JP2008114733A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の軽量・コンパクト化と高剛性化という相反する課題を同時に解決すると共に、強度・耐久性を向上させた車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】複列の円錐ころ９、１０列を備え、ハブ輪１３の小径段部１３ｂの端部を揺動加締することにより内輪６が固定された車輪用軸受装置において、アウター側の円錐ころ９列のピッチ円直径ＰＣＤｏがインナー側の円錐ころ１０列のピッチ円直径ＰＣＤｉよりも大径に設定されると共に、インナー側の円錐ころ１０列のころ長さＬｉがアウター側の円錐ころ９列のころ長さＬｏよりも長く設定され、かつ、それら複列の円錐ころ列のころ径ｄｉ、ｄｏが同一で、アウター側の円錐ころ９列のころ個数がインナー側の円錐ころ１０列のころ個数よりも多く設定されている。これにより、インナー側の軸受列の基本定格荷重が高くなり軸受の剛性と寿命を向上させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車等の車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置、特に、軽量化と高剛性化を図った車輪用軸受装置に関するものである。

従来から自動車等の車輪を支持する車輪用軸受装置は、車輪を取り付けるためのハブ輪を転がり軸受を介して回転自在に支承するもので、駆動輪用と従動輪用とがある。構造上の理由から、駆動輪用では内輪回転方式が、従動輪用では内輪回転と外輪回転の両方式が一般的に採用されている。この車輪用軸受装置には、所望の軸受剛性を有し、ミスアライメントに対しても耐久性を発揮すると共に、燃費向上の観点から回転トルクが小さい複列アンギュラ玉軸受が多用されている。一方、オフロードカーやトラック等、車体重量が嵩む車両には複列円錐ころ軸受が使用されている。

また、車輪用軸受装置には、懸架装置を構成するナックルとハブ輪との間に複列アンギュラ玉軸受等からなる車輪用軸受を嵌合させた第１世代と称される構造から、外方部材の外周に直接車体取付フランジまたは車輪取付フランジが形成された第２世代構造、また、ハブ輪の外周に一方の内側転走面が直接形成された第３世代構造、あるいは、ハブ輪と等速自在継手の外側継手部材の外周にそれぞれ内側転走面が直接形成された第４世代構造とに大別されている。

このうち図３に示すような車輪用軸受装置が知られている。この車輪用軸受装置は、ハブ輪５０と、このハブ輪５０に固定された車輪用軸受５１とを備えている。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ター側（図面左側）、中央寄り側をインナー側（図面右側）という。

ハブ輪５０は、アウター側の一端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ５２を一体に有し、この車輪取付フランジ５２から軸方向に延びる小径段部５０ａが形成されている。車輪取付フランジ５２にはハブボルト５２ａが周方向等配に植設されている。

車輪用軸受５１は、ハブ輪５０の小径段部５０ａに圧入されると共に、小径段部５０ａの端部を塑性変形させて形成した加締部５３によって軸方向に固定されている。この車輪用軸受５１は、外周にナックル（図示せず）に取り付けられるための車体取付フランジ５４ｃを一体に有し、内周に複列の外側転走面５４ａ、５４ｂが形成された外方部材５４と、外周に複列の外側転走面５４ａ、５４ｂに対向する内側転走面５５ａ、５６ａが形成された一対の内輪５５、５６と、これら両転走面間に収容された複列の円錐ころ５７、５８列と、これらの円錐ころ５７、５８を転動自在に保持する保持器５９、６０とを備えた複列円錐ころ軸受で構成されている。

ここで、アウター側の円錐ころ５７列のピッチ円直径Ｄ１が、インナー側の円錐ころ５８列のピッチ円直径Ｄ２よりも大径に設定されている。これに伴い、アウター側の内輪５５の内側転走面５５ａがインナー側の内輪５６の内側転走面５６ａよりも拡径され、あわせて外方部材５４のアウター側の外側転走面５４ａがインナー側の外側転走面５４ｂよりも拡径されている。そして、アウター側の円錐ころ５７がインナー側の円錐ころ５８よりも多数収容され、これらのころ径が同一に設定されている。このように、各ピッチ円直径Ｄ１、Ｄ２がＤ１＞Ｄ２に設定されることにより、車両の静止時だけでなく旋回時においても剛性が向上し、車輪用軸受装置の長寿命化を図ることができる（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−１０８４４９号公報

