JP2010089664A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】軽量化を図りつつ、車輪取付フランジの面振れ精度を維持すると共に、車輪取付フランジの強度を高めて耐久性の向上を図った車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】ハブ輪4の一端部に車輪取付フランジ6と、この基部からアウター側に延びるパイロット部14が形成されると共に、車輪取付フランジ6の円周方向等配に複数のハブボルト7が圧入された車輪用軸受装置において、ハブ輪4のアウター側端部に軸方向に延びるすり鉢状の凹所13が形成され、この深さが基部6b付近までとされると共に、パイロット部14の内周に複数の肉盛部15が鍛造加工によって形成され、この肉盛部15がハブボルト7と同位相位置に配置されているので、軽量化を図りつつ、車輪取付フランジ6の強度を高めることができ、モーメント荷重が作用した時、パイロット部14の隅部16に発生する応力を緩和することができる。
【選択図】図1

Description

本発明は、自動車等の車輪を支持する車輪用軸受装置に関するもので、特に、軽量化を図りつつ、車輪取付フランジの面振れ精度を維持すると共に、車輪取付フランジの強度を高めて耐久性の向上を図った車輪用軸受装置に関する。
一般にディスクブレーキの普及によって制動力が増大してきた反面、このディスクブレーキのロータをブレーキパッドにて挟持して制動を行う場合、特に車両低速走行時に振動が発生し、低周波の不快な騒音を誘発することがある。こうした現象はブレーキジャダーと呼ばれ、車両の高性能化や静寂化に伴って、近年、この分析および改善が新しい技術課題として着目されている。
ブレーキジャダーの明確なメカニズムはまだ詳細には解明されてはいないが、その一要因としてブレーキロータのパッド摺接面の振れ精度が挙げられている。この振れ精度は、ブレーキロータ単体の振れ精度だけでなく、ブレーキロータを取り付ける車輪取付フランジの面振れ精度、転がり軸受のアキシアル振れ、転走面の精度、および転がり軸受の組立精度等々が累積され、最終的にブレーキロータ側面の面振れ精度となって現れてくる。
また、近年、低コスト化は言うに及ばず、燃費向上のために軽量化を追求することにより、余肉を排除して車輪用軸受装置をスリム化させることと、操縦安定性のために車輪用軸受装置を剛性アップさせることがなされている。こうした、言わば両者相反する要求を満足しつつ、前述したブレーキロータ側面の面振れ精度対策が種々講じられている。その中で、図4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、図4(b)に示すように、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55を一体に有し、外周に一方の内側転走面52aと、この内側転走面52aから軸方向に延びる小径段部54が形成されたハブ輪52、およびこのハブ輪52の小径段部54に圧入され、外周に他方の内側転走面53aが形56成された内輪53からなる内方部材51と、外周に車体(図示せず)に取り付けられるための車体取付フランジ61を一体に有し、内周に複列の転走面60a、60bが形成された外方部材60と、保持器62、62で円周等配され、両転走面間に転動自在に収容された複列のボール63、63とを備えている。また、車輪取付フランジ55の円周等配位置には車輪を固定するためのハブボルト56が植設されている。
外方部材60の両端にはシール64、65が装着され、外方部材60と内方部材51との環状空間を密封し、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。
そして、車輪取付フランジ55の側面55aには旋盤等の一次切削により環状溝57が形成されている(図4(a)参照)。この環状溝57の溝幅中央部にはボルト穴58が円周等配に穿設されている。さらにハブボルト56の外径に形成されたナール56a部をこのボルト穴58に圧入固定した後、環状溝57以外の側面55aが旋盤等により二次切削されている。
このように、従来の車輪用軸受装置にあっては、環状溝57が側面55aに形成されていることにより、ハブボルト56の圧入による側面55aの変形等の影響を最小限に抑制することができると共に、ハブボルト56の圧入後、さらに側面55aが二次切削されているので、ハブボルト56の圧入によって増加した側面55aの面振れを抑制することができる。
特開2003−154801号公報
然しながら、前述した車輪用軸受装置において、車両の横旋回等により車輪取付フランジ55に大きなモーメント荷重が負荷された場合、車輪取付フランジ55の基部、すなわち、車輪取付フランジ55とブレーキパイロット部59間の隅部59aの表面に繰り返し交番応力が発生する。この交番応力に対し、車輪取付フランジ55の形状・寸法を変更して厚肉化し、車輪取付フランジ55の強度・耐久性を向上させることも考えられるが、これでは市場における軽量・コンパクト化の流れと逆行し、強度対策としては得策と言えない。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、軽量化を図りつつ、車輪取付フランジの面振れ精度を維持すると共に、車輪取付フランジの強度を高めて耐久性の向上を図っ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に記載の発明は、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部にブレーキロータを介して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、この車輪取付フランジ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所定のシメシロを介して圧入された少なくとも一つの内輪からなり、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を備え、前記車輪取付フランジの基部からアウター側に延び、前記ブレーキロータを案内支持する円筒状のパイロット部が形成されると共に、前記車輪取付フランジの円周方向等配に複数のハブボルトが圧入された車輪用軸受装置において、前記パイロット部の内周に複数の肉盛部が鍛造加工によって形成されている。
