JP4270527B2 - ホイール用軸受 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はホイール用の軸受に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車のホイール用の軸受には、通常、複列のアンギュラ玉軸受か、あるいは複列のアンギュラ玉軸受を基本として、その外輪がハブと一体化されたり、内輪にナックル等の車体側に固着するためのフランジ部が一体形成されてなるハブユニットが用いられる。このようなホイール用軸受においては、一般に、操舵時や加速時に独特の荷重が作用することもあって、軸と内輪との間に回転方向へのすべりを生じる、いわゆるクリープ現象が発生しやすいという問題がある。このクリープ問題に対しては、従来のホイール用軸受においては、内輪と軸との締代を大きくするといった対策が採られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、内輪と軸との締代を大きくする従来のクリープ対策には自ずと限界がある。すなわち、内輪と軸との間の締代を大きくすると、内輪の円周方向への応力が大となって軌道面での引張応力が大きくなり、軸受寿命が低下してしまうためである。
【0004】
なお、内輪の肉厚を厚くすることにより耐クリープ性を向上させることができるが、限られたスペース内において内輪肉厚を厚くすると、軸受を構成する他の部材にも寸法的な影響が及び、例えばボール数を少なくせざるを得なくなって寿命が短くなるなど、他の性能との兼ね合いからこれにも自ずと限界がある。
【0005】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、寿命をはじめとする軸受性能を低下させることなく、また、軸受の内部諸元を変更することなく、耐クリープ性を向上させることのできる構造を持つホイール用軸受の提供を目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のホイール用軸受は、内輪が車軸もしくはハブ軸に圧入され、その車軸もしくはハブ軸と内輪との嵌め合い面における面圧Pmが下記の(1)式で決まるホイール用軸受において、上記車軸もしくはハブ軸と内輪との間のクリープが防止されるよう、当該軸と内輪間の有効締代Δdを含む内輪の寸法諸元のうち、肩部の外径寸法のみを転動体のピッチ円よりも大きくして内輪の平均外径Diを大きくすることにより、上記面圧Pmを大きくするとともに、上記内輪の軌道面の加工時に砥石と肩部との干渉を防止すべく、当該内輪の軌道面の最大径が転動体のピッチ円よりも小さく、その軌道面の最大径部から上記肩部の外周にかけての表面が、軌道面から後退する向きに窪んだ逃げ部を形成し、その逃げ部は軸方向の幅が肩部の軸方向の幅よりも小さく形成されていることによって特徴づけられる。
【0007】
【数1】
ただし、Pm:軸と内輪とのはめあい面にけおける面圧
d:軸の直径
Δd:軸と内輪間の有効締代
Di:内輪平均外径
Es:軸の縦弾性係数
νs:軸のポアソン比
EB:軸受の縦弾性係数
νB:軸受のポアソン比
【0008】
本発明は、内輪と軸との間の締代を大きくすることなく軸と内輪とのはめあい面における面圧を大きくして、軸と内輪との間の保持力を大きくすることで、所期の目的を達成しようとするものであり、通常は転動体のピッチ円径よりも小さく設定される内輪の肩部の外径寸法を、ピッチ円径よりも大きくすることによって内輪の平均外径を大きくして、軸と内輪との間の締代を増加させることなくこれら両者間のはめあい面の面圧を増大させることを可能とし、かつ、軌道面の最大径部から肩部の外周にかけての表面を、軌道面から後退させる向きに窪んだ逃げ部を形成することで、上記の構造を可能とするものである。
【0009】
すなわち、軸と内輪とのはめあい面における面圧Pmは、軸を中実として、その直径をd,軸と内輪間の有効締代をΔd,内輪平均外径をDi ,軸の縦弾性係数をES ,軸のポアソン比をνS ,軸受の縦弾性係数をEB ,軸受のポアソン比をνB とすると、下記の(1)式で表される。
【0011】
【数1】
