JP2007153051A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の軽量化・高剛性化を図ると共に、メンテナンス性の向上を図った車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】外方部材１０の車体取付フランジ１０ｂが、複列の外側転走面１０ａの軸方向中央よりインボード側にシフトして形成されると共に、外方部材１０の外周面に、断面が円弧状で軸方向に延びる凹所１２が円周方向等配に複数形成され、この凹所１２が、車輪取付フランジ４からハブボルト５が取り外される際に、当該ハブボルト５の頭部５ａが外方部材１０に干渉しないような形状・寸法に設定され、かつ、その長さが車輪取付フランジ４からハブボルト５が抜ける範囲に設定されている。これにより、装置の軽量化・高剛性化を図ると共に、補修時にハブボルト５の交換を可能としてメンテナンス性の向上を図る。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等の車輪を懸架装置に対して回転自在に支承する車輪用軸受装置、特に、装置の軽量化・高剛性化を図ると共に、メンテナンス性の向上を図った車輪用軸受装置に関するものである。

自動車の懸架装置に対して車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置は、低コスト化は言うまでもなく、燃費向上のための軽量・コンパクト化が進んでいる。これらの車輪用軸受装置は、ハブ輪と複列の転がり軸受とがユニット化して構成されており、その代表的なものとして、内方部材と外方部材共にフランジを一体に有し、複列の転がり軸受における一方の内側転走面がハブ輪に直接形成され、他方の内側転走面がハブ輪に圧入された別体の内輪に形成された、所謂第３世代と称される車輪用軸受装置が知られている。

図３に示すものは駆動輪側における第３世代の車輪用軸受装置であって、外方部材５１と、ハブ輪５２およびこのハブ輪５２に圧入された内輪５３とからなる内方部材５４と、両部材間に収容された複列の転動体５５、５５とを備えている。ハブ輪５２は、その一端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ５６を一体に有し、外周に内側転走面５２ａと、この内側転走面５２ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部５２ｂが形成されている。また、車輪取付フランジ５６の円周等配位置にはボルト挿通孔５６ａが形成され、このボルト挿通孔５６ａに車輪を固定するためのハブボルト５７が圧入固定されている。そして、ハブ輪５２の小径段部５２ｂには、外周に内側転走面５３ａが形成された内輪５３が圧入され、ハブ輪５２の小径段部５２ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部５２ｃにより、ハブ輪５２に対して内輪５３が軸方向へ抜けるのを防止している。

外方部材５１は、外周に車体取付フランジ５１ｂを一体に有し、内周に複列の外側転走面５１ａ、５１ａが形成されている。そして、これらの複列の外側転走面５１ａ、５１ａと、これらに対向する内側転走面５２ａおよび５３ａの間には複列の転動体５５、５５が保持器５８を介して転動自在に収容されている。また、外方部材５１の両端部にはシール５９、６０が装着され、軸受内部に封入した潤滑グリースの漏洩を防止すると共に、外部からの雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。

ここで、外方部材５１の外周面で、車体取付フランジ５１ｂに断面が円弧状の切欠き６１が形成されている。この切欠き６１は、車輪取付フランジ５６のボルト挿通孔５６ａにハブボルト５７を挿入する際、ハブボルト５７の頭部５７ａが車体取付フランジ５１ｂに干渉しないような形状・寸法に形成されている。

車輪用軸受装置は、ハブボルト５７を除く各構成部品を組み立てた状態で旋削加工装置に設置されると共に、車輪取付フランジ５６の外側面が精密加工バイトによって所定の形状・寸法に仕上げられる。その後、車輪用軸受装置は自動組立装置に装着され、車輪取付フランジ５６に形成されたボルト挿通孔５６ａのうち１個のボルト挿通孔５６ａと、切欠き６１との位相を一致させた状態で、ハブボルト５７の頭部５７ａを押圧し、ハブボルト５７がボルト挿通孔５６ａに圧入固定される。なお、残りのハブボルト５７についても同様にして行われる。

このように、外方部材５１の切欠き６１が、ハブボルト５７を挿入する際、ハブボルト５７の頭部５７ａが車体取付フランジ５１ｂに干渉しないような形状・寸法に形成されているため、ユニット状態で車輪取付フランジ５６の外側面に旋削加工を施した後に、この車輪取付フランジ５６にハブボルト５７を圧入固定することができる。したがって、車輪取付フランジ５６の外側面の仕上げ加工を容易に行うことができると共に、車輪取付フランジ５６の振れ精度を向上させることができる。
特開２００２−３４７４０２号公報

