JP2008232234A - 軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単かつ安価な構成でありながら、組み付け性を考慮して内輪を軸に対して隙間ばめにて嵌挿した場合でもクリープ現象の発生等を効果的に抑制可能で、信頼性・耐久性に優れた軸受装置を提供すること。
【解決手段】 インナーレース１１を隙間ばめにて軸部２１の外周に嵌挿した後、スピンドルナット１５を締め付けることで、インナーレース１１を段部２２へ押し付けて軸部２１に固定する。本発明では、スピンドルナット１５の締め付けの際に、インナーレース１１の座面１１Ａの外周側が内周側より先に、クローワッシャ１５Ａと当接するように、インナーレース１１を軸部２１の長手方向中心軸を含む平面で切断した断面において、座面１１Ａの内周側が外周側に対して軸部２１の基端側に向かって所定に傾斜されている。これにより、インナーレース１１の内周面１１Ｓを軸部２１の外周面２１Ｓに密着させる力を生じさせる。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転体を回転自在に支持する軸受装置に関する。

車両の車軸受（アクスル）の端部には、車輪を取り付けるためのホイールハブが、例えばユニットベアリング等の軸受を介して回転自在に支持される。
すなわち、図６に示すように、軸受であるユニットベアリング１００は、例えば、アクスル２００の端部２１０に設けられる軸部２２０の周囲に嵌挿されるインナーレース（内輪）１１０と、前記インナーレース１１０の外周に転動自在に配設される転動体（コロ（ローラー）、ボール等）１２０と、前記転動体１２０の外周に配設され当該転動体１２０を転動自在に支持するアウターレース（外輪）１３０と、を含んで構成され、前記インナーレース１１０と、前記転動体１２０と、前記アウターレース１３０と、がアッセンブリされて予めユニット化されている。なお、前記アウターレース１３０の外周にホイールハブ１４０が嵌挿されて取り付けられることになる。

このようなユニットベアリング１００は、例えば、特許文献１、特許文献２などに開示されている。
特開平１１−３２１２１３号公報 特開平７−２７１３５号公報

ところで、このような従来のユニットベアリング１００では、インナーレース１１０を前記軸部２２０の外周に対する嵌め合いをタイトにすると、高圧力のプレス機械などを用いて圧入組み付けを行わなければならず、組み付け性が悪くなるため、作業性を考慮して、インナーレース１１０を隙間ばめ（ルーズフィット）にて前記軸部２２０の外周に嵌挿した後、スピンドルナット１５０を締め付けることで、インナーレース１１０を、前記軸部２２０に設けられている段部２２１へ押し付けて軸部２２０に固定する構造が採用される場合がある。

しかし、このような構造を採用した場合には、車輪側からの入力により、インナーレース１１０の変形を伴う所謂クリープ現象（軸受の嵌め合い面に隙間が生じた場合に、嵌め合い面で相対的に回転方向にずれる現象をいう。）が生じ易く、軸部２２０の外周面やインナーレース１１０の内周面にフレッティング摩耗等の摩耗が生じる惧れがある。

なお、フレッティング摩耗等の摩耗が増大すると、軸部２２０の外周面と、インナーレース１１０の内周面と、の間でガタが生じるようになり、円滑な回転を提供することができなくなって振動や異音などを生じさせたり、延いてはスピンドルナット１５０の緩みなどを引き起こしてしまう惧れもある。

本発明は、かかる従来の実情に鑑みなされたもので、簡単かつ安価な構成でありながら、組み付け性を考慮して内輪（インナーレース）を軸部に対して隙間ばめ（ルーズフィット）にて嵌挿した場合であっても、クリープ現象の発生等を効果的に抑制可能で、以って信頼性・耐久性に優れた軸受装置を提供することを目的とする。

このため、本発明に係る軸受装置は、
内輪と、前記内輪の外周に転動自在に配設される複数の転動体と、前記転動体の外周に配設され前記転動体を転動自在に支持する外輪と、を含んで構成される軸受と、
前記内輪の内周に固定的に取り付けられる軸と、
前記外輪の外周に固定的に取り付けられる回転体と、
を含んで構成される軸受装置であって、
前記軸の外周に前記内輪の内周を挿入し、挿入方向下流側に配設される前記軸上の当接部に前記内輪を当接させる押圧力を挿入方向上流側から前記内輪に対して付与することで、前記内輪と前記軸とを固定的に取り付けるようにしたものにおいて、
前記押圧力により、前記内輪の内周面から前記軸の外周面に向けて作用する力が生じるように構成した。

