WO2011034135A1 - 車輪用軸受装置 - Google Patents

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WO2011034135A1
WO2011034135A1 PCT/JP2010/066051 JP2010066051W WO2011034135A1 WO 2011034135 A1 WO2011034135 A1 WO 2011034135A1 JP 2010066051 W JP2010066051 W JP 2010066051W WO 2011034135 A1 WO2011034135 A1 WO 2011034135A1
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rolling surface
ball
bearing device
double row
row
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Application number
PCT/JP2010/066051
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Inventor
小森和雄
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Ntn株式会社
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    • F16C2240/40Linear dimensions, e.g. length, radius, thickness, gap
    • F16C2240/70Diameters; Radii

Definitions

  • the present invention relates to a wheel bearing device for rotatably supporting a wheel of an automobile or the like, and more particularly, a wheel that prevents the occurrence of an edge load by preventing a shoulder contact of a ball contact ellipse to improve acoustic characteristics and life.
  • the present invention relates to a bearing device.
  • wheel bearing devices that support wheels of automobiles and the like support a hub wheel for mounting a wheel rotatably via a rolling bearing, and there are a drive wheel and a driven wheel.
  • an inner ring rotation method is generally used for driving wheels
  • an inner ring rotation method and an outer ring rotation method are generally used for driven wheels.
  • a double-row angular ball bearing having a desired bearing rigidity, exhibiting durability against misalignment, and having a small rotational torque from the viewpoint of improving fuel efficiency is often used.
  • this double row angular contact ball bearing a plurality of balls are interposed between a fixed ring and a rotating ring, and a predetermined contact angle is given to the balls so as to contact the fixed ring and the rotating ring.
  • the wheel bearing device has a structure called a first generation in which a wheel bearing composed of a double row angular ball bearing or the like is fitted between a knuckle and a hub wheel constituting a suspension device.
  • Second generation structure in which the body mounting flange or wheel mounting flange is directly formed on the outer periphery of the member (outer ring), or the third generation structure in which one inner rolling surface is directly formed on the outer periphery of the hub ring, or the hub It is roughly divided into a fourth generation structure in which inner rolling surfaces are directly formed on the outer circumference of the outer joint member of the wheel and the constant velocity universal joint.
  • the conventional wheel bearing 50 used for the wheel bearing device includes, as shown in FIG. 6, for example, an outer member 51 in which an outer race surface 51a having a double-row cross-sectional arc shape is formed on the inner periphery.
  • each row is composed of a double row angular ball bearing having a contact angle ⁇ .
  • a seal 54 is attached to seal the annular space formed between the outer member 51 and the inner ring 52, leakage of lubricating grease sealed inside the bearing, rainwater, dust, etc. from the outside into the bearing. Is prevented from entering.
  • the shoulders 55 and 56 having higher shoulders in the cross sections of the rolling surfaces 51a and 52a smoothly follow the arcuate curves a and b constituting the rolling surfaces 51a and 52a, respectively, and the curves a and b.
  • Auxiliary rolling surfaces 55a and 56a having a cross-sectional shape composed of a curved line or a straight line with a smaller curvature are provided. Further, chamfered portions 55b and 56b having an arcuate cross-sectional shape following the edges of the auxiliary rolling surfaces 55a and 56a are formed.
  • the contact ellipse of the ball 53 is caused to roll when the bearing is subjected to a large moment load and the contact angle ⁇ is increased.
  • the surfaces 51a and 52a protrude from the auxiliary rolling surfaces 55a and 56a.
  • these auxiliary rolling surfaces 55a and 56a have a cross-sectional shape that continues smoothly from the curves a and b constituting the cross sections of the rolling surfaces 51a and 52a and have a straight cross-sectional shape, the contact ellipse is auxiliary rolling. Edge load (excessive stress) does not occur even if the surfaces 55a and 56a protrude.
  • auxiliary rolling surfaces 55a and 56a are straight, even if the inner diameter of the outer member 51 is set to be small or the outer diameter of the inner ring 52 is set to be large, the rolling surfaces 51a of the arcuate curves a and b are set.
  • the inclination is larger than the surface obtained by extending 52a as it is, and a certain degree of inclination angle can be formed. For this reason, when the auxiliary rolling surfaces 55a and 56a are ground, the processing is not performed on the side surface of the grindstone, and an increase in the processing time of the grinding can be avoided.
  • shoulder climbing means that, for example, when a large moment load is applied to the bearing, the contact ellipse generated at the contact portion between the ball 53 and the outer rolling surface 51a is from the inner diameter and the corner portion of the outer rolling surface 51a. This refers to the phenomenon of protrusion and edge loading.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a wheel bearing device that prevents the occurrence of an edge load of a contact ellipse of a ball and improves acoustic characteristics and life.
  • the invention according to claim 1 of the present invention includes an outer member in which a double row outer rolling surface is integrally formed on the inner periphery, and a wheel attachment for attaching a wheel to one end. From a hub ring integrally having a flange and having a small-diameter step portion extending in the axial direction on the outer periphery, and at least one inner ring fitted to the small-diameter step portion of the hub ring or an outer joint member of a constant velocity universal joint And an inner member in which a double row inner rolling surface facing the outer rolling surface of the double row is formed on the outer periphery, and is accommodated in a freely rollable manner between the both rolling surfaces via a cage.
  • a ball bearing device comprising: a double row of ball rows; and a seal mounted in an opening of an annular space formed between the outer member and the inner member.
  • the diameter is set to be the same, and the larger moment of the inner rolling surfaces of the double row is set.
  • Shoulder height of the inner rolling surface on the side where the load is applied is set to be larger than the shoulder height of the other inner raceway surface.
  • the ball diameters of the double row ball rows are set to be the same, and the double row inner rolling Among the surfaces, the shoulder height of the inner rolling surface on the side where a large moment load is applied is set to be larger than the shoulder height of the other inner rolling surface, so that the pressure resistance improves and the ball
  • the wheel bearing device that prevents an edge load from being generated by preventing the contact ellipse from climbing over the shoulder and improving acoustic characteristics and life.
  • the shoulder height of the outer rolling surface on the side where a large moment load is applied among the outer rolling surfaces of the double row is the other outer rolling surface. If it is set to be larger than the shoulder height of the ball, it is possible to prevent the contact ellipse of the ball from climbing over the shoulder and prevent the occurrence of an edge load, thereby improving the acoustic characteristics and life.
  • the pitch circle diameter of the outer side ball row is set larger than the pitch circle diameter of the inner side ball row among the double row ball rows,
  • the shoulder height of the outer side inner side rolling surface is set larger than the shoulder height of the inner side inner side rolling surface. If the shoulder height of the outer rolling surface on the outer side of the double row outer rolling surfaces is set to be greater than the shoulder height of the outer rolling surface on the inner side, the strength on the outer side -The rigidity is increased, the pressure resistance is improved, the shoulder ride is prevented, and the acoustic characteristics and the life can be improved.
  • the number of balls of the outer side ball row is set larger than the number of balls of the inner side ball row,
  • the basic load rating of the outer ball array can be increased to improve rigidity and bearing fatigue life.
  • the shoulder height is set in a range of 0.35 to 0.50 with respect to the ball diameter of the double row ball row, the pressure dent resistance is reduced. As well as improving, it is possible to reliably prevent the shoulder from climbing up.
  • the shoulder height of the one inner rolling surface is set in a range of 0.45 to 0.50 with respect to the ball diameter of the double row ball row.
