【実施例1】
【0023】
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、本発明に係る密封装置を備えた車輪用軸受の第1の実施形態を示す縦断面図、
図2は、
図1の一方の密封装置を示す断面図、
図3(a)は、
図2の密封装置の変形例を示す縦断面図、(b)は、(a)の要部拡大図、
図4は、
図3の密封装置の変形例を示す縦断面図、
図5は、
図2の密封装置の他の変形例を示す縦断面図、
図6は、
図2の密封装置の他の変形例を示す縦断面図、
図7は、
図6の密封装置の他の変形例を示す縦断面図である。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。
【0024】
この車輪用軸受1は車輪用軸受装置に用いられる第1世代と称されるもので、内周に複列の外側転走面2a、2aが一体に形成された外方部材(外輪)2と、外周に前記複列の外側転走面2a、2aに対向する内側転走面3aが一体に形成された一対の内輪(内方部材)3、3と、両転走面間に収容された複列の転動体(ボール)4、4と、これらの転動体4、4を転動自在に保持する保持器5、5と、外方部材2と一対の内輪3、3との間に形成された環状空間の開口部に装着された密封装置6、7とを備えている。
【0025】
外方部材2はSUJ2(JIS G 4805)等の高炭素クロム軸受鋼、あるいは浸炭鋼からなる。高炭素クロム軸受鋼の場合は820〜860℃でズブ焼入れされた後、160〜200℃で焼戻しされ、58〜64HRCの範囲に芯部まで硬化処理されている。また、浸炭鋼の場合は、表面が58〜64HRCの範囲に硬化処理されている。一方、内輪3も外方部材2と同様、SUJ2等の高炭素クロム軸受鋼、あるいは浸炭鋼からなり、高炭素クロム軸受鋼の場合は58〜64HRCの範囲に芯部まで硬化処理され、浸炭鋼の場合は、表面が58〜64HRCの範囲に硬化処理されている。また、転動体4はSUJ2等の高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れにより芯部まで62〜67HRCの範囲に硬化処理されている。
【0026】
この車輪用軸受1は、一対の内輪3、3の小径側(正面側)端面3b、3bが突き合された状態でセットされ、所謂背面合せタイプの複列のアンギュラ玉軸受を構成している。また、密封装置6、7によって、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侵入するのを防止している。
【0027】
なお、ここでは、車輪用軸受1として転動体4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ものを例示したが、これに限らず転動体4に円錐ころを使用した複列円錐ころ軸受で構成されていても良い。
【0028】
密封装置6、7のうちアウター側の密封装置6は、固定側部材となる外方部材2のアウター側端部の内周に所定のシメシロを介して圧入された芯金8と、この芯金8に加硫接着により一体に接合され、合成ゴム等で形成されたシール部材9とからなる一体型のシールで構成されている。
【0029】
また、インナー側の密封装置7は、
図2に拡大して示すように、互いに対向配置され、断面が略L字状に形成された環状のシール板10と、断面が略コの字状に形成されたスリンガ11とからなる複合型のシール、所謂パックシールで構成されている。シール板10は外方部材2に装着される芯金12と、この芯金12に加硫接着により一体に接合されたシール部材13とからなる。
【0030】
芯金12は、オーステナイト系ステンレス鋼板(JIS規格のSUS304系等)や防錆処理された冷間圧延鋼板(JIS規格のSPCC系等)等の防錆能を有する鋼板からプレス加工にて断面略L字状に形成されている。この芯金12は、外方部材2に圧入され、端部が僅かに縮径されて薄肉に形成された円筒状の嵌合部12aと、この嵌合部12aから径方向内方に延びる内径部12bとを備えている。そして、嵌合部12aの先端部を覆うようにシール部材13が回り込んで接合され、ハーフメタル構造をなしている。これにより、適切な嵌合力を確保することができると共に、シール部材13の圧着により嵌合面から泥水等が浸入するのを防止して気密性を高めることができる。
【0031】
シール部材13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、径方向外方に傾斜して延びる一対のサイドリップ13a、13bと、このサイドリップ13a、13bの内径側に径方向内方に傾斜して形成されたグリースリップ13c、およびサイドリップ13aの外径側に径方向外方に傾斜して延びる補助リップ13dを有している。そして、シール部材13は芯金12の嵌合部12aの端部外表面から内径部12bの内縁まで回り込んで固着されている。なお、シール部材13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。
【0032】