こうした従来の車輪用軸受装置では、アウター側の円錐ころ５７列のピッチ円直径Ｄ１がインナー側の円錐ころ５８列のピッチ円直径Ｄ２よりも大径に設定され、これに伴い、アウター側の円錐ころ５７がインナー側の円錐ころ５８よりも多数収容されているので、アウター側の軸受列の剛性が向上し、車輪用軸受装置の長寿命化を図ることができる。然しながら、この従来の車輪用軸受装置では、インナー側の軸受列の基本定格荷重がアウター側の軸受列の基本定格荷重よりも小さくなって短寿命になる。

こうした場合、インナー側の円錐ころ５８列のピッチ円直径Ｄ２やころ径をアップさせる方法も考えられるが、ナックルの寸法的な制約があるため、外方部材５４のインナー側の外径をアップすることは難しい。したがって、装置の重量アップを抑えながらさらに軸受の剛性および強度・耐久性を向上させることが課題となっていた。

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・コンパクト化と高剛性化という相反する課題を同時に解決すると共に、強度・耐久性を向上させ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記載の発明は、外周にナックルに取り付けられるための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、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に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、外周に前記複列の外側転走面に対向する内側転走面が形成された少なくとも一つの内輪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円錐ころ列とを備えた車輪用軸受装置において、前記複列の円錐ころ列のうちアウター側の円錐ころ列のピッチ円直径がインナー側の円錐ころ列のピッチ円直径よりも大径に設定されると共に、前記インナー側の円錐ころ列のころ長さが前記アウター側の円錐ころ列のころ長さよりも長く設定され、かつ、前記アウター側の円錐ころ列のころ個数が前記インナー側の円錐ころ列のころ個数よりも多く設定されている。

このように、複列の円錐ころ列を備えた第２または第３世代構造の車輪用軸受装置において、複列の円錐ころ列のうちアウター側の円錐ころ列のピッチ円直径がインナー側の円錐ころ列のピッチ円直径よりも大径に設定されると共に、インナー側の円錐ころ列のころ長さがアウター側の円錐ころ列のころ長さよりも長く設定され、かつ、アウター側の円錐ころ列のころ個数がインナー側の円錐ころ列のころ個数よりも多く設定されているので、軽量・コンパクト化を図ると共に、インナー側の軸受列の基本定格荷重が高くなり、外方部材の外径をアップすることなく軸受の剛性と寿命を向上させ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、前記小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部により前記内輪が軸方向に固定されていれば、軽量・コンパクト化を図ることができる。

また、請求項３に記載の発明のように、前記ハブ輪の外周にアウター側の内側転走面が直接形成されると共に、この内側転走面から軸方向に延びる前記小径段部が形成され、この小径段部に所定のシメシロを介して前記インナー側の内輪が圧入されていれば、一層装置の軽量・コンパクト化ができる。

また、請求項４に記載の発明のように、前記インナー側の円錐ころ列のころ径と前記アウター側の円錐ころ列のころ径が同一に設定されていても良い。

本発明に係る車輪用軸受装置は、外周にナックルに取り付けられるための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、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に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、外周に前記複列の外側転走面に対向する内側転走面が形成された少なくとも一つの内輪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円錐ころ列とを備えた車輪用軸受装置において、前記複列の円錐ころ列のうちアウター側の円錐ころ列のピッチ円直径がインナー側の円錐ころ列のピッチ円直径よりも大径に設定されると共に、前記インナー側の円錐ころ列のころ長さが前記アウター側の円錐ころ列のころ長さよりも長く設定され、かつ、前記アウター側の円錐ころ列のころ個数が前記インナー側の円錐ころ列のころ個数よりも多く設定されているので、軽量・コンパクト化を図ると共に、インナー側の軸受列の基本定格荷重が高くなり、外方部材の外径をアップすることなく軸受の剛性と寿命を向上させた車輪用軸受装置を提供することができる。

外周にナックルに取り付けられるための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、一端部に車輪を取り付けるための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の一方に対向する内側転走面と、この内側転走面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、外周に前記複列の外側転走面の他方に対向する内側転走面が形成された内輪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円錐ころ列とを備え、前記小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部により前記内輪がハブ輪に対して軸方向に固定された車輪用軸受装置において、前記複列の円錐ころ列のうちアウター側の円錐ころ列のピッチ円直径がインナー側の円錐ころ列のピッチ円直径よりも大径に設定されると共に、前記インナー側の円錐ころ列のころ長さが前記アウター側の円錐ころ列のころ長さよりも長く設定され、かつ、それら複列の円錐ころ列のころ径が同一で、前記アウター側の円錐ころ列のころ個数が前記インナー側の円錐ころ列のころ個数よりも多く設定されている。

