JP2006077912A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ハブ輪のハブフランジ側における鍔部付近の応力集中が緩和され、かつハブ輪とは別に設けた別体鍔の締代を増加させることなく、上記別体鍔のクリープを防止することのできる耐久性に優れた車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】 内周に複列の軌道面１ａを有する外方部材１と、複列の軌道面２ａを有する内方部材２と、複列の円すいころ４とを備える。内方部材２は、車輪取付用のハブフランジ１０を外周に有するハブ輪３と、このハブ輪３のインボード側端の外周に嵌合した内輪５とを有する。これらハブ輪３および内輪５に上記各列の軌道面２ａが形成される。ハブ輪３の軌道面２ａに隣接する大鍔を、前記ハブフランジ１０に隣接してハブ輪３の外周に締まり嵌め状態に嵌合した別体鍔６とする。この別体鍔６のハブ輪３に対する回転を阻止する回り止め手段２０を設ける。
【選択図】 図１

Description

この発明は、ハブユニット形式の円すいころ型車輪用軸受装置に関し、特に、車両重量の重い大型トラックや、ワゴン車、あるいは一般乗用車に用いられる車輪用軸受装置に関する。

従来、車輪用軸受装置として、図１７に示すように円すいころ軸受型で第３世代形式としたものが用いられている。この軸受装置は、外方部材４１と内方部材４２の間に複列の円すいころ４４を介在させ、内方部材４２をハブ輪４３と単列の内輪４５とで構成したものである。ハブ輪４３および内輪４５に各列の軌道面４２ａが形成されている。ハブ輪４３は、軌道面４２ａに続き、円すいころ４４の大端に接する大鍔４２ｂが形成されている。軌道面４２ａと大鍔４２ｂの繋ぎ部には小さな研磨ぬすみ４２ｃが形成される。
なお、特許文献１は、一般の単列の円すいころ軸受において、外輪側の大鍔を分割した例を参考に示したものである。
米国特許第４１３６９１６明細書

上記従来の軸受装置を、車両重量の重い大型トラック用に適用した場合、モーメント荷重が負荷されたときに、ハブ輪４３における大鍔４２ｂの研磨ぬすみ４２ｃに過大な引張応力が発生する。このため、研磨ぬすみ４２ｃの周辺部分の疲労が生じ易く、耐久性の向上が難しい。

そこで、例えば図１７の車輪用軸受装置において、ハブ輪４３の外周におけるハブフランジ５０に隣接する箇所に、アウトボード側列の円すいころ４４に接する大鍔を、ハブ輪４３とは分割された別体鍔として設け、この別体鍔を圧入嵌合させるものを先に提案した（特願２００３−１３７０７８号）。これによると、ハブ輪４３のハブフランジ５０側における鍔部付近の応力集中を緩和することが考えられる。

しかし、上記のように、別体鍔をハブ輪４３の外周に圧入するだけの構成では、大きなモーメント荷重を受けた場合に、別体鍔が周方向に移動し、クリープを生じることが懸念される。このクリープが発生すると、軸受予圧が変化したり摩耗粉が軸受内部に侵入する等して軸受寿命を低下させると言う問題が生じる。
また、このクリープを防止するために、ハブ輪４３の外径面と別体鍔の内径面の嵌め合い代を大きくすると、フープ応力による応力過剰が発生する場合があるので、締め代増加には限度がある。

この発明の目的は、ハブ輪のハブフランジ側における鍔部付近の応力集中が緩和され、かつハブ輪とは別に設けた別体鍔の締代を増加させることなく、上記別体鍔のクリープを防止することのできる耐久性に優れた車輪用軸受装置を提供することである。

この発明の車輪用軸受装置は、内周に小径側で隣合う複列の円すい面状の軌道面を有する外方部材と、これら軌道面に対向する円すい面状の軌道面を有する内方部材と、対向する軌道面間に介在した複列の円すいころとを備える。上記内方部材は、車輪取付用のハブフランジを外周に有するハブ輪と、このハブ輪のインボード側端の外周に嵌合した内輪とでなり、これらハブ輪および内輪に各列の軌道面を形成する。
この構成の車輪用軸受装置において、前記ハブ輪の軌道面に隣接する大鍔を、前記ハブフランジに隣接してハブ輪の外周に締まり嵌め状態に嵌合した別体鍔とし、かつこの別体鍔のハブ輪に対する回転を阻止する回り止め手段を設けたことを特徴とする。
この構成によると、ハブ輪のハブフランジ側の軌道面に隣接して設けられる大鍔として別体鍔を形成し、この別体鍔をハブ輪の外周に嵌合させたため、ハブ輪の軌道面と鍔面との境界部付近でモーメント荷重により生じる応力集中が緩和される。また、ハブ輪に対する別体鍔の回転を阻止する回り止め手段を設けたので、締め代を増加させることなく別体鍔のクリープを防止できる。このため、クリープに起因して軸受予圧が変化したり摩耗粉が軸受内部に侵入すること等に起因して軸受寿命が低下するのを防止できる。また、締代の増加によるフープ応力による応力過大の問題が生じない。これらのため、車両重量の重い車種に適用されても、上記境界部付近での疲労が生じ難く、耐久性に優れた車輪用軸受装置となる。

