JP4304771B2 - 車輪支持用ハブユニット及びその組立方法 - Google Patents

車輪支持用ハブユニット及びその組立方法 Download PDF

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    • F16C19/34Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load
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    • F16C19/385Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with two or more rows of rollers with tapered rollers, i.e. rollers having essentially the shape of a truncated cone with two rows, i.e. double-row tapered roller bearings
    • F16C19/386Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with two or more rows of rollers with tapered rollers, i.e. rollers having essentially the shape of a truncated cone with two rows, i.e. double-row tapered roller bearings in O-arrangement

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明に係る車輪支持用ハブユニットは、例えば、小型トラック、大型乗用車等、比較的重量の嵩む自動車の車輪を懸架装置に対し回転自在に支持する為に利用する。特に本発明は、組立作業を容易にする構造を実現するものである。
【0002】
【従来の技術】
自動車の車輪は懸架装置に対して、転がり軸受により回転自在に支持する。又、重量の嵩む自動車の車輪は、複列円すいころ軸受により、懸架装置に対して回転自在に支持する。図3は、従来から車輪を支持する為に広く使用されている複列円すいころ軸受1を示している。この複列円すいころ軸受1は、1個の外輪2の内径側に1対の内輪3、3を、それぞれ複数個ずつの円すいころ4、4により回転自在に支持して成る。上記外輪2の内周面には、それぞれが円すい凹面状である複列の外輪軌道5、5を、上記各内輪3、3の外周面には、それぞれが円すい凸面状である内輪軌道6、6を、それぞれ形成している。上記各円すいころ4、4は、それぞれ保持器7、7により転動自在に保持した状態で、上記各外輪軌道5、5と上記各内輪軌道6、6との間に挟持している。又、上記外輪2の両端部内周面と上記各内輪3、3の端部外周面との間には、それぞれ組み合わせシールリング8、8を装着して、上記各円すいころ4、4を設置した空間9の軸方向両端開口部を塞いでいる。
【0003】
上述の様な、従来から広く使用されている複列円すいころ軸受1を組み立てるには、先ず、上記各内輪3、3の周囲に上記各円すいころ4、4を、それぞれ上記各保持器7、7により転動自在に保持した状態で配列する。そして、この状態のまま、上記各内輪3、3を上記外輪2の内側に軸方向両端から挿入し、上記各円すいころ4、4を、上記各外輪軌道5、5及び内輪軌道6、6に当接させる。そして、最後に、上記各内輪3、3の端部外周面と上記外輪2の両端部内周面との間に、上記各組み合わせシールリング8、8を装着する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
