JP2008030554A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】装置の軽量化、低コスト化を実現する車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】外方部材4の車体取付フランジ4bの基部には、インボード側に延びる略円筒状のパイロット部17が形成されている。パイロット部17の外周面には、鍛造加工によって、鍛造加工の加工面を残した凹部17aが形成される。一方、パイロット部17の凹部17a以外の部分には、機械加工により、略均一な円筒状をした加工面を有する凸部17bが形成される。凹部17aと凸部17bは、パイロット部17の外周の12箇所に交互に等配されている。これにより、外方部材4の剛性を低下させることなく軽量化を図ることができる。
【選択図】図2

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、低コスト化を実現する車輪用軸受装置に関するものである。
近年、省資源あるいは公害対策等の面から燃費向上に対する要求は厳しいものがある。自動車部品において、中でも車輪軸受装置の軽量化はこうした要求に応える要因として注目され、強く望まれて久しい。特に、自動車等の車両の中でも軽四輪あるいはスモールカーをはじめとした軽車両においては、低コスト化は言うまでもなく、この軽量化に対する要求は益々増大してきている。
従来から軽量化を図った車輪用軸受装置に関する提案は種々のものがある。特許文献1には、このような軽量化を図った車輪用軸受装置の例が示されている。この車輪用軸受装置においては、ハブ輪の端部にホイールの内径面を案内するホイールパイロット部が形成されている。その円周方向の複数箇所には切欠きが設けられ、断続した突片状に形成されている。これにより、ハブ輪の剛性を低下させることなく、軽量化を図ることができる。
特開2005−297925号公報
しかしながら、このような従来の車輪用軸受装置のハブ輪においては、ホイールパイロット部を切欠いて軽量化を図ったものの、車輪用軸受装置には更なる軽量化が望まれている。また、従来の車輪用軸受装置においては、加工時の旋削量が多く、コストアップにつながっていた。さらに、鍛造加工時の鍛造材料投入量も多かったので、コストアップにつながっていた。
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもので、装置の軽量化、低コスト化を実現する車輪用軸受装置を提供することを目的とする。
係る目的を達成すべく、本発明は、内周に複列の外側転走面が形成され、外周に車体取付フランジが形成された外方部材と、アウトボード側の端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周に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た少なくとも一つの内輪とからなり、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、前記両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、を備えた車輪用軸受装置において、前記外方部材が、前記車体取付フランジよりもインボード側に延びてナックルとすきま嵌合するパイロット部を有し、該パイロット部の外周面に、鍛造加工の加工面を残した凹部と、機械加工による加工面を有する凸部とが交互に形成されている構成を採用した。
このように、外方部材が、車体取付フランジよりもインボード側に延びてナックルとすきま嵌合するパイロット部を有し、該パイロット部の外周面に、鍛造加工の加工面を残した凹部と、機械加工による加工面を有する凸部とが交互に形成されているので、外方部材の剛性を低下させることなく軽量化を図ることができる。また、パイロット部の外周面の機械加工量を削減できるので、生産性が向上し、低コスト化を達成することができる。また、凹部を設けることによって、鍛造材料投入量の削減を実現できるので、低コスト化を達成できる。
また、本発明は、前記パイロット部の基部に環状の機械加工面を有するので、外方部材にナックルを取り付ける際に、ナックル内周面をパイロット部の環状の機械加工面に位置合わせができるので、取付が容易である。
また、本発明は、前記凹部の軸方向に切欠きが設けられている構成とすることもできるので、更なる軽量化が可能である。
また、本発明は、前記パイロット部の端部にセンサーキャップを嵌合してもよく、車輪の回転速度を検出するセンサーを取り付けることができ、アンチロックブレーキシステム(ABS)等に適用できる。
また、本発明は、内周に複列の外側転走面が形成され、外周に車体取付フランジが形成された外方部材と、アウトボード側の端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周に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た少なくとも一つの内輪とからなり、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、前記両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、を備えた車輪用軸受装置において、前記外方部材の外周面に、鍛造加工の加工面を残した凹部と、機械加工による加工面を有する凸部とが交互に形成されているので、更なる軽量化が可能である。
