(57)【要約】【課題】  高荷重・高速走行下でも長寿命を確保できる車輪用軸受装置を提供する。【解決手段】  車軸２に対して車輪を円すいころ軸受１で支承する外輪回転タイプの車輪用軸受装置において、円すいころ軸受１が、一端部外周に車輪取付用のフランジ４ｂを一体に有し、内周に複列の外側転走面４ａが形成された外輪４と、この複列の外側転走面４ａに対向して外周に内側転走面３ａが形成された一対の内輪３と、これら両転走面間に転動自在に収容された複列の円すいころ５とを備え、外輪４の両端部に円すいころ５の大端面５ａと摺接する大鍔４ｃが形成されているので、曲げモーメントを受けた場合でも、外輪４に形成された大鍔４ｃの全周で円すいころ５の大端面５ａと滑り接触させることができ、接触面圧を減少させて接触部分の油膜厚さを確保して発熱を抑制し、高荷重・高速走行下での耐久寿命を向上させることができる。【選択図】図２
2006105304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車軸に対して車輪を円すいころ軸受で回転自在に支承する外輪回転タイプの車輪用軸受装置において、前記円すいころ軸受が、内周に外側転走面が形成された外輪と、この外側転走面に対向して外周に内側転走面が形成された内輪と、これら両転走面間に転動自在に収容された複列の円すいころとを備え、前記外輪の大径側の端部に前記円すいころの大端面と摺接する大鍔が形成されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項２】
前記円すいころ軸受が、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外輪と、この複列の外側転走面に対向して外周に内側転走面が形成された一対の内輪と、これら両転走面間に転動自在に収容された複列の円すいころとを備え、前記外輪の大径側の両端部に前記円すいころの大端面と摺接する大鍔が形成されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項３】
前記一対の内輪の突合せ部となる正面側端部の内周に環状溝が形成され、これら環状溝に断面略コの字形の連結環が装着されている請求項２に記載の車輪用軸受装置。
【請求項４】
前記外輪の一端部外周に車輪を取り付けるための取付フランジを一体に有している請求項２または３に記載の車輪用軸受装置。
【請求項５】
前記外輪と内輪との間に形成される環状空間の両端部に接触式のシールが装着されている請求項２乃至４いずれか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、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、円すいころ軸受で車軸に対して車輪を回転自在に支承する外輪回転タイプの車輪用軸受装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トラック等の車両においては、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、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すいころ軸受が一般的に用いられている。
【０００３】
この円すいころ軸受は、円すいころの大端面が内輪の大鍔面に当接されて転動するため、この大端面と大鍔面の摺動部で発熱する。この発熱量は、負荷荷重が高いほど大端面と大鍔面間の接触圧力が高くなるため大きくなり、高荷重・高速走行下では封入グリースの劣化が早くなるため、耐熱性に優れた長寿命グリースの開発が望まれている。その一方で、軸受部の高荷重・高速走行下での長寿命化も求められている。
【０００４】
こうした課題を解決したものとして、本出願人は、図４に示すような車輪用軸受装置を提案している。この車輪用軸受装置はトラックの従動輪用の車軸に装着され、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は、車軸５１に複列円すいころ軸受５２の内輪５３が嵌合され、外輪５４の一端に設けられた外向きのフランジ５５に、ハブ５６とブレーキロータ５７がボルト５８で固定されている。内輪５３はナット５９で抜け止めされ、ハブ５６には車輪取付用ボルト６０が植設されている。
【０００５】
外輪５４の内周には複列の外側転走面５４ａ、５４ａが形成されると共に、これら複列の外側転走面５４ａ、５４ａに対向して、一対の内輪５３、５３の外周に内側転走面５３ａ、５３ａがそれぞれ形成されている。両転走面間には複列の円すいころ６１、６１が転動自在に収容されている。これら円すいころ６１は、その大端面６１ａが内輪５３の端部に設けられた大鍔５３ｂに当接して転動する。外輪５４の両端部にはシール６２、６３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。
【０００６】
内輪５３と円すいころ６１は肌焼き鋼ＳＣｒ４３５で形成され、そして、これらの表面には、炭素含有量０．８０重量％以上、ロックウェル硬さ５８ＨＲＣ以上で、かつ残留オーステナイト量が２５〜３５体積％の浸炭窒化層が形成されている。また、外輪５４は中炭素鋼Ｓ５３Ｃで形成され、複列の外側転走面５４ａ、５４ａが高周波焼入れによりその表面が硬化処理されている。
【０００７】