図3に示した複列円すいころ軸受1の構造の場合は、特に問題はないが、近年、部品点数の削減による組立工数の低減を目的として、車輪を支持する為の複列円すいころ軸受を、車輪を支持固定する為のハブと一体に設ける、所謂第三世代のハブユニット構造にする事が考えられている。この様な第三世代のハブユニット構造を採用すると、ハブ本体の一端部外周面に車輪を支持する為のフランジを設けると共に、中間部外周面に第一列の円すいころ軸受を構成する為の、円すい凸面状の第一の内輪軌道を直接形成する。そして、上記ハブ本体の他端部外周面に形成した小径段部に、第二列の円すいころ軸受を構成する為の、円すい凸面状の第二の内輪軌道を有する内輪を外嵌固定する。
【0005】
ところが、この様な構造の場合には、組立作業の際、ハブ本体の外周面に設けるフランジが邪魔になり、このフランジ側のシールリングを後から装着する事が出来ない。これに対して、このシ−ルリングを予め外輪に装着しておくと、上記第一列の円すいころ軸受を構成する複数の円すいころと保持器とのうちの一方又は双方が、この外輪を組み込む際にシ−ルリングと干渉して、組み立て作業が困難になる。転動体として玉を使用する車輪支持用ハブユニットの場合には、一般的に玉を外輪の内径面に保持した状態で組み立て作業を行なう為、組み立て作業が困難になる事はない。これに対して、転動体として円すいころを使用する車輪支持用ハブユニットの場合には、一般的に円すいころをハブ及び内輪の外径面に保持した状態で組み立て作業を行なう為、上述の様な問題を生じる。
本発明は、この様な事情に鑑みて、複列円すいころ軸受を組み込んだ、第三世代の車輪支持用ハブユニットの組立作業を容易にする事により、製造コストの低減を図るべく発明したものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の車輪支持用ハブユニット及びその組立方法のうち、請求項1に記載した車輪支持用ハブユニットは、ハブ本体と、このハブ本体に外嵌固定された内輪と、これらハブ本体及び内輪の周囲に配置した外輪と、これらハブ本体及び内輪の外周面と外輪の内周面との間に設けた複数個の円すいころと、上記外輪の一端部内周面と上記ハブ本体の中間部外周面との間を密封するシールリングとから成る。
このうちのハブ本体は、一端部外周面に車輪を支持する為のフランジを設けると共に、中間部外周面に第一列の円すいころ軸受を構成する為の、円すい凸面状の第一の内輪軌道を直接又は別体の内輪を介して形成し、他端部外周面に小径段部を設けている。
又、上記内輪は、第二列の円すいころ軸受を構成する為の、円すい凸面状の第二の内輪軌道を外周面に形成し、上記ハブ本体の小径段部に外嵌して固定されている。
又、上記外輪は、内周面に上記第一、第二列の円すいころ軸受を構成する為の、それぞれが円すい凹面状の第一、第二の外輪軌道を形成している。
又、上記複数の円すいころのうちの一部は、第一の保持器により転動自在に保持した状態で上記第一の内輪軌道と上記第一の外輪軌道との間に配置し、残部は、第二の保持器により転動自在に保持した状態で上記第二の内輪軌道と上記第二の外輪軌道との間に配置している。
特に、本発明の車輪支持用ハブユニットに於いては、上記第一列の円すい転がり軸受を構成する複数の円すいころの大径側の外接円の直径と、上記第一の保持器の大径側の外接円の直径とのうちの大きい方の直径よりも、上記シ−ルリングの内径を、少なくともこのシ−ルリングの内周縁を構成する弾性材を直径方向外方に弾性変形した状態で大きくしている。又、このシールリングは、上記外輪の一端部外周面に形成した円筒面部に締り嵌めで外嵌する事により、この外輪の一端部に固定したものとしている。更に、上記第一の内輪軌道の小径側端部に、直径方向外方に突出する小鍔部を形成している。
【0007】
一方、請求項2に記載した車輪支持用ハブユニットの組立方法は、外輪の一端部外周面に形成した円筒面部に締り嵌めでシールリングを外嵌固定すると共に、複数の円すいころのうちの一部を第一の保持器により第一の内輪軌道の周囲に保持した状態で、上記シールリングを外嵌固定した外輪をハブ本体の周囲に、上記複数の円すいころのうちの一部の周囲に第一の外輪軌道が位置する状態まで進入させる。
その後に、内輪を、上記複数の円すいころのうちの残部を、第二の保持器により第二の内輪軌道の周囲に保持した状態で、上記外輪の内側に挿入しつつ上記ハブ本体の小径段部に外嵌固定する。
【0008】
【作用】
