JP2008075740A - 車輪支持用転がり軸受ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】外側列の玉４（４ａ）のピッチ円直径が内側列の玉４（４ｂ）のピッチ円直径よりも大きい構造で、仮に内側列の玉４（４ｂ）が摩耗し、しかもこれら各玉４（４ｂ）を保持している保持器１８が破損した場合にも、外輪３の内径側からハブ２が抜け出る事のない構造を実現する。
【解決手段】この外輪３の軸方向中間部内周面に、径方向内方に突出する突出部２０を設ける。この突出部２０の内径は、上記ハブ２を構成し、このハブ２の内端部に存在する内輪６の外径よりも大きい。この為、仮に上記事態が出現しても、このハブ２が上記外輪３の内径側から抜け出る事はない。
【選択図】図１

Description

この発明は、自動車の車輪及びブレーキディスク等の制動用回転部材を懸架装置に対して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。特に本発明は、複列に配置した転動体のピッチ円直径が互いに異なる車輪支持用転がり軸受ユニットで、外輪の内径側からハブが抜け出る事を確実に防止できる構造を実現する事を意図したものである。

自動車の車輪及び制動用回転部材は、車輪支持用転がり軸受ユニットにより、懸架装置に対して回転自在に支持する。この様な車輪支持用転がり軸受ユニットには、自動車が旋回走行する際に大きなモーメントが加わる為、旋回走行時の安定性を確保する為には、大きなモーメント剛性を確保する必要がある。この為従来から、車輪支持用転がり軸受ユニットとして、転動体を複列に配置すると共に、これら両列の転動体に、予圧並びに背面組み合わせ型（ＤＢ型）の接触角を付与した構造が、一般的に使用されている。更に近年、大型化を防止しつつ、より大きなモーメント剛性を確保する為に、例えば特許文献１〜５に記載されている様な、両列の転動体のピッチ円直径や転動体直径を異ならせた構造が提案されている。

図２は、このうちの特許文献４に記載された構造を示している。この車輪支持用転がり軸受ユニット１は、ハブ２と、外輪３と、それぞれが転動体である複数個の玉４、４とを備える。このうちのハブ２は、ハブ本体５と内輪６とを組み合わせて成る。更に、このハブ２は、外周面の軸方向外端（軸方向に関して外とは、自動車への組み付け状態で車両の幅方向外側を言い、各図の左側。反対に、車両の幅方向中央側となる各図の右側を、軸方向に関して内と言う。本明細書及び特許請求の範囲全体で同じ。）寄り部分に、車輪及び制動用回転部材を支持する為の取付フランジ７を、同じく中間部及び内端部に複列の内輪軌道８ａ、８ｂを、それぞれ形成している。これら両内輪軌道８ａ、８ｂのうち、軸方向外側列の内輪軌道８ａの直径は、同内側列の内輪軌道８ｂの直径よりも大きくしている。尚、上記取付フランジ７には、複数本のスタッド９の基端部を固定し、この取付フランジ７に、ディスク等の制動用回転体や、車輪を構成するホイールを支持固定できる様にしている。

上記両内輪軌道８ａ、８ｂの直径を異ならせる為に、図２に示した構造では、上記ハブ本体５の軸方向中間部外周面で上記外側列の内輪軌道８ａよりも少し軸方向内側に寄った部分に、軸方向内側に向かう程外径が小さくなる方向に傾斜した、外周面側傾斜段部１０を形成している。又、この外周面側傾斜段部１０よりも軸方向内側に寄った、上記ハブ本体５の軸方向内端部に、小径段部１１を形成している。そして、この小径段部１１に、外周面に上記軸方向内側列の内輪軌道８ｂを形成した、上記内輪６を外嵌し、上記ハブ本体５の軸方向内端部に形成したかしめ部１２により、この内輪６を上記小径段部１１の軸方向外端部に存在する段差面１３に向け抑え付けている。この状態で上記内輪６を、上記ハブ本体５に対し結合固定している。上記両内輪軌道８ａ、８ｂは、断面形状（母線形状）が円弧形で、互いに近付く程（ハブ２の軸方向中央に向う程）外径が小さくなる。尚、ハブ２を構成すべく、ハブ本体５に対し内輪６を結合固定する構造としては、図示の様なかしめ部１２によるものの他、ナットによる構造を採用する事もできる。即ち、ハブ本体５の軸方向内端部で内輪６の軸方向内端面よりも軸方向内方に突出した部分に設けた雄ねじ部にナットを螺合し、このナットにより上記内輪６を小径段部１１の段差面１３に向け抑え付ける構造もある。勿論、この様な構造も、本発明の対象となる。

