JP2009298367A - 車輪用軸受装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】多量の泥水等に対して高い密封性能を有する車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】車輪用軸受装置１１は、内周に複列の外側転走面１５ａ，１５ｂが形成された外方部材１５と、複列の外側転走面１５ａ，１５ｂに対向する複列の内側転走面１２ａ，１２ｂが外周に形成された内方部材１２と、内方部材１２と外方部材１５の両転走面間に保持器１７を介して転動自在に収容された複列の転動体１６と、外方部材１５と内方部材１２との間に形成される環状空間の開口部に装着された密封部材２１，３１とを備える。そして、内方部材１２および外方部材１５の密封部材２１，３１との接触部分には、撥水処理層が設けられている。
【選択図】図１
【解決手段】車輪用軸受装置１１は、内周に複列の外側転走面１５ａ，１５ｂが形成された外方部材１５と、複列の外側転走面１５ａ，１５ｂに対向する複列の内側転走面１２ａ，１２ｂが外周に形成された内方部材１２と、内方部材１２と外方部材１５の両転走面間に保持器１７を介して転動自在に収容された複列の転動体１６と、外方部材１５と内方部材１２との間に形成される環状空間の開口部に装着された密封部材２１，３１とを備える。そして、内方部材１２および外方部材１５の密封部材２１，３１との接触部分には、撥水処理層が設けられている。
【選択図】図１
Description
この発明は、車輪用軸受装置、特に、多量の泥水や塵埃等に接する環境で使用される車輪用軸受装置に関するものである。
従来の転がり軸受は、例えば、特開２００３−８３３４５号公報（特許文献１）に開示されている。図１１を参照して、同公報に開示されている転がり軸受１０１は、車輪ハブ（図示省略）と一体回転する内輪１０２と、ナックル（図示省略）に固定される外輪１０３と、内輪１０２および外輪１０３の間に配置される複数の転動体１０４と、内輪１０２および外輪１０３の軸方向両端部を密封する密封装置（密封部材）１０５とを備える。
密封部材１０５は、外輪１０３に取り付けられるシール部材１０５ａと、内輪１０２に取り付けられるスリンガ１０５ｂとを摺接させて、軸受内部を密封している。また、スリンガ１０５ｂの表面には樹脂被覆（図示省略）が施されており、異物による摺接部分の摩耗を防止できると開示されている。
特開２００３−８３３４５号公報
同公報に開示されている密封部材１０５は、泥水や塵埃（以下「泥水等」という）の侵入による損耗を防止することはできるものの、泥水等の軸受内部への侵入を有効に防止しているとは言い難い。
そこで、この発明の目的は、多量の泥水等に対して高い密封性能を有する車輪用軸受装置を提供することである。
この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形成された外方部材と、複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が外周に形成された内方部材と、内方部材と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、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装着された密封部材とを備える。そして、内方部材および外方部材の密封部材との接触部分には、撥水処理層が設けられている。
泥水等は、主に内方部材および外方部材と密封部材との接触部分に溜まり、密封部材の摩耗や内方部材および外方部材の錆を促進させて軸受内部空間に侵入する。そこで、この経路に選択的に撥水処理層を設けることにより、泥水等を密封部材周辺より泥水等を外部にはじき出して、軸受内部への侵入を有効に阻止することができる。
好ましくは、密封部材の表面全体には、撥水処理層が設けられている。さらに好ましくは、内方部材および外方部材の露出部分には、撥水処理層が設けられている。これにより、泥水等の密封部材周辺への侵入をさらに効果的に阻止することができる。
好ましくは、撥水処理層はフッ素コーティングである。フッ素樹脂は、撥水性に優れると共に、耐摩耗性、耐衝撃性、耐化学薬品性、耐食性、耐候性、および耐食塩水性が高く、シール部分の表面に塗布する材料として好適である。
好ましくは、撥水処理層は、疎水性シリカ化合物を含む材料で形成される。
