JP2006151030A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車輪側部材を取り付ける際にガイドとなるガイド部材の取り付けが簡単であり、製造コストの低減が図れ、さらに、ガイド部材の脱落を防止できる車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】外輪２と、外輪２に転動体を介して回転可能に配設される内軸１とを備えており、内軸１に車輪側部材取り付け用のフランジ部７が設けられ、そのフランジ部７に車輪側部材を取り付ける際のガイドとなるガイド部材８を備える。ガイド部材８は、内軸１の端部１ａの穴に別部材として嵌め込んで取り付けられフランジ部７の取付面７ａよりも突出状となる。ガイド部材８は、内軸１の端部１ａの穴に嵌め込む嵌込部１９と、径方向外方へ広がる環状平板部２０と、円筒部２１とを有する。環状平板部２０とフランジ部７とは接触することなく相互の間に隙間が形成されている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、車輪用軸受装置に関する。

自動車の車輪が装着される車輪用軸受装置（ハブユニット）として従来知られるものに、車輪側部材が取り付けられるフランジ部を有する内軸と、内軸に２列の転動体を介在させて外嵌状となり車体側と固定される外輪とを備えたものがある。車輪側部材としては、車輪のホイールやディスクブレーキのブレーキロータがある。
そして、例えば、特許文献１のように、フランジ部の取付面に車輪側部材を取り付ける際にガイドとなるガイド部材が、内軸の端部に設けられたものがある。このガイド部材は、鍛造にて成形する内軸の形状を簡素化させるために、内軸と別部材とされており、製造を容易にさせコストを低減させている。

特開２００３−２９１６０４号公報（特許請求の範囲）

しかし、特許文献１に記載されている軸受装置のガイド部材は、外周側の円筒状ガイド部がフランジ部の取付面と接触しており、フランジ部に荷重が作用した際、フランジ部が撓み、その変位によりフランジ部の取付面がガイド部の外周側の円筒状ガイド部を押し、長期間使用していると、ガイド部材は、内軸に嵌め込んでいるのみであるため、内軸から抜け出てしまうという問題点を有する。

この発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、車輪側部材を取り付ける際にガイドとなるガイド部材の取り付けが簡単であり、製造コストの低減が図れ、さらに、長期間使用した場合においてもガイド部材の脱落を予防することのできる車輪用軸受装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するためのこの発明の車輪用軸受装置は、外輪と、この外輪に転動体を介して回転可能に配設される内軸と、前記内軸または外輪のうちのいずれか一方に設けられる車輪側部材取り付け用のフランジ部と、前記内軸または外輪の端部に形成された穴に別部材として嵌め込まれると共に前記フランジ部の車輪側部材の取付面よりも突出して当該フランジ部に前記車輪側部材を取り付ける際のガイドとなるガイド部材とを備え、前記ガイド部材は、前記穴に嵌め込む嵌込部と、この嵌込部から径方向外方へ広がる環状平板部と、この環状平板部の外周縁から軸心に平行な方向に折れ曲がって延伸する円筒部と、を有し、前記環状平板部と前記フランジ部とは接触することなく相互の間に隙間が形成されていることを特徴としている。

このような構成の車輪用軸受装置によれば、ガイド部材が、フランジ部を有する内軸または外輪と別部材とされるため、フランジ部に荷重が作用した際にフランジ部に局部的な応力集中を生じさせることがない。つまり、仮に、フランジ部の基部側の取付面から突出状となる円筒状のガイド部が、フランジ部と一体として成形されていると、その部分においてフランジ部の断面が急激に増大してフランジ部の変形が拘束されるため、荷重が作用するとフランジ部の基部において応力集中が生じてしまう。
しかし、ガイド部材がフランジ部と別部材とされることにより、フランジ部はガイド部材により変形が拘束されることなく、作用する荷重に応じて自由に弾性変形できるため、応力集中を生じさせることがない。
さらに、ガイド部材は、内軸または外輪の端部に圧入により嵌め込むことで装着できるため、取り付けが簡単であり、製作工数を低減させることができる。また、荷重が作用してフランジ部が撓んで変形しても、フランジ部の取付面とガイド部材の環状平板部とが接触しないため、内軸または外輪に圧入のみで嵌め込んだガイド部材が、フランジ部の変形により押し出されることがなく、ガイド部材の脱落を防止できる。

また、前記隙間は、荷重が作用した際に生ずる前記フランジ部のたわみによる軸心方向の変位量と、余裕寸法との和による値とされているのが好ましい。この構成によれば、想定されるフランジ部の軸心方向の変位量だけフランジ部が変形しても、余裕寸法だけさらに隙間を残すことができる。

