JP2013019427A - Bearing unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持するために用いられる軸受ユニットに関する。 The present invention relates to a bearing unit used, for example, for rotatably supporting a wheel of an automobile with respect to a suspension device.
従来、自動車の車輪側構成品(例えば、ディスクホイール)を車体側構成品(例えば、懸架装置(ナックル))に対して回転自在に支持するための各種の軸受ユニットが知られている(例えば、特許文献1参照)。その一例として、図2(a)には、従動輪用の軸受ユニットが示されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, various bearing units for supporting a vehicle wheel side component (for example, a disc wheel) rotatably with respect to a vehicle body side component (for example, a suspension device (knuckle)) are known (for example, Patent Document 1). As an example, FIG. 2 (a) shows a bearing unit for a driven wheel.
従動輪用の軸受ユニットは、車体側構成品に固定されて常時非回転状態に維持される一方の軌道輪(例えば、静止輪(外輪))2と、静止輪(外輪)2の内側に対向して配置され、かつ、車輪側構成品に接続されて車輪と共に回転する他方の軌道輪(例えば、回転輪(内輪))4と、相対回転する静止輪2と回転輪4との間に複列(例えば、2列)で回転可能に組み込まれた複数の転動体6,8とを備えている。なお、転動体6,8として、図面では「玉」を例示しているが、軸受ユニットの使用目的や使用環境に応じて「ころ」が適用される場合もある。
The bearing unit for the driven wheel is fixed to the vehicle body side component and is opposed to the inner side of one of the track rings (for example, the stationary ring (outer ring) 2) and the stationary ring (outer ring) 2 that are always maintained in a non-rotating state. Between the other bearing ring (for example, the rotating wheel (inner ring)) 4 connected to the wheel-side component and rotating together with the wheel, and the
静止輪(外輪)2は中空円筒状を成しており、回転輪(内輪)4の外周を覆うように配置されている。この場合、静止輪2と回転輪4との間には、軸受ユニットの内部(即ち、静止輪2と回転輪4との間で区画された環状の軸受内部空間)を、その軸方向両側から密封するためのシール部材(車輪側のリップシール10a、車体側のカバー10b)が設けられている。
The stationary ring (outer ring) 2 has a hollow cylindrical shape and is arranged so as to cover the outer periphery of the rotating ring (inner ring) 4. In this case, between the
リップシール10aは、静止輪(外輪)2の内周面2nにおいて車輪側端部に構成された固定面2n-1に圧入させて固定され、かつ、回転輪(内輪)4の外周面4mにおいて車輪側に構成された摺動面4n-1に対して摺動自在に位置決めされている。一方、カバー10bは、上記した軸受内部空間全体を車体側から覆うように、静止輪(外輪)2の内周面2nにおいて車体側端部に構成された固定面2n-2に圧入させて固定されている。
The
また、静止輪(外輪)2には、その外周面2mから外方に向って放射状に突出した固定フランジ2aが一体成形されている。この場合、固定フランジ2aの各固定孔2bに固定用ボルト(図示しない)を挿入し、これらを車体側構成品に締結することで、静止輪(外輪)2を例えばナックル(図示しない)に固定することができる。
The stationary ring (outer ring) 2 is integrally formed with a
一方、回転輪(内輪)4には、車輪側構成品を支持しつつ共に回転し、かつ、円筒形状を成す中実のハブ12が設けられており、ハブ12には、例えばディスクホイール(図示しない)が固定されるハブフランジ12aが突設されている。ハブフランジ12aは、静止輪(外輪)2を越えて外方(ハブ12の径方向外側)に向って放射状に延出しており、その延出縁付近には、周方向に沿って所定間隔で配置された複数のハブボルト14が設けられている。
On the other hand, the rotating wheel (inner ring) 4 is provided with a
ここで、複数のハブボルト14を例えばディスクホイールに形成された各ボルト孔(図示しない)に差し込んで、ハブナット(図示しない)で締付けることにより、当該ディスクホイールをハブフランジ12aに対して位置決めして固定することができる。なお、このとき、ハブ12の車輪側に突設されたパイロット部12dによって車輪側構成品の径方向の位置決めが成される。
Here, by inserting a plurality of
