JP4034799B2 - Wheel bearing device - Google Patents
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Description
本発明は、自動車等の車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置、特に、高剛性化と軸受の長寿命化と共に、軽量化を図った車輪用軸受装置に関するものである。 The present invention relates to a wheel bearing device that rotatably supports a wheel of an automobile or the like, and more particularly to a wheel bearing device that achieves light weight as well as higher rigidity and longer bearing life.
従来から自動車等の車輪を支持する車輪用軸受装置は、車輪を取り付けるためのハブ輪を転がり軸受を介して回転自在に支承するもので、駆動輪用と従動輪用とがある。構造上の理由から、駆動輪用では内輪回転方式が、従動輪用では内輪回転と外輪回転の両方式が一般的に採用されている。この車輪用軸受装置には、所望の軸受剛性を有し、ミスアライメントに対しても耐久性を発揮すると共に、燃費向上の観点から回転トルクが小さい複列アンギュラ玉軸受が多用されている。この複列アンギュラ玉軸受は、固定輪と回転輪との間に複数のボールを介在させ、このボールに所定の接触角を付与して固定輪および回転輪に接触させている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a wheel bearing device for supporting a wheel of an automobile or the like is such that a hub wheel for mounting a wheel is rotatably supported via a rolling bearing, and there are a drive wheel and a driven wheel. For structural reasons, an inner ring rotation method is generally used for driving wheels, and an inner ring rotation method and an outer ring rotation method are generally used for driven wheels. As the wheel bearing device, a double-row angular ball bearing having a desired bearing rigidity, exhibiting durability against misalignment, and having a small rotational torque from the viewpoint of improving fuel efficiency is often used. In this double row angular contact ball bearing, a plurality of balls are interposed between a fixed ring and a rotating ring, and a predetermined contact angle is given to the balls so as to contact the fixed ring and the rotating ring.
また、車輪用軸受装置には、懸架装置を構成するナックルとハブ輪との間に複列アンギュラ玉軸受等からなる車輪用軸受を嵌合させた第1世代と称される構造から、外方部材の外周に直接車体取付フランジまたは車輪取付フランジが形成された第2世代構造、また、ハブ輪の外周に一方の内側転走面が直接形成された第3世代構造、あるいは、ハブ輪と等速自在継手の外側継手部材の外周にそれぞれ内側転走面が直接形成された第4世代構造とに大別されている。 Further, the wheel bearing device has a structure called a first generation in which a wheel bearing composed of a double row angular ball bearing or the like is fitted between a knuckle and a hub wheel constituting a suspension device. Second generation structure in which body mounting flange or wheel mounting flange is formed directly on the outer periphery of the member, third generation structure in which one inner rolling surface is directly formed on the outer periphery of the hub wheel, or hub wheel, etc. It is roughly classified into a fourth generation structure in which the inner rolling surface is directly formed on the outer periphery of the outer joint member of the speed universal joint.
こうした車輪用軸受装置において、従来は両列の軸受が同一仕様のため、静止時には充分な剛性を有するが、車両の旋回時には必ずしも最適な剛性が得られていない。すなわち、静止時の車重は複列の転がり軸受の略中央に作用するように車輪との位置関係が決められているが、旋回時には、旋回方向の反対側(右旋回の場合は車両の左側)の車軸により大きなラジアル荷重やアキシアル荷重が負荷される。したがって、旋回時には、インナー側の軸受列よりもアウター側の軸受列の剛性を高めることが有効とされている。そこで、装置を大型化させることなく旋回時の剛性を向上させた車輪用軸受装置として、図5に示すものが知られている。 In such a wheel bearing device, conventionally, both rows of bearings have the same specification, so that they have sufficient rigidity when stationary, but the optimum rigidity is not always obtained when the vehicle turns. That is, the position of the vehicle weight when stationary is determined so that it acts on the approximate center of the double row rolling bearing, but when turning, the opposite side of the turning direction (when turning right, the vehicle A large radial load or axial load is applied to the left axle. Therefore, at the time of turning, it is effective to increase the rigidity of the outer bearing row rather than the inner bearing row. Therefore, a wheel bearing device shown in FIG. 5 is known as a wheel bearing device that has improved rigidity during turning without increasing the size of the device.
