(57)【要約】【課題】車輪の回転時のみならず、車輪の停止時においても水分が密封装置に接近せず、また、良好に排出される構造を有する車両用軸受装置を提供することを目的とする。【解決手段】車輪と供に回転する回転部材と、回転部材から回転軸の半径方向の外方に突出し、回転部材と車両の車輪を固定するための面を有する円環状のフランジ部を備えた車両用軸受装置において、フランジ部の車輪を固定するための面とは反対側の面に、少なくとも１つの円周方向の溝と、円周方向の溝に接続されている少なくとも１つの半径方向の溝からなる排水構造を有することを特徴とする車両用軸受装置。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪と供に回転する回転部材と、回転部材から回転軸の半径方向の外方に突出し、回転部材と車両の車輪を固定するための面を有する円環状のフランジ部を備えた車両用軸受装置において、フランジ部の車輪を固定するための面とは反対側の面に、少なくとも１つの円周方向の溝と、円周方向の溝に接続されている少なくとも１つの半径方向の溝からなる排水構造を有することを特徴とする車両用軸受装置。
【請求項２】
車輪と供に回転する回転部材と、回転部材から回転軸の半径方向の外方に突出し、回転部材と車両の車輪を固定するための面を有する円環状のフランジ部を備えた車両用軸受装置において、フランジ部の車輪を固定するための面とは反対側の面に、円周方向に少なくとも１つの相対的に粗さの悪い部分と、円周方向の粗さの悪い部分に接続されている少なくとも１つの半径方向に相対的に粗さの悪い部分からなる排水構造を有することを特徴とする車両用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用軸受装置に関し、特に車両用軸受装置内部への水分浸入の抑止及び浸入しようとする水分の排出を促進する構造を有する車両用軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の車輪、鉄道車両の車軸等を回転自在に支持する車両用の軸受装置においては、一般に、使用状態において外部環境に晒される部位があり、軸受装置内部に過度の水分等が浸入すると、通常軸受装置内部に封入されている潤滑グリースや潤滑油の劣化を促進するだけでなく、軸受装置内部に錆を発生させ、その機能を損なう恐れがある。そのため、雨水等の浸入を防ぐための密封装置が備え付けられている。
【０００３】
しかし、密封装置の性能をさらに向上させようとした場合、密封装置を複数組み合わせたり、他部材との併用によるものでは、軸受装置の重量の増加や部品点数の増加につながる恐れがある。これらの先行技術としては、特許文献１，２に示されるものがある。
【０００４】
さらに改善策として、特許文献３には、車輪とともに回転するフランジ部に半径方向の溝もしくは凸状部を設けて、遠心力によりフランジ部の水分を寄せ集め半径方向外方に排出させる構造が示されている。
【０００５】
具体的には、図１に示される一般的な自動車の車輪支持用の軸受装置１０において、フランジ部７の転動体３側の側面のうちフランジ段部１４の半径方向外側部分である外方側面８に、図７に示されるような溝２０を形成するものである。フランジ部７の転動体３側の外方側面８に付着した水分は、車輪の回転に伴うフランジ部７の回転による遠心力により、溝２０に集められつつ、溝２０に沿って半径方向外側へ排出される。
【０００６】
しかしながら、車両の停止時においては、遠心力が働かず、フランジ部７の転動体３側の外方側面８に付着した水分は、重力により、シール装置（密封装置）６のシールリップ接触部１２に集まってしまうことになる。
【０００７】
さらに、フランジ部７の転動体３側のフランジ段部１４の半径方向内側である内方側面９に付着した水分に対しては排出効果が働かず、車両の停止時においては、前記同様重力により水分がシールリップ接触部１２に集まってしまうことになる。
【０００８】
さらに、溝２０に相当する溝を、らせん状に形成したり、水分排出方向を変えるために鉛直方向から角度を有する溝とすることも記載されているが、例えば鉄道車両の車軸用軸受装置のように、回転方向が一定でない場合には、水分をシールリップ部１２に集めてしまう恐れがある。
これら問題点は、溝を凸状部に変えても依然として存在する。
【０００９】
