【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車の懸架装置に対して車輪を回転自在に支持する為の、車輪支持用転がり軸受ユニットの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車輪支持用転がり軸受ユニットとして、例えば特開２００１−２２１２４３号公報には、図１１〜１２に示す様な構造が記載されている。先ず、このうちの図１１に示した第１例の構造に就いて説明する。車輪を構成するホイール１は、車輪支持用転がり軸受ユニット２により、懸架装置を構成する車軸３の端部に回転自在に支持している。即ち、この車軸３の端部に固定した支持軸４に、上記車輪支持用転がり軸受ユニット２を構成する、静止側軌道輪である内輪５、５を外嵌し、ナット６により固定している。一方、上記車輪支持用転がり軸受ユニット２を構成する、回転側軌道輪であるハブ７に上記ホイール１を、複数本のスタッド８、８とナット９、９とにより結合固定している。
【０００３】
上記ハブ７の内周面には、それぞれが回転側軌道面である複列の外輪軌道１０ａ、１０ｂを、外周面には取付フランジ１１を、それぞれ形成している。上記ホイール１は、制動装置を構成する為のドラム１２と共に、上記取付フランジ１１の片側面（図示の例では外側面）に、上記各スタッド８、８とナット９、９とにより、結合固定している。
【０００４】
上記各外輪軌道１０ａ、１０ｂと、上記各内輪５、５の外周面に形成した、それぞれが静止側軌道面である各内輪軌道１３、１３との間には、玉１４、１４を複数個ずつ、それぞれ保持器１５、１５により保持した状態で転動自在に設けている。構成各部材をこの様に組み合わせる事により、背面組み合わせである複列アンギュラ型の玉軸受を構成し、上記各内輪５、５の周囲に上記ハブ７を、回転自在に、且つ、ラジアル荷重及びスラスト荷重を支承自在に支持している。尚、上記ハブ７の両端部内周面と、上記各内輪５、５の端部外周面との間には、それぞれシールリング１６ａ、１６ｂを設けて、上記各玉１４、１４を設けた空間と外部空間とを遮断している。更に、上記ハブ７の外端（軸方向に関して外とは、車両への組み付け状態で幅方向外側を言う。同じく、幅方向中央側を内と言う。本明細書全体で同じ。）開口部は、キャップ１７により塞いでいる。
【０００５】
上述の様な車輪支持用転がり軸受ユニット２の使用時には、図１１に示す様に、内輪５、５を外嵌固定した支持軸４を車軸３に固定すると共に、ハブ７の取付フランジ１１に、図示しないタイヤを組み合わせたホイール１及びドラム１２を固定する。又、このうちのドラム１２と、上記車軸３の端部に固定のバッキングプレート１８に支持した、図示しないホイルシリンダ及びシューとを組み合わせて、制動用のドラムブレーキを構成する。制動時には、上記ドラム１２の内径側に設けた１対のシューをこのドラム１２の内周面に押し付ける。
【０００６】
次に、図１２に示した従来構造の第２例に就いて説明する。この車輪支持用転がり軸受ユニット２ａの場合には、静止側軌道輪である外輪１９の内径側に、回転側軌道輪であるハブ７ａを、それぞれが転動体である複数の玉１４、１４により、回転自在に支持している。この為に、上記外輪１９の内周面にそれぞれが静止側軌道面である複列の外輪軌道１０ａ、１０ｂを、上記ハブ７ａの外周面にそれぞれが回転側軌道面である第一、第二の内輪軌道２０、２１を、それぞれ設けている。このハブ７ａは、ハブ本体２２と内輪２３とを組み合わせて成る。このうちのハブ本体２２の外周面の外端部に車輪を支持する為の取付フランジ１１ａを、同じく中間部に上記第一の内輪軌道２０を、同じく中間部内端寄り部分にこの第一の内輪軌道２０を形成した部分よりも小径である小径段部２４を、それぞれ設けている。そして、この小径段部２４に、外周面に断面円弧状である上記第二の内輪軌道２１を設けた上記内輪２３を外嵌している。更に、上記ハブ本体２２の内端部を径方向外方に塑性変形させて成るかしめ部２５により上記内輪２３の内端面を抑え付けて、この内輪２３を上記ハブ本体２２に対し固定している。更に上記外輪１９の両端部内周面と、上記ハブ７ａの中間部外周面及び上記内輪２３の内端部外周面との間に、それぞれシールリング１６ｃ、１６ｄを設けて、上記外輪１９の内周面と上記ハブ７ａの外周面との間で上記各玉１４、１４を設けた空間と、外部空間とを遮断している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した様な車輪支持用転がり軸受ユニットの場合、玉１４、１４を設置した内部空間の両端開口部を塞いだシールリング１６ａ、１６ｂ（又は１６ｃ、１６ｄ）の存在に基づき、ハブ７（又は７ａ）の回転に要するトルク（車輪支持用転がり軸受ユニットの回転抵抗）が大きくなる事が避けられない。この結果、上記車輪支持用転がり軸受ユニットを組み込んだ車両の、加速性能、燃費性能を中心とする走行性能が悪化する為、近年に於ける省エネルギ化の流れを受けて、改良が望まれている。
【０００８】
シールリング設置部分の抵抗を低減して転がり軸受の回転トルクを低減する構造として従来から、特開平１０−２５２７６２号公報に記載されたものの如きシールリップの締め代を工夫する構造の他、軸受型式、予圧量、各部の形状、接触角や軌道面の曲率半径等の内部設計、グリースの種類、シールリングの形状や材料等を工夫する事が考えられている。但し、これらの要素を互いに関連付けつつ適正に規制して、必要とするシール性能を確保し、且つ、上記回転トルクを低減する設計は面倒であった。この為、より簡便に車輪支持用転がり軸受ユニットの回転トルクを低減できる構造の実現が望まれている。
【０００９】
但し、この回転トルクを低減する場合でも、操縦安定性を確保すべく、車輪の支持剛性を確保する事、転がり軸受ユニットの耐久性を確保すべく、この転がり軸受ユニットの内部空間への異物進入防止を十分に図れる構造とする事が必要である。即ち、上記操縦安定性を確保する為には、上記転がり軸受ユニットの剛性を高くして上記支持剛性を確保する必要があるが、単にこの剛性を高くすべく各転動体に付与する予圧を高くすると、これら各転動体の転がり抵抗が増大して、上記回転トルクを低減できない。又、シールリングの摺動抵抗に関しても、単に低くする事のみを考えた場合には、上記転がり軸受ユニットの内部空間への異物進入防止を十分に図れず、上記耐久性を十分に確保できなくなる。
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、この様な事情に鑑みて発明したものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、前述した従来から知られている車輪支持用転がり軸受ユニットと同様に、静止側軌道輪と、回転側軌道輪と、複数個の玉と、１対のシールリングとを備える。
このうちの静止側軌道輪は、使用状態で懸架装置に支持固定される。
又、上記回転側軌道輪は、使用状態で車輪を支持固定する。
又、上記各玉は、上記静止側軌道輪と回転側軌道輪との互いに対向する周面に存在する、それぞれが断面円弧形である静止側軌道面と回転側軌道面との間に設けられている。
更に、上記１対のシールリングは、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との互いに対向する周面同士の間で上記各玉を設置した空間の両端開口部を塞ぐ。
そして、上記両シールリングは、それぞれが弾性材製である２〜３本のシールリップを有する。
【００１１】