  • the shoulder height of the other inner rolling surface is set in a range of 0.40 to 0.45 with respect to the ball diameter.
  • the shoulder height of the one outer rolling surface is set in a range of 0.40 to 0.45 with respect to the ball diameter of the double row ball row.
  • the shoulder height of the other outer rolling surface is set in the range of 0.35 to 0.40 with respect to the ball diameter.
  • the corner portion of the shoulder portion of the inner rolling surface is rounded into an arc shape having a radius of curvature of R0.15 to 2.0, and the inner rolling surface. May be formed at the same time by a grinding wheel of a total type that forms and continuously and smoothly formed from the inner rolling surface.
  • the corners of the shoulders of the outer raceway surface of the double row are rounded into an arc shape having a radius of curvature of R0.15 to 2.0, and the double row. It may be formed simultaneously by a general grinding wheel that forms the outer rolling surface of the row, and may be formed smoothly and continuously from the outer rolling surface.
  • the wheel bearing device integrally has an outer member integrally formed with a double row outer rolling surface on the inner periphery, and a wheel mounting flange for mounting the wheel on one end, and on the outer periphery.
  • a hub ring formed with a small-diameter step portion extending in the axial direction, and an outer joint member of at least one inner ring or a constant velocity universal joint fitted to the small-diameter step portion of the hub ring, the outer periphery of the double row on the outer periphery
  • the ball diameters of the double row ball rows are set to be the same, Of the double-row inner rolling surface, the inner side on which a large moment load is applied Since the shoulder height of the running surface is set
  • a vehicle body mounting flange that is integrally attached to the knuckle on the outer periphery, an outer member that is integrally formed with an outer rolling surface of a double row on the inner periphery, and a wheel mounting flange for mounting a wheel on one end are integrated.
  • a hub wheel having an inner rolling surface facing one of the outer rolling surfaces of the double row on the outer periphery, and a cylindrical small diameter step portion extending in an axial direction from the inner rolling surface, and the hub
  • An inner member made of an inner ring press-fitted into a small diameter step portion of the ring and having an inner rolling surface facing the other of the outer rolling surfaces of the double row on the outer periphery, and a cage between the rolling surfaces.
  • a wheel bearing device comprising: a double row of ball rows accommodated so as to be freely rollable via; and a seal attached to an opening of an annular space formed between the outer member and the inner member
  • the ball diameters of the double row ball rows are set to be the same, and both the rolling surfaces of the double row are That is, the shoulder height of the rolling surface on the side where a large moment load is applied is set to be larger than the shoulder height of the other rolling surface, and the corner of the shoulder portion of the rolling surface has a radius of curvature.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of a wheel bearing device according to the present invention
  • FIG. 2 is an enlarged view of a main part showing a ball row on the outer side of FIG. 1, and FIG. It is a principal part enlarged view which shows the ball row
  • the side closer to the outer side of the vehicle when assembled to the vehicle is referred to as the outer side (left side in FIG. 1), and the side closer to the center is referred to as the inner side (right side in FIG. 1).
  • This wheel bearing device is for a driving wheel called a third generation, and includes an inner member 3 including a hub wheel 1 and an inner ring 2 press-fitted and fixed to the hub wheel 1, and the inner member 3.
  • the outer member 5 inserted through the double-row balls 4 and 4 is mainly configured.
  • the hub wheel 1 has a wheel mounting flange 6 for mounting a wheel (not shown) at an end portion on the outer side, one (outer side) arcuate inner rolling surface 1a on the outer periphery, and the inner rolling surface.
  • a cylindrical small diameter step portion 1b extending in the axial direction from the running surface 1a is formed, and a serration (or spline) 1c for torque transmission is formed on the inner periphery.
  • the inner ring 2 is formed with the other (inner side) arcuate inner rolling surface 2a on the outer periphery, and is press-fitted into the small-diameter step portion 1b of the hub ring 1 through a predetermined squeeze.
  • hub bolts 6a for fastening a wheel and a brake rotor are planted in the wheel mounting flange 6 at equal intervals in the circumferential direction.
  • the hub wheel 1 is formed of medium and high carbon steel containing 0.40 to 0.80 wt% of carbon such as S53C, and the inner raceway surface 1a and the base portion 6b on the inner side of the wheel mounting flange 6 are connected to the small diameter step portion 1b.
  • the surface hardness is set to a range of 58 to 64 HRC by induction hardening.
  • the hub wheel 1 has sufficient mechanical strength against the rotational bending load applied to the wheel mounting flange 6 and the fretting resistance of the small-diameter step portion 1b serving as the fitting portion of the inner ring 2 is improved. Improves durability.
  • the inner ring 2 and the ball 4 are made of high carbon chrome bearing steel such as SUJ2, and are hardened in the range of 58 to 64 HRC to the core by quenching.
  • the outer member 5 integrally has a vehicle body mounting flange 5c to be attached to a knuckle (not shown) on the outer periphery, and is arranged in a double row facing the inner rolling surfaces 1a, 2a of the inner member 3 on the inner periphery.
  • Arc-shaped outer rolling surfaces 5a and 5b are integrally formed.
  • the outer member 5 is made of medium and high carbon steel containing 0.40 to 0.80 wt% of carbon such as S53C, and at least the double row outer raceway surfaces 5a and 5b have surface hardness by induction hardening. Is cured in the range of 58 to 64 HRC.
  • double-row balls 4, 4 are accommodated between the rolling surfaces of the outer member 5 and the inner member 3 via a cage 7 so as to roll freely.
  • Seals 8 and 9 are attached to the opening of the annular space formed between the outer member 5 and the inner member 3, and leakage of lubricating grease sealed inside the bearing and rainwater and dust from the outside. Etc. are prevented from entering the inside of the bearing.
  • the outer-side seal 8 is made of a core metal 10 press-fitted into the inner periphery of the outer-side end of the outer member 5 and is integrally joined to the core metal 10 by vulcanization adhesion or the like, and is made of an elastic member such as nitrile rubber. It is composed of an integrated seal composed of the seal member 11.
  • the seal member 11 includes a pair of side lips 11a and 11b extending obliquely outward in the radial direction and a radial lip 11c extending inclined toward the bearing inward side.
  • the pair of side lips 11a and 11b are slidably contacted with a base portion 6b of a wheel mounting flange 6 having an arc-shaped cross section through a predetermined axial shimiro, and the radial lip 11c has a predetermined diameter on the outer diameter of the base portion 6b. It is slidably contacted through a direction shimoshiro.
  • the inner side seal 9 constitutes a so-called pack seal composed of an annular seal plate 12 and a slinger 13 having a substantially L-shaped cross section.
  • the seal plate 12 includes a cored bar 14 that is press-fitted into the inner periphery of the inner side end of the outer member 5, and a seal member 15 that is integrally vulcanized and bonded to the cored bar 14.
  • the seal member 15 includes a side lip 15a extending obliquely outward in the radial direction, a grease lip 15b and an intermediate lip 15c formed in a bifurcated shape.
  • the slinger 13 includes a cylindrical portion 13a that is press-fitted into the outer diameter of the inner ring 2, and a standing plate portion 13b that extends radially outward from the cylindrical portion 13a.
  • the side lip 15a of the seal member 15 is in sliding contact with the upright plate portion 13b, and the grease lip 15b and the intermediate lip 15c are in sliding contact with the cylindrical portion 13a.
  • the basic load rating of the four rows of balls on the outer side and the four rows of balls on the inner side is the same, but the thickness of the hub wheel 1 can be substantially increased to increase strength, and a large moment can be achieved.
