JP2007069838A - 転がり軸受装置 - Google Patents

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長▲金▼ 于
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Abstract

【課題】 応力集中を回避して、軽量化することができる転がり軸受装置を提供する。
【解決手段】 回転側軌道部材3が中実部8を有し、この中実部8の端面に、軽量化のための凹部14が設けられている。凹部14は、転動体接触角方向αと交差する面16が軸方向と所定角度βをなす円錐面となるように形成されている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、自動車の従動輪用ハブユニットとして使用するのに好適な転がり軸受装置に関する。
自動車の従動輪用ハブユニットとして使用されている転がり軸受装置(31)は、例えば、図２に示すように、転がり軸受の外輪を兼ねる固定側軌道部材(32)、転がり軸受の内輪を兼ねる回転側軌道部材(33)、両部材(32)(33)間に所定の接触角となるように配置された２列の玉(34)、および各列の玉(34)をそれぞれ保持する保持器(35)を備えており、固定側軌道部材(32)が車体側の懸架装置に取り付けられるとともに、回転側軌道部材(33)に車輪が取り付けられる。回転側軌道部材(33)は、中実で第１の内輪軌道溝(36a)を有する内軸(36)と、第２の内輪軌道溝(37a)を有し内軸(36)に嵌め入れられた内輪(37)とからなり、中実部である内軸(36)の軸方向外側端面に、軽量化のための断面略半円形状凹部(38)が設けられている。
特許文献１には、上記凹部を大きくすることにより転がり軸受装置を軽量化することが提案されている。
特開２００５−１４５３１３号公報
軽量化のためには、図２に実線で示している凹部(38)を同図に二点鎖線(39)で示しているように大きくすればよいが、この場合、二点鎖線の凹部(39)のＲ部(39a)と内輪軌道溝(36a)のＲ部とがちょうど対向し、この部分に応力が集中して、強度が低下するという問題が生じ、応力集中を回避しながら、軽量化を図ることは極めて難しいものとなっている。
この発明の目的は、応力集中を回避して、軽量化することができる転がり軸受装置を提供することにある。
この発明による転がり軸受装置は、固定側軌道部材、回転側軌道部材および両部材間に所定の接触角となるように配置された転動体を備えており、回転側軌道部材が中実部を有し、この中実部の端面に、軽量化のための凹部が設けられている転がり軸受装置において、凹部は、転動体接触角方向と交差する面が円錐面となるように形成されていることを特徴とするものである。
固定側軌道部材は、転がり軸受の外輪とされ、回転側軌道部材は、転がり軸受の内輪とされる。転動体は、通常、２列とされ、固定側軌道部材の内周には、２つの外輪軌道溝が形成される。そして、回転側軌道部材は、通常、中実部である内軸と内軸の一方の半部に固定された内輪とからなるものとされ、内輪と中実部の他方の半部とにそれぞれ内輪軌道溝が形成される。
回転側軌道部材は、例えば、Ｓ５５Ｃ、Ｓ６５Ｃなどの炭素鋼で形成され、凹部は、例えば、鍛造により形成される。ただし、回転側軌道部材の素材および凹部の加工方法は、これに限られるものではない。
凹部の円錐面は、軸方向内方に進むにつれて先細りとされ、凹部の底面（軸方向最内側位置）は、軸方向外側の転動体よりも軸方向内側に位置させられていることが好ましい。
転がり軸受は、例えば、アンギュラ玉軸受とされ、その転動体（玉）の接触角αは、３０〜４５°程度とされる。
円錐面が軸となす角β（°）は、転動体の接触角（軸と直交する線に対する角角）をα（°）として、（α−２０°）≦β≦（α＋１０°）とされていることが好ましい。すなわち、円錐面は、接触角と直交（β＝α）しているか直交にできるだけ近いことが好ましく、円錐面が軸となす角は、少なくとも、転動体の接触角−２０°〜＋１０°であることが好ましい。βが（α−２０°）より小さいと、強度の確保が難しくなり、βが（α＋１０°）より大きいと、軽量化の効果が十分に得られないものとなる。円錐面が軸となす角βは、より好ましくは、（α−１５°）≦β≦（α＋５°）とされる。
この転がり軸受装置は、自動車の従動輪（前輪駆動車の後輪または後輪駆動車の前輪）用ハブユニットとして使用するのに好適であり、この場合、固定側軌道部材には、車体にハブユニットを固定するためのボルトが挿通されるフランジ部が形成され、回転側軌道部材には、車輪を取り付けるためのボルトが固定されたフランジ部が形成される。そして、中実の内軸および環状の内輪からなる回転側軌道部材は、内軸の軸方向外側端面に凹部が形成された状態で内輪を内側にして車両に取り付けられる。
