車輪用軸受装置
【課題】雨水やダスト等の侵入とデフオイルの漏れを防止して封止効果を高め、長期間に亘って信頼性を確保した車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】セミフローティングタイプの車輪用軸受装置において、外方部材２０のパイロット部２１が、車体取付フランジ４ｂから軸方向に延びる円筒部２１ａと、この円筒部２１ａからインナー側の端面に向って漸次縮径するテーパ部２１ｂとで構成され、車軸管１４の嵌合部１６が外方部材２０のパイロット部２１の形状に対応して形成され、パイロット部２１のテーパ部２１ｂに断面略矩形状の環状溝２２が形成され、この環状溝２２に合成ゴムからなるシールリング２３が装着されると共に、シールリング２３の装着後の外径ｄ３が車軸管１４の円筒部１６ａの内径ｄ４よりも小径に設定されて車軸管１４に弾性接触され、外方部材２０と車軸管１４との嵌合部の僅かな隙間が遮断されている。
【解決手段】セミフローティングタイプの車輪用軸受装置において、外方部材２０のパイロット部２１が、車体取付フランジ４ｂから軸方向に延びる円筒部２１ａと、この円筒部２１ａからインナー側の端面に向って漸次縮径するテーパ部２１ｂとで構成され、車軸管１４の嵌合部１６が外方部材２０のパイロット部２１の形状に対応して形成され、パイロット部２１のテーパ部２１ｂに断面略矩形状の環状溝２２が形成され、この環状溝２２に合成ゴムからなるシールリング２３が装着されると共に、シールリング２３の装着後の外径ｄ３が車軸管１４の円筒部１６ａの内径ｄ４よりも小径に設定されて車軸管１４に弾性接触され、外方部材２０と車軸管１４との嵌合部の僅かな隙間が遮断されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車輪を懸架装置に対して回転自在に支承する車輪用軸受装置、特に、駆動輪を複列の転がり軸受で支承するセミフローティングタイプの車輪用軸受装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トラック等のようにフレーム構造の車体を有する自動車では、駆動輪のアクスル構造として、従来フルフローティングタイプを採用するものが多い。また、最近の駆動輪の支持構造には、組立性の向上、軽量・コンパクト化等を狙って、複列の転がり軸受をユニット化した構造が多く採用されるようになっている。その従来構造の一例として、図６に示すようなセミフローティングタイプの車輪用軸受装置が知られている。
【０００３】
この車輪用軸受装置は、軽量・コンパクト化を図ると共に、雨水やダスト等の侵入とデフオイルの漏れを防止したもので、ハブ輪５１と複列の転がり軸受５２とがユニット化して構成され、駆動軸Ｄ／Ｓに連結されている。複列の転がり軸受５２は、内方部材５３と外方部材５４、および両部材５３、５４間に転動自在に収容された複列の円錐ころ５５、５５とを備えている。ハブ輪５１は、外周の一端部に車輪ＷおよびブレーキロータＢを取り付けるための車輪取付フランジ５６を一体に有し、この車輪取付フランジ５６から軸方向に延びる小径段部５７が形成されている。また、内周には駆動軸Ｄ／Ｓがトルク伝達可能に内嵌されるようにセレーション５８が形成されている。
【０００４】
一方、複列の転がり軸受５２は、内周に複列のテーパ状の外側転走面５４ａ、５４ａが形成され、車軸管Ｈに固定される車体取付フランジ５４ｂが外周に形成された外方部材５４と、この外方部材５４に内挿され、外周に前記複列の外側転走面５４ａ、５４ａに対向するテーパ状の内側転走面６０ａが形成された一対の内輪６０、６０と、両転走面５４ａ、６０ａ間に転動自在に収容された複列の円錐ころ５５、５５とを有している。ハブ輪５１の外周に形成された小径段部５７には一対の内輪６０、６０が圧入され、小径段部５７の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部５９により、ハブ輪５１に対して内輪６０が軸方向へ抜けるのを防止している。そして、一対の内輪６０、６０の正面側端面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円錐ころ軸受を構成している。
【０００５】
ここで、ハブ輪５１の開口部にキャップ６１が圧入されている。このキャップ６１は、オーステナイト系ステンレス鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）をプレス加工にて断面略コの字形に形成された鋼板製の芯金６１ａと、この芯金６１ａの少なくとも嵌合部に加硫接着等により接合されたゴム等の弾性部材６１ｂとからなる。そして、この弾性部材６１ｂが嵌合面に弾性変形して入り込み、液密に内部を密封している。これにより、デフオイルの外部への流出と、外部から雨水やダスト等が駆動軸内に侵入してデフオイル内に混入するのを完全に防止することができると共に、車両運転時、ハブ輪５１に繰返しモーメント荷重が負荷され弾性変形したとしても、このキャップ６１がハブ輪５１の弾性変形の影響を殆ど受けない（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２９７９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
然しながら、このような従来の車輪用軸受装置では、車軸管Ｈと複列の転がり軸受５２とのすきまを通して外部から雨水やダスト等が侵入する恐れがあると共に、デフオイルが外部に漏洩する恐れがある。この場合、雨水やダスト等がデフオイルに混入すると共に、漏洩したデフオイルが周辺を汚染するだけでなく、ブレーキロータＢに飛散して制動不具合が発生する可能性がある。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもので、雨水やダスト等の侵入とデフオイルの漏れを防止して封止効果を高め、長期間に亘って信頼性を確保した車輪用軸受装置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】
【０００９】
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、デファレンシャルと連結する駆動軸を内部に挿通して車体の下面に支持された車軸管と、前記駆動軸に結合され、車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部と前記車軸管の開口部との間に嵌合され、前記車輪を回転自在に支承する車輪用軸受とを備え、この車輪用軸受が、外周に前記車軸管に取り付けられるための車体取付フランジと、インナー側の端部に前記車軸管に内嵌されるパイロット部を一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、前記ハブ輪の小径段部に圧入され、前記複列の外側転走面に対向する内側転走面が形成された少なくとも一つの内輪とからなる内方部材と、この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シールとを備えた車輪用軸受装置において、前記外方部材のパイロット部が、前記車体取付フランジから軸方向に延びる円筒部と、この円筒部からインナー側の端面に向って漸次縮径するテーパ部とで構成され、前記車軸管の嵌合部が前記外方部材のパイロット部の形状に対応して形成されると共に、前記外方部材のパイロット部に環状溝が形成され、この環状溝に合成ゴムからなるシールリングが装着されて前記車軸管に弾性接触され、前記外方部材と車軸管との嵌合部の僅かな隙間が遮断されている。
【００１０】
このように、デファレンシャルと連結する駆動軸を内部に挿通して車体の下面に支持された車軸管と、車輪取付フランジを一体に有するハブ輪と、このハブ輪と車軸管の開口部との間に嵌合された複列の転がり軸受からなる車輪用軸受とを備えたセミフローティングタイプの車輪用軸受装置において、車軸管に内嵌される前記外方部材のパイロット部が、車体取付フランジから軸方向に延びる円筒部と、この円筒部からインナー側の端面に向って漸次縮径するテーパ部とで構成され、車軸管の嵌合部が外方部材のパイロット部の形状に対応して形成されると共に、外方部材のパイロット部に環状溝が形成され、この環状溝に合成ゴムからなるシールリングが装着されて車軸管に弾性接触され、外方部材と車軸管との嵌合部の僅かな隙間が遮断されているので、軸受部の車軸管への組立が容易になり、組立作業が簡素化されると共に、雨水やダスト等の侵入とデフオイルの漏れを防止して封止効果を高め、長期間に亘って信頼性を確保した車輪用軸受装置を提供することができる。
【００１１】
