JP2005076874A - Hub unit bearing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車の車輪を回転自在に支持するハブユニット軸受に関し、特に転動体として複列のボールのほかにコロも併用することによって剛性を向上したハブユニット軸受に関するものである。 The present invention relates to a hub unit bearing that rotatably supports a wheel of an automobile, and more particularly to a hub unit bearing having improved rigidity by using a roller in addition to a double row ball as a rolling element.
近年の自動車は特に省資源化、低燃費化の要求が強く、そのため自動車の車輪に使用される軸受には、軽量化、省スペース化が求められている。それと同時に高信頼性も求められており、そのため、自動車車輪用軸受は従来の円錐コロ軸受、単列深溝玉軸受から、ハブユニット軸受へ変化してきている。 In recent years, automobiles are particularly demanded to save resources and reduce fuel consumption. For this reason, bearings used for automobile wheels are required to be light and space-saving. At the same time, high reliability is also demanded. Therefore, automobile wheel bearings are changing from conventional conical roller bearings and single row deep groove ball bearings to hub unit bearings.
このような車輪用ハブユニット軸受についてもその形態が第1世代、第2世代、第3世代と次第に変化し、現在では車輪を固定するフランジを一体的に形成した内輪または外輪と、車輪支持部材を固定するフランジを一体的に形成した外輪または内輪とを備えた、ハブユニット第3世代(略称「ハブIII」)と呼ばれる軸受が増加している。更に前記のような種々のハブユニット軸受においては、転動体としてボールを用いてアンギュラー式に配置するもの、或いは円錐コロを用いるものが存在する。なお、ハブユニット軸受第3世代としては、例えば特開2003−156054号公報等に開示されている。 Such a wheel hub unit bearing also gradually changes in form from the first generation, the second generation, and the third generation, and at present, an inner ring or an outer ring integrally formed with a flange for fixing the wheel, and a wheel support member A bearing called a hub unit third generation (abbreviated as “Hub III”) having an outer ring or an inner ring integrally formed with a flange for fixing is increased. Furthermore, in the various hub unit bearings as described above, there are those that are arranged in an angular manner using balls as rolling elements, or those that use conical rollers. In addition, as hub unit bearing 3rd generation, it is disclosed by Unexamined-Japanese-Patent No. 2003-156054 etc., for example.
上記のような種々のハブユニット軸受の選択に際しては、重量の軽い乗用車は転動体としてボールを用いた玉軸受タイプのハブユニット軸受が選択され、重量の重いトラックやワゴン車等は転動体として円錐コロを用いる円錐コロ軸受を選択することが一般的であった。また、玉軸受タイプのハブユニット軸受を用いる場合において剛性を特に要求されるときには、剛性の比較的高い構成をなす上記ハブユニット軸受第3世代を採用する傾向にある。 When selecting various hub unit bearings as described above, ball bearing type hub unit bearings using balls as rolling elements are selected for light weight passenger cars, and heavy trucks and wagon cars are conical as rolling elements. It has been common to select conical roller bearings that use rollers. Further, when the ball bearing type hub unit bearing is used, when the rigidity is particularly required, the third generation hub unit bearing having a relatively high rigidity tends to be employed.
単に剛性の高いハブユニット軸受を選択する点だけについてみると、前記のように円錐コロ軸受タイプが玉軸受タイプに比べて遙かに有利である。しかしながら、円錐コロ軸受のハブユニット第3世代はその摩擦抵抗が玉軸受タイプに比べて遙かに大きいこと、及び製造しにくいことから、ほとんど採用されていないのが実情である。 From the point of selecting a hub unit bearing with high rigidity, the conical roller bearing type is much more advantageous than the ball bearing type as described above. However, the third generation hub unit of the conical roller bearing is hardly used because its friction resistance is much larger than that of the ball bearing type and is difficult to manufacture.
上記のようなハブユニット軸受第3世代に求められる剛性には2種類存在し、1つはフランジ剛性であり、他の一つは軸受剛性である。その点、従来のボールタイプのハブユニット軸受第3世代は、前記のように転動体として多くの場合ボールを用いているため、転動体として例えば円錐コロを用いたものと比較して、転動体としてのボールの変形量が大きく、軸受剛性は低かった。また、軸受寿命を延ばすためにボールの径を大きくして耐久荷重容量を大きくする必要があり、その結果、フランジの肉厚が下がり、フランジ剛性が落ちるという結果を招いていた。
したがって本発明が解決しようとする課題は、転動体としてボールを用いた前記ハブユニット第3世代の軸受において、剛性が高く、且つ摩擦抵抗が少なく、製造のし易いハブユニット軸受を得ることである。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to obtain a hub unit bearing that is easy to manufacture and has high rigidity and low frictional resistance in the hub unit third generation bearing using balls as rolling elements. .
