转动轴承装置.pdf

本发明涉及转动轴承装置，具备：外轮(2)，其具有形成在内周面的外轮轨道槽(11a、11b)、和设置在外轮轨道槽(11a、11b)的轴向外侧的沉孔部(12a)；内轮部件(3)，其具有形成在外周面的内轮轨道槽(19a、19b)；和多个转动体(4)，转动自如地被夹装在外轮轨道槽(11a、11b)与内轮轨道槽(19a、19b)之间，以规定的接触角与这些内外轮的内外轮轨道槽接触；在外轮轨道槽(11a、11b)的靠近沉孔部(12a)的部分，形成有贮存润滑剂的润滑剂积存部(GP)。

1.  一种转动轴承装置，其特征在于，具备：
外轮，其具有形成在内周面的外轮轨道槽、和设置在比外轮轨道槽靠向轴向外侧的沉孔部；
内轮部件，其具有形成在外周面的内轮轨道槽；和
多个转动体，转动自如地被夹装在所述外轮轨道槽与所述内轮轨道槽之间，以规定接触角与这些内外轮的内外轮轨道槽接触；
在所述外轮轨道槽与沉孔部之间的中间部，形成有贮存润滑剂的润滑剂积存部。

2.  根据权利要求1所述的转动轴承装置，其特征在于，
所述润滑剂积存部通过所述中间部朝径向外侧扩径而形成。

3.  根据权利要求1所述的转动轴承装置，其特征在于，
所述外轮轨道槽具有包含所述转动体所接触的接触部位的圆弧状轨道面，
将所述轨道面朝轴向外侧延长且具有与轨道面的曲率中心相同的曲率中心的虚拟圆弧面设为虚拟基准圆弧面，
将所述沉孔部朝轴向内侧延长的虚拟的圆筒面设为虚拟圆筒面，
所述润滑剂积存部通过所述中间部相对于所述虚拟基准圆弧面及所述虚拟圆筒面沿径向扩径而形成。

4.  根据权利要求1至3中任意一项所述的转动轴承装置，其特征在于，
所述外轮轨道槽的包含所述转动体所接触的接触部位的轨道面是研磨面，所述润滑剂积存部成为面粗糙度比所述轨道面的面粗糙度粗糙的非研磨面。

5.  根据权利要求1至3中任意一项所述的转动轴承装置，其特征在于，
所述转动体以分别被保持在设置于环状保持器的周方向的凹陷部中的状态，从轴向外侧被插入到所述外轮轨道槽内，
当所述转动体越过所述沉孔部时，所述保持器沿径向弹性缩径，
在所述转动体越过了所述沉孔部之后，所述保持器弹性恢复，由此，所述转动体被组装到所述外轮轨道槽中。

6.  根据权利要求4所述的转动轴承装置，其特征在于，
所述转动体以分别被保持在设置于环状保持器的周方向的凹陷部中的状态，从轴向外侧被插入到所述外轮轨道槽内，
当所述转动体越过所述沉孔部时，所述保持器沿径向弹性缩径，
在所述转动体越过了所述沉孔部之后，所述保持器弹性恢复，由此，所述转动体被组装到所述外轮轨道槽中。

转动轴承装置
2008年12月4日提出申请的日本专利申请号为2008-309633的专利申请所公开的内容，包括说明书、附图以及摘要都通过参照合并在本发明中。
技术领域
本发明涉及在汽车等车辆中使用的转动轴承装置。
背景技术
在汽车等车辆中使用了用于安装轮胎、制动盘(brake disc)的转动轴承装置。公知该转动轴承装置具备内轮和外轮，所述内轮以能够与车轴一体旋转的方式设置在车轴上，对轮胎或制动盘进行固定，所述外轮在该内轮的径向外侧隔着转动体不旋转地固定于车体侧(日本特开2006-57686号公报)。
