JP4251332B2 - Wheel bearing device - Google Patents
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Description
この発明は、自動車における車輪用軸受装置に関する。 The present invention relates to a wheel bearing device in an automobile.
自動車の車輪用軸受装置では、複列のアンギュラ玉軸受が一般に用いられている。図8(A)はその一例の部分断面図を示す。外輪21および内輪22の軌道面24,25には、縁部に円弧状断面の面取部24a,25aを設け、負荷面圧のエッジロードの軽減を行っている。
2. Description of the Related Art Double-row angular contact ball bearings are generally used in automobile wheel bearing devices. FIG. 8A shows a partial cross-sectional view of an example thereof. The raceway surfaces 24 and 25 of the
この軸受は、モーメント荷重が負荷されると、図8(B)に示すように、接触角θが増大し、軌道面24,25とボール23との接触位置p,qが、外輪21では軸受軸方向の内側に、内輪22では外側へ移動する。軌道面24,25のボール接触位置p,qでは、その位置p,qを中心とする楕円状の負荷面圧の作用部分、すなわち接触楕円(図示せず)が生じている。上記モーメント荷重が大きい場合、この接触楕円が面取部24a,25aまではみ出すことがある。これにより、エッジロードが発生し、早期剥離が生じる。面取部24a,25aが設けられていると、これが設けられずに、接触楕円が軌道面24,25から肩部の円筒面部分まで延びた場合に比べて、エッジロードの増大は軽減されるが、面取部24a,25aでは満足できる軽減は行えず、早期剥離の解消が難しい。
When a moment load is applied to this bearing, as shown in FIG. 8 (B), the contact angle θ increases, and the contact positions p and q between the
この対策として、接触楕円が面取部24a,25aにはみ出さないように、図8(B)に2点鎖線で示すように外輪21の内径を小さくしたり、内輪22の外径を大きくすることが考えられる。しかし、このように内径または外径を変えると、軌道面24,25を研削加工するときに、一般に行われるように溝断面の形状に応じた断面形状を持つ総形の砥石を用いると、縁部24a,25aの近傍は砥石側面で加工する状態に近づき、この部分では、砥石の切り込み方向の押し付け力が殆ど作用しなくなる。そのため著しく加工時間が増加する。換言すれば、加工のサイクルタイムが長くなる。
As a countermeasure, the inner diameter of the
この発明の目的は、モーメント荷重増大時の接触楕円によるエッジロードの発生が緩和でき、かつ軌道面の研削加工時間の増加が回避できる車輪用軸受装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a wheel bearing device that can alleviate the generation of edge load due to a contact ellipse when the moment load increases and can avoid an increase in the grinding time of the raceway surface.
この発明の車両用軸受装置は、内周に複列の断面円弧状の軌道面を有する外方部材と、これら軌道面にそれぞれ対向する断面円弧状の軌道面を有する内方部材と、上記複列の軌道面間に介在する複列のボールとを備え、各列の軸受部分が接触角を有する車輪用軸受装置において、上記外方部材につき、上記少なくとも一つの列の軌道面の断面における高い方の肩の径方向位置を、ほぼボールの中心位置まで延長し、この高い方の肩の側部となる軌道面の縁部に補助軌道面を設け、該補助軌道面を、上記軌道面の断面を構成する円弧状の曲線から滑らかに続き、上記曲線よりも曲率の小さな曲線または直線からなる断面形状とすると共に、軌道面の断面形状を持つ総形砥石を上記外方部材の略径方向に切り込ませて研削加工された面としたことを特徴とする。この補助軌道面の縁部に続く面取部を設けても良い。
このように補助軌道面を設けると、軸受に大きなモーメント荷重が負荷されて接触角が増大したときに、接触楕円は軌道面から補助軌道面にはみ出すことになる。この補助軌道面は、軌道面の断面を構成する円弧状の曲線から滑らかに続き、かつ上記曲線よりも曲率の小さな曲線または直線からなる断面形状を有するため、接触楕円が補助軌道面にはみ出しても、エッジロードの発生が防止される。また、補助軌道面は、軌道面の断面を構成する円弧状の曲線よりも曲率の小さな曲線または直線からなるため、外方部材の内径を小さく、あるいは内方部材の外径を大きく設定しても、軌道面をそのまま延長させた面に比べて傾斜が大きくて、ある程度の傾斜角度が確保でき、研削加工するときに、砥石側面で加工する状態とはならない。そのため研削加工の加工時間の増加が避けられる。したがって外輪内径および内輪外径を、研削加工限界に係わらず設定することができる。
The vehicle bearing device of the present invention includes an outer member having a double-row arc-shaped raceway surface on the inner periphery, an inner member having an arc-shaped raceway surface facing each of the raceway surfaces, and the above-described multiple members. and a ball double row interposed between the rows of raceways, the bearing portion of each row wheel bearing device having a contact angle, per the outer member, in the cross section of the raceway surface