JP2006118548A - 車輪用軸受装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 この車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面3を有する外方部材1と、これら軌道面3に対向する軌道面4を有する内方部材2と、対向する軌道面3,4間に介在した複列の転動体5とを備え、駆動輪を支持する。内方部材2は、車輪取付用のハブフランジ9aを外周に有するハブ輪9と、このハブ輪9のインボード側端の外周に嵌合した内輪10とでなり、これらハブ輪9および内輪10に各列の軌道面4を形成する。内輪10の内周面には、この内輪10のインボード側の端面10aまで続き、この端面10aの内周縁に相当する深さの段差部16を設ける。ハブ輪9の加締加工による塑性変形部分9bを、内輪10の段差部16の軸方向に向く段面16aに係合させる。塑性変形部分9bは、内輪10の端面10aから突出しないものとする。
【選択図】 図2
Description
(1)ハブ輪29の加締部29bが大きいため、内輪30のインボード側端部に形成する段部36の径方向段差を、半径差で5〜7mm程度とする必要が有る。このように段部36の段差を大きくすると、内輪30のインボード側端面30aの面積が小さくなるので、等速ジョイント外輪33の段面33bとの接触面圧が大きくなる。そのため、摩耗や異音の発生の原因となる。
(2)ハブ輪29の加締部29bを内輪30のインボード側端より内側(アウトボード側)に収めようとすると、内輪30の段部36の軸方向長さを7〜8mm程度にする必要が有る。このように内輪段部36の軸方向長さが長くなると、ボール接触角の延長線上に内輪段部36が位置する傾向があり、運転時の負荷荷重による内輪変形が大きくなって短寿命となる可能性がある。また、内輪段部36の軸方向長さが長くなると、それだけハブ輪29に対する内輪30の嵌め合い長さ(面積)が減少するので、内輪クリープが発生し、軸受寿命が低下する可能性がある。これらの問題は、内輪全体の幅寸法を長くすれば回避できるが、それでは軸方向に余分なスペースが必要になる。
(3)また、ハブ輪29の加締部29bが大きいことから、揺動加締加工において、加締工具が内輪30と干渉し、加工が困難である。
内輪の段差部の上記径方向寸法は、0.25mmよりも小さいと、ハブ輪の塑性変形部分との掛かり代が小さくて抜け耐力が確保できず、また2.5mmを超えると、内輪端面の面積を大きく確保して、等速ジョイント外輪の段面との接触面圧を低下させることができなくなる。0.25〜2.5mmの範囲であると、抜け耐力を確保しながら内輪端面の面積確保,接触面圧低下による摩耗,異音防止の各効果が得られる。
また、内輪の段差部の軸方向範囲は、ハブ輪端面から0.25mm未満であると、段差部に係合させるハブ輪の塑性変形部分が小さくなり過ぎて、抜け耐力が確保できない。この軸方向範囲が、接触角を成す線の延長線上にかかる場合は、運転時の負荷荷重による内輪の変形が大きくなって短寿命となる可能性がある。上記のように軸方向範囲を、ハブ輪端面から0.25mm以上で、接触角を成す線の延長線上にかからない範囲とすると、抜け耐力を確保しながら、運転時の負荷荷重による内輪の変形を小さくでき、それだけ長寿命化が可能性となる。また、接触角を成す線の延長線上にかからない範囲であると、内輪の段差部の軸方向長さが短いことから、ハブ輪に対する内輪の嵌め合い長さが確保でき、内輪クリープの発生を抑えることができる。この点からも長寿命化が可能となる。また、嵌め合い長さの確保のために、内輪全体の幅寸法を長くする必要がないので、軸方向に余分なスペースが不要となる。
ハブ輪の軌道面は転動寿命の向上の点から、表面硬化処理面として硬度を高くすることが好ましいが、加締加工を行う部分は、加締加工の容易性の点から非熱処理部とすることが好ましい。内輪は、小部品であって軌道面を有し、かつハブ輪に内径面が嵌合することから、表面から芯部までの全体を焼入れ処理により硬化させたものとすることが、転動寿命や嵌合面の耐摩耗性の向上の点で好ましい。
この車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面3を形成した外方部材1と、これら各軌道面3に対向する軌道面4を形成した内方部材2と、これら外方部材1および内方部材2の軌道面3,4間に介在した複列の転動体5とで構成される。この車輪用軸受装置は、複列のアンギュラ玉軸受型とされていて、転動体5はボールからなり、各列毎に保持器6で保持されている。上記各軌道面3,4は断面円弧状であり、各軌道面3,4はボール接触角θが背面合わせとなるように形成されている。外方部材1と内方部材2との間の軸受空間の両端は、シール7,8によりそれぞれ密封されている。