本発明に係る車輪用軸受装置は、内周に複列の外側転走面が形成され、外周に車体取付フランジが形成された外方部材と、アウトボード側の端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周に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た少なくとも一つの内輪とからなり、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、前記両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、を備えた車輪用軸受装置において、前記外方部材が、前記車体取付フランジよりもインボード側に延びてナックルとすきま嵌合するパイロット部を有し、該パイロット部の外周面に、鍛造加工の加工面を残した凹部と、機械加工による加工面を有する凸部とが交互に形成されているので、外方部材の剛性を低下させることなく軽量化を図ることができる。また、パイロット部の外周面の機械加工量を削減できるので、生産性が向上し、低コスト化を達成することができる。また、凹部を設けることによって、鍛造材料投入量の削減を実現できるので、低コスト化を達成できる。
内周に複列の外側転走面が形成され、外周に車体取付フランジが形成された外方部材と、アウトボード側の端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周に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た少なくとも一つの内輪とからなり、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、前記両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、を備えた車輪用軸受装置において、前記外方部材が、前記車体取付フランジよりもインボード側に延びてナックルとすきま嵌合するパイロット部を有し、該パイロット部の外周面に、鍛造加工の加工面を残した凹部と、機械加工による加工面を有する凸部とが交互に形成されている。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づ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第1の実施形態を示す縦断面図である。図2は、外方部材の正面図である。図3は、外方部材の側面図である。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、従動輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置であって、車輪用軸受装置2は、内方部材3と外方部材4、および両部材3、4間に転動自在に収容された複列の転動体(ボール)5、5とを備えている。ここで、内方部材3は、ハブ輪1と、このハブ輪1に圧入された内輪10とを指す。
ハブ輪1は、その外周に円板状に広がる車輪取付フランジ6を一体に有している。この車輪取付フランジ6の円周等配位置には、ハブボルト挿通孔6bが穿設されている。ハブボルト挿通孔6bには、車輪を締結するためのハブボルト6aが植設されている。
ハブ輪1の車輪取付フランジ6のインボード側の外周には内側転走面1aと、この内側転走面1aから軸方向に延びる円筒状の小径段部7が形成され、この小径段部7に内輪10が所定のシメシロを介して圧入されている。そして、小径段部7の端部を径方向外方に塑性変形させて加締部8が形成されている。内輪10はこの加締部8によってハブ輪1に対して軸方向に固定され、所謂第3世代のセルフリテイン構造をなしている。したがって、ハブ輪1の剛性を増大させ、軽量・コンパクト化を図ることができる。また、従来のように内輪をナット等で強固に緊締して予圧量を管理する必要がないため、車両への組込性を簡便にすることができ、長期間その予圧量を維持することができると共に、部品点数を大幅に削減でき、組込性の向上と相俟って低コスト化と軽量・コンパクト化を達成することができる。なお、本発明に係る車輪用軸受においては、前記第3世代構造に限らず、例えば、ハブ輪の小径段部に一対の内輪が圧入される、所謂第2世代構造であっても良い。
外方部材4の内周には複列の外側転走面4a、4aが形成され、これら外側転走面4a、4aに対向する内方部材3の内側転走面のうち、前記一方の内側転走面1aはハブ輪1に、そして、他方の内側転走面10aは内輪10の外周にそれぞれ形成されている。これら両転走面4a、1aおよび4a、10a間に複列の転動体5、5が収容され、これら複列の転動体5、5は転動自在に保持器9、9に保持されている。
外方部材4のアウトボード側の端部にはシール11が装着され、外方部材4と内方部材3との環状空間を密封している。シール11により、軸受内部に封入された潤滑グリースの外部への漏洩と、外部から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。
また、外方部材4は、外周に懸架装置を構成するナックル(図示せず)に取り付けられる車体取付フランジ4bを一体に有し、この車体取付フランジ4bの外周部に複数のボルト挿通孔13が穿設されている。そして、ボルト挿通孔13に貫通するナックルボルト(図示せず)によりナックルに固定される。
