JP2006105304A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】
高荷重・高速走行下でも長寿命を確保できる車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】
車軸2に対して車輪を円すいころ軸受1で支承する外輪回転タイプの車輪用軸受装置において、円すいころ軸受1が、一端部外周に車輪取付用のフランジ4bを一体に有し、内周に複列の外側転走面4aが形成された外輪4と、この複列の外側転走面4aに対向して外周に内側転走面3aが形成された一対の内輪3と、これら両転走面間に転動自在に収容された複列の円すいころ5とを備え、外輪4の両端部に円すいころ5の大端面5aと摺接する大鍔4cが形成されているので、曲げモーメントを受けた場合でも、外輪4に形成された大鍔4cの全周で円すいころ5の大端面5aと滑り接触させることができ、接触面圧を減少させて接触部分の油膜厚さを確保して発熱を抑制し、高荷重・高速走行下での耐久寿命を向上させることができる。
【選択図】図2

Description

本発明は、自動車等の車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置、特に、円すいころ軸受で車軸に対して車輪を回転自在に支承する外輪回転タイプの車輪用軸受装置に関するものである。
トラック等の車両においては、近年、車両の馬力や積載能力が大きくなり、これに伴って、車輪用軸受装置も高荷重・高速走行時での温度上昇に耐えられることが要求されている。さらに、長期間メンテナンスフリーであることへの要求も高まりつつある。こうした車両における車輪用軸受装置の軸受部には、ラジアル荷重とスラスト荷重、およびこれらの合成荷重を負荷するのに適した円すいころ軸受が一般的に用いられている。
この円すいころ軸受は、円すいころの大端面が内輪の大鍔面に当接されて転動するため、この大端面と大鍔面の摺動部で発熱する。この発熱量は、負荷荷重が高いほど大端面と大鍔面間の接触圧力が高くなるため大きくなり、高荷重・高速走行下では封入グリースの劣化が早くなるため、耐熱性に優れた長寿命グリースの開発が望まれている。その一方で、軸受部の高荷重・高速走行下での長寿命化も求められている。
こうした課題を解決したものとして、本出願人は、図4に示すような車輪用軸受装置を提案している。この車輪用軸受装置はトラックの従動輪用の車軸に装着され、図示しない車輪を回転自在に支承している。この車輪用軸受装置は、車軸51に複列円すいころ軸受52の内輪53が嵌合され、外輪54の一端に設けられた外向きのフランジ55に、ハブ56とブレーキロータ57がボルト58で固定されている。内輪53はナット59で抜け止めされ、ハブ56には車輪取付用ボルト60が植設されている。
外輪54の内周には複列の外側転走面54a、54aが形成されると共に、これら複列の外側転走面54a、54aに対向して、一対の内輪53、53の外周に内側転走面53a、53aがそれぞれ形成されている。両転走面間には複列の円すいころ61、61が転動自在に収容されている。これら円すいころ61は、その大端面61aが内輪53の端部に設けられた大鍔53bに当接して転動する。外輪54の両端部にはシール62、63が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から軸受内部に雨水やダスト等が侵入するのを防止している。
内輪53と円すいころ61は肌焼き鋼SCr435で形成され、そして、これらの表面には、炭素含有量0.80重量%以上、ロックウェル硬さ58HRC以上で、かつ残留オーステナイト量が25〜35体積%の浸炭窒化層が形成されている。また、外輪54は中炭素鋼S53Cで形成され、複列の外側転走面54a、54aが高周波焼入れによりその表面が硬化処理されている。
こうした構成により、これらの部品の機械的性質と疲労特性を高めると共に、部品表面層を適度な靭性を有する材質に安定して保ち、高荷重・高速走行下での耐久寿命を著しく改善することができる。
特開2000−186721号公報
しかしながら、このような従来の外輪回転タイプの車輪用軸受装置は、固定輪となる内輪53に大鍔53bが設けられているため、大きな曲げモーメントが負荷された場合、大鍔53bの一部分に円すいころ61の大端面61aが当接して転動することになる。この場合、大鍔53bと円すいころ61の大端面61aとの当接部への潤滑グリースの供給量が減少したり、大きな面圧により昇温し、その結果、当接部分の油膜厚さが低下するので、高荷重・高速走行下での耐久寿命に悪影響を及ぼし、さらなる改善が望まれる。
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、高荷重・高速走行下でも長寿命を確保できる車輪用軸受装置を提供することを目的とする。
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、車軸に対して車輪を円すいころ軸受で回転自在に支承する外輪回転タイプの車輪用軸受装置において、前記円すいころ軸受が、内周に外側転走面が形成された外輪と、この外側転走面に対向して外周に内側転走面が形成された内輪と、これら両転走面間に転動自在に収容された複列の円すいころとを備え、前記外輪の大径側の端部に前記円すいころの大端面と摺接する大鍔が形成されている構成を採用した。
