JP2010230174A - 車輪用軸受装置のグリース封入方法 - Google Patents

車輪用軸受装置のグリース封入方法 Download PDF

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Abstract

【課題】軸受剛性を増大させると共に、最適な潤滑条件を確保して軸受の長寿命化を図った車輪用軸受装置のグリース封入方法を提供する。
【解決手段】複列の転動体３、３のうちアウター側の転動体３のピッチ円直径ＰＣＤｏがインナー側の転動体３のピッチ円直径ＰＣＤｉよりも大径に設定された車輪用軸受装置のグリース封入方法において、複列の転動体３のサイズが同じで、アウター側の転動体３の個数がインナー側の転動体３の個数よりも多く設定されていると共に、転動体３と保持器９、１０からなる複列のボールカセットを外方部材２にそれぞれ内嵌させた状態で、複数本のノズル１７ａ、１７ｂが放射線状に突設されたグリース封入治具１７を内挿させ、複数のノズル１７ａ、１７ｂをボールカセットに対峙させて所定量のグリースを封入した。
【選択図】図２

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、軸受剛性を増大させると共に、最適な潤滑条件を確保して軸受の長寿命化を図った車輪用軸受装置のグリース封入方法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３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
こうした車輪用軸受装置５０において、軸受製造時、グリースを軸受内部に封入する場合、図４に示すように、予め複列のボール５６、５７を保持器５８、５９で保持し、これらのボールカセットを外方部材５１に内嵌させた状態で、グリース封入治具６２を内挿（図中矢印方向）させてグリースを封入している。すなわち、グリース封入治具６２の放射方向に突設された左右複数本のノズル６２ａ、６２ｂをボールカセットに対峙させ、所定量のグリースを封入している。
然しながら、この種の左右非対称の車輪用軸受装置５０では、所定量のグリースがそれぞれの軸受列に均等に封入されるため、インナー側の軸受列とアウター側の軸受列の内部空間容積が異なることにより、例えば、空間容積が小さいインナー側の軸受列では、空間容積に対してグリースが必要以上に封入されることになる。このように、グリース封入量が多くなれば、運転中におけるグリース漏れの発生や回転トルクが増大することがある。ここで、グリース漏れが発生するとブレーキの効きが悪くなる恐れがあり、また、回転トルク増大は自動車の燃費低下に繋がることになる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、軸受剛性を増大させると共に、最適な潤滑条件を確保して軸受の長寿命化を図った車輪用軸受装置のグリース封入方法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記載の方法発明は、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、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設けられた内方部材と、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、前記複列の転動体のうちアウター側の転動体のピッチ円直径がインナー側の転動体のピッチ円直径よりも大径に設定された車輪用軸受装置のグリース封入方法において、前記転動体と保持器からなる複列のボールカセットを前記外方部材にそれぞれ内嵌させた状態で、複数本のノズルが放射線状に突設されたグリース封入治具を内挿させ、前記複数のノズルを前記ボールカセットに対峙させてアウター側とインナー側の各軸受列の内部空間容積比に比例した量のグリースを封入した。
このように、複列の転動体のうちアウター側の転動体のピッチ円直径がインナー側の転動体のピッチ円直径よりも大径に設定された第１乃至第４世代構造の車輪用軸受装置のグリース封入方法において、転動体と保持器からなる複列のボールカセットを外方部材にそれぞれ内嵌させた状態で、複数本のノズルが放射線状に突設されたグリース封入治具を内挿させ、複数のノズルをボールカセットに対峙させてアウター側とインナー側の各軸受列の内部空間容積比に比例した量のグリースを封入したので、それぞれ複列の転動体のピッチ円直径が異なり、左右軸受列の内部空間容積が異なっていても最適なグリース封入量を確保することができる。したがって、軸受剛性を増大させると共に、最適な潤滑条件を確保して軸受の長寿命化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、前記複数のノズルのうちアウター側のノズルの本数とインナー側のノズルの本数を異ならせていれば、それぞれ複列の転動体のピッチ円直径が異なり左右列の軸受内部空間容積が異なっていても、適切な位置に最適なグリース封入量を確保することができ、運転中におけるグリース漏れの発生や回転トルクが増大すると言った不具合を解消することができる。
また、請求項３に記載の発明のように、前記複数のノズルのうちアウター側のノズルの口径がインナー側のノズルの口径よりも大径に設定されていれば、それぞれ複列の転動体のピッチ円直径が異なり左右列の軸受内部空間容積が異なっていても、最適なグリース封入量を確保することができ、運転中におけるグリース漏れの発生や回転トルクが増大すると言った不具合を解消することができる。
また、請求項４に記載の発明のように、前記グリース封入治具に前記複列のボールカセットに対峙するノズルが一体に取付けられ、当該グリース封入治具が前記外方部材のアウター側から内挿されれば、部品との干渉を防止してスムーズにグリース封入治具を挿入することができる。
本発明に係る車輪用軸受装置のグリース封入方法は、内周に複列の外側転走面が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複列の内側転走面が設けられた内方部材と、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、前記複列の転動体のうちアウター側の転動体のピッチ円直径がインナー側の転動体のピッチ円直径よりも大径に設定された車輪用軸受装置のグリース封入方法において、前記転動体と保持器からなる複列のボールカセットを前記外方部材にそれぞれ内嵌させた状態で、複数本のノズルが放射線状に突設されたグリース封入治具を内挿させ、前記複数のノズルを前記ボールカセットに対峙させてアウター側とインナー側の各軸受列の内部空間容積比に比例した量のグリースを封入するようにしたので、それぞれ複列の転動体のピッチ円直径が異なり、左右軸受列の内部空間容積が異なっていても最適なグリース封入量を確保することができる。したがって、軸受剛性を増大させると共に、最適な潤滑条件を確保して軸受の長寿命化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一実施形態を示す縦断面図である。 図１の車輪用軸受装置のグリース封入工程を示す説明図である。 従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。 同上、グリース封入工程を示す説明図である。
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転動体とを備え、前記複列の転動体のうちアウター側の転動体のピッチ円直径がインナー側の転動体のピッチ円直径よりも大径に設定された車輪用軸受装置のグリース封入方法において、前記複列の転動体のサイズが同じで、前記アウター側の転動体の個数が前記インナー側の転動体の個数よりも多く設定されていると共に、前記転動体と保持器からなる複列のボールカセットを前記外方部材にそれぞれ内嵌させた状態で、複数本のノズルが放射線状に突設されたグリース封入治具を内挿させ、前記複数のノズルをボールカセットに対峙させて所定量のグリースを封入した。
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一実施形態を示す縦断面図、図２は、図１の車輪用軸受装置のグリース封入工程を示す説明図である。
