JP2008057717A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 内輪軌道面に働く円周方向の引張応力の過大や、内輪軌道面の変形等による軸受耐久性の低下の問題を生じることなく、内輪とハブ輪との嵌合部におけるクリープの発生を防止でき、かつコスト増を抑えることのできる車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】 外方部材１と内方部材２３の軌道面１ａ，１ｂ，２ａ，３ａ間に複列の転動体４とを備える。内方部材２３が、フランジ２ｃを有するハブ輪２と、その軸部２ｂのインボード側端の外周に嵌合した内輪３とでなる。この車輪用軸受装置において、内輪３の内径面３ｂにおける軸方向の一部に、内径側へ突出する段部を設け、あるいは内輪３の内径面３ｂを、内輪正面側の内径が内輪背面側の内径より大きくなるテーパ形状とする。【選択図】 図１

Description

この発明は、自動車等の車輪用軸受装置に関し、詳しくは、内方部材が車輪取付フランジを有するハブ輪と、ハブ輪の軸部のインボード側端の外周に嵌合した内輪とでなる車輪用軸受装置に関する。

従来、図５に示すように、車輪用軸受装置として、外方部材１と内方部材２３の間に複列の転動体４を介在させ、内方部材２３を、ハブ輪２とこのハブ輪２の軸部２ｂのインボード側端の外周に圧入した内輪３とで構成したものがある。ハブ輪２は、軸部２ｂおよび車輪取付用のフランジ２ｃを有する。内輪３は、図６に示すようにその内径面３ｂの正面側の内径Ｄ１と背面側の内径Ｄ２が等しく、軸方向全体に渡って同径である。

上記のような車輪用軸受装置においては、一般に操舵時や加速時に大きなモーメント荷重が作用することがあり、ハブ輪２の軸部２ｂと内輪３の嵌合面で回転方向への滑りを生じ、いわゆるクリープが起こることがある。そのため従来より、内輪３とハブ輪軸部２ｂとの嵌合部に締代を十分に確保して、このクリープの発生を防止していた。
しかし、締代を大きくし過ぎると、内輪３の軌道面３ａに働く円周方向の引張応力が過大となり、これが原因で軸受装置の耐久性が損なわれることがある。

上記の理由で、締代を大きくすることには限界がある。この為、特許文献１では、内輪とハブ輪の嵌合面にセレーションを形成し、このセレーションの相互の噛合によって、内輪とハブ輪との回転方向の相対回転を阻止し、クリープを発生させないようにしている。 また、特許文献２および特許文献３では、内輪の内径面にセレーションを形成し、このセレーションをハブ輪の軸部の外径面に喰い込ませて上記と同様のクリープの発生を防止している。
特開平７−２７１３５号公報 特開２００１−１７１０号公報 特開２００３−１３００６２号公報

しかし、上記各特許文献のように、内輪とハブ輪の嵌合部にセレーション加工を施したものでは、内輪の軌道面が変形し、軸受装置の短寿命化に繋がる可能性がある。また、内輪およびハブ輪の嵌合部にセレーション加工を施すため、軸受装置のコストアップに繋がる。

この発明の目的は、内輪軌道面に働く円周方向の引張応力の過大や、内輪軌道面の変形等による軸受耐久性の低下の問題を生じることなく、内輪とハブ輪との嵌合部におけるクリープの発生を防止でき、かつコスト増を抑えることのできる車輪用軸受装置を提供することである。

この発明における第１の発明にかかる車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面を有し車体に取付けられる外方部材と、前記軌道面に対向する複列の軌道面を外周に有しアウトボード側端の外周に車輪取付用のフランジを有する内方部材と、これら外方部材と内方部材の軌道面間に介在した複列の転動体とを備え、前記内方部材が、前記フランジを有するハブ輪とこのハブ輪の軸部のインボード側端の外周に嵌合した内輪とでなる車輪用軸受装置において、前記内輪の内径面における軸方向の一部に、内径側へ突出する段部を設けたことを特徴とする。