そして、かかる状況が、頻繁に起こると、密封装置の効果で軸受装置内部に水分が浸入することは避けられても、シールリップが接触している部分であるシールリップ接触部１２において、内方側面９が錆びてしまう恐れがある。シールリップ接触部１２の内方側面９に錆が発生すると、シールリップ接触部１２における内方側面９とシールリップの接触状態が変化し、密封装置本来の密封性能を発揮できなくなる恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−１３２６１８号公報
【特許文献２】特開２００５−３３７４２３号公報
【特許文献３】特開２００９−１６６７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、上記問題の発生を抑制するため、車輪の回転時においてはシールリップ近傍に付着している水分を効率よく排出し、車輪の停止時においてはシールリップ部への水分の近接を抑制する構造を備え、密封性能の信頼性を向上させた車両用軸受装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するための第一の発明は、車輪と供に回転する回転部材と、回転部材から回転軸の半径方向の外方に突出し、回転部材と車両の車輪を固定するための面を有する円環状のフランジ部を備えた車両用軸受装置において、フランジ部の車輪を固定するための面とは反対側の面に、少なくとも１つの円周方向の溝と、円周方向の溝に接続されている少なくとも１つの半径方向の溝からなる排水構造を有することを特徴とするものである。
【００１３】
第一の発明によれば、車輪の回転によりフランジ部に遠心力が働いている場合は、水分は、遠心力により半径方向の溝に集められつつフランジ部の半径方向外側に排出される。車輪の停止時においては、フランジ部の半径方向内側に存在する密封装置、具体的にはシールリップ部に、重力により集まろうとする水分が円周方向の溝に捉えられるため、シールリップ部まで到達する水分量を抑制することができる。円周方向の溝に捉えられた水分は、その後の車輪の回転により、半径方向の溝から前記同様に排出される。このように、車輪の回転時、停止時共に水分がシールリップに接近することを抑制することができる。
【００１４】
上記課題を解決するための第二の発明は、車輪と供に回転する回転部材と、回転部材から回転軸の半径方向の外方に突出し、回転部材と車両の車輪を固定するための面を有する円環状のフランジ部を備えた車両用軸受装置において、フランジ部の車輪を固定するための面とは反対側の面に、円周方向に少なくとも１つの相対的に粗さの悪い部分と、円周方向の粗さの悪い部分に接続されている少なくとも１つの半径方向に相対的に粗さの悪い部分からなる排水構造を有することを特徴とするものである。
【００１５】
第二の発明は、第一の発明の溝を粗さの悪い部分に置き換えたものである。フランジ部の面において粗さの良い部分と粗さの悪い部分が存在する場合、付着した水分は、界面張力等の影響により、粗さの悪い部分により強固に付着する傾向がある。そのため、フランジの面のその他の部分の粗さを相対的に悪くしておき、第一の発明の溝に相当する部分の粗さを相対的に良くしておけば、第一の発明において形成する溝の代替とすることができる。
【００１６】
すなわち、フランジの面の相対的に粗さの悪い部分に付着した水分は、車輪の回転に伴う遠心力がかかると、遠心力に沿って移動し、半径方向の相対的に粗さの良い部分の到達した場合は、遠心力により速やかに外側に排出されることとなる。
【００１７】
第二の発明においては、フランジの面に粗さの差をつけるだけなので、フランジ部の強度等に与える影響が無い。言い換えれば、溝を形成しにくいような薄型のフランジ部にも適用することが可能である。ただし、フランジの面の粗さが過度に悪いと、水分の付着がより強固になり好ましくない。好ましくは、相対的に粗さの悪い部分の粗さは最大高さＲｍａｘで３．２μｍ以下とする。より好ましくは、相対的に粗さの悪い部分の粗さを最大高さＲｍａｘで３．２μｍ以下とし、相対的に粗さの良い部分の粗さを最大高さＲｍａｘで０．８μｍ以下とし、これらの粗さの範囲内で相対的に粗さの差をつけることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の車両用軸受装置によれば、車輪の回転時のみならず停止時においても水分が密封装置に到達することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】車両用軸受装置の一例であり、自動車の車輪を回転自在に支持するものの一般的な全体構造を示すものである。
【図２】本発明の実施形態の一例を示す要部断面拡大図である。
【図３】本発明の実施形態の一例を示す機構図である。