本発明の車輪用軸受装置によれば、ガイド部材はフランジ部を有する内軸または外輪と別部材とされるため、フランジ部に荷重が作用した際、フランジ部に局部的な応力集中を生じさせることがない。ガイド部材は、内軸または外輪に対して圧入により嵌め込むだけで装着できるため、取り付けが簡単であり、製作工数を低減させることができる。
さらに、荷重が作用してフランジ部が変形しても、フランジ部の取付面とガイド部材とを接触させることがないため、圧入により嵌め込んだガイド部材の環状平板部が弾性変形するフランジ部の取付面に押し出されてガイド部材が内軸または外輪から脱落するのを防止できる。

以下、この発明の実施の形態について添付図面を参照しながら詳述する。
図１はこの発明の実施の一形態に係る車輪用軸受装置を示す縦断面図である。この車輪用軸受装置は、外輪２と、この外輪２の径方向内方側に設けられている内軸１（ハブホイール）と、内軸１と外輪２との双方にアンギュラコンタクトとなるよう内軸１と外輪２との間に転動可能に設けられる転動体としての２列の玉３ａ，３ｂとを備えている。２列の玉３ａ，３ｂは夫々、所定の接触角により内軸１と外輪２とに接しており、車輪用軸受装置は複列アンギュラ玉軸受１０を備えた構成とされている。

この車輪用軸受装置は、玉３ａ，３ｂ用の軌道面を構成させるために、外輪２の内周面１２に、外輪２とは別部材であって転動体用の軌道面を有する環状軌道部材４ａ，４ｂが設けられている。
内軸１は、軸受装置の軸心Ｃ方向を長手方向とする断面円形の軸部３１と、軸部３１の一端部１ａの外周側に形成され車輪側部材が取り付けられる径方向外方のフランジ部７とを有している。車輪側部材としては、車輪のホイール４１やブレーキロータ４２がある。
そして、内軸１の軸部３１の他端部寄りの小径外周面２２には、単一軌道である第１の内輪軌道が形成される内輪部材９が外嵌され、軸部３１の軸方向途中部の中径外周面２３には単一の第２の内輪軌道が形成されている。そして、軸部３１の一端部１ａ寄りの大径外周面２４およびフランジ部７の基部は、外輪２との間に設けられたシール部材３５のシール面とされている。また、軸部３１の他端部には、外周端部が径方向外方に広げられてかしめ部３２が形成され、かしめ部３２により内輪部材９が軸部３１に抜け止め固定されている。内軸１に外嵌させる内輪部材９は、従来知られているアンギュラ玉軸受に用いられる内輪を用いることができ、内輪部材９は、従来使用される材質とすることができ、例えば、ステンレス鋼とすることができる。

外輪２は、内軸１と同軸とされる円筒部３４と、円筒部３４の外周に径方向外向きに形成されたフランジ部３３とを有している。そして、車輪用軸受装置は、このフランジ部３３を介して図示しない車体側に固定される。
外輪２の円筒部３４の内周面１２に、第１と第２の外輪軌道を形成する第１と第２の軌道部材４ａ，４ｂが軸心方向に、軸方向荷重受圧肉部３６を挟んで設けられている。受圧肉部３６は、外輪２の内周面１２中央部に径内方に隆起するよう形成されている。そして、外輪２側に設けた軌道部材４ａ，４ｂ及び内軸１側の第１と第２の前記内輪軌道の間において、２列の玉３ａ，３ｂと、２つの冠形保持器３７ａ，３７ｂとが設けられている。

軌道部材４ａ，４ｂ（以下、まとめて軌道部材４ともいう）は、全体形状が環状であってその断面が湾曲形状となるように板材をプレス加工してなるプレス加工品とされており、軌道部材４の材質としては、プレス加工が可能であってかつ熱処理（焼入れ焼き戻し）が可能な炭素鋼鋼板とすることができ、例えば、ＳＫ５やＳ７５ＣＭなどがある。
外輪２の内周面１２側に配設される軌道部材４ａ，４ｂは、内周面側が凹形状とされて軌道面を構成する。

そして、所定の形状にプレス加工され、熱処理がされた軌道部材４ａ，４ｂは、外輪２の内周面１２に圧入されて配設されている。予め熱処理がされ硬度が高められたこの軌道部材４ａ，４ｂを用いることで、寿命を延ばすことができる。さらに、軌道部材４ａ，４ｂはプレス加工されて断面湾曲形状とされることにより、その軌道面は寸法精度が高く表面状態も良好であるため、軌道部材４ａ，４ｂの組み付け後において、軌道面の寸法調整加工の省略化、または寸法調整加工時間の短縮が可能となる。

