JP3962187B2

JP3962187B2 - 車輪軸受装置

Info

Publication number: JP3962187B2
Application number: JP26903799A
Authority: JP
Inventors: 基晴仁木; 英児田島
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1999-09-22
Filing date: 1999-09-22
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2019-09-22
Also published as: JP2001088510A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車輪軸受装置に関し、詳しくは、自動車に用いられ、軸受剛性の向上を図り得る車輪軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は自動車に用いられる車輪軸受装置の一例で、従動輪用として用いた場合の構造を示す。この軸受装置は、ハブ輪１を車軸軸受２によって回転自在に支持した構造を有し、そのハブ輪１に車輪ホイールが固定され、車軸軸受２をナックル３を介して車体の懸架装置によって支持する。
【０００３】
車軸軸受２は、複列転がり軸受であって、内径面に複列の軌道面４，５が形成された外輪６と、外径面に軌道面７，８が形成された内輪９，１０と、外輪６と内輪９，１０との間に介在させた複列の転動体１１と、各列の転動体１１を円周方向等間隔に支持する保持器１２とで構成される。
【０００４】
外輪６はナックル３に圧入されて止め輪１３で固定されている。車軸軸受２に対して外部からの異物の侵入や内部に充填したグリースの漏出を防止するため、シール１４，１５が設けられている。図示の例では、車軸軸受２として複列アンギュラ玉軸受が使用されている。
【０００５】
ハブ輪１はフランジ１６を備え、このフランジ１６の円周方向等間隔位置に車輪ホイールを固定するためのハブボルト１７が取り付けられている。また、ハブ輪１のフランジ１６には、ブレーキロータ１８がハブボルト１７により固定されている。このハブ輪１の端部外径に前記車軸軸受２の内輪９，１０を圧入し、そのハブ輪１の突出する端部をナット１９で固定することにより組み付けられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した従来の車輪軸受装置では、車軸軸受２の外輪６を、外径が異形のナックル３に強タイトで圧入するため、外輪６の軌道面４，５が変形してしまうことがある。このような変形により、軸受のアキシャル振れ等が悪化し、ナックル３への圧入後、ハブ輪１のフランジ１６に取り付けられたブレーキロータ１８に軸方向振れ（又は面振れ）が生じて、自動車の高速走行からのブレーキ時の振動の原因となったり、ブレーキの偏摩耗の原因になったりする。
【０００７】
また、高い予圧を付与して軸受剛性を高めることも考えられるが、ハブ輪１と一対の内輪９，１０間、外輪６とナックル３間といった嵌め合い部分があるため、嵌め合い公差の集積上、予圧のためのすきま減少量のばらつき範囲が大きくならざるを得ず、必ずしも十分な予圧を付与し得る構造ではなかった。
【０００８】
そこで、本発明は前記問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、軸受剛性を向上させることにより、ブレーキロータの軸方向振れを抑制し得る車輪軸受装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための技術的手段として、本発明は、内周に複列の軌道面２１，２２を一体に設けた外方部材２４と、一端に車輪取付け用フランジ２５、他端に円筒状小径段部２６を設け、その小径段部２６に内輪２８を圧入して前記外方部材２４の軌道面２１，２２に対向する複列の軌道面２９，３０のうち、車輪取付け用フランジ側の軌道面２９を外周に直接形成した内方部材３１と、前記外方部材２４と内方部材３１の両軌道面２１，２２と２９，３０間に介在する複列の転動体３２，３３とを備え、前記内方部材３１の小径段部２６の端部を径方向外方に加締めることにより圧入した内輪２８を内方部材３１に固定したものにおいて、前記外方部材２４及び内方部材３１の軌道面２１，２２及び２９，３０と転動体３２，３３とが接触角を有し、かつ、外方部材２４の複列の軌道面２１，２２のピッチＰ ₀ と溝径、内方部材３１の軌道面２９の肩部からの軸方向寸法Ｐ ₁ と溝径、内輪２８の軌道面３０の小径端面からの軸方向寸法Ｐ ₂ と溝径、及び転動体径をそれぞれ管理して選択組み合わせ、軸受すきまが正の状態で内輪２８の圧入を一旦止めた状態で外方部材の軸方向移動量から測定された軸受すきまの測定値と、圧入を一旦止めた状態から内輪２８を内方部材３１の肩部３７に当接するまで圧入して内方部材３１の小径段部２６の端部を加締めた状態に至るまでの内輪２８の軸方向移動量の測定値との差が負の軸受すきまに設定されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明では、▲１▼同一空間内で軸受のスパンを広く採る設計が可能となり、軸受剛性を大きく向上させることが可能となる。▲２▼同一空間内で内部諸元を変更し、転動体個数を増加させて軸受剛性を向上させたり、外方部材の肉厚やフランジの肉厚を最適化して外方部材の変形を抑え、軸受剛性を向上させることが可能となる。▲３▼組み込み後の予圧量のばらつき範囲を狭く抑えることができる。予圧が高い方が軸受剛性は高くなる。本発明の車輪軸受装置では、嵌め合いが少なくなるので、嵌め合い公差によるすきま減少量のばらつき成分がゼロになり、従って公差集積上発生していた低予圧領域がなくなる。
【００１２】
本発明に係る車輪軸受装置では、前記転動体がボールである構造のものが可能である。また、前記外方部材の外周に車体取付け用フランジが一体に形成された構造、前記内方部材が中空に形成された構造、前記内方部材にトルク伝達用の凹凸噛合構造、例えばセレーション、スプライン又はキーのうちから選択されるいずれかを一体に設けた構造とすることが可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る車輪軸受装置の実施形態を以下に詳述する。
【００１４】
図１に示す実施形態の車輪軸受装置は、内周に複列の軌道面２１，２２を一体に設け、外周に車体取付け用フランジ２３を一体に有する外方部材２４と、一端に車輪取付け用フランジ２５、他端に円筒状小径段部２６を設け、その小径段部２６の外径に内輪２７，２８を圧入して前記外方部材２４の軌道面２１，２２に対向する複列の軌道面２９，３０を形成した内方部材３１と、前記外方部材２４と内方部材３１のそれぞれの軌道面間に介在する複列の転動体３２と、内方部材３１と外方部材２４との間に介在し、複列の転動体３２を各列ごとに円周方向等間隔に支持する保持器３３とを具備する。
【００１５】
内輪２７，２８と外方部材２４の両端には、外部からの異物の侵入や内部に充填したグリースの漏出を防止するためにシール３４を装着している。内方部材３１の車輪取付け用フランジ２５の円周方向等間隔位置に車輪ホイールを固定するためのハブボルト３５が取り付けられている。また、内方部材３１のフランジ２５には、ブレーキロータ３６がハブボルト３５により固定されている。さらに、外方部材２４の車体取付け用フランジ２３には、ナックル（図示せず）を介して車体の懸架装置が取り付けられている。
【００１６】
本発明は、前記実施形態以外にも、図２に示すような構造を有する実施形態も可能である。この実施形態の車輪軸受装置は、前記内方部材３１の軌道面２９，３０のうち、車輪取付け用フランジ側（アウトボード側）の軌道面２９を内方部材３１の外径に直接形成した構造を有する。その他の構造については、図１の実施形態と同様であるため、同一部分には同一参照符号を付して重複説明は省略する。
【００１７】
これらの実施形態では、軸受構造が、外方部材２４の軌道面２１，２２及び内方部材３１の軌道面２９，３０と転動体３２とが接触角を有する複列アンギュラ玉軸受構造であるために軸受負荷容量が大きい。他の軸受構造として、転動体に円すいころを使用した複列円すいころ軸受構造を採用することも可能である。
【００１８】
前記内方部材３１の小径段部２６の端部を径方向外方に加締めることにより、その小径段部２６の外径に圧入された内輪２７，２８を内方部材３１に固定する。この内方部材３１の一端を加締めることにより、内輪２７，２８が内方部材３１の肩部３７との間に挟持されて軸方向で位置決めされ、軸受すきまが負に設定されて転動体３２に定められた予圧が付与された状態で内方部材３１に固定される。