of the upper Symbol least one column The radial position of the higher shoulder is extended to approximately the center position of the ball, and an auxiliary track surface is provided at the edge of the track surface that is the side of the higher shoulder, and the auxiliary track surface is connected to the track surface. abbreviation sectional smoothly come continue from arc-shaped curve that constitutes the, with a sectional shape composed of small curve or straight curvature than the curve, the form-grinding wheel having a cross-sectional shape of the raceway surface of the outer member it was ground processed surface by cut radially And features. You may provide the chamfering part following the edge part of this auxiliary track surface.
When the auxiliary raceway surface is provided in this way, the contact ellipse protrudes from the raceway surface to the auxiliary raceway surface when a large moment load is applied to the bearing and the contact angle increases. This auxiliary track surface has a cross-sectional shape consisting of a curve or a straight line that smoothly follows the arc-shaped curve constituting the cross section of the track surface and has a smaller curvature than the above curve, so that the contact ellipse protrudes from the auxiliary track surface. However, the occurrence of edge loading is prevented. Further, the auxiliary raceway surface is composed of a curve or a straight line having a smaller curvature than the arcuate curve constituting the cross section of the raceway surface, so that the inner diameter of the outer member is set smaller or the outer diameter of the inner member is set larger. However, since the inclination is larger than the surface obtained by extending the raceway surface as it is, a certain inclination angle can be secured, and when grinding is performed, the side surface of the grindstone is not processed. Therefore, an increase in the processing time of grinding can be avoided. Therefore, the inner diameter of the outer ring and the outer diameter of the inner ring can be set regardless of the grinding limit.
この発明において、上記外方部材および内方部材のいずれか一方に車輪取付フランジを設けても良い。また、上記外方部材および内方部材のいずれか一方に車体に取付けるためのフランジを設けても良い。さらに、上記内方部材が、車輪取付フランジを有する一体部材のハブ輪と、このハブ輪の端部外径に嵌合した別体の内輪構成部材とでなり、上記ハブ輪および内輪構成部材に上記各列の軌道面をそれぞれ有するものとしても良い。
これら車輪取付フランジ、車体取付フランジ、あるいはハブ輪と内輪構成部材とでなる内方部材を用いた各種の形式の車輪用軸受装置において、この発明における上記補助軌道面を設けたことによるモーメント荷重増大時の接触楕円によるエッジロードの発生緩和効果、および軌道面の研削加工時間の増加回避の効果を得ることができる。
In the present invention, a wheel mounting flange may be provided on one of the outer member and the inner member. Moreover, you may provide the flange for attaching to a vehicle body in any one of the said outer member and inner member. Further, the inner member is composed of an integral hub wheel having a wheel mounting flange and a separate inner ring component member fitted to the outer diameter of the end of the hub wheel. It is good also as what has each track surface of each above-mentioned row.