特に、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットに於いては、上記各玉に予圧を付与する為のアキシアル荷重が、０．４９〜２．９４ｋＮ（５０〜３００kgf ）である。
又、このアキシアル荷重が１．９６ｋＮ（２００kgf ）である場合の、上記各玉の転がり抵抗に基づく、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪とを２００min-1 で相対回転させる為に要するトルク（転がり抵抗）が、０．１２〜０．２３Ｎ・ｍである。
又、同じく上記アキシアル荷重が１．９６ｋＮである場合の剛性係数が、０．０９以上である。
更に、上記各シールリップと相手面との摩擦に基づく、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪とを２００min-1 で相対回転させる為に要するトルクが、両シールリングの合計で０．０６〜０．４Ｎ・ｍである。
【００１２】
尚、本明細書中に記載する上記剛性係数とは、上記車輪支持用転がり軸受ユニットの剛性Ｒ［ｋＮ・ｍ／deg ］と、この車輪支持用転がり軸受ユニットのラジアル動定格荷重Ｃｒ［Ｎ］との比（Ｒ／Ｃｒ）である。又、この場合に於ける剛性Ｒは、上記車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する静止側軌道輪を固定した状態で回転側軌道輪にモーメント荷重を負荷した場合に於ける、上記両軌道輪の傾斜角度で表すもので、例えば、図１３に示す様にして測定する。尚、この図１３は、前述の図１２に示した車輪支持用転がり軸受ユニット２ａの剛性Ｒを測定する状態に就いて示している。
【００１３】
測定作業時には、静止側軌道輪である外輪１９を固定台３７の上面に固定すると共に、回転側軌道輪であるハブ７ａの取付フランジ１１ａに、梃子板３８の基端部（図１３の左端部）を結合固定する。そして、この梃子板３８の上面で、上記ハブ７ａの回転中心から、タイヤの回転半径分の距離Ｌだけ離れた部分に荷重を加えて、上記梃子板３８を介して上記ハブ７ａに、１．５ｋＮ・ｍのモーメント荷重を加える。このモーメント荷重に基づいて上記ハブ７ａが、上記外輪１９に対し傾斜するので、この傾斜角度を、上記固定台３７の上面３９に対する上記取付フランジ１１ａの取付面４０の傾斜角度［deg ］として測定する。そして、上記モーメント荷重（１．５ｋＮ・ｍ）をこの傾斜角度で除する事により、上記剛性Ｒ［ｋＮ・ｍ／deg ］を求める。更に、この剛性Ｒを上記車輪支持用転がり軸受ユニット２ａのラジアル動定格荷重Ｃｒ［Ｎ］で除する事により、前記剛性係数を求める。
【００１４】
【作用】
上述の様に構成する本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、必要とする剛性及び耐久性を確保しつつ、回転トルクを十分に低減できる。
即ち、予圧を付与する為のアキシアル荷重を０．４９ｋＮ以上、このアキシアル荷重が１．９６ｋＮである場合の転がり抵抗を０．１２Ｎ・ｍ以上、同じく剛性係数を０．０９以上とした事に伴い、上記車輪支持用転がり軸受ユニットの剛性を確保して、操縦安定性を良好にできる。
これに対して、上記予圧を付与する為のアキシアル荷重を２．９４ｋＮ以下に、上記転がり抵抗を０．２３Ｎ・ｍ以下に、１対のシールリングの回転抵抗（トルク）の合計を０．４Ｎ・ｍ以下に、それぞれ抑えているので、上記回転トルクの低減を図れる。
【００１５】
尚、上記アキシアル荷重が２．９４ｋＮを越えると、（例えば０．２３Ｎ・ｍ以下と言った様に）上記転がり抵抗を低く抑える事ができなくなって、上記回転トルクを低減できなくなる。これに対して、上記アキシアル荷重が０．４９ｋＮに満たない場合には、上記車輪支持用転がり軸受ユニットの剛性確保が難しくなって、操縦安定性が低下する。
【００１６】
又、上記１対のシールリングの回転抵抗の合計を０．４Ｎ・ｍ以下に抑えているので、車輪支持用転がり軸受ユニット全体としての回転トルクを低減できる。一方、上記両シールリングの回転抵抗の合計を０．０６Ｎ・ｍ以上確保しているので、必要とするシール性能（主として泥水の侵入防止の為の耐泥水性能）を確保できる。
【００１７】
即ち、本発明者の行なった実験の結果、各シールリングに関して、シールリップの数が２本又は３本である限り、これら各シールリップの形状や材質を含め、シールリングの構造に関係なく、これら両シールリングの回転抵抗の合計の大小により、シール性能の適否を判定できる事が分かった。勿論、１対のシールリングの回転抵抗の間の差が小さい事が、回転抵抗の小さいシールリングのシール性能を確保する面から重要である。この面から、回転抵抗の低いシールリングに関しても、回転抵抗を０．０３Ｎ・ｍ以上確保する事が必要である。回転抵抗の低いシールリングの回転抵抗を０．０３Ｎ・ｍ以上確保し、上記１対のシールリングの回転抵抗の合計が０．０６Ｎ・ｍ以上であれば、必要とするシール性能を得られる事も分かった。
これらにより、上記１対のシールリングの回転抵抗の合計が０．０６〜０．４Ｎ・ｍである本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、必要とするシール性能を確保しつつ回転トルクを十分に低減できる事が分かる。
【００１８】
以上の事から、予圧を付与する為のアキシアル荷重が、０．４９〜２．９４ｋＮ、このアキシアル荷重が１．９６ｋＮである場合の転がり抵抗が０．１２〜０．２３Ｎ・ｍ、同じく剛性係数が０．０９以上、上記両シールリングの回転抵抗が合計で０．０６〜０．４Ｎ・ｍである本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、剛性及び耐久性を確保しつつ、回転トルクを十分に低減できる事が分かる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
先ず、本発明の対象となる車輪支持用転がり軸受ユニットの構造の３例に就いて説明する。尚、本発明は、前述の図１１〜１２に示した構造に関しても対象となるが、以下に述べる第１〜２例は、本発明を、駆動輪（ＦＲ車の後輪、ＦＦ車の前輪、４ＷＤ車の全輪）を回転自在に支持する為の転がり軸受ユニットに適用する場合に就いて示している。本発明は、駆動輪用の転がり軸受ユニットとして特に重要性が高い。この理由は、上記図１１〜１２に示した様な従動輪（ＦＲ車の前輪、ＦＦ車の後輪）の場合、外径側に位置する軌道輪（図１１の場合はハブ７、図１２の場合は外輪１９）の一端開口をキャップ１７（図１１）で塞ぐ事によりこの一端側のシールリング（１６ａ、１６ｄ）を省略し、摺動抵抗を発生するシールリングを１個のみにできるのに対して、駆動輪用の転がり軸受ユニットの場合には、シールリングが２個必要となる為である。
【００２０】
先ず、図１に示した第１例は、前述の図１２に示した構造と同様に、静止側軌道輪である外輪１９の内径側に、回転側軌道輪であるハブ７ｂを、複数の玉１４、１４により、回転自在に支持している。上記ハブ７ｂを構成するハブ本体２２ａの中心部には、等速ジョイントに付属のスプライン軸（図示省略）を挿入する為のスプライン孔２６を形成している。又、上記ハブ本体２２ａの内端部に形成した小径段部２４に外嵌した内輪２３の内端面を、このハブ本体２２ａの内端部を径方向外方に塑性変形させて成るかしめ部２５により抑え付けて、上記内輪２３を上記ハブ本体２２ａに対し固定し、上記ハブ７ｂを構成している。そして、上記外輪１９の両端部内周面と、上記ハブ本体２２ａの中間部外周面及び上記内輪２３の内端部外周面との間に、それぞれシールリング１６ｃ、１６ｄを設けて、上記外輪１９の内周面と上記ハブ７ｂの外周面との間で上記各玉１４、１４を設けた空間と、外部空間とを遮断している。
