JP2007232169A - 軸受ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】ハブフランジを変形させることなくハブボルトをボルト孔に圧入することが可能な軸受ユニットを提供する。
【解決手段】 車輪側に固定される静止輪２と、車輪側に配された車輪側構成品が固定されて車輪と共に回転する回転輪４と、回転輪と固定輪との軌道面間に組み込まれた複数の転動体６，８と、静止輪を越えて外方に向って延出されたフランジ１２ａと、フランジの周方向に沿って所定間隔で配置された複数のボルト孔１２ｂと、ボルト孔に圧入可能なボルト１４とを備え、車輪側構成品に形成されたボルト孔１２ｂをボルト１４に差し込み、ナットで締付けることで、当該車輪側構成品に対して位置決めして固定する軸受ユニットであって、フランジ１２ａには、そのボルト孔１２ｂの周囲を所定量だけ掘り込んで形成した逃げ部２０が形成されており、ボルト孔にボルトを圧入した際にその圧入状態に応じてボルト孔の周囲の部位が逃げ部に向けて弾性変形する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、フランジを変形させることなくボルトをボルト孔に圧入することが可能な軸受ユニットに関する。

従来から、自動車の車輪（例えば、ディスクホイールＤＷ）を車体（例えば、懸架装置（サスペンション））に対して回転自在に支持するための各種の軸受ユニットが知られている。例えば図４に示された軸受ユニットは、車体側に固定されて常時非回転状態に維持される静止輪（例えば外輪）２と、外輪２の内側に対向して設けられ且つ車輪側に接続（固定）されて車輪と共に回転する回転輪（例えば内輪）４と、外輪２と内輪４との間に複列（例えば２列）で回転可能に組み込まれた複数の転動体６，８とを備えている。

この場合、外輪２は中空円筒状を成しており、内輪４の外周を覆うように配置されており、静止輪２と回転輪４との間には、軸受ユニット内部を密封するためのシール部材（車体側のパックシール１０ａ、車輪側のリップシール１０ｂ）が設けられている。なお、転動体６，８として図面では、玉を例示しているが、軸受ユニットの構成や種類に応じて、コロが適用される場合もある。

静止輪(外輪)２には、その外周面から外方に向って突出した固定フランジ２ａが一体成形されており、固定フランジ２ａの固定孔２ｂに固定用ボルト（図示しない）を挿入し、これを車体側に締結することで、静止輪２を図示しない懸架装置（ナックル）に固定することができる。

回転輪(内輪)４には、車輪側構成品（例えば自動車のディスクホイールＤＷやブレーキローターＢＲ）を支持しつつ共に回転する略円筒形状のハブ１２が設けられており、ハブ１２には、車体側に環状の回転輪構成体１６（ハブ１２と共に回転輪４を構成する部材）が嵌合（外嵌）されるようになっている。この場合、回転輪構成体１６を回転輪４に嵌合させることで、軸受ユニットには所定の予圧が付与された状態となり、この状態において、各転動体６，８は、互いに所定の接触角を成して外輪２と内輪４の軌道面（静止軌道面２ｓ、回転軌道面４ｓ）にそれぞれ接触して回転可能に組み込まれる。

また、ハブ１２には、車輪側構成品（ディスクホイールＤＷやブレーキローターＢＲ）が固定されるハブフランジ１２ａが突設されている。ハブフランジ１２ａは、静止輪（外輪）２を越えて外方（ハブ１２の半径方向外側）に向って延出しており、その延出縁付近には、周方向に沿って所定間隔で配置された複数のハブボルト孔１２ｂが設けられ、複数のハブボルト孔１２ｂにはハブボルト１４が圧入されている。

この場合、ブレーキローターＢＲは、複数のハブボルト１４をブレーキローターＢＲに形成された複数のボルト孔ＢＲＨに差し込んで位置決めして挿入され、さらに、ディスクホイールＤＷも、複数のハブボルト１４をディスクホイールＤＷに形成された複数のボルト孔ＤＷＨに差し込んで、ハブナット１４ａで締付けることにより、当該ディスクホイールＤＷとブレーキローターＢＲは対向面に隙間無く沿わせるとともに、ハブフランジ１２ａに対して位置決めして固定することができる。なお、ディスクホイールＤＷとブレーキローターＢＲは、ハブナット１４ａで共締めされている。