この車輪用軸受装置50は、外周にナックル(図示せず)に取り付けられるための車体取付フランジ51cを一体に有し、内周に複列の外側転走面51a、51bが形成された外方部材51と、一端部に車輪(図示せず)を取り付けるための車輪取付フランジ53を一体に有し、外周に複列の外側転走面51a、51bに対向する一方の内側転走面52aと、この内側転走面52aから軸方向に延びる小径段部52bが形成されたハブ輪52、およびこのハブ輪52の小径段部52bに外嵌され、複列の外側転走面51a、51bに対向する他方の内側転走面54aが形成された内輪54からなる内方部材55と、これら両転走面間に収容された複列のボール56、57と、これら複列のボール56、57を転動自在に保持する保持器58、59とを備えた複列アンギュラ玉軸受で構成されている。
This
内輪54は、ハブ輪52の小径段部52bを径方向外方に塑性変形させて形成した加締部52cによって軸方向に固定されている。そして、外方部材51と内方部材55との間に形成される環状空間の開口部にシール60、61が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から軸受内部に雨水やダスト等が侵入するのを防止している。
The
ここで、アウター側のボール56のピッチ円直径D1が、インナー側のボール57のピッチ円直径D2よりも大径に設定されている。これに伴い、ハブ輪52の内側転走面52aが内輪54の内側転走面54aよりも拡径され、あわせて外方部材51のアウター側の外側転走面51aがインナー側の外側転走面51bよりも拡径されている。そして、アウター側のボール56がインナー側のボール57よりも多数収容されている。このように、各ピッチ円直径D1、D2をD1>D2に設定することにより、車両の静止時だけでなく旋回時においても剛性が向上し、車輪用軸受装置50の長寿命化を図ることができる。
こうした従来の車輪用軸受装置50では、アウター側のボール56のピッチ円直径D1がインナー側のボール57のピッチ円直径D2よりも大径に設定され、これに伴い、ハブ輪52の内側転走面52aが内輪54の内側転走面54aよりも拡径されている。これによりアウター側の軸受列の剛性が向上し、車輪用軸受装置50の長寿命化を図ることができるが、特に、車輪取付フランジ53を介して曲げモーメント荷重が負荷されるハブ輪52では、アウター側の内側転走面52aがインナー側の内側転走面54aより拡径されて形成されているため、アウター側の内側転走面52aとインナー側の内側転走面54aとの間に形成される段部62に繰り返し曲げ応力が発生する。こうした曲げ応力は、断面が急激に縮径して変化する隅部62a、62bに集中して過大応力となり、ハブ輪52の強度・耐久性が損なわれる恐れがあった。
In such a conventional wheel bearing
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、装置の軽量・コンパクト化と高剛性化という相反する課題を同時に解決すると共に、強度・耐久性を向上させた車輪用軸受装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a wheel bearing device that simultaneously solves the conflicting problems of lightweight, compact and high rigidity of the device, and has improved strength and durability. The purpose is to do.
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項1記載の発明は、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面に対向する一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入され、外周に前記複列の外側転走面に対向する他方の内側転走面が形成された内輪からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列のボールとを備えた車輪用軸受装置において、前記複列のボールのうちアウター側のボールのピッチ円直径がインナー側のボールのピッチ円直径よりも大径に設定され、前記外方部材のアウター側の外側転走面から円筒状の大径側の肩部と段部を介して小径側の肩部に続き、インナー側の外側転走面が形成され、この外側転走面の溝底径と前記大径側の肩部の内径が略同一径に設定され、前記アウター側の外側転走面からインナー側の外側転走面に亙って高周波焼入れによって所定の硬化層が連続して形成されると共に、前記ハブ輪のアウター側の端部に凹所が形成され、かつ、前記ハブ輪の内側転走面と小径段部との間に、前記ハブ輪の内側転走面の溝底部から軸方向に延びる軸状部とテーパ状の段部が形成され、前記軸状部の外径が前記内輪の内側転走面の溝底径よりも大径に設定されており、前記内側転走面から前記小径段部に亙って高周波焼入れによって所定の硬化層が連続して形成されている。
In order to achieve the object, the invention according to claim 1 of the present invention includes an outer member having a double row outer rolling surface formed on the inner periphery, and a wheel mounting flange for mounting the wheel at one end. A hub wheel integrally formed and having one inner rolling surface opposed to the double-row outer rolling surface on the outer periphery, and a small-diameter step portion extending in the axial direction from the inner rolling surface, and the hub wheel An inner member formed of an inner ring that is press-fitted into a small-diameter step portion and has the other inner rolling surface facing the outer rolling surface of the double row on the outer periphery, and both the inner member and the outer member. In a wheel bearing device including a double row ball accommodated so as to be able to roll between rolling surfaces, a pitch circle diameter of an outer side ball of the double row balls is a pitch circle diameter of an inner side ball. It is set to be larger in diameter than a cylindrical shape from outer raceway surfaces of the outer side of the outer member Following the shoulder on the small diameter side through the shoulder on the large diameter side and the stepped portion, an outer rolling surface on the inner side is formed, the groove bottom diameter of this outer rolling surface and the inner diameter of the shoulder on the large diameter side Are set to substantially the same diameter, and a predetermined hardened layer is continuously formed by induction hardening from the outer outer rolling surface of the outer side to the outer rolling surface of the inner side, and the outer side of the hub wheel A recess formed in the end of the hub ring, and a shaft-like portion extending in the axial direction from the groove bottom portion of the inner raceway surface of the hub wheel and a taper between the inner raceway surface and the small diameter step portion of the hub wheel. A stepped portion is formed, and the outer diameter of the shaft-shaped portion is set larger than the groove bottom diameter of the inner raceway surface of the inner ring, and extends from the inner raceway surface to the smaller diameter step portion. Thus, a predetermined hardened layer is continuously formed by induction hardening.
