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JP2008057713A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

車輪用軸受装置 Download PDF

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JP2008057713A JP2006237137A JP2006237137A JP2008057713A JP 2008057713 A JP2008057713 A JP 2008057713A JP 2006237137 A JP2006237137 A JP 2006237137A JP 2006237137 A JP2006237137 A JP 2006237137A JP 2008057713 A JP2008057713 A JP 2008057713A
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Kazuo Komori
和雄 小森
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Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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Abstract

【課題】軸受寿命を向上させると共に、高剛性化と軽量・コンパクト化を図った車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】複列のボール３、４群のうち車輪取付フランジ７に遠い側のボール４群のピッチ円直径ＰＣＤｉが、車輪取付フランジ７に近い側のボール３群のピッチ円直径ＰＣＤｏよりも大径に設定され、車輪取付フランジ７に遠い側のボール４群のボール直径ｄｉが、車輪取付フランジ７に近い側のボール３群のボール直径ｄｏよりも大きく、かつ、そのボール個数が多く設定されると共に、ハブ輪５の車輪取付フランジ７側の端部にすり鉢状の凹所１４が形成され、この凹所１４の深さが少なくともハブ輪５の内側転走面５ａを越える付近とされ、ハブ輪５の外郭形状が１４凹所に対応して略均一な肉厚となるように形成されているので、装置の長寿命化と軽量・コンパクト化と高剛性化という課題を解決することができる。
【選択図】図１

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、特に、軸受寿命を向上させると共に、高剛性化と軽量・コンパクト化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、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、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。この複列アンギュラ玉軸受は、固定輪と回転輪との間に複数のボールを介在させ、このボールに所定の接触角を付与して固定輪および回転輪に接触させている。
また、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。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（図面左側）、中央寄り側をインナー側（図面右側）という。
こうした複列の転がり軸受で構成された車輪用軸受装置において、従来は左右両列の軸受が同一仕様のため、静止時には充分な剛性を有するが、車両の旋回時には必ずしも最適な剛性が得られていない。すなわち、静止時の車重は複列の転がり軸受の略中央に作用するように車輪との位置関係が決められているが、旋回時には、旋回方向の反対側（右旋回の場合は車両の左側）の車軸に、より大きなラジアル荷重やアキシアル荷重が負荷される。したがって、旋回時には、インナー側の軸受列よりもアウター側の軸受列の剛性を高めることが有効とされている。そこで、装置を大型化させることなく高剛性化を図った車輪用軸受装置として、図５に示すものが知られている。
この車輪用軸受装置５０は、外周にナックル（図示せず）に取り付けられるための車体取付フランジ５１ｃを一体に有し、内周に複列の外側転走面５１ａ、５１ｂが形成された外方部材５１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５３を一体に有し、外周に複列の外側転走面５１ａ、５１ｂに対向する一方の内側転走面５２ａと、この内側転走面５２ａから軸方向に延びる小径段部５２ｂが形成されたハブ輪５２、およびこのハブ輪５２の小径段部５２ｂに外嵌され、複列の外側転走面５１ａ、５１ｂに対向する他方の内側転走面５４ａが形成された内輪５４からなる内方部材５５と、これら両転走面間に収容された複列のボール５６、５７と、これら複列のボール５６、５７を転動自在に保持する保持器５８、５９とを備えた複列アンギュラ玉軸受で構成されている。
