JP2011058523A - Rolling bearing unit - Google Patents
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Abstract
Description
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ハブユニット等の転がり軸受ユニットの改良に関する。具体的には、起動時に、初期段階から回転抵抗(動トルク)を低く抑えて、回転部分を駆動する為に要するエネルギの低減を図るものである。 The present invention relates to an improvement of a rolling bearing unit such as a wheel supporting hub unit for rotatably supporting a wheel with respect to a suspension device of an automobile. Specifically, at the time of start-up, the rotational resistance (dynamic torque) is kept low from the initial stage to reduce the energy required to drive the rotating part.
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ハブユニットが、例えば特許文献1に記載される等により広く知られている。図5は、この様な車輪支持用ハブユニット1の1例を示している。この車輪支持用ハブユニット1は、静止側軌道輪である外輪2の内径側に、回転側軌道輪であるハブ3を、同心に配置している。そして、この外輪2の内周面に設けた複列の外輪軌道4、4と、前記ハブ3の外周面に設けた複列の内輪軌道5、5との間に、それぞれが転動体である玉6、6を、両列毎に複数個ずつ、それぞれ保持器7、7により保持した状態で転動自在に設けて、前記外輪2の内径側に前記ハブ3を、回転自在に支持している。前記各玉6、6を設置した軸受内部空間8の両端開口は、それぞれがシール部材である、シールリング9とカバー10とによりシールしている。又、これらシールリング9とカバー10との間に位置する、前記軸受内部空間8内にグリースを封入して、前記各玉6、6の転動面と、前記両外輪軌道4、4及び前記両内輪軌道5、5との転がり接触部の潤滑を図っている。
A wheel supporting hub unit for rotatably supporting a wheel with respect to a suspension device is widely known, for example, as described in
上述の様な車輪支持用ハブユニット1の使用状態では、前記外輪2を、懸架装置(を構成する、ナックル、アクスルハウジング、アクスルビ−ム等の支持部材に、この外輪2の外周面に設けた静止側フランジ18を利用して結合固定する。又、前記ハブ3の軸方向外端寄り部分(軸方向に関して外とは、車体への取付状態で幅方向外側、反対に、幅方向中央側を、軸方向に関して内と言う)に設けた回転側フランジ11に、車輪を支持固定する。これにより、この車輪を前記懸架装置に対し回転自在に支持する。
In the use state of the wheel
上述の様な車輪支持用ハブユニット1を構成するハブ3の回転抵抗(車輪支持用ハブユニット1の動トルク)は、各部の寸法や材質の他、前記各玉6、6の予圧及び前記グリースの粘度に大きく影響される。このうちの寸法、材質、予圧は、前記車輪支持用ハブユニット1の剛性等、必要とする性能を確保する必要上、回転抵抗の低減のみを考慮して変更する事は難しい。一方、前記グリースに関しては、粘度が低い程前記回転抵抗を低く抑えられるが、前記各転がり接触部に十分な厚さの油膜を形成する事を考慮した場合、粘度を低くする事には限度がある。特に、高速走行時等、前記各玉6、6の自転及び公転に伴う攪拌抵抗によって前記グリースの温度が上昇し、その粘度が低下した場合にも必要とする油膜厚さを確保する事を考慮した場合、或る程度粘度が高いグリースを使用する必要がある。
The rotational resistance of the
一方、グリースは、その組成により程度の差があるにしても、温度によりその粘度が変化する事が避けられない。具体的には、温度が高くなる程粘度が低下する。又、前記車輪支持用ハブユニット1に封入したグリースの温度は、気温(環境温度)を一定とした場合、長時間停止した状態で最も低くなり、走行開始後(起動後)に、前記攪拌抵抗により次第に高くなる。従って、前記ハブ3の回転抵抗は、起動直後に最も大きくなり、次第に低下する。この為、自動車の走行開始直後は抵抗が大きく、その分、加速性能を中心とする走行性能や燃費性能が悪化する。走行開始直後からこれらの性能を向上させる為、低温時でも粘度の低いグリースを使用する事は、上述の様に、グリースの温度上昇後にも必要とする潤滑性能(油膜保持性能)を確保する面から、採用できない。
On the other hand, the viscosity of the grease is unavoidably changed depending on the temperature even if there is a difference depending on the composition. Specifically, the viscosity decreases as the temperature increases. The temperature of the grease sealed in the wheel supporting
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、温度上昇時にも必要な潤滑性能を確保できるグリースを採用し、しかも、運転開始直後から回転抵抗を低く抑える事ができる転がり軸受ユニットを実現すべく発明したものである。 In view of the circumstances as described above, the present invention adopts a grease that can ensure the necessary lubrication performance even when the temperature rises, and to realize a rolling bearing unit that can keep the rotational resistance low immediately after the start of operation. Invented.
