JP2005096617A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】
低コスト化と軽量・コンパクト化を図った車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】
内周に複列の外側転走面10aを有する外方部材10と、一端部に車輪取付フランジ4と、外周に内側転走面2aおよび小径段部5が形成されたハブ輪2と、小径段部5に圧入され、外周に内側転走面3aが形成された内輪3とからなる内方部材1と、転走面間に収容された複列の転動体20と、車輪取付フランジ4にハブボルト6を介して締結されたブレーキロータRとを備え、車体に対して車輪Wを回転自在に支承した車輪用軸受装置において、ブレーキロータRの内径Raに所定の案内すきまを介して車輪取付フランジ4が嵌挿されると共に、車輪Wに鍔部7が形成され、この鍔部7にブレーキロータRが嵌挿され、この車輪取付フランジ4の外径4aによってブレーキロータRおよび車輪Wが径方向に案内されている。
【選択図】図1

Description

本発明は、自動車等の車輪を支持する車輪用軸受装置、特に、低コスト化と軽量・コンパクト化を図った車輪用軸受装置の改良に関するものである。
自動車等の車両の車輪用軸受装置には、駆動輪用のものと、従動輪用のものとがある。特に、自動車の懸架装置に対して車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置は、低コスト化は言うまでもなく、燃費向上のための軽量・コンパクト化が進んでいる。図3は、その代表的な例で、駆動輪用の第3世代と称される車輪用軸受装置を示す。
この車輪用軸受装置は、内方部材50と外方部材60と複列の転動体(ボール)70とを備えている。内方部材50は、ハブ輪51と別体の内輪52とからなり、このハブ輪51は、一端部にブレーキロータRを介して車輪Wを取り付けるための車輪取付フランジ53を有し、他端部には内輪52を圧入する小径段部54が形成されている。また、ハブ輪51と内輪52の外周には内側転走面51a、52aがそれぞれ形成されている。さらに、車輪取付フランジ53には円周等配に車輪Wを締結するためのハブボルト55が植設されている。
一方、外方部材60は、車体(図示せず)に固定されたナックルNに取り付けるための車体取付フランジ61を一体に有し、内周に複列の外側転走面60a、60aが一体に形成されている。これら複列の外側転走面60a、60aと内側転走面51a、52a間には保持器71、71で円周等配に保持された複列の転動体70、70が転動自在に収容されている。また、外方部材60の両端にはシール62、63が装着され、内方部材50と外方部材60との間に形成される環状空間を密封し、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。
等速自在継手80の外側継手部材81は、カップ状をなすマウス部82と、このマウス部82の底部となる肩部83と、この肩部83から軸方向に延びる軸部84とを有している。軸部84は、その外周にセレーション84aが転設され、ハブ輪51の内径にトルク伝達可能に嵌合している。
そして、内輪52の端面を外側継手部材81の肩部83に衝合した状態で、軸部84の端部に螺合する固定ナット85によって内方部材50と外側継手部材81とを着脱自在に締結している。この固定ナット85の締付けトルクを管理することにより、所望の軸受すきまに設定することができる。しかし、係る先行技術は、文献公知発明に係るものでないため、記載すべき先行技術文献情報はない。
近年、車輪用軸受装置は、さらなる軽量・コンパクト化のために、可及的に余肉を排除しスリム化する傾向にあるが、こうした従来の車輪用軸受装置において、ハブ輪51のパイロット部56は車輪取付フランジ53から突出して形成され、その外周は、ブレーキロータRの案内面56aと車輪Wの案内面56bとの2段階の精度出しが旋削加工によって行われている。このパイロット部56の加工は、外径寸法の精度は無論のこと、特にブレーキロータRの案内面56aの隅R部は、車両旋回時に繰り返しモーメント荷重を受けて応力集中が発生し易い箇所であるので、余り隅R部を小さくできない。かと言ってブレーキロータRとの干渉を避けるために大きくもできない事情がある。したがって、寸法バラツキを規制して慎重に加工する必要があった。こうした後加工は、加工工数・時間を増大させてコストの高騰を招来していた。
本発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたもので、低コスト化と軽量・コンパクト化を図った車輪用軸受装置を提供することを目的とする。
