JP2010025155A

JP2010025155A - 車輪用円すいころ軸受

Info

Publication number: JP2010025155A
Application number: JP2008184100A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Konno; 勝廣今野
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2008-07-15
Filing date: 2008-07-15
Publication date: 2010-02-04

Abstract

【課題】複雑な手法を用いることなく、クリープ防止を図ることができる車輪用円すいころ軸受を提供する。
【解決手段】円すいころ軸受１ａ，１ｂは、各円すいころ４の軸線ｘにおけるピッチ円直径ＰＣＤの位置から軸線ｘに対して垂直に延びる垂直線ｖが外輪軌道３ａと交差する点での、外輪３の径方向に関する寸法を外輪肉厚Ｈｏ、垂直線ｖが内輪軌道２ａと交差する点での、内輪２の径方向に関する寸法を内輪肉厚Ｈｉ、外輪３の外周面と内輪２の内周面との径方向に関する距離を円すいころ軸受１ａ，１ｂの断面高さＨ、円すいころ４の長さをＬｗ、円すいころ４の大径寸法と小径寸法の和の１／２を円すいころ径Ｄｗとした場合に、外輪肉厚比Ｈｏ／Ｈが、０．３５≦Ｈｏ／Ｈ≦０．４２で、内輪肉厚比Ｈｉ／Ｈが、０．４０≦Ｈｉ／Ｈ≦０．４７で、ころ長さ比Ｌｗ／Ｄｗが、２．１０≦Ｌｗ／Ｄｗ≦３．００であり、且つ、（Ｈｏ＋Ｈｉ）＞Ｄｗなる条件を総て満たす。
【選択図】図２

Description

本発明は、車輪用円すいころ軸受に関し、特に、車両重量の重い、ダンプトラック等の大型トラックやワゴン車、又、一般乗用車に用いられる車輪用円すいころ軸受に関する。

従来、重量の重い車両の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する転がり軸受としては、負荷容量が大きく、剛性の高い円すいころ軸受が好適に使用されている。このような円すいころ軸受では、通常、外輪とハウジングは締め代を持って圧入されることで固定され、内輪と軸部材は極僅かなすきま、又は締め代を持って固定され、互いの相対回転が防止されているが、転動体の移動に伴う荷重変化等によってこれらが相対回転してしまう、クリープ現象が発生することがある。特に、真下位置に転動体がある場合には外輪の変形量が大きくなり、また、真下位置が隣り合う転動体の中間にある場合には、外輪の変形量が小さいことから、外輪は徐々に波打つような変形を生じ、外輪が連続的な伸縮によってしゃくとり状に変形することも、クリープ発生の原因となる。このクリープ現象が生じると、表面に摩耗が発生して異音が生じたり、表面が焼き付いてしまうという不具合が生じる。

外輪とハウジング、及び、内輪と軸部材のクリープ防止対策としては、例えば、内輪端部の内周面に凹部を設け、この凹部に相手側部品を加締める方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特許第３９０２３５６号公報

ところで、特に、ダンプトラック等の重量の重い車両では、自動車の旋回等により大きなモーメント荷重が軸受部に作用し、クリープ現象が顕著に現れるおそれがあり、軸受をハウジングから取り外す際に、クリープにより外輪がハウジングに焼きついているような場合には、交換作業に非常に時間が掛かってしまうという問題が発生する。

また、特許文献１に記載のようなクリープ防止対策では、凹部を加工する手間がかかり、コストアップとなってしまう。

本発明は、上述の様な事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複雑な手法を用いることなく、クリープ防止を図ることができる車輪用円すいころ軸受を提供することにある。

本発明の上記目的は、以下の構成によって達成される。
（１）外周面にテーパ状の内輪軌道を有する内輪と、
内周面にテーパ状の外輪軌道を有する外輪と、
前記内輪軌道と前記外輪軌道との間に、転動自在に設けられる複数の円すいころと、
を備え、前記内輪軌道と前記外輪軌道との距離が縮まる方向に、前記外輪に対して前記内輪を軸方向に押圧する事により、前記各円すいころに予圧を付与する、車輪用円すいころ軸受であって、
前記各円すいころの軸線におけるピッチ円直径の位置から該軸線に対して垂直に延びる垂直線が前記外輪軌道と交差する点での、前記外輪の径方向に関する寸法を外輪肉厚Ｈｏ、前記垂直線が前記内輪軌道と交差する点での、前記内輪の径方向に関する寸法を内輪肉厚Ｈｉ、前記外輪の外周面と前記内輪の内周面との径方向に関する距離を円すいころ軸受の断面高さＨ、前記円すいころの長さをＬｗ、前記円すいころの大径寸法と小径寸法の和の１／２を円すいころ径Ｄｗとした場合に、
外輪肉厚比Ｈｏ／Ｈが、０．３５≦Ｈｏ／Ｈ≦０．４２で、
内輪肉厚比Ｈｉ／Ｈが、０．４０≦Ｈｉ／Ｈ≦０．４７で、
ころ長さ比Ｌｗ／Ｄｗが、２．１０≦Ｌｗ／Ｄｗ≦３．００であり、且つ、
（Ｈｏ＋Ｈｉ）＞Ｄｗ
なる条件を総て満たすことを特徴とする車輪用円すいころ軸受。