このように、ハブ輪の一端部にブレーキロータを介して車輪を取り付けるための車輪取付フランジと、この車輪取付フランジの基部からアウター側に延び、ブレーキロータを案内支持する円筒状のパイロット部が形成されると共に、車輪取付フランジの円周方向等配に複数のハブボルトが圧入された車輪用軸受装置において、パイロット部の内周に複数の肉盛部が鍛造加工によって形成されているので、軽量化を図りつつ、車輪取付フランジの強度を高めることができ、車輪取付フランジにモーメント荷重が作用しても、車輪取付フランジのアウター側の側面とパイロット部の外周面とが交差する隅部に発生する応力を緩和し、過大な応力が発生するのを防止することができるので、ハブ輪の耐久性の向上を図っ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、前記肉盛部が前記ハブボルトと同位相位置に配置されていれば、車輪取付フランジの強度を効果的に高めることができる。
また、請求項3に記載の発明のように、前記車輪取付フランジのインナー側の側面に、その基部から放射方向に延びる複数のリブが形成されていれば、ハブ輪の軽量化を図ることができる。
また、請求項4に記載の発明のように、前記ハブ輪のアウター側端部に軸方向に延びるすり鉢状の凹所が鍛造加工によって形成され、この凹所の深さが少なくとも前記車輪取付フランジのインナー側の基部付近までとされていれば、ハブ輪の軽量化を図ることができる。
また、請求項5に記載の発明のように、前記ハブ輪が炭素0.40〜0.80重量%を含む中高炭素鋼で形成され、前記車輪取付フランジのインナー側の基部から小径段部に亙って高周波焼入れによって所定の硬化層が形成されると共に、前記パイロット部の隅部に高周波焼入れによって所定の硬化層が形成されていれば、車輪取付フランジの形状・寸法を変更することなく、回転曲げ疲労の最弱部となるパイロット部の隅部を高強度化することができ、車輪取付フランジのアウター側の側面の面振れ精度を劣化させることなく維持することができると共に、軽量化を図りつつ、回転曲げ疲労に対する強度アップを図ることができる。
また、請求項6に記載の発明のように、前記内方部材が、一端部に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所定のシメシロを介して圧入され、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と共に、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って所定の軸受予圧が付与された状態で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。
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一体に形成された外方部材と、一端部にブレーキロータを介して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、この車輪取付フランジ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所定のシメシロを介して圧入された少なくとも一つの内輪からなり、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を備え、前記車輪取付フランジの基部からアウター側に延び、前記ブレーキロータを案内支持する円筒状のパイロット部が形成されると共に、前記車輪取付フランジの円周方向等配に複数のハブボルトが圧入された車輪用軸受装置において、前記パイロット部の内周に複数の肉盛部が鍛造加工によって形成されているので、軽量化を図りつつ、車輪取付フランジの強度を高めることができ、車輪取付フランジにモーメント荷重が作用しても、車輪取付フランジのアウター側の側面とパイロット部の外周面とが交差する隅部に発生する応力を緩和し、過大な応力が発生するのを防止することができるので、ハブ輪の耐久性の向上を図った車輪用軸受装置を提供することができる。
外周に車体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一体に形成された外方部材と、一端部にブレーキロータを介して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所定のシメシロを介して圧入され、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を備え、前記車輪取付フランジの基部からアウター側に延び、前記ブレーキロータを案内支持する円筒状のパイロット部が形成されると共に、前記車輪取付フランジの円周方向等配に複数のハブボルトが圧入された車輪用軸受装置において、前記ハブ輪のアウター側端部に軸方向に延びるすり鉢状の凹所が鍛造加工によって形成され、この凹所の深さが少なくとも前記車輪取付フランジのインナー側の基部付近までとされると共に、前記パイロット部の内周に複数の肉盛部が鍛造加工によって形成され、これらの肉盛部が前記ハブボルトと同位相位置に配置されている。
以下、本発明の実施の形態を図面に基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、図2は、図1の正面図である。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ター側(図1の左側)、中央寄り側をインナー側(図1の右側)という。
この車輪用軸受装置は従動輪側で第3世代構造をなし、内方部材1と外方部材2と複列の転動体(ボール)3、3とを備えている。内方部材1はハブ輪4と、このハブ輪4に圧入固定された別体の内輪5とからなる。
ハブ輪4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6を一体に有し、外周に一方(アウター側)の内側転走面4aと、この内側転走面4aから軸方向に延びる小径段部4bが形成されている。車輪取付フランジ6の円周等配位置には車輪を固定するためのハブボルト7が植設されている。そして、これらのハブボルト7間には円孔6aが形成されている。この円孔6aは軽量化に寄与できるだけでなく、装置の組立・分解工程において、レンチ等の締結治具をこの円孔6aから挿入することができ作業を簡便化することができる。
