(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対回転可能に対向配置された軌道輪間に区画される軸受内部を密封するための樹脂製の密封部材を備えた車輪用軸受であって、
密封部材には、軌道輪に嵌合可能な環状の嵌合面が設けられていると共に、当該嵌合面に沿って金属製の環状の芯金が設けられており、
芯金は、その両側周端が、他の部分よりも嵌合面に近接した状態で位置決めされていることにより、当該芯金の両側周端の間の密封部材は、その全面に亘って軌道輪と嵌合した状態に維持されていることを特徴とする車輪用軸受。
【請求項２】
非回転状態に維持される一方の軌道輪と、これに対向して設けられ且つ車輪と共に回転する他方の軌道輪とを備え、
密封部材は、一方の軌道輪の端部で軸受外部方向に開口した部分全体を被覆し且つ密封可能な環状体構造を成していると共に、その嵌合面は、当該一方の軌道輪の端部に嵌合可能な環状を成し、
密封部材の芯金は、環状の嵌合面に沿って連続した環状を成していると共に、その両側周端の一方が、他の部分よりも嵌合面に近接した状態で位置決めされ、かつ、その両側周端の他方が、他の部分よりも一方の軌道輪の端部の外側に近接した状態で位置決めされていることを特徴とする車輪用軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車をはじめとする各種車両の車輪を回転自在に支持する車輪用軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１や特許文献２に示すような種々の車輪用軸受が知られている。
その一例として、図２(ａ)に示された軸受は、車体側に固定されて常時非回転状態に維持される環状の静止輪(例えば、外輪)２と、静止輪２の内側に対向して設けられ且つ車輪側に接続されて車輪(図示しない)と共に回転する環状の回転輪(例えば、内輪)４とを備えている。また、静止輪２の内周面２ｍには、複列(例えば２列)の軌道溝２ｓが形成されていると共に、回転輪４の外周面４ｍには、静止輪２の各軌道溝２ｓに対向して複列(例えば、２列)の軌道溝４ｓが形成されている。そして、これら軌道溝２ｓ,４ｓ間に複数の転動体６,８が転動自在に組み込まれることで、静止輪２と回転輪４とが相対回転可能な状態に構成されている。
【０００３】
静止輪２は中空円筒状を成しており、回転輪４の外周を覆うように配置されている。この場合、静止輪２と回転輪４との間には、軸受内部を軸受外部から密封するための密封部材(例えば、車輪側のリップシール１０、車体側のカバー部材２０)が設けられている。なお、転動体６,８として図面では、玉を例示しているが、軸受の構成や種類に応じて、コロが適用される場合もある。また、上記した静止輪２及び回転輪４は、それぞれ、軌道輪と称される場合もある。
【０００４】
また、静止輪２には、その外周面から外方に向って突出した固定フランジ２ａが一体成形されており、固定フランジ２ａの固定孔２ｂに固定用ボルト(図示しない)を挿入し、これを車体側に締結することで、静止輪２を図示しない懸架装置(ナックル)に固定することができる。また、回転輪４には、例えば自動車のディスクホイール(図示しない)を支持しつつ共に回転する略円筒形状のハブ１２が設けられており、ハブ１２には、ディスクホイールが固定されるハブフランジ１２ａが突設されている。
【０００５】
ハブフランジ１２ａは、静止輪２を越えて外方(ハブ１２の半径方向外側)に向って延出しており、その延出縁付近には、周方向に沿って所定間隔で配置された複数のハブボルト１４が設けられている。この場合、複数のハブボルト１４をディスクホイールに形成されたボルト孔(図示しない)に差し込んでハブナット(図示しない)で締付けることにより、ディスクホイールをハブフランジ１２ａに対して位置決めして固定することができる。
【０００６】
また、ハブ１２には、その車体側に環状の回転輪構成体１６(ハブ１２と共に回転輪４を構成する部材)が嵌合(外嵌)されるようになっている。この場合、例えば静止輪２と回転輪４との間に複数の転動体６,８を保持器１８で保持した状態で、回転輪構成体１６をハブ１２に形成された段部１２ｂまで嵌合(外嵌)した後、ハブ１２の車体側端部の加締め領域１２ｃを塑性変形させて、当該加締め領域１２ｃを回転輪構成体１６の周端部１６ｓに沿って加締める(密着させる)ことで、回転輪構成体１６を回転輪４(ハブ１２)に固定することができる。
