JP2006144966A - 転がり軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ユニット化を達成しつつ製造コストを低減し、且つブレーキジャダーを効果的に抑制できる転がり軸受装置を提供する。
【解決手段】 内周側に外側軌道面１１，１２を有する外側部材１０と、外側軌道面１１，１２に対向する内側軌道面２１，２２を外周側に有するとともに軸受装置の軸体３を含んでなる内側部材２０と、対向する内側軌道面２１，２２と外側軌道面１１，１２との間に介在する転動体４と、外側部材１０の外周側に設けられたホイール取り付け用フランジ５とを備えた転がり軸受装置１である。ホイール取り付け用フランジ５を介することなく、且つ、外側部材１０に対して軸方向所定範囲において移動可能で周方向には移動不能とされた状態で、外側部材１０の外周側にブレーキロータ７が取り付けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ブレーキロータが取り付けられて使用される転がり軸受装置に関する。

例えば自動車のホイール用の転がり軸受装置として、軸体としてのハブシャフトが回動自在に支持されるとともに、ホイール（車輪）及びディスクブレーキ装置のブレーキロータを取り付けることができるものが用いられており、一般にハブユニットなどとも称されている。

このような転がり軸受装置には、通常、ブレーキロータ及びホイールを取り付けるためのフランジ部が設けられている。近年における自動車部品のユニット化の要請に伴い、このフランジ部は、転がり軸受装置の内輪又は外輪と一体化される傾向にある。例えば、近年広く用いられている所謂第三世代のハブユニットでは、上記フランジ部とハブシャフトとが一体化されることで、上記ユニット化を達成している。このようなフランジ部には、通常、ブレーキロータ及びホイールがハブボルトにて締結される。この場合、ブレーキロータは、フランジ部とホイールとの間に配置され、フランジ部とホイールとで挟まれた状態で締結される（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００１−１８０２１１号公報（図１）

上述した従来技術においては、ハブシャフトと一体化されたフランジ部にブレーキロータが取り付けられているので、このブレーキロータの面振れを防止するためには、上記フランジ部の振れ精度を高精度化する必要があり、製造コストが高くなる要因となっていた。また、かかるフランジ部の高精度化には限界があるため、ブレーキロータの面振れが発生して、制動時におけるブレーキジャダーの原因となっていた。さらに、上記ハブシャフトは、ハブシャフトの円筒部分とフランジ部との外径差が大きいため、成型時に比較的大きな変形を伴うため、成型加工に要するコストが高くなっていた。即ち、例えば鍛造において製造する場合、プレス圧の大きなプレス機が必要であったり、冷間あるいは温間ではなく熱間鍛造が必要とされたり、鍛造回数が増加したりするなど、成型に高コストを要していた。

本発明は、かかる状況に鑑みてなされたものであり、ユニット化を達成しつつ製造コストを低減し、且つブレーキジャダーを効果的に抑制できる転がり軸受装置を提供することを目的としている。

本発明の転がり軸受装置は、内周側に外側軌道面を有する外側部材と、前記外側軌道面に対向する内側軌道面を外周側に有するとともに軸受装置の軸体を含んでなる内側部材と、対向する前記内側軌道面と前記外側軌道面との間に介在する転動体と、前記外側部材の外周側に設けられたホイール取り付け用フランジと、を備えた転がり軸受装置において、前記ホイール取り付け用フランジを介することなく、且つ、前記外側部材に対して軸方向所定範囲において移動可能で周方向には移動不能とされた状態で、前記外側部材の外周側にブレーキロータが取り付けられていることを特徴とする。

このようにすると、ブレーキロータは、ホイール取り付け用フランジを介することなく取り付けられているから、かかるフランジの精度がブレーキロータの面振れ精度に影響することがない。よって、ホイール取り付け用フランジに要求される振れ精度が緩和される。また、ブレーキロータは、軸方向所定範囲に移動可能であり、所謂フローティングロータとして機能しうるため、ブレーキジャダーを効果的に抑制することができる。また、ブレーキロータがホイール取り付け用フランジを介して取り付けられている場合は、ブレーキロータを軸方向所定範囲で移動させる構成を採ることはできないが、上記構成を採用することにより所謂フローティングロータとすることが可能となる。

前記ブレーキロータは略平坦な環状部材であり、この環状部材の内周面が前記外側部材の外周面と係合している構成が好ましい。
この場合、ブレーキロータが比較的単純な形状となり、且つこのブレーキロータが、ロータ取り付け部等を介することなく直接外側部材の外周面に取り付けられているため、外側部材の形状も比較的単純とすることができ、軸受装置の構造を簡略化できる。よって、軸受装置の小型化、軽量化、あるいはコスト低減に寄与しうる構成とすることができる。

