JP2013238266A - Rolling bearing for wheel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、自動車の車輪を支持するための車輪用転がり軸受に関する。 The present invention relates to a wheel rolling bearing for supporting a wheel of an automobile, for example.
自動車等の車両には、車輪を支持するために車輪用転がり軸受が用いられている(例えば、特許文献1参照)。 Wheel rolling bearings are used in vehicles such as automobiles to support the wheels (see, for example, Patent Document 1).
上記車輪用転がり軸受が取り付けられる自動車等は、販売のための輸送方法として、貨車輸送されることがある。
貨車輸送においては、貨車走行時に生じる振動が、貨車内の自動車に伝播する。このため、自動車に取り付けられた車輪用転がり軸受にも上記振動が伝播し、当該車輪用転がり軸受は、振動する環境下において停止状態で車輪を支持することになる。
An automobile or the like to which the wheel rolling bearing is attached may be transported by freight car as a transportation method for sale.
In freight car transport, vibrations that occur during freight car travel propagate to the cars in the freight car. For this reason, the said vibration propagates also to the rolling bearing for wheels attached to the motor vehicle, and the said rolling bearing for wheels supports a wheel in the stop state in the environment where it vibrates.
上記貨車走行時による振動は、車輪を支持する車輪用転がり軸受にフレッティング摩耗を生じさせることがあった。
停止状態にある自動車の車輪を支持する車輪用転がり軸受を想定して実施されるフレッティング摩耗試験では、外輪軌道面において車両水平方向に沿う径方向仮想線が交差する交差部分にフレッティング摩耗が生じることがしばしばある。
このようなフレッティング摩耗が自動車の輸送時に生じると、自動車の走行距離に関係なく車輪用転がり軸受の寿命性能を低下させることになってしまう。
The vibration during traveling of the freight car sometimes causes fretting wear on the wheel rolling bearing that supports the wheel.
In a fretting wear test conducted assuming a wheel rolling bearing that supports a vehicle wheel in a stopped state, fretting wear occurs at the intersection of the outer ring raceway surface where the radial imaginary line along the vehicle horizontal direction intersects. Often occurs.
When such fretting wear occurs during transportation of the automobile, the life performance of the wheel rolling bearing is reduced regardless of the travel distance of the automobile.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、振動環境下にて停止状態にある車両の車輪を支持する際においてもフレッティング摩耗を抑制することができる車輪用転がり軸受を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a wheel rolling bearing capable of suppressing fretting wear even when supporting a vehicle wheel that is stopped in a vibration environment. For the purpose.
本発明者は、外輪軌道面において車両水平方向に沿う径方向仮想線が交差する交差部分にフレッティング摩耗が生じるという事実に基づき、鋭意研究を重ねた結果、前記交差部分周辺における荷重負荷が比較的低く転動体の移動に対する自由度が適度にあることからフレッティング摩耗が生じやすいのではないかという知見を得、この知見に基づいて本発明を完成させた。 The present inventor has conducted extensive research based on the fact that fretting wear occurs at the intersection where the radial imaginary lines along the horizontal direction of the vehicle intersect on the outer ring raceway surface, and as a result, the load load around the intersection is compared. Therefore, the inventors have obtained knowledge that fretting wear is likely to occur because the degree of freedom of movement of the rolling elements is moderate, and the present invention has been completed based on this knowledge.
すなわち、上記目的を達成するための本発明は、車両に取り付けられて車輪を支持する車輪用転がり軸受であって、軸方向一端部に前記車輪が取り付けられる内輪部材と、前記車両に固定されるとともに前記内輪部材の外周側に同心に配置された外輪部材と、前記内輪部材の外周側に形成された内輪軌道面と、前記外輪部材の内周側に形成された外輪軌道面との間にグリース潤滑下で転動自在に介在している複数の転動体と、を備え、軸線に直交する断面における前記外輪軌道面の輪郭形状は、前記外輪が前記車両に固定されたときの車両水平方向に沿う前記外輪軌道面の内径寸法を、前記外輪が前記車両に固定されたときの車両鉛直方向に沿う前記外輪軌道面の内径寸法よりも大きく設定されることで、前記車両水平方向に沿うとともに軸中心を通過する径方向仮想線が前記外輪軌道面と交差する交差部分における前記外輪軌道面と前記転動体との間の接触面圧を、前記輪郭形状が真円の場合よりも低下させうる形状とされていることを特徴としている。 That is, the present invention for achieving the above object is a wheel rolling bearing attached to a vehicle and supporting a wheel, and an inner ring member to which the wheel is attached at one end in an axial direction, and fixed to the vehicle. And an outer ring member disposed concentrically on the outer peripheral side of the inner ring member, an inner ring raceway surface formed on the outer peripheral side of the inner ring member, and an outer ring raceway surface formed on the inner peripheral side of the outer ring member. A plurality of rolling elements that are freely rollable under grease lubrication, and the contour shape of the outer ring raceway surface in a cross section orthogonal to the axis is a vehicle horizontal direction when the outer ring is fixed to the vehicle Is set to be larger than the inner diameter dimension of the outer ring raceway surface along the vertical direction of the vehicle when the outer ring is fixed to the vehicle. axis A shape capable of lowering the contact surface pressure between the outer ring raceway surface and the rolling element at the intersection where a radial imaginary line passing through the center intersects the outer ring raceway surface as compared with the case where the contour shape is a perfect circle. It is characterized by being said.