この構成によると、内輪の内径面における軸方向の一部に、内径側へ突出する段部を設けたので、内輪とハブ輪軸部との嵌合部分は、この段部によって大きな締代を持つ。これにより、内輪とハブ輪との間の回転方向の滑りが防止され、クリープの発生が抑えられる。前記段部の軸方向位置を適宜設計することにより、内輪の軌道面の変形及び内輪軌道面に働く円周方向の引張応力が緩和できる。内輪の内径面に段部を設けるだけで良いため、クリープ防止のための加工コストの増大も抑えられる。
このように、内輪軌道面に働く円周方向の引張応力の過大や、内輪軌道面の変形等による軸受耐久性の低下の問題を生じることなく、内輪とハブ輪との嵌合部におけるクリープの発生を防止でき、かつコスト増を抑えることができる。

この発明において、接触角が背面合わせとなる複列アンギュラ玉軸受型の車輪用軸受装置とし、前記内輪の段部を、この内輪の軌道面に対する肩部とこの肩部側の内輪端面との間に設けても良い。
接触角が背面合わせとなる複列アンギュラ玉軸受の場合、内輪の軌道面に対する肩部側の部分は軌道面の形成部位に比べて厚肉となる。内輪の段部は、この厚肉の肩部側部分に対応する内輪の内径面に設けられ、また内輪の軌道面の形成範囲から外れる。このため、段部をハブ輪に締まり嵌め状態に嵌合させたことによる内輪軌道面の変形への影響が緩和される。

この発明における第２の発明にかかる車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面を有し車体に取付けられる外方部材と、前記軌道面に対向する複列の軌道面を外周に有しアウトボード側端の外周に車輪取付用のフランジを有する内方部材と、これら外方部材と内方部材の軌道面間に介在した複列の転動体とを備え、前記内方部材が、前記フランジを有するハブ輪とこのハブ輪の軸部のインボード側端の外周に嵌合した内輪とでなり、接触角が背面合わせとなる複列アンギュラ玉軸受型の車輪用軸受装置において、前記内輪の内径面を、内輪正面側の内径が内輪背面側の内径よりも大きくなるテーパ形状としたことを特徴とする。

この構成によると、内輪の内径面を、内輪正面側の内径が内輪背面側の内径よりも大きくなるテーパ形状としたため、ハブ輪の軸部と内径が小さくなる内輪背面側での嵌合部分では、大きな締代を持つ圧入嵌合状態となり、内輪とハブ輪の軸部との相対回転が防止される。このため、内輪とハブ輪間のクリープの発生が抑えられる。この場合に、締代が大きくなる部分は、内輪の肉厚が厚い内輪背面側となる為、内輪の軌道面に働く円周方向の引張応力が過大となることがなく、耐久性が損なわれることが回避される。また内輪の内径面をテーパ形状とするだけで良いため、クリープ防止のための加工コストの増大が抑えられる。
このように、内輪軌道面に働く円周方向の引張応力の過大による軸受耐久性の低下の問題を生じることなく、内輪とハブ輪との嵌合部におけるクリープの発生を防止でき、かつコスト増を抑えることができる。

第２の発明において、前記内輪の内径面をテーパ状とする軸方向範囲を、この内輪の軌道面よりも内輪背面側の範囲としても良い。
このように内輪の内径面をテーパ状とする軸方向範囲を規制した場合、圧入による内輪の軌道面の変形への影響及び軌道面に働く円周方向の引張応力を、より効果的に緩和することができる。

この発明における第１の発明の車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面を有し車体に取付けられる外方部材と、前記軌道面に対向する複列の軌道面を外周に有しアウトボード側端の外周に車輪取付用のフランジを有する内方部材と、これら外方部材と内方部材の軌道面間に介在した複列の転動体とを備え、前記内方部材が、前記フランジを有するハブ輪とこのハブ輪の軸部のインボード側端の外周に嵌合した内輪とでなる車輪用軸受装置において、前記内輪の内径面における軸方向の一部に、内径側へ突出する段部を設けたため、内輪軌道面に働く円周方向の引張応力の過大や、内輪軌道面の変形等による軸受耐久性の低下の問題を生じることなく、内輪とハブ輪との嵌合部におけるクリープの発生を防止でき、かつコスト増を抑えることができる。

