JP6919799B2 - 車両用転動装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両用転動装置に関する。
特許文献1は、内輪と、外方部材と、円錐ころと、保持器とを含む円錐ころ軸受を開示している。内輪は外周に円錐状の軌道面を有し、外方部材は内周に円錐状の軌道面を有している。複数の円錐ころが、内輪の軌道面と外方部材の軌道面との間に転動自在に介在されている。円錐ころは、保持器に形成されたポケット内に収容される。各円錐ころは、内輪の軌道面の両側に設けた小鍔と大鍔とで軸方向への移動を規制される。
保持器は、円錐ころの小端面側で連なる小環状部と、円錐ころの大端面側で連なる大環状部と、これらの小環状部と大環状部を連結する複数の柱部とを含み、隣り合った柱部間にポケットが形成される。保持器のポケットは台形状で、円錐ころの小径側を収納する部分が狭幅側、大径側を収納する部分が広幅側となる。ポケットの狭幅側と広幅側には、それぞれ両側の柱部に2つずつ、外径側から内径側まで切り通した切欠きが設けられている。
特開2008−51272号公報 特開平11−44319号公報 特開2009−248595号公報 特開2006−342877号公報 特開2006−214506号公報
特許文献1では、保持器の形状を工夫することによって、軸受の剛性を低下させることなく低トルク化を図っている。しかしながら、特許文献1の発明には、例えば、次の課題がある。
・保持器に切欠きが形成されているため、保持器の強度が低下する。
・軸受の使用中に外方部材の軌道面に対して保持器の突起部が衝突を繰り返すと、突起部が摩耗してしまい、軌道面と突起部との間に油膜を形成できずトルクが増大する。
そこで、本発明の目的は、回転トルクの増大を抑えながら、剛性を向上させることができる車両用転動装置を提供することである。
上記の課題を解決するための本発明の車両用転動装置は、外周面に第一の内側軌道と第二の内側軌道とが形成された内側軌道部材と、内周面に第一の外側軌道と第二の外側軌道とが形成された外側軌道部材と、前記第一の内側軌道と前記第一の外側軌道との間に転動可能に配設された複数の第一の転動体と、前記第二の内側軌道と前記第二の外側軌道との間に転動可能に配設された複数の第二の転動体と、前記内側軌道部材と前記外側軌道部材との間に形成される環状空間を軸方向の両端から密封する2つのシール部材と、前記環状空間内に封入され、前記第一の内側軌道の転走面、前記第一の外側軌道の転走面、および、前記複数の第一の転動体の転動面、ならびに、前記第二の内側軌道の転走面、前記第二の外側軌道の転走面、および、前記複数の第二の転動体の転動面、とに配置されたグリースとを含み、前記内側軌道部材の中心軸を含む断面において、前記複数の第一の転動体を前記第一の内側軌道と前記第一の外側軌道との間に配設し、かつ、前記複数の第二の転動体を前記第二の内側軌道と前記第二の外側軌道との間に配設したときの、前記内側軌道部材と前記外側軌道部材と前記複数の第一の転動体と前記複数の第二の転動体の位置を第一の位置としたとき、前記第一の転動体と前記第一の内側軌道とは第一の呼び接触点で接触し、前記第一の転動体と前記第一の外側軌道とは第二の呼び接触点で接触し、前記第二の転動体と前記第二の内側軌道とは第三の呼び接触点で接触し、前記第二の転動体と前記第二の外側軌道とは第四の呼び接触点で接触し、前記内側軌道部材の中心軸から第一の呼び接触点までの半径を第一の半径とし、前記内側軌道部材の中心軸から第二の呼び接触点までの半径を第二の半径とし、前記内側軌道部材の中心軸から第三の呼び接触点までの半径を第三の半径とし、前記内側軌道部材の中心軸から第四の呼び接触点までの半径を第四の半径とし、前記複数の第一の転動体の全てを前記第一の内側軌道と前記第一の外側軌道との間に配設することなく、かつ、前記複数の第二の転動体の全てを前記第二の内側軌道と前記第二の外側軌道との間に配設することなく前記第一の位置と同じ位置に前記内側軌道部材と前記外側軌道部材を配置したときの、前記内側軌道部材の中心軸から前記第一の半径と平行な径方向に前記第一の半径と同じ距離である第一の内側軌道の第一の仮想接触点と前記内側軌道部材の中心軸から前記第二の半径と平行な径方向に前記第二の半径と同じ距離である第一の外側軌道の第二の仮想接触点とを結ぶ第一の線分の前記内側軌道部材の中心軸に平行な長さを第一の長さとし、前記内側軌道部材の中心軸から前記第三の半径と平行な径方向に前記第三の半径と同じ距離である第二の内側軌道の第三の仮想接触点と前記内側軌道部材の中心軸から前記第四の半径と平行な径方向に前記第四の半径と同じ距離である第二の外側軌道の第四の仮想接触点とを結ぶ第二の線分の前記内側軌道部材の中心軸に平行な長さを第二の長さとし、前記内側軌道部材と前記外側軌道部材とを配設することなく、前記第一の位置と同じ位置に前記複数の第一の転動体と前記複数の第二の転動体とを配置したときの、前記内側軌道部材の中心軸から前記第一の半径と平行な径方向に前記第一の半径と同じ距離である第一の転動体の表面の第五の仮想接触点と前記内側軌道部材の中心軸から前記第二の半径と平行な径方向に前記第二の半径と同じ距離である第一の転動体の表面の第六の仮想接触点とを結ぶ第三の線分の前記内側軌道部材の中心軸に平行な長さを第三の長さとし、前記内側軌道部材の中心軸から前記第三の半径と平行な径方向に前記第三の半径と同じ距離である第二の転動体の表面の第七の仮想接触点と前記内側軌道部材の中心軸から前記第四の半径と平行な径方向に前記第四の半径と同じ距離である第二の転動体の表面の第八の仮想接触点とを結ぶ第四の線分の前記内側軌道部材の中心軸に平行な長さを第四の長さとし、前記第一の長さは前記第三の長さよりも短く、前記第二の長さは前記第四の長さよりも短く設定されており、前記グリースは、基油、増ちょう剤および添加剤を含有しており、前記基油として合成油を含有し、かつ前記基油の40℃における動粘度が20〜50mm/sであり、前記添加剤は、りん系化合物、カルシウム系化合物および炭化水素系ワックスを含み、前記カルシウム系化合物は、過塩基性カルシウムスルホネートであり、前記過塩基性カルシウムスルホネートの塩基価が、50〜500mgKOH/gであり、前記過塩基性カルシウムスルホネートの含有量が、前記グリースの0.05〜5質量%であり、前記炭化水素系ワックスは、ポリエチレンワックスであり、前記ポリエチレンワックスの含有量が、前記グリースの0.05〜5質量%である(請求項1)。
