(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複列の転がり軸受からなる車軸軸受であって、外輪の幅面を内輪の幅面よりも後退させ、この外輪幅面の後退箇所と、この後退箇所の内径側における内外輪間の軸受空間相当空間とに渡って密封装置を配置し、この密封装置は、シール板と芯金付きの弾性シールとでなり、上記シール板は、円筒部の一端に外径側に延びる立板部を有する断面Ｌ字状のものであって、内向きとして上記円筒部で内輪の外径面に嵌合し、上記外輪の外径面における上記幅面に沿う部分は、円周にわたる切欠溝が設けられて他の箇所よりも小径とされ、上記弾性シールは、外輪の外径面における上記切欠溝により小径とされた部分に嵌合して外輪の幅面に沿って立ち下がる芯金と、この芯金に固着された弾性体とでなり、この弾性体は、芯金の外輪外径部に嵌合する部分から幅方向に延出して先端近傍の内周面に上記シール板の立板部の先端が僅かな径方向隙間を介して対峙する円筒状の庇部と、各々上記シール板の立板部に摺接する２枚のサイドリップと、上記シール板の円筒部に摺接するラジアルリップとを有し、
上記２枚のサイドリップは、互いに径方向の内外に離れて設けられた内径側のサイドリップと外径側のサイドリップとを含み、上記外輪の幅面の径方向範囲に、上記外径側のサイドリップを位置させたことを特徴とする車軸軸受。
【請求項２】
上記２枚のサイドリップは、先端に向かう程外径側に位置するように傾斜するものであり、上記ラジアルリップは１枚であって、先端に向かう程軸方向内方に位置するように傾斜する請求項１に記載の車軸軸受。
【請求項３】
上記シール板が、防錆メッキが施された圧延鋼板、またはステンレス鋼板からなる請求項１または請求項２に記載の車軸軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車軸軸受に関するものである。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
従来、車軸軸受に用いられる密封装置、いわゆるハブシールとして、図７（Ａ）に示すように、軸受内輪５１に取付けられるスリンガとなるシール板５６と、外輪５２に取付けられる弾性シール５７とでなるものが用いられている。弾性シール５７は、芯金５８にゴム等の弾性体５９を一体固着したものであり、弾性体５９には１枚のサイドリップ５９ａと、２枚のラジアルリップ５９ｂ′，５９ｃとが設けられている。
同図の密封装置において、耐泥水性はサイドリップ５９ａがその殆どの機能を受持つ。２枚のラジアルリップ５９ｂ′，５９ｃのうち、軸方向外側のリップ５９ｂは防塵用であり、内側のリップ５９ｂ′は軸受内のグリース漏れ防止用である。
しかし、１枚のサイドリップ５９ａでは、耐泥水性をこれ以上向上させることはできなかった。また、シール板５６と弾性シール５７とを別々に内外輪間に組み立てようとすると、外側の防塵用のリップ５９ｂ′が捲くれないように組み込む必要がなり、組立性が悪い。
【０００３】
この課題を解消するものとして、図７（Ｂ）に示すように、サイドリップをリップ５９ａ，５９ｂの２枚とし、ラジアルリップをリップ５９ｃの１枚としたものが提案されている（例えば、特開平９−２９２０３２号公報）。これによると耐泥水性が向上して軸受寿命が向上する。
しかし、図７（Ｂ）のように２枚のサイドリップ５９ａ，５９ｂを設けると、弾性シール５７の断面高さＨが高くなるため、ボール径の小さな軸受では、内外輪間の間隔が小さいため、密封装置が収められないという課題があった。
【０００４】
