(57)【要約】【課題】長期に亘って一定の密封状態を維持しつつ高い回転精度を持続可能な低コストの軸受ユニットを提供する。【解決手段】車体側に固定されて常時非回転状態に維持される静止輪(外輪)２と、車輪側に接続されて車輪と共に回転する回転輪(内輪)４と、静止輪と回転輪との間に転動自在に組込まれた複数の転動体6,8と、静止輪と回転輪との間の空間を密封するシール部材10,20とを備え、回転輪には、当該回転輪を車輪側に接続させるためのハブフランジ１２ａが突設されており、車輪側の静止輪と回転輪との間の空間を密封する車輪側シール部材(シール)１０は、ハブフランジよりも軸受中心寄りに位置付けられ、その基端が回転輪に固定されていると共に、その先端(シールリップ10a,10b)が静止輪に設けられた摺動面Ｃｓに摺接している。【選択図】    図１
2007002884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体側に固定されて常時非回転状態に維持される静止輪と、車輪側に接続されて車輪と共に回転する回転輪と、静止輪と回転輪との間に転動自在に組込まれた複数の転動体と、静止輪と回転輪との間の空間を密封するシール部材とを備え、回転輪には、当該回転輪を車輪側に接続させるためのフランジが突設された軸受ユニットであって、
車輪側の静止輪と回転輪との間の空間を密封する車輪側シール部材は、フランジよりも軸受中心寄りに位置付けられ、その基端が回転輪に固定されていると共に、その先端が静止輪に設けられた摺動面に摺接していることを特徴とする軸受ユニット。
【請求項２】
静止輪に設けられた摺動面は、その内径が車輪側に向かって拡大した傾斜状を成して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の軸受ユニット。
【請求項３】
車輪側シール部材は、回転輪に固定された芯金と、静止輪の摺動面に摺接する少なくとも１つのシールリップとを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の軸受ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車や鉄道などの各種車両の車軸を車体に対して回転自在に支持する軸受ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の軸受ユニットは、例えば特許文献１に示すように、車体側(例えば、懸架装置(サスペンション)のナックル)に固定されて常時非回転状態に維持される静止輪(外輪)と、車輪側(例えば、ディスクホイール)に接続されて車輪と共に回転する回転輪(内輪)とを備えており、静止輪と回転輪との間には、軸受内部を密封するためのシール部材が設けられている。この構成において、車輪側の静止輪と回転輪との間に設けられたシール部材(以下、車輪側シール部材という)は、その基端が静止輪に圧入固定されており、その先端(シールリップ)が回転輪のハブ外径に接触している。
【０００３】
ところで、上述したような従来の軸受ユニットにおいて、車輪側シール部材は、回転輪の回転中、静止輪に固定された状態にあり、その先端(シールリップ)が回転輪のハブ外径の摺動面に摺接する。このとき、例えば回転輪から静止輪に跳ね上げられた泥水は、静止輪の表面から車輪側シール部材に流れ落ち、静止している車輪側シール部材を伝って、その先端(シールリップ)とハブ外径の摺動面との間に流れ込む場合がある。この場合、ハブ外径(摺動面)に対するシールリップの摺接状態が常時一定であれば、軸受内部の密封状態が維持されるため、先端(シールリップ)とハブ外径(摺動面)との間に流れ込んだ泥水が軸受内部に浸入することは無い。
【０００４】
しかしながら、車輪側シール部材を長期に亘って使用し続けると、例えば先端(シールリップ)が例えば磨耗したり摩損したりすることで、ハブ外径(摺動面)に対するシールリップの摺接状態が変化する場合がある。この場合、軸受内部の密封状態を一定に維持することが困難になり、その結果、先端(シールリップ)とハブ外径(摺動面)との間に流れ込んだ泥水が軸受内部に浸入する場合がある。このような状態で軸受ユニットを使用すると、当該軸受ユニットの回転精度(例えば、回転性、潤滑性)を一定に維持することが困難になり、軸受構成品に対する早期のメンテナンス(例えば、修理、交換など)が必要となる。その結果、軸受ユニットのメンテナンスに要するコストが上昇してしまう場合がある。
