JP6610441B2 - 車輪支持用転がり軸受ユニット - Google Patents

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この発明は、自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する為の車輪支持用転がり軸受ユニットの改良に関する。
図11は、自動車の懸架装置に対して車輪を回転自在に支持する為の車輪支持用転がり軸受ユニットとして、特許文献1に記載された従来構造の1例を示している。車輪支持用転がり軸受ユニット1は、外輪2の内径側にハブ3を、複数個の玉4、4を介して、回転自在に支持している。このうちの外輪2は、中炭素鋼製で、内周面に複列の外輪軌道5a、5bを、外周面に静止側フランジ6を、それぞれ有する。この様な外輪2は、この静止側フランジ6の円周方向複数箇所に設けたねじ孔7に螺合したボルトにより、懸架装置を構成するナックルに結合固定される為、回転しない。又、前記ハブ3は、外周面に複列の内輪軌道8a、8bと回転側フランジ9とを有し、使用時に、この回転側フランジ9に結合固定した車輪と共に回転する。前記各玉4、4は、軸受鋼或いはセラミック製で、前記複列の外輪軌道5a、5bと前記複列の内輪軌道8a、8bとの間に、保持器10、10に保持された状態で、各列毎に複数個ずつ、転動自在に設けられている。又、前記回転側フランジ9の円周方向複数箇所に、この回転側フランジ9を軸方向に貫通する状態で取付孔11を設けている。そして、これら各取付孔11に、その一部にセレーション部を有する複数本のスタッド12の基端部を圧入し、前記回転側フランジ9に、ディスクロータやドラムブレーキ等の制動用回転体や、車輪を構成するホイールを支持固定可能としている。又、前記回転側フランジ9のうち、円周方向に隣り合う取付孔11同士の間部分に透孔13を設けている。これら各透孔13は、前記ハブ3、延いては前記車輪支持用転がり軸受ユニット1全体の軽量化の為と、前記静止側フランジ6のねじ孔7に螺合した(或いは貫通孔に挿通した)ボルトの締め付け作業や、制動装置を構成する部品の懸架装置への取付作業を行う等の目的で工具を挿入する為とに設けている。この様な透孔13は、前記ハブ3の慣性モーメントを低減して、加速性能を中心とする走行性能や燃費性能の向上を図る為には、可能な限り、前記回転側フランジ9の外径寄り部分に設ける事が好ましい。この為、図示の例の場合、前記車輪支持用転がり軸受ユニット1の中心軸を中心とする前記各透孔13の径方向内端部の内接円の直径D13を、前記外輪2の軸方向外端部の外径Dよりも大きくしている。
又、前記ハブ3は、ハブ本体14と内輪15とを結合固定して成る。このうちのハブ本体14は、中炭素鋼製で、軸方向外端寄り部分(軸方向に関して「外」とは、自動車への組み付け状態で車両の幅方向外側を良い、図1〜5、7〜11の左側。反対に、車両の幅方向中央側となる、図1〜5、7〜11の右側を、軸方向に関して「内」と言う。)の外周面に前記回転側フランジ9を、軸方向中間部外周面に、前記複列の内輪軌道8a、8bのうち軸方向外側列の内輪軌道8aを、それぞれ直接設けている。
一方、前記内輪15は、軸受鋼製で、外周面に、前記複列の内輪軌道8a、8bのうち軸方向内側列の内輪軌道8bを設けている。この様な内輪15は、前記ハブ本体14の軸方向内端寄り部分に設けられた小径段部16に外嵌固定した状態で、軸方向内端面をこのハブ本体14の軸方向内端部に設けたかしめ部17により抑え付けて、このハブ本体14に対し結合固定している。
又、前記外輪2の軸方向外端部内周面と前記ハブ3の軸方向中間部外周面との間の隙間を、前記回転側フランジ9の軸方向内側面或いはこのハブ3の軸方向中間部外周面に先端部を全周に亙ってそれぞれ摺接させた3本のシールリップを備えたシールリング18により塞いで、前記各玉4、4を設置した転動体設置空間19の軸方向外端側の開口を塞いでいる。尚、図示の例の場合、前記車輪支持用転がり軸受ユニット1は、大型化を抑えつつ、大きなモーメント剛性を確保する為、両列の玉のピッチ円直径(PCD)を互いに異ならせている。即ち、軸方向外側列の玉4、4のピッチ円直径を、軸方向内側列の玉4、4のピッチ円直径よりも大きくしている。この為に、軸方向外側列の外輪軌道5aの内径を軸方向内側列の外輪軌道5bの内径よりも大きくすると共に、軸方向外側列の内輪軌道8aの外径を軸方向内側列の内輪軌道8bの外径よりも大きくしている。
上述の様な従来構造の場合、使用条件が厳しくなると、前記転動体設置空間19の軸方向外端側開口部に装着したシールリング18が、必ずしも十分なシール性能を発揮できなくなる可能性がある。即ち、前記外輪2の軸方向外端面と前記回転側フランジ9の軸方向内側面との間には、これら両面同士が接触(金属接触)する事を防止する為に隙間を設けている。そして、砂利道等の悪路走行時に、この隙間から比較的大きな砂粒等の異物が侵入し、この異物が、前記シールリング18を構成するシールリップと前記回転側フランジ9の軸方向内側面との摺接部に入り込むと、この摺接部に、異常摩耗等の損傷を発生する可能性がある。
特開2007−100715号公報
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、外輪の軸方向外端面と回転側フランジの軸方向内側面との間の隙間から侵入した異物を外部空間に排出し易くできる、車輪支持用転がり軸受ユニットの構造を実現すべく発明したものである。
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、外輪と、ハブと、複数個の転動体とを備える。