さらに、図2、図3にも示すように、外方部材4の車体取付フランジ4bの基部には、インボード側に延びる略円筒状のパイロット部17が形成されている。このパイロット部17は、車体取付フランジ4bに装着されるナックル(図示せず)の内径面を案内するものである。そして、パイロット部17の外周面には、鍛造加工によって、鍛造加工の加工面を残した凹部17aが形成される。一方、パイロット部17の凹部17a以外の部分には、旋削加工により、略均一な円筒状をした加工面を有する凸部17bが形成される。凹部17aと凸部17bは、パイロット部17の外周の12箇所に交互に等配されている。これにより、外方部材4の剛性を低下させることなく軽量化を図ることができる。また、パイロット部17の外周面の旋削加工量を削減できるので、生産性が向上し、低コスト化を達成することができる。また、凹部17aを設けることによって、鍛造材料投入量の削減を実現できるので、低コスト化を達成できる。なお、凹部17aの形状はこれに限定されるものではなく、種々の形状にすることができる。また、本実施例においては、パイロット部17の外周面の12箇所に凹部17aを設けたが、本発明はこれに限定されるものではなく、凹部17aをパイロット部17の外周面の1乃至は複数箇所に設けることができる。
また、外方部材4のパイロット部17の基部には、環状の加工面(図中tで示す)が形成されている。環状の旋削加工面は、全周にわたって略均一な円筒状をしている。この環状の旋削加工面を有するので、外方部材4にナックルを取り付ける際に、ナックル内周面をパイロット部17の環状の旋削加工面に位置合わせができるので、取付が容易である。
内輪10の外径には、パルサーリング16が圧入されている。このパルサーリング16は、円筒状の嵌合部16aと、円板上をしたフランジ部16bとからなり、強磁性体の鋼鈑、例えば、フェライト系のステンレス鋼鈑(JIS規格のSUS430系等)や、冷間圧延鋼鈑(JIS規格のSPCC系等)をプレス加工によって形成されている。そして、フランジ部16bのインボード側の面には、周方向等配に凹凸部18が形成されている。
ここで、パイロット部17のインボード側の端部には、カップ状のセンサーキャップ19が嵌合されている。キャップ19は全体としてカップ状をしており、そのアウトボード側の円筒部19aがパイロット部17の内周面に嵌合されている。円筒部19aのインボード側は、径方向外方に向けて径が広げられており、折り返すように重ねられた重ね部19bとなっている。重ね部19bのインボード側は、円筒部19aと略同径の円筒状をした円筒部19cとなっている。円筒部19cのインボード側は、壁面19dとなっており、外部から遮断されている。このように、パイロット部17の外周面には凹部17aが設けられているので、外周面は凸凹しているが、内周面はセンサーキャップ19と嵌め合い可能な形状をしているので、センサーキャップ19を取り付けることができ、外部からゴミ等が侵入せず、耐久性が増す。このセンサーキャップ19は、オーステナイト系ステンレス鋼鈑(JIS規格のSUS304系等)、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼鈑(JIS規格のSPCC系等)をプレス成形してカップ状に形成されている。
また、パルサーリング16の凹凸部18に対応する位置にはセンサー15が対向配置されている。このセンサー15は、ホール素子、磁気抵抗素子(MR素子)等、磁束の流れ方向に応じて特性を変化させる磁気検出素子およびこの磁気検出素子の出力波形を整える波形整形回路が組み込まれたIC等で構成され、内輪10の回転に伴って凹凸部18の周りの磁束変化によって車輪の回転速度を検出する。15aは、ICから整形された波形として出力される信号を図示しない制御器に送信するためのハーネスで、コネクター等を介することなくセンサーキャップ19の壁面19dを介してセンサー15に接続されている。
ハブ輪1は、S53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中炭素鋼で形成され、車輪取付フランジ6のインボード側の基部および小径段部7に亙り高周波焼入れによって表面硬さを54〜64HRCの範囲に硬化処理されている。なお、加締部8は、鍛造後の素材表面硬さ24HRC以下の未焼入れ部としている。これにより、ハブ輪1の剛性が向上すると共に、内輪10との嵌合面のフレッティング摩耗を防止することができ、ハブ輪1の耐久性が向上する。また、加締部8を塑性変形させる時の加工性が向上すると共に、加工時におけるクラック等の発生を防止してその品質の信頼性が向上する。
また、外方部材4は、ハブ輪1と同様、S53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中炭素鋼で形成され、複列の外側転走面4a、4aに高周波焼入れによって表面硬さを54〜64HRCの範囲に硬化処理されている。一方、内輪10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54〜64HRCの範囲で硬化処理されている。なお、ここでは、転動体5、5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錐ころを使用した複列円錐ころ軸受であっても良い。
図4は、本発明に係る車輪用軸受装置の第2の実施形態を示す外方部材の正面図である。図5は、外方部材の側面図である。なお、同一の部品や部位には同じ符号を付してその重複した説明を省略する。
