JP2003083338A - 半浮動式車軸用転がり軸受及び半浮動式車軸支持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 重量が嵩む自動車に使用する場合でも、十分
な耐久性を確保できる構造を実現する。 【解決手段】 車体の下面に支持した車軸管１の内側
に、車軸４を挿通する。この車軸管１の開口端部に結合
した軸受ハウジング２の内周面と、上記車軸４の端部外
周面との間に、円すいころ軸受１７を設ける。この円す
いころ軸受１７を構成する外輪、内輪各軌道１８、２０
の母線形状を、単一の凹円弧とする。又、これら各軌道
１８、２０の間に設ける各円すいころ２２の転動面の母
線を、それぞれが凸円弧である、中央の第一の円弧部
と、この第一の円弧部の曲率半径よりも少しだけ小さい
曲率半径を有する、両側の第二の円弧部とから構成す
る。この構成により、負荷容量の確保と同時に、モーメ
ント荷重付加時にエッジロードが加わる事を防止して、
上記課題を解決する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明に係る半浮動式車軸
用軸受装置と半浮動式車軸支持装置は、各種自動車の車
軸を回転自在に支持する場合に利用する。

【０００２】

【従来の技術】通常のＦＲ車（前置エンジン・後輪駆動
車）で駆動輪が非独立懸架の場合に於ける後車軸、ＦＦ
車（前置エンジン・前輪駆動車）で非駆動輪が非独立懸
架の場合に於ける後車軸、或いはフォークリフトやショ
ベルローダ等の特殊車両の場合に於ける前車軸は、車体
の床下面にばねを介して支持された車軸管の内側に、玉
軸受、円すいころ軸受等の転がり軸受により回転自在に
支持している。

【０００３】例えば、図８は、ＦＲ車に於ける後車軸
を、車軸管に対して回転自在に支持する半浮動式車軸支
持装置の従来構造の１例を示している。この図８に示す
構造の場合、リーフスプリング等を介して自動車の床下
面に支持された車軸管１の一端を、図示しない差動装置
（デファレンシャルギヤ）のケーシングに結合すると共
に、この車軸管１の他端（図８の左端）開口部に玉軸受
３を設けている。即ち、上記車軸管１の開口端部に固定
した円筒状の軸受ハウジング２に、上記玉軸受３を構成
する外輪６を内嵌している。この玉軸受３は、内周面に
外輪軌道５を有する上記外輪６と、外周面に内輪軌道７
を有する内輪８と、この内輪軌道７と上記外輪軌道５と
の間に転動自在に設けた複数個の玉９、９とから成る。

【０００４】そして、上記軸受ハウジング２の内周面に
形成した段差面１０に上記外輪６の一端面（図８の右端
面）を突き当てると共に、この外輪６の他端面（図８の
左端面）に、バッキングプレート（ドラムブレーキの基
板となる部材）１１等を介して抑え蓋１２を突き当てて
いる。そして、この抑え蓋１２と上記軸受ハウジング２
とを、ボルト１３及びナット１４により結合し、上記軸
受ハウジング２からの上記外輪６の脱落防止を図ってい
る。一方、上記車軸管１の内側を挿通した車軸４の端部
外周面に上記内輪８を外嵌すると共に、この車軸４の外
周面に形成した段差面１５に上記内輪８の一端面（図８
の左端面）を突き当てている。そして、上記車軸４の外
周面に外嵌した固定用リング１６の端面を、上記内輪８
の他端面（図１６の右端面）に突き当てて、この内輪８
の位置決めを図っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述の図８に示した従
来構造の場合、車軸管１の内側に車軸４を回転自在に支
持する為に、玉軸受３を使用している。但し、この様な
玉軸受３では、各玉９、９の転動面と外輪軌道５及び内
輪軌道７との接触が点接触状態となり、接触点の面圧が
高くなる為、車体の重量が比較的大きい自動車に使用す
る場合に、耐久性を十分に確保する事が難しくなる。こ
の為、車体重量が比較的大きい自動車の車軸４の支持装
置に使用する転がり軸受として、複数の円すいころ等を
組み込んだ円すいころ軸受を使用する事が、従来から一
般的に行なわれている。