好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記環状溝が前記パイロット部のテーパ部に形成されていれば、軸受部の車軸管への組立性が向上する。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明のように、前記シールリング単体での内径が、前記環状溝の溝底径よりも小径に設定されていれば、シールリングが装着された時にシメシロを有することになり、車軸管に軸受部を組み立てる際に、シールリングが撓んで車軸管に噛み込むのを防止することができる。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明のように、前記シールリングの装着後の外径が、前記車軸管の円筒部の内径よりも小径に設定されていれば、車軸管に軸受部を組み立てる際に、シールリングが車軸管に噛み込むのを確実に防止することができる。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明のように、前記外方部材の複列の外側転走面に高周波焼入れにより所定の硬化層が形成され、この硬化層の有効硬化層深さが２〜４．５ｍｍの範囲に設定されると共に、前記環状溝と外側転走面との最短距離が４．５ｍｍ以上になるように設定されていれば、環状溝が焼入れによる熱影響を受けず、熱処理変形が防止できると共に、焼き抜け等で強度が低下するのを防止でき、信頼性を向上させることができる。
【００１５】
また、請求項６に記載の発明のように、前記環状溝が断面略矩形状に形成され、当該環状溝の隅Ｒのうち前記外側転走面に近い側の隅Ｒが遠い側の隅Ｒよりも大きくなるように設定されていれば、同じ隅Ｒとした場合よりも実質的に外側転走面からの距離が大きくなるため、熱処理変形に対して有利となると共に、繰り返し曲げ荷重等が負荷された際の強度が高くなり、耐久性を向上させることができる。
【００１６】
また、請求項７に記載の発明のように、前記環状溝が断面略半円形に形成され、溝底部の形状が単一の曲率半径で構成されていれば、焼入れによる熱影響を受け難く、また、切欠き効果による強度低下を抑制することができる。
【００１７】
また、請求項８に記載の発明のように、前記シールリングのゴム物性値の圧縮永久歪が１２０℃×７０時間で４０％以下、ＴＲ１０値（伸長率５０％）が−２０℃以下に設定されていれば、低温領域でも歪みの回復性が良好となり、所望の封止効果を維持することができる。
【００１８】
また、請求項９に記載の発明のように、前記シールリングの色相が暖系色に設定されていれば、組立時のシールリングの装着忘れや装着確認の際の見逃しを防止することができ、組立作業の簡素化ができる。
【００１９】
また、請求項１０に記載の発明のように、前記シールリングに予め軸受内部に封入されるグリースと同一のグリースが塗布され、このグリースが表面に付着した状態で装着されていれば、シールリングの装着性が向上すると共に、組立の際にシールリングが車軸管に接触しても撓むことなくスムーズに車軸管に軸受部を嵌合させることができる。
【００２０】
また、請求項１１に記載の発明のように、前記シールリングが水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム、ポリアクリルゴム、フッ素ゴム、シリコンゴムの中から選択されていれば、耐熱性、耐薬品性に優れ。耐久性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る車輪用軸受装置は、デファレンシャルと連結する駆動軸を内部に挿通して車体の下面に支持された車軸管と、前記駆動軸に結合され、車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部と前記車軸管の開口部との間に嵌合され、前記車輪を回転自在に支承する車輪用軸受とを備え、この車輪用軸受が、外周に前記車軸管に取り付けられるための車体取付フランジと、インナー側の端部に前記車軸管に内嵌されるパイロット部を一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、前記ハブ輪の小径段部に圧入され、前記複列の外側転走面に対向する内側転走面が形成された少なくとも一つの内輪とからなる内方部材と、この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シールとを備えた車輪用軸受装置において、前記外方部材のパイロット部が、前記車体取付フランジから軸方向に延びる円筒部と、この円筒部からインナー側の端面に向って漸次縮径するテーパ部とで構成され、前記車軸管の嵌合部が前記外方部材のパイロット部の形状に対応して形成されると共に、前記外方部材のパイロット部に環状溝が形成され、この環状溝に合成ゴムからなるシールリングが装着されて前記車軸管に弾性接触され、前記外方部材と車軸管との嵌合部の僅かな隙間が遮断されているので、軸受部の車軸管への組立が容易になり、組立作業が簡素化されると共に、雨水やダスト等の侵入とデフオイルの漏れを防止して封止効果を高め、長期間に亘って信頼性を確保した車輪用軸受装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態を示す足回り周辺の縦断面図である。
【図２】図１の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。
【図３】（ａ）は、図２の要部拡大図、（ｂ）は、（ａ）の部分拡大図である。
【図４】（ａ）は、図３（ａ）の変形例を示す要部拡大図、（ｂ）は、（ａ）のシールリング単体を示す断面図である。
【図５】（ａ）は、図４の部分拡大図、（ｂ）は、（ａ）の変形例を示す部分拡大図である。
【図６】従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
デファレンシャルと連結する駆動軸を内部に挿通して車体の下面に支持された車軸管と、前記駆動軸にセレーションを介して結合され、車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪と、このハブ輪の小径段部と前記車軸管の開口部との間に嵌合され、前記車輪を回転自在に支承する車輪用軸受とを備え、この車輪用軸受が、外周に前記車軸管に取り付けられるための車体取付フランジと、インナー側の端部に前記車軸管に内嵌されるパイロット部を一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、外周に前記複列の外側転走面に対向する内側転走面が形成された一対の内輪と、これら一対の内輪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、前記外方部材と一対の内輪との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備え、前記ハブ輪の小径段部に前記車輪用軸受の内輪が嵌合され、当該小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部により前記内輪が前記ハブ輪に対して軸方向に固定されたセミフローティングタイプの車輪用軸受装置において、前記外方部材のパイロット部が、前記車体取付フランジから軸方向に延びる円筒部と、この円筒部からインナー側の端面に向って漸次縮径するテーパ部とで構成され、前記車軸管の嵌合部が前記外方部材のパイロット部の形状に対応して形成され、前記パイロット部のテーパ部に断面略矩形状の環状溝が形成され、この環状溝に合成ゴムからなるシールリングが装着されると共に、当該シールリングの装着後の外径が前記車軸管の円筒部の内径よりも小径に設定されて前記車軸管に弾性接触され、前記外方部材と車軸管との嵌合部の僅かな隙間が遮断されている。
【実施例】
【００２４】
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、本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態を示す足回り周辺の縦断面図、図２は、図１の車輪用軸受装置を示す縦断面図、図３（ａ）は、図２の要部拡大図、（ｂ）は、（ａ）の部分拡大図、図４（ａ）は、図３（ａ）の変形例を示す要部拡大図、（ｂ）は、（ａ）のシールリング単体を示す断面図、図５（ａ）は、図４の部分拡大図、（ｂ）は（ａ）の変形例を示す部分拡大図である。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。
【００２５】
