JP2005299685A - 車輪支持用転がり軸受ユニット - Google Patents
車輪支持用転がり軸受ユニット Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005299685A JP2005299685A JP2002055660A JP2002055660A JP2005299685A JP 2005299685 A JP2005299685 A JP 2005299685A JP 2002055660 A JP2002055660 A JP 2002055660A JP 2002055660 A JP2002055660 A JP 2002055660A JP 2005299685 A JP2005299685 A JP 2005299685A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- raceway
- ring
- seal
- bearing unit
- rolling bearing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
- B60B27/00—Hubs
- B60B27/0073—Hubs characterised by sealing means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
- B60B27/00—Hubs
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
- B60B27/00—Hubs
- B60B27/0005—Hubs with ball bearings
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
- B60B27/00—Hubs
- B60B27/0078—Hubs characterised by the fixation of bearings
- B60B27/0084—Hubs characterised by the fixation of bearings caulking to fix inner race
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
- B60B27/00—Hubs
- B60B27/0094—Hubs one or more of the bearing races are formed by the hub
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/72—Sealings
- F16C33/76—Sealings of ball or roller bearings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
- F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
- F16C19/14—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load
- F16C19/18—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with two or more rows of balls
- F16C19/181—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with two or more rows of balls with angular contact
- F16C19/183—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with two or more rows of balls with angular contact with two rows at opposite angles
- F16C19/184—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with two or more rows of balls with angular contact with two rows at opposite angles in O-arrangement
- F16C19/186—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with two or more rows of balls with angular contact with two rows at opposite angles in O-arrangement with three raceways provided integrally on parts other than race rings, e.g. third generation hubs
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2326/00—Articles relating to transporting
- F16C2326/01—Parts of vehicles in general
- F16C2326/02—Wheel hubs or castors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Rolling Contact Bearings (AREA)
- Mounting Of Bearings Or Others (AREA)
- Sealing Of Bearings (AREA)
- Support Of The Bearing (AREA)
Abstract
【課題】操縦安定性を確保しつつ、車輪と共に回転するハブの回転トルクを低減して、加速性能、燃費性能を中心とする車両の走行性能を向上させる。
【解決手段】玉14、14を設置した空間の両端開口を、それぞれが2〜3本のシールリップを有するシールリング16c、16dにより塞ぐ。予圧に基づいて変化する転がり抵抗を0.12〜0.23N・mの範囲に規制すると共に、上記各シールリップと相手面との摩擦に基づく、これら両シールリング16c、16dの回転抵抗の合計を、0.06〜0.4N・mの範囲内に規制する。
【選択図】 図1
【解決手段】玉14、14を設置した空間の両端開口を、それぞれが2〜3本のシールリップを有するシールリング16c、16dにより塞ぐ。予圧に基づいて変化する転がり抵抗を0.12〜0.23N・mの範囲に規制すると共に、上記各シールリップと相手面との摩擦に基づく、これら両シールリング16c、16dの回転抵抗の合計を、0.06〜0.4N・mの範囲内に規制する。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車の懸架装置に対して車輪を回転自在に支持する為の、車輪支持用転がり軸受ユニットの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
車輪支持用転がり軸受ユニットとして、例えば特開2001−221243号公報には、図11〜12に示す様な構造が記載されている。先ず、このうちの図11に示した第1例の構造に就いて説明する。車輪を構成するホイール1は、車輪支持用転がり軸受ユニット2により、懸架装置を構成する車軸3の端部に回転自在に支持している。即ち、この車軸3の端部に固定した支持軸4に、上記車輪支持用転がり軸受ユニット2を構成する、静止側軌道輪である内輪5、5を外嵌し、ナット6により固定している。一方、上記車輪支持用転がり軸受ユニット2を構成する、回転側軌道輪であるハブ7に上記ホイール1を、複数本のスタッド8、8とナット9、9とにより結合固定している。
【0003】
上記ハブ7の内周面には、それぞれが回転側軌道面である複列の外輪軌道10a、10bを、外周面には取付フランジ11を、それぞれ形成している。上記ホイール1は、制動装置を構成する為のドラム12と共に、上記取付フランジ11の片側面(図示の例では外側面)に、上記各スタッド8、8とナット9、9とにより、結合固定している。
【0004】
上記各外輪軌道10a、10bと、上記各内輪5、5の外周面に形成した、それぞれが静止側軌道面である各内輪軌道13、13との間には、玉14、14を複数個ずつ、それぞれ保持器15、15により保持した状態で転動自在に設けている。構成各部材をこの様に組み合わせる事により、背面組み合わせである複列アンギュラ型の玉軸受を構成し、上記各内輪5、5の周囲に上記ハブ7を、回転自在に、且つ、ラジアル荷重及びスラスト荷重を支承自在に支持している。尚、上記ハブ7の両端部内周面と、上記各内輪5、5の端部外周面との間には、それぞれシールリング16a、16bを設けて、上記各玉14、14を設けた空間と外部空間とを遮断している。更に、上記ハブ7の外端(軸方向に関して外とは、車両への組み付け状態で幅方向外側を言う。同じく、幅方向中央側を内と言う。本明細書全体で同じ。)開口部は、キャップ17により塞いでいる。
【0005】
