(57)【要約】【課題】シールの密封性と耐久性を高めて軸受の長寿命化を図った車輪用軸受装置を提供する。【解決手段】シール９が、外方部材１０の端部に内嵌される芯金１７、およびこの芯金１７に加硫接着により一体に接合され、複数のシールリップ１８ａ〜１８ｃを有するシール部材１８からなる環状のシール板１５と、このシール板１５に対向配置され、内輪３に外嵌される円筒部１６ａ、およびこの円筒部１６ａから径方向外方に延びる立板部１６ｂからなる断面略Ｌ字状に形成されたスリンガ１６とを備え、シールリップが摺接するスリンガ１６の内側表面に、略球状をなすショットによるショットブラスト処理によって略円形の微細な凹所が無数に形成され、この凹所の表層にＤＬＣからなる炭素系硬質被膜１４がＰＶＤにより形成されている。【選択図】図４
2012007663.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、
外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、
この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体と、
前記外方部材と内方部材との間に形成された環状空間の開口部に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、
前記シールが、前記外方部材の端部に内嵌される芯金と、この芯金に加硫接着により一体に接合され、複数のシールリップを有するシール部材とを備え、前記シールリップが摺接する摺接面に予め微細な凹所が無数に形成され、この凹所の表層に炭素系硬質被膜が形成されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項２】
前記凹所が、前記摺接面の表面硬さと同等以上の硬さを有し、略球状をなすショットによるショットブラスト処理によって直径φ１０〜３０μｍで、深さ１〜５μｍの範囲の略円形に形成されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項３】
前記内方部材が、アウター側の端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面の一方に対向する内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に所定のシメシロを介して圧入され、外周に前記複列の外側転走面の他方に対向する内側転走面が形成された内輪または等速自在継手の外側継手部材を備え、前記車輪取付フランジのインナー側の基部が断面円弧状の曲面に形成され、この基部に前記シールリップが摺接されると共に、当該基部の表面に前記凹所が形成され、この凹所の表層に炭素系硬質被膜が形成されている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
【請求項４】
前記シールが、前記芯金とシール部材からなる一体型のシールで構成され、前記シールリップが前記内方部材を構成する内輪の外径に所定の径方向シメシロを介して摺接されると共に、この内輪の外径に予め微細な凹所が無数に形成され、この凹所の表層に炭素系硬質被膜が形成されている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
【請求項５】
前記シールが、前記芯金とシール部材からなる環状のシール板と、このシール板に対向配置され、前記内方部材に外嵌される円筒部、およびこの円筒部から径方向外方に延びる立板部からなる断面略Ｌ字状に形成されたスリンガとを備え、前記シール部材が、径方向外方に傾斜して延び、前記立板部に所定の軸方向シメシロを介して摺接されるサイドリップを有すると共に、前記スリンガの内側表面に予め微細な凹所が無数に形成され、この凹所の表層に炭素系硬質被膜が形成されている請求項１乃至３いずれかに記載の車輪用軸受装置。
【請求項６】
前記シール部材が、前記サイドリップと、このサイドリップの内径側に二股状に形成されたグリースリップとダストリップとを有し、これらグリースリップとダストリップのうち少なくともダストリップが前記スリンガの円筒部に所定の径方向シメシロを介して摺接されている請求項５に記載の車輪用軸受装置。
【請求項７】
前記シール部材が、前記サイドリップの内径側に径方向外方に傾斜して延び、前記立板部に所定の軸方向シメシロを介して摺接されるサイドリップと、このサイドリップの内径側に径方向内方に傾斜して延びるグリースリップを有し、このグリースリップが前記スリンガの円筒部に所定の径方向シメシロを介して摺接されている請求項５に記載の車輪用軸受装置。
【請求項８】
前記シール部材が、前記サイドリップの内径側に径方向外方に傾斜して延び、前記立板部に所定の軸方向シメシロを介して摺接されるサイドリップと、このサイドリップの内径側に径方向内方に傾斜して延びるグリースリップを有し、このグリースリップが前記スリンガの円筒部に所定の径方向すきまを介して対峙してラビリンスシールが形成されている請求項５に記載の車輪用軸受装置。
【請求項９】
前記炭素系硬質被膜がＰＶＤにより形成されたＤＬＣからなる請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項１０】