【０００７】
このとき、上記した軸受は、所定の予圧が付与された状態となり、この状態において、各転動体６,８は、互いに所定の接触角を成して静止輪(外輪)２及び回転輪(内輪)４の軌道溝２ｓ,４ｓにそれぞれ接触しつつ回転可能に組み込まれる。この場合、２つの接触点を結んだ作用線(図示しない)は、各軌道溝２ｓ,４ｓに直交し且つ各転動体６,８の中心を通り、当該軸受の中心線上の１点(作用点)で交わる。これにより背面組合せ形(ＤＢ)軸受が構成される。
【０００８】
なお、このような構成において、自動車走行中に車輪に作用した力は、全てディスクホイールから上記した軸受を通じて懸架装置に伝達されることになり、その際、当該軸受には、各種の荷重(ラジアル荷重、アキシアル荷重、モーメント荷重など)が作用する。しかし、かかる軸受は、上述したような背面組合せ形(ＤＢ)軸受となっているため、各種の荷重に対して高い剛性が維持される。
【０００９】
また、上記した軸受において、カバー部材２０は、静止輪(外輪)２の車体側の端部(軸受外部方向に開口した部分)全体を被覆し且つ密封可能な樹脂製の環状体構造を成していると共に、当該静止輪２の車体側の端部に取り付け可能となっている。具体的には、カバー部材２０には、その車輪側(静止輪２に取り付ける側)に、その外周に沿って周方向に連続した環状の嵌合面２０ｍが設けられていると共に、その車体側(嵌合面２０ｍとは反対側)に、軸受の回転状態(例えば、車輪と共に回転する回転輪(内輪)４の回転速度)を検出するセンサ(図示しない)を取り付けるためのセンサ取付部２０ｐが設けられている。これに対して、静止輪２の車体側の端部(開口)には、その開口の内周に沿って周方向に連続し且つカバー部材２０の嵌合面２０ｍが嵌合可能な環状の取付面２ｆが設けられている。
【００１０】
ここで、カバー部材２０の嵌合面２０ｍを静止輪２の取付面２ｆに沿って挿入すると、嵌合面２０ｍが取付面２ｆに隙間無く嵌合(内嵌)され、その結果、静止輪(外輪)２の車体側(開口)全体を被覆することができる。これにより、静止輪(外輪)２と回転輪(内輪)４との間に区画される軸受内部を軸受外部から密封させることができる。
【００１１】
また、樹脂製のカバー部材２０には、その車輪側(嵌合面２０ｍに対向する位置)に、その内周に沿って周方向に連続した金属製の環状部材(芯金)２２が設けられている。これにより、軸受の使用環境下における温度変化に影響されること無く、カバー部材２０の嵌合面２０ｍの嵌合状態(具体的には、当該嵌合面２０ｍと静止輪２の取付面２ｆとの嵌合状態)を一定に維持するといった効果の実現が図られている。
【００１２】
この場合、上記した軸受(図２(ａ))では、その一例として、カバー部材２０の内周に環状部材(芯金)２２を露出させて設けた構成例を想定しているが、その他の例として、図２(ｂ)に示された軸受では、環状部材(芯金)２２は、カバー部材２０の車輪側(嵌合面２０ｍに対向する位置)に埋設して(埋め込んで)構成されている。なお、図２(ｂ)の軸受の他の構成については、上記した軸受(図２(ａ))と同様であるため、当該図２(ａ)に付された参照符号と同一の参照符号を図２(ｂ)中に付すことで、その構成についての説明は省略する。
【特許文献１】特開２００６−１１２５８２号公報
【特許文献２】特開２００６−１４４８６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、カバー部材２０は、例えばポリアミド(ＰＡ)、ポリフェニレンサルファイド(ＰＰＳ)、ポリブチレンテレフタレート(ＰＢＴ)などの熱可塑性樹脂を用いて成形されるのが一般的であるが、当該熱可塑性樹脂は、所定のガラス転移点(Ｔｇ：結晶の失われる温度)を有している。ここで、ガラス転移点とは、低温では結晶なみに堅く(剛性率が大きく)流動性がなかった固体が、ある狭い温度範囲で急速に剛性と粘度が低下し流動性が増す温度を指す。この場合、上記したような熱可塑性樹脂のガラス転移点は、５０℃程度であり、他の多くの樹脂のガラス転移点もさほど高温ではない。
【００１４】
この場合、上記した軸受の使用環境を想定すると、例えば当該軸受を適用した自動車の走行中において、回転中の軸受周りの温度は、上記したような熱可塑性樹脂のガラス転移点以上に上昇する傾向にある。また、ガラス転移点以上の温度において、上記したような熱可塑性樹脂は、その結晶が失われ、その体積が増すと同時に流動性が増すことが知られている。