また、ハブ12には、その外周面4mにおいて車体側端部に嵌合面4n-2が構成されており、当該嵌合面4n-2に環状の回転輪構成体16(ハブ12と共に回転輪(内輪)4を構成する部材)を嵌合(圧入)させることができるようになっている。この場合、例えば、静止輪2と回転輪4との間に各転動体6,8を保持器18で保持した状態で、回転輪構成体16を嵌合面4n-2に形成された段部12bまで嵌合した後、ハブ12の車体側端部の加締め領域12cを塑性変形させて、当該加締め領域12cを回転輪構成体16の周端部16sに沿って加締める(密着させる)ことで、当該回転輪構成体16をハブ12に固定することができる。
The
このとき、軸受ユニットには所定の予圧が付与された状態となり、この状態において、各転動体6,8は、互いに所定の接触角を成して静止輪2と回転輪4の各軌道溝(静止軌道溝2s、回転軌道溝4s)にそれぞれ接触して回転可能に組み込まれる。この場合、2つの接触点を結んだ作用線(図示しない)は、各軌道溝2s,4sに直交し、かつ、各転動体6,8の中心を通り、軸受ユニットの中心線上の1点(作用点)で交わる。これにより背面組合せ形(DB)軸受が構成される。
At this time, a predetermined preload is applied to the bearing unit, and in this state, the
このような軸受構成において、自動車走行中に車輪に作用した力は、全てディスクホイールから軸受ユニットを通じてナックルに伝達されることになり、その際、軸受ユニットには、各種の荷重(ラジアル荷重、アキシアル荷重、モーメント荷重など)が作用する。しかし、軸受ユニットは、上述したような背面組合せ形(DB)軸受となっているため、各種の荷重に対して高い剛性が維持される。 In such a bearing configuration, all of the force acting on the wheel while the vehicle is running is transmitted from the disc wheel to the knuckle through the bearing unit. At this time, various loads (radial load, axial load) are applied to the bearing unit. Load, moment load, etc.). However, since the bearing unit is a back combination (DB) bearing as described above, high rigidity is maintained against various loads.
一方、例えば図2(b)には、駆動輪用の軸受ユニットが示されており、当該軸受ユニットでは、軸受内部空間を密封するためのシール部材として、上記した車体側のカバー10bに代えてパックシール10cが設けられている。特に参照符号は付さないが、パックシール10cは、相対的に摺動自在に対向したシール片とスリンガとを有しており、車体側からパックシール10cを圧入することで、シール片が静止輪(外輪)2の内周面2nにおいて車体側端部に構成された固定面2n-2に固定されると共に、スリンガが回転輪4の外周面4mにおいて車体側端部(具体的には、車体側端部の嵌合面4n-2に加締め固定された回転輪構成体16の外周)に構成された固定面16nに固定される。
On the other hand, for example, FIG. 2B shows a drive wheel bearing unit. In the bearing unit, instead of the above-described
また、駆動輪用の軸受ユニットにおいて、ハブ12(回転輪4)は、中空円筒状を成しており、図示しない等速ジョイント(CVJ)が連結されるようになっている。具体的に説明すると、ハブ12(回転輪4)の内周には、1本のスプライン孔12hが回転軸方向に沿って貫通して形成されている。この場合、等速ジョイントのスプライン軸(図示しない)を回転輪4(ハブ12)のスプライン孔12hに挿入し、等速ジョイントの外輪(図示しない)を回転輪4(ハブ12の加締め領域12c)に当接させると共に、当該スプライン軸の挿入先端をナット(図示しない)でパイロット部12dに固定させることで、当該軸受ユニットと等速ジョイントとを相互に連結させることができる。
In the drive wheel bearing unit, the hub 12 (the rotating wheel 4) has a hollow cylindrical shape and is connected to a constant velocity joint (CVJ) (not shown). More specifically, a
かかる構成において、例えばドライブシャフトの角度の変化に対応して等速ジョイントが自由に角度変化することで、所定トルクの駆動力が軸受ユニットを介してディスクホイールに等速かつ円滑に伝達されることになる。なお、他の構成は、上記した従動輪用の軸受ユニット(図2(a))と同一であるため、図2(b)において同一符号を付して、その説明を省略する。 In such a configuration, for example, the constant velocity joint freely changes its angle in response to a change in the angle of the drive shaft, so that a driving force of a predetermined torque is transmitted to the disc wheel through the bearing unit at a constant speed and smoothly. become. Since the other configuration is the same as the bearing unit for the driven wheel (FIG. 2A), the same reference numerals are given in FIG. 2B, and the description thereof is omitted.
