JP4420341B2 - 背面組合わせタイプの複列アンギュラ玉軸受 - Google Patents

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に使用される背面組合わせタイプの複列アンギュラ玉軸受、特に、組立性を改善させると共に、耐久性を向上させた背面組合わせタイプの複列アンギュラ玉軸受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、何よりも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。

この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を嵌合させた第１世代と称される構造から、外方部材（外輪）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、あるいは、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世代構造とに大別されている。

近年、こうした車輪用軸受装置において、耐久性の向上や低コスト化は無論のこと、騒音(ＮＯＩＳＥ)、振動(ＶＩＢＲＡＴＩＯＮ)、不快音(ＨＡＲＳＨＮＥＳＳ)、所謂NVHの向上に対する要望が強い。ところで車輪用軸受装置に使用される従来の複列アンギュラ玉軸受５０は、図５（ａ）に示すように、内周に複列の外側転走面５１ａ、５１ａが形成された外輪５１と、この複列の外側転走面５１ａ、５１ａに対向する内側転走面５２ａが外周に形成された一対の内輪５２、５２と、これら両転走面間に収容された複列のボール５３、５３と、これら複列のボール５３、５３を転動自在に保持する保持器５４とを主たる構成としている。そして、外輪５１と内輪５２との間に形成される環状空間を密封するためにシール５５、５６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。

このような車輪用軸受は第１世代と呼称され、軸受組立後に内輪５２が脱落しないよう、図５（ｂ）に拡大して示すように、内輪５２における内側転走面５２ａの溝底径Ｄ１よりも僅かに大径に形成されたカウンター部５７が形成されている。これにより内輪５２が移動した時にボール５３がこのカウンター部５７に干渉し、内輪５２の脱落が防止される。すなわち、外輪５１における外側転走面５１ａの溝底にボール５３が収まった状態で、ボール内接円径Ｄ２が、内輪５２のカウンター径Ｄ３よりも小さく設定され（Ｄ２＜Ｄ３）、所謂ボールカチコミ代δ（片側）が形成されている。カウンター部５７は、所定幅に形成され、このカウンター部５７と軸方向に延びる小外径５８とが滑らかに繋がれている。しかし、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。

しかしながら、こうした従来の複列アンギュラ玉軸受５０では、組立時にボール５３がカウンター部５７を乗り越えなければならず、ボール５３に傷が付く恐れがある。ボール５３にカチコミによる傷が付くと、その傷を起点とした早期剥離を誘発する恐れがあると共に、音響の面でも好ましくない。なお、対策として外輪５１を高周波等で加熱・膨張させてボールカチコミ代δをなくした状態で内輪５２を組み立てる方法も考えられるが、これでは設備費用と共に、組立性が著しく低下して好ましくない。増してや、外輪５１の体積が大きい第２世代や第３世代構造となると加熱にかなりの熱量を要するため、設備も大掛かりになると共に、加熱時間も相当量要するため量産には適さない。

したがって、図６に示すような内輪５２’も採用されている。この内輪５２’には、内側転走面５２ａの溝底から軸方向にストレートに延びるカウンター部５７’が形成されている。すなわち、外輪５１における外側転走面５１ａの溝底にボール５３が収まった状態で、ボール内接円径Ｄ２が、内輪５２’のカウンター径Ｄ３よりも大きく設定され（Ｄ２＞Ｄ３）、径方向すきまＳ（片側）が形成されている。このようにカウンター部５７’にボールカチコミ代がないため、組立性が向上すると共に、ボール５３に傷が付くのを防止することができる。

しかし、この場合、幾つかの問題が内在している。それは内輪５２’が脱落しないように、内輪５２’を固定する固定バンド等、何らかの内輪５２’の脱落防止手段が必要となることと、内輪５２’の寸法管理の問題である。

