(57)【要約】【課題】  シール性能を確保しながら、軸受回転トルクを軽減できる車輪用軸受装置を提供する。【解決手段】  内方部材３に取付けられたブレーキロータ１４と、外方部材２に取付けられたバックプレート１５とで、外内の部材２，３間の環状空間端部の軸受シール５が臨む閉鎖空間Ｓを形成する。ブレーキロータ１４とバックプレート１５とは非接触とし、両者の間にラビリンスシール１６を形成する。【選択図】        図１
2005188632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周に複列の軌道面を有する外方部材と、これら軌道面に対向する軌道面を外周に有する内方部材と、対向する軌道面間に介在した複列の転動体と、前記外方部材と内方部材間の環状空間の端部を密封する軸受シールとを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置において、
前記外方部材および内方部材のうちの回転側部材に取付けられた回転体と、固定側部材に取付けられた静止部材との間で、前記外方部材と内方部材間の前記軸受シールが設けられた環状空間端部が臨む閉鎖空間を形成し、前記回転体と静止部材とを互いに非接触として、前記閉鎖空間を外部に開放する経路となるラビリンスシールを前記回転体と静止部材との間に形成したことを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項２】
請求項１において、前記回転側部材がブレーキロータであり、前記静止部材が前記ブレーキロータに対向して設けられたバックプレートである車輪用軸受装置。
【請求項３】
請求項２において、前記外方部材が固定側部材、内方部材が回転側部材であって、前記外方部材と内方部材間の環状空間におけるアウトボード側端が前記回転体と静止部材間の閉鎖空間に臨み、前記環状空間のインボード側端に設けた軸受シールよりも軸受外側に、前記外方部材の内周と前記内方部材に取付けられた部材の外周との間の空間を密封するバックアップシールを設けた車輪用軸受装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記回転体と静止部材間の閉鎖空間に臨む軸受シールを、２枚のシールリップを有する接触シールとした車輪用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車等における車輪用軸受装置に関し、特にその密封構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両に設けられる車輪用軸受装置は、路面に曝される厳しい環境下にあるため、外部からの塵埃や泥水の確実な進入防止が求められ、また保守の不要化の面から、グリース漏れ防止についても高い効果が求められる。
【０００３】
このため、例えば図４（Ａ）に示すように、外方部材２と内方部材３の環状空間の両端をシール５０で密封した構造とされている。このシール５０には、耐泥水性を向上させるために、同図（Ｂ）に示すような組み合わせシールが用いられている（例えば、特許文献１）。この組み合わせシール５０は、断面Ｌ字状のステンレス製のシール部材であるスリンガ５１と、このスリング５１の立板部５１ａに接触するサイドリップ５２ａと、円筒部５１ｂに接触する２枚のラジアルリップ５２ｂ，５２ｃとの３枚のシールリップを有するものとされている。
【特許文献１】特開２００３−２６２２３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記組み合わせシール５０は、耐泥水性を向上させるためにサイドリップ５２ａが設けられているが、この摺動抵抗が大きいために、シール５０の回転トルクが大きい。この回転トルクは、軸受回転トルクの大きな要因となる。また、ステンレス製部品のスリング５１を用いているために、コスト高になっている。スリンガ５１はシールリップを５２ａ〜５２ｃを接触させる部品であるため、錆が発生するとトルク増大に大きく影響するため、安価な鉄板製のものに代えることができず、また加工精度も要求される。
近年、車輪用軸受装置では、車両の燃費向上のために、軸受回転トルクを軽減することが望まれているが、上記のような組み合わせシール５０で軸受回転トルクを軽減することは難しい。
【０００５】
この発明の目的は、シール性能を確保しながら、軸受回転トルクを軽減できる車輪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】