ところで、上記した従動輪用及び駆動輪用の軸受ユニット(図2(a),(b))の組立では、まず、静止輪(外輪)2に、車輪側のリップシール10aと各転動体6,8と保持器18とを組み付けてユニット化させたサブアセンブリ(サブアッシーともいう)を構成する。次に、サブアセンブリをハブ12に被せた後(換言すると、サブアセンブリにハブ12を挿入した後)、静止輪(外輪)2と回転輪4(ハブ12)との間に区画された軸受内部空間に、潤滑剤(例えば、グリース、油)を封入する。
By the way, in the assembly of the bearing unit for the driven wheel and the driving wheel (FIGS. 2A and 2B), first, the
そして、回転輪構成体16を圧入し、加締め領域12cを加締めた後、図1(a),(b)に示すように、車体側のシール部材(カバー10b、パックシール10c)を上記した車体側端部の固定面2n-2に圧入して固定させることで、軸受内部空間を密封する。これにより、従動輪用及び駆動輪用の軸受ユニットを完成させることができる。
Then, after press-fitting the rotating
ここで、車体側のシール部材(カバー10b、パックシール10c)を車体側端部の固定面2n-2に圧入して固定させる際には、既に、車輪側のリップシール10aは、上記した車輪側端部の固定面2n-1に正規の状態(即ち、予め設定された位置にセットされた状態)で固定されており、このような状態で、車体側のシール部材(カバー10b、パックシール10c)を圧入すると、その圧入ストローク寸法(圧入量、圧入距離)に相当する分だけ、軸受内部空間の圧力(内圧)が上昇する。
Here, when the vehicle body side seal member (
具体的に説明すると、車輪側及び車体側の各シール部材を静止輪(外輪)2に圧入させて固定させた軸受完成状態(図2(a),(b))における軸受内部空間の容積をVB(静的空間容積ともいう)とし、また、車体側のシール部材(カバー10b、パックシール10c)を圧入させることで、その圧入ストローク寸法(圧入幅、圧入量、圧入距離)L(図1(a),(b))に相当する分だけ減少した軸受内部空間の容積をVCとすると、VC/VBだけ軸受内部空間の圧力(内圧)が上昇する。
More specifically, the volume of the bearing internal space in the completed state of the bearing (FIGS. 2 (a) and 2 (b)) in which the wheel side and vehicle body side seal members are press-fitted into the stationary wheel (outer ring) 2 and fixed. VB (also referred to as a static space volume) and press-fitting a seal member (cover 10b,
ここで、従動輪用の軸受ユニット(図1(a))において、カバー10bを圧入させる車体側端部の固定面2n-2の直径(内径)をdとすると、上記した容積VCは、VC=πLd2/4となる。また、駆動輪用の軸受ユニット(図1(b))において、パックシール10c(シール片)を圧入させる車体側端部の固定面2n-2の直径(内径)をd2とし、パックシール10c(スリンガ)を圧入させる車体側端部の固定面16nの直径(外径)をd1とすると、上記した容積VCは、VC=πL(d22−d12)/4となる。
Here, in the bearing unit for the driven wheel (FIG. 1 (a)), when the diameter (inner diameter) of the fixed
このとき、軸受内部空間の圧力(内圧)については、ボイルシャルルの法則(PV=nRT)に従って、軸受ユニットの温度変化に応じて変化する。なお、圧力(内圧)は、ゲージ圧ではなく、絶対圧力とする。ここで、Pは気体の圧力[Pa]、Vは気体が占める体積[m3]、nは気体の物質量[モル数]、Rは1モルの気体定数、Tは気体の絶対温度[K]である。 At this time, the pressure (internal pressure) in the bearing internal space changes according to the temperature change of the bearing unit in accordance with Boyle's law (PV = nRT). The pressure (internal pressure) is not gauge pressure but absolute pressure. Here, P is the gas pressure [Pa], V is the volume occupied by the gas [m 3 ], n is the amount of the gas [mole number], R is the gas constant of 1 mol, and T is the absolute gas temperature [K]. ].
