JP2006057677A - ベアリングの支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 ナックルにベアリングを良好に支持することができ、しかも、軽量で安価な支持構造とすることができるベアリングの支持構造を提供する。
【解決手段】 車軸を支持するベアリング２０をナックル１のベアリング支持部２に支持するためのベアリング２０の支持構造であって、ベアリング２０が圧入されるベアリングブッシュ１０と、このベアリングブッシュ１０をベアリング支持部２に締結する締結手段３０とを具備した。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車軸を支持するベアリングを自動車用ナックルのベアリング支持部に支持するためのベアリングの支持構造に関する。

従来、自動車用ナックル（以下、単に「ナックル」という）には、一般的に球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ）が用いられており、車軸を支持するためのベアリングは、ナックルのベアリング支持部に対して圧入支持されるという支持構造を採っていた（例えば、特許文献１参照）。
このようなベアリングの支持構造では、ベアリングの締め代の管理、フレッティング摩耗への対応、抜け止め防止のための構造等、種々の対応が必要ではあるが、構造がシンプルであり、安価で軽量であるという利点を有していた。

また、ナックルへのベアリングの組み付け性や駆動系の剛性を高める目的で、ベアリングをハブに一体化させてナックルに取り付けるようにしたベアリングの支持構造も知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開平２−１９０２２６号公報（第２頁左下欄第３行目〜第４頁左上欄第４行目、第２図〜第３図） 特開２００１−１９９２０２号公報（段落００１８〜００２３、図１）

ところで、近年、自動車の車体の軽量化に伴って、アルミニウム合金製のナックルが使用されるようになってきている。このようなナックルでは、アルミニウム合金製であるが故に、ナックルとしての機能を備えるために、フレッティング摩耗への対応をはじめとして、強度の向上およびへたり、電食もしくは熱膨張への対応が必要となってくる。

特に、アルミニウム合金製のナックルは、ベアリングの外輪と熱膨張差が大きく、フレッティング摩耗を生じやすいため、ナックルへのベアリングの圧入に際しては、圧入代を大きくとる必要がある。圧入代は、アルミニウム合金の材質によって予測される耐力や耐へたり性から特定可能であるが、少なすぎると、フレッティング摩耗やたたかれ摩耗が生じやすくなり、耐久性の点で大きな問題となる。

このため、従来はこのような問題の生じにくい、前記したようなベアリングをハブに一体化させたものが多用されているのが現状であるが、このような支持構造では、一体化構造とした分、重量が大きくなるとともに、コストが増大するという難点を有していた。
しかも、このように一体化した構造では、軽量化の目的でナックルの材料をアルミニウム合金としているが、そのことによって、逆に、ハブ自体の強度を高める必要性が生じ、その結果、重量が嵩んでしまうという難点を有していた。

特に、車両の軽量化を通じて燃費効率の向上を図った自動車においては、軽量で安価なベアリングの支持構造の開発が望まれていた。

そこで、本発明では、ナックルにベアリングを良好に支持することができ、しかも、軽量で安価な支持構造とすることができるベアリングの支持構造を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明のベアリングの支持構造は、車軸を支持するベアリングをナックルのベアリング支持部に支持するためのベアリングの支持構造であって、前記ベアリングが圧入されるベアリングブッシュと、このベアリングブッシュを前記ベアリング支持部に締結する締結手段とを具備したことを特徴とする。

このようなベアリングの支持構造によれば、ベアリングは、ベアリングブッシュを介してナックルのベアリング支持部に取り付けられることとなる。
したがって、ベアリングの圧入による力が直接的にベアリング支持部に作用することがなくなる。

しかも、ベアリングブッシュは締結手段によりベアリング支持部に締結されるので、ベアリングブッシュをベアリング支持部に固定するのに圧入を用いる必要がなくなる。
これにより、従来のように、ベアリング支持部に対してベアリングを直接圧入するときのように、圧入代を大きく設定することや、圧入代が少な過ぎるときに生じる、フレッティング摩耗やたたかれ摩耗等を考慮した取り付けを厳格に行う必要がなくなり、ナックルにベアリングを良好に支持することができるようになる。

