JP2007057014A - 車輪用複列円錐ころ軸受 - Google Patents

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Abstract

【課題】
引抜・圧入荷重を軽減し、保守・点検時等の作業性を向上させた車輪用複列円錐ころ軸受を提供する。
【解決手段】
内周にテーパ状の複列の外側転走面8aが形成された外方部材8と、この外方部材8に内挿され、内周に複列の外側転走面8aに対向する内側転走面9aが形成された一対の内輪9と、両転走面間に保持器14を介して転動自在に収容された複列の円錐ころ10と、外方部材8の両端部に装着されたシール15、16とを備え、一対の内輪9の正面側端面が突き合されて背面合せタイプを構成する車輪用複列円錐ころ軸受1において、内輪9の内周に、嵌合面9cに対して僅かな段差をもつ大径段部23が形成され、この大径段部23が、内側転走面9aの小径側端部に対応する位置から正面側端面に亙って形成されている。これにより、車軸等に対する内輪9の脱着荷重を軽減することができる。
【選択図】図2

Description

本発明は、トラック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複列円錐ころ軸受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複列の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、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、トラックやオフロードカー等、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。この複列円錐ころ軸受は負荷容量が大きく、ラジアル荷重とアキシアル荷重、およびそれらの合成荷重を負荷するのに好適である。
複列円錐ころ軸受を使用した従来の車輪用軸受装置の一例を図5に示す。この車輪用軸受装置は、内周にテーパ状の複列の外側転走面51a、51aが形成された外輪51と、外周に複列の外側転走面51a、51aに対向するテーパ状の内側転走面52aが形成された一対の内輪52、52と、両転走面間に保持器53を介して転動自在に収容された複列の円錐ころ54と、外輪51の両端部に装着されたシール55、56とからなる複列円錐ころ軸受57を備えている。
ここで、車軸58の軸端に形成された段差部58aに複列円錐ころ軸受57の一対の内輪52、52が嵌挿されている。これらの内輪52、52は、固定ナット59で締付固定され、回転自在な外輪51に一体に設けられた外向きのフランジ51bに、車輪ハブ60がハブボルト61で取り付けられている。
こうした複列円錐ころ軸受57は、車輪(図示せず)を回転支持すると共に、重い車両重量を支え、かつモーメント荷重も受けるため、嵌挿された内輪52の内径面と車軸58における段差部58aの外径面との間に微小なすべりによる焼付きが発生し、両者が固着することがある。このように嵌合面に固着が生じると、メンテナンスや部品交換時、軸受の脱着作業が困難になる問題があった。そこで、こうした問題を解決するために、車輪が複列円錐ころ軸受57により車軸58に回転自在に支承された車輪用軸受装置において、複列円錐ころ軸受57の内輪52の内径面に、リン酸塩皮膜等からなる潤滑皮膜62が形成されている。すなわち、内輪52の内径面に潤滑皮膜62を形成することにより、段差部58aと内輪52の嵌合面間にすべりが生じても、これらの嵌合面に焼付きが生じないようにしている。
特開2001−99175号公報
こうした従来の車輪用軸受装置は、複列円錐ころ軸受57における内輪52の内径面に潤滑皮膜62が形成されているので、車軸58と内輪52との嵌挿面間にすべりが生じても焼付きによる固着が生じない特徴を備えているが、この種の複列円錐ころ軸受57における内輪52は、通常、クリープを防止するために内輪52が車軸58に圧入固定されている。したがって、ディーラでの定期点検や補修時に分解・再組立が行われる場合、内輪52を車軸58から引き抜き、再圧入する際に大きな荷重が必要であり、大型プレスや大型の専用治具を必要としていた。これが保守・点検および補修時の作業性を阻害する要因の一つとなっていた。ここで、クリープとは、嵌合面のシメシロ不足や精度不良等によって、嵌合面が鏡面や曇った面、あるいはかじりを伴う現象をいう。
