JP2007057013A - 転がり軸受およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
輸送時の振動あるいは衝撃荷重によるフレッティングを防止し、耐久性を向上させた転がり軸受およびその製造方法を提供する。
【解決手段】
内周にテーパ状の複列の外側転走面２ａが形成された外輪２と、外周にテーパ状の内側転走面３ａが形成された一対の内輪３と、両転走面間に保持器５を介して転動自在に収容された複数の円錐ころ４と、外輪２と内輪３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６、７とを備え、軸受内部に所定量のグリースが封入され、内輪３の正面側端面が突き合された状態でセットされた背面合せタイプの車輪用転がり軸受において、転がり軸受１が未使用状態で、円錐ころ４と、外輪２および内輪３の転走面２ａ、３ａおよび大鍔部３ｂとの接触部にグリースによる油膜層が形成されているので、輸送時の振動によるフレッティングを防止し、耐久性を向上させたることができる。
【選択図】図１

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の転がり軸受、特に、輸送時の振動あるいは衝撃荷重によるフレッティングを防止し、耐久性を向上させた転がり軸受およびその製造方法に関するものである。

従来から自動車等の車輪を支持する車輪用軸受装置は、車輪を取り付けるためのハブ輪を転がり軸受を介して回転自在に支承するもので、この転がり軸受には、一般的に、所望の軸受剛性を有し、ミスアライメントに対しても耐久性を発揮すると共に、何よりも燃費向上の観点から回転トルクが小さい複列アンギュラ玉軸受が多用されている。一方、オフロードカーやトラック等、車体重量が嵩む車両には複列円錐ころ軸受が使用されている。

このような転がり軸受の代表的な一例を、本発明の第１の実施形態を示す図１によって説明する。この転がり軸受１は第１世代と称される車輪用軸受装置に用いられ、内周にテーパ状の複列の外側転走面２ａ、２ａが形成された外輪（外方部材）２と、外周に前記複列の外側転走面２ａ、２ａに対向するテーパ状の内側転走面３ａが形成された一対の内輪（内方部材）３と、両転走面間に収容された複列の転動体（円錐ころ）４、４と、これらの転動体４を転動自在に保持する保持器５と、外輪２の両端部に装着されたシール６、７とを備えている。

外輪２は、ＳＵＪ２（ＪＩＳ Ｇ ４８０５）等の高炭素クロム軸受鋼、あるいは浸炭鋼からなり、高炭素クロム軸受鋼は８２０〜８６０℃で焼き入れされた後、１６０〜２００℃で焼き戻しされ、５８〜６４ＨＲＣの範囲に芯部まで硬化処理されている。浸炭鋼の場合は、表面が５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理される。一方、内輪３および転動体４も、外輪２と同様、ＳＵＪ２（ＪＩＳ Ｇ ４８０５）等の高炭素クロム軸受鋼、あるいは浸炭鋼からなり、高炭素クロム軸受鋼は５８〜６４ＨＲＣの範囲に芯部まで硬化処理され、浸炭鋼の場合は、表面が５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。内輪３には大径側端部に大鍔３ｂが形成され、転動体４を案内している。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の円錐ころ軸受を構成している。また、外輪２と内輪３との環状空間を密封するシール６、７により、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。

一対の内輪３、３の小径端部３ｃの内周には環状溝８がそれぞれ形成され、この環状溝８に連結環９が装着されている。この連結環９は、鋼板をプレス加工によって断面が略コの字状に形成され、輸送中に内輪３が分離するのを防止すると共に、図示しないハブ輪から一対の内輪３、３を引き抜く際、一方の内輪３がハブ輪に残らないように一対の内輪３、３を所定の抜け耐力をもって連結している。

この種の転がり軸受１は、従来、予め保持器５に転動体４が組み込まれ、これらを内輪３に組み立てたサブアッシがそれぞれ外輪２の両側から嵌挿され、外輪２と内輪３との環状空間から所定量のグリースが封入される。その後、シール６、７が装着されると共に、一対の内輪３、３に連結環９が装着されて組立が完了する。しかし、係る先行技術は、文献公知発明に係るものでないため、記載すべき先行技術文献情報はない。

しかしながら、従来、軸受内部に封入されるグリース量に関して、例えば、軸受内部の全空間容積あるいは静止空間容積に対する比率が経験則に基いて規定され、所定量のグリースが封入されるが、その封入部位や封入状態に関しては、余り注意が払われていないのが現状であった。ここで、全空間容積とは、転動体４や保持器５等、軸受構成部品間に形成される全ての内部空間の容積を言い、また、静止空間容積とは、シール６、７等、静止部品と転動体４等の回転部品との間に形成される環状空間の容積を言う。