【０００６】
この発明の車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面を有する外方部材と、これら軌道面に対向する軌道面を外周に有する内方部材と、対向する軌道面間に介在した複列の転動体と、前記外方部材と内方部材間の環状空間の端部を密封する軸受シールとを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置において、
前記外方部材および内方部材のうちの回転側部材に取付けられた回転体と、固定側部材に取付けられた静止部材との間に、前記外方部材と内方部材間の前記軸受シールが設けられた環状空間端部が臨む閉鎖空間を形成し、前記回転体と静止部材とを互いに非接触として、前記閉鎖空間を外部に開放する経路となるラビリンスシールを前記回転体と静止部材との間に形成したことを特徴とする。
【０００７】
この構成によると、外方部材および内方部材のうちの回転側部材に取付けられた回転体と、固定側部材に取付けられた静止部材との間で、外方部材と内方部材間の環状空間端部が臨む閉鎖空間を形成し、この閉鎖空間を外部に開放する経路にラビリンスシールを設けたため、外部から泥水や異物が侵入することがラビリンスシールで防止され、前記軸受シールに達することが軽減される。そのため、軸受シールが簡易な構成のもので済み、軸受シールによる摩擦トルクが軽減できる。前記閉鎖空間を形成する回転体と静止部材とは互いに非接触であり、ラビリンスシールを介して対向するだけであるため、摩擦トルクの増大とならない。このため、シール性能を確保しながら、軸受回転トルクを軽減することができる。なお、前記回転体および静止部材は、前記組み合わせ軸受におけるスリンガのような厳しい防錆性は要求されず、必要に応じて、適宜の材質を選定することで、コスト低下を図ることも可能である。
【０００８】
この発明において、前記回転側部材がブレーキロータであり、前記静止部材が前記ブレーキロータに対向して設けられたバックプレートであっても良い。ブレーキロータは、ディスク型ブレーキにおけるブレーキディスクであっても、またドラム型ブレーキにおけるブレーキドラムであっても良い。
ブレーキロータは、一般的に車輪用軸受装置における回転側部材に取付けられる部品であるため、このブレーキロータを前記ラビリンスシールの形成のための回転体として利用することにより、バックプレートを設けるだけで、前記閉鎖空間およびラビリンスシールを形成することができる。これにより、ラビリンスシールの形成のための部材点数の増加が回避される。これにより、コスト増が避けられる。
【０００９】
上記のようにブレーキロータを前記閉鎖空間の形成に利用する場合に、前記外方部材が固定側部材、内方部材が回転側部材であって、前記外方部材と内方部材間の環状空間におけるアウトボード側端が前記回転体と静止部材間の閉鎖空間に臨み、前記環状空間のインボード側端に設けた軸受シールよりも軸受外側に、前記外方部材の内周と前記内方部材に取付けられた部材の外周との間の空間を密封するバックアップシールを設けても良い。内方部材に取付けられた部材は、例えば等速自在継手を構成する継手部材等である。
この構成の場合、アウトボード側では、前記ラビリンスシールの成形によって軸受シールを簡易なものとでき、またインボード側ではバックアップシールを設けることで軸受シールを簡易なものとできる。そのため、車輪用軸受装置におけるアウトボード側とインボード側の両方において、軸受シールを簡易なものとし、シール性能を確保しながら、軸受回転トルクを軽減することができる。
【００１０】
この発明において、前記回転体と静止部材間の閉鎖空間に臨む軸受シールを、２枚のシールリップを有する接触シールとしても良い。
前記閉鎖空間に臨む軸受シールは、ラビリンスシール併用のために簡易なもので足り、２枚のシールリップを有するものであれば、要求される密封性が確保できる。２枚のシールリップは、互いに軸受内外に位置するものとなるが、例えば、内側のシールリップはグリース止め機能を果たし、外側のシールリップは塵埃や泥水の侵入防止機能を果たす。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の車輪用軸受装置は、外方部材および内方部材のうちの回転側部材に取付けられた回転体と、固定側部材に取付けられた静止部材との間で、前記外方部材と内方部材間の環状空間端部が臨む閉鎖空間を形成し、この閉鎖空間を外部に開放する経路にラビリンスシールを形成したため、シール性能を確保しながら、軸受回転トルクを軽減でき、これにより燃費向上に貢献することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
