JP2008168665A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 大型車両用のアクスルユニットとして使用するのに適し、ハウジングに対して外輪が軸方向に移動しないようにすることで、磁気エンコーダと磁気センサとの位置関係が変化せずに、常に車輪の回転を正確に検出でき、かつハウジングの軸受嵌め合い面の摩耗を防ぐことができる車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】 この車輪用軸受装置１は、複列の転がり軸受２と、この転がり軸受２の外輪４が内周に圧入された環状のハブ３４取付用ハウジング７とを備える。ハウジング７の内周面１１は、外輪４が圧入される圧入面部１１ａと、この圧入面部１１ａに段差部１１ｂを介して続く圧入面部１１ａよりも小径な小径面部１１ｃとからなる段付き円筒面状に形成されている。圧入面部１１ａに圧入された外輪４を、段差部１１ｂと、圧入面部１１ａに形成された環状溝１３に装入した止め輪１５とで挟んで軸方向の位置決めをする。外輪４と止め輪１５との間の軸方向隙間を零以下にする。
【選択図】 図１

Description

この発明は、トラック、バス等の大型車両用のアクスルユニットとして使用される車輪用軸受装置に関する。

大型車両用のアクスルユニットとして、例えば特許文献１に開示された構造のものが知られている。図６に示すように、このアクスルユニットは、ユニット化された複列の転がり軸受２と、この転がり軸受２の外輪４が内周に嵌合する環状のハウジング７とを備え、ハウジング７の一端にハブ３４およびブレーキロータ３５を取付けたものである。車輪（図示せず）はハブ３４に取付けられる。
特開２００３−３１２２０５号公報

この種のアクスルユニットでは、通常、転がり軸受２の外輪４がハウジング７の内周に圧入により嵌合させてある。その場合、アクスルユニットに高荷重が負荷されたときに、外輪４がクリープして軸方向に抜けるのを防止するために、外輪４の軸方向の移動を規制する止め輪１５がハウジング７に取付けられる。

上記止め輪１５は、ハウジング７の内周に形成されている環状溝１３に、止め輪１５が有する弾性を利用して嵌め込まれるが、この嵌め込みが円滑に行われるように、環状溝１３の幅よりも止め輪１５の幅の方が若干狭くなっている。このため、止め輪１５を取付けた状態で、止め輪１５とハウジング７との間には、軸方向の僅かな隙間があり、この隙間分だけハウジング７に対して外輪４が移動する可能性がある。

最近の自動車は、操舵安定性を得るためにアンチロックブレーキ装置（ＡＢＳ）を備えたものが多い。アンチロックブレーキ装置を備えた自動車では、タイヤロックを検知するＡＢＳセンサがアクスルユニットに設けられる。ＡＢＳセンサは、アクスルユニットにおける回転側部材に取付けた磁気エンコーダと、前記磁気エンコーダに対して対面するように固定側部材に取付けられた磁気センサとからなる。
具体的な説明はないが、特許文献１にも、ＡＢＳセンサ等の回転検出装置の磁気エンコーダと思われるものＡが図に示されている。それは回転側部材であるハウジング７のインボード側端部に取付けられている。Ａがアキシアル型の磁気エンコーダとした場合、磁気センサＢは、二点鎖線で示すように磁気エンコーダＡに対して軸方向に所定距離だけ離して固定側部材に設けられる。図６の例では、固定側部材がナックルＣである。

しかし、前述の理由により、止め輪１５とハウジング７との隙間の範囲内でハウジング７に対して外輪４が軸方向に移動した場合、外輪４と共に外輪４よりも車体側の部材も軸方向に移動し、磁気エンコーダＡと磁気センサＢとの距離が変化して、回転検出装置で車輪の回転を正確に検出できなくなる。Ａがラジアル型の磁気エンコーダである場合も、磁気エンコーダＡと磁気センサＢとの角度が変化することで、やはり回転検出装置で車輪の回転を正確に検出できなくなる。このように回転検出装置の検出精度が低下すると、アンチロックブレーキ装置が正確に作動しなくなる懸念がある。

また、外輪４がクリープすると、ハウジング７の軸受嵌め合い面が摩耗するという問題がある。転がり軸受２の内輪３や外輪４が、ＳＵＪ２等の軸受鋼を焼入れ処理した高い硬さのものであるのに対し、ハウジング７は、球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ）等の鋳鉄製であることが多く、しかも鋳造したままであるため、硬度が低く、耐摩耗性に劣る。このため、特に外輪４のクリープが生じたときに、ハウジング７が著しく摩耗する。