本発明の転がり軸受ユニットは何れも、回転側軌道輪及び静止側軌道輪と、回転側軌道面及び静止側軌道面と、複数個の転動体と、シール部材と、グリースとを備える。
このうちの回転側軌道輪及び静止側軌道輪は、互いに同心に配置されている。
又、前記回転側軌道面及び静止側軌道面は、前記両軌道輪の互いに対向する周面にそれぞれ設けられている。
又、前記各転動体は、前記回転側軌道面と静止側軌道面との間に転動自在に設置されている。
又、前記シール部材は、前記各転動体を設置した軸受内部空間の端部開口をシールする。
更に、前記グリースは、前記軸受内部空間内に封入されている。
Each of the rolling bearing units of the present invention includes a rotation side raceway and a stationary side raceway, a rotation side raceway and a stationary side raceway, a plurality of rolling elements, a seal member, and grease.
Of these, the rotation-side raceway and the stationary-side raceway are arranged concentrically with each other.
The rotating side raceway surface and the stationary side raceway surface are respectively provided on the circumferential surfaces of the both raceways facing each other.
Each of the rolling elements is installed between the rotating side raceway surface and the stationary side raceway surface so as to roll freely.
Further, the seal member seals the end opening of the bearing internal space where the rolling elements are installed.
Furthermore, the grease is sealed in the bearing internal space.
特に、請求項1に記載した転がり軸受ユニットに於いては、前記静止側軌道輪の周面部分と前記軸受内部空間部分とのうちの少なくとも一方の部分に、ヒータを添着する事により、前記グリースを加温可能としている。
この様な請求項1に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項2に記載した発明の様に、前記ヒータを電熱ヒータとする。そして、太陽光発電パネルにより、この電熱ヒータに通電する。
In particular, in the rolling bearing unit according to
When the invention described in
又、請求項3に記載した転がり軸受ユニットに於いては、前記回転側軌道輪と前記静止側軌道輪とのうちの少なくとも一方の軌道輪の表面で、外気に接触する部分の少なくとも一部に、断熱層を設けている。
更に、請求項4に記載した転がり軸受ユニットに於いては、前記静止側軌道輪と、この静止側軌道輪を固定する支持部材との間に、この静止側軌道輪を構成する材料よりも熱伝達率が低い材料製のスペーサを介在させている。
In the rolling bearing unit according to
Furthermore, in the rolling bearing unit according to
上述の様な本発明の転がり軸受ユニットは、例えば請求項5に記載した発明の様に、転がり軸受ユニットを、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ハブユニットとして実施する。
この場合には、複列に配置された回転側軌道面と複列に配置された静止側軌道面との間に転動体を、両列毎に複数個ずつ配置する。
又、1対のシール部材を、前記軸受内部空間の両端開口をシールする状態で設ける。
そして、使用状態で、前記静止側軌道輪を懸架装置に結合固定した状態で回転させず、前記回転側軌道輪を、車輪を支持固定した状態でこの車輪と共に回転させる。
The rolling bearing unit of the present invention as described above is implemented as a wheel supporting hub unit for rotatably supporting a wheel with respect to a suspension device, for example, as in the invention described in
In this case, a plurality of rolling elements are arranged for each of the two rows between the rotation side raceway surface arranged in the double row and the stationary side raceway surface arranged in the double row.
Further, a pair of seal members are provided in a state in which both end openings of the bearing internal space are sealed.
Then, in the state of use, the stationary side race is not rotated in a state of being coupled and fixed to a suspension device, but the rotation side race is rotated together with this wheel while the wheel is supported and fixed.
上述の様に構成する本発明の転がり軸受ユニットによれば、温度上昇時にも必要な潤滑性能を確保できるグリースを採用し、しかも、運転開始直後から回転抵抗を低く抑える事ができる。
尚、特許文献2には、真空中で使用される固体潤滑転がり軸受で、この転がり軸受を内蔵するハウジングにヒータを設ける構造が記載されている。但し、前記特許文献2には、ヒータを設ける理由が記載されていない。この特許文献2で、ヒータは図面にのみ記載されており、明細書中で説明されていないが、試験時の加熱用と思われる。そもそも、前記特許文献2に記載された発明は、固体潤滑転がり軸受を対象としている以上、前記ヒータが、グリースの粘度低減による回転抵抗の低減を意図していない事は明らかである。
According to the rolling bearing unit of the present invention configured as described above, the grease that can ensure the necessary lubrication performance even when the temperature rises can be adopted, and the rotational resistance can be kept low immediately after the start of operation.