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。
この車輪用軸受装置は第２世代と呼称される従動輪用であって、ハブ輪１と、このハブ輪１に固定された車輪用軸受２とを備えている。ハブ輪１は、アウター側の一端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ３を一体に有し、この車輪取付フランジ３から肩部１ａを介して軸方向に延びる小径段部１ｂが形成されている。車輪取付フランジ３にはハブボルト３ａが周方向等配に植設されている。

車輪用軸受２は、ハブ輪１の肩部１ａに衝合した状態で小径段部１ｂに所定のシメシロを介して圧入されると共に、小径段部１ｂの端部を塑性変形させて形成した加締部１ｃによって軸方向に固定されている。ハブ輪１はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、肩部１ａから小径段部１ｂ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。なお、加締部１ｃは鍛造加工後の表面硬さのままとされている。これにより、車輪取付フランジ３に負荷される回転曲げ荷重に対して充分な機械的強度を有し、車輪用軸受２の嵌合部となる小径段部１ｂの耐フレッティング性が向上すると共に、加締部１ｃの塑性加工を微小なクラック等の発生を防止してスムーズに行うことができる。

車輪用軸受２は、外周に懸架装置を構成するナックル（図示せず）に取り付けられるための車体取付フランジ４ｃを一体に有し、内周に複列の外側転走面４ａ、４ｂが形成された外方部材４と、外周にこれら複列の外側転走面４ａ、４ｂに対向する内側転走面５ａ、６ａがそれぞれ形成された２つの内輪５、６と、両転走面４ａ、５ａおよび４ｂ、６ａ間に保持器７、８を介して転動自在に収容された複列の円錐ころ９、１０列を備えている。外方部材４と２つの内輪５、６との間に形成された環状空間の開口部にはシール１１、１２が装着され、軸受内部に封入された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。

内輪５、６の内側転走面５ａ、６ａは、円錐ころ９、１０にラインコンタクトするテーパ状に形成され、小径側（正面）端面５ｄ、６ｄが突合せ状態で衝合された、所謂背面合せタイプの複列円錐ころ軸受を構成している。そして、内側転走面５ａ、６ａの大径側に円錐ころ９、１０を案内するための大鍔５ｂ、６ｂと、小径側に円錐ころ９、１０の脱落を防止するための小鍔５ｃ、６ｃがそれぞれ形成されている。

外方部材４はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、複列の外側転走面４ａ、４ｂが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。また、内輪５、６および円錐ころ９、１０はＳＵＪ２等の高炭素クロム鋼で形成され、ズブ焼入れによって芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。

ここで、本実施形態では、アウター側の円錐ころ９列のピッチ円直径ＰＣＤｏがインナー側の円錐ころ１０列のピッチ円直径ＰＣＤｉよりも大径（ＰＣＤｏ＞ＰＣＤｉ）に設定されると共に、インナー側の円錐ころ１０列のころ長さＬｉがアウター側の円錐ころ９列のころ長さＬｏよりも長く設定されている（Ｌｉ＞Ｌｏ）。また、インナー側の円錐ころ１０列のころ径ｄｉとアウター側の円錐ころ９列のころ径ｄｏが同一（ｄｉ＝ｄｏ）に設定されると共に、アウター側の円錐ころ９列のころ個数Ｚｏがインナー側の円錐ころ１０列のころ個数Ｚｉよりも多く設定されている（Ｚｏ＞Ｚｉ）。これにより、軽量・コンパクト化を図ると共に、インナー側の軸受列の基本定格荷重が高くなり、外方部材４の外径をアップすることなく軸受の剛性と寿命を向上させた車輪用軸受装置を提供することができる。

図２は、本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図である。なお、この実施形態は、前述した実施形態と基本的にはハブ輪の構成が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同一機能を有する部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

この車輪用軸受装置は第３世代と呼称される従動輪用であって、外方部材４と、ハブ輪１３、およびこのハブ輪１３の小径段部１３ｂに圧入された内輪６からなる内方部材１４とを備えている。ハブ輪１３は、外周にアウター側の外側転走面４ａに対向するアウター側の内側転走面１３ａと、この内側転走面１３ａから軸方向に延びる小径段部１３ｂが形成されている。内輪６は、その小径側端面６ｄがハブ輪１３の肩部１３ｃに突合せ状態で衝合し、小径段部１３ｂに所定のシメシロを介して圧入されて加締部１ｃによって軸方向に固定されている。