この発明の目的は、大型車両用のアクスルユニットとして使用するのに適し、ハウジングに対して外輪が軸方向に移動しないようにすることで、磁気エンコーダと磁気センサとの位置関係が変化せずに、常に車輪の回転を正確に検出でき、かつハウジングの軸受嵌め合い面の摩耗を防ぐことができる車輪用軸受装置を提供することである。

この発明にかかる車輪用軸受装置は、複列の転がり軸受と、この転がり軸受の外輪が内周に圧入された環状のハブ取付用ハウジングとを備えた車輪用軸受装置であって、前記ハウジングの内周面は、前記外輪が圧入される圧入面部と、この圧入面部に段差部を介して続く圧入面部よりも小径な小径面部とからなる段付き円筒面状に形成され、前記圧入面部に圧入された外輪を、前記段差部と、前記圧入面部に形成された環状溝に装入した止め輪とで挟んで軸方向の位置決めをするものとし、前記外輪と前記止め輪との間の軸方向隙間を零以下にしたことを特徴とする。零以下とは、零または負隙間を言う。

この車輪用軸受装置は、ハブ取付用ハウジングにハブおよびブレーキロータを取付けることで、アクスルユニットとして使用される。外輪と止め輪との間の軸方向隙間を零以下にしたことにより、外輪がハウジングの内周面段差部と止め輪とで挟み付けられて軸方向移動ができないように拘束される。このため、磁気エンコーダと磁気センサの位置関係が一定に保たれ、車輪の回転を常に正確に検出できる。
また、ハウジングに対して外輪が軸方向に移動しないので、ハウジングの軸受嵌め合い面の摩耗が抑えられる。

前記ハウジングの内周面における少なくとも前記圧入面部に、焼入れによる表面硬化層を設けるとよい。ハウジングの内周面の段差部にも焼入れによる表面硬化層を設けるとさらに好ましい。これら表面硬化層の硬さをＨＲＣ５０以上とするのがよい。
ハウジングの内周面における圧入面部や段差部に焼入れによる表面硬化層を設けると、転がり軸受の外輪との接触によるハウジングの軸受嵌め合い面の摩耗をより一層抑えることができる。

この発明の車輪用軸受装置は、複列の転がり軸受と、この転がり軸受の外輪が内周に圧入された環状のハブ取付用ハウジングとを備えた車輪用軸受装置であって、前記ハウジングの内周面は、前記外輪が圧入される圧入面部と、この圧入面部に段差部を介して続く圧入面部よりも小径な小径面部とからなる段付き円筒面状に形成され、前記圧入面部に圧入された外輪を、前記段差部と、前記圧入面部に形成された環状溝に装入した止め輪とで挟んで軸方向の位置決めをするものとし、前記外輪と前記止め輪との間の軸方向隙間を零以下にしたため、大型車両用のアクスルユニットとして使用するのに適し、ハウジングに対して外輪が軸方向に移動しないようにすることで、磁気エンコーダと磁気センサとの位置関係が変化せずに、常に車輪の回転を正確に検出でき、かつハウジングの軸受嵌め合い面の摩耗を防ぐことができる。

この発明の実施形態を図１および図２と共に説明する。この実施形態は、外輪回転タイプで、例えばトラック、バス等の大型車両の従動輪用アクスルユニットに使用された状態を示す。なお、この明細書において、車両に取付けた状態で車両の車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。

この車輪用軸受装置１は、複列の転がり軸受２と、この転がり軸受２の外周に嵌合するハブ取付用のハウジング７とからなる。転がり軸受２は、それぞれ外周面に軌道面３ａを有する２個の内輪３と、この内輪３の軌道面３ａに対向する複列の軌道面４ａを内周面に有する外輪４と、これら内外輪３，４間に組み込まれた複列の転動体５とを備えている。この実施形態の場合、転動体５は円すいころであって、複列の円すいころが背面組合せで配列され、各列毎に保持器６で保持されている。内輪３と外輪４間の軸受空間の両端は、シール８，９によりそれぞれ密封されている。

ハウジング７は環状の部材であり、その内周面１１は、転がり軸受２の外輪４が圧入される圧入面部１１ａと、この圧入面部１１ａに段差部１１ｂを介してアウトボード側へ続く圧入面部１１ａよりも小径な小径面部１１ｃとからなる段付き円筒面状に形成されている。ハウジング７のアウトボード側の端面における周方向複数箇所に、ハブおよびブレーキロータを取付けるためのボルト孔１２が設けられている。

