JP2008115985A - 車輪用軸受装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】装置を軽量化すると共に、ボールカセットの落下を防止できる所謂第３、第４世代の車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】外方部材４の内周には、複列の外側転走面４ａ、４ａが形成されている。外方部材４の内周面で、複列の外側転走面４ａ、４ａ間には、平坦な内周面を有する溝部４ｃが形成されている。溝部４ｃと外側転走面４ａ、４ａとの間には、長さ２ｍｍ以上の平坦な肩部４ｄ、４ｄが形成されている。外方部材４の内周面で、複列の外側転走面４ａ、４ａの両側方には、数１０μｍ径方向内方に突き出たカウンタボア４ｅ、４ｅが形成されている。保持器９、９のそれぞれの内方には、軸方向に延びる爪部９ａが突設されている。爪部９ａは、保持器９の円周の４箇所に等配配置されている。爪部９ａは、外方部材４の溝部４ｃの側壁に係合している。
【選択図】図１
【解決手段】外方部材４の内周には、複列の外側転走面４ａ、４ａが形成されている。外方部材４の内周面で、複列の外側転走面４ａ、４ａ間には、平坦な内周面を有する溝部４ｃが形成されている。溝部４ｃと外側転走面４ａ、４ａとの間には、長さ２ｍｍ以上の平坦な肩部４ｄ、４ｄが形成されている。外方部材４の内周面で、複列の外側転走面４ａ、４ａの両側方には、数１０μｍ径方向内方に突き出たカウンタボア４ｅ、４ｅが形成されている。保持器９、９のそれぞれの内方には、軸方向に延びる爪部９ａが突設されている。爪部９ａは、保持器９の円周の４箇所に等配配置されている。爪部９ａは、外方部材４の溝部４ｃの側壁に係合している。
【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、中でも車輪用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。
こうした車輪用軸受装置は、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、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嵌合された内輪または等速自在継手の外側継手部材からなり、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保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と内方部材とで形成される環状空間の開口部に装着されたシールと、からなる。
外方部材の外側転走面の両側方には、径方向内方に突き出たカウンタボアが形成されている。ここで、このカウンタボアを小さくして軽量化を図る方法がある。しかし、カウンタボアが小さい外方部材にボールカセット（転動体と保持器のサブアッシー）を組み込むと、外方部材の軸方向が垂直方向となった際に、下側となったボールカセットが落下してしまう。また、アウトボード側のシールを落下防止とすることも考えられるが、シールの芯金の形状によっては、転動体が芯金にあたり疵がつくことがあり、軸受転動部の早期破損等を引き起こす原因となる。あるいは、組立工程に転動体の落下防止設備を備えることもできるが、コスト増加につながる。
また、転動体の落下防止策の一例が、特許文献１、特許文献２に示されている。これらの例では、一対の内輪の外周に係合溝が設けられており、一方で、保持器の内周に係止片が設けられており、両者が係合している。このようにすることで、カウンタボアを小さくしても、外方部材の軸方向が垂直方向となった際に、下側となったボールカセットと内輪が落下してしまうことがない。
実開平２−９０４１７号公報
特開平６−３０００３６号公報
しかしながら、特許文献１、特許文献２に示す車輪用軸受装置は、ハブ輪にボールカセットを入れた後で、アウトボード側のシールを入れることができないため、所謂第３、第４世代の車輪用軸受装置に適用することは困難であった。
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、装置を軽量化すると共に、ボールカセットの落下を防止できる所謂第３、第４世代の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、外周に懸架装置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嵌合された内輪または等速自在継手の外側継手部材からなり、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保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と内方部材とで形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、前記外方部材の内周面で、前記複列の外側転走面間に溝部が形成され、前記保持器に前記溝部に係合する爪部が形成されている構成を採用した。