而且，近年来，车辆的使用年限逐渐延长，因此车辆中使用的各部件也需要提高其耐久性，例如，在上述的转动轴承装置中，为了避免所填充的润滑脂因长时间的使用而枯竭，在构成多列向心止推轴承的轴向两侧的转动体之间的空间设置有润滑脂积存部，但由于设置该润滑脂积存部，存在加工成本上升的问题，因此期望有一种能够满足耐久性提高、同时抑制加工成本的方案。
发明内容
本发明的目的之一在于，提供一种将润滑剂积存部设置在轨道槽的一部分，从而满足耐久性和加工成本这两个方面要求的转动轴承装置。
本发明的一个实施方式涉及的转动轴承装置具备：外轮，其具有形成在内周面的外轮轨道槽、和设置在比外轮轨道槽靠向轴向外侧的沉孔部；内轮部件，其具有形成在外周面的内轮轨道槽；和多个转动体，转动自如地被夹装在所述外轮轨道槽与所述内轮轨道槽之间，以规定的接触角与这些内外轮的内外轮轨道槽接触；在所述外轮轨道槽与沉孔部之间的中间部，形成有贮存润滑剂的润滑剂积存部。
通过采用上述结构，由于能够减小沉孔部的内侧的转动体实质上接触的轨道面，且能够接近该轨道面配设润滑剂积存部，所以，可增加润滑剂的填充量，并且润滑剂积存部中贮存的润滑剂容易传递给转动体，进而，润滑剂积存部不需要进行研磨加工，因此，能够提供一种满足耐久性和加工成本这两个方面要求的转动轴承装置。
附图说明
利用以下的参照附图对具体实施方式进行说明，能够清楚本发明的上述及其他的特征和优点，附图中的标号用于表示各个部件。
图1是本发明的实施方式涉及的转动轴承装置的安装状态的剖面图。
图2是本发明的实施方式涉及的转动轴承装置的局部剖面图。
图3A、图3B是图2的A部放大图。
图4是本发明的实施方式涉及的转动轴承装置的保持器的主视图。
图5是本发明的实施方式涉及的转动轴承装置的保持器的剖面图。
具体实施方式
下面，参照附图所示的实施例，对本发明的实施方式进行说明。图1是本发明的实施方式涉及的转动轴承装置的安装状态的剖面图。在图1中，转动轴承装置1(轮毂单元)具备：由轴承钢材形成的作为固定轮的外轮2、作为旋转轮的内轮部件3、和介于该内轮部件3与外轮部件2之间的排列有多列的由钢球构成的转动体4，由此构成背面组合式的多列角接触球轴承。转动体4在各列中均配置有多个。而且，该转动体4被保持器5保持为在周方向具有相等的间隔，以使该转动体4在外轮2与内轮部件3之间转动自如。
外轮2与车辆的悬架装置的车辆内侧的转向节、桥壳等车辆固定部件6的安装口7连接。对于该连接，将外轮2的外径侧插入并嵌装到安装口7内，并且借助螺栓9将从外轮2朝径向X外侧突出设置的外轮凸缘部8固定在车辆固定部件6的安装口7的周边面(车辆外侧)。
在该外轮2的内周面，按照在轴向Z具有规定间隔的方式，并列形成有转动体4进行转动的外轮轨道槽11a、11b。该外轮轨道槽11a、11b以比转动体4的曲率半径稍大的曲率半径仿照圆弧面状而形成。在外轮轨道槽11a与外轮轨道槽11b之间，形成有朝径向X内侧突出且直径小的外轮侧肩部10。并且，在两侧的外轮轨道槽11a、11b各自的轴向Z外侧设置有沉孔(counter bore)部12a、12b。为了在将由保持器5保持的状态下的多个转动体4组装到外轮轨道槽11a、11b内的工序中使用，使该沉孔部12a、12b的内径比外轮侧肩部10的内径大。