このうちの外輪は、内周面に複列の外輪軌道を有し、使用状態で懸架装置に支持されて回転しない。
前記ハブは、前記外輪の内径側にこの外輪と同軸に配置され、外周面のうち、前記複列の外輪軌道に対向する部分に複列の内輪軌道を、前記外輪の軸方向外端部よりも軸方向外方に突出した部分に制動用回転体及び車輪を結合固定する為の回転側フランジを、それぞれ有する。
前記各転動体は、前記複列の外輪軌道と前記複列の内輪軌道との間の、各列毎に複数個ずつ転動自在に設けられている。
そして、前記回転側フランジの円周方向1乃至複数箇所に、この回転側フランジの軸方向両側面のうちの少なくとも軸方向内側面に開口する異物排出孔(この回転側フランジの軸方向両側面に開口した貫通孔又は軸方向内側面のみに開口した有底孔を含む)が設けられている。
特に、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットに於いては、前記外輪の軸方向外端面の外径を、前記ハブの中心軸(この車輪支持用転がり軸受ユニットの中心軸)を中心とする前記異物排出孔の径方向内端部の内接円の直径よりも大きくしている。
更に、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットに於いては、前記外輪を懸架装置に支持した使用状態で、この外輪の下方に位置する部分に、この外輪の少なくとも軸方向外端面と外周面とに開口する凹部を設けている。
尚、この様な異物排出孔は、例えば、前記ハブの軽量化の為や、前記外輪を前記懸架装置に支持したり、この懸架装置に制動装置を構成する部品を取り付けたりする作業を行う際に工具を挿入する為に設けられるものである。
上述の様な本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットを実施する場合に好ましくは、互いに対向する、前記外輪の軸方向外端面と前記回転側フランジの軸方向内側面との間にラビリンスシールを設ける。この様なラビリンスシールは、具体的には、例えば次の様に構成する。即ち、前記外輪の内周面の軸方向外端部に、軸方向内側に隣接する部分よりも内径が大きな外輪側段差部を設ける。又、前記回転側フランジの軸方向内側面のうちで、基端寄り部分(根元部分)に設けられた厚肉部と、この厚肉部よりも肉厚(軸方向厚さ)の小さい薄肉部とを連続する段部の軸方向内端部に、断面クランク形の切り欠き部を設け、軸方向外側に隣接する部分よりも外径が小さなフランジ側段差部を設ける。そして、前記外輪側段差部とこのフランジ側段差部とを径方向に近接対向させる事により、これら外輪側段差部とフランジ側段差部との間に軸方向のラビリンスシールを設ける。これと共に、前記外輪の軸方向外端面とこのフランジ側段差部の奥端面(このフランジ側段差部の軸方向外端部から径方向外方に直角に折れ曲がった段差面)とを近接対向させる事により、前記外輪の軸方向外端面と前記フランジ側段差部の奥端面との間に径方向のラビリンスシールを設ける。
上述の様な本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットを実施する場合に好ましくは、前記異物排出孔の内周面を、軸方向に関して内径が変化しない円筒面とする(この異物排出孔を円筒孔とする)事が好ましい。但し、この異物排出孔の内周面を、軸方向外方に向かう程内径が小さくなる方向に傾斜した円すい面状とする(前記異物排出孔を円すい孔とする)事もできる。何れにしても、この異物排出孔の内周面を、軸方向に関して内径が大小に繰り返し変化しない滑らかな面とする事が好ましい。
上述の様な本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットによれば、外輪の軸方向外端面と回転側フランジの軸方向内側面との間の隙間から侵入した異物を外部空間に排出し易くできる。
即ち、車両の走行時に跳ね上げられた異物が、前記外輪の軸方向外端面と前記回転側フランジの軸方向内側面との間に侵入すると、この異物は、この回転側フランジの回転に伴ってこれら外輪の軸方向外端面と回転側フランジの軸方向内側面との間に発生する気流により、ベルヌーイの定理からも明らかな通り、速度が速く圧力が低い、前記回転側フランジ側に引き寄せられる。本発明の場合、ハブの中心軸を中心とする異物排出孔の径方向内端部の内接円の直径を、前記外輪の軸方向外端面の外径りも小さくして、この異物排出孔の内径寄り部分とこの外輪の軸方向外端面とを対向させている。これら異物排出孔の内径寄り部分と外輪の軸方向外端面とが対向する部分では、前記気流の速度が小さく(遅く)なり、前記外輪の軸方向外端面と前記回転側フランジの軸方向内側面との間の隙間内の圧力も大きくなる。従って、この回転側フランジ側に引き寄せられた異物は、前記気流及び圧力の作用により、前記異物排出孔内に排出された(異物排出孔側に引き寄せられた)後、遠心力の作用により外部空間に排出される。この結果、前記外輪の内周面と前記ハブの外周面との間に存在する転動体設置空間内への前記異物の侵入を防止する事ができて、前記車輪支持用転がり軸受ユニットの耐久性を向上する事ができる。
本発明に関連する参考例の第1例を示す断面図。 図1のX部拡大図。 回転側フランジに制動回転体を支持固定した状態で示す、図1のY−Y断面に相当する模式図。 本発明の実施の形態の第例を示す、図2に相当する図。 同第例を示す、図2に相当する図。 同じく図5のZ−Z断面図。 本発明に関連する参考例の第例を示す、図2に相当する図。 同じく大径部を設ける方法を説明する為の要部拡大断面図。 本発明に関連する参考例の第例を示す、図2に相当する図。 同じく凹部を設ける方法を説明する為の要部拡大断面図。 従来構造の1例を示す断面図。