本発明の車両用転動装置では、前記第一の長さから前記第三の長さを引いた値と、前記第二の長さから前記第四の長さを引いた値と、の合計の範囲(内部隙間の合計の範囲)が、−0.06mm〜−0.1mmであることが好ましい(請求項2)。
本発明の車両用転動装置では、前記増ちょう剤は、ウレア基を有する化合物を含むことが好ましい(請求項3)。
本発明の車両用転動装置では、前記ウレア基を有する化合物は、下記式(A)で表されるジウレアを含むことが好ましい(請求項4)。
Figure 0006919799
(式中、Rは、ジフェニルメタン基を示す。Rの各フェニル基に結合する各N原子はジフェニルメタン基のメチレン基とパラ位に位置する。RおよびRは互いに同じまたは異なる官能基であり、それぞれ、シクロヘキシル基、又は炭素数16〜20の直鎖または分岐アルキル基を示し、シクロヘキシル基とアルキル基の総モル数に対するシクロヘキシル基のモル数の割合[{(シクロヘキシル基の数)/(シクロヘキシル基の数+アルキル基の数)}×100]は50〜90モル%である。)
本発明の車両用転動装置では、前記基油の−30℃における動粘度が、5000mm/s以下であることが好ましい(請求項5)。
本発明の車両用転動装置では、前記りん系化合物は、アミンホスフェートであり、前記アミンホスフェートの含有量が、前記グリースの0.05〜5質量%であることが好ましい(請求項6)
発明の車両用転動装置では、前記合成油は、合成炭化水素油およびエステル油からなる混合油であり、前記エステル油の割合が、前記混合油の5〜15質量%であることが好ましい(請求項)。
本発明の車両用転動装置では、前記ウレア基を有する化合物の含有量が、前記グリースの5〜15質量%であることが好ましい(請求項)。
本発明の車両用転動装置では、前記複数の第一の転動体がそれぞれ玉であり、前記複数の第二の転動体がそれぞれ玉であることが好ましい(請求項9)。
本発明の車両用転動装置によれば、グリースの基油の40℃における動粘度が20〜50mm/sであるため、転動体の回転トルクを低減することができる。また、低温環境下におけるフレッチング(低温フレッチング)を低減することができる。また、摺動部の耐焼付き性および長期に亘る潤滑寿命を維持することができる。また、摺動部における摩擦抵抗を低減することができる。したがって、第一の転動体の転動面と、第二の転動体の転動面と、内側軌道部材の転走面と、外側軌道部材の転走面との間の内部隙間の負の値(第一の長さから第三の長さを引いた負の値と第二の長さから第四の長さを引いた負の値との合計)の絶対値を大きくしても回転トルクを比較的小さく抑えておくことができる。そのため、回転トルクの増大を抑えながら、剛性を向上させることができる。
図1は、本発明の一実施形態に係るハブユニットを示す断面図である。 図2は、本発明の一実施形態に係るハブユニットの一部を示す断面図である。 図3は、図2における本発明の一実施形態に係るハブユニットから複数の第一の転動体と複数の第二の転動体とを取り除いたと仮定したときの内側軌道部材と外側軌道部材との一部を示す断面図である。 図4は、図2における本発明の一実施形態に係るハブユニットから内側軌道部材と外側軌道部材とを取り除いたと仮定したときの第一の転動体と第二の転動体を示す断面図である。 図5は、前記ハブユニットのフランジ部を示す斜視図である。 図6は、前記フランジ部を示す正面図である。 図7は、内部隙間(第一の長さから第三の長さを引いた値と第二の長さから第四の長さを引いた値との合計)と回転トルクとの関係を示す図である。 図8は、内部隙間(第一の長さから第三の長さを引いた値と第二の長さから第四の長さを引いた値との合計)と剛性値との関係を示す図である。
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るハブユニット1を示す断面図である。なお、図1の左右方向をハブユニット1の軸方向といい、図1の左側を軸方向の外側、右側を軸方向の内側という。
本発明の車両用転動装置の一例としてのハブユニット1は、例えば、自動車の車輪を車体側の懸架装置に対して回転自在に支持するものである。ハブユニット1は、転がり軸受2を含む。転がり軸受2は、軌道輪部材であるハブシャフト3を含む。ハブシャフト3は、円環状のフランジ部4を含む。この実施形態のハブシャフト3は機械構造用炭素鋼で形成されている。ハブシャフト3は、例えば、熱間鍛造により形成されている。
ハブシャフト3は、断面円形状の小径部7と、小径部7の軸方向の内側の端部が径方向の外側に屈曲変形されたかしめ部8と、小径部7よりも径が大きく当該小径部7から軸方向の外側に向かって連続して設けられた断面円形状の大径部9とを含む。ハブシャフト3の大径部9には、その外周面からハブシャフト3の径方向の外側に延びる上記フランジ部4が折り曲げ形成されている。
転がり軸受2は、例えば、複列玉軸受で、内側軌道部材13と、外側軌道部材11と、複数の第一の転動体14aと、複数の第二の転動体14bとを含む。
内側軌道部材13は、ハブシャフト3と、内輪12とを含む。ハブシャフト3は、大径部9と、小径部7とを備える。内輪12は、ハブシャフト3の小径部7の外周面7aに密接するように挿嵌される。内輪12は、外周面に第一の内側軌道(転走面)13aを備える。ハブシャフト3は、外周面に第二の内側軌道(転走面)13bを備える。
外側軌道部材11は、内周面に第一の外側軌道(転走面)11aと、第二の外側軌道(転走面)11bを備える。第一の内側軌道13aと第一の外側軌道11aとは、内側軌道部材13の径方向に対向するよう配置される。第二の内側軌道13bと第二の外側軌道11bとは、内側軌道部材13の径方向に対向するよう配置される。
