JP3962187B2 - Wheel bearing device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は車輪軸受装置に関し、詳しくは、自動車に用いられ、軸受剛性の向上を図り得る車輪軸受装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図4は自動車に用いられる車輪軸受装置の一例で、従動輪用として用いた場合の構造を示す。この軸受装置は、ハブ輪1を車軸軸受2によって回転自在に支持した構造を有し、そのハブ輪1に車輪ホイールが固定され、車軸軸受2をナックル3を介して車体の懸架装置によって支持する。
【0003】
車軸軸受2は、複列転がり軸受であって、内径面に複列の軌道面4,5が形成された外輪6と、外径面に軌道面7,8が形成された内輪9,10と、外輪6と内輪9,10との間に介在させた複列の転動体11と、各列の転動体11を円周方向等間隔に支持する保持器12とで構成される。
【0004】
外輪6はナックル3に圧入されて止め輪13で固定されている。車軸軸受2に対して外部からの異物の侵入や内部に充填したグリースの漏出を防止するため、シール14,15が設けられている。図示の例では、車軸軸受2として複列アンギュラ玉軸受が使用されている。
【0005】
ハブ輪1はフランジ16を備え、このフランジ16の円周方向等間隔位置に車輪ホイールを固定するためのハブボルト17が取り付けられている。また、ハブ輪1のフランジ16には、ブレーキロータ18がハブボルト17により固定されている。このハブ輪1の端部外径に前記車軸軸受2の内輪9,10を圧入し、そのハブ輪1の突出する端部をナット19で固定することにより組み付けられている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した従来の車輪軸受装置では、車軸軸受2の外輪6を、外径が異形のナックル3に強タイトで圧入するため、外輪6の軌道面4,5が変形してしまうことがある。このような変形により、軸受のアキシャル振れ等が悪化し、ナックル3への圧入後、ハブ輪1のフランジ16に取り付けられたブレーキロータ18に軸方向振れ(又は面振れ)が生じて、自動車の高速走行からのブレーキ時の振動の原因となったり、ブレーキの偏摩耗の原因になったりする。
【0007】
また、高い予圧を付与して軸受剛性を高めることも考えられるが、ハブ輪1と一対の内輪9,10間、外輪6とナックル3間といった嵌め合い部分があるため、嵌め合い公差の集積上、予圧のためのすきま減少量のばらつき範囲が大きくならざるを得ず、必ずしも十分な予圧を付与し得る構造ではなかった。
【0008】
そこで、本発明は前記問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、軸受剛性を向上させることにより、ブレーキロータの軸方向振れを抑制し得る車輪軸受装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための技術的手段として、本発明は、内周に複列の軌道面21,22を一体に設けた外方部材24と、一端に車輪取付け用フランジ25、他端に円筒状小径段部26を設け、その小径段部26に内輪28を圧入して前記外方部材24の軌道面21,22に対向する複列の軌道面29,30のうち、車輪取付け用フランジ側の軌道面29を外周に直接形成した内方部材31と、前記外方部材24と内方部材31の両軌道面21,22と29,30間に介在する複列の転動体32,33とを備え、前記内方部材31の小径段部26の端部を径方向外方に加締めることにより圧入した内輪28を内方部材31に固定したものにおいて、前記外方部材24及び内方部材31の軌道面21,22及び29,30と転動体32,33とが接触角を有し、かつ、外方部材24の複列の軌道面21,22のピッチP 0 と溝径、内方部材31の軌道面29の肩部からの軸方向寸法P 1 と溝径、内輪28の軌道面30の小径端面からの軸方向寸法P 2 と溝径、及び転動体径をそれぞれ管理して選択組み合わせ、軸受すきまが正の状態で内輪28の圧入を一旦止めた状態で外方部材の軸方向移動量から測定された軸受すきまの測定値と、圧入を一旦止めた状態から内輪28を内方部材31の肩部37に当接するまで圧入して内方部材31の小径段部26の端部を加締めた状態に至るまでの内輪28の軸方向移動量の測定値との差が負の軸受すきまに設定されていることを特徴とする。
【0011】
本発明では、▲1▼同一空間内で軸受のスパンを広く採る設計が可能となり、軸受剛性を大きく向上させることが可能となる。▲2▼同一空間内で内部諸元を変更し、転動体個数を増加させて軸受剛性を向上させたり、外方部材の肉厚やフランジの肉厚を最適化して外方部材の変形を抑え、軸受剛性を向上させることが可能となる。▲3▼組み込み後の予圧量のばらつき範囲を狭く抑えることができる。予圧が高い方が軸受剛性は高くなる。本発明の車輪軸受装置では、嵌め合いが少なくなるので、嵌め合い公差によるすきま減少量のばらつき成分がゼロになり、従って公差集積上発生していた低予圧領域がなくなる。