  • the pressure resistance of the outer four rows of balls is improved as compared to the inner four rows of balls, and the shoulders of the contact ellipses of the balls 4 are prevented from climbing on the shoulder, thereby preventing the occurrence of edge load. It is possible to provide a wheel bearing device with improved characteristics and life.
  • the thickness of the outer member 5 can be set effectively thin, the weight and the cost can be reduced, and the inner side can be reduced even when a large moment load is applied, as with the inner member 3 side.
  • the pressure resistance of the four rows of balls on the outer side is improved, and the shoulder of the contact ellipse of the balls 4 is prevented from climbing to prevent the occurrence of edge load, thereby improving the acoustic characteristics and life. it can.
  • the corner A of the shoulder portion of the inner raceway surface 1a of the hub wheel 1 has an arc shape with a radius of curvature r of R0.15 to 2.0. It is rounded.
  • the corner A is simultaneously formed by a general grinding wheel that forms the inner rolling surface 1a, and is formed smoothly and continuously from the inner rolling surface 1a.
  • corner B of the shoulder of the outer rolling surface 5a on the outer side of the outer member 5 is rounded into an arc having a curvature radius r of R0.15 to 2.0.
  • the corners B are simultaneously formed by a general grinding wheel that forms the double-row outer rolling surfaces 5a and 5b, and are formed smoothly and continuously from the outer rolling surface 5a.
  • the corner C of the shoulder portion of the inner raceway surface 2a in the inner ring 2 is rounded into an arc shape having a curvature radius r of R0.15 to 2.0.
  • the corner D of the shoulder of the outer rolling surface 5b on the inner side has a radius of curvature r of R0.15 to 2.0. It is rounded into a circular arc, and is formed smoothly and continuously at the same time as the double row outer rolling surfaces 5a, 5b by a grinding wheel of the total type.
  • the corners A to D are rounded into an arc shape by the grinding wheel of the total type, and are smoothly formed continuously with the respective rolling surfaces, and the radius of curvature r is set to R0.15 to 2.0.
  • the pressure resistance can be further improved, and the contact ellipse of the ball 4 can be prevented from climbing on the shoulder, thereby improving the acoustic characteristics and life.
  • the radius of curvature r of these corners A to D exceeds R2.0, the substantial shoulder height decreases and there is a concern that the shoulder rides up.
  • the radius of curvature r is R0.15 or less, the grinding wheel Not only is molding difficult, but the above-described effects cannot be expected, which is not preferable.
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of the wheel bearing device according to the present invention.
  • This embodiment basically differs from the first embodiment (FIG. 1) only in the configuration of the bearings, and is the same for other parts and parts having the same parts or the same functions as the above-described embodiments. Detailed description will be omitted with reference numerals.
  • This wheel bearing device has a so-called fourth generation configuration in which the hub wheel 19, the double row rolling bearing 20 and the constant velocity universal joint 21 are unitized.
  • the hub wheel 19 integrally has a wheel mounting flange 6 for mounting a wheel (not shown) at an end portion on the outer side, one (outer side) inner rolling surface 1a on the outer periphery, and this inner rolling.
  • a cylindrical small diameter step portion 19a extending in the axial direction from the surface 1a is formed.
  • the double row rolling bearing 20 is mainly composed of an outer member 5, an inner member 22, and double row rolling elements 4, 4.
  • the inner member 22 has double-row inner rolling surfaces 1 a and 23 a that are opposed to the outer rolling surfaces 5 a and 5 b of the outer member 5.
  • double-row inner rolling surfaces 1a and 23a one (outer side) inner rolling surface 1a is integrally formed on the outer periphery of the hub wheel 19 and the other (inner side) inner rolling surface.
  • 23a is integrally formed in the outer periphery of the outer joint member 23 mentioned later.
  • the inner member 22 refers to the hub wheel 19 and the outer joint member 23.
  • the double row rolling elements 4 and 4 are each accommodated between these rolling surfaces, and are hold
  • the hub wheel 19 is made of medium carbon steel containing 0.40 to 0.80 wt% of carbon such as S53C, and extends from the seal land portion where the outer seal 8 is in sliding contact to the inner rolling surface 1a and the small diameter step portion 19a.
  • the surface hardness is set to a range of 58 to 64 HRC by induction hardening.
  • a concavo-convex portion 24 is formed on the inner periphery of the hub wheel 19, and the surface hardness is hardened to a range of 54 to 64HRC by high frequency.
  • the uneven portion 24 is formed in the shape of an iris knurl, and is a cross formed by a plurality of annular grooves formed independently by turning or the like and a plurality of axial grooves formed by broaching or the like substantially orthogonal to each other. It consists of a groove or a cross groove composed of spiral grooves inclined to each other.
  • the tip of the concavo-convex portion 24 is formed in a spire shape such as a triangular shape.
  • the constant velocity universal joint 21 includes an outer joint member 23, a joint inner ring (not shown), a cage, and a torque transmission ball.
  • the outer joint member 23 includes a cup-shaped mouth portion 25, a shoulder portion 26 that forms the bottom portion of the mouth portion 25, and a hollow shaft portion 27 that extends from the shoulder portion 26 in the axial direction.
  • a curved track groove 25a extending in the axial direction is formed on the inner periphery of the track.
  • an inrow portion 27 a in which the small-diameter step portion 19 a of the hub wheel 19 is fitted via a predetermined radial clearance, and a fitting portion 27 b extending from the inrow portion 27 a to the end portion.
  • Reference numeral 26a denotes an end cap attached to the inner periphery of the shoulder 26, which prevents leakage of lubricating grease sealed inside the joint and prevents rainwater, dust, etc. from entering the joint from the outside.
  • the shaft portion 27 is fitted into the hub wheel 19 with the shoulder portion 26 of the outer joint member 23 abutting against the end portion of the small-diameter step portion 19a of the hub wheel 19, and a mandrel or the like is attached to the shaft portion 27.
  • a diameter expansion jig is pushed in to expand the fitting portion 27b, the fitting portion 27b is bitten into the uneven portion 24 of the hub wheel 19 and caulked, and the hub wheel 19 and the outer joint member 23 are integrally plastically coupled. ing.
  • the basic load rating of the four rows of balls on the outer side and the four rows of balls on the inner side is the same, but the thickness of the hub wheel 19 can be substantially increased to increase the strength, and a large moment can be achieved.
  • the pressure resistance of the outer four rows of balls is improved as compared to the inner four rows of balls, and the shoulders of the contact ellipses of the balls 4 are prevented from climbing on the shoulder, thereby preventing the occurrence of edge load. It is possible to provide a wheel bearing device with improved characteristics and life.
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a third embodiment of the wheel bearing device according to the present invention.
  • This embodiment basically differs from the first embodiment (FIG. 1) only in the pitch circle diameter of the double-row ball row, and has the same parts or the same functions as those of the previous embodiment. Parts and parts are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • This wheel bearing device is for a driving wheel called a third generation, and includes an inner member 17 including a hub wheel 16 and an inner ring 2 press-fitted and fixed to the hub wheel 16, and the inner member 17.
  • the outer member 18 inserted through the double-row balls 4 and 4 is mainly configured.
  • the hub wheel 16 includes a wheel mounting flange 6 at an outer end portion, an outer arc-shaped inner rolling surface 16a on an outer periphery, and a cylindrical small-diameter step portion 1b extending in an axial direction from the inner rolling surface 16a. And a serration 1c for torque transmission is formed on the inner periphery.