In various types of wheel bearing devices using the wheel mounting flange, the vehicle body mounting flange, or the inner member composed of the hub wheel and the inner ring component member, the moment load increases due to the provision of the auxiliary track surface in the present invention. The effect of mitigating the occurrence of edge load due to the contact ellipse at the time and the effect of avoiding an increase in the grinding time of the raceway surface can be obtained.
この発明の車輪用軸受装置は、内周に複列の断面円弧状の軌道面を有する外方部材と、これら軌道面にそれぞれ対向する断面円弧状の軌道面を有する内方部材と、上記複列の軌道面間に介在する複列のボールとを備え、各列の軸受部分が接触角を有する車輪用軸受装置において、上記外方部材につき、上記少なくとも一つの列の軌道面の断面における高い方の肩の径方向位置を、ほぼボールの中心位置まで延長し、この高い方の肩の側部となる軌道面の縁部に補助軌道面を設け、該補助軌道面を、上記軌道面の断面を構成する円弧状の曲線から滑らかに続き、上記曲線よりも曲率の小さな曲線または直線からなる断面形状とすると共に、軌道面の断面形状を持つ総形砥石を上記外方部材の略径方向に切り込ませて研削加工された面としたため、モーメント荷重増大時の接触楕円によるエッジロードの発生が緩和でき、かつ軌道面の研削加工時間の増加が回避できる。 The wheel bearing device of the present invention includes an outer member having a double-row arc-shaped raceway surface on an inner periphery, an inner member having an arc-shaped raceway surface facing each of the raceway surfaces, and the above-described multiple members. and a ball double row interposed between the rows of raceways, the bearing portion of each column Te wheel bearing apparatus odor having a contact angle, per the outer member, the cross-section of the upper Symbol least one raceway surface of the column The radial position of the higher shoulder of the ball is extended to approximately the center position of the ball, and an auxiliary track surface is provided at the edge of the track surface that is the side of the higher shoulder, and the auxiliary track surface is connected to the track. smoothly come continue from arc-shaped curve that constitutes the cross-section of the surface, with the cross-sectional shape composed of small curve or straight curvature than the curve, the form-grinding wheel having a cross-sectional shape of the raceway surface of the outer member Because the surface was cut by cutting in the almost radial direction. It can alleviate the occurrence of an edge load due to contact ellipse at moment load increases, and can avoid an increase in grinding time of the raceway surface.
この発明の第1の実施形態を図1および図2と共に説明する。この実施形態は第1世代の内輪回転タイプの車輪用軸受装置に適用した例である。この車輪用軸受装置は、内周に複列の断面円弧状の軌道面4,4を有する外方部材1と、これら軌道面4,4にそれぞれ対向する断面円弧状の軌道面5,5を有する内方部材2と、これら複列の軌道面4,5間に介在する複列のボール3とを備える。この車輪用軸受装置は、複列のアンギュラ玉軸受とされ、各軌道面4,5は接触角θが背面合わせとなるように形成されている。接触角θは、例えば10〜45度の範囲とされる。外方部材1は、固定側の部材となるものであって、単独の軸受外輪からなる。内方部材2は、回転側の部材となるものであって、2つの軸受内輪2Aを軸方向に並べた分割型のものからなる。ボール3は各列毎に保持器6で保持されている。内外の部材2,1間の両端の環状空間は、シール7,7Aで密封されている。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment is an example applied to a first-generation inner ring rotation type wheel bearing device. The wheel bearing device includes an
