JP4070506B2 - 車両用軸受システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、前輪側軸受装置と後輪側軸受装置からなる自動車等の車両用軸受システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、自動車の軸受装置には、複列アンギュラ玉軸受が用いられることが多い。
【0003】
この種の軸受においては、一般に、操舵時に作用する荷重によって、車軸と内輪との間に回転方向に滑りが生じる、いわゆるクリープ現象が発生する。
【0004】
このクリープ問題に対処するため、前後輪の軸受装置の剛性を高めることが行われている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来は、前後輪の軸受装置の剛性が等しくなるように高めているため、操舵時に自動車の姿勢を確保し難いという問題があった。
【0006】
すなわち、図8において、100は自動車を示しており、101は前輪、102は後輪である。自動車100が矢印で示すような操舵時に、前輪側軸受装置の剛性と、後輪側軸受装置の剛性が等しい場合、想像線で示すように、オーバーステア傾向となり、自動車100の姿勢を確保しにくくなる恐れがあった。
【0007】
この発明は、操舵時に車両の姿勢を確保し易い車両用軸受システムを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の車両用軸受システムは、前輪側車軸を支持する複列斜接軸受からなる前輪側軸受装置と、後輪側車軸を支持する複列斜接軸受からなる後輪側軸受装置とを備え、車両をアンダーステア方向にして操舵時における安定性を高めるよう、前記前輪側軸受装置の剛性を、前記後輪側軸受装置の剛性より小さく設定したものである。
【0010】
具体的には、前輪側軸受装置の各列の転動体の中心間距離を、後輪側軸受装置の各列の転動体の中心間距離より小さくする。または、前輪側軸受装置の転動体の接触角を、後輪側軸受装置の転動体の接触角より小さくする。あるいは、前輪側軸受装置の各列の転動体の中心間距離を、後輪側軸受装置の各列の転動体の中心間距離より小さくし、かつ、前輪側軸受装置の転動体の接触角を、後輪側軸受装置の転動体の接触角より小さくする。
【0011】
なお、前輪側軸受装置ならびに後輪側軸受装置を構成する複列斜接軸受には、例えば、複列アンギュラ玉軸受を用いる。
【0012】
より具体的には、前輪側車軸を支持する前輪側軸受装置と、後輪側車軸を支持する後輪側軸受装置とを備え、前記両軸受装置は、ハブホイールの外周に装着され、車体に固定した外輪と、2列に配置した玉とを有した複列アンギュラ玉軸受からなり、前記前輪側軸受装置の各列の玉の中心間距離を、前記後輪側軸受装置の各列の玉の中心間距離より小さくし、および/または、前記前輪側軸受装置の玉の接触角を、前記後輪側軸受装置の玉の接触角より小さくして、前記前輪側軸受装置の剛性を、前記後輪側軸受装置の剛性より小さく設定する。
【0015】
本発明の車両用軸受システムによると、前輪側軸受装置の剛性を、後輪側軸受装置の剛性より小さく設定したことにより、操舵時に車両の姿勢が確保し易くなる。
【0016】
また、前輪側軸受装置の各列の転動体の中心間距離を、後輪側軸受装置の各列の転動体の中心間距離より小さくすることで、前輪側軸受装置のモーメント剛性が小さくなる。その結果、前輪側軸受装置の剛性が、後輪側軸受装置の剛性より低くなり、操舵時に車両の姿勢が確保し易くなる。
【0017】
また、前輪側軸受装置の転動体の接触角を、後輪側軸受装置の転動体の接触角より小さくすることで、前輪側軸受装置のモーメント剛性が小さくなる。その結果、前輪側軸受装置の剛性が、後輪側軸受装置の剛性より低くなり、操舵時に車両の姿勢が確保し易くなる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図面に示す実施の形態を参照して説明する。図1は自動車用の軸受装置の断面図、図2(a)は前輪側軸受装置の断面図、図2(b)は後輪側軸受装置の断面図である。
【0019】
図1を参照して、前輪側と後輪側それぞれの軸受装置において共通の構成を説明する。前輪側軸受装置は、車両の前輪側車軸を支持する。後輪側軸受装置は、車両の後輪側車軸を支持する。これら両軸受装置は、共に、等速ジョイント1と、ハブホイール4と、複列アンギュラ玉軸受2とを備える。等速ジョイント1は、椀形外輪11と、この椀形外輪11から延びる軸部12とを含む。ハブホイール4は、等速ジョイント1の軸部12の外周に装着され、ハブフランジ41を有している。複列アンギュラ玉軸受2は、転がり軸受の一例として、等速ジョイント1の軸部12の外周とハブホイール4の外周とにまたがって装着されている。ハブホイール4の外周と等速ジョイント1の軸部12の外周は、複列アンギュラ玉軸受2の内輪軌道31,32が形成されている。