このように、車軸に対して車輪を円すいころ軸受で回転自在に支承する外輪回転タイプの車輪用軸受装置において、円すいころ軸受が、内周に外側転走面が形成された外輪と、この外側転走面に対向して外周に内側転走面が形成された内輪と、これら両転走面間に転動自在に収容された複列の円すいころとを備え、外輪の大径側の端部に円すいころの大端面と摺接する大鍔が形成されているので、大きな曲げモーメントを受けた場合でも、外輪に形成されたフランジ状の大鍔の全周で円すいころの大端面と滑り接触させることができる。したがって、発熱を抑制することにより、接触部分の油膜厚さの低下を防止し、高荷重・高速走行下での耐久寿命を向上させることができる。
さらに、大鍔が負荷域と非負荷域の通過を繰り返す間に、潤滑グリースが大鍔へ供給され易くなると共に、軸受内部に封入された潤滑グリースが外輪側に偏ってしまった場合でも、摺接するこれらの大鍔と円すいころの大端面との間に充分な量の潤滑グリースが循環し、高速回転時等においても、これら大鍔での発熱を抑制することができ、焼損等の不具合を防止することができる。
また、請求項2に記載の発明のように、前記円すいころ軸受が、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外輪と、この複列の外側転走面に対向して外周に内側転走面が形成された一対の内輪と、これら両転走面間に転動自在に収容された複列の円すいころとを備え、前記外輪の大径側の両端部に前記円すいころの大端面が摺接する大鍔が形成されていても良い。
また、請求項3に記載の発明は、前記一対の内輪の突合せ部となる正面側端部の内周に環状溝が形成され、これら環状溝に断面略コの字形の連結環が装着されているので、一対の内輪はガタなく強固に一体化され、分解・組立の作業性を簡便化することができる。
好ましくは、請求項4に記載の発明のように、前記外輪の一端部外周に車輪取付用のフランジを一体に有していれば、外輪の剛性が高くなり、負荷される繰り返し曲げモーメントに対して所望の耐久性を確保することができる。
また、請求項5に記載の発明は、前記外輪と内輪との間に形成される環状空間の両端部に接触式のシールが装着されているので、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から軸受内部に雨水やダスト等が侵入するのを防止することができる。
本発明に係る車輪用軸受装置は、車軸に対して車輪を円すいころ軸受で回転自在に支承する外輪回転タイプの車輪用軸受装置であって、前記円すいころ軸受が、内周に外側転走面が形成された外輪と、この外側転走面に対向して外周に内側転走面が形成された内輪と、これら両転走面間に転動自在に収容された複列の円すいころとを備え、前記外輪の大径側の端部に前記円すいころの大端面と摺接する大鍔が形成されているので、大きな曲げモーメントを受けた場合でも、外輪に形成されたフランジ状の大鍔の全周で円すいころの大端面と滑り接触させることができる。したがって、発熱を抑制することによって、接触部分の油膜厚さの低下を防止し、高荷重・高速走行下での耐久寿命を向上させることができる。
さらに、大鍔が負荷域と非負荷域の通過を繰り返す間に、潤滑グリースが大鍔へ供給され易くなると共に、軸受内部に封入された潤滑グリースが外輪側に偏ってしまった場合でも、摺接するこれらの大鍔と円すいころの大端面との間に充分な量の潤滑グリースが循環し、高速回転時等においても、これら大鍔での発熱を抑制することができ、焼損等の不具合を防止することができる。
車軸に対して車輪を円すいころ軸受で回転自在に支承する外輪回転タイプの車輪用軸受装置において、前記円すいころ軸受が、一端部外周に車輪取付用のフランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が形成された外輪と、この複列の外側転走面に対向して外周に内側転走面が形成された一対の内輪と、これら両転走面間に転動自在に収容された複列の円すいころとを備え、前記外輪の両端部に前記円すいころの大端面と摺接する大鍔が形成されている。
以下、本発明の実施の形態を図面に基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第1の実施形態を示す縦断面図、図2は、複列円すいころ軸受を示す縦断面図である。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トボード側(図面左側)、中央寄り側をインボード側(図面右側)という。
この車輪用軸受装置は従動輪用の車軸に装着され、図示しない車輪を回転自在に支承している。この車輪用軸受装置を構成する複列円すいころ軸受1は、車軸2に外嵌される一対の内輪3、3と、外周の一端部に車輪(図示せず)を取り付けるための取付フランジ4bが一体に形成された外輪4と、内輪3と外輪4との間に収容された複列の円すいころ5、5とを備えている。そして、車輪を取り付けるハブ6とブレーキロータ7が取付フランジ4bにボルト8で固定されている。また、内輪3はナット9で抜け止めされ、ハブ6には車輪取付用ボルト10が植設されている。
