JP2018044651A - Hub unit bearing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する為に使用されるハブユニット軸受に関する。 The present invention relates to a hub unit bearing used for rotatably supporting a wheel of an automobile with respect to a suspension device.
ハブユニット軸受は、自動車の車輪及び制動用回転部材を、懸架装置に対して回転自在に支持している。自動車が旋回走行する際には大きなモーメント荷重が加わるので、旋回走行時の操縦安定性を確保する為に、ハブユニット軸受のモーメント剛性は大きくする必要がある。この為、ハブユニット軸受としては、転動体(玉)を複列に配置すると共に、各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、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に記載されている様な、各列の転動体のピッチ円直径を異ならせた構造(異径PCD構造)が知られている。 The hub unit bearing supports the wheel of the automobile and the rotating rotating member for braking with respect to the suspension device. Since a large moment load is applied when the automobile turns, it is necessary to increase the moment rigidity of the hub unit bearing in order to ensure steering stability during turning. For this reason, as a hub unit bearing, a structure in which rolling elements (balls) are arranged in double rows and a preload and a back combination type (DB type) contact angle are provided to the rolling elements in each row is generally used. Has been. Furthermore, in order to ensure a larger moment rigidity while preventing an increase in size, a structure in which the pitch circle diameters of the rolling elements in each row are made different (for example, different diameter PCD structure as described in Patent Document 1). )It has been known.
FF(前輪駆動)車の前輪に用いられるハブユニット軸受は、駆動輪と操舵輪を兼ねる為、CVJ(等速ジョイント)の駆動軸や、ステアリングナックル等の操舵機構が接続固定されており、懸架装置の仮想キングピン角にCVJの揺動中心を近接させる為、ハブユニット軸受の軸方向寸法を小さくすると共に、ハブユニット軸受とステアリングナックルが径方向に重畳する軸方向幅寸法を大きくする必要がある。この為、車輪等が固定されるハブフランジと、ハブユニット軸受を懸架装置のナックルに固定する為の取付フランジとの距離(フランジ間距離)を短くする必要がある。その結果、取付フランジは、ハブユニット軸受を構成する外輪の車体外方側(ハブフランジに近い側)、或いは外輪の軸方向中間部分(各列の間部分)に形成される事になる。また、ハブユニット軸受の軸方向寸法が制約され、複列の転動体間の軸方向寸法を大きく出来ない中で、大きなモーメント剛性を必要とする前輪駆動用のハブユニット軸受としては、ハブフランジと取付フランジとが近接した、異径PCD構造を採用する事が考えられる。 The hub unit bearing used for the front wheels of FF (front wheel drive) vehicles is both a drive wheel and a steering wheel, so the drive shaft of a CVJ (constant velocity joint) and a steering mechanism such as a steering knuckle are connected and fixed. To make the CVJ swing center close to the virtual kingpin angle of the device, it is necessary to reduce the axial dimension of the hub unit bearing and increase the axial width dimension in which the hub unit bearing and the steering knuckle overlap in the radial direction. . For this reason, it is necessary to shorten the distance (distance between flanges) between the hub flange to which the wheel or the like is fixed and the mounting flange for fixing the hub unit bearing to the knuckle of the suspension device. As a result, the mounting flange is formed on the outer side of the outer ring constituting the hub unit bearing on the outer side of the vehicle body (side closer to the hub flange) or in the axially intermediate part of the outer ring (the part between the rows). In addition, the hub unit bearing for front wheel drive that requires a large moment rigidity is difficult because the axial dimension of the hub unit bearing is restricted and the axial dimension between the double row rolling elements cannot be increased. It is conceivable to adopt a different diameter PCD structure in which the mounting flange is close.
