JP2008168817A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量化及びコンパクト化を図ることができて、軸芯のずれ及びラジアル方向の衝撃荷重に対する強度を確保するとともに、加工性の向上を図ることができる車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】ハブ輪１と転がり軸受とがユニット化されるとともに、転がり軸受は、ボルト孔１４が形成された車体取付フランジを有する外方部材２を備え、固定用ボルト１８を、車体側ナックルに設けられたねじ孔１６にアウトボード側からボルト孔を介して螺着し、外方部材２を車体側ナックルに固定する車輪用軸受装置である。車体取付フランジ１２のボルト孔１４をタップ孔とした。固定用ボルト１８は、外周面が非ねじ面とされた先端案内部２３を備え、ナックルへの固定前においては取付フランジ１２のインボード側の端面から先端案内部２３の一部を突出した状態で仮止めされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車輪用軸受装置に関するものである。

車輪用軸受装置には、ハブ輪に一対の内輪が装着（圧入）されたもの（第１世代や第２世代と呼ばれるもの）、ハブ輪の外周に直接軌道面（軌道面）を形成したもの、又はハブ輪のアウトボード側外周に直接軌道面（軌道面）を形成し、インボード側に内輪を圧入したもの（第３世代と呼ばれるもの）、さらには、ハブ輪と等速自在継手の外側継手部材の外周にそれぞれ直接軌道面（軌道面）を形成したもの（第４世代と呼ばれるもの）がある。

例えば、第３世代と呼ばれる車輪用軸受装置は、図７に示すように、外径方向に延びるフランジ１１４を有するハブ輪１０２と、ハブ輪１０２に外嵌される軸受構造部とを備える（特許文献１）。

ハブ輪１０２は、軸部１１３と、この軸部１１３から突設される前記フランジ１１４とからなる。フランジ１１４には周方向に沿って図７（ｄ）に示すようにハブボルト１３５を装着する貫通孔１３６と、図７（ａ）に示すように車体取付けフランジ１３２を有する外輪１０５のナックル固定用ボルトをフランジ１１４のアウトボード側より装着する貫通孔１１２が設けられ、貫通孔１３６に図７（ｄ）に示すハブボルト１３５が装着される。すなわち、前記ナックル固定用ボルトで軸受装置をナックルに固定した後、ブレーキロータ及びホイールがフランジ１１４の端面に重ね合わされて、前記ハブボルトに装着されるナット（図示せず）によって、これらブレーキロータ等がこのハブ輪１０２に固定される。

軸受構造部は、ハブ輪１０２に外嵌固定される内輪１１７と、ハブ輪１０２及び内輪１１７の周囲に配設される外方部材（外輪）１０５と、この外輪１０５とハブ輪１０２との間に介装されるアウトボード側の転動体１２２ａと、外輪１０５と内輪１１７との間に介装されるインボード側の転動体１２２ｂと、転動体１２２ａ、１２２ｂを保持するポケットを有するアウトボード側及びインボード側の保持器１２８とを備える。なお、ハブ輪１０２と内輪１１７とで、内方部材を構成している。

そして、外輪１０５の第１外側軌道面１２０とハブ輪１０２の第１内側軌道面１１８とが対向し、外輪１０５の第２外側軌道面１２１と、内輪１１７の第２内側軌道面１１９とが対向し、これらの間に転動体１２２ａ、１２２ｂが介装される。

外輪１０５は、その外周に、車体側ナックル１３４に固定される取付フランジ（車体取付フランジ）１３２が設けられている。取付フランジ１３２には周方向に沿って貫通孔１３０が設けられ、この貫通孔１３０を介して車体側ナックル１３４に設けられたねじ孔１３１に固定用ボルト１３３が装着される。すなわち、車体側ナックル１３４が取付フランジ１３２の端面に重ね合わされて、前記固定用ボルト１３３にて固定される。また、取付フランジ１３２を有した外輪１０５のインボード側に、車体側ナックル１３４の嵌合孔１２８よりわずかに小さいパイロット径を有する嵌合凸部１２９を設け、軸受装置の車体側ナックル１３４との軸芯のずれ防止及びラジアル方向の衝撃荷重に対する強度を確保しているのが一般的な構造である。

ところで、前記のように、車輪用軸受装置の車体側ナックル１３４への組付けは、車体側ナックル１３４に設けられたねじ孔１３１と貫通孔１３０とに固定用ボルト１３３を挿入固定するものである。従って、固定用ボルト１３３の挿入方法により軸受装置の車体取付フランジ１３２及び貫通孔１３０の形態が異なる。固定用ボルト１３３をアウトボード側から挿入する場合（フランジ１１４側から挿入する場合）は、図７や図８に示すように、軸受装置の車体取付フランジ側は単なる挿通孔（通し孔）としている。そして、固定用ボルト１３３の貫通孔対応面１２５を非ねじ面とするとともに、車体側ナックル１３４のねじ孔１３１の対応部を雄ねじ部１２６としている。また、貫通孔１１２の孔径を固定用ボルト１３３の最大外径よりも大きくしているとともに、貫通孔１３０を固定用ボルト１３３の軸部１２５よりも大径としている。

次にこの車輪用軸受装置の車体側ナックルへの取付方法を説明する。まず、図７（ａ）に示すように、軸受装置と車体側ナックル１３４とが非装着状態から、図７（ｂ）に示すように、車体側ナックル１３４の嵌合孔１２８に外輪１０５の嵌合凸部１２９を挿入した状態とする。固定用ボルト１３３を車輪取付フランジ１１４の貫通孔１１２を介して、車体側ナックル１３４のねじ孔１３１に螺着する。この際、固定用ボルト１３３の頭部を治具で回転させることによって、規定のトルクで締め上げて、図７（ｃ）に示すように、軸受装置を車体側ナックル１３４と締結する。

なお、固定用ボルト１３３をインボード側から挿入する場合は、車体取付フランジ１３２側にねじ孔を設けるとともに、車体側ナックル１３４側に挿通孔（通し孔）を設ける。そして、インボード側から固定用ボルト１３３を車体側ナックル１３４側の挿通孔（通し孔）を介して車体取付フランジ１３２のねじ孔に螺着することになる。

図７のような車輪用軸受装置を車体側ナックル１３４に取付ける場合、図８に示すように、固定用ボルト１３３の貫通孔対応面１２５と貫通孔１３０の内径面との隙間１０８の寸法ａ１を、車体側ナックル１３４と嵌合凸部１２９の外径面との隙間１０９の寸法ａ２よりも大としている。すなわち、ａ１＞ａ２として、隙間１０９の寸法ａ２を小さくし、これによって、車体側ナックル１３４に対する初期の芯ずれを許容限度内に収めるとともに、運転中に生じる径方向の衝撃荷重及び振動による芯ずれを防止し、軸受装置に取付けたブレーキロータとナックル側に取付けた制動部品に誤差が生じてブレーキの効きが悪くなったり、振動が出たりすることを防止している。
特開２００１−１７０９号公報

ところで、車輪用軸受装置は、信頼性の向上と、低燃費のためアクスル（ハブ輪）の小型、コンパクト化が要求されるようになってきており、軸受装置についても一般的に軽量化及びコンパクト化が望まれる。しかし、外輪に取付フランジを有する場合、外輪のインボード側に嵌合凸部１２９を設けているので、車輪用軸受装置の軽量化及びコンパクト化を図りにくく、また、嵌合凸部１２９を省略すると、隙間１０８で軸芯のずれやラジアル方向の衝撃荷重に対する強度を維持することができない。

本発明は、上記課題に鑑みて、軽量化及びコンパクト化を図ることができて、軸芯のずれ及びラジアル方向の衝撃荷重に対する強度を確保するとともに、加工性の向上を図ることができる車輪用軸受装置を提供する。

本発明の車輪用軸受装置は、ハブ輪と転がり軸受とがユニット化されるとともに、前記転がり軸受は、ボルト孔が形成された車体取付フランジを有する外方部材を備え、固定用ボルトを、車体側ナックルに設けられたねじ孔にアウトボード側から前記ボルト孔を介して螺着し、前記外方部材を車体側ナックルに固定する車輪用軸受装置において、前記車体取付フランジのボルト孔をタップ孔とするとともに、前記固定用ボルトは、外周面が非ねじ面とされた先端案内部を備え、ナックルへの固定前においては前記取付フランジのインボード側の端面から先端案内部の一部を突出した状態で仮止めされたものである。