図７は内輪の内側転走面の寸法を測定する要領を示した説明図であるが、図７（ａ）に示すように、内輪５２にボールカチコミ代を有するカウンター部５７が形成されている場合は、ダイヤルゲージ等の測定端子５９を図中左右に揺動させることにより、溝底径Ｄ１と、この溝底の軸方向位置Ｌを容易に探し出すことができる。ところが、図７（ｂ）に示すように、内輪５２’にボールカチコミ代がなく、カウンター部５７’が溝底からストレートに延びる、すなわち、溝底径Ｄ１とカウンター径Ｄ３とが同じ場合（Ｄ１＝Ｄ３）は、測定端子５９を左右に揺動させても溝底径Ｄ１とその軸方向位置Ｌを探し出すのは実質的に難しい。これら溝底の溝底径Ｄ１とその軸方向位置Ｌは、軸受のすきまの測定・管理の上で非常に重要な部位であり、測定値に誤差があると軸受すきまが設定値からズレ、軸受寿命に密接に影響を及ぼす。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、組立性を改善させると共に、耐久性を向上させた背面組合わせタイプの複列アンギュラ玉軸受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、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輪と、この内輪と前記外方部材の転走面間に転動自在に収容された複数のボールとを備えた背面組合わせタイプの複列アンギュラ玉軸受において、前記内輪に前記内側転走面の溝底径よりも僅かに大径に形成されたカウンター部が形成され、このカウンター径が、前記外方部材における外側転走面の溝底に前記ボールが収まった状態で、当該ボールの内接円径以下に設定されると共に、前記カウンター部とは別に前記内輪の脱落防止手段が設けられている。

このように、背面組合わせタイプの複列アンギュラ玉軸受において、内輪に内側転走面の溝底径よりも僅かに大径に形成されたカウンター部が形成され、このカウンター径が、外方部材における外側転走面の溝底にボールが収まった状態で、当該ボールの内接円径以下に設定されると共に、カウンター部とは別に内輪の脱落防止手段が設けられているので、内輪の組立時、カウンター部によってボールが傷付くことなく、所望の寿命を確保することができると共に、内輪における内側転走面の溝底と、この溝底の軸方向位置を容易に探し出すことができ、軸受のすきまの測定・管理を正確かつ安定して行うことができ信頼性が向上する。したがって、軸受の組立性を改善させると共に、耐久性を向上させた背面組合わせタイプの複列アンギュラ玉軸受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、前記複列アンギュラ玉軸受がハブ輪を備え、このハブ輪が、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小径段部が形成され、この小径段部に前記内輪が所定のシメシロを介して圧入されていれば、ハブ輪に対して内輪が相対移動して脱落することはなく、内輪の脱落を防止するための手段を設けなくとも良い。

また、請求項３に記載の発明のように、前記複列アンギュラ玉軸受が一対の内輪を備え、これら内輪の内径部に当該内輪の脱落を防止するための連結環が装着されていても良い。

また、請求項４に記載の発明のように、前記カウンター部が、所定の形状・寸法に成形された研削砥石により前記内側転走面と同時に研削加工により形成されていれば、カウンター径をバラツキなく極めて精度良く加工することができる。

本発明に係る背面組合わせタイプの複列アンギュラ玉軸受は、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内側転走面が形成された内輪と、この内輪と前記外方部材の転走面間に転動自在に収容された複数のボールとを備えた背面組合わせタイプの複列アンギュラ玉軸受において、前記内輪に前記内側転走面の溝底径よりも僅かに大径に形成されたカウンター部が形成され、このカウンター径が、前記外方部材における外側転走面の溝底に前記ボールが収まった状態で、当該ボールの内接円径以下に設定されると共に、前記カウンター部とは別に前記内輪の脱落防止手段が設けられているので、内輪の組立時、カウンター部によってボールが傷付くことなく、所望の寿命を確保することができると共に、内輪における内側転走面の溝底と、この溝底の軸方向位置を容易に探し出すことができ、軸受のすきまの測定・管理を正確かつ安定して行うことができ信頼性が向上する。したがって、軸受の組立性を改善させると共に、耐久性を向上させた背面組合わせタイプの複列アンギュラ玉軸受を提供することができる。

外周に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小径段部が形成されたハブ輪、および前記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転走面間に転動自在に収容された複数のボールとを備えた背面組合わせタイプの複列アンギュラ玉軸受において、前記内輪に前記内側転走面の溝底径よりも僅かに大径に形成されたカウンター部が形成され、このカウンター径が、前記外方部材における外側転走面の溝底に前記ボールが収まった状態で、当該ボールの内接円径以下に設定されると共に、前記内輪が前記ハブ輪に圧入固定され、脱落するのが防止されている。

