(57)【要約】【課題】振動環境下にて停止状態にある車両の車輪を支持する際においてもフレッティング摩耗を抑制することができる車輪用転がり軸受装置を提供する。【解決手段】本発明の車輪用転がり軸受装置１は、内軸と、外輪と、内輪軌道面と、外輪軌道面との間にグリース潤滑下で転動自在に介在している複数の円錐ころと、を備えている。外輪軌道面の軸線に直交する断面の輪郭Ｐの形状は、外輪が車両に固定されたときの車両水平方向に沿う外輪軌道面の内径寸法ｄ１が、前記外輪が前記車両に固定されたときの車両鉛直方向に沿う外輪軌道面の内径寸法ｄ２よりも大きく設定されることで、前記車両水平方向に沿うとともに軸中心Ｏを通過する径方向仮想線Ｄ１が前記外輪軌道面と交差する交差部分Ｋ１，Ｋ２における前記外輪軌道面と円錐ころとの間の接触面圧を、前記輪郭形状が真円の場合よりも低下させうる形状とされている。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に取り付けられて車輪を支持する車輪用転がり軸受であって、
軸方向一端部に前記車輪が取り付けられる内輪部材と、
前記車両に固定されるとともに前記内輪部材の外周側に同心に配置された外輪部材と、
前記内輪部材の外周側に形成された内輪軌道面と、前記外輪部材の内周側に形成された外輪軌道面との間にグリース潤滑下で転動自在に介在している複数の転動体と、を備え、
軸線に直交する断面における前記外輪軌道面の輪郭形状は、
前記外輪が前記車両に固定されたときの車両水平方向に沿う前記外輪軌道面の内径寸法を、前記外輪が前記車両に固定されたときの車両鉛直方向に沿う前記外輪軌道面の内径寸法よりも大きく設定されることで、前記車両水平方向に沿うとともに軸中心を通過する径方向仮想線が前記外輪軌道面と交差する交差部分における前記外輪軌道面と前記転動体との間の接触面圧を、前記輪郭形状が真円の場合よりも低下させうる形状とされていることを特徴とする車輪用転がり軸受。
【請求項２】
前記外輪軌道面の輪郭形状は、長軸が前記車両水平方向に沿う楕円形状とされている請求項１に記載の車輪用転がり軸受。
【請求項３】
前記外輪軌道面の輪郭形状における前記交差部分を含む所定の円弧範囲には、前記車両鉛直方向に沿う前記外輪軌道面の内径寸法によって定まる基準円に対して、径方向外側に向かって凹湾曲状に凹む湾曲部が形成されている請求項１に記載の車輪用転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、自動車の車輪を支持するための車輪用転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両には、車輪を支持するために車輪用転がり軸受が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１１６７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記車輪用転がり軸受が取り付けられる自動車等は、販売のための輸送方法として、貨車輸送されることがある。
貨車輸送においては、貨車走行時に生じる振動が、貨車内の自動車に伝播する。このため、自動車に取り付けられた車輪用転がり軸受にも上記振動が伝播し、当該車輪用転がり軸受は、振動する環境下において停止状態で車輪を支持することになる。
【０００５】
上記貨車走行時による振動は、車輪を支持する車輪用転がり軸受にフレッティング摩耗を生じさせることがあった。
停止状態にある自動車の車輪を支持する車輪用転がり軸受を想定して実施されるフレッティング摩耗試験では、外輪軌道面において車両水平方向に沿う径方向仮想線が交差する交差部分にフレッティング摩耗が生じることがしばしばある。
このようなフレッティング摩耗が自動車の輸送時に生じると、自動車の走行距離に関係なく車輪用転がり軸受の寿命性能を低下させることになってしまう。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、振動環境下にて停止状態にある車両の車輪を支持する際においてもフレッティング摩耗を抑制することができる車輪用転がり軸受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】
