(57)【要約】【課題】潤滑剤の漏洩や異物の浸入を長期に亘って確実に防止する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２と、車輪側に接続されて車輪と共に回転する回転輪４と、静止輪と回転輪との間に複数列で転動自在に組込まれた複数の転動体6,8とを備えており、軸受両側の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10,20が設けられている。この場合、静止輪と回転輪とシール部材との間に封入された潤滑剤のうち、少なくとも転動体とシール部材との間には、固形状の潤滑剤が封入されており、複数列を成す各転動体の列相互間には、液状又は半固形状の潤滑剤が封入されている。【選択図】    図１
2007010097.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複数列で転動自在に組込まれた複数の転動体とを備えており、軸受両側の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軸受ユニットであって、
静止輪と回転輪とシール部材との間に封入された潤滑剤のうち、少なくとも転動体とシール部材との間には、固形状の潤滑剤が封入されていることを特徴とする軸受ユニット。
【請求項２】
複数列を成す各転動体の列相互間には、液状又は半固形状の潤滑剤が封入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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の車輪(例えば、ディスクホイール)を車体(例えば、懸架装置(サスペンション))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))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(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。また、静止輪と回転輪とシール部材との間には、潤滑剤が封入されており、これにより、軸受内部の摩擦や磨耗の減少、焼付きの防止、転がり疲れによるフレーキング寿命の延命化、軸受の温度上昇の抑制などが図れている。
【０００３】
ところで、軸受の潤滑では、例えばグリース及び油などの半固形及び液体潤滑剤や、例えばりん酸塩や酸化物、或いは水酸化物や硫化物などの固形潤滑剤が一般的に用いられている。しかしながら、グリース潤滑や油潤滑では、軸受外部への当該潤滑剤の漏洩や、軸受内部への異物(例えば、水、塵埃)の浸入を長期に亘って確実に防止することが困難である。また、固形潤滑剤は、比較的高価であり、軸受内部への封入量によっては軸受ユニットの製造コストが上昇してしまう。
【特許文献１】特開平７−３１７７５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本発明の目的は、潤滑剤の漏洩や異物の浸入を長期に亘って確実に防止する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】
【０００５】
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複数列で転動自在に組込まれた複数の転動体とを備えており、軸受両側の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軸受ユニットであって、静止輪と回転輪とシール部材との間に封入された潤滑剤のうち、少なくとも転動体とシール部材との間には、固形状の潤滑剤が封入されている。
この場合、複数列を成す各転動体の列相互間には、液状又は半固形状の潤滑剤が封入されている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、少なくとも転動体とシール部材との間に固形状の潤滑剤を封入したことにより、潤滑剤の漏洩や異物の浸入を長期に亘って確実に防止する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】
【０００７】
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。
【０００８】
図１(ａ)に示すように、本実施の形態の軸受ユニットは、車体側に固定されて常時非回転状態に維持される静止輪２と、静止輪２の内側に設けられ且つ車輪側に接続されて車輪と共に回転する回転輪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との間には、軸受ユニット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、コロを適用できることは言うまでも無い。
【０００９】
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(サスペンション)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。
【００１０】
