JP4539488B2 - 複列ボールベアリング機構 - Google Patents

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Description

本発明は、複列ボールベアリング機構に関する。
複列ボールベアリング機構の一つとして、ピッチ円直径が大径である第１ボール列とピッチ円直径が小径である第２ボール列が同軸的に設けられているものがあり、例えば、下記特許文献１に示されている。
特開２００４−９２６８７号公報
上記した特許文献１に記載されている複列ボールベアリング機構では、ピッチ円直径が大径である第１ボール列とピッチ円直径が小径である第２ボール列が軸方向に重合配置されているため、軸方向の寸法（幅）を小さくすることが可能である。しかし、外輪、第１内輪、第２内輪等がスラスト方向（軸方向）にて相対移動可能（分離可能）に構成されているため、スラスト剛性を十分に確保することができない。
本発明は、上記した問題に対処すべくなされたものであり、ピッチ円直径が大径である第１ボール列とピッチ円直径が小径である第２ボール列が同軸的に設けられている複列ボールベアリング機構において、前記第１ボール列の各ボールに一側から係合する第１部材と前記第２ボール列の各ボールに他側から係合する第２部材が軸方向にて一体的に連結されていて、前記第１部材と前記第２部材間にて前記第１ボール列の各ボールと前記第２ボール列の各ボールとこれら各ボール間に介在する中間部材が軸方向にて挟持され、前記第１ボール列がスラスト玉軸受を構成するものであり、前記第２ボール列がアンギュラ玉軸受を構成するものであり、前記第１部材には前記第１ボール列における一対のボールを周方向にて保持する保持壁が形成され、前記中間部材には前記第１ボール列における一対のボール間に介入する突起部が形成されていて、同突起部の各ボールを受承する部位には荷重センサがそれぞれ組付けられていることに特徴がある。
本発明による複列ボールベアリング機構では、第１部材および第２部材に対して中間部材を相対回転可能とすることが可能である。また、この複列ボールベアリング機構では、第１ボール列のピッチ円直径が大径で第２ボール列のピッチ円直径が小径であるため、第１ボール列と第２ボール列を軸方向に重合配置することが可能である。また、第１部材と第２部材が、軸方向にて一体的に連結されていて、第１ボール列の各ボールと第２ボール列の各ボールと中間部材を軸方向にて挟持可能である。このため、この複列ボールベアリング機構では、軸方向の寸法（幅）を小さくして扁平な形状を維持しながら、スラスト方向（軸方向）でのガタを抑制して、スラスト剛性を高めることが可能である。
また、本発明による複列ボールベアリング機構では、第１部材に形成した保持壁、中間部材に形成した突起部、突起部に組付けた荷重センサ等によって、荷重センサにて検出される荷重に基づいて第１部材と中間部材間の伝達トルクを検出可能なトルク検出器を構成することができ、当該複列ボールベアリング機構における既存の構成を有効に活用してトルク検出器をシンプルかつコンパクトに構成することが可能である。
以下に、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。図１および図２は本発明の第１実施形態（車両の車輪支持部に実施した実施形態）を示していて、この第１実施形態の複列ボールベアリング機構Ａ１では、ピッチ円直径が大径Ｄ１である第１ボール列１１と、ピッチ円直径が小径Ｄ２（Ｄ１＞Ｄ２）である第２ボール列１２が同軸的に設けられている。また、第１ボール列１１の各ボール１１ａに一側（図１左側）から係合する第１部材としてのホイール側ハウジング１３と、第２ボール列１２の各ボール１２ａに他側（図１右側）から係合する第２部材としての段付スリーブ１４が軸方向にて一体的に連結されている。
第１ボール列１１は、ホイール側ハウジング１３および両ボール列１１，１２間に設けた中間部材としてのハブ側ハウジング１５とによってスラスト玉軸受を構成するものであり、各ボール１１ａはハブ側ハウジング１５の一側に設けた断面Ｖ字状の凹部１５ａに転動可能に保持された状態でホイール側ハウジング１３の他側面１３ａに転動可能に係合している。なお、ハブ側ハウジング１５は、４個のフランジ部１５ｂにてアクスルハウジング２１内にて回転可能なアクスルハブ２２に一体的に組付けられるように構成されている。