例えば、自動車の使用環境や使用条件などを考慮すると、軸受ユニットの温度(即ち、軸受温度)は、−40℃(233K)程度から160℃(433K)程度まで変化する。これを圧力換算すれば、20℃(293K)で圧力(内圧)が100kPaであったとすると、−40℃では80kPa(233/293)、160℃では148kPa(433/293)となり、軸受内部空間の圧力(内圧)は大きく変化する。 For example, considering the use environment and use conditions of an automobile, the temperature of the bearing unit (that is, the bearing temperature) varies from about −40 ° C. (233 K) to about 160 ° C. (433 K). When this is converted into pressure, if the pressure (internal pressure) is 20 kPa (293K) and 100 kPa, it becomes 80 kPa (233/293) at -40 ° C and 148 kPa (433/293) at 160 ° C. The pressure (internal pressure) varies greatly.
このような軸受ユニットでは、軸受温度の変化に伴って軸受内部空間の圧力(内圧)が変化した場合、その圧力(内圧)の変化に応じて、上記したシール部材(車輪側のリップシール10a、車体側のカバー10b又はパックシール10c)が移動するような事態は生じないが、その弊害は、当該シール部材における摺動状態に現れる。なお、シール部材における摺動状態としては、例えば、車輪側のリップシール10aでは、回転輪(内輪)4の摺動面4n-1に対する摺動状態を指し、また、車体側のパックシール10cでは、当該パックシール10cを構成するシール片とスリンガとの摺動状態を指す。
In such a bearing unit, when the pressure (internal pressure) of the bearing internal space changes with changes in the bearing temperature, the above-described seal member (the
ここで、軸受内部空間の圧力(内圧)が高くなり過ぎると(例えば、シール部材のリーク限界を超えると)、当該シール部材からの「エア漏れ」や「潤滑剤漏れ」が発生すると共に、その軸受温度が低下したときには、軸受内部空間の圧力(内圧)の低下(負圧)が引き起こされる。そして、このときの圧力(内圧)の低下(負圧)の程度によっては、上記した摺動状態における摺動抵抗が上昇し、これにより、回転トルクや磨耗が増大するだけでなく、当該シール部材を介して軸受内部空間に異物(例えば、水、泥、塵埃)が浸入し易くなる。また、潤滑剤(油剤)の蒸発を招くため、潤滑状態が悪くなり、軸受寿命にも悪影響を及ぼす。 Here, when the pressure (internal pressure) in the bearing internal space becomes too high (for example, when the leak limit of the seal member is exceeded), “air leak” and “lubricant leak” from the seal member occur, When the bearing temperature decreases, a decrease (negative pressure) in the pressure (internal pressure) in the bearing internal space is caused. In addition, depending on the degree of reduction (negative pressure) of the pressure (internal pressure) at this time, the sliding resistance in the above-described sliding state increases, thereby not only increasing rotational torque and wear, but also the sealing member. This makes it easier for foreign matter (for example, water, mud, dust) to enter the bearing internal space. Further, since the lubricant (oil agent) is evaporated, the lubrication state is deteriorated and the bearing life is also adversely affected.