図７は、図１のＡ−Ａ線に沿った横断面を模式的に示したものであるが、転動体４と、外輪２および内輪３の両転走面３ａとの接触部、あるいは、転動体４と大鍔３ｂとの接触部にはグリースが行き届かず、グリースによる油膜層が完全に形成されていなかった。

特に、この種の車輪用の転がり軸受においては、図示しないハブ輪に圧入され、締結ボルトを所定の締付トルクで緊締して所定の予圧量が設定される。したがって、軸受単体の状態では接触部にすきまが存在し、輸送時に内外輪２、３と転動体４とが相互に振動することにより、完全に油膜層が形成されていない接触部にフレッティングが発生する恐れがあった。このフレッティングにより、両転走面２ａ、３ａおよび転動体４に微細な傷ができ、異音または早期剥離に繋がることがある。ここで、フレッティングとは、例えば、小振幅な振動荷重が加わることにより発生する微細な圧痕で、例えば、転走面に転動体ピッチのくぼみが発生する現象で、ブリネル圧痕とも言われている。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、輸送時の振動あるいは衝撃荷重によるフレッティングを防止し、耐久性を向上させた転がり軸受およびその製造方法を提供することを目的としている。

係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１記載の発明は、内周に複列の外側転走面が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内方部材と、前記両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複数の転動体と、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、軸受内部に所定量のグリースが封入された転がり軸受において、前記転がり軸受が未使用状態で、前記転動体と、前記外方部材および内方部材の転走面との接触部に前記グリースによる油膜層が形成されている。

このように、軸受内部に所定量のグリースが封入された密封形の転がり軸受において、転がり軸受が未使用状態で、転動体と、外方部材および内方部材の転走面との接触部にグリースによる油膜層が形成されているので、輸送時の振動あるいは衝撃荷重によるフレッティングを防止し、耐久性を向上させた転がり軸受を提供することができる。

また、請求項２に記載の発明のように、前記内方部材が一対の内輪からなり、これら内輪の大径側端部に前記転動体を案内する大鍔が形成されると共に、前記転がり軸受が、前記内輪の正面側端面が突き合された状態でセットされた背面合せタイプの複列円錐ころ軸受であっても良いし、また、請求項３に記載の発明のように、前記内方部材が一対の内輪からなり、前記転がり軸受が、前記内輪の正面側端面が突き合された状態でセットされた背面合せタイプの複列アンギュラ玉軸受であっても良い。

また、本発明のうち請求項４に記載の方法発明は、内周に複列の外側転走面が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内方部材と、前記両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複数の転動体と、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、軸受内部に所定量のグリースが封入された転がり軸受の製造方法において、前記転動体間で、かつ前記保持器と内方部材とで形成される環状空間を狙って所定量のグリースが封入されるグリース封入工程と、このグリース封入工程後、前記外方部材または内方部材のどちらか一方を回転させ、前記転がり軸受が馴らし運転される馴らし工程とを備えている。

これにより、少なくとも転動体と、外方部材および内方部材の転走面との接触部にグリースが行き届くと共に、グリースによる油膜層が均一、かつ確実に形成され、輸送時の振動あるいは衝撃荷重によるフレッティングを防止できる転がり軸受を提供することができる。

好ましくは、請求項５に記載の発明のように、前記馴らし工程が、前記外方部材に僅かなラジアル荷重が負荷され、この外方部材に対して前記内輪を前記転動体間のピッチの１／２程度に正逆微動回転されることによって行われていれば、転がり軸受の軸受内部空間に充填されたグリースが各接触部に浸透し、一層均一・平坦化された油膜を確実に形成することができる。

本発明に係る転がり軸受は、内周に複列の外側転走面が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内方部材と、前記両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複数の転動体と、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、軸受内部に所定量のグリースが封入された転がり軸受において、前記転がり軸受が未使用状態で、前記転動体と、前記外方部材および内方部材の転走面との接触部に前記グリースによる油膜層が形成されているので、転がり軸受が未使用状態で、転動体と、外方部材および内方部材の転走面との接触部にグリースによる油膜層が形成されているので、輸送時の振動あるいは衝撃荷重によるフレッティングを防止し、耐久性を向上させた転がり軸受を提供することができる。