上述の様な車輪支持用転がり軸受ユニット2の使用時には、図11に示す様に、内輪5、5を外嵌固定した支持軸4を車軸3に固定すると共に、ハブ7の取付フランジ11に、図示しないタイヤを組み合わせたホイール1及びドラム12を固定する。又、このうちのドラム12と、上記車軸3の端部に固定のバッキングプレート18に支持した、図示しないホイルシリンダ及びシューとを組み合わせて、制動用のドラムブレーキを構成する。制動時には、上記ドラム12の内径側に設けた1対のシューをこのドラム12の内周面に押し付ける。
【0006】
次に、図12に示した従来構造の第2例に就いて説明する。この車輪支持用転がり軸受ユニット2aの場合には、静止側軌道輪である外輪19の内径側に、回転側軌道輪であるハブ7aを、それぞれが転動体である複数の玉14、14により、回転自在に支持している。この為に、上記外輪19の内周面にそれぞれが静止側軌道面である複列の外輪軌道10a、10bを、上記ハブ7aの外周面にそれぞれが回転側軌道面である第一、第二の内輪軌道20、21を、それぞれ設けている。このハブ7aは、ハブ本体22と内輪23とを組み合わせて成る。このうちのハブ本体22の外周面の外端部に車輪を支持する為の取付フランジ11aを、同じく中間部に上記第一の内輪軌道20を、同じく中間部内端寄り部分にこの第一の内輪軌道20を形成した部分よりも小径である小径段部24を、それぞれ設けている。そして、この小径段部24に、外周面に断面円弧状である上記第二の内輪軌道21を設けた上記内輪23を外嵌している。更に、上記ハブ本体22の内端部を径方向外方に塑性変形させて成るかしめ部25により上記内輪23の内端面を抑え付けて、この内輪23を上記ハブ本体22に対し固定している。更に上記外輪19の両端部内周面と、上記ハブ7aの中間部外周面及び上記内輪23の内端部外周面との間に、それぞれシールリング16c、16dを設けて、上記外輪19の内周面と上記ハブ7aの外周面との間で上記各玉14、14を設けた空間と、外部空間とを遮断している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上述した様な車輪支持用転がり軸受ユニットの場合、玉14、14を設置した内部空間の両端開口部を塞いだシールリング16a、16b(又は16c、16d)の存在に基づき、ハブ7(又は7a)の回転に要するトルク(車輪支持用転がり軸受ユニットの回転抵抗)が大きくなる事が避けられない。この結果、上記車輪支持用転がり軸受ユニットを組み込んだ車両の、加速性能、燃費性能を中心とする走行性能が悪化する為、近年に於ける省エネルギ化の流れを受けて、改良が望まれている。
【0008】
シールリング設置部分の抵抗を低減して転がり軸受の回転トルクを低減する構造として従来から、特開平10−252762号公報に記載されたものの如きシールリップの締め代を工夫する構造の他、軸受型式、予圧量、各部の形状、接触角や軌道面の曲率半径等の内部設計、グリースの種類、シールリングの形状や材料等を工夫する事が考えられている。但し、これらの要素を互いに関連付けつつ適正に規制して、必要とするシール性能を確保し、且つ、上記回転トルクを低減する設計は面倒であった。この為、より簡便に車輪支持用転がり軸受ユニットの回転トルクを低減できる構造の実現が望まれている。
【0009】
但し、この回転トルクを低減する場合でも、操縦安定性を確保すべく、車輪の支持剛性を確保する事、転がり軸受ユニットの耐久性を確保すべく、この転がり軸受ユニットの内部空間への異物進入防止を十分に図れる構造とする事が必要である。即ち、上記操縦安定性を確保する為には、上記転がり軸受ユニットの剛性を高くして上記支持剛性を確保する必要があるが、単にこの剛性を高くすべく各転動体に付与する予圧を高くすると、これら各転動体の転がり抵抗が増大して、上記回転トルクを低減できない。又、シールリングの摺動抵抗に関しても、単に低くする事のみを考えた場合には、上記転がり軸受ユニットの内部空間への異物進入防止を十分に図れず、上記耐久性を十分に確保できなくなる。
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、この様な事情に鑑みて発明したものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、前述した従来から知られている車輪支持用転がり軸受ユニットと同様に、静止側軌道輪と、回転側軌道輪と、複数個の玉と、1対のシールリングとを備える。
このうちの静止側軌道輪は、使用状態で懸架装置に支持固定される。
又、上記回転側軌道輪は、使用状態で車輪を支持固定する。
又、上記各玉は、上記静止側軌道輪と回転側軌道輪との互いに対向する周面に存在する、それぞれが断面円弧形である静止側軌道面と回転側軌道面との間に設けられている。
更に、上記1対のシールリングは、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との互いに対向する周面同士の間で上記各玉を設置した空間の両端開口部を塞ぐ。
そして、上記両シールリングは、それぞれが弾性材製である2〜3本のシールリップを有する。
【0011】
特に、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットに於いては、上記各玉に予圧を付与する為のアキシアル荷重が、0.49〜2.94kN(50〜300kgf )である。
又、このアキシアル荷重が1.96kN(200kgf )である場合の、上記各玉の転がり抵抗に基づく、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪とを200min-1 で相対回転させる為に要するトルク(転がり抵抗)が、0.12〜0.23N・mである。
又、同じく上記アキシアル荷重が1.96kNである場合の剛性係数が、0.09以上である。
更に、上記各シールリップと相手面との摩擦に基づく、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪とを200min-1 で相対回転させる為に要するトルクが、両シールリングの合計で0.06〜0.4N・mである。
【0012】
尚、本明細書中に記載する上記剛性係数とは、上記車輪支持用転がり軸受ユニットの剛性R[kN・m/deg ]と、この車輪支持用転がり軸受ユニットのラジアル動定格荷重Cr[N]との比(R/Cr)である。又、この場合に於ける剛性Rは、上記車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する静止側軌道輪を固定した状態で回転側軌道輪にモーメント荷重を負荷した場合に於ける、上記両軌道輪の傾斜角度で表すもので、例えば、図13に示す様にして測定する。尚、この図13は、前述の図12に示した車輪支持用転がり軸受ユニット2aの剛性Rを測定する状態に就いて示している。
【0013】
測定作業時には、静止側軌道輪である外輪19を固定台37の上面に固定すると共に、回転側軌道輪であるハブ7aの取付フランジ11aに、梃子板38の基端部(図13の左端部)を結合固定する。そして、この梃子板38の上面で、上記ハブ7aの回転中心から、タイヤの回転半径分の距離Lだけ離れた部分に荷重を加えて、上記梃子板38を介して上記ハブ7aに、1.5kN・mのモーメント荷重を加える。このモーメント荷重に基づいて上記ハブ7aが、上記外輪19に対し傾斜するので、この傾斜角度を、上記固定台37の上面39に対する上記取付フランジ11aの取付面40の傾斜角度[deg ]として測定する。そして、上記モーメント荷重(1.5kN・m)をこの傾斜角度で除する事により、上記剛性R[kN・m/deg ]を求める。更に、この剛性Rを上記車輪支持用転がり軸受ユニット2aのラジアル動定格荷重Cr[N]で除する事により、前記剛性係数を求める。
【0014】
【作用】
上述の様に構成する本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、必要とする剛性及び耐久性を確保しつつ、回転トルクを十分に低減できる。
即ち、予圧を付与する為のアキシアル荷重を0.49kN以上、このアキシアル荷重が1.96kNである場合の転がり抵抗を0.12N・m以上、同じく剛性係数を0.09以上とした事に伴い、上記車輪支持用転がり軸受ユニットの剛性を確保して、操縦安定性を良好にできる。
これに対して、上記予圧を付与する為のアキシアル荷重を2.94kN以下に、上記転がり抵抗を0.23N・m以下に、1対のシールリングの回転抵抗(トルク)の合計を0.4N・m以下に、それぞれ抑えているので、上記回転トルクの低減を図れる。
【0015】
尚、上記アキシアル荷重が2.94kNを越えると、(例えば0.23N・m以下と言った様に)上記転がり抵抗を低く抑える事ができなくなって、上記回転トルクを低減できなくなる。これに対して、上記アキシアル荷重が0.49kNに満たない場合には、上記車輪支持用転がり軸受ユニットの剛性確保が難しくなって、操縦安定性が低下する。
【0016】
又、上記1対のシールリングの回転抵抗の合計を0.4N・m以下に抑えているので、車輪支持用転がり軸受ユニット全体としての回転トルクを低減できる。一方、上記両シールリングの回転抵抗の合計を0.06N・m以上確保しているので、必要とするシール性能(主として泥水の侵入防止の為の耐泥水性能)を確保できる。
【0017】