近年、自動車メーカから車輪用軸受装置に対して、燃費向上に対応した軽量化と共に、操縦安定性の向上に対応した高剛性化への要求がますます厳しくなっている。ここで、軸受剛性を向上させるためには、転動体のＰＣＤを大きくし個数を増やすと共に、軸受スパンを広げることが有効であるが、一方では、メンテナンス性の向上、すなわち、補修時のハブボルトの交換が可能な車輪用軸受装置の要求もある。この場合、ハブボルトのピッチ円直径（ＰＣＤ）を大きくすることが考えられるが、これでは、ハブ輪の重量が嵩みだけでなく、相手部品（ブレーキロータや車輪等）の変更が伴うため好ましくない。

さらに、相手部品（パーキングブレーキ等）の影響により外輪フランジの位置が軸方向中央よりインボード側にシフトして形成される場合があり、アウトボード側の外輪剛性と軸受内部剛性の両立が課題となる。

前述した従来の車輪用軸受装置では、外方部材５１における車体取付フランジ５１ｂに切欠き６１が形成され、この切欠き６１が、ハブボルト５７を挿入する際、ハブボルト５７の頭部５７ａが車体取付フランジ５１ｂに干渉しないような形状・寸法に形成されているため、容易にハブボルト５７を車輪取付フランジ５６に圧入あるいは取り外しすることができる。

然しながら、こうした従来の車輪用軸受装置では、切欠き６１が外方部材５１における車体取付フランジ５１ｂ間の円周方向一部に形成されているため、外方部材５１の剛性が損なわれる恐れがある。したがって、軽量・コンパクト化と共に、軸受の高剛性化とメンテナンス性の向上との両立を図った車輪用軸受装置が望まれていた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、装置の軽量化・高剛性化を図ると共に、メンテナンス性の向上を図った車輪用軸受装置を提供することを目的としている。

係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、外周に車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、この車輪取付フランジから軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを備え、前記車輪取付フランジの円周方向等配に複数のハブボルトが植設された車輪用軸受装置において、前記外方部材の車体取付フランジが、前記複列の外側転走面の軸方向中央よりインボード側にシフトして形成されると共に、前記外方部材の外周面に断面が円弧状で軸方向に延びる凹所が形成され、この凹所が、前記車輪取付フランジから前記ハブボルトが取り外される際に、当該ハブボルトの頭部が前記外方部材に干渉しないような形状・寸法に設定されている構成を採用した。

このように、外周に車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、この車輪取付フランジから軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、外周に複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを備え、車輪取付フランジの円周方向等配に複数のハブボルトが植設された内輪回転タイプの車輪用軸受装置において、外方部材の車体取付フランジが、複列の外側転走面の軸方向中央よりインボード側にシフトして形成されると共に、外方部材の外周面に断面が円弧状で軸方向に延びる凹所が形成され、この凹所が、車輪取付フランジからハブボルトが取り外される際に、当該ハブボルトの頭部が外方部材に干渉しないような形状・寸法に設定されているので、装置の軽量化・高剛性化を図ると共に、補修時にハブボルトの交換を可能としてメンテナンス性の向上を図った車輪用軸受装置を提供することができる。

好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記凹所が、前記外方部材のアウトボード側の外周面に、前記車輪取付フランジから前記ハブボルトが抜ける範囲に設定されていれば、外方部材の剛性を確保することができる。

また、請求項３に記載の発明のように、前記凹所が前記外方部材の円周方向等配に複数形成されると共に、前記ハブボルトに対応した数に設定されていれば、補修時にハブボルトを交換する際、ハブボルトと凹所との位相を一致させる作業を簡便化することができる。

また、請求項４に記載の発明は、前記車輪取付フランジのインボード側の側面で、前記ハブボルトの位置に、当該車輪取付フランジの基部から放射方向に延びるリブが花弁状に形成されていれば、ハブ輪の剛性を確保して軽量化を図ることができる。

また、請求項５に記載の発明は、前記車輪取付フランジのハブボルト間に円孔が形成されていれば、ハブ輪の剛性を確保して軽量化を一層図ることができる。

本発明に係る車輪用軸受装置は、外周に車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、この車輪取付フランジから軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを備え、前記車輪取付フランジの円周方向等配に複数のハブボルトが植設された車輪用軸受装置において、前記外方部材の車体取付フランジが、前記複列の外側転走面の軸方向中央よりインボード側にシフトして形成されると共に、前記外方部材の外周面に断面が円弧状で軸方向に延びる凹所が形成され、この凹所が、前記車輪取付フランジから前記ハブボルトが取り外される際に、当該ハブボルトの頭部が前記外方部材に干渉しないような形状・寸法に設定されているので、装置の軽量化・高剛性化を図ると共に、補修時にハブボルトの交換を可能としてメンテナンス性の向上を図った車輪用軸受装置を提供することができる。