この発明の第１の実施形態を図１と共に説明する。この実施形態は、内輪回転型で駆動輪支持用の車輪用軸受装置に適用したものである。この車輪用軸受装置１は、リング状の外方部材２と、その内径側に位置する内方部材３と、複列の転動体４と、外方部材２と内方部材３の間の環状空間ＲＳの両端をそれぞれ密封する軸受シール５，６とを備える。各列の転動体４は、それぞれ保持器により保持されている。なお、この明細書において、車両に取付けた状態で車両の車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と言い、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。図１では、左側がアウトボード側、右側がインボード側となる。
【００１３】
外方部材２および内方部材３は、この明細書では次のものを言う。すなわち、外方部材２は、内周に軌道面２ａを形成した部材を言い、この軌道面２ａを形成した部材の外周に嵌合する軸受ハウジングに相当する部材があれば、軌道面２ａを形成した部材およびこの部材を支持する軸受ハウジングに相当する部材を含めたものを言う。内方部材３は、外方部材２の内径側にあって外周に軌道面３ａを形成した部材を言い、この軌道面３ａを形成した部材の内周に嵌合した部材があれば、軌道面３ａを形成した部材およびこの部材の内周に嵌合した部材を合わせたものを言う。
【００１４】
外方部材２は、この実施形態では、軸受外輪８と、この軸受外輪８を嵌合した軸受ハウジングとなるナックル等の懸架装置構成部材９とでなる。軸受外輪８は、上記軌道面２ａを複列に形成した一体の部材からなる。
【００１５】
内方部材３は、ハブ輪１０の外周に軸受内輪１１を固定することによって構成されている。軸受内輪１１は、幅方向に並ぶ２つの内輪分割体１１Ａ，１１Ｂからなり、各内輪分割体１１Ａ，１１Ｂに、外方部材２の各軌道面２ａに対向する各軌道面３ａがそれぞれ形成されている。これら軸受内輪１１と、軸受外輪８と、複列の転動体４とで、独立した部品の車輪用軸受１２が構成される。この実施形態における車輪用軸受１２は、第１世代型のものである。ハブ輪１０は、車輪（図示せず）を取付けるためのフランジ１０ａを外周に有し、このフランジ１０ａの周方向複数箇所に、ハブボルト１３が植え込まれている。フランジ１０ａは、外方部材２よりもアウトボード側に位置する。フランジ１０ａのアウトボード側の側面に、回転体であるブレーキロータ１４が重ねられ、その外側に重ねたタイヤホイールのリム（図示せず）と共に、ブレーキロータ１４が上記ハブボルト１３によってフランジ１０ａに取付けられる。ブレーキロータ１４は、この実施形態ではディス型クブレーキのブレーキディスクからなる。
【００１６】
回転体であるブレーキロータ１４のインボード側に位置して、静止部材であるバックプレート１５が懸架装置構成部材９の外周に取付けられ、これらブレーキロータ１４とバックプレート１５の間で、外方部材２と内方部材３間の環状空間ＲＳのアウトボード側端が臨む閉鎖空間Ｓが形成される。これら回転体であるブレーキロータ１４と、静止部材であるバックプレート１５とは、互いに非接触であり、両者の間の閉鎖空間Ｓをこの閉鎖空間Ｓ外に開放する経路となるラビリンスシール１６が、ブレーキロータ１４とバックプレート１５との間に形成されている。詳しくは、バックプレート１５は、ディスク型のブレーキロータ１４における端部外周を覆う円筒状の鍔部１５ａを有していて、この鍔部１５ａとブレーキロータ１４の外径面との間で、上記ラビリンスシール１６が構成される。
【００１７】
内方部材３におけるハブ輪１０は、中心部に内径孔１７を有していて、等速自在継手１８の一方の継手部材１９におけるステム部１９ａが上記内径孔１７に挿通される。継手部材１９は、ステム部１９ａの先端に形成された雄ねじ部分に螺合するナット１９ｂと、継手部材１９の段差面１９ｃとの間でハブ輪１０を軸受内輪１１と共に挟み込むことにより、ハブ輪１０に結合されている。