一方、スリンガ11はオーステナイト系ステンレス鋼板や防錆処理された冷間圧延鋼板等の防錆能を有する鋼板からプレス加工にて断面略コの字状に形成され、内輪3の外径面3cに圧入される円筒部11aと、この円筒部11aから径方向外方に延びる立板部11bと、この立板部11bの外縁部からアウター側(軸受内方側)に延びる円筒状の鍔部11cとを備えている。立板部11bのインナー側の側面から鍔部11cの外周面に亙って磁気エンコーダ14が加硫接着等で一体に接合されている。磁気エンコーダ14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、周方向に交互に磁極N、Sが着磁されて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。そして、この磁気エンコーダ14の外径面はシール板10の円筒部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15が形成されている。
【0033】
シール部材13のサイドリップ13a、13bは立板部11bのアウター側(軸受内方側)の側面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13cが円筒部11aに所定の径方向シメシロを介して摺接されている。
【0034】
本実施形態では、シール板10のインナー側(軸受外方側)の端面とスリンガ11の立板部11bのインナー側の側面が略面一に設定されると共に、これらの面が外方部材2の端面2bおよび内輪3の大径側端面(大端面)3dとそれぞれ面一に設定されている。これにより、密封装置7を外方部材2と内輪3との間に装着して位置決め固定する際、簡単な圧入治具で対応することができ、組立性を向上させることができると共に、位置決め精度を高めることができ、所望の密封性を確保することができる。なお、ここでいう「略面一」の略とは、例えば、設計の狙い値であって実質的に段差がない状態、すなわち、加工誤差等によって生じる段差は当然許容されるべきものである。
【0035】
ここで、シール部材13の補助リップ13dは、先端に向ってインナー側(軸受外方側)に傾斜するストレート形状に形成され、その先端部がスリンガ11の鍔部11cの内径面16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17が形成されている。この径方向すきまδは0.1〜1.0mm(直径)、好ましくは0.3〜0.8mmの範囲に設定されている。なお、径方向すきまδが0.1mm未満では、各部品の寸法バラツキや組立誤差等によって両者が接触して補助リップ13dが摩耗する恐れがあると共に、組立時に補助リップ13dが捲れ込む恐れがある。また、1.0mmを超えるとラビリンスシールとしての効果が半減して好ましくない。
【0036】
また、補助リップ13dの先端はスリンガ11の鍔部11cの端面よりもインナー側(a>0)に、かつ外径側のサイドリップ13aの先端よりも外径側(b>0)に配設されている。これにより、ラビリンスシール17の密封性を向上させることができる。
【0037】
このように、スリンガ11に接合された磁気エンコーダ14の外径面とシール板10の円筒部との間にラビリンスシール15が形成され、そのラビリンス長さがスリンガ11の板厚分に止まらず、鍔部11c(ここでは、磁気エンコーダ14の外径面)の長さ分だけ幅広い環状領域に亙って形成されているので、強固なラビリンス効果を発揮することができると共に、補助リップ13dの先端部とスリンガ11の鍔部11cの内径面16との間にラビリンスシール17が形成されているので、シール部材13の製造を困難にすることなく、回転トルクを低減しつつ、組立時のリップ捲れ込みを防止すると共に、外部から泥水等が軸受内部に浸入するのを効果的に防止することができ、耐泥水性を高めて密封性能を向上させた密封装置7を提供することができる。
【0038】
なお、外部からラビリンスシール15を通過して泥水が浸入したとしても、さらなるラビリンスシール17によって内部への浸入を抑え、サイドリップ13aの摩耗を防止することができると共に、例え内部に泥水が浸入したとしても、補助リップ13dが径方向外方に、かつ先端部に向ってインナー側に傾斜してストレート形状に形成されているため、泥水が滞留する空間をなくし、かつ遠心力によって泥水が容易に外部に排出させることができ、長期間に亘って当初の密封性を確保することができる。
【0039】
なお、ここでは、シール部材13の複数のシールリップが、一対のサイドリップ13a、13bとグリースリップ13cで構成されたものを例示したが、これに限らず複数のシールリップで構成されていれば良く、例えば、図示はしないが、単一のサイドリップとダストリップおよびグリースリップで構成されたものであっても良い。
【0040】
図3(a)に示す密封装置18は、前述した密封装置7(
図2)の変形例である。この密封装置18は、基本的には前述した密封装置7とスリンガ11の形状が一部異なるだけで、その他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重複した説明を省略する。