このように、複列のアンギュラ玉軸受で構成され、一端部に車輪取付フランジを一体に有するハブ輪を備えた第3世代構造の車輪用軸受装置において、複列のボールのうちアウター側のボールのピッチ円直径がインナー側のボールのピッチ円直径よりも大径に設定され、外方部材のアウター側の外側転走面から円筒状の大径側の肩部と段部を介して小径側の肩部に続き、インナー側の外側転走面が形成され、この外側転走面の溝底径と大径側の肩部の内径が略同一径に設定され、アウター側の外側転走面からインナー側の外側転走面に亙って高周波焼入れによって所定の硬化層が連続して形成されると共に、ハブ輪のアウター側の端部に凹所が形成され、かつ、ハブ輪の内側転走面と小径段部との間に、ハブ輪の内側転走面の溝底部から軸方向に延びる軸状部とテーパ状の段部が形成され、軸状部の外径が内輪の内側転走面の溝底径よりも大径に設定されており、内側転走面から小径段部に亙って高周波焼入れによって所定の硬化層が連続して形成されているので、装置の軽量・コンパクト化と高剛性化という相反する課題を同時に解決すると共に、強度・耐久性を向上させた車輪用軸受装置を提供することができる。
As described above, in the third-generation wheel bearing device having the hub wheel that is configured by the double row angular ball bearing and integrally has the wheel mounting flange at one end, the outer side ball among the double row balls The pitch circle diameter of the outer member is set to be larger than the pitch circle diameter of the ball on the inner side, and the diameter is reduced from the outer rolling surface on the outer side of the outer member through the shoulder and step on the cylindrical larger diameter side. The outer rolling surface on the inner side is formed following the shoulder on the outer side, the groove bottom diameter of this outer rolling surface and the inner diameter of the shoulder on the larger diameter side are set to substantially the same diameter, and outer outer rolling on the outer side A predetermined hardened layer is continuously formed by induction hardening over the outer rolling surface on the inner side from the surface, and a recess is formed on the outer end of the hub wheel, and the inner side of the hub wheel. Axial from the groove bottom of the inner raceway surface of the hub wheel between the raceway and the small diameter step A shaft-shaped portion and a tapered step portion are formed, and the outer diameter of the shaft-shaped portion is set larger than the groove bottom diameter of the inner raceway surface of the inner ring. As a result, a predetermined hardened layer is continuously formed by induction hardening, thus simultaneously solving the conflicting issues of lighter weight, compactness and higher rigidity, and improved strength and durability. A bearing device can be provided.
好ましくは、請求項2に記載の発明のように、前記複列のボールの外径が同じで、前記アウター側のボールの個数が前記インナー側のボールの個数よりも多く設定されていれば、高剛性化を図りながら所望の軸受寿命を確保することができる。 Preferably, as in the invention described in claim 2, if the outer diameters of the double row balls are the same and the number of balls on the outer side is set larger than the number of balls on the inner side, Desired bearing life can be ensured while achieving high rigidity.
また、請求項3に記載の発明のように、前記ハブ輪の内側転走面におけるボールの接触角方向の肉厚が、前記ハブ輪のボール接触径の0.2〜0.3の範囲に設定されていれば、使用条件に対応したハブ輪の強度・剛性を確保しつつ、軽量化を達成することができる。
Further, as in the invention according to
また、請求項4に記載の発明のように、前記インナー側のボールのピッチ円直径PCDiに対する当該ボールの外径dの割合d/PCDiが、0.14≦(d/PCDi)≦0.25の範囲に規定されていれば、高剛性化を図りながら軸受寿命を確保することができる。
Further, as in the invention described in
本発明に係る車輪用軸受装置は、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面に対向する一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入され、外周に前記複列の外側転走面に対向する他方の内側転走面が形成された内輪からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列のボールとを備え、前記ハブ輪の内側転走面をはじめ、前記車輪取付フランジのインナー側の基部から前記小径段部に亙って高周波焼入れによって所定の硬化層が形成された車輪用軸受装置において、前記複列のボールのうちアウター側のボールのピッチ円直径がインナー側のボールのピッチ円直径よりも大径に設定され、前記外方部材のアウター側の外側転走面から円筒状の大径側の肩部と段部を介して小径側の肩部に続き、インナー側の外側転走面が形成され、この外側転走面の溝底径と前記大径側の肩部の内径が略同一径に設定され、前記アウター側の外側転走面からインナー側の外側転走面に亙って高周波焼入れによって所定の硬化層が連続して形成されると共に、前記ハブ輪のアウター側の端部に凹所が形成され、かつ、前記ハブ輪の内側転走面と小径段部との間に、前記ハブ輪の内側転走面の溝底部から軸方向に延びる軸状部とテーパ状の段部が形成され、前記軸状部の外径が前記内輪の内側転走面の溝底径よりも大径に設定されており、前記内側転走面から前記小径段部に亙って高周波焼入れによって所定の硬化層が連続して形成されているので、装置の軽量・コンパクト化と高剛性化という相反する課題を同時に解決すると共に、強度・耐久性を向上させた車輪用軸受装置を提供することができる。
The wheel bearing device according to the present invention integrally has an outer member having a double row outer raceway formed on the inner periphery, and a wheel mounting flange for mounting a wheel on one end, and the outer periphery includes One inner rolling surface facing the outer rolling surface of the row, a hub wheel formed with a small-diameter step portion extending in the axial direction from the inner rolling surface, and a small-diameter step portion of the hub wheel are press-fitted into the outer periphery. An inner member formed of an inner ring formed with the other inner rolling surface opposite to the double row outer rolling surface, and freely rollable between both rolling surfaces of the inner member and the outer member. And a predetermined hardened layer is formed by induction quenching from the inner rolling surface of the hub wheel to the small diameter step portion from the inner base portion of the wheel mounting flange. In the wheel bearing device, the outer side ball pin of the double row balls Ji diameter is set greater than the pitch circle diameter of the inner side of the ball, the small diameter of outer raceway surfaces of the outer side of the outer member via a shoulder portion and a stepped portion of the cylindrical large-diameter The