また、本発明に係る転がり軸受の製造方法は、内周に複列の外側転走面が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内方部材と、前記両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複数の転動体と、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、軸受内部に所定量のグリースが封入された転がり軸受の製造方法において、前記転動体間で、かつ前記保持器と内方部材とで形成される環状空間を狙って所定量のグリースが封入されるグリース封入工程と、このグリース封入工程後、前記外方部材または内方部材のどちらか一方を回転させ、前記転がり軸受が馴らし運転される馴らし工程とを備えているので、少なくとも転動体と、外方部材および内方部材の転走面との接触部にグリースが行き届くと共に、グリースによる油膜層が均一、かつ確実に形成され、輸送時の振動あるいは衝撃荷重によるフレッティングを防止できる転がり軸受を提供することができる。

内周にテーパ状の複列の外側転走面が形成された外輪と、外周に前記複列の外側転走面に対向するテーパ状の内側転走面が形成された一対の内輪と、前記両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複数の円錐ころと、前記外輪と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、軸受内部に所定量のグリースが封入され、前記内輪の正面側端面が突き合された状態でセットされた背面合せタイプの車輪用転がり軸受において、前記転がり軸受が未使用状態で、前記円錐ころと、前記外輪および内輪の転走面との接触部に前記グリースによる油膜層が形成されている。

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、本発明に係る転がり軸受の第１の実施形態を示す縦断面図、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った横断面図、図３（ａ）は、図１のＢ部を拡大した説明図、（ｂ）は、図１のＣ部を拡大した説明図、図４は、本発明に係る転がり軸受のグリース封入工程を示す説明図、図５は、馴らし工程を示す説明図である。なお、この転がり軸受の基本構成は、前述の従来技術の１例としてこの図１を用いて説明したので、詳細な説明を省略し、本発明の特徴部分を主体に説明する。

この転がり軸受１は、車輪用軸受装置に使用される第１世代と称される構成を有し、内周にテーパ状の複列の外側転走面２ａ、２ａが形成された外輪２と、外周に前記複列の外側転走面２ａ、２ａに対向するテーパ状の内側転走面３ａが形成された一対の内輪３と、両転走面間に収容された複列の転動体４、４と、これらの転動体４を転動自在に保持する保持器５と、外輪２の両端部に装着されたシール６、７とを備え、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た背面合せタイプの複列の円錐ころ軸受を構成している。

本実施形態では、図４に示すように、組み立てられた転がり軸受１にグリースが封入される。このグリース封入工程では、転がり軸受１は、グリース封入治具１０、１０に挟持され、縦型に載置された状態で所定量のグリースが封入される。グリース封入治具１０、１０は、底部に円筒状の導入部１０ａが突設され、全体として略カップ状に形成されている。また、グリース封入治具１０、１０の開口部には外輪２と内輪３との環状空間に嵌挿される環状のノズル部１１が形成され、導入部１０ａの導入孔１２からこのノズル部１１に連通する通孔１３が形成されている。

グリースは、図中矢印にて示すように、導入孔１２から圧送され、通孔１３を介してノズル部１１のノズル１１ａから軸受内部に封入される。具体的には、ノズル１１ａは転動体４、４間に配置され、保持器５と内輪３とで形成される環状空間を狙ってグリースが封入される。

さらに、本実施形態では、グリース封入後に転がり軸受１の馴らし工程が付加されている。図５に示すように、馴らし運転は、外輪２を支持する固定治具１４に対し、一対の内輪３、３を挟持する回転治具１５、１６を介して内輪３を所定の回転数で回転駆動して行われる。この結果、図２に示すように、少なくとも転動体４と、外輪２および内輪３の両転走面２ａ、３ａとの接触部（線接触）、および転動体４と内輪３の大鍔部３ｂとの接触部（線接触）にグリースが行き届き、図３（ａ）、（ｂ）に模式的に示すように、グリースによる油膜層が完全に形成される。これにより、輸送時の振動あるいは衝撃荷重によるフレッティングを防止し、耐久性を向上させた転がり軸受１を提供することができる。

なお、ここで、内輪３を固定して外輪２を回転駆動するようにしても良いが、内輪３、３を回転治具１５、１６によって回転駆動した方が、内輪３、３の外周面に付着したグリースが遠心力により拡散し易いため、馴らし運転として好ましい。さらに、内輪３を一定の方向に回転駆動するのではなく、例えば、転動体４間のピッチの１／２程度に内輪３、３を正逆微動回転させ、外輪２に僅かなラジアル荷重を負荷させて馴らし運転することにより、転がり軸受１の軸受内部空間に充填されたグリースが各接触部に浸透し、一層均一・平坦化された油膜を確実に形成することができる。

ここでは、車輪用軸受装置に使用される転がり軸受として複列の円錐ころ軸受について詳述したが、本発明に係る転がり軸受は、これに限らず、複列のアンギュラ玉軸受を適用することができる。図６は、本発明に係る転がり軸受の第２の実施形態を示す縦断面図である。なお、前述した実施形態と同一部位、同一部品、あるいは同一の機能を有する部品、部位には同じ符号を付けて重複した説明を省略する。

