JP2008256144A - 車輪用転がり軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量化を図ることができるとともに、強度を確保することができる車輪用転がり軸受装置を提供する。
【解決手段】車輪用転がり軸受装置１は、車輪が取り付けられるフランジ部１１と、車輪と一体に回転する軸部１２とが形成されたハブ軸１０と、軸部１２の外周側に配置されたころ２１と外輪３２を備え、ハブ軸１０を回転可能に支持する転がり軸受３０とを備える。軸部１２には、アキシアル方向において窪んだ凹部１３が形成されている。この凹部１３は、軸部１２の車輪側の端部１２ａから、外輪３２からころ２１への作用線Ｌ１が転がり軸受３０の中心軸と交わる作用点Ｐ１まで形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の従動輪に使用される車輪用転がり軸受装置に関する。

車両の従動輪に使用される車輪用転がり軸受装置としては、例えば、ハブ軸と、ハブ軸を回転可能に支持する転がり軸受とを備えたものが知られている。一般に、ハブ軸には、車両の車輪が取り付けられるフランジ部と、車輪と一体に回転する軸部とが形成されている。また、転がり軸受は、軸部の外周側に配置された転動体と、車両の車体に対して固定される外輪とを備えている。

また、一般に、車両の部品の軽量化のために、上述の車輪用転がり軸受装置の軸部に、アキシアル方向において窪んだ凹部を形成することが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような凹部を形成することにより、車輪用転がり軸受装置の体積を小さくすることができ、凹部が形成されていない車輪用転がり軸受装置と比し、車輪用転がり軸受装置を軽量化することができる。
特開２００２−２０６５３８号公報（図１）

しかしながら、上述の凹部が、アキシアル方向へ大きく窪んでいる場合は、車輪用転がり軸受装置が所望の強度を確保することが困難となる問題がある。即ち、凹部がアキシアル方向へ大きく窪むと、軸部の肉厚が薄くなる部分が多くなり、応力が発生しやすくなるため、車輪用転がり軸受装置に割れが発生する場合があった。また、上述の凹部が、アキシアル方向へ小さく窪んでいる場合は、所望の強度を確保することはできるものの、十分な軽量化を図ることができなくなる。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、軽量化を図ることができるとともに、強度を確保することができる車輪用転がり軸受装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、車輪が取り付けられるフランジ部と、車輪と一体に回転する軸部とが形成されたハブ軸と、軸部の外周側に配置された転動体と外輪を備え、ハブ軸を回転可能に支持する転がり軸受とを備える車輪用転がり軸受装置において、軸部には、アキシアル方向において窪んだ凹部が形成され、凹部は、軸部の車輪側の端部から、外輪から転動体への作用線が転がり軸受の中心軸と交わる作用点まで形成されていることを特徴とする。なお、アキシアル方向とは、転がり軸受の回転の中心軸に平行な方向のことをいい、車輪側とは、アキシアル方向において、車輪に近い方である。また、外周側とは、アキシアル方向に垂直な方向であるラジアル方向において、転がり軸受の回転の中心軸に遠い方である。また、外輪から転動体への作用線とは、外輪から転動体へ加わる力の合力の作用線であり、外輪から転動体へ加わる力とは、ハブ軸と外輪の相対的な回転速度が零のとき、またはハブ軸が外輪に対して回転しているときに、外輪から転動体へ働く力である。

同構成によれば、凹部が、軸部の車輪側の端部から、外輪から転動体への作用線が転がり軸受の中心軸と交わる作用点まで形成されているため、軽量化を図ることができるとともに、強度を確保することができる。即ち、凹部が、軸部の車輪側の端部から、上述の作用点よりも窪んでいない場合は、強度は確保できるものの、軽量化を図ることができず、上述の作用点よりも窪んでいる場合は、軽量化を図ることができるものの、強度を確保することが困難となる。従って、凹部が、軸部の車輪側の端部から、外輪から転動体への作用線が転がり軸受の中心軸と交わる作用点まで形成されているため、上述の場合と比し、軽量化を図ることができるとともに、強度を確保することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車輪用転がり軸受装置であって、転がり軸受は、さらに、軸部の外周側に配置された他の転動体を備え、外輪は、車体に対して取り付けられ、軸部には、アキシアル方向において窪んだ他の凹部が形成され、他の凹部は、軸部の車体側の端部から、外輪から他の転動体への作用線が転がり軸受の中心軸と交わる作用点まで形成されていることを特徴とする。なお、車体側とは、アキシアル方向において、車体に近い方である。

