(57)【要約】【課題】軸受の強度や剛性を一定に維持しつつ軽量化を図ると同時に、軸受寿命の延命化を図ることが可能な軸受ユニットを提供する。【解決手段】相対回転可能に対向配置された外輪２及び内輪４と、外輪の内周面２ｍ及び内輪の外周面４ｍにそれぞれ複列で形成された軌道溝間(外輪軌道溝２ｓ,２ｔと内輪軌道溝４ｓ,４ｔとの間)に転動自在に組み込まれた複数の転動体６,８と、外輪から外方に向って突出した固定フランジ２ａとを備えており、外輪の内周面には、複列の転動体相互間に、当該内周面を周方向に沿って他の部分よりも一部窪ませて且つ連続して形成された肉盗み２０が設けられ、当該肉盗みの幅方向の中心線Ｌは、フランジと重畳する位置に設定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対回転可能に対向配置された外輪及び内輪と、外輪の内周面及び内輪の外周面にそれぞれ複列で形成された軌道溝間に転動自在に組み込まれた複数の転動体と、外輪から外方に向って突出したフランジとを備えた軸受ユニットであって、
外輪の内周面には、複列の転動体相互間に、当該内周面を周方向に沿って他の部分よりも一部窪ませて且つ連続して形成された肉盗みが設けられており、当該肉盗みの幅方向の中心線は、フランジと重畳する位置に設定されていることを特徴とする軸受ユニット。
【請求項２】
肉盗みの窪ませ量は、軌道溝の溝肩の径寸法よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の軸受ユニット。
【請求項３】
外輪には、軌道溝に対する転動体の接触角方向周りに沿って、その周方向に連続して所定の肉厚が確保されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の軸受ユニット。
【請求項４】
複列の転動体相互において、一方列の各転動体それぞれの回転中心を相互に結んで構成される仮想円の径寸法と、他方列の各転動体それぞれの回転中心を相互に結んで構成される仮想円の径寸法とは、互いに異なる径寸法に設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の軸受ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受の強度や剛性を一定に維持しつつ軽量化を図ると同時に、軸受寿命の延命化を図ることが可能な軸受ユニットに関し、特に、アウトボード側に複数配列された各転動体の回転中心を相互に結んで構成される仮想円の径寸法(直径)と、インボード側に複数配列された各転動体の回転中心を相互に結んで構成される仮想円の径寸法(直径)とが互いに異なる径寸法に設定されている軸受ユニットの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車をはじめとする各種車両では、走行性や燃費を向上させるために、軸受の各種構成品についての軽量化が図られている。その一例として特許文献１には、自動車の車輪を回転自在に軸支する軸受を軽量化させる技術が提案されている。かかる技術では、特にバネ下重量を軽減させるために、アウトボード側に配列された転動体列とインボード側に配列された転動体列との間において、外輪の内周面を周方向に沿って一部窪ませて形成した肉盗みが設けられている。
【０００３】
ところで、車輪用軸受の構成品である外輪には、当該外輪をインボード側構成品(例えば、懸架装置(ナックル))に固定するための固定フランジが突設されており、例えば自動車走行中に生じる外力や振動などの外的負荷が当該フランジを介して外輪に常時作用することになる。従って、走行安定性や乗り心地を一定に維持するためには、かかる外的負荷に耐え得る程度の強度や剛性が軸受(特に、外輪)に要求される。
【０００４】
この場合、外輪の内周面に形成した肉盗みは、その窪み量(例えば、外径寸法、幅寸法など)を大きくするに従って、軸受(外輪)の軽量化の効果を向上させることができるが、その一方で当該窪み量を大きくし過ぎると、軸受(外輪)の強度や剛性が低下してしまう虞がある。そうなると、固定フランジを介して外輪に作用する外的負荷の程度によっては、軸受(外輪)が早期に劣化し、その結果、軸受寿命の延命化を図ることが困難になってしまう場合がある。