【００２１】
この様な構造に本発明を適用する場合には、上記ハブ本体２２ａの内端部に形成する上記かしめ部２５を加工する際の荷重を適正に規制する事により、上記各玉１４、１４に予圧を付与する為のアキシアル荷重を０．４９〜２．９４ｋＮとする。そして、このアキシアル荷重が１．９６ｋＮである場合の、上記外輪１９の内側で上記ハブ７ｂを２００min-1 で回転させる為に要するトルク（転がり抵抗）を０．１２〜０．２３Ｎ・ｍとする。又、これと共に、このアキシアル荷重が１．９６ｋＮである場合の剛性係数を、０．０９以上とする。更に、上記両シールリング１６ｃ、１６ｄの回転抵抗（トルク）の合計を、０．０６〜０．４Ｎ・ｍの範囲に規制する。そして、上記各玉１４、１４を設置した空間内への、泥水等の異物侵入防止を、上記両シールリング１６ｃ、１６ｄにより行なう。その他の部分の構造は、上記図１２に示した構造と同様である。
【００２２】
次に、図２に示した第２例の場合には、ハブ本体２２ｂの内端部に設けた小径段部２４に外嵌してこのハブ本体２２ｂと共にハブ７ｃを構成する内輪２３の内端面を、このハブ本体２２ｂの内端面よりも内方に突出させている。車両への組み付け状態で上記内輪２３の内端面には、図示しない等速ジョイントの外端面が突き当たり、この内輪２３が上記小径段部２４から抜け落ちる事を防止する。予圧付与の為のアキシアル荷重は、図示しないスプライン軸の外端部に螺着するナットを緊締するトルクにより調節する。その他の構成は、上述の図１に示した第１例の場合と同様である。
【００２３】
次に、図３に示した第３例の場合には、本発明を、前述の図１１に示す様な、従動輪を回転自在に支持する為の転がり軸受ユニットに適用する場合に就いて示している。前述した図１１に示す構造が、支持軸４の外端部に螺着したナット６により１対の内輪５、５を固定しているのに対して、本例は、支持軸４ａの中間部に第一の内輪軌道２０を直接形成すると共に、この支持軸４ａの外端部を径方向外方に塑性変形させて成るかしめ部２５により内輪５の内端面を抑え付けて、この内輪５を上記支持軸４ａに固定している。予圧付与の為のアキシアル荷重は、上記かしめ部２５を加工する際の荷重により調節する。その他の部分の構造は、前述の第１例並びに上記図１１に示した構造と同様である。
【００２４】
次に、本発明に適用し得るシールリングの具体的構造の７例に就いて、図４〜１０により説明する。このうち、図４〜１０に示した５例は、前記図１〜３に示した車輪支持用転がり軸受ユニットの第１〜３例及び先に説明した図１１〜１２の構造で、内側のシールリング１６ｂ、１６ｄとして利用可能な構造を示している。尚、以下の説明は、図１〜２の構造に適用する場合を例に説明する。
【００２５】
先ず、図４に示した第１例は、外輪１９（図１〜２）の内端部に内嵌固定する外径側シールリング２７と、内輪２３（図１〜２）の内端部に外嵌固定する内径側シールリング２８とを組み合わせた組み合わせシールリングであり、内径側に２本、外径側に１本の、合計３本のシールリップを備える。
【００２６】
次に、図５に示した第２例は、外輪１９（図１〜２）の内端部に内嵌固定するシールリング２９と、内輪２３（図１〜２）の内端部に外嵌固定するスリンガ３０とを組み合わせた組み合わせシールリングであり、上記シールリング２９に３本のシールリップを備える。
【００２７】
次に、図６に示した第３例は、外輪１９（図１〜２）の内端部に内嵌固定するシールリング２９ａを構成する２本のシールリップ３１ａ、３１ｂのうちの内側のシールリップ３１ａを、ガータスプリング３２により、内輪２３（図１〜２）の内端部外周面に摺接させる構造としている。
【００２８】
次に、図７に示した第４例は、外輪１９（図１〜２）の内端部内周面に係止するシールリング３３ａと、内輪２３（図１〜２）の内端部外周面に係止するシールリング３３ｂとを組み合わせた組み合わせシールリングである。本例の場合、上記外輪１９側に係止するシールリング３３ａに２本、内輪２３側に係止するシールリング３３ｂに１本の、合計３本のシールリップを備える。
【００２９】
次に、図８は、外輪１９（図１〜２）の内端部に内嵌するシールリング３４に設けた２本のシールリップの先端縁を、内輪２３（図１〜２）の内端部外周面に摺接させるものである。
【００３０】
次に、図９〜１０に示した２例は、外輪１９（図１〜２）の外端部内周面とハブ本体２２ａ、２２ｂ（図１〜２）の中間部外周面との間に設けるシールリングとして利用可能な構造を示している。
先ず、図９に示した第１例のシールリング３５は、上記外輪１９の外端部に内嵌固定自在な芯金に３本のシールリップを設けたもので、これら各シールリップの先端縁を、取付フランジ１１ａ（図１〜２）の内側面、或はこの内側面と上記ハブ本体２２ａ、２２ｂの外周面とを連続させる曲面部に摺接自在としている。
【００３１】
次に、図１０に示した第２例の場合には、シールリング３５ａに設けた３本のシールリップのうちの中間のシールリップ３６を、ガータスプリング３２ａにより、ハブ本体２２ａ、２２ｂ（図１〜２）の中間部外周面に押し付ける様にしている。
【００３２】
上述の様な、図４〜１０に示した中から選択した１対のシールリングは、前述の図１〜３に示した車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する外輪１９（図１〜２）ハブ７（図３）の両端部内周面とハブ本体２２ａ、２２ｂ（図１〜２）支持軸４ａ（図３）の中間部外周面及び内輪２３の内端部外周面（図１〜２）内輪５の外端部外周面（図３）との間に組み付けて、玉１４、１４を設置した空間の両端開口部を塞ぐ。そして、何れのシールリング同士を組み合わせた場合でも、両シールリングの回転抵抗の合計を、０．０６〜０．４Ｎ・ｍの範囲に規制する。又、回転抵抗の低いシールリングの回転抵抗を０．０３Ｎ・ｍ以上確保する。
【００３３】
【実施例】
次に、本発明の効果を確認する為に行なった実験の結果に就いて説明する。実験では、図４〜１０に示した７種類のシールリングのうちから選択した１対のシールリングを、前記図１又は図３に示した車輪支持用転がり軸受ユニットに組み付け、これら両シールリングの回転抵抗（シールトルク）の合計値とシール性能との関係を求めた。シールトルクの調節は、シールリップの締め代（弾性変形量）の調整、弾性材の変更、相手面との接触状態の調整により行なった。そして、上記７種類のシールリング同士の組み合わせを１２種類用意し、それぞれに就いて、シールトルクの合計値が０．０１〜０．１０Ｎ・ｍまでのものを６種類ずつ製作した。そして、各シールリングを、図１又は図３に示した車輪支持用転がり軸受ユニットに組み込んで、泥水浸入試験に供した。車輪支持用転がり軸受ユニットの潤滑は、粘度が１０×１０-6〜１４×１０-6ｍ2 ／ｓ（１０〜１４ｃＳｔ）のグリースを封入する事により行ない、２０℃の環境下で、ハブ７ｂ（又は７）を２００min-1 で回転させた。
【００３４】
この様な条件で行なった実験の結果を次の表１に示す。
【表１】
【００３５】