この発明の転がり軸受装置によると、軽量化のための凹部が転動体接触角方向と交差する面が円錐面となるように形成されているので、凹部のＲ部と内輪軌道溝のＲ部とが対向することによる応力集中を回避することができ、強度を保持しての軽量化が可能となる。
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。
図１は、この発明の転がり軸受装置の１実施形態を示している。以下の説明において、左右は図１の左右をいうものとする。なお、左が車両の外側に、右が車両の内側となっている。
この転がり軸受装置(1)は、自動車の従動輪用ハブユニットとして使用されるもので、車体側に固定される固定側軌道部材(2)、車輪が取り付けられる回転側軌道部材(3)、両部材(2)(3)の間に２列に配置された複数の転動体である玉(4)、および各列の玉(4)をそれぞれ保持する保持器(5)を備えている。
軸受のタイプは、複列のアンギュラ玉軸受であり、玉(4)は、外輪である固定側軌道部材(2)と内輪である回転側軌道部材(3)との間に、所定の接触角となるように配置されている。
固定側軌道部材(2)は、内周面に２列の外輪軌道(6a)が形成されている円筒部(6)と、円筒部(6)の右端部近くに設けられて懸架装置（車体）にボルトで取り付けられるフランジ部(7)とを有している。
回転側軌道部材(3)は、中実の内軸(8)と、内軸(8)の軸方向内側部分に形成された内輪嵌め入れ用凹部(8b)に嵌め止められている内輪(9)と、内軸(8)の軸方向外側端部近くに形成されたフランジ部(10)とからなる。フランジ部(10)と内輪嵌め入れ用凹部(8b)との間に、第１の内輪軌道溝(8a)が形成され、内輪(9)に、第２の内輪軌道溝(9a)が形成されている。フランジ部(10)には、車輪を取り付けるための複数のボルト(11)が固定されている。
中実の内軸(8)の軸方向外側の端面には、軽量化のための凹部(14)が設けられており、この凹部(14)は、内軸(8)の円筒状端部(8b)の内周面となる端部側円錐面(15)と、端部側円錐面(15)に連なり玉(4)の接触角方向と交差する交差側円錐面(16)と、交差側円錐面(16)に連なり軸方向にほぼ直交する底面(17)とを有している。端部側円錐面(15)と交差側円錐面(16)とは、適当な曲率のＲ部でつながれている。また、交差側円錐面(16)と底面(17)とも、適当な曲率のＲ部でつながれている。
端部側円錐面(15)は、車輪の仕様に対応するように従来のものと同様に形成されている。この端部側の面は、円筒面でもよく、球面の一部であってもよい。交差側円錐面(16)は、規定の強度を有しかつ凹部(14)ができるだけ大きくなるように、設定されている。凹部(14)の底面(17)は、軸方向外側の玉(4)の中心位置よりも軸方向内側に位置させられている。玉(4)の接触角は、３５°とされており、これに対して、交差側円錐面(16)が転がり軸受の軸となす角は、２０°とされている。
交差側円錐面(16)の形状を決定するに際しては、まず、玉(4)の接触角α（°）を決定し、次に、交差側円錐面(16)が転がり軸受の軸となす角β（°）を（α−２０°）≦β≦（α＋１０°）の範囲内で数種類選択し、さらに、これらの数種類のものについて、重量計算および強度計算などを行い、この結果に基づいて、必要な強度を有している中でハブユニットを最も軽くすることができる交差側円錐面(16)角度が選択される。なお、βを数種類選択するときの基準として、（α−１５°）≦β≦（α＋５°）としてもよい。こうして、凹部(14)の設計時には全く考慮されていなかった玉(4)の接触角を考慮することにより、強度を保持してかつ軽量化された自動車の従動輪用ハブユニットを得ることができる。
なお、上記の転動体接触角方向と交差する面が円錐面となる凹部の形成は、自動車の従動輪用ハブユニットの転がり軸受装置に適用することもできる。
この発明による転がり軸受装置の１実施形態を示す縦断面図である。 従来の転がり軸受装置を示す縦断面図である。
符号の説明
(1) ハブユニット（転がり軸受）
(2) 固定側軌道部材
(3) 回転側軌道部材
(4) 玉（転動体）
(14) 凹部
(16) 交差側円錐面（円錐面）

Claims (2)

  1. 固定側軌道部材、回転側軌道部材および両部材間に所定の接触角となるように配置された転動体を備えており、回転側軌道部材が中実部を有し、この中実部の端面に、軽量化のための凹部が設けられている転がり軸受装置において、凹部は、転動体接触角方向と交差する面が円錐面となるように形成されていることを特徴とする転がり軸受装置。
  2. 円錐面が軸となす角βは、転動体の接触角をαとして、（α−２０°）≦β≦（α＋１０°）とされている請求項１の転がり軸受装置。
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