そこで、シール部材のリーク限界を超えないように、軸受温度の変化に伴う軸受内部空間の圧力(内圧)の変化を緩和させるための技術思想が提案されているが(例えば、特許文献2,3参照)、いずれも、既存の軸受構成をそのまま用いることができず、新たな構成を付加したり、別途改良を加えるといった面倒な手立てが必要である。このため、その手立てに要する分だけ軸受ユニットの製造コストが上昇してしまう。
Therefore, a technical idea for alleviating a change in pressure (internal pressure) in the bearing internal space accompanying a change in bearing temperature has been proposed so as not to exceed the leak limit of the seal member (for example,
なお、ルシャトリエの原理による圧平衡(例えば、2NO2⇔N2O2、N2+3H2⇔2NH3)や、固−液−気平衡(例えば、代替フロン)による圧力調整も、圧力以上に温度に対する反応が強く、逆反応になってしまう上、軸受内部空間のエアを毒性の強い気体、或いは、軌道輪(静止輪2、回転輪4)に水素脆性を発生する虞のある気体に置換する必要があるため、実施不可能であった。
It should be noted that pressure adjustment based on Le Chatelier's principle (for example, 2NO 2 ⇔N 2 O 2 , N 2 + 3H 2 ⇔2NH 3 ) and solid-liquid-gas equilibrium (for example, alternative chlorofluorocarbon) can be performed at a temperature higher than the pressure. In addition, the air in the bearing inner space is replaced with a highly toxic gas or a gas that may cause hydrogen embrittlement in the race ring (
本発明は、上記したような問題を解決するためになされており、その目的は、既存の軸受構成をそのまま用いて、容易に、軸受温度の変化に伴う軸受内部空間の圧力(内圧)の変化を緩和させることを可能にする低コストの軸受ユニットを提供することにある。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to easily change the pressure (internal pressure) in the bearing internal space as the bearing temperature changes, using the existing bearing configuration as it is. It is an object of the present invention to provide a low-cost bearing unit that can alleviate the above.
かかる目的を達成するために、本発明は、相対回転可能に対向配置された軌道輪と、軌道輪に圧入されて固定され、かつ、当該軌道輪間に区画された軸受内部空間を、その軸方向両側から密封するためのシール部材とを備えた軸受ユニットであって、双方のシール部材を軌道輪に圧入させて固定させた状態における軸受内部空間の容積をVBとし、一方のシール部材を軌道輪に圧入させて固定させた状態において、他方のシール部材を軌道輪に圧入させることで、その圧入ストローク寸法に相当する分だけ減少した軸受内部空間の容積をVCとすると、想定軸受温度の下限で軸受内部空間の圧力が負圧にならず、かつ、想定軸受温度の上限で軸受内部空間の圧力がシール部材のリーク限界を超えないようなVBとVCの比率を得るために、他方のシール部材を軌道輪に圧入させる圧入ストローク寸法が調整されている。
本発明において、軸受想定温度の下限で軸受内部空間の圧力が負圧にならないようにするため、VCは、VBの0.3倍以上となるように設定されている。
本発明において、想定軸受温度の上限で軸受内部空間の圧力がシール部材のリーク限界を超えないようにするため、VCは、VBの0.7倍以下となるように設定されている。
In order to achieve such an object, the present invention provides a bearing ring that is disposed so as to be relatively rotatable and a bearing inner space that is press-fitted into the bearing ring and that is partitioned between the bearing rings. Bearing unit having a sealing member for sealing from both sides in the direction, and the volume of the bearing internal space in a state where both the sealing members are press-fitted into the race ring and fixed, is VB, and one seal member is the raceway When the volume of the bearing internal space reduced by an amount corresponding to the press-fitting stroke dimension is VC by pressing the other seal member into the race ring while being pressed into the ring and fixed, the lower limit of the assumed bearing temperature In order to obtain the ratio of VB and VC so that the pressure in the bearing internal space does not become negative and the pressure in the bearing internal space does not exceed the leak limit of the seal member at the upper limit of the assumed bearing temperature. Press fitting stroke dimension is adjusted for press-fitting the sealing member to the bearing ring.
In the present invention, VC is set to be not less than 0.3 times VB so that the pressure in the bearing internal space does not become negative at the lower limit of the assumed bearing temperature.
In the present invention, VC is set to be not more than 0.7 times VB so that the pressure in the bearing internal space does not exceed the leak limit of the seal member at the upper limit of the assumed bearing temperature.
本発明によれば、既存の軸受構成をそのまま用いて、容易に、軸受温度の変化に伴う軸受内部空間の圧力(内圧)の変化を緩和させることを可能にする低コストの軸受ユニットを実現することができる。 According to the present invention, a low-cost bearing unit that can easily reduce a change in pressure (internal pressure) in a bearing internal space accompanying a change in bearing temperature by using an existing bearing configuration as it is is realized. be able to.
以下、本発明の一実施形態に係る軸受ユニットについて説明する。
なお、本実施形態は、図1及び図2に示された軸受ユニットの改良であるため、以下、同一の図面(図1,2)を用いて、その改良部分に係る軸受ユニットについての説明にとどめる。
Hereinafter, a bearing unit according to an embodiment of the present invention will be described.