内輪５４は、ハブ輪５２の小径段部５２ｂを径方向外方に塑性変形させて形成した加締部５２ｃによって軸方向に固定されている。そして、外方部材５１と内方部材５５との間に形成される環状空間の開口部にシール６０、６１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。
ここで、アウター側のボール５６のピッチ円直径Ｄ１が、インナー側のボール５７のピッチ円直径Ｄ２よりも大径に設定されている。これに伴い、ハブ輪５２の内側転走面５２ａが内輪５４の内側転走面５４ａよりも拡径され、あわせて外方部材５１のアウター側の外側転走面５１ａがインナー側の外側転走面５１ｂよりも拡径されている。そして、アウター側のボール５６がインナー側のボール５７よりも多数収容されている。このように、各ピッチ円直径Ｄ１、Ｄ２をＤ１＞Ｄ２に設定することにより、車両の静止時だけでなく旋回時においても剛性が向上し、車輪用軸受装置５０の長寿命化を図ることができる。
特開２００４−１０８４４９号公報
こうした従来の車輪用軸受装置５０では、アウター側のボール５６のピッチ円直径Ｄ１が、インナー側のボール５７のピッチ円直径Ｄ２よりも大径に設定されると共に、アウター側のボール５６がインナー側のボール５７よりも多数収容されているので、アウター側のボール５６列における剛性を増大させることができる。然しながら、その反面、アウター側に対してインナー側のボール５７列における軸受寿命がアウター側ボール５６列に対して不利になるため、軸受寿命を向上させ、また剛性を増大させるかが課題となっていた。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、軸受寿命を向上させると共に、高剛性化と軽量・コンパクト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記載の発明は、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、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内輪からなり、前記ハブ輪および／または前記内輪の外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体群とを備えた車輪用軸受装置において、前記複列の転動体群のうち前記車輪取付フランジに遠い側の転動体群のピッチ円直径が、前記車輪取付フランジに近い側の転動体群のピッチ円直径よりも大径に設定されると共に、前記車輪取付フランジに遠い側の転動体群の転動体サイズが、前記車輪取付フランジに近い側の転動体群の転動体サイズよりも大きく、かつ、その転動体の個数が多く設定されている。
このように、複列の転がり軸受からなる車輪用軸受装置において、複列の転動体群のうち車輪取付フランジに遠い側の転動体群のピッチ円直径が、車輪取付フランジに近い側の転動体群のピッチ円直径よりも大径に設定されると共に、車輪取付フランジに遠い側の転動体群の転動体サイズが、車輪取付フランジに近い側の転動体群の転動体サイズよりも大きく、かつ、その転動体の個数が多く設定されているので、軸受スペースを有効に活用して装置の軽量・コンパクト化を図ると共に、アウター側の軸受列に比べ、インナー側軸受列の長寿命化を図ることができると共に、軸受剛性を増大させることができる。
また、請求項２に記載の発明のように、前記転動体がボールであっても良いし、また、請求項３に記載の発明のように、前記転動体が円錐ころからなり、前記車輪取付フランジに遠い側の円錐ころ群のころ直径が、前記車輪取付フランジに近い側の円錐ころ群のころ直径よりも大きく設定されていても良い。
また、請求項４に記載の発明のように、前記ハブ輪における内側転走面の大径側には前記円錐ころを案内するための大鍔が形成されておらず、前記外方部材における外側転走面の大径側に当該大鍔が形成されていれば、ハブ輪の鍛造および切削加工が容易となるだけでなく、ハブ輪に発生する応力集中を緩和することができ、強度・耐久性を向上させることができる。
また、請求項５に記載の発明のように、前記内方部材が、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状部を介して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、前記ハブ輪の前記車輪取付フランジ側の端部にすり鉢状の凹所が形成され、この凹所の深さが少なくとも前記ハブ輪の軸状部付近とされ、前記ハブ輪の外郭形状が当該凹所に対応して略均一な肉厚となるように形成されていれば、装置の軽量・コンパクト化と高剛性化という相反する課題を解決することができる。