【0012】
この式(1)から明らかなように、軸と内輪との締代Δdを一定としても、内輪の平均外径Di を大きくすることによって軸と内輪との間のはめあい面における面圧Pmが増大する。従って、本発明のように内輪の肩部の外径寸法を大きくすることにより、内輪の軌道径等の軸受諸元を変化させることなく、内輪の平均外径Di が大きくなる。これにより、軸と内輪との間の締代を大きくすることなく、これらの間のはめあい面の面圧を増大させ、ひいては軸と内輪との間の相互保持力を大きくすることができ、耐クリープ性を向上させることができる。
【0013】
また、内輪の肩部の外径寸法を転動体のピッチ円径よりも大きくすることに起因して内輪軌道面の研削加工および超仕上げ加工が困難となることを回避しようとするものであって、内輪の軌道面の最大径をピッチ円径よりも小さくするとともに、その軌道面の最大径部から、ピッチ円径よりも大きな肩部外周面までの間に逃げ部を形成しておくことで、内輪軌道面の研削加工および超仕上げ加工を従来のものと同等の工程のもとに実施することが可能となる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施の形態について述べる。図1は本発明の基本的な実施の形態の構成を示す断面図である。この例は複列のアンギュラ玉軸受からなるホイール用軸受に本発明を適用したものであり、外周面にそれぞれ軌道面11a,11bが形成された2つの内輪1a,1bと、その各軌道面11a,11bに対向する2つの軌道面21a,21bが形成された1つの外輪2と、これらの各軌道面11aと21a、11bと21bとの間に形成される2列のボール軌道内のそれぞれに複数個ずつ挿入されたボール3と、それぞれのボール軌道内において各ボール3相互の間隔を一定に維持するための保持器4a,4bによって構成されている。
【0015】
各内輪1a,1bの肩部12a,12bはその外径寸法D0 が互いに等しく、この外径寸法D0 は各軌道におけるボール3のピッチ円径DP よりも大きい。また、各内輪1a,1bの軌道面11a,11bは、従来の軸受と同様に、その最大径DR が互いに等しく、かつ、この軌道最大径DR はピッチ円径DP よりも小さい。これにより、軌道面11a,11bの寸法諸元を変えることなく、各内輪1a,1bの平均外径Di を増大させている。
【0016】
そして、各内輪1a,1bの軌道最大径部110a,110bと肩部12a,12bの外周面120a,120bとの間の面は、軌道面11a,11bから後退する向きに窪んだ逃げ部13a,13bを形成している。この逃げ部13a,13bの存在により、肩部外径寸法D0 をボールのピッチ円径DP よりも大きく設定しても、軌道面11a,11bの研削加工や超仕上げ加工時において砥石が肩部12a,12bに干渉することを防止している。
【0017】
以上の本発明の実施の形態は、図2に断面図を例示するような状態で車体に組み込まれる。すなわち、各内輪1a,1bが車軸5に圧入されるとともに、外輪2は、ホイール6が固着されるハブ7に嵌め込まれた状態で組み込まれる。この組み込み状態において、車軸5と各内輪1a,1bとの間の締代を従来と同等としても、内輪平均径Di が増大した分、前記した(1)式に示されるように車軸5と内輪1a,1bのはめあい面における面圧が増大し、耐クリープ性が向上する。
【0018】
ここで、以上の実施の形態は外輪回転の複列アンギュラ玉軸受からなるホイール用軸受に本発明を適用した例を示したが、複列アンギュラ玉軸受の内輪回転のものにも本発明を等しく適用し得ることは勿論であり、更に、内輪もしくは外輪がハブ等と一体的に形成されてなるハブユニットにも本発明を適用することができる。図3および図4にその例を断面図で示す。
【0019】