【０００６】一方、自動車の旋回時に作用する遠心力に
基づいて各車輪には、地面との当接部を中心として傾斜
する方向のモーメントが作用する。特に、旋回方向外周
側の車輪に加わるモーメントは、旋回に伴う荷重移動に
よって、相当に大きくなる。そして、端部に上記車輪を
固定した上記車軸４は、このモーメントに基づいてこの
車輪から加わる大きな曲げ荷重により、僅かとは言え弾
性変形する。従って、自動車の旋回時には、上記車軸４
の中心軸と車軸管１の中心軸とが、僅かとは言え不一致
になる（軸ずれが生じる）。上述の図１９に示した従来
構造の様に玉軸受３を使用している場合には、この様に
軸ずれが生じた場合でも、玉軸受３を構成する内輪軌道
７及び外輪軌道５と複数個の玉９、９の転動面との間
に、エッヂロードに基づく過大な面圧が加わる事はな
い。但し、車体重量が比較的大きい自動車の半浮動式車
軸支持装置に組み込む転がり軸受として円すいころ軸受
を使用した場合には、この円すいころ軸受を構成する内
輪軌道及び外輪軌道のうち、複数の円すいころの転動面
の軸方向両端縁と接触する部分に、エッヂロードに基づ
く過大面圧が加わる可能性がある。この場合には、早期
にフレーキング等の軸受損傷を生じる可能性がある。

【０００７】これに対して、例えば、複数の円すいころ
の転動面の母線の形状（断面形状）を単一の凸円弧と
し、外輪軌道及び内輪軌道の母線の形状（断面形状）を
単一の凹円弧とすると共に、上記各円すいころの母線の
形状の曲率半径を、上記外輪軌道及び内輪軌道の母線の
形状の曲率半径よりも十分に小さくした場合には、自動
車の旋回時等に軸ずれが生じた場合でも、上記外輪軌道
及び内輪軌道と上記各円すいころの転動面との間にエッ
ヂロードに基づく過大面圧が付与されにくくなる。但
し、この場合には、車軸の中心軸と車軸管の中心軸とが
一致するか、又は一致しなくてもずれ量が極く小さい場
合に、上記外輪軌道及び内輪軌道のうち、上記各円すい
ころの転動面と転がり接触する部分に加わる面圧が大き
くなる為、やはり早期に軸受損傷を生じる可能性があ
る。

【０００８】一方、特開２０００−７４０７５号公報に
は、内輪と外輪との中心軸同士が大きくずれる場合で
も、内輪軌道及び外輪軌道と複数の円すいころの転動面
との間に、エッヂロードに基づく過大面圧が加わるのを
抑えると共に、上記両中心軸同士が一致するか、又は一
致しなくても中心軸同士のずれ量が極く小さい場合に、
内輪軌道及び外輪軌道と複数の円すいころの転動面との
間に加わる面圧を小さく抑える事を考慮した円すいころ
軸受が記載されている。但し、上記公報に記載された円
すいころ軸受の場合、この円すいころ軸受を使用するの
に適した具体的な構造に就いて、特に提示してはいな
い。本発明の半浮動式車軸用転がり軸受及び半浮動式車
軸支持装置は、上述の様な事情に鑑みて、車体の重量が
比較的大きい自動車に使用する場合でも、耐久性を十分
に確保できる構造を実現すべく発明したものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の半浮動式車軸用
転がり軸受は、前述した従来構造と同様に、車体の下面
に支持された車軸管の内側に車軸を、回転自在に支持す
る為のものである。そして、上記車軸の外周面に固定さ
れた、外周面に円すい凸面状の内輪軌道を有する内輪
と、上記車軸管の開口端部に固定された、内周面に円す
い凹面状の外輪軌道を有する外輪と、上記内輪軌道と外
輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の円すいこ
ろとを備える。そして、上記外輪軌道又は内輪軌道を構
成する母線と、これら各円すいころの転動面を構成する
母線とのうちの少なくとも一方の母線を、第一の円弧部
と、この第一の円弧部の両側に設けた、この第一の円弧
部の曲率半径と異なる曲率半径を有する１対の第二の円
弧部とから構成している。そして、上記外輪軌道又は内
輪軌道と上記各円すいころの転動面との間の隙間がこれ
ら各円すいころの軸方向両端に向かう程大きくなる様に
すると共に、この大きくなる程度を、上記第一の円弧部
を設けた部分よりも上記各第二の円弧部を設けた部分で
著しくしている。