【0020】
複列アンギュラ玉軸受2は、前記のように内輪軌道31,32が形成されていることにより、内輪が設けられていない。複列アンギュラ玉軸受2は、外輪21を有する。この外輪21は、車体にナックルを介して固定されており、その内周面に軸方向2列の外輪軌道33,34を有する。複列アンギュラ玉軸受2は、軸方向2列の玉22,23と、各列の玉22,23を保持する軸方向2つの保持器35,36とを有する。軸方向2列の玉22,23は、それぞれ、各保持器35,36に保持された状態で軸方向2列とされた内輪軌道31,32と外輪軌道33,34との間に転動可能に配列されている。
【0021】
本実施形態の車両用軸受システムは、前輪側軸受装置と後輪側軸受装置とを含み、前輪側軸受装置の剛性を後輪側軸受装置の剛性より小さく設定したことを特徴とする。この剛性関係について図2(a)および図2(b)を参照して説明する。図2(a)は前輪側軸受装置、図2(b)は後輪側軸受装置を示す。そして、本実施の形態では、両軸受装置に対して各列の玉22,23の中心間距離を異ならせている。すなわち、前輪側軸受装置の軸方向2列の玉22,23の中心間距離をL1、後輪側軸受装置の軸方向2列の玉22,23の中心間距離をL2とすると、これら両中心間距離を次式(1)の関係が成立するように設定している。
【0022】
L1<L2 …(1)
つまり、前輪側軸受装置の方が、後輪側軸受装置よりも、玉22,23の中心間距離が短くされている。この結果、各列の玉22,23から内輪軌道31,32に加わる力の作用方向を示す作用線F1,F2と、軸受装置の中心軸線Oとが交わる交点をO1,O2とすると、前輪側軸受装置における両交点O1,O2間の距離Aと、後輪側軸受装置における両交点O1,O2間の距離B(>A)とに相違が生じる。ここで、これらの距離A,Bは、軸受負荷中心間距離のことである。この軸受負荷中心間距離は、大きい程、軸受装置のモーメント剛性が大きくなる。したがって、本実施形態では、前輪側軸受装置の玉22,23の中心間距離L1を、後輪側軸受装置の玉22,23の中心間距離L2より小さくしたことにより、前輪側軸受装置の軸受負荷中心間距離Aが、後輪側軸受装置の軸受負荷中心間距離Bより小さくなる。これにより、前輪側軸受装置のモーメント剛性を、後輪側軸受装置のモーメント剛性より下げることができる。そのため、前輪側軸受装置の剛性は、後輪側軸受装置の剛性より小さくなる。なお、前輪側と後輪側それぞれの軸受装置における内輪軌道31,32に対する玉22,23の接触角θ1は同じである。
【0023】
以上のように本実施形態では、前輪側軸受装置の剛性を、クリープ現象が発生しない程度の剛性に設定することでクリープ現象の発生を抑制できる一方、前輪側軸受装置の剛性を、後輪側軸受装置の剛性より小さく設定することで、操舵時における動車の姿勢を確保し易くすることができる。
【0024】
また、前輪側軸受装置の玉22,23の中心間距離L1を小さくすることで、軸受の軸方向の長さを短縮でき、その分、ステアリング部品やサスペンション部品等の設計やレイアウトの自由度が向上する。
【0025】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、以下に述べる実施形態にも適用することができる。
【0026】
(1) 上述の実施形態では、前輪側軸受装置の軸受負荷中心間距離Aを、後輪側軸受装置の軸受負荷中心間距離Bより小さくするために、前後輪の軸受装置の各列の玉22,23の中心間距離L1,L2を異ならせているのに対し、前輪側と後輪側それぞれの軸受装置における内輪軌道31,32に対する玉22,23の接触角を変えてもよい。このことを図3および図4を参照して説明する。図3および図4は、共に、前輪側軸受装置の断面図を示している。後輪側軸受装置は、図2(b)に示した例と同様に構成されている。
【0027】
図3に示す前輪側軸受装置と、図2(b)に示す後輪側軸受装置との違いは、玉22,23の接触角が異なる点である。
【0028】
すなわち、前輪側軸受装置の玉22,23の接触角θ2と、後輪側軸受装置の玉22,23の接触角θ1との間に、θ1>θ2の関係が成立する。例えば、θ1=40°とすると、θ2を40°未満に設定する。
【0029】