本発明においては、前記軸の外周と前記内輪の内周とのはめ合いは、隙間ばめとすることができる。

本発明は、前記内輪の挿入方向上流側の側面に作用する締結部材を、挿入方向上流側から下流側へ向けて前記軸に締め込むことによって前記押圧力を生じさせる場合に、前記軸の長手方向中心軸を含む平面で切断した断面において、前記内輪と前記締結部材との当接位置を支点として前記内輪の内周面から前記軸の外周面に向かう方向の曲げモーメントが前記内輪に作用するように構成されることができる。

また、前記軸の長手方向中心軸を含む平面で切断した断面において、内周側が外周側に対して前記内輪の挿入方向下流側に向かって所定に傾斜するように、前記内輪の挿入方向上流側の側面が形成されることを特徴とすることができる。

本発明に係る前記内輪が前記挿入方向において２つに分割され、前記２つに分割された内輪の間に、挿入部材が配設されることを特徴とすることができる。

前記軸の長手方向中心軸を含む平面で切断した断面における前記挿入部材の形状は、内周側が外周側より狭い楔形状を有することを特徴とすることができる。

本発明によれば、簡単かつ安価な構成でありながら、組み付け性を考慮して、内輪（インナーレース）を軸部に対して隙間ばめ（ルーズフィット）にて嵌挿した場合であっても、クリープ現象の発生等を効果的に抑制可能で、信頼性・耐久性に優れた軸受装置を提供することができる。

以下に、本発明に係る軸受装置の実施の形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態により、本発明が限定されるものではない。

図１に、本発明の第一の実施の形態に係る軸受装置を示す。
第一の実施の形態に係る軸受装置の軸受部であるユニットベアリング１０は、アクスル（車軸）２０の端部に設けられる軸部２１の周囲に嵌挿されるインナーレース（内輪）１１と、前記インナーレース１１の外周に転動自在に配設される転動体（ローラー）１２と、前記転動体１２の外周に配設され当該転動体１２を転動自在に支持するアウターレース（外輪）１３と、を含んで構成されている。なお、前記インナーレース１１と、前記転動体１２と、前記アウターレース１３と、は予めアッセンブリされてユニット化されている。
そして、前記アウターレース１３の外周にホイールハブ１４が嵌挿されて取り付けられ、アクスル２０に対してホイールハブ１４延いては車輪が回転自在に取り付けられることになる。ホイールハブ１４、車輪が、本発明に係る回転体に相当する。

なお、本実施の形態においても、作業性を考慮して、従来と同様に、インナーレース１１を隙間ばめ（ルーズフィット）にて前記軸部２１の外周に嵌挿した後、本発明に係る締結部材であるスピンドルナット１５を締め付けることで、インナーレース１１を、前記軸部２１に設けられている段部（本発明に係る当接部に相当）２２へ押し付けて軸部２１に固定するようになっている。

しかしながら、本実施の形態では、インナーレース１１の形状が、従来の形状とは異なっている。
すなわち、図２に示すように、スピンドルナット１５の締め付けの際に、スピンドルナット１５とインナーレース１１との間に介装されるクローワッシャ１５Ａと、インナーレース１１のスピンドルナット１５を受ける座面１１Ａの外周側が内周側より先に当接するように、インナーレース１１を軸部２１の長手方向中心軸を含む平面で切断した断面において、座面１１Ａの内周側が外周側に対して軸部２１の基端側（インナーレース１１の挿入方向下流側）に向かって所定に傾斜して（所定の傾斜角θをもって）形成されている。

このようにすると、スピンドルナット１５の締め付けにより、インナーレース１１の座面１１Ａの外周側を中心として、図１（及び図２）において反時計廻りのモーメントＸ（図１のナット締付時の図を参照）が作用することになり、インナーレース１１には、図１において黒塗りの太矢印で示したように、軸部２１の長手方向中心軸に向かう力、すなわちインナーレース１１の内周面１１Ｓを軸部２１の外周面２１Ｓに密着させる力が生じることになる。

従って、本実施の形態に係る軸受装置によれば、車輪側からの入力（アクスル２０に対する曲げモーメント）が作用し、インナーレース１１や軸部２１に曲げ変形等が生じたとしても、当該変形に対してインナーレース１１が良好に追従して軸部２１の外周面２１Ｓに対する密着性を良好に維持することができることになる。

このため、所謂クリープ現象（軸受の嵌め合い面に隙間が生じた場合に、嵌め合い面で相対的に回転方向にずれる現象をいう。）を効果的に防止でき、以って軸部２１の外周面２１Ｓやインナーレース１１の内周面１１Ｓにフレッティング摩耗等の摩耗が生じる惧れを抑制することができる。

