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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023130233
(43)【公開日】2023-09-20
(54)【発明の名称】ハブユニット軸受
(51)【国際特許分類】
   F16C 33/78 20060101AFI20230912BHJP
   F16C 19/18 20060101ALI20230912BHJP
【FI】
F16C33/78 E
F16C19/18
F16C33/78 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022034785
(22)【出願日】2022-03-07
(71)【出願人】
【識別番号】000004204
【氏名又は名称】日本精工株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002000
【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所
(72)【発明者】
【氏名】高梨 晴美
(72)【発明者】
【氏名】若林 達男
【テーマコード(参考)】
3J216
3J701
【Fターム(参考)】
3J216AA02
3J216AA14
3J216AB03
3J216BA23
3J216BA30
3J216CA02
3J216CA04
3J216CB03
3J216CB07
3J216CB13
3J216CB18
3J216CB19
3J216CC03
3J216CC14
3J216CC15
3J216CC33
3J216CC41
3J216DA01
3J216DA12
3J216FA03
3J216FA10
3J701AA03
3J701AA32
3J701AA43
3J701AA54
3J701AA62
3J701AA72
3J701BA73
3J701FA13
3J701GA03
(57)【要約】
【課題】圧入時に芯金嵌合部のインボード側端部を覆うシール部が破損することを防止可能なハブユニット軸受を提供する。
【解決手段】ハブユニット軸受は、内周面に複列の外輪軌道を有する外輪部材と、外周面に複列の内輪軌道を有する内輪部材と、各外輪軌道と各内輪軌道との間に、各列毎に複数個ずつ設けられた転動体と、外輪部材の内周面のインボード側端部に内嵌されたシールリングと、を備える。シールリングは、外輪部材のインボード側端部に内嵌された芯金嵌合部を有する芯金と、芯金嵌合部のインボード側端部を覆うように形成されたシール部と、を備える。芯金嵌合部のインボード側端部は、他の箇所よりも薄肉の薄肉部とされている。薄肉部は、周方向全周に亘って、径方向外側に突出する凸部と、径方向内側へ凹む凹部と、が交互に設けられる凹凸形状である。
【選択図】図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
内周面に複列の外輪軌道を有する外輪部材と、
外周面に複列の内輪軌道を有する内輪部材と、
前記各外輪軌道と前記各内輪軌道との間に、各列毎に複数個ずつ設けられた転動体と、
前記外輪部材の内周面のインボード側端部に内嵌されたシールリングと、
を備えるハブユニット軸受であって、
前記シールリングは、
前記外輪部材のインボード側端部に内嵌された芯金嵌合部を有する芯金と、
前記芯金嵌合部のインボード側端部を覆うように形成されたシール部と、を備え、
前記芯金嵌合部の前記インボード側端部は、他の箇所よりも薄肉の薄肉部とされており、
前記薄肉部は、周方向全周に亘って、径方向外側に突出する凸部と、径方向内側へ凹む凹部と、が交互に設けられる凹凸形状である、
ハブユニット軸受。
【請求項2】
前記薄肉部は、周方向全周に亘って、波形とされる
請求項1に記載のハブユニット軸受。
【請求項3】
前記薄肉部は、周方向全周に亘って、径方向外側と径方向内側に交互に折り曲げた形状とされる
請求項1に記載のハブユニット軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ハブユニット軸受に関する。
【背景技術】
【0002】
自動車の車輪及び制動用回転体は、ハブユニット軸受により、懸架装置に対して回転自在に支持されている。ハブユニット軸受は外界に晒された状態で間欠的に使用されるため、軸受の温度変化が大きく、それに伴う軸受の内圧変化も大きい。したがって、ハブユニット軸受には、大きな嵌合力を得られる金属嵌合の組合せシールが装着される。
