JP5595747B2 - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車輪を回転自在に支承する複列の円錐ころ軸受で構成された車輪用軸受装置、特に、軸受剛性を高めると共に、潤滑性能を高めて耐久性の向上を図った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、この転がり軸受には、一般的に、所望の軸受剛性を有し、ミスアライメントに対しても耐久性を発揮すると共に、燃費向上の観点から回転トルクが小さい複列アンギュラ玉軸受が多用されている。一方、オフロードカーやトラック等、車体重量が嵩む車両には複列円錐ころ軸受が使用されている。

このような円錐ころ軸受の代表的な一例を図９に示す。この円錐ころ軸受５０は、ころ５１の転動面（外径面）が内外輪５２、５３の転走面に接触し、ころ端面５４の外周面５４ａが、内輪５２の案内鍔５２ａと接触する。ころ端面５４は、単一の曲率半径Ｒからなる球面に形成されている。

ここで、円錐ころ軸受５０に負荷されたアキシアル荷重は、主に転走面の案内鍔５２ａところ端面５４の間で支持され、その案内鍔５２ａところ端面５４との接触部には、ヘルツの弾性接触理論により両者５２ａ、５４の幾何学形状に応じた接触楕円が形成される。

そして、案内鍔５２ａところ端面５４の接触部は、軸受の構造から大きなすべりを伴う転がり接触となるため、軸受に供給される潤滑油量が少ない場合、あるいは潤滑油が枯渇した場合には、案内鍔５２ａところ端面５４の間の潤滑油膜が形成され難くなり、この部分の摩擦が増加して、かじりや焼付き等が発生する恐れがある。

このような問題を解決するため、図１０に示すように、ころ端面５４の径方向への輪郭を規定する所定曲率の規定円弧ＡＲに対し、ころ端面５４の外周部５４ａの径方向外方に向う輪郭を、径方向への曲率半径がゼロまたは微小な状態で、規定円弧ＡＲよりも削られた形状である、だらし５５が形成されている。このような構成のころ５１を内外輪５２、５３に組み込むことで、ころ端面５４の外縁（ころ端面５４と面取り５６との境界）に形成される尖り部Ａの角度が緩和され、ころ５１がスキューした際に、このだらし５５がクラウニングとして機能し、エッジロードを緩和して耐焼付性を向上させている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０００−８７９６３号公報

こうした従来の円錐ころ軸受５０では、案内鍔５２ａところ端面５４の間の潤滑状態が改善され、ころ５１がスキューした際に、だらし５５がクラウニングとして機能してエッジロードを緩和して耐焼付性を向上させることができるが、大型トラック等に使用される円錐ころ軸受では大荷重が負荷されるため、さらに案内鍔５２ａところ端面５４の間の潤滑状態を改善する必要がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、円錐ころと案内鍔との間に適正な潤滑膜を形成し、潤滑性能を高めて耐久性の向上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転動自在に収容された複数の円錐ころと、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、前記円錐ころの大端面が所定の曲率半径からなる凸球面に形成され、この大端面に円形の盗み部が形成されると共に、前記大端面が摺接して前記円錐ころを案内する大鍔部が前記外側転走面または内側転走面の大径側に一体に形成され、前記大鍔部の案内面が略円錐面に形成されて、この大鍔部の案内面と前記円錐ころの大端面とが点接触される車輪用軸受装置において、前記大鍔部の内径面または外径面の案内面側に所定の傾斜角からなる直線状の面取り部と、前記大鍔部の案内面の根元部に研削盗みが形成され、前記面取り部と研削盗み部から案内面側に向う部位に外接する所定の曲率半径からなる円弧状のダラシ部が形成されている。