参考例の第1例]
図1〜3は、本発明に関連する参考例の第1例を示している。本参考例の車輪支持用転がり軸受ユニット1aは、外輪2aと、ハブ3aと、それぞれが転動体である複数個の玉4a、4bとを備える。このうちの外輪2aは、内周面に複列の外輪軌道5c、5dを、外周面の軸方向中間部に静止側フランジ6を、それぞれ設けている。これら複列の外輪軌道5c、5dのうち、軸方向外側列の外輪軌道5cの内径は、軸方向内側列の外輪軌道5dの内径よりも大きくしている。この為に、前記外輪2aの軸方向中間部内周面で前記軸方向内側列の外輪軌道5dよりも軸方向外側に寄った部分に、軸方向内側に向かう程内径が小さくなる方向に傾斜した、内周面側段差部20を設けている。又、前記静止側フランジ6の円周方向複数箇所に、前記外輪2aを懸架装置を構成するナックルに結合固定する為のボルト(図示省略)を挿通する、貫通孔36を、それぞれ設けている。
又、前記ハブ3aは、ハブ本体14aと内輪15とを組み合わせて成り、外周面の軸方向外端寄り部分に、ロータ又はドラム等の制動用回転体35(図3参照)及び車輪を支持する為の回転側フランジ9aを、同じく中間部及び内端部に複列の内輪軌道8c、8dを、それぞれ設けている。これら複列の内輪軌道8c、8dのうち、軸方向外側列の内輪軌道8cの外径は、軸方向内側列の内輪軌道8dよりも大きくしている。又、前記回転側フランジ9aの円周方向複数箇所に、この回転側フランジ9aに前記制動用回転体35及び車輪を支持固定する為のスタッド12の基端部を圧入する為の取付孔11を設けている。そして、前記回転側フランジ9aのうち、円周方向に隣り合う取付孔11同士の間部分のうちの少なくとも1箇所に、それぞれが特許請求の範囲に記載した異物排出孔である透孔13aを、前記回転側フランジ9aを軸方向に貫通する(この回転側フランジ9aの軸方向両側面に開口する)状態で設けている。本参考例の場合、前記各透孔13aの径方向内寄り部分を、前記外輪2aの軸方向外端面に対向させている。即ち、前記車輪支持用転がり軸受ユニット1aの中心軸を中心とする前記各透孔13aの径方向内端部の内接円の直径D13aを、前記外輪2aの軸方向外端面の外径D2aよりも小さくしている(D13a<D2a)。尚、前記各透孔13aの内径、及び、この外径D2aを前記直径D13aよりも大きくする量{これら外径D2aと直径D13aとの差(=D2a−D13a)は、前記回転側フランジ9aに支持固定する前記制動用回転体35及び車輪の大きさ(外径)や重量等に応じて異なるが、一般的な自動車用の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合で、前記各透孔13aの内径を、20〜30mm程度とし、前記差を、1〜8mm程度とする。又、本参考例の場合、前記各透孔13aを、内周面の内径が軸方向に関して変化しない円筒孔(円孔)としている。
前記複列の内輪軌道8c、8dの外径を異ならせる為に、前記ハブ本体14aの軸方向中間部外周面で前記軸方向外側列の内輪軌道8cよりも少し軸方向内側に寄った部分に、外径が小さい軸方向内側部分と外径が大きい軸方向外側部分とを連続させる、外周面側段差部21を設けている。又、この外周面側段差部21よりも軸方向内側に寄った、前記ハブ本体14aの軸方向内端寄り部分に、小径段部16を設けている。そして、この小径段部16に、外周面に前記軸方向内側列の内輪軌道8dを設けた、前記内輪15を外嵌し、前記ハブ本体14aの軸方向内端部に設けたかしめ部17により、この内輪15を前記小径段部16の軸方向外端部に存在する段差面22に向け抑え付けている。この状態で前記内輪15を前記ハブ本体14aに対し結合固定している。
前記各玉4a、4bは、前記複列の外輪軌道5c、5dと、前記複列の内輪軌道8c、8dとの間に、保持器10a、10bに保持された状態で、両列毎に複数個ずつ、転動自在に設けている。この状態で、複列に配置された前記各玉4a、4bには、予圧と共に背面組み合わせ型の接触角を付与している。又、これら各列の玉4a、4bのピッチ円直径は、前記複列の外輪軌道5c、5dの内径及び前記複列の内輪軌道8c、8dの外径の差に応じて互いに異なっている。即ち、軸方向外側列の玉4a、4aのピッチ円直径が、軸方向内側列の玉4b、4bのピッチ円直径よりも大きくなっている。尚、本参考例の場合、前記軸方向外側列の玉4a、4aの直径を、前記軸方向内側列の玉4b、4bの直径よりも小さくしている。但し、これら軸方向外側列の玉4a、4aの直径と軸方向内側列の玉4b、4bの直径とを互いに等しくする事もできる。又、重量が嵩む車輪支持用転がり軸受ユニットの場合、両列のうちの一方又は双方の列に関して、玉に代えて円すいころを使用する事もできる。
又、本参考例の場合、前記外輪2aの内周面と前記ハブ3aの外周面との間に存在し、前記各玉4a、4bを設置した転動体設置空間19の軸方向外端開口部を、この開口部分に装着したシールリング18により塞いでいる。即ち、このシールリング18を構成する3本のシールリップを、それぞれ前記ハブ本体14aの軸方向中間部外周面と前記回転側フランジ9aの軸方向内側面とに、全周に亙って摺接させている。又、前記外輪2aの軸方向内端開口を、この開口部分に装着した、非磁性材により有底円筒状に構成したカバー23により塞ぐと共に、前記内輪15の軸方向内端部外周面に、エンコーダ24を外嵌固定している。即ち、図示しない速度センサとこのエンコーダ24の被検出面とを、前記カバー23を介して対向させる事により、前記ハブ3aに結合固定した車輪の回転速度を検出可能としている。