【００１０】又、本発明の半浮動式車軸支持装置は、上
記車体の下面に支持された車軸管と、この車軸管に少な
くともその一部を挿通する状態で設けられた車軸と、上
記車軸管の開口端部又はこの開口端部に固定した別の部
材の内周面と上記車軸の外周面との間に設けられた、上
記半浮動式車軸用転がり軸受とを備える。

【００１１】

【作用】上述の様に構成する本発明の半浮動式車軸用転
がり軸受及び半浮動式車軸支持装置によれば、外輪軌道
と内輪軌道との間に複数の円すいころを設けている為、
転動体に玉を使用する場合に比べて負荷容量を大きくで
きる。更に、自動車の旋回時等に、車軸の端部に結合し
た車輪に大きなモーメントが加わり、この車軸と上記車
軸管との中心軸同士が多少ずれた場合にも、上記外輪軌
道及び内輪軌道のうち、上記各円すいころの転動面の両
端縁と接触する部分に、エッヂロードに基づく過大面圧
が加わるのを抑える事ができる。しかも、上記車軸と車
軸管との中心軸同士がずれないか、又はずれてもずれ量
が極く小さい場合に、上記外輪軌道及び内輪軌道と上記
各円すいころの転動面との当接部に加わる面圧を、十分
に小さく抑える事ができる。この結果、重量が嵩む自動
車に使用する場合でも、半浮動式車軸用転がり軸受及び
半浮動式車軸支持装置の耐久性を十分に確保できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１〜４は、本発明の実施の形態
の第１例を示している。本発明の半浮動式車軸用転がり
軸受は、前述の図８に示した従来構造と同様に、自動車
の車体の床下面にばねを介して支持した車軸管１の内側
に、半浮動式の車軸４を、回転自在に支持している。即
ち、本発明の半浮動式車軸用転がり軸受を組み込んだ本
発明の半浮動式車軸支持装置の場合も、上記車軸管１の
一端を、図示しない差動装置のケーシングに結合すると
共に、この車軸管１の他端（図１の左端）開口部に、軸
受ハウジング２の端部を結合している。そして、この軸
受ハウジング２の内周面と上記車軸４の外周面との間に
本発明の半浮動式車軸用転がり軸受である、円すいころ
軸受１７を設けている。この円すいころ軸受１７は、内
周面に円すい凹面状の外輪軌道１８を有する外輪１９
と、外周面に円すい凸面状の内輪軌道２０を有する内輪
２１と、この内輪軌道２０と上記外輪軌道１８との間に
転動自在に設けた複数個の円すいころ２２とから成る。
そして、上記軸受ハウジング２の内周面に上記外輪１９
を内嵌すると共に、この外輪１９の一端面（図１、２の
右端面）を、上記軸受ハウジング２の内周面に形成した
段差面１０に突き当てている。更に、上記外輪１９の他
端面（図１、２の左端面）に抑え蓋２３を突き当てた状
態で、この抑え蓋２３と上記軸受ハウジング２とを、複
数ずつのボルト１３及びナット１４により結合してい
る。

【００１３】又、上記車軸４の端部外周面に上記内輪２
１を外嵌すると共に、この車軸４に外嵌固定した１対の
固定用リング１６、１６により上記内輪２１を、この内
輪２１の軸方向両側から挟持している。そして、上記１
対の固定用リング１６、１６のうち、一方（図１の左
方）の固定用リング１６の一端面（図１の左端面）を、
上記車軸４の外周面に形成した段差面１５に突き当てて
いる。又、上記軸受ハウジング２及び抑え蓋２３の内周
面と上記各固定用リング１６、１６の外周面との間に、
１対のシールリング２４、２４を設けて、上記各円すい
ころ２２を設置した内部空間を外部から遮断している。