さらに、ベアリングブッシュを介してベアリング支持部にベアリングを支持するという簡単な支持構造とすることができるので、従来のような、ハブとベアリングとを一体にした重量構造を用いる必要が無くなり、軽量で安価な支持構造とすることができる。

また、前記締結手段がボルトであり、前記ボルトは、前記ベアリングブッシュの非圧入口側に形成されたフランジ部のボルト挿通孔から、前記ベアリング支持部に設けられた挿通孔を通じて、前記ベアリングブッシュの圧入口側に配設された締結部材の雌ねじに螺合する構成とするのがよい。

このようなベアリングの支持構造によれば、ボルトを用いた締結手段により、ベアリング支持部を介してベアリングブッシュと締結部材とを簡単に、しかも、確実に締結することができる。

さらに、前記ボルトは、前記ベアリング支持部に設けられた雌ねじ部に螺合する構成とするのがよい。

このようなベアリングの支持構造によれば、ボルトをベアリング支持部に設けられた雌ねじ部に螺合することにより、ベアリングブッシュをベアリング支持部に直接締結することができ、簡易な構造で確実に固定することのできる支持構造が得られる。

また、前記締結部材がリング状を呈してなり、前記締結部材とこの締結部材に対向する前記ベアリングブッシュの対向面との間、あるいは、前記締結部材とこの締結部材に対向する前記ベアリングの外輪との間に、シール部材を介設した構成とするのがよい。

このようなベアリングの支持構造によれば、シール部材の存在により、ベアリング支持部とベアリングブッシュとの間に水分等が浸入するのを防止することができる。
これにより、ベアリング支持部とベアリングブッシュとの間における電食を効果的に防止することができる。

本発明のベアリングの支持構造によれば、ナックルにベアリングを良好に支持することができ、しかも、軽量で安価な支持構造とすることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、添付した図面を参照しつつ詳細に説明する。参照する図面において、図１は本発明の一実施の形態のベアリングの支持構造が適用される自動車の車輪部分を示した模式図であり、図２は同じくベアリングの支持構造を説明するための分解斜視図（一部省略）、図３は同じくベアリングの支持構造を説明するための部分断面図、図４は同じくベアリングの支持構造を説明するための要部を示した拡大断面図である。

図１に示すように、本実施の形態のベアリングの支持構造が適用される自動車の前輪（駆動側車輪）部分は、ナックル１と、このナックル１に支持された車軸Ｓと、この車軸Ｓに取り付けられたホイールハブＨとを備えている。ナックル１には、複数設けられたサスペンションアームＡに対して連結される連結部３を備えたナックルアーム４が設けられている。また、ホイールハブＨには、タイヤＴを装着したタイヤホイールＴＷが図示しないボルトによって取り付けられている。さらに、ナックル１およびサスペンションアームＡの近傍には、ショックアブソーバＫが配設されている。

ナックル１は、アルミニウムの合金鋳物からなり、図２に示すように、中央部に筒状のベアリング支持部２が形成されている。ベアリング支持部２には、ベアリングブッシュ１０を介して、ベアリング２０が支持されるようになっており、その孔部周りには、車軸Ｓ（図１参照）の軸方向に沿って、後記する締結手段としてのボルト３０（図３参照）を挿通するための計４つの挿通孔２Ａが９０度間隔で形成されている。なお、挿通孔２Ａは、少なくとも１箇所形成してあればよく、また、５箇所以上形成してもよい。また、挿通孔２Ａの形成間隔は、任意に設定することができる。

ベアリングブッシュ１０は、アルミニウム合金材に近い熱膨張係数を備えた材料、例えば、アルミＭＭＣ（Metal Matrix Composite）材やステンレス材を用いて形成されている。したがって、アルミニウム合金材より強度が高く耐へたり性のよいベアリングブッシュ１０が得られる。なお、ベアリングブッシュ１０は、鋼材等を用いて形成してもよく、また、アルミニウム合金材を用いて形成してもよい。