outer rolling surface on the inner side is formed following the shoulder portion on the side, and the groove bottom diameter of the outer rolling surface and the inner diameter of the shoulder portion on the large diameter side are set to substantially the same diameter, and the outer side on the outer side A predetermined hardened layer is continuously formed by induction hardening from the rolling surface to the outer side rolling surface on the inner side , and a recess is formed at the outer side end of the hub wheel, and Between the inner raceway surface of the hub wheel and the small diameter step portion, an axial portion and a tapered step portion extending in the axial direction from the groove bottom portion of the inner raceway surface of the hub wheel are formed. The outer diameter is set to be larger than the groove bottom diameter of the inner raceway surface of the inner ring. Because the prescribed hardened layer is continuously formed by induction hardening, the wheel bearing device has improved the strength and durability while simultaneously solving the conflicting issues of lightening, compactness and high rigidity of the device. Can be provided.
外周にナックルに取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面に対向する一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入され、外周に前記複列の外側転走面に対向する他方の内側転走面が形成された内輪からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列のボールとを備え、前記小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部により前記内輪が前記ハブ輪に対して軸方向に固定された車輪用軸受装置において、前記複列のボールのうちアウター側のボールのピッチ円直径がインナー側のボールのピッチ円直径よりも大径に設定され、前記外方部材のアウター側の外側転走面から円筒状の大径側の肩部と段部を介して小径側の肩部に続き、インナー側の外側転走面が形成され、この外側転走面の溝底径と前記大径側の肩部の内径が略同一径に設定され、前記アウター側の外側転走面からインナー側の外側転走面に亙って高周波焼入れによって所定の硬化層が連続して形成されると共に、前記ハブ輪のアウター側の端部に凹所が形成され、かつ、前記ハブ輪の内側転走面と小径段部との間に、前記ハブ輪の内側転走面の溝底部から軸方向に延びる軸状部とテーパ状の段部が形成され、前記軸状部の外径が前記内輪の内側転走面の溝底径よりも大径に設定されており、前記内側転走面から前記小径段部に亙って高周波焼入れによって所定の硬化層が連続して形成されている。 A body mounting flange for mounting to the knuckle on the outer periphery is integrated, an outer member with a double row outer raceway formed on the inner periphery, and a wheel mounting flange for mounting the wheel on one end is integrated. A hub wheel having one inner rolling surface facing the outer rolling surface of the double row on the outer periphery, a small diameter step portion extending in the axial direction from the inner rolling surface, and a small diameter of the hub wheel An inner member consisting of an inner ring that is press-fitted into a stepped portion and has the other inner rolling surface facing the outer rolling surface of the double row on the outer periphery, and both rolling of the inner member and the outer member A plurality of balls that are rotatably accommodated between the surfaces, and the inner ring is connected to the hub ring by a caulking part formed by plastically deforming an end of the small diameter step part radially outward. In the wheel bearing device fixed in the axial direction, the outer side of the double row balls Pitch diameter Lumpur is set greater than the pitch circle diameter of the inner side of the ball, the shoulder portion and the stepped portion of the large-diameter side from the outer side of the outer raceway surfaces cylindrical in the outer member An outer rolling surface on the inner side is formed following the shoulder portion on the small diameter side, and the groove bottom diameter of the outer rolling surface and the inner diameter of the shoulder portion on the large diameter side are set to be substantially the same diameter. A predetermined hardened layer is continuously formed by induction quenching from the outer rolling surface on the side to the outer rolling surface on the inner side, and a recess is formed at the outer end of the hub wheel, And, between the inner raceway surface of the hub wheel and the small diameter step portion, an axial portion and a tapered step portion extending in the axial direction from the groove bottom portion of the inner raceway surface of the hub wheel are formed, and the shaft The outer diameter of the shape portion is set larger than the groove bottom diameter of the inner raceway surface of the inner ring, and the smaller diameter from the inner raceway surface. Predetermined hardened layer is continuously formed by high frequency induction quenching over the stepped portion.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明に係る車輪用軸受装置の第1の実施形態を示す縦断面図、図2は、図1のハブ輪の拡大断面図である。なお、以下の説明では、車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウター側(図面左側)、中央寄り側をインナー側(図面右側)という。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of a wheel bearing device according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged sectional view of the hub wheel of FIG. In the following description, the side closer to the outer side of the vehicle in a state assembled to the vehicle is referred to as the outer side (left side in the drawing), and the side closer to the center is referred to as the inner side (right side in the drawing).