【０００７】
本発明者は、外輪軌道面において車両水平方向に沿う径方向仮想線が交差する交差部分にフレッティング摩耗が生じるという事実に基づき、鋭意研究を重ねた結果、前記交差部分周辺における荷重負荷が比較的低く転動体の移動に対する自由度が適度にあることからフレッティング摩耗が生じやすいのではないかという知見を得、この知見に基づいて本発明を完成させた。
【０００８】
すなわち、上記目的を達成するための本発明は、車両に取り付けられて車輪を支持する車輪用転がり軸受であって、軸方向一端部に前記車輪が取り付けられる内輪部材と、前記車両に固定されるとともに前記内輪部材の外周側に同心に配置された外輪部材と、前記内輪部材の外周側に形成された内輪軌道面と、前記外輪部材の内周側に形成された外輪軌道面との間にグリース潤滑下で転動自在に介在している複数の転動体と、を備え、軸線に直交する断面における前記外輪軌道面の輪郭形状は、前記外輪が前記車両に固定されたときの車両水平方向に沿う前記外輪軌道面の内径寸法を、前記外輪が前記車両に固定されたときの車両鉛直方向に沿う前記外輪軌道面の内径寸法よりも大きく設定されることで、前記車両水平方向に沿うとともに軸中心を通過する径方向仮想線が前記外輪軌道面と交差する交差部分における前記外輪軌道面と前記転動体との間の接触面圧を、前記輪郭形状が真円の場合よりも低下させうる形状とされていることを特徴としている。
【０００９】
上記のように構成された車輪用転がり軸受によれば、軸線に直交する断面における外輪軌道面の輪郭形状が、車両水平方向に沿う径方向仮想線が前記外輪軌道面と交差する交差部分における前記外輪軌道面と前記転動体との間の接触面圧を、前記輪郭形状が真円の場合よりも低下させうる形状とされているので、停止状態にある車両において荷重負荷が車両鉛直方向よりも低い前記交差部分周辺の外輪軌道面と転動体との接触面圧を更に低減することができる。前記交差部周辺は、荷重負荷が比較的低く転動体の移動に対する自由度が適度にあることからフレッティング摩耗が生じやすい。よって、上記のように、前記交差部分周辺の接触面圧をより低減するとともに、転動体の移動の自由度をさらに高めることで接触面でのグリースの油膜形成が促進でき、振動環境下にて停止状態にある車両の車輪を支持する際の前記交差部分周辺の外輪軌道面と転動体との間で顕著に生じるフレッティング摩耗を抑制することができる。
【００１０】
上記車輪用転がり軸受において、前記外輪軌道面の輪郭形状は、長軸が前記車両水平方向に沿う楕円形状とされていることが好ましい。この場合、輪郭形状における車両鉛直方向部分から車両左右方向部分を滑らかに繋ぐことができる。
【００１１】
また、上記車輪用転がり軸受において、前記外輪軌道面の輪郭形状における前記交差部分を含む所定の円弧範囲には、前記車両鉛直方向に沿う前記外輪軌道面の内径寸法によって定まる基準円に対して、径方向外側に向かって凹湾曲状に凹む湾曲部が形成されていることが好ましく、この場合、必要に応じて湾曲部の範囲及び曲率を調整することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の車輪用転がり軸受によれば、振動環境下にて停止状態にある車両の車輪を支持する際においてもフレッティング摩耗を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る転がり軸受装置の軸方向断面図である。
【図２】図１中、II−II線矢視断面図である。
【図３】図２中、外輪軌道面の輪郭を誇張して示した図である。
【図４】本実施形態の外輪の外輪軌道面の研磨方法を示す図である。
【図５】本発明の他の例に係る外輪軌道面の輪郭を誇張して示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る車輪用転がり軸受装置の軸方向断面図であり、図２は、図１中、II−II線矢視断面図である。この車輪用転がり軸受装置１は、自動車等の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する。
【００１５】