[実施の形態の第1例]
図1は、請求項1、2、5に対応する、本発明の実施の形態の第1例を示している。尚、本例の特徴は、軸受内部空間8内に封入したグリースの粘度を、車輪支持用ハブユニット1の起動直後から低く抑える為、外輪2の外周面に電熱ヒータ13を設置し、前記グリースの温度を保持する(運転開始以前から、必要とする潤滑性を確保しつつ、ハブ3の回転抵抗を抑えられる程度に高くする)点にある。その他の部分の構成及び作用は、例えば図5で説明した、従来から知られている車輪支持用ハブユニット1とほぼ同様であるから、同等部分に関する説明は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
[First example of embodiment]
FIG. 1 shows a first example of an embodiment of the present invention corresponding to
本例の場合、前記外輪2の外周面に、シート状若しくは帯状の電熱ヒータ13を、この外輪2に貼着(シート状ヒータの場合)若しくは巻回(帯状ヒータの場合)する状態で設置している。何れにしても前記電熱ヒータ13には、自動車の屋根面等に設置した太陽光発電パネル14から通電可能としている。この太陽光発電パネル14から前記電熱ヒータ13への通電は、前記グリースの温度に基づいて制御(ON・OFF)して、このグリースの温度が過度に(ハブ3の回転抵抗を抑えられる程度を越えて、必要とする潤滑性を確保できなくなる程)上昇する事を防止する。この為に、前記外輪2の内周面に、温度センサ、サーマルリレー等の温度検出器15を設置している。
In the case of this example, a sheet-like or belt-like electric heater 13 is installed on the outer peripheral surface of the
前記太陽光発電パネル14と前記電熱ヒータ13との間に設置した通電制御器は、前記温度検出器15の検出信号に基づいて、前記太陽光発電パネル14から前記電熱ヒータ13への通電を制御し、前記グリースの温度を適正に(運転開始以前から、このグリースの粘度が、前記ハブ3の回転抵抗を抑えられる程度に低く、必要とする潤滑性を確保できる程度に高い値になる様に)維持する。即ち、前記車輪支持用ハブユニット1の動トルク(ハブ3の回転抵抗)は、この車輪支持用ハブユニット1の温度変化に伴う前記グリースの粘度変化に伴って、例えば図2に示す様に変化する。そこで、この図2に示す様な特性を考慮しつつ、前記動トルクが好ましい程度に低くなる迄前記車輪支持用転がり軸受ユニット1の温度を上昇させて当該温度に維持すべく、前記電熱ヒータ13への通電を制御する。
An energization controller installed between the solar
上述の様に構成する本例の構造によれば、自動車を長時間停車させ、再起動する以前の状態でも、前記軸受内部空間8内に封入されたグリースの粘度を、前記ハブ3の回転抵抗を抑えられる程度に低く抑えられる。この為、前記自動車を長時間停車させた後に再発進させた状態でも、前記ハブ3に支持固定した車輪の回転抵抗を低く抑えて、加速性能を中心とする走行性能や、燃費性能を良好にできる。しかも本例の構造の場合には、前記電熱ヒータ13に対して前記太陽光発電パネル14から通電する為、バッテリーから通電する場合の様に、オルタネータの負荷を増大させる事がなく、前記燃費性能の改善効果を十分に得られる。
According to the structure of the present example configured as described above, the viscosity of the grease sealed in the bearing internal space 8 is set to the rotational resistance of the
但し、屋内駐車場等、前記太陽光発電パネル14による発電量を確保できない場合でも前記電熱ヒータ13による前記グリースの加温を十分に行える様にする為、バッテリーからこの電熱ヒータ13に通電する事もできる。この場合には、前記太陽光発電パネル14により、この電熱ヒータ13による消費量分を、(屋外走行時等に)前記バッテリーに充電する様に構成すれば、前記オルタネータの負荷の増大を抑えて、前記燃費性能の改善効果を十分に確保できる。或いは、前記電熱ヒータ13への通電専用の小型バッテリーを設け、この小型バッテリーを前記太陽光発電パネル14により充電する様に構成すれば、屋内駐車場等に駐車した状態での前記電熱ヒータ13への通電を確保しつつ、前記オルタネータの負荷増大を確実に防止できる。
However, even when the amount of power generated by the solar
[実施の形態の第2例]
図3も、請求項1、2、5に対応する、本発明の実施の形態の第2例を示している。本例の場合には、外輪2の内周面で複列の外輪軌道4、4の間部分に、電熱ヒータ13aを設置している。この様な本例の場合には、この電熱ヒータ13aが軸受内部空間8内に封入したグリースに、直接対向乃至は接触する為、このグリースの加温を効果的に行える。この為、前記電熱ヒータ13aの容量を、上述した実施の形態の第1例の電熱ヒータ13の容量より低く抑えても、前記グリースを所望温度に迄十分に加温できる。但し本例の場合には、前記電熱ヒータ13aが前記グリースに直接接触する可能性がある。従って、安全を考えて、仮にこの電熱ヒータ13aにショート等の故障が発生しても、前記グリースが発火しない様にする為の考慮が必要である。具体的には、前記電熱ヒータ13aとして、発熱体をシリコンゴム等の絶縁材により覆って全体を帯状としたバンドヒータを使用する。又、このシリコンゴムがグリースにより劣化する可能性が考えられる場合には、シリコンゴムの代わりにポリイミドフィルムにより発熱体を覆ったバンドヒータを使用する事もできる。何れにしても、このバンドヒータである前記電熱ヒータ13aを前記外輪2の内周面に、接着により固定する。このバンドヒータへの通電量は、前記絶縁材や接着剤を損傷しない程度に抑える事は勿論である。