このように、外方部材の内周面の溝部に、保持器の爪部が係合することで、ボールカセット組込時に、ボールカセットが外方部材から抜けなくなり、ボールカセットの落下を防止できる。また、この装置であれば、ボールカセットを外方部材に組み込んだ後にアウトボード側のシールを組み込むことができるので、所謂第３、第４世代の車輪用軸受装置にも適用できる。また、従来の組立方法と同工程で爪部を溝部に係合できるので、組立工程を変更する必要がなく、新規組立ラインを設置する等、コスト増加にはつながらない。さらに、外方部材に溝部を設けることによって軸受内部空間が拡大され、転走面間におけるグリースの貯蔵量が増大される。
また、本発明は、前記外方部材の内周面で、前記複列の外側転走面の両側方に数１０μｍのカウンタボアが形成されていることが好ましい。このように、カウンタボアを小さくすることで、外方部材の転走面の旋削取代を削減でき、鍛造投入重量を削減できる。また、ファイバフロー形状改善による転走面の転動寿命向上を図ることができる。さらに、カウンタボアが数１０μｍ程でも突き出ていれば、外側転走面の溝底径を好適に測定できる。
また、本発明は、前記溝部と前記外側軌道面との間に位置する長さ２ｍｍ以上の平坦な肩部と、前記外側転走面に形成された焼入れの硬化層と、を有することもできる。２ｍｍ以上離れた平坦な肩部を経て溝部を形成しているので、この肩部に焼き割れが生じ難い。
また、本発明は、前記爪部が前記保持器の円周の２箇所以上に等配配置されているので、全周にわたり、好適に転動体を保持できる。
本発明に係る車輪用軸受装置は、外周に懸架装置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嵌合された内輪または等速自在継手の外側継手部材からなり、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保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と内方部材とで形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、前記外方部材の内周面で、前記複列の外側転走面間に溝部が形成され、前記保持器に前記溝部に係合する先端が鉤状になった爪部が形成されており、前記外方部材の内周面で、前記複列の外側転走面の両側方に数１０μｍのカウンタボアが形成されているので、装置を軽量化すると共に、ボールカセットの落下を防止できる所謂第３、第４世代の車輪用軸受装置を提供することができる。
外周に懸架装置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嵌合された内輪または等速自在継手の外側継手部材からなり、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保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と内方部材とで形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、前記外方部材の内周面で、前記複列の外側転走面間に溝部が形成され、前記保持器に前記溝部に係合する先端が鉤状になった爪部が形成されている。
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実施形態を示す縦断面図である。図２（ａ）は保持器の縦断面図であり、図２（ｂ）は保持器の側面図である。図３（ａ）はボールカセットの外方部材への組み込み前の状態を示し、図３（ｂ）は組み込み途中の状態、図３（ｃ）は組み込み後の状態を示す図である。図４は、ボールカセットを外方部材に組み込んだ後に、外方部材を立てた状態を示す図である。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、中央寄り側をインボード側という。
図１は、本発明に係る車輪用軸受装置の実施形態を示す縦断面図である。図２（ａ）は保持器の縦断面図であり、図２（ｂ）は保持器の側面図である。図３（ａ）はボールカセットの外方部材への組み込み前の状態を示し、図３（ｂ）は組み込み途中の状態、図３（ｃ）は組み込み後の状態を示す図である。図４は、ボールカセットを外方部材に組み込んだ後に、外方部材を立てた状態を示す図である。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、中央寄り側をインボード側という。
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。内輪１０の外周には、他方の内側転走面１０ａが形成されている。