何れの構造にしても、上記外輪３は、内周面に複列の外輪軌道１４ａ、１４ｂを、外周面にこの外輪３を懸架装置に結合固定する為の結合フランジ１５を、それぞれ設けている。又、上記両外輪軌道１４ａ、１４ｂのうち、軸方向外側の外輪軌道１４ａの直径は、同内側の外輪軌道１４ｂの直径よりも大きくしている。この為に図２に示した構造では、上記外輪３の軸方向中間部内周面で上記外側の外輪軌道１４ａよりも少し軸方向内側に寄った部分に、軸方向内側に向かう程内径が小さくなる方向に傾斜した、内周面側傾斜段部１６を形成している。上記両外輪軌道１４ａ、１４ｂは、断面形状（母線形状）が円弧形で、互いに近付く程（ハブ２の軸方向中央に向う程）内径が小さくなる。

前記各玉４、４は、前記両内輪軌道８ａ、８ｂと、上記両外輪軌道１４ａ、１４ｂとの間にそれぞれ複数個ずつ、転動自在に設けている。この状態で、複列に配置された上記各玉４、４には、予圧と共に背面組み合わせ型の接触角を付与している。又、これら両列の玉４、４のピッチ円直径は、上記内輪軌道８ａ、８ｂ及び上記両外輪軌道１４ａ、１４ｂの直径の差に応じて互いに異なっている。即ち、軸方向外側の列の各玉４、４（外側列）のピッチ円直径ＰＣＤ_OUT が、軸方向内側の列の各玉４、４（内側列）のピッチ円直径ＰＣＤ_INよりも大きく（ＰＣＤ_OUT ＞ＰＣＤ_IN）なっている。

特許文献１〜５に記載された、両列の転動体のピッチ円直径を異ならせた車輪支持用転がり軸受ユニットの構造は上述の通りである。この様な構造の場合には、外側列のピッチ円直径ＰＣＤ_OUT を大きくできる分、モーメント剛性を大きくして、旋回走行時の走行安定性向上と、車輪支持用転がり軸受ユニットの耐久性向上とを図る為の設計が容易になる。一方、内側列のピッチ円直径ＰＣＤ_INを大きくする必要がないので、懸架装置の一部（ナックルの取付孔）を特に大径化する必要はない。従って、この懸架装置部分等を特に大型化しなくても、上記走行安定性、並びに、耐久性向上を図れる。

尚、上述の図２に示した構造では、複列に配置された玉４、４の直径を等しくしているが、図３に示した車輪支持用転がり軸受ユニット１ａの様に、外側列の玉４ａ、４ａの直径を、内側列の玉４ｂ、４ｂの直径よりも小さくする構造も、従来から知られている。この様な図３に示した従来構造の第２例の場合には、外側列の玉４ａ、４ａの数を内側列の玉４ｂ、４ｂの数よりも十分に多くして、この外側列の剛性を内側列の剛性よりも高くする程度をより顕著にしている。更に、図示の各例では、転動体として玉４、４ａ、４ｂを使用しているが、重量の嵩む自動車用の転がり軸受ユニットの場合には、転動体として円すいころを使用する場合もある。

上述の様な、外側列のピッチ円直径ＰＣＤ_OUT を内側列のピッチ円直径ＰＣＤ_INよりも大きくした車輪支持用転がり軸受ユニット１、１ａを実施する場合に、外輪３の内径側からのハブ２の抜け止めを確実に図る構造を組み込む事が好ましいと考えられる。この理由に就いて、以下に説明する。
通常の使用状態では殆ど考えられないが、上記車輪支持用転がり軸受ユニット１、１ａを潤滑不良の状態で長期間使用すると、各列の玉４、４ａ、４ｂの外径が、摩耗に伴って次第に小さくなる可能性を、完全には否定できない。特に、本発明の対象となる車輪支持用転がり軸受ユニット１、１ａの場合には、上記各玉４、４ａ、４ｂを収納した内部空間１７の直径が、軸方向内側で小さく、軸方向外側で大きくなっている。この為、この内部空間１７内に封入したグリースが、運転時に上記各玉４、４ａ、４ｂの公転運動に伴って加わる遠心力により、上記内部空間１７の軸方向外側に移動する傾向になる。

