JP2008002537A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高負荷が受けられ、また車両旋回時の軸方向荷重に対して効率的に支持でき、装置の大型化、重量増を避けつつ長寿命化が可能な車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】 この車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面３を有する外方部材１と、前記各軌道面３に対向する軌道面４を外周に有する内方部材２と、これら対向する軌道面３，４の間に介在した複列の転動体５とを備える。転動体５は円すいころであり、両列の軌道面３，４が背面合わせとなる円すい面である。インボード側の軌道面４の接触角Ｂは、アウトボード側の軌道面４の接触角Ａよりも大きくする。
【選択図】 図１

Description

この発明は、自動車等において、車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置に関する。

車輪用軸受装置として、アンギュラ玉軸受型のものと、円すいころ軸受型のものとがある。円すいころ軸受型の車輪用軸受装置は、高負荷が受けられることから、トラックやバス等の大型車両、あるいはスポーツ用途車等で多く用いられている。

円すいころ軸受型の車輪用軸受装置において、例えば図２のように外方部材２１と内方部材２２の対向する軌道面２３，２４間に２列の転動体２５，２５を介在させ、上記内方部材２２を、車輪取付用のフランジ２８ａを外周に有するハブ輪２８と、このハブ輪２８の軸部２８ｂの外周に、軸方向に並べてそれぞれ圧入状態に嵌合させた２列の個々の内輪２９Ａ，２９Ｂとで構成した形式のものがある。
この車輪用軸受装置の場合、設計の容易さや生産コスト低減の観点から、転動体２５や軌道面２３，２４で構成される両列の転動体列部分Ｉ，Ｏが、互いに軸方向中間点に対して左右対称の構造とされている。すなわち、両列の転動体２５の大きさ、個数は同じとされ、また両列の軌道面２３，２４の接触角Ａ，Ｂも互いに同じとされる。このため、両転動体列部分Ｉ，Ｏの負荷容量、剛性が等しく、インボード側の転動体列部分Ｉおよびアウトボード側の転動体列部分Ｏに加わる荷重が同じであれば、両転動体列部分Ｉ，Ｏの寿命は等しくなる。

一方、車輪用軸受装置において、両転動体列を非対称構造とし、剛性の観点から、アウトボード側の転動体列のピッチ円直径を、インボード側の転動体列のピッチ円直径に比べて大きく設定したものが提案されている（例えば特許文献１）。特許文献１は、主にアンギュラ玉軸受型の車輪用軸受装置につき述べられているが、円すいころ軸受型の車輪用軸受装置についても開示されている。また、ピッチ円直径の増大に伴い、アウトボード側列の転動体の個数を増大することや、アウトボード側列の転動体を小さくしてさらに転動体数を増やすことについても開示されている。
特開２００４−１０８４４９号公報

一般的な自動車では、車輪用軸受装置におけるインボード側およびアウトボード側の転動体列部分Ｉ，Ｏに加わる荷重は互いに異なり、車両の旋回時に車輪用軸受装置に軸方向荷重がかかる。この軸方向荷重は、アウトボード側よりもインボード側の転動体列部分Ｉに大きくかかる。この旋回時の軸方向荷重のため、図２に示した対称構造の車輪用軸受装置では、アウトボード側の転動体列部分Ｏの寿命よりも、インボード側の転動体列部分Ｉの寿命の方が短くなる。

寿命の向上を図るには、軸受装置の全体を大きくする必要があるが、軸受装置の大型化は、車両における設置スペース上の制限から難しいだけでなく、重量増による燃費の悪化の要因となる。また、アウトボード側列部分Ｏにおいては、寿命に余裕が大きく生じて過剰設計となり、不経済である。

特許文献１に開示の車輪用軸受装置は、アウトボード側の転動体列のピッチ円直径を大きくすることで、両転動体列部分が非対称構造となっているが、両列とも、同一の転動体の組み合わせとなっており、このままではインボード側列部分の寿命がアウトボード側列部分の寿命よりも劣る結果となってしまう。また、同文献に開示のように、ピッチ円直径の増大に伴い、アウトボード側列の転動体の個数を増大したり、アウトボード側列の転動体を小さくしてさらに転動体数を増やすことは、インボード側列部分の負荷容量がアウトボード側列部分よりも劣るという傾向をより大きくすることになる。

この発明の目的は、高負荷が受けられ、また車両旋回時の軸方向荷重に対して効率的に支持できて、装置の大型化、重量増を避けつつ長寿命化が可能な車輪用軸受装置を提供することである。