【００１４】そして、本発明の場合には、上記円すいこ
ろ軸受１７を構成する外輪１９の内周面に形成した外輪
軌道１８の母線と、同じく内輪２１の外周面に形成した
内輪軌道２０の母線とを、それぞれ上記各円すいころ２
２側が凹んだ凹円弧としている。即ち、上記外輪軌道１
８及び内輪軌道２０をそれぞれ構成する母線の形状（断
面形状）を、それぞれ一定の曲率半径Ｒ₁₈、Ｒ₂₀（図
２、４）を有する、単一の凹円弧としている。本例の場
合には、これら両曲率半径Ｒ₁₈、Ｒ₂₀を互いに等しくし
ている（Ｒ₁₈＝Ｒ₂₀）。但し、これら両曲率半径Ｒ₁₈、
Ｒ₂₀を互いに異ならせる事もできる。これに対して、上
記各円すいころ２２の転動面の母線形状（断面形状）
は、上記各軌道１８、２０側が膨らんだ凸円弧としてい
る。即ち、これら各円すいころ２２の転動面を構成する
母線の形状を、第一の曲率半径Ｒ₁ （図３、４）を有す
る第一の円弧部２５と、この第一の円弧部２５の両側に
設けた１対の第二の円弧部２６、２６とから構成して、
上記各円すいころ２２の転動面を複合曲面としている。
又、上記第一の円弧部２５の曲率半径Ｒ₁ を、上記外輪
軌道１８及び内輪軌道２０を構成する母線の形状の曲率
半径Ｒ₁₈、Ｒ₂₀よりも僅かに小さくする（Ｒ₁ ＜Ｒ₁₈、
Ｒ₂₀）と共に、上記各第二の円弧部２６、２６の曲率半
径Ｒ₂ （図３、４）を、上記第一の円弧部２５の曲率半
径Ｒ₁ よりも更に少しだけ小さくしている（Ｒ₂ ＜Ｒ
₁ ）。従って、上記各円すいころ２２の転動面と上記外
輪軌道１８及び内輪軌道２０との間の隙間が上記各円す
いころ２２の軸方向両端に向かう程大きくなっており、
この大きくなる程度が、上記第一の円弧部２５部分より
も上記各第二の円弧部２６、２６部分で著しくなってい
る。又、本例の場合、上記第一の円弧部２５と各第二の
円弧部２６、２６とを滑らかに（連続部２９、２９で互
いの接線を共有する状態で）連続させている。

【００１５】そして、上記各円すいころ２２を、前記外
輪１９の内周面に形成した外輪軌道１８と前記内輪２１
の外周面に形成した内輪軌道２０との間に配置してい
る。この状態で、上記各円すいころ２２の軸方向両端面
に、上記内輪２１の両端部外周面に全周に亙り形成した
１対のつば部２７ａ、２７ｂの内側面を、それぞれ対向
させている。

【００１６】上述の様に構成する本発明の半浮動式車軸
用転がり軸受及び半浮動式車軸支持装置の場合、外輪軌
道１８及び内輪軌道２０の間に複数の円すいころ２２を
設けている為、上記外輪軌道１８及び内輪軌道２０と上
記各円すいころ２２の転動面との接触が、線接触に近い
状態になる。この為、上記外輪軌道１８及び内輪軌道２
０のうち、複数の円すいころ２２の転動面と接触する部
分に加わる面圧を小さく抑える事ができ、転がり軸受に
玉軸受を使用した、前述の図１９に示した従来構造の場
合よりも負荷容量を大きくできる。