この様な理由で、本発明の対象となる車輪支持用転がり軸受ユニット１、１ａの場合には、両列の玉のピッチ円直径が同じである、一般的な車輪支持用転がり軸受ユニットの場合に比べて、内側列の転動体４、４ｂの潤滑状態が厳しくなる。この為、上記車輪支持用転がり軸受ユニット１、１ａを、潤滑不良の状態で長期間使用を継続すると、内側列の玉４、４ｂが摩耗により直径が小さくなる程度が比較的著しくなる事が考えられる。又、上記内側列の玉４、４ｂを保持している保持器１８が破損すると、これら内側列の複数の玉４ｂが円周方向の一部に集中する可能性がある。この様な状態が重なり、しかも、上記ハブ２と上記外輪３とが、上記各玉４、４ｂが位置する部分で上記内部空間１７の径方向厚さが大きくなる方向に偏心すると、これら各玉４、４ｂの存在に拘らず、上記ハブ２が外輪３の内径側から抜け出る可能性がある。この様な抜け出しの可能性は、余程非常識且つ乱暴な車両運行を行なわない限り、殆どないと考えられるが、対策を考えておく事は好ましいと考えられる。

特開２００３−２３２３４３号公報 特開２００４−１０８４４９号公報 特開２００４−３４５４３９号公報 特開２００６−１３７３６５号公報 国際公開ＷＯ２００５／０６５０７７

本発明は、上述の様な事情に鑑み、外側列の転動体のピッチ円直径が内側列の転動体のピッチ円直径よりも大きい車輪支持用転がり軸受ユニットで、仮に内側列の転動体が摩耗し、しかもこれら各転動体を保持している保持器が破損した場合にも、外輪の内径側からハブが抜け出る事のない構造を実現すべく発明したものである。

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、外輪と、ハブと、複数個の転動体とを備える。
このうちの外輪は、内周面に複列の外輪軌道を有する。
又、上記ハブは、外周面の軸方向外端部に車輪を支持固定する為の取付フランジを、同じく軸方向に関する中間部及び内端部に複列の内輪軌道を、それぞれ有する。又、上記ハブは、ハブ本体と内輪とから成る。このうちのハブ本体は、軸方向外端部に上記取付フランジを、軸方向中間部に外側列の内輪軌道を、軸方向内端部にこの外側列の内輪軌道を設けた部分よりも小さな外径を有する小径段部を、それぞれ設けている。一方、上記内輪は、外周面に内側列の内輪軌道を設け、この小径段部に外嵌した状態でこのハブ本体に対し結合固定されている。
又、上記各転動体は、これら両内輪軌道と上記両外輪軌道との間に各列毎に複数個ずつ、背面組み合わせ型の接触角を付与された状態で設けられている。
そして、軸方向外側の列のピッチ円直径を、軸方向内側の列のピッチ円直径よりも大きくしている。
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、外輪の軸方向中間部内周面に、径方向内方に突出する、上記内輪の軸方向内端部の外径よりも小さな内径を有する突出部を、全周に亙って設けている。

上述の様な構成を有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、仮に内側列の転動体が摩耗し、しかもこれら各転動体を保持している保持器が破損した場合にも、外輪の内径側からハブが抜け出る事を防止して、上記各転動体の摩耗が重大事故に結び付く事を防止できる。

図１は、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、本例の特徴は、外側列の玉４（４ａ）のピッチ円直径が内側列の玉４（４ｂ）のピッチ円直径よりも大きい車輪支持用転がり軸受ユニットで、仮に内側列の玉４（４ｂ）が摩耗し、しかもこれら各玉４（４ｂ）を保持している保持器１８が破損した場合にも、外輪３の内径側からハブ２が抜け出る事を防止すると共に、内側列の玉４（４ｂ）部分に存在する軸方向外側に流動しにくい構造を実現すべく、両列の玉４（４ａ）、４（４ｂ）同士の間にスリンガ２１を設ける点にある。その他の部分の構成及び作用は、前述の図２或いは図３に示した従来構造と同様であるから、同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略し、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。

本例の場合には、上記外輪３の中間部内周面に設けた肩部１９の外半部に、この肩部１９の内周面よりも径方向内方に突出する土手状の突出部２０を、全周に亙って設けている。この突出部２０の内径Ｒ₂₀は、ハブ２を構成する内輪６の内端部の外径Ｄ₆ よりも小さい（Ｒ₂₀＜Ｄ₆ ）。従って、この内輪６は上記突出部２０の内径側を通過する事はできない。この為、仮に上記内側列の玉４（４ｂ）が摩耗し、しかもこれら各玉４（４ｂ）を保持している保持器１８が破損した場合にも、上記外輪３の内径側からハブ２が抜け出る事はない。この結果、非常識且つ乱暴な車両運行が行なわれた場合でも、上記外輪３の内径側から上記ハブ２が抜け出る事を防止して、上記内側列の玉４（４ｂ）の摩耗が車輪の脱落、延ては重大事故に結び付く事を防止できる。