このように、前輪側軸受装置の玉22,23の接触角θ2を、後輪側軸受装置の玉22,23の接触角θ1より小さくしたことにより、前輪側軸受装置の軸受負荷中心間距離Cが、後輪側軸受装置の軸受負荷中心間距離Bより小さくなる。その結果、前輪側軸受装置の剛性が、後輪側軸受装置の剛性より小さくなる。
【0030】
また、図4に示す前輪側軸受装置と、図2(b)に示す後輪側軸受装置との違いは、各列の玉22,23の中心間距離が異なる点と、玉22,23の接触角が異なる点である。
【0031】
すなわち、前輪側軸受装置の玉22,23の中心間距離L1と、後輪側軸受装置の玉22,23の中心間距離L2との間に、L1<L2の関係が成立する。さらに、前輪側軸受装置の玉22,23の接触角θ2と、後輪側軸受装置の玉22,23の接触角θ1との間に、θ1>θ2の関係が成立する。
【0032】
これにより、前輪側軸受装置の軸受負荷中心間距離Dが、後輪側軸受装置の軸受負荷中心間距離Bより、さらに小さくなる。その結果、前輪側軸受装置の剛性が、後輪側軸受装置の剛性より小さくなる。
【0033】
このように構成された車両用軸受システムにおいても、前輪側軸受装置の剛性が、後輪側軸受装置の剛性より低くなり、操舵時に車両の姿勢が確保し易くなる。
【0034】
(2) 本発明は、上述の各実施形態に示したような構成の軸受に限定されるものではなく、各種構成の軸受にも適用できる。例えば、図5および図6に示すような構成の軸受に適用してもよい。なお、図5は前輪側軸受装置の断面図、図6は後輪側軸受装置の断面図を示しており、後輪駆動の自動車に適用した例である。
【0035】
この実施の形態の軸受装置は、ハブフランジ41が一体形成されたハブホイール4の軸部42の外周に、複列アンギュラ玉軸受2を装着したものである。
【0036】
複列アンギュラ玉軸受2は、軸部42ならびに内輪24に形成した内輪軌道31,32と、外輪21に形成した外輪軌道33,34に沿って、各々保持器にて保持された2列の玉22,23を配置して構成されている。
【0037】
次に、前後輪の軸受装置の違いについて説明する。
【0038】
前後輪の軸受装置の違いは、各列の玉22,23の中心間距離が異なる点と、玉22,23の接触角が異なる点である。
【0039】
すなわち、前輪側軸受装置の玉22,23の中心間距離L3と、後輪側軸受装置の玉22,23の中心間距離L4との間に、L3<L4の関係が成立する。さらに、前輪側軸受装置の玉22,23の接触角θ3と、後輪側軸受装置の玉22,23の接触角θ4と、の間に、θ3<θ4の関係が成立する。
【0040】
このように、前輪側軸受装置の玉22,23の中心間距離L3を、後輪側軸受装置の玉22,23の中心間距離L4より小さくしたこと、および前輪側軸受装置の玉22,23の接触角θ3を、後輪側軸受装置の玉22,23の接触角θ4より小さくしたことにより、前輪側軸受装置の軸受負荷中心間距離Eが、後輪側軸受装置の軸受負荷中心間距離Fより小さくなる。
【0041】
このように構成された車両用軸受システムにおいても、前輪側軸受装置の剛性が、後輪側軸受装置の剛性より低くなり、操舵時に車両の姿勢が確保し易くなる。
【0042】
なお、前輪側軸受装置の玉22,23の中心間距離L3を、後輪側軸受装置の玉22,23の中心間距離L4より小さくする点と、前輪側軸受装置の玉22,23の接触角θ3を、後輪側軸受装置の玉22,23の接触角θ4より小さくする点の2点のうち、いずれか一方を実施することで、前輪側軸受装置の軸受負荷中心間距離Eを、後輪側軸受装置の軸受負荷中心間距離Fより小さくする構成としたものであってもよい。
【0043】
また、前輪側軸受装置の剛性を、後輪側軸受装置の剛性より低くする構成は、前輪駆動や後輪駆動等の2輪駆動、あるいは4輪駆動のいずれの自動車にも適用できる。
【0044】
さらに、複列外向きアンギュラ玉軸受以外に、複列円すいころ等の各種複列斜接軸受を用いてもよい。例えば、複列円すいころ軸受を用いる場合においても、前輪側軸受装置の各列の円すいころの中心間距離を、後輪側軸受装置の各列の円すいころの中心間距離より小さくしたり、前輪側軸受装置の円すいころの接触角を、後輪側軸受装置の円すいころの接触角より小さくすることで、前輪側軸受装置の剛性を、後輪側軸受装置の剛性より低くしてもよい。
【0045】
(3) 前輪側軸受装置の剛性が、後輪側軸受装置の剛性より低くなるように、前後輪の軸受装置に種類の異なる複列斜接軸受を用いてもよい。
【0046】
例えば、図7の例は、前輪側軸受装置に比較的剛性の低い複列アンギュラ玉軸受(図7(a))を用い、後輪側軸受装置に比較的剛性の高い複列円すいころ軸受(図7(b))を用い、前輪駆動の自動車に適用したものである。