【0003】
特許文献1や特許文献2には、金属嵌合の弱点である芯金の圧入疵(圧入によって芯金に発生する軸方向の貫通疵)経由の嵌合面浸水を防止すべく、軸方向端部の外径が縮径されて薄肉化された芯金と、芯金の軸方向端部を覆う様にゴムが回されて設けられたノーズカスケット部と、を有するシールが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2009-250297号公報
【特許文献2】特開2013-044420号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、組合せシールはシールとスリンガを外輪内周面と内輪外周面に同時に圧入して装着されるため、上記の様な組合せシールでは、ゴム被覆を介して、芯金の軸方向端部を押圧することになり、被覆ゴムを傷つけやすい。
【0006】
例えば、芯金がSPCC等の炭素鋼板の場合、被覆ゴムを傷つけると芯金が錆びてゴム接着層を破壊する虞がある。すなわち、鉄はアルカリ金属であるので、芯金が錆びるとアルカリ性の錆汁が発生し、アルカリに弱いフェノール系ゴム接着層が破壊される虞がある。特に大型(断面高さが高い)の組合せシールの場合、内圧による変形防止や抜け出し防止の観点から芯金を厚くする必要があるが、その結果、圧入力も高くなり、芯金の軸方向端部を覆うゴムが破れやすくなる。
【0007】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、圧入時に芯金嵌合部のインボード側端部を覆うシール部が破損することを防止可能なハブユニット軸受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】
【0008】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
【0009】
(1) 内周面に複列の外輪軌道を有する外輪部材と、
外周面に複列の内輪軌道を有する内輪部材と、
前記各外輪軌道と前記各内輪軌道との間に、各列毎に複数個ずつ設けられた転動体と、
前記外輪部材の内周面のインボード側端部に内嵌されたシールリングと、
を備えるハブユニット軸受であって、
前記シールリングは、
前記外輪部材のインボード側端部に内嵌された芯金嵌合部を有する芯金と、
前記芯金嵌合部のインボード側端部を覆うように形成されたシール部と、を備え、
前記芯金嵌合部の前記インボード側端部は、他の箇所よりも薄肉の薄肉部とされており、
前記薄肉部は、周方向全周に亘って、径方向外側に突出する凸部と、径方向内側へ凹む凹部と、が交互に設けられる凹凸形状である、
ハブユニット軸受。
(2) 前記薄肉部は、周方向全周に亘って、波形とされる
(1)に記載のハブユニット軸受。
(3) 前記薄肉部は、周方向全周に亘って、径方向外側と径方向内側に交互に折り曲げた形状とされる
(1)に記載のハブユニット軸受。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、圧入時に芯金嵌合部のインボード側端部を覆うシール部が破損することを防止可能なハブユニット軸受を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
図1】本発明の第一実施形態に係るハブユニット軸受の断面図である。
図2】組合せシールの断面図である。
図3】芯金嵌合部の薄肉部周辺の断面図である。
図4】第二実施形態に係る組合せシールの断面図である。
図5】芯金嵌合部の薄肉部周辺の断面図である。
図6】第三実施形態に係る組合せシールの断面図である。
図7】芯金嵌合部の薄肉部周辺の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
[第一実施形態]
図1は、本発明の第一実施形態に係るハブユニット軸受10の断面図である。
【0013】
なお、本明細書において、「インボード側」とは、車体に取り付けた際のハブユニット軸受10の車体側を表し、図1中の右側である。「アウトボード側」とは、車体に取り付けた際のハブユニット軸受10の車輪側を表し、図1中の左側である。「軸方向」とは、ハブユニット軸受10の回転軸Oが延びる方向を表し、図1中の左右方向である。「径方向外側」とは、回転軸Oから遠ざかる方向を表す。「径方向内側」とは、回転軸Oに近づく方向を表す。「周方向」とは、回転軸Oを中心に旋回する方向を表す。
【0014】