更に本例の場合には、上記突出部２０の先端面（内周面）に、スリンガ２１を内嵌固定している。このスリンガ２１は、鋼板、ステンレス鋼板等の金属板を曲げ形成する事により、断面Ｌ字形で全体を円環状に形成したもので、円輪部２２と、この円輪部２２の外周縁から軸方向片側に直角に折れ曲がった円筒部２３とを備える。この様なスリンガ２１は、この円筒部２３を上記突出部２０の先端面に、締り嵌めで内嵌する事により、この突出部２０の内径側に支持固定している。この状態で上記円輪部２２の内周縁は、ハブ本体５の中間部外周面に、全周に亙り近接対向している。

上述の様な構成を有する本例の車輪支持用転がり軸受ユニット１（１ａ）の場合には、外側、内側両列の玉４（４ａ）、４（４ｂ）同士の間に設けた上記スリンガ２１が、内側列の玉４（４ｂ）部分に存在するグリースが軸方向外側に流動する事を防止する。即ち、上記車輪支持用転がり軸受ユニット１の運転時には、上記各玉４（４ａ）、４（４ｂ）を設置した内部空間１７内に封入したグリースがこれら各玉４（４ａ）、４（４ｂ）の公転運動につられてこの内部空間１７内で回転（この内部空間１７の円周方向に移動）する。そして、この回転運動に伴って上記グリースに遠心力が加わり、このグリースが上記内部空間１７のうち、直径が大きくなった軸方向外側に流動する傾向になる。この場合でも、このグリースが上記スリンガ２１により堰き止められて、上記内側列の玉４（４ｂ）部分に留まる。この結果、この内側列の玉４（４ｂ）の転動面と、内輪軌道８ｂ及び外輪軌道１４ｂとの転がり接触部の潤滑性を確保して、上記車輪支持用転がり軸受ユニット１の耐久性を確保できる。特に、前述した様な、外輪３の内径側からハブ２が抜け出る原因となる、上記内側列の玉４（４ｂ）の摩耗防止に効果がある。尚、上記グリースは、上記遠心力に基づいて、上記内部空間１７の外径寄り部分に集まるが、上記スリンガ２１が上記外輪３の内周面に締り嵌めで内嵌されているので、上記グリースの堰き止め効果は十分に確保できる。

本発明の実施の形態の１例を示す半部断面図。 従来構造の第１例を示す断面図。 同第２例を示す断面図。

１、１ａ 車輪支持用転がり軸受ユニット
２ ハブ
３ 外輪
４、４ａ、４ｂ 玉
５ ハブ本体
６ 内輪
７ 取付フランジ
８ａ、８ｂ 内輪軌道
９ スタッド
１０ 外周面側傾斜段部
１１ 小径段部
１２ かしめ部
１３ 段差面
１４ａ、１４ｂ 外輪軌道
１５ 結合フランジ
１６ 内周面側傾斜段部
１７ 内部空間
１８ 保持器
１９ 肩部
２０ 突出部
２１ スリンガ
２２ 円輪部
２３ 円筒部

Claims (1)

1. 内周面に複列の外輪軌道を有する外輪と、外周面の軸方向外端部に車輪を支持固定する為の取付フランジを、同じく軸方向に関する中間部及び内端部に複列の内輪軌道を、それぞれ有するハブと、これら両内輪軌道と上記両外輪軌道との間に各列毎に複数個ずつ、背面組み合わせ型の接触角を付与された状態で設けられた転動体とを備え、上記ハブは、軸方向外端部に上記取付フランジを、軸方向中間部に外側列の内輪軌道を、軸方向内端部にこの外側列の内輪軌道を設けた部分よりも小さな外径を有する小径段部を、それぞれ設けたハブ本体と、外周面に内側列の内輪軌道を設け、この小径段部に外嵌した状態でこのハブ本体に対し結合固定されている内輪とから成るものであり、軸方向外側の列のピッチ円直径が軸方向内側の列のピッチ円直径よりも大きい車輪支持用転がり軸受ユニットに於いて、外輪の軸方向中間部内周面に、径方向内方に突出する、上記内輪の軸方向内端部の外径よりも小さな内径を有する突出部を設けている事を特徴とする車輪支持用転がり軸受ユニット。

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