こうした構成により、これらの部品の機械的性質と疲労特性を高めると共に、部品表面層を適度な靭性を有する材質に安定して保ち、高荷重・高速走行下での耐久寿命を著しく改善することができる。
【特許文献１】特開２０００−１８６７２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このような従来の外輪回転タイプの車輪用軸受装置は、固定輪となる内輪５３に大鍔５３ｂが設けられているため、大きな曲げモーメントが負荷された場合、大鍔５３ｂの一部分に円すいころ６１の大端面６１ａが当接して転動することになる。この場合、大鍔５３ｂと円すいころ６１の大端面６１ａとの当接部への潤滑グリースの供給量が減少したり、大きな面圧により昇温し、その結果、当接部分の油膜厚さが低下するので、高荷重・高速走行下での耐久寿命に悪影響を及ぼし、さらなる改善が望まれる。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもので、高荷重・高速走行下でも長寿命を確保できる車輪用軸受装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、車軸に対して車輪を円すいころ軸受で回転自在に支承する外輪回転タイプの車輪用軸受装置において、前記円すいころ軸受が、内周に外側転走面が形成された外輪と、この外側転走面に対向して外周に内側転走面が形成された内輪と、これら両転走面間に転動自在に収容された複列の円すいころとを備え、前記外輪の大径側の端部に前記円すいころの大端面と摺接する大鍔が形成されている構成を採用した。
【００１１】
このように、車軸に対して車輪を円すいころ軸受で回転自在に支承する外輪回転タイプの車輪用軸受装置において、円すいころ軸受が、内周に外側転走面が形成された外輪と、この外側転走面に対向して外周に内側転走面が形成された内輪と、これら両転走面間に転動自在に収容された複列の円すいころとを備え、外輪の大径側の端部に円すいころの大端面と摺接する大鍔が形成されているので、大きな曲げモーメントを受けた場合でも、外輪に形成されたフランジ状の大鍔の全周で円すいころの大端面と滑り接触させることができる。したがって、発熱を抑制することにより、接触部分の油膜厚さの低下を防止し、高荷重・高速走行下での耐久寿命を向上させることができる。
【００１２】
さらに、大鍔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輪側に偏ってしまった場合でも、摺接するこれらの大鍔と円すい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。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明のように、前記円すいころ軸受が、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外輪と、この複列の外側転走面に対向して外周に内側転走面が形成された一対の内輪と、これら両転走面間に転動自在に収容された複列の円すいころとを備え、前記外輪の大径側の両端部に前記円すいころの大端面が摺接する大鍔が形成されていても良い。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明は、前記一対の内輪の突合せ部となる正面側端部の内周に環状溝が形成され、これら環状溝に断面略コの字形の連結環が装着されているので、一対の内輪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。
【００１５】
好ましくは、請求項４に記載の発明のように、前記外輪の一端部外周に車輪取付用のフランジを一体に有していれば、外輪の剛性が高くなり、負荷される繰り返し曲げモーメントに対して所望の耐久性を確保することができる。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明は、前記外輪と内輪との間に形成される環状空間の両端部に接触式のシールが装着されているので、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することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る車輪用軸受装置は、車軸に対して車輪を円すいころ軸受で回転自在に支承する外輪回転タイプの車輪用軸受装置であって、前記円すいころ軸受が、内周に外側転走面が形成された外輪と、この外側転走面に対向して外周に内側転走面が形成された内輪と、これら両転走面間に転動自在に収容された複列の円すいころとを備え、前記外輪の大径側の端部に前記円すいころの大端面と摺接する大鍔が形成されているので、大きな曲げモーメントを受けた場合でも、外輪に形成されたフランジ状の大鍔の全周で円すいころの大端面と滑り接触させることができる。したがって、発熱を抑制することによって、接触部分の油膜厚さの低下を防止し、高荷重・高速走行下での耐久寿命を向上させることができる。
【００１８】
さらに、大鍔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輪側に偏ってしまった場合でも、摺接するこれらの大鍔と円すい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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