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、本発明に係る背面組合わせタイプの複列アンギュラ玉軸受の第１の実施形態を示す縦断面図、図２は、図１の要部を拡大したもので、ボールカチコミ代を示した説明図である。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。

この複列アンギュラ玉軸受１は、車輪用軸受装置に使用される第３世代と称される構成を有し、外方部材（外輪）２と内方部材３および両部材間に収容された複列のボール４、４とを備えている。なお、内方部材３は、ハブ輪５と、このハブ輪５に外嵌された内輪６とからなる。

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、外周に車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ２ｂを一体に有し、内周には複列の外側転走面２ａ、２ａが形成されている。この複列の外側転走面２ａ、２ａには高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層が形成されている。

ハブ輪５はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼からなり、アウトボード側の端部に車輪（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、この車輪取付フランジ７の円周等配位置には車輪（図示せず）を固定するためのハブボルト７ａが植設されている。また、ハブ輪５の外周には前記複列の外側転走面２ａ、２ａに対向するアウトボード側の内側転走面５ａと、この内側転走面５ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部５ｂが形成され、内周にはトルク伝達用のセレーション（またはスプライン）５ｃが形成されている。

内輪６はＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、外周に前記複列の外側転走面２ａ、２ａに対向するインボード側の内側転走面６ａが形成され、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。この内輪６は、前記ハブ輪５の小径段部５ｂに所定のシメシロを介して圧入されている。

外方部材２と内方部材３のそれぞれの転走面２ａ、２ａと５ａ、６ａ間には複列のボール４、４が収容され、保持器８、８により転動自在に保持されている。また、外方部材２の両端部にはシール９、１０が装着され、軸受内部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。

ハブ輪５にはアウトボード側のシール９が摺接するシールランド部から内側転走面５ａ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の範囲に硬化層が形成されている。これにより、シールランド部の耐摩耗性が向上するだけでなく、車輪取付フランジ７に繰り返し曲げモーメントが負荷されても充分な強度を有すると共に、内輪６との嵌合面となる小径段部５ｂの耐フレッティング性が向上し、長期間に亙ってハブ輪５の耐久性を確保することができる。

こうしたアンギュラ玉軸受１において、図２に拡大して示すように、内輪６には内側転走面６ａの溝底径Ｄ１よりも僅かに大径に形成されたカウンター部１１が形成されている。このカウンター部１１は、所定の形状・寸法に成形された研削砥石により内側転走面６ａと同時に研削加工により所定幅に形成され、このカウンター部１１から軸方向に延びる小外径１２が滑らかに連設されている。そして、このカウンター径Ｄ３は、外方部材２における外側転走面２ａの溝底にボール４が収まった状態で、ボール内接円径Ｄ２と略同一径または小径となるように設定され（Ｄ３≦Ｄ２）、ボールカチコミ代は設けられていない。ここでは、カウンター部１１が内側転走面６ａと同時研削されているので、カウンター径Ｄ３をバラツキなく極めて精度良く加工することができる。

この種の第３世代構造においては、内輪６はハブ輪５に圧入固定されているため、ハブ輪５に対して内輪６が相対移動して脱落することはなく、カウンター部１１におけるボールカチコミ代は実質的に不要となる。したがって、小径段部５ｂに内輪６を圧入する際、このカウンター部１１によってボール４が傷付くことなく、所望の寿命を確保することができると共に、音響の面においても何ら問題がない。

さらに、カウンター部１１が溝底から僅かに大径に形成されていることによって、ダイヤルゲージ等の測定端子（図示せず）を左右に揺動させることにより、溝底と、この溝底の軸方向位置を容易に探し出すことができ、軸受のすきまの測定・管理を正確かつ安定して行うことができ信頼性が向上する。したがって、軸受の組立性を改善させると共に、耐久性を向上させた複列アンギュラ玉軸受を提供することができる。

