JP2011149530A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】負荷容量と軸受剛性を増大させると共に、保持器の耐久性を向上させて長寿命化を図った車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】保持器５の両端に環状部７、８と、これらの環状部７、８に挟まれ、円周方向に柱部１０とポケット９とが交互に設けられ、柱部１０の外周面が、円錐ころ４のピッチ円直径よりも径方向外方に位置し、大径側環状部７の外径が円錐ころ４の外接円の直径より僅かに小径に形成され、外方部材２と内輪３間に形成される環状空間内で、最大ころ本数が収容されると共に、小径側環状部８におけるポケット９のころ接触部最小径が、円錐ころ４の重心のピッチ円直径よりも小径に設定されている車輪用軸受装置において、保持器５の外径側の表面と、ポケット９の内表面に無数の円形ディンプルからなる凹部１１が形成され、こられの凹部１１が、保持器５の端面やポケット９の縁部の近傍で止められている。
【選択図】図３

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軸受装置に関し、特に、負荷容量と軸受剛性を増大させると共に、保持器の耐久性を向上させて長寿命化を図った複列円錐ころ軸受からなる車輪用軸受装置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、駆動輪用と従動輪用とがある。構造上の理由から、駆動輪用では内輪回転方式が、従動輪用では内輪回転と外輪回転の両方式が一般的に採用されている。この車輪用軸受装置には、懸架装置を構成するナックルとハブ輪との間に複列アンギュラ玉軸受等からなる車輪用軸受を嵌合させた第１世代と称される構造から、外方部材の外周に直接車体取付フランジまたは車輪取付フランジが形成された第２世代構造、また、ハブ輪の外周に一方の内側転走面が直接形成された第３世代構造、あるいは、ハブ輪と等速自在継手の外側継手部材の外周にそれぞれ内側転走面が直接形成された第４世代構造とに大別されている。

オフロードカーやトラック等、車体重量が嵩む車両においては、近年、車両の馬力や積載能力が大きくなり、これに伴って、車輪用軸受装置も高荷重・高速走行時での温度上昇に耐えられることが要求されている。さらに、長期間メンテナンスフリーであることへの要求も高まりつつある。こうした車両における車輪用軸受装置の軸受部には、負荷容量が大きく、ラジアル荷重とスラスト荷重、およびこれらの合成荷重を負荷するのに適した円錐ころ軸受が一般的に用いられている。

こうした円錐ころ軸受の一例を図８（ａ）に示す。この円錐ころ軸受５０は、内周にそれぞれ外向きに開いたテーパ状の複列の外側転走面５１ａ、５１ａが形成された外方部材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、５４とを備えている。内輪５２の内側転走面５２ａの大径側には円錐ころ５４を案内するための大鍔部５２ｂが形成されると共に、小径側には円錐ころ５４の脱落を防止するための小鍔部５２ｃが形成されている。そして、一対の内輪５２、５２の小鍔部５２ｃ側の端面（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を構成している。

保持器５３は、冷間圧延鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）等からなる鋼板をプレス加工にて形成され、両端の環状部５５、５６に挟まれ、円周方向にポケット５７と柱部５８とが交互に設けられている。また、円錐ころ５４がこのポケット５７内に転動自在に配置されると共に、柱部５８の外周面は、円錐ころ５４のＰＣＤよりも径方向外方に位置し、大径側環状部５５の外径Ｄ１は、円錐ころ５４における大端面側の外接円の直径Ｄ０より僅かに小径に形成され、外方部材５１および内輪５２間に形成される環状空間内で、最大ころ本数を収容している。

ここで、円錐ころ５４は保持器５３の内径側からポケット５７内に収納され、円錐ころ５４と保持器５３の仮組みの状態で内輪５２に外挿されると共に、保持器５３の柱部５８の外周面を加締治具等で所定の外径に縮径させて内輪５２に組み込まれるが、この円錐ころ５４と保持器５３の仮組みの状態で、小径側環状部５６におけるポケット５７のころ接触部最小径ｄ１が、円錐ころ５４の重心ＧのＰＣＤ（Ｒｐｃｄ）よりも小径になるように設定されている（ｄ１＜Ｒｐｃｄ）。これにより、軸受の組立性を低下させず、ころ本数を増加させて軸受剛性をアップさせた円錐ころ軸受を提供することができる。

