JP2004203209A

JP2004203209A - 車輪軸受装置

Info

Publication number: JP2004203209A
Application number: JP2002374701A
Authority: JP
Inventors: Shogo Suzuki; 昭吾鈴木; Eiji Funabashi; 英治船橋
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2002-12-25
Filing date: 2002-12-25
Publication date: 2004-07-22

Abstract

【課題】車輪軸受装置のコンパクト化、軽量化を図る。
【解決手段】外周にインナレース２３、２４を有する内方部材２０を、第一部材２１とその外周に嵌合した第二部材２２とで構成する。第二部材２２に車体取付けフランジ２５を形成し、これを車体側の部材に取り付ける一方、外方部材１０の車輪取付けフランジ１２に従動輪を取り付ける。これにより内方部材２０が固定側の部材となるため、内方部材２０の最弱部Ａ１、Ａ２には繰返しの曲げ応力が作用せず、内方部材２０の小径化、あるいは薄肉化が可能となる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車両において車輪を車体に対して回転自在に支持するための車輪軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６に従来の車輪軸受装置の一例を示す。この車輪軸受装置は、従動輪用として使用されるもので、内周に複列のアウタレース１ａを有する外方部材１と、外周に複列のインナレース２ａを有する内方部材２と、アウタレース１ａとインナレース２ａの間に配置された複列の転動体３とを具備する。
【０００３】
内方部材２は、ハブ５とハブ５の外周に嵌合した内輪６とからなり、ハブ５の軸端を外径側にかしめることにより形成した塑性変形部７で内輪６の位置決めと軸受内部への予圧付与とを行っている。ハブ５には、車輪に取り付けるためのフランジ部５ｂが形成されており、ハブボルト８を介してこのフランジ部５ｂに車輪が取り付けられる。一方、外方部材１に形成したフランジ部１ｂに、図示しないボルトを介して車体側の部材が取り付けられる。これにより、車両の走行中は、外方部材１が固定側の部材、内方部材２が回転側の部材となり、車輪が車体に対して回転自在に支持される。
【０００４】
同種の構造の車輪軸受装置は、例えば特開２００２−２１８６４号公報に開示されている（特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２１８６４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種の車輪軸受装置では、車両の旋回中等において内方部材２のうち、フランジ部５ｂの根本部付近Ｂ１、ハブ５のインナレース付近Ｂ２、およびハブ５と内輪６の突合せ部付近Ｂ３に大きな曲げ応力が作用する。特に、従来品ではハブ５が回転側の部材であるため、これらの部分Ｂ１〜Ｂ３には繰り返し曲げ応力が負荷され、強度的に最弱部となる。従って、これらの部分を肉厚あるいは大径に設計する必要があり、この点が車輪軸受装置のさらなるコンパクト化・軽量化を阻む要因になっている。
【０００７】
そこで、本発明は、車輪軸受装置のさらなるコンパクト化、軽量化を図ることを目的とする。
【０００８】
【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、外周に複列のインナレースを有する内方部材と、内周に複列のアウタレースを有する外方部材と、インナレースとアウタレースの間に介在させた複列の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪軸受装置において、内方部材に、アウトボード側のインナレースを有する第一部材と、インボード側のインナレースを有し、第一部材の外周に嵌合された第二部材とを設け、さらにこの内方部材を車体側に取付け、外方部材に、車輪に取付けるための車輪取付けフランジを設けたものである。
【０００９】
このように内方部材を車体側に取り付けることにより、大きな曲げ応力を受ける内方部材が固定側となるので、繰り返しの曲げ応力を考慮する必要が無い。従って、内方部材の必要強度が低くなり、内方部材を小径化あるいは薄肉化することが可能となって、径方向寸法を削減することができる。また、図６に示す従来品では、内方部材に、外方部材のアウトボード側端部を回り込むようにして車輪取付けフランジを形成する必要があり、この回り込みスペース分だけ軸方向寸法が余分に必要となるが、本発明品では外方部材に車輪取付けフランジを形成しており、上記回り込みスペースが不要となるので、装置全体の軸方向寸法を小さくすることができる。
