JP4748423B2 - アンギュラコンタクト玉軸受構成の車輪軸受装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車輪軸受装置の中心軸線の周りに旋回する玉の少なくとも2つの第1列と、第1列に対して平行に設けられる玉の2つの第2列とを有し、第1列と第2列から成る第1対が、第1列と第2列から成る第2対に対して傾斜している、アンギュラコンタクト玉軸受構成の車輪軸受装置に関する。
英国特許第206,606号明細書にはこのような車輪軸受装置が示されている。この車輪軸受装置は、最近の車両特に車輪軸受装置の組立ての際車両の要求にもはや合っていない。当業者は、本発明がなされた時点まで、車輪軸受装置のために、中間及び大きい荷重用の車両に円錐ころ軸受を選択していた。円錐ころ軸受を使用する利点は、通常使用される2列アンギュラコンタクト玉軸受と比較して、それ自体同じ構造空間を必要とする2つの種類の軸受を互いに比較する時、著しく大きい荷重負担能力である。従って円錐ころ軸受の使用により、周知の欠点も甘受される。これらの欠点は、大体において
大きい重量従って車両の望ましくないほど大きいばね下質量、
内レースの縁と円錐ころとの間の望ましくない端面接触による大きい摩擦抵抗、
車両の運転の際作動遊隙のため外レースと内レースが互いにずれる、
比較的高い製造費
である。
図1には、出願人の供給範囲からの円錐ころ軸受を持つ車輪軸受装置38が示されている。車輪軸受装置38は、大体において外レース39、内レース40、互いに傾斜した2列の円錐ころ41及び密封片23から形成されている。密封片23はカセット密封片であり、外レースに取付けられる補強片21に3つの密封リップ14,15,24を持っている(図1b)。密封リップの1つ24は周方向にかつ内レース40へ向かって半径方向に予荷重をかけられている。第2の密封リップ14は、半径方向内方へグリースじやま板の円筒部分に当接している。この部分から半径方向外方へ、本来のグリースじやま板が曲げられている。
グリースじやま板には、交互に磁化される符号器又は他の信号発生器42も選択的に固着し、図1bに示すようにセンサ43がこの符号器又は信号発生器に対向している。軸線方向にグリースじやま板へ第3の密封リップ15が当接している。制動円板44は図1aに対応部分なしに示されている。
車輪軸受装置38は、曲げ縁7aにより、内レース40を介して遊びなしに又は殆ど遊びなしに予荷重をかけられている。走行運転中の遊びのため、外レース39は、内レース40に対し車輪軸受装置の中心軸線に対して直角な面Eに対して角αだけ傾斜し、かつ/又は円錐ころ41又は内レース40に対して軸線方向へ両方向矢印の方向に、移動することがある。外レース39の破線で示す輪郭は、遊びのため移動した外レース39を示している。転動路及び円錐ころ41の応力ピーク、従って軸受の過負荷の危険はその結果である。
外レース39の移動は、接続構造に不利な影響を及ぼす。即ち軸受の密封片23は一層高度の要求を受け、大きい移動の際もはや必要な密封特性を持たない。外レース39の移動は、事情によっては密封片23の密封リップ14,15,24の1つ又はそれ以上が、グリースじやま板又は内レース40から離れることになる。図1bには、起こり得る影響が破線で示されている。その場合密封作用は間隙S1及びS2でなくなっている。更に例えば外レース39又は内レース40に取付けられている制動円板44は、それぞれのレース39又は40と共に、他の軸受又は周囲の構造物に対して、図1aに示すように移動するか又はこれと共に傾く。符号器はセンサ43に接近し、センサ43と信号発生器42との間隔が不均一である。電子測定装置のセンサ技術の不精確な信号はその結果である。軸受レース39,40の1つに固定した制動円板44が、それぞれの軸受レース39,40と共に移動する。制動円板44へ作用する制動片に対する位置は不精確になる。減少する制動能力と制動円板44及び制動片の早期の消耗がその結果である。
