JP4064433B2 - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Description

本発明は、車輪用軸受装置に関するものである。

車輪用軸受装置として、図８に示すように、ハブ輪１０１と、外輪１０３とを備えたハブユニット形式が知られている（特許文献１及び特許文献２）。この車輪用軸受装置は、ハブ輪１０１と、このハブ輪１０１に外嵌固定される内輪１０２と、これらハブ輪１０１及び内輪１０２の周囲に配設される外輪１０３と、この外輪１０３とハブ輪１０１及び内輪１０２との間に介装される円すいころ１０４ａ、１０４ｂと、円すいころ１０４ａ、１０４ｂを保持するポケットを有する保持器１０６ａ、１０６ｂとを備える。

外輪１０３は、アウトボード側のアウタレース１０７とインボード側のアウタレース１０８とを有し、ハブ輪１０１は、外輪１０３のアウトボード側のアウタレース１０７に対向するインナレース１０９と、内輪１０２が嵌合する小径部１１０とを有する。また、内輪１０２は、その外周面に外輪１０３のインボード側のアウタレース１０８に対向するインナレース１１３を有する。

一般にこのような車輪用軸受装置では、次の方法により組み立てられる。まず、図９に示す状態から、図１０に示すように、アウトボード側の円すいころ１０４ａと保持器１０６ａとを外輪１０３に組み込む。その後、外輪１０３のアウトボード側にシール部材１１２ａを組み込む。

次に、図１１に示すように、円すいころ１０４ａ、保持器１０６ａ、及びシール部材１１２ａが組み付けられた外輪１０３の内径側に、ハブ輪１０１を組み込む。その後、外周面にインナレース１１３を有する内輪１０２に、予めアセンブリにしたインボード側の円すいころ１０４ｂおよび保持器１０６ｂ（以下、このアセンブリを「ころアセンブリ」と呼ぶ）を組付け、これを小径部１１０に外嵌してからシール部材１１２を組付ける。その後、外輪１０３のインボード側の端部１１４を外径方向に加締ることによって、図８に示すように、ハブ輪１０１の段付き部１１５と、ハブ輪１０１の加締部１１６との間に内輪１０２を挟持する。
特開平１１−４４３２２号公報 ドイツＤＥ２０２０９０１７Ｕ１

外輪１０３のアウトボード側に鍔部１１７が設けられたいわゆる３世代テーパハブベアリングにおいては、上記のようにインボード側では、予めころアセンブリを組み立てた上で、これを外輪に組み込むことが可能である。しかしながら、アウトボード側では、ころアセンブリ１１１ａを組み立てから、これを外輪１０３に組み込むことができない。ころアセンブリ１１１ａが組み立てられていれば、図８に示すように、円すいころ１０４ａの外接円径Ａが鍔部１１７の内径Ｂよりも大きくなるので、この状態では、ころアセンブリ１１１ａが鍔部１１７と干渉して組み込むことができないからである。

このため、従来では、図１２に示すように、まず、保持器１０６ａを外輪１０３に組み込んだ後、円すいころ１０４ａを保持器１０６ａの内径側から保持器１０６ａに単数個または複数個を装着するようにしていた。この手法では、組み立て作業性に劣るとともに、複雑な組み立て治具（組み立て装置）を必要とする点が問題となる。

本発明は、上記課題に鑑みて、アウトボード側の内周面に鍔部を設けた外輪に対して、アウトボード側のころアセンブリを簡単に組み込むことができ、組み立て作業性の向上を図ることが可能な車輪用軸受装置を提供する。

本発明の車輪用軸受装置は、ハブ輪と、ハブ輪に外嵌固定される内輪と、外輪と、外輪とハブ輪の間に介装されるアウトボード側の複数の円すいころと、外輪と内輪との間に介装されるインボード側の複数の円すいころと、円すいころを保持するポケットを有するアウトボード側及びインボード側の保持器とを備え、外輪の内周面のアウトボード側に鍔部を設けた車輪用軸受装置において、アウトボード側の円すいころと保持器との間に半径方向の相対移動が許容され、かつアウトボード側の円すいころと保持器とからなるころアセンブリの状態で、アウトボード側の円すいころ列の外接円径が、鍔部の内径寸法以下の寸法と鍔部の内径寸法よりも大きい寸法とをとることができ、アウトボード側の円すいころの端面と当該端面に対向する保持器の面とのうち、何れか一方に突出部を設けると共に、他方に凹部を設け、前記ころアセンブリが、以下の二つの条件を満たすことを特徴とする。
（ａ）突出部と凹部とを半径方向で係合させてアウトボード側の円すいころの内径側への移動規制を行い、その状態でアウトボード側の円すいころ列の外接円径が外輪の鍔部の内径寸法以下となる。
（ｂ）ポケットの円周方向面と円すいころの外周面とを接触させてアウトボード側の円すいころの外径側への移動規制を行い、その状態で突出部と凹部が非接触になる。

