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JP5376411B2 - 転がり軸受装置 - Google Patents

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JP5376411B2 JP2012113063A JP2012113063A JP5376411B2 JP 5376411 B2 JP5376411 B2 JP 5376411B2 JP 2012113063 A JP2012113063 A JP 2012113063A JP 2012113063 A JP2012113063 A JP 2012113063A JP 5376411 B2 JP5376411 B2 JP 5376411B2
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Description

本発明は、車両の車輪支持構造に用いられる転がり軸受装置に関する。
車輪と一体回転するドライブシャフトを有し、このドライブシャフトには車輪を装着するためのハブが連結され、このハブはベアリングを介してナックルによって回転可能に支持されるようにした構造の車両における車輪支持装置が知られている(特許文献1参照)。
また、このような車輪支持装置に使用されるベアリングは、内外輪の間に泥水が浸入する。このため内外輪の間に密封装置を設けることにより泥水の浸入を防止するようにした軸受装置が知られている(特許文献2参照)。
特開2000−71710号公報 特開2006−208038号公報
ところが、この車輪支持装置において、図10に示すように、ドライブシャフトAの外周面A1と、ナックルBにおけるベアリングCを挿入嵌装するための取付口B1との間に存在する隙間DからベアリングCの密封装置C1側へ泥水が浸入する。この泥水は走行中であれば、勢い良く密封装置C1側へ浸入するため、この密封装置C1のみでは浸入を防止できない場合があり、このような泥水の浸入を防止するために、ドライブシャフトAの外周面A1と、ナックルBの取付口B1との間に、ラビリンスシール機能を有するデフレクターEを設けることが知られている。この構造にあっては、ドライブシャフトAの外周面A1にデフレクターEを圧入嵌装するため、その外周面A1を切削加工しなければならず、一方、ナックルBの取付口B1の内周面B2は、該内周面B2とデフレクターEの外周側E1との間にラビリンスシール機能を具有させるように隙間Fを形成する必要があり、この内周面B2にも切削加工が必要となる。しかも、この加工は各部品の公差のバラツキによって現合加工となる課題を有している。
本発明は、ドライブシャフトとナックルとの間の隙間に配置されるシール部材を軸受部側に装着し、ドライブシャフト、ナックルへの現合加工を不要にするとともに、軸受部側への泥水の浸入防止機能を向上させる転がり軸受装置を提供することにある。
課題を解決するための手段及び発明の効果
上記課題を解決するために、本発明の転がり軸受装置は、車両インナー側のナックルの取付口に接続される外輪と、車両アウター側の車輪にハブを介して接続される内輪と、前記外輪と前記内輪との間に介在される転動体と、前記内外輪間を外部から密封するための密封装置と、を備えた転がり軸受において、
前記内輪とともに回転可能に設けられるドライブシャフトと前記ナックルとの間に存在する隙間から前記転がり軸受側に浸入する異物を規制するためのシール部が設けられ、
前記シール部は、前記外輪の外周面とその外周面に向かい合う前記取付口の面の間に圧入嵌合される円筒部と、これの端部から折り曲がって内径方向に延設される環状立壁部と、その環状立壁部の内径端から車両インナー側へ延設されて前記ドライブシャフトの外周面との間に形成される隙間でラビリンスシール機能を発揮させるスカート部とを備え、
前記円筒部には、前記外輪の外周面を押圧保持するバネ部が設けられたことを特徴とする。
また、本発明において、前記隙間は、車両アウター側から車両インナー側へ移行するに従って大きくなるように設定されている。
上記構成によると、転がり軸受に装着したカバーに、シール機能を発揮させるスカート部が設けられているため、ドライブシャフトやナックルへの現合加工を不要にできる。また、ドライブシャフトとナックルとの間から浸入する動圧を有する泥水も、このスカート部でシールされるため、転がり軸受の密封装置に対する負荷が軽減される。しかも、2重のシール機能を有しているため、シール機能自体を向上させることができる。
