JP5200418B2 - 軸受ユニット - Google Patents

Description

本発明は、車輪を支えるフランジを備えた軸受ユニットに関する。

従来から、自動車の車輪（例えば、ディスクホイールＤＷ）を車体（例えば、懸架装置（サスペンション））に対して回転自在に支持するための各種の軸受ユニットが知られている。
例えば図５に示された軸受ユニット１は、車体側に固定される外輪（静止輪）２と、外輪２の内側に対向して設けられ且つ車輪側に接続（固定）されて車輪と共に回転する内輪（回転輪）３と、外輪２と内輪３との間に複列（例えば２列）で回転可能に組み込まれた複数の転動体４，５とを備えている。

外輪２は、略円筒形に形成されるとともに、その内周面には、複数の外輪側軌道面を並設して備え、その外周面には、外方に向かって突出して一体成形された固定フランジ２ａを備えている。その固定フランジ２ａの固定孔２ｂには、固定用ボルト（図示しない）を挿入し、これを車体側のハウジング（図示しない）に締結することで、外輪２を図示しない懸架装置（ナックル）に固定することができる。

内輪３は、車輪側構成品（例えば自動車のディスクホイールやブレーキローター）を支持しつつ共に回転する略円筒形状のハブ６と、ハブ６の外周面の車体側（図中矢印Ｂ側）に嵌め合わされた内輪構成体７とを備え、その外周面に、複数の内輪側軌道面を並設して備えている。
また、前記外輪側軌道面と内輪側軌道面間には、複数の転動体４，５が配されている。
なお、ハブ６の車体側端部には締結ナットNが螺合することにより、前記内輪構成体７と一体に締結されるとともに、前記転動体４，５に予圧が付与されている。

ハブ６の車輪側（図中矢印Ｗ側）からは、外輪２を越えて外方（ハブ６の半径方向外側）に向って延出された円板状のハブフランジ８が突設され、その延出縁付近には、周方向に沿って所定間隔で配置された複数のハブボルト孔８１が設けられている。さらに、その複数のハブボルト孔８１の内周面には雌ネジ８２が刻設されている。
なお、車輪側構成品（ディスクホイールやブレーキローター）の取り付け孔に通されたハブボルト（図示しない）が、前記ハブボルト孔８１に螺合して締結されることによって、ハブ６と車輪側構成品が一体に固定される。
また、ハブフランジ８の車輪側端面８ａの中心側には、パイロット部Ｐが円筒状に延出して形成されている。

また、外輪２が回転輪となる例として、例えば、図６に示すハブユニット軸受では、車体側に固定される内輪（静止輪）３と、内輪３の外側に対向して設けられ且つ車輪側に接続（固定）されて車輪と共に回転する外輪（回転輪）２と、外輪２と内輪３との間に複列（例えば２列）で回転可能に組み込まれた複数の転動体４，５とを備えている。

外輪２は、略円筒形に形成されるとともに、その内周面には、複数の外輪側軌道面を並設して備えられている。また、外輪２の外周面の車輪側（図中矢印Ｗ側）からは、外輪２を越えて外方（外輪２の半径方向外側）に向って延出された円板状のハブフランジ８が突設され、その延出縁付近には、周方向に沿って所定間隔で配置された複数のハブボルト孔８１が設けられている。このハブボルト孔８１の内周面には雌ネジ８２が刻設されており、ハブボルト孔８１には、前述した内輪が回転輪となるハブユニット軸受と同様に、車輪側構成品（ディスクホイールやブレーキローター）を固定可能なハブボルトが螺合可能となっている。
また、ハブフランジ８の車輪側端面８ａの中心側には、パイロット部Ｐが、車輪側に向けて、円筒状に延出して形成されている。このパイロット部Ｐの外径側は、車輪側構成品をハブフランジ８に固定する際に、車輪側構成品の内径側端部が引っ掛けられることにより、車輪側構成品の位置決めを容易にしている。
内輪３は、複数個の内輪構成体（６，７）で構成され、その外周面に、複数の内輪側軌道面を並設して備えている。さらに、前記外輪側軌道面と内輪側軌道面間に複数の転動体４，５が配されている。

上述した２例では、ハブボルト孔８１にハブボルトが螺合することによって、車輪側構成品が挟持されて固定されているが、その他の例として、ハブボルト孔８１にハブボルトが圧入されており、ハブボルトにハブナットが螺合することによって車輪側構成品を挟持して固定可能にする構成もある。