これにより、ハブ輪挿入前の組み立て段階で、アウトボード側の円すいころ列の外接円径を鍔部の内径寸法以下（外接円径をハブ輪の内径寸法と同一又はこれよりも小さくする）にしておけば、外輪に鍔部が設けられていても、予め製作したころアセンブリをアウトボード側から外輪に組み込むことができる。その後、ハブ輪を外輪の内周に挿入すれば、円すいころが外径方向に移動し、円すいころ列の外接円径が鍔部の内径寸法よりも大きくなる。これにより各円すいころが正規位置に収まり、アウトボード側のころアセンブリの組み込みが終了する。ここで、「外接円径」とは、複数個の円すいころが周方向に配設された状態で、各円すいころの大端面の外周縁に外接する円の直径を意味する。

円すいころの内径側への相対移動の規制は、アウトボード側の円すいころの外周面とこれに対向する保持器の面（円周方向で対向するポケットの内面）とを接触させることで行うこともできるが、本発明では、ころアセンブリの外輪への組み込み前後で、円すいころの半径方向位置に大きな差が生じるので、内径側への移動規制を確実に行うためには保持器の肉厚を増さざるを得ず、軸受サイズの大型化を招く。これに対し、上記の構成であれば、かかる弊害を回避することができる。

アウトボード側の保持器の最小内径部の内径寸法を、これに対向するハブ輪の外周面の外径寸法よりも僅かに大きくすれば、組み立て後の保持器に調心作用を与えて、保持器の偏心を防止することができる。

アウトボード側の保持器の最大外径部の外径寸法を、外輪の鍔部の内径寸法よりも僅かに小さくすれば、鍔部と干渉させることなく、外輪に保持器を確実に挿入することができ、しかも、組み立て後の保持器の偏心を防止できる。

本発明によれば、外輪に鍔部が設けられていても、アウトボード側のころアセンブリを外輪に組み込むことができる。しかも、ハブ輪が外輪に挿入されることにより、円すいころが外径方向に移動して正規位置に収まる。このため、組み立て作業性を向上させて、生産性を高めることができる。しかも、複雑な組み立て装置を必要とせず、コスト低減に寄与する。

以下本発明の実施の形態を図１〜図７に基づいて説明する。

車輪用軸受装置は、図１に示すように、ハブ輪１と、このハブ輪１に外嵌固定される内輪２と、これらハブ輪１及び内輪２の周囲に配設される外輪３と、この外輪３とハブ輪１の間に介装されるアウトボード側の円すいころ４ａと、外輪３と内輪２との間に介装されるインボード側の円すいころ４ｂと、円すいころ４ａ，４ｂを保持するポケット５を有するアウトボード側及びインボード側の保持器６ａ、６ｂとを備える。

ハブ輪１は、インボード側に小径部８ｄを有する円筒状のハブ輪本体８と、このハブ輪本体８のアウトボード側に設けられるフランジ部９とを備える。ハブ輪１は、このフランジ部９に設けられた貫通孔に挿通されたボルト部材１０を介して、図示省略の車輪に取付けられる。また、ハブ輪本体８の外周面には、アウトボード側の円すいころ４ａが転動するインナレース１１が形成されている。フランジ部９よりもインボード側のハブ輪本体８は、後述する第１シール部材２４ａに対向する部分８ａと、インナレース１１を形成するテーパ部８ｂと、中径部８ｃと、前記小径部８ｄとを有する。ハブ輪１の中心部には、等速自在継手の外輪ステム部とスプライン結合するためのスプライン孔１２が設けられている。ハブ輪１に設けられたインナレース１１は、アウトボード側からインボード側に向かって順次縮径するテーパ面からなる。