上記のように構成された車輪用転がり軸受によれば、軸線に直交する断面における外輪軌道面の輪郭形状が、車両水平方向に沿う径方向仮想線が前記外輪軌道面と交差する交差部分における前記外輪軌道面と前記転動体との間の接触面圧を、前記輪郭形状が真円の場合よりも低下させうる形状とされているので、停止状態にある車両において荷重負荷が車両鉛直方向よりも低い前記交差部分周辺の外輪軌道面と転動体との接触面圧を更に低減することができる。前記交差部周辺は、荷重負荷が比較的低く転動体の移動に対する自由度が適度にあることからフレッティング摩耗が生じやすい。よって、上記のように、前記交差部分周辺の接触面圧をより低減するとともに、転動体の移動の自由度をさらに高めることで接触面でのグリースの油膜形成が促進でき、振動環境下にて停止状態にある車両の車輪を支持する際の前記交差部分周辺の外輪軌道面と転動体との間で顕著に生じるフレッティング摩耗を抑制することができる。 According to the wheel rolling bearing configured as described above, the contour shape of the outer ring raceway surface in a cross section orthogonal to the axis line is the cross-section where the radial virtual line along the vehicle horizontal direction intersects the outer ring raceway surface. Since the contact surface pressure between the outer ring raceway surface and the rolling element can be reduced as compared with the case where the contour shape is a perfect circle, the load load in the vehicle in a stopped state is greater than the vehicle vertical direction. It is possible to further reduce the contact surface pressure between the outer ring raceway surface around the low intersection and the rolling element. In the vicinity of the intersection, fretting wear is likely to occur because the load is relatively low and the degree of freedom of movement of the rolling elements is moderate. Therefore, as described above, the contact surface pressure around the intersection can be further reduced, and the degree of freedom of movement of the rolling elements can be further increased to promote the formation of an oil film of grease on the contact surface. It is possible to suppress fretting wear remarkably occurring between the outer ring raceway surface and the rolling elements around the intersection when the vehicle wheel in a stopped state is supported.
上記車輪用転がり軸受において、前記外輪軌道面の輪郭形状は、長軸が前記車両水平方向に沿う楕円形状とされていることが好ましい。この場合、輪郭形状における車両鉛直方向部分から車両左右方向部分を滑らかに繋ぐことができる。 In the wheel rolling bearing described above, it is preferable that the contour shape of the outer ring raceway surface is an elliptical shape whose major axis is along the horizontal direction of the vehicle. In this case, the vehicle left-right direction part can be smoothly connected from the vehicle vertical direction part in the outline shape.
また、上記車輪用転がり軸受において、前記外輪軌道面の輪郭形状における前記交差部分を含む所定の円弧範囲には、前記車両鉛直方向に沿う前記外輪軌道面の内径寸法によって定まる基準円に対して、径方向外側に向かって凹湾曲状に凹む湾曲部が形成されていることが好ましく、この場合、必要に応じて湾曲部の範囲及び曲率を調整することができる。 Further, in the rolling bearing for wheel, in a predetermined arc range including the intersecting portion in the contour shape of the outer ring raceway surface, with respect to a reference circle determined by an inner diameter dimension of the outer ring raceway surface along the vehicle vertical direction, It is preferable that a curved portion that is concavely curved toward the outside in the radial direction is formed, and in this case, the range and curvature of the curved portion can be adjusted as necessary.
本発明の車輪用転がり軸受によれば、振動環境下にて停止状態にある車両の車輪を支持する際においてもフレッティング摩耗を抑制することができる。 According to the rolling bearing for a wheel of the present invention, fretting wear can be suppressed even when a vehicle wheel that is stopped in a vibration environment is supported.