【0012】
本発明に係る車輪軸受装置では、前記転動体がボールである構造のものが可能である。また、前記外方部材の外周に車体取付け用フランジが一体に形成された構造、前記内方部材が中空に形成された構造、前記内方部材にトルク伝達用の凹凸噛合構造、例えばセレーション、スプライン又はキーのうちから選択されるいずれかを一体に設けた構造とすることが可能である。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明に係る車輪軸受装置の実施形態を以下に詳述する。
【0014】
図1に示す実施形態の車輪軸受装置は、内周に複列の軌道面21,22を一体に設け、外周に車体取付け用フランジ23を一体に有する外方部材24と、一端に車輪取付け用フランジ25、他端に円筒状小径段部26を設け、その小径段部26の外径に内輪27,28を圧入して前記外方部材24の軌道面21,22に対向する複列の軌道面29,30を形成した内方部材31と、前記外方部材24と内方部材31のそれぞれの軌道面間に介在する複列の転動体32と、内方部材31と外方部材24との間に介在し、複列の転動体32を各列ごとに円周方向等間隔に支持する保持器33とを具備する。
【0015】
内輪27,28と外方部材24の両端には、外部からの異物の侵入や内部に充填したグリースの漏出を防止するためにシール34を装着している。内方部材31の車輪取付け用フランジ25の円周方向等間隔位置に車輪ホイールを固定するためのハブボルト35が取り付けられている。また、内方部材31のフランジ25には、ブレーキロータ36がハブボルト35により固定されている。さらに、外方部材24の車体取付け用フランジ23には、ナックル(図示せず)を介して車体の懸架装置が取り付けられている。
【0016】
本発明は、前記実施形態以外にも、図2に示すような構造を有する実施形態も可能である。この実施形態の車輪軸受装置は、前記内方部材31の軌道面29,30のうち、車輪取付け用フランジ側(アウトボード側)の軌道面29を内方部材31の外径に直接形成した構造を有する。その他の構造については、図1の実施形態と同様であるため、同一部分には同一参照符号を付して重複説明は省略する。
【0017】
これらの実施形態では、軸受構造が、外方部材24の軌道面21,22及び内方部材31の軌道面29,30と転動体32とが接触角を有する複列アンギュラ玉軸受構造であるために軸受負荷容量が大きい。他の軸受構造として、転動体に円すいころを使用した複列円すいころ軸受構造を採用することも可能である。
【0018】
前記内方部材31の小径段部26の端部を径方向外方に加締めることにより、その小径段部26の外径に圧入された内輪27,28を内方部材31に固定する。この内方部材31の一端を加締めることにより、内輪27,28が内方部材31の肩部37との間に挟持されて軸方向で位置決めされ、軸受すきまが負に設定されて転動体32に定められた予圧が付与された状態で内方部材31に固定される。
【0019】
この加締めは、内輪27,28の内径に内方部材31の小径段部26を挿入し、インナー側に突出した内方部材31の小径段部26の端部外径を円筒状のポンチ等で加圧し、径方向外側に塑性変形させることにより行われる。この塑性変形によって形成された加締め部分38は、図3に示すように内輪28の内周面よりも外径側に突出し、かつ、円周方向の一部領域で連続した複数、例えば四つの第一領域39と、隣接する第一領域39間に形成され、第一領域39よりも外径側に突出してその肉厚が第一領域39よりも薄い第二領域40とで構成される。
【0020】
この第一領域39及び第二領域40は、加圧面の四箇所に半径方向の突出部を設けた押し型を用いることによって一工程で同時成形することができる。この場合、突出部で第二領域40が、突出部間の平面部分で第一領域39がそれぞれ成形される。両領域39,40を同時に成形する他、両領域39,40を別工程で、例えば第一領域39の成形後に第二領域40を成形するようにしてもよい。
【0021】
前記加締め部分38のうち、主に第一領域39は、内輪28との間の隙間を充足して内輪28のがたつきを防止し、第二領域40は第一領域39よりも大きな拘束力で内輪28の抜けを防止する機能を発揮する。この場合、第一領域39の変形量は第二領域40に比べて小さく、その一方で第二領域40によって内輪28に対する拘束力が十分に確保されているため、加締め部分38全体で見れば、少ない変形量でもって十分な拘束力を得られ、加締め時の予肉量の不足が発生することなく、加締め部分38での耐久性の向上を図ることが可能である。加締めはこれ以外にも、内方部材31の端部に凹みを形成し、直径方向外方に広げる通常の加締めでもよい。
【0022】
この実施形態では、前記加締めにより軸受すきまが負に設定されて予圧が付与された構造を具備している。軸受すきまは、軸受加工工程において、外方部材24の複列の軌道面21,22のピッチP0 と溝径、内輪27の軌道面29の小径端面(又は内方部材31の軌道面29の肩部37)からの軸方向寸法P1 と溝径、内輪28の軌道面30の小径端面からの軸方向寸法P2 と溝径、及びボール径をそれぞれ管理して選択組み合わせすることにより所望の負の軸受すきまに設定することができる。