この発明の目的は、耐水性に優れてシール寿命が長く得られ、かつボール径の小さな軸受にも適用できて、密封装置の取付けも容易な車軸軸受を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明の車軸軸受は、複列の転がり軸受からなる車軸軸受であって、外輪の幅面を内輪の幅面よりも後退させ、この外輪幅面の後退箇所と、この後退箇所の内径側における内外輪間の軸受空間相当空間とに渡って密封装置を配置し、この密封装置は、シール板と芯金付きの弾性シールとでなり、上記シール板は、円筒部の一端に外径側に延びる立板部を有する断面Ｌ字状のものであって、内向きとして上記円筒部で内輪の外径面に嵌合させ、上記外輪の外径面における上記幅面に沿う部分は、円周にわたる切欠溝が設けられて他の箇所よりも小径とされ、上記弾性シールは、外輪の外径面における上記切欠溝により小径とされた部分に嵌合して外輪の幅面に沿って立ち下がる芯金と、この芯金に固着された弾性体とでなり、この弾性体は、芯金の外輪外径部に嵌合する部分から幅方向に延出して先端近傍の内周面に上記シール板の立板部の先端が僅かな径方向隙間を介して対峙する円筒状の庇部と、各々上記シール板の立板部に摺接する２枚のサイドリップと、上記シール板の円筒部に摺接するラジアルリップとを有し、上記２枚のサイドリップは、互いに径方向の内外に離れて設けられた内径側のサイドリップと外径側のサイドリップとを含み、上記外輪の幅面の径方向範囲に、上記外径側のサイドリップを位置させたものである。
この構成によると、外輪側の弾性シールに設けられた２枚のサイドリップが内輪側のシール板に接触し、かつ弾性シールの庇部にシール板の立板部の先端が近接してラビリンスシールを構成することで、優れた耐水性、耐泥水性、耐塵性が得られる。グリース漏れ防止は、ラジアルリップがシール板に摺接することで得られる。これらのためシール寿命の長い軸受となる。２枚のサイドリップを設けるため、弾性シールの断面寸法が半径方向に大きくなるが、外輪の幅面を内輪の幅面よりも後退させ、この外輪幅面の後退箇所に密封装置を配置したため、転動体径が小さい場合など、内外輪間の半径方向の間隔が小さくても、十分な断面寸法の弾性シールを配置することができ、上記のシール性が確保される。また、このように外輪幅面を後退させたが、弾性シールの芯金を外輪の外径面に嵌合するものとしたため、弾性シールの取付けを簡単に行える。弾性シールは、弾性体に庇部を設けてシール板の立板部に対峙する部分としたため、この対峙部分を芯金で形成する場合と異なり、芯金の形状が簡素で生産性が良く、また芯金が露出しなくて錆の発生防止に効果的である。
【０００６】
上記２枚のサイドリップは、先端に向かう程外径側に位置するように傾斜するものであることが望ましい。上記ラジアルリップは、１枚とした場合、先端に向かう程軸方向内方に位置するように傾斜するものであることが好ましい。
上記のようにサイドリップの先端を外径側へ傾斜させることで、泥水等の侵入防止効果が優れたものとなる。また、ラジアルリップの先端を軸方向内方に傾斜させることで、グリース漏れの防止効果が良くなる。また、サイドリップを２枚設けたため、ラジアルリップは、内方に傾斜する１枚を設けるだけで耐塵性が確保され、外方に傾斜するラジアルリップを設ける必要がない。そのため、弾性シールとシール板を別体として内外輪間に組立ても、捲くれの生じるリップがない。そのため、信頼性の高い密封装置となる。
【０００７】
上記２枚のサイドリップの締代は、内径側のサイドリップの締代が外径側のサイドリップの締代よりも小さく設定されていても良い。
サイドリップの締代は、シール性の面からは大きいことが好ましいが、大きいと摩擦トルクが増大し、発熱の問題も生じる。２枚のサイドリップのうち、外径側のサイドリップは主に耐水性、耐泥水性を得るものであるため、ある程度大きい締代が必要であるが、内径側のサイドリップは、主に耐塵性を得るものであるため、締代が小さくても済む。そのため、上記のように２枚のサイドリップの締代を異ならせることで、耐水性、耐塵性を確保しながら、低トルク、低発熱とすることができる。また、２枚のサイドリップの締代が同じであると、両サイドリップ間の間隔が十分に得られない場合に、内径側のサイドリップの先端が外径側のサイドリップの内径側に干渉する問題が生じるが、締代を異ならせることで、このような干渉の問題が回避されると同時に、低トルク化、低発熱化が達成され、かつ外径側のサイドリップが摩耗し、締代が減少して来ると、内径側のサイドリップの締代が増加し、耐水性、耐泥水性を向上させることができる。