図3に示す例は、ハブと外輪とが一体化されてなるいわゆる第2世代のハブユニットに本発明を適用した例であり、ハブユニットは上記と同様の2つの内輪1a,1bと、ハブと一体化されてホイール6が直接的に装着される外輪20、およびこれらの間に形成される2列の軌道内に挿入されるボール3、および保持器4a,4bによって構成されている。この例においても、各内輪1a,1bは車軸5に圧入されるとともに、これらの各内輪1a,1bの構成は図1の例と全く同じであり、肩部12a,12bの外径寸法はボール3のピッチ円径よりも大きく、かつ、軌道面11a,11bの最大径はピッチ円径よりも小さく、更に、その軌道面11a,11bの最大径部と肩部12a,12bの外周面との間に逃げ部13a,13bが形成されており、先の実施の形態と全く同様にして、肩部12a,12bの外径寸法を大きくした分だけ内輪1a,1bの平均直径が大きくなり、耐クリープ性が向上する。
【0020】
図4に示す例は、2つの軌道面が形成された1つの外輪200と、2列の軌道の一方側の内輪をハブ軸8と一体化した、いわゆる第3世代のハブユニットに本発明を適用した例であり、この場合、ハブ軸8に圧入される内輪10について、その肩部12の外径寸法をボール3のピッチ円径よりも大きくし、かつ、軌道面11の最大径をピッチ円径よりも小さくし、更に、その軌道面11の最大径部と肩部12の外周との間に逃げ部13を形成している。この例においても、内輪10の肩部12の外径寸法を大きくした分だけその平均外径が大きくなり、先の各例と同様に、ハブ軸8と内輪10との間の締代を増大させることなく耐クリープ性を向上させることができる。
【0021】
更に、本発明は以上の各実施の形態に限られることなく、第2世代,第3世代のハブユニットについても、駆動輪用をはじめとする内輪回転のものについても適用し得ることは言うまでもない。
【0022】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、車軸もしくはハブ軸に圧入されるホイール用軸受の内輪の肩部の外径寸法を、転動体(ボール)のピッチ円径よりも大きくして、その分、内輪の平均外径を大きくしているので、軸に対する内輪の締代を大きくすることなく、また、軸受諸元を変えることなく、内輪と軸とのはめあい面における面圧を増大させることができ、寿命等の他の軸受性能を悪化させることなく耐クリープ性を向上させることができる。
【0023】
また、内輪軌道面の最大径を転動体のピッチ円径よりも小さくし、かつ、その最大径部と肩部外周との間に逃げ部を形成しているので、内輪肩部の外径寸法を転動体のピッチ円径よりも大きくすることに起因して軌道面の研削ないしは超仕上げ加工の困難化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の基本的な実施の形態の構成を示す断面図である。
【図2】 図1の実施の形態を車体に組み込んだ状態で示す断面図である。
【図3】 本発明を第2世代のハブユニットに適用した実施の形態の車体への組み込み状態で示す断面図である。
【図4】 本発明を第3世代のハブユニットに適用した実施の形態の車体への組み込み状態で示す断面図である。
【符号の説明】
1a,1b,10 内輪
11a,11b,11 軌道面
12a,12b 12 肩部
13a,13b,13 逃げ部
2,20,200 外輪
3 ボール
4a,4b 保持器
5 車軸
6 ホイール
7 ハブ
8 ハブ軸
Claims (1)
- 内輪が車軸もしくはハブ軸に圧入され、その車軸もしくはハブ軸と内輪との嵌め合い面における面圧Pmが下記の(1)式で決まるホイール用軸受において、 上記車軸もしくはハブ軸と内輪との間のクリープが防止されるよう、当該軸と内輪間の有効締代Δdを含む内輪の寸法諸元のうち、肩部の外径寸法のみを転動体のピッチ円よりも大きくして内輪の平均外径Diを大きくすることにより、上記面圧Pmを大きくするとともに、
上記内輪の軌道面の加工時に砥石と肩部との干渉を防止すべく、当該内輪の軌道面の最大径が転動体のピッチ円よりも小さく、その軌道面の最大径部から上記肩部の外周にかけての表面が、軌道面から後退する向きに窪んだ逃げ部を形成し、その逃げ部は軸方向の幅が肩部の軸方向の幅よりも小さく形成されていることを特徴とするホイール用軸受。
d:軸の直径
Δd:軸と内輪間の有効締代
Di:内輪平均外径
Es:軸の縦弾性係数
νs:軸のポアソン比
EB:軸受の縦弾性係数
νB:軸受のポアソン比
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