この発明の車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面を有する外方部材と、前記各軌道面に対向する軌道面を外周に有する内方部材と、これら対向する軌道面の間に介在した複列の転動体とを備え、前記転動体が円すいころであり、前記各軌道面が背面合わせとなる円すい面であり、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置において、インボード側の軌道面の接触角をアウトボード側の軌道面の接触角よりも大きくしたことを特徴とする。
この構成の車輪用軸受装置は、転動体が円すいころであるため、高負荷を受けることができる。また、インボード側の軌道面の接触角をアウトボード側の軌道面の接触角よりも大きくしたため、インボード側の軸受部分の軸方向荷重に対する負荷容量および軸受剛性が増大する。車輪用軸受装置では、車両旋回時に軸方向荷重がかかり、この軸方向荷重はアウトボード側よりもインボード側の転動体列部分に大きくかかる。そのため、上記のように、インボード側の接触角を大きくしてインボード側の転動体列部分の軸方向荷重に対する負荷容量および軸受剛性を増大させたことにより、両転動体列部分の寿命の均等化が図れ、軸受装置全体の長寿命化が可能になる。このため、アウトボード側の転動体列部分が過剰設計となることが回避され、装置の大型化、重量増を避けつつ長寿命化が可能となる。

この発明における他の車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面を有する外方部材と、前記各軌道面に対向する軌道面を外周に有する内方部材と、これら対向する軌道面の間に介在した複列の転動体とを備え、前記転動体が円すいころであり、前記各軌道面が背面合わせとなる円すい面であり、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置において、両列の軌道面の接触角の大きさを互いに異ならせたことを特徴とする。この場合に、接触角の大きさは、インボード側とアウトボード側のいずれを大きくしても良い。
車輪用軸受装置を装備する自動車の構造等によって、車両旋回時の軸方向荷重が、インボード側よりもアウトボード側の転動体列の方に大きく加わる場合もある。このため、用途に応じて、軸方向荷重が大きく作用する方の列の軌道面の接触角を大きくすることにより、両列の転動体列部分の寿命を均等にでき、装置の大型化を避けつつ長寿命化が可能となる。

この発明の車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面を有する外方部材と、前記各軌道面に対向する軌道面を外周に有する内方部材と、これら対向する軌道面の間に介在した複列の転動体とを備え、前記転動体が円すいころであり、前記各軌道面が背面合わせとなる円すい面であり、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置において、インボード側の軌道面の接触角をアウトボード側の軌道面の接触角よりも大きくしたため、高負荷が受けられ、また車両旋回時の軸方向荷重に対して効率的に支持できて、装置の大型化、重量増を避けつつ長寿命化が可能となる。
この発明における他の車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面を有する外方部材と、前記各軌道面に対向する軌道面を外周に有する内方部材と、これら対向する軌道面の間に介在した複列の転動体とを備え、前記転動体が円すいころであり、前記各軌道面が背面合わせとなる円すい面であり、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置において、両列の軌道面の接触角の大きさを互いに異ならせたため、用途に応じて、車両旋回時の軸方向荷重が大きく作用する方の列の軌道面の接触角を大きくすることにより、装置の大型化を避けつつ長寿命化が可能である。

この発明の一実施形態を図１と共に説明する。この実施形態の車輪用軸受装置は、複列の円すいころ軸受型で、第２世代形式に分類されるものである。なお、この明細書において、車両に取付けた状態で車両の車幅方向外側寄りとなる側をアウトボード側と言い、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。図１では左側がアウトボード側、右側がインボード側となる。

この車輪用軸受装置は、駆動輪の支持用に適用した例であって、内周に複列の軌道面３を有する外方部材１と、これら軌道面３にそれぞれ対向する軌道面４を有する内方部材２と、これら内外の部材２，１の対向する軌道面３，４間に介在した複列の転動体５とを備える。転動体５は円すいころからなり、各列毎に保持器６で保持されている。内外の部材２，１の各列の軌道面３，４は、円すい面とされ、背面合わせとなる方向に接触角が生じている。内外の部材２，１間に形成される環状空間の両端はシール７により密封されている。

外方部材１は固定側の部材となるものであって、外周に車体の懸架装置におけるナックル（図示せず）への取付用のフランジ１ａを有し、フランジ１ａの円周方向の複数箇所にナックルへの取付用のボルト（図示せず）を挿通しまたはねじ込むボルト孔１３が設けられている。

内方部材２は回転側の部材となるものであって、外周のアウトボード側端に車輪取付用のフランジ８ａを有するハブ輪８と、このハブ輪８の軸部８ｂの外周に、軸方向に並べてそれぞれ圧入状態に嵌合させた２列の個々の内輪９Ａ，９Ｂとを有する。これら２列の内輪９Ａ，９Ｂの外周には、上記各列の軌道面４が形成されている。ハブ輪８のフランジ８ａの基端におけるアウトボード側の側面には、ホイールおよびブレーキロータ（いずれも図示せず）の案内用のパイロット部８ｃが突出している。フランジ８ａの円周方向の複数箇所にはボルト孔１０が設けられ、ホイールの締結用のボルト（図示せず）が圧入によって取付けられる。ハブ輪８の軸部８ｂは、等速ジョイントのステム部（図示せず）を貫通させるための中空孔１１が貫通した中空軸とされている。軸部８ｂのインボード側端には、外周に突出してインボード側の内輪９Ｂの幅面を軸方向に押し付ける加締部８ｄが設けられている。ハブ輪８のフランジ８ａの近傍には軸方向に向く段差面８ｅが設けられ、この段差面８ｅと前記加締部８ｄとで、ハブ輪８の軸部８ｂに嵌合した前記２列の内輪９Ａ，９Ｂが軸方向に締め付け固定される。