第２ボール列１２は、段付スリーブ１４およびハブ側ハウジング１５とによってアンギュラ玉軸受を構成するものであり、各ボール１２ａはケージ（図示省略の保持器）によって周方向にて略等間隔に保持された状態にてハブ側ハウジング１５の他側に設けた環状の外輪軌道面１５ｃに一点で転動可能に係合するとともに段付スリーブ１４の外周に設けた環状の内輪軌道面１４ａ，１４ｂに二点で転動可能に係合している。
ホイール側ハウジング１３は、内周に形成した雌ねじ部１３ｂにて段付スリーブ１４の図１右端部外周に形成した雄ねじ部１４ｃに軸方向にて螺合量調整可能にねじ結合されていて、段付スリーブ１４の雄ねじ部１４ｃに螺着したロックナット１６により固定保持されている。なお、段付スリーブ１４は、アクスルハブ２２の端面に対して僅かな軸方向隙間で対向していて、ホイール側ハウジング１３とのねじ結合部での結合が緩くなってもアクスルハブ２２の端面に当たって抜け止めされるように構成されている。
また、ホイール側ハウジング１３は、段付スリーブ１４との間にて第１ボール列１１の各ボール１１ａと第２ボール列１２の各ボール１２ａとこれら各ボール１１ａ，１２ａ間に介在するハブ側ハウジング１５を軸方向にて挟持している。なお、ホイール側ハウジング１３には、車輪（図示省略）を取付けるための４個のハブボルト１７がスプライン形成部１７ａ（図２参照）にて一体的に組付けられている。
また、この第１実施形態においては、ホイール側ハウジング１３に第１ボール列１１における一対のボール１１ａ，１１ａを周方向にて保持する４対の保持壁１３ｃ，１３ｄが形成され、ハブ側ハウジング１５に第１ボール列１１における一対のボール１１ａ，１１ａ間に介入する４個の突起部１５ｄが周方向にて９０度の間隔にて形成されていて、各突起部１５ｄの各ボール１１ａを受承する部位には荷重センサＳがそれぞれ組付けられている。なお、各荷重センサＳは、ホイール側ハウジング１３のハブ側ハウジング１５に対する回転力（荷重）を検出して電気的に出力するもの（例えば、圧電素子）であり、これらの出力に基づいてホイール側ハウジング１３とハブ側ハウジング１５間の伝達トルク（アクスルハブ２２と車輪間の伝達トルク）が所定の演算により検出可能である。
また、この第１実施形態においては、各保持壁１３ｄに調整ねじ１８とロックナット１９がそれぞれ組付けられている。各調整ねじ１８は、第１ボール列１１における各ボール１１ａの配列方向（周方向）に沿って保持壁１３ｄに進退可能に螺着されていて、一対のボール１１ａと一対の荷重センサＳとの係合荷重を調整可能であり、調整後の状態はロックナット１９により固定保持可能である。
上記のように構成した第１実施形態の複列ボールベアリング機構Ａ１においては、ホイール側ハウジング１３および段付スリーブ１４に対してハブ側ハウジング１５を相対回転可能とすることが可能である。また、この複列ボールベアリング機構Ａ１では、第１ボール列１１のピッチ円直径が大径Ｄ１で第２ボール列１２のピッチ円直径が小径Ｄ２であるため、第１ボール列１１と第２ボール列１２を軸方向に重合配置することが可能である。また、ホイール側ハウジング１３と段付スリーブ１４が、軸方向にて一体的に連結されていて、第１ボール列１１の各ボール１１ａと第２ボール列１２の各ボール１２ａとハブ側ハウジング１５を軸方向にて挟持している。このため、この複列ボールベアリング機構Ａ１では、軸方向の寸法（幅）を小さくして扁平な形状を維持しながら、スラスト方向（軸方向）でのガタを抑制して、スラスト剛性を高めることが可能である。
また、この複列ボールベアリング機構Ａ１では、ホイール側ハウジング１３と段付スリーブ１４が、軸方向にて螺合量調整可能にねじ結合されている。このため、ホイール側ハウジング１３と段付スリーブ１４の螺合量を調整することにより、当該複列ボールベアリング機構Ａ１のスラスト方向荷重を調整することが可能であり、スラスト剛性を安定化させることが可能である。
また、この複列ボールベアリング機構Ａ１では、第１ボール列１１がスラスト玉軸受を構成するものであり、第２ボール列１２がアンギュラ玉軸受を構成するものであり、ホイール側ハウジング１３には第１ボール列１１における一対のボール１１ａ，１１ａを周方向にて保持する保持壁１３ｃ，１３ｄが形成され、ハブ側ハウジング１５には第１ボール列１１における一対のボール１１ａ，１１ａ間に介入する突起部１５ｄが形成されていて、各突起部１５ｄの各ボール１１ａを受承する部位には荷重センサＳがそれぞれ組付けられている。
このため、ホイール側ハウジング１３に形成した保持壁１３ｃ，１３ｄ、ハブ側ハウジング１５に形成した突起部１５ｄ、突起部１５ｄに組付けた荷重センサＳ，Ｓ等によって、荷重センサＳ〜Ｓにて検出される荷重に基づいてホイール側ハウジング１３とハブ側ハウジング１５間の伝達トルクを検出可能なトルク検出器を構成することができ、当該複列ボールベアリング機構Ａ１における既存の構成を有効に活用してトルク検出器をシンプルかつコンパクトに構成することが可能である。