同構成によれば、他の凹部が、軸部の車体側の端部から、外輪から他の転動体への作用線が転がり軸受の中心軸と交わる作用点まで形成されているため、強度を確保するとともに、さらに軽量化を図ることができる。

本発明によれば、車輪用転がり軸受装置の軽量化を図ることができるとともに、強度を確保することができる。

以下に、本発明の好適な実施形態について説明する。図１は、本発明に係る車輪用転がり軸受装置を説明するための一部断面図である。本発明の車輪用転がり軸受装置１は、図１に示すように、ハブ軸１０と、転動体としてのころ２１，２２と内輪３１と外輪３２とを備える転がり軸受３０とを備えている。この車輪用転がり軸受装置１を介して、車体（不図示）に従動輪である車輪（不図示）が取り付けられる。なお、図中の一点鎖線は、転がり軸受３０の中心軸（即ち、転がり軸受３０の回転の中心軸）を示している。また、図中の矢印Ａは、転がり軸受３０の中心軸に平行な方向であるアキシアル方向を示し、図中の矢印Ｒは、転がり軸受３０の中心軸に垂直な方向であるラジアル方向を示している。

本実施形態においてハブ軸１０には、図１に示すように、フランジ部１１と、軸部１２とが一体に形成されている。ハブ軸１０は、従動輪である車輪に対して固定されることにより、中心軸を回転軸として、車輪と一体に回転する。

フランジ部１１は、図１に示すように、軸部１２の車輪側（即ち、図中の矢印Ｓが示す方であって、アキシアル方向において車輪に近い方）の外周から、外周側（即ち、図中の矢印Ｘが示す方であって、ラジアル方向において転がり軸受３０の中心軸に遠い方）へ向けて、延設されている。このフランジ部１１に挿通されたボルト４０を用いて、フランジ部１１に車輪が取り付けられることにより、ハブ軸１０が車輪に対して固定される。

また、軸部１２は、その断面が、転がり軸受３０の中心軸を対称軸として、線対称となるように形成されている。この軸部１２には、図１に示すように、アキシアル方向において窪んだ凹部１３，１４と、内輪軌道面１５と、内輪外嵌面１６と、かしめ部１７とが形成されている。凹部１３，１４は、それらの断面が、転がり軸受３０の中心軸を対称軸として、線対称となるように形成されている。

また、内輪軌道面１５と内輪外嵌面１６は、図１に示すように、軸部１２の外周に形成されている。内輪軌道面１５は、ころ２１の軌道面となり、内輪外嵌面１６の外周には、ころ２２の軌道面を有する内輪３１が外嵌される。また、かしめ部１７は、図１に示すように、軸部１２の内輪外嵌面１６に外嵌された内輪３１を、ハブ軸１０に押圧して固定するように、軸部１２の車体側（即ち、図中の矢印Ｔが示す方であって、アキシアル方向において車体に近い方）の外周に形成されている。

また、本実施形態において転がり軸受３０は、図１に示すように、２列のころ２１，２２と、内輪３１と、外輪３２と、保持器３３と、シール３４とを備え、車体に対して固定されるとともに、ハブ軸１０を回転可能に支持している。