而且，如图3所示，当从轴向Z外侧(图3中的左侧)将由保持器5以游隙嵌合状保持成在周方向具有相等间隔的状态的转动体4，组装到外轮轨道槽11a内时，通过沉孔部12a限制了转动体4朝轴向Z外侧的脱落。位于该沉孔部12a的外轮轨道槽11a侧(图3中的右侧)、即位于沉孔部12a与外轮轨道槽11a之间的作为中间部的壁面12A，扩径形成为使该壁面12A和以规定面压力与外轮轨道槽11a接触的状态下的转动体4的转动面之间具有规定的间隙。
用于形成该间隙的外轮轨道槽11a具有圆弧状面的轨道面111a，该轨道面111a将该外轮轨道槽11a的位于径向X最外侧(图3中的上方)的点设为连接点P1，从该连接点P1沿轴向Z延伸设置，包含转动体4所接触的接触部位T。
并且，设定了比连接点P1靠近沉孔部12a、且比连接点P1靠近径向X内侧的终端点P2。将该终端点P2与连接点P1之间的中间部设为壁面12A。
而且，壁面12A从连接点P1朝轴向Z外侧的终端点P2，形成有圆弧面R1、圆筒面部12c以及锥状面部12B。以下对圆弧面R1、圆筒面部12c以及锥状面部12B进行详细的说明。
从连接点P1朝轴向Z外侧(图3中的左侧)连续地形成有规定圆弧长度RL的圆弧面R1，该圆弧面R1具有与轨道面111a的曲率中心相同的曲率中心。该圆弧面R1成为对由保持器5保持为游隙嵌合状、且未以规定面压力与外轮轨道槽11a接触的状态下的转动体4朝轴向Z外侧(沉孔部12a侧)脱落进行限制的限制面。而且，考虑从该圆弧面R1的轴向Z外侧的端部朝轴向Z外侧延长、且具有与圆弧面R1的曲率中心相同的曲率中心的虚拟基准圆弧面SR，并考虑从沉孔部12a的轴向Z侧的端部朝轴向Z内侧延长的虚拟圆筒面LR。而且，在该基准圆弧面SR和虚拟圆筒面LR、与在径向X对置的壁面12A和圆筒面部12c之间，形成规定间隙L，将该间隙L形成为贮存作为润滑剂的润滑脂的润滑剂积存部GP。
并且，优选圆弧面R1的形成范围的角度α1为0度～15度(参照图3(a))。其原因在于，如果低于0度，则接触椭圆(轨道面111a和转动体4的转动面的接触点)上抬到后述圆筒面部12C的边缘部12C1(肩上抬状态)，存在寿命反而缩短的可能性，因此从连接点P1连续(上述0度)形成圆弧面R1，以便消除上述情况。
另外，如果角度α1超过15度、特别是在20度以上时，由于润滑剂积存部GP的容积减少、且远离转动体4的转动面，所以，作为润滑脂枯竭对策的效果差。
而且，如上所述，基准圆弧面SR的曲率半径与外轮轨道槽11a的曲率半径相等，当设转动体4的直径为“BD”、外轮轨道槽11a的曲率半径为“OR”时，优选该“BD”与“OR”的关系为“0.5×BD＜OR＜0.53×BD”。
构成该润滑剂积存部GP的壁面12A的加工，能够利用车刀等刀具通过所谓切削加工形成，形成为进行了非研磨加工的非研磨面。而且，为了当轨道面111a和转动体4以规定面压力接触、或者圆弧面R1和转动体4按照限制转动体4朝轴向Z外侧脱落的方式接触时，难以对转动体4造成损伤，外轮轨道槽11a的轨道面111a和圆弧面R1形成为进行了研磨加工的研磨面。其中，将面粗糙度比该研磨面的面粗糙度粗糙的面设为非研磨面。