両列の内輪側の軌道面４の転動体５に対する接触角Ａ，Ｂは、インボード側列の軌道面４の接触角Ｂを、アウトボード側列の軌道面４の接触角Ａよりも大きくしてある。これにより、転動体５および外・内の軌道面３，４でそれぞれ構成される各列の転動体列部分Ｉ，Ｏの軸方向荷重に対する負荷容量および軸受剛性は、インボード側の転動体列部分Ｉの方が、アウトボード側の転動体列部分Ｏよりも大きくなっている。両列の軌道面４の接触角Ａ，Ｂの大きさを異ならせる程度は、用途等に応じて適宜設計される。

なお、両列の転動体５の長さは、互いに同じであっても良く、またアウトボード側よりもインボード側の転動体５の方を長くしても良い。長くする程度は、例えば、軸受軸心上に投影した転動体長さが、インボード側とアウトボード側とで同じになる長さとしても良く、これより軸受幅を広げることなく、接触角Ｂを大きくした分だけ、インボード側の転動体４の長さが長くなる。

この構成の車輪用軸受装置は、転動体５が円すいころであるため、高負荷を受けることができる。また、インボード側の軌道面４の接触角Ｂをアウトボード側の軌道面４の接触角Ａよりも大きくしたため、インボード側の転動体列部分Ｉの軸方向荷重に対する負荷容量および軸受剛性が増大する。車輪用軸受装置では、車両旋回時に軸方向荷重がかかり、この軸方向荷重はアウトボード側よりもインボード側の転動体列部分Ｉに大きくかかる。そのため、上記のように、インボード側の接触角Ｂを大きくしてインボード側の転動体列部分Ｉの軸方向荷重に対する負荷容量および軸受剛性を増大させたことにより、両転動体列部分Ｉ，Ｏの寿命の均等化が図れ、軸受装置全体の長寿命化が可能になる。このため、アウトボード側の転動体列部分Ｏが過剰設計となることが回避され、装置の大型化、重量増を避けつつ長寿命化が可能となる。

また、両列の転動体５の長さにつき、アウトボード側よりもインボード側の転動体５の方を長くした場合は、ラジアル荷重に対しても、インボード側の転動体列部分Ｉの方がアウトボード側の転動体列部分Ｏよりも負荷容量が大きくなる。一般的な自動車に設置された車輪用軸受装置では、ラジアル荷重についても、アウトボード側よりもインボード側に大きく作用するため、上記のようにインボード側の転動体列部分Ｉの転動体長さを長くして負荷容量を大きくすることにより、一層、寿命が向上する。

なお、前記実施形態では、インボード側列の軌道面３，４の接触角Ｂを、アウトボード側列の軌道面３，４の接触角Ａよりも大きくすることで、両列の転動体５に均等に荷重が加わるようにしたが、アウトボード側の転動体列部分Ｏに荷重が偏って大きく作用する用途の車輪用軸受装置に適用する場合は、アウトボード側列の軌道面４の接触角Ａを大きくすることで、両列の転動体５に均等に荷重が加わるようにするようにしても良い。
また、前記実施形態では、内方部材２がハブ輪８および２個の内輪９Ａ，９Ｂからなるものとしたが、この発明は、内方部材２の部品組み合わせ形式に係わらず適用することができる。例えば、内方部材２がハブ輪とその軸部のインボード側端の外周に嵌合した１個の内輪とで構成されてハブ輪および内輪に軌道面が形成された形式であっも良く、また内方部材がハブ輪と等速ジョイントの片方の継手部材とで構成され、これらハブ輪と継手部材に各列の軌道面を形成したものであっても良い。

この発明の一実施形態に係る車輪用軸受装置を示す断面図である。 従来の車輪用軸受装置を示す断面図である。

符号の説明

１…外方部材
２…内方部材
３，４…軌道面
５…転動体
８…ハブ輪
８ａ…車輪取付用フランジ
Ａ，Ｂ…軌道面の接触角

Claims (2)

1. 内周に複列の軌道面を有する外方部材と、前記各軌道面に対向する軌道面を外周に有する内方部材と、これら対向する軌道面の間に介在した複列の転動体とを備え、前記転動体が円すいころであり、前記各軌道面が背面合わせとなる円すい面であり、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置において、
   インボード側の軌道面の接触角をアウトボード側の軌道面の接触角よりも大きくしたことを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 内周に複列の軌道面を有する外方部材と、前記各軌道面に対向する軌道面を外周に有する内方部材と、これら対向する軌道面の間に介在した複列の転動体とを備え、前記転動体が円すいころであり、前記各軌道面が背面合わせとなる円すい面であり、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置において、
   両列の軌道面の接触角の大きさを互いに異ならせたことを特徴とする車輪用軸受装置。
   

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