更に、本参考例の場合、前記外輪2aの軸方向外端面と前記回転側フランジ9aの軸方向内側面との間にラビリンスシール25を設けている。即ち、前記外輪2aの軸方向外端部内周面に、軸方向内側に隣接する部分(シールリング18を内嵌固定した部分)よりも内径が大きな外輪側段差部26を設けている。又、前記回転側フランジ9aの軸方向内側面のうちで、基端寄り部分(根元部分)に設けられた厚肉部27と、この厚肉部27よりも肉厚(軸方向厚さ)の小さい薄肉部28とを連続する、断面形状が円弧形若しくは略円弧形の段部29の軸方向内端部に、断面クランク形の切り欠き部を設け、軸方向外側に隣接する部分よりも外径が小さなフランジ側段差部30を設けている。そして、前記外輪側段差部26とこのフランジ側段差部30とを径方向に近接対向させる事により、これら外輪側段差部26とフランジ側段差部30との間に軸方向のラビリンスシール31を設けている。これと共に、前記外輪2aの軸方向外端面と前記フランジ側段差部30の軸方向外端部から径方向外方に直角に折れ曲がった段差面とを軸方向に近接対向させる事により、これら外輪2aの軸方向外端面とフランジ側段差部30の軸方向外端部に存在する段差面との間に径方向のラビリンスシール32を設けている。即ち、この径方向のラビリンスシール32を、前記シールリング18と径方向に重畳しない位置(軸方向に関してこのシールリング18から外れた位置)に設ける事により、車両走行時に跳ね上げられた泥水等の異物が、前記径方向のラビリンスシール32内に径方向に侵入し、この径方向のラビリンスシール32内を通過して直接前記シールリング18まで達するのを防止している。換言すれば、このシールリング18を前記ラビリンスシール25よりも径方向内側で且つ軸方向内側に配置して、このラビリンスシール25により前記シールリング18を保護している。
尚、断面形状がL字形であるラビリンスシール25の幅(前記軸方向のラビリンスシール31の径方向幅、及び、前記径方向のラビリンスシール32の軸方向幅)及び長さ(この軸方向のラビリンスシール31の軸方向長さと、この径方向のラビリンスシール32の径方向長さとの合計)は、前記回転側フランジ9aに支持固定する前記制動用回転体35及び車輪の大きさや重量等に応じて異なる。例えば、一般的な自動車用の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合、前記軸方向のラビリンスシール31の径方向幅W31を、好ましくは0.5〜1.0mm、より好ましくは0.55〜0.8mm、更に好ましくは0.57〜0.8mmとし、前記軸方向のラビリンスシール31の軸方向長さL31を、好ましくは0.6mm〜1.4mm、より好ましくは0.7〜1.3mmとする。一方、前記径方向のラビリンスシール32の軸方向幅W32を、好ましくは0.8〜1.5mm、より好ましくは0.9〜1.3mmとし、前記径方向のラビリンスシール32の径方向長さL32を、好ましくは1.5〜2.6mm、より好ましくは1.9〜2.5mm、更に好ましくは1.85〜2.43mmとする。即ち、前記軸方向のラビリンスシール31の径方向幅W31を0.5mmより小さくしたり、前記径方向のラビリンスシール32の軸方向幅W32を0.8mmよりも小さくすると、車輪が縁石に乗り上げる等した場合に、前記外輪2aの軸方向外端部と、前記回転側フランジ9aとが接触(衝突)する可能性がある。一方、前記軸方向のラビリンスシール31の径方向幅W31を1.0mmより大きくしたり、前記径方向のラビリンスシール32の軸方向幅W32を1.5mmよりも大きくすると、前記ラビリンスシール25による異物侵入防止効果を十分に得られない可能性がある。又、軸方向のラビリンスシール31の軸方向長さL31を0.6mmより小さくしたり、前記径方向のラビリンスシール32の径方向長さL32を1.5mmよりも小さくすると、このラビリンスシール25による異物侵入防止効果を十分に得られない可能性がある。一方、前記軸方向のラビリンスシール31の軸方向長さL31を1.4mmより大きくしたり、前記径方向のラビリンスシール32の径方向名長さW32を2.6mmよりも大きくすると、前記車輪支持用転がり軸受ユニット1aが大型・重量化する可能性がある。但し、前記軸方向のラビリンスシール31と前記径方向のラビリンスシール32との何れのラビリンスシールにおいても、長さを幅よりも大きくして(L31>W31、L32>W32)、ラビリンス効果を高めている。又、前記径方向のラビリンスシール32の長さ及び幅を、前記軸方向のラビリンスシール31の長さ及び幅よりも大きくして(L31>L32、W31>W32)、前記ラビリンスシール25内に侵入した異物を、可能な限り前記径方向のラビリンスシール32内に留められる様にしている。これにより、後述する様に、前記各透孔13aの存在及び前記回転側フランジ9aの回転に伴う気流の作用により、前記ラビリンスシール25内に侵入した異物を外部空間に排出し易くしている。尚、前記軸方向のラビリンスシール31は、径方向幅W31を軸方向に関して一定としている。同様に、前記径方向のラビリンスシール32は、軸方向幅W32を径方向に関して一定としている。
上述の様な本参考例の車輪支持用転がり軸受ユニット1aによれば、前記転動体設置空間19への異物侵入防止効果を長期間に亙り良好に維持して、耐久性をより向上させる事ができる。