この発明によれば、泥水等の侵入しやすい部分に選択的に撥水処理層を設けることによって、泥水等の軸受内部への侵入を有効に防止した車輪用軸受装置を得ることができる。
図１〜３を参照して、この発明の一実施形態に係る車輪用軸受装置（以下「車輪ハブ軸受」という）を説明する。なお、図１はこの発明の一実施形態に係る車輪ハブ軸受１１を示す図、図２は図１のＰ部の拡大図、図３は図１のＱ部の拡大図である。
まず、図１を参照して、車輪ハブ軸受１１は、内輪として機能する内方部材１２と、外輪として機能する外方部材１５と、内方部材１２および外方部材１５の間に配置される複数の転動体としての玉１６と、隣接する玉１６の間隔を保持する保持器１７と、車輪ハブ軸受１１の軸方向一方側および他方側を密封する密封部材２１，３１とを備える。なお、この実施形態における車輪ハブ軸受１１は第３世代構造であり、軸受種別として複列アンギュラ玉軸受を採用している。
内方部材１２は、内輪部材１３と、内輪部材１３および車輪（図示省略）を保持する車輪ハブ１４とで構成される。具体的には、内輪部材１３の外径面に第１の内側転走面１２ａが、車輪ハブ１４の外径面に第２の内側転走面１２ｂがそれぞれ設けられている。また、内輪部材１３と車輪ハブ１４とは、車輪ハブ１４の先端（図１の右側）を揺動加締めすることによって固定されている。
外方部材１５は、内径面の第１および第２の内側転走面１２ａ，１２ｂに対面する位置に第１および第２の外側転走面１５ａ，１５ｂと、外径面から張り出して車輪（図示省略）を保持する車輪取付フランジ１５ｃとを有し、ナックル（図示省略）に固定される。
上記構成の内方部材１２および外方部材１５は、例えば、炭素含有量が０．４０〜０．８０ｗｔ％の中炭素鋼（Ｓ５３Ｃ）で形成されており、高周波焼入れを施すことによって表面硬さＨＲＣを５８〜６４の範囲に設定している。
玉１６は、第１の内側転走面１２ａと第１の外側転走面１５ａとの間、および第２の内側転走面１２ｂと第２の外側転走面１５ｂとの間にそれぞれ複数個配置されている。また、内方部材１２、外方部材１５、および密封部材２１，３１で囲まれた空間（以下「軸受内部空間」という）には、潤滑剤としてのグリースが封入されている。
自動車が悪路や雨天で走行すると、上記構成の車輪ハブ軸受１１は大量の泥水等と接することとなる。そこで、この車輪ハブ軸受１１を密封する密封部材として、図２および図３に示すような密封部材２１，３１を採用する。
図２を参照して、密封部材２１は、外方部材１５の内径面に嵌合固定されると共に、内方部材１２の外径面に摺接するリップシールであって、弾性シール２２と、芯金２３とで構成されている。弾性シール２２は、内方部材１２の外径面の第２の内側転走面１２ｂに隣接する位置（「シールランド」という）に摺接する３枚のリップ部２２ａ，２２ｂ，２２ｃを有し、芯金２３に加硫接着されている。芯金２３は、外方部材１５の内径面に嵌合固定されて弾性シール２２を外方部材１５に固定すると共に、弾性シール２２の形状を保持する形状保持部材として機能する。
次に、図３を参照して、密封部材３１は、内方部材１２の外径面に嵌合固定されるスリンガ３５と、外方部材１５の内径面に嵌合固定されると共に、スリンガ３５に摺接するシール部材３２とで構成されるハイパックシールである。また、シール部材３２は、アキシアルリップ３３ａおよびラジアルリップ３３ｂ，３３ｃを含む弾性シール３３と、形状保持部材としての芯金３４とを含む。
芯金３４は、外方部材１５の内径面に嵌まり込む円筒部３４ａと、円筒部３４ａの軸方向一方側（図３中の左側）から径方向内側に突出する内向きフランジ部３４ｂとを有する。弾性シール３３は、芯金３４に加硫接着される。つまり、芯金３４は、外方部材１５の内径面に嵌合固定されて弾性シール３３を外方部材１５に固定すると共に、弾性シール３３の形状を保持する形状保持部材として機能する。
スリンガ３５は、内方部材１２の外径面に嵌合固定される円筒部３５ａと、円筒部３５ａの軸方向一方側端部（図３中の右側）から径方向外側に突出する外向きフランジ部３５ｂとを有する。また、外向きフランジ部３５ｂには、着磁エンコーダ３５ｃが取り付けられている。具体的には、着磁エンコーダ３５ｃは、周方向に交互に磁極が配置されたゴム製の多極磁石からなる円環形状の部材であって、外向きフランジ部３５ｂの軸方向外側を向く壁面に保持されている。