【0047】
図7(a)に示す前輪側軸受装置は、ハブホイール4の軸部42の外周に圧入した一対の内輪25,26と、外輪21と、保持器35,36にて保持された2列の玉22,23とから構成されている。
【0048】
また、図7(b)に示す後輪側軸受装置は、ハブホイール4の軸部42の外周に圧入した一対の内輪25,26と、外輪21と、保持器35,36にて保持された2列の円すいころ22,23とから構成されている。
【0049】
このように構成された車両用軸受システムにおいても、前輪側軸受装置の剛性が、後輪側軸受装置の剛性より低くなり、操舵時に車両の姿勢が確保し易くなる。
【0050】
【発明の効果】
本発明の車両用軸受システムによると、前輪側軸受装置の各列の転動体の中心間距離を、後輪側軸受装置の各列の転動体の中心間距離より小さくしたり、前輪側軸受装置の転動体の接触角を、後輪側軸受装置の転動体の接触角より小さくすることで、前輪側軸受装置の剛性が、後輪側軸受装置の剛性より低くなり、車両をよりアンダーステア方向にして操舵時における安定性を高めることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る車両用軸受装置の断面図である。
【図2】 (a)は本発明の実施の形態に係る前輪側軸受装置の断面図、(b)は後輪側軸受装置の断面図である。
【図3】本発明の他の実施の形態に係る前輪側軸受装置の断面図である。
【図4】本発明のさらに他の実施の形態に係る前輪側軸受装置の断面図である。
【図5】本発明のさらに他の実施の形態に係る前輪側軸受装置の断面図である。
【図6】本発明のさらに他の実施の形態に係る後輪側軸受装置の断面図である。
【図7】 (a)は本発明のさらに他の実施の形態に係る前輪側軸受装置の断面図、(b)は後輪側軸受装置の断面図である。
【図8】従来例の説明に供する図である。
【符号の説明】
1 等速ジョイント
2 複列アンギュラ玉軸受(転がり軸受)
4 ハブホイール
22,23 玉(転動体)
Claims (5)
- 前輪側車軸を支持する複列斜接軸受からなる前輪側軸受装置と、後輪側車軸を支持する複列斜接軸受からなる後輪側軸受装置とを備え、
車両をアンダーステア方向にして操舵時における安定性を高めるよう、前記前輪側軸受装置の剛性を、前記後輪側軸受装置の剛性より小さく設定した車両用軸受システムにおいて、
前輪側軸受装置の各列の転動体の中心間距離を、後輪側軸受装置の各列の転動体の中心間距離より小さくしたことを特徴とする車両用軸受システム。 - 前輪側車軸を支持する複列斜接軸受からなる前輪側軸受装置と、後輪側車軸を支持する複列斜接軸受からなる後輪側軸受装置とを備え、
車両をアンダーステア方向にして操舵時における安定性を高めるよう、前記前輪側軸受装置の剛性を、前記後輪側軸受装置の剛性より小さく設定した車両用軸受システムにおいて、
前輪側軸受装置の転動体の接触角を、後輪側軸受装置の転動体の接触角より小さくしたことを特徴とする車両用軸受システム。 - 前輪側車軸を支持する複列斜接軸受からなる前輪側軸受装置と、後輪側車軸を支持する複列斜接軸受からなる後輪側軸受装置とを備え、
車両をアンダーステア方向にして操舵時における安定性を高めるよう、前記前輪側軸受装置の剛性を、前記後輪側軸受装置の剛性より小さく設定した車両用軸受システムにおいて、
前輪側軸受装置の各列の転動体の中心間距離を、後輪側軸受装置の各列の転動体の中心間距離より小さくし、かつ、前輪側軸受装置の転動体の接触角を、後輪側軸受装置の転動体の接触角より小さくしたことを特徴とする車両用軸受システム。 - 前輪側軸受装置ならびに後輪側軸受装置を構成する複列斜接軸受が、複列アンギュラ玉軸受からなることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の車両用軸受システム。
- 前輪側車軸を支持する前輪側軸受装置と、後輪側車軸を支持する後輪側軸受装置とを備え、
前記両軸受装置は、ハブホイールの外周に装着され、車体に固定した外輪と、2列に配置した玉とを有した複列アンギュラ玉軸受からなり、
前記前輪側軸受装置の各列の玉の中心間距離を、前記後輪側軸受装置の各列の玉の中心間距離より小さくし、および/または、前記前輪側軸受装置の玉の接触角を、前記後輪側軸受装置の玉の接触角より小さくして、前記前輪側軸受装置の剛性を、前記後輪側軸受装置の剛性より小さく設定したことを特徴とする車両用軸受システム。
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