尚、この表１中、丸で囲まれた数字は、当該シールリングを記載した図面番号を表している。例えば、▲４▼は図４に示したシールリングを、▲９▼は図９に示したシールリングを、それぞれ表している。又、▲４▼＋▲９▼とは、図４に示したシールリングと図９に示したシールリングとを組み合わせた事を表している。又、「×」印はグリースを封入した内部空間に多量の泥水が浸入した事を、「△」印は少量の泥水が浸入した事を、「○」印は泥水の浸入が観測されなかった事を、それぞれ表している。この様な実験の結果から、シールトルクが０．０６Ｎ・ｍ以上であれば、何れの構造のシールリングを組み合わせた場合でも、泥水の浸入を阻止できる事が分かる。
【００３６】
次に、シールトルク（回転抵抗）、予圧付与の為のアキシアル荷重、転がり抵抗、剛性係数が、操縦安定性、転がり軸受ユニット全体の回転トルク、耐久性に及ぼす影響を知る為に、図１に示した車輪支持用転がり軸受ユニットに、図４に示したシールリングと図９に示したシールリングとを組み込んで行なった、第二〜第五の実験に就いて、表２〜５を参照しつつ説明する。尚、以下に示す表２〜５中、「×」印は何らかの面で実用上問題が生じた事を、「△」印は何らかの面で若干の問題が生じた事を、「○」印は何れの面からも問題が生じなかった事を、それぞれ表している。尚、第二〜第五の実験は、同じ条件で３回ずつ行なった。
【００３７】
先ず、表２は、上記シールトルクが、転がり軸受ユニット全体の回転トルク、耐久性に及ぼす影響を知る為に行なった、第二の実験の結果に就いて示している。尚、この実験は、回転速度２００min-1 で行なった。
【表２】
【００３８】
この表２に示した第二の実験の結果、上記シールトルクが０．０６〜０．４０Ｎ・ｍの範囲にあれば、転がり軸受ユニット全体の回転トルク、耐久性の何れの面からも満足できる性能を得られる事が分かった。これに対して、上記シールトルクが０．０１Ｎ・ｍ、０．０３Ｎ・ｍ及び０．０５Ｎ・ｍの場合には、玉１４、１４を設置した内部空間への異物進入を十分に防止できず、耐久性確保の面で問題を生じた。これに対して、上記シールトルクが０．４２Ｎ・ｍ、０．４５Ｎ・ｍ及び０．５０Ｎ・ｍの場合には、転がり軸受ユニット全体の回転トルクを十分に低く抑える事ができなかった。
【００３９】
次に、表３は、前記アキシアル荷重（予圧）が、転がり軸受ユニットの剛性及び全体の回転トルクに及ぼす影響を知る為に行なった、第三の実験の結果に就いて示している。
【表３】
【００４０】
この表３に示した第三の実験の結果、上記アキシアル荷重が０．４９〜２．９４ｋＮであれば、操縦安定性、転がり軸受ユニット全体の回転トルクの何れの面からも満足できる性能を得られる事が分かった。これに対して、上記アキシアル荷重が０．２９４ｋＮ及び０．３９２ｋＮの場合には、上記転がり軸受ユニットの剛性が低く、十分な操縦安定性を確保できなかった。これに対して、上記アキシアル荷重が３．４３ｋＮ及び３．９２ｋＮの場合には、転がり抵抗が高くなって、転がり軸受ユニット全体の回転トルクを十分に低く抑える事ができなかった。
【００４１】
次に、表４は、前記転がり抵抗が、転がり軸受ユニットの剛性及び全体の回転トルクに及ぼす影響を知る為に行なった、第四の実験の結果に就いて示している。尚、この実験は、アキシアル荷重（予圧）を１．９６ｋＮ（２００kgf ）付与すると共に、回転速度２００min-1 で行なった。
【表４】
【００４２】
この表４に示した第四の実験の結果、上記転がり抵抗が０．１２〜０．２３Ｎ・ｍであれば、操縦安定性、転がり軸受ユニット全体の回転トルクの何れの面からも満足できる性能を得られる事が分かった。これに対して、上記転がり抵抗が０．１Ｎ・ｍ及び０．１１Ｎ・ｍの場合には、上記転がり軸受ユニットの剛性が低く、十分な操縦安定性を確保できなかった。これに対して、上記転がり抵抗が０．２４Ｎ・ｍ及び０．２５Ｎ・ｍの場合には、転がり軸受ユニット全体の回転トルクを十分に低く抑える事ができなかった。
【００４３】
更に、表５は、前記剛性係数が、転がり軸受ユニットの剛性に及ぼす影響を知る為に行なった、第五の実験の結果に就いて示している。尚、この実験は、アキシアル荷重を１．９６ｋＮ（２００kgf ）付与した状態で行なった。
【表５】
【００４４】
この表５に示した第五の実験の結果、上記剛性係数が０．０９以上であれば、操縦安定性に関して満足できる性能を得られる事が分かった。これに対して、上記剛性係数が０．０７、０．０８の場合には、上記転がり軸受ユニットの剛性が低く、十分な操縦安定性を確保できなかった。
【００４５】
更に、次の表６は、前記シールトルクと前記転がり抵抗とが、転がり軸受ユニット全体としての回転トルクに及ぼす影響に就いて知る為に行なった実験の結果を示している。尚、この実験は、アキシアル荷重を１．９６ｋＮ（２００kgf ）付与すると共に、回転速度２００min-1 で行なった。
【表６】
尚、この表６中、「×」印は全体としての回転トルクが大きかった事を、「△」印はやや大きかった事を、「○」印は小さかった事を、それぞれ表している。この様な表６から明らかな通り、１対のシールリングのシールトルクの合計を０．４Ｎ・ｍ以下、転がり抵抗を０．２３Ｎ・ｍ以下に抑えた本発明は、全体としての回転トルクを０．６３Ｎ・ｍ以下と、低く抑える事ができる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、以上に述べた通り構成され作用するので、操縦安定性及び耐久性を確保しつつ、車輪と共に回転するハブの回転トルクを低減して、加速性能、燃費性能を中心とする車両の走行性能の向上に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の対象となる構造の第１例を示す断面図。
【図２】同第２例を示す断面図。
【図３】同第３例を示す断面図
【図４】本発明に適用し得るシールリングの具体的構造の第１例を示す部分断面図。
【図５】同第２例を示す部分断面図。
【図６】同第３例を示す部分断面図。
【図７】同第４例を示す部分断面図。
【図８】同第５例を示す部分断面図。
【図９】同第６例を示す部分断面図。
【図１０】同第７例を示す部分断面図。
【図１１】従来から知られている車輪支持用転がり軸受ユニットの第１例を、懸架装置への組み付け状態で示す断面図。
【図１２】同第２例を示す断面図。
【図１３】車輪支持用転がり軸受ユニットの剛性を測定する状態を示す断面図。
【符号の説明】
１ ホイール
２、２ａ 車輪支持用転がり軸受ユニット
３ 車軸
４、４ａ 支持軸
５ 内輪
６ ナット
７、７ａ、７ｂ、７ｃ ハブ
８ スタッド
９ ナット
１０ａ、１０ｂ 外輪軌道
１１、１１ａ 取付フランジ
１２ ドラム
１３ 内輪軌道
１４ 玉
１５ 保持器
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ シールリング
１７ キャップ
１８ バッキングプレート
１９ 外輪
２０ 第一の内輪軌道
２１ 第二の内輪軌道
２２、２２ａ、２２ｂ ハブ本体
２３ 内輪
２４ 小径段部
２５ かしめ部
２６ スプライン孔
２７ 外径側シールリング
２８ 内径側シールリング
２９、２９ａ シールリング
３０ スリンガ
３１ａ、３１ｂ シールリップ
３２、３２ａ ガータスプリング
３３ａ、３３ｂ シールリング
３４ シールリング
３５、３５ａ シールリング
３６ シールリップ
３７ 固定台
３８ 梃子板
３９ 上面
４０ 取付面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement of a wheel bearing rolling bearing unit for rotatably supporting a wheel with respect to an automobile suspension system.