内方部材2は回転側の部材となるものであって、外周に車輪取付用のハブフランジ9aを有するハブ輪9と、このハブ輪9のインボード側端の外周に嵌合した内輪10とでなる。これらハブ輪9および内輪10に前記各列の軌道面4が形成されている。ハブ輪9は中央孔11を有し、その軌道面4は、焼入れ処理による表面硬化処理面とされている。内輪10は、表面から芯部までの全体が焼き入れ処理により硬化させてある。
段差部16は、内輪10の内周縁というごく限られた範囲のものとしたため、内輪10の抜け耐力を確保しながら、段差部16をできるだけ小さなものとできる。このため、段差部16を設けながら内輪10の端面の面積の減少が少なく、等速ジョイント外輪13の段面13bとの接触面圧の増加が抑制され、摩耗や異音の発生が防止できる。
なお、第3世代型の車輪用軸受装置が採用される自動車は、一般的には乗用車であり、小型乗用車から大型乗用車までの一般的な乗用車に採用される各種寸法の車輪用軸受装置に適用できる範囲として、上記各寸法(Δr,W)を定めた。
径方向寸法Δrの最小値:
内輪10の抜け方向荷重が負荷された際に、ハブ輪9の加締加工による塑性変形部分9bにおける段面の面圧が降伏点応力以下となることが必要である。上記乗用車用の車輪用軸受装置において、2tonの内輪抜け方向荷重が作用したときに、塑性変形部分9bの上記段面の面圧を降伏点応力以下とするには、径方向寸法Δrが0.25mm以上であることが必要である。
径方向寸法Δrの最大値:
段差部16の径方向寸法Δrが大きくなると、内輪10の端面が小さくなり、等速ジョイント外輪13の段面13bとの接触面圧が大きくなって、摩耗や異音発生の原因となる。上記乗用車用の車輪用軸受装置の量産実績品と同水準を保つことのできる径方向寸法Δrは、2.5mm以下である。
軸方向範囲Wの最少値:
2tonの内輪抜け方向荷重が負荷された際、ハブ輪9の塑性変形部分9bの充足部分9baのせん断応力が許容値以下となることが必要である。上記乗用車用の車輪用軸受装置において、2tonの内輪抜け方向荷重が作用したときに、上記充足部分9baのせん断応力を許容値以下とするには、軸方向範囲Wが0.25mm以上であることが必要である。
軸方向範囲Wの最大値:
ボール接触角の延長線上に段差部16が存在すると、運転時の負荷荷重による内輪10の変形が大きくなり、短寿命になる可能性がある。このため、軸方向範囲Wの最大値は、ボール接触角の延長線上に段差部16が掛からない長さである。
2…内方部材
3…外方部材の軌道面
4…内方部材の軌道面
5…転動体
9…ハブ輪
9a…ハブフランジ
9b…塑性変形部分
9c…ハブ輪の外向き端面
10…内輪
10a…内輪の外向き端面
16…内輪の段差部
16a…内輪段差部の段面
θ…接触角
L…接触角をなす線
W…内輪段差部の軸方向範囲
Claims (4)
- 内周に複列の軌道面を有する外方部材と、これら軌道面に対向する軌道面を有する内方部材と、対向する軌道面間に介在した複列の転動体とを備え、上記内方部材が、車輪取付用のハブフランジを外周に有するハブ輪と、このハブ輪のインボード側端の外周に嵌合した内輪とでなり、これらハブ輪および内輪に前記各列の軌道面を形成した駆動輪支持用の車輪用軸受装置において、
前記内輪の内周面に、この内輪のインボード側の端面まで続き、この端面の内周縁に相当する深さの段差部を設け、前記ハブ輪の加締加工により前記内輪の前記段差部の軸方向に向く段面に係合する塑性変形部分を設け、この塑性変形部分は前記内輪の端面から突出しないものとしたことを特徴とする車輪用軸受装置。 - 請求項1において、複列のアンギュラ玉軸受型の車輪用軸受装置とし、内輪の前記段差部の径方向寸法を、内輪内径面との半径差で0.25〜2.5mmとし、かつ前記段差部の軸方向範囲を、ハブ輪端面から0.25mm以上で、接触角を成す線の延長線上にかからない範囲とした車輪用軸受装置。
- 請求項1または請求項2において、内輪の前記段差部の前記軸方向に向く段面をテーパ面に形成した車輪用軸受装置。
- 請求項1ないし請求項3のいずれか1項において、ハブ輪における前記軌道面は焼入れ処理した表面硬化処理面とし、前記加締加工を行う部分は非熱処理部とし、前記内輪は表面から芯部までの全体を焼入れ処理により硬化させた車輪用軸受装置。
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