本発明の車輪用軸受装置は、前記車体取付フランジのボルト孔をタップ孔とすることにより、タップ孔に固定用ボルトのねじ部を螺合することができる。これによって、車体側ナックルのねじ孔に挿入状とした仮組みとすることができる。すなわち、ナックルへの固定前（例えば、車輪用軸受装置の製造工場での工場出荷時）においては、外周面が非ねじ面とされた先端案内部の一部が、前記取付フランジのインボード側の端面から突出した状態で仮止めされることになる。また、仮止め状態からの固定用ボルトのねじ部の前記車体側ナックルのねじ孔への螺合を行うことによって、車輪用軸受装置を確実に車体側に装着（固定）することができる。

前記固定用ボルトは、外周面が非ねじ面とされた先端案内部と、軸方向中間部のねじ部と、外周面が非ねじ面とされた案内用根元軸部を備え、前記車体取付フランジのボルト孔に固定用ボルトのねじ部を螺合して、ナックルへの固定前においては少なくとも先端案内部の一部を前記取付フランジのインボード側の端面から突出した状態で仮止めされているものである。

前記固定用ボルトの案内用根元軸部と、車体取付フランジのボルト孔の内周面との間に、微小隙間を設けることができる。これにより、この微小隙間が、軸芯ずれ防止およびラジアル方向の衝撃荷重緩和用の隙間となる。このため、転がり軸受の外方部材に、従来において必要としていた嵌合凸部を省略することができる。

前記微小隙間の寸法を０．２ｍｍ以下とすることができる。

本発明の車輪用軸受装置は、タップ孔に固定用ボルトのねじ部を螺合して先端案内部を車体側ナックルのねじ孔に挿入状とした仮組みとすることができるので、この車輪用軸受装置の製造工場での工場出荷時において仮組み状態とすることによって、組立工場での組立時の位置合わせが不要となって、組立性の向上を図ることができる。しかも、仮組み状態からの固定用ボルトのねじ部の前記車体側ナックルのねじ孔への螺合を行うことによって、車輪用軸受装置を確実に車体側に装着（固定）することができ、組立作業の簡略化を図って、組立時間の短縮が可能となる。また、軸芯ずれ防止およびラジアル方向の衝撃荷重緩和用の微小隙間を設けることができるので、この微小隙間が転がり軸受の外方部材と車体側ナックルとの軸芯ずれを防止する。さらに、ラジアル方向の衝撃荷重が負荷されても、この微小隙間で衝撃に対する強度を確保することができる。このため、転がり軸受の外方部材に、従来において必要としていた嵌合凸部を省略することができ、車輪用軸受装置の軽量化及びコンパクト化を図ることができる。また、嵌合凸部がなく、車体側ナックルに、嵌合凸部が嵌合する内径面を形成する必要がなくなる。このため、車体側ナックルの内径加工を省略することができて、生産性の向上を図ることができて、コスト低減が可能となる。

特に、前記微小隙間の寸法を０．２ｍｍ以下とすることにより、ガタつき等が生じることなく転がり軸受の外方部材と車体側ナックルとの軸芯ずれを有効に防止することができる。