前記シール部材がＮＢＲ、ＨＮＢＲ、ＥＰＭ、ＥＰＤＭ、ＡＣＭ、ＦＫＭ、シリコンゴムの中から選択される合成ゴムからなる請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置、特に、雨水や泥水等の異物が多量に存在する環境下においても長期間充分な密封性を有するシールが装着された車輪用軸受装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する車輪用軸受装置は、雨水や泥水等に直接曝される環境下にあるため、この雨水や泥水等が軸受内部に浸入しないように強固な密封性を有するシールが装着されている。近年、こうした厳しい環境下で使用されるこの種の車輪用軸受装置において、さらなる長寿命化が要求されるようになっているが、市場回収品の軸受損傷状況を検証すると、剥離等の本来の軸受寿命よりも、シール不具合による損傷が多くを占めている。したがって、シールの密封性と耐久性を高めて軸受寿命の向上を図った車輪用軸受装置が種々提案されている。
【０００３】
図１０に示す車輪用軸受装置はこの代表的な一例である。これは駆動輪側の車輪用軸受装置であって、外周に車体（図示せず）に取り付けられる車体取付フランジ５１ｂを一体に有し、内周に複列の外側転走面５１ａ、５１ａが形成された外方部材５１と、一端部に車輪（図示せず）が取り付けられる車輪取付フランジ５３を一体に有し、外周に前記複列の外側転走面５１ａ、５１ａに対向する一方の内側転走面５２ａと、この内側転走面５２ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部５２ｂが形成され、内周にトルク伝達用のセレーション５２ｃが形成されたハブ輪５２と、小径段部５２ｂに圧入され、外周に他方の内側転走面５５ａが形成された内輪５５とを備えている。ハブ輪５２の車輪取付フランジ５３の円周等配位置には車輪（図示せず）を取り付けるためのハブボルト５４が植設されている。
【０００４】
複列の外側転走面５１ａ、５１ａと、これらに対向する内側転走面５２ａ、５５ａ間には複列のボール５６が保持器５７によって転動自在に収容されている。また、ハブ輪５２と内輪５５とからなる内方部材５８と、前記外方部材５１との間に形成される環状空間の開口部にはシール５９、６０がそれぞれ装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から雨水や泥水等が軸受内に浸入するのを防止している。
【０００５】
これらのシール５９、６０のうち外方部材５１と内輪５５間に装着されたシール６０は、図１１に示すように、固定側軌道輪となる外方部材５１に内嵌され、断面Ｌ字状に形成された芯金６１と、この芯金６１に一体に加硫接着されたシール部材６２とからなる環状のシール板６３と、回転側軌道輪となる内輪５５に外嵌され、同じく断面Ｌ字状に形成され、内輪５５の外径に圧入された円筒部６４ａ、およびこの円筒部６４ａから径方向外方に延びる立板部６４ｂからなるスリンガ６４とを備えている。
【０００６】
シール部材６２はゴム等の弾性部材からなり、サイドリップ６２ａとグリースリップ６２ｂ、および中間リップ６２ｃの３本のシールリップを備え、サイドリップ６２ａの先端縁をスリンガ６４の立板部６４ｂの内側面に摺接させると共に、残りのグリースリップ６２ｂと中間リップ６２ｃの先端縁をスリンガ６４の円筒部６４ａに摺接させている。そして、シール板６３とスリンガ６４の立板部６４ｂの先端とは僅かな径方向すきまを介して対峙され、このすきまでラビリンスシール６５を構成している。
【０００７】
また、スリンガ６４の全表面には、各リップの摺動抵抗が低減される摩擦低減被膜６６が形成されている。この摩擦低減被膜６６としては、６ナイロンや１２ナイロン等のポリアミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン等の低摩擦性の合成樹脂、あるいは、ダイヤモンドライクカーボン膜により形成されている。これにより、各リップの接触圧を低下させることなく摺動抵抗が小さくなり、回転トルクが小さくなる。さらに、スリンガ６４と各リップとの低摩擦によりリップ摩耗が低減されると共に、リップ摺動部の発熱が抑制され、シール６０の耐久性が向上する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
また、スリンガ６４における各シールリップの摺接面に硬質クロムメッキによる硬化処理、あるいはセラミックコーティング等からなる耐食性や防錆性のある硬質皮膜が施されたシールも知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−２２７８５６号公報
【特許文献２】特開２００３−２６２２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
然しながら、こうした従来のシール６０において、スリンガ６４の全表面に形成される摩擦低減被膜６６が合成樹脂製の被膜であれば摺動抵抗が小さくなるものの、表面硬さが低く、各リップ６２ａ、６２ｂ、６２ｃとスリンガ６４との間に異物等が侵入した場合、長期的にはスリンガ６４が摩耗して信頼性に乏しい。一方、摩擦低減被膜６６がダイヤモンドライクカーボン膜、あるいはセラミックコーティングであれば、スリンガ６４への結合力が充分とは言えず、長期的には剥離を起こす恐れがあって信頼性が不足する。
【００１１】
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもので、シールの密封性と耐久性を高めて軸受の長寿命化を図った車輪用軸受装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と内方部材との間に形成された環状空間の開口部に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、前記シールが、前記外方部材の端部に内嵌される芯金と、この芯金に加硫接着により一体に接合され、複数のシールリップを有するシール部材とを備え、前記シールリップが摺接する摺接面に予め微細な凹所が無数に形成され、この凹所の表層に炭素系硬質被膜が形成されている。