  • the hub wheel 16 is made of medium and high carbon steel containing 0.40 to 0.80 wt% of carbon such as S53C, and the inner rolling surface 16a and the inner side base portion 6b of the wheel mounting flange 6 to the small diameter step portion 1b.
  • the surface hardness is set to a range of 58 to 64 HRC by induction hardening.
  • the outer member 18 has a vehicle body mounting flange 5c integrally on the outer periphery, and double-row arc-shaped outer rolling surfaces 18a, 5b facing the inner rolling surfaces 16a, 2a of the inner member 17 on the inner periphery. It is integrally formed. Similar to the hub wheel 16, the outer member 18 is formed of medium and high carbon steel containing 0.40 to 0.80 wt% of carbon such as S53C, and at least the double row outer raceway surfaces 18a and 5b have surface hardness by induction hardening. Is cured in the range of 58 to 64 HRC. Then, double-row balls 4 and 4 are accommodated between the rolling surfaces of the outer member 18 and the inner member 17 via the cage 7 so as to roll freely. Seals 8 and 9 are attached to the opening of the annular space formed between the outer member 18 and the inner member 17, and leakage of lubricating grease sealed inside the bearing and rainwater and dust from the outside. Etc. are prevented from entering the inside of the bearing.
  • the pitch circle diameter PCDo of the four rows of balls on the outer side is set to a larger diameter (PCDo> PCDi) than the pitch circle diameter PCDi of the four rows of balls on the inner side, and the four rows of balls on the outer side are arranged.
  • the basic load rating of the outer four rows of balls is increased with respect to the inner four rows of balls, thereby improving the rigidity and bearing fatigue life.
  • the diameter of the pitch circle diameter PCDo is increased to increase the thickness of the hub wheel 16 and increase the strength.
  • the working point distance of the four rows of balls is increased, and the overall bearing rigidity and life are increased. Can be further improved.
  • the thickness of the hub wheel 16 can be further increased and the strength can be increased, and even when a large moment load is applied, the pressure resistance of the outer four rows of balls is higher than that of the inner four rows of balls.
  • the thickness of the outer member 18 can be set effectively thin, the weight can be reduced and the cost can be reduced.
  • the pressure resistance of the four rows of balls on the outer side is improved, the shoulder of the contact ellipse of the balls 4 is prevented from climbing, and the generation of edge load is prevented, thereby improving the acoustic characteristics and life. it can.
  • the corners A to D of the shoulder portions of the inner rolling surfaces 16a, 2a, 18a, and 5b are rounded into arcs having a curvature radius r of R0.15 to 2.0, It is formed smoothly and continuously at the same time by a total type grinding wheel forming the inner rolling surfaces 16a, 2a, 18a and 5b.
  • the corners A to D are rounded into an arc shape by the grinding wheel of the total type, and are smoothly formed continuously with the respective rolling surfaces, and the radius of curvature r is set to R0.15 to 2.0. Therefore, the pressure resistance can be further improved, the contact ellipse of the ball 4 can be prevented from climbing on the shoulder, the occurrence of edge loading can be prevented, and the acoustic characteristics and life can be improved.
  • the wheel bearing according to the present invention can be applied to a wheel bearing device having a first to fourth generation structure regardless of whether it is for a driving wheel or a driven wheel.

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Abstract

【課題】ボールの接触楕円の肩乗り上げを防止し、エッジロードの発生を防止して音響特性と寿命の向上を図った車輪用軸受装置を提供する。 【解決手段】複列アンギュラ玉軸受で構成された車輪用軸受装置において、複列のボール4のボール径do、diが同一に設定され、複列の両転走面のうち、大きなモーメント荷重が負荷される側の転走面1a、5aの肩高さHo1、Ho2が、他方の転走面2a、5bの肩高さHi1、Hi2よりも大きく設定されると共に、転走面1a、5a、2a、5bの肩部の角部A~Dが、曲率半径がR0.15~2.0からなる円弧状に丸められ、当該転走面を形成する総型の研削砥石によって同時に滑らかに連続して形成されている。

Description

車輪用軸受装置