外周に車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面に対向する一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入され、前記複列の外側転走面に対向する他方の内側転走面が形成された内輪とからなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを備え、前記車輪取付フランジの円周方向等配に複数のハブボルトが植設された車輪用軸受装置において、前記外方部材の車体取付フランジが、前記複列の外側転走面の軸方向中央よりインボード側にシフトして形成されると共に、前記外方部材の外周面に断面が円弧状で軸方向に延びる凹所が円周方向等配に複数形成され、この凹所が、前記車輪取付フランジから前記ハブボルトが取り外される際に、当該ハブボルトの頭部が前記外方部材に干渉しないような形状・寸法に設定され、かつ、その長さが前記車輪取付フランジから前記ハブボルトが抜ける範囲に設定されている。

以下、本発明の実施の形態を図面に基いて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態を示す縦断面図、図２は図１の側面図である。なお、以下の説明では、車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウトボード側（図面左側）、中央寄り側をインボード側（図面右側）という。

この車輪用軸受装置は、内方部材１と外方部材１０、および両部材１、１０間に転動自在に収容された複列の転動体（ボール）６、６とを備えている。内方部材１は、ハブ輪２と、このハブ輪２に外嵌された別体の内輪３とからなる。

ハブ輪２は、アウトボード側の端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ４を一体に有し、この車輪取付フランジ４の円周等配位置にはボルト挿通孔４ａが穿設され、このボルト挿通孔４ａに車輪を固定するためのハブボルト５が圧入固定されている。また、ハブ輪２の外周には内側転走面２ａと、この内側転走面２ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部２ｂが形成され、内周にはトルク伝達用のセレーション（またはスプライン）２ｃが形成されている。そして、外周に内側転走面３ａが形成された内輪３が小径段部２ｂに圧入され、さらに、小径段部２ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部２ｄにより内輪３が軸方向に固定され、ハブ輪２に対して内輪３が軸方向へ抜けるのを防止している。

外方部材１０は、外周に車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ１０ｂを一体に有し、内周には複列の外側転走面１０ａ、１０ａが形成されている。そして、それぞれの転走面１０ａ、２ａと１０ａ、３ａ間に複列の転動体６、６が収容され、保持器７、７によりこれら複列の転動体６、６が転動自在に保持されている。また、外方部材１０の端部にはシール８、９が装着され、軸受内部に封入した潤滑グリースの漏洩を防止すると共に、外部からの雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。

ここでは、ハブ輪２の外周に直接内側転走面２ａが形成された第３世代と呼称される車輪用軸受装置を例示したが、本発明に係る車輪用軸受装置はこうした構造に限定されず、例えば、図示はしないが、ハブ輪の小径段部に一対の内輪を圧入した第２世代構造であっても良い。なお、転動体６、６をボールとした複列アンギュラ玉軸受を例示したが、これに限らず転動体に円すいころを使用した複列円すいころ軸受であっても良い。

ハブ輪２は、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中炭素鋼で形成され、アウトボード側の内側転走面２ａをはじめ、アウトボード側のシール装置８が摺接するシールランド部、および小径段部２ｂに亙り高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。なお、加締部２ｄは、鍛造後の素材表面硬さ２５ＨＲＣ以下の未焼入れ部としている。一方、内輪３は、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れにより芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲で硬化処理されている。

また、外方部材１０は、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中炭素鋼で形成され、複列の外側転走面１０ａ、１０ａをはじめ、シール８、９が嵌合する端部内径面に亙って高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。

ここで、ハブ輪２の車輪取付フランジ４は軽量化を図るため全体的に薄肉に形成されると共に、剛性を高めるため車輪取付フランジ４のインボード側の側面には、基部から放射方向に延びる複数のリブ１１が形成されている。このリブ１１は、ボルト挿通孔４ａの位置でインボード側に突出して厚肉とされ花弁状に形成されている（図２参照）。

また、外方部材１０の車体取付フランジ１０ｂは複列の外側転走面１０ａ、１０ａの軸方向中央よりインボード側にシフトして形成されている。そして、外方部材１０におけるアウトボード側の外周面には、円周方向等配に断面が円弧状の複数の凹所１２が形成されている。この凹所１２は、少なくとも外周面に一箇所形成すれば良いが、補修時にハブボルト５を交換する際、ハブボルト５と凹所１２との位相を一致させる作業を簡便化するため、ボルト挿通孔４ａに対応した数（ここでは５箇所）に形成されている。さらに、凹所１２は、車輪取付フランジ４のボルト挿通孔４ａからハブボルト５が取り外される際に、ハブボルト５の頭部５ａが外方部材１０に干渉しないような形状・寸法に設定されている（図１に２点鎖線にて示す）。