即ち、本参考例の場合、前記外輪2aの軸方向外端面と前記回転側フランジ9aの軸方向内側面との間に、径方向のラビリンスシール32と、この径方向のラビリンスシール32の径方向内端部から軸方向内方に向けて折れ曲がった軸方向のラビリンスシール31とから成るラビリンスシール25を設けている。この為、前記車輪支持用転がり軸受ユニット1aを搭載した車両の走行時に跳ね上げられた異物が、前記シールリング18を構成するシールリップの先端縁が当接している部分に達し難くできる(このシールリング18を保護する事ができる)。
又、仮に、前記異物が前記ラビリンスシール25(軸方向のラビリンスシール31)内に侵入した場合にも、この異物は、前記回転側フランジ9aの回転に伴って前記ラビリンスシール25(径方向のラビリンスシール32)内に発生する気流により、ベルヌーイの定理からも明らかな通り、速度が速く圧力が低い、前記回転側フランジ9a側に引き寄せられる。ここで、本参考例の場合、前記車輪支持用転がり軸受ユニット1aの中心軸を中心とする前記各透孔13aの径方向内端部の内接円の直径D13aを、前記外輪2aの軸方向外端面の外径D2aよりも小さく(D13a<D2a)して、前記各透孔13aの内径寄り部分とこの外輪2aの軸方向外端面とを対向させている。換言すれば、これら各透孔13aの内径寄り部分を、前記回転側フランジ9aの軸方向内側面のうち、前記径方向のラビリンスシール32を画成する部分に開口させて、前記各透孔13aの内径寄り部分と、この径方向のラビリンスシール32の径方向外半部とを軸方向に重畳させている。前記各透孔13aの内径寄り部分と前記外輪2aの軸方向外端面とが対向する部分では、これら各透孔13aの分だけ、断面積{前記回転側フランジ9aの回転方向(図3の矢印α参照)に直交する仮想平面に関する断面積}が大きくなるので、ベルヌーイの定理からも明らかな通り、前記回転側フランジ9aの回転に伴って発生する気流の速度が小さく(遅く)なり、前記ラビリンスシール25内の圧力も大きくなる。この圧力の増加は、異物を外部空間に排出する為の排出力となる。従って、前記回転側フランジ9a側に引き寄せられた異物は、この回転側フランジ9aの回転に伴って発生する気流及び圧力の作用により、前記各透孔13a内に排出された(透孔13a側に引き寄せられた)後、遠心力の作用により径方向外方に移動させられて、これら各透孔13aの開口部のうち、前記外輪2aの軸方向外端面の外周縁よりも径方向外側に位置する部分から外部空間に排出される。特に本参考例の場合、前記外輪2aの外径D2aと、前記各透孔13aの径方向内端部の内接円の直径D13aとの差(=D2a−D13a)を、1〜8mm程度としている為、前記異物を前記各透孔13a内に排出し易くできる。即ち、前記差を1mmより小さくすると、前記ラビリンスシール25内の圧力を十分大きくする事ができず、前記排出力を十分に得られない可能性がある。一方、前記差を8mmよりも大きくすると、前記車輪支持用転がり軸受ユニット1aが大型・重量化したり、径方向のラビリンスシール32の径方向長さを確保し難くなったりする可能性がある。又、前記各透孔13aが、各種作業を行う際に、工具を挿入する為の機能を併せ持っている場合には、この工具を挿入し難くなる。これに対し、本参考例の車輪支持用転がり軸受ユニット1aの場合には、前記各透孔13aの内径寄り部分とこの外輪2aの軸方向外端面とを対向させると共に、前記外径D2aと前記直径D13aとの差を適切な範囲に規制している為、前記異物が、前記シールリング18を構成するシールリップの先端縁が当接している部分に達し難くできる。従って、前記異物が、このシールリップの先端縁と前記回転側フランジ9aの軸方向内側面との摺接部に入り込む事により、この摺接部に、異常摩耗等の損傷が発生する事を長期間に亙って防止できる。この結果、前記転動体設置空間19への異物侵入防止効果を長期間に亙り良好に維持する事ができて、前記車輪支持用転がり軸受ユニット1aの耐久性をより向上させる事ができる。
更に、本参考例の場合、異物排出孔である前記各透孔13aを、内周面の内径が軸方向に関して変化せず、前記回転側フランジ9aを軸方向に貫通する状態で設けられた円筒孔としている。この為、前記回転側フランジ9aの回転に伴い、前記各透孔13aの内周面に沿って流れる気流の流れを整流して、層流とする事ができる。
尚、本発明を実施する場合、異物排出孔の内周面を、軸方向外方に向かう程内径が小さくなる方向に傾斜した円すい面状(前記異物排出孔を円すい孔)としても良い。前記異物排出孔の内周面を、軸方向外方に向かう程内径が小さくなる方向に傾斜した円すい面状にすれば、前記異物排出孔内を軸方向内方から外方に向けて流れる気流の速度を、軸方向外方に向かうに従って速くする事ができる。この為、回転側フランジの回転に伴い、前記異物排出孔内に排出された異物を、この異物排出孔の軸方向外側開口部から外部空間に排出し易くできる。異物排出孔として、円筒孔と円すい孔とのうちの何れの構造を採用する場合でも、この異物排出孔の内周面は、軸方向に関して内径が大小に繰り返し変化する事がない滑らかな面とする。一方、例えばねじ孔等、異物排出孔の内周面が、軸方向に関して内径が大小に繰り返し変化する形状である場合、これら各異物排出孔内を流れる気流の流れが乱流となり、回転側フランジの回転に伴って発生する気流及び圧力の作用による異物の排出効果を、異物排出孔を円筒孔や円すい孔とした場合程良好には得られない。
又、本発明を実施する場合には、異物排出孔を、回転側フランジの軸方向内側面にのみ開口した有底孔とする事もできる。この異物排出孔を有底孔とすれば、前記回転側フランジの強度及び剛性を(、この異物排出孔を貫通孔とした場合と比較して)確保し易くできる。
[実施の形態の第例]