このように、円錐ころの大端面が所定の曲率半径からなる凸球面に形成され、この大端面に円形の盗み部が形成されると共に、大端面が摺接して円錐ころを案内する大鍔部が外側転走面または内側転走面の大径側に一体に形成され、大鍔部の案内面が略円錐面に形成されて、この大鍔部の案内面と円錐ころの大端面とが点接触される車輪用軸受装置において、大鍔部の内径面または外径面の案内面側に所定の傾斜角からなる直線状の面取り部と、大鍔部の根元部に研削盗みが形成され、面取り部と研削盗み部から案内面側に向う部位に外接に接する所定の曲率半径からなる円弧と直線を有するダラシ部が形成されているので、円錐ころの大端面と大鍔部との接触部に潤滑油を容易に引き込むことができ、エッジロードを緩和して耐焼付性を向上させることができると共に、潤滑性能を高めて耐久性の向上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、前記円錐ころの大端面に所定の面取り部が形成され、この面取り部と前記大端面との角部が、前記大鍔部の研削盗みの縁部よりも前記転走面側になるように設定されていれば、円錐ころの大端面との接触により大鍔部が摩耗しても、研削盗みの縁部に有害な突条が形成されることはなく、良好な潤滑状態を維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、前記軸受の許容最大アキシアル荷重下での最大接触楕円が前記ダラシ部に乗り上げないように、前記ダラシ部と大鍔部案内面との境界が、前記最大接触楕円の外縁近傍となるように設定されていれば、耐久性の向上を図ることができる。

また、請求項４に記載の発明のように、前記直線状の面取り部とダラシ部および大鍔部で形成される楔形の環状空間を狙って潤滑グリースが塗布されていれば、軸受起動時に潤滑油が容易に引き込まれ、焼付きを防止することができる。

また、請求項５に記載の発明のように、前記大鍔部のダラシ部が、当該大鍔部の案内面と同時に研削加工によって形成され、この研削目が前記軸受の軸心と同心円になっていれば、ダラシ部の形成と相俟って、潤滑油膜が形成し易くなり、エッジロードを緩和して耐焼付性を向上させることができる。また、円錐ころと大鍔部との間に抵抗が少なくなるため、トルクを低減することができる。

また、請求項６に記載の発明のように、前記大鍔部の案内面が、研削加工後に超仕上げ加工が施されていれば、大鍔部の表面粗さが向上し、摩擦熱の発生を抑えて、一層耐久性の向上を図ることができる。

また、請求項７に記載の発明のように、前記円錐ころの大端面側の面取り部が、直線部と、この直線部の両側に形成された円弧面とで構成され、前記大端面側の円弧面が直線部に外接する所定の曲率半径からなるダラシ部を構成していれば、大鍔部との間で鋭角の楔形の環状空間が形成され、大鍔部側のダラシ部と相俟って、大端面と大鍔部との接触部に潤滑油を容易に引き込むことができ、エッジロードを緩和して耐焼付性を向上させることができる。

また、請求項８に記載の発明のように、前記円錐ころの大端面が、研削加工後にホーニング加工が施されていれば、大端面の表面粗さが向上し、摩擦熱の発生を抑えることができる。

また、請求項９に記載の発明のように、前記保持器が、繊維強化材を含有した熱可塑性の合成樹脂から射出成形によって形成され、小径環状部と大径環状部およびこれらの環状部を軸線方向に連結してなる複数の柱部とを有し、前記大径環状部の端部に径方向内方に延びる内鍔が一体に形成されると共に、前記大鍔部が前記内方部材側に形成され、前記内鍔の内径が前記大鍔部の外径面に所定の径方向すきまを介して対峙していれば、大鍔部の外径面と保持器の大径環状部との間に形成される環状空間の開口部がこの内鍔によって閉塞され、軸受回転時における遠心力により、内側転走面の小径側から大径側に向うグリースの流れがこの内鍔の空間で一時塞き止められて保持される。したがって、円錐ころの大端面と大鍔部との当接面における潤滑状況を改善することができ、ダラシ部と相俟って、潤滑性能を向上させて軸受の長寿命化を図ることができる。また、鋼板プレス製の保持器に比べ重量が軽く摩擦係数が小さくなるため、起動時のトルク損失や保持器摩耗の低減を図ることができる。