図1に示すように、ハブユニット軸受10は、内周面11bに複列の外輪軌道11a,11aが形成された外輪部材11と、外周面12b,13bに複列の内輪軌道12a,13aが形成された内輪部材(ハブ輪12及び内輪13)と、複列の外輪軌道11a,11aと複列の内輪軌道12a,13aとの間に各列毎に複数個ずつ配置される複数の転動体14と、を備える。
【0015】
外輪部材11の内周面11bに形成された複列の外輪軌道11a,11aは、互いに軸方向に離間している。外輪部材11の外周面には、懸架装置を構成する図示しないナックルに結合固定されるフランジ11cが形成される。
【0016】
内輪部材は、ハブ輪12と、ハブ輪12とは別体である内輪13と、を有する。ハブ輪12の外周面12b及び内輪13の外周面13bには、それぞれ内輪軌道12a,13aが形成されている。ハブ輪12及び内輪13の内輪軌道12a,13aはそれぞれ、外輪部材11の外輪軌道11a,11aと径方向に対向している。
【0017】
外輪軌道11a,11a及び内輪軌道12a,13aで構成される複列の軌道には、複数の転動体14が周方向に等間隔で配置されている。複数の転動体14は、保持器15によって転動可能に保持される。
【0018】
複数の転動体14は、互いに所定の接触角をなして外輪軌道11a,11a及び内輪軌道12a,13aに接触して、背面組み合わせ型(DB)軸受が構成される。これにより、ハブ輪12及び内輪13は、外輪部材11に対して回転可能となる。
【0019】
ハブ輪12のインボード側端部には、小径段部12cが形成されている。小径段部12cには、内輪13が外嵌固定される。
【0020】
なお、本実施形態のハブユニット軸受10は駆動輪用であるため、ハブ輪12は軸方向に貫通する貫通孔12d(セレーション孔又はスプライン孔)を有する略円筒形状である。
【0021】
ハブ輪12は、当該ハブ輪12のアウトボード側端部に設けられた、筒状のパイロット部20と、パイロット部20のインボード側に隣り合うように配置され、ホイールを支持するためのフランジ部18が形成される。フランジ部18は、ハブ輪12の外周面12bから径方向外側に延出する円盤状である。フランジ部18には、軸方向に貫通する複数の貫通孔18aが周方向に等間隔で設けられる。それぞれの貫通孔18aには、不図示のホイール及びブレーキロータなどを締結するための複数のハブボルト19が固定される。
【0022】
パイロット部20は、当該パイロット部20のアウトボード側端部に設けられ、外周面にホイールを取付可能なホイールパイロット部21と、ホイールパイロット部21のインボード側に隣り合うように設けられ、外周面にブレーキロータを取付可能なブレーキパイロット部23と、を有する。
【0023】
外輪部材11と内輪部材(ハブ輪12、内輪13)との間の軸受内部空間10aのアウトボード側にはシール16が設けられ、軸受内部空間10aのインボード側には組合せシール17が設けられる。軸受内部空間10aに封入したグリースが、外部空間に漏洩することを防止するとともに、泥水などの異物が外部空間から軸受内部空間10aに侵入することを防止するために、シール16及び組合せシール17は軸受内部空間10aのアウトボード側及びインボード側の開口部を塞いでいる。
【0024】
図2は、組合せシール17の断面図である。図2に示すように、組合せシール17は、スリンガ30と、シールリング50と、を備える。
【0025】
スリンガ30は、SUS430などのフェライト系ステンレス鋼板、SUS304などのオーステナイト系ステンレス鋼板、又は防錆処理が施された冷間圧延鋼板(SPCC)などの、金属板にプレス加工を施して造られており、L字形の断面形状を有し、全体が円環状である。スリンガ30は、内輪13の外周面13bの肩部に外嵌固定されている。
【0026】
スリンガ30は、内輪13に締り嵌めで外嵌固定される円筒状のスリンガ嵌合部31と、スリンガ嵌合部31のインボード側端部から径方向外側に向けて略直角に折れ曲がった円輪状のスリンガ円輪部33と、を備えている。
【0027】
シールリング50は、芯金60と、シール部70と、を備える。
【0028】
芯金60は、冷間圧延鋼板などの金属板にプレス加工を施して造られており、略L字形の断面形状を有し、全体が円環状である。芯金60は、外輪部材11の内周面11bのインボード側端部に内嵌固定された円筒状の芯金嵌合部61と、芯金嵌合部61のアウトボード側端部から径方向内側に向けて略直角に折れ曲がった円輪状の芯金円輪部63と、を備える。
【0029】
芯金嵌合部61は、アウトボード側端部に配置され、芯金円輪部63と接続する円筒状の厚肉部64と、インボード側端部に配置され、他の箇所よりも薄肉である(径方向幅が小さい)薄肉部65と、これら厚肉部64及び薄肉部65を接続する接続部66と、を有する。