上記構成の密封部材３１は、アキシアルリップ３３ａと外向きフランジ部３５ｂとが、ラジアルリップ３３ｂと円筒部３５ａとがそれぞれ摺接することによって軸受内部空間を密封している。また、ラジアルリップ３３ｃと円筒部３５ａとは所定の間隔を隔てて対面しており、両者でラビリンスを構成している。
なお、弾性シール２２，３３は、例えば、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、フッ化ゴム（ＦＫＭ）等の合成ゴムによって形成されている。一方、芯金２３，３４およびスリンガ３５は、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）等のステンレスで形成されている。ステンレスは、芯金２３，３４およびスリンガ３５の外気と接触する部分（暴露部）の防錆に有効である。
上記の車輪ハブ軸受１１において、内方部材１２および外方部材１５の密封部材２１，３１との接触部分には、撥水処理層１８が設けられている。具体的には、内方部材１２のリップ部２２ａ，２２ｂ，２２ｃとの摺接部分、内方部材１２のスリンガ３５との嵌合部分、外方部材１５の芯金２３，３４との嵌合部分に撥水処理層１８が設けられている。
泥水等は、主に内方部材１２および外方部材１５と密封部材２１，３１との接触部分の摩耗や錆を促進させて軸受内部空間に侵入する。そこで、この経路に選択的に撥水処理層１８を設けることにより、泥水等を密封部材周辺より外部にはじき出して、軸受内部空間への侵入を有効に阻止することができる。
また、図２の構成に加えて、密封部材２１，３１の表面全体にも撥水処理層２１ａ，３２ａ，３５ｄを設けてもよい。具体的には、図５を参照して、弾性シール２２と芯金２３とを加硫接着した後に密封部材２１の表面全体に撥水処理層２１ａを形成する。同様に、図６を参照して、弾性シール３３と芯金３４とを加硫接着した後にシール部材３２の表面全体に撥水処理層３２ａを形成する。さらに、着磁エンコーダ３５ｃを取り付けたスリンガ３５の表面全体にも撥水処理層３５ｄを形成する。
さらに、図２の構成に加えて、撥水処理層１８を延長して、内方部材１２および外方部材１５の露出部分（「軸受内部空間の外側」を指す）をも覆うようにしてもよい。具体的には、図８および図９を参照して、内方部材１２の軸方向端面、外方部材１５の軸方向端面および外径面にも撥水処理層１８を形成する。これにより、泥水等の軸受内部空間への侵入をさらに効果的に阻止することができる。
このとき、密封部材２１，３１の露出部分にも同様に撥水処理層２１ａ，３１ａを設けるのが望ましい。または、図５および図６に示すように、表面全体に撥水処理層２１ａ，３２ａ，３５ｄを有する密封部材２１，３１を採用してもよい。
この発明の効果を得るためには、少なくとも内方部材１２および外方部材１５の密封部材２１，３１との接触部分にのみ撥水処理層１８を設ければよい。ただし、図５〜図９に示すように、その周辺部分にさらに撥水処理層を設けることにより、さらに高い効果が期待できる。
なお、撥水処理層は、例えば、表面にフッ素樹脂を塗布（「フッ素コーティング」という）することによって形成する。フッ素樹脂は、撥水性に優れると共に、耐摩耗性、耐衝撃性、耐化学薬品性、耐食性、耐候性、および耐食塩水性が高く、シール部分の表面に塗布する材料として好適である。
また、フッ素樹脂の具体例としては、ＰＴＦＥ（Ｐｏｌｙ Ｔｅｔｒａ ＦｌｕｏｒｏＥｔｈｙｌｅｎｅ）、ＦＥＰ（Ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ＰＦＡ（Ｔｅｔｒａ ＦｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅＰｅｒＦｌｕｏｒｏ Ａｌｋｙｌｖｉｎｙｌ Ｅｔｈｅｒ）、およびＥＴＦＥ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｔｒａ Ｆｌｕｏｒｏ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ）を採用することができる。
また、上記のフッ素樹脂に代えて、疎水性シリカ化合物を撥水処理層の材料としてもよい。
なお、上記の各実施形態においては、スリンガ３５に着磁エンコーダ３５ｃを取り付けた例を示したが、着磁エンコーダ３５ｃはこの発明の必須の構成要素ではなく、省略することができる。つまり、図３に代えて図４に示す密封部材３１を、図６に代えて図７に示す密封部材３１を、図９に代えて図１０に示す密封部材３１を採用しても、この発明の効果を得ることができる。また、図３，６，９と図４，７，１０とでは密封部材３１の形状が一部異なるが、どちらの場合でもこの発明の効果が得られることは言うまでもない。