従って本発明の課題は、最近の車輪軸受装置の要求を満たしかつ不変な構造空間で普通の円錐ころ軸受を持つ車輪軸受装置と交換される、4列アンギュラコンタクト玉軸受を持つ車輪軸受装置を提供することである。
この課題は請求項1の対象によって解決される。車輪軸受装置は、玉の列2対の外側を一緒に包囲する外レースを持っている。外レースは半径方向内方へ突出する中間縁と列対用の転動路とを備えている。外レースには、玉の各列用の転動路が形成されている。更に車輪軸受装置は、選択的に1つの内レース又は2つの内レースを持っている。
本発明の構成によれば、車輪軸受装置が少なくとも玉、外レース及び内レースをそれ自体にまとめる構造単位体であることも重要である。この構造単位体は転がり軸受製造者により完全に予め組立てられ、個別部品を失うことなく車両製造者へ供給されることができる。車両製造者は、車輪軸受装置を車両の車輪構造へ直ちに取付け、適当な車輪を取付けることができる。
車輪軸受装置の個々の玉列は、軸線(中心軸線)の方向に互いにずれて設けられる内側転動路及び外側転動路を持っている。第1列及び第2列からなるそれぞれ1つの対は、軸線方向力のみを引受ける。車輪軸受に半径方向予荷重がかかると、車輪軸受には軸線方向に作用する力が生じ、この力は反力により相殺されねばならない。従ってそれぞれ1つの対は別の対へ寄せかけられ、軸線方向に確保されている。そのため内レースは端面の外側に縁を持ち、この縁に有利に少なくとも部分的に第2列の転動路が形成され、この縁が相互寄せかけ即ち対の締付けを可能にする。
本発明による車輪軸受装置の玉列対は、フランジ体の円筒状部分上に同心的にはまる内レースを介して、又はフランジ体にある転動路及び内レースを介して軸線方向に互いに締付けられている。フランジ体は一般に車輪軸受装置の中心軸線の周りに回転対称に形成されている。
内レースは2つの平行な玉列のために2つの転動路を持ち、1つの対にそれぞれ第1の玉列及び第2の玉列がある。第2の玉列は軸受において軸線方向外側にあり、その間に互いに隣接する第1の玉列を受入れている。フランジ体上に1つの内レースのみを使用する場合、内レースはフランジ体にある支持縁に軸線方向に当接し、別の対のためフランジ体に直接形成される2つの転動路が内レースに軸線方向に続いている。車輪軸受装置の組立ての際、半径方向外方へ向きかつ支持縁に軸線方向に対向する曲げ縁により、対が軸線方向に締付けられかつ保持される。そのためフランジ体にある軸線方向中空円筒終端部分が、半径方向外方へ塑性的に形成されて、フランジ体が内レースの1つの軸線方向外側にある端面に当接するようになっている。
本発明の別の構成によれば、車輪軸受装置が、車輪軸受装置の車両側取付け用の少なくとも1つの取付け素子、及び/又は車輪軸受装置の車輪の取付け用の別の取付け素子を備えている。これらの取付け素子は、例えば内レース及び/又は外レースにあるフランジ、又はレースの周囲に分布しかつ半径方向へ突出する複数の突起である。本発明の別の構成によれば、フランジ体は取付け素子の1つを持っている。取付け素子は、例えば車輪又は制動円板の取付けのため又は車輪軸受装置の車両側取付けのためフランジ体から半径方向に突出するフランジ等である。更に外レースが取付け素子の別の1つを持つように考慮されている。取付け素子は外レースと一体に形成され、少なくとも1つの半径方向突起である。半径方向突起は、なるべく環状フランジとなるように形成されている。外レースに2つのフランジを形成することも考えられる。1つ又は複数のフランジは、選択的に制動円板又は車輪の取付けのために、また1つのフランジでは選択的に外レースを介して車両への車輪軸受装置の取付けのためにも考慮されている。
本発明のそれ以外の構成は、「発明を実施するための最良の形態」において詳細に説明される。
従来の2列アンギュラコンタクト玉軸受に対する4列アンギュラコンタクト玉軸受の利点は次の通りである。
こじんまりした構造による重量の減少。
高い荷重負担能力。