車軸に対して車輪を円すいころ軸受で回転自在に支承する外輪回転タイプの車輪用軸受装置において、前記円すいころ軸受が、一端部外周に車輪取付用の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輪と、この複列の外側転走面に対向して外周に内側転走面が形成された一対の内輪と、これら両転走面間に転動自在に収容された複列の円すいころとを備え、前記外輪の両端部に前記円すいころの大端面と摺接する大鍔が形成されている。
【実施例１】
【００２０】
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第１の実施形態を示す縦断面図、図２は、複列円すいころ軸受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。
【００２１】
この車輪用軸受装置は従動輪用の車軸に装着され、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複列円すいころ軸受１は、車軸２に外嵌される一対の内輪３、３と、外周の一端部に車輪（図示せず）を取り付けるための取付フランジ４ｂが一体に形成された外輪４と、内輪３と外輪４との間に収容された複列の円すいころ５、５とを備えている。そして、車輪を取り付けるハブ６とブレーキロータ７が取付フランジ４ｂにボルト８で固定されている。また、内輪３はナット９で抜け止めされ、ハブ６には車輪取付用ボルト１０が植設されている。
【００２２】
図２に示すように、外輪４の内周にはテーパ状の複列の外側転走面４ａ、４ａが形成されると共に、これら複列の外側転走面４ａ、４ａに対向して、一対の内輪３、３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。両転走面間には複列の円すいころ５、５が保持器１１、１１を介して転動自在に収容されている。そして、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、所謂背面合せタイプの複列円すいころ軸受を構成している。外輪４の両端部にはシール１２、１２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。
【００２３】
内輪３と円すいころ５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、外輪４はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼からなり、複列の外側転走面４ａ、４ａ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。
【００２４】
一対の内輪３、３の突合せ部となる正面側端部の内周には環状溝１３が形成され、これら環状溝１３に断面略コの字形の連結環１４が装着されている。この連結環１４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１４を弾性変形させて環状溝１３に装着することにより、一対の内輪３、３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２に圧入固定された一対の内輪３、３を一体的に抜くことができるため、インボード側の内輪３が車軸２に残ることはない。
【００２５】
ここで、外輪４の両端部には大鍔４ｃが一体に形成され、円すいころ５の大端面５ａがこの大鍔４ｃに当接して転動する。すなわち、各円すいころ５の大端面５ａからのスラスト荷重を受け止めるフランジ状の大鍔４ｃが、従来とは逆の回転輪となる外輪４に形成されている。
【００２６】
この複列円すいころ軸受１を組み立てる方法は、円すいころ５を、外輪４の外側転走面４ａに保持器１１を介して嵌め入れ、これら円すいころ５と外輪４とを一体とした後、内輪３を外輪４の軸方向両側からそれぞれ組み付け、前述したように、一対の内輪３、３に形成された環状溝１３、１３内に連結環１４を弾性装着することにより行う。
【００２７】
以上の構成により、本実施形態における複列円すいころ軸受１は、大きな曲げモーメントを受けた場合でも、外輪４に形成されたフランジ状の大鍔４ｃの全周で円すいころ５の大端面５ａと滑り接触させることができる。したがって、発熱を抑制することによって、接触部分の油膜厚さの低下を防止し、高荷重・高速走行下での耐久寿命を向上させることができる。
【００２８】
さらに、大鍔４ｃ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４ｃ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輪４側に偏ってしまった場合でも、摺接するこれらの大鍔４ｃと円すいころ５の大端面５ａ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４ｃ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。
【実施例２】
【００２９】
図３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、前述した実施形態と基本的にはハブと複列円すいころ軸受の構成が異なるのみで、前述した第１の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位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００３０】