また、本実施形態では、（ｂ）に示すように、ポケット５７が打ち抜かれた後に面押し加工によって柱部５８の内周面５８ａが傾斜して形成され、そのポケット角度θが５５°〜８０°の範囲に設定されている。従来の保持器では、このポケット角度θは精々５０°であるが、本実施形態のように、外径を大きくして外方部材５１側に近付けた保持器５３においては、ポケット角度θを５５°以上に設定することにより、エッジ当りを防止して円錐ころ５４との接触状態を良好に保つことができる。一方、ポケット角度θを８０°以下にすることにより、円錐ころ５４への径方向押付け力を抑制し、円錐ころ５４の円滑な転動を助長することができる（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００７−７８０４７号公報

こうした従来の円錐ころ軸受５０は、円錐ころ５４の本数を増加して負荷容量を増大させているが、保持器５３の外径Ｄ１が外方部材５１の外側転走面５１ａに近い寸法となり、寸法ＡやＢはごく小さな値となる。この場合、車両走行時、この円錐ころ軸受５０に荷重が負荷されると、円錐ころ５４はその荷重を受け、軌道空間内で各円錐ころ５４、５４の間隔や姿勢が変化し、保持器５３の姿勢や形状が変化することがある。その結果、特に、このように軌道空間内の外径側に設定された保持器５３では、円錐ころ５４による保持器５３への干渉力が径方向外方側に働き易く、外方部材５１と保持器５３とが接触し、軸受トルクが増大すると共に、発熱して軸受内部の昇温を招き、グリース劣化の原因となって軸受の耐久性が低下する恐れがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、負荷容量と軸受剛性を増大させると共に、保持器の耐久性を向上させて長寿命化を図った車輪用軸受装置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に記載の発明は、内周に外向きに開いたテーパ状の複列の外側転走面が一体に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テーパ状の複列の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収容された複列の円錐ころと、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両端開口部に装着されたシールとを備え、前記保持器の両端に環状部と、これらの環状部に挟まれ、円周方向に柱部とポケットとが交互に設けられ、このポケット内に前記円錐ころが転動自在に配置されると共に、前記柱部の外周面が、前記円錐ころのピッチ円直径よりも径方向外方に位置し、前記保持器の大径側環状部の外径が、前記円錐ころの外接円の直径より僅かに小径に形成され、前記外方部材と内方部材間に形成される環状空間内で、最大ころ本数が収容されると共に、前記保持器の小径側環状部における前記ポケットのころ接触部最小径が、前記円錐ころの重心のピッチ円直径よりも小径に設定されている車輪用軸受装置において、前記保持器の外径側の表面と、前記ポケットの内表面に無数の凹部が形成されている。

このように、保持器の両端に環状部と、これらの環状部に挟まれ、円周方向に柱部とポケットとが交互に設けられ、このポケット内に円錐ころが転動自在に配置されると共に、柱部の外周面が、円錐ころのピッチ円直径よりも径方向外方に位置し、保持器の大径側環状部の外径が、円錐ころの外接円の直径より僅かに小径に形成され、外方部材と内方部材間に形成される環状空間内で、最大ころ本数が収容されると共に、保持器の小径側環状部におけるポケットのころ接触部最小径が、円錐ころの重心のピッチ円直径よりも小径に設定されている車輪用軸受装置において、保持器の外径側の表面と、ポケットの内表面に無数の凹部が形成されているので、凹部内にグリースが保持され、軸受トルクが増大するのを抑えることができると共に、摩耗と発熱を防止し、軸受の耐久性を向上させて長寿命化を図った車輪用軸受装置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、前記凹部が前記保持器の端面やポケットの縁部の近傍で止められていれば、グリースの流動を抑えて凹部内にグリースを確実に保持することができる。

また、請求項３に記載の発明のように、前記凹部がディンプル形状であっても良い。また、請求項４に記載の発明のように、前記凹部が軸方向や周方向に傾斜した凹溝あるいは交差溝で構成されていても良い。