即ち、本発明者の行なった実験の結果、各シールリングに関して、シールリップの数が2本又は3本である限り、これら各シールリップの形状や材質を含め、シールリングの構造に関係なく、これら両シールリングの回転抵抗の合計の大小により、シール性能の適否を判定できる事が分かった。勿論、1対のシールリングの回転抵抗の間の差が小さい事が、回転抵抗の小さいシールリングのシール性能を確保する面から重要である。この面から、回転抵抗の低いシールリングに関しても、回転抵抗を0.03N・m以上確保する事が必要である。回転抵抗の低いシールリングの回転抵抗を0.03N・m以上確保し、上記1対のシールリングの回転抵抗の合計が0.06N・m以上であれば、必要とするシール性能を得られる事も分かった。
これらにより、上記1対のシールリングの回転抵抗の合計が0.06〜0.4N・mである本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、必要とするシール性能を確保しつつ回転トルクを十分に低減できる事が分かる。
【0018】
以上の事から、予圧を付与する為のアキシアル荷重が、0.49〜2.94kN、このアキシアル荷重が1.96kNである場合の転がり抵抗が0.12〜0.23N・m、同じく剛性係数が0.09以上、上記両シールリングの回転抵抗が合計で0.06〜0.4N・mである本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、剛性及び耐久性を確保しつつ、回転トルクを十分に低減できる事が分かる。
【0019】
【発明の実施の形態】
先ず、本発明の対象となる車輪支持用転がり軸受ユニットの構造の3例に就いて説明する。尚、本発明は、前述の図11〜12に示した構造に関しても対象となるが、以下に述べる第1〜2例は、本発明を、駆動輪(FR車の後輪、FF車の前輪、4WD車の全輪)を回転自在に支持する為の転がり軸受ユニットに適用する場合に就いて示している。本発明は、駆動輪用の転がり軸受ユニットとして特に重要性が高い。この理由は、上記図11〜12に示した様な従動輪(FR車の前輪、FF車の後輪)の場合、外径側に位置する軌道輪(図11の場合はハブ7、図12の場合は外輪19)の一端開口をキャップ17(図11)で塞ぐ事によりこの一端側のシールリング(16a、16d)を省略し、摺動抵抗を発生するシールリングを1個のみにできるのに対して、駆動輪用の転がり軸受ユニットの場合には、シールリングが2個必要となる為である。
【0020】
先ず、図1に示した第1例は、前述の図12に示した構造と同様に、静止側軌道輪である外輪19の内径側に、回転側軌道輪であるハブ7bを、複数の玉14、14により、回転自在に支持している。上記ハブ7bを構成するハブ本体22aの中心部には、等速ジョイントに付属のスプライン軸(図示省略)を挿入する為のスプライン孔26を形成している。又、上記ハブ本体22aの内端部に形成した小径段部24に外嵌した内輪23の内端面を、このハブ本体22aの内端部を径方向外方に塑性変形させて成るかしめ部25により抑え付けて、上記内輪23を上記ハブ本体22aに対し固定し、上記ハブ7bを構成している。そして、上記外輪19の両端部内周面と、上記ハブ本体22aの中間部外周面及び上記内輪23の内端部外周面との間に、それぞれシールリング16c、16dを設けて、上記外輪19の内周面と上記ハブ7bの外周面との間で上記各玉14、14を設けた空間と、外部空間とを遮断している。
【0021】
この様な構造に本発明を適用する場合には、上記ハブ本体22aの内端部に形成する上記かしめ部25を加工する際の荷重を適正に規制する事により、上記各玉14、14に予圧を付与する為のアキシアル荷重を0.49〜2.94kNとする。そして、このアキシアル荷重が1.96kNである場合の、上記外輪19の内側で上記ハブ7bを200min-1 で回転させる為に要するトルク(転がり抵抗)を0.12〜0.23N・mとする。又、これと共に、このアキシアル荷重が1.96kNである場合の剛性係数を、0.09以上とする。更に、上記両シールリング16c、16dの回転抵抗(トルク)の合計を、0.06〜0.4N・mの範囲に規制する。そして、上記各玉14、14を設置した空間内への、泥水等の異物侵入防止を、上記両シールリング16c、16dにより行なう。その他の部分の構造は、上記図12に示した構造と同様である。
【0022】
次に、図2に示した第2例の場合には、ハブ本体22bの内端部に設けた小径段部24に外嵌してこのハブ本体22bと共にハブ7cを構成する内輪23の内端面を、このハブ本体22bの内端面よりも内方に突出させている。車両への組み付け状態で上記内輪23の内端面には、図示しない等速ジョイントの外端面が突き当たり、この内輪23が上記小径段部24から抜け落ちる事を防止する。予圧付与の為のアキシアル荷重は、図示しないスプライン軸の外端部に螺着するナットを緊締するトルクにより調節する。その他の構成は、上述の図1に示した第1例の場合と同様である。
【0023】
次に、図3に示した第3例の場合には、本発明を、前述の図11に示す様な、従動輪を回転自在に支持する為の転がり軸受ユニットに適用する場合に就いて示している。前述した図11に示す構造が、支持軸4の外端部に螺着したナット6により1対の内輪5、5を固定しているのに対して、本例は、支持軸4aの中間部に第一の内輪軌道20を直接形成すると共に、この支持軸4aの外端部を径方向外方に塑性変形させて成るかしめ部25により内輪5の内端面を抑え付けて、この内輪5を上記支持軸4aに固定している。予圧付与の為のアキシアル荷重は、上記かしめ部25を加工する際の荷重により調節する。その他の部分の構造は、前述の第1例並びに上記図11に示した構造と同様である。
【0024】
次に、本発明に適用し得るシールリングの具体的構造の7例に就いて、図4〜10により説明する。このうち、図4〜10に示した5例は、前記図1〜3に示した車輪支持用転がり軸受ユニットの第1〜3例及び先に説明した図11〜12の構造で、内側のシールリング16b、16dとして利用可能な構造を示している。尚、以下の説明は、図1〜2の構造に適用する場合を例に説明する。
【0025】
先ず、図4に示した第1例は、外輪19(図1〜2)の内端部に内嵌固定する外径側シールリング27と、内輪23(図1〜2)の内端部に外嵌固定する内径側シールリング28とを組み合わせた組み合わせシールリングであり、内径側に2本、外径側に1本の、合計3本のシールリップを備える。
【0026】
次に、図5に示した第2例は、外輪19(図1〜2)の内端部に内嵌固定するシールリング29と、内輪23(図1〜2)の内端部に外嵌固定するスリンガ30とを組み合わせた組み合わせシールリングであり、上記シールリング29に3本のシールリップを備える。
【0027】
次に、図6に示した第3例は、外輪19(図1〜2)の内端部に内嵌固定するシールリング29aを構成する2本のシールリップ31a、31bのうちの内側のシールリップ31aを、ガータスプリング32により、内輪23(図1〜2)の内端部外周面に摺接させる構造としている。
【0028】
次に、図7に示した第4例は、外輪19(図1〜2)の内端部内周面に係止するシールリング33aと、内輪23(図1〜2)の内端部外周面に係止するシールリング33bとを組み合わせた組み合わせシールリングである。本例の場合、上記外輪19側に係止するシールリング33aに2本、内輪23側に係止するシールリング33bに1本の、合計3本のシールリップを備える。
【0029】
次に、図8は、外輪19(図1〜2)の内端部に内嵌するシールリング34に設けた2本のシールリップの先端縁を、内輪23(図1〜2)の内端部外周面に摺接させるものである。
【0030】
次に、図9〜10に示した2例は、外輪19(図1〜2)の外端部内周面とハブ本体22a、22b(図1〜2)の中間部外周面との間に設けるシールリングとして利用可能な構造を示している。
先ず、図9に示した第1例のシールリング35は、上記外輪19の外端部に内嵌固定自在な芯金に3本のシールリップを設けたもので、これら各シールリップの先端縁を、取付フランジ11a(図1〜2)の内側面、或はこの内側面と上記ハブ本体22a、22bの外周面とを連続させる曲面部に摺接自在としている。
【0031】
次に、図10に示した第2例の場合には、シールリング35aに設けた3本のシールリップのうちの中間のシールリップ36を、ガータスプリング32aにより、ハブ本体22a、22b(図1〜2)の中間部外周面に押し付ける様にしている。
【0032】
上述の様な、図4〜10に示した中から選択した1対のシールリングは、前述の図1〜3に示した車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する外輪19(図1〜2)ハブ7(図3)の両端部内周面とハブ本体22a、22b(図1〜2)支持軸4a(図3)の中間部外周面及び内輪23の内端部外周面(図1〜2)内輪5の外端部外周面(図3)との間に組み付けて、玉14、14を設置した空間の両端開口部を塞ぐ。そして、何れのシールリング同士を組み合わせた場合でも、両シールリングの回転抵抗の合計を、0.06〜0.4N・mの範囲に規制する。又、回転抵抗の低いシールリングの回転抵抗を0.03N・m以上確保する。
【0033】
【実施例】
次に、本発明の効果を確認する為に行なった実験の結果に就いて説明する。実験では、図4〜10に示した7種類のシールリングのうちから選択した1対のシールリングを、前記図1又は図3に示した車輪支持用転がり軸受ユニットに組み付け、これら両シールリングの回転抵抗(シールトルク)の合計値とシール性能との関係を求めた。シールトルクの調節は、シールリップの締め代(弾性変形量)の調整、弾性材の変更、相手面との接触状態の調整により行なった。そして、上記7種類のシールリング同士の組み合わせを12種類用意し、それぞれに就いて、シールトルクの合計値が0.01〜0.10N・mまでのものを6種類ずつ製作した。そして、各シールリングを、図1又は図3に示した車輪支持用転がり軸受ユニットに組み込んで、泥水浸入試験に供した。車輪支持用転がり軸受ユニットの潤滑は、粘度が10×10-6〜14×10-6m2 /s(10〜14cSt)のグリースを封入する事により行ない、20℃の環境下で、ハブ7b(又は7)を200min-1 で回転させた。