この継手部材１８の外周と懸架装置構成部材９の内周との間に、インボード側の軸受シール６よりも軸受外側に位置するバックアップシール２０が設けられている。すなわち、等速自在継手１８の上記継手部材１９は、上記段差面１９ｃの肩部となる外周面部１９ｄを有しており、この外周面部１９ｄと懸架装置構成部材９の内径面の間の環状空間が、バックアップシール２０で密封されている。バックアップシール２０は、接触シールであっても、ラビリンスシール等の非接触シールであっても良い。
【００１８】
上記各軸受シール５，６は、互いに同じ構成のものである。これらの軸受シール５，６は、図１（Ｂ）にインボード側の軸受シール６を拡大して示すように、２枚のシールリップ２２ａ，２２ｂを有する接触シールとされている。これら軸受シール５，６は、環状の芯金２１にゴムまたは合成樹脂からなるゴム状の弾性体２２を一体化させたものであり、外方部材２の内径面に圧入嵌合等によって取付けられる。上記弾性体２２に、上記２枚のシールリップ２２ａ，２２ｂが設けられている。各シールリップ２２ａ，２２ｂは、内方部材３の外径面に摺接する。これらシールリップ２２ａ，２２ｂは、互いに軸受内外に並んでいて、内側のシールリップ２２ａは、先端が軸受内側へ延び、グリース漏れ防止用のものとなる。外側のシールリップ２２ｂは先端が軸受外側へ延び、塵埃や泥水の侵入防止機能を果たす。
【００１９】
この構成の車輪用軸受装置１によると、ハブ輪１０に取付けられた回転体であるブレーキロータ１４と、静止部材であるバックプレート１５とで、外方部材２と内方部材３間の環状空間ＲＳの端部が臨む閉鎖空間Ｓが形成される。この閉鎖空間Ｓは、外部に対してラビリンスシール１６のみで開放されている。そのため、外部から泥水や異物が閉鎖空間Ｓに侵入することがラビリンスシール１６で防止され、その内側の軸受シール５に達することが軽減される。そのため、軸受シール５が簡易な構成のもので済む。例えば、軸受シール５は、上記のように２枚のシールリップ２２ａ，２２ｂで構成されるもので足り、これらシールリップ２２ａ，２２ｂとラビリンスシール１６の組み合わせにより、従来のサイドリップを含む３枚のシールリップを備えた組み合わせシールと同程度のシール機能を得ることが可能である。
【００２０】
このように接触するリップ数が少なくて済むため、軸受シール５による摩擦トルクが軽減できる。また、閉鎖空間Ｓを形成するブレーキロータ１４とバックプレート１５とは互いに非接触であり、ラビリンスシール１６を介して対向するだけであるため、摩擦トルクの増大とならない。これらのため、シール性能を確保しながら、軸受回転トルクを軽減することができる。バックプレート１５は、前記組み合わせ軸受におけるスリンガのような厳しい防錆性は要求されず、鉄板等を採用することで安価に得られる。そのため、従来の組み合わせシールにおけるステンレス製のスリンガを設ける場合に比べて、コスト低下を図ることも可能である。
【００２１】
また、ラビリンスシール１６および閉鎖空間Ｓを形成する手段として、ブレーキロータ１４を利用したため、部品点数の増大が回避でき、コスト増が避けられる。
【００２２】
また、インボード側では、軸受シール６よりも軸受外側にバックアップシール２０を設けたため、軸受シール６が簡素なもので済む。この軸受シール６として、上記のように２枚のシールリップ２２ａ，２２ｂを有するものを用いても、十分なシール性能を得ることができる。
【００２３】
図２は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態は、従動輪支持用で内輪回転型の車輪用軸受装置に適用した例である。この車輪用軸受装置１は、ハブ輪１０が内径孔を有しないものとされ、懸架装置構成部材９の軸受外輪取付孔９ａにおけるインボード側端が、エンドキャップ２４によって蓋されている。そのため、図１の例におけるインボード側の軸受シール６は省略されている。懸架装置構成部材９は、車輪用軸受装置１の外輪８を嵌合した軸受ハウジング部９Ａと、懸架装置構成部材本体９Ｂとに分割され、その分割面にバックプレート１５の内径部が挟み込み状態に取付けられている。
【００２４】
ブレーキロータ１４は、ブレーキドラムからなり、その外周筒部１４ｂの端面に円周溝２５が形成されている。バックプレート１５には、ブレーキロータ１４の円周溝２５内に隙間を持って嵌まるリング状突部２６を有し、これら円周溝２５とリング状突部２６との間で、ラビリンスシール１６が構成される。
【００２５】