【００１３】
このように、外方部材と内方部材との間に形成された環状空間の開口部に装着されたシールを備えた車輪用軸受装置において、シールが、外方部材の端部に内嵌される芯金と、この芯金に加硫接着により一体に接合され、複数のシールリップを有するシール部材とを備え、シールリップが摺接する摺接面に予め微細な凹所が無数に形成され、この凹所の表層に炭素系硬質被膜が形成されているので、摺接面における潤滑性が向上してリップ摺動抵抗が小さくなり、回転トルクが小さくなると共に、凹所によって表面積が増え、炭素系硬質被膜の密着強度を高めることができ、各シールリップの摩耗と、リップ摺動部の発熱が抑制され、長期間に亘ってシールの密封性と耐久性を高めることができ、軸受の長寿命化を図った車輪用軸受装置を提供することができる。
【００１４】
好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記凹所が、前記摺接面の表面硬さと同等以上の硬さを有し、略球状をなすショットによるショットブラスト処理によって直径φ１０〜３０μｍで、深さ１〜５μｍの範囲の略円形に形成されていれば、滑らかな円形の凹所が形成されると共に、炭素系硬質被膜の密着強度を確実に高めることができる。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明のように、前記内方部材が、アウター側の端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面の一方に対向する内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に所定のシメシロを介して圧入され、外周に前記複列の外側転走面の他方に対向する内側転走面が形成された内輪または等速自在継手の外側継手部材を備え、前記車輪取付フランジのインナー側の基部が断面円弧状の曲面に形成され、この基部に前記シールリップが摺接されると共に、当該基部の表面に前記凹所が形成され、この凹所の表層に炭素系硬質被膜が形成されていても良い。
【００１６】
また、請求項４に記載の発明のように、前記シールが、前記芯金とシール部材からなる一体型のシールで構成され、前記シールリップが前記内方部材を構成する内輪の外径に所定の径方向シメシロを介して摺接されると共に、この内輪の外径に予め微細な凹所が無数に形成され、この凹所の表層に炭素系硬質被膜が形成されていても良い。
【００１７】
また、請求項５に記載の発明のように、前記シールが、前記芯金とシール部材からなる環状のシール板と、このシール板に対向配置され、前記内方部材に外嵌される円筒部、およびこの円筒部から径方向外方に延びる立板部からなる断面略Ｌ字状に形成されたスリンガとを備え、前記シール部材が、径方向外方に傾斜して延び、前記立板部に所定の軸方向シメシロを介して摺接されるサイドリップを有すると共に、前記スリンガの内側表面に予め微細な凹所が無数に形成され、この凹所の表層に炭素系硬質被膜が形成されていれば、シールリップの摩耗と、リップ摺動部の発熱が抑制され、長期間に亘ってシールの密封性と耐久性を高めることができる。
【００１８】
また、請求項６に記載の発明のように、前記シール部材が、前記サイドリップと、このサイドリップの内径側に二股状に形成されたグリースリップとダストリップとを有し、これらグリースリップとダストリップのうち少なくともダストリップが前記スリンガの円筒部に所定の径方向シメシロを介して摺接されていても良い。
【００１９】
また、請求項７に記載の発明のように、前記シール部材が、前記サイドリップの内径側に径方向外方に傾斜して延び、前記立板部に所定の軸方向シメシロを介して摺接されるサイドリップと、このサイドリップの内径側に径方向内方に傾斜して延びるグリースリップを有し、このグリースリップが前記スリンガの円筒部に所定の径方向シメシロを介して摺接されていれば、密封性を一層向上させることができる。
【００２０】
また、請求項８に記載の発明のように、前記シール部材が、前記サイドリップの内径側に径方向外方に傾斜して延び、前記立板部に所定の軸方向シメシロを介して摺接されるサイドリップと、このサイドリップの内径側に径方向内方に傾斜して延びるグリースリップを有し、このグリースリップが前記スリンガの円筒部に所定の径方向すきまを介して対峙してラビリンスシールが形成されていれば、リップ摺動抵抗が小さくなり、回転トルクを抑制することができる。
【００２１】
また、請求項９に記載の発明のように、前記炭素系硬質被膜がＰＶＤにより形成されたＤＬＣであっても良い。
【００２２】
また、請求項１０に記載の発明のように、前記シール部材がＮＢＲ、ＨＮＢＲ、ＥＰＭ、ＥＰＤＭ、ＡＣＭ、ＦＫＭ、シリコンゴムの中から選択される合成ゴムであっても良い。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る車輪用軸受装置は、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と内方部材との間に形成された環状空間の開口部に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、前記シールが、前記外方部材の端部に内嵌される芯金と、この芯金に加硫接着により一体に接合され、複数のシールリップを有するシール部材とを備え、前記シールリップが摺接する摺接面に予め微細な凹所が無数に形成され、この凹所の表層に炭素系硬質被膜が形成されているので、摺接面における潤滑性が向上してリップ摺動抵抗が小さくなり、回転トルクが小さくなると共に、凹所によって表面積が増え、炭素系硬質被膜の密着強度を高めることができ、各シールリップの摩耗と、リップ摺動部の発熱が抑制され、長期間に亘ってシールの密封性と耐久性を高めることができ、軸受の長寿命化を図った車輪用軸受装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１の一方のシール部を示す要部拡大図である。
