JP2010167846A - 転がり軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ボルト挿通孔に対するボルトの回り止めトルクを得るように構成しても、フランジ部の振れが抑制され、ボルトの強度も確保される転がり軸受装置を提供する。
【解決手段】ハブユニット１（転がり軸受装置）は、ナックル２０（車体側部材）に固定される外輪２（非回転部材）と、車輪取付フランジ部３ｃ（フランジ部）にてブレーキディスクロータ３０（車輪側部材）を取り付ける内軸３（回転部材）とを備える。ボルト挿通孔３ｅの内周部にはセレーション３ｅ１が形成されており、ボルト６とボルト挿通孔３ｅ間には、ボルト６と一体的に結合され、ボルト挿通孔３ｅの内周部の硬さに比して低い硬さを有するとともにセレーション３ｅ１の食い込みを許容するカラー１１（中間部材）が介装される。
【選択図】図３

Description

本発明は、転がり軸受装置に関し、特に自動車の車体と車輪間に介装される転がり軸受装置に関する。

この種の転がり軸受装置は、キャリア、ナックル等の車体側部材に固定される非回転部材と、その非回転部材と同軸に配置されてブレーキディスクロータ等の車輪側部材を取り付けるためのフランジ部を有する回転部材とを備え、フランジ部に形成された複数のボルト挿通孔に挿通されるボルトにより車輪側部材がフランジ部に取り付けられるように構成されている。ところで、ボルトとナットとのねじ結合により車輪側部材を回転部材のフランジ部に取り付ける場合に、ナットの回転に伴ってボルトが連れ回ると、車輪側部材のフランジ部への取り付け作業性が悪くなる。したがって、その作業性を良好にする等の観点から、ボルト挿通孔に対してボルトが軸線回りに回転しない程度の大きさの回り止めトルク（スリップトルク）を得るため、ボルト挿通孔にボルトを圧入する構成を採用するのが一般的である。例えば、下記特許文献１には、ボルトの頚部にセレーションを形成し、ボルトの圧入時にボルトのセレーションをボルト挿通孔の内周部に食い込ませる（フランジ部を塑性変形させる）ことで、上記回り止めトルクを得るようにした技術が従来例として記載されている。この場合、ボルトのセレーションとボルト挿通孔の内周部との締め代を大きく設定すれば、上記回り止めトルクの値を大きく設定することができる。

ところが、ボルトのセレーションとボルト挿通孔の内周部との締め代を大きく設定すると、それだけフランジ部の塑性変形量が大きくなり、うねりや傾きが生じるようになる。このようなフランジ部にブレーキディスクロータを取り付けると、フランジ部の振れに起因してブレーキディスクロータの振れ量が大きくなるという問題がある。なお、ブレーキディスクロータの振れ量が大きくなると、パッドが偏磨耗しやすくなって、車両の制動が不安定化し、また異音の発生を招来するという問題が発生する。

この問題に対して、例えば下記特許文献１に記載の発明例に示すように、ボルト挿通孔の内周部にセレーションを形成するとともに、セレーション（ボルト挿通孔の内周部）の硬さをボルトの硬さに比して高く設定するようにしたものがある。これによれば、ボルトがボルト挿通孔に圧入された状態では、ボルト挿通孔のセレーションがボルトに食い込む。つまり、ボルト側がボルト挿通孔側よりも大きく塑性変形（塑性流動）するようになる。このため、ボルト挿通孔のセレーションとボルトとの締め代を大きく設定しても、ボルトの圧入時におけるフランジ部の塑性変形を抑制することができ、ひいてはフランジ部の振れを低減することができる。

しかし、下記特許文献１に記載の発明例では、フランジ部の振れを低減することはできても、ボルトの硬さが相対的に低くなるので、ボルトの強度不足を招来するおそれがあった。

特開平８−２２６４２６号公報

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、ボルト挿通孔に対するボルトの回り止めトルクを得るように構成しても、フランジ部の振れが抑制され、ボルトの強度も確保される転がり軸受装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、車体側部材に固定される非回転部材と、非回転部材と同軸に配置されて車輪側部材を取り付けるためのフランジ部を有する回転部材とを備え、フランジ部に形成された複数のボルト挿通孔に挿通されるボルトにより車輪側部材が該フランジ部に取り付けられるように構成された転がり軸受装置において、ボルト挿通孔の内周部にはセレーションが形成されており、ボルトとボルト挿通孔間には、該ボルトと一体的に結合され、ボルト挿通孔の内周部の硬さに比して低い硬さを有するとともにセレーションの食い込みを許容する中間部材が介装されていることを特徴とする。

本発明の転がり軸受装置では、ボルト挿通孔の内周部にてセレーションが形成されており、ボルトが中間部材を介してボルト挿通孔に挿通されるようになっている。中間部材は、ボルト挿通孔の内周部の硬さに比して低い硬さを有し、ボルトと一体的に結合される。ボルトが中間部材を介してボルト挿通孔に挿通されると、ボルト挿通孔のセレーションが中間部材に食い込む（切り込む）。

本発明の転がり軸受装置によれば、ボルト挿通孔のセレーションが中間部材に食い込む。つまり、中間部材側がボルト挿通孔側よりも大きく塑性変形するようになる。このため、ボルト挿通孔のセレーションと中間部材との締め代を大きく設定しても、ボルト及び中間部材のボルト挿通孔への挿通時におけるフランジ部の塑性変形を抑制することができる。この場合、ボルトの硬さを、ボルト挿通孔の内周部の硬さとは無関係に設定することができるので、ボルトの強度も良好に確保することができる。

本発明の実施に際して、中間部材は、単体でリング状をなし、圧入又は接着によりボルトと一体的に結合されるように構成するとよい。また、中間部材は、組み合わされることでリング状をなし、接着又は溶着によりボルトと一体的に結合されるように構成してもよい。何れの構成においても、ボルトと中間部材とを容易かつ簡易に一体化することができる。

