JP2023097212A - ハブユニット軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】スキューが発生した場合であっても、該スキューが増長されるのを抑制して、焼付きや小鍔部の破損を防止できるハブユニット軸受を提供する。【解決手段】第三世代のハブユニット軸受１において、内輪１０は、複列の円すいころ４，４の尾部４ａ，４ａとそれぞれ当接可能な当接面１５ａ，１５ｂを外径側の軸方向両側面に持った小鍔部１５を有する。小鍔部１５の軸方向外側の当接面１５ａの傾きθａは、円すいころ４の尾部４ａの端面の傾きθｂ以上である。【選択図】図２

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。

小型トラック、大型乗用車等、比較的重量が嵩む自動車のハブユニット軸受では、従来、転動体として円すいころを複列で備えるものが使用されている。
また、ハブユニット軸受としては、内輪軌道をそれぞれ有する一対の内輪がハブに組み込まれる、いわゆる第一世代や第二世代のハブユニット軸受のほか、近年、部品点数を減らし、コストの低減を図ることなどを目的として、片側の内輪軌道をハブ輪の外周面に直接形成した、いわゆる第三世代と呼ばれるハブユニット軸受が使用されている。

例えば、特許文献１に記載の第三世代のハブユニット軸受１００としては、図５に示すように、円すいころ１０１のピッチ円直径の外径側を内側に向けて押さえるタイプの保持器１０２を有し、ハブ輪１０３及び内輪１０４の両方に小鍔部１０３ａ，１０４ａを設けて、円すいころ１０１、保持器１０２、及びハブ輪１０３又は内輪１０４の組立体を構成できるようにしたものが知られている。

また、特許文献２に記載の第三世代のハブユニット軸受２００としては、図６に示すように、円すいころ２０１のピッチ円直径の外径側と内径側の両方を押さえるタイプの保持器２０２を有し、円すいころ２０１と保持器２０２の組立体を構成できるようにし、ハブ輪２０３及び内輪２０４の両方に小鍔部を有しない構成としている。
ハブ輪２０３は、熱間鍛造後、旋削で成形し、その後、熱処理、研削されるが、小鍔部が存在すると、鍛造材からの旋削量が増加し、コストアップとなるため、小鍔部を有しない形状であることが好ましい。

さらに、特許文献３に記載の第三世代のハブユニット軸受３００としては、図７に示すように、まず、軸方向外側の円すいころ３０１ａと、該円すいころ３０１ａが内径側に脱落しないタイプの保持器３０２ａとの組立体を、外輪３０３に軸方向外側から挿入し、その後、外輪３０３の軸方向外端部に、外側密封部材３０４を装着する。次いで、ハブ輪３０５を、外輪３０３の内径側に挿入し、さらに、軸方向内側の円すいころ３０１ｂと、該円すいころ３０１ｂが外径側に脱落しないタイプの保持器３０２ｂと、内輪３０６との他の組立体を、外輪３０３に軸方向内側から挿入する。このため、円すいころ３０１ｂ、保持器３０２ｂ、及び内輪３０６との他の組立体を構成するためには、内輪３０６が小鍔部３０６ａを有することが好ましい。

したがって、図７に示すハブユニット軸受３００のように、ハブ輪３０５が小鍔部を有さず、内輪３０６が小鍔部３０６ａを有する形態が、組み立てのしやすさと低コストの両立の観点から好ましく、また、定格荷重を大きくするために、軸方向寸法に対して長い円すいころを使用できるようにもなる。

特開２００２－１８８６２９号公報 特開２００５－０２４０１９号公報 特開２００３－１１３８４１号公報

ところで、円すいころが使用されるハブユニット軸受では、予圧が低い場合、不可避な加工誤差から、スキューと呼ばれる円すいころの進行方向に対する傾き挙動が発生することがある。そして、このスキュー現象は、円すいころの軸方向長さが長いほど、予圧が低いほど、また、円すいころの負荷位置が円すいころの軸方向中心から離れるほど、発生しやすくなる。また、スキューが増長されると、軸受トルクが上昇し、焼付きや小鍔部の破損の原因となる可能性があった。

特に、ハブユニット軸受では、軸方向外側列の軸受要素にはモーメント荷重成分が強く作用し、軸方向内側列の軸受要素にはラジアル荷重成分が強く作用する。モーメント荷重成分が強くなると、荷重分布はころ頭部側で強くなるため、スキューが起こりやすくなる。

本発明は、上述の様な事情に鑑み、その目的は、スキューが発生した場合であっても、該スキューが増長されるのを抑制して、焼付きや小鍔部の破損を防止できるハブユニット軸受を提供することにある。