以下本発明の実施の形態を図１〜図６に基づいて説明する。

車輪用軸受装置は、図１に示すように、外径方向に延びるフランジ７を有するハブ輪１と、ハブ輪１に外嵌される軸受構造部とを備える。ハブ輪１は、軸部６と、この軸部６から突設される前記フランジ７とからなる。フランジ７には周方向に沿って図１（ｄ）に示すようにハブボルト３１を装着する貫通孔３２と、図１（ａ）に示すように車体取付けフランジ１２を有する外輪２のナックル固定用ボルトをフランジ７のアウトボード側より装着する貫通孔１３が設けられ、貫通孔３２に図１（ｄ）に示すハブボルト３１が装着される。すなわち、図５や図６に示すように、ハブ輪１において、貫通孔１３と貫通孔３２とが周方向においてずれている。そして、前記ナックル固定用ボルトで軸受装置をナックルに固定した後、ブレーキロータ及びホイールがフランジ７の端面に重ね合わされて、前記ハブボルトに装着されるナット（図示せず）によって、これらブレーキ等がこのハブ輪１に固定される。なお、この図１は第３世代の車輪用軸受装置である。図１（ａ）（ｂ）（ｃ）におけるハブ輪１は、図５のＹＯ断面に相当し、図１（ｄ）におけるハブ輪１は、図５のＸＯ断面に相当する。

軸受構造部は、ハブ輪１に外嵌固定される内輪４と、ハブ輪１及び内輪４の周囲に配設される外方部材（外輪）２と、この外輪２とハブ輪１との間に介装されるアウトボード側の転動体３ａと、外輪２と内輪４との間に介装されるインボード側の転動体３ｂと、転動体３ａ、３ｂを保持するポケットを有するアウトボード側及びインボード側の保持器５とを備える。なお、外輪２両端部にはシール部材２４ａ、２４ｂが装着されている。この場合、ハブ輪１と内輪４とで、内方部材を構成している。

そして、外輪２の第１外側軌道面８とハブ輪１の第１内側軌道面１０とが対向し、外輪２の第２外側軌道面９と、内輪４の第２内側軌道面１１とが対向し、これらの間に転動体(ボール)３ａ、３ｂが介装される。そして、このボール３ａ、３ｂは保持器５にて保持される。

なお、前記ハブ輪１の固定に際しては、ハブ輪１のインボード側の端部を加締めて内輪４を固定するようにしている。すなわち、ハブ輪１の軸部６に、内輪４を圧入するための支持段部１７を設けて、内輪４を圧入し、ハブ輪１の軸部６の外端を半径方向外方に塑性変形させて加締部２２を形成する。

外輪２は、その内周に２列の外側軌道面８、９が設けられると共に、その外周にフランジ（車輪取付フランジ）１２が設けられている。取付フランジ１２には周方向に沿って所定ピッチで配設されるボルト孔１４を備える。このボルト孔１４をタップ孔とするとともに、車体側ナックル１５をタップ孔、つまりねじ孔１６としている。

このため、車体側ナックル１５の端面２５（車体側ナックル１５内径に嵌合する円筒部を設けず）を、取付フランジ１２の端面１９に重ね合わされた状態で、ボルト孔１４を介して車体側ナックル１５側に設けられたねじ孔１６にアウトボード側から固定用ボルト１８が装着される。なお、車体側ナックル１５に組付けた状態で車体側ナックル１５の外側寄りとなる側をアウトボード側（図面上左側）と呼ぶ。このため、車体側ナックル１５の中央より側がインボード側（図面上右側）となる。また、固定用ボルト１８は、頭部３０から連なり、外周面が非ねじ面とされた案内用根元軸部２０を有し、その先に軸方向中間部のねじ部２９と、最先端に先端案内部（棒先）２３を備える。そして、固定用ボルト１８の案内用根元軸部２０とボルト孔１４とを対応させるとともに、固定用ボルト１８のねじ部２９をねじ孔１６に螺着させている。

この場合、図２に示すように、案内用根元軸部２０と車体取付フランジ１２のボルト孔１４の内周面との間に微小隙間２７を設けることになる。この微小隙間２７の寸法をｂ１としたときに、ｂ１を０．０５ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下としている。０．２ｍｍを超えると、微小隙間２７が大となって、ガタつき等が生じる。

この車輪用軸受装置の車体側ナックル１５への取付け方法を説明する。まず、図１（ａ）に示すように、外輪２の車体取付フランジ１２のボルト孔１４に固定用ボルト１８のねじ部２９を螺着して、固定用ボルト１８の棒先（ドッグポイント）２３を車体取付フランジ１２から突出した状態とする。なお、実際では、この状態で軸受装置組立工場から自動車メーカ等の別の工場へ搬送することになる。

