JP2000211310A - 車輪の支持構造 - Google Patents

車輪の支持構造

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Hisashi Otsuki
寿志 大槻
Takayuki Norimatsu
孝幸 乗松
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 組付け作業性を改善し、小型、軽量コンパク
トでかつ耐衝撃性に優れる低コストの車輪の支持構造を
提供する。 【解決手段】 軸受部を介し、車輪を車体に対して回転
自在に支持する構造において、軸受部を、内方部材１
と、内方部材１に外挿した外方部材２と、内方部材１お
よび外方部材２間に介装された複列の円すいころ３とを
有する円すいころ軸受で構成する。外方部材２は、円す
いころ３が転動する複列の軌道面12を有すると共に、少
なくともその軌道面12およびヌスミ部13に硬化層を有す
るものとする。内方部材１は、車輪取付け用のフランジ
部１a2を有するハブ1aとハブ1aの外周部に固定した環状
部材1bとで構成し、かつハブ1aの外周面および環状部材
1bの外周面にそれぞれ円すいころ３が転動する軌道面12
を有するものとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両の車輪を車体
に対して回転自在に支持するための支持構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車の車輪は、軸受を用いた支持構造
により車体に対して回転自在に支持される。ところで、
車体重量の重いトラック等においては、その車体を支持
するために大きなラジアル荷重、モーメント荷重を受け
る必要がある。一方、オフロードや雪上などの悪路での
走破性を考慮した自動車、例えば四輪駆動車等において
は、路面の凹凸通過に伴って車輪に過大な曲げモーメン
トが作用し、これが上記軸受にラジアル方向の衝撃荷重
として作用する場合がある。そのため、これらの車両で
は、上記車輪支持構造の軸受として耐衝撃性に優れる円
すいころ軸受を使用する場合が多い。従来では、一つの
車輪ごとにハブとは別体の複数（例えば２つ）の円すい
ころ軸受を用い、両軸受を軸方向に離間させて車軸に組
付ける構造が一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来構造では、２つの
円すいころ軸受をハブとは別に個々に車軸等に組付ける
必要がある。また、部品数も多く、車軸への組込みの際
に軸受への予圧を付与するための軸受隙間の調整等を必
要とする。従って、組立コストや部品コストの低減化に
限界があった。また、悪路走破性が要求される四輪駆動
車、特に小型車では、足回り部位のコンパクト化、乗り
心地やサスペンションの改良等のため、車輪周辺部の設
計自由度を高めることが要求されている。従って、２つ
の円すいころ軸受を個々に配置した場合と同等、もしく
はそれ以上のラジアル荷重やモーメント荷重を受けるこ
とができ、軽量、小型、コンパクト、低コストでかつ耐
衝撃性に優れる車輪の支持構造の提供が望まれる。
【０００４】そこで、本発明は、車軸への組込みの際の
軸受隙間の調整作業等を不要にして上記支持構造の組付
け作業性を改善し、軽量、小型、コンパクトでかつ耐衝
撃性に優れる低コストの車輪支持構造の提供を目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的の達成のため、
本発明は、２つの円すいころ軸受をユニット化してコン
パクト化を図ったもので、その構成は以下の通りであ
る。
【０００６】すなわち、軸受部を介し、車輪を車体に対
して回転自在に支持する構造において、軸受部を、内方
部材と、内方部材に外挿した外方部材と、内方部材およ
び外方部材間に介装された複列の円すいころとを有する
円すいころ軸受で構成した。外方部材は、円すいころが
転動する複列の軌道面を有する。内方部材は、車輪取付
け用のフランジ部を有するハブとハブの外周部に固定し