図4は、本発明の実施の形態の第例を示している。本例の車輪支持用転がり軸受ユニット1bの場合、外輪2bの軸方向外端面のうち、この車輪支持用転がり軸受ユニット1bを懸架装置に支持した状態で下端部に位置する部分に、径方向に亙って(内外両周面に開口する状態で)軸方向内方に凹んだ凹溝33を設けている。この様な凹溝33は、前記外輪2bを、炭素鋼等の金属材料に塑性加工である鍛造加工を施して造るのと同時に設ける。但し、前記凹溝33を、前記外輪2bを鍛造加工により造った後で、この外輪2bの軸方向外端面に切削加工を施す事により設ける事もできる。
上述の様な本例によれば、回転側フランジ9aに設けた透孔13aの内径寄り部分と前記凹溝33とが対向する部分に於いて(円周方向に関する位相が一致した状態で)、この回転側フランジ9aの回転に伴って発生する気流の速度をより小さくでき、ラビリンスシール25内の圧力をより大きくできる。更に本例の場合、前記凹溝33を、前記外輪2bの軸方向外端面のうちで、前記車輪支持用転がり軸受ユニット1bを懸架装置に支持した状態で下端部に位置する部分に設けている。即ち、前記凹溝33の存在に基づいて前記ラビリンスシール25内の圧力が大きくなる事に伴い異物が排出される(押し出される)方向と、重力の作用方向とを一致させて、異物排出効果をより向上させる事ができる。
尚、上述の様な異物排出効果を考慮すれば、前記凹溝33は、前記車輪支持用転がり軸受ユニット1bを前記懸架装置に支持した状態で下端部に位置する部分に設ける事が最も好ましい。但し、凹溝を、車輪支持用転がり軸受ユニット1bを懸架装置に支持した状態で下方(下半部)に位置する部分に設ければ、上述の様な異物排出効果をある程度(下端部に位置する部分に設けた場合程ではないにしろ)得る事ができる。又、本発明の技術的範囲からは外れるが、凹溝を、車輪支持用転がり軸受ユニット1bを懸架装置に支持した状態で上方(上半部)に位置する部分に設けた場合にも、(重力による作用効果を得る事はできないが、)ラビリンスシール25内の圧力が増大する事による異物排出効果を得る事はできる。又、外輪2bの軸方向外端面の円周方向複数箇所に凹溝を設ける事もできる。
その他の部分の構成及び作用は、上述した参考例の第1例と同様である。
[実施の形態の第例]
図5〜6は、本発明の実施の形態の第例を示している。本例の車輪支持用転がり軸受ユニット1cの場合、外輪2cの軸方向外端部外周面のうちで、円周方向に関する位相が静止側フランジ6に設けた貫通孔36(図1参照)と一致する部分に、前記外輪2cの軸方向外端面に開口する状態で径方向内方に凹んだ外輪側凹部34を、それぞれ設けている。本例の場合、これら各外輪側凹部34の径方向深さを、軸方向外半部で一定とし、軸方向内半部で軸方向内方に向かうに従って小さくしている(前記車輪支持用転がり軸受ユニット1cの中心軸を中心とする前記各外輪側凹部34の底面の内接円の直径D34を軸方向内方に向かうに従って大きくしている)。そして、これら各外輪側凹部34の軸方向内端縁(奥端縁)が、軸方向に関して、前記軸方向外側列の外輪軌道5c(図1参照)の軸方向外端縁よりも外側に位置する様にしている。この為、前記各外輪側凹部34を設けた事による、前記外輪2cのうち前記軸方向外側列の外輪軌道5cを設けた部分の剛性の低下を防止でき、前記静止側フランジ6を懸架装置を構成するナックルに結合固定した状態で、前記軸方向外側列の外輪軌道5cの真円度が悪化するのを防止できる。
本例の場合、前記各外輪側凹部34の開口部に於ける底面の形状(この開口部を軸方向外側から見た底面の形状)を、図6の(A)に示す様に、回転側フランジ9aに設けた透孔13aの中心軸を中心とし、これら各透孔13aの内径d13aよりも直径が大きい円弧形としている。但し、前記各外輪側凹部34の開口部に於ける底面の形状は、図6の(B)に示す様なV字形、或いは、同図の(C)に示す様な直線状等とする事もできる。何れにしても、前記各透孔13aの中心軸を中心とする前記各外輪側凹部34の開口部に於ける底面の内接円d34の直径を、これら各透孔13aの内径d13aよりも大きくする。この様な外輪側凹部34は、前記外輪2cを、炭素鋼等の金属材料に塑性加工である鍛造加工を施して造るのと同時に設ける。但し、前記外輪2cを鍛造加工により造った後で、この外輪2cに切削加工を施す事により、前記外輪側凹部34を設ける事もできる。
尚、本例の場合には、前記各外輪側凹部34のうちの1つの外輪側凹部34を、前記外輪2cを車両の懸架装置に支持した状態で下端部に位置する部分に設けている。これにより、この1つの外輪側凹部34の存在に基づいてラビリンスシール25内の圧力を大きくし、異物が排出される(押し出される)方向と、重力の作用方向とを一致させている。
又、本例の場合、前記車輪支持用転がり軸受ユニット1cの中心軸を中心とする前記各透孔13aの径方向内端部の内接円の直径D13aを、この車輪支持用転がり軸受ユニット1cの中心軸を中心とする前記各外輪側凹部34の底面の軸方向外端縁に於ける内接円の直径D34よりも大きくしている(D13a>D34)。