 本発明は、自動車等の車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置、特に、ボールの接触楕円の肩乗り上げを防止してエッジロードの発生を防止し、音響特性と寿命の向上を図った車輪用軸受装置に関するものである。
 従来から自動車等の車輪を支持する車輪用軸受装置は、車輪を取り付けるためのハブ輪を転がり軸受を介して回転自在に支承するもので、駆動輪用と従動輪用とがある。構造上の理由から、駆動輪用では内輪回転方式が、従動輪用では内輪回転と外輪回転の両方式が一般的に採用されている。この車輪用軸受装置には、所望の軸受剛性を有し、ミスアライメントに対しても耐久性を発揮すると共に、燃費向上の観点から回転トルクが小さい複列アンギュラ玉軸受が多用されている。この複列アンギュラ玉軸受は、固定輪と回転輪との間に複数のボールを介在させ、このボールに所定の接触角を付与して固定輪および回転輪に接触させている。
 また、車輪用軸受装置には、懸架装置を構成するナックルとハブ輪との間に複列アンギュラ玉軸受等からなる車輪用軸受を嵌合させた第1世代と称される構造から、外方部材(外輪)の外周に直接車体取付フランジまたは車輪取付フランジが形成された第2世代構造、また、ハブ輪の外周に一方の内側転走面が直接形成された第3世代構造、あるいは、ハブ輪と等速自在継手の外側継手部材の外周にそれぞれ内側転走面が直接形成された第4世代構造とに大別されている。
 近年、こうした車輪用軸受装置において、耐久性の向上や低コスト化は無論のこと、騒音(NOISE)、振動(VIBRATION)、不快音(HARSHNESS)、所謂NVHの向上に対する要望が強い。ところで車輪用軸受装置に使用される従来の車輪用軸受50は、例えば、図6に示すように、内周に複列の断面円弧状の外側転走面51aが形成された外方部材51と、外周に複列の外側転走面51aに対向する断面円弧状の内側転走面52aが形成された一対の内輪52、52と、これら両転走面間に収容された複列のボール53とを備え、各列の軸受部分は接触角αを有する複列アンギュラ玉軸受で構成されている。そして、外方部材51と内輪52との間に形成される環状空間を密封するためにシール54が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から軸受内部に雨水やダスト等が侵入するのを防止している。
 各転走面51a、52aの断面における肩の高い方の縁部55、56には、それぞれ転走面51a、52aを構成する円弧状の曲線a、bから滑らかに続き、かつ曲線a、bよりも曲率の小さな曲線または直線からなる断面形状を有する補助転走面55a、56aが設けられている。また、これら補助転走面55a、56aの縁部に続く円弧状断面形状の面取り部55b、56bが形成されている。
 こうした構成の車輪用軸受装置によると、補助転走面55a、56aが設けられているため、軸受に大きなモーメント荷重が負荷されて接触角αが増大した時、ボール53の接触楕円が各転走面51a、52aから補助転走面55a、56aからはみ出すことになる。しかし、これら補助転走面55a、56aが転走面51a、52aの断面を構成する曲線a、bから滑らかに続き、かつ直線からなる断面形状を有しているため、接触楕円が補助転走面55a、56aにはみ出してもエッジロード(過大応力)が発生することがない。
 また、補助転走面55a、56aが直線からなるため、外方部材51の内径を小さく、あるいは内輪52の外径を大きく設定しても、円弧状の曲線a、bの転走面51a、52aをそのまま延長させた面に比べて傾斜が大きくて、ある程度の傾斜角度ができる。そのため、補助転走面55a、56aを研削加工する時に砥石側面で加工する状態とはならなく、研削加工の加工時間の増加が避けられる。
 さらに、各転走面51a、52aには補助転走面55a、56aの縁部に続く断面円弧状の面取り部55b、56bが形成されているので、接触楕円のエッジロードがより一層緩和される(例えば、特許文献1参照。)。
特開2004-52784号公報
 この種の車輪用軸受装置では、車両の運転中に縁石乗り上げ等で過大荷重が車輪から入力されると、ボール53の接触楕円が肩部に乗り上げ、肩部に圧痕が付いて異音が発生する場合がある。こうした圧痕の問題を解決するには、肩高さを高くする必要があるが、肩高さを高くした場合、重量アップや加工性の低下等の問題が生じ、コストアップの要因となって好ましくない。また、内輪52については、肩高さを高くするとシール54の断面高さがその分減少して充分な密封性を確保することができなくなる。ここで、肩乗り上げとは、例えば、軸受に大きなモーメント荷重が負荷された時に、ボール53と外側転走面51aとの接触部に発生する接触楕円が内径と外側転走面51aの角部からはみ出し、エッジロードが発生する現象を言う。
 本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ボールの接触楕円のエッジロード発生を防止し、音響特性と寿命の向上を図った車輪用軸受装置を提供することを目的としている。
 係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項1記載の発明は、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に嵌合された少なくとも一つの内輪または等速自在継手の外側継手部材からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、前記両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列のボール列と、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、前記複列のボール列のボール径が同一に設定されると共に、前記複列の内側転走面のうち、大きなモーメント荷重が負荷される側の内側転走面の肩高さが、他方の内側転走面の肩高さよりも大きく設定されている。
 このように、複列アンギュラ玉軸受で構成された第1世代乃至第4世代構造の車輪用軸受装置において、複列のボール列のボール径が同一に設定されると共に、複列の内側転走面のうち、大きなモーメント荷重が負荷される側の内側転走面の肩高さが、他方の内側転走面の肩高さよりも大きく設定されているので、耐圧痕性が向上すると共に、ボールの接触楕円の肩乗り上げが防止されてエッジロードの発生を防止し、音響特性と寿命の向上を図った車輪用軸受装置を提供することができる。
 好ましくは、請求項2に記載の発明のように、前記複列の外側転走面のうち、大きなモーメント荷重が負荷される側の外側転走面の肩高さが、他方の外側転走面の肩高さよりも大きく設定されていれば、ボールの接触楕円の肩乗り上げが防止されてエッジロードの発生を防止し、音響特性と寿命の向上を図ることができる。
 また、請求項3に記載の発明のように、前記複列のボール列のうち、アウター側のボール列のピッチ円直径がインナー側のボール列のピッチ円直径よりも大きく設定されていれば、ピッチ円直径の拡径化によりアウター側の肉厚が厚くなり、強度アップを図ることができると共に、複列のボール列の作用点距離が拡大し、全体の軸受剛性と寿命を向上させることができる。
 また、請求項4に記載の発明のように、前記複列の内側転走面のうち、アウター側の内側転走面の肩高さがインナー側の内側転走面の肩高さよりも大きく設定されると共に、前記複列の外側転走面のうち、アウター側の外側転走面の肩高さがインナー側の外側転走面の肩高さよりも大きく設定されていれば、アウター側の強度・剛性が高くなると共に、耐圧痕性が向上し、肩乗り上げが防止されて音響特性と寿命の向上を図ることができる。
 また、請求項5に記載の発明のように、前記アウター側のボール列のボール個数が前記インナー側のボール列のボール個数よりも多く設定されていれば、インナー側のボール列に対して、アウター側のボール列の基本定格荷重が増大して剛性および軸受疲労寿命を向上させることができる。
 また、請求項6に記載の発明のように、前記肩高さが前記複列のボール列のボール径に対して0.35~0.50の範囲に設定されていれば、耐圧痕性が向上すると共に、肩乗り上げを確実に防止することができる。
 また、請求項7に記載の発明は、前記一方の内側転走面の肩高さが、前記複列のボール列のボール径に対して0.45~0.50の範囲に設定されると共に、他方の内側転走面の肩高さが当該ボール径に対して0.40~0.45の範囲に設定されている。
 また、請求項8に記載の発明は、前記一方の外側転走面の肩高さが、前記複列のボール列のボール径に対して0.40~0.45の範囲に設定されると共に、他方の外側転走面の肩高さが当該ボール径に対して0.35~0.40の範囲に設定されている。
 また、請求項9に記載の発明のように、前記内側転走面の肩部の角部が、曲率半径がR0.15~2.0からなる円弧状に丸められると共に、前記内側転走面を形成する総型の研削砥石によって同時に形成され、当該内側転走面から滑らかに連続して形成されていても良い。また、請求項10に記載の発明のように、前記複列の外側転走面の肩部の角部が、曲率半径がR0.15~2.0からなる円弧状に丸められると共に、前記複列の外側転走面を形成する総型の研削砥石によって同時に形成され、当該外側転走面から滑らかに連続して形成されていても良い。これにより、一層耐圧痕性が向上すると共に、ボールの接触楕円の肩乗り上げが防止されてエッジロードの発生を防止し、音響特性と寿命の向上を図ることができる。