た環状部材とで構成され、かつハブの外周面および環状
部材の外周面にそれぞれ円すいころが転動する軌道面を
有する。外方部材は、少なくともその軌道面およびヌス
ミ部に硬化層を有する。
【０００７】以上の構成によれば、ハブと軸受部とがユ
ニット化されるので、従来構造に比べ、組立作業性が向
上し、部品点数の削減による低コスト化、軽量化も図ら
れる。また、予圧調整は予めユニット側で行うことがで
き、車両組付け後の調整作業が不要となる。さらに、２
つの円すいころ軸受を近接させた複列の軸受構造である
から、支持構造の寸法、特に軸方向寸法の小型化を図る
ことができる。外方部材は、少なくともその軌道面およ
びヌスミ部に硬化層を有するので、軌道面の耐久寿命を
改善すると共に、最も薄肉のヌスミ部において強度アッ
プを図ることができ、耐衝撃性を高めることができる。
これより外方部材の薄肉化が可能となり、さらなる軽
量、コンパクト化を達成することができる。
【０００８】内方部材を、少なくとも軌道面およびヌス
ミ部に硬化層を有するものとすれば、耐久性や耐衝撃性
のさらなる向上を図ることができる。
【０００９】外方部材にフランジ部を設けることによっ
て車体側への取付け部として利用することができる。
【００１０】上記軸受部には、アンチロックブレーキシ
ステムとして使用される車輪速度検出手段を設けること
もできる。この場合、アンチロックブレーキシステムの
採用に伴って新たな部品、ユニットを車輪周辺に追加す
る必要もなく、従来の車輪まわりの構造をそのまま使用
することができる。
【００１１】また、軸受部を介し、車輪を車体に対して
回転自在に支持する構造において、以下の構成を採用す
ることもできる。
【００１２】すなわち、軸受部は、内方部材と、内方部
材に外挿した外方部材と、内方部材および外方部材間に
介装された複列の円すいころと、軸受部の両端を密封す
る一対のシールとを有する円すいころ軸受で構成する。
このうち、外方部材は、円すいころが転動する複列の軌
道面を有するものとする。また、内方部材は、車輪取付
け用のフランジ部を有するハブとハブの外周部に固定し
た環状部材とで構成され、かつハブの外周面および環状
部材の外周面にそれぞれ円すいころが転動する軌道面を
有するものとする。一対のシールのうち、アウター側の
シールは、３つのシールリップを有し、かつそのうちの
軸受部に対して最も外側のシールリップをハブのフラン
ジ部端面に摺接させたものとし、インナー側のシール
は、２つの金属環体間に相手側の金属環体と摺接するシ
ールリップを有するものとする。
【００１３】上記構造のアウター側シールおよびインナ
ー側シールを採用することにより、車輪支持構造全体の
コンパクト化、軽量化が達成され、シール能力を長期間
安定して維持することができ、シールの組込み作業の容
易化も図れる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１乃
至図３に基いて説明する。
【００１５】図１は、本発明にかかる車輪の支持構造を
示すもので、特に駆動輪用の支持構造を例示する。この
支持構造は、軸受部として複列の円すいころ軸受を含む
構造であり、内方部材１、内方部材１に外挿された外方
部材２、内方部材１と外方部材２との間に、軸方向に複
列に配して介装された複数の円すいころ３、円すいころ
３を円周方向等間隔に保持する保持器４、および軸受の
両端開口部を密封する一対のシール5a、5bを主な構成要
素とする。
【００１６】内方部材１は、ハブ1aとハブ1aの一端外周
部に圧入等で固定した環状部材（内輪）1bとで構成され
る。ハブ1aは、中空円筒状の軸部１a1と車輪取付け用の
フランジ部１a2とを一体に有する。軸部１a1の外周面に
円すいころ３が転動する軌道面11が形成され、その内周
面に図示しない等速自在継手の駆動軸を固定するための
スプライン１a3が形成されている。環状部材1bの外周面
にも同様の軌道面11が形成される。外輪となる外方部材
２は、懸架装置等の車体側に取付けるためのフランジ部