上述の様な本例によれば、前記各透孔13aに工具を挿入する際に、この工具の先端部と前記外輪2cの軸方向外端面とが干渉する事を防止できて、前記各透孔13aに工具を挿入して行う、前記車輪支持用転がり軸受ユニット1cを前記懸架装置に取り付けたり取り外したりする、或いは制動装置を構成する部品(サポートやキャリパ)を懸架装置に取り付けたり取り外したりする等の作業の作業性が低下する事を防止できる。即ち、前記車輪支持用転がり軸受ユニット1cを前記懸架装置に取り付ける場合には、この懸架装置を構成するナックルに設けたねじ孔と、前記静止側フランジ6の貫通孔36との円周方向に関する位相を互いに一致させると共に、前記回転側フランジ9aの透孔13aの円周方向に関する位相を、前記各貫通孔36の円周方向に関する位相と一致させる。この状態で、前記各透孔13aの軸方向外側から工具を挿入し、この工具により前記各貫通孔36を軸方向外側から挿通したボルトを前記各ねじ孔に螺合し、更に締め付ける。これにより、前記静止側フランジ6を前記ナックルに結合固定する。又、前記車輪支持用転がり軸受ユニット1cを前記懸架装置から取り外す場合も、前記各透孔13aの円周方向に関する位相を、前記各貫通孔36の円周方向に関する位相と一致させた状態で、これら各透孔13aの軸方向外側から工具を挿入し、この工具により前記各貫通孔36を挿通し前記各ねじ孔に螺合したボルトを緩める。何れにしても、本例の場合には、前記外輪2cの軸方向外端部外周面のうちで、円周方向に関する位相が前記各貫通孔36と一致する部分に、前記外輪2cの軸方向外端面に開口する状態で径方向内方に凹んだ外輪側凹部34をそれぞれ設け、前記車輪支持用転がり軸受ユニット1cの中心軸を中心とするこれら各外輪側凹部34の底面の軸方向外端縁に於ける内接円の直径D34を、前記車輪支持用転がり軸受ユニット1cの中心軸を中心とする前記各透孔13aの径方向内端部の内接円の直径D13aよりも小さくしている(D34<D13a)。この為、前記ボルトを締め付ける或いは緩める作業に際して、前記工具を前記各透孔13aの軸方向外側から挿入する際に、この工具の先端部と前記外輪2cの軸方向外端面とが干渉(衝合)するのを防止できる。従って、前記車輪支持用転がり軸受ユニット1cの中心軸を中心とする前記各透孔13aの径方向内端部の内接円の直径D13aが前記外輪2cの軸方向外端面の外径D2cよりも小さくなっている(D13a<D2c)場合でも、前記車輪支持用転がり軸受ユニット1cの前記懸架装置のナックルへの組み付け性(前記各透孔13aに工具を挿入して行う作業の作業性)が損なわれる事を防止できる。更に、本例の場合には、前記各外輪側凹部34の底面の内接円の直径D34を軸方向内方に向かう程大きくしている(外周面からの深さを小さくしている)為、前記工具がこれら各外輪側凹部34に引っ掛かる事を防止して、軸方向内方に案内する事ができる。
尚、上述の様な外輪側凹部34は、円周方向に関して制動用回転体35(図3参照)と共に制動装置を構成する図示しないサポート又はキャリパの固定位置(取付孔等)と一致する部分に設ける事もできる。
その他の部分の構成及び作用は、上述した参考例の第1例及び実施の形態の第1例と同様である。
参考例の第例]
図7、8は、本発明に関連する参考例の第例を示している。本参考例の車輪支持用転がり軸受ユニット1dの場合、外輪2dの軸方向外端部に、軸方向内側に隣接する部分よりも外径及び内径が大きい大径部37を設けている。そして、この大径部37の軸方向外端面、即ち、前記外輪2dの軸方向外端面の外径を、前記車輪支持用転がり軸受ユニット1dの中心軸を中心とする、回転側フランジ9aに設けられた透孔13aの径方向内端部の内接円の直径よりも大きくしている。前記大径部37は、炭素鋼等の金属材料に、鍛造加工等の塑性加工を施して前記外輪2dを造る際に、円筒状に設けられたこの金属材料の一端部(この外輪2dの軸方向外端部に相当する端部であって、図8の左端部)を押し広げる様に塑性変形させる事により設ける。即ち、図8に示す様に、金属製で円筒状の中間素材38を、一端部(開口側端部)の内径が、他方側に隣接する部分の内径よりも大きい段付円筒状の内周面形状を有するダイス39内にセットし、前記中間素材38の中間部乃至他端部の外径を拘束する。この状態で、拡径パンチ40を、この中間素材38の径方向内側に一端側開口から押し込み、この中間素材38の一端部を径方向外方に塑性変形させ、外径及び内径を拡げる事により前記大径部37を設ける。この様な大径部37を設ける加工は、例えば前記外輪2dの製造工程のうちの最終工程で行う事ができる。又、好ましくは、前記ダイス39として、円周方向に分割可能なものを使用する。
上述の様な本参考例によれば、転動体設置空間19(図1参照)への異物侵入防止効果を長期間に亙り良好に維持できる構造を採用した場合でも、重量が増大するのを抑える事ができる。即ち、前述の参考例の第1例及び実施の形態の第1〜例の構造の場合、異物侵入効果を良好にすべく、外輪2a(、2b、2c)の軸方向外端面の外径を大きくした分、この外輪2a(、2b、2c)の径方向厚さが大きくなって重量が増大する可能性がある。これに対し、本参考例の車輪支持用転がり軸受ユニット1dの場合、前記中間素材38の一端部を径方向外方に塑性変形させる事で、前記外輪2dの軸方向外端部に大径部37を設け、この大径部37の軸方向外端面の外径を、前記各透孔13aの径方向内端部の内接円の直径よりも大きくしている為、重量の増大を抑えつつ、異物侵入防止効果を長期間に亙り良好に維持する事ができる。尚、前記車輪支持用転がり軸受ユニット1dは、懸架装置を構成するばねよりも路面側に設けられる、所謂ばね下荷重であるから、軽量化により、乗り心地や走行安定性を中心とする走行性能を向上させる効果を得られる。
又、本参考例の場合、前記外輪2dのうちの軸方向中間部と、この外輪2dの軸方向外端部に設けられた前記大径部37との連続部の外周面である傾斜面部41により、前記外輪2dの外周面に付着した泥水等の水分が、この外輪2dの外周面を伝ってこの外輪2dの軸方向外側開口から前記転動体設置空間19に侵入する事を防止できる(堰き止める事ができる)。この面からもこの転動体設置空間19への異物侵入防止効果の向上を図れる。