また、ハブ輪4の車輪取付フランジ6は軽量化を図るため全体的に薄肉に形成されると共に、剛性を高めるため車輪取付フランジ6のインナー側の側面には、基部6bから放射方向に延びる複数のリブ6dが形成されている。このリブ6dは、ハブボルト7の位置でインナー側に突出し、厚肉とされて花弁状に形成されている(図2参照)。
内輪5は、外周に他方(インナー側)の内側転走面5aが形成され、ハブ輪4の小径段部4bに圧入固定されている。そして、小径段部4bの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部8によって所定の軸受予圧が付与された状態で内輪5が軸方向に固定されている。
また、ハブ輪4はS53C等の炭素0.40〜0.80重量%を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面4aをはじめ、後述するアウター側のシール11のシールランド部となる基部6bから小径段部4bに亙り高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に硬化層9が形成されている(図中クロスハッチングにて示す)。なお、加締部8は、鍛造加工後の未焼入れ部とされている。こうした高周波焼入れによりハブ輪4の強度が向上すると共に、内輪5の嵌合面におけるフレッティングが抑制されて耐久性が向上する。一方、内輪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。
外方部材2は、外周に車体(図示せず)に取り付けられるための車体取付フランジ2bを一体に有し、内周に内方部材1の内側転走面4a、5aに対向する複列の外側転走面2a、2aが一体に形成されている。また、外方部材2は、ハブ輪4と同様、S53C等の炭素0.40〜0.80重量%を含む中高炭素鋼で形成され、複列の外側転走面2a、2a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。これら複列の外側転走面2a、2aと内側転走面4a、5a間には保持器10、10で円周等配された複列の転動体3、3がそれぞれ転動自在に収容されている。内方部材1と外方部材2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潤滑グリースの漏洩と、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。
ここで、ハブ輪4のアウター側端部に軸方向に延びるすり鉢状の凹所13が形成されている。この凹所13は鍛造加工によって形成され、その深さは、少なくとも車輪取付フランジ6のインナー側の基部6b付近までとされている。また、車輪取付フランジ6のアウター側の基部に、図示しないブレーキロータおよびホイールを径方向に案内支持するための円筒状のパイロット部14が突出して形成されている。そして、図2に示すように、このパイロット部14の内周のハブボルト7と同位相位置に肉盛部15が鍛造加工によって形成されている。
これにより、軽量化を図りつつ、車輪取付フランジ6の強度を高めることができ、車輪取付フランジ6にモーメント荷重が作用しても、車輪取付フランジ6のアウター側の側面6cとパイロット部13の外周面とが交差する隅部16に発生する応力を緩和し、過大な応力が発生するのを防止することができるので、ハブ輪4の耐久性の向上を図った車輪用軸受装置を提供することができる。また、車輪取付フランジ6のアウター側の側面6cの旋削加工時に、これらの肉盛部15をケレーとして利用し、ハブ輪4を回転駆動することもできる。
図3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(図1)と基本的には軸受部とハブ輪の一部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品や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駆動輪側の第2世代と称され、ハブ輪17と車輪用軸受18とを備えている。ハブ輪17は、アウター側の端部に車輪取付フランジ6を一体に有し、外周に、この車輪取付フランジ6から軸方向に延びる円筒状の小径段部17aが形成され、内周にトルク伝達用のセレーション(またはスプライン)17bが形成されている。車輪用軸受18は小径段部17aに所定のシメシロを介して圧入固定されている。
車輪用軸受18は、外周に車体取付フランジ19bを一体に有し、内周に複列のテーパ状の外側転走面19a、19aが形成された外方部材19と、この外方部材19に内挿され、外周に前記複列の外側転走面19a、19aに対向するテーパ状の内側転走面20aが形成された一対の内輪20、20と、両転走面19a、20a間に収容された複列の転動体(円すいころ)21、21と、これら複列の転動体21、21を転動自在に保持する保持器22とを備えている。
内輪20には内側転走面20aの大径側に大鍔20bが形成されて転動体21が案内されると共に、小径側に転動体21の脱落を防止する小鍔20cが形成されている。そして、一対の内輪20、20の小鍔20c側の端面が突き合された状態でセットされ、所謂背面合せタイプの複列の円すいころ軸受を構成している。
ハブ輪17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のインナー側の基部から小径段部17aに亙り高周波焼入れによって表面硬さを50〜64HRCの範囲に硬化処理されている。これにより、ハブ輪17の耐久性が向上すると共に、小径段部17aに嵌合される一対の内輪20、20とのフレッティング摩耗を防止する。
内輪20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、外方部材19においては、ハブ輪17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19a、19a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。