【図３】図２のシールの摺接面を示す模式図である。
【図４】図１の他方のシール部を示す要部拡大図である。
【図５】（ａ）は、図４のスリンガを示す斜視図、（ｂ）は、（ａ）のスリンガの内側表面を示す模式図である。
【図６】本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図である。
【図７】（ａ）は、図６の一方のシール単体を示す拡大図、（ｂ）〜（ｄ）は、（ａ）のシールの変形例を示す拡大図である。
【図８】本発明に係る車輪用軸受装置の第３の実施形態を示す縦断面図である。
【図９】本発明に係る車輪用軸受装置の第４の実施形態を示す縦断面図である。
【図１０】従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。
【図１１】図１０の要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
外周に懸架装置に取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面に対向する一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入され、外周に前記複列の外側転走面に対向する他方の内側転走面が形成された内輪からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と内方部材との間に形成された環状空間の開口部に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、前記シールのうちインナー側のシールが、前記外方部材の端部に内嵌される芯金、およびこの芯金に加硫接着により一体に接合され、複数のシールリップを有するシール部材からなる環状のシール板と、このシール板に対向配置され、前記内輪に外嵌される円筒部、およびこの円筒部から径方向外方に延びる立板部からなる断面略Ｌ字状に形成されたスリンガとを備え、前記シールリップが摺接する前記スリンガの内側表面に、略球状をなすショットによるショットブラスト処理によって略円形の微細な凹所が無数に形成され、この凹所の表層にＤＬＣからなる炭素系硬質被膜がＰＶＤにより形成されている。
【実施例１】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図、図２は、図１の一方のシール部を示す要部拡大図、図３は、図２のシールの摺接面を示す模式図、図４は、図１の他方のシール部を示す要部拡大図、図５（ａ）は、図４のスリンガを示す斜視図、（ｂ）は、（ａ）のスリンガの内側表面を示す模式図である。なお、以下の説明では、車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウター側（図１の左側）、中央寄り側をインナー側（図１の右側）という。
【００２７】
この車輪用軸受装置は駆動輪用で、内方部材１と外方部材１０、および両部材１、１０間に収容された複列の転動体（ボール）６、６とを備え、第３世代と称される構成をなしている。内方部材１は、ハブ輪２と、このハブ輪２に所定のシメシロを介して圧入された内輪３とからなる。
【００２８】
ハブ輪２は、アウター側の端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ４を一体に有し、外周に一方（アウター側）の内側転走面２ａと、この内側転走面２ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部２ｂが形成され、内周にはトルク伝達用のセレーション（またはスプライン）２ｃが形成されている。また、車輪取付フランジ４の周方向等配位置にハブボルト５が植設されている。内輪３は、外周に他方（インナー側）の内側転走面３ａが形成され、ハブ輪２の小径段部２ｂに所定のシメシロを介して圧入固定されている。
【００２９】
ハブ輪２はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面２ａをはじめ、後述するシール８のシールランド部となる車輪取付フランジ４のインナー側の基部４ａから小径段部２ｂに亙って高周波焼入れによって５８〜６４ＨＲＣの範囲に表面が硬化処理されている。一方、内輪３および転動体６はＳＵＪ２等の高炭素クロム鋼で形成され、ズブ焼入れによって芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。
【００３０】
外方部材１０は、外周に懸架装置を構成するナックル（図示せず）に取り付けられるための車体取付フランジ１０ｂを一体に有し、内周に内方部材１の内側転走面２ａ、３ａに対向する複列の外側転走面１０ａ、１０ａが一体に形成されている。これら両転走面１０ａ、２ａおよび１０ａ、３ａ間には保持器７を介して複列の転動体６、６が転動自在に収容されている。この外方部材１０はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、少なくとも複列の外側転走面１０ａ、１０ａが、高周波焼入れによって５８〜６４ＨＲＣの範囲に表面が硬化処理されている。