本発明によるハブユニット軸受は、前記課題を解決するため、車輪を固定するフランジを一体的に形成したハブ内輪またはハブ外輪と、車輪支持部材を固定するフランジを一体的に形成したハブ外輪またはハブ内輪と、前記ハブ外輪とハブ内輪間で転動する2つのボール列とを備えたハブユニット軸受において、前記2つのボール列の間に円筒コロ列からなる円筒コロ軸受を配置したものである。 In order to solve the above problems, a hub unit bearing according to the present invention has a hub inner ring or hub outer ring integrally formed with a flange for fixing a wheel, and a hub outer ring or hub integrally formed with a flange for fixing a wheel support member. In a hub unit bearing including an inner ring and two ball trains that roll between the hub outer race and the hub inner race, a cylindrical roller bearing comprising a cylindrical roller train is disposed between the two ball trains.
また、本発明に係る他のハブユニット軸受は、前記ハブユニット軸受において、前記円筒コロをニードルローラとしたものである。 In another hub unit bearing according to the present invention, the cylindrical roller is a needle roller in the hub unit bearing.
また、本発明に係る他のハブユニット軸受は、前記ハブユニット軸受において、前記2つのボール列のうち1つ列の内輪が、別体からなる単体内輪であり、前記内輪のうちボールの転動面から連続する面の段差端部と、前記単体内輪の軸受中間側端部とにより、前記円筒コロの軸受軸線方向への移動を規制するようにしたものである。 In another hub unit bearing according to the present invention, in the hub unit bearing, an inner ring in one row of the two ball rows is a single inner ring formed separately, and rolling of the ball in the inner ring is performed. The movement of the cylindrical roller in the bearing axial direction is regulated by the step end portion of the surface continuous from the surface and the bearing intermediate side end portion of the single inner ring.
また、本発明に係る他のハブユニット軸受は、前記ハブユニット軸受において、前記2つのボール列間の外輪内径部を円筒コロの転走面としたものである。 In another hub unit bearing according to the present invention, the inner diameter portion of the outer ring between the two ball rows is a rolling surface of a cylindrical roller in the hub unit bearing.
また、本発明に係る他のハブユニット軸受は、前記ハブユニット軸受において、前記2つのボール列間の内輪外径部を円筒コロの転走面としたものである。 In another hub unit bearing according to the present invention, the outer diameter portion of the inner ring between the two ball rows is a rolling surface of a cylindrical roller in the hub unit bearing.
また、本発明に係る他のハブユニット軸受は、前記ハブユニット軸受において、前記2つのボール列からなるボール軸受のボールの接触角を40度以上としたものである。 In another hub unit bearing according to the present invention, the contact angle of the ball of the ball bearing composed of the two ball rows is 40 degrees or more in the hub unit bearing.
本発明によるハブユニットは上記のように構成したので、転動体としてボールを用いた前記ハブユニット第3世代の軸受において、軸受剛性及びフランジ剛性が高く、且つ摩擦抵抗が少なく、製造のし易いハブユニット軸受を得ることができる。 Since the hub unit according to the present invention is configured as described above, the hub unit third generation bearing using balls as rolling elements has a high bearing rigidity and a high flange rigidity, and has a low frictional resistance and is easy to manufacture. A unit bearing can be obtained.
また、前記ハブユニット軸受において、前記円筒コロをニードルローラとしたものにおいては、更に軸受剛性を高めることができる。 Further, in the hub unit bearing, when the cylindrical roller is a needle roller, the bearing rigidity can be further increased.
また、前記ハブユニット軸受において、前記2つのボール列のうち1つ列の内輪が、別体からなる単体内輪であり、前記内輪のうちボールの転動面から連続する面の段差端部と、前記単体内輪の軸受中間側端部とにより、前記円筒コロの軸受軸線方向への移動を規制するようにしたものにおいては、円筒コロの軸受軸線方向への移動を規制するに際して、別途の規制部材を用いる必要が無く、より安価なハブユニット軸受とすることができる。 Further, in the hub unit bearing, one inner ring of the two ball rows is a separate inner ring, and a step end portion of a surface continuous from the ball rolling surface of the inner ring, In the case where the movement of the cylindrical roller in the bearing axial direction is restricted by the bearing intermediate side end portion of the single inner ring, a separate regulating member is used to restrict the movement of the cylindrical roller in the bearing axial direction. The hub unit bearing can be made cheaper.