【特許文献１】特開２００３−５６５７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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、長期に亘って一定の密封状態を維持しつつ高い回転精度を持続可能な低コストの軸受ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的を達成するために、本発明は、車体側に固定されて常時非回転状態に維持される静止輪と、車輪側に接続されて車輪と共に回転する回転輪と、静止輪と回転輪との間に転動自在に組込まれた複数の転動体と、静止輪と回転輪との間の空間を密封するシール部材とを備え、回転輪には、当該回転輪を車輪側に接続させるためのフランジが突設された軸受ユニットであって、車輪側の静止輪と回転輪との間の空間を密封する車輪側シール部材は、フランジよりも軸受中心寄りに位置付けられ、その基端が回転輪に固定されていると共に、その先端が静止輪に設けられた摺動面に摺接している。この場合、静止輪に設けられた摺動面は、その内径が車輪側に向かって拡大した傾斜状を成して形成されている。また、車輪側シール部材は、回転輪に固定された芯金と、静止輪の摺動面に摺接する少なくとも１つのシールリップとを備えている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、車輪側シール部材の基端を回転輪に固定し且つ先端を静止輪の摺動面に摺接させたことで、回転輪と共に車輪側シール部材が回転する際に生じる振り切り効果により、長期に亘って一定の密封状態を維持することができ、これにより高い回転精度を持続可能な低コストの軸受ユニット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】
【０００８】
以下、本発明の一実施の形態に係る軸受ユニットについて、添付図面を参照して説明する。なお、本実施の形態の車輪支持用軸受は、例えば自動車や鉄道車両などの各種車両に用いることができるが、ここでは一例として自動車の駆動輪或いは従動輪に組込まれる軸受ユニットを想定して説明する。
【０００９】
図１(ａ)に示すように、本実施の形態の軸受ユニットは、車体側(例えば、懸架装置(サスペンション)のナックル)に固定されて常時非回転状態に維持される静止輪(外輪)２と、車輪側(例えば、ディスクホイール)に接続されて車輪と共に回転する回転輪(内輪)４と、静止輪２と回転輪４との間に複数列(例えば２列)で回転可能に組込まれた複数の転動体6,8とを備えており、静止輪２と回転輪４との間の環状空間には、軸受内部を密封するためのシール部材10,20が設けられている。なお、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。また、転動体6,8として図面では、玉を例示しているが、軸受ユニットの構成や種類に応じて、ころ(例えば、円筒ころ、円すいころ)を適用しても良い。
【００１０】
静止輪(外輪)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(サスペンション)のナックルに固定することができる。また、回転輪(内輪)４には、例えば自動車のディスクホイール(図示しない)が接続されて共に回転する略円筒形状のハブ１２が設けられている。このようなハブ１２には、その軸方向一方側(車輪側)にディスクホイールのディスク部(図示しない)を接続させるためのハブフランジ１２ａが突設されている。
【００１１】
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をディスク部(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、ディスク部(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。
【００１２】
また、ハブ１２には、その軸方向他方側(車体側)に環状の内輪構成体１６(ハブ１２と共に回転輪４を構成する部材)が外嵌されるようになっており、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、内輪構成体１６をハブ１２に形成された段部１２ｂまで外嵌した後、ハブ１２の他方側端部１２ｃを加締めることにより、当該内輪構成体１６をハブ１２の軸方向他方側に固定することができる。
【００１３】
なお、この状態において、２列の各転動体6,8は、互いに所定の接触角を成して静止輪２と回転輪４の軌道面(静止軌道面２ｓ、回転軌道面４ｓ)にそれぞれ接触して回転可能に組込まれる。この場合、２つの接触点を結んだ作用線(図示しない)は、各軌道面2s,4sに直交し且つ各転動体6,8の中心を通り、軸受ユニットの中心線上の１点(作用点)で交差する。これにより背面組合せ形(ＤＢ)軸受が構成される。