【特許文献１】特開２００６−３１６９０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、軸受の強度や剛性を一定に維持しつつ軽量化を図ると同時に、軸受寿命の延命化を図ることが可能な軸受ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような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外輪及び内輪と、外輪の内周面及び内輪の外周面にそれぞれ複列で形成された軌道溝間に転動自在に組み込まれた複数の転動体と、外輪から外方に向って突出したフランジとを備えた軸受ユニットであって、外輪の内周面には、複列の転動体相互間に、当該内周面を周方向に沿って他の部分よりも一部窪ませて且つ連続して形成された肉盗みが設けられており、当該肉盗みの幅方向の中心線は、フランジと重畳する位置に設定されている。
本発明において、肉盗みの窪ませ量は、軌道溝の溝肩の径寸法よりも大きく設定されている。また、外輪には、軌道溝に対する転動体の接触角方向周りに沿って、その周方向に連続して所定の肉厚が確保されている。更に、複列の転動体相互において、一方列の各転動体それぞれの回転中心を相互に結んで構成される仮想円の径寸法と、他方列の各転動体それぞれの回転中心を相互に結んで構成される仮想円の径寸法とは、互いに異なる径寸法に設定されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、軸受の強度や剛性を一定に維持しつつ軽量化を図ると同時に、軸受寿命の延命化を図ることが可能な軸受ユニットを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施の形態に係る軸受ユニットについて、図１を参照して説明する。
図１(ａ)に示すように、本実施の形態の軸受ユニットは、インボード(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外輪(例えば、静止輪)２と、外輪２の内側に対向して設けられ且つアウトボード(車輪)側構成品に接続されて車輪と共に回転する内輪(例えば、回転輪)４とを備えている。また、外輪２の内周面２ｍには、複列(例えば２列)の外輪軌道溝２ｓ,２ｔが形成されており、一方、内輪４の外周面４ｍには、各外輪軌道溝２ｓ,２ｔに対向した位置に、複列(例えば２列)の内輪軌道溝４ｓ,４ｔがそれぞれ形成されている。そして、外輪２と内輪４とを対向配置した状態において、外輪軌道溝と内輪軌道溝との間(２ｓと４ｓとの間、２ｔと４ｔとの間)に、複数の転動体６,８をそれぞれ転動自在に組み込むことにより、外輪２と内輪４とが各転動体６,８を介して相対回転可能に対向配置された軸受ユニットが構成されている。
【０００９】
ここで、外輪２において、アウトボード(車輪)側に形成された外輪軌道溝２ｓの内径寸法は、インボード(車体)側に形成された外輪軌道溝２ｔの内径寸法よりも大きく設定されている。一方、内輪４において、アウトボード(車輪)側に形成された内輪軌道溝４ｓの外径寸法は、インボード(車体)側に形成された内輪軌道溝４ｔの外径寸法よりも大きく設定されている。この場合、外輪軌道溝と内輪軌道溝との間(２ｓと４ｓとの間、２ｔと４ｔとの間)に複数の転動体６,８を組み込んだ状態において、アウトボード(車輪)側に複数配列された各転動体６それぞれの転動(回転)中心６ｇを相互に結んで構成される仮想円の径寸法(直径)６Ｄと、インボード(車体)側に複数配列された各転動体８それぞれの転動(回転)中心８ｇを相互に結んで構成される仮想円の径寸法(直径)８Ｄとは、互いに異なる径寸法(図面では一例として、６Ｄ＞８Ｄ)に設定されている。
【００１０】
なお、外輪２は中空円筒状を成し、内輪４の外周を覆うように配置されており、外輪２と内輪４との間には、軸受内部を密封するためのシール部材が設けられている。図面ではシール部材の一例として、アウトボード(車輪)側にリップシール１０が設けられており、インボード(車体)側のシール部材は図示されていないが、ここには、例えば外内輪２,４間に圧入されるパックシールや、外内輪２,４間の軸受内部空間を覆うように外輪２に固定されるカバーなどを設けることが可能である。また、転動体６,８として図面では、玉を例示しているが、軸受の構成や種類に応じて、コロが適用される場合もある。