【0034】
この様な条件で行なった実験の結果を次の表1に示す。
【表1】
【0035】
尚、この表1中、丸で囲まれた数字は、当該シールリングを記載した図面番号を表している。例えば、▲4▼は図4に示したシールリングを、▲9▼は図9に示したシールリングを、それぞれ表している。又、▲4▼+▲9▼とは、図4に示したシールリングと図9に示したシールリングとを組み合わせた事を表している。又、「×」印はグリースを封入した内部空間に多量の泥水が浸入した事を、「△」印は少量の泥水が浸入した事を、「○」印は泥水の浸入が観測されなかった事を、それぞれ表している。この様な実験の結果から、シールトルクが0.06N・m以上であれば、何れの構造のシールリングを組み合わせた場合でも、泥水の浸入を阻止できる事が分かる。
【0036】
次に、シールトルク(回転抵抗)、予圧付与の為のアキシアル荷重、転がり抵抗、剛性係数が、操縦安定性、転がり軸受ユニット全体の回転トルク、耐久性に及ぼす影響を知る為に、図1に示した車輪支持用転がり軸受ユニットに、図4に示したシールリングと図9に示したシールリングとを組み込んで行なった、第二〜第五の実験に就いて、表2〜5を参照しつつ説明する。尚、以下に示す表2〜5中、「×」印は何らかの面で実用上問題が生じた事を、「△」印は何らかの面で若干の問題が生じた事を、「○」印は何れの面からも問題が生じなかった事を、それぞれ表している。尚、第二〜第五の実験は、同じ条件で3回ずつ行なった。
【0037】
先ず、表2は、上記シールトルクが、転がり軸受ユニット全体の回転トルク、耐久性に及ぼす影響を知る為に行なった、第二の実験の結果に就いて示している。尚、この実験は、回転速度200min-1 で行なった。
【表2】
【0038】
この表2に示した第二の実験の結果、上記シールトルクが0.06〜0.40N・mの範囲にあれば、転がり軸受ユニット全体の回転トルク、耐久性の何れの面からも満足できる性能を得られる事が分かった。これに対して、上記シールトルクが0.01N・m、0.03N・m及び0.05N・mの場合には、玉14、14を設置した内部空間への異物進入を十分に防止できず、耐久性確保の面で問題を生じた。これに対して、上記シールトルクが0.42N・m、0.45N・m及び0.50N・mの場合には、転がり軸受ユニット全体の回転トルクを十分に低く抑える事ができなかった。
【0039】
次に、表3は、前記アキシアル荷重(予圧)が、転がり軸受ユニットの剛性及び全体の回転トルクに及ぼす影響を知る為に行なった、第三の実験の結果に就いて示している。
【表3】
【0040】
この表3に示した第三の実験の結果、上記アキシアル荷重が0.49〜2.94kNであれば、操縦安定性、転がり軸受ユニット全体の回転トルクの何れの面からも満足できる性能を得られる事が分かった。これに対して、上記アキシアル荷重が0.294kN及び0.392kNの場合には、上記転がり軸受ユニットの剛性が低く、十分な操縦安定性を確保できなかった。これに対して、上記アキシアル荷重が3.43kN及び3.92kNの場合には、転がり抵抗が高くなって、転がり軸受ユニット全体の回転トルクを十分に低く抑える事ができなかった。
【0041】
次に、表4は、前記転がり抵抗が、転がり軸受ユニットの剛性及び全体の回転トルクに及ぼす影響を知る為に行なった、第四の実験の結果に就いて示している。尚、この実験は、アキシアル荷重(予圧)を1.96kN(200kgf )付与すると共に、回転速度200min-1 で行なった。
【表4】
【0042】
この表4に示した第四の実験の結果、上記転がり抵抗が0.12〜0.23N・mであれば、操縦安定性、転がり軸受ユニット全体の回転トルクの何れの面からも満足できる性能を得られる事が分かった。これに対して、上記転がり抵抗が0.1N・m及び0.11N・mの場合には、上記転がり軸受ユニットの剛性が低く、十分な操縦安定性を確保できなかった。これに対して、上記転がり抵抗が0.24N・m及び0.25N・mの場合には、転がり軸受ユニット全体の回転トルクを十分に低く抑える事ができなかった。
【0043】
更に、表5は、前記剛性係数が、転がり軸受ユニットの剛性に及ぼす影響を知る為に行なった、第五の実験の結果に就いて示している。尚、この実験は、アキシアル荷重を1.96kN(200kgf )付与した状態で行なった。
【表5】
【0044】
この表5に示した第五の実験の結果、上記剛性係数が0.09以上であれば、操縦安定性に関して満足できる性能を得られる事が分かった。これに対して、上記剛性係数が0.07、0.08の場合には、上記転がり軸受ユニットの剛性が低く、十分な操縦安定性を確保できなかった。
【0045】
更に、次の表6は、前記シールトルクと前記転がり抵抗とが、転がり軸受ユニット全体としての回転トルクに及ぼす影響に就いて知る為に行なった実験の結果を示している。尚、この実験は、アキシアル荷重を1.96kN(200kgf )付与すると共に、回転速度200min-1 で行なった。
【表6】
尚、この表6中、「×」印は全体としての回転トルクが大きかった事を、「△」印はやや大きかった事を、「○」印は小さかった事を、それぞれ表している。この様な表6から明らかな通り、1対のシールリングのシールトルクの合計を0.4N・m以下、転がり抵抗を0.23N・m以下に抑えた本発明は、全体としての回転トルクを0.63N・m以下と、低く抑える事ができる。
【0046】
【発明の効果】
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、以上に述べた通り構成され作用するので、操縦安定性及び耐久性を確保しつつ、車輪と共に回転するハブの回転トルクを低減して、加速性能、燃費性能を中心とする車両の走行性能の向上に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の対象となる構造の第1例を示す断面図。
【図2】同第2例を示す断面図。
【図3】同第3例を示す断面図
【図4】本発明に適用し得るシールリングの具体的構造の第1例を示す部分断面図。
【図5】同第2例を示す部分断面図。
【図6】同第3例を示す部分断面図。
【図7】同第4例を示す部分断面図。
【図8】同第5例を示す部分断面図。
【図9】同第6例を示す部分断面図。
【図10】同第7例を示す部分断面図。
【図11】従来から知られている車輪支持用転がり軸受ユニットの第1例を、懸架装置への組み付け状態で示す断面図。
【図12】同第2例を示す断面図。
【図13】車輪支持用転がり軸受ユニットの剛性を測定する状態を示す断面図。
【符号の説明】
1 ホイール
2、2a 車輪支持用転がり軸受ユニット
3 車軸
4、4a 支持軸
5 内輪
6 ナット
7、7a、7b、7c ハブ
8 スタッド
9 ナット
10a、10b 外輪軌道
11、11a 取付フランジ
12 ドラム
13 内輪軌道
14 玉
15 保持器
16a、16b、16c、16d シールリング
17 キャップ
18 バッキングプレート
19 外輪
20 第一の内輪軌道
21 第二の内輪軌道
22、22a、22b ハブ本体
23 内輪
24 小径段部
25 かしめ部
26 スプライン孔
27 外径側シールリング
28 内径側シールリング
29、29a シールリング
30 スリンガ
31a、31b シールリップ
32、32a ガータスプリング
33a、33b シールリング
34 シールリング
35、35a シールリング
36 シールリップ
37 固定台
38 梃子板
39 上面
40 取付面
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車の懸架装置に対して車輪を回転自在に支持する為の、車輪支持用転がり軸受ユニットの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
車輪支持用転がり軸受ユニットとして、例えば特開2001−221243号公報には、図11〜12に示す様な構造が記載されている。先ず、このうちの図11に示した第1例の構造に就いて説明する。車輪を構成するホイール1は、車輪支持用転がり軸受ユニット2により、懸架装置を構成する車軸3の端部に回転自在に支持している。即ち、この車軸3の端部に固定した支持軸4に、上記車輪支持用転がり軸受ユニット2を構成する、静止側軌道輪である内輪5、5を外嵌し、ナット6により固定している。一方、上記車輪支持用転がり軸受ユニット2を構成する、回転側軌道輪であるハブ7に上記ホイール1を、複数本のスタッド8、8とナット9、9とにより結合固定している。
【0003】
上記ハブ7の内周面には、それぞれが回転側軌道面である複列の外輪軌道10a、10bを、外周面には取付フランジ11を、それぞれ形成している。上記ホイール1は、制動装置を構成する為のドラム12と共に、上記取付フランジ11の片側面(図示の例では外側面)に、上記各スタッド8、8とナット9、9とにより、結合固定している。
【0004】