また、請求項１０に記載の発明のように、前記大鍔部が前記内方部材側に形成され、前記大鍔部にシールドが外嵌されると共に、このシールドが、前記大鍔部の外径面に圧入される円筒部と、この円筒部から径方向外方に延び、前記保持器の大径側端面に近接して配置される立板部とを備え、この立板の外縁が前記外方部材の端部内周に僅かな径方向すきまを介して対向し、ラビリンスシールを構成していれば、軸受内部に封入された潤滑グリースの外部への漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止すると共に、軸受回転時における遠心力により、内側転走面の小径側から大径側に向うグリースの流れはこのシールドで一時塞き止められて保持され、ダラシ部と相俟って、円錐ころの大端面と大鍔部との当接面における潤滑状況を改善することができる。

また、請求項１１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、外周に前記複列の内側転走面のうち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所定のシメシロを介して圧入され、外周に前記複列の内側転走面のうち他方の内側転走面が形成された内輪とで構成され、前記ハブ輪と内輪に前記大鍔部が形成されていても良い。

また、請求項１２に記載の発明のように、前記大鍔部が前記外方部材の両端部に形成されていれば、大鍔部が負荷域と非負荷域の通過を繰り返す間に、潤滑グリースが大鍔部へ供給され易くなると共に、軸受内部に封入された潤滑グリースが外方部材側に偏ってしまった場合でも、摺接するこれらの大鍔部と円錐ころの大端面との間に充分な量の潤滑グリースが循環し、高速回転時等においても、これら大鍔部での発熱を抑制することができ、焼損等の不具合を防止することができる。

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転動自在に収容された複数の円錐ころと、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、前記円錐ころの大端面が所定の曲率半径からなる凸球面に形成され、この大端面に円形の盗み部が形成されると共に、前記大端面が摺接して前記円錐ころを案内する大鍔部が前記外側転走面または内側転走面の大径側に一体に形成され、前記大鍔部の案内面が略円錐面に形成されて、この大鍔部の案内面と前記円錐ころの大端面とが点接触される車輪用軸受装置において、前記大鍔部の内径面または外径面の案内面側に所定の傾斜角からなる直線状の面取り部と、前記大鍔部の案内面の根元部に研削盗みが形成され、前記面取り部と研削盗み部から案内面側に向う部位に外接する所定の曲率半径からなる円弧状のダラシ部が形成されているので、円錐ころの大端面と大鍔部との接触部に潤滑油を容易に引き込むことができ、エッジロードを緩和して耐焼付性を向上させることができると共に、潤滑性能を高めて耐久性の向上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の要部拡大図である。 （ａ）は、図２のＩＩＩ矢視図、（ｂ）は、図２の部分拡大図を示す。 図２の変形例を示す要部拡大図である。 （ａ）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、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大図である。 （ａ）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、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大図である。 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。 図７の変形例を示す要部拡大図である。 従来の車輪用軸受を示す縦断面である。 図９の要部拡大図である。

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転動自在に収容された複数の円錐ころと、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、前記円錐ころの大端面が所定の曲率半径からなる凸球面に形成され、この大端面に円形の盗み部が形成されると共に、前記大端面が摺接して前記円錐ころを案内する大鍔部が前記内輪の内側転走面の大径側に一体に形成され、前記大鍔部が略円錐面に形成されて、この大鍔部と前記大端面とが点接触される車輪用軸受装置において、前記内輪の外径面から所定の傾斜角からなる直線状の面取り部と、前記大鍔部の根元部に研削盗みが形成され、前記面取り部と研削盗み部の少なくとも一方に、前記大鍔部に接する所定の曲率半径からなる円弧と直線を有するダラシ部が形成され、さらに、前記円錐ころの大端面に所定の面取り部が形成され、この面取り部と前記大端面との角部が、前記大鍔部の研削盗みの縁部よりも前記内側転走面側になるように設定されていている。

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の要部拡大図、図３（ａ）は、図２のＩＩＩ矢視図、（ｂ）は、図２の部分拡大図、図４は、図２の変形例を示す要部拡大図である。

この円錐ころ軸受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の大径側端部には大鍔部（案内鍔）３ｂが形成され、円錐ころ４を案内している。また、内側転走面３ａの小径側端部には径方向外方に突出する小鍔部３ｃが形成されている。この小鍔部３ｃは、保持器５を弾性変形させつつ、円錐ころ４をこの小鍔部３ｃを乗り越えさせて内側転走面３ａ、３ａの周囲に配置した状態で、これら円錐ころ４を内輪３に対して軸方向に位置決めしている。

