JP2004176746A - Double row tapered roller bearing unit for supporting wheel - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、小型トラックや大型乗用車等、比較的重量が嵩む自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持するための車輪支持用複列円すいころ軸受ユニットの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持するのに、車輪支持用複列円すいころ軸受ユニットを使用する。この種の車輪支持用複列円すいころ軸受ユニットは、1個の複列外輪と2個の内輪とをもつ複列円すいころ軸受の形式が一般的であり、懸架装置を構成するナックル等に外輪を固定し、車輪を固定するためのハブに内輪を嵌合させる構造のものが知られている。ハブと嵌合した内輪を軸方向に固定するための手段として、ハブの軸端部を半径方向外方に塑性変形させてかしめることも知られている。
【0003】
外輪軌道と内輪軌道との間に複列の円すいころが転動自在に介在する。各軌道は、円すいころの転動面との当接部にエッジロードが加わらないようにクラウニングを施してある。従来標準的に行なわれているクラウニングの断面形状は、図4に幾分誇張して示すように、軸方向に関する中間部2を大きな曲率半径Rの凸円弧とし、軸方向に関する両端部4を小さな曲率半径rの凸円弧としている。そして、これら両部2,4の曲率半径R,rの曲率中心は、いずれも、内輪軌道の軸方向中心で内輪軌道と直交する直線である、中心線α上にある。
【0004】
すなわち、曲率中心が存在する中心線αから中間部2の軸方向両端縁までの距離X0同士、ならびに、中心線αから両端部4の端縁までの距離Y0同士を互いに等しくしている。したがって、中間部2および両端部4のドロップ量(中心線αに直交する、内輪軌道の接線に対して、当該部分が半径方向内方に変位している長さ寸法)δ0,δ1は、内輪軌道の両端部で互いに一致している。
【0005】
【特許文献1】
特開2002−168246号公報(段落番号0006、0007、図3)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上に略述したような構成の車輪支持用複列円すいころ軸受ユニットは、その製造過程において、かしめ部の形成作業に伴って、内輪の内端部に、半径方向外方に向かう大きな力が加わり、この内端部が半径方向外方に弾性変形する。そして、弾性変形した場合には、この内輪の外周面に形成した内輪軌道の断面形状が所望のものからずれて、円すいころの転動面との当接部の一部にエッジロードが発生しやすくなる。
【0007】
すなわち、軌道にエッジロードが発生するのを防止するために施したクラウニングの形状が崩れることによって、エッジロードの防止という目的が達成しにくくなる。具体的には、内輪軌道に施したクラウニングのうち、軸方向内端寄り部分のドロップ量が減少もしくは消失してしまう。この結果、内輪軌道の内端部と円すいころの転動面の内端縁との当接部に、エッジロードに基づく高面圧が加わりやすくなる。このようなエッジロードに基づく高面圧は、内輪軌道の転がり疲れ寿命を短くする原因となるため、好ましくない。
【0008】
軌道面上を転動体が通過するたびに、軌道および転動面の表面近くに圧縮、引張およびせん断応力が発生する。この繰り返し応力による材料の疲労現象を転がり疲労という。初期段階では外見には表れないが、残留応力、顕微鏡組織の変化が生じ、微細なクラックが発生する。これが進展してピッチング、フレーキングに至り、軸受は使用できなくなる。
【0009】
本発明の目的は、上述の問題点を解消した車輪支持用複列円すいころ軸受ユニットを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、内周に複列の外輪軌道10a,10bを有する外輪10と、外周に複列の内輪軌道20a,20bとを有するハブ20と、外輪軌道10a,10bと内輪軌道20a,20bとの間に転動自在に介在する複列の円すいころ30とを備え、前記ハブ20が、外周に車輪を固定するためのフランジ24と支持段部23を有するハブ本体22と、ハブ本体22の支持段部に嵌合した一対の内輪26,28とで構成され、各内輪26,28の外周面に前記内輪軌道20a,20bが形成され、少なくともインナー列内輪軌道20bにクラウニングを施してあり、前記内輪26,28が、支持段部23の外端部に存在する段差面29と、ハブ本体22の内端部に設けた円筒部25を半径方向外方に塑性変形させることによって形成したかしめ部27との間に固定された、車輪支持用複列円すいころ軸受ユニットにおいて、アウター列内輪軌道20aのクラウニング頂点に対してインナー列内輪軌道20bのクラウニング頂点を小径側にずらし、かつ、インナー列内輪軌道20bの大径側ドロップ量hiLをアウター列内輪軌道20aの大径側ドロップ量hoLより大きくしたことを特徴とするものである。