ベアリングブッシュ１０は、図２に示すように、筒状部１０ａと、この筒状部１０ａの端部（非圧入口側）に一体的に形成されたフランジ部１０ｂとからなっており、筒状部１０ａ内にベアリング２０が圧入されて取り付けられるようになっている。筒状部１０ａ内には、図３に示すように、圧入されたベアリング２０の端部に当接するストッパ１０ｃが設けられている。

フランジ部１０ｂには、図２に示すように、前記ベアリング支持部２に形成された挿通孔２Ａに対応する位置に、計４つのボルト挿通孔１０ｄ（一部図示）が形成されている。なお、本実施の形態では、フランジ部１０ｂを円環状に形成したが、これに限定されるものではなく、ボルト挿通孔１０ｄを形成する位置にのみ図示しない舌片状部を形成するようにして構成してもよい。

このようなベアリングブッシュ１０は、ベアリング２０が筒状部１０ａに圧入された状態で、ナックル１のベアリング支持部２に対して挿入されるようになっており、その際、筒状部１０ａは、ベアリング支持部２に対して、ルーズ状態あるいは軽圧入状態で保持されるようになっている。

このようなベアリングブッシュ１０のベアリング支持部２への挿入は、図２に示すように、ナックル１の図示しない車体側（図１参照）から行われるようになっており、ベアリング支持部２の挿入側の開口縁には、図３に示すように、ベアリングブッシュ１０のフランジ部１０ｂが面一に嵌り込む段部２ａが開口縁全周にわたって形成されている。

締結部材１５は、図２に示すように、リング状に形成されており、ベアリングブッシュ１０のベアリング２０の圧入側に配設され、ベアリング支持部２をベアリングブッシュ１０のフランジ部１０ｂとの間に挟持するようになっている。そのための構造として、ベアリング支持部２の締結部材１５を取り付ける側（タイヤＴ側、図１参照）の開口縁には、この締結部材１５が面一に嵌り込む段部２ｂが開口縁全周にわたって形成されている。

また、締結部材１５には、図２，図４に示すように、前記ベアリング支持部２に形成された挿通孔２Ａに対応する位置に、締結手段としてのボルト３０（図３参照）を螺合することが可能な雌ねじ１６が形成されている。ここで、図４に示すように、ベアリング支持部２の段部２ｂに締結部材１５が当接した状態で、締結部材１５とベアリング２０の外輪２２との間には、隙間が形成されるようになっており、また、締結部材１５とベアリングブッシュ１０の対向面との間にも隙間が形成されるようになっている。これにより、締結部材１５は、段部２ｂに対して密着した状態で当接することとなる。

さらに、図４に示すように、締結部材１５のベアリングブッシュ１０との対向面には、周溝１７が形成されており、この周溝１７にシール部材１１（Ｏリング）が取り付けられるようになっている。

図３に示すように、ベアリング２０は、鋼製等からなるボールベアリングであり、本実施の形態では、２列のボール２１を有し、その外輪２２がベアリングブッシュ１０の筒状部１０ａに圧入されて保持される大きさに形成されている。

ボルト３０は、ベアリングブッシュ１０を車軸Ｓ（図１参照）の軸方向に締結するためのものであり、図４に示すように、前記ベアリングブッシュ１０のフランジ部１０ｂに形成されたボルト挿通孔１０ｄから前記ベアリング支持部２に形成された挿通孔２Ａに挿通され、前記締結部材１５に形成された雌ねじ１６に螺合するようになっている。ボルト３０としては、高熱膨張率または低ばね定数となる材料、例えば、ステンレス材やチタン材等によりなるものを用いている。このような材料により形成されるボルト３０を用いることにより、ナックル１の熱膨張に対する追従性を高めることが可能である。

次に、このようなベアリングの支持構造におけるベアリング２０の組み付けについて図５（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。
はじめに、図５（ａ）に示すように、ベアリングブッシュ１０の筒状部１０ａにベアリング２０を圧入する。このときベアリング２０は、ベアリングブッシュ１０の筒状部１０ａ内に形成されたストッパ１０ｃに当接する位置まで圧入される。