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。また、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ている。

ここで、円錐ころ４の大端面４ａには円形の盗み部７がヘッダーにより形成され、大端面４ａは球面に形成されている。この大端面４ａが接触する内輪３の大鍔部３ｂは、略円錐面に形成されている。円錐ころ４の大端面４ａの曲率半径Ｒ１は、内輪３の内側転走面３ａである円錐面の頂点から、円錐ころ４の大端面４ａと内輪３の大鍔部３ｂとの接触点Ｐまでの距離Ｒ０の０．８５〜０．９５の範囲に設定されている（Ｒ１＝０．８５〜０．９５Ｒ０）。

本実施形態では、円錐ころ４を内輪３に組み込んだ状態で、盗み部７の外周端は、内輪３の外径面８よりも径方向内方になるように設定されている。そして、内輪３の外径面８から面取り部８ａを介してダラシ部９が形成されている。面取り部８ａは、外径面８から傾斜角α（＝１０〜４５°）だけ傾斜した直線に形成されると共に、ダラシ部９は、この面取り部８ａに外接する所定の曲率半径ｒ１からなる円弧状に形成されている。また、盗み部７の外周端は、大鍔部３ｂとダラシ部９の境界近傍まで延ばされ、大鍔部３ｂとで鋭角の楔形の環状空間が形成されている。これにより円錐ころ４の大端面４ａと内輪３の大鍔部３ｂとの接触部に潤滑油を容易に引き込むことができる。

円錐ころ４の大端面４ａと接触する内輪３の大鍔部３ｂには接触楕円が生じるが、この接触楕円は軸受使用時のアキシアル荷重が高いほど大きくなる。この円錐ころ軸受１では、図３（ａ）に示すように、許容最大アキシアル荷重下での最大接触楕円がダラシ部９に乗り上げないように、ダラシ部９と大鍔部３ｂの境界が、この最大接触楕円の外縁近傍となるように設定されている。さらに、（ｂ）に示すように、ダラシ部９と大鍔部３ｂとで形成される楔形の環状空間を狙って潤滑グリースが塗布され、特に、軸受起動時に潤滑油が容易に引き込まれるようになっている。

内輪３の内側転走面３ａと大鍔部３ｂの隅部には研削盗み１０が形成され、この研削盗み１０の縁部１０ａは、円錐ころ４の大端面４ａと面取り部４ｂとの角部よりも径方向外方になるように設定されている。これにより、円錐ころ４の大端面４ａとの接触により大鍔部３ｂが摩耗しても、研削盗み１０の縁部１０ａに有害な突条が形成されることはない。また、前述した大鍔部３ａの外径面８側のダラシ部９に加えて、大鍔部３ａの根元部、すなわち、研削盗み１０の縁部１０ａから径方向外方に向ってダラシ部１１が形成されている。このダラシ部１１は、大鍔部３ａに外接する所定の曲率半径ｒ２からなる円弧を有する。

なお、円錐ころ４の大端面４ａと内輪３の大鍔部３ｂとの接触点Ｐは、円錐ころ４の円錐角をβとしたとき、この円錐角βの頂点を中心として、内輪３の内側転走面３ａからの中心角γ＝β／１５〜β／１０の範囲に設定されている。すなわち、接触点Ｐは内側転走面３ａからｅの高さ位置にある。このｅの値は小さいほど接触点Ｐと円錐ころ４の大端面４ａとの滑り速度は小さくなって、軸受の起動トルクが低減されると共に、軸受発熱量が低減されるため、γの上限はβ／１０に設定されるが、内輪３の研削盗み１０と円錐ころ４の面取り部４ｂとの寸法関係からγの下限はβ／１５に設定されている。

