JP2020098000A - ハブユニット軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】加締め加工により形成された加締め部によりハブ本体のインナ側に内輪を固定する構成を有するハブ輪に於いて、インナ側玉列の接触角の増大を防止して、狙いとする値の接触角を設定できるハブユニット軸受を提供する。【解決手段】ハブユニット軸受は、アウタ側外輪軌道とインナ側外輪軌道を内周面に有する外輪と、車輪が取り付けられて外周面にアウタ側内輪軌道を有するハブ本体と、外周面にインナ側内輪軌道を有する内輪と、から成るハブ輪と、とを備えている。インナ側玉列を構成する玉のゲージが、アウタ側玉列を構成する玉のゲージより大きい。【選択図】図１

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ためのハブユニット軸受に関する。

図２は、特許文献１に記載された、従来構成のハブユニット軸受を示している。自動車の車輪を懸架装置に対して回転支持するハブユニット軸受１は、内周面に複列（２列）の外輪軌道６ａ、６ｂを有する外輪２と、外周面に複列（２列）の内輪軌道８ａ、８ｂを有するハブ輪３と、複列の外輪軌道６ａ、６ｂと複列の内輪軌道８ａ、８ｂとの間にそれぞれ複数個ずつ転動自在に配置された玉４と、を備えている。ハブ輪３は、ハブ本体１３と内輪１４とを組み合わせて構成されている。

転動体として玉４を使用したハブユニット軸受１の場合、複列（２列）に構成された各玉列は、背面（ＤＢ）組み合わせ型の接触角θ１、θ２により予圧が付与されて、複列アンギュラ玉軸受を形成している。この様な構成により、ハブユニット軸受１は、ハブユニット軸受１に作用するモーメント荷重に対する剛性を高めて、自動車の操縦安定性を向上させている。ハブユニット軸受１の場合、ハブ本体１３に形成された小径段部１５に内輪１４を外嵌圧入した後、ハブ本体１３の軸方向端部を径方向外側に塑性変形させた加締め部１６により内輪１４を軸方向に押さえ付けることで、上記予圧を付与している。

特許文献１は、インナ側（図２の右側）に配置された玉４の接触角θ１を３７°よりも小さくすると共に、アウタ側（図２の左側）に配置された玉４の接触角θ２を３７°より大きくして（θ１＜３７°、θ２＞３７°、θ１＜θ２）、回転トルクの増大を抑制しつつ、剛性を向上させたハブユニット軸受１を開示している。
尚、軸方向に関してアウタ側とは、自動車への組み付け状態で車両の幅方向外側となる、各図の左側を言う。反対に、車両の幅方向中央側となる、各図の右側を、軸方向に関してインナ側と言う。

特開２０１８−０４４６７０号公報

ところで、アンギュラ玉軸受の接触角θ１、θ２は、外輪軌道６ａ、６ｂの溝Ｒ寸法と、内輪軌道８ａ、８ｂの溝Ｒ寸法と、転動体である玉４の玉径と、軸受に作用するスラスト荷重によって決まる。図２に示した構成のハブユニット軸受１（複列アンギュラ玉軸受）では、各玉列に作用するスラスト荷重が同じになる様に、外輪２に対してハブ輪３が軸方向に相対移動する。従って、各玉列（アウタ側玉列とインナ側玉列）の接触角θ１とθ２とを異なる値に設定する場合には、各玉列で、外輪軌道の溝Ｒ寸法と内輪軌道の溝Ｒ寸法と玉径のうち、少なくとも何れか1つ以上を変える必要がある。

また、上述したように、ハブ本体１３に対して内輪１４を加締め部１６により押さえ付ける場合、加締め加工中に於いては、塑性変形中のハブ本体１３の軸端部を介して内輪１４には加締め加工荷重の一部が負荷されるので、内輪１４に形成された内輪軌道８ａの溝Ｒ寸法は、小さくなる方向に弾性変形及び塑性変形する。加締め加工が終了して加締め加工荷重が除去された後も、加締め部１６による軸力が内輪１４に負荷されている為、内輪１４の弾性変形は、完全には元の形状に戻らない。また、加締め加工荷重による上記塑性変形分も残留するので、加締め加工完了後における内輪軌道８ａの溝Ｒ寸法は、加締め加工前に比べて若干小さくなる（インナ側玉列の接触角が大きくなる方向に変形する）。