このセミフローティングタイプの車輪用軸受装置は、ハブ輪１と複列の転がり軸受２とがユニット化して構成され、駆動軸Ｄ／Ｓに連結されている。複列の転がり軸受２は、内方部材３と外方部材４、および両部材３、４間に転動自在に収容された複列の転動体（円錐ころ）５、５とを備えている。ここで、内方部材３は、ハブ輪１と、このハブ輪１に圧入された一対の内輪１０、１０とを指す。
【００２６】
ハブ輪１は、アウター側の端部に車輪ＷおよびブレーキロータＢを取り付けるための車輪取付フランジ６を一体に有し、外周にこの車輪取付フランジ６から軸方向に延びる円筒状の小径段部７と、内周にセレーション（またはスプライン）８が形成されている。そして、駆動軸Ｄ／Ｓがハブ輪１にセレーション８を介して嵌挿されハブ輪１と駆動軸Ｄ／Ｓがトルク伝達自在に、かつ着脱自在に結合されている。
【００２７】
一方、複列の転がり軸受２は、図２に示すように、内周に複列のテーパ状の外側転走面４ａ、４ａが一体に形成され、外周に車軸管１４に固定されるための車体取付フランジ４ｂが一体に形成された外方部材４と、この外方部材４に内挿され、外周に前記複列の外側転走面４ａ、４ａに対向するテーパ状の内側転走面１０ａが形成された一対の内輪１０、１０と、両転走面４ａ、１０ａ間に収容された複列の転動体５、５と、これら複列の転動体５、５を転動自在に保持する保持器１１とを備えている。
【００２８】
一対の内輪１０、１０には内側転走面１０ａの大径側に転動体５を案内するための大鍔１０ｂと、小径側に転動体５の脱落を防止するための小鍔１０ｃが形成されている。そして、一対の内輪１０、１０の正面側端面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円錐ころ軸受を構成している。
【００２９】
また、外方部材４と内輪１０との間に形成される環状空間の開口部にはシール１２、１２が装着され、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。さらに、インナー側のシール１２においては、ハブ輪１のセレーション８を通してデフオイルが軸受内部に浸入するのも防止している。
【００３０】
ここで、ハブ輪１の小径段部７に一対の内輪１０、１０が所定のシメシロを介して圧入され、小径段部７の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部１３により、所定の軸受予圧が付与された状態で、ハブ輪１に対して内輪１０、１０が軸方向に固定されている。本実施形態では、このような第２世代のセルフリテイン構造を採用することにより、従来のように内輪をナット等で強固に緊締して予圧量を管理する必要がないため、車両への組込性を簡便にすることができ、長期間その予圧量を維持することができると共に、部品点数を大幅に削減でき、組込性の向上と相俟って低コスト化と軽量・コンパクト化を達成することができる。
【００３１】
ハブ輪１はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、複列の転がり軸受２が衝合される肩部１ａから小径段部７に亙り高周波焼入れによって表面硬さを５０〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている（図中クロスハッチングにて示す）。なお、加締部１３は、鍛造後の素材表面硬さ２５ＨＲＣ以下の未焼入れ部としている。これにより、耐久性が向上すると共に、加締部１３を塑性変形する時の加工性が向上し、微小クラック等を防止してその品質の信頼性が向上する。
【００３２】
また、外方部材４は、ハブ輪１と同様、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％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４ａ、４ａ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。一方、内輪１０および転動体５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６０〜６４ＨＲＣの範囲で硬化処理されている。なお、ここでは、転動体５、５を円錐ころとした複列円錐ころ軸受を例示したが、これに限らず転動体にボールを使用した複列アンギュラ玉軸受であっても良い。また、ハブ輪１の小径段部７に一対の内輪１０、１０が圧入固定された第２世代構造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、図示はしないが、ハブ輪の外周に直接内側転走面が形成された第３世代構造で構成されたものでも良い。
【００３３】
本実施形態では、ハブ輪１のアウター側端部の開口部にキャップ９が圧入されている。このキャップ９は、オーステナイト系ステンレス鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）をプレス加工にて断面略コの字形に形成された鋼板製の芯金９ａと、この芯金９ａの少なくとも嵌合部に加硫接着により接合された合成ゴム等の弾性部材９ｂとからなる。そして、この弾性部材９ｂが嵌合面に弾性変形して入り込み、液密に内部を密封している。したがって、デフオイルの外部への流出と、外部から雨水やダスト等が駆動軸内に侵入してデフオイル内に混入するのを防止することができる。
【００３４】
ここで、図３（ａ）に拡大して示すように、外方部材４のパイロット部１５は、車体取付フランジ４ｂから軸方向に延びる円筒部１５ａと、この円筒部１５ａからインナー側の端面に向って漸次縮径するテーパ部１５ｂとで構成されている。また、この外方部材４のパイロット部１５の形状に対応して、車軸管１４の嵌合部１６の形状も、円筒部１５ａに沿った円筒部１６ａと、この円筒部１６ａからインナー側に漸次縮径するテーパ部１６ｂで構成され、ブレーキカバーＢ／Ｃを挟持した状態で、車軸管１４に複列の転がり軸受２が嵌合される。これにより、軸受部の車軸管１４への組立が容易になり、組立作業が簡素化されると共に、軸受部の車軸管１４との嵌合部の気密性が高くなる。
【００３５】
そして、本実施形態では、パイロット部１５の円筒部１５ａに断面矩形状の環状溝１７が形成され、この環状溝１７に断面円形のシールリング１８が装着されている。このシールリング１８はＮＢＲ等の合成ゴムからなり、車軸管１４に弾性接触され、外方部材４と車軸管１４との嵌合部の僅かな隙間を遮断している。これにより、雨水やダスト等の侵入とデフオイルの漏れを防止して封止効果を高め、長期間に亘って信頼性を確保した車輪用軸受装置を提供することができる。なお、シールリング１８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）、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレンゴム）等をはじめ、ＡＣＭ（ポリアクリルゴム）や、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。特に、この種のデフオイルに触れる用途に対しては耐熱性、耐薬品性に優れたＡＣＭ、ＦＫＭ、ＥＰＤＭ、シリコンゴムが好ましい。
【００３６】
このシールリング１８は、ゴム物性値の圧縮永久歪が１２０℃×７０時間で４０％以下、ＴＲ１０値（伸長率５０％）が−２０℃以下のものが使用されている。これにより、低温領域でも歪みの回復性が良好となり、所望の封止効果を維持することができる。なお、こので、ＴＲ１０値とは、予め付与した歪みが１０％回復した時の温度を示し、この値の近傍がゴム材料の低温限界値として経験的に用いられている。
【００３７】
また、シールリング１８の装着前の内径が環状溝１７の溝底径よりも小径に設定されている。これにより、シールリング１８が装着された時にシメシロを有することになり、車軸管１４に軸受部を組み立てる際に、シールリング１８が撓んで車軸管１４に噛み込むのを防止することができる。逆の構成として、車軸管に環状溝を形成し、この環状溝に予めシールリングを装着する方法も考えられるが、この場合、車軸管に軸受部を組み立てる際、シールリングが外方部材に接触して環状溝から脱落し、噛み込まれる恐れがあるから好ましくない。
【００３８】
また、本実施形態では、（ｂ）に示すように、外方部材４の複列の外側転走面４ａに高周波焼入れにより所定の硬化層１９が形成され（図中クロスハッチングにて示す）、この硬化層１９の有効硬化層深さが２〜４．５ｍｍの範囲に設定されている。そして、シールリング１８が装着される環状溝１７と外側転走面４ａとの最短距離Ｌが４．５ｍｍ以上になるように環状溝１７が配設されている。これにより、環状溝１７が焼入れによる熱影響を受けず、熱処理変形が防止できると共に、焼き抜け等で強度が低下するのを防止でき、信頼性を向上させることができる。