外方部材４の内周には、複列の外側転走面４ａ、４ａが形成されている。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。外方部材４の内周面で、複列の外側転走面４ａ、４ａ間には、平坦な内周面を有する溝部４ｃが形成されている。溝部４ｃは、外方部材４の加工工程において、切削またはローリング鍛造で同時に加工することができる。溝部４ｃと外側転走面４ａ、４ａとの間には、長さ２ｍｍ以上の平坦な肩部４ｄ、４ｄが形成されている。ボールカセットを押し込む際に、肩部４ｄ、４ｄの角部が削れて、その削りカスが転動の支障とならないように、肩部４ｄ、４ｄの角部は丸められている。
外側転走面４ａ、４ａは高周波による焼入れが行われており、硬化層が形成されている。一般に高周波焼入れをする場合、高周波電流を焼入れしたい部分にうまく誘導する誘導コイルをつくって行うものである。しかし、凸部や鋭角部等、先に昇温しやすい部分に電流が流れやすいため、凸部や鋭角部がオーバーヒートや焼き割れを発生することがある。この焼き割れ原因は、急冷によって材料内外に温度差が生じ、熱応力が発生することにある。変態点以下の温度では変態により生じた新しい組織（マルテンサイト）と古い組織（オーステナイト）との体積差による変態応力がこれに重畳されて両者の和が引っ張り応力となって、ある限界線を越えると割れが生じる。したがって、速く冷える外周部、薄肉部、コーナー部などに割れが発生しやすいものであるが、２ｍｍ以上離れた平坦な肩部４ｄ、４ｄを経て溝部４ｃを形成しているので、この肩部４ｄ、４ｄに焼き割れが生じ難いものである。肩部４ｄ、４ｄの平面幅はできれば２ｍｍよりも長いほうが、電流が肩部４ｄ、４ｄに流れにくくオーバーヒートや焼き割れを発生することがないものである。したがって、外方部材４の内周面に溝４ｃを形成して肉薄部として重量を軽くすると共に、この溝部４ｃがグリース溜りとなり、振動等で多量のグリースが転動体間に流入することが防止され、転動体間でのグリースの異常発熱と、転動体のせん断作用による増ちょう剤の軟化ないし油分離が防止され、グリース漏れを防止できる。また、外側転走面を焼入れでき、かつ肩部が割れにくくなるので、耐久性、信頼性の向上が図れる。
外方部材４の内周面で、複列の外側転走面４ａ、４ａの両側方には、数１０μｍ径方向内方に突き出たカウンタボア４ｅ、４ｅが形成されている。カウンタボア４ｅ、４ｅを設けないということも考えられるが、数１０μｍ程でも突き出ていれば、外側転走面４ａ、４ａの溝底径を好適に測定できる。つまり、カウンタボア４ｅ、４ｅがあれば、溝底最大径はカウンタボア４ｅ、４ｅの内方に存在することになるので、その測定箇所が明確であるが、カウンタボア４ｅ、４ｅがない場合には、溝底最大径は、外側転走面４ａ、４ａの側方の外方部材４の内径面との境目がなくなり、測定箇所が明確にならない。
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。
保持器９、９のそれぞれの内方には、図２にも示すように、軸方向に延びる爪部９ａが突設されている。爪部９ａは、保持器９の円周の４箇所に等配配置されている。爪部９ａの先端部は、その外周面に引っ掛かり部を有する鉤状になっている。爪部９ａは、外方部材４の溝部４ｃの側壁に係合している。なお、この例では、爪部９ａを保持器９の円周の４箇所に等配配置する例を示したが、本発明はこれに限定されず、２箇所以上８箇所以下に等配配置されることもできる。８箇所以下としたのは、数が多くなりすぎると大きな嵌め込み力が必要となるから不適であるためである。
爪部９ａは、軸受組立時はボールカセットが外方部材４から抜け落ちないように、またアウトボード側シール１２の芯金にボール５がぶつから無いように溝４ｃの側壁に引っ掛かかった状態であるが、組立後は保持器９同士や溝４ｃと接触しない充分な隙間を保つ寸法とすることで、軸受運転中の保持器９の爪部９ａの引き摺りによる回転トルク増加や、爪部９ａの摩耗粉の転走面への噛み込みによる回転不具合を起こさない。
図３（ａ）〜（ｃ）には、外方部材４に、転動体５を保持した保持器９（ボールカセット）を組み込む状態が示されている。インボード側には、既に保持器９が外方部材４に組み込まれており、保持器９の爪部９ａが外方部材４の溝部４ｃに係合している。図３（ａ）においては、アウトボード側の保持器９は未だ外方部材４に組み込まれておらず、爪部９ａの先端がアウトボード側の肩部４ｄの左方に位置している。図３（ｂ）においては、図３（ａ）の状態よりも保持器９が右方に移動されており、爪部９ａが肩部４ｄに当接し、弾性変形している。この状態でさらに保持器９を右方に移動すると、図３（ｃ）に示すように、爪部９ａの先端の鉤部が外方部材４の溝部４ｃに嵌まり込む。
図４に示すように、転動体５を保持した保持器９（ボールカセット）を外方部材４に組み付けると、外方部材４を立てても転動体５が落下することがない。即ち、外方部材４を立てると、その下方に位置する転動体５が重力によって下方に付勢される。しかし、転動体５を保持する保持器９の爪部９ａが外方部材４の溝部４ｃに係合しているので、爪部９ａの先端の鉤部が溝部４ｃの側壁に引っかかり、それ以上下方に移動することがない。