ハブフランジ１２ａは、静止輪(外輪)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。
【００１１】
また、ハブ１２には、その軸方向他方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。
【００１２】
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L1,L2(図１(ｂ)参照)は、各軌道面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)で交わる。これにより背面組合せ形(ＤＢ)軸受が構成される。
【００１３】
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。
【００１４】
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、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。
【００１５】
なお、シール１０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、各シールリップは、ハブ１２の外径面に常時摺接した状態に維持されている。一方、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。この場合、シール本体２０ｂ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、各シールリップは、スリンガ２０ａに常時摺接した状態に維持されている。
【００１６】
このような軸受ユニットにおいて、静止輪２と回転輪４(内輪構成体１６、ハブ１２)とシール部材(シール１０、パックシール２０)との間には、各種の潤滑剤(例えば、液体潤滑剤、半固形潤滑剤、固形潤滑剤)が封入されるようになっている。本実施の形態では一例として、図１(ｂ)に示すように、転動体6,8とシール部材10,20との間の外側空間領域Ｆ１(例えば、網掛けで示す部分)には、固形状の潤滑剤が封入されている。ここで、固形潤滑剤としては、例えば二硫化モリブデン、グラファイト、ポリテトラフルオロエチレン(ＰＴＦＥ)、軟質金属(銅、金属など)を適用することができるが、商品名「ルブガード」の固形油を適用することが好ましい。なお、「ルブガード」は日本精工株式会社の登録商標である。
【００１７】
商品名「ルブガード」は、潤滑油と当該潤滑油に親和性のあるポリオレフィン系樹脂とを所定の組成比で混合し、これを樹脂の融点以上で加熱して可塑化した後、冷却して固形状にした固形潤滑剤である。この場合、潤滑剤としては、例えばポリα−オレフィン油、鉱油、フタル酸エステル油などを適用することが可能であり、一方、ポリオレフィン系樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリメチルペンテンなどを適用することが可能である。また、転動体6,8とシール部材10,20との間の外側空間領域Ｆ１(図１(ｂ))に封入する「ルブガード」の組成比は、封入量に対してポリオレフィン系樹脂を１０〜５０重量％、潤滑剤を９０〜５０重量％に設定することが好ましい。
【００１８】
このような「ルブガード」によれば、固形潤滑剤からしみ出す油により軸受ユニットを長期間に亘って一定の潤滑性能を維持することができる。また、防塵効果も兼ね備えるため、軸受内部への異物(例えば、水、塵埃)の浸入を長期に亘って確実に防止することができる。更に、軸受表面(例えば、静止輪２と回転輪４とが対向する面や転動体6,8の表面など)に特殊処理を施した後、当該固形潤滑剤を封入(充填)することにより、軸受回転時の低トルク化を図ることができる。
【００１９】
このように、外側空間領域Ｆ１に「ルブガード」を封入した状態において、２列の各転動体6,8相互の中側空間領域Ｆ２には、液状又は半固形状の潤滑剤が封入されるようになっている。本実施の形態では一例として、中側空間領域Ｆ２には、半固形潤滑剤であるグリース(図示しない)が封入されている。なお、図１(ｂ)に示された各空間領域F1,F2の範囲指定は、あくまで例示であり、これに限定されることは無い。
【００２０】
例えば各転動体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)に接触して回転可能に組込まれるが、このとき、２つの接触点を結んだ作用線L1,L2とシール部材10,20との間の空間領域に、固形潤滑剤が落ち着く場合もある。この場合、中側空間領域は、２つの作用線L1,L2相互間に規定され、ここに半固形潤滑剤であるグリースが落ち着く。
【００２１】
グリースは、増ちょう剤と基油を主要成分としており、増ちょう剤としては、例えば金属石けん(リチウム石けん、ナトリウム石けん、アルミニウム石けん、カルシウム石けん)や、コンプレックス石けん(ナトリウムコンプレックス石けん、アルミニウムコンプレックス石けん、カルシウムコンプレックス石けん、バリウムコンプレックス石けん)、或いは、シリカエアロゲル、ベントナイト、ポリウレアなどを適用することができる。
【００２２】