1列当たり多くの小さい転動体を持つ4列の玉により、外レース、内レース及び車輪フ ランジへの均一な力導入。均一な力導入により、部材荷重が減少され、レース断面を減 少することができる。曲げ縁の荷重は、内レースの座とフランジ体との間の継ぎ目への 均一な押圧力分布により減少される。
表面効果されるレース又は転動路を使用する場合、小さい直径の玉の使用は、一層小さ い硬化深さ従って硬化過程における一層少ない通過時間を意味する。更にレースの断面 を減少できる。
材料及び製造における費用節約の大きい可能性が得られる。
軸受傾斜が50%未満だけ減少される。それにより制動の動作確実性及び快適さが改善 される。
少ない軸線方向移動のため、車輪が一層よく案内される。更に小さい軸受傾斜は、密封 材料の改善及び密封片摩擦の減少を生じる。なぜならば、密封リップの重なりを減少で きるからである。
列から列へ異なる直径を持つか又は異なる押圧角で寄せかけられるか又は異なる接触を 持つ玉の使用により、荷重受入れを最適に合わせることができる。
軸受傾斜及び外レースの移動は、例えばABSシステムの構成部分である車両の電子測定装置の精確な動作のための重要な前提条件である。
円錐ころ軸受装置に対する利点は次の通りである。
軸受傾斜は、前述したすべての利点により40%未満だけ減少される。
レースの縁の所における円錐ころの高い縁摩擦による出力損失がなくなる。これは車両 の燃料消費に有利な影響を及ぼし、車輪軸受装置の熱発生も減少する。
前述したすべての利点により荷重を受けて一層僅かな軸線方向移動。
本発明による4列アンギュラコンタクト玉軸受は、同じ構造空間で円錐ころ軸受装置と 交換可能である。
本発明のそれ以外の詳細及び構造が、図2〜8に示す実施例により以下に詳細に説明される。
図1は「背景技術」において詳細に説明された。本発明はかじ取りされる車輪及びかじ取りされない車輪の車輪軸受装置に適している。図2は本発明による車輪軸受装置1を示し、この車輪軸受装置は、軸線Aの周りに旋回可能な車輪軸受構造体となるように設けられ、セレーション36又は類似なはまり合い素子を介して駆動される。車輪軸受装置1は外レース2、2つの内レース3、玉5の2つの第1列4、及び玉5の2つの第2列6を持っている。軸受の半径面Eの両側に、第1列4及び第2列6から成るそれぞれ1つの対が設けられている。車輪軸受装置1は、更にフランジ37の形の取付け素子8を備えたフランジ体7を持っている。フランジ37には車輪ピン9が固着している。
内レース3はフランジ体7上に固定的にはまっている。フランジ体7から半径方向外方へ突出しかつ内レース3の1つへ押付けられる曲げ縁7aは、内レース3を互いに締付け、従って対を互いに寄せかける。その際玉5は、接触線Lの方向に、内レース3の外側転動路3a及び3b及び外レース2の内側転動路2c及び2dに支持されている。
一体の外レース2はフランジ穴2bを持つ半径方向フランジ2aに移行し、このフランジ2aにより車輪軸受装置1が、車輪軸受装置の周囲この場合車輪軸受構造体に対して固定している。そのためフランジ穴2bにピンがはまっている。
列4及び6の玉5は、互いにすべて同じ直径を持っている。1つの対にある第1列4及び第2列6は、互いにタンデム配置で設けられている。両方の対は、いわゆるO配置で互いに寄せかけられている。玉5は、中心軸線1aに対して斜めに延びる接触線Lに沿って予荷重をかけられている。車輪軸受装置1の半径面Eと接触線Lとの間に、それぞれ同じ押圧角α1が形成されている。