 本発明に係る車輪用軸受装置は、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に嵌合された少なくとも一つの内輪または等速自在継手の外側継手部材からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、前記両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列のボール列と、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、前記複列のボール列のボール径が同一に設定されると共に、前記複列の内側転走面のうち、大きなモーメント荷重が負荷される側の内側転走面の肩高さが、他方の内側転走面の肩高さよりも大きく設定されているので、耐圧痕性が向上すると共に、ボールの接触楕円の肩乗り上げが防止されてエッジロードの発生を防止し、音響特性と寿命の向上を図った車輪用軸受装置を提供することができる。
本発明に係る車輪用軸受装置の第1の実施形態を示す縦断面図である。 図1のアウター側のボール列を示す要部拡大図である。 図1のインナー側のボール列を示す要部拡大図である。 本発明に係る車輪用軸受装置の第2の実施形態を示す縦断面図である。 本発明に係る車輪用軸受装置の第3の実施形態を示す縦断面図である。 従来の車輪用軸受を示す要部拡大図である。
 外周にナックルに取り付けられる車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面の一方に対向する内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入され、外周に前記複列の外側転走面の他方に対向する内側転走面が形成された内輪からなる内方部材と、前記両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列のボール列と、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、前記複列のボール列のボール径が同一に設定され、前記複列の両転走面のうち、大きなモーメント荷重が負荷される側の転走面の肩高さが、他方の転走面の肩高さよりも大きく設定されると共に、前記転走面の肩部の角部が、曲率半径がR0.15~2.0からなる円弧状に丸められ、当該転走面を形成する総型の研削砥石によって同時に滑らかに連続して形成されている。
 以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
 図1は、本発明に係る車輪用軸受装置の第1の実施形態を示す縦断面図、図2は、図1のアウター側のボール列を示す要部拡大図、図3は、図1のインナー側のボール列を示す要部拡大図である。なお、以下の説明では、車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウター側(図1の左側)、中央寄り側をインナー側(図1の右側)という。
 この車輪用軸受装置は第3世代と呼称される駆動輪用であって、ハブ輪1と、このハブ輪1に圧入固定された内輪2とからなる内方部材3と、この内方部材3に複列のボール4、4を介して外挿された外方部材5とを主たる構成としている。
 ハブ輪1は、アウター側の端部に車輪(図示せず)を取り付けるための車輪取付フランジ6を有し、外周に一方(アウター側)の円弧状の内側転走面1aと、この内側転走面1aから軸方向に延びる円筒状の小径段部1bが形成され、内周にトルク伝達用のセレーション(またはスプライン)1cが形成されている。一方、内輪2は、外周に他方(インナー側)の円弧状の内側転走面2aが形成され、ハブ輪1の小径段部1bに所定のシメシロを介して圧入されている。また、車輪取付フランジ6には車輪およびブレーキロータ(図示せず)を締結するハブボルト6aが周方向等配に植設されている。
 ハブ輪1はS53C等の炭素0.40~0.80wt%を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面1aをはじめ、車輪取付フランジ6のインナー側の基部6bから小径段部1bに亙って高周波焼入れによって表面硬さを58~64HRCの範囲に硬化処理されている。これにより、車輪取付フランジ6に負荷される回転曲げ荷重に対して充分な機械的強度を有すると共に、内輪2の嵌合部となる小径段部1bの耐フレッティング性が向上し、ハブ輪1の耐久性が向上する。また、内輪2およびボール4はSUJ2等の高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れにより芯部まで58~64HRCの範囲に硬化処理されている。
 外方部材5は、外周にナックル(図示せず)に取り付けられるための車体取付フランジ5cを一体に有し、内周に内方部材3の内側転走面1a、2aに対向する複列の円弧状の外側転走面5a、5bが一体に形成されている。外方部材5はハブ輪1と同様、S53C等の炭素0.40~0.80wt%を含む中高炭素鋼で形成され、少なくとも複列の外側転走面5a、5bが高周波焼入れによって表面硬さを58~64HRCの範囲に硬化処理されている。そして、この外方部材5と内方部材3の両転走面間に複列のボール4、4が保持器7を介して転動自在に収容されている。また、外方部材5と内方部材3との間に形成される環状空間の開口部にはシール8、9が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。
 アウター側のシール8は、外方部材5のアウター側の端部内周に圧入された芯金10と、この芯金10に加硫接着等により一体に接合され、ニトリルゴム等の弾性部材からなるシール部材11とからなる一体型のシールで構成されている。シール部材11は、径方向外方に傾斜して延びる一対のサイドリップ11a、11bと軸受内方側に傾斜して延びるラジアルリップ11cとを備えている。一対のサイドリップ11a、11bは、断面が円弧状に形成された車輪取付フランジ6の基部6bに所定の軸方向シメシロを介して摺接され、ラジアルリップ11cは基部6bの外径に所定の径方向シメシロを介して摺接されている。
 また、インナー側のシール9は、断面略L字状に形成された環状のシール板12とスリンガ13とからなる、所謂パックシールを構成している。シール板12は、外方部材5のインナー側の端部内周に圧入される芯金14と、この芯金14に一体に加硫接着されたシール部材15とからなる。このシール部材15は、径方向外方に傾斜して延びるサイドリップ15aと、二股状に形成されたグリースリップ15bと中間リップ15cとを備えている。
 一方、スリンガ13は、内輪2の外径に圧入される円筒部13aと、この円筒部13aから径方向外方に延びる立板部13bとからなる。そして、シール部材15のサイドリップ15aが立板部13bに摺接されると共に、グリースリップ15bと中間リップ15cが円筒部13aにそれぞれ摺接されている。
 本実施形態では、アウター側のボール4列のピッチ円直径PCDoとインナー側のボール4列のピッチ円直径PCDiが同一径(PCDo=PCDi)に設定されると共に、アウター側のボール4列のボール径doとインナー側のボール4列のボール径diと同一径(do=di)に設定され、アウター側のボール4列のボール個数Zoがインナー側のボール4列のボール個数Ziと同一(Zo=Zi)に設定されている。
 ここで、本実施形態では、ハブ輪1の内側転走面1aと内輪2の内側転走面2aの肩高さHo1、Hi1が異なって設定されている。すなわち、アウター側の内側転走面1aの肩高さHo1がボール4列のボール径doに対して、Ho1/do=0.45~0.50の範囲に設定されると共に、インナー側の内側転走面2aの肩高さHi1がボール4列のボール径diに対して、Hi1/di=0.40~0.45の範囲に設定されている(Ho1≧Hi1)。
 これにより、アウター側のボール4列とインナー側のボール4列の基本定格荷重は同一であるが、ハブ輪1の肉厚が実質的に厚くなって強度アップを図ることができると共に、大きなモーメント荷重が負荷されてもインナー側のボール4列に比べアウター側のボール4列の耐圧痕性が向上すると共に、ボール4の接触楕円の肩乗り上げが防止されてエッジロードの発生を防止し、音響特性と寿命の向上を図った車輪用軸受装置を提供することができる。
 また、外方部材5の複列の外側転走面5a、5bのうち、アウター側の外側転走面5aの肩高さHo2とインナー側の外側転走面5bの肩高さHi2が異なって設定されている。すなわち、アウター側の外側転走面5aの肩高さHo2がボール4列のボール径doに対して、Ho2/do=0.40~0.45の範囲に設定されると共に、インナー側の外側転走面5bの肩高さHi2がボール4列のボール径diに対して、Hi2/di=0.35~0.40の範囲に設定されている(Ho2≧Hi2)。
 これにより、外方部材5の肉厚を効果的に薄く設定でき、軽量化と低コスト化を図ることができると共に、内方部材3側と同様、大きなモーメント荷重が負荷されてもインナー側のボール4列に比べアウター側のボール4列の耐圧痕性が向上すると共に、ボール4の接触楕円の肩乗り上げが防止されてエッジロードの発生を防止し、音響特性と寿命の向上を図ることができる。
