JP2008019899A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 内輪の径方向や幅方向に肉厚を厚くすることなく、内輪の軌道面に掛かるフープ応力を低減できる車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】 この車輪用軸受装置は、外方部材１と内方部材２の軌道面３，４間に介在した複列の転動体５を備える。内方部材２は、前記フランジ９ａを有するハブ輪９とこのハブ輪９の軸部９ｂのインボード側端の外周に圧入した内輪１０とでなる。内輪１０の内径面には、その内輪１０の軌道面４が設けられた軸方向範囲Ｗで環状の凹み部１２が設けられる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、自動車等の車輪用軸受装置に関し、特に、ハブ輪の軸部のインボード側端に内輪を圧入した形式の車輪用軸受装置に関する。

ハブ輪に内輪を圧入した車輪用軸受装置では、内輪の軌道面や外径部に、フープ応力、つまり円周方向に引張られる応力が掛かる。特に、ハブ輪のインボード側端に加締部を設けて内輪をハブ輪に対して軸方向に締め付けたタイプのもの（例えば特許文献１）では、加締めに伴うハブ輪外径面の拡径のため、内輪の軌道面や外径部に掛かるフープ応力がさらに増加する。このように内輪の軌道面のフープ応力が高くなると、軸受の寿命が低下する。
そこで、上記加締めタイプの車輪用軸受装置では、内輪の径方向や幅方向の肉厚を厚くすることで、フープ応力の低減を図っている。
特開平１１−１２９７０３号公報

しかし、加締めタイプの車輪用軸受装置において、内輪の径方向や幅方向の肉厚を厚くした場合、ハブ輪の強度を保つために、ハブ輪の軸部径を大きくする設計などが必要となるため、材料を低減してコスト減を図るのに阻害要因となる。

この発明の目的は、内輪の径方向や幅方向に肉厚を厚くすることなく、内輪の軌道面に掛かるフープ応力を低減できる車輪用軸受装置を提供することである。

この発明の第１の発明に係る車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面を有し車体に取付けられる外方部材と、前記軌道面に対向する複列の軌道面を外周に有しアウトボード側端の外周に車輪取付用のフランジを有する内方部材と、これら外方部材と内方部材の軌道面間に介在した複列の転動体とを備え、前記内方部材が、前記フランジを有するハブ輪とこのハブ輪の軸部のインボード側端の外周に圧入した内輪とでなる車輪用軸受装置において、前記内輪の内径面に、その内輪の軌道面が設けられた軸方向範囲で環状の凹み部を設けたことを特徴とする。
この構成によると、内輪の内径面に、その内輪の軌道面が設けられた軸方向範囲で環状の凹み部を設けたため、内輪をハブ輪に圧入しても、圧入に伴う拡径力が内輪外径面における軌道面の部分に作用することが緩和され、内輪の軌道面のフープ応力の増大が抑制される。そのため、内輪の径方向や幅方向の肉厚を厚くすることなく、ハブ輪軸部への内輪の圧入に伴って内輪軌道面に生じるフープ応力の増加を抑制することができる。

この発明の第２の発明に係る車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面を有し車体に取付けられる外方部材と、前記軌道面に対向する複列の軌道面を外周に有しアウトボード側端の外周に車輪取付用のフランジを有する内方部材と、これら外方部材と内方部材の軌道面間に介在した複列の転動体とを備え、前記内方部材が、前記フランジを有するハブ輪とこのハブ輪の軸部のインボード側端の外周に圧入した内輪とでなる車輪取付用軸受装置において、前記ハブ輪の内輪嵌合面に、内輪の軌道面が設けられた軸方向範囲で環状の凹み部を設けたことを特徴とする。
この構成によると、ハブ輪の内輪嵌合面に、内輪の軌道面が設けられた軸方向範囲で環状の凹み部を設けたため、この場合も、内輪をハブ輪に圧入しても、圧入に伴う拡径力が内輪外径面における軌道面の部分に作用することが緩和され、内輪の軌道面のフープ応力の増大が抑制される。そのため、内輪の径方向や幅方向の肉厚を厚くすることなく、ハブ輪軸部への内輪の圧入に伴って内輪軌道面に生じるフープ応力の増加を抑制することができる。