従って、各外輪軌道６ａ、６ｂの溝Ｒ寸法が同じで、加締め加工前の各内輪軌道８ａ、８ｂの溝Ｒ寸法が同じで、各玉４の玉径が同じであるとすると、加締め加工後の状態に於いて、内輪１４に形成された内輪軌道８ａにより構成されるインナ側玉列の接触角θ１は、内輪軌道８ｂのアウタ側玉列の接触角θ２より大きくなる。即ち、加締め加工及び加締め部１６の存在により、インナ側玉列の接触角θ１は、狙いとした値（設計値）よりも大きくなる。
ハブユニット軸受１の構成に於いては、加締め加工及び加締め部１６により、接触角の値がθ１＞θ２（インナ側玉列の接触角θ１が、アウタ側玉列の接触角θ２より大きい）になり、特許文献１が開示する技術的内容（θ１＜θ２）とは逆の構成になる可能性がある。

本発明は、加締め加工により形成された加締め部によりハブ本体のインナ側に内輪を固定する構成を有するハブ輪に於いて、インナ側玉列の接触角の増大を防止して、狙いとする値の接触角を設定できるハブユニット軸受を提供することを目的とする。

本発明のハブユニット軸受は、アウタ側外輪軌道とインナ側外輪軌道を内周面に有する外輪と、車輪が取り付けられて外周面にアウタ側内輪軌道を有するハブ本体と、外周面にインナ側内輪軌道を有する内輪と、から成るハブ輪と、前記アウタ側外輪軌道と前記アウタ側内輪軌道との間に配置された複数の玉から成るアウタ側玉列と、前記インナ側外輪軌道と前記インナ側内輪軌道との間に配置された複数の玉から成るインナ側玉列と、を備え、前記ハブ本体のインナ側に前記内輪を外嵌圧入した状態で、前記内輪のインナ側端面を加締め部により押さえ付けている。

特に、本発明のハブユニット軸受は、前記インナ側玉列を構成する玉のゲージが、前記アウタ側玉列を構成する玉のゲージより大きい。
更に、前記アウタ側玉列の接触角が、前記インナ側玉列の接触角と略同一である。

本発明に係わるハブユニット軸受によれば、加締め加工により形成された加締め部によりハブ本体のインナ側に内輪を固定する構成を有するハブ輪に於いて、インナ側玉列の接触角の増大を防止して、狙いとする値の接触角を設定することができる。

本発明の実施形態を示す、ハブユニット軸受の断面図。 従来構成の１例を示す、ハブユニット軸受の断面図。

図１は、本発明に係わるハブユニット軸受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１ａは、外輪２ａと、ハブ輪３ａと、複数個の玉（転動体）４ａ、４ｂと、１対の密封装置１２ａ、１２ｂと、を備えている。

外輪２ａは、内周面に複列（２列）の外輪軌道６ｃ、６ｄを有し、外周面に静止フランジ７を有している。外輪２ａは、使用時に、静止フランジ７を図示しない懸架装置のナックルに結合固定することにより、懸架装置に支持された状態で回転しない。インナ側の外輪軌道６ｃは、断面円弧形であり、アウタ側のみに溝肩部を有する軌道面（カウンタボア）に形成されている。アウタ側の外輪軌道６ｄは、断面円弧形であり、インナ側のみに溝肩部を有する軌道面に形成されている。

ハブ輪３ａは、外輪２ａと同心に設けられており、外輪軌道６ｃ、６ｄと径方向に対向する外周面に、複列（２列）の内輪軌道８ｃ、８ｄを有している。ハブ輪３ａは、外輪２ａよりもアウタ側に突出した部分に、回転フランジ９を有している。回転フランジ９には、ハブボルト１７にナット（不図示）を螺合することにより、車輪及び制動用回転部材（不図示）が支持固定される。ハブ輪３ａは、使用時に、車輪及び制動用回転部材と共に回転する。ハブユニット軸受１ａは、駆動輪用である為、ハブ輪３ａの径方向中心部に、駆動軸であるスプライン軸を係合させる為のスプライン孔１０を形成している。

ハブ輪３ａは、ハブ本体１３ａと内輪１４ａとを組み合わせて構成されている。具体的には、ハブ本体１３ａのインナ側に形成された小径段部１５に内輪１４ａを外嵌圧入した状態で、ハブ本体１３ａのインナ側端部に加締め加工を施して、加締め部１６を形成している。加締め部１６は、ハブ本体１３ａのインナ側端部を径方向外側に塑性変形させることにより形成されており、内輪１４ａのインナ側端面をアウタ側に向けて押さえ付けている。内輪１４ａは、小径段部１５の段差面と加締め部１６とにより狭持されている。
インナ側の内輪軌道８ｃは、断面円弧形であり、インナ側のみに溝肩部を有する軌道面として、内輪１４ａの外周面に形成されている。アウタ側の内輪軌道８ｄは、断面円弧形であり、アウタ側のみに溝肩部を有する軌道面として、ハブ本体１３ａの外周面に形成されている。