【００１９】
この加締めは、内輪２７，２８の内径に内方部材３１の小径段部２６を挿入し、インナー側に突出した内方部材３１の小径段部２６の端部外径を円筒状のポンチ等で加圧し、径方向外側に塑性変形させることにより行われる。この塑性変形によって形成された加締め部分３８は、図３に示すように内輪２８の内周面よりも外径側に突出し、かつ、円周方向の一部領域で連続した複数、例えば四つの第一領域３９と、隣接する第一領域３９間に形成され、第一領域３９よりも外径側に突出してその肉厚が第一領域３９よりも薄い第二領域４０とで構成される。
【００２０】
この第一領域３９及び第二領域４０は、加圧面の四箇所に半径方向の突出部を設けた押し型を用いることによって一工程で同時成形することができる。この場合、突出部で第二領域４０が、突出部間の平面部分で第一領域３９がそれぞれ成形される。両領域３９，４０を同時に成形する他、両領域３９，４０を別工程で、例えば第一領域３９の成形後に第二領域４０を成形するようにしてもよい。
【００２１】
前記加締め部分３８のうち、主に第一領域３９は、内輪２８との間の隙間を充足して内輪２８のがたつきを防止し、第二領域４０は第一領域３９よりも大きな拘束力で内輪２８の抜けを防止する機能を発揮する。この場合、第一領域３９の変形量は第二領域４０に比べて小さく、その一方で第二領域４０によって内輪２８に対する拘束力が十分に確保されているため、加締め部分３８全体で見れば、少ない変形量でもって十分な拘束力を得られ、加締め時の予肉量の不足が発生することなく、加締め部分３８での耐久性の向上を図ることが可能である。加締めはこれ以外にも、内方部材３１の端部に凹みを形成し、直径方向外方に広げる通常の加締めでもよい。
【００２２】
この実施形態では、前記加締めにより軸受すきまが負に設定されて予圧が付与された構造を具備している。軸受すきまは、軸受加工工程において、外方部材２４の複列の軌道面２１，２２のピッチＰ₀と溝径、内輪２７の軌道面２９の小径端面（又は内方部材３１の軌道面２９の肩部３７）からの軸方向寸法Ｐ₁と溝径、内輪２８の軌道面３０の小径端面からの軸方向寸法Ｐ₂と溝径、及びボール径をそれぞれ管理して選択組み合わせすることにより所望の負の軸受すきまに設定することができる。
【００２３】
負の軸受すきまは、以下の要領で測定することができる。例えば、図２に示す実施形態の場合、内輪２８を内方部材３１に圧入するに際して、軸受すきまが正の状態で内輪２８の圧入を一旦止め、この状態で軸受すきまを例えば外方部材２４の軸方向移動量から測定し、その後、内輪２８を内方部材３１の肩部３７に当接するまで圧入してその圧入を完了し、圧入を一旦止めた状態から圧入を完了した状態に至るまでの内輪２８の軸方向移動量を測定し、その内輪２８の軸方向移動量の測定値と軸受すきまの測定値との差を組み立て完了後の負の軸受すきまとして求めればよい。
【００２４】
本発明の実施形態では、負の軸受すきまで予圧を付与したことにより、同一空間内で軸受のスパン〔Ｓ₀（図４の従来例）＜Ｓ₁（図１の実施形態）＜Ｓ₂（図２の実施形態）〕を広く採る設計が可能となり、軸受剛性を大きく向上させることが可能となる。また、同一空間内で内部諸元を変更し、転動体個数を増加させて軸受剛性を向上させたり、外方部材２４の肉厚やフランジ２３の肉厚を最適化して外方部材２４の変形を抑え、軸受剛性を向上させることが可能となる。さらに、組み込み後の予圧量のばらつき範囲を狭く抑えて高い予圧を維持させることができる。すなわち、図４の従来例に比べて図１の実施形態、さらには図２の実施形態の方が嵌め合いが少なくなるので、嵌め合い公差によるすきま減少量のばらつき成分がゼロになり、従って、公差集積上発生していた低予圧領域がなくなり、軸受剛性も高まる。
【００２５】