次に、図１（ｂ）に示すように、固定用ボルト１８の棒先（ドッグポイント）２３をアウトボード側からナックル１５のねじ孔１６に挿入して仮の位置合わせを行う。この場合、図３に示すように、ドッグポイント２３と車体側ナックル１５のねじ孔１６の内周面との間に微小隙間２８が設けられる。この微小隙間２８の寸法ｂ２は、ねじ部２９がねじ孔１６へ螺進することができる寸法である。

そして、この仮止め状態から固定用ボルト１８のねじ部２９を、図２に示すように、車体側ナックル１５のねじ孔１６へ螺合させて、車輪用軸受装置を車体側ナックル１５に装着する。すなわち、図１（ｃ）に示すように、フランジ７の貫通孔１３から、固定用ボルト１８を締付ける治具（図示省略）を挿入して規定のトルクで締め上げて軸受装置を車体側ナックル１５と締結する。この状態では、前記したように、案内用根元軸部２０と、車体取付フランジのボルト孔１４の内周面との間に微小隙間２７が形成される。

このように、本発明の第１実施形態の車輪用軸受装置では、車体取付フランジ１２のタップ孔（ボルト孔１４）に固定用ボルト１８のねじ部２９を螺合してドッグポイント２３を車体側ナックル１５のねじ孔１６に挿入状とした仮組みとすることができる。このため、この車輪用軸受装置の製造工場での工場出荷時（ナックルへの固定前）において仮組み状態とすることによって、組立工場での組立時の位置合わせが不要となって、組立性の向上を図ることができる。

しかも、仮組み状態からの固定用ボルト１８のねじ部２９の前記車体側ナックル１５のねじ孔１６への螺合を行うことによって、車輪用軸受装置を確実に車体側に装着（固定）することができ、組立作業の簡略化を図って、組立時間の短縮が可能となる。

また、固定用ボルト１８のねじ部２９の車体側ナックル１５のねじ孔１６への螺合状態で、固定用ボルト１８の案内用根元軸部２０と、車体取付フランジ１２のボルト孔１４の内周面との間に、軸芯ずれ防止およびラジアル方向の衝撃荷重緩和用として機能する前記微小隙間２７を設けることができる。このため、この微小隙間２７が外輪２と車体側ナックル１５との軸芯ずれを防止するとともに、ラジアル方向の衝撃荷重が負荷されても、衝撃に対する強度を確保することができる。従って、転がり軸受の外方部材に、従来において必要としていた嵌合凸部を省略することができ、車輪用軸受装置の軽量化及びコンパクト化を図ることができる。また、嵌合凸部がなく、車体側ナックル１５に、嵌合凸部が嵌合する内径面を形成する必要がなくなる。このため、車体側ナックル１５の内径加工を省略することができて、生産性の向上を図ることができ、コスト低減が可能となる。

特に、微小隙間２７の寸法を０．２ｍｍ以下とすることにより、ガタつき等が生じることなく転がり軸受の外方部材と車体側ナックル１５との軸芯ずれを有効に防止することができる。

次に、図４は第２実施形態を示し、第２．５世代の車輪用軸受装置である。この場合、軸受構造部は、ハブスピンドル（ハブ輪）１に外嵌固定される一対の内輪４ａ、４ｂと、ハブスピンドル１及び内輪４ａ、４ｂの周囲に配設される外方部材（外輪）２と、この外輪２と内輪４ａとの間に介装されるアウトボード側の転動体３ａと、外輪２と内輪４ｂとの間に介装されるインボード側の転動体３ｂと、転動体３ａ、３ｂを保持するポケットを有するアウトボード側及びインボード側の保持器５とを備える。なお、外輪２両端部にはシール部材２４ａ、２４ｂが装着されている。この場合、ハブスピンドル１と一対の内輪４ａ、４ｂとで、内方部材を構成している。

そして、外輪２の第１外側軌道面８とアウトボード側の内輪４ａの第１内側軌道面１１ａとが対向し、外輪２の第２外側軌道面９と、インボード側の内輪４ｂの第２内側軌道面１１ｂとが対向し、これらの間に転動体(ボール)３ａ、３ｂが介装される。そして、このボール３ａ、３ｂは保持器５にて保持される。