【０００８】
この発明において、上記弾性シールの弾性体の庇部は、外径側へ僅かに膨出する外径膨出部を有するものであっても良い。
このように、弾性体の庇部に外径膨出部を設けることで、外輪を嵌合したハウジングの内径面に外径膨出部を密接させ、外輪の外径面への水（塩水）の浸入を防止し、外輪やハウジング内径面の腐食が防止される。特に、軸受設置箇所が内外輪間で電位差を生じるような箇所である場合、また外輪を嵌合したハウジングがアルミニウム材であるような場合に、上記の腐食防止が効果的である。すなわち、このような場合、外輪外径面との電位差によるアノード腐食の問題発生が懸念されるが、上記のように外輪外径面に水が浸入することを外径膨出部で防止することで、アノード腐食が防止できる。
【０００９】
この発明において、上記シール板は、防錆メッキが施された圧延鋼板、またはステンレス鋼板からなるものであっても良い。
このように、防錆メッキが施された圧延鋼板、またはステンレス鋼板でシール板を構成することで、シール板が防錆性に優れたものとなる。そのため、車軸軸受のような泥水，塵埃の多い環境下で使用されても、満足するシール寿命が得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態を図１ないし図３と共に説明する。この転がり軸受は、内輪１と外輪２の間に、保持器３に保持された転動体４を介在させ、密封装置５を設けたものである。この転がり軸受は、複列のアンギュラ玉軸受とされ、内輪１は、各列の軌道面が各々形成された２つの内輪分割体１Ａ，１Ｂに分割されている。なお、内輪１は一体型のものであっても良い。転動体４は、鋼球またはセラミック球からなる。外輪２は、一端において、幅面２ａを内輪１の幅面１ａよりも後退させ、その後退幅Ｂ（図２）で密封装置５の配置空間を確保している。
【００１１】
密封装置５は、シール板６と芯金付き弾性シール７とでなる。シール板６は、円筒部６ａの一端に外径側に延びる立板部６ｂを有する断面Ｌ字状のものであり、内向きとして円筒部６ａで内輪１の外径面に圧入嵌合させる。シール板６は、いわゆるスリンガとなる。弾性シール７は、芯金８と、この芯金８に固着された弾性体９とでなる。芯金８は、外輪２の外径面に圧入状態に嵌合する円筒状部８ａと、その一端から外輪２の幅面２ａに沿って立ち下がる側板部８ｂとでなる。弾性体９は、ゴムまたは合成樹脂からなる。
【００１２】
弾性体９は、芯金８の円筒状部８ａから幅方向に延出した円筒状の庇部９ｄと、シール板６の立板部６ｂに摺接する２枚のサイドリップ９ａ，９ｂと、シール板６の円筒部６ａに摺接するラジアルリップ９ｃとを有する。２枚のサイドリップ９ａ，９ｂは、互いに径方向の内外に離れて設けられている。庇部９ｄは、その先端近傍の内周面にシール板６の立板部６ｂの先端が僅かな径方向隙間を介して対峙するように設けられ、上記の径方向隙間でラビリンスシール１０が構成される。弾性シール７の弾性体９は、芯金８の上記円筒状部８ａの外径面および先端面を覆うように設けられている。
外輪２の外径面における上記幅面２ａに沿う部分は、円周にわたる切欠溝２ｂが設けられ、他の箇所よりも小径とされている。この切欠溝２ｂの外輪径方向の深さは、弾性シール７が収まる深さとされている。
【００１３】
図３に示すように、弾性シール７の２枚のサイドリップ９ａ，９ｂの長さＬ１，Ｌ２は、Ｌ１＞Ｌ２となるように形成され、これにより外径側のサイドリップ９ａのシール板６に対する締代ａが、内径側のサイドリップ９ｂの締代ｂよりも僅かに小さくなっている。締代ａ，ｂは、例えば、ａ≧０．３mm、ｂ≧０．１mmとされている。
【００１４】
シール板６は、防錆メッキが施された圧延鋼板、またはステンレス鋼板からなるものとすることが好ましい。