[Second Example of Embodiment]
FIG. 3 also shows a second example of an embodiment of the present invention corresponding to
この様な本例の構造は、単独で実施しても、前記軸受内部空間8内のグリースを十分に加温できる。但し、上述した実施の形態の第1例の構造と組み合わせて実施する(外輪2の内外両周面に電熱ヒータ13、13aを設ける)事もできる。その他の部分の構成及び作用は、この第1例と同様であるから、重複する説明は省略する。
Such a structure of this example can sufficiently heat the grease in the bearing internal space 8 even if it is implemented alone. However, it can also be implemented in combination with the structure of the first example of the above-described embodiment (
[実施の形態の第3例]
図4は、請求項1、3、5に対応する、本発明の実施の形態の第3例を示している。本例の場合には、軸受内部空間8の周囲に位置する、外輪2の中間部外周面、及び、ハブ3の中心部に形成されて軸方向外端面に開口する凹部16の底面及び内周面に、それぞれ断熱層17a、17bを設けている。これら両断熱層17a、17bとして好ましくは、雨水等に曝されても、含水して断熱性能が低下する事がないものを使用する。具体的には、セラミックのコーティング層、ニトリルゴム等の有機物系シートを巻回したもの、外輪2或いは凹部16の周面との間に空気層(断熱層)を介在させた板材(金属板或いは非金属板)、熱伝達率が低い材料によるコーティング層(合成樹脂コーティング、メッキ等)が、採用可能である。
[Third example of embodiment]
FIG. 4 shows a third example of the embodiment of the present invention corresponding to the first, third, and fifth aspects. In the case of this example, the outer peripheral surface of the intermediate portion of the
この様な本例の構造によれば、前記外輪2及び前記ハブ3から大気中への熱の放散を抑えられる。従って、これら外輪2とハブ3との相対回転に伴う玉6、6の転動により軸受内部空間8内のグリースが攪拌され、このグリースの温度が上昇する過程で、このグリースの熱が周囲に放散されにくい。この為、運転開始に伴って前記各玉6、6がこのグリースの攪拌を開始すると、このグリースの温度が迅速に上昇する。この結果、運転開始後、極く短時間でこのグリースの温度が、前記ハブ3の回転抵抗を抑えられる程度に低くなり、加速性能を中心とする走行性能や、燃費性能を良好にできる。
According to such a structure of this example, heat dissipation from the
運転開始後にグリースの温度を迅速に上昇させる為には、上述の図4に示した構造に代えて、或いはこの図4に示した構造と共に、懸架装置に対する外輪2の取付部を通じての熱の放散を抑える事も効果がある。この場合には、この外輪2の外周面に設けた静止側フランジ18(図5参照)の軸方向内側面と、懸架装置を構成する、ナックル、アクスルハウジング、アクスルビーム等の回転しない支持部材の軸方向外側面との突き合わせ部に、十分な強度及び剛性(耐座屈性)を有し、前記外輪2を構成する材料(一般的には中炭素鋼)よりも熱伝達率が低い材料製のスペーサを介在させる。具体的には、SUS304、SUS420、SUS440、チタン若しくはその合金等により造ったワッシャを、前記両側面同士の間に挟持する。
In order to quickly increase the temperature of the grease after the start of operation, heat is dissipated through the mounting portion of the
1 車輪支持用ハブユニット
2 外輪
3 ハブ
4 外輪軌道
5 内輪軌道
6 玉
7 保持器
8 軸受内部空間
9 シールリング
10 カバー
11 回転側フランジ
12 内輪
13、13a 電熱ヒータ
14 太陽光発電パネル
15 温度検出器
16 凹部
17a、17b 断熱層
18 静止側フランジ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009206682A JP2011058523A (en) | 2009-09-08 | 2009-09-08 | Rolling bearing unit |
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ID=43946406
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Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2011058523A (en) |
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