次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る車輪用転がり軸受装置の軸方向断面図であり、図2は、図1中、II−II線矢視断面図である。この車輪用転がり軸受装置1は、自動車等の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する。 Next, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an axial sectional view of a rolling bearing device for a wheel according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG. The wheel rolling bearing device 1 supports a wheel of an automobile or the like so as to be rotatable with respect to a suspension device.
車輪用転がり軸受装置1は、外輪2と、内輪としての内軸3と、外輪2と内軸3の間に配置された転動体としての複数の円錐ころ4と、これらの円錐ころ4をそれぞれ保持する保持器5と、を備えており、複列の円錐ころ軸受を構成している。
内輪部材としての内軸3は、回転輪であると同時に車輪(図示せず)が取り付けられる車軸を構成している。内軸3の外周面には、円錐ころ4が転動する内輪軌道面3aが形成されている。内軸3の一端部には、車輪を固定するためのフランジ部6が形成されている。
The wheel rolling bearing device 1 includes an outer ring 2, an
The
外輪部材としての外輪2は、自動車の懸架装置(図示せず)に固定される固定輪であり、内軸3の外周側に同心に配置されている。外輪2の内周面には、円錐ころ4が転動する外輪軌道面2aが形成されている。また、外輪2の外周面には、自動車への固定のためのフランジ部7が形成されている。このフランジ部7は、当該車輪用転がり軸受装置1が固定される自動車側の固定部に応じて形成されている。外輪2は、自動車に固定される際には、周方向の特定の位置が上方向となるように固定される。なお、本実施形態の車輪用転がり軸受装置1は、図2中、紙面上下方向が自動車の上下方向(車両鉛直方向)、紙面左右方向が、自動車の水平方向(車両水平方向)となるように固定されるものとする。
The outer ring 2 as an outer ring member is a fixed ring that is fixed to a suspension device (not shown) of an automobile, and is arranged concentrically on the outer peripheral side of the
円錐ころ4は、外輪軌道面2aと、内輪軌道面3aとの間にグリース潤滑下で転動自在に介在している。
以上の構成により、車輪用転がり軸受装置1は、自動車に取り付けられて内軸3に一体回転可能に固定された車輪を当該自動車に対して回転自在に支持する。
The
With the above configuration, the rolling bearing device 1 for a wheel supports a wheel attached to the automobile and fixed to the
図3は、図2中、外輪軌道面2aの輪郭を誇張して示した図である。なお、図3は、車輪用転がり軸受装置1の軸線に直交する断面における外輪軌道面2aの輪郭形状を示している。
また、図3においても、紙面上下方向が外輪2が自動車に固定されたときの車両鉛直方向であり、紙面左右方向が外輪2が自動車に固定されたときの車両水平方向である。図中、外輪軌道面2aの輪郭Pの輪郭形状は、長軸が車両水平方向に沿う楕円形状とされている。
FIG. 3 is an exaggerated view of the contour of the outer
Also in FIG. 3, the vertical direction of the paper is the vehicle vertical direction when the outer ring 2 is fixed to the automobile, and the horizontal direction of the paper is the horizontal direction of the vehicle when the outer ring 2 is fixed to the automobile. In the drawing, the contour shape of the contour P of the outer
本実施形態において、長軸である車両水平方向に沿う外輪軌道面2aの内径寸法d1と、短軸である車両鉛直方向に沿う外輪軌道面2aの内径寸法d2との差は、40μmに設定されている。よって、本実施形態の外輪軌道面2aの真円度は20μmである。
In the present embodiment, the difference between the inner diameter dimension d1 of the outer
一般的な車輪用転がり軸受装置1における内軸3の軸径が30〜60mmであり、この場合に外輪軌道面2aの真円度の許容値は5μm以下程度である。
一方、軸受寿命の観点からみると、上記一般的な車輪用転がり軸受装置1における外輪軌道面2aの真円度の数値が10〜20μmの範囲であれば、許容値の場合と遜色がない軸受寿命を維持できることが確認されている。
つまり、本実施形態では、内径寸法d1と、内径寸法d2とは、軸受寿命を維持可能な範囲内で、真円度の許容値の範囲を超える数値範囲となるように設定されている。
The shaft diameter of the
On the other hand, from the viewpoint of bearing life, a bearing that is inferior to the allowable value if the roundness of the outer
That is, in the present embodiment, the inner diameter dimension d1 and the inner diameter dimension d2 are set so as to be in a numerical range exceeding the allowable range of roundness within a range in which the bearing life can be maintained.