弾性シール７の芯金８も、防錆メッキが施された圧延鋼板、またはステンレス鋼板製とすることが好ましい。
シール板６および芯金８において、圧延鋼板とする場合は、例えばＳｐｃｃ製とされ、防錆メッキとして亜鉛・ニッケルメッキ等が施される。シール板６および芯金８において、ステンレス鋼板とする場合は、オーステナイト系のもの（例えばＳｕｓ４３０）と、フェライト系のもの（Ｓｕｓ３０４）とのいずれでも良いが、フェライト系のものは磁性材であって錆の発生の問題があるが、オーステナイト系のものは非磁性体であって錆びないため、錆防止の観点からはオーステナイト系が好ましい。
【００１５】
この転がり軸受は、車軸軸受とされる。この発明の転がり軸受は、独立した軸受であっても良いが、他の機能を兼用した機器に内外輪が一体に設けられたものであっても良い。  図６は、この実施形態にかかる転がり軸受を応用した車軸軸受装置の断面図である。内輪１は、ハブ輪１１の一部として設けられ、外輪２は、外周にフランジ２ｃを有していて、このフランジ２ｃでナックル等からなるハウジング１２に取付けられる。密封装置５は、外輪２の両端のうち、ハブ輪１１の車輪取付用フランジ１１ａと反対側の端部に設けられる。内外輪１，２間のハブ輪フランジ１１ａ側の端部は、他のシール１３で密封されている。
【００１６】
上記構成の作用を説明する。この転がり軸受は、外輪２側の弾性シール７に設けられた２枚のサイドリップ９ａ，９ｂが、内輪１側のシール板６に接触し、かつ弾性シール７の庇部９ｄにシール板６の立板部６ｂの先端が近接してラビリンスシール１０を構成することで、優れた耐水性、耐泥水性、耐塵性が得られる。グリース漏れ防止は、ラジアルリップ９ｃがシール板６の円筒部６ａに摺接することで得られる。これらのためシール寿命の長い軸受となる。
２枚のサイドリップ９ａ，９ｂを設けるため、弾性シール７の半径方向の断面寸法Ｈが大きくなるが、外輪２の幅面２ａを内輪１の幅面１ａよりも後退させ、この外輪幅面の後退箇所（後退幅Ｂ）に密封装置５を配置したため、転動体４の径が小さい場合など、内外輪間の半径方向の間隔Ａが小さくても、十分な断面寸法の密封装置５を配置することができ、上記のシール性が確保される。
また、このように外輪幅面２ａを後退させたが、弾性シール７の芯金８を外輪２の外径面に圧入するものとしたため、弾性シール７の取付けが簡単に行える。弾性シール７は、弾性体９に庇部９ｄを設けてシール板６の立板部６ｂに対峙する部分としたため、この対峙部分を芯金８で形成する場合と異なり、芯金８の形状が簡素で生産性が良く、また芯金８が露出しなくて錆の発生防止に効果的である。芯金８は、外輪２に圧入される円筒状部８ａの外径面も弾性体９で覆ってあるため、芯金８の外径面も錆の発生の問題がない。
【００１７】
サイドリップ９ａ，９ｂの締代ａ，ｂ（図３）は、シール性の面からは大きいことが好ましいが、大きいと摩擦トルクが増大し、発熱の問題も生じる。２枚のサイドリップ９ａ，９ｂのうち、外径側のサイドリップ９ａは主に耐水性、耐泥水性を得るものであるため、ある程度大きい締代が必要であるが、内径側のサイドリップ９ｂは、主に耐塵性を得るものであるため、締代ｂが小さくても済む。そのため、上記のように２枚のサイドリップ９ａ，９ｂの締代ａ，ｂを異ならせることで、耐水性、耐塵性を確保しながら、低トルク、低発熱とすることができる。このため、弾性シール７の弾性体９に滑り性に優れた高級材料（例えばフッ素ゴム）を用いなくても長寿命にできる。
また、内径側のサイドリップ９ｂの締代ｂが大きいと、弾性シール７の半径方向の断面寸法Ｈを低断面とする場合に、両サイドリップ９ａ，９ｂ間の間隔が十分に得られないことから、内径側のサイドリップ９ｂの先端が外径側のサイドリップ９ａの内径側に干渉する問題が生じる。しかし、上記のように締代ａ，ｂを異ならせることで、このような干渉の問題が回避される。
【００１８】