ところで、ブレーキローターＢＲには、ディスクホイールＤＷの回転を制動することにより走行中の車両を減速させるブレーキ装置が組み合わされている。この、ブレーキ装置は、車体側に固定されたブレーキシュー（図示しない）でブレーキローターＢＲを挟みつけることで摩擦力を発生させてディスクホイールＤＷの回転を制動する。
この場合、制動時の摩擦力を均一に発生させてブレーキ装置の性能を適正に発揮させるためにブレーキローターＢＲとブレーキシューとが均一な隙間で対向していることを要する。
例えば、ブレーキローターＢＲとブレーキシューとの隙間が不均一な場合には、ブレーキローターＢＲの１回転中の摩擦力が変動するので、摩擦力の変動がディスクホイールＤＷや車体に振動となって伝達される現象、所謂ブレーキジャダーが発生することとなる。

ブレーキジャダーは、乗員に不快感を与えるだけでなく、制動性能が低下したり操縦性に悪影響を及ぼしたりするので、ブレーキジャダーを抑える対策として、車両組み付け後のブレーキローターＢＲの振れ精度を向上させる要求が強くなってきた。
そして、ブレーキローターＢＲの振れ精度を向上させるための要素の一例として、ブレーキローターＢＲ自体の精度を向上させるだけでなく、ブレーキローターＢＲの取付け面となるハブフランジ１２ａの振れ精度をも向上させる必要がある。

ここで、ハブフランジ１２ａに振れが生じる原因が軸受ユニットの回転中心軸の振れである場合には、軸受ユニットに高精度の軸受を使用することで解決可能であるが、ハブフランジ１２ａに振れには他の原因も関与している。
具体的に説明すると、ハブフランジ１２ａに設けられた複数のハブボルト孔１２ｂに圧入されるハブボルト１４は、ハブナット１４ａが規定以上の締付けトルクで締付けられた場合にハブナット１４ａとともに回転することを防止する必要がある。そのため、ハブボルト１４には、例えば、図５に示すように、ハブボルト孔１２ｂの径よりも大きな外径に形成された噛合部１４ｃが設けられている。これにより、ハブボルト１４をハブボルト孔１２ｂに圧入した際、噛合部１４ｃがハブボルト孔１２ｂの内周面に喰いつくことで、締付け時にハブナット１４ａとともにハブボルト１４が回転するのを防止することができる。

ハブボルト１４とハブボルト孔１２ｂは締りばめに圧入されることになるので圧入後の応力により、例えば、図７に示すように、ハブフランジ１２ａの例えば外周縁が固定面１２ｅ側（車輪側）へと変形（反り）してしまう場合がある。
この場合、ハブフランジ１２ａの変形に応じてその固定面１２ｅも変形してしまうため、ブレーキローターＢＲを固定面１２ｅに取り付けた場合にはブレーキローターＢＲを固定面１２ｅに隙間無く沿わせて固定することができない。そのため、ブレーキローターＢＲを安定して且つ堅牢に固定することができなくなり、ブレーキローターＢＲの振れ精度が損なわれてしまう場合がある。
この対策としては、ハブボルト１４の圧入後にハブボルト１４周りに生じた凸状の変形部位１２ｄを旋削して除去する方法が提案されている。この場合、ハブボルト１４と同一円周上の空間は旋削が不可能なために予め環状溝１２ｃ（図６）を形成する提案もされている（特許文献１）。しかし、旋削処理は手間がかかると共にそのためのコストもかかるため、軸受ユニットの製造コストが上昇してしまう。さらに、旋削による切削屑の付着や切削屑が及ぼす悪影響の発生が懸念され、軸受ユニットの品質に問題が生じる虞もあった。また、環状溝１２ｃによりハブナット１４ａの締結力を支える部分が図６の斜線部のみとなるため、ブレーキローターＢＲがハブナット１４ａの締結力によって変形してしまう虞もあった。

そこで、ハブフランジ１２ａを変形させることなくハブボルト１４をボルト孔１２ｂに圧入することが可能な軸受ユニットの開発が望まれているが、現在そのような技術は知られていない。

ＷＯ ００／７４８８３ Ａ１

本発明は上述した要望に応えるためになされており、その目的は、ハブフランジを変形させることなくハブボルトをボルト孔に圧入することが可能な軸受ユニットを提供することである。