【００３９】
さらに、環状溝１７の隅Ｒのうち外側転走面４ａに近い側、ここでは、インナー側の隅Ｒ（Ｒ２）がアウター側の隅Ｒ（Ｒ１）よりも大きく（Ｒ２＞Ｒ１）なるように設定されている。これにより、同じ隅Ｒ（Ｒ１＝Ｒ２）とした場合よりも実質的に外側転走面４ａからの距離が大きくなるため、熱処理変形に対して有利となると共に、繰り返し曲げ荷重等が負荷された際の強度が高くなり、耐久性を向上させることができる。
【００４０】
また、シールリング１８の色相は、赤色、黄色、オレンジ色、黄緑色等の暖系色に設定されている。これにより、組立時のシールリング１８の装着忘れや装着確認の際の見逃しを防止することができ、組立作業の簡素化ができる。
【００４１】
また、シールリング１８には予め軸受内部に封入されるグリースと同一のグリースが塗布され、このグリースが表面に付着した状態で装着される。これにより、シールリング１８の装着性が向上すると共に、組立の際にシールリング１８が車軸管１４に接触しても撓むことなくスムーズに車軸管１４に軸受部を嵌合させることができる。
【００４２】
図４（ａ）に変形例を示す。この外方部材２０のパイロット部２１は、車体取付フランジ４ｂから軸方向に延びる円筒部２１ａと、この円筒部２１ａからインナー側の端面に向って漸次縮径するテーパ部２１ｂとで構成され、ブレーキカバーＢ／Ｃを挟持した状態で、車軸管１４に外方部材２０が嵌合されている。そして、本実施形態では、パイロット部２１のテーパ部２１ｂに断面矩形状の環状溝２２が形成され、この環状溝２２に断面円形のシールリング２３が装着されている。
【００４３】
このシールリング２３はＡＣＭからなり、断面略円形に成形され、車軸管１４のテーパ部１６ｂに弾性接触されている。そして、（ｂ）に示すように、シールリング２３単体での内径ｄ２が、環状溝２２の溝底径ｄ１よりも小径（ｄ２＜ｄ１）に設定されていると共に、装着後のシールリング２３の外径ｄ３が、車軸管１４の円筒部１６ａの内径ｄ４よりも小径（ｄ３＜ｄ４）に設定されている。これにより、車軸管１４に軸受部を組み立てる際に、シールリング２３が車軸管１４に噛み込むのを確実に防止することができる。
【００４４】
また、本実施形態では、図５（ａ）に示すように、外方部材２０の複列の外側転走面４ａに高周波焼入れにより所定の硬化層１９が形成され（図中クロスハッチングにて示す）、この硬化層１９の有効硬化層深さが２〜４．５ｍｍの範囲に設定されている。そして、シールリング２３が装着される環状溝２２と外側転走面４ａとの最短距離Ｌが４．５ｍｍ以上になるように環状溝２２が配設されている。これにより、環状溝２２が焼入れによる熱影響を受けず、熱処理変形が防止できると共に、焼き抜け等で強度が低下するのを防止できる。
【００４５】
さらに、環状溝２２の隅Ｒのうち外側転走面４ａに近い側、ここでは、アウター側の隅Ｒ（Ｒ３）がインナー側の隅Ｒ（Ｒ４）よりも大きく（Ｒ３＞Ｒ４）なるように設定されている。これにより、同じ隅Ｒ（Ｒ３＝Ｒ４）とした場合よりも実質的に外側転走面４ａからの距離が大きくなるため、熱処理変形に対して有利となる。
【００４６】
（ｂ）に示す外方部材２４は（ａ）の外方部材２０の変形で、パイロット部２１のテーパ部２１ｂにシールリング２３が装着される環状溝２５が形成されている。この環状溝２５は、溝底部の形状が単一の曲率半径Ｒ０からなる断面略半円形に形成されている。これにより、焼入れによる熱影響を受け難く、また、切欠き効果による強度低下を抑制することができる。
【００４７】
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。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明に係る車輪用軸受装置は、駆動軸と車軸管の開口部に車輪用軸受が装着され、車輪を回転自在に支承するセミフローティングタイプの車輪用軸受装置に適用できる。
【符号の説明】
【００４９】
１ ハブ輪
１ａ ハブ輪の肩部
２ 複列の転がり軸受
３ 内方部材
４、２０、２４ 外方部材
４ａ 外側転走面
４ｂ 車体取付フランジ
５ 転動体
６ 車輪取付フランジ
７ 小径段部
８ セレーション
９ キャップ
９ａ 芯金
９ｂ 弾性部材
１０ 内輪
１０ａ 内側転走面
１０ｂ 大鍔
１０ｃ 小鍔
１１ 保持器
１２ シール
１３ 加締部
１４ 車軸管
１５、２１ 外方部材のパイロット部
１５ａ、１６ａ、２１ａ 円筒部
１５ｂ、１６ｂ、２１ｂ テーパ部
１６ 車軸管の嵌合部
１７、２２、２５ 環状溝
１８、２３ シールリング
１９ 外側転走面の硬化層
５１ ハブ輪
５２ 複列の転がり軸受
５３ 内方部材
５４ 外方部材
５４ａ 外側転走面
５４ｂ 車体取付フランジ
５５ 円錐ころ
５６ 車輪取付フランジ
５７ 小径段部
５８ セレーション
５９ 加締部
６０ 内輪
６０ａ 内側転走面
６１ キャップ
６１ａ 芯金
６１ｂ 弾性部材
Ｂ ブレーキロータ
Ｂ／Ｃ ブレーキカバー
Ｄ／Ｓ 駆動軸
ｄ１ 環状溝の溝底径
ｄ２ シールリングの内径
ｄ３ シールリング装着後の外径
ｄ４ 車軸管の円筒部の内径
Ｈ 車軸管
Ｒ０ 環状溝の隅Ｒ
Ｒ１、Ｒ３ 環状溝のアウター側の隅Ｒ
Ｒ２、Ｒ４ 環状溝のインナー側の隅Ｒ
Ｗ 車輪
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車輪を懸架装置に対して回転自在に支承する車輪用軸受装置、特に、駆動輪を複列の転がり軸受で支承するセミフローティングタイプの車輪用軸受装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トラック等のようにフレーム構造の車体を有する自動車では、駆動輪のアクスル構造として、従来フルフローティングタイプを採用するものが多い。また、最近の駆動輪の支持構造には、組立性の向上、軽量・コンパクト化等を狙って、複列の転がり軸受をユニット化した構造が多く採用されるようになっている。その従来構造の一例として、図６に示すようなセミフローティングタイプの車輪用軸受装置が知られている。
【０００３】
この車輪用軸受装置は、軽量・コンパクト化を図ると共に、雨水やダスト等の侵入とデフオイルの漏れを防止したもので、ハブ輪５１と複列の転がり軸受５２とがユニット化して構成され、駆動軸Ｄ／Ｓに連結されている。複列の転がり軸受５２は、内方部材５３と外方部材５４、および両部材５３、５４間に転動自在に収容された複列の円錐ころ５５、５５とを備えている。ハブ輪５１は、外周の一端部に車輪ＷおよびブレーキロータＢを取り付けるための車輪取付フランジ５６を一体に有し、この車輪取付フランジ５６から軸方向に延びる小径段部５７が形成されている。また、内周には駆動軸Ｄ／Ｓがトルク伝達可能に内嵌されるようにセレーション５８が形成されている。
【０００４】
一方、複列の転がり軸受５２は、内周に複列のテーパ状の外側転走面５４ａ、５４ａが形成され、車軸管Ｈに固定される車体取付フランジ５４ｂが外周に形成された外方部材５４と、この外方部材５４に内挿され、外周に前記複列の外側転走面５４ａ、５４ａに対向するテーパ状の内側転走面６０ａが形成された一対の内輪６０、６０と、両転走面５４ａ、６０ａ間に転動自在に収容された複列の円錐ころ５５、５５とを有している。ハブ輪５１の外周に形成された小径段部５７には一対の内輪６０、６０が圧入され、小径段部５７の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部５９により、ハブ輪５１に対して内輪６０が軸方向へ抜けるのを防止している。そして、一対の内輪６０、６０の正面側端面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円錐ころ軸受を構成している。
【０００５】
ここで、ハブ輪５１の開口部にキャップ６１が圧入されている。このキャップ６１は、オーステナイト系ステンレス鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）をプレス加工にて断面略コの字形に形成された鋼板製の芯金６１ａと、この芯金６１ａの少なくとも嵌合部に加硫接着等により接合されたゴム等の弾性部材６１ｂとからなる。そして、この弾性部材６１ｂが嵌合面に弾性変形して入り込み、液密に内部を密封している。これにより、デフオイルの外部への流出と、外部から雨水やダスト等が駆動軸内に侵入してデフオイル内に混入するのを完全に防止することができると共に、車両運転時、ハブ輪５１に繰返しモーメント荷重が負荷され弾性変形したとしても、このキャップ６１がハブ輪５１の弾性変形の影響を殆ど受けない（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２９７９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