図2に示すように、外輪4の内周にはテーパ状の複列の外側転走面4a、4aが形成されると共に、これら複列の外側転走面4a、4aに対向して、一対の内輪3、3の外周にテーパ状の内側転走面3a、3aがそれぞれ形成されている。両転走面間には複列の円すいころ5、5が保持器11、11を介して転動自在に収容されている。そして、一対の内輪3、3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円すいころ軸受を構成している。外輪4の両端部にはシール12、12が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から軸受内部に雨水やダスト等が侵入するのを防止している。
内輪3と円すいころ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58〜64HRCの範囲で硬化処理されている。また、外輪4はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中炭素鋼からなり、複列の外側転走面4a、4aが高周波焼入れによりその表面硬さが58〜64HRCの範囲に硬化処理されている。
一対の内輪3、3の突合せ部となる正面側端部の内周には環状溝13が形成され、これら環状溝13に断面略コの字形の連結環14が装着されている。この連結環14は、鋼鈑をプレス加工によって成形され、表面が硬化処理されている。鋼板としては、SK5等の炭素工具鋼板、SUS304等のステンレス鋼板、あるいはSPCC等の冷間圧延鋼板等を例示することができる。この連結環14を弾性変形させて環状溝13に装着することにより、一対の内輪3、3はガタなく強固に一体化され、分解・組立の作業性を簡便化することができる。また、補修時等、車軸2に圧入固定された一対の内輪3、3を一体的に抜くことができるため、インボード側の内輪3が車軸2に残ることはない。
ここで、外輪4の両端部には大鍔4cが一体に形成され、円すいころ5の大端面5aがこの大鍔4cに当接して転動する。すなわち、各円すいころ5の大端面5aからのスラスト荷重を受け止めるフランジ状の大鍔4cが、従来とは逆の回転輪となる外輪4に形成されている。
この複列円すいころ軸受1を組み立てる方法は、円すいころ5を、外輪4の外側転走面4aに保持器11を介して嵌め入れ、これら円すいころ5と外輪4とを一体とした後、内輪3を外輪4の軸方向両側からそれぞれ組み付け、前述したように、一対の内輪3、3に形成された環状溝13、13内に連結環14を弾性装着することにより行う。
以上の構成により、本実施形態における複列円すいころ軸受1は、大きな曲げモーメントを受けた場合でも、外輪4に形成されたフランジ状の大鍔4cの全周で円すいころ5の大端面5aと滑り接触させることができる。したがって、発熱を抑制することによって、接触部分の油膜厚さの低下を防止し、高荷重・高速走行下での耐久寿命を向上させることができる。
さらに、大鍔4cが負荷域と非負荷域の通過を繰り返す間に、潤滑グリースが大鍔4cへ供給され易くなると共に、軸受内部に封入された潤滑グリースが外輪4側に偏ってしまった場合でも、摺接するこれらの大鍔4cと円すいころ5の大端面5aとの間に充分な量の潤滑グリースが循環し、高速回転時等においても、これら大鍔4cでの発熱を抑制することができ、焼損等の不具合を防止することができる。
図3は、本発明に係る車輪用軸受装置の第2の実施形態を示す縦断面図である。この実施形態は、前述した実施形態と基本的にはハブと複列円すいころ軸受の構成が異なるのみで、前述した第1の実施形態と同一部品同一部位、あるいは同一機能を有する部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
この複列円すいころ軸受15は、車軸2に外嵌される一対の内輪3、3と外輪16、および内輪3と外輪16との間に収容された複列の円すいころ5、5とを備えている。
ハブ17は、アウトボード側の一端部に車輪(図示せず)を取り付けるための車輪取付フランジ18を一体に有し、その円周方向に車輪取付用ボルト10が植設されている。ハブ17は全体として円筒状に形成され、その内周に複列円すいころ軸受15が嵌合されると共に、鍔部17aと止め輪19によって複列円すいころ軸受15が軸方向に位置決め固定されている。
外輪16の内周にはテーパ状の複列の外側転走面4a、4aが形成されると共に、これら複列の外側転走面4a、4aに対向して、一対の内輪3、3の外周にテーパ状の内側転走面3a、3aがそれぞれ形成されている。両転走面間には複列の円すいころ5、5が保持器11、11を介して転動自在に収容されている。内輪3と外輪16および円すいころ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58〜64HRCの範囲で硬化処理されている。