【００１５】
ここで、上記した軸受を考察すると、図２(ａ),(ｂ)に示すように、そのカバー部材２０において、環状部材２２の外周側に均一な肉厚で樹脂を被覆することで、上記した嵌合面２０ｍが構成されている。具体的には、カバー部材２０の嵌合面２０ｍは、当該嵌合面２０ｍと環状部材２２との間に一律な厚さの樹脂を被覆して構成されている。
【００１６】
しかし、このようなカバー部材２０では、軸受周りの温度がガラス転移点以上に上昇すると、嵌合面２０ｍを構成する樹脂の体積が増すと同時に流動性が増し、その結果、当該樹脂が流れ出す「樹脂流れ」が発生する。このときの樹脂流れは、例えば樹脂の粘性や弾性、塑性など物質の複雑な力学挙動に起因したレオロジー的な緩やかな流れではあるが、かかる樹脂流れが発生した後、軸受周りの温度がガラス転移点に低下したとき、嵌合面２０ｍを構成する樹脂の厚さが薄くなる。即ち、カバー部材２０の嵌合面２０ｍのシメシロ(締め代)が減少する。そして、上記したような軸受周りの温度変化が繰り返され、それに伴って樹脂流れが繰り返されると、カバー部材２０の嵌合面２０ｍのシメシロ(締め代)が徐々に減少していくことになる。
【００１７】
この場合、当該シメシロ(締め代)の減少により、カバー部材２０の嵌合面２０ｍの外径寸法が、静止輪２の取付面２ｆの内径寸法を下回るようになると、その嵌合面２０ｍの嵌合状態(具体的には、当該嵌合面２０ｍと静止輪２の取付面２ｆとの嵌合状態)を一定に維持することができなくなる。そうなると、静止輪(外輪)２と回転輪(内輪)４との間に区画される軸受内部を軸受外部から密封させることができなくなってしまう。この結果、軸受外部から軸受内部に異物(例えば、塵埃、水)が浸入し易くなり、当該軸受を長期に亘って連続して使用し続けることが困難になってしまう。
【００１８】
本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、軸受の使用環境下における温度変化に影響されること無く、カバー部材の嵌合面の嵌合状態を長期に亘って一定に維持することが可能な密封性に優れた車輪用軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
このような目的を達成するために、本発明は、相対回転可能に対向配置された軌道輪間に区画される軸受内部を密封するための樹脂製の密封部材を備えた車輪用軸受であって、密封部材には、軌道輪に嵌合可能な環状の嵌合面が設けられていると共に、当該嵌合面に沿って金属製の環状の芯金が設けられており、芯金は、その両側周端が、他の部分よりも嵌合面に近接した状態で位置決めされていることにより、当該芯金の両側周端の間の密封部材は、その全面に亘って軌道輪と嵌合した状態に維持されている。
また、本発明の車輪用軸受は、非回転状態に維持される一方の軌道輪と、これに対向して設けられ且つ車輪と共に回転する他方の軌道輪とを備え、密封部材は、一方の軌道輪の端部で軸受外部方向に開口した部分全体を被覆し且つ密封可能な環状体構造を成していると共に、その嵌合面は、当該一方の軌道輪の端部に嵌合可能な環状を成し、密封部材の芯金は、環状の嵌合面に沿って連続した環状を成していると共に、その両側周端の一方が、他の部分よりも嵌合面に近接した状態で位置決めされ、かつ、その両側周端の他方が、他の部分よりも一方の軌道輪の端部の外側に近接した状態で位置決めされている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、軸受の使用環境下における温度変化に影響されること無く、カバー部材の嵌合面の嵌合状態を長期に亘って一定に維持することが可能な密封性に優れた車輪用軸受を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施の形態に係る車輪用軸受について、図１を参照して説明する。
なお、本実施の形態は、図２に示された車輪用軸受の改良であるため、以下、改良部分の説明にとどめる。この場合、以下の説明に際し、上記した車輪用軸受(図２)と同一の構成については、その構成に付された参照符号と同一の参照符号を本実施の形態に用いた図面(図１)上に付することにより、その説明を省略する。