これらの発明において、前記内方部材は、ハブ輪のインボード側端の外周に設けた加締部により、内輪をハブ輪に対して軸方向に締め付けたものであっても良い。
ハブ輪に上記加締部を設けた構造の場合、加締めに伴うハブ輪外径面の拡径のため、内輪の軌道面や外径部に掛かるフープ応力がさらに増加するが、上記のように内輪の内径面またはハブ輪の外径面に、内輪の軌道面が設けられた軸方向範囲で環状の凹み部が設けてあると、加締に伴うフープ応力も緩和され、内輪軌道面のフープ応力を低く抑えることができる。

これら第１および第２の発明において、前記凹み部の深さは、０．１〜１mmであることが好ましい。凹み部の深さが０．１mmよりも浅いと、凹み部を設けたことによる内輪軌道面のフープ応力の低減効果が十分に得られず、また１mmよりも深いと、内輪あるいはハブ輪の強度上で好ましくない。

これら第１および第２の発明において、車輪用軸受装置がアンギュラ玉軸受型であって、前記凹み部の軸方向位置が、内輪軌道面の転動体との接触点の軸方向位置に掛かる位置であっても良い。
アンギュラ玉軸受型である場合、転動体は内輪軌道面に接触点で局部的に接触するため、この接触点でのフープ応力が軸受寿命に対して影響が大きい。上記凹み部は、この凹み部を設けた軸方向位置における内輪外径面のフープ応力を最も大きく低減させるため、凹み部の軸方向位置を内輪軌道面の転動体との接触点と同じ位置とすることで、最も寿命に影響の大きい接触点でのフープ応力の低減が得られることになる。

この発明の第１の発明に係る車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面を有し車体に取付けられる外方部材と、前記軌道面に対向する複列の軌道面を外周に有しアウトボード側端の外周に車輪取付用のフランジを有する内方部材と、これら外方部材と内方部材の軌道面間に介在した複列の転動体とを備え、前記内方部材が、前記フランジを有するハブ輪とこのハブ輪の軸部のインボード側端の外周に圧入した内輪とでなる車輪用軸受装置において、前記内輪の内径面に、その内輪の軌道面が設けられた軸方向範囲で環状の凹み部を設けたため、内輪の径方向や幅方向に肉厚を厚くすることなく、内輪軌道面に作用するフープ応力を低減することができる。
この発明の第２の発明に係る車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面を有し車体に取付けられる外方部材と、前記軌道面に対向する複列の軌道面を外周に有しアウトボード側端の外周に車輪取付用のフランジを有する内方部材と、これら外方部材と内方部材の軌道面間に介在した複列の転動体とを備え、前記内方部材が、前記フランジを有するハブ輪とこのハブ輪の軸部のインボード側端の外周に圧入した内輪とでなる車輪取付用軸受装置において、前記ハブ輪の内輪嵌合面に、内輪の軌道面が設けられた軸方向範囲で環状の凹み部を設けたため、内輪の径方向や幅方向に肉厚を厚くすることなく、内輪軌道面に作用するフープ応力を低減することができる。

この発明の一実施形態を図１ないし図３と共に説明する。この実施形態は、第３世代型の内輪回転タイプで、かつ従動輪支持用の車輪用軸受装置に適用したものである。なお、この明細書において、車両に取付けた状態で車両の車幅方向外側寄りとなる側をアウトボード側と言い、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。
この車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面３を有する外方部材１と、これら各軌道面３に対向する複列の軌道面４を外周に有する内方部材２と、これら外方部材１および内方部材２の軌道面３，４間に介在した複列の転動体５とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持するようにしたものである。この車輪用軸受装置は、前記複列の軌道面３，４の軸受接触角θが背を向き合うアンギュラ玉軸受型とされていて、転動体５はボールからなり、各列毎に保持器６で保持されている。外方部材１と内方部材２の間の軸受空間は、シール７，８によりそれぞれ密封されている。