然しながら、このような従来の車輪用軸受装置では、車軸管Ｈと複列の転がり軸受５２とのすきまを通して外部から雨水やダスト等が侵入する恐れがあると共に、デフオイルが外部に漏洩する恐れがある。この場合、雨水やダスト等がデフオイルに混入すると共に、漏洩したデフオイルが周辺を汚染するだけでなく、ブレーキロータＢに飛散して制動不具合が発生する可能性がある。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもので、雨水やダスト等の侵入とデフオイルの漏れを防止して封止効果を高め、長期間に亘って信頼性を確保した車輪用軸受装置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】
【０００９】
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、デファレンシャルと連結する駆動軸を内部に挿通して車体の下面に支持された車軸管と、前記駆動軸に結合され、車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部と前記車軸管の開口部との間に嵌合され、前記車輪を回転自在に支承する車輪用軸受とを備え、この車輪用軸受が、外周に前記車軸管に取り付けられるための車体取付フランジと、インナー側の端部に前記車軸管に内嵌されるパイロット部を一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、前記ハブ輪の小径段部に圧入され、前記複列の外側転走面に対向する内側転走面が形成された少なくとも一つの内輪とからなる内方部材と、この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シールとを備えた車輪用軸受装置において、前記外方部材のパイロット部が、前記車体取付フランジから軸方向に延びる円筒部と、この円筒部からインナー側の端面に向って漸次縮径するテーパ部とで構成され、前記車軸管の嵌合部が前記外方部材のパイロット部の形状に対応して形成されると共に、前記外方部材のパイロット部に環状溝が形成され、この環状溝に合成ゴムからなるシールリングが装着されて前記車軸管に弾性接触され、前記外方部材と車軸管との嵌合部の僅かな隙間が遮断されている。
【００１０】
このように、デファレンシャルと連結する駆動軸を内部に挿通して車体の下面に支持された車軸管と、車輪取付フランジを一体に有するハブ輪と、このハブ輪と車軸管の開口部との間に嵌合された複列の転がり軸受からなる車輪用軸受とを備えたセミフローティングタイプの車輪用軸受装置において、車軸管に内嵌される前記外方部材のパイロット部が、車体取付フランジから軸方向に延びる円筒部と、この円筒部からインナー側の端面に向って漸次縮径するテーパ部とで構成され、車軸管の嵌合部が外方部材のパイロット部の形状に対応して形成されると共に、外方部材のパイロット部に環状溝が形成され、この環状溝に合成ゴムからなるシールリングが装着されて車軸管に弾性接触され、外方部材と車軸管との嵌合部の僅かな隙間が遮断されているので、軸受部の車軸管への組立が容易になり、組立作業が簡素化されると共に、雨水やダスト等の侵入とデフオイルの漏れを防止して封止効果を高め、長期間に亘って信頼性を確保した車輪用軸受装置を提供することができる。
【００１１】
好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記環状溝が前記パイロット部のテーパ部に形成されていれば、軸受部の車軸管への組立性が向上する。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明のように、前記シールリング単体での内径が、前記環状溝の溝底径よりも小径に設定されていれば、シールリングが装着された時にシメシロを有することになり、車軸管に軸受部を組み立てる際に、シールリングが撓んで車軸管に噛み込むのを防止することができる。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明のように、前記シールリングの装着後の外径が、前記車軸管の円筒部の内径よりも小径に設定されていれば、車軸管に軸受部を組み立てる際に、シールリングが車軸管に噛み込むのを確実に防止することができる。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明のように、前記外方部材の複列の外側転走面に高周波焼入れにより所定の硬化層が形成され、この硬化層の有効硬化層深さが２〜４．５ｍｍの範囲に設定されると共に、前記環状溝と外側転走面との最短距離が４．５ｍｍ以上になるように設定されていれば、環状溝が焼入れによる熱影響を受けず、熱処理変形が防止できると共に、焼き抜け等で強度が低下するのを防止でき、信頼性を向上させることができる。
【００１５】
また、請求項６に記載の発明のように、前記環状溝が断面略矩形状に形成され、当該環状溝の隅Ｒのうち前記外側転走面に近い側の隅Ｒが遠い側の隅Ｒよりも大きくなるように設定されていれば、同じ隅Ｒとした場合よりも実質的に外側転走面からの距離が大きくなるため、熱処理変形に対して有利となると共に、繰り返し曲げ荷重等が負荷された際の強度が高くなり、耐久性を向上させることができる。
【００１６】
また、請求項７に記載の発明のように、前記環状溝が断面略半円形に形成され、溝底部の形状が単一の曲率半径で構成されていれば、焼入れによる熱影響を受け難く、また、切欠き効果による強度低下を抑制することができる。
【００１７】
また、請求項８に記載の発明のように、前記シールリングのゴム物性値の圧縮永久歪が１２０℃×７０時間で４０％以下、ＴＲ１０値（伸長率５０％）が−２０℃以下に設定されていれば、低温領域でも歪みの回復性が良好となり、所望の封止効果を維持することができる。
【００１８】
また、請求項９に記載の発明のように、前記シールリングの色相が暖系色に設定されていれば、組立時のシールリングの装着忘れや装着確認の際の見逃しを防止することができ、組立作業の簡素化ができる。
【００１９】
また、請求項１０に記載の発明のように、前記シールリングに予め軸受内部に封入されるグリースと同一のグリースが塗布され、このグリースが表面に付着した状態で装着されていれば、シールリングの装着性が向上すると共に、組立の際にシールリングが車軸管に接触しても撓むことなくスムーズに車軸管に軸受部を嵌合させることができる。
【００２０】
また、請求項１１に記載の発明のように、前記シールリングが水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム、ポリアクリルゴム、フッ素ゴム、シリコンゴムの中から選択されていれば、耐熱性、耐薬品性に優れ。耐久性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る車輪用軸受装置は、デファレンシャルと連結する駆動軸を内部に挿通して車体の下面に支持された車軸管と、前記駆動軸に結合され、車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部と前記車軸管の開口部との間に嵌合され、前記車輪を回転自在に支承する車輪用軸受とを備え、この車輪用軸受が、外周に前記車軸管に取り付けられるための車体取付フランジと、インナー側の端部に前記車軸管に内嵌されるパイロット部を一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、前記ハブ輪の小径段部に圧入され、前記複列の外側転走面に対向する内側転走面が形成された少なくとも一つの内輪とからなる内方部材と、この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シールとを備えた車輪用軸受装置において、前記外方部材のパイロット部が、前記車体取付フランジから軸方向に延びる円筒部と、この円筒部からインナー側の端面に向って漸次縮径するテーパ部とで構成され、前記車軸管の嵌合部が前記外方部材のパイロット部の形状に対応して形成されると共に、前記外方部材のパイロット部に環状溝が形成され、この環状溝に合成ゴムからなるシールリングが装着されて前記車軸管に弾性接触され、前記外方部材と車軸管との嵌合部の僅かな隙間が遮断されているので、軸受部の車軸管への組立が容易になり、組立作業が簡素化されると共に、雨水やダスト等の侵入とデフオイルの漏れを防止して封止効果を高め、長期間に亘って信頼性を確保した車輪用軸受装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態を示す足回り周辺の縦断面図である。