【0023】
負の軸受すきまは、以下の要領で測定することができる。例えば、図2に示す実施形態の場合、内輪28を内方部材31に圧入するに際して、軸受すきまが正の状態で内輪28の圧入を一旦止め、この状態で軸受すきまを例えば外方部材24の軸方向移動量から測定し、その後、内輪28を内方部材31の肩部37に当接するまで圧入してその圧入を完了し、圧入を一旦止めた状態から圧入を完了した状態に至るまでの内輪28の軸方向移動量を測定し、その内輪28の軸方向移動量の測定値と軸受すきまの測定値との差を組み立て完了後の負の軸受すきまとして求めればよい。
【0024】
本発明の実施形態では、負の軸受すきまで予圧を付与したことにより、同一空間内で軸受のスパン〔S0 (図4の従来例)<S1 (図1の実施形態)<S2 (図2の実施形態)〕を広く採る設計が可能となり、軸受剛性を大きく向上させることが可能となる。また、同一空間内で内部諸元を変更し、転動体個数を増加させて軸受剛性を向上させたり、外方部材24の肉厚やフランジ23の肉厚を最適化して外方部材24の変形を抑え、軸受剛性を向上させることが可能となる。さらに、組み込み後の予圧量のばらつき範囲を狭く抑えて高い予圧を維持させることができる。すなわち、図4の従来例に比べて図1の実施形態、さらには図2の実施形態の方が嵌め合いが少なくなるので、嵌め合い公差によるすきま減少量のばらつき成分がゼロになり、従って、公差集積上発生していた低予圧領域がなくなり、軸受剛性も高まる。
【0025】
図1及び図2に示す実施形態は、自動車の従動輪用としての構造例であるが、本発明はこれに限定されることなく、自動車の駆動輪用としても適用可能である。その場合、内方部材は、その中心部に軸方向に貫通孔が形成された中空形状をなし、その貫通孔の内径面にスプライン又はセレーション等が形成される。その内方部材の貫通孔に等速自在継手の軸部を挿通し、その軸部の外径面に形成されたスプライン又はセレーション等との結合により両者間でトルク伝達が可能となる。また、従動輪用においても、内方部材を中空構造とし、放熱効果を向上して、軸受の昇温の抑制や軽量化を図ることもできる。
【0026】
【発明の効果】
本発明によれば、内周に複列の軌道面を一体に設けた外方部材と、一端に車輪取付け用フランジ、他端に円筒状小径段部を設け、その小径段部に内輪を圧入して前記外方部材の軌道面に対向する複列の軌道面を形成した内方部材と、前記外方部材と内方部材の両軌道面間に介在する複列の転動体とを備えた構造、或いは、前記内方部材の軌道面のうち、車輪取付け用フランジ側の軌道面を内方部材の外周に直接形成した構造において、前記外方部材及び内方部材の軌道面と転動体とが接触角を有し、かつ、軸受すきまが負に設定されていることから、軸受剛性の向上が容易に図れ、内方部材の車輪取付け用フランジにブレーキロータを装着した場合、そのブレーキロータの軸方向振れを抑制することができる。また、前記軸受構造において、前記内方部材の小径段部の端部を径方向外方に加締めることにより圧入した内輪を内方部材に固定したことにより、装置全体の軽量、コンパクト化を実現することが容易になる。
【0027】
また、内方部材が中空に形成された構造、前記内方部材にトルク伝達用の凹凸噛合構造、例えばセレーション、スプライン又はキーのうちから選択されるいずれかを一体に設けた構造とすれば、本発明の車輪軸受装置を従動車輪用だけでなく、駆動車輪用としても兼用することができる。駆動輪側において、等速自在継手の組立時に、ナットの締付けトルクの管理による軸受すきまの調整が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る車輪軸受装置の実施形態を示す断面図
【図2】本発明の他の実施形態を示す断面図
【図3】図1又は図2の内方部材の加締め部分を示す側面図
【図4】車輪軸受装置の従来例を示す断面図
【符号の説明】
21,22 軌道面
23 車体取付け用フランジ
24 外方部材
25 車輪取付け用フランジ
26 小径段部
27,28 内輪
29,30 軌道面
31 内方部材
32 転動体
38 加締め部分[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wheel bearing device, and more particularly to a wheel bearing device that is used in an automobile and can improve bearing rigidity.
[0002]
[Prior art]
FIG. 4 shows an example of a wheel bearing device used in an automobile, and shows a structure when used for a driven wheel. This bearing device has a structure in which a
[0003]