この車輪用軸受装置は第3世代と呼称される従動輪用であって、内方部材1と外方部材2、および両部材1、2間に転動自在に収容された複列のボール3、3とを備えている。内方部材1は、ハブ輪4と、このハブ輪4に所定のシメシロを介して圧入された内輪5とからなる。
This wheel bearing device is for a driven wheel called a third generation, and includes an inner member 1, an outer member 2, and a double row of
ハブ輪4は、一端部に車輪(図示せず)を取り付けるための車輪取付フランジ6を一体に有し、外周に一方(アウター側)の内側転走面4aと、この内側転走面4aの溝底部から軸方向に延びるテーパ状の段部11aと軸状部11b、および内輪5が突き合わされる肩部12を介して小径段部4bが形成されている。車輪取付フランジ6にはハブボルト6aが例えば周方向等配に植設されると共に、これらハブボルト6a間には円孔6bが形成されている場合もある。この円孔6bは軽量化に寄与できるだけでなく、装置の組立・分解工程において、レンチ等の締結治具をこの円孔6bから挿入することができ作業を簡便化することができる。
The
内輪5は、外周に他方(インナー側)の内側転走面5aが形成され、ハブ輪4の小径段部4bに圧入されると共に、この小径段部4bの端部を塑性変形させて形成した加締部4cによって軸方向に固定されている。なお、内輪5はSUJ2等の高炭素クロム鋼で形成され、ズブ焼入れによって芯部まで58〜64HRCの範囲に硬化処理されている。
The
外方部材2は、外周にナックル(図示せず)に取り付けられるための車体取付フランジ2cを一体に有し、内周にハブ輪4の内側転走面4aに対向するアウター側の外側転走面2aと、内輪5の内側転走面5aに対向するインナー側の外側転走面2bが一体に形成されている。これら両転走面間に複列のボール3、3が収容され、保持器7、7によって転動自在に保持されている。そして、複列のボール3、3には所定の接触角α(α=30〜40°)が付与され、背面合せタイプの複列アンギュラ玉軸受を構成している。
The outer member 2 integrally has a vehicle
外方部材2と内方部材1との間に形成される環状空間のアウター側端部にはシール8が装着され、インナー側端部(内輪5)には車輪の回転速度を検出するための磁気エンコーダ9が固定されると共に、外方部材2の開口端部を覆うキャップ(図示せず)が装着されている。これらシール8およびキャップによって、軸受内部に封入されたグリースの外部への漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。 A seal 8 is attached to the outer side end of the annular space formed between the outer member 2 and the inner member 1, and the inner side end (inner ring 5) is used to detect the rotational speed of the wheel. The magnetic encoder 9 is fixed, and a cap (not shown) that covers the open end of the outer member 2 is attached. The seal 8 and the cap prevent leakage of grease sealed inside the bearing and intrusion of rainwater, dust, and the like from the outside into the bearing.
本実施形態では、アウター側のボール3のピッチ円直径PCDoがインナー側のボール3のピッチ円直径PCDiよりも大径に設定されている。また、複列のボール3、3の外径dは同じであるが、このピッチ円直径PCDo、PCDiの違いにより、アウター側のボール3の個数がインナー側のボール3の個数よりも多く設定されている。そして、ハブ輪4の外周には、内側転走面4aからインナー側に向けて漸次小径となるカウンタ部10と段部11および内輪5が突き合わされる肩部12を介して小径段部4bが形成されている。段部11は、カウンタ部10からインナー側に縮径するテーパ部11aと、このテーパ部11aと肩部12間に形成された軸状部11bからなる。そして、ピッチ円直径PCDo、PCDiの違いに伴い、ハブ輪4の内側転走面4aは内輪5の内側転走面5aよりも拡径され、この内側転走面5aの溝底径と軸状部11bの外径が略同一寸法に設定されている。
In the present embodiment, the pitch circle diameter PCDo of the
ハブ輪4はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中炭素鋼で形成され、車輪取付フランジ6のインナー側の基部6cと内側転走面4aをはじめ、カウンタ部10から段部11および内輪5が突き合わされる肩部12を介して小径段部4bに亙って高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に所定の硬化層(図中クロスハッチングにて示す)13が連続して形成されている。なお、加締部4cは鍛造加工後の表面硬さのままとされている。こうしたヒートパターンにより、シールランド部となる基部6cの耐摩耗性と、内輪5の嵌合部となる小径段部4bの耐フレッティング性が向上すると共に、車輪取付フランジ6を介してハブ輪4に繰り返し曲げモーメント荷重が負荷されても、充分な機械的強度と耐久性を発揮することができる。
The
一方、外方部材2において、ピッチ円直径PCDo、PCDiの違いに伴い、アウター側の外側転走面2aがインナー側の外側転走面2bよりも拡径され、アウター側の外側転走面2aから円筒状の肩部14と段部15を介して小径側の肩部16に続き、インナー側の外側転走面2bが形成されている。そして、この外側転走面2bの溝底径と大径側の肩部14の内径が略同一寸法に設定されている。
On the other hand, in the outer member 2, with the difference in pitch circle diameters PCDo and PCDi, the outer-side outer rolling