外方部材４と内方部材３とで形成される環状空間の開口部には、シール１１、１２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、１２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。
保持器９は、ＰＡ（ポリアミド樹脂）６６等をベースとし、ＧＦ（グラスファイバー）やＣＦ（カーボンファイバー）等の強化材を含有した熱可塑性の合成樹脂から射出成形によって形成されている。合成樹脂を使用することにより、保持器９の爪部９ａが外方部材４の肩部４ｄを乗り越え溝部４ｃに嵌り込む際に適度な弾性変形をするため、爪部９ａの十分な強度を有しつつ嵌め込み力を不必要に大きくすることが無い。
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、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５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。
また、外方部材４は、ハブ輪１と同様、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、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５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。一方、内輪１０および転動体５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。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。
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、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所謂第３、第４世代の車輪用軸受装置に適用することができる。
１・・・・・・・・・ハブ輪
１ａ、１０ａ・・・・内側転走面
２・・・・・・・・・車輪用軸受装置
３・・・・・・・・・内方部材
４・・・・・・・・・外方部材
４ａ・・・・・・・・外側転走面
４ｂ・・・・・・・・車体取付フランジ
４ｃ・・・・・・・・溝部
４ｄ・・・・・・・・肩部
４ｅ・・・・・・・・カウンタボア
５・・・・・・・・・転動体
６・・・・・・・・・車輪取付フランジ
６ａ・・・・・・・・ハブボルト
６ｂ・・・・・・・・ハブボルト挿通孔
７・・・・・・・・・小径段部
９・・・・・・・・・保持器
９ａ・・・・・・・・爪部
１０・・・・・・・・内輪
１１、１２・・・・・シール
１３・・・・・・・・ボルト挿通孔
１ａ、１０ａ・・・・内側転走面
２・・・・・・・・・車輪用軸受装置
３・・・・・・・・・内方部材
４・・・・・・・・・外方部材
４ａ・・・・・・・・外側転走面
４ｂ・・・・・・・・車体取付フランジ
４ｃ・・・・・・・・溝部
４ｄ・・・・・・・・肩部
４ｅ・・・・・・・・カウンタボア
５・・・・・・・・・転動体
６・・・・・・・・・車輪取付フランジ
６ａ・・・・・・・・ハブボルト
６ｂ・・・・・・・・ハブボルト挿通孔
７・・・・・・・・・小径段部
９・・・・・・・・・保持器
９ａ・・・・・・・・爪部
１０・・・・・・・・内輪
１１、１２・・・・・シール
１３・・・・・・・・ボルト挿通孔
Claims (4)
- 外周に懸架装置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嵌合された内輪または等速自在継手の外側継手部材からなり、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保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体と、
前記外方部材と内方部材とで形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、
前記外方部材の内周面で、前記複列の外側転走面間に溝部が形成され、前記保持器に前記溝部に係合する爪部が形成されていることを特徴とする車輪用軸受装置。 - 前記外方部材の内周面で、前記複列の外側転走面の両側方に数１０μｍのカウンタボアが形成されている請求項１記載の車輪用軸受装置。
- 前記溝部と前記外側軌道面との間に位置する長さ２ｍｍ以上の平坦な肩部と、前記外側転走面に形成された焼入れの硬化層と、を有する請求項１又は２記載の車輪用軸受装置。
- 前記爪部が前記保持器の円周の２箇所以上に等配配置されている請求項１乃至３いずれか１項記載の車輪用軸受装置。
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