【0011】
また、本発明は、内周に複列の外輪軌道10a,10bを有する外輪10と、外周に複列の内輪軌道20a,20bとを有するハブ20´と、外輪軌道10a,10bと内輪軌道20a,20bとの間に転動自在に介在する複列の円すいころ30とを備え、前記ハブ20´が、外周に車輪を固定するためのフランジ24とアウター列内輪軌道20aと支持段部23´を有するハブ本体22´と、ハブ本体22´の支持段部に嵌合し外周面にインナー列内輪軌道20bを形成した内輪28とで構成され、少なくともインナー列内輪軌道20bにクラウニングを施してあり、前記内輪28が、支持段部23´の外端部に存在する段差面29´と、ハブ本体22´の内端部に設けた円筒部25を半径方向外方に塑性変形させることによって形成したかしめ部27との間に固定された、車輪支持用複列円すいころ軸受ユニットにおいて、アウター列内輪軌道20aのクラウニング頂点に対してインナー列内輪軌道20bのクラウニング頂点を小径側にずらし、かつ、インナー列内輪軌道20bの大径側ドロップ量hiLをアウター列内輪軌道20aの大径側ドロップ量hoLより大きくしたことを特徴とするものである。
【0012】
インナー列内輪軌道20bの軌道幅Liは、アウター列内輪軌道20aの軌道幅Loと等しいか、アウター列内輪軌道の軌道幅Loよりもわずかに短くすることができる。
【0013】
本発明によれば、ハブ本体22,22´の内端部に設けた円筒部25を半径方向外方に塑性変形させてかしめ部27を形成するのに伴って、別体の内輪28の内端部が半径方向外方に弾性変形した場合でも、この内輪28の外周面に設けたインナー列内輪軌道20bのクラウニングの機能を、このインナー列内輪軌道20bの内端部分でも確保できる。このため、インナー列内輪軌道20bと円すいころ30の転動面の内端縁との当接部にエッジロードが加わりにくくなって、インナー列内輪軌道20bの、延いては車輪支持用複列円すいころ軸受ユニットの転がり疲れ寿命が向上する。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面に従って本発明の実施の形態を説明する。まず、図2および図3に従って車輪支持用複列円すいころ軸受ユニットの基本構成を説明した後、図1に従って本発明の実施の形態を説明することとする。
【0015】
図2に示すように、車輪支持用複列円すいころ軸受ユニットは、外輪10と、ハブ20と、複数個の円すいころ30を備える。外輪10は、内周面にそれぞれが円すい凹面状であるアウター列外輪軌道10aおよびインナー列外輪軌道10bを形成し、外周に懸架装置に固定するための取付け部12を形成している。ここで、複列軌道のうち、自動車に組み付けた状態で外側となる方をアウター列、内側となる方をインナー列と呼ぶこととする。同様に、「内」、「外」というときは、自動車に組み付けた状態の車両の幅方向で見た内側、外側を意味するものとする。
【0016】
外輪10の内径側に、外輪10と同心にハブ20が位置している。ハブ20は、ハブ本体22と一対の内輪26,28とで構成されている。ハブ本体22は、外周の外端部に車輪を固定するためのフランジ24を形成している。また、ハブ本体22の外周面の中間部から内端部に至る部分に、支持段部23を形成している。この支持段部23に一対の内輪26,28をしまりばめにより圧入している。外側の内輪26は外周面にアウター列内輪軌道20aを形成している。内側の内輪28は外周面にインナー列内輪軌道20bを形成している。そして、外輪軌道10a,10bと内輪軌道20a,20bとの間に、複数個の円すいころ30を、それぞれ合成樹脂製あるいは金属製の保持器32により転動自在に保持した状態で設けている。
【0017】
ハブ本体22の内端部に設けた円筒部25を半径方向外方に塑性変形させることにより形成したかしめ部27により第二の内輪28の内端面を押さえつけ、一対の内輪26,28をかしめ部27と支持段部23の外端部に存在する段差面29との間で挟持することにより、一対の内輪26,28をハブ本体22に固定している。また、内輪28の内端面をかしめ部27により押さえつけることにより、円すいころ30と各軌道10a,10b,20a,20bとで構成される軸受部に予圧が付与される。
【0018】
本発明の対象となる車輪支持用複列円すいころ軸受ユニットには、図3に示すように、ハブ20´を構成するハブ本体22´の中間部外周面に直接内輪軌道20aを形成した構造のものも含まれる。この場合には、このハブ本体22´の外周面の内端部にのみ、1個の内輪28を圧入するための支持段部23´を設け、支持段部23´の外端部に存在する段差面29´に内輪28の外端面を当接させる。
【0019】