複列である２列のころ２１，２２は、図１に示すように、それぞれ円すい状に形成され、それぞれが所定の接触角を有している。より具体的には、車輪側のころ２１に荷重が加わった際のころ２１に係る作用点は、ころ２１の中心点よりも、アキシアル方向において車輪側に存在するとともに、車体側のころ２２に荷重が加わった際のころ２２に係る作用点は、ころ２２の中心点よりも、アキシアル方向において車体側に存在する。即ち、ころ２１，２２は、いわゆる外向きに配置されている。そして、ころ２１，２２は、軌道面上において所定個数が転動自在に配置されている。なお、ころ２１に係る作用点とは、軸部１２または外輪３２によってころ２１へ加えられる力の合力の作用線が、転がり軸受３０の中心軸と交わる点のことをいい、ころ２２に係る作用点とは、内輪３１または外輪３２によってころ２２へ加えられる力の合力の作用線が、転がり軸受３０の中心軸と交わる点のことをいう。

また、内輪３１は、図１に示すように、ころ２２の軌道面となる内輪軌道面３１ａを有し、上述の内輪外嵌面１６に外嵌されるよう、その断面が、転がり軸受３０の中心軸を対称軸として、線対称となるように環状に形成されている。

また、外輪３２は、転がり軸受３０の中心軸を対称軸として、略線対称となるように形成されている。この外輪３２の内周には、図１に示すように、テーパ状に形成された外輪軌道面３２ａ，３２ｂが形成されるとともに、外輪３２の外周にはフランジ部（不図示）が形成されている。外輪軌道面３２ａは、ころ２１の軌道面となっており、外輪軌道面３２ｂは、ころ２２の軌道面となっている。そして、ボルト（不図示）を用いて、外輪３２の外周に形成されたフランジ部に車体の一部が取り付けられることにより、外輪３２が車体に対して固定される。なお、外輪３２にフランジ部を形成しない構成としてもよいが、外輪３２を車体に対して取り付ける際の、組み付け工数の削減の観点から、外輪３２にはフランジ部が形成されていることが好ましい。

また、保持器３３は、内輪軌道面１５及び外輪軌道面３２ａを軌道面とする複数のころ２１、または内輪軌道面３１ａ及び外輪軌道面３２ｂを軌道面とする複数のころ２２が、軌道面上において一定の間隔を保つように形成され、複数のころ２１、または複数のころ２２を囲むように設けられている。

また、シール３４は、外輪３２とハブ軸１０及び内輪３１によって形成された、ころ２１，２２を有する空間へ雨水や塵埃等の異物が混入しないように、図１に示すように、外輪３２の端部３２ｃ，３２ｄの内周に設けられている。

ここで、本実施形態においては、図１に示すように、凹部１３が、軸部１２の車輪側の端部１２ａから、外輪３２からころ２１への作用線Ｌ１が転がり軸受３０の中心軸と交わる作用点Ｐ１まで形成されている点に特徴がある。なお、外輪３２からころ２１への作用線Ｌ１とは、外輪３２からころ２１へ加わる力の合力の作用線であり、外輪３２からころ２１へ加わる力とは、ハブ軸１０と外輪３２の相対的な回転速度が零のとき、またはハブ軸１０が外輪３２に対して回転しているときに、外輪３２からころ２１へ働く力である。

また、本実施形態においては、図１に示すように、凹部１４が、軸部１２の車体側の端部１２ｂから、外輪３２からころ２２への作用線Ｌ２が転がり軸受３０の中心軸と交わる作用点Ｐ２まで形成されている。外輪３２からころ２２への作用線Ｌ２とは、外輪３２からころ２２へ加わる力の合力の作用線であり、外輪３２からころ２２へ加わる力とは、ハブ軸１０と外輪３２の相対的な回転速度が零のとき、またはハブ軸１０が外輪３２に対して回転しているときに、外輪３２からころ２２へ働く力である。

上記実施形態の車輪用転がり軸受装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）凹部１３は、軸部１２の車輪側の端部１２ａから、外輪３２からころ２１への作用線Ｌ１が転がり軸受３０の中心軸と交わる作用点Ｐ１まで形成されているため、軽量化を図ることができるとともに、強度を確保することができる。即ち、凹部１３が、軸部１２の車輪側の端部１２ａから、上述の作用点Ｐ１よりも窪んでいない場合は、強度は確保できるものの、軽量化を図ることができず、上述の作用点Ｐ１よりも窪んでいる場合は、軽量化を図ることができるものの、強度を確保することが困難となる。従って、凹部１３が、軸部１２の車輪側の端部１２ａから、外輪３２からころ２１への作用線Ｌ１が転がり軸受３０の中心軸と交わる作用点Ｐ１まで形成されているため、上述の場合と比し、軽量化を図ることができるとともに、強度を確保することができる。