本実施形態では、図4、図5に示すように、外方部材24の車体取付フランジ24bの基部には、インボード側に延びる略円筒状のパイロット部27が形成されている。このパイロット部27は、車体取付フランジ24bに装着されるナックル(図示せず)の内径面を案内するものである。そして、パイロット部27の外周面には、鍛造加工の加工面を残した凹部27aと、旋削加工による加工面を有する凸部27bとが外周の3箇所に交互に等配されている。
なお、図4、図5に示すように、外方部材24のパイロット部27の車両への取付時に下側になる部分(図の下端)は、旋削加工による加工面を有する凸部27bとなっている。このように、下側になる部分を凹部27aではなく、凸部27bとすることで、取付時に凸部27bをナックル内周面に案内できるので、取付性が向上する。
図6は、本発明に係る車輪用軸受装置の第3の実施形態を示す縦断面図である。図7は、車輪用軸受装置の側面図である。なお、同一の部品や部位には同じ符号を付してその重複した説明を省略する。
この車輪用軸受装置は、駆動輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置であって、車輪用軸受装置32は、内方部材33と外方部材34、および両部材33、34間に転動自在に収容された複列の転動体(ボール)5、5とを備えている。ここで、内方部材33は、ハブ輪31と、このハブ輪31に圧入された内輪40とを指す。
ハブ輪31は、その外周に円板状に広がる車輪取付フランジ36を一体に有している。この車輪取付フランジ36の円周等配位置には、ハブボルト挿通孔36bが穿設されている。ハブボルト挿通孔36bには、車輪を締結するためのハブボルト6aが植設されている。
ハブ輪31の車輪取付フランジ36のインボード側の外周には内側転走面31aと、この内側転走面31aから軸方向に延びる円筒状の小径段部37が形成され、この小径段部37に内輪40が所定のシメシロを介して圧入されている。ハブ輪31の内部は、中空となっており、その内周面には、トルク伝達用のスプライン31bが形成されている。
外方部材34の内周には複列の外側転走面34a、34aが形成され、これら外側転走面34a、34aに対向する内方部材33の内側転走面のうち、前記一方の内側転走面31aはハブ輪31に、そして、他方の内側転走面40aは内輪40の外周にそれぞれ形成されている。これら両転走面34a、31aおよび34a、40a間に複列の転動体5、5が収容され、これら複列の転動体5、5は転動自在に保持器9、9に保持されている。
外方部材34のアウトボード側の端部にはシール11が装着され、外方部材34と内方部材33との環状空間を密封している。また、外方部材34のインボード側の端部には、シール41が装着され、外方部材34と内方部材33との環状空間を密封している。シール11、41により、軸受内部に封入された潤滑グリースの外部への漏洩と、外部から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。
また、外方部材34は、外周に懸架装置を構成するナックル(図示せず)に取り付けられる車体取付フランジ34bを一体に有している。さらに、外方部材34の車体取付フランジ34bの基部には、インボード側に延びる略円筒状のパイロット部47が形成されている。このパイロット部47は、車体取付フランジ34bに装着されるナックル(図示せず)の内径面を案内するものである。そして、パイロット部47の外周面には、鍛造加工によって、鍛造加工の加工面を残した凹部47aが形成される。一方、パイロット部47の凹部47a以外の部分には、旋削加工により、略均一な円筒状をした加工面を有する凸部47bが形成される。凹部47aと凸部47bは、パイロット部47の外周の4箇所に交互に等配されている。これにより、外方部材34の剛性を低下させることなく軽量化を図ることができる。
さらに、凹部47aの端面には、軸方向のアウトボード側に円弧状に窪んだような形状をした切欠き47cが設けられている。この切欠き47cを設けることで、更なる軽量化を実現できる。なお、この切欠き47cは、パイロット部47の内周面まで切欠かれているが、比較的小さな切欠きであるため、シール41やキャップ(図示せず)を問題なく装着することができ、その密封性は保たれる。
図8は、本発明に係る車輪用軸受装置の第4の実施形態を示す外方部材の正面図である。図9は、外方部材の左側面図である。なお、同一の部品や部位には同じ符号を付してその重複した説明を省略する。
本実施形態では、外方部材54の外周面には、鍛造加工によって、鍛造加工の加工面を残した凹部54aが形成される。一方、外方部材54の凹部54a以外の部分には、旋削加工により、略均一な円筒状をした加工面を有する凸部54bが形成される。凹部54aと凸部54bは、外方部材54の側方に2箇所ずつ計4箇所に設けられている。これにより、外方部材4の剛性を低下させることなく軽量化を図ることができる。
外方部材54の車体取付フランジ54cの基部には、インボード側に延びる略円筒状のパイロット部57が形成されている。このパイロット部57は、車体取付フランジ54cに装着されるナックル(図示せず)の内径面を案内するものである。この実施例では、パイロット部57は凹部のない円筒状をしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、外方部材54の側面に凹部54aを設けると共に、このパイロット部57にも凹部を設けることができる。また、本実施例においては、外方部材54の側方の4箇所に凹部54aを設けたが、本発明はこれに限定されるものではなく、凹部54aを外方部材54の外周面の1乃至は複数箇所に設けることができる。
