JP2022134633A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】重量の増大を抑えつつ剛性を高めることができる車輪用軸受装置を提供する。【解決手段】内周に外側軌道面２ｃ、２ｄを有する外輪２と、複列の外側軌道面２ｃ、２ｄに対向する複列の内側軌道面３ｃ、４ａを有する内方部材と、外輪２と内方部材との両軌道面間に転動自在に収容された複列のボール７と、外輪２と内方部材とによって形成された環状空間Ｓのアウター側開口端を塞ぐアウター側シール部材９と、キャップ１２とを備える車輪用軸受装置１であって、内方部材がハブ輪３を備え、ハブ輪３は、車輪が嵌合されるパイロット部３ｇと、パイロット部３ｇの内周面３ｊから内径方向に向かって突出する突出部３１とを備え、突出部３１は、鍛造加工面を有する。【選択図】図１

Description

本発明は車輪用軸受装置に関する。

従来、自動車等の懸架装置において車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置が知られている。

例えば、特許文献１に記載される車輪用軸受装置は、フランジを有した内方部材と、複数の転動体を介して内輪に連結された外方部材とを備えている。内方部材のフランジには固定ボルトを挿通させるためのボルト挿通孔が形成されており、車輪をフランジに位置決めして固定ボルトをボルト挿通孔に挿通させた後に、固定ボルトの先端部に固定ナットを螺合させることにより、車輪がフランジに固定されている。

このように車輪が固定される内方部材には、高い剛性が求められており、特許文献１に記載される車輪用軸受装置の内方部材においては、車輪が固定されるフランジに肉厚が相対的に厚い肉厚部を形成して、内方部材の剛性を高めている。

特開２０１１－２０７２９８号公報

しかし、特許文献１に記載される車輪用軸受装置においては、フランジに形成される肉厚部が、ボルト挿通孔が形成されるボルト取り付け部と、隣接するボルト取り付け部の間を接続する接続部とによって、フランジの全周にわたって形成されているため、内方部材の重量の増大度合いが大きくなっていた。近年においては、車輪用軸受装置の軽量化が求められているため、車輪用軸受装置の重量の増大を抑えつつ剛性を高めることが好ましい。

そこで、本発明においては、重量の増大を抑えつつ剛性を高めることができる車輪用軸受装置を提供する。

本発明に係る車輪用軸受装置は、内周に複列の外側軌道面を有する外方部材と、前記複列の外側軌道面に対向する複列の内側軌道面を有する内方部材と、前記外方部材と前記内方部材との両軌道面間に転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と前記内方部材とによって形成された環状空間の開口端を塞ぐシール部材と、を備える車輪用軸受装置であって、前記外方部材および前記内方部材の一方がハブ輪を備え、前記ハブ輪は、車輪が嵌合されるパイロット部と、前記パイロット部の内周面から内径方向に向かって突出する突出部とを備え、前記突出部は、鍛造加工面を有する。

本発明によれば、重量の増大を抑えつつ車輪用軸受装置の剛性を高めることができる。

車輪用軸受装置を示す側面断面図である。 突起部が形成されたパイロット部の内周面を軸方向のアウター側から見た図である。 駆動治具が突起部に係止しながら周方向へ移動することでハブ輪が回転されている状態の車輪用軸受装置を示す側面断面図である。 駆動治具が突起部に係止しながら周方向へ移動している状態のパイロット部を軸方向のアウター側から見た図である。 （ａ）は内周面の４箇所に突起部が形成されたパイロット部を軸方向のアウター側から見た図であり、（ｂ）は内周面の８箇所に突起部が形成されたパイロット部を軸方向のアウター側から見た図である。

以下に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。

［車輪用軸受装置］
図１に示す車輪用軸受装置１は、本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態であり、自動車等の車両の懸架装置において車輪を回転自在に支持するものである。

車輪用軸受装置１は第３世代と称呼される構成を備えており、外方部材である外輪２と、内方部材であるハブ輪３および内輪４と、転動列である二列のインナー側ボール列５およびアウター側ボール列６と、アウター側シール部材９と、キャップ１２とを具備する。

ここで、インナー側とは、車体に取り付けた際の車輪用軸受装置１の車体側を表し、アウター側とは、車体に取り付けた際の車輪用軸受装置１の車輪側を表す。また、軸方向とは車輪用軸受装置１の回転軸に沿った方向を表す。

外輪２のインナー側端部には、キャップ１２が嵌合可能なインナー側開口部２ａが形成されている。外輪２のアウター側端部には、アウター側シール部材９が嵌合可能なアウター側開口部２ｂが形成されている。外輪２とハブ輪３とによって形成された環状空間Ｓのアウター側開口端となるアウター側開口部２ｂにアウター側シール部材９を嵌合するとともに、環状空間Ｓのインナー側開口端となるインナー側開口部２ａにキャップ１２を嵌合することで、軸受内部となる環状空間Ｓを密封している。