前記回り止め手段は、前記ハブフランジと別体鍔とを締結するボルトであっても良い。ボルトによると、確実な回り止めが簡単な構成で行える。
前記回り止め手段は、ハブ輪および別体鍔に対応してそれぞれ設けられたキー溝と、両キー溝に係合するキーとでなるものとしても良い。キーとキー溝によると、ボルト止めする場合に比べて、軸受装置の組立が簡単に行え、またハブ輪や別体鍔にはキー溝を形成するだけで良く、回り止めのための加工が簡単である。
前記回り止め手段は、前記ハブ輪および別体鍔のいずれか一方に設けられた凹部と、他方に設けられて前記凹部に係合する凸部とでなるものとしても良い。これら凹部と凸部とで回り止めを行うようにすると、別体のキーやボルトが不要で、部品点数の増加を伴うことなく、回り止めが行える。
前記回り止め手段が、前記ハブ輪と別体鍔の互いに締まり嵌め状態に嵌合する箇所を２箇所以上としたことであっても良い。締まり嵌め箇所が複数箇所であると、１箇所の場合に比べて嵌め合い力が増加し、クリープが生じ難くなる。
前記回り止め手段は、前記ハブ輪と別体鍔の互いに締まり嵌め状態に嵌合する箇所の断面形状を非円形としたことであっても良い。この非円形の形状は、例えば多角形であっても、またセレーション等を施した形状であっても良い。嵌合箇所が非円形であると、締代を増加させることなく相対回転が生じにくく、さらに嵌め合い部全体で回り止めを行っているので、回り止め部の強度も強い。
前記回り止め手段が、前記ハブ輪と別体鍔の互いに締まり嵌め状態に嵌合する箇所の他に設けた別嵌合箇所であって、この別嵌合箇所の断面形状を非円形としたものであっても良い。この構成の場合、締まり嵌め状態に嵌合する箇所で別体鍔を安定して精度良く設置し、別嵌合箇所で回り止め機能を得るようにすることができる。

この発明の車輪用軸受装置は、内周に小径側で隣合う複列の円すい面状の軌道面を有する外方部材と、これら軌道面に対向する円すい面状の軌道面を有する内方部材と、対向する軌道面間に介在した複列の円すいころとを備え、上記内方部材が、車輪取付用のハブフランジを外周に有するハブ輪と、このハブ輪のインボード側端の外周に嵌合した内輪とでなり、これらハブ輪および内輪に各列の軌道面を形成した車輪用軸受装置において、前記ハブ輪の軌道面に隣接する大鍔を、前記ハブフランジに隣接してハブ輪の外周に締まり嵌め状態に嵌合した別体鍔とし、この別体鍔のハブ輪に対する回転を阻止する回り止め手段を設けたため、ハブ輪のハブフランジ側における鍔部付近の応力集中が緩和され、また別体鍔の締代を増加させることなく、上記別体鍔のクリープを防止することができ、耐久性に優れたものとなる。

この発明の第１の実施形態を図１ないし図４と共に説明する。この車輪用軸受装置は、ハブユニット形式で、かつ複列の円すいころ軸受形式としたものである。なお、この明細書において、車輪用軸受装置を車両に取付けた状態で車両の車幅方向外側寄りとなる側をアウトボード側と言い、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。図１では、左側がアウトボード側、右側がインボード側となる。
図１において、この車輪用軸受装置は、内周に互いに小径側が隣合う複列の円すい状の軌道面１ａを有する外方部材１と、この軌道面１ａに対向する複列の円すい状の軌道面２ａを外周に有する内方部材２と、これら内外の部材２，１の軌道面２ａ，１ａ間に介在した複列の円すいころ４とを備える。円すいころ４は各列毎に保持器７で保持されている。