内輪２は、外周面にインボード側の円すいころ４ｂが転動するインナレース１３が形成された短筒状体からなり、ハブ輪本体８の小径部８ｄに嵌合される。内輪２は、小径部２ａと、インナレース１３を構成するテーパ部２ｂと、鍔部２２とを有する。内輪２がハブ輪本体８に嵌合された状態では、内輪２の内端面７がハブ輪１の段付面１４に当接している。ハブ輪本体８のインボード側の端部は外径方向に加締められて加締部１５となる。このため、内輪２は軸方向に移動することなく、ハブ輪１に固定される。内輪２のインナレース１３は、インボード側からアウトボード側に向かって順次縮径するテーパ面からなる。

外輪３は、アウトボード側の第１のアウタレース１６と、インボード側の第２のアウタレース１７とが形成された外輪本体１８と、この外輪本体１８から外径方向に突出するフランジ部１９とを備える。外輪本体１８のアウトボード側端部の内周面に内径側へ突出する鍔部２０が設けられる。外輪３は、このフランジ部１９に設けられた貫通孔に挿通されたボルト部材（図示省略）を介して図示省略の車体に取付けられる。

第１のアウタレース１６はアウトボード側からインボード側に向かって順次縮径するテーパ面からなり、ハブ輪１のインナレース１１と相対面して、円すいころ４ａがこれらのインナレース１１とアウタレース１６との間に介在される。第２のアウタレース１７はインボード側からアウトボード側に向かって順次縮径するテーパ面からなり、内輪２のインナレース１３と相対面して、円すいころ４ｂがこれらのインナレース１３とアウタレース１７との間に介在される。

外輪３のアウトボード側の端部とハブ輪１のハブ輪本体８との間は、第１シール部材２４ａにて密封し、外輪３のインボード側の端部と内輪２との間を第２シール部材２４ｂにて密封している。

図２〜図４に示すように、アウトボード側の円すいころ４ａの大端面２５と小端面２６には、それぞれころ中心を中心とする円形の凹部２７、２８が設けられている。また、インボード側の円すいころ４ｂも、大端面２５と小端面２６に凹部２７、２８が設けられている。

保持器６ａ、６ｂは、それぞれ、図５に示すように、大径リング部３０と、小径リング部３１と、大径リング部３０と小径リング部３１と連結する複数の柱部３２とを有し、隣合う柱部３２、３２間に円すいころ４ａ、４ｂが収納されるポケット５が設けられている。

ポケット５の内面のうち、円すいころの大端面２５および小端面２６と対向する面（軸方向面）３３、３４に、円すいころ４ａ、４ｂの凹部２７、２８に挿入される突出部３５、３６が設けられている。図３に示すように、ポケット５の内面のうち、円周方向で対向する面（円周方向面）３７と円すいころ４ａ、４ｂの外周面との間にはポケット隙間Ｃがあり、各円すいころ４ａ、４ｂの外周面が保持器６ａ、６ｂの円周方向面３７と接触してポケットすきまＣが０となるまで、各円すいころ４ａ、４ｂは外径側に移動可能である。各円すいころ４ａ、４ｂの内径側への移動は、突出部３５、３６が凹部２７、２８の外周壁面と半径方向で係合することで規制される。この時、円すいころ４ａ、４ｂの外周面とポケット５の円周方向面３７とは接触せず、ポケット隙間Ｃが残る。

この車輪用軸受装置では、図１と図６に示すように、アウトボード側の保持器６ａの最小内径部（小径リング部３１）の内径寸法Ｃが、この最小内径部と対向するハブ輪の外周面の外径寸法Ｅよりも僅かに大きい。これよりもインボード側では、ハブ輪１の外径寸法は保持器６ａの最小内径寸法Ｃよりも小さくなっている。また、アウトボード側の保持器６ａの最大外径部の外径寸法Ｆは、外輪３の鍔部２０の内径寸法Ｂよりも僅かに小さい。さらに、インボード側の保持器６ｂの最小内径部（小径リング部３１）の内径寸法Ｃは、内輪２の小径部２ａの外径寸法Ｇよりも僅かに大きく、保持器６ｂの大径リング部３０の内径寸法Ｈは、内輪２の鍔部２２の外径寸法Ｉよりも僅かに大きい。かかる構成から、組み込み性の向上を図ることができるとともに、保持器６ａ、６ｂの偏心を防止して滑らかな回転を長期に渡って提供することが可能となる。