複数の第一の転動体(玉)14aは、第一の内側軌道13aと第一の外側軌道11aとの間に転動可能に配設される。複数の第二の転動体(玉)14bは、第二の内側軌道13bと第二の外側軌道11bとの間に転動可能に配設される。
転がり軸受2は、更に第一の保持器15aと、第二の保持器15bとを含む。第一の保持器15aは、複数の第一の転動体14aをそれぞれ周方向に所定の間隔に保持する。第二の保持器15bは、複数の第二の転動体14bをそれぞれ周方向に所定の間隔に保持する。
内輪12、複数の第一の転動体14a、および、複数の第二の転動体14bは、高炭素クロム軸受鋼で形成されている。内輪12、複数の第一の転動体14a、および、複数の第二の転動体14bは、焼入れ焼戻しが施されている。外側軌道部材11は、機械構造用炭素鋼で形成されている。ハブシャフト3、および、外側軌道部材11は、第二の内側軌道13b、第一の外側軌道11a、および、第二の外側軌道11bに誘導加熱による焼入れ(高周波焼入れ)が施されている。
複数の第一の転動体14a,複数の第二の転動体14bは、外側軌道11a,11bおよび内側軌道13a,13bに対して負の(アキシアル)隙間が与えられた状態で組み付けられている。負隙間は、例えば、内輪部、この実施形態ではハブシャフト3の大径部9および内輪12を軸方向に締め付ける(予圧を高くする)ことによって設定されている。
詳しくは、内側軌道部材13は、外周面に第一の内側軌道13aと第二の内側軌道13bとを有する。外側軌道部材11は、内周面に第一の外側軌道11aと第二の外側軌道11bとを有する。複数の第一の転動体14aは、第一の内側軌道13aと第一の外側軌道11aとの間に転動可能に配設される。複数の第二の転動体14bは、第二の内側軌道13bと第二の外側軌道11bとの間に転動可能に配設される。
図2、図3、図4に、内側軌道部材13の中心軸13cを含む断面図を示す。なお、図2〜図4では、明瞭化のため、図1に示した参照符号のうち、説明に必要な参照符号のみを示し、その他の参照符号の図示を省略する。
図2を参照する。図2は、複数の第一の転動体14aを第一の内側軌道13aと第一の外側軌道11aとの間に配置し、かつ、複数の第二の転動体14bを第二の内側軌道13bと第二の外側軌道11bとの間に配置した状態を示す。このときの内側軌道部材13と外側軌道部材11と複数の第一の転動体14aと複数の第二の転動体14bとの位置を第一の位置とする。
第一の内側軌道13aは、軸方向の内側に位置する。第一の外側軌道11aは、第一の内側軌道13aよりも軸方向の外側に位置するとともに、第二の外側軌道11bよりも軸方向の内側に位置する。第二の外側軌道11bは、第一の外側軌道11aよりも軸方向の外側に位置するとともに、第二の内側軌道13bよりも軸方向の内側に位置する。第二の内側軌道13bは、軸方向の外側に位置する。
第一の転動体14aと第一の内側軌道13aとは、第一の呼び接触点21aで接触している。第一の転動体14aと第一の内側軌道13aとは、第一の呼び接触点21aでそれぞれ弾性変形している。第一の転動体14aと第一の外側軌道11aとは、第二の呼び接触点22aで接触している。第一の転動体14aと第一の外側軌道11aとは、第二の呼び接触点22aでそれぞれ弾性変形している。
第二の転動体14bと第二の内側軌道13bとは第三の呼び接触点21bで接触している。第二の転動体14bと第二の内側軌道13bとは、第三の呼び接触点21bでそれぞれ弾性変形している。第二の転動体14bと第二の外側軌道11bとは、第四の呼び接触点22bで接触している。第二の転動体14bと第二の外側軌道11bとは、第四の呼び接触点22bでそれぞれ弾性変形している。
ここで、前記内側軌道部材13の中心軸13cから第一の呼び接触点21aまでの半径を第一の半径r1とする。また、前記内側軌道部材13の中心軸13cから第二の呼び接触点22aまでの半径を第二の半径r2とする。また、前記内側軌道部材13の中心軸13cから第三の呼び接触点21bまでの半径を第三の半径r3とする。また、前記内側軌道部材13の中心軸13cから第四の呼び接触点22bまでの半径を第四の半径r4とする。
図3は、内側軌道部材13と外側軌道部材11と複数の第一の転動体14aと複数の第二の転動体14bとの位置を第一の位置に配置した状態で、複数の第一の転動体14a全部と複数の第二の転動体14b全部とを取り除いた状態を示す。つまり、複数の第一の転動体14aの全てを第一の内側軌道13aと第一の外側軌道11aとの間に配設することなく、かつ、複数の第二の転動体14bの全てを第二の内側軌道13bと第二の外側軌道11bとの間に配設することなく、第一の位置と同じ位置に内側軌道部材13と外側軌道部材11を配置した状態である。この状態で、第一の内側軌道13aは、第一の転動体14aとの接触による弾性変形が生じていない。この状態で、第一の外側軌道11aは、第一の転動体14aとの接触による弾性変形が生じていない。この状態で、第二の内側軌道13bは、第二の転動体14bとの接触による弾性変形が生じていない。この状態で、第二の外側軌道11b、は第二の転動体14bとの接触による弾性変形が生じていない。
内側軌道部材13の中心軸13cから第一の半径r1と平行な径方向に第一の半径r1と同じ距離である第一の内側軌道13aの点を、第一の仮想接触点23aとする。内側軌道部材13の中心軸13cから第二の半径r2と平行な径方向に第二の半径r2と同じ距離である第一の外側軌道11aの点を、第二の仮想接触点24aとする。第一の仮想接触点23aと第二の仮想接触点24aとを結ぶ線分を第一の線分R1とする。第一の線分R1の内側軌道部材13の中心軸13cに平行な長さを第一の長さL1とする。
内側軌道部材13の中心軸13cから第三の半径r3と平行な径方向に第三の半径r3と同じ距離である第二の内側軌道13bの点を、第三の仮想接触点23bとする。内側軌道部材13の中心軸13cから第四の半径r4と平行な径方向に第四の半径r4と同じ距離である第二の外側軌道11bの点を、第四の仮想接触点24bとする。第三の仮想接触点23bと第四の仮想接触点24bとを結ぶ線分を第二の線分R2とする。第二の線分R2の内側軌道部材13の中心軸13cに平行な長さを第二の長さL2とする。