外方部材2はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中炭素鋼で形成され、アウター側の外側転走面2aから円筒状の肩部14と段部15および小径側の肩部16を介してインナー側の外側転走面2bに亙って高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に所定の硬化層(図中クロスハッチングにて示す)17が連続して形成されている。こうしたヒートパターンにより、外方部材2に繰り返し曲げモーメント荷重が負荷されても、充分な機械的強度と耐久性を発揮することができる。
The outer member 2 is made of medium carbon steel containing carbon of 0.40 to 0.80 wt%, such as S53C, and has a
また、本実施形態では、アウター側部分の軸受剛性を向上させた上で、インナー側のボール3のピッチ円直径PCDiに対するボール3の外径dの割合d/PCDiが所定の範囲、ここでは、0.14≦(d/PCDi)≦0.25の範囲に規定されている。すなわち、ピッチ円直径PCDiが同じであっても、ボール3の外径dを小さくして個数を増やすことにより軸受剛性が高くなるため、剛性の面からはボール3の外径dが小さい方が好ましいとされている。ところが、ボール3の外径dが小さくなる程転動疲労寿命の方が低下するため、寿命の面からはボール3の外径dが大きい方が好ましい。ここで、ピッチ円直径PCDiとボール3の外径dの関係をFEM解析(有限要素法による解析)により求めた結果、d/PCDiが0.25を超えた場合、車輪用軸受装置としては剛性の向上にならない。一方、d/PCDiが0.14未満であると、車輪用軸受装置として転動疲労寿命が不足することが判った。したがって、アウター側のボール3のピッチ円直径PCDoを拡径させてアウター側部分の軸受剛性を向上させた上で、インナー側のボール3のピッチ円直径PCDiとボール3の外径dとの関係を、0.14≦(d/PCDi)≦0.25の範囲に規定することにより、高剛性化を図りながら軸受寿命を確保することができる。
In the present embodiment, the ratio d / PCDi of the outer diameter d of the
また、ハブ輪4のアウター側端部には、鍛造加工によってすり鉢状の凹所18が形成されている。この凹所18の深さは、アウター側の内側転走面4aの溝底付近までとされ、ハブ輪4のアウター側の肉厚が略均一となるように、ハブ輪4の外郭形状に沿ってそれに対応する形状に形成されている。車輪取付フランジ6にモーメント荷重が負荷された場合、アウター側のボール3の接触角αを起点としてハブ輪4が変形すると考えられるため、本実施形態では、この接触角αよりもアウター側の肉厚が所定の範囲に形成されている。
In addition, a mortar-shaped
図2に拡大して示すように、シールランド部となる車輪取付フランジ6の基部6cは所定の曲率半径からなる円弧面に形成されているが、この基部6cの最小肉厚t1と、その部位の直径d1との関係からハブ輪4の剛性をFEM解析により求めた結果、0.2≦t1/d1≦0.3の範囲に最小肉厚t1を設定することにより、使用条件に対応したハブ輪4の剛性を確保しつつ、軽量化を達成することができる。すなわち、基部6cの最小肉厚t1が、その部位の直径d1の20%未満になると変形が大きくなり所望の剛性が得られない。一方、最小肉厚t1が直径d1の30%を超えても大幅な剛性の増加が認められず、反って重量アップを招来して好ましくない。さらに、焼き割れを防止するために、この基部6cの最小肉厚t1は、硬化層13の硬化層深さの2倍以上に設定されている。なお、ここでは硬化層深さが2〜5mm(3.5mm程度)の範囲に設定されている。
As shown in an enlarged view in FIG. 2, the
また、車輪取付フランジ6の基部6cと同様、内側転走面4aにおけるボール3の接触角α方向の肉厚t2と、その部位の直径(ボール接触径)d2との関係も、0.2≦t2/d2≦0.3の範囲で、かつ、肉厚t2が硬化層深さの2倍以上に設定されている。
Similarly to the
こうした構成の車輪用軸受装置では、アウター側のボール3のピッチ円直径PCDoがインナー側のボール3のピッチ円直径PCDiよりも大径に設定され、ボール3の個数もアウター側の個数がインナー側よりも多く設定されているため、インナー側に比べアウター側部分の軸受剛性が増大し、軸受の長寿命化を図ることができる。さらに、ハブ輪4のアウター側端部にハブ輪4の外郭形状に沿って凹所18が形成されると共に、ハブ輪4のアウター側の肉厚t1、t2が所定の範囲に設定されて略均一になるように形成され、ハブ輪4の基部6cから段部11を介して小径段部4bに亙って硬化層13が連続して形成されているので、装置の軽量・コンパクト化と高剛性化という相反する課題を同時に解決すると共に、強度・耐久性を向上させた車輪用軸受装置を提供することができる。
In the wheel bearing device having such a configuration, the pitch circle diameter PCDo of the
図3は、本発明に係る車輪用軸受装置の第2の実施形態を示す縦断面図、図4は、図3のハブ輪の拡大断面図である。なお、本実施形態は、前述した実施形態(図1)と基本的にはハブ輪の構成が異なるだけで、その他同一の部位、同一の部品、あるいは同一の機能を有する部位には同じ符号を付けてその詳細な説明を省略する。 FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of the wheel bearing device according to the present invention, and FIG. 4 is an enlarged sectional view of the hub wheel of FIG. Note that this embodiment basically differs from the above-described embodiment (FIG. 1) only in the configuration of the hub wheel, and the same reference numerals are given to other identical parts, identical parts, or parts having the same function. In addition, the detailed description is omitted.