この発明における第２の発明の車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面を有し車体に取付けられる外方部材と、前記軌道面に対向する複列の軌道面を外周に有しアウトボード側端の外周に車輪取付用のフランジを有する内方部材と、これら外方部材と内方部材の軌道面間に介在した複列の転動体とを備え、前記内方部材が、前記フランジを有するハブ輪とこのハブ輪の軸部のインボード側端の外周に嵌合した内輪とでなり、接触角が背面合わせとなる複列アンギュラ玉軸受型の車輪用軸受装置において、前記内輪の内径面を、内輪正面側の内径が内輪背面側の内径よりも大きくなるテーパ形状としたため、内輪軌道面に働く円周方向の引張応力の過大や、内輪軌道面の変形等による軸受耐久性の低下の問題を生じることなく、内輪とハブ輪との嵌合部におけるクリープの発生を防止でき、かつコスト増を抑えることができる。

この発明の車輪用軸受装置は、駆動輪用の第３世代タイプの軸受装置であって、図１に示すように２列の軌道面１ａ，１ｂを有する外方部材１と、これら各軌道面１ａ，１ｂに対向する軌道面２ａ，３ａを有する内方部材２３とを備える。外方部材１は、車輪取付用のフランジ１ｃを外周に有し、このフランジ１ｃに形成された雌ねじ等のボルト孔１ｄを介して車体における懸架装置のナックル（図示せず）に固定される。

内方部材２３は、ハブ輪２および内輪３からなり、これらハブ輪２および内輪３に上記各列の軌道面２ａ，３ａが設けられている。ハブ輪２は、中空の軸部２ｂ、および軸部２ｂのアウトボード側端の外周に設けられた車輪取付用フランジ２ｃを有する。内輪３は、ハブ輪２の軸部２ｂのインボード側端の外周に段差をもって小径に形成された内輪嵌合面２ｂａに嵌合している。なお、この明細書において、アウトボード側とは、車輪用軸受装置を車体に取付けた状態で車幅方向外側を言い、インボード側とは、同車幅方向の中央側を言う。ハブ輪２における軸部２ｂの中空部は、スプライン軸孔とされ、図示しない等速ジョイントの外輪のステム部が嵌合固定され、これによってハブ輪２が駆動回転する。車輪取付用フランジ２ｃには車輪（図示せず）がボルト２ｄによって取付けられる。

外方部材１の軌道面１ａ，１ｂと内方部材２３の軌道面２ａ，３ａとの間には転動体４が２列に介在され、保持器５によって保持されている。各列の転動体４はボールからなり、この車輪用軸受装置は、接触角αが背面合わせとなる複列アンギュラ玉軸受型とされている。外方部材１とハブ輪２および内輪３間に形成される軸受空間の両端部は、シール６，７により密封されている。

図２に示すように、内輪３の軌道面３ａは、内輪正面側（すなわち軸受背面側）から内輪背面側に向かい径大化して肩部３ｃに連続する曲面に形成される。これにより、内輪３の肩部３ｃから内輪背面までの軸方向部分３ｃａは、肩部３ｃから内輪正面までの軸方向部分３ａａよりも肉厚が大となっている。
内輪３の内径面３ｂは、軸方向の背面部に、内径側に突出する段部３ｄを形成した段差形状とされている。段部３ｄは、その内径Ｄ２を内輪３の内輪正面側の内径Ｄ１よりも小さくした環状の突出部分のことである。段部３ｄは、内輪３の肩部３ｃとこの肩部３ｃ側の内輪端面との間の軸方向範囲、つまり内輪３の肉厚の厚い軸方向部分３ｃａに設けられている。
段部３ｄの内輪端面との間の角部は断面円弧状の面取り形状とされ、段部３ｄと内輪２の一般部分の内径面３ｂとの間はテーパ面とされている。このテーパ面の部分を除く段部３ｄの軸方向に沿った形成幅Ｌ１は、内輪２の上記肩部側の軸方向部分３ａａの軸方向幅Ｌ２よりもやや小とされている。