本発明に係る転がり軸受装置を装着した車輪支持構造を示す断面図。 転がり軸受装置の密封装置を示す部分断面図。 転がり軸受装置のカバーを示す部分断面図。 カバーの他の実施形態を示す部分断面図。 カバーの他の実施形態を示す部分断面図。 カバーの他の実施形態を示す部分断面図。 カバーの他の実施形態を示す部分断面図。 転がり軸受装置の密封装置の他の実施形態を示す部分断面図。 密封装置の他の実施形態を示す部分断面図。 背景技術による車輪支持構造を示す断面図。 シール部を装着したセンサ付き転がり軸受装置の軸方向断面図。 センサ付き転がり軸受装置の斜視図。 固定部の斜視図。 ABSセンサの斜視図。 カバー部の斜視図。 センサ付き転がり軸受装置の他の実施の形態の斜視図。 センサ付き転がり軸受装置の他の実施の形態の軸方向断面図。 ABSセンサの他の実施の形態の斜視図。 センサ付き転がり軸受装置の他の実施の形態の斜視図。
以下、本発明の実施の形態につき図面に示す実施例を参照して説明する。図1は、本発明に係る転がり軸受装置の一例を示す断面図である。図1において、転がり軸受装置1は、外輪2a、内輪2bと、該内輪2bと外輪2aとの間に介在される複数例で配列されるボールとしての転動体2cから構成される転がり軸受2を備えている。
転がり軸受2は車両インナー側の車両固定部材としてのナックル3の取付口3aに接続される。この接続は転がり軸受2の外輪2aにおける車両インナー側の一端側を取付口3a内に挿入して嵌装するとともに、外輪2aにおける車両アウター側に形成されるフランジ部2dをボルト・ナットなどの締結部材2eを介してナックル3の取付口3aの周辺面(車両アウター側)に固定させている。
また、転がり軸受2には内輪2bと外輪2aとの間を外部から密封するための密封装置4が設けられる。該密封装置4は、図2に示すように、内輪2bに外嵌される環状のインナーケース4aと、環状のシール部材4bが一体化された状態で、外輪2aに内嵌される環状のアウターケース4cとによって構成される。
インナーケース4aは、内輪2bに外嵌される第1筒部4a1と、これの端部から折り曲がって外径方向に延設される第1壁部4a2とから成る断面がL字状の板金材で形成されている。
アウターケース4cは、外輪2aに内嵌される第2筒部4c1と、これの端部から折り曲がって内径方向に延設される第2壁部4c2とから成る断面が略L字状の板金材で形成される。
また、アウターケース4cに一体化されたシール部材4bは、加硫接着されるゴムなどの弾性体から成る。この一体化されたシール部材4bは、先端がインナーケース4aの第1壁部4a2に摺接するアキシャルリップ4b1と、先端がインナーケース4aの第1筒部4a1に摺接するラジアルリップ4b2を有し、インナーケース4aとシール部材4bは、協働して接触方式のシール機能を発揮させている。
図1に戻り、転がり軸受2の内輪2bはハブ5と接続されている。ハブ5は車両アウター側に車輪(図示せず)を装着するためのハブボルト5aを有している。ハブ5の車両インナー側には、転がり軸受2の内輪2bに圧入嵌装される圧入軸部5bを有しており、該圧入軸部5bを内輪2bに圧入してハブ5を内輪2bとともに回転可能に設けている。
ハブ5は、ドライブシャフト6に対しスプライン結合され、ドライブシャフト6の一端側をハブ5の圧入軸部5bに形成される挿通孔5cに通し、この端部にナット7を螺合することにより固定されている。
また、転がり軸受2には、内輪2bとともに回転可能に設けられるドライブシャフト6とナックル3との間に存在する円環状の隙間Xから転がり軸受2の密封装置4側に浸入する泥水、塵埃などの異物を規制するためのシール部8が設けられる。
シール部8は、ドライブシャフト6に接触する円環状に形成されるシール本体8gと、円環状に形成されるカバー8aとの複合構造である。該カバー8aは、外輪2aの外周面2a1に圧入嵌合される円筒部8bと、該円筒部8bの端部から折り曲がって内径方向に延出されて、連設される環状立壁部8cとによって構成される。このカバー8aの環状立壁部8cの内径端に、ドライブシャフト6の外周面6aとで協働して接触方式のシール機能を発揮させる弾性体からなるシール本体8gの一部としてのアウターリップ部8dを設けている。