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。特に機械加工については、旋削加工について説明しているが、旋削加工のみに限定されることなく、研削加工にも適用される。
本発明に係る車輪用軸受装置は、駆動輪用、従動輪用、あるいは転動体がボール、円錐ころ等、あらゆる構造の内輪回転タイプの車輪用軸受装置に適用することができる。
本発明に係る車輪用軸受装置の第1の実施形態を示す縦断面図である。 外方部材の正面図である。 外方部材の側面図である。 本発明に係る車輪用軸受装置の第2の実施形態を示す外方部材の正面図である。 外方部材の側面図である。 本発明に係る車輪用軸受装置の第3の実施形態を示す縦断面図である。 車輪用軸受装置の側面図である。 本発明に係る車輪用軸受装置の第4の実施形態を示す外方部材の正面図である。 外方部材の左側面図である。
符号の説明
1、31・・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
1a、10a、31a、40a・・・・内側転走面
2、32・・・・・・・・・・・・・・車輪用軸受装置
3、33・・・・・・・・・・・・・・内方部材
4、24、34、54・・・・・・・・外方部材
4a、34a・・・・・・・・・・・・外側転走面
4b、24b、34b、54c・・・・車体取付フランジ
5・・・・・・・・・・・・・・・・・転動体
6、36・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
6a・・・・・・・・・・・・・・・・ハブボルト
6b、36b・・・・・・・・・・・・ハブボルト挿通孔
7、37・・・・・・・・・・・・・・小径段部
8・・・・・・・・・・・・・・・・・加締部
9・・・・・・・・・・・・・・・・・保持器
10、40・・・・・・・・・・・・・内輪
11、41・・・・・・・・・・・・・シール
13・・・・・・・・・・・・・・・・ボルト挿通孔
15・・・・・・・・・・・・・・・・センサー
15a・・・・・・・・・・・・・・・ハーネス
16・・・・・・・・・・・・・・・・パルサーリング
16a・・・・・・・・・・・・・・・嵌合部
16b・・・・・・・・・・・・・・・フランジ部
17、27、47、57・・・・・・・パイロット部
17a、27a、47a、54a・・・凹部
17b、27b、47b、54b・・・凸部
18・・・・・・・・・・・・・・・・凹凸部
19・・・・・・・・・・・・・・・・センサーキャップ
19a、19c・・・・・・・・・・・円筒部
19b・・・・・・・・・・・・・・・重ね部
19d・・・・・・・・・・・・・・・壁面
31b・・・・・・・・・・・・・・・スプライン
47c・・・・・・・・・・・・・・・切欠き
t・・・・・・・・・・・・・・・・・環状の旋削加工面

Claims (5)

  1. 内周に複列の外側転走面が形成され、外周に車体取付フランジが形成された外方部材と、
    アウトボード側の端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周に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た少なくとも一つの内輪とからなり、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、
    前記両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、を備えた車輪用軸受装置において、
    前記外方部材が、前記車体取付フランジよりもインボード側に延びてナックルとすきま嵌合するパイロット部を有し、該パイロット部の外周面に、鍛造加工の加工面を残した凹部と、機械加工による加工面を有する凸部とが交互に形成されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
  2. 前記パイロット部の基部に環状の機械加工面を有する請求項1に記載の車輪用軸受装置。
  3. 前記凹部の軸方向に切欠きが設けられている請求項1又は2いずれかに記載の車輪用軸受装置。
  4. 前記パイロット部の端部にセンサーキャップが嵌合されている請求項1乃至3いずれかに記載の車輪用軸受装置。
  5. 内周に複列の外側転走面が形成され、外周に車体取付フランジが形成された外方部材と、
    アウトボード側の端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周に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た少なくとも一つの内輪とからなり、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、
    前記両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、を備えた車輪用軸受装置において、
    前記外方部材の外周面に、鍛造加工の加工面を残した凹部と、機械加工による加工面を有する凸部とが交互に形成されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
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