并且，优选后述的锥状面部12B的倾斜角度α2为25度～35度，将其角度中心作为圆筒面部12C和锥状面部12B的交点(参照图3(b))。其原因在于，倾斜角度α2在40度以上时润滑脂保持性良好(能够在转动体4之间形成为袋状)，但在进行外轮2的内径加工时，无法利用作为车刀的内径切削工具(钎焊工具、整体(solid)工具、不重磨刀片式工具等)以轨道面111a、圆弧面R1、圆筒面部12C、锥状面部12B以及沉孔部12a的顺序连续进行加工。这是因为当倾斜角度α2较大时，由于内径切削工具为刀尖突出的形态，所以，例如若是不重磨刀片式工具，则锥状面部12B与切削刃的刀尖以外的部分或者安装切削刃的工具头部等发生干涉，因此需要形成为实质上能够以上述的顺序连续加工，并且不会与工具发生干涉的倾斜角度α2。
另外，当倾斜角度α2过小时，润滑脂容易被排出。因此，作为合理且有效的形状的倾斜角度α2为30度左右。
而且，优选基准圆弧面SR与锥状面部12B之间的距离L为1.5mm以下(参照图3(a))。作为该距离L的具体例，例如是通过任意设定的基准圆弧面SR的中心和该基准圆弧面SR与虚拟圆筒面LR的接点LP的线上的锥状面部12B与接点LP之间的距离。这是因为能够使润滑脂保持性、供给性良好(因为润滑脂难以被排出，能够将润滑脂保持在转动体4、轨道面111a附近)。另外，当该距离为0mm以下时有可能与转动体4发生干涉，因此不优选。此外，保持在润滑剂积存部GP中的润滑脂也可以溢出到由上述的基准圆弧面SR、虚拟圆筒面LR、壁面12A以及圆筒面部12c包围的区域的外侧。
而且，作为润滑剂积存部GP的壁面12A的形态的具体例，例如形成为具有从壁面12A的终端点P2连续的缩径形态的锥状面部12B、和从该锥状面部12B的端部沿轴向Z连续的圆筒面部12C。其中，圆筒面部12C与圆弧面R1相连。通过如此构成，随着朝径向X外侧及轴向Z内侧(图3中的右侧)转移，能够逐渐缩小与转动体4的间隙L，因此润滑剂容易朝转动体4侧传递，可使润滑功能良好。
需要说明的是，壁面12A在外轮2的车辆外侧也形成为相同的形状，当然，与车辆内侧以左右对称的方式形成。
而且，内轮部件3与朝径向X外侧突出设置的圆盘状轮毂凸缘14一体形成。轮毂凸缘14固定有用于在车辆外侧与车轮(未图示)连接以进行装配的轮毂螺栓15。该轮毂螺栓15被压入固定在轮毂凸缘14的螺栓安装孔16中。
轮毂凸缘14在构成内轮部件3的一部分的轴部17的一端部(车辆外侧)的外周，朝径向外侧突出设置而一体形成。而且，在轴部17的另一端部(车辆内侧(图1中的左侧))形成有外径小一级的小径部18。独立形成的内轮20被压入固定于该小径部18，所述内轮20在外周面具备供排列多列的一方转动体4进行转动的内轮轨道槽19a。并且，在轴部17的一端部和另一端部之间的外周面，形成有排列有多列的另一方转动体4进行转动的内轮轨道槽19b。通过这样在轴部17的另一端部压入内轮20而形成一体化，可构成在一端部具备轮毂凸缘14的内轮部件3。其中，该内轮轨道槽19a、19b也与外轮2的外轮轨道槽11a、11b同样，以比转动体4的曲率半径稍大的曲率半径仿照圆弧面状而形成。
在内轮部件3的轴部17中形成有连结插通孔22，该连结插通孔22成为作为传递动力的驱动轴的驱动轴21被花键结合的花键孔。按照能够向该连结插通孔22传递动力的方式，将驱动轴21的花键轴23穿过连结插通孔22。而且，通过将作为螺纹紧固件的螺母26拧合在驱动轴21的延出侧的端部，将驱动轴21的端面24固定成与和该端面24对置的内轮20的车辆内侧的内轮端面25抵接。