上述の様に構成する本発明の車輪支持用ハブユニット及びその組立方法の場合には、複列円すいころ軸受を組み込んだ車輪支持用ハブユニットの組立を容易にして、製造コストの低減を図れる。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の車輪支持用ハブユニットの実施の形態の第1例を示している。この車輪支持用ハブユニット10は、ハブ本体11と、このハブ本体11に外嵌して固定された内輪12と、これらハブ本体11及び内輪12の周囲に配置した外輪13と、これらハブ本体11及び内輪12の外周面と外輪13の内周面との間に設けた複数個の円すいころ14a、14bと、上記外輪13の一端部(自動車への組み付け状態で幅方向外側となる端部で、図1の左端部)内周面と上記ハブ本体11の中間部外周面との間を密封する、請求項1に記載されたシールリングに相当するシールリング15と、上記外輪13の他端部(自動車への組み付け状態で幅方向内側となる端部で、図1の右端部)内周面と上記内輪12の他端部外周面との間を密封するシール環16とを備える。
【0010】
このうちのハブ本体11の一端部外周面に、車輪を支持する為のフランジ17を形成している。又、上記ハブ本体11の中間部外周面には、第一列の円すいころ軸受18を構成する為の、円すい凸面状の第一の内輪軌道19を、直接形成している。更に、上記ハブ本体11の他端部外周面には、小径段部20を設けている。この小径段部20は、上記ハブ本体11と同心の円筒状の外周面を有し、先端部に円筒部21を形成している。尚、上記第一の内輪軌道19は、上記ハブ本体11と別体でこのハブ本体11に外嵌固定した内輪(図示せず)の外周面に形成しても良い。
【0011】
又、上記内輪12は、第二列の円すいころ軸受22を構成する為の、円すい凸面状の第二の内輪軌道23を外周面に形成しており、上記ハブ本体11の小径段部20に外嵌している。そして、上記小径段部20の他端部に形成した円筒部21を直径方向外方に塑性変形させることで形成したかしめ部24により、上記内輪12の他端面を抑え付けている。この状態で上記内輪12は、上記小径段部20の一端部に形成した段差面25と上記かしめ部24とにより、軸方向両側から挟持されて、上記ハブ本体11に対し固定される。尚、上記第二の内輪軌道23の傾斜方向と上記第一の内輪軌道19の傾斜方向とは、互いに逆にしている。
【0012】
又、上記外輪13の内周面には、上記第一、第二列の円すいころ軸受18、22を構成する為の、それぞれが円すい凹面状の第一、第二の外輪軌道26、27を形成している。これら第一、第二の外輪軌道26、27の傾斜方向は、上記第一、第二の内輪軌道19、23に合わせて、互いに逆としている。又、上記外輪13の外周面の軸方向中間部には、この外輪13を図示しない懸架装置に対し固定する為の、外向フランジ状の取付部28を設けている。
【0013】
又、前記複数個の円すいころ14a、14bのうちの一部(図1の左側半分)の円すいころ14a、14aは、第一の保持器29により転動自在に保持した状態で、上記第一の内輪軌道19と上記第一の外輪軌道26との間に配置して、前記第一列の円すいころ軸受18を構成している。これに対して、上記複数個の円すいころ14a、14bのうちの残部(図1の右側半分)の円すいころ14b、14bは、第二の保持器30により転動自在に保持した状態で、上記第二の内輪軌道23と上記第二の外輪軌道27との間に配置して、前記第二列の円すいころ軸受22を構成している。
【0014】
又、上記第一、第二の保持器29、30は何れも、上記複数個ずつの円すいころ14a、14bを保持した状態で、これら各円すいころ14a、14bが直径方向外方に脱落するのを防止する構造を有する。即ち、これら第一、第二の保持器29、30は、弾性を有する合成樹脂を射出成形する事により、全体を部分円すい筒状に形成したもので、円周方向に亙りポケット31、31と柱部32、32とを交互に設けている。上記各円すいころ14a、14bは、上記各ポケット31、31内に転動自在に配置している。又、上記各柱部32、32の外周面は、上記各円すいころ14a、14bのピッチ円よりも直径方向外方に位置させている。そして、上記ポケット31、31の外径側開口部の円周方向に亙る幅を、上記各円すいころ14a、14bの直径よりも小さくしている。