玉４ａ、４ｂは、複列の外輪軌道６ｃ、６ｄと複列の内輪軌道８ｃ、８ｄとの間に、各列に複数個ずつ、保持器５に保持された状態で転動自在に配置されている。玉４ａは、インナ側の外輪軌道６ｃとインナ側の内輪軌道８ｃとの間に設けられて、インナ側玉列を構成している。玉４ｂは、アウタ側の外輪軌道６ｄとアウタ側の内輪軌道８ｄとの間に設けられて、アウタ側玉列を構成している。インナ側玉列とアウタ側玉列は、背面（ＤＢ）組み合わせ型の接触角θａ、θｂにより予圧が付与された、複列アンギュラ玉軸受を構成している。インナ側玉列の接触角はθａ、アウタ側玉列の接触角はθｂであり、加締め部１６により内輪１４ａのインナ側端面をアウタ側に向けて押さえ付けることにより、予圧を付与している。

本実施形態のハブユニット軸受１ａは、各外輪軌道６ｃ、６ｄの溝Ｒ寸法（円弧の曲率半径）と、加締め加工前の状態における各内輪軌道８ｃ，８ｄの溝Ｒ寸法（円弧の曲率半径）と、各玉列を構成する玉４ａ、４ｂの玉径の呼び寸法と、をそれぞれ同じにしている。更に、インナ側玉列とアウタ側玉列は、それぞれのＰＣＤ（ピッチ円直径）を同じにしており、各列に配置された玉４ａ、４ｂの玉数を同数にしている。特に、本実施形態のハブユニット軸受１ａは、インナ側玉列の玉４ａのゲージを、アウタ側玉列の玉４ｂのゲージより大きくしている。

密封装置１２ａ、１２ｂは、外輪２ａの内周面とハブ輪３ａの外周面との間に存在する内部空間１１の、軸方向両端開口をそれぞれ塞いでいる。密封装置１２ａ、１２ｂにより、内部空間１１の内部に泥水等の異物が入り込むことを防止すると共に、内部空間１１に封入したグリースが外部に漏洩することを防止している。

以上のような構成を有する本実施形態のハブユニット軸受１ａによれば、加締め加工により形成された加締め部１６によりハブ本体１３ａのインナ側に内輪１４ａを固定する構成を有するハブ輪３ａに於いて、インナ側玉列の接触角θａの増大を防止して、狙いとする値の接触角を設定できる。
即ち、インナ側玉列の玉４ａのゲージを、アウタ側玉列の玉４ｂのゲージより大きくして、インナ側の内輪軌道８ｃの溝Ｒ比（溝Ｒ寸法／玉径）をアウタ側の内輪軌道８ｄの溝Ｒ比より小さくすることにより、加締め加工時の内輪軌道８ｃと玉４ａとが形成する接触楕円の面積を大きくしている。そして、内輪１４ａのインナ側端面に加わる加締め加工荷重のうち、玉４ａに支承させる荷重を増やして、内輪１４ａの溝肩部が支承する荷重を減らしている。この様に、大きな接触楕円と支承荷重の減少により、加締め加工中に於ける内輪軌道８ｃの塑性変形を防止している。

加締め加工終了後に於いて、内輪１４ａには加締め加工による塑性変形が残留していない。更に、加締め部１６による軸力が内輪１４ａに負荷されて続けても、大きな接触楕円が内輪軌道８ｃを支承して内輪１４ａの弾性変形を抑制するので、内輪軌道８ｃの溝Ｒ寸法は、加締め加工前の状態からほとんど変化しない。従って、インナ側玉列の接触角θａの増加を防止し、狙いとする値の接触角を設定して、アウタ側玉列の接触角θｂとインナ側玉列の接触角θａが略同一の状態を得ている（θａ＝θｂ）。また、各玉列に配置する玉４ａ、４ｂのゲージの差をさらに大きくした場合、内輪軌道８ｃの接触楕円の面積がより大きくなる（溝Ｒ比がより小さくなる）ことにより、インナ側玉列の接触角θａの変化を更に抑制することができる。