本発明に係る車輪用軸受装置は、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、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内輪からなり、前記ハブ輪および／または前記内輪の外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体群とを備えた車輪用軸受装置において、前記複列の転動体群のうち前記車輪取付フランジに遠い側の転動体群のピッチ円直径が、前記車輪取付フランジに近い側の転動体群のピッチ円直径よりも大径に設定されると共に、前記車輪取付フランジに遠い側の転動体群の転動体サイズが、前記車輪取付フランジに近い側の転動体群の転動体サイズよりも大きく、かつ、その転動体の個数が多く設定されているので、軸受スペースを有効に活用して装置の軽量・コンパクト化を図ると共に、アウター側の軸受列に比べ、インナー側軸受列の長寿命化を図ることができると共に、軸受剛性を増大させることができる。
外周にナックルに取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、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からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列のボール群とを備えた車輪用軸受装置において、前記複列のボール群のうち前記車輪取付フランジに遠い側のボール群のピッチ円直径が、前記車輪取付フランジに近い側のボール群のピッチ円直径よりも大径に設定され、前記車輪取付フランジに遠い側のボール群のボール直径が、前記車輪取付フランジに近い側のボール群のボール直径よりも大きく、かつ、そのボール個数が多く設定されると共に、前記ハブ輪の前記車輪取付フランジ側の端部にすり鉢状の凹所が形成され、この凹所の深さが少なくとも前記ハブ輪の内側転走面を越える付近とされ、前記ハブ輪の外郭形状が当該凹所に対応して略均一な肉厚となるように形成されている。
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である。
この車輪用軸受装置は第３世代と呼称される従動輪用であって、内方部材１と外方部材２、および両部材１、２間に転動自在に収容された複列のボール３、４群を備えている。内方部材１は、ハブ輪５と、このハブ輪５に所定のシメシロを介して圧入された内輪６とからなる。
ハブ輪５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７を一体に有し、外周に一方（アウター側）の内側転走面５ａと、この内側転走面５ａから軸方向に延びる軸状部８を介して小径段部５ｂが形成されている。車輪取付フランジ７にはハブボルト７ａが周方向等配に植設されると共に、これらハブボルト７ａ間には円孔７ｂが形成されている。この円孔７ｂは軽量化に寄与できるだけでなく、装置の組立・分解工程において、レンチ等の締結治具をこの円孔７ｂから挿入することができ作業を簡便化することができる。
内輪６は、外周に他方（インナー側）の内側転走面６ａが形成され、ハブ輪５の小径段部５ｂに肩部８ａと突合せ状態で圧入され、背面合せタイプの複列アンギュラ玉軸受を構成している。そして、小径段部５ｂの端部を塑性変形（揺動加締）させて形成した加締部５ｃによって内輪６が軸方向に所定の軸受予圧が付与された状態で固定されている。なお、内輪６およびボール３、４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。
ハブ輪５はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面５ａをはじめ、車輪取付フランジ７のインナー側の基部７ｃから小径段部５ｂに亙って高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。なお、加締部５ｃは鍛造加工後の表面硬さのままとされている。これにより、車輪取付フランジ７に負荷される回転曲げ荷重に対して充分な機械的強度を有し、内輪６の嵌合部となる小径段部５ｂの耐フレッティング性が向上すると共に、微小なクラック等の発生がなく加締部５ｃの塑性加工をスムーズに行うことができる。
外方部材２は、外周にナックル（図示せず）に取り付けられるための車体取付フランジ２ｃを一体に有し、内周にハブ輪５の内側転走面５ａに対向するアウター側の外側転走面２ａと、内輪６の内側転走面６ａに対向するインナー側の外側転走面２ｂが一体に形成されている。これら両転走面間に複列のボール３、４群が収容され、保持器９、１０によって転動自在に保持されている。