外輪２の内周面には、インナー側の外側軌道面２ｃと、アウター側の外側軌道面２ｄとが形成されている。外輪２の外周面には、外輪２を車体側部材に取り付けるための車体取り付けフランジ２ｅが一体的に形成されている。車体取り付けフランジ２ｅには、車体側部材と外輪２とを締結する締結部材（ここでは、ボルト）が挿入されるボルト孔２ｇが設けられている。

ハブ輪３のインナー側端部には、外周面にアウター側端部よりも縮径された小径段部３ａが形成されている。ハブ輪３のアウター側端部には、車輪を取り付けるための車輪取り付けフランジ３ｂが一体的に形成されている。車輪取り付けフランジ３ｂには、複数のボルト孔３ｆが形成されている。ボルト孔３ｆには、ハブ輪３と車輪又はブレーキ部品とを締結するためのハブボルト３ｅが圧入されている。

ハブ輪３の外周面には、外輪２のアウター側の外側軌道面２ｄに対向するようにアウター側の内側軌道面３ｃが設けられている。つまり、内方部材のアウター側には、ハブ輪３によって内側軌道面３ｃが構成されている。ハブ輪３における車輪取り付けフランジ３ｂの基部側には、アウター側シール部材９のシールランド部３ｄが形成されている。アウター側シール部材９は、外輪２とハブ輪３とによって形成された環状空間のアウター側開口端に嵌合されており、環状空間Ｓのアウター側開口端を密閉している。

アウター側シール部材９は、外輪２のアウター側開口部２ｂに篏合される芯金９１と、芯金９１に一体的に接合されるシール部材９２とを有している。ハブ輪３のシールランド部３ｄには、金属環３５が嵌装されている。金属環９３には、シール部材９２のサイドリップ９２ａが摺接している。つまり、シール部材９２のサイドリップ９２ａは、金属環３５を介してハブ輪３のシールランド部３ｄに摺接している。但し、車輪用軸受装置１においては、金属環３５を設けずに、シール部材９２のサイドリップ９２ａが、直接ハブ輪３のシールランド部３ｄに摺接する構成とすることもできる。シール部材９２のグリースリップ９２ｂは、ハブ輪３のシールランド部３ｄに直接摺接している。

ハブ輪３は、車輪取り付けフランジ３ｂよりもアウター側の端部に、ハブ輪３に車輪を取り付ける際に車輪が嵌合されるパイロット部３ｇを有している。パイロット部３ｇは、車輪をハブ輪３に取り付ける際の案内と芯出しの役割を果たす。パイロット部３ｇは、車輪をハブ輪３に取り付ける際に車輪の重量を支えるが、車輪と車輪取り付けフランジ３ｂとをハブボルト３ｅとハブナットで締結した後は、荷重を支えるものではない。パイロット部３ｇの内径側は肉をぬすんでおり、内周面３ｊを有している。

ハブ輪３の小径段部３ａには、内輪４が設けられている。内輪４は、圧入およびかしめ加工によりハブ輪３の小径段部３ａに固定されている。内輪４は、転動列であるインナー側ボール列５およびアウター側ボール列６に予圧を付与している。内輪４は、インナー側端部にインナー側端面４ｂを有している。ハブ輪３のインナー側端部には、内輪４のインナー側端面４ｂにかしめられたかしめ部３ｈが形成されている。

内輪４の外周面には、外輪２のインナー側の外側軌道面２ｃと対向するようにインナー側の内側軌道面４ａが設けられている。つまり、内方部材のインナー側には、内輪４によって内側軌道面４ａが構成されている。

転動列であるインナー側ボール列５とアウター側ボール列６とは、転動体である複数のボール７が保持器８によって保持されることにより構成されている。インナー側ボール列５は、内輪４の内側軌道面４ａと、外輪２のインナー側の外側軌道面２ｃとの間に転動自在に挟まれている。アウター側ボール列６は、ハブ輪３の内側軌道面３ｃと、外輪２のアウター側の外側軌道面２ｄとの間に転動自在に挟まれている。つまり、インナー側ボール列５とアウター側ボール列６とは、外方部材と内方部材との両軌道面間に転動自在に収容されている。

車輪用軸受装置１においては、外輪２と、ハブ輪３及び内輪４と、インナー側ボール列５と、アウター側ボール列６とによって複列アンギュラ玉軸受が構成されている。なお、車輪用軸受装置１は複列アンギュラ玉軸受に替えて複列円錐ころ軸受を構成していてもよい。