上記課題を達成するために、本発明は、車輪側に固定されて常時非回転状態に維持される静止輪と、静止輪に対向して設けられ且つ車輪側に配された車輪側構成品が固定されて車輪と共に回転する回転輪と、当該回転輪と固定輪との対向面にそれぞれ形成された軌道面間に転動自在に組み込まれた複数の転動体と、静止輪を越えて外方に向って延出されたフランジと、フランジの周方向に沿って所定間隔で配置された複数のボルト孔と、ボルト孔に圧入可能なボルトとを備え、車輪側構成品に形成されたボルト孔をボルトに差し込み、ナットで締付けることで、当該車輪側構成品に対して位置決めして固定する軸受ユニットであって、フランジには、そのボルト孔の周囲を所定量だけ掘り込んで形成した逃げ部が形成されており、ボルト孔にボルトを圧入した際にその圧入状態に応じてボルト孔の周囲の部位が逃げ部に向けて弾性変形する。

この場合、逃げ部は、フランジを貫通してボルト孔と同心状に構成され、又はフランジの車体側及び車輪側の両面にボルト孔と同心状に形成されても良い。
また、本発明において、逃げ部は、ボルト孔の周囲に同心状に断続して形成されていても良く、或いは、連続して形成されても良い。
この場合、逃げ部の内径は、ボルトの頭部の外径よりも大径に設定されても良い。

本発明によれば、ハブフランジを変形させることなくハブボルトをボルト孔に圧入することが可能な軸受ユニットを実現することができる。

以下、本発明の一実施の形態に係る軸受ユニットについて、添付図面に基づいて説明する。なお、本実施形態の軸受ユニットにおいて、逃げ部２０以外の構成は、図４に示した軸受ユニットと同様であるので説明を省略し、以下、本実施形態の特徴部分の説明にとどめる。

図１に示すように、本実施形態の逃げ部２０は、ハブフランジ１２ａのハブボルト孔１２ｂの周囲を当該ボルト孔１２ｂと同心状に連続して所定量だけ掘り込んで形成されている。具体的には、逃げ部２０は、ハブフランジ１２ａの車体側から車輪側に向けて、固定面１２ｅの近傍に到る深さまで掘り込んで形成されている。これにより、ハブボルト孔１２ｂの周囲には、同心状の連続した円形溝が形成されることになる。

このような構成によれば、ハブボルト孔１２ｂにハブボルト１４を圧入すると、ハブボルト孔１２ｂよりも大径に形成されたハブボルト１４の噛合部１４ｃによりハブボルト孔１２ｂが押し広げられ、そのときの応力によってハブボルト孔１２ｂの周囲の部位が弾性変形し、ハブフランジ１２ａを変形させようとする。しかしながら、ハブボルト孔１２ｂの周囲には、逃げ部２０が形成されているため、ハブボルト孔１２ｂの周囲の部位の弾性変形の影響は逃げ部２０によって吸収され、除去される。具体的には、逃げ部２０の内径側の壁面２０ｃが、弾性変形により外径側の壁面２０ｄに向けて変形するが、その変形状態は逃げ部２０に吸収され、外径側の壁面２０ｄを押し広げることなく除去される。なお、逃げ部２０はハブボルト孔１２ｂと同心状に連続して形成されているので、ハブボルト孔１２ｂの全周方向への弾性変形を吸収除去可能である。

このように逃げ部２０を形成することで、ハブボルト孔１２ｂにハブボルト１４を圧入した際に生じる弾性変形の応力は、逃げ部２０によって吸収除去されるため、当該逃げ部２０の外径側に伝達されること無く除去される。これにより、従来のようにハブフランジ１２ａの外周縁側が固定面１２ｅ側（車輪側）へと変形（反り）してしまうことはない。この結果、ブレーキローターＢＲを固定面１２ｅに隙間無く沿わせて固定することができるので、フランジ１２ａの固定面１２ｅにはブレーキローターＢＲが安定して且つ堅牢に固定される。
また、弾性変形の応力が及ぶ領域は、ハブボルト孔１２ｂの内径側から逃げ部２０の内径側の壁面２０ｃまでの領域に留まるので、ハブフランジ１２ａの固定面１２ｅには弾性変形の応力が及ばず、従来のように凸状の変形部位が生じることが無い。この結果、ハブフランジ１２ａの振れ精度が保たれるので、上述したようなブレーキジャダーを抑えることができる。