しかし、上述の構成を採用すると、取付フランジが形成された外輪は、取付フランジの根元部に形成された逃げ部が、大径側の軌道列と小径側の軌道列との間に形成された傾斜部に近づいて、この領域(各軌道の間部分)が薄肉の状態となってしまう。更に、前記逃げ部が、転動体に付与した接触角の延長線上に近接、或いは重なる場合もありうる。
この様な傾向は、大径側の軌道列に組み込まれた転動体(玉)の直径が大きい場合や、各列の転動体のピッチ円直径の径差が大きい場合に、より顕著となる。
However, when the above-described configuration is adopted, the outer ring formed with the mounting flange has a relief portion formed at the root portion of the mounting flange formed between the large diameter side track row and the small diameter side track row. Approaching the inclined part, this region (the portion between each track) becomes thin. Furthermore, the escape portion may be close to or overlap the extended line of the contact angle given to the rolling element.
Such a tendency becomes more conspicuous when the diameter of the rolling elements (balls) incorporated in the large-diameter track array is large or when the diameter difference between the pitch circle diameters of the rolling elements in each array is large.
上述したハブユニット軸受に対して走行時の路面反力が負荷されると、前記薄肉の領域に応力が集中する。路面反力による応力が大きくなると、外輪(取付フランジ)の強度に悪影響を与える虞がある。 When the road surface reaction force during traveling is applied to the hub unit bearing described above, stress concentrates on the thin region. If the stress due to the road surface reaction force increases, the strength of the outer ring (mounting flange) may be adversely affected.
本発明は、上述の様な問題点に鑑みなされたものであり、取付フランジが各外輪軌道の間部分に設けられ、各軌道列に組み込まれた転動体のPCDが異なっている異径PCD構成を採用するハブユニット軸受において、外輪の強度を確保することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and has a different diameter PCD configuration in which mounting flanges are provided between the outer ring raceways and the PCDs of the rolling elements incorporated in each raceway row are different. In the hub unit bearing adopting the above, the strength of the outer ring is ensured.
本発明のハブユニット軸受は、内周面に複列の外輪軌道を有し、外周面に取り付けフランジを有する外輪と、複列の内輪軌道と、車輪を支持固定する為のハブフランジとを外周面に有するハブと、前記各外輪軌道と前記各内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玉とを備え、軸方向外側の軌道列のピッチ円直径が、軸方向内側の軌道列のピッチ円直径よりも大きい。 The hub unit bearing of the present invention includes an outer ring having a double row outer ring raceway on the inner peripheral surface and a mounting flange on the outer peripheral surface, a double row inner ring raceway, and a hub flange for supporting and fixing the wheel. A plurality of balls in each row between the outer ring raceways and the inner ring raceways, and balls provided in a state where a contact angle of a rear combination type is provided between the outer ring raceways and the inner ring raceways. The pitch circle diameter of the track train is larger than the pitch circle diameter of the track train on the inner side in the axial direction.
特に、本発明のハブユニット軸受は、前記取付フランジは、軸方向に関して各外輪軌道の間部分に形成されており、前記外輪の内周面には、前記各外輪軌道部分と、前記各外輪軌道の間部分とに、連続した一体の硬化層が形成されている。
又、軸方向外側の軌道列に設けられた前記玉の直径が、軸方向内側の軌道列に設けられた前記玉の直径よりも大きい。
又、前記各外輪軌道の間部分の断面形状が、滑らかに連続した形状である。
Particularly, in the hub unit bearing of the present invention, the mounting flange is formed in a portion between the outer ring raceways in the axial direction, and the outer ring raceway portions and the outer ring raceways are provided on the inner peripheral surface of the outer ring. A continuous integral hardened layer is formed between the intermediate portions.
In addition, the diameter of the balls provided on the axially outer track array is larger than the diameter of the balls provided on the axially inner track array.
The cross-sectional shape of the portion between the outer ring raceways is a smoothly continuous shape.