外方部材４とハブ輪１３および内輪６との間に形成された環状空間の開口部にはシール１５、１２が装着され、軸受内部に封入された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、ハブ輪１３はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、シール１５が摺接するシールランド部３ｂから内側転走面１３ａおよび小径段部１３ｂ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、本実施形態は、前述した実施形態と同様、アウター側の円錐ころ９列のピッチ円直径ＰＣＤｏがインナー側の円錐ころ１０列のピッチ円直径ＰＣＤｉよりも大径（ＰＣＤｏ＞ＰＣＤｉ）に設定されると共に、インナー側の円錐ころ１０列のころ長さＬｉがアウター側の円錐ころ９列のころ長さＬｏよりも長く設定されている（Ｌｉ＞Ｌｏ）。また、インナー側の円錐ころ１０列のころ径ｄｉとアウター側の円錐ころ９列のころ径ｄｏが同一（ｄｉ＝ｄｏ）に設定されると共に、ピッチ円直径の差異に伴い、アウター側の円錐ころ９列のころ個数Ｚｏがインナー側の円錐ころ１０列のころ個数Ｚｉよりも多く設定されている（Ｚｏ＞Ｚｉ）。これにより、さらに軽量・コンパクト化を図りつつ軸受の剛性と寿命を向上させることができると共に、インナー側の軸受列の基本定格荷重が高くなり、外方部材４の外径をアップすることなく軸受の剛性と寿命を向上させることができる。

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。

本発明に係る車輪用軸受装置は、駆動輪用、従動輪用に拘わらず、複列の円錐ころ軸受で構成された第２または第３世代構造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。 本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図である。 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、１３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
１ａ、１３ｃ・・・・・・・・・・・・・・・・・肩部
１ｂ、１３ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・小径段部
１ｃ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・加締部
２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・車輪用軸受
３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
３ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ハブボルト
３ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・シールランド部
４・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・外方部材
４ａ、４ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・外側転走面
４ｃ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
５、６・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・内輪
５ａ、６ａ、１３ａ・・・・・・・・・・・・・・内側転走面
５ｂ、６ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・大鍔
５ｃ、６ｃ・・・・・・・・・・・・・・・・・・小鍔
５ｄ、６ｄ・・・・・・・・・・・・・・・・・・小径側端面
７、８・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・保持器
９、１０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・円錐ころ
１１、１２、１５・・・・・・・・・・・・・・・シール
１４・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・内方部材
５０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
５０ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・小径段部
５１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・車輪用軸受
５２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
５２ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ハブボルト
５３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・加締部
５４・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・外方部材
５４ａ、５４ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・外側転走面
５４ｃ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
５５、５６・・・・・・・・・・・・・・・・・・内輪
５５ａ、５６ａ・・・・・・・・・・・・・・・・内側転走面
５７・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・アウター側の円錐ころ
５８・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・インナー側の円錐ころ
５９、６０・・・・・・・・・・・・・・・・・・保持器
ｄｉ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・インナー側の円錐ころのころ径
ｄｏ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・アウター側の円錐ころのころ径
Ｄ１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・アウター側の円錐ころのピッチ円直径
Ｄ２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・インナー側の円錐ころのピッチ円直径
Ｌｉ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・インナー側の円錐ころのころ長さ
Ｌｏ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・アウター側の円錐ころのころ長さ
ＰＣＤｉ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・インナー側の円錐ころのピッチ円直径
ＰＣＤｏ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・アウター側の円錐ころのピッチ円直径
Ｚｉ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・インナー側の円錐ころのころ個数
Ｚｏ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・アウター側の円錐ころのころ個数

Claims (4)

1. 外周にナックルに取り付けられるための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、
   一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に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、外周に前記複列の外側転走面に対向する内側転走面が形成された少なくとも一つの内輪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円錐ころ列とを備えた車輪用軸受装置において、
   前記複列の円錐ころ列のうちアウター側の円錐ころ列のピッチ円直径がインナー側の円錐ころ列のピッチ円直径よりも大径に設定されると共に、前記インナー側の円錐ころ列のころ長さが前記アウター側の円錐ころ列のころ長さよりも長く設定され、かつ、前記アウター側の円錐ころ列のころ個数が前記インナー側の円錐ころ列のころ個数よりも多く設定されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 前記小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部により前記内輪が軸方向に固定されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
3. 前記ハブ輪の外周にアウター側の内側転走面が直接形成されると共に、この内側転走面から軸方向に延びる前記小径段部が形成され、この小径段部に所定のシメシロを介して前記インナー側の内輪が圧入されている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
4. 前記インナー側の円錐ころ列のころ径と前記アウター側の円錐ころ列のころ径が同一に設定されている請求項１乃至３いずれかに記載の車輪用軸受装置。

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