【0015】
従って、上記各円すいころ14a、14bを上記各ポケット31、31内に収納する作業は、上記第一、第二の保持器29、30の内径側から行なう。上記各円すいころ14a、14bを上記各ポケット31、31内に収納し、これら各円すいころ14a、14bの内径側に前記ハブ本体11及び内輪12を挿入した状態では、これら各円すいころ14a、14bが上記各ポケット31、31内に、脱落不能に保持される。更に、図示の例では、前記第一、第二の内輪軌道19、23の小径側端部に、直径方向外方に突出する小鍔部33、33を形成している。従って、上記第一、第二の保持器29、30を弾性変形させつつ、上記各円すいころ14a、14bを上記第一、第二の内輪軌道19、23の周囲に配置した状態では、これら各円すいころ14a、14bは、軸方向に亙っても、不用意に変位する事がなくなる。
【0016】
又、前記第一列の円すい転がり軸受18を構成する、前記一部の複数個の円すいころ14a、14aの大径側外接円の直径d14と、前記第一の保持器29の大径側外接円の直径d29とでは、複数の円すいころの一部14a、14aの外接円の直径d14の方が大きい。即ち、図示の例では、この複数個の円すいころ14a、14aの大径側外接円の直径d14が、請求項1に記載した大きい方の直径に相当する。
【0017】
更に、前記シールリング15は、断面略L字形の芯金34と、この芯金34の内周縁部に全周に亙って添着した弾性材35とから成る。この様なシールリング15は、上記芯金34の外周縁部に形成した円筒部36を、前記外輪13の一端部外周面に形成した円筒面部37に締り嵌めで外嵌する事により、この外輪13の一端部に固定しており、上記弾性材35の内周縁が上記ハブ本体11の中間部外周面に摺接している。又、このシ−ルリング15の内径D15は、このシールリング15の自由状態に於いても、請求項1に記載した大きい方の直径に相当する、上記複数の円すいころの一部14a、14aの大径側外接円の直径d14よりも大きい(D15>d14)。
【0018】
次に、上述の様に構成する車輪支持用ハブユニット10の組立方法に就いて説明する。先ず、前記外輪13の一端部外周面に形成した円筒面部37に、上記シールリング15を構成する芯金34の円筒部36を外嵌固定する。又、この作業と共に、前記第一列の円すいころ軸受18を構成する複数個の円すいころ14a、14aを第一の保持器29により、前記ハブ本体11の外周面の第一の内輪軌道19の周囲に保持する。そして、上記シールリング15を外嵌固定した外輪13をこのハブ本体11の周囲に進入させる。この進入作業は、上記複数個の円すいころ14a、14aの周囲に第一の外輪軌道26が位置する状態まで行なう。尚、このシールリング15の内径D15は、請求項1に記載した大きい方の直径に相当する、上記複数の円すいころ14a、14aの大径側の外接円の直径d14より大きいので、進入作業の際、上記シールリング15が複数の円すいころのうちの一部14a、14aや第一の保持器29と干渉することはない。又、前述の様に第一の内輪軌道19の小径側端部に小鍔部33を形成している為、上述の様な進入作業の際に、この第一の内輪軌道19の周囲に保持された上記各円すいころ14aが軸方向に亙って不用意に変位する事はない。
【0019】
次いで前記内輪12を、前記第二列の円すいころ軸受を構成する、前記残部の円すいころである、複数個の円すいころ14b、14bを、第二の保持器30により第二の内輪軌道23の周囲に保持した状態で、上記外輪13の内側に挿入する。この挿入作業に伴って上記内輪12を上記小径段部20に、上記ハブ本体11の段差面25にこの内輪12の一端面が当たるまで外嵌する。そして、上記小径段部20の他端部に形成した円筒部21を直径方向外方に塑性変形してかしめ部24を形成し、上記内輪12の他端面を抑え付けることにより、この内輪12を固定する。最後に、この内輪12の他端部外周面と上記外輪の他端部内周面との間に前記シール環16を装着する。尚、図示の例では、上記内輪12の他端部外周面と上記外輪13の他端部内周面の間を上記シール環16で塞ぐ構造を示したが、外輪13の他端開口を覆う蓋体によって塞ぐ方法等、いずれでも良い。