内輪３の一般部分の内径となる内輪正面側の内径Ｄ１は、ハブ輪２の内輪嵌合面の外径に対して正または零の締代を持つ径とされ、段部３ｄの内径Ｄ２は、ハブ輪２の内輪嵌合面の外径に対して正の締代を持つ径とされる。この段部３ｄの内径Ｄ２は、内輪３の肩部外径に働く円周方向の引張応力が過大とならない寸法に設定することが必要であり、例えば２００ＭＰａ以下となるように設定する。

この構成の車輪用軸受装置によると、内輪３の内径面３ｂにおける軸方向の一部に段部３ｄを設けたので、内輪３とハブ輪２の軸部２ｂとの嵌合部分は、この段部３ｄによって大きな締代を持つ。これにより、内輪３とハブ輪２との間の回転方向の滑りが防止され、クリープの発生が抑えられる。段部３ｄは、内輪３の厚肉の肩部側部分３ｃａに対応する範囲に設けられ、内輪３の軌道面３ａの形成範囲から外れる。このため、段部３ｄをハブ輪２に締まり嵌め状態に嵌合させたことによる内輪軌道面３ａの変形への影響及び、内輪軌道面３ａに働く円周方向の引張応力が緩和される。
このように、内輪軌道面３ａに働く円周方向の引張応力の過大や、内輪軌道面３ａの変形等による軸受耐久性の低下の問題を生じることなく、内輪３とハブ輪２との嵌合部におけるクリープの発生を防止でき、かつコスト増を抑えることができる。

図３（Ａ）（Ｂ）は、この発明の他の実施形態における内輪３を示す。この内輪３は、内径面３ｂを、内輪正面側（軸受背面側）の内径Ｄ１が内輪背面側の内径Ｄ３よりも大きくなるテーパ形状としたものであり、内輪背面側の内径Ｄ３が内輪３の軸方向における内径の最小とされる。この実施形態の場合も、内輪３の内輪正面側の内径Ｄ１は、ハブ輪２の内輪嵌合面の外径に対して正または零の締代を持つ径とされ、内輪背面側の内径Ｄ３は、ハブ輪２の内輪嵌合面の外径に対して正の締代を持つ径とされる。内輪背面側の内径Ｄ３は、内輪３の肩部外径に働く円周方向の引張応力が過大とならない寸法に設定することが必要であり、例えば２００ＭＰａ以下となるように設定する。
なお、この実施形態におけるその他の構成は、図１，図２と共に説明した第１の実施形態と同様である。

この実施形態の場合、内輪３の内径面３ｂを、内輪正面側の内径Ｄ１が内輪背面側の内径Ｄ３よりも大きくなるテーパ形状としているから、ハブ輪２に対する内輪３の内輪背面側での嵌合部分では、大きな締代を持つ圧入嵌合状態となり、内輪３とハブ輪軸部２ｂとの相対回転が防止される。このため、内輪３とハブ輪２間のクリープの発生が抑えられる。この場合に、締代が大きくなる部分は、軸方向の一部であるため、大きなモーメント荷重の作用時等に、内輪３の軌道面３ａに働く円周方向の引張応力が過大となることがなく、耐久性が損なわれることが回避される。特に、接触角が背面合わせとなる複列アンギュラ玉軸受型の車輪用軸受装置において、内輪正面側の内径Ｄ１が内輪背面側の内径Ｄ３よりも大きくなるテーパ形状としており、締代の大きくなる箇所は、内輪３の軌道面３ａに対する肩部側部分に位置することになる。そのため、締代を大きくしたことによる内輪３の軌道面３ａの変形への影響が緩和される。また、内輪３の内径面３ｂをテーパ形状とするだけで良いため、クリープ防止のための加工コストの増大が押さえられる。
このように、この実施形態においても、内輪軌道面３ａに働く円周方向の引張応力の過大や、内輪軌道面３ａの変形等による軸受耐久性の低下の問題を生じることなく、内輪３とハブ輪２との嵌合部におけるクリープの発生を防止でき、かつコスト増を抑えることができる。