本実施形態では、前述した実施形態と同様、車輪取付フランジ6のアウター側の基部に円筒状のパイロット部14が突出して形成されている。そして、このパイロット部14の内周のハブボルト7と同位相位置に肉盛部15が鍛造加工によって形成されている。これにより、軽量化を図りつつ、車輪取付フランジ6の強度を高めることができ、車輪取付フランジ6にモーメント荷重が作用しても、車輪取付フランジ6のアウター側の側面6cとパイロット部13の外周面とが交差する隅部16に発生する応力を緩和し、ハブ輪17の耐久性の向上を図ることができる。
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、例えば、外方部材に車輪取付フランジを有する外輪回転タイプでも良く、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る。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、一端部にブレーキロータを介して車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有するハブ輪と複列の転がり軸受とがユニット化された第1世代乃至第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。 図1の正面図である。 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し、(a)は正面図、(b)は縦断面図である。
符号の説明
1・・・・・・・・・・・・内方部材
2、19・・・・・・・・・外方部材
2a、19a・・・・・・・外側転走面
2b、19b・・・・・・・車体取付フランジ
3、21・・・・・・・・・転動体
4、17・・・・・・・・・ハブ輪
4a、5a、20a・・・・内側転走面
4b・・・・・・・・・・・小径段部
5、20・・・・・・・・・内輪
6・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
6a・・・・・・・・・・・円孔
6b・・・・・・・・・・・車輪取付フランジのインナー側の基部
6c・・・・・・・・・・・車輪取付フランジのアウター側の側面
6d・・・・・・・・・・・リブ
7・・・・・・・・・・・・ハブボルト
8・・・・・・・・・・・・加締部
9・・・・・・・・・・・・硬化層
10、22・・・・・・・・保持器
11、12・・・・・・・・シール
13・・・・・・・・・・・凹所
14・・・・・・・・・・・パイロット部
15・・・・・・・・・・・肉盛部
16・・・・・・・・・・・隅部
17b・・・・・・・・・・セレーション
18・・・・・・・・・・・車輪用軸受
20b・・・・・・・・・・大鍔
20c・・・・・・・・・・小鍔
51・・・・・・・・・・・内方部材
52・・・・・・・・・・・ハブ輪
52a、53a・・・・・・内側転走面
53・・・・・・・・・・・内輪
54・・・・・・・・・・・小径段部
55・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
55a・・・・・・・・・・側面
56・・・・・・・・・・・ハブボルト
56a・・・・・・・・・・ナール部
57・・・・・・・・・・・環状溝
58・・・・・・・・・・・ボルト穴
59・・・・・・・・・・・ブレーキパイロット部
59a・・・・・・・・・・隅部
60・・・・・・・・・・・外方部材
60a、60b・・・・・・外側転走面
61・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
62・・・・・・・・・・・保持器
63・・・・・・・・・・・ボール
64、65・・・・・・・・シール

Claims (6)

  1. 内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、
    一端部にブレーキロータを介して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、この車輪取付フランジ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所定のシメシロを介して圧入された少なくとも一つの内輪からなり、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を備え、
    前記車輪取付フランジの基部からアウター側に延び、前記ブレーキロータを案内支持する円筒状のパイロット部が形成されると共に、
    前記車輪取付フランジの円周方向等配に複数のハブボルトが圧入された車輪用軸受装置において、
    前記パイロット部の内周に複数の肉盛部が鍛造加工によって形成されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
  2. 前記肉盛部が前記ハブボルトと同位相位置に配置されている請求項1に記載の車輪用軸受装置。
  3. 前記車輪取付フランジのインナー側の側面に、その基部から放射方向に延びる複数のリブが形成されている請求項1または2に記載の車輪用軸受装置。
  4. 前記ハブ輪のアウター側端部に軸方向に延びるすり鉢状の凹所が鍛造加工によって形成され、この凹所の深さが少なくとも前記車輪取付フランジのインナー側の基部付近までとされている請求項1乃至3いずれかに記載の車輪用軸受装置。
  5. 前記ハブ輪が炭素0.40〜0.80重量%を含む中高炭素鋼で形成され、前記車輪取付フランジのインナー側の基部から小径段部に亙って高周波焼入れによって所定の硬化層が形成されると共に、前記パイロット部の隅部に高周波焼入れによって所定の硬化層が形成されている請求項1乃至4いずれかに記載の車輪用軸受装置。
  6. 前記内方部材が、一端部に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所定のシメシロを介して圧入され、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と共に、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って所定の軸受予圧が付与された状態で前記内輪が軸方向に固定されている請求項1乃至5いずれかに記載の車輪用軸受装置。
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