内輪４のインナー側端部には、支持環１０が嵌合されている。支持環１０は、内輪４の外径に圧入される円筒部１０ａと、この円筒部１０ａのインナー側端部から外径側および内径側に延びる立板部１０ｂとを備え、立板部１０ｂのインナー側の側面に磁気エンコーダ１１が加硫接着によって一体的に接合されている。磁気エンコーダ１１は、合成ゴムにフェライト等の磁性体粉が混入され、周方向に交互に等ピッチで磁極Ｎと磁極Ｓとが着磁されている。

外輪２のインナー側開口部２ａには、キャップ１２が嵌合されている。キャップ１２は、外輪２のインナー側開口部２ａに圧入される円筒状の嵌合部１２ａと、嵌合部１０ａから径方向内側に延びる底部１２ｂとを備えており、環状空間Ｓのインナー側開口端を塞いでいる。

キャップ１２のインナー側における磁気エンコーダ１１と対向する位置には、回転速度センサ１３が配置されている。回転速度センサ１３と磁気エンコーダ１１とは、軸方向において、キャップ１２の底部１２ｂを介して所定のエアギャップ（軸方向すきま）を有した状態で対向配置されている。そして、回転速度センサ１３により磁気エンコーダ１１の変位を検出することで、内輪４の回転速度を検出することが可能となっている。

キャップ１２の底部１２ｂは、回転速度センサ１３が嵌装される支持孔１２ｃを有している。回転速度センサ１３が支持孔１２ｃに嵌装されることによって、回転速度センサ１３がキャップ１２に支持されている。

［ハブ輪の突起部］
図１、図２に示すように、ハブ輪３のパイロット部３ｇにおける内周面３ｊには、突起部３１が形成されている。突起部３１は、パイロット部３ｇの内周面３ｊから内径方向に向かって突出している。突起部３１は、軸方向において、車輪取り付けフランジ３ｂの基部となるシールランド部３ｄが形成された位置辺りから、アウター側となるパイロット部３ｇ側へ向けて延出している。

突起部３１は、ハブ輪３を鍛造加工により成形する過程において形成されるものであり、鍛造加工面を有している。突起部３１は、アウター側端部に、内周面３ｊに対して傾斜する傾斜部３１ａを有している。傾斜部３１ａは、内周面３ｊから内径側へいくに従ってインナー側へ向かう方向に傾斜している。

突起部３１は、少なくとも１箇所に設けることができるが、複数箇所に設ける場合は、周方向において等間隔に配置するのが回転バランス上有利である。本実施形態においては、突起部３１は２箇所に形成されている。２箇所の突起部３１は、周方向において等配位置に形成されており、径方向において互いに対向している。

パイロット部３ｇの内周面３ｊに突起部３１を形成することで、ハブ輪３の剛性を向上することが可能である。この場合、突起部３１は、周方向において内周面３ｊの一部に形成されているのみであるため、ハブ輪３の重量が増加することを最小限に抑制することができ、重量の増大を抑えつつ車輪用軸受装置１の剛性を高めることが可能である。この場合、突起部３１を、少なくとも内周面３ｊの周方向における２箇所の等配位置に形成することで、車輪用軸受装置１の剛性をより高めることができる。

また、突起部３１は、軸方向においてハブ輪３のシールランド部３ｄが形成されている位置からパイロット部３ｇ側へ向けて形成されているため、ハブ輪３に曲げモーメントが負荷されたときの剛性を向上することができる。また、突起部３１を設けることで、パイロット部３ｇに変形や歪が生じることを抑制して、パイロット部３ｇのパイロット機能を十分に発揮させることが可能となっている。

また、突起部３１は、内周面３ｊから内径側へいくに従ってインナー側へ向かう方向に傾斜する傾斜部３１ａを有しているため、ハブ輪３の剛性を高めつつ、重量の増大をより抑えることが可能となっている。

また、突起部３１は、ハブ輪３におけるパイロット部３ｇの補強を行うほか、回転駆動力を伝達するための部材として用いることもできる。例えば、車輪用軸受装置１を組み立てた状態でハブ輪３を回転させて、車輪取り付けフランジ３ｂのフランジ面３２を旋削する際の駆動力伝達部材として用いることができる。

具体的には、図３に示すように、車輪用軸受装置１を組み立ててキャップ１２を外輪２のインナー側開口部２ａに嵌合する前に、外輪２を固定治具１４により固定した状態で、駆動治具１５によりハブ輪３を回転させる。この場合、図４に示すように、駆動治具１５が突起部３１に係止しながら周方向へ移動することで、駆動治具１５からハブ輪３へ回転駆動力が伝達されて、ハブ輪３が回転する。そして、切削工具１６を車輪取り付けフランジ３ｂのフランジ面３２に接触させた状態で内径側へ移動させ、フランジ面３２を旋削する。

