(57)【要約】【課題】  初期の設計段階で転がり軸受のクリープ発生限界を推定し、クリープの発生を防止した転がり軸受を提供する。【解決手段】  内周に複列の外側転走面２ａが形成された外方部材２と、一端部に車輪取付フランジ７を一体に有し、外周に一方の内側転走面５ａと、これから軸方向に延びる小径段部５ｂが形成されたハブ輪５、および小径段部５ｂに圧入され、外周に他方の内側転走面６ａが形成された内輪６とからなる内方部材３と、両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体４とを備えた車輪用軸受装置において、小径段部５ｂと内輪６間のハメアイ荷重を軸受の等価ラジアル荷重で割ったものをクリープ発生限界係数とし、これが１．７５以上に設定されている。これにより、初期の設計段階で内輪クリープの発生を防止できる設計仕様を決定することができ、内輪６のクリープ発生を確実に防止することができる。【選択図】図１
2006177518.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周に外側転走面が形成され、固定部材に内嵌される外輪と、
外周に前記外側転走面に対向する内側転走面が形成され、回転部材に所定のシメシロを介して圧入される内輪と、
前記両転走面間に転動自在に収容された複数の転動体とを備えた転がり軸受において、
前記回転部材と内輪間のハメアイ面圧／ハメアイ面積をハメアイ荷重とすると共に、このハメアイ荷重を前記転がり軸受の等価ラジアル荷重で割ったものをクリープ発生限界係数とし、このクリープ発生限界係数を予め考慮して前記回転部材と内輪の設計仕様が設定されていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
ハブ輪と前記請求項１に記載の転がり軸受とをユニット化して構成された車輪用軸受装置であって、
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所定のシメシロを介して圧入された内輪とからなり、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とを備えた車輪用軸受装置において、
前記ハブ輪の小径段部と内輪間のハメアイ面圧／ハメアイ面積をハメアイ荷重とすると共に、このハメアイ荷重を前記転がり軸受の等価ラジアル荷重で割ったものをクリープ発生限界係数とし、このクリープ発生限界係数を予め考慮して前記ハブ輪と内輪の設計仕様が設定されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項３】
前記転がり軸受が複列アンギュラ玉軸受とされ、前記クリープ発生限界係数が１．７５以上に設定されている請求項２に記載の車輪用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受のクリープ発生限界を推定し、クリープの発生を防止した転がり軸受、およびこれを備え、自動車等の車輪を懸架装置に対して回転自在に支承する車輪用軸受装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の懸架装置に対して車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置には従動輪用と駆動輪用とがあり、複列アンギュラ玉軸受等がナックルとハブ輪間に装着された第１世代構造から、外方部材（外輪）の外周にナックルに取り付けるための車体取付フランジを一体に有する第２世代構造、さらには、この第２世代のハブ輪に一方の内側転走面が直接形成された第３世代構造とに分類されている。近年、燃費向上の面から、装置の軽量・コンパクト化を狙って、ハブ輪と複列の転がり軸受とをユニット化して構成される第３世代構造が多用化されている。
【０００３】
この第３世代構造の車輪用軸受装置については、図１に示す本発明に係る転がり軸受における実施形態を用いて説明する。この車輪用軸受装置は、転がり軸受１とハブ輪５とをユニット化して構成されている。転がり軸受１は、外方部材２と内方部材３と、これら両部材間に収容された複列の転動体（ボール）４とを備えている。内方部材３は、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７を一体に有し、外周に内側転走面５ａと、この内側転走面５ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部５ｂが形成されたハブ輪５、およびこのハブ輪５の小径段部５ｂに圧入され、外周に内側転走面６ａが形成された内輪６とからなる。また、車輪取付フランジ７の円周等配位置には車輪を固定するためのハブボルト７ａが植設されている。