また、前記ハブユニット軸受において、前記2つのボール列間の外輪内径部を円筒コロの転走面としたものにおいては、別途の単体外輪を用いる必要が無く、安価なハブユニット軸受とすることができる。 Further, in the hub unit bearing, when the outer ring inner diameter portion between the two ball rows is a rolling surface of a cylindrical roller, it is not necessary to use a separate single outer ring, and an inexpensive hub unit bearing can be obtained. it can.
また、前記ハブユニット軸受において、前記2つのボール列間の内輪外径部を円筒コロの転走面としたものにおいては、別途の単体内輪を用いる必要が無く、安価なハブユニット軸受とすることができる。 Further, in the hub unit bearing, when the inner ring outer diameter portion between the two ball rows is a rolling surface of a cylindrical roller, it is not necessary to use a separate single inner ring, and an inexpensive hub unit bearing is used. Can do.
また、本発明に係る他のハブユニット軸受は、前記ハブユニット軸受において、前記2つのボール列からなるボール軸受のボールの接触角を40度以上としたので、車両走行中のモーメントに対する剛性を向上することができる。 Further, according to another hub unit bearing of the present invention, the ball contact angle of the ball bearing comprising the two ball rows is set to 40 degrees or more in the hub unit bearing, so that the rigidity against a moment during vehicle traveling is improved. can do.
本発明は、2列のボール列を備えた前記ハブユニット第3世代の軸受において、剛性が高く、且つ摩擦抵抗が少なく、製造のし易いハブユニット軸受を得るため、、前記2つのボール列の間に円筒コロ列からなる円筒コロ軸受を配置することにより実現した。 According to the present invention, in order to obtain a hub unit bearing having a high rigidity, a low frictional resistance, and an easy manufacture in the hub unit third generation bearing having two rows of ball rows, This was realized by placing a cylindrical roller bearing consisting of a cylindrical roller array in between.
本発明のハブユニット軸受の実施例を図1に基づいて説明する。図1には自動車における従動輪用のハブユニット軸受10を示しており、このハブユニット軸受10においては、自動車の懸架装置に固定されるフランジ11を備えたハブ外輪12と、ボルト19により車輪を固定するフランジ13を備えた中実のハブ内輪14を備え、外輪12とハブ内輪14との間には、複数のボール15の列である第1玉列16、及び同様に複数のボール17の列である第2玉列18と、それらの第1玉列16と第2玉列18の間に配置した円筒コロ20の列からなる円筒コロ軸受21とを備えている。なお、このハブユニット軸受10が車体に取り付けられた状態では、通常は車輪が取り付けられるフランジ13が車体の外側に位置し、その反対側が車体の内側に位置するので、以降このハブユニット軸受10の各部材においてこのフランジ13側を外側、その反対側を内側と呼ぶ。
An embodiment of the hub unit bearing of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows a hub unit bearing 10 for a driven wheel in an automobile. In this hub unit bearing 10, a wheel is supported by a hub
図1に示した実施例においては、外輪12の内周面22の内側に位置する第1玉列16の車体の内向きに傾斜した軌道である外輪内側玉軌道23と、同内周面22の外側に位置する第2玉列18の外側向きに傾斜した軌道である外輪外側玉軌道24と、外輪内側玉軌道23と外輪外側玉軌道24との間に位置する円筒状内周面の転走面である外輪コロ転走面25の、合計2つの軌道と1つの転走面を備えている。なお、これらの玉軌道の傾斜による玉との接触角αは任意に設定することができるが、40度以上のように従来より大きく設定することが、走行中のモーメントに対する剛性を向上する上で好ましい。
In the embodiment shown in FIG. 1, an outer ring
一方、中実の内輪14から車体の内側方向に突出する内輪突出部35の外周面に形成した外周面段差部26には単体内輪27を嵌合し、内輪突出部35の内側端部の揺動かしめ部36でかしめ止めしている。単体内輪27の外周面には車体の外側向きに傾斜した内輪内側玉軌道28を形成し、内輪14の外周面におけるフランジ13側である外側には、内側向きに傾斜するとともに、前記内輪内側玉軌道28と同一径とした内輪外側玉軌道29を形成している。また、内輪突出部35の外周面における外周面段差部26と内輪外側玉軌道29との間には、円筒状の転走面である内輪コロ転走面30を形成している。
On the other hand, a single