図2に拡大断面図で示すように、上記軌道面4,5の断面における高い方の肩c1,c2の径方向位置を、ほぼボールの中心位置Oまで延長し、この高い方の肩c1,c2の側部となる軌道面4,5の縁部4a,5aに補助軌道面4aa,5aaを設けている。この補助軌道面4aa,5aaは、軌道面4,5の断面を構成する円弧状の曲線a,bから滑らかに続き、直線からなる断面形状を有する。ここでは、補助軌道面4aa,5aaの断面形状は、上記曲線a,bの接線となる直線とされている。補助軌道面4aa,5aaの肩c1,c2側の縁の径方向位置は、ほぼボール3の中心位置Oとしている。また、前記各軌道面4,5には、補助軌道面4aa,5aaの縁部に続く円弧状断面形状の面取部4ab,5abが形成されている。
As shown in an enlarged cross-sectional view in FIG. 2, the radial positions of the higher shoulders c1 and c2 in the cross section of the
この構成の軸受装置によると、補助軌道面4aa,5aaを設けたため、軸受に大きなモーメント荷重が負荷されて接触角θが増大したときに、接触楕円(図示せず)は軌道面4,5から補助軌道面4aa,5aaにはみ出すことになる。しかし、この補助軌道面4aa,5aaは、軌道面4,5の断面を構成する曲線a,bから滑らかに続き、かつ直線からなる断面形状を有するため、接触楕円が補助軌道面4aa,5aaにはみ出しても、エッジロードが発生することがない。
また、補助軌道面4aa,5aaは直線からなるため、外方部材1の内径を小さく、あるいは内方部材2の外径を大きく設定しても、円弧状の曲線a,bの軌道面4,5をそのまま延長させた面に比べて傾斜が大きくて、ある程度の傾斜角度が確保できる。そのため、補助軌道面4aa,5aaは、研削加工するときに砥石側面で加工する状態とはならない。このため、研削加工の加工時間の増加が避けられる。したがって、外方部材1の内径、および内方部材2の外径を、研削加工限界に係わらず設定することができる。
According to the bearing device having this configuration, since the auxiliary raceway surfaces 4aa and 5aa are provided, when a large moment load is applied to the bearing and the contact angle θ increases, the contact ellipse (not shown) is separated from the
Further, since the auxiliary track surfaces 4aa and 5aa are straight, even if the inner diameter of the
また、軌道面4,5の断面における高い方の肩c1,c2の径方向位置を、ほぼボール3の中心位置Oとなるように、外方部材1の内径を小さくし、かつ内方部材2の外径を大きくしたため、接触楕円が面取部4ab,5abまではみ出さず、エッジロードが発生することがない。
さらに、各軌道面4,5には、補助軌道面4aa,5aaの縁部に続く断面円弧状の面取部4ab,5abが形成されているので、接触楕円のエッジロードがより一層緩和される。すなわち、基本的には補助軌道面4aa,5aaのみでカバーすることができる。しかし、さらに大きなモーメント荷重が負荷されて接触角θが大きくなった場合でも、面取部4ab,5abによりエッジロードが緩和される。
Further, the inner diameter of the
Further, since each of the raceway surfaces 4 and 5 is formed with chamfered portions 4ab and 5ab having an arcuate cross section following the edges of the auxiliary raceway surfaces 4aa and 5aa, the edge load of the contact ellipse is further alleviated. . That is, basically, the auxiliary track surfaces 4aa and 5aa can be covered only. However, even when a larger moment load is applied and the contact angle θ increases, the edge load is reduced by the chamfered portions 4ab and 5ab.
なお、各軌道面4,5における補助軌道面4aa,5aaの断面形状は、前記直線に代えて曲線としても良い。その場合、軌道面4,5の断面を構成する円弧状の曲線a,bよりも曲率の小さな曲線とする。この場合にも、接触楕円のエッジロードの発生を防止させることができ、各軌道面4,5の研削加工において、加工時間が増加することがない。 The cross-sectional shapes of the auxiliary track surfaces 4aa and 5aa in the track surfaces 4 and 5 may be curved lines instead of the straight lines. In that case, it is set as a curve with a smaller curvature than the circular-arc-shaped curves a and b which comprise the cross section of the track surfaces 4 and 5. FIG. Also in this case, the generation of the edge load of the contact ellipse can be prevented, and the processing time does not increase in the grinding processing of the raceway surfaces 4 and 5.