【００２２】
図１(ａ)に示すように、本実施の形態の車輪用軸受において、上記した密封部材としてのカバー部材２０には、その環状の嵌合面２０ｍに沿って金属製の環状部材(芯金)２２が設けられている。そして、当該環状部材(芯金)２２と嵌合面２０ｍとの間の位置関係において、環状部材(芯金)２２は、その一部が他の部分よりも嵌合面２０ｍに近接した状態で位置決めされている。
【００２３】
具体的に説明すると、図１(ａ)に示された環状部材(芯金)２２は、環状の嵌合面２０ｍに沿って連続した環状(円形)を成しており、その両側周端２２ａ,２２ｂは、径方向に沿って外側に向けて環状に突出した形状で構成されている。この場合、それぞれの側周端２２ａ,２２ｂの突出量(突出長さ)は、嵌合面２０ｍから突き抜けない程度に設定すれば良いが、当該側周端２２ａ,２２ｂの突出端と嵌合面２０ｍとの間に、所定の厚さＷ(熱可塑性樹脂の肉厚)が確保されるように設定することが好ましい。なお、所定の厚さＷは、例えば軸受周りの温度がガラス転移点以上に上昇した際における当該樹脂の体積の増加量や流動性の増加程度を考慮して設定されるため、ここでは特に限定しない。要するに、嵌合面２０ｍの嵌合状態を長期に亘って一定に維持できる程度の厚さＷを確保すれば良い。
【００２４】
また、それぞれの側周端２２ａ,２２ｂの突出量(突出長さ)は、互いに同一に設定しても良いし、或いは、互いに高低差を持たせて設定しても良い。図面では一例として、互いに同一の突出量(突出長さ)に設定した側周端２２ａ,２２ｂの構成例が示されており、この場合、両側周端２２ａ,２２ｂと嵌合面２０ｍとの間には、同一の厚さＷが構成されている。これにより、両側周端２２ａ,２２ｂが他の部分よりも嵌合面２０ｍに近接した環状部材(芯金)２２が実現される。
【００２５】
また、これら側周端２２ａ,２２ｂを嵌合面２０ｍに近接させる向き(角度)は、上記した厚さＷを確保できれば特に制限されない。図面では一例として、互いに平行で且つ嵌合面２０ｍに対して直交する向き(角度)に設定した側周端２２ａ,２２ｂの構成例が示されているが、適当な傾斜を持たせても良い。この場合、両側周端２２ａ,２２ｂを同一方向に傾斜させても良いし、互いに異なる方向に傾斜させても良い。
【００２６】
以上、本実施の形態によれば、環状部材(芯金)２２の一部(両側周端２２ａ,２２ｂ)を他の部分よりも嵌合面２０ｍに近接した状態で位置決めしたことにより、嵌合面２０ｍ周りの熱可塑性樹脂は、当該両側周端２２ａ,２２ｂによって保持された状態(絞り込まれた状態)に維持される。このとき、軸受周りの温度がガラス転移点以上に上昇して、レオロジー的な「樹脂流れ」が発生した場合でも、嵌合面２０ｍ周りの熱可塑性樹脂は、両側周端２２ａ,２２ｂによって確実に保持される。そして、軸受周りの温度がガラス転移点に低下したときでも、嵌合面２０ｍを構成する樹脂の厚さが薄くならないため、カバー部材２０の嵌合面２０ｍのシメシロ(締め代)が減少することは無い。
【００２７】
これにより、当該嵌合面２０ｍの嵌合状態(具体的には、当該嵌合面２０ｍと静止輪２の取付面２ｆとの嵌合状態)を一定に維持することができる。この結果、静止輪(外輪)２と回転輪(内輪)４との間に区画される軸受内部を軸受外部から確実に密封させることができる。このため、軸受外部から軸受内部への異物(例えば、塵埃、水)の浸入を防止をすることができ、当該軸受を長期に亘って連続して使用し続けることが可能となる。
【００２８】
更に、本実施の形態によれば、環状部材(芯金)２２の一部(両側周端２２ａ,２２ｂ)を他の部分よりも嵌合面２０ｍに近接した状態で位置決めしたことにより、軸受周りの温度がガラス転移点以上に上昇した際の当該樹脂の体積増加に起因する膨張力を、カバー部材２０の嵌合面２０ｍにおける嵌合力(嵌合面圧)に効率的に変換することができる。これにより、当該嵌合面２０ｍと静止輪２の取付面２ｆとの嵌合力(嵌合面圧)を向上させることができる。この結果、嵌合面２０ｍと取付面２ｆとの間の密封性(耐水性)を向上させることが可能となる。このため、例えばＯリングなどの他の耐水性部品が不要となるため、当該軸受の製造コストを低減することができる。
【００２９】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されることは無く、以下の各変形例も本発明の技術範囲に含まれる。