【0020】
次に、図2は、本発明の車輪支持用ハブユニットの実施の形態の第2例を示している。上述した第1例の場合では、シ−ルリング15の内径D15がこのシールリング15の自由状態でも、請求項1に記載された大きい方の外径より大きい構造であったのに対して、本例の車輪支持用ハブユニット10aの場合は、逆にシ−ルリング15aの内径D15a が、自由状態及び組み立て完了時の状態では、請求項1に記載された大きい方の外径よりも少し小さい。尚、前述の図1に示した実施の形態の第1例と同等部分には、同一符号を付して重複する説明を省略する。
【0021】
ハブ本体11aの他端部外周面に設けた小径段部20の他端部には、この小径段部20に外嵌した内輪12aを固定する為のナット39を螺合する雄螺子部38を形成している。即ち、上記内輪12aは上記小径段部20の一端部に形成した段差面25と上記雄螺子部38に螺合したナット39とにより、軸方向両側から挟持されて、上記ハブ11aに対し固定される。そして、外輪13の一端部外周面に外嵌固定したシールリング15aの内径D15a は、請求項1に記載された大きい方の外径に相当する、第一列の円すいころ軸受18を構成する複数個の円すいころ14a、14aの大径側外接円の直径d14よりも少し大きい(D15a >d14)。但し、このシールリング15aを構成する弾性材35aの内周縁を直径方向外方に弾性変形した状態でのシールリング15aの内径は、上記直径d14よりも大きくなる。
【0022】
上述の様に構成する車輪支持用ハブユニット10aの組立方法は、先ず、前記外輪13の一端部外周面に形成した円筒面部37に、上記シールリング15aを構成する芯金34の円筒部36を外嵌固定する。又、この作業と共に、上記複数個の円すいころ14a、14aを第一の保持器29により、前記ハブ本体11aの外周面に形成した第一の内輪軌道19の周囲に保持する。そして、上記シールリング15aを外嵌固定した外輪13をこのハブ本体11aの周囲に進入させる。この進入作業の際、上記シールリング15aを構成する弾性材35aの内周縁のうち、上記各円すいころ14a、14aに整合する部分が直径方向外方に弾性変形して、当該部分の内径が、上記複数個の円すいころ14a、14aの大径側外接円の直径d14より大きくなる。そして、上記複数個の円すいころ14a、14aの周囲に第一の外輪軌道26が位置するまで、上記外輪13をハブ本体11aの周囲に進入させ、上記シールリング15aが上記各円すいころ14a、14aの周囲を通過し切ると、このシールリング15aを構成する弾性材35aの内周縁が弾性的に復元する。従って、上記シールリング15aと複数個の円すいころ14a、14aとの干渉に拘らず、上記弾性材を傷める事なく、上記外輪13を上記ハブ本体11aの周囲に進入させる事ができる。
【0023】
この様にして外輪13をハブ本体11aの周囲に進入させたならば、次いで内輪12aを、複数個の円すいころ14a、14bのうちの第二列の円すいころ軸受22を構成する残部の円すいころ14b、14bを、第二の保持器30により第二の内輪軌道23の周囲に保持した状態で、上記外輪13の内側に挿入する。この挿入作業に伴って上記内輪12aを、上記ハブ本体11aの段差面25にこの内輪12aの一端面が当たるまで上記小径段部20に外嵌する。そして、図示の例では、この小径段部20の他端部に形成した雄螺子部38にナット39を螺合して、上記内輪12aの他端面を抑え付けることにより、この内輪12aを固定する。最後に、この内輪12aの端部外周面と外輪の端部内周面との間にシール環16を装着する。尚、図示の例では、上記内輪12aの他端部外周面と上記外輪13の他端部内周面の間は、上記シール環16で塞ぐ方法を示したが、外輪13の他端開口を覆う蓋体によって塞ぐ方法等、いずれでも良い。
【0024】
尚、内輪12、12aを軸方向に動かないように固定する方法として、実施の形態の第1例では、かしめ部24を形成してこの内輪12を固定する構造を、実施の形態の第2例では、ナット39を螺合してこの内輪12aを固定する構造を、それぞれ示した。他にも内輪を固定する構造としては、ハブ本体にスプライン結合した駆動軸に設けた螺子部に螺合したナットと等速ジョイントのハウジングとの間でハブ本体と内輪とを軸方向両側から挟持する構造等がある。本発明を実施するに当り、内輪を固定する構造は何れでも良い。