このように、車輪取り付けフランジ３ｂのフランジ面３２の旋削加工を、車輪用軸受装置１を組み立てた状態で行うことにより、車輪用軸受装置１の構成要素の寸法誤差や組み立て誤差にかかわらず、車輪用軸受装置１の回転時におけるフランジ面３２の軸方向の振れ（面振れ）を十分に小さくすることができる。また、このフランジ面３２は、ブレーキディスクを取り付ける面であることから、ブレーキディスクのパッド摺動面の面振れも十分に小さくすることができる。

また、パイロット部３ｇの内周面３ｊに設ける突起部３１の数、および突起部３１の周方向における厚み等の形状は、パイロット部３ｇの外径寸法、ハブ輪３に許容されている重量、ハブ輪３に要求される剛性、およびハブ輪３の鍛造性等に基づいて、適宜決定することができる。

例えば、突起部３１は、図５（ａ）に示すように、パイロット部３ｇにおける内周面３ｊの４箇所に形成することができる。４箇所の突起部３１は、周方向において等配位置に形成されており、２対の突起部３１が径方向において互いに対向している。

さらに、突起部３１は、図５（ｂ）に示すように、パイロット部３ｇにおける内周面３ｊの８箇所に形成することができる。８箇所の突起部３１は、周方向において等配位置に形成されており、４対の突起部３１が径方向において互いに対向している。

また、突起部３１は、内周面３ｊの５箇所～７箇所に形成することもできる。この場合においても、突起部３１は、周方向において等配位置に形成することが好ましい。

このように、突起部３１を内周面３ｊの４箇所乃至８箇所の等配位置に形成した場合、内周面３ｊの２箇所に突起部３１を形成した場合に比べて、ハブ輪３の剛性をより向上することができる。

なお、突起部３１は、内周面３ｊの３箇所、または９箇所以上に形成することも可能である。この場合においても、突起部３１は、周方向において等配位置に形成することが好ましい。また、内周面３ｊの３箇所または９箇所以上に突起部３１を形成した場合においても、内周面３ｊの２箇所に突起部３１を形成した場合に比べて、突起部３１を設けた数に応じてハブ輪３の剛性をより向上することができる。

なお、本実施形態においては従動輪用の車輪用軸受装置１について説明したが、本構成は駆動輪用の車輪用軸受装置にも適用することができる。

また、本実施形態においては、内方部材がハブ輪３を備え、外方部材が車体に固定される内輪回転タイプの車輪用軸受装置１ついて説明したが、本構成は、外方部材がハブ輪３を備え、内方部材が車体に固定される外輪回転タイプの車輪用軸受装置に適用することも可能である。

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、及び範囲内のすべての変更を含む。

１ 車輪用軸受装置
２ 外輪
２ｃ 外側軌道面
２ｄ 外側軌道面
３ ハブ輪
３ａ 小径段部
３ｂ 車輪取り付けフランジ
３ｃ 内側軌道面
３ｄ シールランド部
３ｇ パイロット部
３ｊ 内周面
４ 内輪
４ａ 内側軌道面
５ インナー側ボール列
６ アウター側ボール列
７ ボール
９ アウター側シール部材（シール部材）
３１ 突出部
３１ａ 傾斜部

Claims (5)

1. 内周に複列の外側軌道面を有する外方部材と、
   前記複列の外側軌道面に対向する複列の内側軌道面を有する内方部材と、
   前記外方部材と前記内方部材との両軌道面間に転動自在に収容された複列の転動体と、
   前記外方部材と前記内方部材とによって形成された環状空間の開口端を塞ぐシール部材と、を備える車輪用軸受装置であって、
   前記外方部材および前記内方部材の一方がハブ輪を備え、
   前記ハブ輪は、車輪が嵌合されるパイロット部と、前記パイロット部の内周面から内径方向に向かって突出する突出部とを備え、
   前記突出部は、鍛造加工面を有することを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 前記内方部材が前記ハブ輪を備え、
   前記シール部材は前記外方部材に嵌合され、
   前記ハブ輪は、前記シール部材が摺接するシールランド部を有し、
   前記突出部は、軸方向において、前記シールランド部が形成された位置から前記パイロット部側へ向けて延出し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. 前記突出部は、前記パイロット部の内周面に対して傾斜する傾斜部を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車輪用軸受装置。
4. 前記突出部は、前記パイロット部の内周面において、少なくとも周方向における２箇所の等配位置に形成されることを特徴とする請求項１～請求項３の何れか一項に記載の車輪用軸受装置。
5. 前記突出部は、前記パイロット部の内周面において、周方向における４箇所乃至８箇所の等配位置に形成されることを特徴とする請求項１～請求項３の何れか一項に記載の車輪用軸受装置。

Images