外方部材１は固定側の部材となるものであって、車体の懸架装置を構成するナックル１７に固定するための車体取付フランジ１１を外周に有し、全体が一体の部材とされている。車体取付フランジ１１は、ナックル１７に周方向複数箇所のボルト１８により締結される。

内方部材２は回転側の部材となるものであって、アウトボード側の端部付近の外周に車輪取付用のハブフランジ１０を有するハブ輪３と、このハブ輪３のインボード側の端部外周に嵌合した内輪５とを有し、これらハブ輪３および内輪５に上記各列の軌道面２ａが形成されている。
ハブフランジ１０には、その円周方向複数箇所に設けられた各孔を貫通するボルト１２により、タイヤホイールが取付けられる。ハブ輪３には軸継手の継手部材である等速ジョイント１３の外輪１３ａが連結されている。ハブ輪３は中央孔１６を有し、この中央孔１６に等速ジョイント外輪１３ａに一体に形成されたステム部１４が挿通される。ステム部１４は先端に雄ねじ部１４ａを有し、この雄ねじ部１４ａに螺合されたナット１５が、ハブ輪３の中央孔１６におけるアウトボード側に形成された段面１６ａに押し当てられることで、等速ジョイント外輪１３ａがハブ輪３に対してアウトボード側に押し付けられて連結される。ハブ輪３の中央孔１６にはスプライン溝１６ｂが形成されており、このスプライン溝１６ｂにステム部１４の外周に形成されたスプライン溝１４ｂが嵌合する。内外の部材２，１間に形成される環状空間のアウトボード側およびインボード側の各開口端部は、接触式のシール８，９で密封されている。

ハブ輪３のインボード側の端部外周には内輪嵌合面３ａが形成され、この内輪嵌合面３ａに内輪５が嵌合する。内輪５は、そのインボード側端に大鍔５ａを有し、この大鍔５ａの側面にインボード側列の円すいころ４の大端が接する。大鍔５ａの外周面には、外方部材１の内周面に取付けられたシール９の摺接するシール接触リング１９が設けられている。シール９は内輪５の大鍔５ａの外周面に直接に摺接させても良い。内輪５は、等速ジョイント外輪１３ａにおけるステム部１４の基端の段面１３ａａが、前記ナット１５の締め付けで内輪５のインボード側幅面に押し当てられることにより、ハブ輪３に対して軸方向に締め付け固定される。

ハブ輪３の外周における上記ハブフランジ１０に隣接する箇所には、アウトボード側の軌道面２ａに隣接する大鍔として、リング状の別体鍔６が締まり嵌め状態に嵌合されている。この別体鍔６は、アウトボード側列の円すいころ４の大端に接するものである。
ハブ輪３のハブフランジ１０よりもインボード側の外周には円筒面状の別体鍔嵌合面３ｂが形成され、この別体鍔嵌合面３ｂからハブフランジ１０の側面に繋がる円弧状断面部３ｃが形成されている。別体鍔６は、この別体鍔嵌合面３ｂに嵌合している。別体鍔６は、ハブ輪３の別体鍔嵌合面３ｂに嵌合する円筒面状内周面部６ａと、上記ハブフランジ１０の側面に当接する端面６ｂとを有する。別体鍔６の外周面は、ハブフランジ１０側が大径となる大小２つの円筒面状に形成され、その中間部が断面円弧状の部分となっている。この外周面における上記中間部に、外方部材１の内周面に取付けられたシール８が直接に摺接する。

別体鍔６は、回り止め手段２０により、ハブ輪３に対する回転を阻止されている。回り止め手段２０は、この実施形態では、ハブフランジ１０と別体鍔６とを締結する複数のボルトからなる。ハブフランジ１０には軸方向に貫通するボルト挿通孔２１が周方向に複数設けられ、これらボルト挿通孔２１に整合する複数のねじ孔２２が、別体鍔６の端面６ｂに設けられている。回り止め手段２０である各ボルトを、ハブフランジ１０の上記ボルト挿通孔２１に挿通して、対応する別体鍔端面６ｂのねじ孔２２にねじ込むことにより、ハブフランジ１０と別体鍔６が締結される。