上記各外輪軌道10a、10bと、上記各内輪5、5の外周面に形成した、それぞれが静止側軌道面である各内輪軌道13、13との間には、玉14、14を複数個ずつ、それぞれ保持器15、15により保持した状態で転動自在に設けている。構成各部材をこの様に組み合わせる事により、背面組み合わせである複列アンギュラ型の玉軸受を構成し、上記各内輪5、5の周囲に上記ハブ7を、回転自在に、且つ、ラジアル荷重及びスラスト荷重を支承自在に支持している。尚、上記ハブ7の両端部内周面と、上記各内輪5、5の端部外周面との間には、それぞれシールリング16a、16bを設けて、上記各玉14、14を設けた空間と外部空間とを遮断している。更に、上記ハブ7の外端(軸方向に関して外とは、車両への組み付け状態で幅方向外側を言う。同じく、幅方向中央側を内と言う。本明細書全体で同じ。)開口部は、キャップ17により塞いでいる。
【0005】
上述の様な車輪支持用転がり軸受ユニット2の使用時には、図11に示す様に、内輪5、5を外嵌固定した支持軸4を車軸3に固定すると共に、ハブ7の取付フランジ11に、図示しないタイヤを組み合わせたホイール1及びドラム12を固定する。又、このうちのドラム12と、上記車軸3の端部に固定のバッキングプレート18に支持した、図示しないホイルシリンダ及びシューとを組み合わせて、制動用のドラムブレーキを構成する。制動時には、上記ドラム12の内径側に設けた1対のシューをこのドラム12の内周面に押し付ける。
【0006】
次に、図12に示した従来構造の第2例に就いて説明する。この車輪支持用転がり軸受ユニット2aの場合には、静止側軌道輪である外輪19の内径側に、回転側軌道輪であるハブ7aを、それぞれが転動体である複数の玉14、14により、回転自在に支持している。この為に、上記外輪19の内周面にそれぞれが静止側軌道面である複列の外輪軌道10a、10bを、上記ハブ7aの外周面にそれぞれが回転側軌道面である第一、第二の内輪軌道20、21を、それぞれ設けている。このハブ7aは、ハブ本体22と内輪23とを組み合わせて成る。このうちのハブ本体22の外周面の外端部に車輪を支持する為の取付フランジ11aを、同じく中間部に上記第一の内輪軌道20を、同じく中間部内端寄り部分にこの第一の内輪軌道20を形成した部分よりも小径である小径段部24を、それぞれ設けている。そして、この小径段部24に、外周面に断面円弧状である上記第二の内輪軌道21を設けた上記内輪23を外嵌している。更に、上記ハブ本体22の内端部を径方向外方に塑性変形させて成るかしめ部25により上記内輪23の内端面を抑え付けて、この内輪23を上記ハブ本体22に対し固定している。更に上記外輪19の両端部内周面と、上記ハブ7aの中間部外周面及び上記内輪23の内端部外周面との間に、それぞれシールリング16c、16dを設けて、上記外輪19の内周面と上記ハブ7aの外周面との間で上記各玉14、14を設けた空間と、外部空間とを遮断している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上述した様な車輪支持用転がり軸受ユニットの場合、玉14、14を設置した内部空間の両端開口部を塞いだシールリング16a、16b(又は16c、16d)の存在に基づき、ハブ7(又は7a)の回転に要するトルク(車輪支持用転がり軸受ユニットの回転抵抗)が大きくなる事が避けられない。この結果、上記車輪支持用転がり軸受ユニットを組み込んだ車両の、加速性能、燃費性能を中心とする走行性能が悪化する為、近年に於ける省エネルギ化の流れを受けて、改良が望まれている。
【0008】
シールリング設置部分の抵抗を低減して転がり軸受の回転トルクを低減する構造として従来から、特開平10−252762号公報に記載されたものの如きシールリップの締め代を工夫する構造の他、軸受型式、予圧量、各部の形状、接触角や軌道面の曲率半径等の内部設計、グリースの種類、シールリングの形状や材料等を工夫する事が考えられている。但し、これらの要素を互いに関連付けつつ適正に規制して、必要とするシール性能を確保し、且つ、上記回転トルクを低減する設計は面倒であった。この為、より簡便に車輪支持用転がり軸受ユニットの回転トルクを低減できる構造の実現が望まれている。
【0009】
但し、この回転トルクを低減する場合でも、操縦安定性を確保すべく、車輪の支持剛性を確保する事、転がり軸受ユニットの耐久性を確保すべく、この転がり軸受ユニットの内部空間への異物進入防止を十分に図れる構造とする事が必要である。即ち、上記操縦安定性を確保する為には、上記転がり軸受ユニットの剛性を高くして上記支持剛性を確保する必要があるが、単にこの剛性を高くすべく各転動体に付与する予圧を高くすると、これら各転動体の転がり抵抗が増大して、上記回転トルクを低減できない。又、シールリングの摺動抵抗に関しても、単に低くする事のみを考えた場合には、上記転がり軸受ユニットの内部空間への異物進入防止を十分に図れず、上記耐久性を十分に確保できなくなる。
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、この様な事情に鑑みて発明したものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、前述した従来から知られている車輪支持用転がり軸受ユニットと同様に、静止側軌道輪と、回転側軌道輪と、複数個の玉と、1対のシールリングとを備える。
このうちの静止側軌道輪は、使用状態で懸架装置に支持固定される。
又、上記回転側軌道輪は、使用状態で車輪を支持固定する。
又、上記各玉は、上記静止側軌道輪と回転側軌道輪との互いに対向する周面に存在する、それぞれが断面円弧形である静止側軌道面と回転側軌道面との間に設けられている。
更に、上記1対のシールリングは、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との互いに対向する周面同士の間で上記各玉を設置した空間の両端開口部を塞ぐ。
そして、上記両シールリングは、それぞれが弾性材製である2〜3本のシールリップを有する。
【0011】
特に、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットに於いては、上記各玉に予圧を付与する為のアキシアル荷重が、0.49〜2.94kN(50〜300kgf )である。
又、このアキシアル荷重が1.96kN(200kgf )である場合の、上記各玉の転がり抵抗に基づく、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪とを200min-1 で相対回転させる為に要するトルク(転がり抵抗)が、0.12〜0.23N・mである。
又、同じく上記アキシアル荷重が1.96kNである場合の剛性係数が、0.09以上である。
更に、上記各シールリップと相手面との摩擦に基づく、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪とを200min-1 で相対回転させる為に要するトルクが、両シールリングの合計で0.06〜0.4N・mである。
【0012】
尚、本明細書中に記載する上記剛性係数とは、上記車輪支持用転がり軸受ユニットの剛性R[kN・m/deg ]と、この車輪支持用転がり軸受ユニットのラジアル動定格荷重Cr[N]との比(R/Cr)である。又、この場合に於ける剛性Rは、上記車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する静止側軌道輪を固定した状態で回転側軌道輪にモーメント荷重を負荷した場合に於ける、上記両軌道輪の傾斜角度で表すもので、例えば、図13に示す様にして測定する。尚、この図13は、前述の図12に示した車輪支持用転がり軸受ユニット2aの剛性Rを測定する状態に就いて示している。
【0013】
測定作業時には、静止側軌道輪である外輪19を固定台37の上面に固定すると共に、回転側軌道輪であるハブ7aの取付フランジ11aに、梃子板38の基端部(図13の左端部)を結合固定する。そして、この梃子板38の上面で、上記ハブ7aの回転中心から、タイヤの回転半径分の距離Lだけ離れた部分に荷重を加えて、上記梃子板38を介して上記ハブ7aに、1.5kN・mのモーメント荷重を加える。このモーメント荷重に基づいて上記ハブ7aが、上記外輪19に対し傾斜するので、この傾斜角度を、上記固定台37の上面39に対する上記取付フランジ11aの取付面40の傾斜角度[deg ]として測定する。そして、上記モーメント荷重(1.5kN・m)をこの傾斜角度で除する事により、上記剛性R[kN・m/deg ]を求める。更に、この剛性Rを上記車輪支持用転がり軸受ユニット2aのラジアル動定格荷重Cr[N]で除する事により、前記剛性係数を求める。
【0014】
【作用】
上述の様に構成する本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、必要とする剛性及び耐久性を確保しつつ、回転トルクを十分に低減できる。
即ち、予圧を付与する為のアキシアル荷重を0.49kN以上、このアキシアル荷重が1.96kNである場合の転がり抵抗を0.12N・m以上、同じく剛性係数を0.09以上とした事に伴い、上記車輪支持用転がり軸受ユニットの剛性を確保して、操縦安定性を良好にできる。
これに対して、上記予圧を付与する為のアキシアル荷重を2.94kN以下に、上記転がり抵抗を0.23N・m以下に、1対のシールリングの回転抵抗(トルク)の合計を0.4N・m以下に、それぞれ抑えているので、上記回転トルクの低減を図れる。
【0015】