2bを外周面に一体に有し、内周面には、上記ハブ1aの軸
部１a1外周面および環状部材1bの外周面に設けられた２
つの軌道面11に対応する複列の軌道面12が形成されてい
る。上記複列円すいころ軸受は、両軸受部の背面（スラ
スト荷重を支えることのできる側面をいう）同士を向か
い合わせたいわゆる背面組み合わせで配置され、これよ
り円すいころ３の中心線Ｏ−Ｏは軸受部外から見て谷を
形成する。
【００１７】ハブ1aのフランジ部１a2は、円周方向に離
間配置した複数のボルト６により、ブレーキロータと共
に駆動車輪に固定される（ブレーキロータ、および駆動
車輪の図示は省略されている）。外方部材２のフランジ
部2bは、上記と同様に円周方向に離間配置した複数のボ
ルトにより車体側の取付けステーに固定される（ボル
ト、および取付けステーの図示は省略されている）。以
上の取付けにより、内方部材１を構成するハブ1aおよび
環状部材1bが車輪と共に回転する回転部材となり、外方
部材２が非回転の固定部材となる。
【００１８】外方部材２の内周面には、焼入れ処理によ
り硬化層が形成される。焼入れは、図１〜図３（図１で
は中心線よりも下側）にクロスハッチングで示すよう
に、少なくとも軌道面12と軌道面12に隣接したヌスミ部
13とを含む領域A2に施される（焼入れ深さは誇張してい
る）。ヌスミ部13を焼入れ領域A2に含めたのは、この部
分が最も薄肉部分であるため、ラジアル方向の衝撃荷重
に対する強度アップを図る必要があるからである。これ
により、外方部材２の肉厚をできるだけ薄くすることが
でき、支持構造の小径化や軽量化が図られる。また、内
方部材１の外周面であって少なくとも軌道面11およびヌ
スミ部14を含む領域A1にも焼入れ処理により硬化層が形
成される。上記焼入れは、外方部材２およびハブ1aにつ
いては高周波焼入れ、環状部材1bについてはズブ焼入れ
で行うことができる。焼入れ後の表面硬度は、軌道面表
面でＨＲＣ５８以上、望ましくはＨＲＣ６０程度とす
る。
【００１９】一対のシール5a、5bのうち、インナー側の
シール5aとしては、例えば図２に拡大して示すように、
２つの断面Ｌ字型の金属環体51、52をほぼ断面矩形状と
なるよう抱き合わせ、両環体の円筒状部分51ａ、52ａを
それぞれ環状部材1bの外周面と外側部材２の内周面とに
圧入等で固定し、両金属環体51、52によって囲まれた環
状空間53内に相手側の金属環体と接触する複数（図面で
は３つ）のシールリップ54ａ〜54ｃを配置したシールが
使用される。各シールリップ54ａ〜54ｃは、ゴム等の弾
性材料で形成され、主にダストシールとして機能するも
の（54ａ、54ｂ）と、グリースシールとして機能するも
の（54ｃ）に大別される。ダストシール54ａ、54ｂはダ
ストの進入方向上流側へ向けて傾斜配置され、グリース
シール54ｃはグリースの漏れ方向上流側へ向けて傾斜配
置されている。ダストシールおよびグリースシールの数
（割合）は使用条件等に応じて任意に設定することがで
き、シールリップ全体の数も任意で２つとすることもで
きる。図面では全てのシールリップ54ａ〜54ｃを固定側
の金属環体52に設けているが、一部のシールリップを回
転側の金属環体51に設けると共に、残りのシールリップ
を固定側の金属環体52に設け、各シールリップを相手側
の金属環体に摺接させてもよい。２つの金属環体51、52
のうち、少なくともシールリップの摺動面となる金属環
体（図示例では51）は防錆性に優れるステンレス材で形
成するのが好ましい。
【００２０】上述のシール5aは、環状部材1bの外周面と
外方部材２の内周面とにそれぞれ金属嵌合されるので、
抜け力が高く、シールの脱落を長期にわたり確実に防止
でき、しかも組み込み作業も容易であるという利点を有
する。また、金属環体51、52間に弾性材料からなるシー
ルリップ54ａ〜54ｃを接触させた一体型のシールである
ため、取付け後も各シールリップの接触圧（締め代）が
変動することなく設定値に保持されるため、高いシール
能力を長期間安定して維持することができる。
【００２１】アウター側のシール5bとしては、例えば図