車輪用転がり軸受装置１は、外輪２と、内輪としての内軸３と、外輪２と内軸３の間に配置された転動体としての複数の円錐ころ４と、これらの円錐ころ４をそれぞれ保持する保持器５と、を備えており、複列の円錐ころ軸受を構成している。
内輪部材としての内軸３は、回転輪であると同時に車輪（図示せず）が取り付けられる車軸を構成している。内軸３の外周面には、円錐ころ４が転動する内輪軌道面３ａが形成されている。内軸３の一端部には、車輪を固定するためのフランジ部６が形成されている。
【００１６】
外輪部材としての外輪２は、自動車の懸架装置（図示せず）に固定される固定輪であり、内軸３の外周側に同心に配置されている。外輪２の内周面には、円錐ころ４が転動する外輪軌道面２ａが形成されている。また、外輪２の外周面には、自動車への固定のためのフランジ部７が形成されている。このフランジ部７は、当該車輪用転がり軸受装置１が固定される自動車側の固定部に応じて形成されている。外輪２は、自動車に固定される際には、周方向の特定の位置が上方向となるように固定される。なお、本実施形態の車輪用転がり軸受装置１は、図２中、紙面上下方向が自動車の上下方向（車両鉛直方向）、紙面左右方向が、自動車の水平方向（車両水平方向）となるように固定されるものとする。
【００１７】
円錐ころ４は、外輪軌道面２ａと、内輪軌道面３ａとの間にグリース潤滑下で転動自在に介在している。
以上の構成により、車輪用転がり軸受装置１は、自動車に取り付けられて内軸３に一体回転可能に固定された車輪を当該自動車に対して回転自在に支持する。
【００１８】
図３は、図２中、外輪軌道面２ａの輪郭を誇張して示した図である。なお、図３は、車輪用転がり軸受装置１の軸線に直交する断面における外輪軌道面２ａの輪郭形状を示している。
また、図３においても、紙面上下方向が外輪２が自動車に固定されたときの車両鉛直方向であり、紙面左右方向が外輪２が自動車に固定されたときの車両水平方向である。図中、外輪軌道面２ａの輪郭Ｐの輪郭形状は、長軸が車両水平方向に沿う楕円形状とされている。
【００１９】
本実施形態において、長軸である車両水平方向に沿う外輪軌道面２ａの内径寸法ｄ１と、短軸である車両鉛直方向に沿う外輪軌道面２ａの内径寸法ｄ２との差は、４０μｍに設定されている。よって、本実施形態の外輪軌道面２ａの真円度は２０μｍである。
【００２０】
一般的な車輪用転がり軸受装置１における内軸３の軸径が３０〜６０ｍｍであり、この場合に外輪軌道面２ａの真円度の許容値は５μｍ以下程度である。
一方、軸受寿命の観点からみると、上記一般的な車輪用転がり軸受装置１における外輪軌道面２ａの真円度の数値が１０〜２０μｍの範囲であれば、許容値の場合と遜色がない軸受寿命を維持できることが確認されている。
つまり、本実施形態では、内径寸法ｄ１と、内径寸法ｄ２とは、軸受寿命を維持可能な範囲内で、真円度の許容値の範囲を超える数値範囲となるように設定されている。
【００２１】
ここで本実施形態の外輪軌道面２ａは、内径寸法ｄ１，ｄ２を上記のように設定することで、図３において、車両水平方向に沿うとともに軸中心Ｏを通過する第１径方向仮想線Ｄ１が外輪軌道面２ａの輪郭Ｐと交差する水平方向交差部分Ｋ１，Ｋ２における外輪軌道面２ａと円錐ころ４との接触面圧が、外輪軌道面２ａの輪郭形状が真円の場合よりも低下するように設定されている。なお、ここで、外輪軌道面２ａの輪郭形状が真円である場合とは、外輪軌道面２ａの真円度が許容値の範囲である５μｍ以下である場合とする。
【００２２】
すなわち、本実施形態において、軸線に直交する断面における外輪軌道面２ａの輪郭形状は、真円の範囲を超える程度に、車両水平方向に沿う内径寸法ｄ１を、車両鉛直方向に沿う内径寸法ｄ２よりも大きく設定されることで、車両水平方向に沿うとともに軸中心Ｏを通過する第１径方向仮想線Ｄ１が外輪軌道面２ａと交差する水平方向交差部分Ｋ１，Ｋ２における外輪軌道面２ａと円錐ころ４との間の接触面圧を、外輪軌道面２ａの輪郭形状が真円の場合よりも低下させうる形状とされている。
【００２３】