【００１０】
第一部材と第二部材をかしめにより結合すれば、ナットで結合する場合に比べ、軸方向寸法の削減、および軽量化を図ることができる。加工性、コスト、かしめ後の強度等を考慮すると、揺動かしめ、あるいは拡径かしめで第一部材と第二部材を結合するのが望ましい。
【００１１】
第二部材に、車体に取付けるための車体取付けフランジを設けることにより、内方部材の車体への取付けを容易に行うことができる。
【００１２】
外方部材に、ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）用のエンコーダを取付けることにより、車輪軸受装置に、ＡＢＳ用の車輪回転速度検出手段を組み込むことができ、車輪周辺のコンパクト化、軽量化、さらには設計自由度の向上等を図ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。なお、以下の説明において、車両に取り付けた状態で車両の車幅方向外側寄りとなる側（上記各図の左側）をアウトボード側といい、車両の車幅方向中央寄りとなる側（上記各図の右側）をインボード側という。
【００１４】
図１は、本発明の第一の実施形態にかかる従動輪用の車輪軸受装置の断面図である。この車輪軸受装置は、外方部材１０と、その内周側に配置した内方部材２０と、外方部材１０と内方部材２０とを相対回転自在に支持する軸受部３０とを主要な構成要素とする。
【００１５】
外方部材１０は略円筒状の一部品で、その内周には複列のアウタレース１１が形成され、外周（本実施形態ではその軸方向ほぼ中間部）には車輪取り付けフランジ１２が形成されている。車輪取付けフランジ１２には、ハブボルト１３を介して図示しない従動輪が取り付けられる。
【００１６】
内方部材２０は、第一部材２１と、その外周に配置した第二部材２２とで構成される。第一部材２１のインボード側端部には小径円筒部２１ａが形成され、その外周に第二部材２２がクリープを防ぐために適当な締め代をもって圧入固定されている。第一部材２１と第二部材２２の各外周にはそれぞれインナレース２３，２４が形成され、また、第二部材２２のインナレース２４よりもインボード側の外周には、車体取付けフランジ２５が形成されている。車体取付けフランジ２５は、図示しないボルト等の締結手段を介してナックル等の車体側の部材に取り付けられている。
【００１７】
外方部材１０の複列のアウターレース１１と、内方部材２０の複列のインナレース２３，２４との間には、転動体３１としてのボール（円錐ころを使用する場合もある）が複列にかつ各列複数個ずつ配置されている。各転動体３１は、保持器３２によって円周方向に等間隔に配置されている。この実施形態において、インボード側の転動体３１は、その一部輪郭（インボード側）が外方部材１０のインボード側端面１３よりもインボード側にある。複列の転動体３１がアウタレース１１およびインナレース２３、２４を転動することで、外方部材１０と内方部材２０を相対回転可能に支持する軸受部３０が構成される。
【００１８】
軸受部３０の軸受内部空間（外方部材１０と内方部材２０の間の半径方向の空間）は、その軸方向両側がシール手段４１、４２によって密封される。図示例においては、アウトボード側のシール手段４１を、外方部材１０のアウトボード側開口部を閉塞するキャップで構成し、インボード側のシール手段４２を、弾性リップを有するシール部材で構成した場合を例示している。図示例のシール部材４２は、外方部材１０のインボード側端面１３と車体取付けフランジ２５の端面２５ａとの間に配置されるもので、詳しくは、外方部材１０のインボード側端部の外周に圧入等の手段で固定した芯金に複数（図示例では３つ）のリップを設け、このリップを第二部材２２のフランジ端面２５ａおよび第二部材２２の外周面に接触させたものである。
【００１９】
本実施形態において、内方部材２０の第一部材２１と第二部材２２はかしめによって結合される。かしめは、例えば第一部材２１の小径円筒部２１ａ外周に第二部材２２を嵌合した状態で、第二部材２２のインボード側に突出した部分を外径側に塑性変形させることにより行うことができる。この場合のかしめ方法として、例えばかしめ治具を軸線に対して揺動させながら小径円筒部２１ａの突出部分を外径側に折り曲げる、いわゆる揺動かしめを採用することができる。このようにして形成された塑性変形部２６により、第一部材２１と第二部材２２が塑性的に結合されると共に、軸受部３０に適当な予圧が付与される。
【００２０】