【００１１】
更に、外輪２には、その外周面から外方に向って突出した固定フランジ２ａが一体成形されており、固定フランジ２ａの固定孔２ｂに固定用ボルト(図示しない)を挿入し、これをインボード(車体)側構成品(例えば、図示しない懸架装置(ナックル))に締結することにより、当該外輪２を懸架装置(ナックル)に固定することができる。なお、懸架装置(ナックル)との固定に外輪フランジ(固定フランジ２ａ)に圧入したスタッドボルトとナットとの組み合わせを用いることもある。一方、内輪４には、アウトボード(車輪)側構成品(例えば、自動車のディスクホイール(図示しない))を支持しつつ共に回転する略円筒形状のハブ１２が設けられており、ハブ１２には、ディスクホイールが固定されるハブフランジ１２ａが突設されている。
【００１２】
ハブフランジ１２ａは、外輪２を越えて外方(ハブ１２の半径方向外側)に向って延出しており、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。この場合、複数のハブボルト１４をディスクホイールに形成されたボルト孔(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。また、ハブフランジ１２ａ側を雌ネジ穴とし、ボルトで締めて固定することもある。
【００１３】
また、ハブ１２には、そのインボード(車体)側に環状の内輪構成体１６(ハブ１２と共に内輪４を構成する部材)が嵌合(外嵌)されるようになっている。この場合、例えば外輪２と内輪４との間に複数の転動体６,８を保持器１８で保持した状態で、内輪構成体１６をハブ１２に形成された段部１２ｂまで嵌合(外嵌)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を内輪構成体１６の周端部１６ｓに沿って加締める(密着させる)ことで、当該内輪構成体１６を内輪４(ハブ１２)に固定することができる。
【００１４】
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外輪２及び内輪４の各軌道溝間(２ｓと４ｓとの間、２ｔと４ｔとの間)に沿ってそれぞれ接触しつつ回転可能に組み込まれる。この場合、それぞれの接触角方向α,βは、その一方において、各軌道溝2s,2t,4s,4tに直交し且つ各転動体６,８の転動(回転)中心６ｇ,８ｇ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。なお、接触角方向α,βの他方は、外輪２を通り１点で交差している。
【００１５】
なお、このような構成において、例えば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懸架装置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。
【００１６】
ところで、上述したような本実施の形態に係る軸受ユニットにおいて、特にバネ下重量を軽減させるために、外輪２には、アウトボード(車輪)側に複数配列された転動体６列とインボード(車体)側に複数配列された転動体８列との間に、外輪軌道溝２ｓ,２ｔ相互間の内周面２ｍを周方向に沿って他の部分よりも一部窪ませて形成した肉盗み(凹部)２０が設けられている。具体的に説明すると、肉盗み(凹部)２０は、外輪２の内周面２ｍに沿って周方向に連続して形成されていると共に、固定フランジ２ａに対向した位置(好ましくは、外輪軌道溝２ｓ,２ｔ相互間の内周面２ｍの中央位置)に形成されている。
【００１７】
また、肉盗み(凹部)２０は、軸受のアキシアル方向(軸方向)に沿って所定の幅寸法を成して形成されており、その幅方向(軸方向)における当該肉盗み(凹部)２０の中心線Ｌの位置が固定フランジ２ａと重畳するように設定されている。ここで、中心線Ｌの位置は、肉盗み(凹部)２０の形成位置や幅寸法に応じて任意に設定されることになるが、外輪２及び内輪４の各軌道溝間(２ｓと４ｓとの間、２ｔと４ｔとの間)に組み込まれた各転動体６,８の転動(回転)中心６ｇ,８ｇから軸方向に沿って互いに等距離Ｐとなる位置に設定することが好ましい。