【００３１】
そして、外方部材１０と内方部材１との間に形成される環状空間の開口部にはシール８、９が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの外部への漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に浸入するのを防止している。なお、ここでは、転動体６にボールを使用した複列アンギュラ玉軸受で構成された車輪用軸受装置を例示したが、本発明はこれに限らず、転動体６に円錐ころを使用した複列円錐ころ軸受で構成されたものであっても良い。
【００３２】
シール８、９のうちアウター側のシール８は、図２に拡大して示すように、芯金１１と、この芯金１１に加硫接着により一体に接合されたシール部材１２とからなる一体型のシールで構成されている。芯金１１は、冷間圧延鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）をプレス加工にて形成されている。
【００３３】
一方、シール部材１２は、ＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエンゴム）等の合成ゴムからなり、加硫接着によって芯金１１に一体に接合されている。このシール部材１２は、径方向外方に傾斜して形成されたサイドリップ１２ａとダストリップ１２ｂ、および軸受内方側に傾斜して形成されたグリースリップ１２ｃとを有している。ここで、車輪取付フランジ４の基部４ａは断面が円弧状の曲面に形成され、この基部４ａにサイドリップ１２ａとダストリップ１２ｂが所定の軸方向シメシロをもって摺接されると共に、グリースリップ１２ｃが所定の径方向シメシロをもって摺接されている。
【００３４】
なお、シール部材１２の材質としては、ＮＢＲ以外にも、例えば、耐熱性に優れたＨＮＢＲ（水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム）、ＥＰＭ、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレンゴム）等をはじめ、耐熱性、耐薬品性に優れたＡＣＭ（ポリアクリルゴム）、ＦＫＭ（フッ素ゴム）、あるいはシリコンゴム等を例示することができる。
【００３５】
ここで、本実施形態では、各リップ１２ａ、１２ｂ、１２ｃが摺接される基部４ａの表面に微細な凹所１３が無数に形成され、さらに、この凹所１３の表層に炭素系硬質被膜１４（図中クロスハッチングにて示す）が形成されている。凹所１３は、図３に模式的に示すように、ショットブラスト処理によって、直径ｄ＝φ１０〜３０μｍで、深さＷ＝１〜５μｍの範囲に略円形に形成されている。このショットブラスト処理は、基部４ａの表面硬さと同等以上の硬さを有し、例えば、略球状をなす２０〜２００μｍのショットを噴射速度５０ｍ／ｓｅｃ以上で噴射させることにより行われる。なお、ショットの材質として、鋼球、セラミック、ガラス等を例示することができる。
【００３６】
また、形成する炭素系硬質被膜１４としては、ＴｉＣ、ＴｉＣＮ、ＷＣ、ＤＬＣ（Ｄｉｄｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）、ダイヤモンド、ＣＢＮ、ＣＮ等を例示することができる。これらの被膜の形成方法としては、各種のＰＶＤ（Ｐｈｕｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）ＰＣＶＤ、その他の各種の既知の被膜形成方法を使用することができる。一例として、ＤＬＣ（Ｄｉｄｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）の製膜方法について説明すれば、このＤＬＣは、その名が示すようにダイヤモンドに似た性質を持つ炭素材料で、炭素原子が規則的な並び方をしていない非結晶（アモルファス）膜からなる。このＤＬＣの成膜法としては、気体状のベンゼン（Ｃ６Ｈ６）を用いるイオン源方式、直接カーボン源を用いるアーク放電方式、ＣＨ４ガス等を用いるプラズマＣＶＤ方式、非平衡の磁気中で成膜させるＵＢＭＳ（Ｕｎｂａｌａｎｃｅｄ  Ｍａｇｎｅｔｒｏｎ  Ｓｕｐｕｔｔｅｒｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）方式等がある。
【００３７】
このように無数の凹所１３が基部４ａの摺接面に予め形成され、さらにこの凹所１３の表層に炭素系硬質被膜１４が形成されているので、摺接面における潤滑性が向上してリップ摺動抵抗が小さくなり、回転トルクが小さくなると共に、凹所１３によって表面積が増え、炭素系硬質被膜１４の密着強度を高めることができ、各リップ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの摩耗と、リップ摺動部の発熱が抑制され、長期間に亘ってシール８の密封性と耐久性を高めることができ、軸受の長寿命化を図った車輪用軸受装置を提供することができる。
【００３８】
また、インナー側のシール９は、図４に拡大して示すように、環状のシール板１５とスリンガ１６とからなる、所謂パックシールで構成されている。シール板１５は外方部材１０に装着された芯金１７と、この芯金１７に加硫接着により一体に接合されたシール部材１８とからなる。芯金１７は、冷間圧延鋼鈑からプレス加工にて断面略Ｌ字状に形成されている。
【００３９】