前記外側部材の外周面には軸方向に延びる外周凹凸部が設けられ、この外周凹凸部が前記ブレーキロータ側に設けられたロータ側凹凸部と係合しており、前記ブレーキロータは、前記外側部材の外周面に設けられた有端のリング状部材により、軸方向所定範囲で移動可能に固定されている構成とするのが好ましい。
このようにすると、ブレーキロータを軸方向所定範囲において移動可能で周方向には移動不能とされた状態で外側部材に固定するのが極めて容易となる。

前記ホイール取り付け用フランジは、前記外側部材とは別体とされるとともに、このフランジに設けられたフランジ凹凸部と前記外周凹凸部とが係合した状態で前記外周部材に固定されているのが好ましい。かかる構成により、別体とされたホイール取り付け用フランジを外側部材に対して簡易に固定することができる。また、ホイール取り付け用フランジ及びブレーキロータを外側部材とは別体とすることにより、外側部材を比較的単純な形状である略円筒状とすることができ、外側部材の成型が容易となる。

前記軸体は、プレス成型品とされるとともに、該軸体とは別体であり該軸体を車体側に取り付けるための軸フランジを有している構成としてもよい。軸体をプレス成型品とすることにより、熱間鍛造品等の軸体と比較して製造コストを低減することができる。また、軸フランジを軸体とは別体とすることにより、軸体の形状をフランジ部の無い比較的単純な形状とすることができ、軸体をプレス成型しやすくなる。

軸体がプレス成型品とされた上記発明においては、前記内外軌道面及び前記転動体は複列とされるとともに、複列の前記内側軌道面のうち軸方向アウタ側の内側軌道面は、軸受鋼よりなり前記軸体の外周側に固定されたリング状の内輪部材により構成されているのが好ましい。
複列構造とすることにより、軸受装置に作用する荷重、特にアキシャル荷重に対する負荷能力が高まる。また、複列のアウタ側はインナ側よりも多くの荷重が作用する傾向にある。よって、プレス成型の容易性に鑑みて軸体の材質を軸受鋼より強度の低いものとした場合であっても、アウタ側の内輪軌道面を軸受鋼とすることにより、荷重に対する負荷能力を高めることができ、耐摩耗性も高めることができる。

軸フランジを有する上記発明においては、車輪の動きを検知するための略円柱状のセンサを有するとともに、前記センサは、前記軸フランジに設けられた貫通孔に取り付けられている構成としてもよい。
かかる構成とすることにより、センサの取り付け構造が極めて簡易となる。また、センサの取り付け位置の自由度が高まり、センサの汎用性を高めることができる。

ホイール取り付け用フランジを介することなくブレーキロータを取り付け、かつ、ブレーキロータを所謂フローティングロータとして機能するようにしたので、ホイール取り付け用フランジに要求される振れ精度を緩和して低コスト化を図ることができ、且つブレーキジャダーを効果的に抑制することができる。

以下に、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施形態である転がり軸受装置１の断面図である。この転がり軸受装置１は、内周側に複列の外側軌道面１１，１２を有する外側部材１０としての外輪２と、外側軌道面１１，１２にそれぞれ対向する複列の内側軌道面２１，２２を外周側に有するとともに軸受装置の軸体３を含んでなる内側部材２０と、対向する前記内側軌道面と前記外側軌道面との間に介在する転動体としての複列の玉４と、外輪２の外周側に設けられたホイール取り付け用フランジ５と、を備えている。内側部材２０は、上述した軸体３と、この軸体３の外周面に固定されたリング状の内輪部材６とからなる。

ホイール取り付け用フランジ５は、外輪２のアウタ側に設けられ、ハブボルト３０を挿通するためのボルト穴３１を有するとともに、ハブボルト３０によってホイール（図示しない）と締結される。このように、転がり軸受装置１は、所謂外輪回転タイプのハブユニットを構成しており、駆動輪ではなく従動輪に用いられる。

外輪２の外周面には、ブレーキロータ７が、ホイール取り付け用フランジ５を介することなく、外輪２の外周面に直接取り付けられている。ブレーキロータ７は、外輪２の外周面においてホイール取り付け用フランジ５とは別の位置、具体的にはホイール取り付け用フランジ５よりもインナ側の位置に取り付けられている。

一方、軸体３のインナ側端部における外周面には、軸体３を車体側のナックル（図示しない）に取り付けるための軸フランジ８が設けられている。この軸フランジ８は径方向に沿って設けられた平坦な環状部材であり、その内周面と軸体３の外周面とが溶接により接合されている。軸フランジ８には、図示しないボルト穴が設けられており、軸フランジ８とナックルとがボルトにより締結できるようになっている。