図４（Ａ）（Ｂ）は、この発明のさらに他の実施形態における内輪３を示す。この内輪３は、内径面３ｂをテーパ状面３ｆとする軸方向範囲Ｌ３を、内輪３の軌道面３ａよりも内輪背面側の範囲としたものであり、この範囲Ｌ３は、肩部から内輪背面までの軸方向部分３ｃａの形成範囲Ｌ２よりやや狭い範囲としている。内輪３の内径面３ｂにおける内輪正面側端からテーパ状面３ｆに至るまでの部分の径は同一径、つまり円筒状面とされている。
テーパ状面３ｆは、内面背面側に向かって徐々に内径が小さくなり、背面側部分で最小の内径Ｄ４となる。この内径Ｄ４は、内輪３の肩部外径に働く円周方向の引張応力が過大とならない寸法に設定することが必要であり、例えば上記２００ＭＰａ以下となるように設定する。
なお、この実施形態におけるその他の構成は、図１，図２と共に説明した第１の実施形態と同様である。

この実施形態の場合、内輪３の内径面３ｂをテーパ状面３ｆとする軸方向範囲を一部としたため、圧入による内輪３の軌道面３ａの変形への影響の緩和が、より効果的になされる。

なお、上記実施形態では、アンギュラ玉軸受型の車輪用軸受装置に適用した場合につき説明したが、円すいころ軸受型の車輪用軸受装置においても、この発明を適用することができる。

この発明の一実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図である。 同車輪用軸受装置の内輪の一例を示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は一部破断斜視図である。 この発明の車輪用軸受装置に適用される内輪の他の例を示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は一部破断斜視図である。 この発明の車輪用軸受装置に適用される内輪のさらに他の例を示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は一部破断斜視図である。 従来の車輪用軸受装置の一例を示す断面図である。 同車輪用軸受装置の内輪の一例を示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は一部破断斜視図である。

符号の説明

１…外方部材
１ａ，１ｂ…軌道面
１ｃ…車輪取付用フランジ
１ｄ…ボルト孔
２…ハブ輪
２ａ…軌道面
２ｂ…軸部
２ｂａ…内輪嵌合面
２ｃ…フランジ
２ｄ…ボルト
３…内輪
３ａ…軌道面
３ａａ…肩部から内輪正面までの軸方向部分
３ｂ…内径面
３ｃ…肩部
３ｃａ…肩部から内輪背面までの軸方向部分
３ｄ…段部
３ｆ…テーパ状面
４…転動体
５…保持器
２３…内方部材
Ｄ１…内輪正面側内径
Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４…内輪背面側内径
α…接触角

Claims (4)

1. 内周に複列の軌道面を有し車体に取付けられる外方部材と、前記軌道面に対向する複列の軌道面を外周に有しアウトボード側端の外周に車輪取付用のフランジを有する内方部材と、これら外方部材と内方部材の軌道面間に介在した複列の転動体とを備え、前記内方部材が、前記フランジを有するハブ輪とこのハブ輪の軸部のインボード側端の外周に嵌合した内輪とでなる車輪用軸受装置において、
   前記内輪の内径面における軸方向の一部に、内径側へ突出する段部を設けたことを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 請求項１において、接触角が背面合わせとなる複列アンギュラ玉軸受型の車輪用軸受装置とし、前記内輪の段部を、この内輪の軌道面に対する肩部とこの肩部側の内輪端面との間に設けた車輪用軸受装置。
3. 内周に複列の軌道面を有し車体に取付けられる外方部材と、前記軌道面に対向する複列の軌道面を外周に有しアウトボード側端の外周に車輪取付用のフランジを有する内方部材と、これら外方部材と内方部材の軌道面間に介在した複列の転動体とを備え、前記内方部材が、前記フランジを有するハブ輪とこのハブ輪の軸部のインボード側端の外周に嵌合した内輪とでなり、接触角が背面合わせとなる複列アンギュラ玉軸受型の車輪用軸受装置において、
   前記内輪の内径面を、内輪正面側の内径が内輪背面側の内径よりも大きくなるテーパ形状としたことを特徴とする車輪用軸受装置。
4. 請求項３において、前記内輪の内径面をテーパ状とする軸方向範囲を、この内輪の軌道面よりも内輪背面側の範囲とした車輪用軸受装置。

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