シール部材１８は、ＮＢＲ等の合成ゴムからなり、径方向外方に傾斜して延びるサイドリップ１８ａと、二股状に形成されたグリースリップ１８ｂとダストリップ１８ｃを有している。なお、シール部材１８の材質としては、ＮＢＲ以外にも、例えば、ＨＮＢＲ、ＥＰＭ、ＥＰＤＭ等をはじめ、ＡＣＭ、ＦＫＭ、あるいはシリコンゴム等を例示することができる。
【００４０】
一方、スリンガ１６は、内輪３の外径に圧入された円筒部１６ａと、この円筒部１６ａから径方向外方に延びる立板部１６ｂを備えている。そして、シール部材１８のサイドリップ１８ａが立板部１６ｂに所定の軸方向シメシロを介して摺接されると共に、グリースリップ１８ｂとダストリップ１８ｃが円筒部１６ａに所定の径方向シメシロを介して摺接されている。また、スリンガ１６における立板部１６ｂの外縁は、シール板１５と僅かな径方向すきまを介して対峙され、ラビリンスシールが構成されている。
【００４１】
さらに、立板部１６ｂのインナー側の側面には、ゴム等のエラストマにフェライト等の磁性体粉が混入された磁気エンコーダ１９が加硫接着等によって一体に接合されている。この磁気エンコーダ１９は、周方向に交互に磁極Ｎ、Ｓが着磁され、車輪の回転速度検出用のロータリエンコーダを構成している。
【００４２】
スリンガ１６は、フェライト系のステンレス鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＵＳ４３０系等）やオーステナイト系ステンレス鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）からプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成されている。これにより、スリンガ１６が雨水や泥水等に曝されても、また、内輪３との嵌合部に雨水や泥水等が浸入してもスリンガ１６が発錆するのを防止することができる。
【００４３】
ここで、図５（ａ）に示すように、サイドリップ１８ａとグリースリップ１８ｂおよびダストリップ１８ｃの摺接面となるスリンガ１６の内側表面に微細な凹所１３が無数に形成され、さらに、この凹所１３の表層に炭素系硬質被膜１４（図中クロスハッチングにて示す）が形成されている。凹所１３は、（ｂ）に模式的に示すように、ショットブラスト処理によって、前述したアウター側のシール８の摺接面となる基部４ａの表面と同様、直径ｄ＝φ１０〜３０μｍで、深さＷ＝１〜５μｍの範囲に略円形に形成されている。
【００４４】
このような無数の凹所１３がスリンガ１６の摺接面に予め形成され、さらにこの凹所１３の表層に炭素系硬質被膜１４が形成されているので、摺接面における潤滑性が向上してリップ摺動抵抗が小さくなり、回転トルクが小さくなると共に、凹所１３によって表面積が増え、炭素系硬質被膜１４の密着強度を高めることができ、各リップ１８ａ、１８ｂ、１８ｃの摩耗と、リップ摺動部の発熱が抑制され、長期間に亘ってシール９の密封性と耐久性を高めることができる。
【実施例２】
【００４５】
図６は、本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図、図７（ａ）は、図６の一方のシール単体を示す拡大図、（ｂ）〜（ｄ）は、（ａ）のシールの変形例を示す拡大図である。なお、前述した実施形態と同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４６】
この車輪用軸受装置は第１世代と称され、一対の内輪３’、３からなる内方部材２０と外方部材２１、および両部材２０、２１間に保持器７を介して転動自在に収容された複列の転動体６、６とを備え、背面合せタイプの複列アンギュラ玉軸受で構成されている。
【００４７】
外方部材２１はＳＵＪ２等の高炭素クロム鋼で形成され、ズブ焼入れによって芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。そして、外方部材２１と内方部材２０との間に形成される環状空間の開口部にシール２２、２３が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの外部への漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に浸入するのを防止している。
【００４８】
アウター側のシール２２は、芯金２４と、この芯金２４に加硫接着により一体に接合されたシール部材２５とからなる一体型のシールで構成されている。芯金２４は、冷間圧延鋼鈑をプレス加工にて形成されている。シール部材２５は、ＮＢＲ等の合成ゴムからなり、加硫接着によって芯金２４に一体に接合されている。このシール部材２５は、二股状に形成された一対のラジアルリップ２５ａ、２５ｂを有し、所定の径方向シメシロをもって内輪３’の外径面に摺接している。
【００４９】
ここで、ラジアルリップ２５ａ、２５ｂが摺接される内輪３’の外径に無数の凹所１３が形成された後、この凹所１３の表層に炭素系硬質被膜１４が形成されている。これにより、前述した実施形態と同様、摺接面における潤滑性が向上してリップ摺動抵抗が小さくなり、回転トルクが小さくなると共に、凹所１３によって表面積が増え、炭素系硬質被膜１４の密着強度を高めることができる。
【００５０】
また、インナー側のシール２３は、図７（ａ）に拡大して示すように、環状のシール板２６とスリンガ１６とからなる。シール板２６は外方部材２１に装着された芯金１７と、この芯金１７に加硫接着により一体に接合されたシール部材２７とからなる。シール部材２７はＮＢＲ等の合成ゴムからなり、径方向外方に傾斜して延びる一対のサイドリップ２７ａ、２７ｂとグリースリップ１８ｂを有している。
【００５１】