[0002]
[Prior art]
As a wheel bearing rolling bearing unit, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-221243 describes a structure as shown in FIGS. First, the structure of the first example shown in FIG. 11 will be described. A wheel 1 constituting a wheel is rotatably supported by an end portion of an axle 3 constituting a suspension device by a wheel bearing rolling bearing unit 2. That is, the inner rings 5 and 5 which are stationary side bearing rings constituting the wheel support rolling bearing unit 2 are externally fitted on the support shaft 4 fixed to the end of the axle 3 and fixed by the nut 6. . On the other hand, the wheel 1 is coupled and fixed to a hub 7 constituting a wheel bearing rolling bearing unit 2 which is a rotating raceway ring by a plurality of studs 8 and 8 and nuts 9 and 9.
[0003]
Double-row outer ring raceways 10a and 10b, each of which is a rotation side raceway surface, are formed on the inner peripheral surface of the hub 7, and a mounting flange 11 is formed on the outer peripheral surface. The wheel 1 is coupled and fixed to one side surface (outer side surface in the illustrated example) of the mounting flange 11 by the studs 8 and 8 and nuts 9 and 9 together with a drum 12 for constituting a braking device. ing.
[0004]
A plurality of balls 14, 14 are provided between the outer ring raceways 10 a, 10 b and the inner ring raceways 13, 13 formed on the outer peripheral surfaces of the inner rings 5, 5. These are provided so as to be freely rollable while being held by the cages 15 and 15, respectively. By combining the constituent members in this way, a double-row angular contact type ball bearing which is a rear combination is formed, and the hub 7 is rotated around the inner rings 5 and 5 in a rotatable manner with radial load and thrust. The load is supported freely. A seal ring 16a, 16b is provided between the inner peripheral surfaces of both ends of the hub 7 and the outer peripheral surfaces of the end portions of the inner rings 5, 5, respectively, and a space in which the balls 14, 14 are provided. The external space is blocked. Further, the outer end of the hub 7 (outside in the axial direction means outside in the width direction in the assembled state to the vehicle. Similarly, the central side in the width direction is called in. The same applies to the entire specification). The cap 17 is closed.
[0005]
When using the wheel support rolling bearing unit 2 as described above, as shown in FIG. 11, the support shaft 4 with the inner rings 5, 5 fitted and fixed is fixed to the axle 3, and the mounting flange 11 of the hub 7 is attached to the mounting flange 11. The wheel 1 and the drum 12 combined with tires (not shown) are fixed. Of these, the drum 12 and a wheel cylinder and a shoe (not shown) supported by a backing plate 18 fixed to the end of the axle 3 are combined to constitute a brake drum brake. At the time of braking, a pair of shoes provided on the inner diameter side of the drum 12 is pressed against the inner peripheral surface of the drum 12.
[0006]
Next, a second example of the conventional structure shown in FIG. 12 will be described. In the case of this wheel support rolling bearing unit 2a, a hub 7a that is a rotating side race ring is provided on the inner diameter side of an outer ring 19 that is a stationary side race ring by a plurality of balls 14 and 14 each of which is a rolling element. It is supported rotatably. For this purpose, double-row outer ring raceways 10a and 10b, each of which is a stationary side raceway surface, are provided on the inner peripheral surface of the outer ring 19, and first and second outer race surfaces of the hub 7a are first and second rotary side raceway surfaces, respectively. Inner ring raceways 20 and 21 are provided. The hub 7 a is formed by combining a hub body 22 and an inner ring 23. Of these, the mounting flange 11a for supporting the wheel is provided on the outer end of the outer peripheral surface of the hub body 22, the first inner ring raceway 20 is also provided in the intermediate part, and the first inner ring is also provided near the inner end of the intermediate part. Small diameter step portions 24 having a smaller diameter than the portion where the track 20 is formed are provided. Then, the inner ring 23 provided with the second inner ring raceway 21 having an arcuate cross section on the outer peripheral surface is externally fitted to the small diameter step portion 24. Further, the inner end surface of the inner ring 23 is held down by a caulking portion 25 formed by plastically deforming the inner end portion of the hub main body 22 radially outward, and the inner ring 23 is fixed to the hub main body 22. . Further, seal rings 16c and 16d are provided between the inner peripheral surface of both ends of the outer ring 19 and the outer peripheral surface of the intermediate part of the hub 7a and the outer peripheral surface of the inner end of the inner ring 23, respectively. Between the surface and the outer peripheral surface of the hub 7a, the space provided with the balls 14 and 14 is blocked from the external space.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the case of a rolling bearing unit for supporting a wheel as described above, the hub 7 (or 7a) is based on the presence of the seal rings 16a, 16b (or 16c, 16d) that block the openings at both ends of the internal space where the balls 14, 14 are installed. ) (Rotation resistance of the wheel bearing rolling bearing unit) required for rotation is unavoidable. As a result, the running performance centering on the acceleration performance and the fuel efficiency performance of the vehicle incorporating the wheel support rolling bearing unit deteriorates. Therefore, improvement in response to the trend of energy saving in recent years is desired. Yes.
[0008]
Conventionally, as a structure for reducing the rotational torque of the rolling bearing by reducing the resistance of the seal ring installation portion, the structure of devising the tightening margin of the seal lip as described in JP-A-10-252762, and the bearing type It is considered to devise internal design such as preload amount, shape of each part, contact angle and radius of curvature of raceway surface, grease type, seal ring shape and material. However, a design that appropriately regulates these elements while associating them with each other to ensure the required sealing performance and reduce the rotational torque has been troublesome. For this reason, realization of the structure which can reduce the rotational torque of the rolling bearing unit for wheel support more simply is desired.
[0009]
However, even when this rotational torque is reduced, foreign matter intrudes into the internal space of this rolling bearing unit in order to ensure steering stability, the support rigidity of the wheels, and the durability of the rolling bearing unit. It is necessary to have a structure that can be sufficiently prevented. That is, in order to ensure the steering stability, it is necessary to increase the rigidity of the rolling bearing unit to ensure the support rigidity. However, simply increasing the preload applied to each rolling element in order to increase the rigidity. Then, the rolling resistance of these rolling elements increases, and the rotational torque cannot be reduced. In addition, when considering only reducing the sliding resistance of the seal ring, it is not possible to sufficiently prevent foreign matter from entering the internal space of the rolling bearing unit, and the durability cannot be sufficiently ensured. .
The wheel bearing rolling bearing unit of the present invention has been invented in view of such circumstances.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The wheel-supporting rolling bearing unit of the present invention is similar to the conventionally known wheel-supporting rolling bearing unit described above, and includes a stationary-side bearing ring, a rotating-side bearing ring, a plurality of balls, and a pair of balls. A seal ring.
Of these, the stationary-side race is supported and fixed to the suspension device in use.