また、このような車輪用軸受装置では、複列円錐ころ軸受57の外輪51が回転する構造のため、車軸58に対する内輪52の圧入シメシロは、内輪52が回転する構造に比べて比較的小さいものの、車軸58に内輪52を圧入する際にこの潤滑皮膜62が剥れる恐れがあり、耐久性の面で改善が望まれていた。
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、引抜・圧入荷重を軽減し、保守・点検時等の作業性を向上させた車輪用複列円錐ころ軸受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、内周にテーパ状の複列の外側転走面が形成された外方部材と、この外方部材に内挿され、内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、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列の円錐ころと、前記外方部材の両端部に装着されたシールとを備え、前記一対の内輪の正面側端面が突き合された状態でセットされて背面合せタイプを構成する車輪用複列円錐ころ軸受において、前記内輪の内周に、当該内輪の嵌合面に対して僅かな段差をもつ大径段部が形成され、この大径段部が軸方向に亙って所定の範囲に延びている。
このように、背面合せタイプを構成し、車輪を回転自在に支承する車輪用複列円錐ころ軸受において、内輪の内周に、当該内輪の嵌合面に対して僅かな段差をもつ大径段部が形成され、この大径段部が軸方向に亙って所定の範囲に延びているので、内輪の嵌合面の面積を減少させることができ、内輪を車軸等から引き抜き、再圧入する際の荷重を軽減することが可能となり、大型プレスや大型の専用治具を使用しなくても容易に軸受を脱着することができる。したがって、保守・点検および補修時の作業性を一段と向上させた車輪用の複列円錐ころ軸受を提供することができる。
好ましくは、請求項2に記載の発明のように、前記大径段部が、前記内輪における内側転走面の小径側端部に対応する位置から正面側端面に亙って形成されていれば、この大径段部の範囲は無負荷領域となるため、荷重を負荷する上で影響を及ぼすことはない。
また、請求項3に記載の発明は、前記外方部材の外周に、当該外方部材の嵌合面に対して僅かな段差をもつ小径段部が形成され、この小径段部が軸方向に亙って所定の範囲に延びているので、外方部材の嵌合面の面積を減少させることができ、外方部材をナックル等から引き抜き、再圧入する際の荷重を軽減することができる。
好ましくは、請求項4に記載の発明のように、前記小径段部が、前記複列の外側転走面の一方の小径側端部に対応する位置から他方の小径側端部に対応する位置に亙って形成されていれば、この小径段部の範囲は無負荷領域となるため、荷重を負荷する上で影響を及ぼすことはない。
さらに好ましくは、請求項5に記載の発明のように、前記小径段部が、前記外側転走面の大径側端部に対応する位置から端面に亙って形成されていれば、外方部材の嵌合面の面積を効果的に減少させることができ、引き抜き、再圧入する際の荷重を一層軽減することができる。
本発明に係る車輪用複列円錐ころ軸受は、内周にテーパ状の複列の外側転走面が形成された外方部材と、この外方部材に内挿され、内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、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列の円錐ころと、前記外方部材の両端部に装着されたシールとを備え、前記一対の内輪の正面側端面が突き合された状態でセットされて背面合せタイプを構成する車輪用複列円錐ころ軸受において、前記内輪の内周に、当該内輪の嵌合面に対して僅かな段差をもつ大径段部が形成され、この大径段部が軸方向に亙って所定の範囲に延びているので、内輪の嵌合面の面積を減少させることができ、内輪を車軸等から引き抜き、再圧入する際の荷重を軽減することが可能となり、大型プレスや大型の専用治具を使用しなくても容易に軸受を脱着することができる。したがって、保守・点検および補修時の作業性を一段と向上させた車輪用の複列円錐ころ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方部材と、この外方部材に内挿され、内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、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列の円錐ころと、前記外方部材の両端部に装着されたシールとを備え、前記一対の内輪の正面側端面が突き合された状態でセットされて背面合せタイプを構成する車輪用複列円錐ころ軸受において、前記内輪の内周に、当該内輪の嵌合面に対して僅かな段差をもつ大径段部が形成され、この大径段部が、前記内輪における内側転走面の小径側端部に対応する位置から正面側端面に亙って形成されている。