【0030】
図示の例では、接続部66は、内周面のアウトボード側と外周面のインボード側が除肉され、薄肉部65(インボード側)に向かうにつれて徐々に薄肉化されている。なお、薄肉部65の形状については、後に詳述する。
【0031】
シール部70は、ニトリルゴム(NBR)、アクリルゴム(ACM)、フッ素ゴム(FKM)、シリコンゴム(SR)などの弾性材製で、芯金60の表面に全周にわたり固定されている。
【0032】
シール部70は、例えば加硫成形型を用いて加硫成形されており、シール基部71と、外側シールリップ72と、内側シールリップ73と、中間シールリップ74と、環状覆い部75を備えている。
【0033】
シール基部71は、芯金円輪部63のインボード側面63a及び内周面63bを覆うように、当該部分に固定されている。
【0034】
外側シールリップ72は、シール基部71のインボード側面に基端部が接続されており、インボード側に向かうほど径方向外側に向かう方向に伸長したサイドリップである。外側シールリップ72の先端部は、スリンガ円輪部33のアウトボード側面33aに、全周にわたり接触させている。
【0035】
内側シールリップ73は、シール基部71の内周面に基端部が接続されており、アウトボード側に向かうほど径方向内側に向かう方向に伸長したグリースリップである。内側シールリップ73の先端部は、スリンガ嵌合部31の外周面のアウトボード側部に、全周にわたり接触させている。
【0036】
中間シールリップ74は、シール基部71の内周面に基端部が接続されており、インボード側に向かうほど径方向内側に向かう方向に伸長したダストリップである。中間シールリップ74の先端部は、スリンガ嵌合部31の外周面のインボード側部に、全周にわたり接触させている。
【0037】
環状覆い部75は、芯金嵌合部61の内周面61a及びインボード側端部の薄肉部65を、全周にわたり覆っている。環状覆い部75の外周面には径方向外側に延びる凸部76が設けられ、当該凸部76が外輪部材11に接触することにより密封性が高められている。
【0038】
図3は、芯金嵌合部61の薄肉部65周辺の断面図である。図3に示すように、薄肉部65は、周方向全周に亘って、径方向に突出する凸部65aと、径方向内側に凹む凹部65bと、が交互に設けられる凹凸形状とされている。
【0039】
本実施形態の薄肉部65は、周方向に亘って、波形とされている。このような波形形状の薄肉部65は、例えば、芯金嵌合部61のインボード側端部の円筒形状部のうち、複数の凸部65aに対応する箇所を拡径して波形加工することで形成される。
【0040】
芯金60を作る際は、板材から円輪状の芯金素材を打ち抜き、径方向外側をコイニング等で薄肉化後、バーリング加工で断面略L字形にする。その後、パンチを入れた状態で薄肉部を絞った後、薄肉部のインボード側端部をローリング加工で部分拡径する。
【0041】
このように、薄肉部65が凹凸形状(波形形状)とされることで、薄肉部65が単なる円筒形状の場合よりも、薄肉部65の外接円65c及び内接円65dを径方向両側に拡大することができる。これにより、組み合わせシール17をアウトボード側に押圧することで外輪部材11及び内輪13に圧入する際に、実質的に押面が広くなったのと同じ状態を作り出し、圧入応力を分散できる。これにより、薄肉部65を覆うシール部70が破損することが防止される。
【0042】
なお、薄肉部65の外接円65cの外径は、外輪部材11の嵌合面の内径と同じか少し小さくすることで、圧入に悪影響が出ないように設定されている。シール部70の環状覆い部75は、溶融ゴムが薄肉部65の凹凸形状(波形形状)の谷部を流れることで形成される。
【0043】
[第二実施形態]
図4は、第二実施形態に係る組合せシール17の断面図である。図5は、芯金嵌合部61の薄肉部65周辺の断面図である。
【0044】
本実施形態の接続部66は、内周面が除肉されず、外周面が除肉され、薄肉部65(インボード側)に向かうにつれて徐々に薄肉化されている。
【0045】
図5に示すように、薄肉部65は、周方向全周に亘って、径方向に突出する凸部65aと、径方向内側に凹む凹部65bと、が交互に設けられる凹凸形状とされている。
【0046】
本実施形態の薄肉部65は、周方向に亘って、波形とされている。このような波形形状の薄肉部65は、例えば、芯金嵌合部61のインボード側端部の円筒形状部のうち、複数の凸部65aに対応する箇所を拡径して波形加工することで形成される。