図4は、内側軌道部材13と外側軌道部材11と複数の第一の転動体14aと複数の第二の転動体14bとの位置を第一の位置に配置した状態で、内側軌道部材13と外側軌道部材11とを取り除いた状態を示す。つまり、内側軌道部材13と外側軌道部材11とを配設することなく、第一の位置と同じ位置に複数の第一の転動体14aと複数の第二の転動体14bとを配置したときの状態である。この状態で、第一の転動体14aは、第一の内側軌道13aとの接触による弾性変形が生じていない。この状態で、第一の転動体14aは、第一の外側軌道11aとの接触による弾性変形が生じていない。この状態で、第二の転動体14bは、第二の内側軌道13bとの接触による弾性変形が生じていない。この状態で、第二の転動体14bは、第二の外側軌道11bとの接触による弾性変形が生じていない。
内側軌道部材13の中心軸13cから第一の半径r1と平行な径方向に第一の半径r1と同じ距離である第一の転動体14aの軸方向の内側の表面の点を、第五の仮想接触点25aとする。内側軌道部材13の中心軸13cから第二の半径r2と平行な径方向に第二の半径r2と同じ距離である第一の転動体14aの軸方向の外側の表面の点を、第六の仮想接触点26aとする。第五の仮想接触点25aと第六の仮想接触点26aとを結ぶ線分を第三の線分R3とする。第三の線分R3の内側軌道部材13の中心軸13cに平行な長さを第三の長さL3とする。
内側軌道部材13の中心軸13cから第三の半径r3と平行な径方向に第三の半径r3と同じ距離である第二の転動体14bの軸方向の外側の表面の点を、第七の仮想接触点25bとする。内側軌道部材13の中心軸13cから第四の半径r4と平行な径方向に第四の半径r4と同じ距離である第二の転動体14bの軸方向の内側の表面の点を、第八の仮想接触点26bとする。第七の仮想接触点25bと第八の仮想接触点26bとを結ぶ線分を第四の線分R4とする。第四の線分R4の内側軌道部材13の中心軸13cに平行な長さを第四の長さL4とする。
第一の長さL1は、第三の長さL3よりも短い。第二の長さL2は、第四の長さL4よりも短い。つまり、図2の、複数の第一の転動体14aを第一の内側軌道13aと第一の外側軌道11aとの間に配設し、かつ、前記複数の第二の転動体14bを前記第二の内側軌道13bと前記第二の外側軌道11bとの間に配設した状態において、内側軌道部材13と外側軌道部材11と複数の第一の転動体14aと複数の第二の転動体14bとは、負隙間の関係になっている。
この実施形態では、第一の長さL1から前記第三の長さL3を引いた値と、前記第二の長さL2から前記第四の長さL4を引いた値と、の合計である負隙間の範囲は比較的小さく、例えば、−0.06mm〜−0.1mm、好ましくは、−0.08mm〜−0.1mmであってもよい。負隙間は、例えば、上記特許文献2〜5に開示された方法によって設定されていてもよい。また、その隙間量(予圧量)は、例えば、特許文献2の段落[0010]〜[0020]、特許文献3の段落[0010]〜[0018]、特許文献4の段落[0018]〜[0033]および特許文献5の段落[0022]〜[0027]に開示された方法に従って測定すればよい。
また、転がり軸受2は、ハブシャフト3と外側軌道部材11との間に形成される環状空間を軸方向の両端から密封するシール部材16を含む。このシール部材16で密封された環状空間16a内には、グリースGが封入されている。グリースGは、環状空間16a内において第一および第二の外側軌道11a,11b、第一および第二の内側軌道13a,13bに行き渡っており、これらの軌道11a,11b,13a,13bに潤滑性を付与する。封入されたグリースGは、第一の内側軌道13aの転走面、第一の外側軌道11aの転走面、および、複数の第一の転動体14aの転動面、ならびに、第二の内側軌道13bの転走面、第二の外側軌道11bの転走面、および、複数の第二の転動体14bの転動面、とに付着している。
さらに、転がり軸受2は、外側軌道部材11の外周面11cから径方向の外側に延びる軸受フランジ17を有している。軸受フランジ17には、その厚み方向に貫通する複数のボルト孔17aが形成されている。このボルト孔17aにはハブボルトBが挿通され、懸架装置のナックル51に螺合されている。これにより、軸受フランジ17はナックル51に固定されている。
図5は、フランジ部4を示す斜視図であり、図6は、フランジ部4を示す正面図である。
図5および図6において、フランジ部4は、その周方向に所定間隔をあけて形成された複数(この実施形態では5個)の肉厚部21を有している。各肉厚部21は、軸方向の内側の端面が隆起するように形成されているとともに、図6の正面視において径方向に放射状に延びて形成されている。また、各肉厚部21は、内側軌道部材13の中心軸13cを中心とする円の接線方向に所定の幅W(以下、接線方向幅Wという)を有している。
各肉厚部21のそれぞれの径方向の外側には、前記接線方向幅Wの略中央部において厚さ方向に貫通する一個のボルト孔22が形成されている。各ボルト孔22には、図1に示すように、ホイールやブレーキディスクを取り付けるためのハブボルトBがそれぞれ圧入によって固定されている。したがって、ボルト孔22の直径d(図6参照)は、ハブボルトBを圧入可能な寸法に設定されている。
次に、ハブユニット1に封入されたグリースGの組成について説明を加える。
グリースGは、基油、増ちょう剤および添加剤を含有している。本発明においては、グリースGが基油として合成油を含有し、かつ基油の40℃における動粘度が20〜50mm/sであり、前記添加剤は、りん系化合物、カルシウム系化合物および炭化水素系ワックスを含むことが必須条件である。以下に示すグリースGの組成は、上記必須条件を満たす組成の一例であり、上記必須条件を満たしていれば、グリースGの組成を適宜変更してもよい。
グリースGに使用できる基油は、合成油を必須成分とするが、鉱油等の他の基油を含んでもよい。合成油は、一種類を単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。また、合成油以外の基油に関しては特に限定されない。特に、合成油であれば、不純物が混入していないか、混入していても少ないため、グリースGの潤滑性能を向上させることができる。また、分子量や分子構造に応じて、基油の動粘度や流動点を広い範囲で選択することができる。