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、本発明に係る複列円錐ころ軸受が組み込まれた車輪用軸受装置を示す縦断面図、図2は、その複列円錐ころ軸受の第1の実施形態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ター側(図面左側)、中央寄り側をインナー側(図面右側)という。
この車輪用軸受装置は従動輪用で、第2世代と称される構成をなす複列円錐ころ軸受1を備えている。この複列円錐ころ軸受1は、車軸2の端部に形成された小径の嵌合部3に所定のシメシロを介して嵌合され、車軸2の肩部2aとワッシャ4で挟持された状態で、固定ナット5によって緊締されている。複列円錐ころ軸受1は、アウター側の外周に車輪ハブ6を取り付けるための車輪取付フランジ7を一体に有する外方部材(外輪)8と、一対の内輪9、9と、複列の円錐ころ10、10とを備えている。
車輪取付フランジ7の円周等配に複数のボルト孔7aが穿設され、ハブボルト11によって車輪ハブ6が締結されている。また、外方部材8のアウター側端面にはキャップ12が固定ボルト13を介して装着され、複列円錐ころ軸受1のアウター側の開口部を閉塞して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。
複列円錐ころ軸受1は、図2に拡大して示すように、外方部材8の内周にテーパ状の複列の外側転走面8a、8aが形成されると共に、これら複列の外側転走面8a、8aに対向するテーパ状の内側転走面9aがそれぞれ内輪9の外周に形成されている。そして、両転走面8a、9a間に保持器14を介して複列の円錐ころ10、10が転動自在に収容されると共に、一対の内輪9、9の大径側端部に形成された大鍔9bによって円錐ころ10が案内されている。この複列円錐ころ軸受1は、一対の内輪9、9の正面側(小径側)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を構成している。
外方部材8はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中炭素鋼で形成され、少なくとも複列の外側転走面8a、8aが、高周波焼入れによって58〜64HRCの範囲に表面が硬化処理されている。また、内輪9および円錐ころ10はSUJ2等の高炭素クロム鋼、あるいは浸炭鋼からなり、高炭素クロム鋼は、ズブ焼入れによって芯部まで58〜64HRCの範囲に硬化処理され、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。
外方部材8の両端部にはシール15、16が装着され、外方部材8と内輪9との間に形成される環状空間の開口部を密封している。このシール15、16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。
シール15、16のうち、アウター側のシール15は、前述したキャップ12(図1参照)により直接外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入することがないため、シンプルなラビリンス型のシールで構成されている。具体的には、このシール15は、鋼板からプレス加工によって断面が略L字状に形成され、その内端縁が内輪9の外径に僅かな径方向すきまを介して対峙している。
一方、インナー側のシール16は直接外部に曝されているため、強固な密封性を有する複合型のシールで構成されている。すなわち、外方部材8に内嵌されるシール板17と、内輪9に外嵌され、ステンレス鋼板等の耐食性を有する鋼板からプレス加工によって断面が略L字状に形成されたスリンガ18とからなり、互いに対向して配置されている。シール板17は、耐食性を有する鋼板からプレス加工によって断面が略L字状に形成された芯金19と、この芯金19に一体に加硫接着され、スリンガ18に摺接するサイドリップ20aと二股状のラジアルリップ20b、20cとからなるシール部材20を有している。