The axle bearing 2 is a double-row rolling bearing, and includes an
[0004]
The
[0005]
The
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above-described conventional wheel bearing device, the
[0007]
It is also conceivable to increase the bearing rigidity by applying a high preload. However, since there are fitting parts such as between the
[0008]
Therefore, the present invention has been proposed in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a wheel bearing device that can suppress axial deflection of the brake rotor by improving bearing rigidity. is there.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
As technical means for achieving the above object, the present invention includes an
[0011]
In the present invention, (1) it is possible to design the bearing span widely in the same space, and the bearing rigidity can be greatly improved. (2) Change the internal specifications within the same space, increase the number of rolling elements to improve bearing rigidity, and optimize the outer member thickness and flange thickness to suppress deformation of the outer member. The bearing rigidity can be improved. (3) The range of variation in the preload amount after incorporation can be kept narrow. The higher the preload, the higher the bearing rigidity. In the wheel bearing device of the present invention, since the fitting is reduced, the variation component of the clearance reduction amount due to the fitting tolerance becomes zero, and accordingly, the low preload region generated due to the tolerance accumulation is eliminated.
[0012]
In the wheel bearing device according to the present invention, a structure in which the rolling element is a ball is possible. Also, a structure in which a body mounting flange is integrally formed on the outer periphery of the outer member, a structure in which the inner member is formed in a hollow shape, and a concave-convex meshing structure for torque transmission to the inner member, such as serrations and splines Alternatively, a structure in which any one selected from the keys is integrally provided can be used.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of a wheel bearing device according to the present invention will be described in detail below.