また、基油には、例えば天然産の石油系潤滑油である鉱油と、人工的に作られるシリコーン油やジエステル油などの合成油とが用いられる。この場合、軸受ユニットの使用環境や使用目的に応じて基油の粘度が調整される。例えば低温で低荷重の使用環境下において使用目的が軸受の高速回転であれば、粘度の低い基油を含有した半固形潤滑剤(グリース)を適用し、これに対して、例えば高温で高荷重の使用環境下において使用目的が軸受の低速回転であれば、粘度の高い基油を含有した半固形潤滑剤(グリース)を適用すれば良い。
【００２３】
以上、本実施の形態によれば、転動体6,8とシール部材10,20との間の外側空間領域Ｆ１に固形潤滑剤(例えば、ルブガード)を封入したことで、当該固形潤滑剤の防塵作用とシール部材10,20との相乗効果により、軸受外部への潤滑剤の漏洩や、軸受内部への異物の浸入を長期に亘って確実に防止することが可能となる。この場合、固形潤滑剤は、軸受回転中、中側空間領域Ｆ２の半固形潤滑剤(グリース)と混ざり合うことは無いため、潤滑剤の漏洩防止効果及び異物の浸入防止効果を長期に亘って維持することができる。
また、本実施の形態によれば、比較的高価な固形潤滑剤を軸受内部に部分的に封入すれば良いため、軸受ユニットの製造コストを低減させることができる。
【００２４】
また、上述した実施の形態において、軸受内部に固形潤滑剤(ルブガード)及び半固形潤滑剤(グリース)を封入する方法としては、まず、例えば回転輪４(ハブ１２)の外周面(回転軌道面４ｓを含む)と同一形状の成型面を有する金型を用意する。次に、複数の転動体6,8を保持器１８で保持した状態で静止輪２の静止軌道面２ｓに組み付けると共に、当該静止輪２にシール１０を内嵌する。そして、このように各転動体6,8及び保持器１８並びにシール１０が組み付けられた静止輪２を金型内にセットする。
【００２５】
このとき、転動体6,8の両側には、図１(ｂ)に示す外側空間領域Ｆ１と同一形状の金型成型空間が構成され、その状態で、各金型成型空間に潤滑剤とポリオレフィン系樹脂との混合材を充填する。そして、樹脂の融点以上で加熱して可塑化した後、冷却することで、各金型成型空間に固形潤滑剤「ルブガード」を封入することができる。
【００２６】
続いて、金型からルブガードと共に静止輪２を脱型し、各転動体6,8相互間(中側空間領域Ｆ２)に半固形潤滑剤(グリース)を封入した後、これをハブ１２に外嵌する。そして、内輪構成体１６をハブ１２に形成された段部１２ｂまで外嵌し、ハブ１２の他方側端部１２ｃを加締めた後、パックシール２０を取り付けることにより、軸受内部に固形潤滑剤(ルブガード)及び半固形潤滑剤(グリース)が封入された軸受ユニットを完成させることができる。なお、図１(ｂ)には、網掛けで示された部分に固形潤滑剤(ルブガード)が封入された状態が一例として示されている。
【００２７】
また、他の方法としては、例えば静止輪２の内周面(静止軌道面２ｓ)及び回転輪４(ハブ１２)の外周面(回転軌道面４ｓ)と同一形状の成型面を有する金型を用意する。次に、保持器１８で保持された複数の転動体6,8のみを金型内にセットする。このとき、転動体6,8の両側には、図１(ｂ)に示す外側空間領域Ｆ１と同一形状の金型成型空間が構成され、その状態で、各金型成型空間に潤滑剤とポリオレフィン系樹脂との混合材を充填する。そして、樹脂の融点以上で加熱して可塑化した後、冷却することで、各金型成型空間に固形潤滑剤「ルブガード」を封入することができる。
【００２８】
続いて、金型からルブガードと共に保持器１８で保持された各転動体6,8を脱型し、静止輪２にシール１０を内嵌した後、ルブガードと共に各転動体6,8を静止輪２の静止軌道面２ｓにそれぞれ組み付ける。この状態で、各転動体6,8相互間(中側空間領域Ｆ２)に半固形潤滑剤(グリース)を封入した後、これをハブ１２に外嵌する。そして、内輪構成体１６をハブ１２に形成された段部１２ｂまで外嵌し、ハブ１２の他方側端部１２ｃを加締めた後、パックシール２０を取り付けることにより、軸受内部に固形潤滑剤(ルブガード)及び半固形潤滑剤(グリース)が封入された軸受ユニットを完成させることができる。この場合も、固形潤滑剤(ルブガード)の封入例として、図１(ｂ)の網掛け部分を想定することができる。
なお、上述したような封入方法は、あくまで一例であり、他の方法を用いても良いことは言うまでも無い。
【００２９】
また、上述した実施の形態では、中側空間領域Ｆ２に半固形潤滑剤であるグリースを封入した軸受ユニットを想定しているが、これに限定されることは無く、中側空間領域Ｆ２に液状の潤滑剤(油)を封入しても良い。この場合、潤滑油としては、例えば精製鉱油、或いは、合成油を適用すれば良い。なお、潤滑剤として油を使用した場合には、所定のタイミングで給油することが好ましい。給油方法としては、既存の方法(例えば、ジェット潤滑、滴下潤滑、はねかけ潤滑)を適宜選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】(ａ)は、本発明の一実施の形態に係る軸受ユニットの構成を示す断面図、(ｂ)は、潤滑剤の封入状態を拡大して示す部分断面図。
【符号の説明】
【００３１】
２  静止輪
４  回転輪
6,8  転動体
10,20  シール部材
１２  ハブ
１６  内輪構成体
１８  保持器
【図１】
2007010097.tif 000003