上記した第１実施形態の複列ボールベアリング機構Ａ１においては、図２に示したように、保持壁１３ｄに調整ねじ１８とロックナット１９を組付けて実施したが、図３に示した第２実施形態の複列ボールベアリング機構Ａ２のように、調整ねじ１８とロックナット１９を無くして実施することも可能である。また、上記した第１実施形態においては、ホイール側ハウジング１３に保持壁１３ｃ，１３ｄを形成し、ハブ側ハウジング１５に突起部１５ｄを形成して実施したが、これらを無くして図４に示した第３実施形態の複列ボールベアリング機構Ａ３のように実施することも可能である。
なお、図４に示した第３実施形態の複列ボールベアリング機構Ａ３では、ハブ側ハウジング１５に、上記した各実施形態の凹部１５ａに代えて、第１ボール列１１の各ボール１１ａが転動可能に係合する環状の軌道面１５ａが形成されている。また、第１ボール列１１の各ボール１１ａが、ケージ（図示省略の保持器）によって周方向にて略等間隔に保持された状態にて、ホイール側ハウジング１３とハブ側ハウジング１５間にて転動可能に保持されている。
この複列ボールベアリング機構Ａ３の場合には、ホイール側ハウジング１３と段付スリーブ１４に対してハブ側ハウジング１５が相対回転可能であり、ハブ側ハウジング１５が回転不能なハブに固定される場合に好適に実施可能である。また、この複列ボールベアリング機構Ａ３では、第１ボール列１１がホイール側ハウジング１３およびハブ側ハウジング１５とによってスラスト玉軸受を構成し、第２ボール列１２が段付スリーブ１４およびハブ側ハウジング１５とによってアンギュラ玉軸受を構成するようにして実施したが、第１ボール列（１１）がホイール側ハウジング（１３）およびハブ側ハウジング（１５）とによってアンギュラ玉軸受を構成し、第２ボール列（１２）が段付スリーブ（１４）およびハブ側ハウジング（１５）とによってスラスト玉軸受を構成するようにして実施することも可能である。
また、上記した各実施形態においては、車両の車輪支持部に適用される複列ボールベアリング機構に本発明を実施したが、他の回転支持部に適用される複列ボールベアリング機構にも本発明は実施可能であり、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
本発明による複列ボールベアリング機構の第１実施形態を概略的に示した縦断正面図である。 図１に示した複列ボールベアリング機構の要部縦断側面図である。 本発明による複列ボールベアリング機構の第２実施形態を概略的に示した要部縦断側面図である。 本発明による複列ボールベアリング機構の第３実施形態を概略的に示した要部縦断側面図である。
符号の説明
１１…第１ボール列、１１ａ…第１ボール列のボール、１２…第２ボール列、１２ａ…第２ボール列のボール、１３…ホイール側ハウジング（第１部材）、１３ａ…他側面、１３ｂ…雌ねじ部、１３ｃ，１３ｄ…保持壁、１４…段付スリーブ（第２部材）、１４ａ，１４ｂ…内輪軌道面、１４ｃ…雄ねじ部、１５…ハブ側ハウジング（中間部材）、１５ａ…凹部、１５ｂ…フランジ部、１５ｃ…外輪軌道面、１５ｄ…突起部、１６…ロックナット、１７…ハブボルト、１８…調整ねじ、１９…ロックナット、Ｓ…荷重センサ、Ａ１…複列ボールベアリング機構

Claims (1)

  1. ピッチ円直径が大径である第１ボール列とピッチ円直径が小径である第２ボール列が同軸的に設けられている複列ボールベアリング機構において、前記第１ボール列の各ボールに一側から係合する第１部材と前記第２ボール列の各ボールに他側から係合する第２部材が軸方向にて一体的に連結されていて、前記第１部材と前記第２部材間にて前記第１ボール列の各ボールと前記第２ボール列の各ボールとこれら各ボール間に介在する中間部材が軸方向にて挟持され、
    前記第１ボール列がスラスト玉軸受を構成するものであり、前記第２ボール列がアンギュラ玉軸受を構成するものであり、前記第１部材には前記第１ボール列における一対のボールを周方向にて保持する保持壁が形成され、前記中間部材には前記第１ボール列における一対のボール間に介入する突起部が形成されていて、同突起部の各ボールを受承する部位には荷重センサがそれぞれ組付けられていることを特徴とする複列ボールベアリング機構。
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