JP2005076874A

JP2005076874A - ハブユニット軸受

Info

Publication number: JP2005076874A
Application number: JP2003312046A
Authority: JP
Inventors: Takeo Okuma; 健夫大熊
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2003-09-03
Filing date: 2003-09-03
Publication date: 2005-03-24

Abstract

【課題】転動体としてボールを用いたハブユニット第３世代の軸受において、軸受及びフランジの剛性が高く、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。
【解決手段】車輪を固定するフランジ１３を一体的に形成したハブ内輪１４と、車輪支持部材を固定するフランジ１１を一体的に形成したハブ外輪１２と、これらの内輪と外輪の間で転動する第１玉列１６及び第２玉列１８を備えたハブユニット軸受１０において、この２列の玉列間に円筒コロ２０からなる円筒コロ軸受２１を配置する。第１玉列１６の内輪は単体内輪２７とし、円筒コロ２０は単体内輪２７の側端部３３と第２玉列１８の内輪外側玉軌道２９と接続する内輪外周面３１の段差端面３２とによって軸線方向の移動が規制される。円筒コロ軸受２１の代わりに、ニードル軸受外輪をハブ外輪の内周面に圧入して、ニードル軸受を用いても良い。
【選択図】図１

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。

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。

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。

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。

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。

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。
特開２００３−１５６０５４号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明の第１実施例の断面図である。本発明の第２実施例の断面図である。

符号の説明

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

Claims

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ことを特徴とするハブユニット軸受。
前記円筒コロがニードルローラであることを特徴とする請求項１記載のハブユニット軸受。
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ことを特徴とする請求項１記載のハブユニット軸受。
前記２つのボール列間の外輪内径部が円筒コロの転走面であることを特徴とする請求項１記載のハブユニット軸受。
前記２つのボール列間の内輪外径部が円筒コロの転走面であることを特徴とする請求項１記載のハブユニット軸受。
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が４０度以上であることを特徴とするハブユニット軸受。