３に拡大して示すように、ほぼ断面Ｌ字型の環状芯金56
の内径部をゴム等の弾性材料で被覆して複数（図面では
３つ）のシールリップ57ａ〜57ｃを設け、芯金56の円筒
部分56ａを外方部材２の内周面に圧入等で固定し、各シ
ールリップ57ａ〜57ｃをハブ1aの表面に接触させたシー
ル（ゴムシール）が使用される。アウター側の２つのシ
ールリップ57ａ、57ｂは主にダストシールとして機能
し、残りのシールリップ57ｃは主にグリースシールとし
て機能する。ダストシール57ａ、57ｂおよびグリースシ
ール57ｃの傾斜方向は上記シール5aで述べたのと同様で
ある。ダストシールとグリースシールの割合やシールリ
ップ全体の数も上記シール5aと同様に変更可能である。
【００２２】図３に示すアウター側のシール部分に図２
と同じ構成の一体型シール5aを使用した場合、ハブ1aの
大鍔１a4とフランジ部１a2との間に金属環体51を嵌合す
るための円筒部分が必要となるため、フランジ部１a2端
面と外方部材２の端面との間の間隙寸法Ｗ、延いては車
輪支持構造の軸方向寸法が拡大することになる。これに
対し、本実施形態のように、アウター側のシール部分に
図３に示すゴムシール5bを使用すれば、上記円筒部分が
不要であるため、間隙寸法Ｗを縮小して、車輪支持構造
全体をコンパクトで軽量にすることができる。本実施形
態では、シール5bの芯金56の内径端を軸受内部側（イン
ナー側）に屈曲させることにより、軸部１a1外周面に摺
接するインナー側の２つのシールリップ57ｂ、57ｃを外
方部材２の内径部に収容する一方で、アウター側（最も
外側）のシールリップ57ａをハブ1aのフランジ部１a2端
面に摺接させ、これにより上記間隙寸法Ｗのさらなる縮
小に努めている。なお、ハブ1aの外周面の硬化層は、ア
ウター側のシールリップ57ａが摺接する部位にまで延び
ている。
【００２３】上記支持構造には、アンチロックブレーキ
システムとして使用される車輪速度検出手段７を設ける
こともできる。車輪速度検出手段７は、例えば図１に示
すように、環状部材1bの外周面に固定されたパルサーリ
ング7aと、パルサーリング7aと対向させて外方部材２に
固定したピックアップ7bとで構成される。ピックアップ
7bはパルサーリング7aで発生した車輪回転数に比例する
パルス信号を検知するもので、例えば電磁式、あるいは
半導体素子（ホール素子、ＭＲ素子等）を用いたアクテ
ィブセンサなどが使用可能である。パルサーリング7aの
取付け位置が環状部材1bとハブ1aの肩部１a5との境界に
あると、パルサーリング7aの姿勢が不安定化し、パルス
信号の乱れ等を招きかねないので、何らかの固定手段を
要する。図示のように固定手段として、環状部材1bのア
ウター側端部を軸方向に延設し、この延設部分１b1にパ
ルサーリング7aを固定すればこの種の問題を回避するこ
とができる。なお、パルサーリング7aの取付け位置は回
転側である限り任意であり、例えば環状部材1bのインナ
ー側端部に取付けてもよい。例えば従動輪用の支持構造
の場合、インナー側シール5aにかえてハブキャップを取
付け、このハブキャップにピックアップ7bを取付けるこ
ともできる。
【００２４】このように、本発明によれば、複列の円す
いころ軸受をハブ1aに組み込んでユニット化しているの
で、従来構造に比べ、組立作業性が向上する。また、ハ
ブ1aに直接軌道面11を設けているので部品点数の削減を
図ることができる。さらに２つの円すいころ軸受を軸方
向に離間させることなく、互いに近接した複列構造とし
ているので、装置の寸法、特に軸方向寸法の小型化を図
ることができ、小型車への搭載も可能となる。
【００２５】また、アンチロックブレーキシステム（Ａ
ＢＳ）として使用される車輪速度検出手段７を付加する
ことにより、ＡＢＳの採用に伴って新たな部品を車輪ま
わりに追加する必要もなく、従来の車輪まわりの構造を
そのまま使用することができ、大幅なコストアップや構
造の複雑化を回避することができる。
【００２６】なお、以上の説明では主として駆動輪用の
支持構造を例示しているが、本発明は従動輪用の支持構