また、本実施形態の場合、各内輪軌道８ｃ、８ｄの溝Ｒ寸法を同一とし、玉４ａ、４ｂのケージを変えるという安易な方法により、インナ側玉列の接触角θａとアウタ側玉列の接触角θｂが略同一となる構成を得ている。従って、例えば、加締め加工によるインナ側の内輪軌道８ｃの溝Ｒ寸法の変形量を予め見込んで、内輪軌道８ｃの溝Ｒ寸法をアウタ側の内輪軌道８ｄの溝Ｒ寸法より大きく加工するなどして、製造工程が煩雑になることを回避できる。
更に、加締め加工前におけるインナ側の内輪軌道８ｃの溝Ｒ寸法と、アウタ側の内輪軌道８ｄの溝Ｒ寸法とを同寸法としているので、各内輪軌道８ｃ、８ｄの検査機器等を共通化して、製造コストの上昇を抑制することができる。

次に、ハブユニット軸受１ａの組立て方法について説明する。まず、各外輪軌道６ｃ、６ｄの中心間距離と、ハブ本体１３ａに内輪１４ａを組み合わせた状態における各内輪軌道８ｃ、８ｄの中心間距離と、をそれぞれ測定する。これらの測定結果から、所定の予圧を設定する為の玉４ａ、４ｂの玉径（ゲージ）を決定する。この時、インナ側玉列を構成する玉４ａの玉径（ゲージ）は、アウタ側玉列を構成する玉４ｂの玉径（ゲージ）より、１ゲージ分だけ大きい玉を選択する。尚、各玉４ａ、４ｂの呼び寸法は同じである。

玉４ａを保持器５に組み込んだ状態のインナ側玉列を外輪軌道６ｃに組み付け、玉４ｂを保持器５に組み込んだ状態のアウタ側玉列を外輪軌道６ｄに組み付けた後、アウタ側の密封装置１２ｂを外輪２ａに装着する。この状態の外輪２ａに対して、ハブ本体１３ａをアウタ側から挿入し、内輪１４ａをインナ側から挿入する。内輪１４ａのアウタ側端面を小径段部１５の段差面に突き当てて外嵌圧入した状態で、加締め加工により加締め部１６を形成することにより、所望の予圧を得る。インナ側の密封装置１２ａを装着して、内部空間１１を密封する。

尚、転動体である玉４ａ、４ｂの呼び寸法及びゲージは、例えば、呼び寸法が直径１１．１１２５ｍｍ（呼び７／１６）に対して、±０、±２μｍ、±４μｍの５種類のゲージの玉を用意して、適宜組み合わせて使用することができる。
本実施形態の場合、例えば、アウタ側玉列が０μｍのゲージの場合、インナ側玉列として１ゲージ玉径が大きい＋２μｍを選択することにより、インナ側玉列とアウタ側玉列の接触角θａ、θｂを略同一としている。

本発明のハブユニット軸受は、自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持するための軸受ユニットとして、好適に利用できる。

１、１ａ ハブユニット軸受
２、２ａ 外輪
３、３ａ ハブ輪
４、」４ａ、４ｂ 玉（転動体）
５ 保持器
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ 外輪軌道
７ 静止フランジ
８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ 内輪軌道
９ 回転フランジ
１０ スプライン孔
１１ 内部空間
１２ａ、１２ｂ 密封装置
１３，１３ａ ハブ本体
１４、１４ａ 内輪
１５ 小径段部
１６ 加締め部
１７ ハブボルト

Claims (2)

1. アウタ側外輪軌道とインナ側外輪軌道を内周面に有する外輪と、
   車輪が取り付けられて外周面にアウタ側内輪軌道を有するハブ本体と、外周面にインナ側内輪軌道を有する内輪と、から成るハブ輪と、
   前記アウタ側外輪軌道と前記アウタ側内輪軌道との間に配置された複数の玉から成るアウタ側玉列と、
   前記インナ側外輪軌道と前記インナ側内輪軌道との間に配置された複数の玉から成るインナ側玉列と、を備え、
   前記ハブ本体のインナ側に前記内輪を外嵌圧入した状態で、前記内輪のインナ側端面を加締め部により押さえ付けているハブユニット軸受であって、
   前記インナ側玉列を構成する玉のゲージが、前記アウタ側玉列を構成する玉のゲージより大きいことを特徴とするハブユニット軸受。
2. 前記アウタ側玉列の接触角が、前記インナ側玉列の接触角と略同一である、請求項１に記載したハブユニット軸受。
   
   

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