また、逃げ部２０の内径側の壁面２０ｃから外径側の壁面２０ｄまでの幅寸法は、例えば、ハブフランジ１２ａの材質や形状及び大きさなどにより任意に設定されるので、ここでは特に数値限定はしない。

ところで、円形溝を成す逃げ部２０の内径側の壁面２０ｃは、ハブボルト１４の頭部１４ｄの外径よりも大径に設定することが好ましい。これにより、ハブボルト１４の頭部１４ｄの全領域が、ハブフランジ１２ａに当接されることになる。従って、ハブナット１４ａを締付ける際に、その力を受け止めることができるので、車輪側構成品（ブレーキローターＢＲ）を確実に挟み込み、安定して且つ堅牢に固定することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、以下のように変更しても良い。その変形例として、図２に示すように、Ｏリングの断面形状の奇数多角形の一例として五角形に形成するようにしても良い。また、ハブボルト１４のセレーション部の外径に円形溝がくるようにすることが望ましい。
例えば、上述した逃げ部２０に対向して、ハブフランジ１２ａの固定面１２ｅに更にハブボルト孔１２ｂと同心状の新たな逃げ部２０ｆを形成しても良い。この場合、新たな逃げ部２０ｆは、上述した逃げ部２０と同様の円形溝として構成しても良い。
この場合、２つの逃げ部２０，２０ｆの間には、ハブボルト孔１２ｂの周りの剛性が低下しない程度の肉部２０ｅを残すことが好ましい。また、これら２つの逃げ部２０，２０ｆは必ずしも対向させる必要はなく、例えば、新たな逃げ部２０ｆを上述した逃げ部２０よりも内径側あるいはそれよりも外径側に位置付けるように形成しても良い。

このように、逃げ部２０に加えて新たな逃げ部２０ｆを形成した場合でも、ハブボルト孔１２ｂにハブボルト１４を圧入した際には、弾性変形の応力により外径側の壁面２１ｄに向けて変形する逃げ部２０ｆの内径側の壁面２０ｃは、その変形状態が逃げ部２０ｆに吸収され、外径側の壁面２１ｄを押し広げることなく除去される。なお、その他の構成及び作用効果は上述した実施形態と同様であるので説明を省略する。

なお、上述の実施形態（図１）や変形例（図２）を示す図面では、一例として、逃げ部２０，２０ｆがハブボルト孔１２ｂの周囲に同心状に連続して形成されている場合を想定したが、ハブボルト孔１２ｂの周囲に同心状に断続して形成しても良い。
例えば、図２の構成例において、逃げ部２０のみを断続させても良いし、又は、新たな逃げ部２０ｆのみを断続させても良い。あるいは、双方の逃げ部２０，２０ｆを断続させても良い。
また、図１の構成例において、逃げ部２０を断続させても良い。この場合、断続させたそれぞれの逃げ部２０を固定面１２ｅまで貫通させても良い。その一例として図３には、周方向に沿って逃げ部２０を等間隔に４つ形成した構成例が示されており、各逃げ部２０はそれぞれ固定面１２ｅまで貫通している。なお、その他の構成及び作用効果は上述した実施形態と同様であるので説明を省略する。

なお、断続させた際の逃げ部２０の形状として、図３では略円弧形状の逃げ部２０を例示したが、これに限定されることはなく、例えば、円形（丸形）や四角形あるいは三角形の逃げ部２０をハブボルト孔１２ｂの周囲に同心状に複数個配列させても良い。こ場合、逃げ部２０の個数は、ハブボルト１４をハブボルト孔１２ｂに圧入した際の弾性変形の応力に応じて任意に設定されるので、ここでは特に限定しない。

また、上述の実施形態（図１）や変形例（図２）を示す図面では、一例として、逃げ部２０，２０ｆがハブボルト孔１２ｂの周囲に沿った同心状の円形溝を成している場合を例示したが、逃げ部２０，２０ｆの形状はハブボルト孔１２ｂと同心状に構成されていればどのような形状であっても良い。例えば、逃げ部２０，２０ｆは多角形を成していても良く、例えば六角形や八角形などの溝形状を成す逃げ部２０，２０ｆとしても良い。
また、断続させた逃げ部２０，２０ｆを多角形に形成する場合には、各逃げ部２０，２０ｆが多角形（例えば五角形や七角形）を構成する仮想線に沿って配列されれば良い。この場合、各逃げ部２０，２０ｆの間隔は、ハブボルト１４をハブボルト孔１２ｂに圧入した際の弾性変形の応力に応じて任意に設定されるので、ここでは特に限定しない。