尚、上記アキシアル荷重が2.94kNを越えると、(例えば0.23N・m以下と言った様に)上記転がり抵抗を低く抑える事ができなくなって、上記回転トルクを低減できなくなる。これに対して、上記アキシアル荷重が0.49kNに満たない場合には、上記車輪支持用転がり軸受ユニットの剛性確保が難しくなって、操縦安定性が低下する。
【0016】
又、上記1対のシールリングの回転抵抗の合計を0.4N・m以下に抑えているので、車輪支持用転がり軸受ユニット全体としての回転トルクを低減できる。一方、上記両シールリングの回転抵抗の合計を0.06N・m以上確保しているので、必要とするシール性能(主として泥水の侵入防止の為の耐泥水性能)を確保できる。
【0017】
即ち、本発明者の行なった実験の結果、各シールリングに関して、シールリップの数が2本又は3本である限り、これら各シールリップの形状や材質を含め、シールリングの構造に関係なく、これら両シールリングの回転抵抗の合計の大小により、シール性能の適否を判定できる事が分かった。勿論、1対のシールリングの回転抵抗の間の差が小さい事が、回転抵抗の小さいシールリングのシール性能を確保する面から重要である。この面から、回転抵抗の低いシールリングに関しても、回転抵抗を0.03N・m以上確保する事が必要である。回転抵抗の低いシールリングの回転抵抗を0.03N・m以上確保し、上記1対のシールリングの回転抵抗の合計が0.06N・m以上であれば、必要とするシール性能を得られる事も分かった。
これらにより、上記1対のシールリングの回転抵抗の合計が0.06〜0.4N・mである本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、必要とするシール性能を確保しつつ回転トルクを十分に低減できる事が分かる。
【0018】
以上の事から、予圧を付与する為のアキシアル荷重が、0.49〜2.94kN、このアキシアル荷重が1.96kNである場合の転がり抵抗が0.12〜0.23N・m、同じく剛性係数が0.09以上、上記両シールリングの回転抵抗が合計で0.06〜0.4N・mである本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、剛性及び耐久性を確保しつつ、回転トルクを十分に低減できる事が分かる。
【0019】
【発明の実施の形態】
先ず、本発明の対象となる車輪支持用転がり軸受ユニットの構造の3例に就いて説明する。尚、本発明は、前述の図11〜12に示した構造に関しても対象となるが、以下に述べる第1〜2例は、本発明を、駆動輪(FR車の後輪、FF車の前輪、4WD車の全輪)を回転自在に支持する為の転がり軸受ユニットに適用する場合に就いて示している。本発明は、駆動輪用の転がり軸受ユニットとして特に重要性が高い。この理由は、上記図11〜12に示した様な従動輪(FR車の前輪、FF車の後輪)の場合、外径側に位置する軌道輪(図11の場合はハブ7、図12の場合は外輪19)の一端開口をキャップ17(図11)で塞ぐ事によりこの一端側のシールリング(16a、16d)を省略し、摺動抵抗を発生するシールリングを1個のみにできるのに対して、駆動輪用の転がり軸受ユニットの場合には、シールリングが2個必要となる為である。
【0020】
先ず、図1に示した第1例は、前述の図12に示した構造と同様に、静止側軌道輪である外輪19の内径側に、回転側軌道輪であるハブ7bを、複数の玉14、14により、回転自在に支持している。上記ハブ7bを構成するハブ本体22aの中心部には、等速ジョイントに付属のスプライン軸(図示省略)を挿入する為のスプライン孔26を形成している。又、上記ハブ本体22aの内端部に形成した小径段部24に外嵌した内輪23の内端面を、このハブ本体22aの内端部を径方向外方に塑性変形させて成るかしめ部25により抑え付けて、上記内輪23を上記ハブ本体22aに対し固定し、上記ハブ7bを構成している。そして、上記外輪19の両端部内周面と、上記ハブ本体22aの中間部外周面及び上記内輪23の内端部外周面との間に、それぞれシールリング16c、16dを設けて、上記外輪19の内周面と上記ハブ7bの外周面との間で上記各玉14、14を設けた空間と、外部空間とを遮断している。
【0021】
この様な構造に本発明を適用する場合には、上記ハブ本体22aの内端部に形成する上記かしめ部25を加工する際の荷重を適正に規制する事により、上記各玉14、14に予圧を付与する為のアキシアル荷重を0.49〜2.94kNとする。そして、このアキシアル荷重が1.96kNである場合の、上記外輪19の内側で上記ハブ7bを200min-1 で回転させる為に要するトルク(転がり抵抗)を0.12〜0.23N・mとする。又、これと共に、このアキシアル荷重が1.96kNである場合の剛性係数を、0.09以上とする。更に、上記両シールリング16c、16dの回転抵抗(トルク)の合計を、0.06〜0.4N・mの範囲に規制する。そして、上記各玉14、14を設置した空間内への、泥水等の異物侵入防止を、上記両シールリング16c、16dにより行なう。その他の部分の構造は、上記図12に示した構造と同様である。
【0022】
次に、図2に示した第2例の場合には、ハブ本体22bの内端部に設けた小径段部24に外嵌してこのハブ本体22bと共にハブ7cを構成する内輪23の内端面を、このハブ本体22bの内端面よりも内方に突出させている。車両への組み付け状態で上記内輪23の内端面には、図示しない等速ジョイントの外端面が突き当たり、この内輪23が上記小径段部24から抜け落ちる事を防止する。予圧付与の為のアキシアル荷重は、図示しないスプライン軸の外端部に螺着するナットを緊締するトルクにより調節する。その他の構成は、上述の図1に示した第1例の場合と同様である。
【0023】
次に、図3に示した第3例の場合には、本発明を、前述の図11に示す様な、従動輪を回転自在に支持する為の転がり軸受ユニットに適用する場合に就いて示している。前述した図11に示す構造が、支持軸4の外端部に螺着したナット6により1対の内輪5、5を固定しているのに対して、本例は、支持軸4aの中間部に第一の内輪軌道20を直接形成すると共に、この支持軸4aの外端部を径方向外方に塑性変形させて成るかしめ部25により内輪5の内端面を抑え付けて、この内輪5を上記支持軸4aに固定している。予圧付与の為のアキシアル荷重は、上記かしめ部25を加工する際の荷重により調節する。その他の部分の構造は、前述の第1例並びに上記図11に示した構造と同様である。
【0024】
次に、本発明に適用し得るシールリングの具体的構造の7例に就いて、図4〜10により説明する。このうち、図4〜10に示した5例は、前記図1〜3に示した車輪支持用転がり軸受ユニットの第1〜3例及び先に説明した図11〜12の構造で、内側のシールリング16b、16dとして利用可能な構造を示している。尚、以下の説明は、図1〜2の構造に適用する場合を例に説明する。
【0025】
先ず、図4に示した第1例は、外輪19(図1〜2)の内端部に内嵌固定する外径側シールリング27と、内輪23(図1〜2)の内端部に外嵌固定する内径側シールリング28とを組み合わせた組み合わせシールリングであり、内径側に2本、外径側に1本の、合計3本のシールリップを備える。
【0026】
次に、図5に示した第2例は、外輪19(図1〜2)の内端部に内嵌固定するシールリング29と、内輪23(図1〜2)の内端部に外嵌固定するスリンガ30とを組み合わせた組み合わせシールリングであり、上記シールリング29に3本のシールリップを備える。
【0027】
次に、図6に示した第3例は、外輪19(図1〜2)の内端部に内嵌固定するシールリング29aを構成する2本のシールリップ31a、31bのうちの内側のシールリップ31aを、ガータスプリング32により、内輪23(図1〜2)の内端部外周面に摺接させる構造としている。
【0028】
次に、図7に示した第4例は、外輪19(図1〜2)の内端部内周面に係止するシールリング33aと、内輪23(図1〜2)の内端部外周面に係止するシールリング33bとを組み合わせた組み合わせシールリングである。本例の場合、上記外輪19側に係止するシールリング33aに2本、内輪23側に係止するシールリング33bに1本の、合計3本のシールリップを備える。
【0029】
次に、図8は、外輪19(図1〜2)の内端部に内嵌するシールリング34に設けた2本のシールリップの先端縁を、内輪23(図1〜2)の内端部外周面に摺接させるものである。
【0030】
次に、図9〜10に示した2例は、外輪19(図1〜2)の外端部内周面とハブ本体22a、22b(図1〜2)の中間部外周面との間に設けるシールリングとして利用可能な構造を示している。
先ず、図9に示した第1例のシールリング35は、上記外輪19の外端部に内嵌固定自在な芯金に3本のシールリップを設けたもので、これら各シールリップの先端縁を、取付フランジ11a(図1〜2)の内側面、或はこの内側面と上記ハブ本体22a、22bの外周面とを連続させる曲面部に摺接自在としている。
【0031】
次に、図10に示した第2例の場合には、シールリング35aに設けた3本のシールリップのうちの中間のシールリップ36を、ガータスプリング32aにより、ハブ本体22a、22b(図1〜2)の中間部外周面に押し付ける様にしている。
【0032】