ここで本実施形態の外輪軌道面2aは、内径寸法d1,d2を上記のように設定することで、図3において、車両水平方向に沿うとともに軸中心Oを通過する第1径方向仮想線D1が外輪軌道面2aの輪郭Pと交差する水平方向交差部分K1,K2における外輪軌道面2aと円錐ころ4との接触面圧が、外輪軌道面2aの輪郭形状が真円の場合よりも低下するように設定されている。なお、ここで、外輪軌道面2aの輪郭形状が真円である場合とは、外輪軌道面2aの真円度が許容値の範囲である5μm以下である場合とする。
Here, the outer
すなわち、本実施形態において、軸線に直交する断面における外輪軌道面2aの輪郭形状は、真円の範囲を超える程度に、車両水平方向に沿う内径寸法d1を、車両鉛直方向に沿う内径寸法d2よりも大きく設定されることで、車両水平方向に沿うとともに軸中心Oを通過する第1径方向仮想線D1が外輪軌道面2aと交差する水平方向交差部分K1,K2における外輪軌道面2aと円錐ころ4との間の接触面圧を、外輪軌道面2aの輪郭形状が真円の場合よりも低下させうる形状とされている。
In other words, in the present embodiment, the contour shape of the outer
このため、停止状態にある自動車において、車両鉛直方向に沿うとともに軸中心Oを通過する第2径方向仮想線D2が外輪軌道面2aと交差する鉛直方向交差部分K3,K4よりも自動車による荷重負荷が低い水平方向交差部分K1,K2周辺の外輪軌道面2aと円錐ころ4との接触面圧を更に低減することができる。水平方向交差部分K1,K2周辺は、荷重負荷が比較的低く円錐ころ4の移動に対する自由度が適度にあることからフレッティング摩耗が生じやすい。よって、上記のように、水平方向交差部分K1,K2周辺の接触面圧をより低減するとともに、円錐ころ4の移動の自由度をさらに高めることで接触面でのグリースの油膜形成が促進でき、振動環境下にて停止状態にある自動車の車輪を支持する際の水平方向交差部分K1,K2周辺の外輪軌道面2aと円錐ころ4との間で顕著に生じるフレッティング摩耗を抑制することができる。
For this reason, in the automobile in a stopped state, the load applied by the automobile is more than the vertical intersecting portions K3 and K4 where the second radial imaginary line D2 that passes along the axial center O along the vehicle vertical direction intersects the outer
また、上記実施形態では、外輪軌道面2aの輪郭形状が、楕円形状とされているので、輪郭形状が真円の範囲を超えるように内径寸法d1を内径寸法d2よりも大きく設定したとしても、輪郭形状における車両鉛直方向部分から車両左右方向部分を滑らかに繋ぐことができる。
In the above embodiment, since the contour shape of the outer
なお、上記実施形態では、内径寸法d1と、内径寸法d2との差を、40μmに設定したが、外輪軌道面2aの輪郭形状が真円である真円度の許容値の範囲が5μm以下であるので、内径寸法d1と内径寸法d2との差を10μmより大きく設定すれば、真円の範囲を超えた輪郭形状とすることができる。よって、内径寸法d1と内径寸法d2との差は、10μmより大きいことが好ましい。
また、内径寸法d1と内径寸法d2との差の上限値としては、上述のように、軸受寿命の観点から40μm以下とすることが好ましい。
In the above-described embodiment, the difference between the inner diameter dimension d1 and the inner diameter dimension d2 is set to 40 μm, but the allowable range of roundness where the contour shape of the outer
In addition, as described above, the upper limit value of the difference between the inner diameter dimension d1 and the inner diameter dimension d2 is preferably 40 μm or less from the viewpoint of bearing life.