さらに、弾性変形する方向が予め特定されているような場合には、逃げ部２０をハブボルト孔１２ｂと同心状に形成せずに、その弾性変形が吸収除去可能となる部位にのみ形成すれば良い。例えば、弾性変形方向がハブボルト孔１２ｂの径方向上側（図１（ｂ）中向って上側）となるような場合には、その弾性変形を吸収除去するために、ハブボルト孔１２ｂの径方向上側にのみ逃げ部２０を形成すれば良い。これにより、逃げ部２０を形成した方向の弾性変形が逃げ部２０によって吸収除去される。

なお、上述の各実施形態において、ハブボルト孔１２ｂの周囲を掘り込んで逃げ部２０を形成する方法については特に限定しない。例えば、逃げ部２０は切削によって形成されても良いし、プレスによって形成されても良い。或いは、ハブ１２を鋳造によって製作する場合であれば、鋳型に予め逃げ部２０を形成可能な凸部を設けておき、ハブ１２の鋳造と同時に逃げ部２０が形成されても良い。

なお、上述の各実施形態を示す図面上において軸受ユニットは駆動輪用の仕様を例示したが、これに限定されることはなく、従動輪用の仕様としても良い。さらに、上述では、外輪２を静止輪とし、内輪４を回転輪として構成したが、これに代えて、外輪２を回転輪とし、内輪４を静止輪としても良い。

（ａ）は、本発明の一実施形態に係る軸受ユニットのハブフランジのハブボルト孔周面を車輪側から見た側面図。（ｂ）は、軸受ユニットのハブフランジのハブボルト孔周辺の構成を示す断面図。 （ａ）は、本発明の変形例に係る軸受ユニットのハブフランジのハブボルト孔周面を車輪側から見た側面図。（ｂ）は、軸受ユニットのハブフランジのハブボルト孔周辺の構成を示す断面図。 （ａ）は、逃げ部がハブボルト孔の周囲に断続して形成された本発明の変形例に係る軸受ユニットのハブフランジのハブボルト孔周面を車輪側から見た側面図。（ｂ）は、軸受ユニットのハブフランジのハブボルト孔周辺の構成を示す断面図。 従来の軸受ユニットの構成を示す断面図。 ハブボルトの側面図。 従来の軸受ユニットのハブフランジのハブボルト孔近傍に設けられた環状溝を示す拡大図。 従来の軸受ユニットのハブフランジのハブボルト孔周辺の構成を示す断面図。

符号の説明

２ 外輪
４ ハブボルト
６ 転動体
１２ ハブ
１２ａ ハブフランジ
１２ｂ ハブボルト孔
２０ 逃げ部

Claims (6)

1. 車輪側に固定されて常時非回転状態に維持される静止輪と、
   静止輪に対向して設けられ且つ車輪側に配された車輪側構成品が固定されて車輪と共に回転する回転輪と、
   当該回転輪と固定輪との対向面にそれぞれ形成された軌道面間に転動自在に組み込まれた複数の転動体と、
   静止輪を越えて外方に向って延出されたフランジと、
   フランジの周方向に沿って所定間隔で配置された複数のボルト孔と、
   ボルト孔に圧入可能なボルトとを備え、
   車輪側構成品に形成されたボルト孔をボルトに差し込み、ナットで締付けることで、当該車輪側構成品に対して位置決めして固定する軸受ユニットであって、
   フランジには、そのボルト孔の周囲を所定量だけ掘り込んで形成した逃げ部が形成されており、ボルト孔にボルトを圧入した際にその圧入状態に応じてボルト孔の周囲の部位が逃げ部に向けて弾性変形することを特徴とする軸受ユニット。
2. 逃げ部は、フランジを貫通してボルト孔と同心状に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の軸受ユニット。
3. 逃げ部は、フランジの車体側及び車輪側の両面にボルト孔と同心状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の軸受ユニット。
4. 逃げ部は、ボルト孔の周囲に同心状に断続して形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の軸受ユニット。
5. 逃げ部は、ボルト孔の周囲に同心状に連続して形成されていることを特徴とする請求項１又は３に記載の軸受ユニット。
6. 逃げ部の内径は、ボルトの頭部の外径よりも大径に設定されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の軸受ユニット。
   

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