この車輪用軸受装置は第3世代と呼称される従動輪用であって、内方部材19と外方部材2、および両部材19、2間に転動自在に収容された複列のボール3、3とを備えている。内方部材19は、ハブ輪20と、このハブ輪20に所定のシメシロを介して圧入された内輪5とからなる。
This wheel bearing device is for a driven wheel called the third generation, and includes an
ハブ輪20のアウター側の端部には前述したすり鉢状の凹所18(二点鎖線にて示す)よりさらに深い凹所21がハブ輪20の外殻形状に沿って形成されている。また、ハブ輪20の外周には、内側転走面4aの溝底部から軸方向に延びる軸状部22とテーパ状の段部23、および内輪5が突き合わされる肩部12を介して小径段部4bが形成されている。そして、ピッチ円直径PCDo、PCDiの違いに伴い、ハブ輪20の内側転走面4aが内輪5の内側転走面5aよりも拡径され、軸状部22の外径がこの内側転走面5aの溝底径よりも大径に設定されている。
A
この凹所21の深さは、内側転走面4aの溝底部を越え、段部23付近までの深さとされ、ハブ輪20のアウター側の肉厚が略均一になるように形成されている。すなわち、図4に拡大して示すように、本実施形態では、シールランド部となる車輪取付フランジ6の基部6cの最小肉厚t1および内側転走面4aにおける接触角α方向の肉厚t2が、内側転走面4aの最小肉厚(溝底径d0位置での肉厚)t0よりも大きく設定されると共に、前述した実施形態と同様、基部6cの最小肉厚t1および接触角α方向の肉厚t2が、その部位の直径d1、d2の0.2〜0.3の範囲に、かつ、硬化層13の深さの2倍以上に設定されている。さらに、凹所21の底部の肉厚t3が、接触角αよりアウター側の肉厚t1、t2と略同一に形成されているため、ハブ輪20の剛性を確保すると共に、一層の軽量化を達成することができる。
The depth of the
ハブ輪20はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中炭素鋼からなり、車輪取付フランジ6のインナー側の基部6cと内側転走面4aをはじめ、軸状部22から段部23および肩部12を介して小径段部4bに亙って高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に所定の硬化層(図中クロスハッチングにて示す)24が連続して形成されている。こうしたヒートパターンにより、前述した実施形態と同様、車輪取付フランジ6を介して段部23を有するハブ輪20に繰り返し曲げモーメント荷重が負荷されても、充分な機械的強度と耐久性を発揮することができる。
The
なお、前述した実施形態では、複列のボール3、3の外径dを同一としたものについて説明したが、各々のボール3、3の外径dが異なるものとしても良い。例えば、アウター側に配置されるボール3をインナー側に配置されるボール3よりも外径dを小さくし、ボール個数を多く設定しても良い。
In the above-described embodiment, the
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。 The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to such an embodiment, and is merely an example, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Of course, the scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further, the equivalent meanings described in the scope of claims and all modifications within the scope of the scope of the present invention are included. Including.
本発明に係る車輪用軸受装置は、第3世代構造の従動輪側の車輪用軸受装置に適用することができる。 The wheel bearing device according to the present invention can be applied to a wheel bearing device on the driven wheel side of the third generation structure.