【0025】
【発明の効果】
本発明の車輪支持用円すいころ軸受ユニットは、以上に述べた通り構成され組み立てるので、組立作業を容易にして、製造コストの低減を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の第1例を示す断面図。
【図2】同じく第2例を示す、図1と同様の図。
【図3】従来の複列円すいころ軸受の断面図。
【符号の説明】
1 複列円すいころ軸受
2 外輪
3 内輪
4 円すいころ
5 外輪軌道
6 内輪軌道
7 保持器
8 組み合わせシールリング
9 空間
10、10a 車輪支持用ハブユニット
11、11a ハブ本体
12、12a 内輪
13 外輪
14a、14b 円すいころ
15、15a シールリング
16 シール環
17 フランジ
18 第一列の円すいころ軸受
19 第一の内輪軌道
20 小径段部
21 円筒部
22 第二列の円すいころ軸受
23 第二の内輪軌道
24 かしめ部
25 段差面
26 第一の外輪軌道
27 第二の外輪軌道
28 取り付け部
29 第一の保持器
30 第二の保持器
31 ポケット
32 柱部
33 小鍔部
34 芯金
35、35a 弾性材
36 円筒部
37 円筒面部
38 雄螺子部
39 ナット

Claims (2)

  1. ハブ本体と、このハブ本体に外嵌固定された内輪と、これらハブ本体及び内輪の周囲に配置した外輪と、これらハブ本体及び内輪の外周面と外輪の内周面との間に設けた複数個の円すいころと、上記外輪の一端部内周面と上記ハブ本体の中間部外周面との間を密封するシールリングとから成り、
    このうちのハブ本体は、一端部外周面に車輪を支持する為のフランジを設けると共に、中間部外周面に第一列の円すいころ軸受を構成する為の、円すい凸面状の第一の内輪軌道を直接又は別体の内輪を介して形成し、他端部外周面に小径段部を設けており、
    上記内輪は、第二列の円すいころ軸受を構成する為の、円すい凸面状の第二の内輪軌道を外周面に形成し、上記ハブ本体の小径段部に外嵌固定されており、
    上記外輪は、内周面に上記第一、第二列の円すいころ軸受を構成する為の、それぞれが円すい凹面状の第一、第二の外輪軌道を形成したものであり、
    上記複数の円すいころのうちの一部は、第一の保持器により転動自在に保持した状態で上記第一の内輪軌道と上記第一の外輪軌道との間に配置し、残部は、第二の保持器により転動自在に保持した状態で上記第二の内輪軌道と上記第二の外輪軌道との間に配置している
    車輪支持用ハブユニットに於いて
    上記第一列の円すい転がり軸受を構成する複数の円すいころの大径側の外接円の直径と、上記第一の保持器の大径側の外接円とのうちの大きい方の直径よりも、上記シ−ルリングの内径を、少なくともこのシ−ルリングの内周縁を構成する弾性材を直径方向外方に弾性変形した状態で大きくしており、このシールリングは、上記外輪の一端部外周面に形成した円筒面部に締り嵌めで外嵌する事により、この外輪の一端部に固定したものであ更に、上記第一の内輪軌道の小径側端部に、直径方向外方に突出する小鍔部を形成している事を特徴とする車輪支持用ハブユニット。
  2. 請求項1に記載した車輪支持用ハブユニットの組立方法であって、外輪の一端部外周面に形成した円筒面部に締り嵌めでシールリングを外嵌固定すると共に、複数の円すいころのうちの一部を第一の保持器により第一の内輪軌道の周囲に保持した状態で、上記シールリングを外嵌固定した外輪をハブ本体の周囲に、上記複数の円すいころのうちの一部の周囲に第一の外輪軌道が位置する状態まで進入させた後に内輪を、複数の円すいころのうちの残部を、第二の保持器により第二の内輪軌道の周囲に保持した状態で、上記外輪の内側に挿入しつつ上記ハブ本体の小径段部に外嵌固定する、車輪支持用ハブユニットの組立方法。
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