【００１８】
この場合、肉盗み(凹部)２０の幅寸法については、外輪軌道溝２ｓ,２ｔを直交し且つ外輪２を通って延出している上記接触角方向α,β周りに沿って、その周方向に連続して所定の肉厚が確保されるように設定することが好ましい。別の言い方をすると、外輪２を通って延出している上記接触角方向α,β周りにおいて、当該外輪２の周方向に沿って一定の肉厚が確保されるように、肉盗み(凹部)２０の幅寸法を設定することが好ましい。これによれば、肉盗み(凹部)２０の幅寸法は、上記接触角方向α,βを越えない範囲で設定することにより、当該接触角方向α,β周りには、外輪２の周方向に沿って連続した一定の肉厚が確保される。この場合、接触角方向α,βの交点Ｘに至るまでの範囲を中実にすると、外輪２の強度上、好ましい。なお、肉厚の程度は、例えば軸受ユニットの使用目的や使用環境、外輪２の形状や材質或いは大きさなどの種々の条件に応じて、最適な肉厚に設定されるため、ここでは特に数値限定しない。
【００１９】
また、肉盗み(凹部)２０の窪ませ量(即ち、外径寸法)については、上記接触角方向α,βを越えない範囲で肉盗み(凹部)２０の幅寸法を設定することで、これに応じて、外輪軌道溝２ｓ,２ｔの溝肩Ｋｓ,Ｋｔの内径寸法よりも大きく設定することができる。これにより、肉盗み(凹部)２０周りの外輪２の肉厚を大きく減らすこと無く、幅広で且つ深く窪ませた大きな外径寸法の肉盗み(凹部)２０を形成することができる。なお、肉盗み(凹部)２０の窪ませ量(外径寸法)は、例えば外輪２の形状や大きさ、外輪軌道溝２ｓ,２ｔ相互間の外輪２の肉厚、上記接触角方向α,βの傾斜角度などの種々の条件に応じて、最適な窪ませ量に設定されるため、ここでは特に限定しない。
【００２０】
以上、本実施の形態によれば、外輪２の内周面２ｍに、その一部の面を他の部分よりも窪ませた肉盗み(凹部)２０を形成したことにより、当該外輪２を軽量化することが可能となり、その結果、軸受ユニット全体の軽量化を図ることができる。これに加えて、肉盗み(凹部)２０をその中心線Ｌの位置が固定フランジ２ａと重畳するように設定すると共に、当該肉盗み(凹部)２０の幅寸法を上記接触角方向α,βを越えない範囲で設定することにより、上記接触角方向α,β周りにおいて、当該外輪２の周方向に沿って一定の肉厚が確保されると同時に、固定フランジ２ａ直下に対向した肉盗み(凹部)２０周りの外輪２の肉厚を大きく減らすこと無く、幅広で且つ深く窪ませた大きな外径寸法の肉盗み(凹部)２０を形成することができる。
【００２１】
これにより、例えば自動車走行中に生じる外力や振動などの外的負荷が固定フランジ２ａを介して外輪２に作用した場合でも、当該外的負荷に耐え得るに充分な強度や剛性を有する外輪２を実現することができる。この結果、軸受全体としての強度や剛性を一定に維持しつつ且つ軽量化が図られた軸受寿命の長い軸受ユニットを実現することができる。この場合、バネ下重量を軽減しつつ、アクスル剛性を維持できるので、車両の走行安定性や乗り心地を飛躍的に向上させることができる。また、車重が軽減されるので、低燃費(省エネルギ化)に貢献することができると共に、肉盗み(凹部)２０を形成した分だけ外輪２の材料を少なくすることができるため、省資源化にも貢献することができる。
【００２２】
また、上述したような肉盗み(凹部)２０の形成方法としては、現在知られている各種の加工法を利用することができるため、従来に比べて面倒な手間もかからないため、当該肉盗み(凹部)２０を形成する際のコストを抑えることができる。この結果、軸受ユニット全体の製造コストの上昇を抑えることができる。なお、一例として、図１(ｂ)には、外輪２の内周面２ｍに旋削加工を施すことによって肉盗み(凹部)２０を形成する加工法が示されており、図１(ｃ)には、外輪２の内周面２ｍにマンドレル加工を施すことによって肉盗み(凹部)２０を形成する加工法が示されている。
【００２３】