本発明の上記目的は、以下の構成によって達成される。
（１） 内周面に複列の外輪軌道を有する外輪と、
外周面に複列の内輪軌道を有すると共に、アウトボード側に車輪を支持固定する為の回転側フランジを有するハブと、
前記複列の外輪軌道と前記複列の内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数の円すいころと、
を備え、
前記ハブは、アウトボード側からインボード側に向かって、前記回転側フランジ、一方の列の前記内輪軌道、及び小径段部を少なくとも有するハブ輪と、他方の列の前記内輪軌道を有し、アウトボード側端面を前記小径段部の段差面に突き当てた状態で前記小径段部の外周面に外嵌し、前記ハブ輪に固定される内輪と、を備え、
前記内輪は、前記複列の円すいころの尾部とそれぞれ当接可能な当接面を外径側の軸方向両側面に持った小鍔部を有し、
前記小鍔部の軸方向外側の当接面の傾きは、前記円すいころの尾部の端面の傾き以上である、
ハブユニット軸受。
（２） 前記内輪のインボード側端面は、前記ハブ輪のインボード側端面よりインボード側に位置しており、
前記円すいころの頭部が前記ハブ輪又は前記内輪の大鍔面に接触した状態で、前記円すいころの尾部の端面と前記小鍔部の当接面との隙間は、軸方向外側列での隙間Δ２＞軸方向内側列での隙間Δ１である、
（１）に記載のハブユニット軸受。
（３） 前記内輪は、前記ハブ輪のインボード端部を外径側に折り曲げることで前記ハブ輪に加締め固定され、
前記円すいころの頭部を前記ハブ輪又は前記内輪の大鍔部に当接させた状態での、前記円すいころの尾部の端面と前記小鍔部の当接面との隙間は、軸方向外側列での隙間Δ２＜軸方向内側列での隙間Δ１である、
（１）に記載のハブユニット軸受。

本発明のハブユニット軸受によれば、内輪は、複列の円すいころの尾部とそれぞれ当接可能な当接面を外径側の軸方向両側面に持った小鍔部を有し、小鍔部の軸方向外側の当接面の傾きは、円すいころの尾部の端面の傾き以上であるので、スキューが発生した場合であっても、該スキューが増長されるのを抑制して、焼付きや小鍔部の破損を防止できる。

本発明の第１実施形態に係るハブユニット軸受の断面図である。 図１のＩＩ部拡大断面図である。 本発明の第１実施形態に係るハブユニット軸受の断面図である。 図３のＩＶ部拡大断面図である。 従来のハブユニット軸受の断面図である。 従来の他のハブユニット軸受の断面図である。 従来のさらに他のハブユニット軸受の断面図である。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係るハブユニット軸受１について、図１～４を用いて詳細に説明する。尚、本明細書及び特許請求の範囲の全体で、軸方向に関して「外」とは、自動車への組み付け状態で車体の幅方向外側となる、図１の左側を言い、「アウトボード側」とも称す。また、反対に車体の幅方向中央側となる、図１の右側を、軸方向に関して「内」と言い、「インボード側」とも称す。

本実施形態のハブユニット軸受１は、駆動輪用であり、外輪２と、ハブ３と、複数の円すいころ４，４と、一対の密封部材５，５と、を主に備える。

外輪２は、外周面に静止側フランジ７を、内周面に複列（２列）の外輪軌道８ａ、８ｂを、それぞれ有している。外輪２は、使用時に、静止側フランジ７を、懸架装置のナックルに結合固定する事により、この懸架装置に支持された状態で回転しない。

ハブ３は、ハブ輪９と内輪１０とにより構成されており、外輪２の内径側に外輪２と同軸（同芯）に配置されている。

ハブ輪９には、外輪２の軸方向外側（アウトボード側）開口から軸方向外方に突出した部分に、外径側に延出して、車輪（駆動輪）及びディスクロータ等の制動用回転部材を支持固定する為の円輪状の回転側フランジ１１が設けられている。具体的に、回転側フランジ１１には複数の挿通孔１１ａが設けられ、各挿通孔１１ａが雌ねじの場合には、それぞれ図示しないハブボルトが螺合されており、各挿通孔１１ａが円筒孔の場合には、スタッドボルトがセレーション嵌合されている。

また、ハブ輪９の外周面には、外輪２の内周面に設けられた軸方向外側列の外輪軌道８ａと対向する部分に、軸方向外側列（一方の列）の内輪軌道１２ａが設けられている。さらに、ハブ輪９の外周面のうち、外輪２の内周面に設けられた軸方向内側（インボード側）列の外輪軌道８ｂと対向する軸方向内端部には、小径段部１３が設けられている。従って、ハブ輪９は、アウトボード側からインボード側に向かって、回転側フランジ１１、一方の列の内輪軌道１２ａ、及び小径段部１３を少なくとも有する。