1、19・・・・・・・・・・・・・内方部材
2・・・・・・・・・・・・・・・・外方部材
3・・・・・・・・・・・・・・・・ボール
4、20・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
4a、5a・・・・・・・・・・・・内側転走面
4b・・・・・・・・・・・・・・・小径段部
4c・・・・・・・・・・・・・・・加締部
5・・・・・・・・・・・・・・・・内輪
6・・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
6a・・・・・・・・・・・・・・・ハブボルト
6b・・・・・・・・・・・・・・・円孔
6c・・・・・・・・・・・・・・・基部
7・・・・・・・・・・・・・・・・保持器
8・・・・・・・・・・・・・・・・シール
9・・・・・・・・・・・・・・・・磁気エンコーダ
10・・・・・・・・・・・・・・・カウンタ部
11、15・・・・・・・・・・・・段部
11a、23・・・・・・・・・・・テーパ部
11b、22・・・・・・・・・・・軸状部
12、14、16・・・・・・・・・肩部
13、17、24・・・・・・・・・硬化層
18、21・・・・・・・・・・・・凹所
50・・・・・・・・・・・・・・・車輪用軸受装置
51・・・・・・・・・・・・・・・外方部材
51a・・・・・・・・・・・・・・アウター側の外側転走面
51b・・・・・・・・・・・・・・インナー側の外側転走面
51c・・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
52・・・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
52a、54a・・・・・・・・・・内側転走面
52b・・・・・・・・・・・・・・小径段部
52c・・・・・・・・・・・・・・加締部
53・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
54・・・・・・・・・・・・・・・内輪
55・・・・・・・・・・・・・・・内方部材
56、57・・・・・・・・・・・・ボール
58、59・・・・・・・・・・・・保持器
60、61・・・・・・・・・・・・シール
62・・・・・・・・・・・・・・・段部
62a、62b・・・・・・・・・・隅部
d・・・・・・・・・・・・・・・・ボールの外径
d0・・・・・・・・・・・・・・・アウター側の転走面の溝底径
d1・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジの基部における最小肉厚部の直径
d2・・・・・・・・・・・・・・・アウター側の内側転走面におけるボール接触径
D1・・・・・・・・・・・・・・・アウター側のボールのピッチ円直径
D2・・・・・・・・・・・・・・・インナー側のボールのピッチ円直径
PCDo・・・・・・・・・・・・・アウター側のボールのピッチ円直径
PCDi・・・・・・・・・・・・・インナー側のボールのピッチ円直径
t0・・・・・・・・・・・・・・・アウター側の内側転走面における溝底部の肉厚
t1・・・・・・・・・・・・・・・基部の最小肉厚
t2・・・・・・・・・・・・・・・内側転走面における接触角方向の肉厚
t3・・・・・・・・・・・・・・・凹所の底部の肉厚
α・・・・・・・・・・・・・・・・接触角
1, 19 ... Inner member 2 ...
Claims (4)
一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面に対向する一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入され、外周に前記複列の外側転走面に対向する他方の内側転走面が形成された内輪からなる内方部材と、
この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列のボールとを備えた車輪用軸受装置において、
前記複列のボールのうちアウター側のボールのピッチ円直径がインナー側のボールのピッチ円直径よりも大径に設定され、前記外方部材のアウター側の外側転走面から円筒状の大径側の肩部と段部を介して小径側の肩部に続き、インナー側の外側転走面が形成され、この外側転走面の溝底径と前記大径側の肩部の内径が略同一径に設定され、前記アウター側の外側転走面からインナー側の外側転走面に亙って高周波焼入れによって所定の硬化層が連続して形成されると共に、前記ハブ輪のアウター側の端部に凹所が形成され、かつ、前記ハブ輪の内側転走面と小径段部との間に、前記ハブ輪の内側転走面の溝底部から軸方向に延びる軸状部とテーパ状の段部が形成され、前記軸状部の外径が前記内輪の内側転走面の溝底径よりも大径に設定されており、前記内側転走面から前記小径段部に亙って高周波焼入れによって所定の硬化層が連続して形成されていることを特徴とする車輪用軸受装置。 An outer member having a double row outer raceway formed on the inner periphery;
A wheel mounting flange for mounting a wheel at one end is integrally formed, one inner rolling surface facing the outer rolling surface of the double row on the outer periphery, and a small diameter step extending in the axial direction from the inner rolling surface An inner member comprising a hub wheel formed with a portion, and an inner ring press-fitted into a small-diameter step portion of the hub wheel and having the other inner rolling surface opposed to the outer rolling surface of the double row on the outer periphery. ,
In the wheel bearing device comprising this inner member and a double row of balls accommodated so as to roll between both rolling surfaces of the outer member,
Of the double row balls, the pitch circle diameter of the outer side balls is set to be larger than the pitch circle diameter of the inner side balls, and the outer side outer rolling surface of the outer member has a large cylindrical shape. Following the shoulder on the small diameter side via the shoulder and step on the diameter side, an outer rolling surface on the inner side is formed, and the groove bottom diameter of the outer rolling surface and the inner diameter of the shoulder on the large diameter side are A predetermined hardened layer is continuously formed by induction quenching from the outer outer rolling surface of the outer side to the outer rolling surface of the inner side, and the outer side of the hub wheel. A recess is formed at the end, and between the inner raceway surface of the hub wheel and the small-diameter step portion, an axial portion and a taper shape extending in the axial direction from the groove bottom of the inner raceway surface of the hub wheel The outer diameter of the shaft-shaped portion is set larger than the groove bottom diameter of the inner raceway surface of the inner ring. And which, wheel bearing apparatus characterized by a predetermined hardened layer by induction hardening from the inner raceway surface over the cylindrical portion are formed continuously.
The ratio d / PCDi of the outer diameter d of the ball to the pitch circle diameter PCDi of the inner side ball is defined in a range of 0.14 ≦ (d / PCDi) ≦ 0.25. A wheel bearing device according to claim 1.
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