さらに、軸フランジ８を軸方向に貫通する貫通孔３５には、円柱状（スティック状）のセンサ９が取り付けられている。貫通孔３５の内径は、センサ９の外径とほぼ一致しており、この貫通孔３５内に挿通されることにより、センサ９は精度よく位置決めされつつ固定されている。センサ９の先端部９ａは、外輪２など車輪とともに回転する部材に近接した位置に配置され、かかる回転部材の動きを検知する。即ち、センサ９は、外輪２等と一体的に動く車輪（ホイール）の動きを検知するために設けられており、具体的には、車輪の回転速度や回転方向などを検知するためのものである。そして、センサ９は、図示しないＡＢＳシステム等の各種車両制御システムの一部を構成している。
なおセンサ９としては、ホール素子や磁気抵抗素子等の半導体素子を用いたアクティブセンサを例示することができる。また、図示しないが、外輪２の上記先端部９ａと対向する位置にパルサリングを設けることができる。

このブレーキロータ７は、所謂ベンチレーテッドタイプであり、全体として略平坦な環状部材である。なお、本実施形態では、ブレーキロータ７が直接外輪２の外周面に取り付けられているが、ブレーキロータ７は、外輪２及びブレーキロータ７とは別体のロータ取り付け部材（図示しない）を介して外輪２に取り付けられていても良く、あるいは、外輪２と一体に成型されたロータ取り付け用突起部（図示しない）を介して外輪２に取り付けられていても良い。また、ブレーキロータ７は、本実施形態のように略平坦なものに限られず、例えば、図示しないが、ロータの外周縁部に軸方向に延びる軸方向フランジを有し、この軸方向フランジの内周面にブレーキパッドを当てることにより制動するタイプのブレーキロータであってもよい。

外輪２は、フランジ部を有しない略円筒形状をなし、ホイール取り付け用フランジ５及びブレーキロータ７は外輪２とは別体である。これらホイール取り付け用フランジ５及びブレーキロータ７は、外輪２の外周面に設けられた外周凹凸部としての外周スプライン３２により、外輪２に対して周方向に移動不能な状態で取り付けられている。即ち、ホイール取り付け用フランジ５の内周面には、上記外周スプライン３２と噛み合うフランジ凹凸部としての内周スプライン３３が設けられており、同様に、ブレーキロータ７の内周面には、上記外周スプライン３２と噛み合うロータ側凹凸部としての内周スプライン３７が設けられている。そして、外周スプライン３２と内周スプライン３３，３７とが噛み合った状態とされている。更に、ホイール取り付け用フランジ５は、上記スプライン嵌合に加えて、外輪２の外周面と溶接により接合されており、これにより軸方向にも移動不能な状態で外輪２に固定されている。

なお、本実施形態では、外輪２の外周面にスプラインを設けたが、スプラインに限られず、軸方向に延びる凹凸部を設ければよい。この凹凸部に作用する応力が分散するように、凹凸部は周方向で３箇所以上設けるのが好ましく、また周方向に均等配置するのがこのましい。例えば、外輪２の外周面には、周方向１２０度おきに各１本ずつ軸方向に延びる凸部を設けるとともに、ホイール取り付け用フランジ５及びブレーキロータ７の内周面には、当該凸部と係合する凹部を設ける構成としてもよい。この場合、外輪２の外周面に凸部が設けられているが、当該凸部以外の部分は当該凸部に対して凹んだ部分即ち凹部となる。よって、外輪２の外周面には凹凸部が設けられていることになる。

ブレーキロータ７は、上記スプライン嵌合により、外輪２に対して周方向に移動不能な状態となっているが、軸方向には所定範囲で移動可能な状態で取り付けられ、所謂フローティングロータとして機能できるようにされている。具体的には、ブレーキロータ７は、外輪２の外周面に設けられた有端のリング状部材３４により軸方向への移動範囲が規制されている。有端のリング状部材３４は、Ｃ型等の止め輪やスナップリングなどがその代表例であり、外輪２に設けられた周溝４０に嵌め込まれて、上述した外周スプライン３２よりも径方向に突出した部分を形成している。この有端のリング状部材３４は、拡径するように弾性変形させて、外輪２の径方向外側から周溝４０に嵌め込むことができる。そして、２つの上記リング状部材３４を、ブレーキロータ７の軸方向両側に設けている。ブレーキロータ７と両リング状部材３４との間には、若干の隙間を設けており、この隙間の分だけ、ブレーキロータ７は軸方向所定範囲において移動可能な状態とされている。