図3及び4は、外レース17及び18の構成により互いに相違する車輪軸受装置10及び16を示している。車輪軸受装置10の外レース17は円筒状外被を持ち、この外被により車輪軸受装置10が車両側の図示しない穴に固定的にはまっている。車輪軸受装置16の外レース18は、車両に取付けるための半径方向フランジ18aを持っている。両方の車輪軸受装置10,16は、互いに対称に形成されるそれぞれ2つの内レース11を持ち、これらの内レース11は縁のない側で互いに当接し、フランジ体7の曲げ縁7aにより互いに予荷重をかけられている。玉19を持つそれぞれの第1列12は、玉20を持つ第2列13とタンデム配置で設けられている。第1列12の玉19は、互いに同じ直径で、第2列13の玉20より小さい直径を持っている。半径面Eと接触線L又はLとのなす押圧角α2又はα3は、列から列へ相違しており、両方の対はO配置で互いに寄せかけられている。押圧角α3は押圧角α2より大きい。各対の接触線L,Lは、中心軸線10a又は16aの方向に斜めに延びて、第1対の接触線L,Lが、中心軸線に対して減少する半径方向間隔r〜rで、第2対の接触線L,Lから軸線方向に互いにますます離れ、1つの対内でも互いに離れるようになっているので、最終的に軸線方向外側にある接触線Lは、軸線方向に車輪軸受外で中心軸線10a,16aと交差することになる。
図5は、図4による車輪軸受装置16とほぼ同じ構造を持つ車輪軸受装置22を示している。しかし車輪軸受装置22では、玉19の接触線Lと半径面Eとの間の押圧角α4は、第2列13の玉20の接触線Lと中間面Eとの間の押圧角α5より大きい。各対の接触線L,Lは、中心軸線22aの方向に斜めに延びて、第1対の接触線L,Lが、中心軸線に対して減少する半径方向間隔r〜rで、第2対の接触線L,Lから軸線方向に互いにますます離れ、1つの対内で軸線方向に互いに近づくので、最終的に軸線方向外側にある接触線Lは、軸線方向に車輪軸受装置22外で中心軸線22aと交差し、それぞれ1つの接触線Lと交差することになる。
図1〜6に示すすべての車輪軸受装置1,10,16及び22は、車輪軸受の両側を密封片23により密封されている。密封片23は、図1bでは拡大して示され、大体において2つの部分から構成されている。角形板環の形の補強片21が外レース2,17,18の内孔へ圧入され、少なくとも2つのなるべく3つの弾性密封リップ14,15,24を備えている。2つの密封片14,15は、事情によってはグリースじやま板としても設けられる密封片23の角形環25に密に当接している。密封リップ24は内レース3,11に当接している。
図6は、車輪軸受装置16又は22の全体図を一部切断して示している。第1列12又は第2列13の玉19又は20は、それぞれ1つの玉保持器26,26aに保持されかつ案内されている。玉19又は20はなるべく玉保持器26又は26aのポケット35又は35aにスナップばめされている。ポケット35又は35aは軸線方向に一方向へ開いており、ポケット35aの開口は互いに向き合い、玉保持器26のポケット35の開口は互いに離れるように向いている。
図7及び8は、密封片23を示すことなくレース11,17,18の幾何学的形状を拡大して示し、これらのレースにより車輪軸受装置10,16,22の前述した構成が選択的に行われている。
第1列12の玉15,19の中心を通りかつ中心軸線10a又は16a,22aの周りに延びる仮想中心円の直径dmは、第2列13の玉20の中心を通りかつ中心軸線の周りに延びる仮想中心円の直径Dmより小さい。外レース17,18は半径方向内方へ突出する中間縁27を持っている。中間縁27の軸線方向両側に、第1列12の1つのための第1の内側転動路28と、第2列13の1つのため軸線方向に内側転動路28にすぐ続く第2の内側転動路29がそれぞれ形成されている。
内レース11は第1列12の1つのためそれぞれ1つの第1の外側転動路31を持っている。それに隣接して、第2列13のそれぞれ1つのため第2の外側転動路32がある。内レースの各々は外側転動路の1つ31又は32を持っている。車輪軸受装置の軸線方向外側で、第2の外側転動路32にそれぞれ1つの外側縁33が続いている。外側縁33の最大縁直径Dは、第1の外側転動路の方へ外縁に続く内レースの他のすべての最大外径と少なくともちょうど同じか又はそれより大きい。