[0014]
The wheel bearing device of the embodiment shown in FIG. 1 has an
[0015]
[0016]
In addition to the above-described embodiment, the present invention may have an embodiment having a structure as shown in FIG. The wheel bearing device according to this embodiment has a structure in which, of the
[0017]
In these embodiments, the bearing structure is a double-row angular contact ball bearing structure in which the raceway surfaces 21 and 22 of the
[0018]
The inner rings 27 and 28 press-fitted into the outer diameter of the small-
[0019]
This caulking is performed by inserting the small-
[0020]
The
[0021]
Of the
[0022]
In this embodiment, the bearing clearance is set to be negative by the caulking, and a preload is applied. In the bearing machining process, the bearing clearance is determined by the pitch P 0 and groove diameter of the double-row raceway surfaces 21 and 22 of the
[0023]
Negative bearing clearance can be measured as follows. For example, in the embodiment shown in FIG. 2, when the
[0024]
In the embodiment of the present invention, since the preload is applied up to the negative bearing clearance, the bearing span [S 0 (conventional example of FIG. 4) <S 1 (embodiment of FIG. 1) <S 2 ( The embodiment of FIG. 2)] can be widely adopted, and the bearing rigidity can be greatly improved. Further, by changing the internal specifications in the same space and increasing the number of rolling elements to improve the bearing rigidity, the thickness of the
[0025]
The embodiment shown in FIGS. 1 and 2 is an example of a structure for a driven wheel of an automobile, but the present invention is not limited to this and can also be applied to a driving wheel of an automobile. In that case, the inner member has a hollow shape in which a through hole is formed in the axial direction at the center thereof, and a spline or a serration is formed on the inner diameter surface of the through hole. The shaft portion of the constant velocity universal joint is inserted into the through-hole of the inner member, and torque can be transmitted between the two by coupling with a spline or serration formed on the outer diameter surface of the shaft portion. Also for the driven wheel, the inner member can have a hollow structure to improve the heat dissipation effect, thereby suppressing the temperature rise of the bearing and reducing the weight.
[0026]
【The invention's effect】
According to the present invention, an outer member integrally provided with a double row raceway surface on the inner periphery, a wheel mounting flange at one end, a cylindrical small diameter stepped portion at the other end, and an inner ring pressed into the small diameter stepped portion. An inner member having a double row raceway surface facing the raceway surface of the outer member, and a double row rolling element interposed between both raceway surfaces of the outer member and the inner member. In the structure or the structure in which the raceway surface on the wheel mounting flange side is directly formed on the outer periphery of the inner member among the raceway surfaces of the inner member, the raceway surfaces of the outer member and the inner member, and rolling elements Since the bearing has a contact angle and the bearing clearance is set to a negative value, the bearing rigidity can be easily improved. When the brake rotor is mounted on the wheel mounting flange of the inner member, the brake rotor Axial runout can be suppressed. In the bearing structure, the inner ring that has been press-fitted by crimping the end of the small-diameter stepped portion of the inner member radially outwards is fixed to the inner member, thereby reducing the overall weight and size of the device. Easy to do.
[0027]
Further, if the inner member is formed in a hollow structure, the inner member has a concave-convex meshing structure for torque transmission, for example, any one selected from serrations, splines, or keys. The wheel bearing device of the present invention can be used not only for a driven wheel but also for a driving wheel. On the drive wheel side, adjustment of the bearing clearance by managing the tightening torque of the nut becomes unnecessary when assembling the constant velocity universal joint.
[Brief description of the drawings]
1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a wheel bearing device according to the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing another embodiment of the present invention. FIG. 3 is a caulking portion of the inner member of FIG. FIG. 4 is a sectional view showing a conventional example of a wheel bearing device.
21, 22
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