合成油としては、例えば、合成炭化水素油、エステル油、シリコーン油、フッ素油、フェニルエーテル油、ポリグリコール油、アルキルベンゼン油、アルキルナフタレン油、ビフェニル油、ジフェニルアルカン油、ジ(アルキルフェニル)アルカン油、ポリグリコール油、ポリフェニルエーテル油、パーフルオロポリエーテル、フッ素化ポリオレフィン等のフッ素化合物等が挙げられる。これらのうち、好ましくは、合成炭化水素油、エステル油が使用され、さらに好ましくは、合成炭化水素油およびエステル油の混合した油が使用される。
合成炭化水素油として、さらに具体的には、エチレン、プロピレン、ブテンおよびこれらの誘導体などを原料として製造されたα−オレフィンを、単独または2種以上混合して重合したものが挙げられる。α−オレフィンとしては、好ましくは、炭素数6〜18ものが挙げられ、さらに好ましくは、1−デセンや1−ドデセンのオリゴマーであるポリ−α−オレフィン(PAO)が挙げられる。
エステル油としては、例えば、ジブチルセバケート、ジ−2−エチルヘキシルセバケート、ジオクチルアジペート等のジエステル系、例えば、トリオクチルトリメリテート、トリデシルトリメリテート、テトラオクチルピロメリテート等の芳香族エステル系、例えば、トリメチロールプロパンカプリレート、トリメチロールプロパンペラルゴネート、ペンタエリスリトールエステル等のポリオールエステル系等が挙げられる。
基油の物性に関して、動粘度(JIS K 2283に準拠)が、40℃において20〜50mm/sであり、好ましくは、40℃において30〜50mm/sである。また、動粘度は、−30℃において5000mm/s以下であることが好ましい。基油の動粘度が上記の範囲であれば、動粘度が40℃において70〜100mm/s程度の基油が用いられたグリースに比べて、軸受の摺動部の摩擦抵抗を小さくすることができる。また、流動点(JIS K 2269に準拠)は、好ましくは、−50℃以下であり、さらに好ましくは、−70℃〜−50℃である。基油の流動点が上記の範囲であれば、低温環境下(例えば、−40℃以下)においてグリースGの流動性を確保できるので、軸受の摺動部に基油を行き渡らせやすくすることができる。したがって、低温フレッチングの抑制効果を向上させることができる。また、トラクション係数は、好ましくは、0.1以下であり、さらに好ましくは、0.03〜0.07である。基油のトラクション係数が上記の範囲であれば、軸受摺動部における摩擦抵抗を低減することができる。なお、トラクション係数は、例えば、基油をDisk on Rollerにて、面圧0.5GPa、周速0.5m/sec、滑り率3%の条件で測定することができる。
また、基油が合成炭化水素油およびエステル油の混合した油である場合、合成炭化水素油は、85〜95質量%含有され、エステル油は、5〜15質量%含有されていることが好ましい。
また、基油の含有量は、グリースG全量に対して、好ましくは、85〜95質量%である。であり、より好ましくは88〜92質量%である。
増ちょう剤としては、例えば、ウレア基を有する化合物を使用してもよい。ウレア基を有する化合物としては、例えば、ジウレア、トリウレアやテトラウレアに代表されるポリウレア等のウレア基を有する化合物、ウレア基とウレタン基を有する化合物、ジウレタン等のウレタン基を有する化合物またはこれらの混合物等が挙げられる。これらのうち、好ましくは、ジウレアが使用され、さらに好ましくは、脂環式アミンおよび脂肪族アミンの混合アミンと、ジイソシアネートとを反応させて得られるジウレアが使用される。この組み合わせのジウレアであれば、同ちょう度となる増ちょう剤の質量%を減らすことができ、軸受摺動部における摩擦抵抗を低減することができる。
脂環式アミンとしては、例えば、シクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン等が挙げられ、脂肪族アミンとしては、例えば、炭素数16〜20の直鎖または分岐アルキルのアミン等が挙げられる。
ジイソシアネートとしては、例えば、脂肪族ジイソシアネート、脂環式ジイソシアネート、芳香族ジイソシアネート等が挙げられる。脂肪族ジイソシアネートとしては、例えば、飽和および/または不飽和の直鎖状、または分岐鎖の炭化水素基を有するジイソシアネートが挙げられ、具体的には、オクタデカンジイソシアネート、デカンジイソシアネート、ヘキサンジイソシアネート(HDI)等が挙げられる。また、脂環式ジイソシアネートとしては、例えば、シクロヘキシルジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等が挙げられる。また、芳香族ジイソシアネートとしては、例えば、フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)等が挙げられる。これらのうち、好ましくは、芳香族ジイソシアネートが使用され、さらに好ましくは、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)が使用される。
また、ウレア基を有する化合物の原料として脂環式アミンおよび脂肪族アミンの混合アミンが使用される場合、脂環式アミンと脂肪族アミンとの配合割合(モル比)は、好ましくは、脂環式アミン:脂肪族アミン=50:50〜90:10である。
そして、混合アミンとジイソシアネートは、種々の方法と条件下で反応させることができる。増ちょう剤の均一分散性が高いジウレアが得られることから、基油中で反応させることが好ましい。また、反応は、混合アミンを溶解した基油中に、ジイソシアネートを溶解した基油を添加して行ってもよいし、ジイソシアネートを溶解した基油中に、混合アミンを溶解した基油を添加して行ってもよい。これらの反応における温度および時間は、特に限定されず、通常のこの種の反応と同様でよい。反応開始温度は、混合アミンの揮発性から、25℃〜100℃が好ましい。反応温度は、混合アミンおよびジイソシアネートの溶解性、揮発性の点から、60℃〜170℃が好ましい。反応時間は、混合アミンとジイソシアネートの反応を完結させるという点と製造時間短縮による効率化の点から0.5〜2.0時間が好ましい。