次に、前記のように構成された車輪用軸受装置の組み立て方法を説明する。まず、各円すいころ４ａ、４ｂを保持器６ａ、６ｂに組み付けて、アウトボード側のころアセンブリ４０と、インボード側のころアセンブリ４１とを夫々組み立て、外輪３に各ころアセンブリ４０、４１を組み付ける。この際、アウトボード側のころアセンブリ４０はアウトボード側の開口部から挿入され、インボード側のころアセンブリ４１はインボード側の開口部から挿入される。

インボード側においては、外輪３の開口部が大径であり、しかも、第２のアウタレース１７が、インボード側からアウトボード側に向かって順次縮径するテーパ面であるので、ころアセンブリ４１を簡単に挿入することができる。

一方、アウトボード側においては、外輪３が鍔部２０を有しているので、ころアセンブリ４０の組み付けに際しては、図６に示すように、適当な治具を用いて、円すいころ列４ａの外接円径Ａを外輪３の鍔部２０の内径寸法Ｂよりも小さくする。この状態で、図６の矢印方向にころアセンブリ４０を押し込めば、ころアセンブリ４０を、外輪３の鍔部２０と干渉させることなくスムーズに外輪３の内径側に組み付けることが可能となる。

次に、ころアセンブリ４０、４１が組み込まれた外輪３の内径側に、アウトボード側からハブ輪１を挿入する。この際、インボード側においては、保持器６ｂの小径リング部３１の内径寸法がハブ輪１の小径部８ｄの外径寸法よりも大きく設定されているので、小径部８ｄをインボード側の保持器６ｂの内径側に簡単に挿入することができる。

ハブ輪１を外輪３に挿入していくと、アウトボード側の円すいころ４ａがハブ輪１のインナレース１１によって外径方向に押圧され、円すいころ４ａの列が拡径してその外接円径Ａが鍔部２０の内径寸法Ｂよりも大きくなる。図７に示すように、円すいころ４ａが外輪３の第１のアウタレース１６に接触することにより、第１のアウタレース１６とハブ輪１のインナレース１１との間に介在する円すいころ４ａが正規位置に収められる。

その後は、インボード側のころアセンブリ４１の内径側に内輪２を挿入し、ハブ輪１の小径部８ｄに内輪２を嵌合させる。この際、外輪３の第２のアウタレース１７と内輪２のインナレース１３とに円すいころ４ｂが接触し、円すいころ４ｂが正規位置に収められる。この状態で、シール２４ｂを挿入した後、ハブ輪本体８のインボード側の端部を外径方向に加締めて加締部１５を形成することにより、車輪用軸受装置の組み立てが終了する。軸受の運転中は、アウトボード側の円すいころ４ａの大端面２５およびインボード側の円すいころ４ｂの大端面２５がそれぞれ対向する鍔面２１、２３に接触し、円すいころ４ａ、４ｂからのスラスト力が鍔部２０、２２で受けられる。

なお、インボード側の組立方法としては、従来と同様に、まず、円すいころ４ｂと保持器６ｂとからなるころアセンブリ４１を内輪２の外径側に挿入し、その次に、これをハブ輪１の小径部８ｄに嵌合するという手順を採用することもできる。

以上の実施形態の車輪用軸受装置によれば、アウトボード側の円すいころ４ａと保持器６ａとの間に半径方向の相対移動が許容され、かつアウトボード側の円すいころ列の外接円径Ａが、鍔部２０の内径寸法Ｂ以下の寸法と鍔部２０の内径寸法Ｂよりも大きい寸法とをとるので、外輪３のアウトボード側に鍔部２０が設けられている場合でも、アウトボード側のころアセンブリ４１を外輪３に組み込むことができ、かつハブ輪１の外輪３への挿入後は、円すいころ４ａを外径方向に移動させて正規位置に収めることができる。このため、組み立て作業性の向上を図ることができ、生産性を改善することができる。しかも、複雑な組み立て装置を必要とせず、コスト低減に寄与する。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、前記実施形態では、アウトボード側の円すいころ４ａのハブ輪挿入前の外接円径を外輪３の鍔部２０の内径寸法よりも小さくしたが、外接円径を外輪３の鍔部２０の内径寸法と同一としてもよい。要は、ころアセンブリ４０、４１を外輪３に装着でき、ころアセンブリ４０、４１が装着されている外輪３にハブ輪１を挿入できればよい。