ここで、前述した実施形態と同様、外輪16の両端部には大鍔4cが一体に形成され、円すいころ5の大端面5aがこの大鍔4cに当接して転動する。本実施形態における複列円すいころ軸受15は、大きな曲げモーメントを受けた場合でも、外輪16に形成されたフランジ状の大鍔4cの全周で円すいころ5の大端面5aと滑り接触させることができ、発熱を抑制することにより、接触部分の油膜厚さの低下を防止することができる。
なお、ここでは、内周に複列の外側転走面4a、4aが一体に形成された外輪16に、一対の内輪3、3を組み合せたものを例示したが、これに限らず、図示はしないが、内輪と単列の鍔付き外輪とを一対背面合せに組み合わせたものでも良い。
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。
本発明に係る車輪用軸受装置は、車軸に対して車輪を円すいころ軸受で回転自在に支承する外輪回転タイプの車輪用軸受装置に適用できる。
本発明に係る車輪用軸受装置の第1の実施形態を示す縦断面図である。 図1における複列円すいころ軸受を示す縦断面図である。 本発明に係る車輪用軸受装置の第2の実施形態を示す縦断面図である。 従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。
符号の説明
1、15・・・・・・・・・・・・・・複列円すいころ軸受
2・・・・・・・・・・・・・・・・・車軸
3・・・・・・・・・・・・・・・・・内輪
3a・・・・・・・・・・・・・・・・内側転走面
4、16・・・・・・・・・・・・・・外輪
4a・・・・・・・・・・・・・・・・外側転走面
4b・・・・・・・・・・・・・・・・取付フランジ
4c・・・・・・・・・・・・・・・・大鍔
5・・・・・・・・・・・・・・・・・円すいころ
5a・・・・・・・・・・・・・・・・大端面
6、17・・・・・・・・・・・・・・ハブ
7・・・・・・・・・・・・・・・・・ブレーキロータ
8・・・・・・・・・・・・・・・・・ボルト
9・・・・・・・・・・・・・・・・・ナット
10・・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付用ボルト
11・・・・・・・・・・・・・・・・保持器
12・・・・・・・・・・・・・・・・シール
13・・・・・・・・・・・・・・・・環状溝
14・・・・・・・・・・・・・・・・連結環
17a・・・・・・・・・・・・・・・鍔部
18・・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
19・・・・・・・・・・・・・・・・止め輪
51・・・・・・・・・・・・・・・・車軸
52・・・・・・・・・・・・・・・・複列円すいころ軸受
53・・・・・・・・・・・・・・・・内輪
53a・・・・・・・・・・・・・・・内側転走面
53b・・・・・・・・・・・・・・・大鍔
54・・・・・・・・・・・・・・・・外輪
54a・・・・・・・・・・・・・・・外側転走面
55・・・・・・・・・・・・・・・・外向きのフランジ
56・・・・・・・・・・・・・・・・ハブ
57・・・・・・・・・・・・・・・・ブレーキロータ
58・・・・・・・・・・・・・・・・ボルト
59・・・・・・・・・・・・・・・・ナット
60・・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付用ボルト
61・・・・・・・・・・・・・・・・円すいころ
61a・・・・・・・・・・・・・・・大端面
62、63・・・・・・・・・・・・・シール

Claims (5)

  1. 車軸に対して車輪を円すいころ軸受で回転自在に支承する外輪回転タイプの車輪用軸受装置において、前記円すいころ軸受が、内周に外側転走面が形成された外輪と、この外側転走面に対向して外周に内側転走面が形成された内輪と、これら両転走面間に転動自在に収容された複列の円すいころとを備え、前記外輪の大径側の端部に前記円すいころの大端面と摺接する大鍔が形成されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
  2. 前記円すいころ軸受が、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外輪と、この複列の外側転走面に対向して外周に内側転走面が形成された一対の内輪と、これら両転走面間に転動自在に収容された複列の円すいころとを備え、前記外輪の大径側の両端部に前記円すいころの大端面と摺接する大鍔が形成されている請求項1に記載の車輪用軸受装置。
  3. 前記一対の内輪の突合せ部となる正面側端部の内周に環状溝が形成され、これら環状溝に断面略コの字形の連結環が装着されている請求項2に記載の車輪用軸受装置。
  4. 前記外輪の一端部外周に車輪を取り付けるための取付フランジを一体に有している請求項2または3に記載の車輪用軸受装置。
  5. 前記外輪と内輪との間に形成される環状空間の両端部に接触式のシールが装着されている請求項2乃至4いずれかに記載の車輪用軸受装置。
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