上述の様な、図4〜10に示した中から選択した1対のシールリングは、前述の図1〜3に示した車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する外輪19(図1〜2)ハブ7(図3)の両端部内周面とハブ本体22a、22b(図1〜2)支持軸4a(図3)の中間部外周面及び内輪23の内端部外周面(図1〜2)内輪5の外端部外周面(図3)との間に組み付けて、玉14、14を設置した空間の両端開口部を塞ぐ。そして、何れのシールリング同士を組み合わせた場合でも、両シールリングの回転抵抗の合計を、0.06〜0.4N・mの範囲に規制する。又、回転抵抗の低いシールリングの回転抵抗を0.03N・m以上確保する。
【0033】
【実施例】
次に、本発明の効果を確認する為に行なった実験の結果に就いて説明する。実験では、図4〜10に示した7種類のシールリングのうちから選択した1対のシールリングを、前記図1又は図3に示した車輪支持用転がり軸受ユニットに組み付け、これら両シールリングの回転抵抗(シールトルク)の合計値とシール性能との関係を求めた。シールトルクの調節は、シールリップの締め代(弾性変形量)の調整、弾性材の変更、相手面との接触状態の調整により行なった。そして、上記7種類のシールリング同士の組み合わせを12種類用意し、それぞれに就いて、シールトルクの合計値が0.01〜0.10N・mまでのものを6種類ずつ製作した。そして、各シールリングを、図1又は図3に示した車輪支持用転がり軸受ユニットに組み込んで、泥水浸入試験に供した。車輪支持用転がり軸受ユニットの潤滑は、粘度が10×10-6〜14×10-6m2 /s(10〜14cSt)のグリースを封入する事により行ない、20℃の環境下で、ハブ7b(又は7)を200min-1 で回転させた。
【0034】
この様な条件で行なった実験の結果を次の表1に示す。
【表1】
【0035】
尚、この表1中、丸で囲まれた数字は、当該シールリングを記載した図面番号を表している。例えば、▲4▼は図4に示したシールリングを、▲9▼は図9に示したシールリングを、それぞれ表している。又、▲4▼+▲9▼とは、図4に示したシールリングと図9に示したシールリングとを組み合わせた事を表している。又、「×」印はグリースを封入した内部空間に多量の泥水が浸入した事を、「△」印は少量の泥水が浸入した事を、「○」印は泥水の浸入が観測されなかった事を、それぞれ表している。この様な実験の結果から、シールトルクが0.06N・m以上であれば、何れの構造のシールリングを組み合わせた場合でも、泥水の浸入を阻止できる事が分かる。
【0036】
次に、シールトルク(回転抵抗)、予圧付与の為のアキシアル荷重、転がり抵抗、剛性係数が、操縦安定性、転がり軸受ユニット全体の回転トルク、耐久性に及ぼす影響を知る為に、図1に示した車輪支持用転がり軸受ユニットに、図4に示したシールリングと図9に示したシールリングとを組み込んで行なった、第二〜第五の実験に就いて、表2〜5を参照しつつ説明する。尚、以下に示す表2〜5中、「×」印は何らかの面で実用上問題が生じた事を、「△」印は何らかの面で若干の問題が生じた事を、「○」印は何れの面からも問題が生じなかった事を、それぞれ表している。尚、第二〜第五の実験は、同じ条件で3回ずつ行なった。
【0037】
先ず、表2は、上記シールトルクが、転がり軸受ユニット全体の回転トルク、耐久性に及ぼす影響を知る為に行なった、第二の実験の結果に就いて示している。尚、この実験は、回転速度200min-1 で行なった。
【表2】
【0038】
この表2に示した第二の実験の結果、上記シールトルクが0.06〜0.40N・mの範囲にあれば、転がり軸受ユニット全体の回転トルク、耐久性の何れの面からも満足できる性能を得られる事が分かった。これに対して、上記シールトルクが0.01N・m、0.03N・m及び0.05N・mの場合には、玉14、14を設置した内部空間への異物進入を十分に防止できず、耐久性確保の面で問題を生じた。これに対して、上記シールトルクが0.42N・m、0.45N・m及び0.50N・mの場合には、転がり軸受ユニット全体の回転トルクを十分に低く抑える事ができなかった。
【0039】
次に、表3は、前記アキシアル荷重(予圧)が、転がり軸受ユニットの剛性及び全体の回転トルクに及ぼす影響を知る為に行なった、第三の実験の結果に就いて示している。
【表3】
【0040】
この表3に示した第三の実験の結果、上記アキシアル荷重が0.49〜2.94kNであれば、操縦安定性、転がり軸受ユニット全体の回転トルクの何れの面からも満足できる性能を得られる事が分かった。これに対して、上記アキシアル荷重が0.294kN及び0.392kNの場合には、上記転がり軸受ユニットの剛性が低く、十分な操縦安定性を確保できなかった。これに対して、上記アキシアル荷重が3.43kN及び3.92kNの場合には、転がり抵抗が高くなって、転がり軸受ユニット全体の回転トルクを十分に低く抑える事ができなかった。
【0041】
次に、表4は、前記転がり抵抗が、転がり軸受ユニットの剛性及び全体の回転トルクに及ぼす影響を知る為に行なった、第四の実験の結果に就いて示している。尚、この実験は、アキシアル荷重(予圧)を1.96kN(200kgf )付与すると共に、回転速度200min-1 で行なった。
【表4】
【0042】
この表4に示した第四の実験の結果、上記転がり抵抗が0.12〜0.23N・mであれば、操縦安定性、転がり軸受ユニット全体の回転トルクの何れの面からも満足できる性能を得られる事が分かった。これに対して、上記転がり抵抗が0.1N・m及び0.11N・mの場合には、上記転がり軸受ユニットの剛性が低く、十分な操縦安定性を確保できなかった。これに対して、上記転がり抵抗が0.24N・m及び0.25N・mの場合には、転がり軸受ユニット全体の回転トルクを十分に低く抑える事ができなかった。
【0043】
更に、表5は、前記剛性係数が、転がり軸受ユニットの剛性に及ぼす影響を知る為に行なった、第五の実験の結果に就いて示している。尚、この実験は、アキシアル荷重を1.96kN(200kgf )付与した状態で行なった。
【表5】
【0044】
この表5に示した第五の実験の結果、上記剛性係数が0.09以上であれば、操縦安定性に関して満足できる性能を得られる事が分かった。これに対して、上記剛性係数が0.07、0.08の場合には、上記転がり軸受ユニットの剛性が低く、十分な操縦安定性を確保できなかった。
【0045】
更に、次の表6は、前記シールトルクと前記転がり抵抗とが、転がり軸受ユニット全体としての回転トルクに及ぼす影響に就いて知る為に行なった実験の結果を示している。尚、この実験は、アキシアル荷重を1.96kN(200kgf )付与すると共に、回転速度200min-1 で行なった。
【表6】
尚、この表6中、「×」印は全体としての回転トルクが大きかった事を、「△」印はやや大きかった事を、「○」印は小さかった事を、それぞれ表している。この様な表6から明らかな通り、1対のシールリングのシールトルクの合計を0.4N・m以下、転がり抵抗を0.23N・m以下に抑えた本発明は、全体としての回転トルクを0.63N・m以下と、低く抑える事ができる。
【0046】
【発明の効果】
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、以上に述べた通り構成され作用するので、操縦安定性及び耐久性を確保しつつ、車輪と共に回転するハブの回転トルクを低減して、加速性能、燃費性能を中心とする車両の走行性能の向上に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の対象となる構造の第1例を示す断面図。
【図2】同第2例を示す断面図。
【図3】同第3例を示す断面図
【図4】本発明に適用し得るシールリングの具体的構造の第1例を示す部分断面図。
【図5】同第2例を示す部分断面図。
【図6】同第3例を示す部分断面図。
【図7】同第4例を示す部分断面図。
【図8】同第5例を示す部分断面図。
【図9】同第6例を示す部分断面図。
【図10】同第7例を示す部分断面図。
【図11】従来から知られている車輪支持用転がり軸受ユニットの第1例を、懸架装置への組み付け状態で示す断面図。
【図12】同第2例を示す断面図。
【図13】車輪支持用転がり軸受ユニットの剛性を測定する状態を示す断面図。
【符号の説明】
1 ホイール
2、2a 車輪支持用転がり軸受ユニット
3 車軸
4、4a 支持軸
5 内輪
6 ナット
7、7a、7b、7c ハブ
8 スタッド
9 ナット
10a、10b 外輪軌道
11、11a 取付フランジ
12 ドラム
13 内輪軌道
14 玉
15 保持器
16a、16b、16c、16d シールリング
17 キャップ
18 バッキングプレート
19 外輪
20 第一の内輪軌道
21 第二の内輪軌道
22、22a、22b ハブ本体
23 内輪
24 小径段部
25 かしめ部
26 スプライン孔
27 外径側シールリング
28 内径側シールリング
29、29a シールリング
30 スリンガ
31a、31b シールリップ
32、32a ガータスプリング
33a、33b シールリング
34 シールリング
35、35a シールリング
36 シールリップ
37 固定台
38 梃子板
39 上面
40 取付面
Claims (2)