外方部材１０、第一部材２１、第二部材２２の素材としては、Ｓ４０ＣやＳ５３Ｃを始め、ＪＩＳに規定する炭素量０．３〜０．６１の間の機械構造用炭素鋼が広く使用可能である。この他、重量％でＣを０．５〜０．７％、Ｓｉを０．６〜１．２％、Ｍｎを０．６〜１．０％含有すると共に、残部をＦｅおよび不可避的不純物とした鋼材も使用可能である。これらの素材の加工法としては、鍛造（特に冷間鍛造）が好ましい。
【００２１】
上記各部材１０、２１、２２には、鍛造等による成形後、部分的な熱処理が施される。熱処理により硬化される部分を図１に散点模様で示す。図示のように外方部材１０ではアウタレース１１を含む内周面、第一部材２１では小径円筒部２１ａの外周面から第二部材２２との突合せ部を経てインナーレース２３に至る領域、第二部材２２では、内周面から上記突合せ部およびインナーレス２４を経てシール部材４２のシールリップとの摺接面（シールランド）至る領域がそれぞれ硬化される。熱処理としては、部分的な焼入れが可能な高周波焼入れが適当である。これ以外の部分、特にかしめ前の塑性変形部２６には、かしめ時の作業性を考慮して熱処理は施さない。
【００２２】
このように本発明では、図６に示す従来品と異なり、外方部材１０を車輪取付けフランジ１２を有する回転側とし、内方部材２０を車体取付けフランジ２５を有する固定側としている。そのため、内方部材２０の曲げ応力に対する最弱部、すなわち車体取付けフランジ部２５の根本部Ａ１（シールランド付近）や第一部材２１と第二部材２２の突合せ部Ａ２は固定側となり、これらの最弱部Ａ１，Ａ２に作用する繰返しの曲げ応力を緩和することができる。そのため、内方部材２０の必要強度を下げることができ、内方部材１０の小径化、あるいは薄肉化を通じて軸受装置全体の半径方向寸法を小さくすることができる。
【００２３】
また、従来品（図６参照）では、内方部材２を従動輪に取り付けるため、外方部材１のアウトボード側を回り込む形でフランジ部５ｂを形成する必要があった。従って、その回り込みスペース（図示例でいえばフランジ部５ｂの厚さ分）が必要であったが、本発明では、車輪取付けフランジ１２が外方部材１０に設けられているため、内方部材１０からの回り込みスペースが不要となる。それ故、従来品に比べて軸方向寸法を小さくすることも可能となる。
【００２４】
このように本発明によれば、必要強度を確保しつつ軸方向および半径方向の双方で小型化を図ることができ、車輪軸受装置のさらなるコンパクト化や軽量化を図ることができる。
【００２５】
以下、第二〜第五の実施形態を図２〜図５に基づいて説明する。なお、図２〜図５の各図では、熱処理による硬化層の図示が省略されている。
【００２６】
図２は、本発明の第二の実施形態を示すもので、第一の実施形態と同様に、外方部材１０を従動輪に取り付けると共に、内方部材２０を車体に取り付ける構造である。この実施形態の第一の実施形態と異なる点は、第一部材２１と第二部材２２との結合を、いわゆる拡径かしめで行った点、および軸受内部へ泥水が侵入するのを防止するため、第二部材２２のインボード側開口部をキャップ４３で閉塞した点にある。
【００２７】
拡径かしめは、第二部材２２の内周に第一部材２１の小径円筒部２１ａを嵌合した状態で、小径円筒部２１ａの塑性変形部２６を拡径方向に塑性変形させ、塑性変形部２６の外周を第二部材２２の内周に形成された凹凸部２７に食い込ませることにより両部材２１、２２を結合する工程である。これによりインナレース２３、２４間の寸法が規定されて軸受部３０に所定の予圧が付与される。塑性変形部２６の拡径加締めは、例えば中空の第一部材２１の内周にポンチを挿入し、このポンチをポンチ外周より小径に形成した塑性変形部２６内周に押し込むことによって行うことができる。
【００２８】
この場合、かしめ時の延性を確保するため、塑性変形部２６は熱処理を施させずに未硬化状態とするのが望ましい。一方、第二部材２２の凹凸部２７は、潰れにくく、良好な食い込み性を確保するため、熱処理によって硬化させるのが望ましい。これにより、拡径代を大きくとっても塑性変形部２６の加締め割れを生じにくくなり、第一部材２１と第二部材２２の間で高い結合強度を確保することができる。
【００２９】
第二の実施形態におけるこれ以外の構成・作用は、図1に示す第一実施形態と共通するので、その重複説明を省略する。
【００３０】
図３は、本発明の第三の実施形態を示すもので、第一の実施形態と同様に、外方部材１０を従動輪に取り付けると共に、内方部材２０を車体に取り付けた構造である。この実施形態が第一の実施形態と異なる点は、アウトボード側のシール手段４１として、キャップ（図１参照）の代わりに、ユニット化したシール装置を使用した点にある。このシール装置は、断面Ｌ字型をなし、固定側および回転側にそれぞれ取り付けられる一対の金属環体と、何れか一方または双方の金属環体に取り付けられ、相手側の金属環体に接触する一又は複数の弾性リップとを有するもので、予めユニット化された構造を有する。このシール装置は、一方の金属環体を外方部材１０の内周に、他方の金属環体を第一部材２１の外周にそれぞれ圧入することによって装着される。