図１及び図２に示す実施形態は、自動車の従動輪用としての構造例であるが、本発明はこれに限定されることなく、自動車の駆動輪用としても適用可能である。その場合、内方部材は、その中心部に軸方向に貫通孔が形成された中空形状をなし、その貫通孔の内径面にスプライン又はセレーション等が形成される。その内方部材の貫通孔に等速自在継手の軸部を挿通し、その軸部の外径面に形成されたスプライン又はセレーション等との結合により両者間でトルク伝達が可能となる。また、従動輪用においても、内方部材を中空構造とし、放熱効果を向上して、軸受の昇温の抑制や軽量化を図ることもできる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、内周に複列の軌道面を一体に設けた外方部材と、一端に車輪取付け用フランジ、他端に円筒状小径段部を設け、その小径段部に内輪を圧入して前記外方部材の軌道面に対向する複列の軌道面を形成した内方部材と、前記外方部材と内方部材の両軌道面間に介在する複列の転動体とを備えた構造、或いは、前記内方部材の軌道面のうち、車輪取付け用フランジ側の軌道面を内方部材の外周に直接形成した構造において、前記外方部材及び内方部材の軌道面と転動体とが接触角を有し、かつ、軸受すきまが負に設定されていることから、軸受剛性の向上が容易に図れ、内方部材の車輪取付け用フランジにブレーキロータを装着した場合、そのブレーキロータの軸方向振れを抑制することができる。また、前記軸受構造において、前記内方部材の小径段部の端部を径方向外方に加締めることにより圧入した内輪を内方部材に固定したことにより、装置全体の軽量、コンパクト化を実現することが容易になる。
【００２７】
また、内方部材が中空に形成された構造、前記内方部材にトルク伝達用の凹凸噛合構造、例えばセレーション、スプライン又はキーのうちから選択されるいずれかを一体に設けた構造とすれば、本発明の車輪軸受装置を従動車輪用だけでなく、駆動車輪用としても兼用することができる。駆動輪側において、等速自在継手の組立時に、ナットの締付けトルクの管理による軸受すきまの調整が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車輪軸受装置の実施形態を示す断面図
【図２】本発明の他の実施形態を示す断面図
【図３】図１又は図２の内方部材の加締め部分を示す側面図
【図４】車輪軸受装置の従来例を示す断面図
【符号の説明】
２１，２２軌道面
２３車体取付け用フランジ
２４外方部材
２５車輪取付け用フランジ
２６小径段部
２７，２８内輪
２９，３０軌道面
３１内方部材
３２転動体
３８加締め部分

Claims

内周に複列の軌道面２１，２２を一体に設けた外方部材２４と、一端に車輪取付け用フランジ２５、他端に円筒状小径段部２６を設け、その小径段部２６に内輪２８を圧入して前記外方部材２４の軌道面２１，２２に対向する複列の軌道面２９，３０のうち、車輪取付け用フランジ側の軌道面２９を外周に直接形成した内方部材３１と、前記外方部材２４と内方部材３１の両軌道面２１，２２と２９，３０間に介在する複列の転動体３２，３３とを備え、前記内方部材３１の小径段部２６の端部を径方向外方に加締めることにより圧入した内輪２８を内方部材３１に固定したものにおいて、前記外方部材２４及び内方部材３１の軌道面２１，２２及び２９，３０と転動体３２，３３とが接触角を有し、かつ、外方部材２４の複列の軌道面２１，２２のピッチＰ₀と溝径、内方部材３１の軌道面２９の肩部からの軸方向寸法Ｐ₁と溝径、内輪２８の軌道面３０の小径端面からの軸方向寸法Ｐ₂と溝径、及び転動体径をそれぞれ管理して選択組み合わせ、軸受すきまが正の状態で内輪２８の圧入を一旦止めた状態で外方部材の軸方向移動量から測定された軸受すきまの測定値と、圧入を一旦止めた状態から内輪２８を内方部材３１の肩部３７に当接するまで圧入して内方部材３１の小径段部２６の端部を加締めた状態に至るまでの内輪２８の軸方向移動量の測定値との差が負の軸受すきまに設定されていることを特徴とする車輪軸受装置。
前記転動体３２，３３がボールであることを特徴とする請求項１に記載の車輪軸受装置。
前記外方部材２４の外周に車体取付け用フランジ２３が一体に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車輪軸受装置。
前記内方部材３１が中空に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の車輪軸受装置。
前記内方部材３１にトルク伝達用の凹凸噛合構造を一体に設けたことを特徴とする請求項４に記載の車輪軸受装置。
前記凹凸噛合構造が、セレーション、スプライン又はキーのうちから選択されるいずれかであることを特徴とする請求項５に記載の車輪軸受装置。