这样，沿轴向Z施加规定载荷进行预压，以使由保持器5保持的转动体4的转动面，相对于径向X具有规定角度的接触角θ(参照图3)地与外轮轨道槽11a、11b、内轮轨道槽19a、19b接触，对该接触部位赋予适当的规定面压力。
并且，如图4、5所示，将转动体保持为游隙嵌合状的保持器5具有进入到外轮2与内轮部件3之间的空间内的圆环状环状部27，在该环状部27的端部一体形成有锥状部28。该锥状部28随着向轴向Z突出而沿径向X扩径。该锥状部28突出形成为，沿周方向以一定间隔对置的一对保持爪29被赋予适当的弹性。该保持爪29朝相互接近的方向弯曲，在一对保持爪29间与环状部27之间，以比转动体4的曲率半径稍大的曲率半径形成有凹球面状的凹陷部30。
而且，通过使该保持爪29弹性变形来装配转动体4，并隔着规定的凹陷间隙保持转动体4，能够形成扣合式(snap on type)的冠型保持器，由此可保持转动体4以免其脱落。
这里，保持器5的保持爪29只要具备弹性即可，可以使用金属材料或树脂材料，作为树脂材料的例子，可以举出聚酰胺类树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯硫醚(PPS)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、热塑性聚酰亚胺、聚醚醚酮(PEEK)或聚醚腈(PEN)等。
当组装该轮毂单元时，预先将转动体4组装到保持器5的凹陷部30中作为辅助组件，从外轮2的轴向Z外侧(沉孔部12a、12b侧)将该辅助组件组装到外轮轨道槽11a、11b内。在该组装工序中，由于保持器5的保持爪29具有弹性，所以，当转动体4越过图2所示的沉孔部12a(壁面12A的终端点P2)时，通过保持爪29弹性缩径(朝径向X内侧)，由此能够被组装到外轮轨道槽11a内。然后，保持爪29弹性恢复到弹性变形前的中立状态(自由状态)，在该中立状态下保持的转动体4成为被保持成游隙嵌合状的状态。
如此被装配的转动体4在随后的组装工序中，例如即便以沉孔部12a处于下方的姿态配置外轮2，通过沉孔部12a的限制面(圆弧面R1、壁面12A)限制转动体4，也能够保持辅助组件不从外轮轨道槽11a脱落。
另外，为了从外部对转动轴承装置1的内轮部件3和外轮2之间进行密封，在车辆外侧(图1中的右侧)及车辆内侧(图1中的左侧)配设有密封装置31a、31b，由两个密封装置31a、31b限制润滑脂的泄漏。
此外，虽然本实例是驱动轮用的转动轴承装置1，但也可以如图2所示，在轴部17中未形成连结插通孔22的方式的情况下，使轴部17的另一端侧延伸到外部，对该另一端侧进行铆接，利用使其朝径向X外侧塑性变形而形成的铆接部位来固定内轮20以免其在轴向Z脱落，从而用于从动轮。
其次，对转动轴承装置的组装方法进行说明。首先，将转动体4保持于保持器5的保持爪29，形成辅助组件。将该辅助组件制成车辆内侧用和车辆外侧用两组。将两组辅助组件分别从外轮2的轴向Z两端(沉孔部12a、12b侧)插入，由此将转动体4组装到外轮轨道槽11a、11b内。然后，从车辆外侧将内轮部件3的轴部17插入到外轮2和两组辅助组件的组件中，随后，从车辆内侧将内轮20插入到小径部18，由此，由保持器5保持的转动体4被组装到外轮2的外轮轨道槽11a、11b与内轮部件3的内轮轨道槽19a、19b之间。