この実施形態の場合も、ブレーキロータ１４とバックプレート１５の間で閉鎖空間Ｓおよびラビリンスシール１６を構成したことにより、アウトボード側の軸受シール５が簡素な構成のもので済み、シール性能を確保しながら、軸受回転トルクを軽減することができる。また、インボード側ではエンドキャップ２４を設けて軸受シールを省略したため、より一層トルクが軽減される。アウトボード側の軸受シール５には、図１（Ｂ）と共に説明した２枚のシールリップ２２ａ，２２ｂを有するものが用いられる。
この実施形態におけるその他の構成，効果は第１の実施形態と同様であり、対応部分に同一符号を付してその説明を省略する。
【００２６】
図３は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、従動輪支持用で外輪回転型の車輪用軸受装置に適用した例であり、第２世代型のものである。この車輪用軸受装置１は、外方部材２が軸受外輪８のみからなり、軸受外輪８が外周に車輪取付用のフランジ８ｃを有している。このフランジ８ｃに回転部材であるブレーキロータ１４がハブボルト３０で取付けられる。ブレーキロータ１４はブレーキドラムからなる。
【００２７】
内方部材３は、軸受内輪１１とこの軸受内輪１１の内径面に嵌合した軸部材２７とでなる。軸部材２７は、外周にフランジ２７ａを有していて、このフランジ２７ａの部分で車体のナックル等の懸架装置構成部材２８にボルト２９で固定されている。この軸部材２７のフランジ２７ａと懸架部材２８との間に、バックプート１５の内周部が取付けられている。ブレーキロータ１４とバックプレート１５との間で、図２の実施形態と同様に、閉鎖空間Ｓおよびラビリンスシール１６が設けられている。ただし、この実施形態の場合は、閉鎖空間Ｓには、外方部材２と内方部材３間の環状空間ＲＳのインボード側の端部が臨む。このインボード側の軸受シール６は、図１（Ｂ）に示したもの、つまり２枚のシールリップ２２ａ，２２ｂを有するものとされている。アウトボード側端では、外方部材２の端部がエンドキャップ２９で閉じられ、したがって軸受シールは省略されている。
【００２８】
この実施形態では、ブレーキロータ１４とバックプレート１５の間で閉鎖空間Ｓおよびラビリンスシール１６を構成したことにより、インボード側の軸受シール６が簡素な構成のもので済み、シール性能を確保しながら、軸受回転トルクを軽減することができる。また、アウトボード側ではエンドキャップ２９を設けて軸受シールを省略したため、より一層トルクが軽減される。
この実施形態におけるその他の構成，効果は第１の実施形態と同様であり、対応部分に同一符号を付してその説明を省略する。
【００２９】
なお、図１に示す第１の実施形態において、図２に示すドラム型のブレーキロータ１４を用いてラビリンスシール１６を設けても良く、また図２，図３に示す各実施形態において、図１に示すディスク型のブレーキロータ１４を用いてラビリンスシール１６を設けても良い。
また、ラビリンスシール１６および閉鎖空間Ｓを構成する部材は、ブレーキロータ１４とラビリンスシール１６に限らず、外方部材２および内方部材３のうちの回転側部材に取付けられた回転体と、固定側部材に取付けられた静止部材とであれば良い。
さらに、上記実施形態は、第１世代型または第２世代型の車輪用軸受を備えた車輪用軸受装置に適用した場合について説明したが、この発明は、世代形式を問わず適用でき、第３世代や第４世代型の車輪用軸受装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】（Ａ）はこの発明の第１の実施形態に係る車輪用軸受装置の部分断面図、（Ｂ）は同図（Ａ）のＩ部分を拡大した断面図である。
【図２】この発明の他の実施形態に係る車輪用軸受装置の部分断面図である。
【図３】この発明のさらに他の実施形態に係る車輪用軸受装置の部分断面図である。
【図４】従来例の断面図およびその部分拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１…車輪用軸受装置
２…外方部材
３…内方部材
４…転動体
５，６…軸受シール
１４…ブレーキロータ（回転部材）
１５…バックプレート（静止部材）
１６…ラビリンスシール
２２ａ，２２ｂ…シールリップ
Ｓ…閉鎖空間
【図１】
2005188632.tif 000003
【図２】
2005188632.tif 000004
【図３】
2005188632.tif 000005
【図４】
2005188632.tif 000006