また、円すいころ４ａの大端面２５と小端面２６とに設けられる凹部２７、２８は、前記実施形態では、円形であったが、円すいころ４ａが径方向に移動できる限り凹部２７、２８の形状は任意で、径方向に延びる楕円や矩形状であってもよく、さらには、正方形や台形状の種々の形状のものを採用できる。また、以上の説明とは逆に、円すいころ４ａの大端面２５や小端面２６に突出部３５、３６を設け、保持器６ａ、６ｂの軸方向面３３、３４に凹部２７、２８を形成してもよい。

また、以上の説明では、インボード側の円すいころ４ｂにも凹部２７、２８を形成するとともに、この円すいころ４ｂを保持する保持器６ｂに凹部２７、２８に嵌合する突出部３５、３６を設けているが、インボード側のころアセンブリ４１においては、このような突出部や凹部を省略してもよい。

本発明の実施形態を示す車輪用軸受装置の断面図である。 前記車輪用軸受装置の円すいころと保持器との関係を示した拡大断面図である。 前記図２のＺ−Ｚ線断面図である。 前記車輪用軸受装置の円すいころの拡大断面図である。 前記車輪用軸受装置の保持器を示し、（ｂ）は展開図であり、（ｂ）は要部拡大断面図である。 前記車輪用軸受装置の組み立て状態を示す要部拡大断面図である。 前記車輪用軸受装置の組み立て状態を示す要部拡大断面図である。 従来の車輪用軸受装置の断面図である。 従来の車輪用軸受装置の外輪を示す断面図である。 従来の車輪用軸受装置の組み立て途中を示す要部断面図である。 従来の車輪用軸受装置の組み立て途中を示す要部拡大断面図である。 従来の車輪用軸受装置の組み立て工程の問題点説明図である。

符号の説明

１ ハブ輪
２ 内輪
２ａ 小径部
２ｂ テーパ部
３ 外輪
５ ポケット
６ａ、６ｂ 保持器
７ 内端面
８ ハブ輪本体
８ｂ テーパ部
８ｃ 中径部
８ｄ 小径部
９ フランジ部
１０ ボルト部材
１１、１３ インナレース
１２ スプライン孔
１４ 段付面
１５ 加締部
１６、１７ アウタレース
１８ 外輪本体
１９ フランジ部
２０ 鍔部
２１、２３ 鍔面
２２ 鍔部
２４ａ、２４ｂ シール部材
２５ 大端面
２６ 小端面
２７、２８ 凹部
３０ 大径リング部
３１ 小径リング部
３２ 柱部
３３、３４ 軸方向端面
３５、３６ 突出部
４０、４１ ころアセンブリ

Claims (3)

1. ハブ輪と、ハブ輪に外嵌固定される内輪と、外輪と、外輪とハブ輪の間に介装されるアウトボード側の複数の円すいころと、外輪と内輪との間に介装されるインボード側の複数の円すいころと、円すいころを保持するポケットを有するアウトボード側及びインボード側の保持器とを備え、外輪の内周面のアウトボード側に鍔部を設けた車輪用軸受装置において、
   アウトボード側の円すいころと保持器との間に半径方向の相対移動が許容され、かつアウトボード側の円すいころと保持器とからなるころアセンブリの状態で、アウトボード側の円すいころ列の外接円径が、鍔部の内径寸法以下の寸法と鍔部の内径寸法よりも大きい寸法とをとることができ、アウトボード側の円すいころの端面と当該端面に対向する保持器の面とのうち、何れか一方に突出部を設けると共に、他方に凹部を設け、
   前記ころアセンブリが、以下の二つの条件を満たすことを特徴とする車輪用軸受装置：
   （ａ）突出部と凹部とを半径方向で係合させてアウトボード側の円すいころの内径側への移動規制を行い、その状態でアウトボード側の円すいころ列の外接円径が外輪の鍔部の内径寸法以下となる：
   （ｂ）ポケットの円周方向面と円すいころの外周面とを接触させてアウトボード側の円すいころの外径側への移動規制を行い、その状態で突出部と凹部が非接触になる。
2. アウトボード側の保持器の最小内径部の内径寸法を、これに対向するハブ輪の外周面の外径寸法よりも僅かに大きくしたことを特徴とする請求項１記載の車輪用軸受装置。
3. アウトボード側の保持器の最大外径部の外径寸法を、外輪の鍔部の内径寸法よりも僅かに小さくしたことを特徴とする請求項１または２記載の車輪用軸受装置。

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