外方部材１は固定側の部材となる全体が一体の部品であって、外周に有するフランジ（図示せず）を介して車体の懸架装置（図示せず）に取付けられる。

内方部材２は回転側の部材となるものであって、アウトボード側端の外周に車輪取付用のフランジ９ａを有するハブ輪９と、このハブ輪９の軸部９ｂのインボード側端の外周に圧入状態に嵌合させた内輪１０とでなる。これらハブ輪９および内輪１０に前記各列の軌道面４が形成されている。ハブ輪９のフランジ９ａの基端におけるアウトボード側の側面には、ホイールおよびブレーキロータ（いずれも図示せず）の案内用のパイロット部９ｃが突出している。フランジ９ａの円周方向の複数箇所にはボルト孔１１が設けられ、ホイール締結用のボルト（図示せず）が取付けられる。ハブ輪９の軸部９ｂのインボード側端には、外周に突出して内輪１０の幅面を軸方向に押し付ける加締部９ｄが設けられている。ハブ輪９の軸部９ｂにおける内輪１０が嵌合する部分は、他の部分よりも小径とされ、そのインボード側の端部に軸方向に向く段差面９ｅが設けられている。この段差面９ｅと前記加締部９ｄとで、ハブ輪９の軸部９ｂに嵌合した内輪１０が軸方向に締め付け固定される。

図１のＡ部を拡大して図２に示す。同図のように、内輪１０の内径面には環状の凹み部１２が設けられている。この凹み部１２は、内輪１０の軌道面４が設けられた軸方向範囲Ｗの略全範囲にわたって設定されている。凹み部１２は、幅方向の中央が最も深くなる円弧状の断面形状とされている。凹み部１２の深さは０．１〜１mmとするのが好ましい。

この構成の車輪用軸受装置によると、内輪１０の内径面に、その内輪１０の軌道面４が設けられた軸方向範囲Ｗで環状の凹み部１２が設けられているので、内輪１０をハブ輪９に圧入しても、圧入に伴う拡径力が内輪外径面における軌道面４の部分に作用することが緩和され、内輪１０の軌道面４のフープ応力の増大が抑制される。また、加締部９ｄの加締加工による内輪軌道面４のフープ応力の増大も、上記凹み部１２の形成により緩和される。そのため、内輪１０の径方向や幅方向の肉厚を厚くすることなく、ハブ輪軸部９ｂへの内輪１０の圧入に伴って内輪軌道面４に生じるフープ応力の増加を抑制することができる。

図２の例では、内輪１０の凹み部１２が、内輪１０の軌道面４が設けられた軸方向範囲Ｗの全範囲にわたって設けられているが、図３のように軸方向範囲Ｗの一部に局部的に設けられていても良い。この場合、内輪１０の内径面において、内輪１０の軌道面４の転動体５との接触点Ｐの軸方向位置に掛かる位置に、環状の凹み部１２Ａを設ける。接触点Ｐは、内輪軌道面４の軸受接触角θを成す直線Ｌが内輪軌道面４と交差する位置である。
アンギュラ玉軸受型である場合、転動体５は内輪軌道面４に接触点Ｐで局部的に接触するため、この接触点Ｐでのフープ応力が軸受寿命に対して影響が大きい。上記凹み部１２Ａは、この凹み部１２Ａを設けた軸方向位置における内輪外径面のフープ応力を最も大きく低減させる。そのため、凹み部１２の軸方向位置を内輪軌道面４の転動体５との接触点Ｐとすることで、最も寿命に影響の大きい接触点Ｐでのフープ応力の低減が得られることになる。このため、凹み部１２Ａを軌道面幅のごく一部に局部的に設ける場合でも、凹み部１２Ａを接触点Ｐに掛かる軸方向位置とすることで、内輪軌道面４のフープ応力が低減できる。