図7に示す内レース11の構成では、軸線方向において第1の外側転動路31と第2の外側転動路32との間に、半径方向転動路突出部34が形成されている。第1の外側転動路31は、第2の外側転動路32の方へ転動路突出部34に移行している。中心軸線に対して直角な第2の外側転動路32の最小外径Da1は、転動路突出部34の最大外径Dahより小さい。
図8において、外レース17,18は図7に比較して少し変更されている。第2の内側転動路29に、第1の内側転動路28から軸線方向に遠い方の側で、直径縮小部30が続いている。第2の内側転動路29は直径縮小部30に移行している。中心軸線10a,16b,22aに対して直角な第2の内側転動路29の最大内径Dは中心軸線10a,16a,22aに対して直角な直径縮小部30の最小内径Dより大きい。中心軸線に対して直角な第2の外側転動路32の最小外径は、軸線方向において外縁33とは遠い方の側で第2の外側転動路32に続く内レース11の他のすべての外径と少なくとも同じ大きさであるか又はこれより大きい。
内レース又は外レースのこのような構成により、通常車輪軸受の充填を妨げる肩部及び縁はなくなる。レースのそれぞれ1つに2つの列の玉を設けるか又は両方のレースにそれぞれ1つの列の玉を設けて、それからレースの相互移動が支障なく可能であるようにすることができる。
公知の円錐ころ軸受の一部の断面図を示す。 図1の拡大詳細図を示す。 図1の拡大詳細図を示す。 本発明の実施例を示し、一体の外レースが車両へ取付けるためのフランジを持ち、車輪軸受に同じ直径の玉が使用されている。 外レースを介して車両の穴に取付けられている本発明による車輪軸受装置の一部の断面図を示す。 玉の列がTOT配置で寄せかけられている本発明による車輪軸受装置の一部の断面図を示す。 異なる押圧角を持つ図4の車輪軸受装置の変形例を示す。 本発明による車輪軸受装置の一部を切断した全体図を示す。 前述した車輪軸受装置の詳細図を示し、内レース又は外レースの幾何学的構成が詳細に示されている。 前述した車輪軸受装置の詳細図を示し、内レース又は外レースの幾何学的構成が詳細に示されている。
符号の説明
1 車輪軸受装置 19 玉
1a 中心軸線 20 玉
2 外レース 21 補強片
2a フランジ 22 車輪軸受装置
2b フランジ穴 22a 中心軸線
2c 内側転動路 23 密封片
2d 内側転動路 24 密封リップ
3 内レース 25 角形環
3a 外側転動路 26 玉保持器
3b 外側転動路 26a 玉保持器
4 外側転動路 27 中間縁
5 玉 28 内側転動路
6 第2列 29 内側転動路
7 フランジ体 30 直径縮小部
7a 曲げ縁 31 第1の外側転動路
8 取付け素子 32 第2の外側転動路
9 車輪ピン 33 外側縁
10 車輪軸受装置 34 転動路突出部
10a 中心軸線 35 ポケット
11 内レース 35a ポケット
12 第1列 36 セレーション
13 第2列 37 フランジ
14 密封リップ 38 車輪軸受装置
15 密封リップ 39 外レース
16 車輪軸受装置 40 内レース
16a 中心軸線 41 円錐ころ
17 外レース 42 信号発生器
18 外レース 43 センサ
18a フランジ 44 制動円板

Claims (13)

  1. アンギュラコンタクト玉軸受構成の車輪軸受装置(1,10,16,22)であって、玉(5,19)の少なくとも2つの第1列(4,12)、第1列(4,12)に対して平行に設けられる玉(5,20)の2つの第2列(6,13)、及びすべての玉(5,19,20)を一緒に半径方向外側で包囲する外レース(2,17,18)を有し、
    第1列(4,12)の1つ及び第2列(6,13)の1つから形成される第1対が、第1列(4,12)の1つ及び第2列(6,13)の1つから形成される第2対に対して傾斜しており、外レース(2,17,18)が、半径方向内方へ突出する中間縁(27)の軸線方向両側に、第1列の1つのための第1の内側転動路(28)及び第1の内側転動路に続く第2列(6,13)の1つのための第2の内側転動路(29)を持ち、