本実施形態では、内輪３の大鍔部３ｂのダラシ部９、１１は、大鍔部３ｂと同時に研削加工によって形成されている。この研削加工は、研削目（研削加工後に残る筋状痕）が軸心と同心円になるのが好ましい。これにより、ダラシ部９、１１の形成と相俟って、潤滑油膜が形成し易くなり、エッジロードを緩和して耐焼付性を向上させることができると共に、潤滑性能を高めて回転トルクの低減と耐久性の向上を図った円錐ころ軸受１を提供することができる。なお、研削加工後に、超仕上げ加工が施されていれば、大鍔部３ｂの表面粗さが向上し、摩擦熱の発生を抑えて、一層耐久性の向上を図ることができる。

図４は、図２の変形例であるが、前述した円錐ころ４と、その構成の一部が異なる。この円錐ころ１２は、大端面１２ａに円形の盗み部７が鍛造により形成され、大端面１２ａは凸球面に形成されている。この大端面１２ａが接触する内輪３の大鍔部３ｂは、略円錐面に形成されている。

本実施形態では、前述した実施形態と同様、内輪３の外径面８から面取り部８ａを介してダラシ部９が形成されると共に、研削盗み１０の縁部１０ａから径方向外方に向ってダラシ部１１が形成されている。ここで、円錐ころ１２の大端面１２ａ側の面取り部１３が、直線部１３ａと、この直線部１３ａの両側に形成された円弧面１３ｂ、１３ｃで構成されている。そして、大端面４ａ側の円弧面１３ｂが直線部１３ａに外接する所定の曲率半径ｒ３からなるダラシ部を構成し、内輪３の大鍔部３ａとの間で鋭角の楔形の環状空間が形成されている。これにより、内輪３の大鍔部３ａ側のダラシ部９、１１と相俟って、大端面１２ａと内輪３の大鍔部３ｂとの接触部に潤滑油を容易に引き込むことができ、エッジロードを緩和して耐焼付性を向上させることができる。なお、円錐ころ１２は、研削加工後にホーニング加工が施されていれば、大端面１２ａの表面粗さが向上し、摩擦熱の発生を抑えることができる。

図５（ａ）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、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大図である。この実施形態は、前述した実施形態と基本的には軸受の構成が異なるだけで、前述した実施形態と同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符合を付し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第３世代と呼称される駆動輪用であって、内方部材１４と外方部材１５、および両部材１４、１５間に保持器５を介して転動自在に収容された複列の円錐ころ４、４を備えている。内方部材１４は、ハブ輪１６と、このハブ輪１６に所定のシメシロを介して圧入された内輪３とからなる。

ハブ輪１６は、アウター側の端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ１７を一体に有し、外周に一方（アウター側）のテーパ状の内側転走面１６ａと、この内側転走面１６ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部１６ｂが形成されている。車輪取付フランジ１７の円周方向等配には車輪を固定するハブボルト１７ａが植設されている。また、内周には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。そして、ハブ輪１６における内側転走面１６ａの大径側に円錐ころ４を案内する大鍔部１６ｄが形成されている。

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、内側転走面１６ａをはじめ、後述するアウター側のシール１８のシールランドとなる車輪取付フランジ１７の基部１７ｂから小径段部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。

内輪３は、ハブ輪１６の小径段部１６ｂに所定のシメシロを介して圧入され、小径段部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１６ｅによって、所定の軸受予圧が付与された状態で、ハブ輪１６に対して軸方向に固定されている。

外方部材１５は、外周に懸架装置（図示せず）に取り付けられるための車体取付フランジ１５ｂを一体に有し、内周に内側転走面１６ａ、３ａに対向する外向きに開いたテーパ状の複列の外側転走面１５ａ、１５ａが形成されている。この外方部材１５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１５ａ、１５ａ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。そして、外方部材１５と内方部材１４との間に形成される環状空間の開口部にシール１８、６が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの外部への漏洩と、外部から雨水やダスト等の異物が軸受内部に侵入するのを防止している。

ここで、本実施形態では、前述した内輪３の実施形態と同様、ハブ輪１６の大鍔部１６ｄの面取り部８ａを介してダラシ部９が形成されると共に、研削盗み１０の縁部１０ａから径方向外方に向ってダラシ部１１が形成され、円錐ころ４の大端面４ａとの間で鋭角の楔形の環状空間が形成されている。これにより、大端面４ａとハブ輪１６の大鍔部１６ｄとの接触部に潤滑油を容易に引き込むことができ、エッジロードを緩和して耐焼付性を向上させることができる。