（２）他の凹部としての凹部１４が、軸部１２の車体側の端部１２ｂから、外輪３２から他の転動体としてのころ２２への作用線Ｌ２が転がり軸受３０の中心軸と交わる作用点Ｐ２まで形成されているため、強度を確保するとともに、さらに軽量化を図ることができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態においては、転動体としてころ２１，２２を用いたが、図２に示すように、転動体が玉２３，２４であってもよい。この場合、車輪側の玉２３に荷重が加わった際の玉２３に係る作用点が、玉２３の中心点よりも、アキシアル方向において車輪側に存在するように、軸部１２に玉２３の軌道面となる内輪軌道面１８を形成するとともに、外輪３２の内周に、玉２３の軌道面となる外輪軌道面３２ｅを形成する。そして、車体側の玉２４に荷重が加わった際の玉２４に係る作用点が、玉２４の中心点よりも、アキシアル方向において車体側に存在するように、内輪３１に玉２４の軌道面となる内輪軌道面３１ｂを形成するとともに、外輪３２の内周に玉２４の軌道面となる外輪軌道面３２ｆを形成されている。このようにしても、上記（１），（２）の効果を得ることができる。

・ハブ軸１０の軸部１２には、転動体であるころ２１の軌道面となる内輪軌道面１５が形成され、ころ２１は、外輪３２とハブ軸１０及び内輪３１によって形成された空間において、軌道面上に保持されていたが、ハブ軸１０の軸部１２に内輪軌道面１５を形成しないようにしてもよい。即ち、図３に示すように、内輪３１が、ころ２２の軌道面となる内輪軌道面３１ａを有するとともに、ころ２１の軌道面となる内輪軌道面３１ｃを有するようにしてもよい。この場合、ころ２１，２２は、外輪３２と内輪３１によって形成された空間において、軌道面上に所定個数が転動自在に保持されている。このようにしても、上記（１），（２）の効果を得ることができる。

本発明の実施形態に係る車輪用転がり軸受装置の一部断面図。 本発明の変形例に係る車輪用転がり軸受装置の一部断面図。 本発明の変形例に係る車輪用転がり軸受装置の一部断面図。

符号の説明

１…車輪用転がり軸受装置、１０…ハブ軸、１１…フランジ部、１２…軸部、１２ａ，１２ｂ…端部、１３…凹部、１４…凹部（他の凹部）、２１…ころ（転動体）、２２…ころ（他の転動体）、２３…玉（転動体）、２４…玉（他の転動体）、３０…転がり軸受、３１…内輪、３２…外輪、Ｌ１，Ｌ２…作用線、Ｐ１，Ｐ２…作用点。

Claims (2)

1. 車輪が取り付けられるフランジ部と、前記車輪と一体に回転する軸部とが形成されたハブ軸と、
   前記軸部の外周側に配置された転動体と外輪を備え、前記ハブ軸を回転可能に支持する転がり軸受と、
   を備える車輪用転がり軸受装置において、
   前記軸部には、アキシアル方向において窪んだ凹部が形成され、
   前記凹部は、前記軸部の前記車輪側の端部から、前記外輪から前記転動体への作用線が前記転がり軸受の中心軸と交わる作用点まで形成されている
   ことを特徴とする車輪用転がり軸受装置。
2. 前記転がり軸受は、さらに、前記軸部の外周側に配置された他の転動体を備え、
   前記外輪は、車体に対して取り付けられ、
   前記軸部には、アキシアル方向において窪んだ他の凹部が形成され、
   前記他の凹部は、前記軸部の前記車体側の端部から、前記外輪から前記他の転動体への作用線が前記転がり軸受の中心軸と交わる作用点まで形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の車輪用転がり軸受装置。

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