【図２】図１の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。
【図３】（ａ）は、図２の要部拡大図、（ｂ）は、（ａ）の部分拡大図である。
【図４】（ａ）は、図３（ａ）の変形例を示す要部拡大図、（ｂ）は、（ａ）のシールリング単体を示す断面図である。
【図５】（ａ）は、図４の部分拡大図、（ｂ）は、（ａ）の変形例を示す部分拡大図である。
【図６】従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
デファレンシャルと連結する駆動軸を内部に挿通して車体の下面に支持された車軸管と、前記駆動軸にセレーションを介して結合され、車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪と、このハブ輪の小径段部と前記車軸管の開口部との間に嵌合され、前記車輪を回転自在に支承する車輪用軸受とを備え、この車輪用軸受が、外周に前記車軸管に取り付けられるための車体取付フランジと、インナー側の端部に前記車軸管に内嵌されるパイロット部を一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、外周に前記複列の外側転走面に対向する内側転走面が形成された一対の内輪と、これら一対の内輪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、前記外方部材と一対の内輪との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備え、前記ハブ輪の小径段部に前記車輪用軸受の内輪が嵌合され、当該小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部により前記内輪が前記ハブ輪に対して軸方向に固定されたセミフローティングタイプの車輪用軸受装置において、前記外方部材のパイロット部が、前記車体取付フランジから軸方向に延びる円筒部と、この円筒部からインナー側の端面に向って漸次縮径するテーパ部とで構成され、前記車軸管の嵌合部が前記外方部材のパイロット部の形状に対応して形成され、前記パイロット部のテーパ部に断面略矩形状の環状溝が形成され、この環状溝に合成ゴムからなるシールリングが装着されると共に、当該シールリングの装着後の外径が前記車軸管の円筒部の内径よりも小径に設定されて前記車軸管に弾性接触され、前記外方部材と車軸管との嵌合部の僅かな隙間が遮断されている。
【実施例】
【００２４】
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、本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態を示す足回り周辺の縦断面図、図２は、図１の車輪用軸受装置を示す縦断面図、図３（ａ）は、図２の要部拡大図、（ｂ）は、（ａ）の部分拡大図、図４（ａ）は、図３（ａ）の変形例を示す要部拡大図、（ｂ）は、（ａ）のシールリング単体を示す断面図、図５（ａ）は、図４の部分拡大図、（ｂ）は（ａ）の変形例を示す部分拡大図である。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。
【００２５】
このセミフローティングタイプの車輪用軸受装置は、ハブ輪１と複列の転がり軸受２とがユニット化して構成され、駆動軸Ｄ／Ｓに連結されている。複列の転がり軸受２は、内方部材３と外方部材４、および両部材３、４間に転動自在に収容された複列の転動体（円錐ころ）５、５とを備えている。ここで、内方部材３は、ハブ輪１と、このハブ輪１に圧入された一対の内輪１０、１０とを指す。
【００２６】
ハブ輪１は、アウター側の端部に車輪ＷおよびブレーキロータＢを取り付けるための車輪取付フランジ６を一体に有し、外周にこの車輪取付フランジ６から軸方向に延びる円筒状の小径段部７と、内周にセレーション（またはスプライン）８が形成されている。そして、駆動軸Ｄ／Ｓがハブ輪１にセレーション８を介して嵌挿されハブ輪１と駆動軸Ｄ／Ｓがトルク伝達自在に、かつ着脱自在に結合されている。
【００２７】
一方、複列の転がり軸受２は、図２に示すように、内周に複列のテーパ状の外側転走面４ａ、４ａが一体に形成され、外周に車軸管１４に固定されるための車体取付フランジ４ｂが一体に形成された外方部材４と、この外方部材４に内挿され、外周に前記複列の外側転走面４ａ、４ａに対向するテーパ状の内側転走面１０ａが形成された一対の内輪１０、１０と、両転走面４ａ、１０ａ間に収容された複列の転動体５、５と、これら複列の転動体５、５を転動自在に保持する保持器１１とを備えている。
【００２８】
一対の内輪１０、１０には内側転走面１０ａの大径側に転動体５を案内するための大鍔１０ｂと、小径側に転動体５の脱落を防止するための小鍔１０ｃが形成されている。そして、一対の内輪１０、１０の正面側端面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円錐ころ軸受を構成している。
【００２９】
また、外方部材４と内輪１０との間に形成される環状空間の開口部にはシール１２、１２が装着され、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。さらに、インナー側のシール１２においては、ハブ輪１のセレーション８を通してデフオイルが軸受内部に浸入するのも防止している。
【００３０】
ここで、ハブ輪１の小径段部７に一対の内輪１０、１０が所定のシメシロを介して圧入され、小径段部７の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部１３により、所定の軸受予圧が付与された状態で、ハブ輪１に対して内輪１０、１０が軸方向に固定されている。本実施形態では、このような第２世代のセルフリテイン構造を採用することにより、従来のように内輪をナット等で強固に緊締して予圧量を管理する必要がないため、車両への組込性を簡便にすることができ、長期間その予圧量を維持することができると共に、部品点数を大幅に削減でき、組込性の向上と相俟って低コスト化と軽量・コンパクト化を達成することができる。
【００３１】
ハブ輪１はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、複列の転がり軸受２が衝合される肩部１ａから小径段部７に亙り高周波焼入れによって表面硬さを５０〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている（図中クロスハッチングにて示す）。なお、加締部１３は、鍛造後の素材表面硬さ２５ＨＲＣ以下の未焼入れ部としている。これにより、耐久性が向上すると共に、加締部１３を塑性変形する時の加工性が向上し、微小クラック等を防止してその品質の信頼性が向上する。
【００３２】
また、外方部材４は、ハブ輪１と同様、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％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４ａ、４ａ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。一方、内輪１０および転動体５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６０〜６４ＨＲＣの範囲で硬化処理されている。なお、ここでは、転動体５、５を円錐ころとした複列円錐ころ軸受を例示したが、これに限らず転動体にボールを使用した複列アンギュラ玉軸受であっても良い。また、ハブ輪１の小径段部７に一対の内輪１０、１０が圧入固定された第２世代構造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、図示はしないが、ハブ輪の外周に直接内側転走面が形成された第３世代構造で構成されたものでも良い。
【００３３】