- 使用状態で懸架装置に支持固定される静止側軌道輪と、使用状態で車輪を支持固定する回転側軌道輪と、これら静止側軌道輪と回転側軌道輪との互いに対向する周面に存在する、それぞれが断面円弧形である静止側軌道面と回転側軌道面との間に設けられた複数個の玉と、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との互いに対向する周面同士の間で上記各玉を設置した空間の両端開口部を塞ぐ1対のシールリングとを備え、これら両シールリングは、それぞれが弾性材製である2〜3本のシールリップを有するものである車輪支持用転がり軸受ユニットに於いて、上記各玉に予圧を付与する為のアキシアル荷重が0.49〜2.94kNであり、このアキシアル荷重が1.96kNである場合の、上記各玉の転がり抵抗に基づく、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪とを200min-1 で相対回転させる為に要するトルクが0.12〜0.23N・mであり、同じく上記アキシアル荷重が1.96kNである場合の剛性係数が0.09以上であり、上記各シールリップと相手面との摩擦に基づく、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪とを200min-1 で相対回転させる為に要するトルクが、両シールリングの合計で0.06〜0.4N・mである事を特徴とする車輪支持用転がり軸受ユニット。
- 静止側軌道輪と回転側軌道輪とのうちの径方向内方に位置する一方の軌道輪は、外周面の軸方向中間部に直接形成された静止側軌道面又は回転側軌道面である第一の内輪軌道と、外周面の軸方向一端部に形成された小径段部と、この小径段部に外嵌固定した内輪とを備えたものであり、この内輪は、外周面に上記静止側軌道面又は回転側軌道面である第二の内輪軌道を形成すると共に、上記一方の部材の一端部を径方向外方に塑性変形させて成るかしめ部によりその一端面を抑え付けられたものである、請求項1に記載した車輪支持用転がり軸受ユニット。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002055660A JP2005299685A (ja) | 2002-03-01 | 2002-03-01 | 車輪支持用転がり軸受ユニット |
PCT/JP2003/002370 WO2003074890A1 (fr) | 2002-03-01 | 2003-02-28 | Unite palier a roulement pour le support d'une roue |
AU2003211541A AU2003211541A1 (en) | 2002-03-01 | 2003-02-28 | Rolling bearing unit for supporting wheel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002055660A JP2005299685A (ja) | 2002-03-01 | 2002-03-01 | 車輪支持用転がり軸受ユニット |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005299685A true JP2005299685A (ja) | 2005-10-27 |
Family
ID=27784616
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002055660A Pending JP2005299685A (ja) | 2002-03-01 | 2002-03-01 | 車輪支持用転がり軸受ユニット |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005299685A (ja) |
AU (1) | AU2003211541A1 (ja) |
WO (1) | WO2003074890A1 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010004880A1 (ja) * | 2008-07-09 | 2010-01-14 | Ntn株式会社 | 減速装置およびこれを適用した可変バルブタイミング装置 |
JP2010038362A (ja) * | 2008-07-09 | 2010-02-18 | Ntn Corp | 減速装置 |
JP2010048233A (ja) * | 2008-08-25 | 2010-03-04 | Ntn Corp | 可変バルブタイミング装置 |
WO2013154170A1 (ja) * | 2012-04-13 | 2013-10-17 | Ntn株式会社 | 車輪用軸受の密封装置 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1548307A4 (en) * | 2002-09-06 | 2007-07-04 | Nsk Ltd | ROLLER BEARING UNIT FOR SUPPORT WHEEL |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07113418A (ja) * | 1993-10-18 | 1995-05-02 | Toyota Motor Corp | 車両用軸受装置およびその製造方法 |
JPH1123598A (ja) * | 1997-06-27 | 1999-01-29 | Nippon Seiko Kk | 回転速度検出器を備えた軸受 |
JP2001121904A (ja) * | 1999-10-27 | 2001-05-08 | Ntn Corp | 車輪軸受装置 |
-
2002
- 2002-03-01 JP JP2002055660A patent/JP2005299685A/ja active Pending
-
2003
- 2003-02-28 AU AU2003211541A patent/AU2003211541A1/en not_active Abandoned
- 2003-02-28 WO PCT/JP2003/002370 patent/WO2003074890A1/ja active Application Filing
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010004880A1 (ja) * | 2008-07-09 | 2010-01-14 | Ntn株式会社 | 減速装置およびこれを適用した可変バルブタイミング装置 |
JP2010038362A (ja) * | 2008-07-09 | 2010-02-18 | Ntn Corp | 減速装置 |
JP2010048233A (ja) * | 2008-08-25 | 2010-03-04 | Ntn Corp | 可変バルブタイミング装置 |
WO2013154170A1 (ja) * | 2012-04-13 | 2013-10-17 | Ntn株式会社 | 車輪用軸受の密封装置 |
US9751361B2 (en) | 2012-04-13 | 2017-09-05 | Ntn Corporation | Seal device for a wheel bearing |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU2003211541A1 (en) | 2003-09-16 |
WO2003074890A1 (fr) | 2003-09-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6280093B1 (en) | Wheel supporting structure | |
JPWO2004022992A1 (ja) | 車輪支持用転がり軸受ユニット | |
JP4019548B2 (ja) | 車輪支持用転がり軸受ユニットとその製造方法 | |
JP2003222145A (ja) | シールリング付車輪支持用転がり軸受ユニット | |
US7287909B2 (en) | Wheel supporting rolling bearing unit | |
JPWO2003071146A1 (ja) | 車輪支持用転がり軸受ユニット | |
JP3794008B2 (ja) | ホイール用軸受 | |
JP2005299685A (ja) | 車輪支持用転がり軸受ユニット | |
JP2005299684A (ja) | 車輪支持用転がり軸受ユニット | |
JP4225006B2 (ja) | 車輪用複列アンギュラ型玉軸受 | |
JPWO2003071147A1 (ja) | 車輪支持用転がり軸受ユニット | |
JP4221831B2 (ja) | 車輪用転がり軸受ユニット | |
JP2020051597A (ja) | 車輪用軸受装置 | |
CN218294198U (zh) | 车轮用轴承装置 | |
JP2003239999A (ja) | 車輪支持用転がり軸受ユニット | |
JP2019019893A (ja) | 後輪用ハブユニット軸受 | |
JP2004306681A (ja) | 車輪支持用転がり軸受ユニット | |
JP2023159713A (ja) | ハブユニット軸受 | |
JP2003021151A (ja) | 車輪用軸受装置 | |
JP2024089975A (ja) | 車輪用軸受装置 | |
JP2024013116A (ja) | ハブユニット軸受 | |
JP2022128123A (ja) | 車輪用軸受装置 | |
JP2024006580A (ja) | ハブユニット軸受 | |
JP2024019837A (ja) | ハブユニット軸受 | |
JP2013112011A (ja) | 車輪支持用転がり軸受ユニット |