図4は、本実施形態の外輪2の外輪軌道面2aの研磨方法を示す図である。外輪軌道面2aは、第1径方向仮想線D1に沿う内径寸法d1を、内径寸法d2よりも大きく設定する必要があるので、外輪軌道面2aを研磨する際に、図4に示すように、水平方向交差部分K1,K2(図3)に相当する部分の外輪外周面を押圧治具10によって、内周方向に向けて押圧する。
これによって、外輪2を弾性変形させ、押圧治具10が押圧している部分の内周部分の研磨代を他の部分よりも多くすることができる。
FIG. 4 is a diagram showing a polishing method for the outer
Thereby, the outer ring 2 can be elastically deformed, and the polishing allowance of the inner peripheral portion of the portion pressed by the pressing
上記のように押圧治具10によって押圧された状態の外輪2の内周側に円筒状の研磨砥石11を装入して外輪軌道面2aを研磨し、外輪2が押圧された状態で外輪軌道面2aがほぼ真円となるように研磨する。
その後、押圧治具10による押圧を開放すれば、外輪2は弾性的に復元し、押圧治具10が押圧している部分の内周部分は、他の部分よりも大きく研磨され、外輪軌道面2aにおける水平方向交差部分K1,K2に相当する部分の内径寸法を他の部分よりも大きくすることができる。
なお、内径寸法d1と、内径寸法d2との差は、押圧治具10の押圧圧力を調整することで調整することができる。
As described above, the cylindrical polishing grindstone 11 is inserted into the inner peripheral side of the outer ring 2 pressed by the pressing
Thereafter, if the pressing by the pressing
The difference between the inner diameter dimension d1 and the inner diameter dimension d2 can be adjusted by adjusting the pressing pressure of the
なお、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではない。上記実施形態では、外輪軌道面2aの輪郭形状を楕円形状とした場合を例示したが、例えば、図5に示すように、外輪軌道面2aの輪郭Pにおいて、水平方向交差部分K1,K2が位置する所定の円弧範囲Sに、内径寸法d2によって定まる基準円Tに対して、径方向外側に向かって凹湾曲状に凹む湾曲部20を形成し、内径寸法d1を内径寸法d2よりも大きく設定してもよい。基準円Tは、鉛直方向交差部分K3,K4を通過する円である。この場合、内径寸法d1を内径寸法d2よりも大きく設定しつつも、必要に応じて湾曲部の範囲及び曲率を調整することができる。
The present invention is not limited to the above embodiments. In the above embodiment, the case where the contour shape of the outer
また、上記実施形態では、円錐ころ軸受を用いた車輪用転がり軸受装置1に、本発明を適用した場合を例示したが、本発明は、円錐ころ軸受に限らず、アンギュラ玉軸受を用いた車輪用転がり軸受装置に対しても適用することができる。 Moreover, in the said embodiment, although the case where this invention was applied to the rolling bearing apparatus 1 for wheels using a tapered roller bearing was illustrated, this invention is not restricted to a tapered roller bearing, The wheel using an angular ball bearing. The present invention can also be applied to a rolling bearing device for use.
1 車輪用転がり軸受装置
2 外輪(外輪部材)
2a 外輪軌道面
3 内軸(内輪部材)
3a 内輪軌道面
4 円錐ころ(転動体)
20 湾曲部
d1 内径寸法
d2 内径寸法
D1 第1径方向仮想線
K1,K2 水平方向交差部分
1 Rolling bearing device for wheels 2 Outer ring (outer ring member)
2a Outer
3a Inner
20 Curved portion d1 Inner diameter d2 Inner diameter D1 First radial imaginary line K1, K2 Horizontally intersecting portion
Claims (3)
軸方向一端部に前記車輪が取り付けられる内輪部材と、
前記車両に固定されるとともに前記内輪部材の外周側に同心に配置された外輪部材と、
前記内輪部材の外周側に形成された内輪軌道面と、前記外輪部材の内周側に形成された外輪軌道面との間にグリース潤滑下で転動自在に介在している複数の転動体と、を備え、
軸線に直交する断面における前記外輪軌道面の輪郭形状は、
前記外輪が前記車両に固定されたときの車両水平方向に沿う前記外輪軌道面の内径寸法を、前記外輪が前記車両に固定されたときの車両鉛直方向に沿う前記外輪軌道面の内径寸法よりも大きく設定されることで、前記車両水平方向に沿うとともに軸中心を通過する径方向仮想線が前記外輪軌道面と交差する交差部分における前記外輪軌道面と前記転動体との間の接触面圧を、前記輪郭形状が真円の場合よりも低下させうる形状とされていることを特徴とする車輪用転がり軸受。 A wheel rolling bearing attached to a vehicle and supporting a wheel,
An inner ring member to which the wheel is attached to one end in the axial direction;
An outer ring member fixed to the vehicle and disposed concentrically on the outer peripheral side of the inner ring member;
A plurality of rolling elements interposed between the inner ring raceway surface formed on the outer peripheral side of the inner ring member and the outer ring raceway surface formed on the inner peripheral side of the outer ring member so as to roll freely under grease lubrication; With
The contour shape of the outer ring raceway surface in the cross section perpendicular to the axis is
The inner diameter dimension of the outer ring raceway surface along the vehicle horizontal direction when the outer ring is fixed to the vehicle is larger than the inner diameter dimension of the outer ring raceway surface along the vehicle vertical direction when the outer ring is fixed to the vehicle. By setting it large, the contact surface pressure between the outer ring raceway surface and the rolling element at the intersection where the radial imaginary line that passes along the vehicle horizontal direction and passes through the axial center intersects the outer ring raceway surface is reduced. The wheel rolling bearing according to claim 1, wherein the contour shape is a shape that can be lowered as compared with a perfect circle.
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