JP2005214300A - 車軸用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 自動車の車軸用軸受装置の長寿命化と軽量化を図ること。
【解決手段】 軸受内部空間を拡大して複列軌道面間のグリース貯溜量を増大させるため、車軸用軸受装置１の内方部材としてのハブ１３と内輪１４の軌道面１３ａ，１４ａ間の外周面に、軸受内部空間を拡大する第一溝部３１を余肉を除去することにより形成する。第一溝部３１に対向する外方部材としての外輪１２の内周面にも第二溝部３２の余肉を除去することにより形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は車軸用軸受装置に係り、特に軸受内部空間の拡大によりグリースの発熱防止や漏れ防止と共に軽量化を図った軸受装置に関する。

図３に従来の車軸（非駆動）用軸受装置１１を示す。この軸受装置１１は第三世代軸受装置とよばれるもので、内周に複列（２列）の外側軌道面１２ａ，１２ｂを設けた外方部材としての外輪１２と、外周にアウタ側の内側軌道面１３ａを設けたハブ１３と、外周にインナ側の内側軌道面１４ａを設け前記ハブの外周に嵌合した内輪１４と、外輪１２の外側軌道面１２ａとハブ１３および内輪１４の内側軌道面１３ａ，１４ａとの間に組込まれた複列の球状転動体１５と、前記転動体１５を周方向相互間隔を一定にして保持する保持器１６，１７とを有する。ハブ１３と内輪１４は一体であり、内方部材として機能する。

外輪１２の外周には車体取付け用フランジ１８が設けられ、ハブの外周には車輪取付け用フランジ１９が設けられる。車輪取付け用フランジ１９に対して複数のボルト２０によって車輪（図示せず）が取付けられる。ハブ１３の内側端部に形成された短い筒状部１３ｂは、半径方向外側に塑性変形されて内輪１４端面に対し所定の与圧で圧着される。アウタ側軌道面１２ａ，１３ａの外側に隣接した外輪１２とハブ１３との間に第一シール２１が配設され、インナ側軌道面１２ｂ，１４ａの内側に隣接した外輪１２と内輪１４との間に第二シール２２が配設される。

この車軸用軸受装置１１の軸受内部（軌道面と転動体の部分）には潤滑性に優れたグリースが適量封入される。第一シール２１と第二シール２２はこのグリースの漏出を防止する。封入グリースは基油が例えば鉱油系で、これに増ちょう剤が所定重量％で添加される。増ちょう剤としてはウレア系のＪＩＳ Ｋ ２２２Ｏの高荷重用グリース１種、ちょう度番号２号相当のものが広く使用される。

軌道面１２ａ，１３ａ，１２ｂ，１４ａと転動体１５の接触面のグリースの油膜によって、フレッテイング、早期焼付きおよびフレーキングの発生が防止される。この油膜は荷重・温度等で劣化するため、回転中は常時微量な油分が軌道面とホールの接触面に安定して供給されるのが望ましい。このため、グリースは軸受内部空間の５０％程度の量で転動体間および軌道面中央部に封入されている。なお、軸受内部空間を増大させてグリース貯溜量を増大させたスラストころ軸受が知られている(特許文献１参照)。
特開２０００−８５３０６

本発明と特許文献１との違いは、特許文献１は外輪回転であり、外方部材の内周面に溝を設け、グリースを注入することにより軌道面および転動体が潤滑されるようにしたものであるが、内輪回転では外方部材に遠心力が働かず効果がないことが分かった。

本発明は内輪回転であり、内方部材の外周に第一溝部を設け、遠心力で第一溝部に封入したグリースを軌道面および転動体にグリース潤滑されるようにしたものである。また、外方部材の内周面に設けた第二溝部は第一溝部から供給された余分なグリースのグリース溜まりとして設けたもので、適正なグリース量であれば第二溝部はなくてもよい。

前述の通り、軌道面１２ａ，１３ａ，１２ｂ，１４ａに対しては常時微量の油分が供給されることが望ましいが、軌道面１２ａ，１３ａと軌道面１２ｂ，１４ａとの間に封入されたグリ−ス（図３でハッチングを付す）は均一厚で層状を成し、比較的弱い振動等でも流動し易く、転動体１５間に多量のグリースが不測に流入した場合は、グリース自体の流動摩擦により異常発熱を生じたり、増ちょう剤(油分を保持するもの)の機械的せん断安定性が低いものでは増ちょう剤の繊維構造が壊れて軟化したり油分離をひき起こし、ひいてはグリース漏れを起こすなどの課題がある。