【0041】
密封装置18は、互いに対向配置され、断面が略L字状に形成された環状のシール板10と、断面略コの字状に形成されたスリンガ19とからなるパックシールで構成されている。スリンガ19は、オーステナイト系ステンレス鋼板や防錆処理された冷間圧延鋼板等の防錆能を有する鋼板からプレス加工にて断面略コの字状に形成され、円筒部11aと、この円筒部11aから径方向外方に延びる立板部11bと、この立板部11bの外縁部からアウター側に傾斜して拡径する環状の鍔部19aを備えている。
【0042】
また、立板部11bのインナー側の側面から鍔部19aの外周面に亙って磁気エンコーダ20が加硫接着等で一体に接合されている。磁気エンコーダ20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、周方向に交互に磁極N、Sが着磁されている。そして、この磁気エンコーダ20の外径面はシール板10の円筒部と僅かな楔状の径方向すきまを介して対峙され、ラビリンスシール21が形成されている。
【0043】
ここで、本実施形態では、前述した実施形態と同様、スリンガ19の磁気エンコーダ20とシール板10との間に環状のラビリンスシール21が形成されると共に、補助リップ13dの先端部がスリンガ19の鍔部19aの内径面22との間にラビリンスシール23が形成されている。これにより、組立時のリップ捲れ込みを防止しつつ、補助リップ13dよって内部への浸入を抑え、サイドリップ13aの摩耗を防止することができると共に、
図3(b)に示すように、泥水がイ→ロ→ハの経路で内部に浸入した場合でも、この部位に滞留し難くなると共に、傾斜した鍔部19aによって泥水がニの経路でもって排出され易くなる。
【0044】
図4に示す密封装置24は、前述した密封装置18(
図3)の変形例である。この密封装置24は、基本的には前述した密封装置18と磁気エンコーダ20の構成が異なるだけで、その他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重複した説明を省略する。
【0045】
密封装置24は、互いに対向配置され、断面が略L字状に形成された環状のシール板10と、断面略コの字状に形成されたスリンガ19とからなるパックシールで構成されている。スリンガ19には、立板部11bのインナー側の側面から鍔部19aの外周面に亙って、その外径面25aが水平になるように磁気エンコーダ25が加硫接着等で一体に接合されている。磁気エンコーダ25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、周方向に交互に磁極N、Sが着磁されている。そして、この磁気エンコーダ25の外径面25aはシール板10の円筒部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15が形成されている。
【0046】
本実施形態のように、内部に浸入した泥水が排出し易いようにスリンガ19の鍔部19aが傾斜して形成されていても、磁気エンコーダ25の外径面25aが水平に形成されているため、ラビリンス長さがスリンガ19の板厚分に止まらず、磁気エンコーダ25の外径面25aの長さ分だけ幅広い環状領域に亙って形成することができるので、一層強固なラビリンス効果を発揮することができる。
【0047】
図5に示す密封装置26は、前述した密封装置7(
図2)の他の変形例である。この密封装置26は、基本的には前述した密封装置7とスリンガ11の形状が一部異なるだけで、その他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重複した説明を省略する。
【0048】
密封装置26は、断面が略L字状に形成されて互いに対向配置された環状のシール板10とスリンガ27とからなるパックシールで構成されている。スリンガ27はオーステナイト系ステンレス鋼板や防錆処理された冷間圧延鋼板等の防錆能を有する鋼板からプレス加工にて断面略コの字状に形成され、円筒部11aと、この円筒部11aから径方向外方に延びる立板部11bと、この立板部11bの外縁部からアウター側に延びる円筒状の鍔部27aを備えている。
【0049】
ここで、本実施形態では、スリンガ27の鍔部27aの端部の内径側に面取り部28が形成されている。そして、補助リップ13dの先端部が面取り部28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29が形成されている。これにより、前述した実施形態と同様、組立時のリップ捲れ込みを防止しつつ、補助リップ13dよって内部への浸入を抑え、サイドリップ13aの摩耗を防止することができると共に、泥水が内部に浸入した場合でも、この部位に滞留し難くなり、また傾斜した鍔部27aの面取り部28によって泥水が容易に排出される。
【0050】
図6に示す密封装置30は、前述した密封装置7(
図2)の他の変形例である。この密封装置30は、基本的には前述した密封装置7とスリンガ11の形状が異なるだけで、その他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重複した説明を省略する。