【0047】
芯金60を作る際は、板材から円輪状の芯金素材を打ち抜き、径方向外側をコイニング等で薄肉化後、バーリング加工で断面略L字形にする。その後、パンチを入れた状態で薄肉部を絞った後、薄肉部のインボード側端部をローリング加工で部分拡径する。
【0048】
このように、薄肉部65が凹凸形状(波形形状)とされることで、薄肉部65が単なる円筒形状の場合よりも、薄肉部65の外接円65c及び内接円65dを径方向両側に拡大することができる。これにより、組み合わせシール17をアウトボード側に押圧することで外輪部材11及び内輪13に圧入する際に、実質的に押面が広くなったのと同じ状態を作り出し、圧入応力を分散できる。これにより、薄肉部65を覆うシール部70が破損することが防止される。
【0049】
なお、薄肉部65の外接円65cの外径は、第一実施形態の外接円65cの外径よりも大きいが、外輪部材11の嵌合面の内径と同じか少し小さくすることで、圧入に悪影響が出ないように設定されている。シール部70の環状覆い部75は、溶融ゴムが薄肉部65の凹凸形状(波形形状)の谷部を流れることで形成される。
【0050】
[第三実施形態]
図6は、第三実施形態に係る組合せシール17の断面図である。図7は、芯金嵌合部61の薄肉部65周辺の断面図である。
【0051】
本実施形態の接続部66は、第一実施形態と同様、内周面のアウトボード側と外周面のインボード側が除肉され、薄肉部65(インボード側)に向かうにつれて徐々に薄肉化されている。
【0052】
図7に示すように、薄肉部65は、周方向全周に亘って、径方向に突出する凸部65aと、径方向内側に凹む凹部65bと、が交互に設けられる凹凸形状とされている。
【0053】
本実施形態の薄肉部65は、周方向全周に亘って、径方向外側と径方向側に交互に折り曲げた形状とされている。すなわち、薄肉部65は、周方向全周に亘って、径方向外側に折り曲げた外側折曲部67と、径方向内側に折り曲げた内側折曲部68と、が交互に設けられている。
【0054】
芯金60を作る際は、板材から円輪状の芯金素材を打ち抜き、径方向外側をコイニング等で薄肉化後、バーリング加工で断面略L字形にする。その後、パンチを入れた状態で薄肉部を絞った後、薄肉部のインボード側端部を周方向全周に亘って径方向外側と径方向側に交互に折り曲げ加工される。なお、芯金60の打ち抜きの際、折り曲げ加工用の径方向スリットを入れておくと良い。
【0055】
このように、薄肉部65が凹凸形状(径方向外側と径方向内側に交互に折り曲げた形状)とされることで、薄肉部65が単なる円筒形状の場合よりも、薄肉部65の外接円65c及び内接円65dを径方向両側に拡大することができる。特に、外側折曲部67の外接円(薄肉部65の外接円65c)は、外輪部材11の嵌合部の内径と同じか少し小さくする必要があるが、外側折曲部67の内接円はシール部70で覆われること以外に制約がなくなる。これにより、組み合わせシール17をアウトボード側に押圧することで外輪部材11及び内輪13に圧入する際に、実質的に平面上の押面が広くなったのと同じ状態を作り出し、圧入応力を分散できる。これにより、薄肉部65を覆うシール部70が破損することが防止される。
【0056】
なお、シール部70の環状覆い部75は、溶融ゴムが薄肉部65の外側折曲部67及び内側折曲部68の折り返し方向とは反対側にできる空間を流れることで形成される。
【符号の説明】
【0057】
10 ハブユニット軸受
11 外輪部材
11a 外輪軌道
11b 内周面
11c フランジ
12 ハブ輪(内輪部材)
12a 内輪軌道
12b 外周面
12c 小径段部
12d 貫通孔
13 内輪(内輪部材)
13a 内輪軌道
13b 外周面
14 転動体
15 保持器
16 シール
17 組み合わせシール
18 フランジ部
18a 貫通孔
19 ハブボルト
20 パイロット部
21 ホイールパイロット部
23 ブレーキパイロット部
30 スリンガ
31 スリンガ嵌合部
33 スリンガ円輪部
33a アウトボード側面
50 シールリング
60 芯金
61 芯金嵌合部
63 芯金円輪部
63a インボード側面
63b 内周面
64 厚肉部
65 薄肉部
65a 凸部
65b 凹部
65c 外接円
65d 内接円
66 接続部
67 外側折曲部
68 内側折曲部
70 シール部
71 シール基部
72 外側シールリップ
73 内側シールリップ
74 中間シールリップ
75 環状覆い部
O 回転軸
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7