 さらに、本実施形態では、図2に拡大して示すように、ハブ輪1における内側転走面1aの肩部の角部Aが、曲率半径rがR0.15~2.0からなる円弧状に丸められている。この角部Aは、内側転走面1aを形成する総型の研削砥石によって同時に形成され、内側転走面1aから滑らかに連続して形成されている。
 また、外方部材5におけるアウター側の外側転走面5aの肩部の角部Bが、曲率半径rがR0.15~2.0からなる円弧状に丸められている。この角部Bは、複列の外側転走面5a、5bを形成する総型の研削砥石によって同時に形成され、外側転走面5aから滑らかに連続して形成されている。
 また、図3に拡大して示すように、内輪2における内側転走面2aの肩部の角部Cが、曲率半径rがR0.15~2.0からなる円弧状に丸められ、総型の研削砥石によって内側転走面1aと同時に滑らかに連続して形成されると共に、インナー側の外側転走面5bの肩部の角部Dが、曲率半径rがR0.15~2.0からなる円弧状に丸められ、総型の研削砥石によって複列の外側転走面5a、5bと同時に滑らかに連続して形成されている。
 このように、これら角部A~Dが総型の研削砥石によって円弧状に丸められ、滑らかに各転走面と連続して形成され、その曲率半径rがR0.15~2.0に設定されているので、一層耐圧痕性が向上すると共に、ボール4の接触楕円の肩乗り上げを防止して音響特性と寿命の向上を図ることができる。なお、これら角部A~Dの曲率半径rが、R2.0を超えると実質的な肩高さが減少して肩乗り上げが懸念され、また、曲率半径rがR0.15以下では、砥石の成形が難しくなるだけでなく前述したような効果が期待できず好ましくない。
 図4は、本発明に係る車輪用軸受装置の第2の実施形態を示す縦断面図である。なお、この実施形態は第1の実施形態(図1)と基本的には軸受の構成が異なるだけで、その他前述した実施形態と同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符合を付して詳細な説明を省略する。
 この車輪用軸受装置は、ハブ輪19と複列の転がり軸受20および等速自在継手21をユニット化した、所謂第4世代と称される構成を備えている。ハブ輪19は、アウター側の端部に車輪(図示せず)を取り付けるための車輪取付フランジ6を一体に有し、外周に一方(アウター側)の内側転走面1aと、この内側転走面1aから軸方向に延びる円筒状の小径段部19aが形成されている。
 複列の転がり軸受20は、外方部材5と内方部材22と複列の転動体4、4とで主に構成されている。内方部材22は、外方部材5の外側転走面5a、5bに対向する複列の内側転走面1a、23aが形成されている。これら複列の内側転走面1a、23aのうち一方(アウター側)の内側転走面1aは前述したハブ輪19の外周に一体に形成されると共に、他方(インナー側)の内側転走面23aは後述する外側継手部材23の外周に一体に形成されている。この場合、内方部材22はハブ輪19と外側継手部材23を指す。そして、複列の転動体4、4がこれら両転走面間にそれぞれ収容され、保持器7、7によって転動自在に保持されている。また、外方部材5の端部にはシール8、9が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から軸受内部に雨水やダスト等が侵入するのを防止している。
 ハブ輪19はS53C等の炭素0.40~0.80wt%を含む中炭素鋼からなり、アウター側のシール8が摺接するシールランド部から内側転走面1aおよび小径段部19aに亙って高周波焼入れによって表面硬さを58~64HRCの範囲に硬化処理されている。
 また、ハブ輪19の内周には凹凸部24が形成され、高周波によって表面硬さを54~64HRCの範囲に硬化処理されている。なお、この凹凸部24はアヤメローレット状に形成され、旋削等により独立して形成された複数の環状溝と、ブローチ加工等により形成された複数の軸方向溝とを略直交させて構成した交叉溝、あるいは、互いに傾斜した螺旋溝で構成した交叉溝からなる。また、凹凸部24の凸部は良好な食い込み性を確保するために、その先端部が三角形状等の尖塔形状に形成されている。
 等速自在継手21は、外側継手部材23と図示しない継手内輪、ケージ、およびトルク伝達ボールとからなる。外側継手部材23は、カップ状のマウス部25と、このマウス部25の底部をなす肩部26と、この肩部26から軸方向に延びる中空状の軸部27とを有し、マウス部25の内周には軸方向に延びる曲線状のトラック溝25aが形成されている。軸部27の外周には、前記したハブ輪19の小径段部19aが所定の径方向すきまを介して嵌合するインロウ部27aと、このインロウ部27aから端部に亙って嵌合部27bが形成されている。26aは肩部26の内周に装着されたエンドキャップで、継手内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から継手内部に雨水やダスト等が侵入するのを防止している。
 ここで、ハブ輪19の小径段部19aの端部に外側継手部材23の肩部26を衝合させた状態で軸部27をハブ輪19に内嵌すると共に、軸部27にマンドレル等の拡径治具を押し込んで嵌合部27bを拡径し、嵌合部27bをハブ輪19の凹凸部24に食い込ませて加締め、ハブ輪19と外側継手部材23とが一体に塑性結合されている。これにより、従来のようにナット等で強固に緊締して予圧量を管理する必要がないため、軽量・コンパクト化を図ることができると共に、ハブ輪19の強度・耐久性を向上させ、かつ長期間その予圧量を維持することができる。
 本実施形態では、前述した実施形態と同様、アウター側のボール4列のピッチ円直径PCDoとインナー側のボール4列のピッチ円直径PCDiが同一径(PCDo=PCDi)に設定されると共に、アウター側のボール4列のボール径doとインナー側のボール4列のボール径diと同一径(do=di)に設定され、アウター側のボール4列のボール個数Zoがインナー側のボール4列のボール個数Ziと同一(Zo=Zi)に設定されている。
 そして、ハブ輪19の内側転走面1aと外側継手部材23の内側転走面23aの肩高さHo1、Hi1が異なって設定されている。すなわち、アウター側の内側転走面1aの肩高さHo1がボール4列のボール径doに対して、Ho1/do=0.45~0.50の範囲に設定されると共に、インナー側の内側転走面23aの肩高さHi1がボール4列のボール径diに対して、Hi1/di=0.40~0.45の範囲に設定されている(Ho1≧Hi1)。
 これにより、アウター側のボール4列とインナー側のボール4列の基本定格荷重は同一であるが、ハブ輪19の肉厚が実質的に厚くなって強度アップを図ることができると共に、大きなモーメント荷重が負荷されてもインナー側のボール4列に比べアウター側のボール4列の耐圧痕性が向上すると共に、ボール4の接触楕円の肩乗り上げが防止されてエッジロードの発生を防止し、音響特性と寿命の向上を図った車輪用軸受装置を提供することができる。
 図5は、本発明に係る車輪用軸受装置の第3の実施形態を示す縦断面図である。なお、この実施形態は第1の実施形態(図1)と基本的には複列のボール列のピッチ円直径が異なるだけで、その他前述した実施形態と同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符合を付して詳細な説明を省略する。
 この車輪用軸受装置は第3世代と呼称される駆動輪用であって、ハブ輪16と、このハブ輪16に圧入固定された内輪2とからなる内方部材17と、この内方部材17に複列のボール4、4を介して外挿された外方部材18とを主たる構成としている。
 ハブ輪16は、アウター側の端部に車輪取付フランジ6と、外周にアウター側の円弧状の内側転走面16aと、この内側転走面16aから軸方向に延びる円筒状の小径段部1bが形成され、内周にトルク伝達用のセレーション1cが形成されている。このハブ輪16はS53C等の炭素0.40~0.80wt%を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面16aをはじめ、車輪取付フランジ6のインナー側の基部6bから小径段部1bに亙って高周波焼入れによって表面硬さを58~64HRCの範囲に硬化処理されている。
 外方部材18は、外周に車体取付フランジ5cを一体に有し、内周に内方部材17の内側転走面16a、2aに対向する複列の円弧状の外側転走面18a、5bが一体に形成されている。外方部材18はハブ輪16と同様、S53C等の炭素0.40~0.80wt%を含む中高炭素鋼で形成され、少なくとも複列の外側転走面18a、5bが高周波焼入れによって表面硬さを58~64HRCの範囲に硬化処理されている。そして、この外方部材18と内方部材17の両転走面間に複列のボール4、4が保持器7を介して転動自在に収容されている。また、外方部材18と内方部材17との間に形成される環状空間の開口部にはシール8、9が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。
 本実施形態では、アウター側のボール4列のピッチ円直径PCDoがインナー側のボール4列のピッチ円直径PCDiよりも大径(PCDo>PCDi)に設定されると共に、アウター側のボール4列のボール径doとインナー側のボール4列のボール径diと同一径(do=di)に設定され、アウター側のボール4列のボール個数Zoがインナー側のボール4列のボール個数Ziよりも多く(Zo≧Zi)に設定されている。これにより、インナー側のボール4列に対して、アウター側のボール4列の基本定格荷重が増大して剛性および軸受疲労寿命を向上させることができる。また、ピッチ円直径PCDoの拡径化によりハブ輪16の肉厚が厚くなり、強度アップを図ることができると共に、複列のボール4列の作用点距離が拡大し、全体の軸受剛性と寿命をさらに向上させることができる。