そして、内軸１の一端部１ａには、車輪のホイール４１やブレーキロータ４２である車輪側部材をフランジ部７の取付面７ａに取り付ける際のガイドとなるガイド部材８を嵌め込んでいる。ガイド部材８は、内軸１（フランジ部７）とは別部材とされ、内軸１の一端部１ａの端面に形成した凹穴３９に、接着や溶接によらずに、プレス機による圧入にて嵌め込み、フランジ部７の取付面７ａよりも突出状となる。ガイド部材８は、車輪側部材の金属材料とのイオン化傾向の差が鉄よりも小さい材質による金属メッキが施されたものとすることができ、さらに、このメッキがされた鋼板をプレス加工により段付きの有底短円筒形状として形成することができる。つまり、車輪側部材がアルミ製である場合に、例えば、ガイド部材８を亜鉛メッキされたものとすることにより、アルミとのイオン化傾向の差を鉄よりも小さくすることで、フランジ部７に取り付けられる車輪側部材とガイド部材８との間の隙間に浸入した水による電食を抑えることができる。

図２は、軸部１の一端部１ａに嵌め込んだガイド部材８の半裁縦断面図であり、図１と図２において、ガイド部材８は、内軸１の一端部１ａに形成した断面円形の凹穴３９に嵌め込む短円筒状の嵌込部１９と、この嵌込部１９の軸心方向一端部から径方向外方へ広がる環状平板部２０と、この環状平板部２０の外周縁から軸心に平行な方向に折れ曲がって延伸する円筒部２１とを有している。そして、ガイド部材８の環状平板部２０とフランジ部７の取付面７ａとは接触することなく対面状となって相互の間に隙間ｇが形成されている。フランジ部７の取付面７ａは、軸受装置の軸心Ｃに直交する平面として形成され、ガイド部材８の環状平板部２０においても軸心Ｃに直交する平面となるよう、ガイド部材８は取り付けられる。

さらに、図２において、内軸１に形成した凹穴３９内には、ガイド部材８の嵌込部１９の軸心方向他端面を当接させる位置決め部４０が形成されている。図２に示す位置決め部４０は凹穴３９の底壁面とされ、ガイド部材８を凹穴３９に圧入して嵌め込んだ際に、ガイド部材８の軸心方向の位置決めを行わせる規制部材である。ガイド部材８の嵌込部１９は、底壁３０を有して有底円筒形状とされ、この底壁３０が凹穴３９の位置決め部４０に当接して、ガイド部材８の環状平板部２０がフランジ部７の取付面７ａと所定の隙間ｇを有するよう、ガイド部材８を凹穴３９に嵌め込む。なお、図示しないが、位置決め部４０は、凹孔３０の底壁面とする以外に、凹穴３９の内周面から内方へ突出する突出部や内鍔部とすることもできる。

ガイド部材８の嵌込部１９の外周面は、凹穴３９の内周面に密着して嵌合するよう構成され、嵌込部１９の外周面は、抜け止め用の凹凸面部（図示せず）が形成されるのが好ましい。例えば、嵌込部１９の外周面をセレーション形状とすることができる。
また、凹穴３９の開口角部には面取り部４３が形成されており、ガイド部材８の環状平板部２０の内周縁部においても、ガイド部材８の環状平板部２０がフランジ部７及び内軸１に接触することを防止している。

そして、フランジ部７の取付面７ａと、取付面７ａに対面状となるガイド部材８の環状平面２０との間の隙間ｇは、荷重が作用した際に生ずるフランジ部７のたわみによる軸心方向の変位量と、余裕寸法との和による値とされている。これにより、フランジ部７が倒れる方向に変形してもフランジ部７の取付面７ａがガイド部座８の環状平板部２０に接触することがない。さらに、隙間ｇを有するため、フランジ部７が変形しても、ガイド部材８がフランジ部７の変形を拘束することがなく、フランジ部７は作用する荷重に応じて弾性変形することができ、フランジ部７に集中応力が生ずることがない。なお、前記余裕寸法は、０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下とすることができ、これにより、隙間ｇにおいて異物の滞留を防止している。

本発明のガイド部材８の取り付け構造による作用について、図２と、比較例を示す図３により説明すると、図３において、ガイド部材５０の環状平板部５１はフランジ部７の取付面７ａと隙間を有することなく接触している。この場合、フランジ部７に荷重が作用してフランジ部７が矢印Ａに示すように倒れる方向に変形した場合、フランジ部７の取付面７ａも軸心直交面から傾くように倒れる。これにより、凹穴５２に圧入にて嵌め込んだガイド部材５０は、接触している取付面７ａにより抜け出る方向に押し出されることとなる。しかし、本発明によれば、図２に示すようにフランジ部７が倒れる方向に変形しても、隙間ｇにおいてその変形を逃がすことができ、ガイド部材８を組み付けの際に嵌め込んだ初期状態のままとすることができる。