Since the present embodiment is an improvement of the bearing unit shown in FIGS. 1 and 2, hereinafter, the same drawing (FIGS. 1 and 2) will be used to describe the bearing unit according to the improved portion. Stay.
本実施形態では、車体側のシール部材(カバー10b、パックシール10c)を圧入させる圧入ストローク寸法(圧入幅、圧入量、圧入距離)L(図1(a),(b))を調整することで、軸受完成状態(図2(a),(b))における軸受内部空間の容積VB(静的空間容積)と、圧入ストローク寸法Lに相当する分だけ減少した軸受内部空間の容積VCとの比率(VC/VB)を適切な範囲に設定し、これにより、シール部材のリーク限界を超えないように、軸受温度の変化に伴う軸受内部空間の圧力(内圧)の変化を緩和させることを可能にする軸受ユニットを設計する。
In the present embodiment, the press-fitting stroke dimensions (press-fitting width, press-fitting amount, press-fitting distance) L (FIGS. 1A and 1B) for press-fitting the body side seal members (cover 10b,
かかる軸受ユニットの設計では、想定軸受温度の下限で軸受内部空間の圧力(内圧)が負圧にならず、かつ、想定軸受温度の上限で軸受内部空間の圧力(内圧)がシール部材のリーク限界を超えないようなVBとVCの比率(VC/VB)を得るために、車体側のシール部材(カバー10b、パックシール10c)を圧入させる圧入ストローク寸法(圧入幅、圧入量、圧入距離)Lが調整されている。なお、シール部材のリーク限界とは、密封状態が崩れる限界、即ち、軸受内部からの空気や潤滑剤の漏洩が始まる圧力を指す。
In such a bearing unit design, the pressure (internal pressure) in the bearing internal space does not become negative at the lower limit of the assumed bearing temperature, and the pressure (internal pressure) in the bearing inner space at the upper limit of the assumed bearing temperature is the leakage limit of the seal member. Press-fit stroke dimensions (press-fit width, press-fit amount, press-fit distance) L for press-fitting the vehicle body side seal member (cover 10b,
本実施形態において、軸受完成状態(図2(a),(b))における軸受内部空間の容積VBは、静的空間容積によって定義される。具体的には、静的空間容積VBは、その径方向が静止輪(外輪)2の内周面2nの輪殻(輪郭)と、回転輪(内輪)4の外周面4m(具体的には、ハブ12と回転輪構成体16とから成る回転輪(内輪)4の外周面4m)の輪殻(輪郭)とで定義され、かつ、軸方向がシール部材(車輪側のリップシール10a、車体側のカバー10b又はパックシール10c)の軸受内部空間側の輪殻(輪郭)で定義される空間容積から、複数の転動体6,8、保持器18、潤滑剤(例えば、グリース、油)の合計の体積を引いた差で定義される。なお、従動輪用の軸受ユニット(図1(a))においては、回転輪(内輪)2の軸方向内側(回転輪構成体16の周端部16sと、加締め領域12cと、加締め領域12cの内径の凹部により構成される面)の輪殻(輪郭)に基づいて、上記した静的空間容積がさらに定義される。この場合、かかる従動輪用の輪殻(輪郭)とカバー10bの軸受内部空間面との間の空間容積分、従動輪の空間容積は、駆動輪の空間容積よりも大きくなる。
In the present embodiment, the volume VB of the bearing internal space in the completed bearing state (FIGS. 2A and 2B) is defined by the static space volume. Specifically, the static space volume VB has a radial direction whose ring direction is an annular shell (outline) of the inner
また、従動輪用の軸受ユニット(図1(a))において、カバー10bを圧入させる静止輪(外輪)2の車体側端部の固定面2n-2の直径(内径)をdとすると、圧入ストローク寸法Lに相当する分だけ減少した軸受内部空間の容積VCは、VC=πLd2/4と定義される。また、駆動輪用の軸受ユニット(図1(b))において、パックシール10c(シール片)を圧入させる静止輪(外輪)2の車体側端部の固定面2n-2の直径(内径)をd2とし、パックシール10c(スリンガ)を圧入させる車体側端部の固定面16nの直径(外径)をd1とすると、圧入ストローク寸法Lに相当する分だけ減少した軸受内部空間の容積VCは、VC=πL(d22−d12)/4と定義される。
Further, in the bearing unit for the driven wheel (FIG. 1 (a)), if the diameter (inner diameter) of the fixed