この外方部材２はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、複列の外側転走面２ａ、２ｂが高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。そして、外方部材２と内方部材１との間に形成される環状空間の開口部にはシール１１、１２が装着され、軸受内部に封入された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。
本実施形態では、内輪６が肉厚に形成され、インナー側のボール４群のピッチ円直径ＰＣＤｉがアウター側のボール３群のピッチ円直径ＰＣＤｏよりも大径に設定されている。これにより、内輪６自体の剛性を高め、揺動加締により内輪６に発生するフープ応力を抑えて耐久性を向上させることができる。また、各ピッチ円直径ＰＣＤｉ、ＰＣＤｏの違いに伴い、インナー側のボール４群におけるボール個数がアウター側のボール３群におけるボール個数よりも多く設定されると共に、インナー側のボール４群におけるボール直径ｄｉがアウター側のボール３群におけるボール直径ｄｏよりも大径に設定されている。このように、各ピッチ円直径ＰＣＤｏ、ＰＣＤｉがＰＣＤｉ＞ＰＣＤｏに設定されると共に、インナー側のボール４群におけるボール個数がアウター側のボール３群におけるボール個数よりも多く設定され、さらに、インナー側のボール４群におけるボール直径ｄｉがアウター側のボール３群におけるボール直径ｄｏよりも大径に設定されているので、インナー側のボール４群における長寿命化と共に車輪軸受装置の高剛性化を図ることができる。
ハブ輪５の外郭形状は、内側転走面５ａの溝底部からカウンタ部１３と、このカウンタ部１３から軸方向に延びる軸状部８および内輪６が突き合わされる肩部８ａを介して小径段部５ｂに続いている。また、ハブ輪５のアウター側の端部にはすり鉢状の凹所１４が形成されている。この凹所１４の深さは内側転走面５ａの溝底部を越えて軸状部８付近までの深さとされ、ハブ輪５のアウター側の端部が略均一な肉厚に形成されている。
一方、外方部材２において、ピッチ円直径ＰＣＤｏ、ＰＣＤｉの違いに伴い、インナー側の外側転走面２ｂがアウター側の外側転走面２ａよりも拡径して形成され、アウター側の外側転走面２ａから円筒状の小径側肩部１５と円弧状に形成された段部１５ａを介して円筒状の大径側肩部１６に続き、インナー側の外側転走面２ｂに到っている。そして、この外側転走面２ｂの溝底径と大径側の肩部１５の内径が略同一径になるように形成されている。
こうした構成の車輪用軸受装置では、インナー側のボール４群のピッチ円直径ＰＣＤｉがアウター側のボール３群のピッチ円直径ＰＣＤｏよりも大径に形成され、その分、ボール３、４群のボール個数もインナー側のボール４群におけるボール個数がアウター側のボール３群におけるボール個数よりも多く設定されると共に、インナー側のボール４群のボール直径ｄｉがアウター側のボール３群のボール直径ｄｏよりも大径に設定されているため、軸受スペースを有効に活用して装置の軽量・コンパクト化を図ると共に、アウター側の軸受列に比べ、インナー側軸受列の長寿命化を図ることができると共に、軸受剛性を増大させることができる。さらに、ハブ輪５のアウター側端部に凹所１４が外郭形状に沿って形成され、ハブ輪５のアウター側の端部が均一な肉厚に設定されているので、装置の軽量・コンパクト化と高剛性化という相反する課題を解決することができる。
図２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。この実施形態は、前述した第１の実施形態と基本的にはインナー側の軸受列の構成が異なるだけで、その他前述した実施形態と同一部品同一部位あるいは同一機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
この車輪用軸受装置は第３世代と呼称される従動輪用であって、内方部材１７と外方部材２、および両部材１７、２間に転動自在に収容された複列のボール３、４群を備えている。内方部材１７は、ハブ輪１８と、このハブ輪１８に所定のシメシロを介して圧入された内輪１９とからなる。
ハブ輪１８は、アウター側の端部に車輪取付フランジ７を一体に有し、外周に一方（アウター側）の内側転走面５ａと、この内側転走面５ａから軸方向に延びる軸状部８を介して小径段部１８ａが形成されている。このハブ輪１８はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面５ａをはじめ、車輪取付フランジ７のインナー側の基部７ｃから小径段部１８ａに亙って高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。