なお、凹所１２は、外方部材１０における外周面の軸方向全長に亙って形成されていても良いが、外方部材１０の剛性を確保するため、ハブボルト５が抜ける範囲、すなわち、ハブボルト５のセレーション部５ｂがボルト挿通孔４ａから抜けた状態では、ハブボルト５を傾けることができるため、凹所１２の長さは最小限に止めて形成されるのが好ましい。

このように、本実施形態では、外方部材１０の車体取付フランジ１０ｂがインボード側にシフトして形成されると共に、外方部材１０におけるアウトボード側の外周面に、円周方向等配に複数の凹所１２が形成されているので、装置の軽量化・高剛性化を図ると共に、補修時にハブボルト５の交換を可能としてメンテナンス性の向上を図った車輪用軸受装置を提供することができる。無論、本発明に係る車輪用軸受装置は、従来の車輪用軸受装置のように、組立後にハブボルト５を車輪取付フランジ４に圧入することも可能となるため、車輪取付フランジ４の外側面の仕上げ加工を容易に行うことができる。

以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

本発明に係る車輪用軸受装置は、駆動輪側、従動輪側に拘わらず、ハブ輪のアウトボード側の端部に車輪取付フランジが一体に設けられた、内輪回転タイプの第２世代または第３世代の車輪用軸受装置に適用できる。

本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態を示す縦断面図である。 図１の側面図である。 従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。

符号の説明

１・・・・・・・・内方部材
２・・・・・・・・ハブ輪
２ａ、３ａ・・・・内側転走面
２ｂ・・・・・・・小径段部
２ｃ、５ｂ・・・・セレーション
２ｄ・・・・・・・加締部
３・・・・・・・・内輪
４・・・・・・・・車輪取付フランジ
４ａ・・・・・・・ボルト挿通孔
４ｂ・・・・・・・円孔
５・・・・・・・・ハブボルト
５ａ・・・・・・・頭部
６・・・・・・・・転動体
７・・・・・・・・保持器
８・・・・・・・・アウトボード側のシール
９・・・・・・・・インボード側のシール
１０・・・・・・・外方部材
１０ａ・・・・・・外側転走面
１０ｂ・・・・・・車体取付フランジ
１１・・・・・・・リブ
１２・・・・・・・凹所
５１・・・・・・・外方部材
５１ａ・・・・・・外側転走面
５１ｂ・・・・・・車体取付フランジ
５２・・・・・・・ハブ輪
５２ａ、５３ａ・・内側転走面
５２ｂ・・・・・・小径段部
５２ｃ・・・・・・加締部
５３・・・・・・・内輪
５４・・・・・・・内方部材
５５・・・・・・・転動体
５６・・・・・・・車輪取付フランジ
５６ａ・・・・・・ボルト挿通孔
５７・・・・・・・ハブボルト
５７ａ・・・・・・頭部
５８・・・・・・・保持器
５９、６０・・・・シール
６１・・・・・・・切欠き

Claims (5)

1. 外周に車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、
   一端部に車輪取付フランジを一体に有し、この車輪取付フランジから軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、
   この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを備え、
   前記車輪取付フランジの円周方向等配に複数のハブボルトが植設された車輪用軸受装置において、
   前記外方部材の車体取付フランジが、前記複列の外側転走面の軸方向中央よりインボード側にシフトして形成されると共に、
   前記外方部材の外周面に断面が円弧状で軸方向に延びる凹所が形成され、この凹所が、前記車輪取付フランジから前記ハブボルトが取り外される際に、当該ハブボルトの頭部が前記外方部材に干渉しないような形状・寸法に設定されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 前記凹所が、前記外方部材のアウトボード側の外周面に、前記車輪取付フランジから前記ハブボルトが抜ける範囲に設定されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
3. 前記凹所が前記外方部材の円周方向等配に複数形成されると共に、前記ハブボルトに対応した数に設定されている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
4. 前記車輪取付フランジのインボード側の側面で、前記ハブボルトの位置に、当該車輪取付フランジの基部から放射方向に延びるリブが花弁状に形成されている請求項１乃至３いずれかに記載の車輪用軸受装置。
5. 前記車輪取付フランジのハブボルト間に円孔が形成されている請求項１乃至４いずれかに記載の車輪用軸受装置。

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