また、請求項５に記載の発明のように、前記保持器が、熱可塑性合成樹脂に繊維強化材を含有させたものを射出成形により形成され、前記凹部が、前記射出成形用の金型の表面に当該凹部に相当する凸部を予め形成することにより形成されていても良い。

また、請求項６に記載の発明のように、前記保持器が鋼鈑からプレス加工または黄銅から揉み抜き加工により形成され、前記凹部がショットピーニング加工またはレーザ加工によって形成されていても良い。

また、請求項７に記載の発明のように、前記内方部材が、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一対の内輪からなり、これら内輪の大径側端部に前記円錐ころを案内する大鍔部と、小径側端部に径方向外方に突出した小鍔部が形成されていても良い。

また、請求項８に記載の発明のように、前記内方部材が、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、この車輪取付フランジから軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪で構成されていても良い。

また、請求項９に記載の発明のように、前記内方部材が、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面に対向する一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入され、外周に前記複列の外側転走面に対向する他方の内側転走面が形成された内輪で構成されると共に、前記ハブ輪および内輪の小鍔部が廃止され、前記内側転走面の小径側端部から軸方向に延びる円筒面が形成されていれば、円錐ころと保持器を仮組みし、小鍔部を越えてこれら円錐ころを内輪に組み付ける手間を省くことができ、組立作業性が向上する。

また、請求項１０に記載の発明のように、前記外方部材の外周の一端部にハブを取り付けるためのハブフランジが一体に形成され、このハブフランジの円周等配位置に車輪を固定するハブボルトが締結される雌ねじが形成されていても良い。

本発明に係る車輪用軸受装置は、内周に外向きに開いたテーパ状の複列の外側転走面が一体に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テーパ状の複列の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収容された複列の円錐ころと、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両端開口部に装着されたシールとを備え、前記保持器の両端に環状部と、これらの環状部に挟まれ、円周方向に柱部とポケットとが交互に設けられ、このポケット内に前記円錐ころが転動自在に配置されると共に、前記柱部の外周面が、前記円錐ころのピッチ円直径よりも径方向外方に位置し、前記保持器の大径側環状部の外径が、前記円錐ころの外接円の直径より僅かに小径に形成され、前記外方部材と内方部材間に形成される環状空間内で、最大ころ本数が収容されると共に、前記保持器の小径側環状部における前記ポケットのころ接触部最小径が、前記円錐ころの重心のピッチ円直径よりも小径に設定されている車輪用軸受装置において、前記保持器の外径側の表面と、前記ポケットの内表面に無数の凹部が形成されているので、凹部内にグリースが保持され、軸受トルクが増大するのを抑えることができると共に、摩耗と発熱を防止し、軸受の耐久性を向上させて長寿命化を図った車輪用軸受装置を提供することができる。

本発明に係る車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図である。 図１の保持器単体を示す斜視図である。 図２の要部拡大図である。 図３の変形例を示す要部拡大図である。 本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図である。 本発明に係る車輪用軸受装置の第３の実施形態を示す縦断面図である。 本発明に係る車輪用軸受装置の第４の実施形態を示す縦断面図である。 （ａ）は、従来の円錐ころ軸受を示す要部断面図、（ｂ）は、（ａ）のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った横断面図である。

内周に外向きに開いたテーパ状の複列の外側転走面が一体に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収容された複列の円錐ころと、前記外方部材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、前記保持器の両端に環状部と、これらの環状部に挟まれ、円周方向に柱部とポケットとが交互に設けられ、このポケット内に前記円錐ころが転動自在に配置されると共に、前記柱部の外周面が、前記円錐ころのピッチ円直径よりも径方向外方に位置し、前記保持器の大径側環状部の外径が、前記円錐ころの外接円の直径より僅かに小径に形成され、前記外方部材と内輪間に形成される環状空間内で、最大ころ本数が収容されると共に、前記保持器の小径側環状部における前記ポケットのころ接触部最小径が、前記円錐ころの重心のピッチ円直径よりも小径に設定されている車輪用軸受装置において、前記保持器の外径側の表面と、前記ポケットの内表面に無数の円形ディンプルからなる凹部が形成され、こられの凹部が、前記保持器の端面やポケットの縁部の近傍で止められている。