図3〜図7は、それぞれこの発明における他の各実施形態を示す。これら各実施形態の共通の構成を説明する。これら各実施形態も、第1の実施形態と同様に、内周に複列(ここでは2列)の軌道面4,4を有する外方部材1と、これら軌道面4,4にそれぞれ対向する軌道面5,5を有する内方部材2と、前記各軌道面4,5間に介在する複列のボール3とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置とされている。また、この車輪用軸受装置は、複列のアンギュラ玉軸受とされ、各軌道面4,5は接触角が背面合わせとなるように形成されている。各軌道面4,5の形状は、第1の実施形態で説明した形状と同じであり、軌道面4,5の断面における高い方の肩c1,c2の径方向位置を、ほぼボールの中心位置Oまで延長し、この高い方の肩c1,c2の側部となる軌道面4,5の縁部縁部4a,5aに補助軌道面4aa,5aaを設けている。これら補助軌道面4aa,5aaは、軌道面4,5の断面を構成する円弧状の曲線a,b(図2)から滑らかに続き、かつ上記曲線a,bよりも曲率の小さな曲線または直線からなる断面形状を有する。補助軌道面4aa,5aaの上記肩c1,c2側の縁の径方向位置は、ほぼボール3の中心位置Oとしている。ボール3が各列毎に保持器6で保持され、内外の部材2,1間に形成される環状空間の両側の開口端部がそれぞれシール7,7Aで密封されていることも、第1の実施形態と同様である。
3 to 7 show other embodiments of the present invention. A common configuration of each of these embodiments will be described. Each of these embodiments also faces the
図3は、この発明の第2の実施形態を示す。この車輪用軸受装置は、第2世代の外輪回転タイプで、かつ従動輪支持用の車輪用軸受装置である。
この実施形態の場合、外方部材1は、正面側となる一端に車輪取付フランジ1aを有し、この車輪取付フランジ1aに車輪がボルト14で取付けられる。内方部材2は、2つの軸受内輪2Aを軸方向に並べた分割型のものとされている。
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. This wheel bearing device is a second-generation outer ring rotation type and is a wheel bearing device for supporting a driven wheel.
In the case of this embodiment, the
図4は、この発明の第3の実施形態を示す。この車輪用軸受装置は、第2世代の内輪回転タイプで、かつ駆動輪支持用の車輪用軸受装置である。
この実施形態の場合、外方部材1は車体取付フランジ1bを有し、この車体取付フランジ1bを介して車体のナックル等に取付けられる。その他の構成は図1および図2に示す第1の実施形態と同じである。
FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention. This wheel bearing device is a second-generation inner ring rotation type and is a wheel bearing device for driving wheel support.
In the case of this embodiment, the
図5は、この発明の第4の実施形態を示す。この車輪用軸受装置は、第3世代の内輪回転タイプで、かつ従動輪支持用の車輪用軸受装置である。
この実施形態の場合、外方部材1は、車体取付フランジ1bを有する一体の部材である。内方部材2は、ハブ輪2Bと、このハブ輪2Bの端部外径に嵌合した別体の内輪構成部材2Cとで構成され、ハブ輪2Bおよび内輪構成部材2Cに各列の軌道面5,5がそれぞれ形成される。内輪構成部材2Cは、ハブ輪2Bに設けられた加締部でハブ輪2Bに軸方向に締め付け固定される。内方部材2は、車輪取付フランジ2aを有する。
FIG. 5 shows a fourth embodiment of the present invention. This wheel bearing device is a third-generation inner ring rotating type and is a wheel bearing device for supporting a driven wheel.
In the case of this embodiment, the
図6は、この発明の第5の実施形態を示す。この車輪用軸受装置は、第3世代の内輪回転タイプで、かつ駆動輪支持用の車輪用軸受装置である。
この実施形態の場合、駆動輪用であるため、図5に示す第4の実施形態において、内輪構成部材2Cとで内方部材2を構成するハブ輪2Bに、等速ジョイント(図示せず)の軸部が挿通されて固定される内径孔2cが形成されている。その他の構成は図5に示す第4の実施形態と同じである。
FIG. 6 shows a fifth embodiment of the present invention. This wheel bearing device is a third generation inner ring rotating type and is a wheel bearing device for driving wheel support.