さらに、外輪10の両端部内周面にはシールリング(組み合わせシールリング)14,16を設けて、円すいころ30を含む軸受空間34の両端開口部を塞いでいる。なお、図示例は駆動輪支持用の複列円すいころ軸受ユニットであることから、ハブ本体22,22´の中心部にスプライン孔21を設けている。
【0020】
上述の構成の車輪支持用複列円すいころ軸受ユニットを自動車に組み付ける際には、外輪10の取付け部12を懸架装置を構成するナックル等に固定するとともに、フランジ24に車輪を固定する。これにより、車輪が懸架装置に対して回転自在に支持された状態となる。そして、ハブ本体22のスプライン孔21に、図示しない等速自在継手に付属のスプライン軸を挿入して固定することにより、ハブ本体22を介して車輪にトルクを伝達できるようになる。
【0021】
続いて、図1に示す実施の形態について説明する。これは、かしめ部27(図2〜3参照)の形成作業に伴って内輪28の内端部に加わる、半径方向外方に向かう力によってこの内輪28の外周面に形成したインナー列内輪軌道20bの形状が変化した場合でも、このインナー列内輪軌道20bに施したクラウニングの機能が損なわれないようにしたものである。
【0022】
図1はインナー列内輪軌道面形状とアウター列内輪軌道面形状を重ねて図示したもので、実線がインナー列内輪軌道面形状(図2、図3におけるB部参照)を表しており、二点鎖線がアウター列内輪軌道面形状(図2、図3におけるA部参照)を表している。なお、同図の右側が大径側、左側が小径側である。
【0023】
図1から理解できるとおり、アウター列内輪軌道20aのクラウニング頂点に対してインナー列内輪軌道20bのクラウニング頂点をΔ分小径側にずらしてある。そして、アウター列内輪軌道面20aは、二点鎖線で表されているとおり、曲率中心Ooから、曲率半径Roにてクラウニングを施してあり、軌道幅Loのうち大径側端部については、曲率半径RoL(<Ro)にてつないである。インナー列内輪軌道面20bは、実線で表されているとおり、曲率中心Oiから、曲率半径Riにてクラウニングを施してあり、軌道幅Liのうち大径側端部については、曲率半径RiL(<Ri)にてつないである。小径側におけるクラウニングのドロップ量はアウター、インナー共同じ(hoS=hiS)であるが、大径側におけるクラウニングのドロップ量はアウターよりもインナーが大きい(hoL<hiL)。
【0024】
以上を整理すると次のとおりである。
軌道幅:(Li≦Lo)
大径側ドロップ量:(hiL>hoL)
小径側ドロップ量:(hiS=hoS)
上述の構成の車輪支持用複列円すいころ軸受ユニットによれば、ハブ本体22の内端部に設けた円筒部25を半径方向外方に塑性変形させてかしめ部27(図2〜3参照)を形成するのに伴って、インナー列内輪軌道20bの内端部が半径方向外方に弾性変形した場合でも、インナー列内輪軌道20bの内端部分でも適正なクラウニングの機能を確保できる。このため、インナー列内輪軌道20bと円すいころ30の転動面の内端縁との当接部にエッジロードが加わりにくくなって、インナー列内輪軌道20bの転がり疲れ寿命が改善される。
【0025】
【発明の効果】
本発明によれば、インナー列内輪軌道の転がり疲れ寿命が向上し、したがって、すぐれた耐久性を有する車輪支持用複列円すいころ軸受ユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す、車輪支持用複列円すいころ軸受ユニットの軌道の断面図である。
【図2】車輪支持用複列円すいころ軸受ユニットの断面図である。
【図3】別の車輪支持用複列円すいころ軸受ユニットの断面図である。
【図4】従来の技術を示す図1と類似の断面図である。
【符号の説明】
10 外輪
10a アウター列外輪軌道
10b インナー列外輪軌道
12 取付け部
14 シールリング
16 シールリング
20,20´ ハブ
20a アウター列内輪軌道
20b インナー列内輪軌道
21 スプライン孔
22,22´ ハブ本体
23,23´ 支持段部
24 フランジ
25 円筒部
26 内輪
27 かしめ部
28 内輪
29,29´ 段差面
30 円すいころ
32 保持器
34 空間
hoL アウター列内輪軌道のクラウニングの大径側ドロップ量
hiL インナー列内輪軌道のクラウニングの大径側ドロップ量[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement of a double row tapered roller bearing unit for supporting wheels for rotatably supporting wheels of a relatively heavy automobile such as a light truck or a large passenger car with respect to a suspension device.