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、本発明に係る車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図、図２は、図１の保持器単体を示す斜視図、図３は、図２の要部拡大図、図４は、図３の変形例を示す要部拡大図である。

この複列円錐ころ軸受からなる車輪用軸受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、内周に外向きに開いた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、３と、両転走面間に収容された複列の円錐ころ４、４と、これらの円錐ころ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、６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。内輪３の内側転走面３ａの大径側には円錐ころ４を案内するための大鍔３ｂが形成されると共に、小径側には円錐ころ４の脱落を防止するための小鍔３ｃが形成されている。

なお、外輪２、内輪３および円錐ころ４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。または、ＳＣｒ４２０等の構造用合金鋼からなり、浸炭焼入れにより表面が５８〜６４ＨＲＣの範囲で硬化処理されている。

本実施形態では、保持器５は、ＰＡ（ポリアミド）６６等の熱可塑性合成樹脂をベースに、ＧＦ（グラスファイバー）等の強化材を適量含有させたものを射出成形することにより形成され、図２に示すように、両端の環状部７、８に挟まれ、円周方向にポケット９と柱部１０とが交互に設けられている。また、円錐ころ４がこのポケット９内に転動自在に配置されると共に、柱部１０の外周面は、円錐ころ４の重心ＧのＲｐｃｄ（ピッチ円直径）よりも径方向外方に位置し、大径側環状部７の外径は、円錐ころ４における大端面側の外接円の直径より僅かに小径に形成されている。そして、小径側環状部８の内径ｄ１は、円錐ころ４のＲｐｃｄよりも小径になるように設定されている（図１参照）。これにより、軸受の組立性を低下させず、円錐ころ４の本数を増加させて軸受剛性をアップさせた車輪用軸受１を提供することができる。

ここで、図３に拡大して示すように、保持器５の外径側の表面と、円錐ころ４と接触するポケット９の内表面に無数の円形ディンプルからなる凹部１１が形成されている。この凹部１１は、射出成形用の金型の表面にこの凹部１１に相当する凸部を予め形成することにより形成することができる。この凹部１１を保持器５の表面に形成することにより、凹部１１内にグリースが保持されると共に、荷重負荷時に外方部材２と保持器５とが接触しても、実質的に接触面積が縮小され、軸受トルクが増大するのを抑えることができ、摩耗と発熱を防止して軸受の耐久性を確保することができる。

なお、ここでは、合成樹脂を射出成形してなる保持器５を例示したが、これに限らず、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）や冷間圧延鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）からプレス加工された鋼板製の保持器、あるいは、黄銅製の揉み抜き保持器、セラミック製の保持器であっても良い。この場合、前記凹部１１は、ショットピーニング加工やレーザ加工によって形成することができる。

図４は、図３に示す保持器５の変形例である。この保持器１２の外径側の表面と、円錐ころ４と接触するポケット９の内表面に無数の凹部１３が形成されている。この凹部１３は、軸方向や周方向に傾斜した凹溝あるいは交差溝で構成され、射出成形用の金型の表面にこの凹部１３に相当する凸部を予め形成することにより形成することができる。この凹部１３を保持器５の表面、とりわけ荷重負荷時に外輪２と接触する保持器５の外径側の表面およびポケット９の内表面に形成し、保持器５の端面やポケット９の縁部の近傍に止めることにより、グリースの流動を抑えて凹部１３内にグリースが保持され、軸受トルクが増大するのを抑えることができると共に、摩耗と発熱を防止して軸受の耐久性を確保することができる。

図５は、本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図である。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詳細な説明を省略する。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５の左側）、中央寄り側をインナー側（図５の右側）という。