The rotating raceway supports and fixes the wheel in use.
Each of the balls is provided between a stationary raceway surface and a rotary raceway surface, each of which is present on the circumferential surfaces of the stationary raceway ring and the rotary raceway ring facing each other and each has an arcuate cross section. It has been.
Further, the pair of seal rings closes both end openings of the space where the balls are installed between the circumferential surfaces of the stationary side raceway and the rotation side raceway which face each other.
The both seal rings have two to three seal lips each made of an elastic material.
[0011]
In particular, in the wheel bearing rolling bearing unit of the present invention, the axial load for applying a preload to the balls is 0.49 to 2.94 kN (50 to 300 kgf).
Further, when the axial load is 1.96 kN (200 kgf), the stationary side raceway and the rotation side raceway are combined for 200 min based on the rolling resistance of each ball. -1 The torque (rolling resistance) required for relative rotation is 0.12 to 0.23 N · m.
Similarly, the stiffness coefficient when the axial load is 1.96 kN is 0.09 or more.
Further, the stationary side raceway and the rotation side raceway are combined for 200 min based on the friction between the seal lips and the mating surface. -1 The torque required for the relative rotation is 0.06 to 0.4 N · m in total for both seal rings.
[0012]
The rigidity coefficient described in the present specification refers to the rigidity R [kN · m / deg] of the wheel supporting rolling bearing unit and the radial dynamic load rating Cr [N] of the wheel supporting rolling bearing unit. (R / Cr). Further, the rigidity R in this case is the same as that of the both bearing rings when a moment load is applied to the rotating bearing ring while the stationary bearing ring constituting the wheel supporting rolling bearing unit is fixed. This is expressed by an inclination angle, and is measured, for example, as shown in FIG. FIG. 13 shows a state in which the rigidity R of the wheel support rolling bearing unit 2a shown in FIG. 12 is measured.
[0013]
During the measurement work, the outer ring 19 that is a stationary side race ring is fixed to the upper surface of the fixed base 37, and the base end portion of the lever plate 38 (the left end portion in FIG. 13) is attached to the mounting flange 11a of the hub 7a that is the rotation side race ring. ). Then, a load is applied to a portion of the upper surface of the lever plate 38 that is separated from the rotation center of the hub 7a by a distance L corresponding to the rotation radius of the tire, and the hub 7a is subjected to 1.. Apply a moment load of 5 kN · m. Since the hub 7a is inclined with respect to the outer ring 19 based on the moment load, the inclination angle is measured as an inclination angle [deg] of the attachment surface 40 of the attachment flange 11a with respect to the upper surface 39 of the fixed base 37. . Then, the rigidity R [kN · m / deg] is obtained by dividing the moment load (1.5 kN · m) by this inclination angle. Further, the rigidity coefficient is obtained by dividing the rigidity R by the radial dynamic load rating Cr [N] of the wheel-supporting rolling bearing unit 2a.
[0014]
[Action]
In the case of the wheel bearing rolling bearing unit of the present invention configured as described above, the rotational torque can be sufficiently reduced while ensuring the required rigidity and durability.
That is, when the axial load for applying preload is 0.49 kN or more, the rolling resistance is 0.12 N · m or more when the axial load is 1.96 kN, and the stiffness coefficient is 0.09 or more. The rigidity of the wheel bearing rolling bearing unit can be ensured and the steering stability can be improved.
On the other hand, the axial load for applying the preload is 2.94 kN or less, the rolling resistance is 0.23 N · m or less, and the total rotational resistance (torque) of the pair of seal rings is 0.4 N.・ Since each is suppressed to m or less, the rotational torque can be reduced.
[0015]
If the axial load exceeds 2.94 kN, the rolling resistance cannot be kept low (for example, 0.23 N · m or less), and the rotational torque cannot be reduced. On the other hand, when the axial load is less than 0.49 kN, it is difficult to ensure the rigidity of the wheel bearing rolling bearing unit, and steering stability is lowered.
[0016]
Further, since the total rotational resistance of the pair of seal rings is suppressed to 0.4 N · m or less, the rotational torque of the entire wheel support rolling bearing unit can be reduced. On the other hand, since the total rotational resistance of both the seal rings is secured to 0.06 N · m or more, the required sealing performance (mainly mud water resistance for preventing muddy water intrusion) can be secured.
[0017]
That is, as a result of experiments conducted by the present inventor, regarding each seal ring, as long as the number of seal lips is two or three, including the shape and material of each seal lip, regardless of the structure of the seal ring, It was found that the suitability of the sealing performance can be determined by the total rotational resistance of these seal rings. Of course, a small difference between the rotational resistances of the pair of seal rings is important in terms of ensuring the sealing performance of the seal ring having a low rotational resistance. From this aspect, it is necessary to secure a rotational resistance of 0.03 N · m or more even for a seal ring having a low rotational resistance. If the rotational resistance of the seal ring with low rotational resistance is 0.03 N · m or more and the total rotational resistance of the pair of seal rings is 0.06 N · m or more, the required sealing performance can be obtained. I understand.
Accordingly, in the case of the rolling bearing unit for supporting a wheel according to the present invention in which the total rotational resistance of the pair of seal rings is 0.06 to 0.4 N · m, the rotation is performed while ensuring the necessary sealing performance. It can be seen that the torque can be reduced sufficiently.
[0018]
From the above, the axial load for applying the preload is 0.49 to 2.94 kN, the rolling resistance is 0.12 to 0.23 N · m when the axial load is 1.96 kN, and the stiffness coefficient is the same. Is 0.09 or more, and in the case of the rolling bearing unit for supporting a wheel of the present invention in which the rotational resistance of both the seal rings is 0.06 to 0.4 N · m in total, while ensuring rigidity and durability, It can be seen that the rotational torque can be sufficiently reduced.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First, three examples of the structure of a rolling bearing unit for supporting a wheel that is an object of the present invention will be described. The present invention is also applicable to the structure shown in FIGS. 11 to 12 described above. However, the first and second examples described below show the present invention as driving wheels (rear wheels for FR vehicles, front wheels for FF vehicles). This shows a case where the present invention is applied to a rolling bearing unit for rotatably supporting a 4WD vehicle). The present invention is particularly important as a rolling bearing unit for driving wheels. The reason for this is that in the case of driven wheels (the front wheel of the FR vehicle, the rear wheel of the FF vehicle) as shown in FIGS. 11 to 12 above, the raceway ring located on the outer diameter side (hub 7 in the case of FIG. 11, FIG. 12). In this case, by closing the one end opening of the outer ring 19) with a cap 17 (FIG. 11), the seal ring (16a, 16d) on one end side can be omitted, and only one seal ring generating sliding resistance can be obtained. On the other hand, in the case of a rolling bearing unit for driving wheels, two seal rings are required.
[0020]
First, in the first example shown in FIG. 1, as in the structure shown in FIG. 12 described above, a hub 7 b, which is a rotating raceway, is provided on the inner diameter side of an outer ring 19, which is a stationary raceway, with a plurality of balls. 14 and 14 are rotatably supported. A spline hole 26 for inserting a spline shaft (not shown) attached to the constant velocity joint is formed at the center of the hub body 22a constituting the hub 7b. A caulking portion 25 is formed by plastically deforming the inner end surface of the inner ring 23 externally fitted to the small-diameter step portion 24 formed at the inner end portion of the hub main body 22a radially outward. Thus, the inner ring 23 is fixed to the hub body 22a to constitute the hub 7b. Seal rings 16c and 16d are provided between the inner peripheral surface of both ends of the outer ring 19 and the outer peripheral surface of the intermediate part of the hub body 22a and the outer peripheral surface of the inner end of the inner ring 23, respectively. Between the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the hub 7b, the space provided with the balls 14 and 14 is blocked from the external space.