本発明によれば、取付フランジが各外輪軌道の間部分に設けられており、各軌道列に組み込まれた転動体のPCDが異なっている異径PCD構成を採用するハブユニット軸受において、外輪の強度を確保する事ができる。 According to the present invention, in a hub unit bearing that adopts a different diameter PCD configuration in which mounting flanges are provided between the outer ring raceways and the PCDs of the rolling elements incorporated in each raceway row are different, Strength can be secured.
図1は、本発明の実施形態を示している。本実施形態のハブユニット軸受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4a、4bとを備えている。ハブ2は、外周面の軸方向中間部及び内側部に複列(2列)の内輪軌道7a、7bを形成し、外周面の軸方向外側部分にハブフランジ8を形成している。
尚、軸方向に関して外とは、自動車へ組み付けた状態で、車両の幅方向外側を言い、図1の左側となる。反対に、車両の幅方向中央側となる図1の右側を、軸方向に関して内と言う。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. The hub unit bearing 1 of the present embodiment includes a
Note that “outside in the axial direction” means the outside in the width direction of the vehicle in a state assembled to the automobile, and is the left side in FIG. On the contrary, the right side in FIG. 1 which is the center side in the width direction of the vehicle is referred to as the inside in the axial direction.
軸方向外側に形成された外側内輪軌道7aの直径は、軸方向内側に形成された内側内輪軌道7bの直径よりも大きい。ハブフランジ8には、複数本のスタッド12の基端部を固定して、車輪を構成するホイールや、ディスク等の制動用回転体を支持固定できる様にしている。駆動輪用である本実施形態のハブユニット軸受1は、ハブ2の中心を軸方向に貫通する状態で、図示しない駆動軸を結合固定する為のスプライン孔11を有している。
The diameter of the outer
ハブ2は、ハブ本体5と内輪6とを組み合わせて構成されている。ハブ本体5の外周面には、軸方向中間部に外側内輪軌道7aが形成され、軸方向内端部に小径段部9が形成されている。内輪6は、外周面に内側内輪軌道7bが形成されており、小径段部9に外嵌固定されている。、傾斜面であるハブ傾斜部10を、外側内輪軌道7aと小径段部9との間部分に設ける事により、各内輪軌道7a,7bの径差を許容している。各内輪軌道7a、7b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)外径が小さくなっている。
The
外輪3は、内周面に複列(2列)の外輪軌道13a、13bを形成している。軸方向外側に形成された外側外輪軌道13aの直径は、軸方向内側に形成された内側外輪軌道13bの直径よりも大きい。この為に、外輪3の軸方向中間部内周面で各外輪軌道13a、13bの間部分に、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、外輪傾斜部15を形成している。各外輪軌道13a、13bは、断面形状(母線形状)が円弧形で、互いに近付く程(外輪3の軸方向中央に向う程)内径が小さくなっている。
The
各玉4aは、外側内輪軌道7aと外側外輪軌道13aとの間にそれぞれ複数個ずつ、転動自在に設けられて、軸方向外側の軌道列を構成している。一方、各玉4bは、内側内輪軌道7bと、内側外輪軌道13bとの間にそれぞれ複数個ずつ、転動自在に設けられて、軸方向内側の軌道列を構成している。軸方向外側の軌道列に設けられた玉4aの直径は、軸方向内側の軌道列に設けられた玉4bの直径よりも大きい。各軌道列の玉4a、4bのピッチ円直径(PCD)は、各内輪軌道7a、7b及び各外輪軌道13a、13bの直径の差に応じて互いに異なっている。即ち、軸方向外側の軌道列の各玉4aのピッチ円直径PCDoは、軸方向内側の軌道列の各玉4bのピッチ円直径PCDiよりも大きくなっている(PCDo>PCDi)。
A plurality of