この車輪用軸受装置は駆動輪用であって、複列の円錐ころ軸受からなる車輪用軸受１４と、一端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ１５を一体に有するハブ輪１６とを備えている。車輪用軸受１４は、外周に車体に取り付けられるための車体取付フランジ１７ｂを一体に有し、内周に複列のテーパ状の外側転走面１７ａ、１７ａが形成された外方部材１７と、外周に前記複列の外側転走面１７ａ、１７ａ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、３と、両転走面間に収容された複列の円錐ころ４、４と、これらの円錐ころ４を転動自在に保持する保持器５と、外方部材１７の両端部に装着されたシール６、６とを備え、第２世代と称される構成を備えている。また、外方部材１７はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼からなり、複列の外側転走面１７ａ、１７ａが高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。

ハブ輪１６は、外周に車輪取付フランジ１５から肩部１６ａを介して軸方向に延びる円筒状の軸部１６ｂが形成され、内周にトルク伝達用のセレーション（またはスプライン）１６ｃが形成されている。車輪用軸受１４は、ハブ輪１６の肩部１６ａに衝合するまで軸部１６ｂに所定のシメシロを介して圧入され、そして、軸部１６ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部１８によって軸方向に固定されている。

ハブ輪１６はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼からなり、車輪取付フランジ１５の肩部１６ａから軸部１６ｂに亙って高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。なお、加締部１８は鍛造加工後の素材硬さのままとされている。また、これに限らず、ハブ輪１６全体が調質処理を施される場合もある。

この車輪用軸受１４において、前述した実施形態と同様、保持器５の外径を大きくして外方部材１７側に近付けて最大ころ本数を収容すると共に、小径側環状部８の内径ｄ１が、円錐ころ４の重心ＧのＰＣＤ（Ｒｐｃｄ）よりも小径になるように設定されている（ｄ１＜Ｒｐｃｄ）。そして、保持器５の外径側の表面と、円錐ころ４と接触するポケット９の内表面に無数の凹部１１が形成されている。これにより、軸受の組立性を低下させず、ころ本数を増加させて軸受剛性をアップさせると共に、凹部１１内にグリースが保持され、軸受トルクが増大するのを抑えて摩耗と発熱を防止することができる。

図６は、本発明に係る車輪用軸受装置の第３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あって、外周に車体取付フランジ１７ｂを一体に有し、内周に複列のテーパ状の外側転走面１７ａ、１７ａが形成された外方部材１７と、一端部に車輪取付フランジ１５を一体に有し、外周に前記複列の外側転走面１７ａ、１７ａに対向する一方のテーパ状の内側転走面１９ａと、この内側転走面１９ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部１９ｂが形成されたハブ輪１９、およびこのハブ輪１９の小径段部１９ｂに圧入され、外周に前記複列の外側転走面１７ａ、１７ａに対向する他方のテーパ状の内側転走面３ａが形成された内輪２０からなる内方部材２１とを備え、第３世代と称される構成をなしている。

ハブ輪１９はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼からなり、内側転走面１９ａをはじめ、車輪取付フランジ１５の基部から小径段部１９ｂに亙って高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。これにより、アウター側シール２２のシールランド部の耐摩耗性が向上すると共に、車輪取付フランジ１７に負荷されるモーメント荷重に対する強度・耐久性が増大する。

一方、内輪２０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。または、ＳＣｒ４２０等の構造用合金鋼からなり、浸炭焼入れにより表面が５８〜６４ＨＲＣの範囲で硬化処理されている。ここで、この内輪２０には、前述した実施形態の内輪３と異なり、内側転走面３ａの小径側端部に小鍔部が形成されていない。すなわち、この種の第３世代構造における内輪２０は、外方部材１７に保持器５が内挿され、この保持器５に円錐ころ４を仮組みし、内輪２０がハブ輪１９の小径段部１９ｂに圧入されると共に、加締部１８によって内輪２０が固定されるため、内輪２０と円錐ころ４および保持器５からなるサブユニットでは取り扱うことはないため小鍔部は不要となる。これにより、円錐ころ４と保持器５を仮組みし、保持器５を弾性変形させながらこれら円錐ころ４を内輪２０に組み付ける手間を省くことができ、組立作業性が一層向上する。