ところで、従来から、自動車の操縦安定性向上のためには、懸架装置に懸架される部材の重量が軽くなること、つまり、バネ下荷重の軽減が効果的であることから、車輪側構成品をアルミやチタンなどの軽合金で形成する場合が多くなってきた。
一方、上述したハブフランジ軸受は、通常、鋼で形成されているので、軽合金と鋼の標準電位に大きな差が生じてしまう。このように標準電位に差がある材料同士が接触している場合において、その接触面に電導体である液体（例えば水）が介在すると、材料同士が電流をともなって著しく腐食する現象、いわゆる電食現象が発生する。

そこで、特許文献１では、軽金属製の車輪側構成品（アルミ合金製のブレーキローター）とハブフランジとの間に電食防止皮膜を設けて、電食現象を防止した技術が開示されている。この場合には、ブレーキローターとハブフランジとの間の電食現象は防止することができるが、鋼製のハブボルトを使用した場合には、ハブボルトと軽金属製の車輪側構成品との間で電食現象が生じてしまう。
また、軽金属製の車輪側構成品にアルマイト等で表面処理をして絶縁性をもたせた場合であっても、ハブボルトやナットで車輪側構成品を締結する際に、これらのハブボルトやナットが触る部分の表面処理が剥がされて、絶縁性が損なわれることにより上記の不都合が発生する場合がある。

軽金属製の車輪側構成品とハブボルトとの間で電食現象が生じた場合には、まず、軽合金製の車輪側構成品の酸化現象が生じる。これにより、車輪側構成品の体積が増加することから、ハブボルトの軸力が上昇してしまう。このとき、熱処理や硬化処理が行なわれていないハブボルトであれば、水素イオンが蓄積されることによって脆弱化してしまう。また、酸化した軽金属イオンが流出した場合には、車輪側構成品がやせ細る現象が生じ、その結果、ハブボルトの軸力が低下して、緩みが生じてしまう。

そこで、軽金属製の車輪側構成品を取り付ける際に、硬化チタン等の軽金属製のハブボルトを使用することにより、車輪側構成品とハブボルトとの間の電食現象を防止することができると思われる。
ところが、軽金属製のハブボルトは、鋼製のハブフランジに取り付けられるので、ハブボルトとハブフランジとの間の電食現象を防止する必要に迫られることとなった。
この場合、ハブボルトがハブフランジのハブボルト取り付け孔に圧入されて、車輪側構成品をハブナットによって固定する構成であれば、ハブボルトの圧入部分に電食防止皮膜を介在させることによって電食現象を防止することが可能である。
しかし、ハブボルト孔８１にハブボルトが螺合することによって、車輪側構成品が挟持されて固定される構成の場合には、雄ネジや雌ネジに電食防止皮膜を設けても、螺合時に高面圧となるため、電食防止皮膜が破壊され易く、電食現象を防止することが困難であった。そこで、ハブボルト孔８１にハブボルトが螺合する構成において、電食現象を防止する技術が望まれるが、現在そのような技術は見当たらない。

特開２００５−２３９０２６号公報

本発明の目的は、ハブボルト孔にハブボルトが螺合することによって、車輪側構成品が挟持されて固定される構成の軸受ユニットにおいて、ハブボルト孔とハブボルトとの間の電食現象を防止した軸受ユニットを提供することである。

上記課題を達成するために、本発明が成した手段は、車体側に固定される静止輪と、静止輪に対向して設けられ且つ車輪側に配された車輪側構成品が固定されて車輪と共に回転する回転輪と、当該回転輪と静止輪のそれぞれの対向面に形成される軌道面間に転動自在に組み込まれた複数の転動体と、回転輪から外方に向かって延出された円板状のハブフランジとを備え、ハブフランジには、周方向に沿って所定間隔で孔が、当該フランジの車輪側から車体側にわたって貫通して形成されており、当該孔に対してハブボルトを車輪側から挿入することで、車輪側構成品をハブフランジに固定する軸受ユニットにおいて、孔には、前記ハブボルトが螺合可能な内径面を有する円筒部材が嵌合されているとともに、円筒部材は、ハブフランジの車体側の端面に加締め固定されており、前記車輪側構成品とハブボルトと円筒部材は、互いに同一の材質である軽合金で形成されていることを特徴とする軸受ユニットとしたことである。その円筒部材の車輪側の端面は、フランジの車輪側の端面と同一平面上に位置付けられている場合もあり、フランジの車輪側の端面から所定量だけ、車輪側に向けて突出している場合もあり、フランジの車輪側の端面に沿って延在し、互いに連結している場合もある。さらに、円筒部材の車輪側の端面には、車輪側構成品をハブフランジに固定する際の位置決めとして、車輪側に向けて延出した延出部が一体形成されている場合もある。また、ハブフランジの孔に嵌合する円筒部材の嵌合面には、絶縁防錆加工が施されている場合もある。