グリース漏れ防止手段としてはグリース封入量を少なくすることが考えられる。また、発熱抑制のためグリース自体のちょう度を上げたり、増ちょう剤のせん断安定性を増大させる等の対策が考えられる。しかし、これらの対策は軸受寿命に関わるためその検証と対策が複雑で容易に実行できない。

本発明は前記課題を解決するため、外周に車体に取り付ける取付フランジを有し、内周に複列の外側軌道面を有する外方部材と、外周面に前記複列の外側軌道面に対応した内側軌道面を有する内方部材と、前記内外側軌道面間に転動自在に配される転動体と、前記転動体を保持する保持器とからなる車軸用軸受装置において、前記内方部材の複列の軌道面間の内周面に軸受内部空間を拡大する第一溝部を余肉を除去することにより形成したことを特徴とする（請求項１）。

また本発明は、前記第一溝部に対向する前記外方部材の内周面に第二溝部を余肉を除去することにより形成したことを特徴とする（請求項２）。

本発明は、内方部材の外周面または外方部材の内周面の加工工程で溝加工を同時に施すだけで簡単低コストに実施可能であり、余肉除去による軽量化も図れる。

外方部材および内方部材に溝部を形成することでその溝部の分だけ軸受内部空間が拡大し、グリース貯溜スペースが増大する。従って、軸受に作用する振動等により転動体間に多量のグリースが侵入して異常発熱したり、転動体による機械的せん断作用で増ちょう剤が軟化ないし油分離してグリース漏れを起こすなどの問題が解消される。

また本発明は、前記第一または第二溝部を切削またはローリング鍛造で加工したことを特徴とする（請求項３）。

第一および第二溝部は荷重が直接作用する部分ではないので、切削やローリング鍛造等任意の加工方法を採用可能である。なお、ローリング鍛造は冷間ないし熱間のいずれも可能である。

また本発明は、前記内方部材および／または外方部材の溝部の溝幅（Ｗ）を、内方部材および外方部材の軌道面間の軸方向長さ（Ｌ）より５〜１０ｍｍ短くし、深さを２〜６ｍｍにしたことを特徴とする（請求項４）。

また本発明は、前記前記内方部材の第一溝部と外方部材の第二溝部を同一基準で形成したことを特徴とする（請求項５）。

また本発明は、前記外方部材および内方部材を、炭素量０．４〜０．８％含有の炭素鋼または軸受鋼で構成したことを特徴とする（請求項６）。

本発明は内方部材の複列の軌道面間の内周面に軸受内部空間を拡大する第一溝部を余肉を除去することにより形成したので、
１．第一溝部にグリース溜りができ、振動等で多量のグリースが転動体間に流入することが防止され、転動体間でのグリースの異常発熱と、転動体のせん断作用による増ちょう剤の軟化ないし油分離が防止され、グリース漏れを防止できる。
２．グリース漏れ防止により軸受寿命を延長することができる。
３．転動体間にある余分なグリースが第一溝部に排出されて貯溜され、回転中は常時微量な油分が第一溝部から軌道面とホールの接触面に安定して供給される。このためグリース漏れ防止と相俟って軸受寿命をいっそう延長することができる。
４．第一溝部により軸受の軽量化が図れる。
５．第一溝部により軸受内グリース封入量を増大可能であり、グリースの熱容量増大により転動体から効果的に吸熱することができ、軸受の温度上昇を抑制することができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１は本発明の非駆動車輪を支持する車軸の軸受装置１（第三世代車軸軸受装置）に適用したものである。同図に示すように、本発明装置１は内方部材のハブ１３のアウタ側内側軌道面１３ａの内側に隣接するハブ１３の外周面に第一溝部３１を形成している。この第一溝部３１は内輪のハブ１３と当接部の外周面の双方で形成してもよい。
外方部材としての外輪１２のインナおよびアウタの両外側軌道面１２ａ、１２ｂの間の内周部に第二溝部３２を形成している。これら第一溝部３１と第二溝部３２によって軸受内部空間が拡大され、軌道面１２ａ、１３ａと軌道面１２ｂ、１４ａの間におけるグリース（図１でハッチングを付す）の貯蔵量が増大される。第一溝部３１と第二溝部３２は、ハブ１３および外輪１２の加工工程において、切削またはローリング鍛造で同時に加工することができる。