本発明の車輪用円すいころ軸受によれば、外輪肉厚比Ｈｏ／Ｈが、０．３５≦Ｈｏ／Ｈ≦０．４２で、内輪肉厚比Ｈｉ／Ｈが、０．４０≦Ｈｉ／Ｈ≦０．４７で、ころ長さ比Ｌｗ／Ｄｗが、２．１０≦Ｌｗ／Ｄｗ≦３．００であり、且つ、（Ｈｏ＋Ｈｉ）＞Ｄｗ、なる条件を総て満たすように設定される。
このため、外輪肉厚比Ｈｏ／Ｈが、０．２０＜Ｈｏ／Ｈ＜０．３５で、内輪肉厚比Ｈｉ／Ｈが、０．２２＜Ｈｉ／Ｈ＜０．４０に設定される、現行の円すいころ軸受と比べて、外内輪の肉厚を厚くしており、剛性がアップすることから、外内輪の変形が抑えられ、クリープ防止が図られる。
また、ころ長さ比が、１．８０＜Ｌｗ／Ｄｗ＜２．１０に設定される、現行の円すいころ軸受と比べて、円すいころの基本静定格荷重が大きくなり、円すいころ自体の剛性もアップすることから、外内輪の変形が抑えられ、クリープ防止が図られる。

以下、本発明の一実施形態に係る車輪用円すいころ軸受について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の車輪用円すいころ軸受が車輪支持装置に適用された場合を示す断面図であり、図２は、該円すいころ軸受の断面図である。

車輪支持装置１０では、軸部材１２の外周面と、ハウジング１３の内周面との間に一対の円すいころ軸受１ａ，１ｂが配置されている。ハウジング１３には、スタッドボルト１４によって、ブレーキ装置のブレーキドラム（図示せず）や車輪のホイールディスク（図示せず）が取り付けられる。

図１及び図２に示すように、円すいころ軸受１ａ，１ｂは、内輪２と、外輪３と、複数の円すいころ４、保持器５と、を備える。内輪２は、外周面にテーパ状の内輪軌道２ａと、内輪軌道２ａの両側に小径側鍔部２ｂ及び大径側鍔部２ｃと、を有し、外輪３は、内周面にテーパ状の外輪軌道３ａを有する。複数の円すいころ４は、内輪軌道２ａと外輪軌道３ａとの間に、保持器５によって転動自在に設けられる。なお、円すいころ４の接触角αは、公知の円すいころ軸受の範囲のものが適用される。また、円すいころ軸受１ａ，１ｂは、概略同一形状であり、本実施形態では、異なるサイズのものが使用されているが、同一サイズのものが使用されてもよい。

また、各外輪３は、ハウジング１３に外嵌されており、インボード側の円すいころ軸受１ｂの内輪２を軸部材１２の段部１２ａに突き当て、さらに、アウトボード側の円すいころ軸受１ａの内輪２をその側方に設けられた内輪押さえ部１５をナットもしくはボルトで締め上げる。これにより、各内輪２は、内輪軌道２ａと外輪軌道３ａとの距離が縮まる方向に、軸方向に押圧される事により、各円すいころ４に予圧が付与される。

円すいころ４の材質としては、通常、浸炭鋼が使われるが、高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ）を使用しても良い。また、保持器５の材質としては、通常、プレス保持器が使用されるが、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ樹脂）や、直鎖状ポリフェニレンサルファイド樹脂（Ｌｗ−ＰＰＳ樹脂）を使用しても良い。特に、直鎖状ポリフェニレンサルファイド樹脂としては、溶融温度が310℃、剪断速度が200/secで700ポアーズ以上の高分子量からなる直鎖状ポリフェニレンサルファイド樹脂にガラス繊維を１０〜２０重量％含む組成物や、直鎖状ポリフェニレンサルファイド樹脂７７．０〜９７．０重量％と、ガラス繊維１．０〜２０重量％と、パーフルオロアルキル基とアルキル基とを有するオリゴマー２．０〜３．９重量％と、からなる組成物のものが好ましい。このような保持器５を使用することで、高温や高速回転条件、高負荷条件等の苛酷な使用条件下で長期間の使用に耐えることができる。

ここで、図２に示すように、各円すいころ４の軸線ｘにおけるピッチ円直径ＰＣＤの位置から該軸線ｘに対して垂直に延びる垂直線ｖが外輪軌道３ａと交差する点での、外輪３の径方向に関する寸法を外輪肉厚Ｈｏ、垂直線ｖが内輪軌道２ａと交差する点での、内輪２の径方向に関する寸法を内輪肉厚Ｈｉ、外輪３の外周面と内輪２の内周面との径方向に関する距離を円すいころ軸受の断面高さＨ、円すいころ４の長さをＬｗ、前記円すいころの大径寸法と小径寸法の和の１／２を円すいころ径Ｄｗとする。