なお、圧入ストローク寸法Lは、静止輪(外輪)2の車体側端部に形成された面取り部(図示しない)の状態(例えば、大きさ、形状、傾きなど)に応じて、車体側のシール部材(カバー10b、パックシール10c)を車体側端部の固定面2n-2に圧入させる実際の圧入幅(圧入量、圧入距離)から、圧入前に当該静止輪(外輪)2の車体側端部と車体側のシール部材(カバー10b、パックシール10c)とが重なり合う寸法(幅、量、距離)を引いた差で定義される。
The press-fitting stroke dimension L depends on the state (for example, size, shape, inclination, etc.) of the chamfered portion (not shown) formed at the vehicle body side end of the stationary wheel (outer ring) 2. From the actual press-fitting width (press-fitting amount, press-fitting distance) in which the members (cover 10b,
この場合、軸受温度の変化範囲と、シール部材のリーク限界とを想定し、軸受想定温度の下限で軸受内部空間の圧力(内圧)が負圧にならず、かつ、想定軸受温度の上限で軸受内部空間の圧力(内圧)即ち“正圧”がシール部材のリーク限界を超えないように、常温での軸受内部空間の圧力(内圧)を設定するため、圧入ストローク寸法Lが調整されている。 In this case, assuming the change range of the bearing temperature and the leak limit of the seal member, the bearing internal space pressure (internal pressure) does not become negative at the lower limit of the assumed bearing temperature, and the bearing at the upper limit of the assumed bearing temperature. In order to set the pressure (internal pressure) of the bearing internal space at normal temperature so that the pressure (internal pressure) of the internal space, that is, “positive pressure” does not exceed the leak limit of the seal member, the press-fitting stroke dimension L is adjusted.
例えば、軸受想定温度を−40℃(233K)〜160℃(433K)とし、シール部材のリーク限界を250kPaとする場合を想定する。ここで、軸受ユニットの組立場の温度を20℃(293K)、気圧を100kPaとすると、軸受想定温度の下限で軸受内部空間の圧力(内圧)が負圧にならないようにするためには、20℃(293K)における軸受内部空間の圧力(内圧)は、126kPa(100×293/233)以上であるため、これにより、VBとVCの関係を、VC≧0.26(≒0.3)VBとなるように設定すればよい。 For example, it is assumed that the assumed bearing temperature is −40 ° C. (233 K) to 160 ° C. (433 K) and the leak limit of the seal member is 250 kPa. Here, assuming that the assembly unit temperature of the bearing unit is 20 ° C. (293 K) and the atmospheric pressure is 100 kPa, in order to prevent the pressure (internal pressure) in the bearing internal space from becoming a negative pressure at the lower limit of the assumed bearing temperature, 20 Since the pressure (internal pressure) of the bearing internal space at 126 ° C. (293 K) is not less than 126 kPa (100 × 293/233), the relationship between VB and VC can be expressed as VC ≧ 0.26 (≈0.3) VB. Should be set to be.
このとき、想定軸受温度の上限で軸受内部空間の圧力(内圧)即ち“正圧”がシール部材のリーク限界(250kPa)を超えないようにするためには、20℃(293K)における軸受内部空間の圧力(内圧)は、169kPa(250×293/433)以下であるため、これにより、VBとVCの関係を、VC≦0.69(≒0.7)VBとなるように設定すればよい。 At this time, in order to prevent the pressure (internal pressure), that is, “positive pressure” in the bearing inner space from exceeding the leak limit (250 kPa) of the seal member at the upper limit of the assumed bearing temperature, the bearing inner space at 20 ° C. (293 K). Therefore, the relationship between VB and VC can be set to satisfy VC ≦ 0.69 (≈0.7) VB. .