環状立壁部8cにおける円筒部8bと連続する基部側には、外輪2aの端面2a3に突き当てられる当接面8c1が設けられる。さらに、この当接面8c1から折り曲がって車両インナー側に連続する連続筒部8c2と、該連続筒部8c2から折り曲がって内径方向に延出されて、連設される連続壁部8c3が板金材で形成される。このように形成される環状立壁部8cの内径端に設けられるアウターリップ部8dは、ゴムなどの弾性体を加硫接着させてカバー8aと一体化しているシール本体8gの一部を、当該個所から内径方向に突出させたものである。
カバー8aの円筒部8bが転がり軸受2の外輪2aの外周面2a1に圧入嵌装され、さらに当接面8c1が端面2a3に突き当てられることにより、カバー8aの位置決めがなされる。また、カバー8aの連続壁部8c3と転がり軸受2の端部との間には、隙間X1が形成されているので、万一異物が混入しても推積が抑制され、長期使用の信頼性が向上する。また、カバー8aには、転がり軸受装置1を車両に組み付けた際に、下方に位置する個所に隙間X1内に浸入した異物を排出させるためのドレン孔8fが形成されている。
また、カバー8aの円筒部8bが圧入嵌装される外輪2aの外周面2a1の一部には、該外周面2a1の外径より小径に形成され、かつ円筒部8bの外径面8b1を外輪2aの外周面2a1より突出させないように縮径段差面2a11が形成される。この縮径段差面2a11に円筒部8bが圧入嵌装されても、ナックル3の取付口3aに転がり軸受2装着する際の基準面(外周面2a1)が維持される。
また、図3に示すように、外輪2aの縮径段差面2a11(外周面2a1)に圧入嵌装される円筒部8bには、外輪2aの外周面2a1を押圧保持するバネ部8b2が、周方向に対して所定間隔をもって複数設けられている。このバネ部8b2は外輪2aの外周面2a1から突出させないように形成されている。このバネ部8b2によってカバー8aの抜け止めが図られている。
また、図4に示すように、外輪2aの外周面2a1に縮径段差面2a11を設けずに、外周面2a1に直接、カバー8aの円筒部8bを圧入嵌装することもできる。この例による他の構成部材について、上述の他の実施の形態における構成部材と同様な部材は、図中に同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
また、図5に示すように、カバー8aの円筒部8bを、外輪2aの内周面2a2に圧入嵌装させるように形成することができる。また、アウターリップ部8dと協働してシール機能を発揮させる他の個所として、転がり軸受2の内輪2bが車両インナー側へ外輪2aよりも突出された形態であれば、内輪2bの内周面2b2を、その当該個所としてアウターリップ部8dを接触させている。この例による他の構成部材について、上述の他の実施の形態における構成部材と同様な部材は、図中に同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
また、図6はシール部8におけるカバー8aの他の実施形態を示す断面図であり、図6において、上述の環状立壁部8cにおける内径端のアウターリップ部8dに替えて、ドライブシャフト6の外周面6aとで協働して非接触方式のラビリンスシール機能を発揮させるスカート部8eを、車両インナー側へ延設させている。
このドライブシャフト6の外周面6aは任意形態であり、例えば円状やテーパー状に形成している場合には、そのスカート部8eは、ドライブシャフト6の外周面6aに沿って円筒状やテーパー筒状に形成される。また、スカート部8eとドライブシャフト6の外周面6aとの間には、ラビリンスシール機能を発揮させるために所定の隙間X2が形成される。この隙間X2は、テーパー状に形成されるスカート部8eの場合には、車両アウター側(図中右側)から車両インナー側(図中左側)へ移行するに従って大きくなるように設定されている。この例による他の構成部材について、上述の他の実施の形態における構成部材と同様な部材は、図中に同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
また、図7に示すように、スカート部8eを有するカバー8aの円筒部8bを、外輪2aの内周面2a2に圧入嵌装させるように形成することができる。この例による他の構成部材について、上述の他の実施の形態における構成部材と同様な部材は、図中に同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