ここで、前述した実施形態と同様、サイドリップ２７ａ、２７ｂとグリースリップ１８ｂの摺接面となるスリンガ１６の内側表面に予め無数の凹所１３が形成され、この凹所１３の表層に炭素系硬質被膜１４が形成されている。これにより、摺接面における潤滑性が向上してリップ摺動抵抗が小さくなり、回転トルクが小さくなると共に、凹所１３によって表面積が増え、炭素系硬質被膜１４の密着強度を高めることができる。
【００５２】
図７（ｂ）〜（ｄ）は、（ａ）の変形例を示す。（ｂ）に示すシール２８は、基本的には（ａ）のシール２３におけるグリースリップ１８ｂが非接触タイプで構成されている点で異なっている。すなわち、シール２８のシール部材２９は、径方向外方に傾斜して延びる一対のサイドリップ２７ａ、２７ｂとグリースリップ２９ａを有し、このグリースリップ２９ａがスリンガ１６の円筒部１６ａに所定の径方向すきまδを介して対峙され、ラビリンスシールが形成されている。そして、スリンガ１６の内側表面に無数の凹所１３が形成され、この凹所１３の表層に炭素系硬質被膜１４が形成されている。
【００５３】
（ｃ）に示すシール３０は、基本的には図４に示すシール９とグリースリップ１８ｂが非接触タイプで構成されていることだけが異なっている。すなわち、シール部材３１は、径方向外方に傾斜して延びるサイドリップ１８ａとダストリップ１８ｃおよびグリースリップ３１ａを有し、このグリースリップ３１ａがスリンガ１６の円筒部１６ａに所定の径方向すきまδを介して対峙され、ラビリンスシールが形成されている。これにより、所望の密封性を確保すると共に、リップ摺動抵抗が小さくなり、回転トルクを一層抑制することができる。
【００５４】
また、（ｄ）に示すシール３２は、シール部材３３が径方向外方に傾斜して延びる一対のサイドリップ２７ａ、２７ｂを有し、前述したグリースリップが廃止されて、スリンガ１６の円筒部１６ａとの間に環状空間が形成されている。そして、スリンガ１６の内側表面のうち立板部１６ｂに無数の凹所１３が形成され、この凹所１３の表層に炭素系硬質被膜１４が形成されている。これにより、サイドリップ２７ａ、２７ｂの摺接面へのグリースの供給が良好になってリップ摺動抵抗が一層小さくなり、シール３２の回転トルクを大幅に抑えることができる。
【実施例３】
【００５５】
図８は、本発明に係る車輪用軸受装置の第３の実施形態を示す縦断面図である。この実施形態は従動輪用の第２世代と称され、外方部材３４と一対の内輪３、３、および複列の転動体６、６を備え、背面合せタイプの複列アンギュラ玉軸受で構成されている。なお、前述した実施形態と同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５６】
外方部材３４は、外周のアウター側の端部に車輪取付フランジ４を一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成されている。この外方部材３４はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成されている。そして、この外方部材３４と一対の内輪３、３との間に形成される環状空間の開口部にシールド板３５とシール２６が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの外部への漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に浸入するのを防止している。なお、内輪３との間にラビリンスシールが構成されたシールド３５は、主として軸受内部に封入された潤滑グリースが外部へ漏洩するのを防止している。そして、図示はしないが、外方部材３４のアウター側の端部にはエンドキャップが装着され、外部から軸受内部に雨水等の異物が侵入するのを防止している。
【００５７】
インナー側のシール２３は、前述したように、シール部材２７の一対のサイドリップ２７ａ、２７ｂによって強力な密封性を備えると共に、前述した実施形態と同様、スリンガ１６の内側表面に形成された炭素系硬質被膜１４よって、摺接面における潤滑性が向上してリップ摺動抵抗が小さくなり、回転トルクを抑制することができる。
【実施例４】
【００５８】
図９は、本発明に係る車輪用軸受装置の第４の実施形態を示す縦断面図である。この実施形態は第４世代と称され、外方部材１０と内方部材３６、および複列の転動体６、６を備え、背面合せタイプの複列アンギュラ玉軸受で構成されている。内方部材３６は、ハブ輪３７と、このハブ輪３７に一体に塑性結合された等速自在継手３８の外側継手部材３９からなる。なお、前述した実施形態と同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５９】
ハブ輪３７は、アウター側の端部に車輪取付フランジ４を一体に有し、外周に内側転走面２ａと、この内側転走面２ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部３７ａが形成され、内周に凹凸部４０が形成されている。この凹凸部４０はアヤメローレット状に形成され、旋削等により独立して形成された複数の環状溝と、ブローチ加工等により形成された複数の軸方向溝とを略直交させて構成した交叉溝、あるいは、互いに傾斜した螺旋溝で構成した交叉溝からなる。また、凹凸部４０は、後述するが、良好な食い込み性を確保するためにその凸部の先端部が三角形状等の尖塔形状に形成されると共に、高周波焼入れによって所定の表面硬さに硬化処理されている。なお、ハブ輪３７はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面２ａをはじめ、基部４ａから小径段部３７ａに亙って高周波焼入れによって５８〜６４ＨＲＣの範囲に表面が硬化処理されている。
【００６０】