【００１７】更に、本発明によれば、自動車の旋回時等
に、車軸４の端部に結合した車輪に大きなモーメントが
加わり、この車軸４と上記車軸管１との中心軸同士が多
少ずれた場合でも、上記外輪軌道１８及び内輪軌道２０
のうち、上記各円すいころ２２の転動面の両端縁と接触
する部分に、エッヂロードに基づく過大面圧が加わるの
を防止できる。即ち、本発明の場合、これら各円すいこ
ろ２２の転動面の母線の中間部の形状を、上記外輪軌道
１８及び内輪軌道２０を構成する母線の曲率半径Ｒ₁₈、
Ｒ₂₀よりも僅かに小さい曲率半径Ｒ₁ を有する第一の円
弧部２５としている。又、上記各円すいころ２２の転動
面の母線の両端部の形状を、上記第一の円弧部２５の曲
率半径Ｒ₁ よりも少しだけ小さい曲率半径Ｒ₂ を有する
第二の円弧部２６、２６としている。そして、上記各円
すいころ２２の転動面と上記外輪軌道１８及び内輪軌道
２０との間の隙間が上記各円すいころ２２の軸方向両端
に向かう程大きくなる様にすると共に、この大きくなる
程度を、上記第一の円弧部２５部分よりも上記各第二の
円弧部２６、２６部分で著しくしている。従って、自動
車の旋回時等に外輪１９の中心軸と内輪２１の中心軸と
が多少ずれた場合でも、上記各軌道１８、２０のうち、
上記各円すいころ２２の転動面の両端縁と接触する部分
に、エッヂロードに基づく過大面圧が加わるのを防止で
きる。しかも、上記車軸４と車軸管１との中心軸同士が
ずれないか、又はずれてもずれ量が極く小さい状態で
の、上記外輪軌道１８及び内輪軌道２０と上記各円すい
ころ２２の転動面との当接部に加わる面圧を、十分に小
さく抑える事ができる。この結果、重量が嵩む自動車に
使用する場合でも、半浮動式車軸用転がり軸受及び半浮
動式車軸支持装置の耐久性を十分に確保できる。

【００１８】尚、図５に示す様に、上記円すいころ２２
の転動面の母線を構成する第一の円弧部２５と第二の円
弧部２６との間部分に、これら両円弧部２５、２６の曲
率半径Ｒ₁ 、Ｒ₂ の中間の曲率半径Ｒ₃ を有する第三の
円弧部２８を設ける（Ｒ₁ ＜Ｒ₃ ＜Ｒ₂ ）と共に、上記
第一、第二の各円弧部２５、２６と上記第三の円弧部２
８とを滑らかに（連続部２９、２９で互いの接線を共有
する状態で）連続させる事もできる。この様にした場合
には、上記第一、第二の各円弧部２５、２６と第三の円
弧部２８との連続部２９、２９部分と、外輪軌道１８及
び内輪軌道２０との当接部に加わる面圧を、図１〜３に
示した構造で、第一の円弧部２５と各第二の円弧部２６
との連続部２９、２９部分と、外輪軌道１８及び内輪軌
道２０との当接部に加わる面圧よりも、更に小さく抑え
る事ができる。

【００１９】次に、図６は、本発明の実施の形態の第２
例を示している。本例の場合には、上述した第１例の場
合と異なり、内輪２１の両端部外周面につば部を形成せ
ず、その代わりに、外輪１９の両端部内周面に１対の鍔
部３０ａ、３０ｂを、全周に亙り形成している。そし
て、これら各鍔部３０ａ、３０ｂの内側面を、各円すい
ころ２２の両端面に対向させている。

【００２０】又、本例の場合には、上記外輪１９の内周
面に形成した外輪軌道１８ａの母線と、上記内輪２１の
外周面に形成した内輪軌道２０ａの母線とを、それぞれ
凸円弧としている。即ち、これら各軌道１８ａ、２０ａ
を構成する母線の形状を、それぞれ一定の曲率半径Ｒ
_18a 、Ｒ_20a を有する単一の円弧としている。そして、
これら外輪、内輪各軌道１８ａ、２０ａに対向する、上
記各円すいころ２２の転動面の母線を、凹円弧としてい
る。本例の場合、これら各円すいころ２２の転動面の母
線の中間部の形状を、上記各軌道１８ａ、２０ａを構成
する母線の曲率半径Ｒ_18a 、Ｒ_20a よりも僅かに大きい
曲率半径Ｒ₁ ´（＞Ｒ_18a 、Ｒ_20a ）を有する第一の円
弧部２５ａとしている。そして、上記各円すいころ２２
の転動面を構成する母線のうち、上記第一の円弧部２５
ａの両側部分を、それぞれがこの第一の円弧部２５ａの
曲率半径Ｒ₁ ´よりも少し大きい曲率半径Ｒ₂ ´（＞Ｒ
₁ ´）を有する、１対の第二の円弧部２６ａ、２６ａと
している。そして、これら各第二の円弧部２６ａ、２６
ａと上記第一の円弧部２５ａとを滑らかに（連続部２
９、２９で互いの接線を共有する状態で）連続させてい
る。従って、本例の場合にも、上述した第１例の場合と
同様に、上記外輪軌道１８ａ及び内輪軌道２０ａと上記
各円すいころ２２の転動面との間の隙間がこれら各円す
いころ２２の軸方向両端に向かう程大きくなる程度が、
上記第一の円弧部２５ａを設けた部分よりも上記各第二
の円弧部２６ａ、２６ａを設けた部分で著しくなってい
る。その他の構成及び作用に就いては、上述した第１例
の場合と同様である為、重複する説明は省略する。