まず、図１(ｂ)の旋削加工では、外輪２のインボード(車体)側を基準面とし、アウトボード(車輪)側から内周面２ｍに沿って旋削加工具２２を挿入しながら、当該旋削加工具２２の先端に設けられたバイト２４によって内周面２ｍを旋削する。これによれば、当該旋削加工具２２のバイト２４の長さ寸法２４Ｈを、アウトボード(車輪)側から挿入するタイプの旋削加工具２６のバイト２８の長さ寸法２８Ｈよりも短くすることができる。このため、バイト２４の剛性を向上させることが可能となり、その結果、１回の旋削量を増やしたり、ビビリ振動の少ない高精度な加工を行うことができる。これにより、例えばＮＣ旋盤や、ならい旋盤では、外輪２の内周面２ｍのインボード(車体)側からアウトボード(車輪)側に沿って、リップシール１０(図１(ａ))を固定するためのシール溝３０、外輪軌道溝２ｓ、肉盗み(凹部)２０、外輪軌道溝２ｔ、図示しないシール部材を固定するためのシール溝３２を一度に且つ高精度に加工することが可能となる。
【００２４】
また、図１(ｃ)のマンドレル加工は、外輪２の熱間鍛造後の余熱を利用して行う加工法である。この場合、熱間鍛造は、通常据え込みから仕上げまで数ステージの鍛造が行われるが、最終工程でも外輪２の温度がＡ３変態点(８００℃)以上に保てるように、ビレットは例えば１１００〜１２００℃程度に加熱される。ここで、肉盗み(凹部)無しの内周面２ｍを有する外輪２を熱間鍛造した後、これが冷める前に当該外輪２の外径側(固定フランジ２ａを含めても良い)を固定するようにサポートしながら回転Ｒ１させた状態で、マンドレル３４を内周面２ｍに圧接させる。
【００２５】
この場合、マンドレル３４は、その外周面３４ｍが図１(ａ)に示された外輪２の内周面２ｍと同様の輪郭を成していると共に、外輪２の回転Ｒ１に従動して回転Ｒ２するようになっている。これにより、従動回転Ｒ２するマンドレル３４によって、外輪２の内周面２ｍに、リップシール１０(図１(ａ))を固定するためのシール溝３０、外輪軌道溝２ｓ、肉盗み(凹部)２０、外輪軌道溝２ｔ、図示しないシール部材を固定するためのシール溝３２を一度に且つ高精度に加工することができる(図１(ｄ))。
【００２６】
なお、マンドレル加工時、外輪２の温度がＡ３変態点(８００℃)以上であれば、比較的軽加工応力で加工することができる。また、外輪２の温度が再結晶温度(約４５０℃、温間鍛造の温度領域)以上であれば、加工荷重は上昇するものの加工面(即ち、外輪２の内周面２ｍ)に鍛錬効果が得られ、その結果、肉盗み(凹部)２０の強度を向上させることができる。更に、マンドレル３４の軌道溝部の鍛造フローも外輪軌道溝２ｓ,２ｔと平行化するので、転がり疲れ寿命の向上にもつながる。また更に、最終製品(図１(ａ)に示された外輪２の内周面２ｍ)に近い形状に仕上げることができるため、鍛造後の仕上げ加工を熱鍛によるスケールや脱炭層の除去など最小限とすることが可能となり、その結果、製造コストの上昇を抑えることができる。
【００２７】
なお、上述した実施の形態では、断面略矩形状の肉盗み(凹部)２０(図１(ａ))を例示したが、これに限定されることは無く、例えば断面略円形状や断面略楕円形状、或いは、断面略三角形状や断面略アリ溝形状の肉盗み(凹部)としても良い。
【００２８】
また、上述した実施の形態では、外輪２を静止輪とし、内輪４を回転輪として構成したが、これとは逆に、外輪２を回転輪とし、内輪４を静止輪として構成しても、同様の肉盗み(凹部)２０を形成することにより上述した実施の形態と同様の効果を実現することができる。この場合、図１(ａ)には、従動輪用の軸受ユニットが示されているが、駆動輪用の軸受ユニットにも上述した実施の形態と同様の構成を施すことで、同様の効果を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】(ａ)は、本発明の一実施の形態に係る軸受ユニットの構成を示す断面図、(ｂ)は、外輪内周面に肉盗み(凹部)を形成する加工法の一例を示す断面図、(ｃ)は、外輪内周面に肉盗み(凹部)を形成する他の加工法の一例を示す断面図、(ｄ)は、同図(ｃ)の加工法によって外輪内周面に形成された肉盗み(凹部)の構成を一部拡大して示す断面図。
【符号の説明】
【００３０】
２  外輪
２ａ  固定フランジ
２ｍ  外輪の内周面
４  内輪
４ｍ  内輪の内周面
２ｓ,２ｔ  外輪軌道溝
４ｓ,４ｔ  内輪軌道溝
６,８  転動体
２０  肉盗み
Ｌ  中心線
【図１】
2009168174.tif 000003