内輪１９は、外周に他方（インナー側）の内側転走面６ａが形成され、ハブ輪１８の小径段部１８ａに肩部８ａと突合せ状態で圧入され、背面合せタイプの複列アンギュラ玉軸受を構成している。そして、小径段部１８ａの端部を塑性変形（揺動加締）させて形成した加締部５ｃによって内輪１９が軸方向に所定の軸受予圧が付与された状態で固定されている。なお、内輪１９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。
本実施形態では、ハブ輪１８の小径段部１８ａが前述した第１の実施形態のものより大径に形成され、この小径段部１８ａに大径の内輪１９が圧入固定されることにより、インナー側のボール４群のピッチ円直径ＰＣＤｉがアウター側のボール３群のピッチ円直径ＰＣＤｏよりも大径に設定されている。これにより、ハブ輪１８の小径段部１８ａの強度・剛性を高めて耐久性を向上させることができる。
図３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品同一部位あるいは同一機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
この車輪用軸受装置は第３世代と呼称される従動輪用であって、内方部材２０と外方部材２１、および両部材２０、２１間に転動自在に収容された複列円錐ころ２２、２３群を備えている。内方部材２０は、ハブ輪２４と、このハブ輪２４に所定のシメシロを介して圧入された内輪２５とからなる。
ハブ輪２４は、一端部に車輪取付フランジ７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２４ａと、この内側転走面２４ａから軸方向に延びる軸状部８を介して小径段部５ｂが形成されている。このハブ輪２４における内側転走面２４ａの大径側には円錐ころ２２を案内するための大鍔が形成されておらず、後述する外方部材２１に大鍔２６が形成されている。さらに、内側転走面２４ａの小径側には円錐ころ２２を保持するための小鍔は形成されておらず、円弧状に形成された車輪取付フランジ７のインナー側の基部７ｃから滑らかに内側転走面２４ａが続き、この内側転走面２４ａの小径側から軸方向に延びる軸状部８および肩部８ａを介して小径段部５ｂに到っている。こうした構成を採用することにより、ハブ輪２４の鍛造および切削加工が容易となるだけでなく、ハブ輪２４に発生する応力集中を緩和することができ、強度・耐久性を向上させることができる。
内輪２５の外周には他方（インナー側）のテーパ状の内側転走面２５ａが形成され、この内側転走面２５ａの大径側に円錐ころ２３を案内するための大鍔２５ｂと、小径側に円錐ころ２３の脱落を防止するための小鍔２５ｃがそれぞれ形成されている。そして、この内輪２５はハブ輪２４の小径段部５ｂに所定のシメシロを介して圧入されると共に、この小径段部５ｂの端部を塑性変形させて形成した加締部５ｃによって所定の軸受予圧が付与された状態で軸方向に固定されている。これにより、軽量・コンパクト化を図ると共に、初期に設定した予圧を長期間に亘って維持するセルフリテイン構造を提供することができる。
外方部材２１は、外周に車体取付フランジ２ｃを一体に有し、内周にハブ輪２４の内側転走面２４ａに対向するアウター側のテーパ状の外側転走面２１ａと、内輪２５の内側転走面２５ａに対向するインナー側のテーパ状の外側転走面２１ｂが一体に形成されている。本実施形態では、アウター側の円錐ころ２２を案内するための大鍔２６がこの外方部材２１に設けられている。すなわち、外方部材２１におけるアウター側の外側転走面２１ａの大径側に円錐ころ２２の大端面に当接してこの円錐ころ２２を案内する大鍔２６が一体に設けられている。これにより、円錐ころ２２を介して負荷される荷重に対してハブ輪２４への応力集中が緩和され、車輪取付フランジ７に大きなモーメント荷重が負荷されてもハブ輪２４に疲労が生じ難く、強度・耐久性を確保することができる。
外方部材２１はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、大鍔２６および複列の外側転走面２１ａ、２１ｂが高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。そして、両転走面２１ａ、２４ａおよび２１ｂ、２５ａ間に保持器２７、２８を介して複列の円錐ころ２２、２３群が転動自在にそれぞれ収容されている。また、外方部材２１と内方部材２０との間に形成された環状空間の開口部にはシール１１とスリンガ２９が装着され、軸受内部に封入された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。なお、アウター側のスリンガ２９には磁気エンコーダが一体に接合されている。
また、ハブ輪２４はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、アウター側のシール１１が摺接する車輪取付フランジ７の基部７ｃから内側転走面２４ａ、軸状部８、肩部８ａおよび小径段部５ｂ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。また、内輪２５および円錐ころ２２、２３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。