 ここで、アウター側の内側転走面16aの肩高さHo1がボール4の外径doに対して、Ho1/do=0.45~0.50の範囲に設定されると共に、インナー側の内側転走面2aの肩高さHi1がボール4の外径diに対して、Hi1/di=0.40~0.45の範囲に設定されている(Ho1≧Hi1)。
 これにより、ハブ輪16の肉厚がさらに厚くなって強度アップを図ることができると共に、大きなモーメント荷重が負荷されてもインナー側のボール4列に比べアウター側のボール4列の耐圧痕性が向上すると共に、ボール4の接触楕円の肩乗り上げが防止され、エッジロードの発生を防止して音響特性と寿命の向上を図ることができる。
 また、外方部材18の複列の外側転走面18a、5bのうち、アウター側の外側転走面18aの肩高さHo2がボール4の外径doに対して、Ho2/do=0.40~0.45の範囲に設定されると共に、インナー側の外側転走面5bの肩高さHi2がボール4の外径diに対して、Hi2/di=0.35~0.40の範囲に設定されている(Ho2≧Hi2)。
 これにより、外方部材18の肉厚を効果的に薄く設定でき、軽量化と低コスト化を図ることができると共に、内方部材17側と同様、大きなモーメント荷重が負荷されてもインナー側のボール4列に比べアウター側のボール4列の耐圧痕性が向上すると共に、ボール4の接触楕円の肩乗り上げが防止され、エッジロードの発生を防止して音響特性と寿命の向上を図ることができる。
 さらに、本実施形態では、各内側転走面16a、2a、18a、5bの肩部の角部A~Dが、曲率半径rがR0.15~2.0からなる円弧状に丸められ、各内側転走面16a、2a、18a、5bを形成する総型の研削砥石によって同時に滑らかに連続して形成されている。
 このように、これら角部A~Dが総型の研削砥石によって円弧状に丸められ、滑らかに各転走面と連続して形成され、その曲率半径rがR0.15~2.0に設定されているので、一層耐圧痕性が向上すると共に、ボール4の接触楕円の肩乗り上げを防止し、エッジロードの発生を防止して音響特性と寿命の向上を図ることができる。
 以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
 本発明に係る車輪用軸受は、駆動輪用、従動輪用に拘わらず、第1乃至第4世代構造の車輪用軸受装置に適用することができる。
1、16、19 ハブ輪
1a、2a、16a、23a 内側転走面
1b、19a 小径段部
1c セレーション
2 内輪
3、17、22 内方部材
4 ボール
5、18 外方部材
5a、18a アウター側の外側転走面
5b インナー側の外側転走面
5c 車体取付フランジ
6 車輪取付フランジ
6a ハブボルト
6b 基部
7 保持器
8 アウター側のシール
9 インナー側のシール
10、14 芯金
11、15 シール部材
11a、11b、15a サイドリップ
11c ラジアルリップ
12 シール板
13 スリンガ
13a 円筒部
13b 立板部
20 複列の転がり軸受
21 等速自在継手
23 外側継手部材
24 凹凸部
25 マウス部
26 肩部
26a エンドキャップ
27 軸部
27a インロウ部
27b 嵌合部
50 車輪用軸受装置
51 外方部材
51a 外側転走面
52 内輪
52a 内側転走面
53 ボール
54 シール
55、56 肩部の縁部
55a、56a 補助転走面
55b、56b 面取り部
a、b 曲線部
A、B、C、D、E 肩部の角部
di インナー側のボール列のボール径
do アウター側のボール列のボール径
Hi1、Hi2、Ho1、Ho2 肩高さ
PCDi インナー側のボール列のピッチ円直径
PCDo アウター側のボール列のピッチ円直径
Zi インナー側のボール列のボール個数
Zo アウター側のボール列のボール個数
α 接触角

Claims (10)

  1.  内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、
     一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に嵌合された少なくとも一つの内輪または等速自在継手の外側継手部材からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、
     前記両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列のボール列と、
     前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、
     前記複列のボール列のボール径が同一に設定されると共に、前記複列の内側転走面のうち、大きなモーメント荷重が負荷される側の内側転走面の肩高さが、他方の内側転走面の肩高さよりも大きく設定されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
  2.  前記複列の外側転走面のうち、大きなモーメント荷重が負荷される側の外側転走面の肩高さが、他方の外側転走面の肩高さよりも大きく設定されている請求項1に記載の車輪用軸受装置。
  3.  前記複列のボール列のうち、アウター側のボール列のピッチ円直径がインナー側のボール列のピッチ円直径よりも大きく設定されている請求項1または2に記載の車輪用軸受装置。
  4.  前記複列の内側転走面のうち、アウター側の内側転走面の肩高さがインナー側の内側転走面の肩高さよりも大きく設定されると共に、前記複列の外側転走面のうち、アウター側の外側転走面の肩高さがインナー側の外側転走面の肩高さよりも大きく設定されている請求項3に記載の車輪用軸受装置。
  5.  前記アウター側のボール列のボール個数が前記インナー側のボール列のボール個数よりも多く設定されている請求項3または4に記載の車輪用軸受装置。
  6.  前記肩高さが前記複列のボール列のボール径に対して0.35~0.50の範囲に設定されている請求項1乃至5いずれかに記載の車輪用軸受装置。
  7.  前記一方の内側転走面の肩高さが、前記複列のボール列のボール径に対して0.45~0.50の範囲に設定されると共に、他方の内側転走面の肩高さが当該ボール径に対して0.40~0.45の範囲に設定されている請求項1乃至6いずれかに記載の車輪用軸受装置。
  8.  前記一方の外側転走面の肩高さが、前記複列のボール列のボール径に対して0.40~0.45の範囲に設定されると共に、他方の外側転走面の肩高さが当該ボール径に対して0.35~0.40の範囲に設定されている請求項1乃至7いずれかに記載の車輪用軸受装置。
  9.  前記内側転走面の肩部の角部が、曲率半径がR0.15~2.0からなる円弧状に丸められると共に、前記内側転走面を形成する総型の研削砥石によって同時に形成され、当該内側転走面から滑らかに連続して形成されている請求項1乃至8いずれかに記載の車輪用軸受装置。
  10.  前記複列の外側転走面の肩部の角部が、曲率半径がR0.15~2.0からなる円弧状に丸められると共に、前記複列の外側転走面を形成する総型の研削砥石によって同時に形成され、当該外側転走面から滑らかに連続して形成されている請求項1乃至9いずれかに記載の車輪用軸受装置。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6209374B2 (ja) * 2013-07-05 2017-10-04 セイコーインスツル株式会社 軸受装置、軸受装置の製造方法および情報記録再生装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000145795A (ja) * 1998-11-06 2000-05-26 Ntn Corp 深みぞ玉軸受
JP2000211308A (ja) * 1999-01-19 2000-08-02 Koyo Seiko Co Ltd 車軸用軸受装置
JP2004076892A (ja) * 2002-08-21 2004-03-11 Nsk Ltd 車輪用複列アンギュラ型玉軸受

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000145795A (ja) * 1998-11-06 2000-05-26 Ntn Corp 深みぞ玉軸受
JP2000211308A (ja) * 1999-01-19 2000-08-02 Koyo Seiko Co Ltd 車軸用軸受装置
JP2004076892A (ja) * 2002-08-21 2004-03-11 Nsk Ltd 車輪用複列アンギュラ型玉軸受

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106640947A (zh) * 2016-12-27 2017-05-10 洛阳轴研科技股份有限公司 一种角接触球轴承及其设计方法

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