[0002]
[Prior art]
A double-row tapered roller bearing unit for supporting wheels is used to rotatably support the wheels of an automobile with respect to a suspension device. This type of double-row tapered roller bearing unit for supporting wheels is generally a double-row tapered roller bearing having one double-row outer ring and two inner rings, and is used for a knuckle or the like constituting a suspension device. And a structure in which an inner ring is fitted to a hub for fixing wheels is known. As means for fixing the inner ring fitted to the hub in the axial direction, it is also known that the shaft end of the hub is plastically deformed outward in the radial direction and caulked.
[0003]
Double rows of tapered rollers are interposed between the outer raceway and the inner raceway so as to roll freely. Each track is crowned so that no edge load is applied to the contact portion of the tapered roller with the rolling surface. The cross-sectional shape of the conventional standard crowning, as shown somewhat exaggeratedly in FIG. 4, is that the intermediate portion 2 in the axial direction is a convex arc having a large radius of curvature R, and both
[0004]
That is, the distances X0 from the center line α where the center of curvature is present to the axial ends of the intermediate portion 2 and the distances Y0 from the center line α to the end edges of both
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-168246 (paragraphs 0006 and 0007, FIG. 3)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the manufacturing process of the double-row tapered roller bearing unit for wheel support having a configuration as outlined above, a large force directed outward in the radial direction is applied to the inner end of the inner ring along with the forming operation of the caulking portion. In addition, the inner end elastically deforms radially outward. In the case of elastic deformation, the cross-sectional shape of the inner raceway formed on the outer peripheral surface of the inner race deviates from a desired shape, and an edge load occurs on a part of the contact portion of the inner raceway with the rolling surface of the tapered roller. It will be easier.
[0007]
In other words, the shape of the crowning applied to prevent the edge load from occurring on the track collapses, making it difficult to achieve the purpose of preventing the edge load. Specifically, of the crowning applied to the inner raceway, the drop amount in the portion near the inner end in the axial direction decreases or disappears. As a result, a high contact pressure based on the edge load is likely to be applied to the contact portion between the inner end of the inner raceway and the inner end of the rolling surface of the tapered roller. Such a high surface pressure based on the edge load is not preferable because it causes a reduction in the rolling fatigue life of the inner raceway.
[0008]
Each time a rolling element passes over a raceway surface, compressive, tensile and shear stresses are generated near the raceway and rolling surface surfaces. The fatigue phenomenon of the material due to the repeated stress is called rolling fatigue. Although it does not appear in the initial stage, residual stress and changes in the microstructure occur, and fine cracks occur. This progresses to pitching and flaking, making the bearing unusable.
[0009]
An object of the present invention is to provide a double-row tapered roller bearing unit for wheel support that has solved the above-mentioned problems.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides an
[0011]
The present invention also provides an
[0012]
The track width Li of the inner row
[0013]
According to the present invention, the
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the basic configuration of a double row tapered roller bearing unit for supporting wheels will be described with reference to FIGS. 2 and 3, and then the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0015]
As shown in FIG. 2, the double-row tapered roller bearing unit for supporting wheels includes an
[0016]
The
[0017]
The inner end surface of the second
[0018]
As shown in FIG. 3, the double row tapered roller bearing unit for supporting a wheel according to the present invention has a structure in which an
[0019]
Further, seal rings (combined seal rings) 14 and 16 are provided on the inner peripheral surfaces of both ends of the
[0020]
When assembling the double row tapered roller bearing unit for wheel support having the above-described configuration to an automobile, the mounting
[0021]
Subsequently, the embodiment shown in FIG. 1 will be described. This is because an inner row
[0022]
FIG. 1 shows the inner row inner ring raceway surface shape and the outer row inner ring raceway surface shape in an overlapped manner, and the solid line shows the inner row inner ring raceway surface shape (see the B section in FIGS. 2 and 3). The chain line indicates the outer race inner ring raceway surface shape (see A portion in FIGS. 2 and 3). Note that the right side of the drawing is the large diameter side, and the left side is the small diameter side.
[0023]
As can be understood from FIG. 1, the crowning vertex of the inner row
[0024]
The above is summarized as follows.
Track width: (Li ≦ Lo)
Large-diameter drop amount: (hiL> hoL)
Small diameter drop amount: (hiS = hoS)
According to the double row tapered roller bearing unit for wheel support having the above-described configuration, the
[0025]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the rolling fatigue life of an inner row inner ring raceway is improved, and therefore the double row tapered roller bearing unit for wheel support which has excellent durability can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a track of a double-row tapered roller bearing unit for supporting wheels, showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of a double-row tapered roller bearing unit for supporting wheels.