図６（ａ）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、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大図である。なお、この実施形態は、前述した実施形態と基本的には軸受の構成が異なるだけで、前述した実施形態と同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符合を付し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１９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２０、２０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２１が一体に形成された外方部材２２と、内輪２０と外方部材２２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２１の円周等配位置に形成された雌ねじ２１ａ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２１ａに固定される。

外方部材２２の内周にはテーパ状の複列の外側転走面２２ａ、２２ａが形成されると共に、これら複列の外側転走面２２ａ、２２ａに対向して、一対の内輪２０、２０の外周にテーパ状の内側転走面２０ａ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。そして、一対の内輪２０、２０の正面側端面が突き合された状態でセットされ、背面合せタイプの複列円錐ころ軸受を構成している。外方部材２２の両端部にはシール６、６が装着され、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、外方部材２２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２２ａ、２２ａ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。

ここで、内輪２０側に円錐ころ４を案内する大鍔部がなく、外方部材２２の両端部に大鍔部２２ｂｃが一体に形成され、円錐ころ４の大端面４ａがこの大鍔部２２ｂに摺接した状態で転動する。すなわち、各円錐ころ４の大端面４ａからのアキシアル荷重を受け止めるフランジ状の大鍔部２２ｂが、従来とは逆の回転輪となる外方部材２２側に形成されている。

本実施形態では、（ｂ）に示すように、円錐ころ４を外方部材２２に組み込んだ状態で、盗み部７の外周端は、外方部材２２の内径面２３よりも径方向外方になるように設定されている。そして、外方部材２２の内径面２３から面取り部２３ａを介してダラシ部２４が形成されている。面取り部２３ａは、内径面２３から傾斜角αだけ傾斜した直線に形成されると共に、ダラシ部２４は、この面取り部２３ａに外接する所定の曲率半径ｒ１からなる円弧状に形成されている。また、盗み部７の外周端は、大鍔部２２ｂのダラシ部２４の境界近傍まで延ばされ、大鍔部２２ｂとで鋭角の楔形の環状空間が形成されている。これにより円錐ころ４の大端面４ａと外方部材２２の大鍔部２２ｂとの接触部に潤滑油を容易に引き込むことができ、エッジロードを緩和して耐焼付性を向上させることができる。

本実施形態における複列円すいころ軸受１９は、大鍔部２２ｂが負荷域と非負荷域の通過を繰り返す間に、潤滑グリースが大鍔部２２ｂへ供給され易くなると共に、軸受内部に封入された潤滑グリースが外方部材２２側に偏ってしまった場合でも、摺接するこれらの大鍔部２２ｂと円錐ころ４の大端面４ａとの間に充分な量の潤滑グリースが循環し、高速回転時等においても、これら大鍔部２２ｂでの発熱を抑制することができ、焼損等の不具合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、図８は、図７の変形例を示す要部拡大図である。なお、この実施形態は、前述した第１の実施形態（図１）と基本的には外方部材と保持器の構成が異なるだけで、前述した実施形態と同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符合を付し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２５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３、３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２１が一体に形成された外方部材２６と、内輪３と外方部材２６との間に保持器２７を介して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２１の円周等配位置に形成された雌ねじ２１ａ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２１に固定される。

外方部材２６はＳＵＪ２等の高炭素クロム鋼で形成され、ズブ焼入れによって芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。なお、外方部材２６は高炭素クロム鋼に限らず、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成し、少なくとも複列の外側転走面２ａ、２ａを高周波焼入れによって５８〜６４ＨＲＣの範囲に表面を硬化処理しても良い。

また、外方部材２６と内輪３、３との間に形成される環状空間の開口部にはシールド２８とシール２９が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの外部への漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。

ここで、本実施形態では、保持器２７はＰＡ（ポリアミド樹脂）４６をベースとし、ＣＦ（カーボンファイバー）やＧＦ（グラスファイバー）等の強化材を含有した熱可塑性の合成樹脂から射出成形によって形成され、小径環状部２７ａと大径環状部２７ｂおよびこれらの環状部２７ａ、２７ｂを軸線方向に連結してなる複数の柱部２７ｃとを有している。