以上の方法によって得られたジウレア基を有する化合物は、例えば、下記式(A)で表されることが好ましい。
Figure 0006919799
(式中、Rは、ジフェニルメタン基を示す。Rの各フェニル基に結合する各N原子はジフェニルメタン基のメチレン基とパラ位に位置する。RおよびRは互いに同じまたは異なる官能基であり、それぞれ、シクロヘキシル基、又は炭素数16〜20の直鎖または分岐アルキル基を示し、シクロヘキシル基とアルキル基の総モル数に対するシクロヘキシル基のモル数の割合[{(シクロヘキシル基の数)/(シクロヘキシル基の数+アルキル基の数)}×100]は50〜90モル%である。)
また、増ちょう剤の含有量は、グリースG全量に対して、好ましくは、5〜15質量%であり、より好ましくは8〜12質量%である。
添加剤としては、主に、例えば、りん系化合物、カルシウム系化合物および炭化水素系ワックスを使用してもよい。また、その他の極圧剤、防錆剤、酸化防止剤、耐摩耗剤、染料、色相安定剤、増粘剤、構造安定剤、金属不活性剤、粘度指数向上剤等の各種添加剤を使用してもよい。
りん系化合物としては、亜リン酸エステル(ホスファイト)、リン酸エステル(ホスフェート)、およびこれらのエステルとアミン、アルカノールアミンとの塩等が挙げられ、好ましくは、アミンホスフェートが使用される。アミンホスフェートとしては、例えば、ターシャリーアルキルアミン-ジメチルホスフェート、フェニルアミン-ホスフェート等が挙げられる。
カルシウム系化合物としては、例えば、有機スルホン酸のカルシウム塩(カルシウムスルホネート)等が挙げられる。カルシウムスルホネートは、特に限定されず、例えば、次の一般式(B)で示される化合物が挙げられる。
[化3]
[R−SOCa・・・(B)
(式中、Rはアルキル基、アルケニル基、アルキルナフチル基、ジアルキルナフチル基、アルキルフェニル基または石油高沸点留分残基を示す。前記アルキルまたはアルケニルは、直鎖または分岐であり、炭素数は2〜22である。Rとしては、Rの中のアルキル基の炭素数が好ましくは6〜18、より好ましくは8〜18、とりわけ好ましくは10〜18であるアルキルフェニル基が好ましい。)
一般式(B)で示される化合物のうち、好ましくは、塩基価(JIS K 2501に準拠)が50〜500mgKOH/gであり、より好ましくは300〜500mgKOH/gである過塩基性カルシウムスルホネートが使用される。過塩基性カルシウムスルホネートであれば、強固な被膜が摺動部表面に形成でき、剥離寿命を向上させることができる。過塩基性カルシウムスルホネートは、カルシウムスルホネートと炭酸カルシウムとを含む。
また、りん系化合物としてアミンホスフェートが使用される場合、その含有量は、グリースG全量に対して、好ましくは、0.05〜5質量%であり、より好ましくは、0.5〜2質量%である。また、カルシウム系化合物としてカルシウムスルホネートが使用される場合、その含有量は、グリースG全量に対して、好ましくは、0.05〜5質量%であり、より好ましくは、0.5〜3質量%である。
炭化水素系ワックスとしては、例えば、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等のポリマー系化合物やフィッシャー・トロプシュワックスが挙げられる。ポリエチレンワックスは、例えば、エチレンの重合やポリエチレンの熱分解によって得ることができる。
また、炭化水素系ワックスとしてポリエチレンワックスが使用される場合、その含有量は、グリースG全量に対して、好ましくは、0.05〜5質量%であり、より好ましくは、0.5〜2質量%である。
そして、グリースGは、例えば、必須成分としての合成油を含む基油中でウレア基を含む化合物(増ちょう剤)を合成し、この基油中にりん系化合物、カルシウム系化合物および炭化水素系ワックス、さらに必要に応じてその他の添加剤を混合し、撹拌した後、ロールミル等を通すことによって得ることができる。
以上、ハブユニット1によれば、グリースGの基油の40℃における動粘度が20〜50mm/sであるため、第一および第二の転動体14a,14bの回転トルクを低減することができる。したがって、第一の転動体14aと、第二の転動体14bと、外側軌道11a,11bと、内側軌道13a,13bとの間の第一の長さL1から第三の長さL3を引いた値と、第二の長さL2から第四の長さL4を引いた値と、の合計である隙間(アキシアル隙間)の負の値の絶対値を大きくしても回転トルクを比較的小さく抑えておくことができる。そのため、ハブユニット1の回転トルクの増大を抑えながら、剛性を向上させることができる。また、アキシアル隙間の負の値の絶対値を大きくすることによって、フレッチング性も向上させることができる。
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、他の実施形態で実施することもできる。
例えば、上記の実施形態では、(複列)玉軸受によって構成された転がり軸受2にグリースGが封入された例を説明したが、グリースGが封入される軸受は、転動体として玉以外のものが使用された円錐ころ軸受等、他の転がり軸受であってもよい。
また、グリースGが封入された軸受は、上記のハブユニット1の他、サスペンションユニット、ステアリングユニット等、他の車両用転動装置に搭載されていてもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
次に、本発明を実施例および比較例に基づいて説明するが、本発明は下記の実施例によって限定されるものではない。
・実施例1および比較例1
<グリースの準備>