この場合、本実施形態の円すいころ軸受１ａ，１ｂでは、外輪肉厚比Ｈｏ／Ｈが、０．３５≦Ｈｏ／Ｈ≦０．４２で、内輪肉厚比Ｈｉ／Ｈが、０．４０≦Ｈｉ／Ｈ≦０．４７で、
ころ長さ比Ｌｗ／Ｄｗが、２．１０≦Ｌｗ／Ｄｗ≦３．００であり、且つ、（Ｈｏ＋Ｈｉ）＞Ｄｗなる条件を総て満たすように設定されている。

これにより、外輪肉厚比Ｈｏ／Ｈが、０．２０＜Ｈｏ／Ｈ＜０．３５で、内輪肉厚比Ｈｉ／Ｈが、０．２２＜Ｈｉ／Ｈ＜０．４０に設定される、現行の円すいころ軸受と比べて、外内輪の肉厚を厚くしており、剛性がアップすることから、外内輪の変形が抑えられ、クリープ防止が図られる。

また、ころ長さ比が、１．８０＜Ｌｗ／Ｄｗ＜２．１０に設定される、現行の円すいころ軸受と比べて、円すいころの基本静定格荷重が大きくなり、円すいころ自体の剛性もアップすることから、外内輪の変形が抑えられ、クリープ防止が図られる。

例えば、本実施形態では、外輪肉厚比Ｈｏ／Ｈが、０．３９、内輪肉厚比Ｈｉ／Ｈが０．４５、ころ長さ比Ｌｗ／Ｄｗが２．５であり、且つ、（Ｈｏ＋Ｈｉ（＝０．８４））＞Ｄｗの総ての条件を満たす円すいころ軸受において、ラジアルころ軸受の基本静定格荷重Ｃ_0ｒは、以下の計算式（１）で与えられる。

Ｃ_0ｒ＝ｆ₀・ｉ・Ｚ・Ｄｗ・Ｌｗ・ｃｏｓα ・・・（１）
ここで、ｆ₀は係数、ｉは転動体列数、Ｚは転動体数、Ｄｗはころ径、Ｌｗはころ長さ、αは外輪接触角である。

上記条件で基本静定格荷重Ｃ_0ｒを計算した場合、現行Ｃ_0ｒを１．０とすると、本実施形態の円すいころ軸受１ａ，１ｂは、Ｃ_0ｒが１．１６〜１．１７となり、剛性がアップしていることが確認できる。

また、ころ長さ比Ｌｗ／Ｄｗを増加すべく、円すいころ４のころ径Ｄｗを小さくした場合には、ころ数を増加することができ、基本静定格荷重をアップさせ、耐衝撃性を向上させることができる。

さらに、内輪２の内周面や、外輪３の外周面は、表面粗さを粗くしたり、ショットブラスト処理等によって表面積を増加したりして、クリープを確実に防止するようにしてもよい。或いは、内輪２の内周面に、マイクロショット等によって固体潤滑膜や撥油膜をコーティングしてもよい。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものでなく、適宜、変更、改良等が可能である。

本発明の車輪用円すいころ軸受が車輪支持装置に適用された場合を示す断面図である。図１の円すいころ軸受の断面図である。

符号の説明

１円すいころ軸受
２内輪
２ａ内輪軌道
３外輪
３ａ外輪軌道
４円すいころ

Claims

外周面にテーパ状の内輪軌道を有する内輪と、
内周面にテーパ状の外輪軌道を有する外輪と、
前記内輪軌道と前記外輪軌道との間に、転動自在に設けられる複数の円すいころと、
を備え、前記内輪軌道と前記外輪軌道との距離が縮まる方向に、前記外輪に対して前記内輪を軸方向に押圧する事により、前記各円すいころに予圧を付与する、車輪用円すいころ軸受であって、
前記各円すいころの軸線におけるピッチ円直径の位置から該軸線に対して垂直に延びる垂直線が前記外輪軌道と交差する点での、前記外輪の径方向に関する寸法を外輪肉厚Ｈｏ、前記垂直線が前記内輪軌道と交差する点での、前記内輪の径方向に関する寸法を内輪肉厚Ｈｉ、前記外輪の外周面と前記内輪の内周面との径方向に関する距離を円すいころ軸受の断面高さＨ、前記円すいころの長さをＬｗ、前記円すいころの大径寸法と小径寸法の和の１／２を円すいころ径Ｄｗとした場合に、
外輪肉厚比Ｈｏ／Ｈが、０．３５≦Ｈｏ／Ｈ≦０．４２で、
内輪肉厚比Ｈｉ／Ｈが、０．４０≦Ｈｉ／Ｈ≦０．４７で、
ころ長さ比Ｌｗ／Ｄｗが、２．１０≦Ｌｗ／Ｄｗ≦３．００であり、且つ、
（Ｈｏ＋Ｈｉ）＞Ｄｗ
なる条件を総て満たすことを特徴とする車輪用円すいころ軸受。