この車輪用軸受装置において、前述した実施形態と同様、保持器５の外径を大きくして外方部材１７側に近付けて最大ころ本数を収容すると共に、小径側環状部８の内径ｄ１が、円錐ころ４の重心ＧのＰＣＤ（Ｒｐｃｄ）よりも小径になるように設定されている（ｄ１＜Ｒｐｃｄ）。そして、保持器５の外径側の表面と、円錐ころ４と接触するポケット９の内表面に無数の凹部１１が形成されている。これにより、部品点数の削減と軽量・コンパクト化を図りつつ、軸受の組立性を低下させず、ころ本数を増加させて軸受剛性を一層アップさせることができると共に、凹部１１内にグリースが保持され、軸受トルクが増大するのを抑えて摩耗と発熱を防止することができる。

図７は、本発明に係る車輪用軸受装置の第４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詳細な説明を省略する。

この車輪用軸受装置は従動輪用の車軸（図示せず）に装着され、図示しない車輪を回転自在に支承している。この車輪用軸受装置を構成する車輪用軸受２３は複列の円錐ころ軸受で構成され、車軸に外嵌される一対の内輪２４、２４と、外周の一端部にハブ（図示せず）を取り付けるためのハブフランジ２５ａが一体に形成された外方部材２５と、内輪２４と外方部材２５との間に収容された複列の円錐ころ４、４とを備えている。そして、ハブフランジ２５ａの円周等配位置に形成された雌ねじ２５ｂにボルト（図示せず）が締結され、車輪を取り付けるハブとブレーキロータがこのハブフランジ２５ａに固定される。

外方部材２５の内周にはテーパ状の複列の外側転走面１７ａ、１７ａが形成されると共に、これら複列の外側転走面１７ａ、１７ａに対向して、一対の内輪２４、２４の外周にテーパ状の内側転走面３ａ、３ａがそれぞれ形成されている。そして、両転走面間に複列の円錐ころ４、４が保持器５、５を介して転動自在に収容されている。また、一対の内輪２４、２４の内側転走面３ａの大径側に円錐ころ４を案内する大鍔３ｂが形成されると共に、小径側には円錐ころ４の脱落を防止する小鍔３ｃが形成されている。そして、小鍔３ｃ側の端面（正面側端面）が突き合された状態でセットされ背面合せタイプの第２世代と称される複列円錐ころ軸受を構成している。また、外方部材２５のアウター側の端部にシールド板２６、インナー側の端部にシール６がそれぞれ装着され、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。

内輪２４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。また、外方部材２５はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼からなり、少なくとも複列の外側転走面１７ａ、１７ａが高周波焼入れによりその表面硬さが５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。

また、一対の内輪２４、２４の突合せ部となる小鍔３ｃ側の端部内周には環状溝２７がそれぞれ形成され、これら環状溝２７、２７に断面略コの字形の連結環２８が装着されている。この連結環２８は、鋼鈑をプレス加工によって成形され、表面が硬化処理されている。鋼板としては、ＳＫ５等の炭素工具鋼板、ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼板、あるいはＳＰＣＣ等の冷間圧延鋼板等を例示することができる。この連結環２８を弾性変形させて環状溝２７に装着することにより、一対の内輪２４、２４はガタなく強固に一体化され、分解・組立の作業性を簡便化することができる。また、補修時等、車軸に圧入固定された一対の内輪２４、２４を一体的に抜くことができるため、インナー側の内輪２４のみが車軸に残るような不具合が発生することはない。

こうした外輪回転方式の車輪用軸受装置において、前述した実施形態と同様、保持器５の外径を大きくして外方部材２５側に近付けて最大ころ本数を収容すると共に、小径側環状部８の内径ｄ１が、円錐ころ４の重心ＧのＰＣＤ（Ｒｐｃｄ）よりも小径になるように設定されている（ｄ１＜Ｒｐｃｄ）。そして、保持器５の外径側の表面と、円錐ころ４と接触するポケット９の内表面に無数の凹部１１が形成されている。これにより、部品点数の削減と軽量・コンパクト化を図りつつ、軸受の組立性を低下させず、ころ本数を増加させて軸受剛性を一層アップさせることができると共に、凹部１１内にグリースが保持され、軸受トルクが増大するのを抑えて摩耗と発熱を防止することができる。

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軸受装置は、車輪を回転自在に支承する高負荷容量の複列円錐ころ軸受で構成された車輪用軸受装置に適用することができる。