互いに突き合わされる一対の内輪9、9の小径側端部には連結環21が装着されている。この連結環21は、鋼板をプレス加工によって断面が略コの字状に有端リングとして形成され、内輪9の小径側端部の内周に形成された環状の装着溝22にその端部が係止され、一対の内輪9、9を所定の引抜耐力でもって連結している。この連結環21によって、一対の内輪9、9が分離するのを防止して取扱いが容易になると共に、車軸2から一対の内輪9、9を引き抜く際、アウター側の内輪9を抜くことで車軸2に残ろうとするインナー側の内輪9も容易に取り外すことができ、軸受の車軸2への着脱作業を簡便化することができる。
ここで、本実施形態では、車軸2に嵌合される内輪9の内周に、嵌合面9cに対して僅かな段差をもって軸方向に所定の範囲に延びる大径段部23が形成されている。この大径段部23は、内側転走面9aの小径側端部に対応する位置(図中破線にて示す)から正面側端面に亙って形成されている。この大径段部23の範囲は無負荷領域となるため、荷重を負荷する上で影響を及ぼすことはなく、内輪9における嵌合面9cの面積を減少させることができる。すなわち、この大径段部23を内輪9の内周に形成することにより、内輪9を車軸2から引き抜き、再圧入する際の荷重を、従来に比べ実質的に20〜40%軽減することが可能となり、大型プレスや大型の専用治具を使用しなくても容易に軸受を脱着することができる。したがって、保守・点検および補修時の作業性を一段と向上させた車輪用の複列円錐ころ軸受1を提供することができる。
図3は、本発明に係る複列円錐ころ軸受が組み込まれた他の車輪用軸受装置を示す縦断面図、図4は、その車輪用複列円錐ころ軸受の第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詳細な説明を省略する。
この車輪用軸受装置は駆動輪用で、第1世代と称される構成をなす複列円錐ころ軸受24を備えている。この複列円錐ころ軸受24は、ハブ輪25に形成された円筒状の嵌合段部25aとナックル26とに所定のシメシロを介して嵌合され、等速自在継手27の外側継手部材28とハブ輪24に挟持された状態で、固定ナット5によって緊締されている。ハブ輪25は、アウター側の端部に、車輪ハブ6とブレーキロータ29を取り付けるための車輪取付フランジ7を一体に有し、この車輪取付フランジ7の円周等配に複数のハブボルト11が植設されている。また、ハブ輪25の内周にはセレーション(またはスプライン)25bが形成されると共に、このセレーション25bに係合するセレーション(またはスプライン)30aが外側継手部材28のステム部30の外周に刻設されている。そして、ハブ輪25にステム部30が内嵌され、ハブ輪25と外側継手部材28がトルク伝達可能に、かつ軸方向に分離可能に結合されている。
複列円錐ころ軸受24は、図4に拡大して示すように、内周にテーパ状の複列の外側転走面8a、8aが形成された外方部材(外輪)31と、複列の外側転走面8a、8aに対向するテーパ状の内側転走面9aがそれぞれ形成された一対の内輪9と、両転走面8a、9a間に保持器14を介して転動自在に収容された複列の円錐ころ10、10と、外方部材31の両端部に装着されたシール15、16と、内輪9の小径側端部に装着された連結環21とを備えている。外方部材31はSUJ2等の高炭素クロム鋼あるいは浸炭鋼からなり、高炭素クロム鋼はズブ焼入れによって芯部まで58〜64HRCの範囲に硬化処理され、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。
ここで、本実施形態では、ハブ輪25に嵌合される内輪9の内周に、前述した実施形態と同様、嵌合面9cに対して僅かな段差をもって軸方向に所定の範囲に延びる大径段部23が形成されている。さらに、外方部材31の外周に、ナックル26(図3参照)との嵌合面31aに対して僅かな段差をもって軸方向に所定の範囲に延びる小径段部32、33が形成されている。小径段部32は、外周の軸方向の中央部で、複列の外側転走面8a、8aの一方の小径側端部に対応する位置(図中破線にて示す)から他方の小径側端部に対応する位置に亙って形成されている。また、小径段部33は、外方部材31の端部外周で、外側転走面8aの大径側端部に対応する位置(図中破線にて示す)から端面に亙って形成されている。この小径段部32、33の範囲は無負荷領域となるため、荷重を負荷する上で影響を及ぼすことはなく、外方部材31の嵌合面31aを減少させることができる。すなわち、この小径段部32、33を外方部材8の外周に形成することにより、外方部材8をナックル(図示せず)26から引き抜き、再圧入する際の荷重を、従来に比べ実質的に20〜40%軽減することが可能となり、内輪9の大径段部23と相俟って容易に軸受を脱着することができる。したがって、保守・点検および補修時の作業性を一段と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。