第１の変形例として、図１(ｂ)に示すように、環状部材(芯金)２２全体を径方向に沿って外側に向けて断面視で円弧状に湾曲させることで、その両側周端２２ａ,２２ｂを他の部分よりも嵌合面２０ｍに近接させるようにしても良い。これにより、上述した実施の形態と同様の効果を実現することができる。
【００３０】
第２の変形例として、図１(ｃ)に示すように、環状部材(芯金)２２の両側周端２２ａ,２２ｂ(図１(ａ))のうち、軸受外部側の側周端２２ａを静止輪(外輪)２の車体側の端部の外側に回り込ませるように延出して突出させても良い。この場合、当該側周端２２ａと静止輪(外輪)２の車体側の端部との間の厚さＷは、軸受内部側の側周端２２ｂの突出端と嵌合面２０ｍとの間の厚さＷと同様に設定することが好ましい。これにより、厚さＷとなる部分(両側周端２２ａ,２２ｂ)を他の部分よりも嵌合面２０ｍに近接させることができるため、上述した実施の形態と同様の効果を実現することができる。
【００３１】
第３の変形例として、図１(ｄ)に示すように、環状部材(芯金)２２の両側周端２２ａ,２２ｂ(図１(ａ))のうち、軸受外部側の側周端２２ａを静止輪(外輪)２の車体側の端部の外側に回り込ませるように延出させ、その延出端を静止輪(外輪)２に向けて折り返して突出させても良い。この場合、当該側周端２２ａの延出端と静止輪(外輪)２の車体側の端部との間の厚さＷは、軸受内部側の側周端２２ｂの突出端と嵌合面２０ｍとの間の厚さＷと同様に設定することが好ましい。これにより、厚さＷとなる部分(両側周端２２ａ,２２ｂ)を他の部分よりも嵌合面２０ｍに近接させることができるため、上述した実施の形態と同様の効果を実現することができる。
【００３２】
ここで、上述した実施の形態(図１(ａ))及び第１〜第３の変形例(図１(ｂ)〜(ｄ))において、環状部材(芯金)２２は、金属板にプレス加工によって成形されるため、その加工のし易さや手間を考慮して、当該環状部材(芯金)２２の両側周端２２ａ,２２ｂの２箇所を折り返すようにしている。しかしながら、これに限定されることは無く、３箇所以上折り返すようにしても良いし、１箇所だけ折り返すようにしても良い。
【００３３】
第４の変形例として、図１(ｅ)には、プレス加工によって１箇所だけ折り返して成形した環状部材(芯金)２２の構成例が示されており、かかる環状部材(芯金)２２は、断面視で略Ｌ字状となる。このとき、当該略Ｌ字状の環状部材(芯金)２２の両側周端２２ａ,２２ｂのうち、軸受外部側の側周端２２ａを静止輪(外輪)２の車体側の端部の外側に回り込ませるように延出して突出させると共に、軸受内部側の側周端２２ｂを嵌合面２０ｍに沿って平行に突出させる。この場合、側周端２２ａの延出端と静止輪(外輪)２の車体側の端部との間の厚さＷは、軸受内部側の側周端２２ｂの突出端と嵌合面２０ｍとの間の厚さＷと同様に設定することが好ましい。これにより、軸受内部側の側周端２２ｂと嵌合面２０ｍとの間の厚さは比較的広いものの、厚さＷとなる部分(両側周端２２ａ,２２ｂ)を他の部分よりも嵌合面２０ｍに近接させることができるため、上述した実施の形態と同様の効果を実現することができる。更に、第４の変形例の環状部材(芯金)２２は、プレス加工によって１箇所折り返すだけであるため、その加工コストを低減することができ、その結果、軸受の製造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】(ａ)は、本発明の一実施の形態に係る車輪用軸受の構成を一部拡大して示す断面図、(ｂ)は、本発明の第１の変形例に係る車輪用軸受の構成を一部拡大して示す断面図、(ｃ)は、本発明の第２の変形例に係る車輪用軸受の構成を一部拡大して示す断面図、(ｄ)は、本発明の第３の変形例に係る車輪用軸受の構成を一部拡大して示す断面図、(ｅ)は、本発明の第４の変形例に係る車輪用軸受の構成を一部拡大して示す断面図。
【図２】(ａ)は、従来の車輪用軸受の一構成例を概略的に示す断面図、(ｂ)は、従来の車輪用軸受の他の構成例を概略的に示す断面図。
【符号の説明】
【００３５】
２  外輪(静止輪)
２０  カバー部材(密封部材)
２０ｍ  嵌合面
２２  芯金(環状部材)
【図１】
0005223440.tif 000002
【図２】
0005223440.tif 000003