すなわち、本実施の形態に係る軸受装置によれば、組立時にはインナーレース１１と軸部２１とを隙間ばめ（ルーズフィット）として作業性を確保しつつ、実働時にはスピンドルナット１５を締め付けたことでインナーレース１１と軸部２１とを絞まりばめ（タイトフィット）した場合と同様の状態とすることができ、以ってクリープ現象等の発生を効果的に抑制でき、延いてはフレッティング摩耗等の摩耗が生じる惧れを効果的に防止することができる。

なお、インナーレース１１の座面１１Ａを、図２のように、内周側が凹んだ凹形状に形成する場合に限定されず、インナーレース１１の内周面１１Ｓを軸部２１の外周面２１Ｓに密着させる力を生じさせることができるように、クローワッシャ１５Ａの座面を凹形状（座面１１Ａ側とは長軸上に並べた際に逆方向に凹形状となっている）に形成しても同様の作用効果が得られるものである。また、インナーレース１１の座面１１Ａ及びクローワッシャ１５Ａの双方をそれぞれ凹形状に形成しても良いものである。

加えて、本実施の形態では、インナーレース１１の座面１１Ａを凹形状に形成して説明したが、これに限定されるものではなく、インナーレース１１の断部２２との当接面１１Ｂ側を、インナーレース１１の内周面１１Ｓを軸部２１の外周面２１Ｓに密着させる力を生じさせることができるように（図１（及び図３）において反時計廻りのモーメントＹ（図１のナット締付時の図を参照）、図３において実線の１１Ｂで表したような凹形状（図２で示した座面１１Ａ側とは長軸上に並べた際に逆方向に凹形状となっている）に形成しても、同様の作用効果が得られる。また、インナーレース１１の座面１１Ａ及び当接面１１Ｂの双方を、それぞれ凹形状に形成しても良いものである。

また、インナーレース１１の内周面１１Ｓを軸部２１の外周面２１Ｓに密着させる力を生じさせることができるように、軸部２１の段部２２のインナーレース１１との当接面２２Ａを、図３に示すような形状に形成しても、同様の作用効果が得られる（この場合、インナーレース１１の当接面１１Ｂは、図３において二点鎖線で示すように平坦形状とすることができる）。また、インナーレース１１の座面１１Ｂ及び段部２２の当接面２２Ａの双方を、それぞれインナーレース１１の内周面１１Ｓを軸部２１の外周面２１Ｓに密着させる力を生じさせる形状に形成しても良いものである（図３において実線で示す形状が該当する）。

次に、本発明の第二の実施の形態について説明する。
第二の実施の形態に係る軸受装置は、第一の実施の形態に係る軸受装置のユニットベアリング１０を構成するインナーレース（内輪）を軸方向において略中央部で２つに分割したもの、すなわち、軸方向において相互に対面して配設される一対のインナーレース３１、３２を用いている点で、第一の実施の形態と相違している。他の部分であって第一の実施の形態と同様の部分については、同様の符号を付してその詳細な説明は以下においては省略する。

図４に示すように、本実施の形態に係るインナーレース３１、３２は、長軸方向の略中央部に所定間隙をもった状態で、軸部２１の長軸方向において相互に対向して配設されている。

更に、本実施の形態では、前記間隙に、軸部２１の長手方向中心軸を含む平面で切断した断面において楔形状を有する円環状の挿入部材４０が嵌め込まれている。
すなわち、前記挿入部材４０は、図４に示したように、挿入部材４０を軸部２１の長手方向中心軸を含む平面で切断した断面において、表面４０Ａの内周側は外周側に対して軸部２１の基端側（インナーレースの挿入方向下流側）に向かって所定に傾斜して形成され、表面４０Ｂの内周側は外周側に対して軸部２１の先端側（インナーレースの挿入方向上流側）に向かって所定に傾斜して形成されている。

なお、本実施の形態においても、作業性を考慮して、第一の実施の形態と同様に、インナーレース３１、３２を隙間ばめ（ルーズフィット）にて前記軸部２１の外周に嵌挿した後、スピンドルナット１５を締め付けることで、インナーレース３１、３２及び挿入部材４０を、前記軸部２１に設けられている段部２２へ押し付けることで軸部２１に固定するようになっている。

かかる構成を有する第二の実施の形態に係る軸受装置によれば、第一の実施の形態と同様の理由から、スピンドルナット１５の締め付けにより、インナーレース３１、３２には、図４（図４のナット締付時の図を参照）において黒塗りの太矢印で示したように、軸部２１の長手方向中心軸に向かう力、すなわちインナーレース３１、３２の内周面３１Ｓ、３２Ｓを軸部２１の外周面２１Ｓに密着させる力を生じさせることができる。