【図４】本発明の実施形態の一例を示す機構図である。
【図５】本発明の実施形態の詳細部を示す拡大断面図である。
【図６】本発明の実施形態の一例を示す機構図である。
【図７】従来の実施形態の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、車両用軸受装置の一例であり、自動車の車軸を回転自在に支持するものの一般的な全体構造を示す。本発明の特徴は、フランジ部７の内方側面９の部分の構成にあり、他の部分は図１に示した構造のみならず、フランジ部７と同様の要素を持つものであれば、その他の部分の構成に制約はない。
【００２１】
図１に示した車両用の軸受装置１０は、内周に複列の外輪軌道面４，４を有する外輪１と、外周に複列の内輪軌道面５，５を有する内輪（ハブ）２と、外輪軌道面４，４と内輪軌道面５，５との間に配置される転動体からなり、外輪１と内輪（ハブ）２は相対的に回転自在である。一般的には、内輪（ハブ）の軸方向端部付近にフランジ部７が形成され、フランジ部７の転動体３とは反対側の面に、ハブボルト１１により車輪（図示せず）が取り付けられる。また、外輪２は、外輪２の幅方向中央部に設けられたフランジ部により、車両の懸架装置等に固定される。すなわち、図１に示す軸受装置１０の場合は、内輪（ハブ）２が回転輪であり、外輪１が固定輪となっている。
【００２２】
図１において、一般的に、車輪が取り付けられる側と軸方向反対側端部に存在する外輪１の内周と内輪２の外周で形成される開口部は、外輪１の内周部にはめ込まれる有底円筒状のキャップ（図示せず）により密閉されている。そのため、こちら側から水分等の異物が軸受装置１０の内部に浸入することは無い。
【００２３】
一方、フランジ部７の内方側面９と外輪１で形成される隙間は、固定輪である外輪１の端部内周面に回転しないよう取り付けられたシール装置（密封装置）６で密封される。図１の例では、シール装置（密封装置）６は、３枚のリップ部がフランジ部７の基底部から鉛直部にかけて摺接するタイプのものが取り付けられている。
【００２４】
図２は、本発明の実施形態の要部拡大断面図であり、図１におけるＡ部分を拡大したものである。図２に示す実施形態では、外輪１の外径を超えない範囲で、外輪１の端部に対向するフランジ部７の内方側面９に円周方向の溝１３を３本設けている。また、図２では図示されていないが、円周方向の溝１３と同様の形状の溝を、少なくとも半径方向に１本設けている。
【００２５】
図２に示す実施形態、及び、後述するフランジ部７の内方側面９の表面粗さに差をつけた実施形態を模式的に示したものが図３である。図３は、図１におけるフランジ部７の内方側面９の部分（Ａ部）を軸方向から見た状態である。
【００２６】
図３において、最外周の円は、フランジ段部１４を示し、最内周の円はシールリップ接触部分１５を示す。太い実線で描かれている円及び線は、円周方向溝３１，３２，３３と半径方向溝４１を示すものである。図３における３本の円周方向溝３１，３２，３３は、図１における溝１３に相当するものである。図３に示すとおり、３本の円周方向溝は、一本の半径方向溝４１と連通している。そのため、フランジ部７の内方側面９に付着した水分が、シール接触部１２に到達することを抑制できる。
【００２７】
以下、具体的に説明する。車輪が停止している場合においては、フランジ部７の内方側面９に付着した水分のうちのある部分は重力によりシール接触部１２を経由して車両の下方へ移動しようとすることになる。しかし、円周方向溝３１，３２，３３が円周方向全周に渡って設けられているため、水分は円周方向溝３１，３２，３３にトラップされる。そのため、シール接触部１２に水分が到達することがない。
【００２８】
車輪が停止状態から回転状態になった場合は、円周方向溝３１，３２，３３にトラップされた水分は、車輪の回転に伴うフランジ部７の回転による遠心力により外側に排出される。遠心力により排出されなかった水分は、円周方向溝３１，３２，３３に付着して残存しているものも、その他の部分に付着しているものも、フランジ部７の回転による空気抵抗により円周方向に移動することになる。円周方向に移動した水分は、半径方向溝４１にトラップされ、ある程度の大きさの水滴が形成されると、遠心力により外側に排出される。かかる作用により、水分がシール接触部１２に到達することが避けられる。
【００２９】
図４は、本発明の別の実施形態を模式的に示したものである。