本実施形態では、ハブ輪１のアウター側端部の開口部にキャップ９が圧入されている。このキャップ９は、オーステナイト系ステンレス鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）をプレス加工にて断面略コの字形に形成された鋼板製の芯金９ａと、この芯金９ａの少なくとも嵌合部に加硫接着により接合された合成ゴム等の弾性部材９ｂとからなる。そして、この弾性部材９ｂが嵌合面に弾性変形して入り込み、液密に内部を密封している。したがって、デフオイルの外部への流出と、外部から雨水やダスト等が駆動軸内に侵入してデフオイル内に混入するのを防止することができる。
【００３４】
ここで、図３（ａ）に拡大して示すように、外方部材４のパイロット部１５は、車体取付フランジ４ｂから軸方向に延びる円筒部１５ａと、この円筒部１５ａからインナー側の端面に向って漸次縮径するテーパ部１５ｂとで構成されている。また、この外方部材４のパイロット部１５の形状に対応して、車軸管１４の嵌合部１６の形状も、円筒部１５ａに沿った円筒部１６ａと、この円筒部１６ａからインナー側に漸次縮径するテーパ部１６ｂで構成され、ブレーキカバーＢ／Ｃを挟持した状態で、車軸管１４に複列の転がり軸受２が嵌合される。これにより、軸受部の車軸管１４への組立が容易になり、組立作業が簡素化されると共に、軸受部の車軸管１４との嵌合部の気密性が高くなる。
【００３５】
そして、本実施形態では、パイロット部１５の円筒部１５ａに断面矩形状の環状溝１７が形成され、この環状溝１７に断面円形のシールリング１８が装着されている。このシールリング１８はＮＢＲ等の合成ゴムからなり、車軸管１４に弾性接触され、外方部材４と車軸管１４との嵌合部の僅かな隙間を遮断している。これにより、雨水やダスト等の侵入とデフオイルの漏れを防止して封止効果を高め、長期間に亘って信頼性を確保した車輪用軸受装置を提供することができる。なお、シールリング１８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）、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレンゴム）等をはじめ、ＡＣＭ（ポリアクリルゴム）や、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。特に、この種のデフオイルに触れる用途に対しては耐熱性、耐薬品性に優れたＡＣＭ、ＦＫＭ、ＥＰＤＭ、シリコンゴムが好ましい。
【００３６】
このシールリング１８は、ゴム物性値の圧縮永久歪が１２０℃×７０時間で４０％以下、ＴＲ１０値（伸長率５０％）が−２０℃以下のものが使用されている。これにより、低温領域でも歪みの回復性が良好となり、所望の封止効果を維持することができる。なお、こので、ＴＲ１０値とは、予め付与した歪みが１０％回復した時の温度を示し、この値の近傍がゴム材料の低温限界値として経験的に用いられている。
【００３７】
また、シールリング１８の装着前の内径が環状溝１７の溝底径よりも小径に設定されている。これにより、シールリング１８が装着された時にシメシロを有することになり、車軸管１４に軸受部を組み立てる際に、シールリング１８が撓んで車軸管１４に噛み込むのを防止することができる。逆の構成として、車軸管に環状溝を形成し、この環状溝に予めシールリングを装着する方法も考えられるが、この場合、車軸管に軸受部を組み立てる際、シールリングが外方部材に接触して環状溝から脱落し、噛み込まれる恐れがあるから好ましくない。
【００３８】
また、本実施形態では、（ｂ）に示すように、外方部材４の複列の外側転走面４ａに高周波焼入れにより所定の硬化層１９が形成され（図中クロスハッチングにて示す）、この硬化層１９の有効硬化層深さが２〜４．５ｍｍの範囲に設定されている。そして、シールリング１８が装着される環状溝１７と外側転走面４ａとの最短距離Ｌが４．５ｍｍ以上になるように環状溝１７が配設されている。これにより、環状溝１７が焼入れによる熱影響を受けず、熱処理変形が防止できると共に、焼き抜け等で強度が低下するのを防止でき、信頼性を向上させることができる。
【００３９】
さらに、環状溝１７の隅Ｒのうち外側転走面４ａに近い側、ここでは、インナー側の隅Ｒ（Ｒ２）がアウター側の隅Ｒ（Ｒ１）よりも大きく（Ｒ２＞Ｒ１）なるように設定されている。これにより、同じ隅Ｒ（Ｒ１＝Ｒ２）とした場合よりも実質的に外側転走面４ａからの距離が大きくなるため、熱処理変形に対して有利となると共に、繰り返し曲げ荷重等が負荷された際の強度が高くなり、耐久性を向上させることができる。
【００４０】
また、シールリング１８の色相は、赤色、黄色、オレンジ色、黄緑色等の暖系色に設定されている。これにより、組立時のシールリング１８の装着忘れや装着確認の際の見逃しを防止することができ、組立作業の簡素化ができる。
【００４１】
また、シールリング１８には予め軸受内部に封入されるグリースと同一のグリースが塗布され、このグリースが表面に付着した状態で装着される。これにより、シールリング１８の装着性が向上すると共に、組立の際にシールリング１８が車軸管１４に接触しても撓むことなくスムーズに車軸管１４に軸受部を嵌合させることができる。
【００４２】
図４（ａ）に変形例を示す。この外方部材２０のパイロット部２１は、車体取付フランジ４ｂから軸方向に延びる円筒部２１ａと、この円筒部２１ａからインナー側の端面に向って漸次縮径するテーパ部２１ｂとで構成され、ブレーキカバーＢ／Ｃを挟持した状態で、車軸管１４に外方部材２０が嵌合されている。そして、本実施形態では、パイロット部２１のテーパ部２１ｂに断面矩形状の環状溝２２が形成され、この環状溝２２に断面円形のシールリング２３が装着されている。
【００４３】
このシールリング２３はＡＣＭからなり、断面略円形に成形され、車軸管１４のテーパ部１６ｂに弾性接触されている。そして、（ｂ）に示すように、シールリング２３単体での内径ｄ２が、環状溝２２の溝底径ｄ１よりも小径（ｄ２＜ｄ１）に設定されていると共に、装着後のシールリング２３の外径ｄ３が、車軸管１４の円筒部１６ａの内径ｄ４よりも小径（ｄ３＜ｄ４）に設定されている。これにより、車軸管１４に軸受部を組み立てる際に、シールリング２３が車軸管１４に噛み込むのを確実に防止することができる。
【００４４】
また、本実施形態では、図５（ａ）に示すように、外方部材２０の複列の外側転走面４ａに高周波焼入れにより所定の硬化層１９が形成され（図中クロスハッチングにて示す）、この硬化層１９の有効硬化層深さが２〜４．５ｍｍの範囲に設定されている。そして、シールリング２３が装着される環状溝２２と外側転走面４ａとの最短距離Ｌが４．５ｍｍ以上になるように環状溝２２が配設されている。これにより、環状溝２２が焼入れによる熱影響を受けず、熱処理変形が防止できると共に、焼き抜け等で強度が低下するのを防止できる。
【００４５】
さらに、環状溝２２の隅Ｒのうち外側転走面４ａに近い側、ここでは、アウター側の隅Ｒ（Ｒ３）がインナー側の隅Ｒ（Ｒ４）よりも大きく（Ｒ３＞Ｒ４）なるように設定されている。これにより、同じ隅Ｒ（Ｒ３＝Ｒ４）とした場合よりも実質的に外側転走面４ａからの距離が大きくなるため、熱処理変形に対して有利となる。
【００４６】
（ｂ）に示す外方部材２４は（ａ）の外方部材２０の変形で、パイロット部２１のテーパ部２１ｂにシールリング２３が装着される環状溝２５が形成されている。この環状溝２５は、溝底部の形状が単一の曲率半径Ｒ０からなる断面略半円形に形成されている。これにより、焼入れによる熱影響を受け難く、また、切欠き効果による強度低下を抑制することができる。
【００４７】
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。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明に係る車輪用軸受装置は、駆動軸と車軸管の開口部に車輪用軸受が装着され、車輪を回転自在に支承するセミフローティングタイプの車輪用軸受装置に適用できる。
【符号の説明】
【００４９】
１ ハブ輪
１ａ ハブ輪の肩部
２ 複列の転がり軸受
３ 内方部材
４、２０、２４ 外方部材
４ａ 外側転走面
４ｂ 車体取付フランジ
５ 転動体
６ 車輪取付フランジ
７ 小径段部
８ セレーション
９ キャップ
９ａ 芯金
９ｂ 弾性部材
１０ 内輪
１０ａ 内側転走面
１０ｂ 大鍔
１０ｃ 小鍔
１１ 保持器
１２ シール
１３ 加締部
１４ 車軸管
１５、２１ 外方部材のパイロット部
１５ａ、１６ａ、２１ａ 円筒部
１５ｂ、１６ｂ、２１ｂ テーパ部
１６ 車軸管の嵌合部
１７、２２、２５ 環状溝
１８、２３ シールリング
１９ 外側転走面の硬化層
５１ ハブ輪
５２ 複列の転がり軸受
５３ 内方部材
５４ 外方部材
５４ａ 外側転走面
５４ｂ 車体取付フランジ
５５ 円錐ころ
５６ 車輪取付フランジ
５７ 小径段部
５８ セレーション
５９ 加締部