この様なハブユニット軸受1は、複列に配置された各玉4a、4bに、背面組み合わせ型(DB型)の接触角(鎖線Co,Ci)を与えている。更に、スプライン孔11に挿通された図示しないCVJと結合部材(ナット等)により、ハブ本体5の軸方向外側面と内輪6の軸方向内側面とを狭持して、複列に配置された各玉4a、4bに予圧を付与している。本軸受構成により、ハブユニット軸受1は、モーメント剛性と、旋回走行時の操縦安定性との向上を図っている。
ハブ2の外周面と外輪3の内周面との間部分で、各玉4a,4bが設置された空間の軸方向両端開口部は、密封装置21a,21bによりそれぞれ密封されている。
In such a hub unit bearing 1, a contact angle (chain line Co, Ci) of a rear combination type (DB type) is given to each
The axial end openings of the space where the
外輪3は、懸架装置を構成するナックル30に固定され、使用時には回転しない。外輪3をナックル30に結合固定する為に、外輪3は、外周面に取付フランジ14を形成し、軸方向内端部にナックルパイロット部20を形成している。使用時、ナックルパイロット部20をナックル30の固定孔に挿入して、取付フランジ14のナックル取付面(軸方向内側面)をナックル30に当接させた状態で、取付孔19に螺合された図示しないボルトにより、外輪3はナックル30に支持固定される。ナックル取付面である取付フランジ14の軸方向内側面は、外輪3の中心軸と直交する円輪状の平面である。ナックルパイロット部20の外周面は、外輪3の中心軸と同心の円筒面である。
The
取付フランジ14は、軸方向に関して各外輪軌道13a,13bの間部分に、径方向外方に向けて突出する状態で形成されている。具体的には、取付フランジ14の軸方向外側面は、円弧形状である外側外輪軌道13aの中心(中心線Lo)よりも軸方向内側に位置しており、取付フランジ14の軸方向内側面(ナックル取付面)は、円弧状である内側外輪軌道13bの中心(中心線Li)よりも軸方向外側に位置している。
The
取付フランジ14とナックルパイロット部20とが接続する部分(取付フランジ14の軸方向内側面の径方向内端部と、ナックルパイロット部20の外周面の軸方向外端部)には、径方向内方及び軸方向外側に凹んだ逃げ部18が、外輪3の全周に亙り形成されている。逃げ部18は、前記ナックル取付面とナックルパイロット部20の外周面を高精度に加工する為に設けられている。
逃げ部18は、軸方向内側の軌道列を構成する玉4bの接触角θi(鎖線Ciと中心線Liとが成す角度)に対して、θi±15度の範囲に位置している(鎖線Ciの延長線上の、±15度の範囲に位置している)。又、逃げ部18は、軸方向内側の軌道列を構成する玉4bの接触角を表す鎖線Ciと内側外輪軌道13bの内周面との交点Pの径方向外方に位置している(交点Pと逃げ部18とは、径方向に重なっている)。
The portions where the mounting
The
外輪3の内周面で、各外輪軌道13a,13bの間に設けられた外輪傾斜部15は、断面が略S字形である滑らかな形状を有している。外輪傾斜部15の軸方向外端部分は、円筒状に形成されており、外側外輪軌道13aの軸方向内端部に連続している。外輪傾斜部15の軸方向内端部分は、円筒状に形成されており、内側外輪軌道13bの軸方向外端部に連続している。外輪傾斜部15の軸方向両端部に形成された前記各円筒状部分の間は、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滑らかな傾斜面状に形成されている。また、前記両円筒状部分と前記傾斜面状部分とは滑らかに連続している。
The outer ring inclined
外輪3は炭素鋼製であり、複列の外輪軌道13a,13b及び外輪傾斜部15には、熱処理による硬化層16(斜格子の部分)が、全周に亙って一体的に形成されている。硬化層16は、高周波加熱コイルにより各外輪軌道13a,13b及び外輪傾斜部15を同時に加熱する、高周波熱処理により形成している。従って、硬化層16の周囲部分(硬化層16と外輪3の外周面との間部分)には、熱処理が施されていない非硬化部17が存在している。
各外輪軌道13a,13bの接触角(鎖線Coと鎖線Ci)は、外輪傾斜部15の径方向外方部分に存在する非硬化部17の内部で、全周に亙り交差している。
The
The contact angles (chain line Co and chain line Ci) of the
上述の様に構成する本実施形態のハブユニット軸受1は、取付フランジ14が各外輪軌道13a,13bの間部分に設けられ、各軌道列に組み込まれた各玉4a,4bのPCDが異なっている異径PCD構成を採用するハブユニット軸受1において、外輪3の強度を確保できる。