１、１４、２３ 車輪用軸受
２、１７、２５ 外方部材
２ａ、１７ａ 外側転走面
３、２０、２４ 内輪
３ａ、１９ａ 内側転走面
３ｂ 大鍔
３ｃ 小鍔
４ 円錐ころ
５、１２ 保持器
６、２２ シール
７ 大径側環状部
８ 小径側環状部
９ ポケット
１０ 柱部
１１、１３ 凹部
１５ 車輪取付フランジ
１６、１９ ハブ輪
１６ａ 肩部
１６ｂ 軸部
１６ｃ セレーション
１７ｂ 車体取付フランジ
１８ 加締部
１９ｂ 小径段部
２１ 内方部材
２５ａ ハブフランジ
２５ｂ 雌ねじ
２６ シールド
２７ 環状溝
２８ 連結環
５０ 円錐ころ軸受
５１ 外方部材
５１ａ 外側転走面
５２ 内輪
５２ａ 内側転走面
５２ｂ 大鍔部
５２ｃ 小鍔部
５３ 保持器
５４ 円錐ころ
５５ 大径側環状部
５６ 小径側環状部
５７ ポケット
５８ 柱部
５８ａ 柱部の内周面
ｄ１ 小径側環状部の内径
Ｄ０ 円錐ころにおける大端面側の外接円の直径
Ｄ１ 保持器の大径側環状部の外径
Ｇ 円錐ころの重心
Ｒｐｃｄ 円錐ころの重心のピッチ円直径
θ ポケット角度

Claims (10)

1. 内周に外向きに開いたテーパ状の複列の外側転走面が一体に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テーパ状の複列の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収容された複列の円錐ころと、
   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両端開口部に装着されたシールとを備え、
   前記保持器の両端に環状部と、これらの環状部に挟まれ、円周方向に柱部とポケットとが交互に設けられ、このポケット内に前記円錐ころが転動自在に配置されると共に、
   前記柱部の外周面が、前記円錐ころのピッチ円直径よりも径方向外方に位置し、前記保持器の大径側環状部の外径が、前記円錐ころの外接円の直径より僅かに小径に形成され、前記外方部材と内方部材間に形成される環状空間内で、最大ころ本数が収容されると共に、
   前記保持器の小径側環状部における前記ポケットのころ接触部最小径が、前記円錐ころの重心のピッチ円直径よりも小径に設定されている車輪用軸受装置において、
   前記保持器の外径側の表面と、前記ポケットの内表面に無数の凹部が形成されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 前記凹部が前記保持器の端面やポケットの縁部の近傍で止められている請求項１記載の車輪用軸受装置。
3. 前記凹部がディンプル形状である請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
4. 前記凹部が軸方向や周方向に傾斜した凹溝あるいは交差溝で構成されている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
5. 前記保持器が、熱可塑性合成樹脂に繊維強化材を含有させたものを射出成形により形成され、前記凹部が、前記射出成形用の金型の表面に当該凹部に相当する凸部を予め形成することにより形成されている請求項１乃至４いずれかに記載の車輪用軸受装置。
6. 前記保持器が鋼鈑からプレス加工または黄銅から揉み抜き加工により形成され、前記凹部がショットピーニング加工またはレーザ加工によって形成されている請求項１乃至４いずれかに記載の車輪用軸受装置。
7. 前記内方部材が、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一対の内輪からなり、これら内輪の大径側端部に前記円錐ころを案内する大鍔部と、小径側端部に径方向外方に突出した小鍔部が形成されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
8. 前記内方部材が、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、この車輪取付フランジから軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪で構成されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
9. 前記内方部材が、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面に対向する一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入され、外周に前記複列の外側転走面に対向する他方の内側転走面が形成された内輪で構成されると共に、前記ハブ輪および内輪の小鍔部が廃止され、前記内側転走面の小径側端部から軸方向に延びる円筒面が形成されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
10. 前記外方部材の外周の一端部にハブを取り付けるためのハブフランジが一体に形成され、このハブフランジの円周等配位置に車輪を固定するハブボルトが締結される雌ねじが形成されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。

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