転がり軸受２は、その外輪４をハウジング７の内周面圧入面部１１ａにインボード側から圧入することにより、ハウジング７に組み込まれる。ハウジング７に転がり軸受２を組み込んだ状態では、ハウジング７の方が外輪４よりもインボード側に突出しており、このハウジング７の突出部の内周面に形成された環状溝１３に止め輪１５が装着される。止め輪１５は、周方向の１箇所に割り部が形成され、縮径および拡径可能な弾性を有する。自然状態では、止め輪１５の外径の方が内周面圧入面部１１ａの内径よりも大きい。止め輪１５を縮径させた状態で内周面圧入面部１１ａに挿入し、環状溝１３の位置で止め輪１５を弾性復元力により拡径させることにより、止め輪１５を環状溝１３に装着する。
図２に示すように、環状溝１３の幅ａの方が止め輪１５の幅ｂよりも若干広く、止め輪１５は外輪４によって環状溝１３のインボード側端に押し付けられた状態となっている。外輪と止め輪１５との間の軸方向隙間は零以下とされている。これにより、外輪４はハウジング７の内周面段差部１１ｂと止め輪１５とで挟み付けられて、軸方向に移動できないよう拘束された状態となる。

図３は環状溝１３への止め輪１５の装着方法を示す。（Ａ）縮径された状態の止め輪１５を、第１の治具２４によりハウジング７の内周面圧入面部１１ａに挿入する。（Ｂ）止め輪１５を外輪４に当接するまで押し込む。この押し込みは、止め輪１５が外輪４に当接した後、外輪４が弾性的に圧縮変形するまで強く押し付けるようにしてもよい。（Ｃ）第１の治具２４で止め輪１５を外輪４に押し付けた状態で、第２の治具２５により止め輪１５を元の径まで強制的に拡径させて、止め輪１５を環状溝１３に装着する。強制的に拡径させるのは、押し付けによる外輪４との摩擦力が大きいため、止め輪１５の弾性復元力だけでは拡径できないからである。このように止め輪１５を環状溝１３に装着することにより、外輪４によって止め輪１５に軸方向荷重が常時負荷された状態となり、外輪４と止め輪１５との間の軸方向隙間が負隙間となる。
止め輪１５が外輪４に当接しているが、止め輪１５を外輪４に押し付けない状態で、止め輪１５を拡径させて環状溝１３に装着してもよい。その場合、外輪４と止め輪１５との間の軸方向隙間は零となる。外輪４と止め輪１５との間の軸方向隙間は、負隙間または零、すなわち零以下とする。
なお、この装着方法によらない場合、環状溝１３の位置まで押し込まれた止め輪１５を止め輪自身の弾性復帰力だけで元の径まで拡径させるため、この拡径時に止め輪１５を外輪４が押圧しないようにしておく必要があり、図５のように止め輪１５と外輪４との間に軸方向の隙間ｓが生じる。

また、ハウジング７のインボード側端には、磁気エンコーダ１７が固定して設けられている。この磁気エンコーダ１７は、後述する磁気センサ２１と組み合わせて、回転検出装置２２として構成される。回転検出装置２２は、例えばタイヤロックを検知するためのＡＢＳセンサとして利用され、その検出結果に基づいてアンチロックブレーキ装置が作動するようになっている。

前記磁気エンコーダ１７はアキシアル型のものであって、図２に示すように、ハウジング７のインボード側端面に当接する端面当接部１８ａと、この端面当接部１８ａの外周縁に続き、ハウジング７の外周面に嵌合する外周嵌合部１８ｂとでなる断面Ｌ字状で環状の芯金１８を有しと、この芯金１８の前記端面当接部１８ａに多極磁石１９を形成したものである。多極磁石１９は、円周方向に並ぶ複数の磁極を有する環状の部材であり、ここでは磁性体を混入したゴムを前記芯金端面当接部１８ａのインボード側面に加硫接着して、着磁処理したゴム磁石とされている。ゴム磁石の代わりに、プラスチック磁石、または焼結磁石等を設けたものであってもよい。