この複列円すいころ軸受１５は、車軸２に外嵌される一対の内輪３、３と外輪１６、および内輪３と外輪１６との間に収容された複列の円すいころ５、５とを備えている。
ハブ１７は、アウトボード側の一端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ１８を一体に有し、その円周方向に車輪取付用ボルト１０が植設されている。ハブ１７は全体として円筒状に形成され、その内周に複列円すいころ軸受１５が嵌合されると共に、鍔部１７ａと止め輪１９によって複列円すいころ軸受１５が軸方向に位置決め固定されている。
【００３１】
外輪１６の内周にはテーパ状の複列の外側転走面４ａ、４ａが形成されると共に、これら複列の外側転走面４ａ、４ａに対向して、一対の内輪３、３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。両転走面間には複列の円すいころ５、５が保持器１１、１１を介して転動自在に収容されている。内輪３と外輪１６および円すいころ５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。
【００３２】
ここで、前述した実施形態と同様、外輪１６の両端部には大鍔４ｃが一体に形成され、円すいころ５の大端面５ａがこの大鍔４ｃに当接して転動する。本実施形態における複列円すいころ軸受１５は、大きな曲げモーメントを受けた場合でも、外輪１６に形成されたフランジ状の大鍔４ｃの全周で円すいころ５の大端面５ａと滑り接触させることができ、発熱を抑制することにより、接触部分の油膜厚さの低下を防止することができる。
【００３３】
なお、ここでは、内周に複列の外側転走面４ａ、４ａが一体に形成された外輪１６に、一対の内輪３、３を組み合せたものを例示したが、これに限らず、図示はしないが、内輪と単列の鍔付き外輪とを一対背面合せに組み合わせたものでも良い。
【００３４】
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】
【００３５】
本発明に係る車輪用軸受装置は、車軸に対して車輪を円すいころ軸受で回転自在に支承する外輪回転タイプの車輪用軸受装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】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２】図１における複列円すいころ軸受を示す縦断面図である。
【図３】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。
【図４】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】
【００３７】
１、１５・・・・・・・・・・・・・・複列円すいころ軸受
２・・・・・・・・・・・・・・・・・車軸
３・・・・・・・・・・・・・・・・・内輪
３ａ・・・・・・・・・・・・・・・・内側転走面
４、１６・・・・・・・・・・・・・・外輪
４ａ・・・・・・・・・・・・・・・・外側転走面
４ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・取付フランジ
４ｃ・・・・・・・・・・・・・・・・大鍔
５・・・・・・・・・・・・・・・・・円すいころ
５ａ・・・・・・・・・・・・・・・・大端面
６、１７・・・・・・・・・・・・・・ハブ
７・・・・・・・・・・・・・・・・・ブレーキロータ
８・・・・・・・・・・・・・・・・・ボルト
９・・・・・・・・・・・・・・・・・ナット
１０・・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付用ボルト
１１・・・・・・・・・・・・・・・・保持器
１２・・・・・・・・・・・・・・・・シール
１３・・・・・・・・・・・・・・・・環状溝
１４・・・・・・・・・・・・・・・・連結環
１７ａ・・・・・・・・・・・・・・・鍔部
１８・・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
１９・・・・・・・・・・・・・・・・止め輪
５１・・・・・・・・・・・・・・・・車軸
５２・・・・・・・・・・・・・・・・複列円すいころ軸受
５３・・・・・・・・・・・・・・・・内輪
５３ａ・・・・・・・・・・・・・・・内側転走面
５３ｂ・・・・・・・・・・・・・・・大鍔
５４・・・・・・・・・・・・・・・・外輪
５４ａ・・・・・・・・・・・・・・・外側転走面
５５・・・・・・・・・・・・・・・・外向きのフランジ
５６・・・・・・・・・・・・・・・・ハブ
５７・・・・・・・・・・・・・・・・ブレーキロータ
５８・・・・・・・・・・・・・・・・ボルト
５９・・・・・・・・・・・・・・・・ナット
６０・・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付用ボルト
６１・・・・・・・・・・・・・・・・円すいころ
６１ａ・・・・・・・・・・・・・・・大端面
６２、６３・・・・・・・・・・・・・シール
【図１】
2006105304.tif 000003
【図２】
2006105304.tif 000004
【図３】
2006105304.tif 000005
【図４】
2006105304.tif 000006