    アンギュラコンタクト玉軸受の接触線(L,L)と中心軸線(10a,16a,22a)に対して直角な仮想面(E)とのなす押圧角(α,α)が、対をなす列(12,13)の間で角度の絶対値において互いに相違し、しかも第2列の押圧角(α )が第1列の押圧角(α )より大きく、
    少なくとも1つの内レース(3,11)を有し、内レース(3,11)が、対の1つのため少なくとも1つの第1の外側転動路(31)及び第2の外側転動路(32)を持ち、
    内レース(3,11)にあって半径方向外方へ突出する外縁(33)を持ち、外縁(33)が、第1の外側転動路(31)から離れるように第2の外側転動路(32)に続き、外縁(33)が、第1の外側転動路(31)の方へ外縁(33)に続く内レース(3,11)のそれ以外のすべての最大外径より大きい最大縁外径を持っている
    車輪軸受装置。
  2. 第1列(4,12)の玉(5,19)の中心を通りかつ中心軸線(1a,10a,16a,22a)の周りに延びる仮想の第1中心円の最大直径が、第2列(6,13)の玉(5,20)の中心を通りかつ中心軸線(1a,10a,16a,22a)の周りに延びる第2の中心円の最大直径より小さい、請求項1に記載の車輪軸受装置。
  3. 第1列(12)の玉(19)が第2列(13)の玉(20)より小さい玉直径を持っている、請求項1に記載の車輪軸受装置。
  4. 第2の内側転動路(29)に、第1の内側転動路(28)から軸線方向に遠い側で直径縮小部(30)が続き、第2の内側転動路(29)が直径縮小部(30)に移行し、第2の内側転動路(29)の最大自由内径が直径縮小部(30)の最小自由内径より大きい、請求項1に記載の車輪軸受装置。
  5. 少なくとも2つの内レース(3,11)を持っている、請求項1に記載の車輪軸受装置。
  6. 軸線方向において第1の外側転動路(31)と第2の転動路(32)との間に半径方向転動路突出部(34)を持ち、第2の外側転動路(32)が第1の転動路(31)の方へ転動路突出部(34)に移行し、第2の外側転動路(32)の最小外径が転動路突出部(34)の最大外径より小さい、請求項1に記載の車輪軸受装置。
  7. 少なくとも玉(5,19,20)、外レース(2,17,18)及び内レース(3,11)が、それ自体まとまる構造単位体となるように保持され、フランジ体(7)上に内レース(3,11)の少なくとも1つが同心的に設けられ、内レース(3,11)が軸線方向にフランジ体(7)に当接し、半径方向外方へ向きかつ端面を軸線方向に内レース(3,11)へ押付けられる曲げ縁(7a)により軸線方向に保持されている、請求項1に記載の車輪軸受装置。
  8. フランジ体(7)上に、端面で互いに接触する2つの内レース(3,11)が設けられ、曲げ縁(7a)により軸線方向に向き合って予荷重をかけられ、内レース(3,11)の1つが軸線方向にフランジ体(7)へ押付けられている、請求項7に記載の車輪軸受装置。
  9. 対から対への接触線の軸線方向間隔が、中心軸線(10a,16a,22a)の方へ増大している、請求項1に記載の車輪軸受装置。
  10. 車輪軸受装置(1,10,16,22)を包囲するため少なくとも1つの取付け素子(8)を持っている、請求項1に記載の車輪軸受装置。
  11. 取付け素子(8)が半径方向へ出るフランジ(2a,37)である、請求項10に記載の車輪軸受装置。
  12. 取付け素子(8)の1つが、外レース(2,18)と一体に形成される少なくとも1つの突起であり、この突起が外レース(2,18)から半径方向外方へ突出している、請求項10に記載の車輪軸受装置。
  13. 取付け素子(8)が、中心軸線(1a,16a,22a)の周りに延びかつ周囲に互いに離れている複数のフランジ穴(2b)を備えているフランジ(2a)である、請求項12に記載の車輪軸受装置。
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