリップが摺接する相手材とを有し、当該シールリップの前記相手材との摺接面に動圧溝を設けたことを特徴とする。
【０００７】
そして、前記動圧溝は、前記相手材に対する前記シールリップの摺動方向に沿って配列された複数の溝部からなることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の転がり軸受によれば、シール装置を構成するシールリップの相手材との摺接面に動圧溝を設けることにより、泥水に浸漬するような過酷な環境下で使用されても、優れた密封性能を有し、長期にわたり所望の性能を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態に係る車輪用転がり軸受について、図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る一実施形態である車輪用の転がり軸受の構造を示す断面図、図２は図１の点線円IIで囲まれた部分の拡大図でありシール装置の断面図、図３は図１の点線円IIIで囲まれた部分の拡大図でありシール装置の断面図、図４はシールリップの摺接面に形成された動圧溝を示す平面図である。
【００１０】
なお、本発明において、車輪用の転がり軸受の構造自体には制限がなく、例えば図１に示されるようなシール装置１２ａ、１２ｂを備える転がり軸受を例示することができる。  また、シール装置１２ａ、１２ｂもその構造自体に制限はなく、例えば図２及び図３に示されるようなシールリップを設けられた弾性部材を有するものを例示することができる。
【００１１】
図１に示されるように、転がり軸受１において、固定輪である外輪相当部材２は、その外周面に形成された取付部１４により、懸架装置（図示せず）に支持固定される。従って、この外輪相当部材２は使用時にも回転しない。
【００１２】
外輪相当部材２の内側には、回転輪である内輪相当部材３が、外輪相当部材２と同心に設けられ、使用時にこの内輪相当部材３が回転する。この内輪相当部材３は、ハブ４と内輪５とから成る。このうちのハブ４には、その内周面に、スプライン溝６が形成され、また、軸方向外側（車両への組み付け時に車幅方向外側）の外端部（図１の左端）の外周面には取付フランジ７が形成されている。車両への組み付け時、スプライン溝６には等速ジョイントを介して回転駆動される駆動軸が挿入され、取付フランジ７には車輪が固定される。
【００１３】
外輪相当部材２の内周面には、複列の外輪軌道８、８が形成され、また、ハブ４の軸方向中間部外周面と内輪５の外周面とには、それぞれ内輪軌道９、９が形成されている。そして、これら各外輪軌道８、８と内輪軌道９、９との間に転動体１０、１０を設けて、外輪相当部材２に対して内輪相当部材３を回転自在としている。また、転動体１０、１０を転動自在に保持するために、保持器１１、１１が設けられている。尚、図示の例では転動体１０、１０として玉を使用しているが、重量が嵩む車両用のハブユニットの場合には、転動体としてテーパころを使用する場合もある。
【００１４】
更に、外輪相当部材２の軸方向内側（車両への組み付け時に車幅方向内側）の内端部（図１の右端）と内輪５との間にはシール装置１２ａが設けられ、また、外輪相当部材２の外端部とハブ４の軸方向中間部外周面との間にはシール装置１２ｂが設けられており、これらシール装置１２ａ、１２ｂによって、外輪相当部材２の内周面と内輪相当部材３の外周面との間の転動体１０、１０を設置した空間１３の軸方向両側の開口部を塞いでいる。
【００１５】
図２に示されるように、シール装置１２ａは、芯金１０５と、スリンガ１０６と、弾性部材１０７とから構成される。このうちの芯金１０５は、低炭素鋼板等の金属板にプレス加工等の打ち抜き加工並びに塑性加工を施す事により一体成形されている。この様な芯金１０５は、転がり軸受１を構成する外輪相当部材２の内端部の内周面に嵌合固定される外径側円筒部１０９と、この外径側円筒部１０９の軸方向外側の端緑（図２の左端縁）から直径方向内方に折れ曲がった内側円輪部１１０とを備え、断面略Ｌ字形で円環状に形成されている。
【００１６】
また、スリンガ１０６は、ステンレス鋼板等、優れた耐食性を有する金属板に、やはりプレス加工等の打ち抜き加工並びに塑性加工を施す事により一体成形されている。この種のスリンガ１０６は、転がり軸受１を構成する内輪５の外周面に嵌合固定される内径側円筒部１１２と、この内径側円筒部１１２の軸方向内側の端縁（図２の右端縁）から直径方向外方に折れ曲がった外側円輪部１１３とを備え、断面Ｌ字形で円環状に形成されている。
【００１７】