本実施形態では、硬化層16を、各外輪軌道13a,13b及び外輪傾斜部15の硬化層をつないで(連続させて)一体的に形成すると供に、外輪傾斜部15を、滑らかに連続した断面形状に形成している。即ち、取付フランジ14の根元部分に形成された逃げ部18が、内側外輪軌道13bの接触角(鎖線Ci)や外輪傾斜部15と近付く、或いは重なる構成に於いて、硬化層(16)が連続していない場合は、薄肉となった逃げ部18の径方向内方部分の応力が大きくなる。これに対して本実施形態は、硬化層16を連続させることにより、交点Pにおける玉4bの接触応力を、硬化層16を通じて外輪3の全体に分散させ、逃げ部18の径方向内方部分の応力上昇を防いでいる。更に、滑らかに形成された外輪傾斜部15の特定部位に、応力が集中しない様にしている。この結果、外輪3への応力集中による、取付フランジ14の強度低下や、ハブユニット軸受1のモーメント剛性低下等の悪影響を抑制する事ができる。
In the hub unit bearing 1 of the present embodiment configured as described above, the mounting
In this embodiment, the
本発明は、取付フランジが各外輪軌道の間部分に設けられ、異径PCD構成を採用するハブユニット軸受であれば、本実施形態以外の構成であるハブユニット軸受にも適用可能である。 The present invention can be applied to a hub unit bearing having a configuration other than that of the present embodiment as long as it is a hub unit bearing provided with a mounting flange in a portion between each outer ring raceway and adopting a different diameter PCD configuration.
1 ハブユニット軸受
2 ハブ
3 外輪
4a、4b 玉
5 ハブ本体
6 内輪
7a、7b 内輪軌道(外側、内側)
8 ハブフランジ
9 小径段部
10 ハブ傾斜部
11 スプライン孔
12 スタッド
13a、13b 外輪軌道(外側、内側)
14 取付フランジ
15 外輪傾斜部
16 硬化層
17 非硬化部
18 逃げ部
19 取付孔
20 ナックルパイロット部
21a、21b 密封装置
30 ナックル
1
8
DESCRIPTION OF
Claims (3)
複列の内輪軌道と、車輪を支持固定する為のハブフランジとを外周面に有するハブと、
前記各外輪軌道と前記各内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玉とを備え、
軸方向外側の軌道列のピッチ円直径が、軸方向内側の軌道列のピッチ円直径よりも大きいハブユニット軸受であって、
前記取付フランジは、軸方向に関して各外輪軌道の間部分に形成されており、
前記外輪の内周面には、前記各外輪軌道部分と、前記各外輪軌道の間部分とに、連続した一体の硬化層が形成されている事を特徴とするハブユニット軸受。 An outer ring having a double row outer ring raceway on the inner peripheral surface and a mounting flange on the outer peripheral surface;
A hub having a double-row inner ring raceway and a hub flange for supporting and fixing the wheel on the outer peripheral surface;
A plurality of balls for each row between each outer ring raceway and each inner ring raceway, provided with a ball provided with a contact angle of a back combination type,
A hub unit bearing in which the pitch circle diameter of the axially outer track row is larger than the pitch circle diameter of the axially inner track row,
The mounting flange is formed in a portion between each outer ring raceway in the axial direction,
A hub unit bearing characterized in that a continuous integral hardened layer is formed on the inner peripheral surface of the outer ring at each outer ring raceway portion and between the outer ring raceways.
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