その後、図５（ｂ）に示すように、ベアリング２０の圧入されたベアリングブッシュ１０をナックル１のベアリング支持部２に挿入する。このとき、ベアリングブッシュ１０は、ベアリング支持部２に対して、ルーズ状態あるいは軽圧入状態のいずれかの状態で保持され、そのために、筒状部１０ａの外径寸法やベアリング支持部２の内径寸法等が調整されている。ここで、ベアリングブッシュ１０がベアリング支持部２にルーズ状態で保持されるようにした場合には、ベアリングブッシュ１０をベアリング支持部２に挿入した状態で、ベアリングブッシュ１０からベアリング支持部２に対して作用する力は無いか、または、仮にあったとしてもそれは僅かであるので、ベアリング支持部２の周方向に応力（引っ張り力）が生じることはほとんど無い。また、軽圧入状態、すなわち、ベアリングブッシュ１０をベアリング支持部２に対して仮止めを行うことができる程度の軽圧入で保持した場合には、ベアリング支持部２に応力が生じることとなるが、これは、ベアリング２０の圧入にかかる力が直接的にベアリング支持部２に対して作用するものではなく、その力は、筒状部１０ａを介してベアリング支持部２に作用するものであるので、ベアリング支持部２に生じる応力（引っ張り力）は、小さく僅かなものとなる。したがって、前記したいずれの状態で保持された場合においても、ナックル１の塑性変形が生じにくいベアリング２０の支持状態が得られる。

その後、図５（ｃ）に示すように、締結部材１５の周溝１７にシール部材１１を取り付け、この締結部材１５をナックル１のベアリング支持部２の開口縁の段部２ｂに嵌め込んで、ベアリングブッシュ１０のベアリング２０の圧入側に締結部材１５を配設する。この状態で、４本のボルト３０をベアリングブッシュ１０のボルト挿通孔１０ｄ（図４参照）からベアリング支持部２の挿通孔２Ａに挿通し、締結部材１５の雌ねじ１６に螺合させる。これにより、ベアリングブッシュ１０と締結部材１５とがボルト３０により締結されることとなり、ナックル１のベアリング支持部２にベアリングブッシュ１０を介してベアリング２０が支持されることとなる。

以上説明したベアリング２０の支持構造によれば、ベアリング２０は、ベアリングブッシュ１０を介してナックル１のベアリング支持部２に取り付けられる構造であるので、ナックル１に対してベアリング２０が直接的に圧入されることが無くなり、従来のように圧入代を大きくとる等の調整を厳格に行う必要がない。しかも、ベアリング２０は、アルミニウム合金製のナックル１に対して直接取り付けられる場合に比べて、アルミニウム合金材より強度が高く耐へたり性のよいベアリングブッシュ１０に対して保持されるので、安定した状態で支持されるという利点が得られる。

しかも、ベアリングブッシュ１０のナックル１への取り付けは、ベアリングブッシュ１０と締結部材１５とをボルト３０により締結し、ベアリングブッシュ１０と締結部材１５とで、ナックル１のベアリング支持部２を車軸Ｓの軸方向に挟持することにより行われるので、ベアリングブッシュ１０をベアリング支持部２に固定するのに、圧入を用いる必要が無くなる。つまり、従来のように、ナックル１に対してベアリング２０を直接圧入するときのように、圧入代を大きく設定することや、圧入代が少な過ぎるときに生じる、フレッティング摩耗やたたかれ摩耗等を考慮した取り付けを一層厳格に行う必要がなくなり、ナックル１にベアリング２０をより良好に支持することができるようになる。

しかも、ベアリングブッシュ１０を介してベアリング２０をベアリング支持部２に支持するという簡単な支持構造とすることができるので、従来のような、ハブとベアリングとを一体にした重量構造を用いる必要が無くなり、軽量で安価な支持構造とすることができる。