このため、停止状態にある自動車において、車両鉛直方向に沿うとともに軸中心Ｏを通過する第２径方向仮想線Ｄ２が外輪軌道面２ａと交差する鉛直方向交差部分Ｋ３，Ｋ４よりも自動車による荷重負荷が低い水平方向交差部分Ｋ１，Ｋ２周辺の外輪軌道面２ａと円錐ころ４との接触面圧を更に低減することができる。水平方向交差部分Ｋ１，Ｋ２周辺は、荷重負荷が比較的低く円錐ころ４の移動に対する自由度が適度にあることからフレッティング摩耗が生じやすい。よって、上記のように、水平方向交差部分Ｋ１，Ｋ２周辺の接触面圧をより低減するとともに、円錐ころ４の移動の自由度をさらに高めることで接触面でのグリースの油膜形成が促進でき、振動環境下にて停止状態にある自動車の車輪を支持する際の水平方向交差部分Ｋ１，Ｋ２周辺の外輪軌道面２ａと円錐ころ４との間で顕著に生じるフレッティング摩耗を抑制することができる。
【００２４】
また、上記実施形態では、外輪軌道面２ａの輪郭形状が、楕円形状とされているので、輪郭形状が真円の範囲を超えるように内径寸法ｄ１を内径寸法ｄ２よりも大きく設定したとしても、輪郭形状における車両鉛直方向部分から車両左右方向部分を滑らかに繋ぐことができる。
【００２５】
なお、上記実施形態では、内径寸法ｄ１と、内径寸法ｄ２との差を、４０μｍに設定したが、外輪軌道面２ａの輪郭形状が真円である真円度の許容値の範囲が５μｍ以下であるので、内径寸法ｄ１と内径寸法ｄ２との差を１０μｍより大きく設定すれば、真円の範囲を超えた輪郭形状とすることができる。よって、内径寸法ｄ１と内径寸法ｄ２との差は、１０μｍより大きいことが好ましい。
また、内径寸法ｄ１と内径寸法ｄ２との差の上限値としては、上述のように、軸受寿命の観点から４０μｍ以下とすることが好ましい。
【００２６】
図４は、本実施形態の外輪２の外輪軌道面２ａの研磨方法を示す図である。外輪軌道面２ａは、第１径方向仮想線Ｄ１に沿う内径寸法ｄ１を、内径寸法ｄ２よりも大きく設定する必要があるので、外輪軌道面２ａを研磨する際に、図４に示すように、水平方向交差部分Ｋ１，Ｋ２（図３）に相当する部分の外輪外周面を押圧治具１０によって、内周方向に向けて押圧する。
これによって、外輪２を弾性変形させ、押圧治具１０が押圧している部分の内周部分の研磨代を他の部分よりも多くすることができる。
【００２７】
上記のように押圧治具１０によって押圧された状態の外輪２の内周側に円筒状の研磨砥石１１を装入して外輪軌道面２ａを研磨し、外輪２が押圧された状態で外輪軌道面２ａがほぼ真円となるように研磨する。
その後、押圧治具１０による押圧を開放すれば、外輪２は弾性的に復元し、押圧治具１０が押圧している部分の内周部分は、他の部分よりも大きく研磨され、外輪軌道面２ａにおける水平方向交差部分Ｋ１，Ｋ２に相当する部分の内径寸法を他の部分よりも大きくすることができる。
なお、内径寸法ｄ１と、内径寸法ｄ２との差は、押圧治具１０の押圧圧力を調整することで調整することができる。
【００２８】
なお、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではない。上記実施形態では、外輪軌道面２ａの輪郭形状を楕円形状とした場合を例示したが、例えば、図５に示すように、外輪軌道面２ａの輪郭Ｐにおいて、水平方向交差部分Ｋ１，Ｋ２が位置する所定の円弧範囲Ｓに、内径寸法ｄ２によって定まる基準円Ｔに対して、径方向外側に向かって凹湾曲状に凹む湾曲部２０を形成し、内径寸法ｄ１を内径寸法ｄ２よりも大きく設定してもよい。基準円Ｔは、鉛直方向交差部分Ｋ３，Ｋ４を通過する円である。この場合、内径寸法ｄ１を内径寸法ｄ２よりも大きく設定しつつも、必要に応じて湾曲部の範囲及び曲率を調整することができる。
【００２９】
また、上記実施形態では、円錐ころ軸受を用いた車輪用転がり軸受装置１に、本発明を適用した場合を例示したが、本発明は、円錐ころ軸受に限らず、アンギュラ玉軸受を用いた車輪用転がり軸受装置に対しても適用することができる。
【符号の説明】
【００３０】
１  車輪用転がり軸受装置
２  外輪（外輪部材）
２ａ  外輪軌道面
３  内軸（内輪部材）
３ａ  内輪軌道面
４  円錐ころ（転動体）
２０  湾曲部
ｄ１  内径寸法
ｄ２  内径寸法
Ｄ１  第１径方向仮想線
Ｋ１，Ｋ２  水平方向交差部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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