【００１４】
この構成において、各種自動車の車輪に作用する力は、全てディスクホイール(ディスク部)から軸受ユニットを通じて懸架装置に伝達されることになり、その際、軸受ユニットには、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、軸受ユニットは、背面組合せ形(ＤＢ)軸受となっているため、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)に対して高い剛性を維持することができる。
【００１５】
また、シール部材10,20は、軸受ユニットの両側(軸方向一方側及び他方側)にそれぞれ設けられており、封入した潤滑剤(例えば、グリース、油)が軸受外部に漏洩したり、異物(例えば、泥水、塵埃)が軸受内部に侵入するのが防止されている。本実施の形態ではシール部材の一例として、ハブ１２の軸方向一方側にシール１０を適用し、ハブ１２の軸方向他方側にパックシール２０を適用している。
【００１６】
パックシール２０は、内輪構成体１６に外嵌されたスリンガ２０ａと、静止輪２に内嵌されたシール本体２０ｂとから構成されている。また、シール本体２０ｂは、静止輪２に内嵌された芯金２０ｃと、芯金２０ｃの内側面(スリンガ２０ａに対向する面)に付加されたシール材２０ｄとを備えて構成されている。更に、シール材２０ｄには、１又は複数のシールリップ(特に参照符号は付さない)が設けられており、軸受回転中に各シールリップが回転輪４(ハブ１２)と共に回転するスリンガ２０ａに一定の摺接圧で摺接し続けることで、軸受内部の密封状態が一定に維持されている。
【００１７】
なお、シール材２０ｄとしては、例えばゴムやエラストマーなどの弾性材を適用することができると共に、当該シール材２０ｄを芯金２０ｃの内側面に付加する方法としては、例えば焼き付けや接着剤により付加すれば良い。また、シール本体２０ｂ(芯金２０ｃ)を静止輪２に内嵌する方法としては、例えばシール本体２０ｂを静止輪２の内周面に内嵌する前の状態において、芯金２０ｃの外径を静止輪２の内周面の内径よりも僅かに大きくなるように設定すれば良い。この場合、シール本体２０ｂを静止輪２の内周面に内嵌する際に、芯金２０ｃの外径が静止輪２の内周面に対して締まり嵌めとなり、これによりシール本体２０ｂを静止輪２の内周面に内嵌させることができる。
【００１８】
このような軸受ユニットにおいて、ハブ１２の軸方向一方側のシール１０(車輪側の静止輪２と回転輪４との間の空間を密封する車輪側シール部材)は、ハブフランジ１２ａよりも軸受中心寄りに位置付けられており、シール１０の基端は、回転輪４に固定されていると共に、その先端は静止輪２に設けられた摺動面Ｃｓに摺接している。この場合、シール１０は、回転輪４(ハブ１２)に固定される芯金２２にシール材２４を付加して構成されており、シール材２４(シール１０)の先端には、静止輪２の摺動面Ｃｓに常時摺接する少なくとも１つのシールリップ(例えば、10a,10b)が設けられている。
【００１９】
具体的に説明すると、図１(ｂ)に示すように、シール１０の芯金２２は、回転輪４(ハブ１２)の外周面１２ｓに外嵌される円筒部２２ａと、円筒部２２ａから静止輪２の摺動面Ｃｓに向けて逆Ｓ字状に屈曲した屈曲部２２ｂとから構成されている。また、シール１０を回転輪４(ハブ１２)の外周面１２ｓに外嵌する前の状態において、円筒部２２ａの内径はハブ１２の外周面１２ｓの外径よりも僅かに小さく設定されている。この場合、円筒部２２ａは、外周面１２ｓに対して締まり嵌めで外嵌され、これによりシール１０(芯金２２)の基端を回転輪４(ハブ１２)に固定することができる。
【００２０】
また、シール材２４は、屈曲部２２ｂの外側面(ハブフランジ１２ａ側の面)に付加されており、屈曲部２２ｂのＳ字移行部２２ｃの外側面に付加されたシール材２４の内径は、シール１０を回転輪４(ハブ１２)の外周面１２ｓに外嵌する前の状態において、ハブ１２の外周面１２の外径よりも僅かに小さく設定されている。この場合、シール１０をハブ１２の外周面１２ｓに外嵌した際、Ｓ字移行部２２ｃに付加されたシール材２４は、Ｓ字移行部２２ｃと外周面１２ｓとの間で弾性的に押圧されて当該外周面１２ｓに密着する。これによりシール１０の基端側の密封性が高められている。なお、シール材２４としては、例えばゴムやエラストマーなどの弾性材を適用することができると共に、当該シール材２４を屈曲部２２ｂの外側面に付加する方法としては、例えば焼き付けや接着剤により付加すれば良い。
【００２１】