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項1に記載の発明は、内周に複列の外側転走面を有する外方部材と、一端部に車輪取付フランジが一体に形成されたハブ輪と、このハブ輪に圧入された内輪とからなり、前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面を有する内方部材と、前記外側転走面と内側転走面間に収容された複列の転動体と、前記車輪取付フランジにハブボルトを介して締結されたブレーキロータとを備え、車体に対して車輪を回転自在に支承した車輪用軸受装置において、前記ブレーキロータの内径に所定の案内すきまを介して前記車輪取付フランジが嵌挿され、この車輪取付フランジの外径によって前記ブレーキロータが径方向に案内されている構成を採用した。
このように、ブレーキロータの内径に所定の案内すきまを介して車輪取付フランジが嵌挿され、この車輪取付フランジの外径によって前記ブレーキロータが径方向に案内されているので、アウトボード側端部には、従来のようなブレーキロータ用のパイロット部は不要となり、装置の軽量・コンパクト化を図ることができる。また、パイロット部の鍛造および旋削加工を削減することができコスト低減を達成することができる。さらに、車両旋回時に繰り返しモーメント荷重を受けても車輪取付フランジの基部に応力集中が発生することはなく、ハブ輪の強度・耐久性が向上する。
また、請求項2に記載の発明は、前記車輪またはブレーキロータのどちらか一方に鍔部が形成され、この鍔部に前記ブレーキロータが所定の案内すきまを介して嵌挿され、前記車輪が前記ブレーキロータによって径方向に案内されているので、アウトボード側端部には、従来のような車輪用のパイロット部は不要となり、装置の軽量・コンパクト化を一層図ることができる。
また、請求項3に記載の発明は、前記車輪取付フランジのアウトボード側の基部に、前記車輪のみを径方向に案内するパイロット部が形成されているので、ブレーキロータとの干渉を考慮する必要がないため、大きな隅R部を介して車輪用のパイロット部を形成することができる。したがって、車両旋回時に繰り返しモーメント荷重を受けても車輪取付フランジの基部に応力集中が発生するのを抑制することができ、ハブ輪の強度・耐久性が向上する。
本発明に係る車輪用軸受装置は、内周に複列の外側転走面を有する外方部材と、一端部に車輪取付フランジが一体に形成されたハブ輪と、このハブ輪に圧入された内輪とからなり、前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面を有する内方部材と、前記外側転走面と内側転走面間に収容された複列の転動体と、前記車輪取付フランジにハブボルトを介して締結されたブレーキロータとを備え、車体に対して車輪を回転自在に支承した車輪用軸受装置において、前記ブレーキロータの内径に所定の案内すきまを介して前記車輪取付フランジが嵌挿され、この車輪取付フランジの外径によって前記ブレーキロータが径方向に案内されているので、アウトボード側端部には、従来のようなブレーキロータ用のパイロット部は不要となり、装置の軽量・コンパクト化を図ることができる。また、パイロット部の鍛造および旋削加工を削減することができコスト低減を達成することができる。さらに、車両旋回時に繰り返しモーメント荷重を受けても車輪取付フランジの基部に応力集中が発生することはなく、ハブ輪の強度・耐久性が向上する。
内周に複列の外側転走面を有する外方部材と、一端部に車輪取付フランジと、外周に内側転走面および小径段部が形成されたハブ輪と、前記小径段部に圧入され、外周に内側転走面が形成された内輪とからなる内方部材と、前記転走面間に収容された複列の転動体と、前記車輪取付フランジにハブボルトを介して締結されたブレーキロータとを備え、車体に対して車輪を回転自在に支承した車輪用軸受装置において、前記ブレーキロータの内径に所定の案内すきまを介して前記車輪取付フランジが嵌挿され、この車輪取付フランジの外径によって前記ブレーキロータが径方向に案内されていると共に、前記車輪に鍔部が形成され、この鍔部に前記ブレーキロータが嵌挿され、前記車輪が前記ブレーキロータによって径方向に案内されている。
以下、本発明の実施の形態を図面に基いて詳細に説明する。
図1は、本発明に係る車輪用軸受装置の第1の実施形態を示す縦断面図である。なお、以下の説明では、車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウトボード側(図面左側)、中央寄り側をインボード側(図面右側)という。
この車輪用軸受装置は、内方部材1と外方部材10と複列の転動体20、20とを備えている。内方部材1は、ハブ輪2と別体の内輪3とからなり、このハブ輪2は、一端部にブレーキロータRを介して車輪Wを取り付けるための車輪取付フランジ4を有し、他端部に内輪3を圧入する小径段部5が形成されている。また、ハブ輪2の外周にアウトボード側の内側転走面2aが、内輪3の外周にインボード側の内側転走面3aがそれぞれ形成されている。さらにハブ輪2の車輪取付フランジ4には円周等配位置に車輪Wを締結するためのハブボルト6が植設されている。