本発明によれば、ハブボルト孔にハブボルトが螺合することによって、車輪側構成品が挟持されて固定される構成の軸受ユニットにおいて、ハブボルト孔とハブボルトとの間の電食現象を防止した軸受ユニットを提供することができる。

以下、本発明の一実施の形態に係る軸受ユニットについて、添付図面に基づいて説明する。なお、本実施形態の軸受ユニットは、ハブボルト孔の構成に特徴を有し、軸受ユニットの全体構成は、上述した従来の軸受ユニット（図５及び図６参照）の全体構成と同様であるので、同一の符号を用いることでその説明を省略し、ここではその特徴的な構成を中心に説明する。
本実施形態による軸受ユニット１では、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、ハブフランジ８の周方向に沿って所定間隔で配置された複数のハブボルト孔８１に、それぞれ、円筒部材（インサート）９が嵌合して配されている。
具体的には、インサート９の車輪側９１の端面９５は、ハブフランジ８の車輪側の端面８ａと同一平面上に位置付けられている。一方、インサート９の車体側９２は、ハブボルト孔８１の車体側（図中矢印Ｂ側）端面８ｃから突出するとともに該端面８ｃに加締められて圧接固定されている。

インサート９は、ハブフランジ８の厚み寸法（車輪側端面８ａから車体側端面８ｂまでの寸法）よりも大きな軸方法長寸法を有しており、その車輪側９１には、インサート９の胴部９４の外径よりも大径に形成された鍔部９３が備えられている。
インサート９の胴部９４の内径寸法は、ハブボルト径よりも僅かに小径に設定されるとともに、胴部９４から鍔部９３にわたる内径面にはハブボルト（図示しない）が螺合可能な雌ネジ８２が形成されている。
一方、ハブボルト孔８１の車輪側（図中矢印Ｗ側）には、鍔部９３が嵌合可能な段部８ｂが形成されている。

ハブボルト孔８１にインサート９を嵌合する場合には、車輪側から鍔部９３が段部８ｂに当接するまでインサート９をハブボルト孔８１に嵌め入れる。このとき、ハブボルト孔８１から車体側（図中矢印Ｂ側）に突出したインサート９の車体側端部９ａを加締めて、ハブフランジ８の車体側端面８ｃに圧接することで、インサート９がハブボルト孔８１に回転不能かつ堅牢に固定される。
なお、本実施形態では、車輪側構成品とハブボルト及びインサート９は同一の材質、例えば軽合金で形成されており、ハブフランジ８は鋼で形成されている。この場合、ハブボルト孔８１とインサート９との電食現象を防止するため、ハブボルト孔８１とインサート９との嵌合面には、絶縁防錆加工が施される。その絶縁防錆加工は、例えば、ハブボルト孔８１側に亜鉛ニッケルクロメート（Ｚｎ−Ｎｉクロメート）後のトップコートを塗布したり、ダクロ処理を施したりしても良い。或いは、インサート９の嵌合面にシーリング材を塗布しても良い。

このように、ハブフランジ８の周方向に沿って所定間隔で形成された複数のハブボルト孔８１に、それぞれ、インサート９が固定されたことにより、車輪側構成品とハブボルトとインサート９は、ともに軽金属製であって同一の材質であり、その標準電位の差が小さいので、ハブボルトとインサート９の間に電食現象が生じることがない。
この場合、軽金属製のインサート９と鋼製のハブフランジ８は、互いに異なる材質となり、その標準電位に大きな差が生じ得る状態となるが、ハブボルト孔８１とインサート９との嵌合面は絶縁防錆加工が施されているので、ハブボルト孔８１とインサート９の間に電食現象が生じることはない。
また、インサート９は、ハブボルト孔８１に回転不能かつ堅牢に固定されているので、ハブボルトをインサート９に螺合させた際でも、その螺合力によってインサート９がハブボルト孔８１に対して相対的に回転することがなく、ハブボルト孔８１とインサート９と絶縁防錆加工の効果が損なわれることがない。
（変形例１）