【０００４】
外方部材２は、外周に懸架装置（図示せず）に固定される車体取付フランジ２ｂを一体に有し、内周に複列の外側転走面２ａ、２ａが形成されている。この複列の外側転走面２ａ、２ａと、これら複列の外側転走面２ａ、２ａと対向する内側転走面５ａ、６ａの間に保持器８を介して複列の転動体４、４が転動自在に収容されている。また、外方部材２の両端部にはシール９、１０が装着され、軸受内に封入された潤滑グリースの漏洩と、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。
【０００５】
内輪６はハブ輪５の小径段部５ｂに所定のシメシロを介して圧入されるが、このシメシロが不足すると内輪６がクリープを起こし、焼付いたり、短寿命を誘発する恐れがあった。ここで、クリープとは、嵌合シメシロ不足や嵌合面の加工精度不良等により軸受が周方向に微動して嵌合面が鏡面化し、場合によってはかじりを伴い焼付きや溶着する現象をいう。
【０００６】
このクリープの発生を防止するためにシメシロを単に大きく設定することは軸受寿命を低下させることになり好ましくない。したがって、こうした問題を回避するために従来の車輪用軸受装置では、試作試験においてクリープが発生した場合、ハブ輪５と内輪６とのシメシロを変更して逐次対応してきた。なお、係る先行技術は文献公知発明に係るものでないため、記載すべき先行技術文献情報はない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、こうした試作試験においてクリープの発生有無を確認し、言わば試行錯誤でシメシロを決定する方法では、試作に無駄な時間とコストが発生するため、初期の設計段階でクリープの発生限界を推定し、設計仕様が設定できる手法が望まれていた。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、初期の設計段階で転がり軸受のクリープ発生限界を推定し、クリープの発生を防止した転がり軸受およびこれを備えた車輪用軸受装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、内周に外側転走面が形成され、固定部材に内嵌される外輪と、外周に前記外側転走面に対向する内側転走面が形成され、回転部材に所定のシメシロを介して圧入される内輪と、前記両転走面間に転動自在に収容された複数の転動体とを備えた転がり軸受において、前記回転部材と内輪間のハメアイ面圧／ハメアイ面積をハメアイ荷重とすると共に、このハメアイ荷重を前記転がり軸受の等価ラジアル荷重で割ったものをクリープ発生限界係数とし、このクリープ発生限界係数を予め考慮して前記回転部材と内輪の設計仕様が設定されている。
【００１０】
このように、内輪回転タイプの転がり軸受において、回転部材と内輪間のハメアイ面圧／ハメアイ面積をハメアイ荷重とすると共に、このハメアイ荷重を転がり軸受の等価ラジアル荷重で割ったものをクリープ発生限界係数とし、このクリープ発生限界係数を予め考慮して回転部材と内輪の設計仕様が設定されているので、初期の設計段階で内輪クリープを防止できる設計仕様を決定することができ、試作に無駄な時間とコストをかけることなく、効率良く開発を進めることができる。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、ハブ輪と前記転がり軸受とをユニット化して構成された車輪用軸受装置であって、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所定のシメシロを介して圧入された内輪とからなり、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とを備えた車輪用軸受装置において、前記ハブ輪の小径段部と内輪間のハメアイ面圧／ハメアイ面積をハメアイ荷重とすると共に、このハメアイ荷重を前記転がり軸受の等価ラジアル荷重で割ったものをクリープ発生限界係数とし、このクリープ発生限界係数を予め考慮して前記ハブ輪と内輪の設計仕様が設定されている。
【００１２】
このように、第１乃至３世代構造の車輪用軸受装置において、ハブ輪の小径段部と内輪間のハメアイ面圧／ハメアイ面積をハメアイ荷重とすると共に、このハメアイ荷重を転がり軸受の等価ラジアル荷重で割ったものをクリープ発生限界係数とし、このクリープ発生限界係数を予め考慮してハブ輪と内輪の設計仕様が設定されているので、所望の軸受寿命を確保して効果的に内輪クリープを防止することができる。
【００１３】