ハブ輪2は、S53C等の中炭素鋼からなり、少なくとも内側転走面2aと小径段部5の表面には表面硬さが54〜64HRCの範囲で硬化層が形成されている。熱処理としては、局部加熱ができ、硬化層深さの設定が比較的容易にできる高周波誘導加熱による焼入れが好適である。一方、内輪3はSUJ2等の高炭素クロム軸受鋼で形成され、ズブ焼入れにより芯部まで硬化されている。
外方部材10は、S53C等の中炭素鋼からなり、ナックルNに装着するための車体取付フランジ11を外周に有し、内周に前述した内側転走面2a、3aに対向する複列の外側転走面10a、10aが形成されている。少なくともこれら複列の外側転走面10a、10aの表面には表面硬さが54〜64HRCの範囲で硬化層が形成されている。熱処理としては、局部加熱ができ、硬化層深さの設定が比較的容易にできる高周波誘導加熱による焼入れが好適である。これらの転走面2a、3aと10a、10a間には複列の転動体20、20が収容され、車体に対して車輪Wを回転自在に支承している。21、21は複列の転動体20、20を転動可能に保持する保持器で、PA66等の熱可塑性合成樹脂で形成されている。
外方部材10の端部にはシール12、13が装着され、軸受内部に封入した潤滑グリースの漏洩を防止すると共に、外部からの雨水やダスト等が軸受内に侵入するのを防止している。ここでは転動体20、20をボールとした複列アンギュラ玉軸受を例示したが、これに限らず転動体に円すいころを使用した複列円すいころ軸受であっても良い。また、所謂第3世代の車輪用軸受装置を例示したが、本発明はこの構造に限定されるものではなく、第1乃至第4世代の車輪用軸受装置であっても良い。
等速自在継手30は、外側継手部材31と、図示しない内輪、ケージ、およびトルク伝達ボールとからなる。外側継手部材31は、カップ状のマウス部32と、このマウス部32の底部をなす肩部33と、この肩部33から軸方向に延びる軸部34とを有し、この軸部34の外周にはトルク伝達手段となるセレーション(またはスプライン)34aが転設されている。このセレーション34aをはじめ、外側継手部材31の内周に形成されたトラック溝31a、および肩部33の表面には、表面硬さが54〜64HRCの範囲で硬化層が形成され、耐摩耗性が確保されている。熱処理としては、局部加熱ができ、硬化層深さの設定が比較的容易にできる高周波誘導加熱による焼入れが好適である。
ここで、内輪3の端面を外側継手部材31の肩部33に衝合させた状態で、軸部34の先端に螺合した固定ナット35により緊締し、内方部材1と外側継手部材31とが着脱自在に締結されている。この固定ナット35の締付トルクを所定値に規制することにより、所望の軸受すきま範囲に管理することができる。なお、予め軸受を所望のすきま範囲に管理すると共にハブ輪に内輪を圧入し、ハブ輪のインボード側端部を外径方向に塑性変形させて加締部を形成し、この加締部によって内輪を位置決め固定する塑性結合による、所謂セルフリテイン方式の車輪用軸受装置であっても良い。
本実施形態では、ハブ輪2の車輪取付フランジ4の外径4aを従来より大径に形成し、ブレーキロータRの内径Raに所定の案内すきまを介して車輪取付フランジ4が嵌挿されている。これにより、ブレーキロータRは、車輪取付フランジ4の外径4aによって径方向に案内され、ハブ輪2とブレーキロータRとの芯合わせが行われて両者の軸心が一致する。したがって、アウトボード側端部には、従来のようなパイロット部は不要となり、装置の軽量・コンパクト化を図ることができる。
さらに、車輪取付フランジ4のアウトボード側の側面加工が容易となるだけでなく、パイロット部の鍛造および旋削加工を削減することができ大幅なコスト低減を達成することができる。当然、車両旋回時に繰り返しモーメント荷重を受けても車輪取付フランジ4の基部に応力集中が発生することはなく、ハブ輪2の強度・耐久性が向上する。
一方、車輪Wの内径部に鍔部7を形成し、ブレーキロータRの内径Rbに所定の案内すきまを介して車輪Wが嵌挿されている。これにより、車輪Wは、ブレーキロータRの内径Rbによって径方向に案内され、ハブ輪2と車輪Wとの芯合わせが行われて両者の軸心が一致する。
図2は、本発明に係る車輪用軸受装置の他の実施形態を示す要部断面図である。なお、前述した実施形態と同一部品、同一部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
図2(a)に示す実施形態では、前述した実施形態と同様、ハブ輪2の車輪取付フランジ4の外径4aを従来より大径に形成し、ブレーキロータRの内径Raに所定の案内すきまを介して車輪取付フランジ4が嵌挿されている。一方、ブレーキロータRの内径部に鍔部8を形成し、この鍔部8の外径に所定の案内すきまを介して車輪Wが嵌挿されている。これにより、ブレーキロータRは、車輪取付フランジ4の外径4aによって径方向に案内され、また、車輪WはブレーキロータRによって径方向に案内され、ハブ輪2とブレーキロータRおよび車輪Wとの芯合わせが行われて三者の軸心が一致する。したがって、アウトボード側端部には、従来のようなパイロット部は不要となり、装置の軽量・コンパクト化を図ることができる。