本実施形態は、内輪２５が肉厚に形成され、インナー側の円錐ころ２３群のピッチ円直径ＰＣＤｉがアウター側の円錐ころ２２群のピッチ円直径ＰＣＤｏよりも大径に設定されている。これにより、内輪２５自体の剛性を高め、揺動加締により内輪２５に発生するフープ応力と大鍔２５ｂの倒れを抑えて内輪２５の耐久性を向上させることができる。
また、各ピッチ円直径ＰＣＤｉ、ＰＣＤｏの違いに伴い、インナー側の円錐ころ２３群のピッチ円直径ＰＣＤｉがアウター側の円錐ころ２２群のピッチ円直径ＰＣＤｏよりも大径に設定されると共に、インナー側の円錐ころ２３群のころ本数がアウター側の円錐ころ２２群のころ本数がよりも多く設定され、さらに、インナー側の円錐ころ２３群のころ直径Ｄｉが、アウター側の円錐ころ２２群のころ直径Ｄｏよりも大径に設定されている。これにより、転動体に円錐ころ２２、２３を使用して装置の軽量・コンパクト化を図ると共に、重量アップを抑えつつアウター側の軸受列に比べインナー側の軸受列の長寿命化を図ることができると共に、軸受剛性を増大させることができる。
ここで、ハブ輪２４のアウター側の端部にすり鉢状の凹所１４が鍛造加工によって形成されている。この凹所１４の深さは、内側転走面２４ａの小径側付近までとされ、ハブ輪２４のアウター側の端部が略均一な肉厚に形成されている。これにより、装置の軽量・コンパクト化と高剛性化という相反する課題を同時に解決することができる。
図４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。この実施形態は、前述した第３の実施形態と基本的にはインナー側の軸受列の構成が異なるだけで、その他前述した実施形態と同一部品同一部位あるいは同一機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
この車輪用軸受装置は第３世代と呼称される従動輪用であって、内方部材３０と外方部材２１、および両部材３０、２１間に転動自在に収容された複列円錐ころ２２、２３群を備えている。内方部材３０は、ハブ輪３１と、このハブ輪３１に所定のシメシロを介して圧入された内輪３２とからなる。
ハブ輪３１は、一端部に車輪取付フランジ７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２４ａと、この内側転走面２４ａから軸方向に延びる軸状部８を介して小径段部１８ａが形成されている。このハブ輪３１はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面２４ａをはじめ、車輪取付フランジ７のインナー側の基部７ｃから小径段部１８ａに亙って高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。
内輪３２は、外周に他方（インナー側）のテーパ状の内側転走面２５ａが形成され、ハブ輪３１の小径段部１８ａに肩部８ａと突合せ状態で圧入され、背面合せタイプの複列円錐ころ軸受を構成している。なお、内輪３２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。
本実施形態では、ハブ輪３１の小径段部１８ａが前述した第３の実施形態のものより大径に形成され、この小径段部１８ａに大径の内輪３２が圧入固定されることにより、インナー側のボール４群のピッチ円直径ＰＣＤｉがアウター側のボール３群のピッチ円直径ＰＣＤｏよりも大径に設定されている。これにより、ハブ輪３１の小径段部１８ａの強度・剛性を高めて耐久性を向上させることができる。
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、従動輪用の第３世代構造の車輪用軸受装置に適用することができる。
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。 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。 従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。
符号の説明
１、１７、２０、３０・・・・・内方部材
２、２１・・・・・・・・・・・外方部材
３、４・・・・・・・・・・・・ボール
５、１８・・・・・・・・・・・ハブ輪
５ａ、６ａ、２４ａ、２５ａ・・内側転走面
５ｂ、１８ａ・・・・・・・・・小径段部
５ｃ・・・・・・・・・・・・・加締部
６、１９、２５、３２・・・・・内輪
７・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
７ａ・・・・・・・・・・・・・ハブボルト
７ｂ・・・・・・・・・・・・・円孔