図４に示す形態においては、半径方向溝４１を円周方向３等配に設けている。そのため、車輪の停止時において、少なくとも１本の半径方向溝は、水平方向の中心線より下方に位置することになる。そのため、円周方向溝３１，３２，３３にトラップされた水分が、停止時においても重力により排出される。したがって、より確実に、水分がシール接触部１２に到達することを防ぐことができる。
【００３０】
図５は、円周方向溝３１，３２，３３における好ましい形態を示す断面図である。図５において、上部がフランジ段部１４側であり、すなわち外側となる。円周方向溝３１，３２，３３は、基本的に単一半径からなる円弧状であることが、フランジ部７の強度を保つ上で好ましい。しかしながら、図５に示すとおり、シール接触部１２に近接するにつれて円弧半径が小さくなる、いわゆる涙滴型の複合円弧形状とすることも可能である。また、円周方向溝３１，３２，３３が単一半径からなるものか、涙滴型のものかに関わらず、フランジ段部１４側である円周方向溝外径側端部１６は、角を丸めた形態とし、シール接触部１２側の円弧端部は角を残す形態とすることも好ましい。
【００３１】
円周方向溝３１，３２，３３をかかる円弧形状もしくは円弧端部形状あるいは両方を適用することにより、円周方向溝３１，３２，３３にトラップされた水分は、車輪の回転に伴う遠心力により、フランジ側段部１４側、すなわち外側にむかってより排出されやすくなる。また、逆に、重力によりシールリップ接触部１２側、すなわち内側に向かって行きにくくなる。
【００３２】
円周方向溝３１，３２，３３は、図示した実施形態ではいずれも３本であるが、１本以上複数本設けてもよい。半径方向溝４１は、１本のものと３本等配のものを図示したが、これも１本以上複数本設けてもよい。また、多数の円周方向溝と多数の半径方向溝を組み合わせて、シールリップ接触部１２の周りに、いわゆる網目状にして設けてもよい。
【００３３】
図６に、前記の別の実施形態の例を４つ示す。
図６のＢ部は、多数の溝を網目状に形成した例である。溝を網目状に形成することにより、水分は主に網目状の溝で構成される最短経路を伝わって排出されるようになる。そのため車輪の停止時、回転時にかかわらず、水分がより排出されやすくなる。また、停止時においては多数の半径方向溝が水平方向の中心線より下方に位置することになるため、重力により、水分がより排出されやすくなる。
【００３４】
図６のＣ部は、半径方向溝と円周方向溝との接続部に面取り部５１を設けたものである。この面取り部５１により、円周方向溝から半径方向溝への水分の移動がより滑らかになり、より水分が排出されやすくなる。
【００３５】
図６のＤ部は、３本ある円周方向溝３１，３２，３３のうち、中央の円周方向溝３２を太く、かつ、多角形に形成したものである。溝の太さを太くすることにより、トラップできる水分の量が多くなるため、より確実に、水分がシール接触部１２に到達することを防ぐことができる。また、図６のＢ部に示すとおり、円周方向溝を多角形とし、多角形の外側頂点部５２に半径方向溝を接続することにより、回転時には遠心力により、停止時には重力により、水分がより排出されやすくなる。
【００３６】
図６のＥ部は、３本ある円周方向溝３１，３２，３３のうち、中央の円周方向溝３２を太くした例である。尚、前記した図６のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの構成は、単独でも、組合せて使用してもよい。
【００３７】
しかしながら、円周方向溝３１，３２，３３は、フランジ部７の内方側面９において、対向する外輪１が、その端部の外周と端部の内周で形成する端部の端面の幅の範囲内に設置することが好ましい。言い換えれば、外輪１の端部の外径を越える範囲に掛らないように、また、外輪１の端部の内径を下回る範囲に掛らないように設けることが好ましい。外輪１の端部の外径を超える範囲に、最外周の円周方向溝３３が掛ると、外輪１の端部とフランジ部７の内方側面９で形成される軸方向隙間が大きくなるため、外輪１の外周に付着した水分が浸入しやすくなる可能性がある。また、外輪１の端部の内径を下回る範囲に最内周の円周方向溝３１が掛ると、シールリップの動きによってはシールリップが円周方向溝３１と接触する可能性があり好ましくない。
【００３８】
円周方向溝３１，３３と同様の理由から、半径方向溝４１も外輪１の端部の外径を超える範囲に掛らず、外輪１の端部の内径を下回る範囲に掛らないことが好ましい。言い換えれば、半径方向溝４１も、フランジ部７の内方側面９において、対向する外輪１が、その端部の外周と端部の内周で形成する端部の端面の幅の範囲内に設置することが好ましい。
【００３９】