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転動体（ボール）３、３とを備えている。内方部材１は、ハブ輪４と、このハブ輪４に所定のシメシロを介して圧入された内輪５とからなる。
ハブ輪４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６を一体に有し、外周に一方（アウター側）の内側転走面４ａと、この内側転走面４ａから軸方向に延びる軸状部７を介して小径段部４ｂが形成されている。車輪取付フランジ６にはハブボルト６ａが周方向等配に植設されると共に、これらハブボルト６ａ間には円孔６ｂが形成されている。この円孔６ｂ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６ｂ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５は、外周に他方（インナー側）の内側転走面５ａが形成され、ハブ輪４の小径段部４ｂに圧入されて背面合せタイプの複列アンギュラ玉軸受を構成すると共に、小径段部４ｂの端部を塑性変形させて形成した加締部８によって内輪５が軸方向に固定されている。なお、内輪５および転動体３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４はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼で形成され、内側転走面４ａをはじめ、車輪取付フランジ６のインナー側の基部６ｃから小径段部４ｂ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８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６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５の嵌合部となる小径段部４ｂ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８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４の内側転走面４ａに対向するアウター側の外側転走面２ａと、内輪５の内側転走面５ａ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転動体３、３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。なお、ここでは、転動体３にボールを使用した複列アンギュラ玉軸受を例示したが、これに限らず、転動体３に円錐ころを使用した複列円錐ころ軸受であっても良い。また、従動輪側の第３世代構造に限らず、第１および第２世代、あるいは第４世代構造であっても良い。
本実施形態では、アウター側の転動体３のピッチ円直径ＰＣＤｏがインナー側の転動体３のピッチ円直径ＰＣＤｉよりも大径に設定されている。そして、複列の転動体３、３のサイズは同じであるが、このピッチ円直径ＰＣＤｏ、ＰＣＤｉの違いにより、アウター側の転動体３の個数がインナー側の転動体３の個数よりも多く設定されている。
ハブ輪４の外郭形状は、内側転走面４ａの溝底部からカウンタ部１３と、このカウンタ部１３から段部７ａを介して軸方向に延びる軸状部７、および内輪５が突き合わされる肩部７ｂを介して小径段部４ｂに続いている。ハブ輪４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４ａの溝底付近までの深さとされ、ハブ輪４のアウター側が略均一な肉厚となっている。また、ピッチ円直径ＰＣＤｏ、ＰＣＤｉの違いに伴い、ハブ輪４の内側転走面４ａは内輪５の内側転走面５ａよりも拡径して形成され、軸状部７の外径が内側転走面５ａの溝底径と略同一径になるように設定されている。
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、アウター側の外側転走面２ａがインナー側の外側転走面２ｂよりも拡径して形成され、アウター側の外側転走面２ａから円筒状の肩部１５と段部１５ａを介して小径側の肩部１６に続き、インナー側の外側転走面２ｂに到っている。
こうした構成の車輪用軸受装置では、アウター側の転動体３のピッチ円直径ＰＣＤｏをインナー側の転動体３のピッチ円直径ＰＣＤｉよりも大径に設定され、その分、転動体３の個数もアウター側の個数がインナー側の個数よりも多く設定されているため、有効に軸受スペースを活用してインナー側に比べアウター側部分の軸受剛性を増大させることができ、軸受の長寿命化を図ることができる。さらに、ハブ輪４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４のアウター側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。
ここで、左右軸受列の内部空間容積比に比例したグリース封入量に設定されている。すなわち、アウター側の全空間容積に対して４０〜６０％、好ましくは、４５〜５５％の範囲のグリースがアウター側の軸受列に封入されると共に、インナー側の全空間容積に対しても４０〜６０％、好ましくは、４５〜５５％の範囲のグリースがインナー側の軸受列に封入されている。さらに、封入されるグリースの左右重量バラツキが±２０％以内になるように規制されている。なお、アウター側およびインナー側の全空間容積とは、複列の転動体３、３のピッチ中心からアウター側のシール１１およびインナー側のシール１２のそれぞれ軸受内方側までの全空間容積を言う。
グリース封入に際しては、図２に示すように、予め複列の転動体３、３を保持器９、１０で保持し、これらのボールカセットを外方部材２に内嵌させた状態で、グリース封入治具１７を内挿（図中矢印方向）させてグリースを封入している。すなわち、グリース封入治具１７の放射方向に突設された左右複数本のノズル１７ａ、１７ｂをボールカセットに対峙させ、アウター側とインナー側の各軸受列の内部空間容積比に比例した量のグリースを封入している。
ここでは、ピッチ円直径ＰＣＤｏが大径となるアウター側の軸受列に対峙するノズル１７ａの口径ｄｏが、インナー側の軸受列に対峙するノズル１７ｂの口径ｄｉよりも大きく、その面積比率が、左右列の軸受内部空間容積比になるように設定されている。これにより、それぞれ複列の転動体３、３のピッチ円直径ＰＣＤｏ、ＰＣＤｉが異なり、左右列の軸受内部空間容積が異なっていても、最適なグリース封入量を確保することができる。したがって、運転中におけるグリース漏れの発生や回転トルクが増大すると言った不具合を解消することができる。
なお、本実施形態では、アウター側とインナー側のノズル１７ａ、１７ｂの口径ｄｏ、ｄｉを変更して、それぞれ所定量のグリースを封入するようにしたが、これに限らず、例えば、図示はしないが、アウター側とインナー側のノズル１７ａ、１７ｂの本数を変更してグリース封入量を調整するようにしても良い。
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のグリース封入方法は、駆動輪用、従動輪用に拘わらず、第１乃至第４世代構造の車輪用軸受装置に適用することができる。
１・・・・・・・・・内方部材
２・・・・・・・・・外方部材
３・・・・・・・・・転動体
４・・・・・・・・・ハブ輪
４ａ、５ａ・・・・・内側転走面
４ｂ・・・・・・・・小径段部
５・・・・・・・・・内輪
６・・・・・・・・・車輪取付フランジ
６ａ・・・・・・・・ハブボルト
６ｂ・・・・・・・・円孔
６ｃ・・・・・・・・基部
７・・・・・・・・・軸状部
７ａ、１５ａ・・・・段部
７ｂ、１５、１６・・肩部
８・・・・・・・・・加締部
９、１０・・・・・・保持器
１１、１２・・・・・シール
１３・・・・・・・・カウンタ部
１４・・・・・・・・凹所
１７・・・・・・・・グリース封入治具
１７ａ、１７ｂ・・・ノズル
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
６２・・・・・・・・グリース封入治具
６２ａ、６２ｂ・・・ノズル
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、ｄｏ・・・・・ノズルの口径
ＰＣＤｉ・・・・・・インナー側のボールのピッチ円直径
ＰＣＤｏ・・・・・・アウター側のボールのピッチ円直径