好ましくは、請求項３に記載の発明のように、前記転がり軸受が複列アンギュラ玉軸受とされ、前記クリープ発生限界係数が１．７５以上に設定されていれば、少なくとも通常車両に負荷される０．６〜１．０Ｇ相当の荷重条件において、内輪のクリープを確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る転がり軸受は、内周に外側転走面が形成され、固定部材に内嵌される外輪と、外周に前記外側転走面に対向する内側転走面が形成され、回転部材に所定のシメシロを介して圧入される内輪と、前記両転走面間に転動自在に収容された複数の転動体とを備えた転がり軸受において、前記回転部材と内輪間のハメアイ面圧／ハメアイ面積をハメアイ荷重とすると共に、このハメアイ荷重を前記転がり軸受の等価ラジアル荷重で割ったものをクリープ発生限界係数とし、このクリープ発生限界係数を予め考慮して前記回転部材と内輪の設計仕様が設定されているので、初期の設計段階で内輪クリープを防止できる設計仕様を決定することができ、試作に無駄な時間とコストをかけることなく、効率良く開発を進めることができる。
【００１５】
また、本発明に係る車輪用軸受装置は、ハブ輪と前記転がり軸受とをユニット化して構成された車輪用軸受装置であって、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所定のシメシロを介して圧入された内輪とからなり、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とを備えた車輪用軸受装置において、前記ハブ輪の小径段部と内輪間のハメアイ面圧／ハメアイ面積をハメアイ荷重とすると共に、このハメアイ荷重を前記転がり軸受の等価ラジアル荷重で割ったものをクリープ発生限界係数とし、このクリープ発生限界係数を予め考慮して前記ハブ輪と内輪の設計仕様が設定されているので、所望の軸受寿命を確保して効果的に内輪のクリープを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
ハブ輪と転がり軸受とをユニット化して構成された車輪用軸受装置であって、外周に懸架装置に固定される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円筒状の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と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転動体とを備えた車輪用軸受装置において、前記ハブ輪の小径段部と内輪間のハメアイ面圧／ハメアイ面積をハメアイ荷重とすると共に、このハメアイ荷重を前記転がり軸受の等価ラジアル荷重で割ったものをクリープ発生限界係数とし、このクリープ発生限界係数が１．７５以上に設定されている。
【実施例】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基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一実施形態を示す縦断面図である。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トボード側（図面左側）、中央寄り側をインボード側（図面右側）という。
【００１８】
図１に示す車輪用軸受装置は、転がり軸受１とハブ輪５とがユニット化して構成されている。なお、構造については従来技術として説明したので、ここでは、重複した説明を省略し、本発明の特徴部分についてのみ説明する。
【００１９】
ハブ輪５は、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中炭素鋼で形成され、アウトボード側の内側転走面５ａをはじめ、シール８が摺接するシールランド部、および小径段部５ｂに亙り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。こうした高周波焼入れパターンによりハブ輪５の強度が向上すると共に、内輪６の嵌合面におけるフレッティングが抑制されて耐久性が向上する。
【００２０】
一方、内輪６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２は、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中炭素鋼で形成され、複列の外側転走面２ａ、２ａ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。
【００２１】
ハブ輪５と内輪６とのハメアイはクリープ発生に密接に関係するが、本出願人は内輪６のクリープ発生限界を推定するため、ハブ輪５と内輪６とのハメアイ荷重と等価ラジアル荷重との関係に着目し、これらを係数化してクリープ発生限界係数を設定することを試みた。
【００２２】