この構成によると、ハブ輪３のハブフランジ１０側の軌道面２ａに隣接して設けられる大鍔として別体鍔６を形成し、この別体鍔６をハブ輪３の外周に嵌合させたため、ハブ輪３の軌道面２ａと鍔面との境界部付近でモーメント荷重により生じる応力集中が緩和される。
また、ハブ輪３に対する別体鍔６の回転を、ボルトからなる回り止め手段２０で阻止しているので、大きなモーメント荷重を受けても別体鍔６がクリープせず、クリープに起因して軸受予圧が変化したり摩耗粉が軸受内部に侵入する等により軸受寿命が低下するのを防止できる。このクリープ防止は、締代の増加によらずにボルトからなる回り止め手段２０で行っているため、締代増加に伴うフープ応力による応力過大の問題がなく、かつ確実な回り止めが行える。これらのため、車両重量の重い車種に適用されても、上記境界部付近での疲労が生じ難く、耐久性に優れた車輪用軸受装置となる。

さらに、別体鍔６の外周面が、大小の円筒面状に形成され、この外周面における小径面部分と大径面部分の間に、外方部材１に取付けられたシール８を摺接するようにしているため、別体鍔６を設けながら、外方部材１と内方部材２の間のアウトボード側のシール８を空間効率良く配置できる。そのため、定められた軸受寸法で十分大きな別体鍔６を設けて耐久性に優れたものとでき、かつシール性も確保することができる。

図２〜図４は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態では、図２のようにハブ輪３に嵌合する別体鍔６の回り止め手段２０が、ハブ輪３および別体鍔６に互いに対応させてそれぞれ設けられたキー溝２３，２４と、これら両キー溝２３，２４に跨がって係合するキー２５とで構成されている。ハブ輪３のキー溝２３は、図３のようにハブフランジ１０に軸方向に貫通して形成されている。別体鍔６のキー溝２４は、図４のように別体鍔６の外周面の大径面部分に軸方向に向けて形成されている。上記回り止め手段２０は、円周方向の互いに１８０°隔てた２箇所に設けれられている。車輪用軸受装置の他の構成は、図１に示した第１の実施形態の場合と同じである。

図５〜図７は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態では、図５のように、ハブ輪３に嵌合する別体鍔６の回り止め手段２０が、ハブ輪３および別体鍔６のいずれか一方に設けられた凹部２６と、他方に設けられて前記凹部２６に係合する凸部２７とで構成されている。ここでは、図６のように前記凹部２６がハブ輪３のハブフランジ１０のインボード側に向く側面に形成され、図７のように凸部２７が別体鍔６の端面６ｂに形成されている。上記回り止め手段２０は、円周方向の互いに９０°隔てた４箇所に設けられている。車輪用軸受装置の他の構成は、図１に示した第１の実施形態の場合と同じである。

図８〜図１０は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態では、図８のようにハブ輪３に嵌合する別体鍔６の回り止め手段２０が、ハブ輪３と別体鍔６の互いに締まり嵌め状態に嵌合する箇所を２箇所以上としたことである。すなわち、この実施形態では、ハブ輪３の別体鍔嵌合面３ｂと別体鍔６の円筒状内周面部６ａとによる嵌合箇所とは別に、図９のようにハブ輪３のハブフランジ１０におけるインボード側に向く側面にハブ輪３と同心に形成されたリング状の嵌合溝２８と、図１０のように別体鍔６の端面６ｂに別体鍔６と同心で前記嵌合溝２８と同径のリング状の嵌合突条２９とを、互いに軸方向に締まり嵌め状態に嵌合させて回り止め手段２０としている。車輪用軸受装置の他の構成は、図１に示した第１の実施形態の場合と同じである。

図１１〜図１３は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態では、図１１のようにハブ輪３に嵌合する別体鍔６の回り止め手段２０が、ハブ輪３と別体鍔６の互いに締まり嵌め状態に嵌合する箇所の断面形状を非円形としたことである。すなわち、この実施形態では、図１２のようにハブ輪３の別体鍔嵌合面３ｂを歯列状に形成すると共に、図１３のように別体鍔６の円筒状内周面部６ａを前記別状態鍔嵌合面３ｂの歯と嵌合する歯列状に形成することで回り止め手段２０としている。上記歯列状の別体鍔嵌合面３ｂおよび円筒状内周面部６ａは、スプライン溝またはセレーション溝により歯列状の面としたものであっても良い。車輪用軸受装置の他の構成は、図１に示した第１の実施形態の場合と同じである。