軸体３は、中実の部材ではなく、所定の肉厚を有する中空部材である。この軸体３は、深絞りプレス等で形成されたプレス成型品である。軸体３の材質としては、低炭素鋼等、プレス成型しやすい材質を好適に選択することができる。低炭素鋼としては、例えば炭素含有量が０．２重量％以下、Ｍｎが１．６重量％以下、Ｓｉが０．５％以下、Ｐが０．０５％以下、そしてＳが０．０５％以下の鋼材を挙げることができる。
なお、軸フランジ８についてもプレス成型品とすることが可能であり、コストダウンに寄与しうる。軸フランジ８のプレス成型の好ましい材質や条件は、上述した軸体３の場合と同様である。

上述したように、転がり軸受装置１は複列構造とされており、複列の内側軌道面２１，２２を有しているが、このうちインナ側の内輪軌道面２１は軸体３の外周面により構成される一方、アウタ側の内側軌道面２２は内輪部材６により構成されている。内輪部材６は、軸体３のアウタ側に設けられた小径部３ａに外嵌しており、かつ、軸体３のアウタ側縁部を径方向外側に塑性変形させて形成されたかしめ部３ｂにより軸方向に押さえ付けられて軸体３に固定されている。
内輪部材６の材質としては、軸受鋼を用いるのが好ましい。軸受鋼としては、ＪＩＳ Ｇ ４８０５に規定されたＳＵＪ１、ＳＵＪ２、ＳＵＪ３、ＳＵＪ４、ＳＵＪ５を例示することができる。

以上のように構成された転がり軸受装置１は、以下のような作用効果を奏する。
ブレーキロータ７は、上述した従来技術と異なり、外輪２に設けられたホイール取り付け用フランジ５を介することなく外輪２に取り付けられているから、フランジ５の精度がブレーキロータ７の面振れ精度に影響することがない。よって、フランジ５に要求される振れ精度が緩和され、軸体３やホイール取り付け用フランジ５の製造コストを低減することができる。

また、ブレーキロータ７は、軸方向所定範囲に移動可能であり、所謂フローティングロータとして機能しうるため、ブレーキジャダーを効果的に抑制することができる。また、ホイールを軸方向に遊びのある状態で固定することはできないので、ブレーキロータ７がホイール取り付け用フランジ５を介して取り付けられている場合は、ブレーキロータ７を軸方向所定範囲で移動させる構成を採ることはできない。これに対して転がり軸受装置１では、ホイール取り付け用フランジ５を介することなくブレーキロータ７を外輪２に取り付けているので、所謂フローティングロータとすることが可能とされている。

転がり軸受装置１では、ブレーキロータ７は略平坦な環状部材であり、このブレーキロータ７の内周面が外輪２の外周面と係合している。よって、ブレーキロータ７が比較的単純な形状となり、且つこのブレーキロータ７が、ロータ取り付け部等を介することなく直接外輪２の外周面に取り付けられているため、外輪２の形状を比較的単純とすることができ、転がり軸受装置１の構造としても簡素化されている。よって、軸受装置の小型化、軽量化、あるいはコスト低減に寄与しうる構成となっている。

ブレーキロータ７と外輪２とは上述したようにスプライン嵌合とし、さらにＣ型止め輪等に代表される有端のリング状部材３４を用いて軸方向の動きを規制しているので、簡易な構造で且つ容易に、所謂フローティングロータとして機能しうるブレーキロータ７を外輪２に対して取り付けることができる。

ホイール取り付け用フランジ５は、外輪２と別体とされるとともに、このフランジ５にと外輪２とをスプライン嵌合しているので、外輪２とは別体とされたホイール取り付け用フランジ５が外輪２に対して簡易な構造で固定されている。また、ホイール取り付け用フランジ５及びブレーキロータ７を外輪２とは別体とすることにより、外輪２を比較的単純な形状である略円筒状とすることができ、外輪２の製造コストを低減することができる。

軸体３をプレス成型品とすることにより、熱間鍛造品等の軸体と比較して製造コストを大幅に低減することができる。また、軸フランジ８を軸体３とは別体とすることにより、軸体３の形状が比較的単純なものとなり、軸体３をプレス成型しやすくなっている。