また、弾性部材１０７は、弾性材料を円環状に形成されてなり、直径方向において外側、中間、内側の３本のシールリップ１１４、１１５、１１６を備え、芯金１０５にその基端部が接合されている。そして、直径方向において最も外側に位置する外側シールリップ１１４の先端縁を、スリンガ１０６を構成する外側円輪部１１３の軸方向外側の側面（図２の左側面）に摺接させ、残り２本のシールリップである中間シールリップ１１５及び内側シールリップ１１６の先端縁を、スリンガ１０６を構成する内径側円筒部１１２の外周面に摺接させている。これにより、封入グリースの漏洩を防止するとともに、外部からの塵埃、水、泥水等の軸受内部への侵入を防止する。
【００１８】
そして、これら３本のシールリップ１１４、１１５、１１６は、内輪相当部材３と共に回転するスリンガ１０６に対し、相対的にスリンガ１０６の回転方向とは反対方向にスリンガ１０６に摺動することとなる。
【００１９】
図３に示されるように、シール装置１２ｂは、それぞれが円環状に形成された芯金２１６と弾性部材２１７とから構成される。このうちの芯金２１６は、低炭素鋼板等の金属板にプレス加工等の打ち抜き加工並びに塑性加工を施す事により一体成形され、外輪相当部材２の外端部の内周面に嵌合固定されている。また、弾性部材２１７は、弾性材料からなり、芯金２１６にインサート成型され、接着等により接合されている。
【００２０】
この芯金２１６は、転がり軸受１を構成する外輪相当部材２の外端部の内周面に嵌合固定される外径側円筒部２２２と、外径側円筒部２２２から連続する傾斜部２２７を介して、この外径側円筒部２２２の軸方向外側の端縁（図３の左端縁）から直径方向内方に折れ曲がった支持板部２２３とを備える。
【００２１】
尚、外径側円筒部２２２の自由状態における外径は、外径側円筒部２２２が内嵌する外輪相当部材２の外端部の内径よりも僅かに大きく設定されており、この外径側円筒部２２２は、外輪相当部材２の外端部に締まり嵌めで内嵌固定自在とされている。また、支持板部２２３は、略Ｓ字形の断面形状を有し、直径方向内方に向かう程、空間１３内に設置した転動体１０に近づく方向（図３の右方向）に傾斜している。
【００２２】
弾性部材２１７は、芯金２１６にインサート成型され、接着等により接合されている。  傾斜部２２７の外周面を覆っている弾性部材２１７の外周縁部の自由状態における外径は、外輪相当部材２の外端部の内径よりも少し大きく設定されており、外径側円筒部２２２を外輪相当部材２の外端部に内嵌固定した際には、傾斜部２２７の外周面と外輪相当部材２の外端部の内周面との間で弾性的に押圧され、当該部分のシール性を確保する。
【００２３】
そして、この弾性部材２１７は、２本の外径側及び内径側のサイドシールリップ２１８、２１９と、１本のラジアルシールリップ２２０とを備える。そして、２本のサイドシールリップ２１８、２１９をハブ４の取付フランジ７の軸方向内側の側面（図３の右側面）に摺接させ、ラジアルシールリップ２２０をハブ４の軸方向中間部外周面に摺接させている。尚、２本のサイドシールリップ２１８、２１９を、先端縁に向かう程直径方向外方に向かう方向に傾斜させる事により、空間１３内への異物進入防止機能を確保している。また、ラジアルシールリップ２２０を、先端縁に向かう程空間１３の内側（図３の右側）に向かう方向に傾斜させる事により、グリースの漏洩防止機能を確保している。
【００２４】
そして、これら３本のシールリップ２１８、２１９、２２０は、内輪相当部材３を構成して回転するハブ４に対し、相対的にハブ４の回転方向とは反対方向にハブ４に摺動することとなる。
【００２５】
上述した構造の車輪用転がり軸受において、本実施形態では、シール装置１２ａ，１２ｂを構成するシールリップ１１４〜１１６，２１８〜２２０の相手材（即ち、シールリップ１１４〜１１６についてはスリンガ１０６であり、シールリップ２１８〜２２０についてはハブ４である。）との摺接面に動圧溝を設けることを特徴とする。
【００２６】
動圧溝を設けるシールリップの摺接面は、図２、図３における符号Ａ〜Ｆで示される摺接面であり、これらの摺接面Ａ〜Ｆであれば動圧溝を任意に設定することができる。そして、シールリップの摺接面にはグリースまたは潤滑油を塗布することが好ましい。
【００２７】
上記動圧溝は、一例として図４に示される形状が挙げられる。この動圧溝３００は、平面視三角形状に凹設された複数の溝部３０１を、シールリップの上記相手材に対する摺動方向に沿って配列させたものである。各溝部３０１は、一つの角部が摺接面３０２の幅方向（即ち、摺接面３０２の周方向と直交する方向であり、当該周方向は上記摺動方向と一致する。）中央に配置され、当該角部に向かい合う対辺が摺接面３０２の幅方向と平行に（即ち、摺接面３０２の周方向と直交するように）配置されており、本実施形態においては、特に、摺接面３０２の幅方向中央を通る円周に関して線対称な二等辺三角形状に形成されている。