内輪１０の外周面には、軸方向内側列（他方の列）の内輪軌道１２ｂが設けられている。内輪１０は、そのアウトボード側端面１０ａを小径段部１３の段差面１３ａに突き当てた状態で、ハブ輪９の小径段部１３の外周面に締め代を持って圧入により外嵌され、ハブ輪９に固定されている。

ハブ輪９の中心部には、軸方向に貫通したスプライン孔１７が形成されている。スプライン孔１７には、図示しないが、ハブユニット軸受を車体に組み付ける際に、等速ジョイントに結合したスプライン軸が係合され、ナットを螺合することでハブ３に固定される。その際、内輪１０の大鍔部１４のインボード側端面には、図示しない等速ジョイントの端面、或いは図示しない駆動軸の端部に形成した段部等が突き当たり、内輪１０のアウトボード側端面１０ａが小径段部１３の段差面１３ａと当接することで、上述したように、内輪１０が、ハブ輪９に軸方向に位置決め固定される。したがって、内輪１０のインボード側端面１０ｂは、ハブ輪９のインボード側端面９ａよりインボード側に位置しており、内輪１０はハブ輪９に加締められていない。

円すいころ４，４は、軸方向外側列の外輪軌道８ａと内輪軌道１２ａとの間部分、及び、軸方向内側列の外輪軌道８ｂと内輪軌道１２ｂとの間部分に、それぞれ複数ずつ、各列の円すいころ４，４の尾部４ａ，４ａが向かい合うようにして、保持器１８、１８により保持された状態で転動自在に設けられている。

一対の密封部材５，５は、外輪２の軸方向外端部とハブ輪９の軸方向中間部との間、及び外輪２の軸方向内端部と内輪１０の大鍔部１４との間に配置された状態で、複数の円すいころ４、４が設けられた内部空間を塞いでいる。

また、図２にも示すように、内輪１０は、複列の円すいころ４，４の尾部４ａ，４ａとそれぞれ当接可能な当接面１５ａ，１５ｂを外径側の軸方向両側面に持った小鍔部１５を有する。

特に、本実施形態では、軸方向外側の当接面１５ａの傾きθａを円すいころ４の尾部４ａの端面の傾きθｂ以上、即ち、円すいころ４の尾部４ａの端面の傾きと同じか、大きく傾斜させている。これにより、円すいころ４がスキューして小鍔部１５と接触したとしても、相対速度の大きい円すいころ４の尾部４ａの中心側で小鍔部１５と接触することを避け、スキューを増長させたり、焼付きに発展したりすることを防止している。
なお、潤滑性（列間グリースの軌道面への引き込み）の観点から、軸方向外側の当接面１５ａの傾きθａは、円すいころ４の尾部４ａの端面の傾きθｂに対して１５°以下でより大きく傾斜させることが好ましく、８°以上、１２°以下で傾斜させることがより好ましい。
また、図示の例では、軸方向内側の当接面１５ｂの傾きは、円すいころ４の尾部４ａの端面の傾きと平行であるが、円すいころ４の尾部４ａの端面の傾きに対して１５°以下でより大きく傾斜させればよく、８°以上、１２°以下で傾斜させることが好ましい。
なお、軸方向外側の当接面１５ａは、中心線平均粗さＲａが０．２μｍ以下の研削面であることが好ましい。

両列の円すいころ４，４は、熱処理後に尾部４ａ，４ａに機械加工が施されており、実質的に同じ長さに設定されている。これにより、円すいころ４，４の長さを揃えることができ、円すいころ４，４の頭部４ｂ，４ｂが大鍔面に接触した状態で、円すいころ４，４の尾部４ａ，４ａと小鍔部１５の当接面１５ａ，１５ｂの隙間Δ１、Δ２、即ち、軸方向内側列での隙間Δ１及び軸方向外側列での隙間Δ２を小さくしている。
なお、軸方向外側列での隙間Δ２は、当接面１５ａと内輪軌道１２ａとの交点と、円すいころ４の尾部４ａに沿った平面との距離として与えられる。

具体的に、上記隙間Δ１、Δ２を０．１５～０．３０ｍｍにすれば、円すいころ４を整列させる為のなじませ回転が少なくなり、起動トルクによる予圧測定が容易になるし、車両運転中の荷重負荷の変化に伴う円すいころ４の再整列にも迅速に対応でき、剛性感が向上する。
また、円すいころ４，４の尾部４ａ，４ａと小鍔部１５の当接面１５ａ，１５ｂとの隙間は、軸方向外側列での隙間Δ２＞軸方向内側列での隙間Δ１とし、軸方向外側列のモーメント荷重変化の許容度を向上することができる。