ここで、ハメアイ荷重とは、ハブ輪５と内輪６間のハメアイ面圧を、内輪６のハメアイ面積で割ったものである。ハメアイ面圧は、ハブ輪５と内輪６間のシメシロや内輪６の内側転走面６ａの溝径等から算出される。また、等価ラジアル荷重とは、それぞれの要求荷重条件において、内輪６に負荷される荷重、すなわち、軸受寿命を計算する際に使用される換算荷重のことを言う。実際、軸受に負荷される荷重は純ラジアル荷重ではなく、荷重の大きさや荷重の方向が変動し、内輪６や転動体４の接触応力や繰り返し数の関係が変る。したがって、この単純でない荷重関係は、寿命を同じくする標準条件の荷重に換算し、普通の寿命計算式で計算されるのが一般的である。こうした換算された荷重のことを等価ラジアル荷重と言う。
【００２３】
図２に示すグラフは、本出願人がクリープ発生限界係数を設定するために実施した試験結果を示している。ここでは、第３世代構造の車輪用軸受装置における代表的な３型番を選定すると共に、ハブ輪５と内輪６との圧入シメシロをそれぞれ変更した供試品Ａ、Ｂ、Ｃをそれぞれ製作し、クリープ発生有無の確認試験を実施した。なお、荷重条件は、実際に車両に負荷される種々異なる荷重、すなわち、０．６〜１．０Ｇ相当の荷重を設定した。なお、供試品Ａ、Ｂ、Ｃにおいて、黒塗りはクリープの発生有りを示している。このグラフから判るように、クリープ発生限界係数が１．７５以上では、内輪６にクリープの発生が認められなかった。すなわち、このクリープ発生限界係数が１．７５以上を満足するハブ輪５および内輪６の設計仕様においては、クリープの発生を防止することができると判断できる。したがって、初期の設計段階においてクリープの発生を防止できる設計仕様を設定することができる。
【００２４】
このように、本発明に係る転がり軸受における設計仕様の設定に際し、クリープの発生に密接に関係するハメアイ荷重と、実際に負荷される荷重相当の等価ラジアル荷重とを係数化したクリープ発生限界係数を採用し、クリープ発生限界を推定するようにしたので、内輪回転タイプであれば、アンギュラ玉軸受や円すいころ軸受等、また、単列、複列に拘わらず、あらゆる構造の転がり軸受に適用することができる。
【００２５】
なお、ここでは、図１に示すような第３世代構造の車輪用軸受装置に適用された転がり軸受において、ハブ輪５の小径段部５ｂに圧入された内輪６のクリープ発生限界を検証したが、例えば、過大なラジアル荷重が負荷される特殊用途に使用される場合、軸受材料の組織、硬さ等の特性が変化する環境で使用される場合、あるいは、同じ内輪回転タイプであっても、内輪に回転荷重が負荷される場合等、適用される用途あるいは使用条件等によって、また、要求される耐久性や他の特性等を考慮して適宜修正を加えることができる。こうした修正係数は、過去の試験データや経験値から決定することができる。したがって、転がり軸受における設計仕様の設定に際し、このような手法を採用すれば、所望の軸受寿命を確保して効果的にクリープ発生を防止できる転がり軸受を提供することができ、試作に無駄な時間とコストをかけることなく、効率良く開発を進めることができる。
【００２６】
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。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明に係る転がり軸受は、外方部材と内方部材および両部材間に収容された複列の転動体を備えた第１世代乃至第３世代の車輪用軸受装置をはじめ、単列・複列に拘わらず、転がり軸受一般に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る転がり軸受の一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】車輪用軸受装置におけるクリープの発生有無を検証した試験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２９】
１・・・・・・・・・・・・転がり軸受
２・・・・・・・・・・・・外方部材
２ａ・・・・・・・・・・・外側転走面
２ｂ・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
３・・・・・・・・・・・・内方部材
４・・・・・・・・・・・・転動体
５・・・・・・・・・・・・ハブ輪
５ａ、６ａ・・・・・・・・内側転走面
５ｂ・・・・・・・・・・・小径段部
６・・・・・・・・・・・・内輪
７・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
７ａ・・・・・・・・・・・ハブボルト
８・・・・・・・・・・・・保持器
９、１０・・・・・・・・・シール
【図１】
2006177518.tif 000003
【図２】
2006177518.tif 000004