进而，如果是驱动轮用转动轴承装置，则通过驱动轴21的紧固，如果是从动轮用转动轴承装置，则通过内轮20的铆接，对转动体4施加预压力进行组装，以使转动体4以规定面压力与外轮2的外轮轨道槽11a、11b和内轮轨道槽19a、19b接触。然后，通过从车辆内侧的沉孔部12a侧注入润滑脂，将润滑脂填充到外轮2与内轮部件3之间的空间内。通过该填充，使得润滑剂积存部GP中也贮存有润滑脂，特别是能够增加接近于转动体4的部位处的润滑脂贮存量，因此有利于防止润滑剂枯竭。并且，将润滑脂填充到润滑剂积存部GP中的填充作业，也可以通过将辅助组件的转动体4组装到外轮2的外轮轨道槽11a、11b内的状态的预组装来填充。
本发明的实施方式涉及的转动轴承装置具备：外轮，其具有形成在内周面的外轮轨道槽、和设置在比外轮轨道槽靠向轴向外侧的位置的沉孔部；内轮部件，其具有形成在外周面的内轮轨道槽；和多个转动体，转动自如地被夹装在所述外轮轨道槽与所述内轮轨道槽之间，以规定的接触角与这些内外轮的内外轮轨道槽接触；在所述外轮轨道槽与沉孔部之间的中间部，形成有贮存润滑剂的润滑剂积存部。
通过采用上述结构，由于能够减小沉孔部的内侧的转动体实质上接触的轨道面，且可以接近该轨道面配设润滑剂积存部，所以，能够增加润滑剂的填充量，并且润滑剂积存部中贮存的润滑剂容易传递给转动体，进而，由于润滑剂积存部不需要进行研磨加工，所以可提供一种满足耐久性和加工成本这两个方面要求的转动轴承装置。
另外，所述润滑剂积存部通过所述外轮轨道槽与沉孔部之间的中间部朝径向外侧扩径而形成。
所述外轮轨道槽具有包含所述转动体所接触的接触部位的圆弧状轨道面，将所述轨道面朝轴向外侧延长且具有与轨道面的曲率中心相同的曲率中心的虚拟圆弧面设为虚拟基准圆弧面，将所述沉孔部朝轴向内侧延长的虚拟的圆筒面设为虚拟圆筒面，所述润滑剂积存部通过所述中间部相对于所述虚拟基准圆弧面及所述虚拟圆筒面沿径向扩径而形成。通过该结构，能够使润滑剂保持性、供给性更好。
在本发明的实施方式涉及的转动轴承装置中，所述转动体以分别被保持在设置于环状保持器的周方向的凹陷部中的状态，从轴向外侧被插入到所述外轮轨道槽内，当所述转动体越过所述沉孔部时，所述保持器沿径向弹性缩径，在所述转动体越过所述沉孔部之后，通过所述保持器弹性恢复，使得所述转动体被组装到所述外轮轨道槽中，由此，可利用沉孔部实现被组装到外轮轨道槽内的转动体，无论在随后的组装工序中外轮处于何种姿态该转动体都不会脱落，并且，在该预组装状态下，能够可靠地将润滑剂贮存到润滑剂积存部中，可良好地进行将润滑剂填充到润滑剂积存部中的填充作业。
在本发明的实施方式涉及的转动轴承装置中，所述外轮轨道槽的包含所述转动体所接触的接触部位的轨道面是研磨面，所述润滑剂积存部是面粗糙度比所述轨道面的面粗糙度粗糙的非研磨面，由此，能够减小外轮轨道槽的研磨加工的范围，不需要对润滑剂积存部进行研磨加工，相应地可降低除去加工的加工成本。而且，还可以构成所述内轮部件与轮胎连接、所述外轮与车辆的车辆固定部件连接的轮毂单元，能够提供单元化的转动轴承装置。并且，所述润滑剂积存部的内周面的形状可具有：从所述壁面的所述终端点连续的缩径形态的锥状面部、和从该锥状面部的端部沿轴向连续的圆筒面部，由此，润滑剂积存部能够形成锻造面的表面状态，可使用加工成本低廉的切削加工。