図1に示す実施例のハブユニット軸受においては、内輪コロ転走面30の外径は外周面段差部26より大きく、外周面段差部26に嵌合した単体内輪27における内輪内側玉軌道28と同径である内輪外側玉軌道29よりは小径に設定している。それにより、外輪コロ転走面25と内輪コロ転走面30間で転動する円筒コロ20は、内輪14の外周面における内輪外側玉軌道29と接続する内輪外周面31と内輪コロ転走面30との段差によって形成される段差端面32によって、外側への移動が規制され、また外周面段差部26に嵌合する単体内輪27が内輪コロ転走面30より突出する側端部33によって、円筒コロ20の内側への移動が規制されるように構成しており、それにより円筒コロ20は他の特別の規制部材を用いることなく、所定の軌道面において安定して回転可能としている。
In the hub unit bearing of the embodiment shown in FIG. 1, the outer diameter of the inner ring
外輪12における前記外輪内側玉軌道23と、外輪コロ転走面25と、外輪外側玉軌道24の各面の耐久性向上のため、それらの周辺に高周波焼き入れ等の各種硬化処理を行った外輪硬化処理部34を備え、内輪14には内輪外側玉軌道29と、内輪コロ転走面30の各面に対しても、前記外輪硬化処理34と同様に、それらの周辺に各種硬化処理を行った内輪硬化処理部35を備えている。
In order to improve the durability of each surface of the outer ring
なお、上記のように高周波焼き入れを行う際には、HrC58〜64程度に設定することが好ましく、また、円筒コロの硬さはHrC61〜65程度に設定することが好ましい。このときの円筒コロ軸受のラジアルすきまは5〜40μm程度に設定し、特に5〜20μm程度に設定することがより好ましい。また、外輪コロ転走面25と内輪コロ転走面30は共に研削仕上げを行う。
In addition, when performing induction hardening as mentioned above, it is preferable to set to about HrC58-64, and it is preferable to set the hardness of a cylindrical roller to about HrC61-65. At this time, the radial clearance of the cylindrical roller bearing is set to about 5 to 40 μm, and more preferably set to about 5 to 20 μm. Both the outer ring
また、図示のハブユニット軸受においては、第2玉列18の外側にシール38を配置しており、外輪の外側からの水や塵埃の侵入を防止しており、また外輪12の内側端部40にはカバーシール41を圧入状態で嵌合し固定している。なお、図示の実施例においては、内側コロ軌道30と段差端面32が直交する部分に加工を円滑に行うための研削逃げ部39を形成している。
Further, in the illustrated hub unit bearing, a
図1に示す実施例のハブユニット軸受においては、上記のように複列玉軸受の各玉列の間に円筒コロ軸受21を配置する構成を採用しているので、複列玉軸受のみのハブユニット軸受よりも遙かに大きな軸受定格荷重を得ることができるようになる。その結果、複列玉軸受のみのハブユニットにおいて軸受定格荷重を高めるために玉径を大きくすると玉の内接円径が小径となり、また、フランジ13の根本部分の厚さである図中矢印部分のフランジ厚さTが薄くならざるを得ず、フランジ剛性が低下する問題を生じるが、前記のように円筒コロ軸受21を配置することによって玉径を大きくすることなく剛性を高めることができる結果、フランジ剛性を低下させることもない。逆に、従来の複列玉軸受の玉径より小さな玉を用いることができるので、PCDの径を更に大きくすることもでき、フランジ剛性を従来のものより大きくすることも可能である。
The hub unit bearing of the embodiment shown in FIG. 1 employs a configuration in which the
即ち、ハブユニット軸受第3世代に要求される剛性には前記のように軸受剛性とフランジ剛性の2種類存在するが、従来の複列玉軸受のみを用いたものにおいて軸受剛性を高めるため玉径を大きくすると玉の内接円径が小径になることにより、他の剛性であるフランジ剛性が低下し、逆にフランジ剛性を高めるためにフランジ厚さTを大きくしようとすると、玉径をその分小さくせざるを得ず、他の剛性である軸受剛性が低下する、という問題を、前記の構成によって全て一挙に解決することが可能となるばかりでなく、従来のものよりも更に軸受剛性及びフランジ剛性の大きなハブユニット軸受とすることもできる。 That is, there are two types of rigidity required for the third generation of hub unit bearings, as described above, bearing rigidity and flange rigidity. However, in order to increase the bearing rigidity in the case where only a conventional double row ball bearing is used, the ball diameter is increased. If the diameter of the ball is increased, the inscribed circle diameter of the ball becomes smaller and the flange rigidity, which is another rigidity, decreases. Conversely, if the flange thickness T is increased to increase the flange rigidity, the ball diameter is reduced accordingly. The above-described configuration not only makes it possible to solve all the problems that the bearing rigidity, which must be reduced, is reduced, but also the rigidity of the bearing. A hub unit bearing having high rigidity can also be used.