従って、本実施の形態に係る軸受装置によれば、車輪側からの入力（アクスル２０に対する曲げモーメント）が作用し、インナーレース３１、３２及び軸部２１に曲げ変形が生じたとしても、当該変形に対してインナーレース３１、３２が良好に追従して軸部２１の外周面２１Ｓに対する密着性を良好に維持することができることになる。

このため、所謂クリープ現象（軸受の嵌め合い面に隙間が生じた場合に、嵌め合い面で相対的に回転方向にずれる現象をいう。）を効果的に防止でき、以って軸部２１の外周面２１Ｓやインナーレース３１、３２の内周面３１Ｓ、３２Ｓにフレッティング摩耗等の摩耗が生じる惧れを効果的に抑制することができる。

すなわち、本実施の形態に係る軸受装置によれば、組立時にはインナーレース３１、３２と軸部２１とを隙間ばめ（ルーズフィット）として作業性を確保しつつ、実働時にはスピンドルナット１５を締め付けたことでインナーレース３１、３２と軸部２１とを絞まりばめ（タイトフィット）した場合と同様の状態とすることができ、以ってクリープ現象の発生を効果的に抑制でき、延いてはフレッティング摩耗等の摩耗が生じる惧れを防止することができる。

なお、本実施の形態では、前記挿入部材４０が挿入され当接するインナーレース３１、３２の表面は、当該挿入部材４０の楔形状に対面するように所定の傾斜角をもって形成されることができる。

また、本実施の形態では、インナーレース３１の座面３１Ａは平坦に形成することもできるが、第一の実施の形態と同様に、座面３１Ａを凹形状に形成することもできる（図２の形状を参照）。更に、インナーレース３１の内周面３１Ｓを軸部２１の外周面２１Ｓに密着させる力を生じさせることができるように、クローワッシャ１５Ａの座面を凹形状（座面３１Ａ側とは長軸上に並べた際に逆方向に凹形状となっている）に形成しても同様の作用効果が得られるものである。また、インナーレース３１の座面３１Ａ及びクローワッシャ１５Ａの座面の双方をそれぞれ凹形状に形成しても良いものである。

加えて、インナーレース３２の段部２２との当接面３２Ｂ側を、インナーレース３２の内周面３２Ｓを軸部２１の外周面２１Ｓに密着させる力を生じさせることができるように、第一の実施の形態において説明した図３で実線の１１Ｂで表したような内周側が凹んだ凹形状（座面３１Ａ側とは長軸上に並べた際に逆方向に凹形状となっている）に形成しても、同様の作用効果が得られる。また、インナーレース３１の座面３１Ａ及びインナーレース３２の当接面３２Ｂの双方を、それぞれ凹形状に形成しても良いものである。

また、インナーレース３２の内周面３２Ｓを軸部２１の外周面２１Ｓに密着させる力を生じさせることができるように、軸部２１の段部２２のインナーレース３２との当接面２２Ａを、第一の実施の形態において説明した図３に示すような形状に形成しても、同様の作用効果が得られる（この場合、インナーレース３２の当接面３２Ｂは、図３において符号１１Ｂを用いて二点鎖線で示したような平坦形状とすることができる）。また、インナーレース３２の当接面３２Ｂ及び段部２２の当接面２２Ａの双方を、それぞれインナーレース３２の内周面３２Ｓを軸部２１の外周面２１Ｓに密着させる力を生じさせる形状に形成しても良いものである（図３において実線で示す形状が該当する）。

ところで、本実施の形態のように、インナーレースを二分割構成とし、その間に楔形状の円環状の挿入部材４０を挿入する構成とすると、ユニットベアリング１０に所謂予圧を付与することができると共に、長軸方向長さ（幅）を選択或は調整された挿入部材４０を用いることで所望の予圧を付与することができるため、軸のラジアル方向及びアキシアル方向の正確な位置決めや、軸の振れの防止や軸受の剛性を所望に高めることができ、更には共振の発生による異音等の防止を効果的に図ることが可能となる。

ここで、上述した第一の実施の形態及び第二の実施の形態においては、図１、図２、図４に示したように、スピンドルナット１５を締め付けたときに、インナーレース１１（３１）の座面１１Ａの外周側を中心として、図１、図２、図４において反時計廻りのモーメントＸ（図１のナット締付時の図を参照）を作用させて、インナーレース１１（３１）に、図１において黒塗りの太矢印で示したように、軸部２１の長手方向中心軸に向かう力、すなわちインナーレース１１（３１）の内周面１１Ｓ（３１Ｓ）を軸部２１の外周面２１Ｓに密着させる力を生じさせることができるように、インナーレース１１（３１）を軸部２１の長手方向中心軸を含む平面で切断した断面において、座面１１Ａ（３１Ａ）の内周側が外周側に対して軸部２１の基端側（インナーレース１１の挿入方向下流側）に向かって所定に傾斜して（所定の傾斜角θをもって）形成した例を用いて説明したが、これに限定されるものではない。