【００２１】次に、図７は、本発明の実施の形態の第３
例を示している。本例の場合には、前述の図１〜４に示
した第１例の場合と異なり、内輪２１の両端部外周面に
鍔部２７ａ、２７ｂ（図１〜２参照）を形成していな
い。その他の構成及び作用に就いては、前述した第１例
の場合と同様である為、重複する説明は省略する。

【００２２】

【発明の効果】本発明の半浮動式車軸用転がり軸受及び
半浮動式車軸支持装置は、以上に述べた通り構成され作
用するので、重量が嵩む自動車に使用する場合でも、耐
久性を十分に確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の第１例の転がり軸受を、
半浮動式車軸支持装置に組み付けた状態で示す部分断面
図。

【図２】図１から転がり軸受のみを取り出して示す拡大
断面図。

【図３】円すいころのみを取出して示す、図２のＡ部拡
大図。

【図４】円すいころと外輪軌道との間の隙間を誇張して
示す、図２のＡ部拡大図。

【図５】円すいころの転動面の母線の形状の別例を示
す、図３と同様の図。

【図６】本発明の実施の形態の第２例を示す部分断面
図。

【図７】同第３例を示す部分断面図。

【図８】従来の半浮動式車軸支持装置の１例を示す断面
図。

【符号の説明】

１ 車軸管 ２ 軸受ハウジング ３ 玉軸受 ４ 車軸 ５ 外輪軌道 ６ 外輪 ７ 内輪軌道 ８ 内輪 ９ 玉 １０ 段差面 １１ バッキングプレート １２ 抑え蓋 １３ ボルト １４ ナット １５ 段差面 １６ 固定用リング １７ 円すいころ軸受 １８、１８ａ 外輪軌道 １９ 外輪 ２０、２０ａ 内輪軌道 ２１ 内輪 ２２ 円すいころ ２３ 抑え蓋 ２４ シールリング ２５、２５ａ 第一の円弧部 ２６、２６ａ 第二の円弧部 ２７ａ、２７ｂ つば部 ２８ 第三の円弧部 ２９ 連続部 ３０ａ、３０ｂ つば部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車体の下面に支持された車軸管の内側に
   車軸を、回転自在に支持する為の半浮動式車軸用転がり
   軸受であって、上記車軸の外周面に固定された、外周面
   に円すい凸面状の内輪軌道を有する内輪と、上記車軸管
   の開口端部に固定された、内周面に円すい凹面状の外輪
   軌道を有する外輪と、上記内輪軌道と外輪軌道との間に
   転動自在に設けられた複数個の円すいころとを備え、上
   記外輪軌道又は内輪軌道を構成する母線と、これら各円
   すいころの転動面を構成する母線とのうちの少なくとも
   一方の母線を、第一の円弧部と、この第一の円弧部の両
   側に設けた、この第一の円弧部の曲率半径と異なる曲率
   半径を有する１対の第二の円弧部とから構成しており、
   上記外輪軌道又は内輪軌道と上記各円すいころの転動面
   との間の隙間がこれら各円すいころの軸方向両端に向か
   う程大きくなる様にすると共に、この大きくなる程度
   を、上記第一の円弧部を設けた部分よりも上記各第二の
   円弧部を設けた部分で著しくした半浮動式車軸用転がり
   軸受。
2. 【請求項２】 車体の下面に支持された車軸管と、この
   車軸管に少なくともその一部を挿通する状態で設けられ
   た車軸と、上記車軸管の開口端部又はこの開口端部に固
   定した別の部材の内周面と上記車軸の外周面との間に設
   けられた、請求項１に記載した半浮動式車軸用転がり軸
   受とを備えた半浮動式車軸支持装置。