In the case of this embodiment, because it is for a drive wheel, in the fourth embodiment shown in FIG. 5, a constant velocity joint (not shown) is connected to the
図7は、この発明の第6の実施形態を示す。この車輪用軸受装置は、第4世代の軸受装置である。
この実施形態の場合、内方部材2が、車輪取付フランジ2aを一体に有するハブ輪2Bと、他の内輪構成部材2Dとを組み合わせたものとされている。ハブ輪2Bおよび内部構成部材2Dに、各列の軌道面5,5がそれぞれ形成されている。内輪構成部材2Dは、等速ジョイント8の外輪8aが一体に形成された部材であり、等速ジョイント8の内輪(図示せず)には駆動軸(図示せず)が接続される。等速ジョイント外輪8aから一体に延びる軸部9が、基端側の大径部9aと、この大径部9aに段差を介して続く小径部9bとで形成され、小径部9bの外周にハブ輪2Bが嵌合する。ハブ輪2Bと内輪構成部材2Dとは加締等の塑性結合により一体固着されている。外方部材1が車体取付フランジ1bを有することは、図5や図6の実施形態の場合と同じである。
FIG. 7 shows a sixth embodiment of the present invention. This wheel bearing device is a fourth generation bearing device.
In the case of this embodiment, the
これら図3〜図7にそれぞれ示す実施形態においても、第1の実施形態と同様に、軌道面4,5の断面における高い方の肩c1,c2の径方向位置は、ほぼボール3の中心位置Oとしたこと、補助軌道面4aa,5aaを設けたことによるモーメント荷重増大時の接触楕円によるエッジロードの発生緩和効果、および軌道面4,5の研削加工時間の増加回避の効果を得ることができる。
In the embodiments shown in FIGS. 3 to 7, as in the first embodiment , the radial positions of the higher shoulders c <b> 1 and c <b> 2 in the cross section of the raceway surfaces 4 and 5 are substantially the center positions of the
1…外方部材
2…内方部材
3…ボール
4,5…軌道面
4a,5a…軌道面の縁部
4aa,5aa…補助軌道面
4ab,5ab…面取部
1a,2a…車輪取付フランジ
1b…車体取付フランジ
2B…ハブ輪
2C,2D…内輪構成部材
a,b…曲線
θ…接触角
DESCRIPTION OF
Claims (6)
上記外方部材につき、上記少なくとも一つの列の軌道面の断面における高い方の肩の径方向位置を、ほぼボールの中心位置まで延長し、この高い方の肩の側部となる軌道面の縁部に補助軌道面を設け、該補助軌道面を、上記軌道面の断面を構成する円弧状の曲線から滑らかに続き、上記曲線よりも曲率の小さな曲線または直線からなる断面形状とすると共に、軌道面の断面形状を持つ総形砥石を上記外方部材の略径方向に切り込ませて研削加工された面としたことを特徴とする車輪用軸受装置。 An outer member having a double-row cross-section arc-shaped raceway surface on the inner periphery, an inner member having a cross-section arc-shaped raceway surface facing each of the raceway surfaces, and a multi-row interposed between the double-row raceway surfaces. and a ball of string, a bearing portion of each column Te wheel bearing apparatus odor having a contact angle,
Per the outer member, the upper Symbol least one radial position of the higher shoulder in the cross section of the raceway surface of the column, extending to substantially the center position of the ball, the raceway surface formed with the higher shoulder side of the edges providing the auxiliary raceway surface, the auxiliary raceway surface smoothly came continued from the arcuate curve constituting the cross section of the raceway surface, while the cross-sectional shape composed of small curve or straight curvature than the curve A wheel bearing device, characterized in that a grinding wheel having a cross-sectional shape of a raceway surface is cut into a substantially radial direction of the outer member to obtain a ground surface .
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