[0021]
When the present invention is applied to such a structure, by appropriately restricting the load when the caulking portion 25 formed on the inner end portion of the hub body 22a is processed, The axial load for applying the preload is 0.49 to 2.94 kN. Then, when the axial load is 1.96 kN, the hub 7b is connected to the inner side of the outer ring 19 for 200 min. -1 The torque (rolling resistance) required for rotation at 0.1 to 0.23 N · m. At the same time, the stiffness coefficient when the axial load is 1.96 kN is set to 0.09 or more. Further, the total rotational resistance (torque) of both the seal rings 16c and 16d is restricted to a range of 0.06 to 0.4 N · m. Then, both the seal rings 16c and 16d prevent entry of foreign matter such as muddy water into the space where the balls 14 and 14 are installed. The structure of other parts is the same as the structure shown in FIG.
[0022]
Next, in the case of the second example shown in FIG. 2, the inner end face of the inner ring 23 that is externally fitted to the small diameter step portion 24 provided at the inner end portion of the hub body 22b and constitutes the hub 7c together with the hub body 22b. Projecting inward from the inner end surface of the hub body 22b. The outer end surface of a constant velocity joint (not shown) hits the inner end surface of the inner ring 23 in the assembled state in the vehicle, and the inner ring 23 is prevented from falling off the small diameter step portion 24. The axial load for applying the preload is adjusted by a torque for tightening a nut screwed to the outer end portion of a spline shaft (not shown). Other configurations are the same as those in the first example shown in FIG.
[0023]
Next, in the case of the third example shown in FIG. 3, the present invention is shown when applied to a rolling bearing unit for rotatably supporting a driven wheel as shown in FIG. ing. In the structure shown in FIG. 11 described above, the pair of inner rings 5 and 5 are fixed by the nut 6 screwed to the outer end of the support shaft 4, whereas in this example, the intermediate portion of the support shaft 4a is used. The first inner ring raceway 20 is directly formed, and the inner end face of the inner ring 5 is held down by a caulking part 25 formed by plastically deforming the outer end part of the support shaft 4a radially outward. It is fixed to the support shaft 4a. The axial load for applying the preload is adjusted by the load when the caulking portion 25 is processed. The structure of the other parts is the same as the structure shown in the first example and FIG.
[0024]
Next, seven examples of specific structures of seal rings that can be applied to the present invention will be described with reference to FIGS. Among these, the five examples shown in FIGS. 4 to 10 are the first to third examples of the wheel support rolling bearing unit shown in FIGS. 1 to 3 and the structure shown in FIGS. The structure which can be utilized as the rings 16b and 16d is shown. The following description will be made with reference to the case of applying to the structure of FIGS.
[0025]
First, the first example shown in FIG. 4 has an outer diameter side seal ring 27 fitted and fixed to the inner end portion of the outer ring 19 (FIGS. 1 and 2), and an inner end portion of the inner ring 23 (FIGS. 1 and 2). This is a combined seal ring in which an inner diameter side seal ring 28 to be fitted and fixed is combined, and includes a total of three seal lips, two on the inner diameter side and one on the outer diameter side.
[0026]
Next, the second example shown in FIG. 5 includes a seal ring 29 that is fitted and fixed to the inner end of the outer ring 19 (FIGS. 1 and 2), and an outer fit to the inner end of the inner ring 23 (FIGS. 1 and 2). A combination seal ring combined with a slinger 30 to be fixed, and the seal ring 29 is provided with three seal lips.
[0027]
Next, the third example shown in FIG. 6 is a seal on the inner side of the two seal lips 31a and 31b constituting the seal ring 29a that is fitted and fixed to the inner end of the outer ring 19 (FIGS. 1 and 2). The lip 31a is slidably brought into contact with the outer peripheral surface of the inner end portion of the inner ring 23 (FIGS. 1 and 2) by a garter spring 32.
[0028]
Next, the fourth example shown in FIG. 7 includes a seal ring 33a that engages with the inner peripheral surface of the inner end of the outer ring 19 (FIGS. 1-2), and the outer peripheral surface of the inner end of the inner ring 23 (FIGS. 1-2). It is a combination seal ring which combines the seal ring 33b which latches to. In the case of this example, a total of three seal lips are provided, one on the seal ring 33a locked on the outer ring 19 side and one on the seal ring 33b locked on the inner ring 23 side.
[0029]
Next, FIG. 8 shows the tip edges of the two seal lips provided on the seal ring 34 fitted into the inner end of the outer ring 19 (FIGS. 1-2) as the inner end of the inner ring 23 (FIGS. 1-2). This is in sliding contact with the outer peripheral surface of the part.
[0030]
Next, the two examples shown in FIGS. 9 to 10 are provided between the outer peripheral surface of the outer ring 19 (FIGS. 1 and 2) and the intermediate peripheral surface of the hub main bodies 22a and 22b (FIGS. 1 and 2). The structure which can be used as a seal ring is shown.
First, the seal ring 35 of the first example shown in FIG. 9 is provided by providing three seal lips on a core metal that can be fitted and fixed to the outer end portion of the outer ring 19. Is slidably contactable with an inner side surface of the mounting flange 11a (FIGS. 1 and 2) or a curved surface portion that connects the inner side surface and the outer peripheral surfaces of the hub main bodies 22a and 22b.
[0031]
Next, in the case of the second example shown in FIG. 10, the intermediate seal lip 36 of the three seal lips provided on the seal ring 35a is moved to the hub main bodies 22a, 22b (FIG. 1) by the garter spring 32a. It is made to press against the intermediate part outer peripheral surface of ~ 2).
[0032]
The pair of seal rings selected from those shown in FIGS. 4 to 10 as described above are the outer ring 19 (FIGS. 1 and 2) hubs constituting the wheel support rolling bearing unit shown in FIGS. 7 (FIG. 3), inner peripheral surfaces of both ends, hub main bodies 22a and 22b (FIGS. 1-2), an intermediate peripheral surface of the support shaft 4a (FIG. 3), and an inner end peripheral surface (FIGS. 1-2) of the inner ring 23 5 is assembled between the outer peripheral surface of the outer end portion (FIG. 3), and the openings at both ends of the space where the balls 14 and 14 are installed are closed. And even if it combines any seal ring, the sum total of the rotational resistance of both seal rings is controlled in the range of 0.06-0.4 N * m. In addition, the rotational resistance of the seal ring having a low rotational resistance is secured to 0.03 N · m or more.
[0033]
【Example】
Next, the results of experiments conducted to confirm the effects of the present invention will be described. In the experiment, a pair of seal rings selected from the seven types of seal rings shown in FIGS. 4 to 10 were assembled to the wheel-supporting rolling bearing unit shown in FIG. 1 or FIG. The relationship between the total value of rotational resistance (seal torque) and seal performance was determined. The seal torque was adjusted by adjusting the tightening margin (elastic deformation amount) of the seal lip, changing the elastic material, and adjusting the contact state with the mating surface. Then, 12 types of combinations of the above seven types of seal rings were prepared, and for each type, six types of seal torques having a total value of 0.01 to 0.10 N · m were manufactured. Each seal ring was incorporated in the wheel support rolling bearing unit shown in FIG. 1 or 3 and subjected to a muddy water penetration test. The lubrication of the wheel bearing rolling bearing unit has a viscosity of 10 × 10 -6 ~ 14x10 -6 m 2 / S (10-14 cSt) grease is filled in, and the hub 7b (or 7) is 200 min in an environment of 20 ° C. -1 It was rotated with.