実施例1のグリースとして、基油が合成油であり、かつ基油の40℃における動粘度が30mm/sであり、基油の−30℃における動粘度が2450mm/sであるグリースを準備した。このグリースは、グリース全量基準で基油を85質量%、増ちょう剤となるウレアを11質量%、過塩基性カルシウムスルホネートを2質量%、アミンホスフェートを1質量%および炭化水素系ワックスを1質量%含有する。なお、過塩基性カルシウムスルホネートは、Chemtura Corpration社製「BRYTON C−400C」であり、一般式(B)のR中のアルキル部分の炭素数が主に10〜16である過塩基性のアルキルベンゼンスルホン酸のカルシウム塩(塩基価:405)である。この中には、アルキル部分の炭素数が10〜16で無いものや構造が特定できないアルキルベンゼンスルホン酸のカルシウム塩も含まれる。過塩基性カルシウムスルホネートは、カルシウムスルホネートと炭酸カルシウムとを含む。アミンホスフェートはR.T.Vanderbilt社製のVanlube 672である。炭化水素系ワックス(ポリエチレンワックス)は、クラリアントジャパン株式会社社製のLICOWAX PE 190 POWDERである。用いた基油は、PAO(40℃における動粘度:30mm/s)とエステル油(ペンタエリスリトールエステル 40℃における動粘度:30mm/s)とを質量比90:10で混合したものである。また、用いたウレアは、脂環式アミン(シクロヘキシルアミン)と脂肪族アミン(ステアリルアミン)とをモル比87.5:12.5で混合してモル比100とし、モル比50のジイソシアネート(4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート)と反応させたものである。
一方、比較例1のグリースとして、基油が鉱油であり、かつ基油の40℃における動粘度が70mm/sであるグリースを準備した。このグリースは、グリース全量基準で基油を79質量%、増ちょう剤となるウレアを20質量%およびZnDTCを1質量%含有する。用いたウレアは、モル比100の芳香族アミン(p―トルイジン)とモル比50の4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートとを反応させたウレアからなる。
<転がり軸受の組立て>
上記グリースが封入される転がり軸受2を、図1の構成に従って組み立てた。組み立ての際、内輪12の内周面に対するハブシャフト3のかしめ部8のかしめ量を調節することによって第一および第二の転動体14a,14bに加えられる予圧を調節した。これにより、実施例1および比較例1のそれぞれについて、第一の長さL1から前記第三の長さL3を引いた値と、前記第二の長さL2から前記第四の長さL4を引いた値と、の合計であるアキシアル隙間(内部隙間)が−0.025mm、−0.04mm、−0.055mmおよび−0.08mmの転がり軸受2を作製した。なお、実施例1としては、下記剛性値の測定のため、第一の長さL1から前記第三の長さL3を引いた値と、前記第二の長さL2から前記第四の長さL4を引いた値と、の合計であるアキシアル隙間(内部隙間)が−0.03mm、−0.05mm、−0.06mm、0.08mmおよび−0.1mmの転がり軸受も作製した。
<評価>
(1)軸受(回転)トルクの測定
実施例1および比較例1の各転がり軸受を、回転速度800rpm、ラジアル荷重5.65kN、室温の条件下で回転させ、回転1h後のトルク値を測定した。結果を図7に示す。図7に示すように、内部隙間が同じ値では、実施例1の軸受(▲)が比較例1の軸受(●)に比べて回転トルクが約40%程度低減できることがわかった。
(2)剛性値の測定
実施例1の各転がり軸受に対して、互いに同条件でタイヤ接地点位置にアキシアル荷重を加えてモーメント荷重を負荷し、内外輪の相対傾き角を測定した。
結果を図8に示す。図8では、内部隙間が−0.05mmの剛性値を100%とし、その剛性値に対する相対値を示している。図8に示すように、内部隙間の負の値の絶対値を大きくすればするほど軸受の剛性値を向上できることがわかった。図7の結果と合わせると、実施例1では内部隙間の負の値の絶対値を大きくしても(例えば、−0.08mm)回転トルクを比較的小さく抑えておくことができるので、内部隙間の負の値の絶対値を大きく設定することによって、回転トルクの増大を抑えながら、軸受の剛性を向上させることができる。
1…ハブユニット、3…ハブシャフト、9…大径部、11…外側軌道部材、11a…第一の外輪軌道、11b…第二の外輪軌道、12…内輪、13…内側軌道部材、13a…第一の内輪軌道、13b…第二の内輪軌道、13c…内側軌道部材の中心軸、14a…第一の転動体、14b…第二の転動体、21a…第一の呼び接触点、22a…第二の呼び接触点、21b…第三の呼び接触点、22b…第四の呼び接触点、23a…第一の仮想接触点、24a…第二の仮想接触点、23b…第三の仮想接触点、24b…第四の仮想接触点、r1…第一の半径、r2…第二の半径、r3…第三の半径、r4…第四の半径、R1…第一の線分、R2…第二の線分、R3…第三の線分、R4…第四の線分、L1…第一の長さ、L2…第二の長さ、L3…第三の長さ、L4…第四の長さ、G…グリース

Claims (9)

  1. 外周面に第一の内側軌道と第二の内側軌道とが形成された内側軌道部材と、内周面に第一の外側軌道と第二の外側軌道とが形成された外側軌道部材と、
    前記第一の内側軌道と前記第一の外側軌道との間に転動可能に配設された複数の第一の転動体と、前記第二の内側軌道と前記第二の外側軌道との間に転動可能に配設された複数の第二の転動体と、
    前記内側軌道部材と前記外側軌道部材との間に形成される環状空間を軸方向の両端から密封する2つのシール部材と、
    前記環状空間内に封入され、前記第一の内側軌道の転走面、前記第一の外側軌道の転走面、および、前記複数の第一の転動体の転動面、ならびに、前記第二の内側軌道の転走面、前記第二の外側軌道の転走面、および、前記複数の第二の転動体の転動面、とに配置されたグリースとを含み、
    前記内側軌道部材の中心軸とを含む断面において、