６０ 内輪
６０ａ 内側転走面
６１ キャップ
６１ａ 芯金
６１ｂ 弾性部材
Ｂ ブレーキロータ
Ｂ／Ｃ ブレーキカバー
Ｄ／Ｓ 駆動軸
ｄ１ 環状溝の溝底径
ｄ２ シールリングの内径
ｄ３ シールリング装着後の外径
ｄ４ 車軸管の円筒部の内径
Ｈ 車軸管
Ｒ０ 環状溝の隅Ｒ
Ｒ１、Ｒ３ 環状溝のアウター側の隅Ｒ
Ｒ２、Ｒ４ 環状溝のインナー側の隅Ｒ
Ｗ 車輪
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デファレンシャルと連結する駆動軸を内部に挿通して車体の下面に支持された車軸管と、
前記駆動軸に結合され、車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部と前記車軸管の開口部との間に嵌合され、前記車輪を回転自在に支承する車輪用軸受とを備え、
この車輪用軸受が、外周に前記車軸管に取り付けられるための車体取付フランジと、インナー側の端部に前記車軸管に内嵌されるパイロット部を一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、
前記ハブ輪の小径段部に圧入され、前記複列の外側転走面に対向する内側転走面が形成された少なくとも一つの内輪とからなる内方部材と、
この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シールとを備えた車輪用軸受装置において、
前記外方部材のパイロット部が、前記車体取付フランジから軸方向に延びる円筒部と、この円筒部からインナー側の端面に向って漸次縮径するテーパ部とで構成され、前記車軸管の嵌合部が前記外方部材のパイロット部の形状に対応して形成されると共に、前記外方部材のパイロット部に環状溝が形成され、この環状溝に合成ゴムからなるシールリングが装着されて前記車軸管に弾性接触され、前記外方部材と車軸管との嵌合部の僅かな隙間が遮断されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項２】
前記環状溝が前記パイロット部のテーパ部に形成されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項３】
前記シールリング単体での内径が、前記環状溝の溝底径よりも小径に設定されている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
【請求項４】
前記シールリングの装着後の外径が、前記車軸管の円筒部の内径よりも小径に設定されている請求項２または３いずれかに記載の車輪用軸受装置。
【請求項５】
前記外方部材の複列の外側転走面に高周波焼入れにより所定の硬化層が形成され、この硬化層の有効硬化層深さが２〜４．５ｍｍの範囲に設定されると共に、前記環状溝と外側転走面との最短距離が４．５ｍｍ以上になるように設定されている請求項1に記載の車輪用軸受装置。
【請求項６】
前記環状溝が断面略矩形状に形成され、当該環状溝の隅Ｒのうち前記外側転走面に近い側の隅Ｒが遠い側の隅Ｒよりも大きくなるように設定されている請求項１乃至５いずれかに記載の車輪用軸受装置。
【請求項７】
前記環状溝が断面略半円形に形成され、溝底部が単一の曲率半径で構成されている請求項１乃至５いずれかに記載の車輪用軸受装置。
【請求項８】
前記シールリングのゴム物性値の圧縮永久歪が１２０℃×７０時間で４０％以下、ＴＲ１０値（伸長率５０％）が−２０℃以下に設定されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項９】
前記シールリングの色相が暖系色に設定されている請求項８に記載の車輪用軸受装置。
【請求項１０】
前記シールリングに予め軸受内部に封入されるグリースと同一のグリースが塗布され、このグリースが表面に付着した状態で装着されている請求項８または９に記載の車輪用軸受装置。
【請求項１１】
前記シールリングが水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム、ポリアクリルゴム、フッ素ゴム、シリコンゴムの中から選択されている請求項８乃至１０いずれかに記載の車輪用軸受装置。
【請求項１】
デファレンシャルと連結する駆動軸を内部に挿通して車体の下面に支持された車軸管と、
前記駆動軸に結合され、車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部と前記車軸管の開口部との間に嵌合され、前記車輪を回転自在に支承する車輪用軸受とを備え、
この車輪用軸受が、外周に前記車軸管に取り付けられるための車体取付フランジと、インナー側の端部に前記車軸管に内嵌されるパイロット部を一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、
前記ハブ輪の小径段部に圧入され、前記複列の外側転走面に対向する内側転走面が形成された少なくとも一つの内輪とからなる内方部材と、
この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シールとを備えた車輪用軸受装置において、
前記外方部材のパイロット部が、前記車体取付フランジから軸方向に延びる円筒部と、この円筒部からインナー側の端面に向って漸次縮径するテーパ部とで構成され、前記車軸管の嵌合部が前記外方部材のパイロット部の形状に対応して形成されると共に、前記外方部材のパイロット部に環状溝が形成され、この環状溝に合成ゴムからなるシールリングが装着されて前記車軸管に弾性接触され、前記外方部材と車軸管との嵌合部の僅かな隙間が遮断されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項２】
前記環状溝が前記パイロット部のテーパ部に形成されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項３】
前記シールリング単体での内径が、前記環状溝の溝底径よりも小径に設定されている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
【請求項４】
前記シールリングの装着後の外径が、前記車軸管の円筒部の内径よりも小径に設定されている請求項２または３いずれかに記載の車輪用軸受装置。
【請求項５】
前記外方部材の複列の外側転走面に高周波焼入れにより所定の硬化層が形成され、この硬化層の有効硬化層深さが２〜４．５ｍｍの範囲に設定されると共に、前記環状溝と外側転走面との最短距離が４．５ｍｍ以上になるように設定されている請求項1に記載の車輪用軸受装置。
【請求項６】
前記環状溝が断面略矩形状に形成され、当該環状溝の隅Ｒのうち前記外側転走面に近い側の隅Ｒが遠い側の隅Ｒよりも大きくなるように設定されている請求項１乃至５いずれかに記載の車輪用軸受装置。
【請求項７】
前記環状溝が断面略半円形に形成され、溝底部が単一の曲率半径で構成されている請求項１乃至５いずれかに記載の車輪用軸受装置。
【請求項８】
前記シールリングのゴム物性値の圧縮永久歪が１２０℃×７０時間で４０％以下、ＴＲ１０値（伸長率５０％）が−２０℃以下に設定されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項９】
前記シールリングの色相が暖系色に設定されている請求項８に記載の車輪用軸受装置。
【請求項１０】
前記シールリングに予め軸受内部に封入されるグリースと同一のグリースが塗布され、このグリースが表面に付着した状態で装着されている請求項８または９に記載の車輪用軸受装置。
【請求項１１】
前記シールリングが水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム、ポリアクリルゴム、フッ素ゴム、シリコンゴムの中から選択されている請求項８乃至１０いずれかに記載の車輪用軸受装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−２４０７５５（Ｐ２０１１−２４０７５５Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１２８２４（Ｐ２０１０−１１２８２４）
【出願日】平成２２年５月１７日（２０１０．５．１７）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１７日（２０１０．５．１７）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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