このように、転がり軸受2にカバー8aを外付けし、2重シール機能を具有させた転がり軸受装置1は、カバー8aの接触方式のシール機能を有するアウターリップ部8dと、非接触方式のラビリンスシール機能を有するスカート部8eによって、ナックル3の取付口3aにおける車両インナー側の隙間Xから転がり軸受2側に対して、走行中に流れる泥水の浸入を防止できる。
また、図8は密封装置4の他の実施の形態を示す要部断面図であり、図8において、この例では、内輪2bに外嵌される環状のインナーケース4aの第1壁部4a2の端部から折り曲がって車両インナー側に延設される第3筒部4a3と、これの端部から折り曲がってドライブシャフト6側に延設される第3壁部4a4とから成る断面が略コ字状のアウターシール部4a5を備えている。
このアウターシール部4a5には、ドライブシャフト6の外周面6aとで協働してシール機能を発揮させる弾性体からなるアウターリップ部4dが設けられている。アウターリップ部4dは、ゴムなどの弾性体を加硫接着させて一体化している一部を、ドライブシャフト6側に突出させたものである。この例による他の構成部材について、上述の他の実施の形態における構成部材と同様な部材は、図中に同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
また、図9に示すように、密封装置4のアウターリップ部4dに替えて、ドライブシャフト6の外周面6aとで協働して非接触方式のラビリンスシール機能を発揮させるスカート部4eを、車両インナー側へ延設させている。このドライブシャフト6の外周面6aは任意形態であり、例えば円状やテーパー状に形成されている場合、そのスカート部4eは、ドライブシャフト6の外周面6aに沿って円筒状やテーパー筒状に形成される。
スカート部4eとドライブシャフト6の外周面6aとの間には、ラビリンスシール機能を発揮させるために所定の隙間X2が形成される。この隙間X2は、テーパー状に形成されるスカート部4eの場合、車両アウター側(図中右側)から車両インナー側(図中左側)へ移行するに従って大きくなるように設定されている。この例による他の構成部材について、上述の他の実施の形態における構成部材と同様な部材は、図中に同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
このように、密封装置4に2重シール機能を具有させた転がり軸受装置1は、接触方式のシール機能を有するアウターリップ部4dと、非接触方式のラビリンスシール機能を有するスカート部4eによって、ナックル3の取付口3aにおける車両インナー側の隙間Xから転がり軸受2側に対して、走行中に流れる泥水の浸入を防止できる。
次に、本発明に係る転がり軸受におけるシール部8が適用可能なセンサ付き転がり軸受装置11の実施の形態につき図面に示す実施例を参照して説明する。この例による他の構成部材について、上述の他の実施の形態における構成部材と同様な部材は、図中に同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。なお、シール部8におけるスカート部8eに替えて、上述のように接触方式のアウターリップ部8dを設けることができる。
図11はセンサ付き転がり軸受装置11の軸方向断面図である。図11において、センサ付き転がり軸受装置11における車両インナー側に配置される密封装置4の車両インナー側には、永久磁石製のマグネットロータ9(磁性体)が内輪2bに嵌装されている。マグネットロータ9は周方向にそってN極、S極が交互に配列された構造であり、ドライブシャフト6、内輪2bの回転によって磁束密度が変化し、ABSセンサ20がこの変化を検出することにより回転速度を計測する。
このABSセンサ20は、シール部8におけるカバー8aに装着される。該カバー8aには、ABSセンサ20を固定するための固定部30が設けられる。
図12はABSセンサ20を装着したカバー8aの斜視図、図13が固定部30のみを示した図、図14がABSセンサ20のみを示した図、図15がカバー8aのみを示した図である。図13に示された固定部30には、ABSセンサ20を載置するための座受け面32が形成され、さらに座受け面32に孔部33が形成されている。そして、この孔部33の径方向内方側にナット36が溶接されている。
また、座受け面32の両側から左右一対のステー部31a、31bが連続して曲げられて形成される。このステー部31aとステー部31bとの間に、ABSセンサ20の本体部21が挿入される。また、ステー部31a、31bには、固定部30をカバー8aに固定するための孔部31が形成されている。