ここで、大径環状部２７ｂの端部には径方向内方に延びる内鍔３０が一体に形成されている。この内鍔３０の内径は、内輪３の大鍔部３ｂの外径面８に所定の径方向すきまを介して対峙している。これにより、保持器２７の剛性が高くなり、変形を抑制すると共に、内輪３の大鍔部３ｂの外径面８と保持器２７の大径環状部３０との間に形成される環状空間の開口部がこの内鍔３０によって閉塞され、軸受回転時における遠心力により、内輪３の小径側から大径側に向うグリースの流れはこの内鍔３０の空間で一時塞き止められて保持される。すなわち、円錐ころ４の大端面４ａと内輪３の大鍔部３ｂとの当接面における潤滑状況を改善することができ、前述したダラシ部９、１１と相俟って、潤滑性能を向上させて長寿命化を図ることができる。

また、ここでは、保持器２７として射出成形によって形成された合成樹脂製を例示したが、本発明の車輪用軸受装置はこれに限定されることなく、揉み抜き保持器をはじめプレス加工された鋼板製の保持器であっても良い。なお、保持器２７を射出成形によって形成された合成樹脂製とすれば低コスト化を図ることができると共に、鋼板プレス製の保持器に比べ重量が軽く摩擦係数が小さくなるため、起動時のトルク損失や保持器摩耗の低減に好適である。

図８は、図７の変形例である。この実施形態は、内輪３の外径面８にシールド３１が圧入されている。このシールド３１は、オーステナイト系ステンレス鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）や防錆処理された冷間圧延鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）等の防錆能を有する鋼板からプレス加工にて断面略Ｌ字状に形成され、内輪３の外径面８に圧入される円筒部３１ａと、この円筒部３１ａから径方向外方に延びる立板部３１ｂとを備えている。

シールド３１の立板部３１ｂは、保持器５の大径側端面に近接して配置され、その外縁は外方部材２６のアウター側の端部内周に僅かな径方向すきまを介して対向し、ラビリンスシールを構成している。これにより、軸受内部に封入された潤滑グリースの外部への漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止すると共に、軸受回転時における遠心力により、内輪３の小径側から大径側に向うグリースの流れはこのシールド３１で一時塞き止められて保持され、前述したダラシ部９、１１と相俟って、円錐ころ４の大端面４ａと内輪３の大鍔部３ｂとの当接面における潤滑状況を改善することができる。

本発明に係る車輪用軸受装置は、複列の円錐ころ軸受で構成され、外方部材または内方部材に円錐ころを案内する大鍔部が一体に形成された車輪用軸受装置に適用することができる。

１ 円錐ころ軸受
２、１５、２２、２６ 外方部材
２ａ、１５ａ、２２ａ 外側転走面
３、２０ 内輪
３ａ、１６ａ、２０ａ 内側転走面
３ｂ、１６ｄ、２２ｂ 大鍔部
４、１２ 円錐ころ
４ａ、１２ａ 大端面
４ｂ、８ａ、１３ 面取り部
５、２７ 保持器
６、１８、２９ シール
７ 盗み部
８ 内輪の外径面
９、１１、２４ ダラシ部
１０ 研削盗み
１０ａ 研削盗みの縁部
１３ａ 直線部
１３ｂ、１３ｃ 円弧面
１４ 内方部材
１５ｂ 車体取付フランジ
１６ ハブ輪
１６ｂ 小径段部
１６ｃ セレーション
１６ｅ 加締部
１７ 車輪取付フランジ
１７ａ ハブボルト
１７ｂ 車輪取付フランジのインナー側の基部
１９ 車輪用軸受
２１ ハブフランジ
２１ａ 雌ねじ
２３ 外方部材の内径面
２７ａ 小径環状部
２７ｂ 大径環状部
２７ｃ 柱部
２８、３１ シールド
３０ 内鍔
３１ａ 円筒部
３１ｂ 立板部
５０ 円錐ころ軸受
５１ ころ
５２ 内輪
５２ａ 案内鍔
５３ 外輪
５４ ころ端面
５５ だらし
５６ 面取り
Ａ 尖り部
ＡＲ ころ端面の径方向への輪郭を規定する規定円弧
ｅ 内側転走面から円錐ころとの接触点の高さ
Ｐ 大鍔部と円錐ころとの接触点
Ｒ、Ｒ１ ころ大端面の曲率半径
ｒ１、ｒ２ ダラシ部の曲率半径
ｒ３ 面取り部の曲率半径
β 円錐ころの円錐角
γ 円錐ころの円錐角の頂点を中心とした内側転走面からの中心角