さらに、図３の比較例において、ガイド部材５０の環状平板部５１とフランジ部７とは隙間を有さないため、ガイド部材５０の剛性が特に高い場合、フランジ部７に矢印Ａに示すように倒れる方向のモーメント荷重が作用すると、ガイド部材５０がフランジ部７の変形を抑えることとなる。これにより環状平板部５１の外周縁部と接するフランジ部７の基部おいて、局部的な集中応力が作用するおそれがある。フランジ部７の基部に応力が集中すると、内軸１の外周面１１に設けた軌道面に歪みを生じさせ、玉３ａ，３ｂの機能に影響を与えるおそれがある。しかし、図２に示す本発明によれば、隙間ｇを設けることにより、フランジ部７は作用する荷重に応じて自由に弾性変形することができ、フランジ部７の基部に集中応力を生じさせず、軌道面や玉３ａ，３ｂに影響を与えることがない。

また、本発明において、外輪２の材質は、外輪２と連結される相手部材と同種の材質とするのが好ましい。例えば、連結される車体側の相手部材の取り付け部の材質がアルミ製である場合、外輪２もアルミ製としている。これにより、軸受装置と相手部材との隙間に浸入した水により、相互の間で電食が生じることがない。さらに、外輪２をアルミ鋳物製とし、生産性を高めることができる。つまり、内周面１２に対して軌道面を形成するための切削や研磨などの仕上げ加工をしないアルミ鋳物製の外輪２に対して、軌道部材４ａ，４ｂを装着させたものとすることができ、これにより、加工費を抑え、生産設備の省略化を図り、生産性を向上させることができる。

なお、外輪２の材質を取り付ける相手部材と同種の材質としているが、ここで言う「同種」とは、両者の材質や成分が同一の場合のほか、材質や成分が異なっていてもイオン化傾向が同一（ほぼ同一）の場合を含む。
つまり、本発明では、外輪２の材質が、アルミのように熱処理により硬度を高めることが不可能なものであっても適用することができ、さらに、内軸１、外輪２に、加工しやすい材料、生産性の良い材料、機能的な材料を選定することができる。

また、本発明の車輪用軸受装置は、図示する形態に限らずこの発明の範囲内において他の形態のものであっても良く、上記実施の形態は、内軸１が回転側とされたものであり、内軸１に車輪側部材の取り付け用フランジ部７を形成し、内軸１の凹穴３９にガイド部材８を嵌め込むようにしている。しかし、本発明は、図示しないが外輪２にフランジ部７を設けた外輪回転タイプの軸受装置にも適用できる。この場合、ガイド部材８は、外輪２の端部内周面により形成される穴に嵌め込むようにする。

本発明の実施の一形態に係る車輪用軸受装置を示す縦断面図である。 本発明が有するガイド部材の取付け構造を説明する半裁縦断面図である。 比較例となるガイド部材の取付け構造を説明する半裁縦断面図である。

符号の説明

１ 内軸
１ａ 一端部
２ 外輪
３ａ 玉
３ｂ 玉
４ 軌道部材
７ フランジ部
７ａ 取付面
８ ガイド部材
９ 内輪部材
１９ 嵌込部
２０ 環状平板部
２１ 円筒部
ｇ 隙間

Claims (2)

1. 外輪と、この外輪に転動体を介して回転可能に配設される内軸と、前記内軸または外輪のうちのいずれか一方に設けられる車輪側部材取り付け用のフランジ部と、前記内軸または外輪の端部に形成された穴に別部材として嵌め込まれると共に前記フランジ部の車輪側部材の取付面よりも突出して当該フランジ部に前記車輪側部材を取り付ける際のガイドとなるガイド部材と、を備え、前記ガイド部材は、前記穴に嵌め込む嵌込部と、この嵌込部から径方向外方へ広がる環状平板部と、この環状平板部の外周縁から軸心に平行な方向に折れ曲がって延伸する円筒部と、を有し、前記環状平板部と前記フランジ部とは接触することなく相互の間に隙間が形成されていることを特徴とする軸受装置。
2. 前記隙間は、荷重が作用した際に生ずる前記フランジ部のたわみによる軸心方向の変位量と、余裕寸法との和による値とされている請求項１に記載の軸受装置。

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