図４ないし図６は、この発明の他の実施形態を示す。この車輪用軸受装置では、図１〜図３に示す実施形態において、内輪１０の内径面に凹み部１２（１２Ａ）を設けるのに代えて、ハブ輪９の軸部９ｂにおける内輪１０の嵌合面に、環状の凹み部１３が設けられる。図４のＢ部を拡大して示す図５では、内輪１０の軌道面４が設けられた軸方向範囲Ｗの全範囲にわたって環状の凹み部１３が設定されている。この場合も、凹み部１３の深さは０．１〜１mmとするのが好ましい。

この構成のように、凹み部１３をハブ輪９の軸部９ｂにおける内輪１０の嵌合面に設けた場合も、内輪１０の圧入により内輪１０を拡径させる応力および加締時の内輪１０を拡径させる応力が小さくなり、内輪軌道面４のフープ応力を低減することができる。そのため、この場合も、内輪１０の径方向や幅方向の肉厚を厚くすることなく、内輪１０を圧入に伴う内輪軌道面４のフープ応力の増加を抑制することができる。

図５では、ハブ輪軸部９ｂの凹み部１３が、内輪１０の軌道面４が設けられた軸方向範囲Ｗの全範囲にわたって設けられているが、図６のように軸方向範囲Ｗの一部に設けられていても良い。すなわち、図６の構成例では、ハブ輪軸部９ｂの内輪嵌合面において、内輪１０の軌道面４の転動体５との接触点Ｐの軸方向位置に掛かる位置に、局部的に環状の凹み部１３Ａが設けられている。
この場合にも、内輪１０の径方向や幅方向に肉厚を増大することなく、ハブ輪軸部９ｂへの内輪１０の圧入に伴う内輪軌道面４のフープ応力の増加を抑制することができる。

なお、上記実施形態では、従動輪支持用の車輪用軸受装置に適用した場合につき説明したが、この発明の車輪用軸受装置は駆動輪支持用にも適用できる。

この発明の一実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。 図１におけるＡ部の拡大断面図である。 Ａ部の他の構成例を示す断面図である。 この発明の他の実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。 図４におけるＢ部の拡大断面図である。 Ｂ部の他の構成例を示す断面図である。

符号の説明

１…外方部材
２…内方部材
３，４…軌道面
５…転動体
９…ハブ輪
９ａ…車輪取付用のフランジ
９ｂ…ハブ輪の軸部
９ｄ…加締部
１０…内輪
１２，１２Ａ，１３，１３Ａ…凹み部

Claims (5)

1. 内周に複列の軌道面を有し車体に取付けられる外方部材と、前記軌道面に対向する複列の軌道面を外周に有しアウトボード側端の外周に車輪取付用のフランジを有する内方部材と、これら外方部材と内方部材の軌道面間に介在した複列の転動体とを備え、前記内方部材が、前記フランジを有するハブ輪とこのハブ輪の軸部のインボード側端の外周に圧入した内輪とでなる車輪用軸受装置において、
   前記内輪の内径面に、その内輪の軌道面が設けられた軸方向範囲で環状の凹み部を設けたことを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 内周に複列の軌道面を有し車体に取付けられる外方部材と、前記軌道面に対向する複列の軌道面を外周に有しアウトボード側端の外周に車輪取付用のフランジを有する内方部材と、これら外方部材と内方部材の軌道面間に介在した複列の転動体とを備え、前記内方部材が、前記フランジを有するハブ輪とこのハブ輪の軸部のインボード側端の外周に圧入した内輪とでなる車輪取付用軸受装置において、
   前記ハブ輪の内輪嵌合面に、内輪の軌道面が設けられた軸方向範囲で環状の凹み部を設けたことを特徴とする車輪用軸受装置。
3. 請求項１または請求項２において、前記内方部材は、ハブ輪のインボード側端の外周に設けた加締部により、内輪をハブ輪に対して軸方向に締め付けたものである車輪用軸受装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項において、前記凹み部の深さが０．１〜１mmである車輪用軸受装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項において、アンギュラ玉軸受型の車輪用軸受装置であって、前記凹み部の軸方向位置が、内輪軌道面の転動体との接触点の軸方向位置に掛かる位置である車輪用軸受装置。

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