【0051】
密封装置30は、互いに対向配置され、断面が略L字状に形成された環状のシール板10と、断面略コの字状に形成されたスリンガ31とからなるパックシールで構成されている。スリンガ31はオーステナイト系ステンレス鋼板や防錆処理された冷間圧延鋼板等の防錆能を有する鋼板からプレス加工にて断面略コの字状に形成され、円筒部11aと、この円筒部11aから径方向外方に延びる立板部11bと、この立板部11bの外縁部からアウター側に延びる円筒状の鍔部31aを備えている。
【0052】
ここで、本実施形態では、スリンガ31の鍔部31aの端部に拡径する段差部32が形成されている。この段差部32はプレス加工によって押し広げられて形成されている。そして、補助リップ13dの先端部が段差部32の内径面32aと僅かなL字状の環状すきまを介して対峙され、ラビリンスシール33が形成されている。これにより、補助リップ13dで構成されるラビリンスシール33よって内部への浸入を抑え、サイドリップ13aの摩耗を防止することができる。
【0053】
一方、磁気エンコーダ34は立板部11bのインナー側の側面から鍔部31aの段差部32に亙って、その外径面が段差部32の外径面32bと略面一になるように加硫接着等で一体に接合されている。磁気エンコーダ34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、周方向に交互に磁極N、Sが着磁されている。そして、この磁気エンコーダ34と段差部32の外径面32bがシール板10の円筒部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15が形成されている。
【0054】
図7に示す密封装置35は、前述した密封装置30(
図6)の変形例である。この密封装置35は、基本的には前述した密封装置30と磁気エンコーダ34の有無が異なるだけで、その他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重複した説明を省略する。
【0055】
密封装置35は、互いに対向配置され、断面が略L字状に形成された環状のシール板10と、断面略コの字状に形成されたスリンガ31とからなるパックシールで構成されている。この実施形態は、前述した実施形態のように、磁気エンコーダ34がスリンガ31に接合されていない構造であるが、スリンガ31における鍔部31aの段差部32の外径面32bがシール板10の円筒部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15’が形成されている。このように、本実施形態では、磁気エンコーダ34が接合される仕様と接合されない仕様のものとスリンガ31を共有することができ、部品の標準化に寄与でき、低コスト化を図ることができる。
【実施例2】
【0056】
図8は、本発明に係る密封装置を備えた車輪用軸受の第2の実施形態を示す縦断面図、
図9は、
図8の一方の密封装置を示す縦断面図である。なお、この車輪用軸受は、前述した車輪用軸受1(
図1)と基本的には軸受部の構成が異なるだけで、その他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重複した説明を省略する。
【0057】
この車輪用軸受は駆動輪側の第3世代と称され、内方部材36と外方部材37、および両部材36、37間に転動自在に収容された複列の転動体4、4とを備えている。内方部材36は、ハブ輪38と、このハブ輪38に圧入固定された内輪3とからなる。
【0058】
ハブ輪38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39を一体に有し、この車輪取付フランジ39の円周等配位置に車輪を固定するためのハブボルト39aが植設されている。また、ハブ輪38の外周には一方(アウター側)の内側転走面38aと、この内側転走面38aから軸方向に延びる円筒状の小径段部38bが形成され、内周にはセレーション(またはスプライン)38cが形成されている。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38の小径段部38bに所定のシメシロを介して圧入固定されている。
【0059】
ハブ輪38は、S53C等の炭素0.40〜0.80重量%を含む中高炭素鋼で形成され、アウター側の内側転走面38aをはじめ、後述するシール40のシールランド部となる車輪取付フランジ39のインナー側の基部39bから小径段部38bに亙り高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に硬化処理されている。これにより、車輪取付フランジ39の基部39bの耐摩耗性が向上するばかりでなく、車輪取付フランジ39に負荷される回転曲げ荷重に対して充分な機械的強度を有することになり、ハブ輪38の強度・耐久性が向上する。
【0060】