本発明に係る車輪用複列円錐ころ軸受は、従動輪側、駆動輪側に拘わらず、車輪を回転自在に支承する第1および第2世代の車輪用軸受装置に適用できる。
本発明に係る複列円錐ころ軸受が組み込まれた車輪用軸受装置を示す縦断面図である。 同上、複列円錐ころ軸受の第1の実施形態を示す縦断面図である。 本発明に係る複列円錐ころ軸受が組み込まれた他の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。 同上、複列円錐ころ軸受の第2の実施形態を示す縦断面図である。 従来の複列円錐ころ軸受が組み込まれた車輪用軸受装置を示す縦断面図である。
符号の説明
1、24・・・・・・複列円錐ころ軸受
2・・・・・・・・・車軸
2a・・・・・・・・肩部
3・・・・・・・・・嵌合部
4・・・・・・・・・ワッシャ
5・・・・・・・・・固定ナット
6・・・・・・・・・車輪ハブ
7・・・・・・・・・車輪取付フランジ
7a・・・・・・・・ボルト孔
8、31・・・・・・外方部材
8a・・・・・・・・外側転走面
9・・・・・・・・・内輪
9a・・・・・・・・内側転走面
9b・・・・・・・・大鍔
9c、31a・・・・嵌合面
10・・・・・・・・円錐ころ
11・・・・・・・・ハブボルト
12・・・・・・・・キャップ
13・・・・・・・・固定ボルト
14・・・・・・・・保持器
15、16・・・・・シール
17・・・・・・・・シール板
18・・・・・・・・スリンガ
19・・・・・・・・芯金
20・・・・・・・・シール部材
20a・・・・・・・サイドリップ
20b、20c・・・ラジアルリップ
21・・・・・・・・連結環
22・・・・・・・・装着溝
23・・・・・・・・大径段部
25・・・・・・・・ハブ輪
25a・・・・・・・嵌合段部
25b、30a・・・セレーション
26・・・・・・・・ナックル
27・・・・・・・・等速自在継手
28・・・・・・・・外側継手部材
29・・・・・・・・ブレーキロータ
30・・・・・・・・ステム部
32、33・・・・・小径段部
51・・・・・・・・外輪
51a・・・・・・・外側転走面
51b・・・・・・・フランジ
52・・・・・・・・内輪
52a・・・・・・・内側転走面
53・・・・・・・・保持器
54・・・・・・・・円錐ころ
55、56・・・・・シール
57・・・・・・・・複列円錐ころ軸受
58・・・・・・・・車軸
58a・・・・・・・段差部
59・・・・・・・・固定ナット
60・・・・・・・・車輪ハブ
61・・・・・・・・ハブボルト
62・・・・・・・・潤滑皮膜

Claims (5)

  1. 内周にテーパ状の複列の外側転走面が形成された外方部材と、
    この外方部材に内挿され、内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、
    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列の円錐ころと、
    前記外方部材の両端部に装着されたシールとを備え、
    前記一対の内輪の正面側端面が突き合された状態でセットされて背面合せタイプを構成する車輪用複列円錐ころ軸受において、
    前記内輪の内周に、当該内輪の嵌合面に対して僅かな段差をもつ大径段部が形成され、この大径段部が軸方向に亙って所定の範囲に延びていることを特徴とする車輪用複列円錐ころ軸受。
  2. 前記大径段部が、前記内輪における内側転走面の小径側端部に対応する位置から正面側端面に亙って形成されている請求項1に記載の車輪用複列円錐ころ軸受。
  3. 前記外方部材の外周に、当該外方部材の嵌合面に対して僅かな段差をもつ小径段部が形成され、この小径段部が軸方向に亙って所定の範囲に延びている請求項1または2に記載の車輪用複列円錐ころ軸受。
  4. 前記小径段部が、前記複列の外側転走面の一方の小径側端部に対応する位置から他方の小径側端部に対応する位置に亙って形成されている請求項3に記載の車輪用複列円錐ころ軸受。
  5. 前記小径段部が、前記外側転走面の大径側端部に対応する位置から端面に亙って形成されている請求項3または4に記載の車輪用複列円錐ころ軸受。
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