Claims (12)

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転動自在に収容された複数の円錐ころと、
   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、
   前記円錐ころの大端面が所定の曲率半径からなる凸球面に形成され、この大端面に円形の盗み部が形成されると共に、
   前記大端面が摺接して前記円錐ころを案内する大鍔部が前記外側転走面または内側転走面の大径側に一体に形成され、前記大鍔部の案内面が略円錐面に形成されて、この大鍔部の案内面と前記円錐ころの大端面とが点接触される車輪用軸受装置において、
   前記大鍔部の内径面または外径面の案内面側に所定の傾斜角からなる直線状の面取り部と、前記大鍔部の案内面の根元部に研削盗みが形成され、前記面取り部と研削盗み部から案内面側に向う部位に外接する所定の曲率半径からなる円弧状のダラシ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. 前記円錐ころの大端面に所定の面取り部が形成され、この面取り部と前記大端面との角部が、前記大鍔部の研削盗みの縁部よりも前記転走面側になるように設定されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
3. 前記軸受の許容最大アキシアル荷重下での最大接触楕円が前記ダラシ部に乗り上げないように、前記ダラシ部と大鍔部の案内面との境界が、前記最大接触楕円の外縁近傍となるように設定されている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
4. 前記直線状の面取り部とダラシ部および大鍔部で形成される楔形の環状空間を狙って潤滑グリースが塗布されている請求項１乃至３いずれかに記載の車輪用軸受装置。
5. 前記大鍔部のダラシ部が、当該大鍔部の案内面と同時に研削加工によって形成され、この研削目が前記軸受の軸心と同心円になっている請求項１乃至４いずれかに記載の車輪用軸受装置。
6. 前記大鍔部の案内面が、研削加工後に超仕上げ加工が施されている請求項１乃至５いずれかに記載の車輪用軸受装置。
7. 前記円錐ころの大端面側の面取り部が、直線部と、この直線部の両側に形成された円弧面とで構成され、前記大端面側の円弧面が直線部に外接する所定の曲率半径からなるダラシ部を構成している請求項１に記載の車輪用軸受装置。
8. 前記円錐ころの大端面が、研削加工後にホーニング加工が施されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
9. 前記保持器が、繊維強化材を含有した熱可塑性の合成樹脂から射出成形によって形成され、小径環状部と大径環状部およびこれらの環状部を軸線方向に連結してなる複数の柱部とを有し、前記大径環状部の端部に径方向内方に延びる内鍔が一体に形成されると共に、前記大鍔部が前記内方部材側に形成され、前記内鍔の内径が前記大鍔部の外径面に所定の径方向すきまを介して対峙している請求項１に記載の車輪用軸受装置。
10. 前記大鍔部が前記内方部材側に形成され、前記大鍔部にシールドが外嵌されると共に、このシールドが、前記大鍔部の外径面に圧入される円筒部と、この円筒部から径方向外方に延び、前記保持器の大径側端面に近接して配置される立板部とを備え、この立板の外縁が前記外方部材の端部内周に僅かな径方向すきまを介して対向し、ラビリンスシールを構成している請求項１に記載の車輪用軸受装置。
11. 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、外周に前記複列の内側転走面のうち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所定のシメシロを介して圧入され、外周に前記複列の内側転走面のうち他方の内側転走面が形成された内輪とで構成され、前記ハブ輪と内輪に前記大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。
12. 前記大鍔部が前記外方部材の両端部に形成されている請求項１乃至６いずれかに記載の車輪用軸受装置。

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