JP4270527B2 - ホイール用軸受 - Google Patents

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Description

【０００１】
【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】
Figure 0004270527
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】
Figure 0004270527
【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)

  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。
    Figure 0004270527
     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
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