外方部材37は、外周に車体(図示せず)に取り付けられるための車体取付フランジ37bを一体に有し、内周に前記内方部材36の内側転走面38a、3aに対向する複列の外側転走面37a、37aが一体に形成されている。この外方部材37は、ハブ輪38と同様、S53C等の炭素0.40〜0.80重量%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37a、37aが高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に硬化処理されている。そして、それぞれの転走面37a、38aと37a、3a間に複列の転動体4、4が収容され、保持器5、5によりこれら複列の転動体4、4が転動自在に保持されている。また、外方部材37と内方部材36との間に形成される環状空間の開口部には密封装置40、41が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。
【0061】
なお、ここでは、転動体4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、これに限らず、転動体4に円錐ころを使用した複列円錐ころ軸受で構成されていても良い。また、ここでは、ハブ輪38の外周に直接内側転走面38aが形成された第3世代構造を例示したが、図示はしないが、ハブ輪の小径段部に一対の内輪が圧入固定された第2世代構造であっても良い。
【0062】
本実施形態では、アウター側の密封装置40は、芯金42と、この芯金42に一体に加硫接着されたシール部材43とからなる一体型の密封装置で構成され、シール部材43は、車輪取付フランジ39のインナー側の基部39bに摺接するサイドリップ43aとダストリップ43bおよびグリースリップ43cを備えている。
【0063】
一方、インナー側の密封装置41は、
図9に拡大して示すように、互いに対向配置され、断面が略L字状に形成された環状のシール板10と、断面略コの字状に形成されたスリンガ44とからなるパックシールで構成されている。この密封装置41は、基本的には前述した密封装置7(
図2)とスリンガ11の形状が異なるだけで、その他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重複した説明を省略する。
【0064】
スリンガ44はオーステナイト系ステンレス鋼板や防錆処理された冷間圧延鋼板等の防錆能を有する鋼板からプレス加工にて断面略コの字状に形成され、円筒部11aと、この円筒部11aから径方向外方に延びる立板部11bと、この立板部11bの外縁部からアウター側に延びる円筒状の鍔部44aを備えている。
【0065】
ここで、本実施形態では、スリンガ44の鍔部44aの端部に径方向外方に突出する折曲部45が形成されている。この折曲部45はプレス加工によって折曲して形成されている。そして、補助リップ13dの先端部が折曲部45の内径面45a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17が形成されている。これにより、補助リップ13dで構成されるラビリンスシール17よって内部への浸入を抑え、サイドリップ13aの摩耗を防止することができる。
【0066】
一方、磁気エンコーダ46は立板部11bのインナー側の側面から鍔部44aの折曲部45に亙って、その外径面が折曲部45の外径面45bと略面一になるように加硫接着等で一体に接合されている。磁気エンコーダ46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、周方向に交互に磁極N、Sが着磁されている。そして、この磁気エンコーダ46と折曲部45の外径面45bがシール板10の円筒部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15が形成されている。
【0067】
図10に示す密封装置47は、前述した密封装置41(
図9)の変形例である。この密封装置47は、基本的には前述した密封装置41と磁気エンコーダ46の有無が異なるだけで、その他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重複した説明を省略する。
【0068】
密封装置47は、互いに対向配置され、断面が略L字状に形成された環状のシール板10と、断面略コの字状に形成されたスリンガ44とからなるパックシールで構成されている。この実施形態は、前述した実施形態のように、磁気エンコーダ46がスリンガ44に接合されていない構造であるが、スリンガ44における鍔部44aの折曲部45の外径面45bがシール板10の円筒部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15’が形成されている。このように、本実施形態では、磁気エンコーダ46が接合される仕様と接合されない仕様のものとスリンガ44を共有することができ、部品の標準化に寄与でき、低コスト化を図ることができる。
【0069】
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。