Claims (4)

  1. 内周に複列の外側転走面が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複列の内側転走面が設けられた内方部材と、
    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、
    前記複列の転動体のうちアウター側の転動体のピッチ円直径がインナー側の転動体のピッチ円直径よりも大径に設定された車輪用軸受装置のグリース封入方法において、
    前記転動体と保持器からなる複列のボールカセットを前記外方部材にそれぞれ内嵌させた状態で、複数本のノズルが放射線状に突設されたグリース封入治具を内挿させ、前記複数のノズルを前記ボールカセットに対峙させてアウター側とインナー側の各軸受列の内部空間容積比に比例した量のグリースを封入したことを特徴とする車輪用軸受装置のグリース封入方法。
  2. 前記複数のノズルのうちアウター側のノズルの本数とインナー側のノズルの本数を異ならせた請求項１に記載の車輪用軸受装置のグリース封入方法。
  3. 前記複数のノズルのうちアウター側のノズルの口径がインナー側のノズルの口径よりも大径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のグリース封入方法。
  4. 前記グリース封入治具に前記複列のボールカセットに対峙するノズルが一体に取付けられ、当該グリース封入治具が前記外方部材のアウター側から内挿される請求項１乃至３いずれかに記載の車輪用軸受装置のグリース封入方法。
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