図2には本発明の第2実施例のハブユニット軸受50を示している。前記図1に示した第1実施例のハブユニット軸受10は、比較的大径の円筒コロ20を用い、外輪12の内周面に直接形成した外輪コロ転走面25と、内輪14の外周面に直接形成した内輪コロ転走面30間で転送するように構成したのに対して、図2に示す第2実施例のハブユニット軸受50は円筒コロの一形態として、その直径の比較的小さく細長いニードルローラ51を用い、ハブ軸受外輪52の内周面53に対してプレスにより作成されたニードル軸受外輪54を圧入し、このニードル軸受外輪54の内周のニードル軸受外輪転走面55とハブ内輪56の内輪転走面57で転送するように構成している点で主として相違している。このニードルローラ51は、保持器59によって等間隔に保持されている。
FIG. 2 shows a hub unit bearing 50 according to a second embodiment of the present invention. The hub unit bearing 10 of the first embodiment shown in FIG. 1 uses a
図2に示すハブユニット軸受50の内輪転走面57は、第2玉列18の内輪外側玉軌道29から続くハブ内輪56の内輪外周面31の延長上に存在し、また、ハブ内輪56から車体の内側方向に突出する内側突出部58の外周に形成した段差部60に嵌合している単体内輪61の内輪内側玉軌道62に面一に接続するように形成している点でも、図1に示す実施例のハブユニット軸受10と相違している。なお、その他の構成は図1に示すハブユニット軸受10と同様であるので、図1のハブユニット軸受10と同一部材、同一部分には同一符号を付して、その説明は省略する。
The inner
図2に示すハブユニット軸受50においては、特に、多数のニードルローラを用いた軸受とし、且つその転走面の一つを単体で製作したニードル軸受外輪54とすることにより、更に大きな軸受剛性を得ることができる。また、前記実施例と同様の理由によりフランジ厚さを大きくすることができるのでフランジ剛性も大きくすることができる。また、長期間安定した軸受性能を維持することも可能となる。
In the hub unit bearing 50 shown in FIG. 2, in particular, a bearing using a large number of needle rollers and a needle bearing
本発明は更に種々の態様で実施することができ、例えばハブユニット軸受は加締めタイプでも未加締めタイプでもよく、また、円筒コロ軸受において総コロタイプでも、保持器付タイプでも良い。更に、前記のような内輪に車輪を固定する形式のほか、外輪に車輪を固定する形式のハブユニット軸受にも適用でき、また、前記実施例においては従動輪タイプに本発明を適用した例を示したが、そのほかハブ内輪内径部にスプラインを形成してCVJと嵌合するような駆動輪タイプに適用しても良い。 The present invention can be further implemented in various modes. For example, the hub unit bearing may be a caulking type or an uncaulking type, and the cylindrical roller bearing may be a total roller type or a type with a cage. Furthermore, in addition to the type in which the wheel is fixed to the inner ring as described above, the present invention can be applied to a hub unit bearing of a type in which the wheel is fixed to the outer ring, and in the embodiment, the present invention is applied to the driven wheel type. In addition to the above, the present invention may be applied to a drive wheel type in which a spline is formed on the inner diameter of the inner ring of the hub and fitted to the CVJ.
本発明によるハブユニット軸受は、一般の乗用車に適用することができるほか、例えば重量の重いトラック、バスやワゴン車にも好適に適用することができる。 The hub unit bearing according to the present invention can be applied not only to general passenger cars but also to heavy trucks, buses and wagon cars, for example.
10 ハブユニット軸受
11 フランジ
12 ハブ外輪
13 フランジ
14 ハブ内輪
16 第1玉列
18 第2玉列
20 円筒コロ
21 円筒コロ軸受
23 外輪内側玉軌道
24 外輪外側玉軌道
25 外輪コロ転走面
35 内輪突出部
27 単体内輪
36 揺動かしめ部
27 単体内輪
28 内輪内側玉軌道
29 内輪外側玉軌道
30 内輪コロ転走面
32 段差端面
33 側端部
34 外輪硬化処理部
35 内輪硬化処理部
38 シール
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記2つのボール列の間に円筒コロ列からなる円筒コロ軸受を配置したことを特徴とするハブユニット軸受。 A hub inner ring or hub outer ring integrally formed with a flange for fixing a wheel, a hub outer ring or hub inner ring integrally formed with a flange for fixing a wheel support member, and rolling between the hub outer ring and the hub inner ring 2. Hub unit bearing with two ball rows
A hub unit bearing, wherein a cylindrical roller bearing comprising a cylindrical roller row is disposed between the two ball rows.
A hub unit bearing having a ball contact angle of 40 degrees or more in the ball bearing comprising the two ball rows.
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