[0034]
The results of experiments conducted under such conditions are shown in Table 1 below.
[Table 1]
[0035]
In Table 1, numbers surrounded by circles represent drawing numbers describing the seal ring. For example, (4) represents the seal ring shown in FIG. 4, and (9) represents the seal ring shown in FIG. Moreover, (4) + (9) represents that the seal ring shown in FIG. 4 and the seal ring shown in FIG. 9 are combined. In addition, “×” indicates that a large amount of muddy water has entered the internal space filled with grease, “△” indicates that a small amount of muddy water has entered, and “○” indicates that no muddy water has entered. Each represents a thing. From the results of such an experiment, it can be seen that if the seal torque is 0.06 N · m or more, the intrusion of muddy water can be prevented in any combination of seal rings having any structure.
[0036]
Next, in order to know the effects of seal torque (rotational resistance), axial load for applying preload, rolling resistance, and stiffness coefficient on steering stability, rotational torque and durability of the entire rolling bearing unit, Fig. 1 Regarding the second to fifth experiments conducted by incorporating the seal ring shown in FIG. 4 and the seal ring shown in FIG. 9 into the wheel bearing rolling bearing unit shown, see Tables 2-5. I will explain. In Tables 2 to 5 below, “x” indicates that a problem has occurred in some aspect, “△” indicates that a problem has occurred in some aspect, and “◯” indicates It shows that no problem occurred from any aspect. The second to fifth experiments were performed three times under the same conditions.
[0037]
First, Table 2 shows the results of a second experiment conducted to find out the effect of the sealing torque on the rotational torque and durability of the entire rolling bearing unit. In this experiment, the rotation speed is 200 min. -1 It was done in.
[Table 2]
[0038]
As a result of the second experiment shown in Table 2, as long as the sealing torque is in the range of 0.06 to 0.40 N · m, it can be satisfied from any aspect of the rotational torque and durability of the entire rolling bearing unit. It turns out that performance can be obtained. On the other hand, when the sealing torque is 0.01 N · m, 0.03 N · m, and 0.05 N · m, foreign matter cannot be sufficiently prevented from entering the internal space where the balls 14 and 14 are installed. There was a problem in terms of ensuring durability. On the other hand, when the sealing torque is 0.42 N · m, 0.45 N · m, and 0.50 N · m, the rotational torque of the entire rolling bearing unit cannot be suppressed sufficiently low.
[0039]
Next, Table 3 shows the results of the third experiment conducted to know the influence of the axial load (preload) on the rigidity of the rolling bearing unit and the overall rotational torque.
[Table 3]
[0040]
As a result of the third experiment shown in Table 3, when the axial load is 0.49 to 2.94 kN, satisfactory performance is obtained from any aspect of steering stability and rotational torque of the entire rolling bearing unit. I understood that On the other hand, when the axial loads are 0.294 kN and 0.392 kN, the rigidity of the rolling bearing unit is low, and sufficient steering stability cannot be secured. On the other hand, when the axial load is 3.43 kN and 3.92 kN, the rolling resistance increases, and the rotational torque of the entire rolling bearing unit cannot be suppressed sufficiently low.
[0041]
Next, Table 4 shows the result of the fourth experiment conducted to know the influence of the rolling resistance on the rigidity of the rolling bearing unit and the overall rotational torque. In this experiment, an axial load (preload) of 1.96 kN (200 kgf) is applied, and the rotational speed is 200 min. -1 It was done in.
[Table 4]
[0042]
As a result of the fourth experiment shown in Table 4, as long as the rolling resistance is 0.12 to 0.23 N · m, performance that can be satisfied from any aspect of steering stability and rotational torque of the entire rolling bearing unit. I found out that On the other hand, when the rolling resistance was 0.1 N · m and 0.11 N · m, the rolling bearing unit had low rigidity, and sufficient steering stability could not be ensured. On the other hand, when the rolling resistance was 0.24 N · m and 0.25 N · m, the rotational torque of the entire rolling bearing unit could not be suppressed sufficiently low.
[0043]
Further, Table 5 shows the result of the fifth experiment conducted to know the influence of the rigidity coefficient on the rigidity of the rolling bearing unit. This experiment was performed with an axial load of 1.96 kN (200 kgf).
[Table 5]
[0044]
As a result of the fifth experiment shown in Table 5, it was found that if the rigidity coefficient is 0.09 or more, satisfactory performance with respect to steering stability can be obtained. On the other hand, when the rigidity coefficient is 0.07 and 0.08, the rigidity of the rolling bearing unit is low, and sufficient steering stability cannot be secured.
[0045]
Further, Table 6 below shows the results of an experiment conducted to know the influence of the seal torque and the rolling resistance on the rotational torque of the entire rolling bearing unit. In this experiment, an axial load of 1.96 kN (200 kgf) is applied, and the rotational speed is 200 min. -1 It was done in.
[Table 6]
In Table 6, “X” indicates that the rotational torque as a whole is large, “Δ” indicates that it is slightly large, and “◯” indicates that it is small. As is apparent from Table 6, the present invention in which the total seal torque of a pair of seal rings is suppressed to 0.4 N · m or less and the rolling resistance to 0.23 N · m or less reduces the overall rotational torque. It can be kept as low as 0.63 N · m or less.
[0046]
【The invention's effect】
Since the wheel bearing rolling bearing unit of the present invention is configured and operates as described above, the rotational torque of the hub that rotates together with the wheels is reduced while ensuring the steering stability and durability, and the acceleration performance and fuel consumption are reduced. It can contribute to the improvement of the running performance of the vehicle centering on the performance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first example of a structure which is an object of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view showing the second example.
FIG. 3 is a sectional view showing the third example.
FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing a first example of a specific structure of a seal ring applicable to the present invention.
FIG. 5 is a partial sectional view showing the second example.
FIG. 6 is a partial sectional view showing the third example.
FIG. 7 is a partial sectional view showing the fourth example.
FIG. 8 is a partial sectional view showing the fifth example.
FIG. 9 is a partial sectional view showing the sixth example.
FIG. 10 is a partial sectional view showing the seventh example.
FIG. 11 is a sectional view showing a first example of a conventionally known wheel support rolling bearing unit in an assembled state to a suspension device.
FIG. 12 is a sectional view showing the second example.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a state in which the rigidity of the wheel-supporting rolling bearing unit is measured.
[Explanation of symbols]
1 wheel
2, 2a Rolling bearing unit for wheel support
3 axles
4, 4a Support shaft
5 inner ring
6 Nut
7, 7a, 7b, 7c Hub
8 Stud
9 Nut
10a, 10b Outer ring raceway
11, 11a Mounting flange
12 drums
13 Inner ring raceway
14 balls
15 Cage
16a, 16b, 16c, 16d Seal ring
17 Cap
18 Backing plate
19 Outer ring
20 First inner ring raceway
21 Second inner ring raceway
22, 22a, 22b Hub body
23 inner ring
24 Small diameter step
25 Caulking part
26 Spline hole
27 Outer diameter side seal ring
28 Inner diameter side seal ring
29, 29a Seal ring
30 Slinger
31a, 31b Seal lip
32, 32a Garta spring
33a, 33b Seal ring
34 Seal ring
35, 35a Seal ring
36 Seal Lip
37 fixed base
38 Insulator board
39 Top surface
40 Mounting surface