転がり軸受装置１を複列構造とすることにより、単列構造の軸受装置と比較して、軸受装置に作用する荷重、特にアキシャル荷重に対する負荷能力が高まる。また、複列の内側軌道面２１，２２のうち、アウタ側の内側軌道面２２はインナ側の内側軌道面２１よりも多くの荷重が作用する傾向にある。よって、軸体３が低炭素鋼等の軸受鋼より強度の低い材質よりなる場合であっても、アウタ側の内輪軌道面２２を軸受鋼とすることにより、荷重に対する負荷能力を更に高めることができ、耐摩耗性も高めることができる。よって、軸受鋼の内輪部材６を用いることにより、軸体３の材質をプレス成型の容易な低炭素鋼等比較的強度の低い材料としながら、転がり軸受装置１の荷重負荷能力の低下を抑制している。

センサ９は、円柱状（スティック状）とされ、軸フランジ８に設けられた貫通孔３５に挿通されることにより取り付けられているから、センサの取り付け構造が極めて簡易とされている。また、貫通孔３５の位置を適宜変更することにより、センサ９の取り付け位置を変更することができるから、あらゆる外径の外輪２を有する転がり軸受装置１に共通のセンサ９を用いることができ、センサ９の汎用性を高めることができる。

上述したように、軸フランジ８は軸体３とは別体であり、ホイール取り付け用フランジ５は外輪２とは別体である。そして、軸フランジ８やホイール取り付け用フランジ５は比較的単純な円環形状とされている。よって、軸体等と一体化されている場合と比較して、軸フランジ８やホイール取り付け用フランジ５の成型が極めて容易であり、特に軸フランジ８についてはプレス成型品とすることも可能となるから、転がり軸受装置１の製造コストの低減に寄与しうる。

上記実施形態の転がり軸受装置１は、ホイール取り付け用フランジ５と外輪２とは別体とされ、また軸フランジ８と軸体３とは別体とされているが、いずれも極めて簡易な手法で一体化されている。その結果、ホイール取り付け用フランジ５や軸フランジ８がユニット化された転がり軸受装置１となっており、従来の所謂第三世代のハブユニットと同様のユニット化が達成されている。

本発明の一実施形態である転がり軸受装置の断面図である。

符号の説明

１ 転がり軸受装置
２ 外輪
３ 軸体
４ 玉（転動体）
５ ホイール取り付け用フランジ
６ 内輪部材
７ ブレーキロータ
８ 軸フランジ
９ センサ
１０ 外側部材
１１，１２ 外側軌道面
２０ 内側部材
２１，２２ 内側軌道面
３２ 外周スプライン（外周凹凸部）
３３ 内周スプライン（フランジ凹凸部）
３４ 有端のリング状部材
３７ 内周スプライン（ロータ側凹凸部）

Claims (7)

1. 内周側に外側軌道面を有する外側部材と、前記外側軌道面に対向する内側軌道面を外周側に有するとともに軸受装置の軸体を含んでなる内側部材と、対向する前記内側軌道面と前記外側軌道面との間に介在する転動体と、前記外側部材の外周側に設けられたホイール取り付け用フランジと、を備えた転がり軸受装置において、
   前記ホイール取り付け用フランジを介することなく、且つ、前記外側部材に対して軸方向所定範囲において移動可能で周方向には移動不能とされた状態で、前記外側部材の外周側にブレーキロータが取り付けられていることを特徴とする転がり軸受装置。
2. 前記ブレーキロータは略平坦な環状部材であり、この環状部材の内周面が前記外側部材の外周面と係合していることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受装置。
3. 前記外側部材の外周面には軸方向に延びる外周凹凸部が設けられ、この外周凹凸部が前記ブレーキロータ側に設けられたロータ側凹凸部と係合しており、
   前記ブレーキロータは、前記外側部材の外周面に設けられた有端のリング状部材により、軸方向所定範囲で移動可能に固定されていることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の転がり軸受装置。
4. 前記ホイール取り付け用フランジは、前記外側部材とは別体とされるとともに、このフランジに設けられたフランジ凹凸部と前記外周凹凸部とが係合した状態で前記外周部材に固定されていることを特徴とする請求項３に記載の転がり軸受装置。
5. 前記軸体は、プレス成型品とされるとともに、該軸体とは別体であり該軸体を車体側に取り付けるための軸フランジを有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の転がり軸受装置。
6. 前記内外軌道面及び前記転動体は複列とされるとともに、
   複列の前記内側軌道面のうち軸方向アウタ側の内側軌道面は、軸受鋼よりなり前記軸体の外周側に固定されたリング状の内輪部材により構成されていることを特徴とする請求項５に記載の転がり軸受装置。
7. 車輪の動きを検知するための略円柱状のセンサを有するとともに、
   前記センサは、前記軸フランジに設けられた貫通孔に取り付けられていることを特徴とする請求項６に記載の転がり軸受装置。

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