７ｃ・・・・・・・・・・・・・基部
８・・・・・・・・・・・・・・軸状部
８ａ・・・・・・・・・・・・・肩部
９、１０、２７、２８・・・・・保持器
１１、１２・・・・・・・・・・シール
１３・・・・・・・・・・・・・カウンタ部
１４・・・・・・・・・・・・・凹所
１５・・・・・・・・・・・・・小径側肩部
１６・・・・・・・・・・・・・大径側肩部
２２、２３・・・・・・・・・・円錐ころ
２５ｂ、２６・・・・・・・・・大鍔
２５ｃ・・・・・・・・・・・・小鍔
２９・・・・・・・・・・・・・スリンガ
５０・・・・・・・・・・・・・車輪用軸受装置
５１・・・・・・・・・・・・・外方部材
５１ａ・・・・・・・・・・・・アウター側の外側転走面
５１ｂ・・・・・・・・・・・・インナー側の外側転走面
５１ｃ・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
５２・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
５２ａ、５４ａ・・・・・・・・内側転走面
５２ｂ・・・・・・・・・・・・小径段部
５２ｃ・・・・・・・・・・・・加締部
５３・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
５４・・・・・・・・・・・・・内輪
５５・・・・・・・・・・・・・内方部材
５６、５７・・・・・・・・・・ボール
５８、５９・・・・・・・・・・保持器
６０、６１・・・・・・・・・・シール
Ｄ１・・・・・・・・・・・・・アウター側のボールのピッチ円直径
Ｄ２・・・・・・・・・・・・・インナー側のボールのピッチ円直径
Ｄｉ・・・・・・・・・・・・・インナー側の円錐ころの直径
Ｄｏ・・・・・・・・・・・・・アウター側の円錐ころの直径
ｄｉ・・・・・・・・・・・・・インナー側のボールの直径
ｄｏ・・・・・・・・・・・・・アウター側のボールの直径
Ｌｉ・・・・・・・・・・・・・インナー側の円錐ころの長さ
Ｌｏ・・・・・・・・・・・・・アウター側の円錐ころの長さ
ＰＣＤｉ・・・・・・・・・・・インナー側の転動体のピッチ円直径
ＰＣＤｏ・・・・・・・・・・・アウター側の転動体のピッチ円直径

Claims (5)

  1. 内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、
    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内輪からなり、前記ハブ輪および／または前記内輪の外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、
    この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体群とを備えた車輪用軸受装置において、
    前記複列の転動体群のうち前記車輪取付フランジに遠い側の転動体群のピッチ円直径が、前記車輪取付フランジに近い側の転動体群のピッチ円直径よりも大径に設定されると共に、前記車輪取付フランジに遠い側の転動体群の転動体サイズが、前記車輪取付フランジに近い側の転動体群の転動体サイズよりも大きく、かつ、その転動体の個数が多く設定されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
  2. 前記転動体がボールからなる請求項１に記載の車輪用軸受装置。
  3. 前記転動体が円錐ころからなり、前記車輪取付フランジに遠い側の円錐ころ群のころ直径が、前記車輪取付フランジに近い側の円錐ころ群のころ直径よりも大きく設定されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
  4. 前記ハブ輪における内側転走面の大径側には前記円錐ころを案内するための大鍔が形成されておらず、前記外方部材における外側転走面の大径側に当該大鍔が形成されている請求項３に記載の車輪用軸受装置。
  5. 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一方の内側転走面と、この内側転走面から軸状部を介して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、前記ハブ輪の前記車輪取付フランジ側の端部にすり鉢状の凹所が形成され、この凹所の深さが少なくとも前記ハブ輪の軸状部付近とされ、前記ハブ輪の外郭形状が当該凹所に対応して略均一な肉厚となるように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。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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