具体的な実施例として、例えば乗用車クラスの軸受ユニットにおいて、その軸受内部空間の容積は50cc位であり、シール部材(例えば、図1(a)に示されたカバー10b)を圧入させる静止輪(外輪)2の車体側端部の固定面2n-2の直径(内径)dは70mm位である。この場合、シール部材(カバー10b)を車体側端部の固定面2n-2に圧入させる際に、その圧入ストローク寸法Lに相当する分だけ減少した軸受内部空間の容積VCを、上記した範囲(VC≧0.3×50、かつ、VC≦0.7×50)となるようにするためには、当該圧入ストローク寸法Lは、4mm≦L≦9mmに調整すればよい。
As a specific embodiment, for example, in a passenger car class bearing unit, the volume of the bearing internal space is about 50 cc, and a stationary wheel (for example, a
以上、本実施形態によれば、シール部材(カバー10b、パックシール10c)を圧入させる圧入ストローク寸法(圧入幅、圧入量、圧入距離)L(図1(a),(b))を調整することで、軸受温度が変化しても、想定軸受温度の下限で軸受内部空間の圧力(内圧)が負圧にならず、かつ、想定軸受温度の上限で軸受内部空間の圧力(内圧)がシール部材のリーク限界を超えないようなVBとVCの比率(VC/VB)を得ることができる。これにより、軸受温度が変化しても、シール部材のリーク限界を超えないように、軸受内部空間の圧力(内圧)の変化を緩和させることを可能にする軸受ユニットを実現することができる。
As described above, according to the present embodiment, the press-fitting stroke dimensions (press-fitting width, press-fitting amount, press-fitting distance) L (FIGS. 1A and 1B) for press-fitting the seal member (cover 10b,
なお、上記した実施形態では、車体側のシール部材として、静止輪(外輪)2の車体側端部の内径側に圧入させるカバー10bやパックシール10cを想定して説明したが、これに限定されることはなく、例えば、静止輪(外輪)2の車体側端部の外径側に圧入させるカバー、或いは、その一部が樹脂で成形されたり、回転検出用センサが一体化されたような種々のシール部材についても、上記した圧入ストローク寸法Lに調整することで、本実施形態と同様の作用効果を実現することができる。
In the above-described embodiment, the
2 軌道輪(静止輪(外輪))
4 軌道輪(回転輪(内輪))
10a シール部材(リップシール)
10b シール部材(カバー)
10c シール部材(パックシール)
L シール部材を軌道輪に圧入させる圧入ストローク寸法
2 Track ring (stationary wheel (outer ring))
4 race ring (rotating ring (inner ring))
10a Seal member (lip seal)
10b Seal member (cover)
10c Seal member (pack seal)
L Press-fit stroke dimensions to press-fit the seal member into the race
Claims (3)
軌道輪に圧入されて固定され、かつ、当該軌道輪間に区画された軸受内部空間を、その軸方向両側から密封するためのシール部材とを備えた軸受ユニットであって、
双方のシール部材を軌道輪に圧入させて固定させた状態における軸受内部空間の容積をVBとし、
一方のシール部材を軌道輪に圧入させて固定させた状態において、他方のシール部材を軌道輪に圧入させることで、その圧入ストローク寸法に相当する分だけ減少した軸受内部空間の容積をVCとすると、
想定軸受温度の下限で軸受内部空間の圧力が負圧にならず、かつ、想定軸受温度の上限で軸受内部空間の圧力がシール部材のリーク限界を超えないようなVBとVCの比率を得るために、他方のシール部材を軌道輪に圧入させる圧入ストローク寸法が調整されていることを特徴とする軸受ユニット。 A bearing ring arranged opposite to be relatively rotatable,
A bearing unit that includes a seal member that is press-fitted into and fixed to the bearing ring and that seals the bearing internal space defined between the bearing rings from both axial sides thereof,
The volume of the bearing internal space in a state where both the seal members are press-fitted into the bearing ring and fixed is VB,
In a state in which one seal member is press-fitted into the bearing ring and fixed, the volume of the bearing internal space reduced by an amount corresponding to the press-fitting stroke size by pressing the other seal member into the race ring is VC. ,
To obtain a ratio of VB and VC so that the pressure in the bearing internal space does not become negative at the lower limit of the assumed bearing temperature and the pressure in the bearing inner space does not exceed the leakage limit of the seal member at the upper limit of the assumed bearing temperature. Further, a press-fitting stroke dimension for press-fitting the other seal member into the race is adjusted.
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