図４，図５は、この発明の他の実施形態を示す。この例は、弾性シール７における弾性体９の庇部９ｄに、外径側へ僅かに膨出する外径膨出部９ｄａを設けたものである。外径膨出部９ｄａは、外輪２が嵌合するハウジング１２の内径面１２ａ（図５）に対して、締代ｃを有するように設けられる。弾性シール７の芯金８における外輪外周に圧入される円筒状部８ａは、弾性体９に覆われずに露出していても良い。この実施形態におけるその他の構成は、図１の実施形態と同じである。
【００１９】
このように、弾性体９の庇部９ｄに外径膨出部９ｄａを設けた場合、外輪２を嵌合したハウジング１２の内径面１２ａに外径膨出部９ｄａが押し付け状態に密接させられる。そのため、外輪２の外径面への水，塩水，泥水等の浸入が防止され、外輪２やハウジング内径面１２ａの腐食が防止される。特に、図６に示した車軸軸受装置等のように、外輪２を嵌合したハウジング（図６の例ではナックル）１２がアルミニウム材であるような場合に、上記腐食防止が効果的である。すなわち、このような場合、ハウジング１２と外輪外径面との電位差によるアノード腐食の問題発生が懸念されるが、上記のように外輪外径面に水が浸入することを外径膨出部９ｄａで防止することで、アノード腐食が防止できる。
【００２０】
なお、前記実施形態は、アンギュラ玉軸受に適用した場合につき説明したが、この発明は車軸軸受一般に適用することができる。
【００２１】
【発明の効果】
この発明の車軸軸受は、複列の転がり軸受からなる車軸軸受であって、外輪の幅面を内輪の幅面よりも後退させ、この外輪幅面の後退箇所と、この後退箇所の内径側における内外輪間の軸受空間相当空間とに渡って密封装置を配置し、この密封装置は、シール板と芯金付きの弾性シールとでなり、上記シール板は、円筒部の一端に外径側に延びる立板部を有する断面Ｌ字状のものであって、内向きとして上記円筒部で内輪の外径面に嵌合し、上記外輪の外径面における上記幅面に沿う部分は、円周にわたる切欠溝が設けられて他の箇所よりも小径とされ、上記弾性シールは、外輪の外径面における上記切欠溝により小径とされた部分に嵌合して外輪の幅面に沿って立ち下がる芯金と、この芯金に固着された弾性体とでなり、この弾性体は、芯金の外輪外径部に嵌合する部分から幅方向に延出して先端近傍の内周面に上記シール板の立板部の先端が僅かな径方向隙間を介して対峙する円筒状の庇部と、各々上記シール板の立板部に摺接する２枚のサイドリップと、上記シール板の円筒部に摺接するラジアルリップとを有し、上記２枚のサイドリップは、互いに径方向の内外に離れて設けられた内径側のサイドリップと外径側のサイドリップとを含み、上記外輪の幅面の径方向範囲に、上記外径側のサイドリップを位置させたものとしたため、耐水性に優れて軸受寿命が長く得られ、かつボール径の小さな軸受にも適用できて、密封装置の取付けも容易という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の一実施形態にかかる車軸軸受の断面図である。
【図２】  同車軸軸受の密封装置部分の拡大断面図である。
【図３】  その弾性シールの自然状態を示す断面図である。
【図４】  この発明の他の実施形態にかかる車軸軸受の部分断面図である。
【図５】  その弾性シールの自然状態を示す部分断面図である。
【図６】  この車軸軸受を応用した車軸軸受装置の断面図である。
【図７】  （Ａ）は従来例の断面図、（Ｂ）は他の従来例の断面図である。
【符号の説明】
１…内輪
２…外輪
４…転動体
５…密封装置
６…シール板
６ａ…円筒部
６ｂ…立板部
７…弾性シール
８…芯金
９ａ，９ｂ…サイドリップ
９ｃ…ラジアルリップ
９ｄ…庇部
９ｄａ…膨出部
ａ，ｂ…締代
【図１】
0004274341.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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