以上説明したように、本実施形態のハブユニット軸受１では、内輪１０は、複列の円すいころ４，４の尾部４ａ，４ａとそれぞれ当接可能な当接面１５ａ，１５ｂを外径側の軸方向両側面に持った小鍔部１５を有し、小鍔部１５の軸方向外側の当接面１５ａの傾きは、円すいころ４の尾部４ａの端面の傾き以上であるので、スキューが発生した場合であっても、該スキューが増長されるのを抑制して、焼付きや小鍔部の破損を防止できる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るハブユニット軸受について図３及び図４を参照して説明する。本実施形態の第三世代のハブユニット軸受１Ａは、従動輪用であり、内輪１０がハブ輪９Ａのインボード側端部を外径側に折り曲げた加締め部２０によってハブ輪９Ａに加締め固定されている点において、第１実施形態と異なる。なお、第１実施形態と同一又は同等部分については、同一符号を付して説明を省略又は簡略化する。

この実施形態では、円すいころ４，４の尾部４ａ，４ａと小鍔部１５の当接面１５ａ，１５ｂとの隙間は軸方向外側の隙間Δ２＜軸方向内側の隙間Δ１としている。内輪の加締め固定は、揺動加締め加工で外輪２を回転しながら行われるが、揺動加締め加工では、円周上の１点に加工荷重が入るため、大鍔部１４の弾性変形が大きくなる。このため、上記寸法関係に規定することにより、加締め回転荷重による大鍔部１４の変形に対する許容度を向上することができる。
即ち、内輪１０を加締め固定するハブユニット軸受１Ａの場合には、加締め荷重により倒れた大鍔部１４の弾性変形分を加味して、軸方向内側の隙間Δ１を大きくすることが好ましい。

なお、本実施形態の上記構成は、内輪１０がハブ輪９Ａの軸方向一端部を加締めることでハブ輪９Ａに固定されており、駆動輪用にも適用可能である。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものでなく、適宜、変形及び改良が可能である。
例えば、第１実施形態の従動輪用のハブユニット軸受１の場合には、外輪２の軸方向内端部を塞ぐ部材として、密封部材５の代わりに、エンドキャップを適用してもよい。

１，１Ａ ハブユニット軸受
２ 外輪
３ ハブ
４ 円すいころ
５ 密封部材
７ 静止側フランジ
８ａ，８ｂ 外輪軌道
９ ハブ輪
１０ 内輪
１１ 回転側フランジ
１２ａ，１２ｂ 内輪軌道
１３ 小径段部
１４ 大鍔部
１５ 小鍔部
１５ａ，１５ｂ 当接面
１８ 保持器

Claims (3)

1. 内周面に複列の外輪軌道を有する外輪と、
   外周面に複列の内輪軌道を有すると共に、アウトボード側に車輪を支持固定する為の回転側フランジを有するハブと、
   前記複列の外輪軌道と前記複列の内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数の円すいころと、
   を備え、
   前記ハブは、アウトボード側からインボード側に向かって、前記回転側フランジ、一方の列の前記内輪軌道、及び小径段部を少なくとも有するハブ輪と、他方の列の前記内輪軌道を有し、アウトボード側端面を前記小径段部の段差面に突き当てた状態で前記小径段部の外周面に外嵌し、前記ハブ輪に固定される内輪と、を備え、
   前記内輪は、前記複列の円すいころの尾部とそれぞれ当接可能な当接面を外径側の軸方向両側面に持った小鍔部を有し、
   前記小鍔部の軸方向外側の当接面の傾きは、前記円すいころの尾部の端面の傾き以上である、
   ハブユニット軸受。
2. 前記内輪のインボード側端面は、前記ハブ輪のインボード側端面よりインボード側に位置しており、
   前記円すいころの尾部の端面と前記小鍔部の当接面との隙間は、軸方向外側列での隙間Δ２＞軸方向内側列での隙間Δ１である、
   請求項１に記載のハブユニット軸受。
3. 前記内輪は、前記ハブ輪のインボード側端部を外径側に折り曲げることで前記ハブ輪に加締め固定され、
   前記円すいころの尾部の端面と前記小鍔部の当接面との隙間は、軸方向外側列での隙間Δ２＜軸方向内側列での隙間Δ１である、
   請求項１に記載のハブユニット軸受。

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