図14に示されたABSセンサ20は、大きくは本体部21と信号線22とに分けられる。本体部21に磁束密度を検出する検出部が備えられている。そして計測値をのせた信号が信号線22を通じて車両に搭載されたECUへと送られる。
本体部21の表面は、先端24、上面23、側面25を含み、本体部21は、断面矩形状となした柱状に形成されている。本体部21はもうひとつの側面を有し、それは図14には示されていない部位にある側面25の裏側にある面である。また本体部21には突出部29が形成され、この部分に貫通孔27が形成されている。ABSセンサ20は、図12に示されているとおり、先端24を径方向内方に向けて、かつ突出部29を軸方向内方(軸受の内側に向かう方向)に向けた姿勢で、固定部30に固定される。
図14に示されているように、側面25には、側面25の途中から先端24までレール溝部26が形成されている。該レール溝部26は両側面に同形状で形成されているとする。
カバー8aの連続壁部8c3は、マグネットロータ9を覆う部位として適用され、この連続壁部8c3は隙間を隔ててマグネットロータ9を周方向に沿って覆う。連続壁部8c3の内径φbはマグネットロータ9の内径φa以下とする。これにより連続壁部8c3はマグネットロータ9が外部に露出することを抑制する。
これにより外部から異物が混入してマグネットロータ9に付着することを抑制する。またマグネットロータ9と連続壁部8c3との間に隙間X1が形成されているので、万一異物が混入しても、マグネットロータ9と連続壁部8c3との間に堆積することが抑制され、マグネットロータ9の長期使用における信頼性が向上する。
さらにカバー8aには、図15に示されているように、孔部41が形成されている。該孔部41が固定部30のカバー8aへの固定のために使用される。またカバー8aにはセンサ用孔部45が形成されており、このセンサ用孔部45の両側には、ABSセンサ20の本体部21のレール溝部26に嵌合されるレール部35が形成されている。センサ用孔部45の位置にABSセンサ20は固定されて、ABSセンサ20の計測部が直接マグネットロータ9と向き合うことになって磁界の計測が可能となる。
ABSセンサ20は、レール溝部26とレール部35とが嵌合するようにして固定部30と一体化される。さらに、図12に示されているように、ナット36が裏側溶接された孔部33と貫通孔27とがボルト55によって締結されることにより、固定部30にABSセンサ20が固定される。そして固定部30に形成された貫通孔31とカバー8aに形成された孔部41とがボルト51によって締結されることにより、固定部30がカバー8aに固定される。
なお、上記実施例において孔部33、31にはタップが形成されていてもいなくてもよい。またナット36は溶接しない構成としてもよい。また、孔部33,31に対してボルト締結を用いたが、別の方法として例えばリベット加締めを用いてもよい。リベット加締めの場合、ボルト及びナットの使用よりも部品点数を低減できる。
図16、図17に他の実施の形態における実施例を示す。この例のセンサ付き転がり軸受装置11においてはカバー8aの図示下部に排水のためのドレン孔8fが形成されている。図16、図17に図示された下部が、実際に装備された状態での下部に対応するとすればよい。このドレン孔8fによって、内部に侵入してしまった泥水などが外部に排出できる。
ドレン孔8fの内径φeはマグネットロータ9の外径φd以上とする。これによりドレン孔8fの存在によってマグネットロータ9が外部に露出することが抑制される。したがって、外部からドレン孔8fを通って異物が混入してマグネットロータ9に付着することを抑制するので、マグネットロータ9の長期使用における信頼性が向上する。
次に図18、図19に他の実施の形態における実施例を示す。この例のセンサ付き軸受装置11aにおいて、固定部30は用いられず、ABSセンサ20aが直接、カバー8aに固定される。この例のABSセンサ20aは、図18に示すように、本体部21aと信号線22aを備える。ABSセンサ20aの本体部21aには突出部37aが両側面25aに形成され、この突出部37aに孔部31aが形成されている。なお、図18には一方の側面25aのみが示されているが、もう一方の側面25aは図8の側面25aの裏側の面である。