また、ボルト３０を用いた締結手段により、ベアリングブッシュ１０をベアリング支持部２に対して簡単に、しかも、確実に締結することができる。

さらに、ベアリングブッシュ１０と締結部材１５との間にシール部材１１を介設したので、ベアリングブッシュ１０と締結部材１５との間を通じてベアリングブッシュ１０とナックル１との間に水分等が浸入するのを防止することができる。
これにより、ベアリングブッシュ１０とナックル１との間における電食を効果的に防止することができる。

また、アルミＭＭＣ材やステンレス材等の熱膨張がアルミニウム合金に近い材料でベアリングブッシュ１０を形成した場合には、締め代変化を少なく抑えることができるという利点も得られる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更して実施することができる。
例えば、図６に示すように、ベアリングブッシュ１０’におけるフランジ部１０ｂ’の形成位置を、タイヤＴ（図１参照）側にずらして設けてもよい。このようなベアリングブッシュ１０’を用いることにより、前記実施形態で説明したナックル１よりも肉厚の薄くされたナックル１’において、同様に、ベアリング２０を好適に支持することができる。

また、図７に示すように、締結部材１５とこの締結部材１５に対向するベアリング２０の外輪２２との間に、周溝１８を形成し、これにシール部材１１を取り付けるようにしてもよい。このようにして設けたシール部材１１によっても、ベアリングブッシュ１０とベアリング支持部２との間に水分等が浸入するのを防止することができ、これによって、ベアリングブッシュ１０とベアリング支持部２との間における電食を効果的に防止することができる。

さらに、ベアリング支持部２に図示しない雌ねじ部を設け、この雌ねじ部に対してボルト３０が螺合するように構成してもよい。この場合には、締結部材１５を設けずに、ボルト３０によるベアリングブッシュ１０の固定を実現することができる。

本発明の一実施の形態のベアリングの支持構造が適用される自動車の車輪部分を示した模式図である。 同じくベアリングの支持構造を説明するための分解斜視図（一部省略）である。 同じくベアリングの支持構造を説明するための部分断面図である。 同じくベアリングの支持構造を説明するための要部を示した拡大断面図である。 （ａ）〜（ｃ）はベアリングを組み付ける際の説明図である。 変形例の要部を示した拡大断面図である。 変形例の要部を示した拡大断面図である。

符号の説明

１ ナックル
２ ベアリング支持部
２Ａ 挿通孔
１０ ベアリングブッシュ
１０ａ 筒状部
１０ｂ フランジ部
１０ｄ ボルト挿通孔
１５ 締結部材
１６ 雌ねじ
１７ 周溝
１１ シール部材
２０ ベアリング
３０ ボルト

Claims (5)

1. 車軸を支持するベアリングを自動車用ナックルのベアリング支持部に支持するためのベアリングの支持構造であって、
   前記ベアリングが圧入されるベアリングブッシュと、
   このベアリングブッシュを前記ベアリング支持部に締結する締結手段とを具備したことを特徴とするベアリングの支持構造。
2. 前記締結手段がボルトであり、
   前記ボルトは、前記ベアリングブッシュの非圧入口側に形成されたフランジ部のボルト挿通孔から、前記ベアリング支持部に設けられた挿通孔を通じて、前記ベアリングブッシュの圧入口側に配設された締結部材の雌ねじに螺合することを特徴とする請求項１に記載のベアリングの支持構造。
3. 前記締結手段がボルトであり、
   前記ボルトは、前記ベアリングブッシュの非圧入口側に形成されたフランジ部のボルト挿通孔を通じて、前記ベアリング支持部に設けられた雌ねじ部に螺合することを特徴とする請求項１に記載のベアリングの支持構造。
4. 前記締結部材がリング状を呈してなり、
   前記締結部材とこの締結部材に対向する前記ベアリングブッシュの対向面との間に、シール部材が介設してあることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のベアリングの支持構造。
5. 前記締結部材がリング状を呈してなり、
   前記締結部材とこの締結部材に対向する前記ベアリングの外輪との間に、シール部材が介設してあることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のベアリングの支持構造。

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