この転がり軸受１７は、図６（ａ）に示すように、内周に円弧状の複列の外側転走面１８ａ、１８ａが形成された外輪１８と、この複列の外側転走面１８ａ、１８ａに対向する円弧状の内側転走面１９ａが外周に形成された一対の内輪１９、１９と、これら両転走面間に収容された複列の転動体（ボール）２０、２０と、これら複列の転動体２０、２０を転動自在に保持する保持器２１とを備えている。そして、外輪１８と内輪１９との間に形成される環状空間を密封するためにシール２２、７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。

外輪１８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。一方、内輪１９は、外輪１８と同様、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、転がり軸受１７にグリースが封入された後、馴らし運転が行われている。これにより、（ｂ）に示すように、少なくとも転動体２０と、外輪１８および内輪１９の両転走面１８ａ、１９ａとの接触部（点接触）にグリースが行き届き、グリースによる油膜層が完全に形成される。したがって、輸送時の振動あるいは衝撃荷重によるフレッティングを防止し、耐久性を向上させることができる。

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。

本発明に係る転がり軸受は、例えば、車輪用軸受装置に使用され、車輪を回転自在に支承する転がり軸受に適用することができる。

本発明に係る転がり軸受の第１の実施形態を示す縦断面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿った横断面図である。 （ａ）は、図１のＢ部を拡大した説明図である。 （ｂ）は、図１のＣ部を拡大した説明図である。 本発明に係る転がり軸受のグリース封入工程を示す説明図である。 同上、馴らし工程を示す説明図である。 （ａ）は、本発明に係る転がり軸受の第２の実施形態を示す縦断面図である。 （ｂ）は、（ａ）の要部拡大図である。 図１のＡ−Ａ線に沿った横断面図で、従来の転がり軸受を示すための説明図である。

符号の説明

１、１７・・・・・・・・転がり軸受
２、１８・・・・・・・・外輪
２ａ、１８ａ・・・・・・外側転走面
３、１９・・・・・・・・内輪
３ａ、１９ａ・・・・・・内側転走面
３ｂ・・・・・・・・・・大鍔
３ｃ・・・・・・・・・・小径端部
４、２０・・・・・・・・転動体
５、２１・・・・・・・・保持器
６、７、２２・・・・・・シール
８・・・・・・・・・・・環状溝
９・・・・・・・・・・・連結環
１０・・・・・・・・・・グリース封入治具
１０ａ・・・・・・・・・導入部
１１・・・・・・・・・・ノズル部
１１ａ・・・・・・・・・ノズル
１２・・・・・・・・・・導入孔
１３・・・・・・・・・・通孔
１４・・・・・・・・・・固定治具
１５、１６・・・・・・・回転治具

Claims (5)

1. 内周に複列の外側転走面が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内方部材と、
   前記両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複数の転動体と、
   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、
   軸受内部に所定量のグリースが封入された転がり軸受において、
   前記転がり軸受が未使用状態で、前記転動体と、前記外方部材および内方部材の転走面との接触部に前記グリースによる油膜層が形成されていることを特徴とする転がり軸受。
2. 前記内方部材が一対の内輪からなり、これら内輪の大径側端部に前記転動体を案内する大鍔が形成されると共に、前記転がり軸受が、前記内輪の正面側端面が突き合された状態でセットされた背面合せタイプの複列円錐ころ軸受からなる請求項１に記載の転がり軸受。
3. 前記内方部材が一対の内輪からなり、前記転がり軸受が、前記内輪の正面側端面が突き合された状態でセットされた背面合せタイプの複列アンギュラ玉軸受からなる請求項１に記載の転がり軸受。
4. 前記内周に複列の外側転走面が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内方部材と、前記両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複数の転動体と、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、軸受内部に所定量のグリースが封入された転がり軸受の製造方法において、前記転動体間で、かつ前記保持器と内方部材とで形成される環状空間を狙って所定量のグリースが封入されるグリース封入工程と、このグリース封入工程後、前記外方部材または内方部材のどちらか一方を回転させ、前記転がり軸受が馴らし運転される馴らし工程とを備えていることを特徴とする転がり軸受の製造方法。
5. 前記馴らし工程が、前記外方部材に僅かなラジアル荷重が負荷され、この外方部材に対して前記内輪を前記転動体間のピッチの１／２程度に正逆微動回転されることによって行われる請求項４に記載の転がり軸受の製造方法。

Images