図19に示されているように、ABSセンサ20aの計測部がセンサ用孔部45の位置に配置された状態で、孔31aと前述の孔部41とがボルト51によって締結されることにより、ABSセンサ20aがカバー8aに固定される。このように固定部30を省いて直接ABSセンサ20aをカバー8aに装着することにより、低コスト化を実現できる。なお、ABSセンサ20aとカバー8aとの固定はボルト締結に限定されず、リベットを用いてもよい。
本例によるセンサ付き転がり軸受装置では、ABSセンサ20、20aを固定する固定部30とカバー8aとは別体として形成された後に接合され、固定部30にはボルト締結かリベット加締めによってABSセンサ20、20aが固定され、カバー8aはマグネットロータ9を軸方向に露出させることなく全周に渡って覆うので、ABSセンサ20、20aを固定することとマグネットロータ9を外部に露出させないことがともに達成できる。
また、固定部30には孔部31a、41を用いてボルト締結かリベット加締めによりABSセンサ20、20aを固定するので、簡易な方法でかつ強固に固定できる。したがって固定性が弱くてセンサの位置、姿勢がずれることによって計測値の誤差が増大することが回避できる。
また、ABSセンサ20、20aに突出部37aを形成して、その突出部37aに形成された孔部31aが径方向となり突出部37aの突出方向が軸方向として固定するので、ABSセンサ20、20aをカバー8aに固定する機構が径方向に突出してスペースをとらないので、軸受装置に装着する場合に好適となる。
径方向に形成されたレール部35とレール溝部26とが嵌合してセンサの位置決めを行うので、センサの軸方向の移動が規制される。したがって上記ボルト締結あるいはリベット加締めによって径方向および周方向の移動を規制することと相まって、センサの位置、姿勢がさらに安定化される。したがってセンサの位置、姿勢がずれて計測値に誤差を生じることが抑制されて、センサの計測値に対する信頼性が高いセンサ付き軸受装置11が構成できる。
2 転がり軸受
2a 外輪
2a1 外周面
2b 内輪
2c 転動体
3 ナックル
3a 取付口
4 密封装置
4a インナーケース
4b シール部材
4c アウターケース
4d アウターリップ部
5 ハブ
6 ドライブシャフト
6a 外周面
8 シール部
8a カバー
8b 円筒部
8b2 バネ部
8c 環状立壁部
8d アウターリップ部
8e スカート部
X1 隙間

Claims (4)

  1. 車両インナー側のナックルの取付口に接続される外輪と、車両アウター側の車輪にハブを介して接続される内輪と、前記外輪と前記内輪との間に介在される転動体と、前記内外輪間を外部から密封するための密封装置と、を備えた転がり軸受において、
    前記内輪とともに回転可能に設けられるドライブシャフトと前記ナックルとの間に存在する隙間から前記転がり軸受側に浸入する異物を規制するためのシール部が設けられ、
    前記シール部は、前記外輪の外周面とその外周面に向かい合う前記取付口の面の間に圧入嵌合される円筒部と、これの端部から折り曲がって内径方向に延設される環状立壁部と、その環状立壁部の内径端から車両インナー側へ延設されて前記ドライブシャフトの外周面との間に形成される隙間でラビリンスシール機能を発揮させるスカート部とを備え、
    前記円筒部には、前記外輪の外周面を押圧保持するバネ部が設けられたことを特徴とする転がり軸受装置。
  2. 前記隙間は、車両アウター側から車両インナー側へ移行するに従って大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項1に記載の転がり軸受装置。
  3. 前記外輪の外周面の車両インナー側の端からの一部には、前記外輪の外周面の外径より小径の縮径段差面が形成され、
    前記円筒部は、前記縮径段差面と前記取付口の面の間に圧入嵌合され、
    前記外輪の外周面の前記縮径段差面が形成されていない部分と前記取付口の面とが接触していることを特徴とする請求項1又は2に記載の転がり軸受装置。
  4. 前記環状立壁部は、前記円筒部と連続する前記環状立壁部の基部側に設けられ前記外輪の端面に突き当てられる当接面と、その当接面から折り曲がって車両インナー側に連続する連続筒部と、その連続筒部から折り曲がって内径方向に延設される連続壁部とを備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の転がり軸受装置。
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