【００２８】
各溝部３０１における摺接面３０２の幅方向中央に配置された上記角部の角度ａとしては、１０°〜１７０°が好ましく、より好ましくは３０°〜１００°である。この範囲であれば摺接面３０２に油膜が形成されやすく、またその油膜が保持されやすい。結果としてシール装置１２ａ、１２ｂを備える軸受寿命を向上させることができる。
【００２９】
各溝部３０１の上記対辺の長さ寸法ｂとしては、摺接面３０２の幅に占める割合が１％〜９０％、より好ましくは１０％〜７０％である。この範囲であれば摺接面３０２に油膜が形成されやすく、またその油膜が保持されやすい。結果としてシール装置１２ａ、１２ｂを備える軸受寿命を向上させることができる。
【００３０】
各溝部３０１の深さ寸法ｃとしては、１μｍ以上であり、より好ましくは１μｍ以上５００μｍ以下である。この範囲であれば摺接面３０２に油膜が形成されやすく、またその油膜が保持されやすい。結果としてシール装置１２ａ、１２ｂを備える軸受寿命を向上させることができる。
【００３１】
そして、実施形態のように、シールリップの相手材との摺接面３０２に動圧溝３００を設けることにより、シールリップ先端と相手材との間に油膜が形成されるため、外部からの異物侵入を防ぐだけでなく、シールリップの摩耗を防止し、さらには安定して低トルクを提供することができる。
【実施例】
【００３２】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に説明する。なお、本発明は、これら実施例により何ら制限されるものではない。
実施例にて使用したＨＵＢシールユニットに使用した動圧溝は以下の通りである。
［動圧溝形状］
角度ａ：８０°
長さｂ：７０％（摺接面の幅に占める割合）
深さｃ：８０μｍ
［使用リップ先端］
シールリップの相手材との摺接面Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅ、Ｆに動圧溝を形成（図２及び図３参照）
【００３３】
上記動圧溝を有するシール装置を備えた軸受を実施例とし、動圧溝のないシール装置を備えた軸受を比較例とし、日本精工株式会社製回転試験機を用い、泥水中に浸漬された場合を想定して密封性試験を実施した。
【００３４】
試験は、１００時間連続して回転させた後に、密封性を評価した。試験条件判定基準は以下の通りである。
回転速度：１０００ｒｐｍ
回転時間：１００時間
軸偏心：０．５ｍｍＴＩＲ
泥水組成：ＪＩＳ８種ダスト２０％（軸中心まで浸漬）
グリース：ウレア石鹸、鉱油
【００３５】
密封性の判定基準としては、ハブユニット軸受に塗布したグリース中に含まれる水分量により評価した。水分量が１％以下であった場合を良好として「○」を付し、水分量が２〜５％であった場合をやや良好として「△」を付し、水分量が５％を超えた場合を不良して「×」を付した。
【００３６】
上記の各結果は次の通りである。
実施例：○
比較例：×
【００３７】
以上より、実施例は比較例より良好な結果を示した。つまり、シール装置を構成するシールリップの相手材との摺接面に動圧溝を設けることを特徴とする転がり軸受は優れたシール性能を有することがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る一実施形態である車輪用の転がり軸受の構造を示す断面図である。
【図２】図１の点線円IIで囲まれた部分の拡大図でありシール装置の断面図である。
【図３】図１の点線円IIIで囲まれた部分の拡大図でありシール装置の断面図である。
【図４】シールリップの摺接面に形成された動圧溝を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  車輪用の転がり軸受
２  外輪相当部材（外輪）
３  内輪相当部材（内輪）
４  ハブ
５  内輪
８  外輪軌道
９  内輪軌道
１０  転動体
１２ａ、１２ｂ  シール装置
１３  空間
１１４、１１５、１１６  シールリップ
２１８、２１９  サイドシールリップ（シールリップ）
２２０  ラジアルシールリップ（シールリップ）
３００  動圧溝
３０１  溝部
３０２  摺接面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2006125465.tif 000006