なお、前記ハブスピンドル１の固定に際しては、ハブスピンドル１のインボード側の端部を加締めてインボード側の内輪４ｂを固定するようにしている。すなわち、ハブスピンドル１の外周面の中間部から内端部に至る部分に、支持段部３０を形成している。この支持段部３０に一対の内輪４ａ、４ｂを圧入し、ハブスピンドル１の軸部６の外端を半径方向外方に塑性変形させて加締部２２を形成することにより、インボード側の内輪４ｂの内端面を押さえつけ、一対の内輪４ａ、４ｂをハブスピンドル１に固定している。

この車輪用軸受装置の車体側ナックル１５への取付けも、図１に示す車輪用軸受装置と同様に車体側ナックル１５に固定することができる。この場合も、図２に示すように、案内用根元軸部２０と車体取付フランジ１２のボルト孔１４の内周面との間に微小隙間２７を設けている。この微小隙間２７の寸法をｂ１としたときに、ｂ１を０．２ｍｍ以下としている。また、ドッグポイント２３と車体側ナックル１５のねじ孔１６の内周面との間には、ねじ部２９がねじ孔１６へ螺進を許容する寸法ｂ２の微小隙間２８が設けられる。

なお、図４に示す車輪用軸受装置において、図１〜図３に示す車輪用軸受装置と同様の構成については、図１〜図３と同一符号を付してその説明を省略する。

このため、第２実施形態の車輪用軸受装置でも、前記第１実施形態の車輪用軸受装置と同様の作用効果を奏する。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、転動体として円すいころを使用するものであってもよい。また、本発明の車輪用軸受装置としては、第１世代〜第４世代の車輪用軸受装置に適用することができる。

本発明の第１実施形態の車輪用軸受装置の組立工程図である。 本発明の第１実施形態の車輪用軸受装置の要部拡大断面図である。 本発明の第１実施形態の仮組み状態を示す要部拡大断面図である。 本発明の第２実施形態を示す車輪用軸受装置の断面図である。 前記図１の車輪用軸受装置のハブ輪の正面図である。 前記図１（ｄ）における車輪用軸受装置のハブ輪のＺ方向矢視図である。 従来の車輪用軸受装置の組立工程図である。 従来の車輪用軸受装置の要部拡大断面図である。

符号の説明

１ ハブ輪
２ 外方部材
１２ 車体取付フランジ
１４ ボルト孔
１５ 車体側ナックル
１６ ねじ孔
１８ 固定用ボルト
２０ 案内用根元軸部
２３ 先端案内部
２７ 微小隙間
２９ 軸方向中間部

Claims (4)

1. ハブ輪と転がり軸受とがユニット化されるとともに、前記転がり軸受は、ボルト孔が形成された車体取付フランジを有する外方部材を備え、固定用ボルトを、車体側ナックルに設けられたねじ孔にアウトボード側から前記ボルト孔を介して螺着し、前記外方部材を車体側ナックルに固定する車輪用軸受装置において、
   前記車体取付フランジのボルト孔をタップ孔とするとともに、前記固定用ボルトは、外周面が非ねじ面とされた先端案内部を備え、ナックルへの固定前においては前記取付フランジのインボード側の端面から先端案内部の一部を突出した状態で仮止めされていることを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 前記固定用ボルトは、外周面が非ねじ面とされた先端案内部と、軸方向中間部のねじ部と、外周面が非ねじ面とされた案内用根元軸部を備え、前記車体取付フランジのボルト孔に固定用ボルトのねじ部を螺合して、ナックルへの固定前においては少なくとも先端案内部の一部を前記取付フランジのインボード側の端面から突出した状態で仮止めされていることを特徴とする請求項１に記載の車輪用軸受装置。
3. 前記固定用ボルトの案内用根元軸部と、車体取付フランジのボルト孔の内周面との間に、微小隙間を設けたことを特徴とする請求項２に記載の車輪用軸受装置。
4. 前記微小隙間の寸法を０．２ｍｍ以下としたことを特徴とする請求項３に記載の車輪用軸受装置。

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