    前記複数の第一の転動体を前記第一の内側軌道と前記第一の外側軌道との間に配設し、かつ、前記複数の第二の転動体を前記第二の内側軌道と前記第二の外側軌道との間に配設したときの、前記内側軌道部材と前記外側軌道部材と前記複数の第一の転動体と前記複数の第二の転動体の位置を第一の位置としたとき、前記第一の転動体と前記第一の内側軌道とは第一の呼び接触点で接触し、前記第一の転動体と前記第一の外側軌道とは第二の呼び接触点で接触し、前記第二の転動体と前記第二の内側軌道とは第三の呼び接触点で接触し、前記第二の転動体と前記第二の外側軌道とは第四の呼び接触点で接触し、
    前記内側軌道部材の中心軸から第一の呼び接触点までの半径を第一の半径とし、前記内側軌道部材の中心軸から第二の呼び接触点までの半径を第二の半径とし、前記内側軌道部材の中心軸から第三の呼び接触点までの半径を第三の半径とし、前記内側軌道部材の中心軸から第四の呼び接触点までの半径を第四の半径とし、
    前記複数の第一の転動体の全てを前記第一の内側軌道と前記第一の外側軌道との間に配設することなく、かつ、前記複数の第二の転動体の全てを前記第二の内側軌道と前記第二の外側軌道との間に配設することなく前記第一の位置と同じ位置に前記内側軌道部材と前記外側軌道部材を配置したときの、前記内側軌道部材の中心軸から前記第一の半径と平行な径方向に前記第一の半径と同じ距離である第一の内側軌道の第一の仮想接触点と前記内側軌道部材の中心軸から前記第二の半径と平行な径方向に前記第二の半径と同じ距離である第一の外側軌道の第二の仮想接触点とを結ぶ第一の線分の前記内側軌道部材の中心軸に平行な長さを第一の長さとし、前記内側軌道部材の中心軸から前記第三の半径と平行な径方向に前記第三の半径と同じ距離である第二の内側軌道の第三の仮想接触点と前記内側軌道部材の中心軸から前記第四の半径と平行な径方向に前記第四の半径と同じ距離である第二の外側軌道の第四の仮想接触点とを結ぶ第二の線分の前記内側軌道部材の中心軸に平行な長さを第二の長さとし、
    前記内側軌道部材と前記外側軌道部材とを配設することなく、前記第一の位置と同じ位置に前記複数の第一の転動体と前記複数の第二の転動体とを配置したときの、前記内側軌道部材の中心軸から前記第一の半径と平行な径方向に前記第一の半径と同じ距離である第一の転動体の表面の第五の仮想接触点と前記内側軌道部材の中心軸から前記第二の半径と平行な径方向に前記第二の半径と同じ距離である第一の転動体表面の第六の仮想接触点とを結ぶ第三の線分の前記内側軌道部材の中心軸に平行な長さを第三の長さとし、前記内側軌道部材の中心軸から前記第三の半径と平行な径方向に前記第三の半径と同じ距離である第二の転動体の表面の第七の仮想接触点と前記内側軌道部材の中心軸から前記第四の半径と平行な径方向に前記第四の半径と同じ距離である第二の転動体の表面の第八の仮想接触点とを結ぶ第四の線分の前記内側軌道部材の中心軸に平行な長さを第四の長さとし、
    前記第一の長さは前記第三の長さよりも短く、前記第二の長さは前記第四の長さよりも短く設定されており、
    前記グリースは、基油、増ちょう剤および添加剤を含有しており、
    前記基油として合成油を含有し、かつ前記基油の40℃における動粘度が20〜50mm/sであり、
    前記添加剤は、りん系化合物、カルシウム系化合物および炭化水素系ワックスを含み、
    前記カルシウム系化合物は、過塩基性カルシウムスルホネートであり、
    前記過塩基性カルシウムスルホネートの塩基価が、50〜500mgKOH/gであり、
    前記過塩基性カルシウムスルホネートの含有量が、前記グリースの0.05〜5質量%であり、
    前記炭化水素系ワックスは、ポリエチレンワックスであり、
    前記ポリエチレンワックスの含有量が、前記グリースの0.05〜5質量%である、車両用転動装置。
  2. 前記第一の長さから前記第三の長さを引いた値と、前記第二の長さから前記第四の長さを引いた値と、の合計の範囲が、−0.06mm〜−0.1mmである、請求項1に記載の車両用転動装置。
  3. 前記増ちょう剤は、ウレア基を有する化合物を含む、請求項1または2に記載の車両用転動装置。
  4. 前記ウレア基を有する化合物は、下記式(A)で表されるジウレアを含む、請求項3に記載の車両用転動装置。
    Figure 0006919799
    (式中、Rは、ジフェニルメタン基を示す。Rの各フェニル基に結合する各N原子はジフェニルメタン基のメチレン基とパラ位に位置する。RおよびRは互いに同じまたは異なる官能基であり、それぞれ、シクロヘキシル基、又は炭素数16〜20の直鎖または分岐アルキル基を示し、シクロヘキシル基とアルキル基の総モル数に対するシクロヘキシル基のモル数の割合[{(シクロヘキシル基の数)/(シクロヘキシル基の数+アルキル基の数)}×100]は50〜90モル%である。)
  5. 前記基油の−30℃における動粘度が、5000mm/s以下である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の車両用転動装置。
  6. 前記りん系化合物は、アミンホスフェートであり、
    前記アミンホスフェートの含有量が、前記グリースの0.05〜5質量%である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の車両用転動装置。
  7. 前記合成油は、合成炭化水素油およびエステル油からなる混合油であり、
    前記エステル油の割合が、前記混合油の5〜15質量%である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の車両用転動装置。
  8. 前記ウレア基を有する化合物の含有量が、前記グリースの5〜15質量%である、請求項3、請求項4、および請求項3または4を引用する請求項5〜7のいずれか一項に記載の車両用転動装置。
  9. 前記複数の第一の転動体がそれぞれ玉であり、前記複数の第二の転動体がそれぞれ玉である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の車両用転動装置。
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