このようなシール材２４(シール１０)において、その先端には一例として、静止輪２の摺動面Ｃｓに常時摺接する２つのシールリップ10a,10bが設けられている。具体的に説明すると、一方のシールリップ１０ａは、ハブフランジ１２ａ側(車輪側)に向けて屈曲して摺動面Ｃｓに摺接しており、他方のシールリップ１０ｂは、転動体６側(車体側)に向けて屈曲して摺動面Ｃｓに摺接している。この状態において、各シールリップ10a,10bは、芯金２２の屈曲部２２ｂの弾性力により摺動面Ｃｓに対して一定の接触圧で摺接した状態に維持される。
【００２２】
この場合、一方のシールリップ１０ａにより軸受内部への異物(例えば、泥水、塵埃)の浸入を防止することができると共に、他方のシールリップ１０ｂにより軸受外部への潤滑剤の漏洩を防止することができる。なお、このような効果は、２つのシールリップ10a,10bのうち、少なくとも１つが摺動面Ｃｓに摺接していれば実現することができる。また、シールリップの数も２つに限定されることは無く、３つ以上であっても良い。
【００２３】
以上、本実施の形態によれば、シール(シール部材)１０の基端を回転輪４(ハブ１２)に固定し且つ先端(シールリップ10a,10b)を静止輪２の摺動面Ｃｓに摺接させたことで、例えば車輪側の静止輪２と回転輪４との間に流れ込んだ泥水を、回転輪４と共にシール１０が回転する際に生じる振り切り効果により軸受外部に排水することができる。
【００２４】
具体的に説明すると、従来の軸受ユニットにおいて、シール部材は、その基端が静止輪に固定され且つ先端(シールリップ)が回転輪の摺動面に摺接しているため、回転輪が回転してもシール部材は静止した状態にある。この場合、例えば回転輪から静止輪に跳ね上げられた泥水は、静止輪からシール部材の表面に沿って流れ落ち、先端(シールリップ)と回転輪の摺動面との間に流れ込んで溜まってしまう。
【００２５】
この状態において、例えば先端(シールリップ)が例えば磨耗したり摩損して、回転輪の摺動面に対するシールリップの摺接状態が変化し、軸受内部の密封状態が一定に維持することができなくなると、先端(シールリップ)と回転輪の摺動面との間に溜まっている泥水が軸受内部に浸入する場合がある。
【００２６】
これに対して、本実施の形態によれば、回転輪４と共にシール１０が回転するため、例えば回転輪４から静止輪２に跳ね上げられた泥水は、静止輪２からシール１０の表面に沿って流れ落ちる間に、回転している当該シール１０の遠心力を受けることで(振り切り効果により)、軸受外部に排水され、軸受内部に流れ込んで溜まることは無い。これにより軸受内部への泥水の浸入を確実に防止することができる。また、シール１０が回転することで、その周囲には軸受外部に向けて気流が発生するため、例えば回転輪４により巻き上げられた塵埃も気流により軸受外部に排気することができる。これにより軸受内部への塵埃の浸入も確実に防止することができる。
【００２７】
更に、本実施の形態によれば、回転しているシール１０の遠心力は、その芯金２２の屈曲部２２ｂに作用し、当該屈曲部２２ｂを静止輪２の摺動面Ｃｓ方向に弾性変形させる。このとき、屈曲部２２ｂが静止輪２の摺動面Ｃｓ方向に拡大することで、当該シール１０の先端(シールリップ10a,10b)を静止輪２の摺動面Ｃｓに対して更に圧接させる。この場合、例えば先端(シールリップ10a,10b)が例えば磨耗したり摩損して、静止輪２の摺動面Ｃｓに対するシールリップの摺接状態が変化しても、屈曲部２２ｂの拡大に伴ってシールリップ10a,10bを静止輪２の摺動面Ｃｓに圧接させ続けることができる。
【００２８】
これにより、軸受内部を長期に亘って一定の密封状態を維持することができるため、軸受ユニットの回転精度(例えば、回転性、潤滑性)を一定に維持することが可能となる。この場合、軸受構成品に対する早期のメンテナンス(例えば、修理、交換など)が不要になるため、軸受ユニットのメンテナンスに要するコストを低く抑えることが可能となる。
【００２９】
このような効果は、静止輪２の摺動面Ｃｓをその内径が車輪側に向かって拡大した傾斜状に形成することで更に確実なものとなる。即ち、摺動面Ｃｓを傾斜させることで、シール１０の遠心力を受けて先端(シールリップ10a,10b)付近に戻された泥水は、傾斜した摺動面Ｃｓに沿って軸受外部に向けて流出し易くなり、これにより効率的に軸受外部に排水させることができる。なお、摺動面Ｃｓの傾斜角度は、例えば静止輪２の大きさや肉厚などに応じて任意に設定することができるため、ここでは特に数値限定はしない。
【００３０】
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、以下のように変更することが可能である。