本変形例１として、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、インサート９の車輪側の端面９５をフランジ８の車輪側の端面８ａから所定量だけ車輪側に向けて突出させても良い。ここでは、一例として、ハブボルト孔８１に嵌合するインサート９の鍔部９３を車輪側に向けて突出させている。なお、所定量については、例えば、フランジ８の大きさや内輪側構成品の形状や軸受の使用目的・使用環境に応じて任意に設定しているので、ここでは特に数値限定をしない。

このように、鍔部９３を車輪側に突出させたことにより、ハブフランジ８に車輪側構成品を固定した場合には、車輪側構成品が、突出した鍔部９３と当接することで、車輪側構成品のハブフランジ側の面（図示せず）と、ハブフランジ８の車輪側端面８ａとの間には、鍔部９３の突出量に応じた隙間が構成される。
これにより、鋼製のハブフランジ８と軽合金製の車輪側構成品が直接接触することがないので、ハブフランジ８と車輪側構成品との間に電食現象が生じることがない。
その他の構成及び効果は上述した実施形態と同様であるのでその説明は省略する。
（変形例２）

本変形例２として、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、上記変形例１で突出させた鍔部９３の端面９５をフランジ８の車輪側の端面８ａに沿って延在させ、互いに連結させても良い。ここでは、一例として、突出させた鍔部９３同士をフランジ８の車輪側の端面８ａに沿って互いに連結させている。なお、連結させる形状としては、例えば円環状、直線状（矩形状）などとしてもよいが、一例として、円環状に連結させた場合には、当該鍔部９３の端面９５は、円環状の突出面となる。
この場合、円環状に連結された突出面９５の範囲（領域）は、例えば、ハブフランジ８の車輪側端面８ａ全体にわたって延在させてもよいし、インサート９の径寸法（幅）だけを互いに連結させるようにしても良い。

このように鍔部９３を連結したことによって、ハブフランジ８に車輪側構成品を固定した場合には、車輪側構成品の車輪側の面は、鍔部９３で形成された突出面９５と当接し、ハブフランジ８とは接触しない。
このとき、車輪側構成品と突出面９５は、ともに軽金属製であって同一の材質であり、その標準電位の差が小さいので、車輪側構成品と突出面９５との間に電食現象が生じることがない。
これにより、鋼製のハブフランジ８の車輪側端面８ａと軽合金製の車輪側構成品とは完全に絶縁され、直接接触することがないので、ハブフランジ８と車輪側構成品との間に電食現象が生じることがない。
その他の構成及び効果は上述した実施形態と同様であるのでその説明は省略する。
（変形例３）

本変形例３として、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、上記変形例２で連続させた端面９５に、車輪側構成品をハブフランジ８に固定する際の位置決めとして、車輪側に向けて延出した延出部を一体形成しても良い。ここでは、一例として、延出部Ｐ２は、鍔部９３の円環状の突出面９５の内径端から、車輪側に向けて円筒状に延出している。
この場合、延出部Ｐ２は、ハブフランジ８のパイロット部となるので、ハブフランジ８の車輪側端面８ａの中心側にはパイロット部Ｐが不要となる（図４（ａ）参照）が、延出部Ｐ２の内径側にパイロット部Ｐを残しても良い。

本変形例３では、変形例２の構成に加えて、延出部Ｐ２を設けたことで、車輪側構成品の車体側の面は、すべて、ハブフランジ８に接することはない。
具体的には、車輪側構成品の車体側の面は、前述の変形例２と同様に、前記円環状の突出面９５と当接し、さらに、車輪側構成品の内径端は、延出部Ｐ２の外径周面に引っ掛けられて当接するが、車輪側構成品と突出面９５と延出部Ｐ２は、ともに軽金属製であって同一の材質であり、その標準電位の差が小さいので、電食現象が生じることがない。
これにより、鋼製のハブフランジ８の車輪側端面８ａと軽合金製の車輪側構成品とが完全に絶縁され、直接接触することがないので、ハブフランジ８と車輪側構成品との間に電食現象が生じることがない。
また、延出部Ｐ２を形成したことによって、ハブフランジ８に車輪側構成品を固定する場合には、円筒状の延出部Ｐ２の外径周面に車輪側構成品の内径側端部を引っ掛けて車輪側構成品の位置決めをすることができる。