FIG. 3 is a cross-sectional view of another wheel supporting double row tapered roller bearing unit.
FIG. 4 is a sectional view similar to FIG. 1 showing a conventional technique.
[Explanation of symbols]
Claims (3)
外周に複列の内輪軌道とを有するハブと、
外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に介在する複列の円すいころとを備え、
前記ハブが、外周に車輪を固定するためのフランジと支持段部を有するハブ本体と、ハブ本体の支持段部に嵌合した一対の内輪とで構成され、各内輪の外周面に前記内輪軌道が形成され、少なくともインナー列内輪軌道にクラウニングを施してあり、
前記内輪が、前記支持段部の外端部に存在する段差面と、ハブ本体の内端部に設けた円筒部を半径方向外方に塑性変形させることによって形成したかしめ部との間に固定された、車輪支持用複列円すいころ軸受ユニットにおいて、
アウター列内輪軌道のクラウニング頂点に対してインナー列内輪軌道のクラウニング頂点を小径側にずらし、かつ、インナー列内輪軌道の大径側ドロップ量をアウター列内輪軌道の大径側ドロップ量より大きくしたことを特徴とする車輪支持用複列円すいころ軸受ユニット。An outer ring having a double-row outer ring track on the inner periphery,
A hub having a double row of inner ring raceways on the outer periphery,
Equipped with double-row tapered rollers that are rotatably interposed between the outer raceway and the inner raceway,
The hub is composed of a hub body having a flange and a supporting step for fixing a wheel on the outer periphery, and a pair of inner rings fitted to the supporting step of the hub body, wherein the inner ring raceway is provided on the outer peripheral surface of each inner ring. Is formed, and at least the inner row inner ring raceway is crowned,
The inner ring is fixed between a step surface present at an outer end of the support step and a caulking portion formed by plastically deforming a cylindrical portion provided at an inner end of the hub body radially outward. In the double-row tapered roller bearing unit for wheel support,
The crowning apex of the inner row inner ring raceway is shifted to the smaller diameter side with respect to the crowning apex of the outer row inner ring raceway, and the large diameter side drop amount of the inner row inner ring raceway is larger than the large diameter side drop amount of the outer row inner ring raceway. A double row tapered roller bearing unit for supporting wheels.
外周に複列の内輪軌道とを有するハブと、
外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に介在する複列の円すいころとを備え、
前記ハブが、外周に車輪を固定するためのフランジとアウター列内輪軌道と支持段部を有するハブ本体と、ハブ本体の支持段部に嵌合し外周面にインナー列内輪軌道を形成した内輪とで構成され、少なくともインナー列内輪軌道にクラウニングを施してあり、
前記内輪が、支持段部の外端部に存在する段差面と、ハブ本体の内端部に設けた円筒部を半径方向外方に塑性変形させることによって形成したかしめ部との間に固定された、車輪支持用複列円すいころ軸受ユニットにおいて、
アウター列内輪軌道のクラウニング頂点に対してインナー列内輪軌道のクラウニング頂点を小径側にずらし、かつ、インナー列内輪軌道の大径側ドロップ量をアウター列内輪軌道の大径側ドロップ量より大きくしたことを特徴とする車輪支持用複列円すいころ軸受ユニット。An outer ring having a double-row outer ring track on the inner periphery,
A hub having a double row of inner ring raceways on the outer periphery,
Equipped with double-row tapered rollers that are rotatably interposed between the outer raceway and the inner raceway,
A hub body having a flange, an outer row inner ring raceway, and a support step portion for fixing the wheel to the outer periphery, and an inner ring having an inner row inner ring raceway formed on the outer peripheral surface by fitting to the support step portion of the hub body. It has been crowned at least in the inner row inner ring raceway,
The inner ring is fixed between a step surface present at the outer end of the supporting step and a caulking portion formed by plastically deforming a cylindrical portion provided at the inner end of the hub body radially outward. In the double row tapered roller bearing unit for wheel support,
The crowning apex of the inner row inner ring raceway is shifted to the smaller diameter side with respect to the crowning apex of the outer row inner ring raceway, and the large diameter side drop amount of the inner row inner ring raceway is larger than the large diameter side drop amount of the outer row inner ring raceway. A double row tapered roller bearing unit for supporting wheels.
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- 2002-11-25 JP JP2002340843A patent/JP2004176746A/en active Pending
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