ここでは、第３世代構造について詳述したが、本発明に係る背面組合わせタイプの複列アンギュラ玉軸受は、車輪用軸受装置に使用される第１または第２世代構造のものにも適用することができる。図３は、本発明に係る背面組合わせタイプの複列アンギュラ玉軸受の第２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位、同一部品、あるいは同一の機能を有する部品、部位には同じ符号を付けて重複した説明を省略する。

このアンギュラ玉軸受１３は第１世代と称される構成を有し、内周に複列の外側転走面１４ａ、１４ａが形成された外輪１４と、この複列の外側転走面１４ａ、１４ａに対向する内側転走面６ａが外周に形成された一対の内輪６、６と、これら両転走面間に収容された複列のボール４、４と、これら複列のボール４、４を転動自在に保持する保持器８とを備えている。そして、外輪１４と内輪６との間に形成される環状空間を密封するためにシール１５、１０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。

外輪１４は、内輪６と同様、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。一方、内輪６は、前述した実施形態と同様、ボールカチコミ代がないカウンター部１１が溝底から僅かに大径に形成されているので、組立時、このカウンター部１１によってボール４が傷付くことなく、所望の寿命を確保することができる。また、軸受のすきまの測定・管理を正確かつ安定して行うことができ信頼性が向上する。

ここで、本実施形態では、内輪６にボールカチコミ代がないため、内輪６の脱落を防止するための手段が講じられている。すなわち、一対の内輪６、６の内径には所定のシメシロを介して円筒状の連結環１６が弾性装着されている。この連結環１６は、ＰＡ（ポリアミド）６６等からなる合成樹脂で形成され、所望の弾性を有している。したがって、内輪６の内径に弾性装着された連結環１６の復元力によって、内輪６の脱落を防止することができ、簡単な構成により軸受の組立性を改善させると共に、耐久性を向上させた複列アンギュラ玉軸受を提供することができる。

図４（ａ）は、本発明に係る背面組合わせタイプの複列アンギュラ玉軸受の第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位、同一部品、あるいは同一の機能を有する部品、部位には同じ符号を付けて重複した説明を省略する。

この複列アンギュラ玉軸受１７は、従動輪側の外輪回転方式の車輪用軸受として使用され、第２世代と称される構成を有し、外方部材１８と一対の内輪１９、１９、および両部材間に収容された複列のボール４、４とを備えている。

外方部材１８はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼で形成され、外周に車輪取付フランジ７を一体に有し、内周には複列の外側転走面２ａ、２ａが形成されている。一方、内輪１９はＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、外周に内側転走面６ａが形成され、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。

内輪１９は、前述した実施形態と同様、ボールカチコミ代がないカウンター部１１が溝底から僅かに大径に形成されているので、このカウンター部１１によってボール４が傷付くことなく、所望の寿命を確保することができる。また、軸受のすきまの測定・管理を正確かつ安定して行うことができ信頼性が向上する。

ここで、本実施形態では、内輪１９にボールカチコミ代がないため、内輪１９の脱落を防止するための手段が講じられている。すなわち、一対の内輪１９、１９における小径端部の内周には環状溝２０、２０が形成され、図４（ｂ）に拡大して示すように、この環状溝２０に、鋼板をプレス加工により断面略コの字形に形成された連結環２１が嵌合されている。この連結環２１は弾性変形されて環状溝２９に装着されているので、一対の内輪１９、１９はガタなく強固に一体化される。なお、ここでは鋼板製で表面が硬化処理された連結環２１を弾性変形させて環状溝２０に装着したものを例示したが、これに限らず、例えば硬化処理されていない連結環（図示せず）を環状溝２０に塑性変形させて加締装着し、一対の内輪１９、１９をガタなく強固に一体化するようにしても良い。

このように、一対の内輪１９、１９に連結環２１を装着することによって、内輪１９の脱落を防止することができる。また、本実施形態では、連結環２１によって一対の内輪１９、１９が強固に一体化されているので、取扱いが簡便化できると共に、補修時等で、固定軸（図示せず）に圧入された一対の内輪１９、１９を一体に取外すことができ、インボード側の内輪１９が固定軸に残るといった不具合を解消することができる。