例えば、図５に示すように、座面１１Ａ（３１Ａ）の外周側に段部５０を形成して、当該外周側にある段部５０とクローワッシャ１５Ａとを先に当接させることで、スピンドルナット１５を締め込んでいくに従い、軸部２１の長手方向中心軸に向かう力、すなわちインナーレース１１、３１の内周面１１Ｓ（３１Ｓ）を軸部２１の外周面２１Ｓに密着させる力を生じさせることができるように構成することもできるものである。

更に、インナーレース１１（３２）の段部２２側の当接面１１Ｂ（３２Ｂ）を、上記と同様に、外周側に段部を形成して、スピンドルナット１５を締め込んでいくに従い、軸部２１の長手方向中心軸に向かう力、すなわちインナーレース１１、３１の内周面１１Ｓ（３１Ｓ）を軸部２１の外周面２１Ｓに密着させる力を生じさせることができるように構成することもできるものである。

なお、以上で説明した実施の形態は、本発明を説明するための例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明の第一の実施の形態に係る軸受装置の構成（組み付け時及びナット締結時）を概略的に示す図である。 同上実施の形態に係る軸受装置のインナーレース１１の座面１１Ａ近傍を拡大して示す部分拡大図である。 同上実施の形態に係る軸受装置のインナーレース１１の当接面１１Ｂ近傍を拡大して示す部分拡大図である。 本発明の第二の実施の形態に係る軸受装置の構成（組み付け時及びナット締結時）を概略的に示す図である。 本発明に係る軸受装置のインナーレースの座面近傍の他の一例を拡大して示す部分拡大図である。 従来の軸受装置の構成例を説明する図である。

符号の説明

１１ インナーレース（内輪）
１１Ａ インナーレースの座面
１１Ｂ インナーレースの当接面
１１Ｓ インナーレースの内周面
１２ 転動体
１３ アウターレース（外輪）
１５ スピンドルナット
１５Ａ クローワッシャ
２０ アクスル（車軸）
２１ 軸部
２１Ｓ 軸部の外周面
２２ 段部
３１、３２ インナーレース
４０ 挿入部材

Claims (6)

1. 内輪と、前記内輪の外周に転動自在に配設される複数の転動体と、前記転動体の外周に配設され前記転動体を転動自在に支持する外輪と、を含んで構成される軸受と、
   前記内輪の内周に固定的に取り付けられる軸と、
   前記外輪の外周に固定的に取り付けられる回転体と、
   を含んで構成される軸受装置であって、
   前記軸の外周に前記内輪の内周を挿入し、挿入方向下流側に配設される前記軸上の当接部に前記内輪を当接させる押圧力を挿入方向上流側から前記内輪に対して付与することで、前記内輪と前記軸とを固定的に取り付けるようにしたものにおいて、
   前記押圧力により、前記内輪の内周面から前記軸の外周面に向けて作用する力が生じるように構成したことを特徴とする軸受装置。
2. 前記軸の外周と前記内輪の内周とのはめ合いが、隙間ばめであることを特徴とする請求項１に記載の軸受装置。
3. 前記内輪の挿入方向上流側の側面に作用する締結部材を、挿入方向上流側から下流側へ向けて前記軸に締め込むことによって前記押圧力を生じさせる場合に、前記軸の長手方向中心軸を含む平面で切断した断面において、前記内輪と前記締結部材との当接位置を支点として前記内輪の内周面から前記軸の外周面に向かう方向の曲げモーメントが前記内輪に作用するように構成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の軸受装置。
4. 前記軸の長手方向中心軸を含む平面で切断した断面において、内周側が外周側に対して前記内輪の挿入方向下流側に向かって所定に傾斜するように、前記内輪の挿入方向上流側の側面が形成されることを特徴とする請求項３に記載の軸受装置。
5. 前記内輪が前記挿入方向において２つに分割され、前記２つに分割された内輪の間に、挿入部材が配設されたことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１つに記載の軸受装置。
6. 前記軸の長手方向中心軸を含む平面で切断した断面における前記挿入部材の形状が、内周側が外周側より狭い楔形状を有することを特徴とする請求項５に記載の軸受装置。