第１の変形例として例えば図２(ａ),(ｂ)に示すように、ハブフランジ１２ａの車体側の部分にハブ１２の中心から放射状に複数の溝２６を設けたり、或いは、静止輪２の車輪側の外周に泥除け部材２８を設けても良い。
【００３１】
この場合、複数の溝２６は、それぞれ断面略長楕円形状を成しており、これが周方向に等間隔で配列されている。また、各溝２６の底部を結んで構成される仮想円の直径Ｄは、シール１０の先端の最外径よりも大きく設定されている。本変形例では、シールリップ１０ａの先端外径が最も大きくなっているため、仮想円の直径Ｄは、シールリップ１０ａの先端外径よりも大きく設定されている。
【００３２】
かかる構成によれば、回転輪４(ハブ１２)に伴って各溝２６が回転することで、放射方向に向けて気流が発生し、周囲にエアーカーテンが構成される。この場合、例えば回転輪４から静止輪２に跳ね上げられた泥水は、各溝２６の回転に伴って生じるエアーカーテンにより軸受外部に振り切られ、軸受内部に流れ込んで溜まることは無い。これにより軸受内部への泥水の浸入を確実に防止することができる。また、エアーカーテンの周囲には軸受外部に向けて気流が発生するため、例えば回転輪４により巻き上げられた塵埃も気流により軸受外部に排気することができる。これにより軸受内部への塵埃の浸入も確実に防止することができる。
【００３３】
更に、泥除け部材２８は、静止輪２の外周に外嵌される外嵌部２８ａと、外嵌部２８ａの車輪側に立ち上げられた壁部２８ｂとを備えており、例えば回転輪４から静止輪２に跳ね上げられた泥水を壁部２８ｂで遮蔽することで、当該泥水が静止輪２とハブフランジ１２ａとの隙間から軸受内部に侵入するのを防止している。なお、壁部２８ｂの高さや肉厚については、例えば軸受ユニットの大きさや種類、或いは、使用目的や使用環境に応じて任意に設定することができるため、ここでは特に限定しない。
【００３４】
なお、複数の溝２６と泥除け部材２８の双方を共に設けても良い。この場合、泥除け部材２８の壁部２８ｂとハブフランジ１２ａとの間に環状空間が構成されるため、各溝２６の回転に伴って生じる気流は、当該環状空間に沿って放射方向に効率的且つ強い流れとなる。これにより、泥水の排水や塵埃の排気をより確実に行うことができる。
また、複数の溝２６の形状として図面では略長楕円形状としているが、三角形状や矩形状、円弧状や台形状など各種の形状を適用することができる。また、複数の溝２６は、例えばハブ１２に対して鍛造や旋削処理を施すことで形成することが可能であり、その際に溝２６の深さや幅についても任意に設定することができる。
【００３５】
第２の変形例として例えば図３(ａ)に示すように、複数の溝２６と泥除け部材２８の双方、或いは複数の溝２６のみを設けた場合、静止輪２の摺動面Ｃｓを傾斜させないで平坦状にしても良い。この場合、各溝２６の回転に伴って生じる気流は、放射方向に効率的且つ強い流れとなる。このため、泥水の排水や塵埃の排気をより確実に行うことができる。
【００３６】
第３の変形例として例えば図３(ｂ)に示すように、複数の溝２６と泥除け部材２８の双方、或いは複数の溝２６のみを設けた場合、シール１０を静止輪２に固定しても良い。この場合、シール１０は、心金３０の外周面にシール材３２を付加して構成されており、その先端には、例えば３つのシールリップL1,L2,L3が一体成形されており、各シールリップL1,L2,L3は、それぞれハブ１２の摺接面Ｃｓに摺接している。この場合、各溝２６の回転に伴って生じる気流は、放射方向に効率的且つ強い流れとなる。このため、泥水の排水や塵埃の排気をより確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】(ａ)は、本発明の一実施の形態に係る軸受ユニットの全体構成を概略的に示す断面図、(ｂ)は、車輪側の静止輪と回転輪との間の空間を密封するシールの構成例を拡大して示す断面図。
【図２】(ａ)は、本発明の第１の変形例に係る軸受ユニットの主要構成を拡大して示す断面図、(ｂ)は、同図(ａ)に示された複数の溝の部分を断面したハブフランジの平面図。
【図３】(ａ)は、本発明の第２の変形例に係る軸受ユニットの主要構成を拡大して示す断面図、(ｂ)は、本発明の第３の変形例に係る軸受ユニットの全体構成を示す断面図。
【符号の説明】
【００３８】
２  静止輪
４  回転輪
6,8  転動体
10,20  シール部材
10a,10b  シールリップ
１２  ハブ
１２ａ  ハブフランジ
Ｃｓ  摺動面
【図１】
2007002884.tif 000003
【図２】
2007002884.tif 000004
【図３】
2007002884.tif 000005