なお、上述した各変形例では、インサート９の車輪側の端面９５がフランジ８の車輪側の端面８ａから所定量だけ車輪側に向けて突出した構成を示したが、これに限られず、上記変形例２及び変形例３で形成した端面（突出面）９５の突出形状に合わせて、インサート９の車輪側の端面９５を掘り込むことにより、端面（突出面）９５が、ハブフランジ８の車輪側の端面８ａと同一平面上に位置付けられるようにしても良い。

また、上述した本実施形態および各変形例では、内輪回転の軸受ユニットを想定して説明したが、外輪回転の軸受ユニット（図６参照）にも適用可能である。また、上述した本実施形態および各変形例では、駆動輪側の軸受ユニットを想定して説明したが、従動輪側の軸受ユニットにも適用可能である。

本発明による軸受ユニットの構成を示す説明断面図であり、（ａ）は軸受ユニットの概略断面図、（ｂ）はハブフランジの車体側側面の説明図、（ｃ）はハブフランジのインサート嵌合部分周辺の構成を示す拡大断面図。 本発明による軸受ユニット変形例１の構成を示す説明断面図であり、（ａ）は軸受ユニットの概略断面図、（ｂ）はハブフランジの車体側側面の説明図、（ｃ）はハブフランジのインサート嵌合部分周辺の構成を示す拡大断面図。 本発明による軸受ユニット変形例２の構成を示す説明断面図であり、（ａ）は軸受ユニットの概略断面図、（ｂ）はハブフランジの車体側側面の説明図、（ｃ）はハブフランジのインサート嵌合部分周辺の構成を示す拡大断面図。 本発明による軸受ユニット変形例３の構成を示す説明図であり、（ａ）は軸受ユニットの概略断面図、（ｂ）はハブフランジの車体側側面の説明断面図、（ｃ）はハブフランジのインサート嵌合部分周辺の構成を示す拡大断面図。 従来の軸受ユニットの構成を示す説明断面図であり、（ａ）は軸受ユニットの概略断面図、（ｂ）はハブフランジの車体側側面の説明図、（ｃ）はハブフランジのハブボルト孔の構成を示す拡大断面図。 従来の軸受ユニットの構成を示す説明断面図。

符号の説明

１ 軸受ユニット
２ 外輪
３ 内輪
４，５ 複数の転動体
８ ハブフランジ
８２ 円筒部材（インサート）の内径面（雌ネジ）
９ 円筒部材（インサート）

Claims (6)

1. 車体側に固定される静止輪と、
   静止輪に対向して設けられ且つ車輪側に配された車輪側構成品が固定されて車輪と共に回転する回転輪と、
   当該回転輪と静止輪のそれぞれの対向面に形成される軌道面間に転動自在に組み込まれた複数の転動体と、
   回転輪から外方に向かって延出された円板状のハブフランジとを備え、ハブフランジには、周方向に沿って所定間隔で孔が、当該フランジの車輪側から車体側にわたって貫通して形成されており、当該孔に対してハブボルトを車輪側から挿入することで、車輪側構成品をハブフランジに固定する軸受ユニットにおいて、
   孔には、前記ハブボルトが螺合可能な内径面を有する円筒部材が嵌合されているとともに、円筒部材は、ハブフランジの車体側の端面に加締め固定されており、前記車輪側構成品とハブボルトと円筒部材は、互いに同一の材質である軽合金で形成されていることを特徴とする軸受ユニット。
2. 円筒部材の車輪側の端面が、フランジの車輪側の端面と同一平面上に位置付けられていることを特徴とする請求項１に記載の軸受ユニット。
3. 円筒部材の車輪側の端面が、フランジの車輪側の端面から所定量だけ、車輪側に向けて突出していることを特徴とする請求項１に記載の軸受ユニット。
4. 円筒部材の車輪側の端面は、フランジの車輪側の端面に沿って延在し、互いに連結していることを特徴とする請求項３に記載の軸受ユニット。
5. 円筒部材の車輪側の端面には、車輪側構成品をハブフランジに固定する際の位置決めとして、車輪側に向けて延出した延出部が一体形成されていることを特徴とする請求項４に記載の軸受ユニット。
6. ハブフランジの孔に嵌合する円筒部材の嵌合面には、絶縁防錆加工が施されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の軸受ユニット。
   

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