さらに、半径方向溝４１においては、最内周の円周方向溝３１を越えてシールリップ接触部１２側に延伸しないことが好ましい。半径方向溝４１が最内周の円周方向溝３１を越えてシールリップ接触部１２側に延伸されていると、かえって水分をシールリップ接触部１２側に招き入れることになる。
【００４０】
また、半径方向溝４１においては、最外周の円周方向溝３３を越えて、フランジ段部１４側に延伸されていることが好ましい。半径方向溝４１が最外周の円周方向溝３３を越えてフランジ段部１４側に延伸されていることで、付着した水分がフランジ段部１４側、すなわち外側に排出されやすくなる。
【００４１】
さらに、円周方向溝３１，３２，３３及び半径方向溝４１においては、その溝の深さが、溝を設ける部分のフランジ部７の厚さの１０％以下であることが好ましい。また、溝の深さと溝の幅の比率は、溝の深さの４倍以上の溝の幅であることが好ましい。また、前述したとおり、溝部分での応力集中を避けるためには、単一半径からなる溝とすることが好ましい。かかる形態の溝であれば、円周方向、半径方向の溝に関わらず、フランジ部７の機械的強度に与える影響を極少ないものとすることができる。
【００４２】
さらに、フランジ部７の内方側面９において、円周方向溝３１，３２，３３及び半径方向溝４１の溝内部と、円周方向溝３１，３２，３３以外の部分との表面粗さについては、溝内部の方を粗くしておくことも好ましい。前述したとおり、界面張力等の影響により、水分は粗さの悪いほうにより付着しやすいため、効率的に水分を溝に集めることができる。
【００４３】
ただし、この場合においても、粗さが過度に悪いと、水分の付着がより強固になり好ましくない。好ましくは、相対的に粗さの悪い部分の粗さは最大高さＲｍａｘで３．２μｍ以下とする。より好ましくは、相対的に粗さの悪い部分の粗さを最大高さＲｍａｘで３．２μｍ以下とし、相対的に粗さの良い部分の粗さを最大高さＲｍａｘで０．８μｍ以下とし、これらの粗さの範囲内で相対的に粗さの差をつけることが好ましい。
【００４４】
次に、本発明の第二の発明に相当する別の実施形態について説明する。
第二の実施形態は、前述した第一の実施形態において、溝部分を、溝ではなく、相対的に粗さの悪い部分としたものである。例えば、図３における円周方向溝３１，３２，３３及び半径方向溝４１を、その他の部分と実質同一平面内で相対的に粗さの悪い部分としたものである。
【００４５】
前述したとおり、前述したとおり、界面張力等の影響により、水分は粗さの悪いほうにより付着しやすいため、効率的に水分を粗さの悪い部分に集めることができ、溝を設けた場合と同様の効果を得ることが可能である。
【００４６】
ただし、この場合においても、粗さが過度に悪いと、水分の付着がより強固になり好ましくない。好ましくは、相対的に粗さの悪い部分の粗さは最大高さＲｍａｘで３．２μｍ以下とする。より好ましくは、相対的に粗さの悪い部分の粗さを最大高さＲｍａｘで３．２μｍ以下とし、相対的に粗さの良い部分の粗さを最大高さＲｍａｘで０．８μｍ以下とし、これらの粗さの範囲内で相対的に粗さの差をつけることが好ましい。
【００４７】
かかる、相対的に粗さの差をつけた実施形態においては、溝を設ける必要が無いため、溝によるフランジ部７の強度低下等の恐れがない。また、フランジ部７が薄型であるタイプの車両用軸受に適用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の車両用軸受装置は、自動車の車輪、鉄道車両の車輪等の回転支持用の軸受として好適に使用することができるものである。
【符号の説明】
【００４９】
１    外輪
２    内輪（ハブ）
３    転動体
４    外輪軌道面
５    内輪軌道面
６    シール装置（密封装置）
７    フランジ部
８    外方側面
９    内方側面
１０  軸受装置
１１  ハブボルト
１２  シールリップ接触部
１３  溝
１４  フランジ段部
１５  シールリップ接触部分
１６  円周方向溝外径側端部
２０  溝
３１，３２，３３    円周方向溝
４１  半径方向溝
５１  面取り部
５２  外側頂点部
【図１】
2011075004.tif 000003
【図２】
2011075004.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2011075004.tif 000007
【図６】
2011075004.tif 000008
【図７】
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