溝部３１は図１の拡大図に示すように、溝幅がＷ、深さがＨの扁平な台形断面を有する。溝幅Ｗと深さＨは、望ましくは、溝幅Ｗが内方部材の内側軌道面間長さＬより５〜１０ｍｍ短く、深さは２〜６ｍｍとする。すなわち、内側軌道面１３ａ，１４ｂの縁から２．５〜５ｍｍだけ離れた位置から第一溝部の傾斜部３１ａが始まるようにする。これにより内側軌道面１３ａ，１４ｂの強度が損なわれず、かつ、内側軌道面１３ａ，１４ｂに対するグリースの安定供給と転動体１５間の余分なグリースのスムーズな溝部３１、３２への排出が図れる。
なお、外輪１２の第二溝部３２はハブ１３の第一溝部３１と同様、外側軌道面１２ａ、１２ｂの縁から２．５〜５ｍｍだけ離れた位置から第二溝部３２が始まるようにしておく。車軸用軸受装置１のその他の部分の構成は図３で説明した従来の軸受装置１１と同様であるので、同一部分に同一符号を付して説明を省略する。

以上、本発明の一実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば前記実施形態は非駆動車軸用の軸受装置であったが、図２に示すように、本発明は駆動車軸用軸受装置２にも同様に適用可能である。この軸受装置２においても、第一溝部３１や第二溝部３２は図１とまったく同様である。軸受装置２のハブ１３’の軸心にセレーション孔３３が貫通形成され、このセレーション孔に等速自在継手の従動軸が嵌合される。この従動軸の先端のねじ部にワッシャとナットが装着されてハブと連結される。車軸用軸受装置２のその他の部分の構成は図３で説明した従来の軸受装置１１と同様であるので、同一部分に同一符号を付して説明を省略する。

本発明に係る車軸用軸受装置の断面図。 本発明の変形例に係る車軸用軸受装置の断面図。 従来の車軸用軸受装置の断面図。

符号の説明

１ 車軸用軸受装置
１２ 外輪
１２ａ，１２ｂ 外側軌道面
１３ ハブ
１３ａ アウタ側内側軌道面
１３ｂ 筒状部
１４ 内輪
１４ａ インナ側内側軌道面
１５ 転動体
１６，１７ 保持器
１８ 車体取付け用フランジ
１９ 車輪取付け用フランジ
２０ ボルト
２１ 第一シール
２２ 第二シール
３１ 第一溝部
３１ａ 傾斜部
３２ 第二溝部
３３ セレーション孔

Claims (6)

1. 外周に車体に取り付ける取付フランジを有し、内周に複列の外側軌道面を有する外方部材と、外周面に前記複列の外側軌道面に対応した内側軌道面を有する内方部材と、前記内外軌道面間に転動自在に配される転動体と、前記転動体を保持する保持器とからなる車軸用軸受装置において、前記内方部材の複列の軌道面間の外周面に軸受内部空間を拡大する第一溝部を余肉を除去することにより形成したことを特徴とする車軸用軸受装置。
2. 前記第一溝部に対向する前記外方部材の内周面に第二溝部を余肉を除去することにより形成したことを特徴とする請求項１記載の車軸用軸受装置。
3. 前記第一または第二溝部を切削またはローリング鍛造で加工したことを特徴とする請求項１または２記載の車軸用軸受装置。
4. 前記内方部材および／または外方部材の溝部の溝幅（Ｗ）を、内方部材の軌道面間の軸方向長さおよび外方部材の軌道面間の軸方向長さ（Ｌ）より５〜１０ｍｍ短くし、深さを２〜６ｍｍにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の車輪用軸受装置。
5. 前記内方部材の第一溝部と外方部材の第二溝部を同一基準で形成したことを特徴とする請求項２記載の車軸用軸受装置。
6. 前記内方部材および外方部材を、炭素量０．４〜０．８％含有の炭素鋼または軸受鋼で構成したことを特徴とする請求項１記載の車軸用軸受装置。