造にも同様に適用することができる。
【００２７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、軸受部と
して円すいころ軸受を使用しているので、悪路走行時等
に懸念される耐衝撃性を向上させることができる。ま
た、ハブおよび軸受部をユニット化した構造であるから
組付け作業性が良好であり、部品点数の削減による低コ
スト化、軽量化も図られる。さらに、軸受部を互いに近
接させた複列構造としているので、支持構造の寸法、特
に軸方向寸法を小さくすることができ、車輪周辺部の設
計自由度を高め、スペースの制約が厳しい小型車等にも
余裕をもって搭載することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる車輪の支持構造の断面図であ
る。
【図２】図１の要部拡大断面図である。
【図３】図１の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１ 内方部材 1a ハブ １a2 フランジ部 1b 環状部材 11 軌道面 ２ 外方部材 2b フランジ部 12 軌道面 ７ 車輪速度検出手段 13 ヌスミ部 14 ヌスミ部
フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J006 AE16 AE23 AE42 3J016 AA04 BB03 CA04 3J101 AA16 AA32 AA43 AA54 AA62 BA70 DA05 FA31 FA53 GA03

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 軸受部を介し、車輪を車体に対して回転
    自在に支持する構造において、 上記軸受部が、内方部材と、内方部材に外挿した外方部
    材と、内方部材および外方部材間に介装された複列の円
    すいころとを有する円すいころ軸受であって、上記外方
    部材は、円すいころが転動する複列の軌道面を有し、上
    記内方部材は、車輪取付け用のフランジ部を有するハブ
    とハブの外周部に固定した環状部材とで構成され、かつ
    ハブの外周面および環状部材の外周面にそれぞれ円すい
    ころが転動する軌道面を有し、外方部材は、少なくとも
    その軌道面およびヌスミ部に硬化層を有することを特徴
    とする車輪の支持構造。
  2. 【請求項２】 内方部材が、少なくとも軌道面およびヌ
    スミ部に硬化層を有する請求項１記載の車輪の支持構造
    に
  3. 【請求項３】 外方部材にフランジ部を設けた請求項１
    記載の車輪の支持構造。
  4. 【請求項４】 上記軸受部にアンチロックブレーキシス
    テムとして使用される車輪速度検出手段を設けた請求項
    １記載の車輪の支持構造。
  5. 【請求項５】 軸受部を介し、車輪を車体に対して回転
    自在に支持する構造において、 上記軸受部が、内方部材と、内方部材に外挿した外方部
    材と、内方部材および外方部材間に介装された複列の円
    すいころと、軸受部の両端を密封する一対のシールとを
    有する円すいころ軸受であり、 上記外方部材は、円すいころが転動する複列の軌道面を
    有し、 上記内方部材は、車輪取付け用のフランジ部を有するハ
    ブとハブの外周部に固定した環状部材とで構成され、か
    つハブの外周面および環状部材の外周面にそれぞれ円す
    いころが転動する軌道面を有し、 上記一対のシールのうち、アウター側のシールは、３つ
    のシールリップを有し、かつそのうちの軸受部に対して
    最も外側のシールリップをハブのフランジ部端面に摺接
    させたものであり、インナー側のシールは、２つの金属
    環体間に相手側の金属環体と摺接するシールリップを有
    するものであることを特徴とする車輪の支持構造。
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