一方、等速自在継手３８は、外側継手部材３９に内挿された継手内輪４１とケージ４２およびトルク伝達ボール４３とを備えている。外側継手部材３９は、カップ状のマウス部４４と、このマウス部４４の底部となる肩部４５と、この肩部４５から軸方向に延びる中空状の軸部４６とが一体に形成されている。肩部４５の外周にはインナー側の内側転走面４５ａが直接形成されている。また、軸部４６には、ハブ輪３７の小径段部３７ａに円筒嵌合されるインロウ部４６ａと、このインロウ部４６ａの端部に嵌合部４６ｂが形成されている。
【００６１】
外側継手部材３９はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、肩部４５から軸部４６の外周面に亙って高周波焼入れによって５８〜６４ＨＲＣの範囲に表面が硬化処理されている。なお、嵌合部４６ｂは鍛造加工後の表面硬さのままとされている。
【００６２】
そして、外側継手部材３９の肩部４５がハブ輪３７の小径段部３７ａに衝合するまで軸部４６が内嵌され、嵌合部４６ｂの内径にマンドレル等の拡径治具をアウター側に押し込んで嵌合部４６ｂを拡径することにより結合されている。すなわち、嵌合部４６ｂを径方向外方に塑性変形させてハブ輪３７の凹凸部４０に食い込ませて加締め、ハブ輪３７と外側継手部材３９が塑性結合されて一体化されている。これにより、結合部の緩みを防止し、長期間に亙って初期に設定された軸受予圧を維持することができる。符号４７、４８は、ハブ輪３７のアウター側の端部と外側継手部材３９の肩部４５に装着されたエンドキャップで、外部から継手内部に雨水やダスト等の異物が侵入するのを防止すると共に、継手内部に封入された潤滑グリースが外部へ漏洩するのを防止している。そして、外方部材１０と内方部材３６との間に形成される環状空間の開口部にシール８、２３が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの外部への漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に浸入するのを防止している。
【００６３】
この実施形態においても、前述した実施形態と同様、アウター側のシール８の摺接面となる基部４ａの表面に予め無数の凹所１３が形成され、この凹所１３の表層に炭素系硬質被膜１４が形成されている。また、インナー側のシール２３は、シール部材２７の一対のサイドリップ２７ａ、２７ｂによって強力な密封性を備えると共に、スリンガ１６の内側表面に予め無数の凹所１３が形成され、この凹所１３の表層に炭素系硬質被膜１４が形成されているので、摺接面における潤滑性が向上してリップ摺動抵抗が小さくなると共に、摩耗が抑制され、長期間に亘ってシール２３の密封性と耐久性を高めることができる。
【００６４】
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明に係る車輪用軸受装置は、外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部にシールが装着された第１世代乃至第４世代構造の車輪用軸受装置に適用できる。
【符号の説明】
【００６６】
１、２０、３６  内方部材
２、３７  ハブ輪
２ａ、３ａ  内側転走面
２ｂ  小径段部
２ｃ  セレーション
３、３’  内輪
４  車輪取付フランジ
４ａ  車輪取付フランジのインナー側の基部
５  ハブボルト
６  転動体
７  保持器
８、２２  アウター側のシール
９、２３、２８、３０、３２  インナー側のシール
１０、２１、３４  外方部材
１０ａ  外側転走面
１０ｂ  車体取付フランジ
１１、１７、２４  芯金
１２、１８、２５、２７、２９、３１、３３  シール部材
１２ａ、１８ａ  サイドリップ
１２ｂ、１８ｃ  ダストリップ
１２ｃ、１８ｂ、２９ａ、３１ａ  グリースリップ
１３  凹所
１４  炭素系硬質被膜
１５、２６  シール板
１６  スリンガ
１６ａ  円筒部
１６ｂ  立板部
１９  磁気エンコーダ
２５ａ、２５ｂ  ラジアルリップ
３５  シールド板
３８  等速自在継手
３９  外側継手部材
４０  凹凸部
４１  継手内輪
４２  ケージ
４３  トルク伝達ボール
４４  マウス部
４５  肩部
４６  軸部
４６ａ  インロウ部
４６ｂ  嵌合部
４７、４８  エンドキャップ
５１  外方部材
５１ａ  外側転走面
５１ｂ  車体取付フランジ
５２  ハブ輪
５２ａ、５５ａ  内側転走面
５２ｂ  小径段部
５３  車輪取付フランジ
５４  ハブボルト
５５  内輪
５６  ボール
５７  保持器
５８  内方部材
５９、６０  シール
６１  芯金
６２  シール部材
６２ａ  サイドリップ
６２ｂ  グリースリップ
６２ｃ  中間リップ
６３  シール板
６４  スリンガ
６４ａ  円筒部
６４ｂ  立板部
６５  ラビリンスシール
６６  摩擦低減被膜
ｄ  凹所の直径
Ｗ  凹所の深さ
δ  径方向すきま
【図１】
2012007663.tif 000003
【図２】
2012007663.tif 000004
【図３】
2012007663.tif 000005
【図４】
2012007663.tif 000006
【図５】
2012007663.tif 000007
【図６】
2012007663.tif 000008
【図７】
2012007663.tif 000009
【図８】
2012007663.tif 000010
【図９】
2012007663.tif 000011
【図１０】
2012007663.tif 000012
【図１１】
2012007663.tif 000013