また、上記の実施形態においては、内方部材１２を回転側軌道輪とし、外方部材１５を非回転側軌道輪とした車輪ハブ軸受１１の例を示したが、この発明は、内方部材１２を非回転側軌道輪とし、外方部材１５を回転側軌道輪とした車輪ハブ軸受１１にも適用することが可能である。
さらに、上記の実施形態においては、車輪ハブ軸受１１として第３世代構造を例示したが、本発明はこれに限らず、第１および第２世代の車輪ハブ軸受にも同様に適用することができる。
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
この発明は、車輪用軸受装置に有利に利用される。
１１ 車輪ハブ軸受、１２，１０２ 内方部材、１２ａ，１２ｂ 内側転走面、１３ 内輪部材、１４ 車輪ハブ、１５，１０３ 外方部材、１５ａ，１５ｂ 外側転走面、１６ 玉、１０４ ころ、１７ 保持器、１８，２１ａ，３１ａ，３２ａ，３５ｄ 撥水処理層、２１，３１，１０５ 密封部材、２２，３３ 弾性シール、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ リップ部、３３ａ アキシアルリップ、３３ｂ，３３ｃ ラジアルリップ、２３，３４ 芯金、３２，１０５ａ シール部材、３５，１０５ｂ スリンガ、３４ａ，３５ａ 円筒部、３４ｂ 内向きフランジ部、３５ｂ 外向きフランジ部、３５ｃ 着磁エンコーダ、１０１ 転がり軸受。
Claims (5)
- 内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、
前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が外周に形成された内方部材と、
前記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、
前記外方部材と前記内方部材との間に形成される環状空間の開口部に装着された密封部材とを備える車輪用軸受装置において、
前記内方部材および前記外方部材の前記密封部材との接触部分には、撥水処理層が設けられている、車輪用軸受装置。 - 前記密封部材の表面全体には、撥水処理層が設けられている、請求項１に記載の車輪用軸受装置。
- 前記内方部材および前記外方部材の露出部分には、撥水処理層が設けられている、請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
- 前記撥水処理層は、フッ素コーティングである、請求項１〜３のいずれかに記載の車輪用軸受装置。
- 前記撥水処理層は、疎水性シリカ化合物を含む材料で形成される、請求項１〜３のいずれかに記載の車輪用軸受装置。
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011141299A1 (de) * | 2010-05-08 | 2011-11-17 | Aktiebolaget Skf | Dichtungsanordnung |
| CN102840227A (zh) * | 2012-08-31 | 2012-12-26 | 杭州永固汽车零部件有限公司 | 第三代轮毂轴承单元 |
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| CN114412925A (zh) * | 2014-08-28 | 2022-04-29 | 斯凯孚公司 | 轴承 |
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-
2008
- 2008-06-17 JP JP2008157823A patent/JP2009298367A/ja not_active Withdrawn
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| US12404933B2 (en) | 2023-03-07 | 2025-09-02 | Uchiyama Manufacturing Corp. | Sealing device |
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