その他の部分の構成及び作用は、上述した参考例の第1例及び実施の形態の第1〜例と同様である。
参考例の第例]
図9、10は、本発明に関連する参考例の第例を示している。本参考例の車輪支持用転がり軸受ユニット1eの場合、外輪2eの軸方向外端寄り部分に、径方向内方に凹んだ凹部42を全周に亙って設けている。この様な本参考例によれば、この凹部42を設けた分、前記外輪2eの重量、延いては、ばね下荷重の増大を抑える事ができて、前記車輪支持用転がり軸受ユニット1eを搭載した車両の走行性能の向上を図れる。又、前記外輪2eの外周面に付着した泥水等の水分が、この外輪2eの外周面を伝ってこの外輪2eの軸方向外側開口から転動体設置空間19(図1参照)に侵入する事を、前記凹部42により防止できる。
上述の様な外輪2eを造るには、図10に示した様に、金属製で、一端部(図10の左端部)の外径が他方に隣接する部分の外径よりも小さい段付円筒状の外周面を有する中間素材38aを、内周面の一端寄り(開口端寄り)部分に全周に亙って径方向内方に突出する凸部43を有するダイス39a内にセットし、前記中間素材38aの中間部乃至他端部の外径を拘束する。この状態で、拡径パンチ40aを、この中間素材38aの径方向内側に一端側開口から押し込み、この中間素材38aの一端部を径方向外方に塑性変形させ、外径及び内径を拡げる。これにより、前記外輪2eの軸方向外端寄り部分(中間素材38aの一端寄り部分)に前記凹部42を設ける。
その他の構成及び作用は、上述した参考例の第1〜2例及び実施の形態の第1〜例と同様である。
本発明は、上述した参考例の第1例の図1の様に、軸方向外側列の転動体(玉又は円すいころ)のピッチ円直径が軸方向内側列の転動体のピッチ円直径よりも大きく、外輪の軸方向外端部の外径が大きい構造で好ましく実施できる。但し、本発明は、両列の転動体のピッチ円直径が互いに等しい構造、或いは、軸方向内側列の転動体のピッチ円直径が軸方向外側列の転動体のピッチ円直径よりも大きい構造に適用する事もできる。
又、本発明は、図1、11に示す様な従動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニットに限らず、ハブ本体の中心部に、使用時に駆動軸をスプライン係合させる為のスプライン孔を軸方向に貫通する状態で設けた、駆動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニットで実施する事もできる。
1、1a〜1e 車輪支持用転がり軸受ユニット
2、2a〜2e 外輪
3、3a ハブ
4、4a、4b 玉
5a〜5d 外輪軌道
6 静止側フランジ
7 ねじ孔
8a〜8d 内輪軌道
9、9a 回転側フランジ
10、10a、10b 保持器
11 取付孔
12 スタッド
13、13a 透孔
14、14a ハブ本体
15 内輪
16 小径段部
17 かしめ部
18 シールリング
19 転動体設置空間
20 内周面側段差部
21 外周面側段差部
22 段差面
23 カバー
24 エンコーダ
25 ラビリンスシール
26 外輪側段差部
27 厚肉部
28 薄肉部
29 段部
30 フランジ側段差部
31 軸方向のラビリンスシール
32 径方向のラビリンスシール
33 凹溝
34 外輪側凹部
35 制動用回転体
36 貫通孔
37 大径部
38、38a 中間素材
39、39a ダイス
40、40a 拡径パンチ
41 傾斜面部
42 凹部
43 凸部

Claims (3)

  1. 内周面に複列の外輪軌道を有し、使用状態で懸架装置に支持されて回転しない外輪と、
    この外輪の内径側にこの外輪と同軸に配置され、外周面のうち、前記複列の外輪軌道に対向する部分に複列の内輪軌道を、前記外輪の軸方向外端部よりも軸方向外方に突出した部分に制動用回転体及び車輪を結合固定する為の回転側フランジを、それぞれ有するハブと、
    前記複列の外輪軌道と前記複列の内輪軌道との間に、各列毎に複数個ずつ転動自在に設けられた転動体とを備え、
    前記回転側フランジに、この回転側フランジの軸方向両側面のうちの少なくとも軸方向内側面に開口する異物排出孔が設けられている、
    車輪支持用転がり軸受ユニットに於いて、
    前記外輪の軸方向外端面の外径が、前記ハブの中心軸を中心とする前記異物排出孔の径方向内端部の内接円の直径よりも大きく、
    前記外輪を懸架装置に支持した使用状態で、この外輪の下方に位置する部分に、この外輪の少なくとも軸方向外端面と外周面とに開口する凹部が設けられている事を特徴とする車輪支持用転がり軸受ユニット。
  2. 前記凹部が、前記外輪の軸方向外端面に、径方向に亙って軸方向内方に凹んだ状態で設けられた凹溝により構成されている、
    請求項1に記載の車輪支持用転がり軸受ユニット。
  3. 前記外輪が、外周面に静止側フランジを更に有し、この静止側フランジが、円周方向複数箇所に、前記外輪を前記懸架装置に結合固定する為のボルトを挿通する貫通孔を有し、
    前記凹部が、この外輪の軸方向外端部外周面のうちで、円周方向に関する位相が前記貫通孔と一致する部分に、軸方向外端面に開口する状態で径方向内方に凹んだ外輪側凹部により構成されており、
    前記ハブの中心軸を中心とする前記異物排出孔の径方向内端部の内接円直径が、前記外輪の中心軸を中心とする前記外輪側凹部の底面の軸方向外端縁に於ける内接円の直径よりも大きい、
    請求項1に記載の車輪支持用転がり軸受ユニット。
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