図2(b)に示す実施形態では、前述した実施形態と同様、ハブ輪2の車輪取付フランジ4の外径4aを従来より大径に形成し、ブレーキロータRの内径Raに所定の案内すきまを介して車輪取付フランジ4が嵌挿されている。これにより、ブレーキロータRは、車輪取付フランジ4の外径4aによって径方向に案内され、ハブ輪2’とブレーキロータRとの芯合わせが行われて両者の軸心が一致する。
一方、ハブ輪2’の車輪取付フランジ4のアウトボード側基部には、大きな隅R部9aを介して車輪W用のパイロット部9が形成されている。そして、このパイロット部9の外径に所定の案内すきまを介して車輪Wが嵌挿されている。これにより、車輪Wはハブ輪2’のパイロット部9によって径方向に案内され、ハブ輪2’と車輪Wとの芯合わせが行われて両者の軸心が一致する。
本実施形態では、アウトボード側端部に従来のようなブレーキロータR用のパイロット部は不要となり、装置の軽量・コンパクト化を図ることができると共に、パイロット部の鍛造および旋削加工を削減することができ低コスト化が図れる。また、大きな隅R部9aを介して車輪W用のパイロット部9が形成されているので、車両旋回時に繰り返しモーメント荷重を受けても車輪取付フランジ4の基部に応力集中が発生するのを抑制することができ、ハブ輪2’の強度・耐久性が向上する。
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
本発明に係る車輪用軸受装置は、内輪回転式なら軸受部の構造に限定されるものではなく、第1乃至第4世代の車輪用軸受装置に適用することができる。
本発明に係る車輪用軸受装置の第1の実施形態を示す縦断面図である。 (a)は、本発明に係る車輪用軸受装置の第2の実施形態を示す要部断面図である。 (b)は、同上、第3の実施形態を示す要部断面図である。 従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。
符号の説明
1・・・・・・・・・内方部材
2、2’・・・・・・ハブ輪
2a、3a・・・・・内側転走面
3・・・・・・・・・内輪
4・・・・・・・・・車輪取付フランジ
4a・・・・・・・・外径
5・・・・・・・・・小径段部
6・・・・・・・・・ハブボルト
7、8・・・・・・・鍔部
9・・・・・・・・・パイロット部
9a・・・・・・・・隅R部
10・・・・・・・・外方部材
10a・・・・・・・外側転走面
11・・・・・・・・車体取付フランジ
12、13・・・・・シール
20・・・・・・・・転動体
21・・・・・・・・保持器
30・・・・・・・・等速自在継手
31・・・・・・・・外側継手部材
31a・・・・・・・トラック溝
32・・・・・・・・マウス部
33・・・・・・・・肩部
34・・・・・・・・軸部
34a・・・・・・・セレーション
35・・・・・・・・固定ナット
50・・・・・・・・内方部材
51・・・・・・・・ハブ輪
51a、52a・・・内側転走面
52・・・・・・・・内輪
53・・・・・・・・車輪取付フランジ
54・・・・・・・・小径段部
55・・・・・・・・ハブボルト
56・・・・・・・・パイロット部
56a、56b・・・案内面
60・・・・・・・・外方部材
60a・・・・・・・外側転走面
61・・・・・・・・車体取付フランジ
62、63・・・・・シール
70・・・・・・・・転動体
71・・・・・・・・保持器
80・・・・・・・・等速自在継手
81・・・・・・・・外側継手部材
82・・・・・・・・マウス部
83・・・・・・・・肩部
84・・・・・・・・軸部
84a・・・・・・・セレーション
85・・・・・・・・固定ナット
N・・・・・・・・・ナックル
R・・・・・・・・・ブレーキロータ
Ra、Rb・・・・・内径
W・・・・・・・・・車輪

Claims (3)

  1. 内周に複列の外側転走面を有する外方部材と、一端部に車輪取付フランジが一体に形成されたハブ輪と、このハブ輪に圧入された内輪とからなり、前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面を有する内方部材と、前記外側転走面と内側転走面間に収容された複列の転動体と、前記車輪取付フランジにハブボルトを介して締結されたブレーキロータとを備え、車体に対して車輪を回転自在に支承した車輪用軸受装置において、前記ブレーキロータの内径に所定の案内すきまを介して前記車輪取付フランジが嵌挿され、この車輪取付フランジの外径によって前記ブレーキロータが径方向に案内されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
  2. 前記車輪またはブレーキロータのどちらか一方に鍔部が形成され、この鍔部に前記ブレーキロータが所定の案内すきまを介して嵌挿され、前記車輪が前記ブレーキロータによって径方向に案内されている請求項1に記載の車輪用軸受装置。
  3. 前記車輪取付フランジのアウトボード側の基部に、前記車輪のみを径方向に案内するパイロット部が形成されている請求項1に記載の車輪用軸受装置。
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