【００３１】
第三の実施形態におけるこれ以外の構成・作用は図1に示す第一実施形態と共通するので、その重複説明を省略する。
【００３２】
図４は、本発明の第四の実施形態を示すもので、第一の実施形態と同様に、外方部材１０を従動輪に取り付けると共に、内方部材２０を車体に取り付けた構造である。この実施形態が第一の実施形態と異なる点は、外方部材１０のインボード側端部にインボード側に延ばした延設部１４を設け、インボード側のシール手段４２として、延設部１４の内周に弾性リップを有するシール部材を装着したものである。この場合、外方部材１０のインボード側端面１３は、インボード側の転動体３１の輪郭を越えてこれよりもインボード側に位置しており、従って、当該端面１３と車体取付けフランジ２５の端面２５ａとの間の距離は、図１に示す実施形態と比べて小さくなっている。
【００３３】
第四の実施形態におけるこれ以外の構成・作用は図1に示す第一の実施形態と共通するので、その重複説明を省略する。
【００３４】
図５は、本発明の第五の実施形態を示すもので、第一の実施形態と同様に、外方部材１０を従動輪に取り付けると共に、内方部材２０を車体に取り付けた構造である。この実施形態が第一の実施形態と異なる点は、ＡＢＳ用に車輪の回転数を検出する回転速度検出手段４６を車輪軸受装置に組み込んだ点にある。
【００３５】
回転速度検出手段４６は、例えば外方部材１０と共に回転するエンコーダ４４と、エンコーダ４４と軸方向で対峙させて図示しないナックル（第二部材２２でもよい）等の固定側部材に取り付けたセンサ部４５とで構成することができる。エンコーダ４４として、例えばＮＳの磁極を円周方向に交互に多極着磁させたリング状の弾性磁性体を使用することができ、センサ部４５として、ホール素子、磁気抵抗素子等の磁気検出素子を使用することができる。センサ部４５は、エンコーダ４４の回転による磁束の変化をセンシングし、その検出信号に基づいて外方部材１０の回転速度を検出し、従動輪の回転数情報としてＡＢＳの制御装置に伝送する。以上の説明は一例にすぎず、回転速度検出手段４６として他の方式・構造のものを使用することもできる。また、第二〜第四の実施形態で説明した何れの車輪軸受装置にも回転速度検出手段４６を組み込むことが可能である。
【００３６】
第五の実施形態におけるこれ以外の構成・作用は図１に示す第一の実施形態と共通するので、その重複説明を省略する。
【００３７】
以上の実施形態の説明では、内方部材２０の第一部材２１と第二部材２２を何れもかしめ結合する場合を例示しているが、両部材の結合方法はこれに限定されるものではなく、例えばナットを用いて結合することもできる。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、車輪軸受装置の半径方向寸法および軸方向寸法の双方を減じることができ、車輪軸受装置全体の省スペース化、軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の第二の実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明の第三の実施形態を示す断面図である。
【図４】本発明の第四の実施形態を示す断面図である。
【図５】本発明の第五の実施形態を示す断面図である。
【図６】従来の車輪軸受装置の断面図である。
【符号の説明】
１０外方部材
１１アウタレース
１２車輪取付けフランジ
２０内方部材
２１第一部材
２２第二部材
２３インナレース
２４インナレース
２５車体取付けフランジ
２６塑性変形部
３０軸受部
３１転動体
３２保持器
４６回転速度検出手段

Claims

外周に複列のインナレースを有する内方部材と、内周に複列のアウタレースを有する外方部材と、インナレースとアウタレースの間に介在させた複列の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪軸受装置において、
内方部材が、アウトボード側のインナレースを有する第一部材と、インボード側のインナレースを有し、第一部材の外周に嵌合された第二部材とを備え、
この内方部材を車体側に取付け、
外方部材が、車輪に取付けるための車輪取付けフランジを有する車輪軸受装置。
第一部材と第二部材をかしめにより結合した請求項１記載の車輪軸受装置。
揺動かしめにより第一部材と第二部材を結合した請求項２記載の車輪軸受装置。
拡径かしめにより第一部材と第二部材を結合した請求項２記載の車輪軸受装置。
第二部材に、車体に取付けるための車体取付けフランジを設けた請求項１〜４何れか記載の車輪軸受装置。
外方部材に、ＡＢＳ用のエンコーダを取付けた請求項１〜５何れか記載の車輪軸受装置。