前記磁気センサ２１は、多極磁石１９のインボード側面に対面配置するように、アクスルユニットの固定側部材に取付けられる。この実施形態では、固定側部材が、ナックルに固定される固定軸３１の基部３１ａとされている。磁気エンコーダ１７の回転に伴って磁気センサ２１の前を横切る多極磁石１９の磁極を磁気センサ２１が検出することにより、回転検出装置２２が、このアクスルユニットに取付けられた車輪の回転を検出する。

この車輪用軸受装置１を例えばトラックの従動輪用アクスルユニットとして組付ける場合、前記固定軸３１を内輪３の内周に挿通し、その固定軸３１の先端側のねじ部３１ｂにナット３２を装着して、このナット３２と固定軸３１の基部側の大径部３１ｃとで内輪３を幅締めする。また、ボルト孔１２に螺着されるボルト３３により、ハブ３４およびブレーキロータ３５をハウジング７に取付ける。車輪（図示せず）は、ハブ３４にハブボルト３６で取付けられる。

外輪４がハウジング７の内周面段差部１１ｂと止め輪１５とで挟み付けられて軸方向移動ができないように拘束されているため、磁気エンコーダ１７と磁気センサ２１とのエアギャップの変化がなく、回転検出装置２２により、常に精度良く車輪の回転を検出することができる。このため、アンチロックブレーキ装置が常に正確に作動する。また、ハウジング７に対して外輪４が軸方向に移動しないので、ハウジング７の軸受嵌め合い面である内周面圧入面部１１ａの摩耗が生じない。

図４は異なる実施形態を示す。この実施形態は、ハウジング７の軸受嵌め合い面である内周面圧入面部１１ａおよび段差部１１ｂに、焼入れによる表面硬化層２６を設けたものである。この表面硬化層の硬さはＨＲＣ５０以上とするのがよい。このように表面硬化層２６を設けると、ハウジング７の内周面における圧入面部１１ａや段差部１１ｂの外輪４との接触により摩耗を抑えることができる。圧入面部１１ａにだけ表面硬化層２６を設けてもよい。

上記各実施形態では、磁気エンコーダ１７をアキシアル型としているが、磁気エンコーダ１７はラジアル型としてもよい。磁気エンコーダ１７がラジアル型である場合は、外輪４が軸方向に移動した場合における磁気エンコーダ１７と磁気センサ（図示せず）との角度変化をなくすことができる。したがって、この場合も、回転検出装置２２により、常に精度良く車輪の回転を検出することができる。
また、この実施形態では、転がり軸受２を円すいころ軸受型としているが、アンギュラ玉軸受等の玉軸受型としてもよい。
また、この実施形態では、車輪用軸受装置１が従動輪用のアクスルユニットに使用されているが、この発明の車輪用軸受装置は、駆動輪用のアクスルユニットにも適用することができる。

この発明の実施形態にかかる車輪用軸受装置を組み込んだアクスルユニットの断面図である。 図１の要部拡大図である。 止め輪の装着方法の説明図である。 この発明の異なる実施形態にかかる車輪用軸受装置を組み込んだアクスルユニットの断面図である。 通常の装着方法で止め輪を装着した場合の止め輪装着部の断面図である。 従来のアクスルユニットの断面図である。

符号の説明

１…車輪用軸受装置
２…転がり軸受
３…内輪
４…外輪
７…ハウジング
１３…環状溝
１５…止め輪
１７…磁気エンコーダ
２１…磁気センサ
２６…表面硬化層
３１…固定軸
３４…ハブ
３５…ブレーキロータ

Claims (4)

1. 複列の転がり軸受と、この転がり軸受の外輪が内周に圧入された環状のハブ取付用ハウジングとを備えた車輪用軸受装置であって、
   前記ハウジングの内周面は、前記外輪が圧入される圧入面部と、この圧入面部に段差部を介して続く圧入面部よりも小径な小径面部とからなる段付き円筒面状に形成され、前記圧入面部に圧入された外輪を、前記段差部と、前記圧入面部に形成された環状溝に装入した止め輪とで挟んで軸方向の位置決めをするものとし、
   前記外輪と前記止め輪との間の軸方向隙間を零以下にしたことを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 請求項１において、前記ハウジングの内周面における少なくとも前記圧入面部に、焼入れによる表面硬化層を設けた車輪用軸受装置。
3. 請求項１または請求項２において、前記段差部にも焼入れによる表面硬化層を設けた車輪用軸受装置。
4. 請求項２または請求項３において、前記表面硬化層の硬さをＨＲＣ５０以上とした車輪用軸受装置。

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