図１４〜図１６は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態では、図１４のようにハブ輪３に嵌合する別体鍔６の回り止め手段２０が、ハブ輪３の別体鍔嵌合面３ｂと別体鍔６の円筒状内周面部６ａとによる嵌合箇所とは別に設けた別嵌合箇所であって、この別嵌合箇所を非円形としたものである。すなわち、この実施形態では、図１５のようにハブ輪３のハブフランジ１０におけるインボード側に向く側面にハブ輪３と同心に形成された非円形（ここでは６角形）の嵌合筒面部３０と、図１６のように別体鍔６の端面６ｂに別体鍔６と同心で非円形（６角形）の嵌合筒部３１とを、互いに軸方向に締まり嵌め状態に嵌合させて回り止め手段２０としている。車輪用軸受装置の他の構成は、図１に示した第１の実施形態の場合と同じである。

この発明の第１の実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。 この発明の他の実施形態にかかる車輪用軸受装置における別体鍔付きハブ輪の半部断面図である。 （Ａ）は同ハブ輪の半部断面図、（Ｂ）はその半部側面図である。 （Ａ）は同ハブ輪に組付けられる別体鍔の側面図、（Ｂ）はその半部断面図である。 この発明のさらに他の実施形態にかかる車輪用軸受装置における別体鍔付きハブ輪の半部断面図である。 （Ａ）は同ハブ輪の半部断面図、（Ｂ）はその半部側面図である。 （Ａ）は同ハブ輪に組付けられる別体鍔の側面図、（Ｂ）はその半部断面図である。 この発明のさらに他の実施形態にかかる車輪用軸受装置における別体鍔付きハブ輪の半部断面図である。 （Ａ）は同ハブ輪の半部断面図、（Ｂ）はその半部側面図である。 （Ａ）は同ハブ輪に組付けられる別体鍔の側面図、（Ｂ）はその半部断面図である。 この発明のさらに他の実施形態にかかる車輪用軸受装置における別体鍔付きハブ輪の半部断面図である。 （Ａ）は同ハブ輪の半部断面図、（Ｂ）はその半部側面図である。 （Ａ）は同ハブ輪に組付けられる別体鍔の側面図、（Ｂ）はその半部断面図である。 この発明のさらに他の実施形態にかかる車輪用軸受装置における別体鍔付きハブ輪の半部断面図である。 （Ａ）は同ハブ輪の半部断面図、（Ｂ）はその半部側面図である。 （Ａ）は同ハブ輪に組付けられる別体鍔の側面図、（Ｂ）はその半部断面図である。 従来例の断面図である。

符号の説明

１…外方部材
１ａ…軌道面
２…内方部材
２ａ…軌道面
３…ハブ輪
４…円すいころ
５…内輪
６…別体鍔
１０…ハブフランジ
２０…回り止め手段
２３，２４…キー溝
２５…キー
２６…凹部
２７…凸部
２８…嵌合溝
２９…嵌合突条
３０…嵌合筒面部
３１…嵌合筒部

Claims (7)

1. 内周に小径側で隣合う複列の円すい面状の軌道面を有する外方部材と、これら軌道面に対向する円すい面状の軌道面を有する内方部材と、対向する軌道面間に介在した複列の円すいころとを備え、上記内方部材が、車輪取付用のハブフランジを外周に有するハブ輪と、このハブ輪のインボード側端の外周に嵌合した内輪とでなり、これらハブ輪および内輪に各列の軌道面を形成した車輪用軸受装置において、
   前記ハブ輪の軌道面に隣接する大鍔を、前記ハブフランジに隣接してハブ輪の外周に締まり嵌め状態に嵌合した別体鍔とし、この別体鍔のハブ輪に対する回転を阻止する回り止め手段を設けたことを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 請求項１において、前記回り止め手段が、前記ハブフランジと別体鍔とを締結するボルトである車輪用軸受装置。
3. 請求項１において、前記回り止め手段が、前記ハブ輪および別体鍔に対応してそれぞれ設けられたキー溝と、両キー溝に係合するキーとでなる車輪用軸受装置。
4. 請求項１において、前記回り止め手段が、前記ハブ輪および別体鍔のいずれか一方に設けられた凹部と、他方に設けられて前記凹部に係合する凸部とでなる車輪用軸受装置。
5. 請求項１において、前記回り止め手段が、前記ハブ輪と別体鍔の互いに締まり嵌め状態に嵌合する箇所を２箇所以上としたことである車輪表軸受装置。
6. 請求項１において、前記回り止め手段が、前記ハブ輪と別体鍔の互いに締まり嵌め状態に嵌合する箇所の断面形状を非円形としたことである車輪用軸受装置。
7. 請求項１において、前記回り止め手段が、前記ハブ輪と別体鍔の互いに締まり嵌め状態に嵌合する箇所の他に設けた別嵌合箇所であって、この別嵌合箇所の断面形状を非円形とした車輪用軸受装置。

Images