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。

本発明に係る背面組合わせタイプの複列アンギュラ玉軸受は、第１乃至第３世代の車輪用軸受装置に適用することができる。

本発明に係る背面組合わせタイプの複列アンギュラ玉軸受の第１の実施形態を示す縦断面図である。 図１の要部を拡大したもので、ボールカチコミ代を示す説明図である。 本発明に係る背面組合わせタイプの複列アンギュラ玉軸受の第２の実施形態を示す縦断面図である。 （ａ）は、本発明に係る背面組合わせタイプの複列アンギュラ玉軸受の第３の実施形態を示す縦断面図である。 （ｂ）は、（ａ）の要部拡大図である。 （ａ）は、従来の複列アンギュラ玉軸受を示す縦断面図である。 （ｂ）は、（ａ）の要部を拡大したもので、ボールカチコミ代を示す説明図である。 従来の複列アンギュラ玉軸受のボールカチコミ代を示す説明図である。 （ａ）および（ｂ）は、内輪の内側転走面の寸法を測定する要領を示した説明図である。

符号の説明

１、１３、１７・・・・・アンギュラ玉軸受
２、１４、１８・・・・・外方部材（外輪）
２ａ、１４ａ・・・・・・外側転走面
２ｂ・・・・・・・・・・車体取付フランジ
３・・・・・・・・・・・内方部材
４・・・・・・・・・・・ボール
５・・・・・・・・・・・ハブ輪
５ａ、６ａ・・・・・・・内側転走面
５ｂ・・・・・・・・・・小径段部
５ｃ・・・・・・・・・・セレーション
６、１９・・・・・・・・内輪
７・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
７ａ・・・・・・・・・・ハブボルト
８・・・・・・・・・・・保持器
９．１０、１５・・・・・シール
１１・・・・・・・・・・カウンター部
１２・・・・・・・・・・小外径
１６、２１・・・・・・・連結環
２０・・・・・・・・・・環状溝
５０・・・・・・・・・・複列アンギュラ玉軸受
５１・・・・・・・・・・外輪
５１ａ・・・・・・・・・外側転走面
５２、５２’・・・・・・内輪
５２ａ・・・・・・・・・内側転走面
５３・・・・・・・・・・ボール
５４・・・・・・・・・・保持器
５５、５６・・・・・・・シール
５７、５７’・・・・・・カウンター部
５８・・・・・・・・・・小外径
５９・・・・・・・・・・測定端子
Ｄ１・・・・・・・・・・内側転走面の溝底径
Ｄ２・・・・・・・・・・ボール内接円径
Ｄ３・・・・・・・・・・カウンター径
Ｌ・・・・・・・・・・・内側転走面の溝底の軸方向位置
Ｓ・・・・・・・・・・・径方向すきま
δ・・・・・・・・・・・ボールカチコミ代

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内側転走面が形成された内輪と、
   この内輪と前記外方部材の転走面間に転動自在に収容された複数のボールとを備えた背面組合わせタイプの複列アンギュラ玉軸受において、
   前記内輪に前記内側転走面の溝底径よりも僅かに大径に形成されたカウンター部が形成され、このカウンター径が、前記外方部材における外側転走面の溝底に前記ボールが収まった状態で、当該ボールの内接円径以下に設定されると共に、前記カウンター部とは別に前記内輪の脱落防止手段が設けられていることを特徴とする背面組合わせタイプの複列アンギュラ玉軸受。
2. 前記複列アンギュラ玉軸受がハブ輪を備え、このハブ輪が、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小径段部が形成され、この小径段部に前記内輪が所定のシメシロを介して圧入されている請求項１に記載の背面組合わせタイプの複列アンギュラ玉軸受。
3. 前記複列アンギュラ玉軸受が一対の内輪を備え、これら内輪の内径部に当該内輪の脱落を防止するための連結環が装着されている請求項１に記載の背面組合わせタイプの複列アンギュラ玉軸受。
4. 前記カウンター部が、所定の形状・寸法に成形された研削砥石により前記内側転走面と同時に研削加工により形成されている請求項１乃至３いずれかに記載の背面組合わせタイプの複列アンギュラ玉軸受。
   

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