本発明の転がり軸受装置を採用したハブユニットの縦断面図。 図１の内軸の部分平面図（要部拡大図を含む）。 本発明の実施例１に係り、（ａ）はボルトの正面図（部分破断図）。（ｂ）は（ａ）のカラー（中間部材）の縦断面図。 本発明の実施例２に係り、（ａ）はカラー構成部材（中間部材）の縦断面図。（ｂ）は（ａ）の正面図。 図４のカラー構成部材をボルトに結合する場合の一例を示す模式図。 本発明の変形例に係り、抜け止め部材（中間部材）とおねじ部材（ボルト）とを示す正面図。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

図１は本発明の転がり軸受装置を採用したハブユニット１の縦断面図、図２は内軸３の部分平面図（要部拡大図を含む）、図３はボルト６の正面図（部分破断図）である。なお、以下の説明において、車両インナ側とは図１における左側を示し、車両アウタ側とは図１における右側を示すものとする。

ハブユニット１は、例えば前輪駆動車の前輪用（駆動輪用）のものであり、複列外向きのアンギュラ玉軸受構造とされている。具体的には、ハブユニット１は、車体側のナックル２０（車体側部材）に固定される外輪２（非回転部材）と、この外輪２の中心軸線Ｏ１と同軸に配置されて車輪側のタイヤホイール（図示省略）及びブレーキディスクロータ３０（車輪側部材）を取り付ける内軸３（回転部材）と、内軸３の車両インナ側端部３ａの外周面に嵌着される内輪４と、外輪２と内軸３及び内輪４との間にて周方向に配置される複列の転動体５とを備えている。

外輪２の内周面には、車両インナ側に配列された転動体５用の軌道面２ａと、車両アウタ側に配列された転動体５用の軌道面２ｂとが形成されている。外輪２の外周面には、径方向に突出形成された車体取付フランジ部２ｃが形成されている。

内軸３は、炭素鋼（例えばＳ５３Ｃ）で形成（例えば鍛造加工）されている。内軸３の外周面には、外輪２の軌道面２ｂに対向する軌道面３ｂが形成され、軌道面３ｂよりもさらに車両アウタ側には、径方向に突出形成された車輪取付フランジ部３ｃが形成されている。内軸３には、外輪２の中心軸線Ｏ１と同軸のスプライン穴３ｄが形成されている。スプライン穴３ｄは、等速ジョイント４０のスプライン軸４１とスプライン結合される。内輪４の外周面には、外輪２の軌道面２ａに対向する軌道面４ａが形成されている。

外輪２と内軸３との間には、転動体５を配置するための環状空間が形成されており、この環状空間は、車両アウタ側にてリング状のシール部材７により、車両インナ側にてリング状のシール部材８により、外輪２と内軸３及び内輪４とのそれぞれの相対回転を許容した状態で密封されている。

上記した車輪取付フランジ部３ｃ（本発明のフランジ部に相当）には、図１及び図２に示すように、タイヤホイール及びブレーキディスクロータ３０への取付けに使用される複数のボルト挿通孔３ｅ（例えば４〜６つ）が形成されている。ボルト挿通孔３ｅの内周部にはセレーション３ｅ１が形成されている。このセレーション３ｅ１を含むボルト挿通孔３ｅの内周部は、その硬さが約４５０ＨＶに設定されている。

ボルト６は、図３（ａ）に示すように、頭部６ａ、軸部６ｂ及びおねじ部６ｃを一体に備えた周知のものである。ボルト６は、合金鋼（例えばＳＣＭ４３５）で形成（例えば転造加工）されており、その硬さが約４５０ＨＶに設定されている。ボルト６の軸部６ｂには、カラー１１が嵌着されており、ボルト６がカラー１１（嵌合部材）を介してボルト挿通孔３ｅに挿通されるようになっている。タイヤホイール及びブレーキディスクロータ３０は、ボルト６のおねじ部６ｃと図示を省略するナットとのねじ結合により、車輪取付フランジ部３ｃに取り付けられる。

カラー１１は、図３（ｂ）に示すように、単体で円形リング状をなし、合金鋼（例えばＳＣＭ４３５）で形成（例えば切削加工）されており、その硬さが約３５０ＨＶに設定されている。カラー１１の外径は、ボルト挿通孔３ｅのセレーション３ｅ１の内径に比して所定の締め代に相当する長さだけ大きく設定されている（例えば３ｍｍ以上に設定）。カラー１１は、圧入、焼嵌め、接着剤による接着などによりボルト６の軸部６ｂと一体的に結合される。カラー１１が本発明の中間部材に相当する。

以上の説明からも明らかなように、この実施例１では、ボルト挿通孔３ｅの内周部にてセレーション３ｅ１が形成されており、ボルト６がカラー１１を介してボルト挿通孔３ｅに挿通されるようになっている。カラー１１は、ボルト挿通孔３ｅの内周部の硬さに比して低い硬さを有し、ボルト６の軸部６ｂと一体的に結合される。ボルト６がカラー１１を介してボルト挿通孔３ｅに挿通されると、ボルト挿通孔３ｅのセレーション３ｅ１がカラー１１に食い込む。

上記実施例１によれば、カラー１１側がボルト挿通孔３ｅよりも大きく塑性変形する。すなわち、カラー１１の硬さをボルト挿通孔３ｅの内周部の硬さよりも低く設定したことにより、両者間の締め代を落とさずに実効締付力を下げることができる。これにより、カラー１１とボルト挿通孔３ｅとの締め代を確保しながら、ボルト６及びカラー１１のボルト挿通孔３ｅへの挿通時における車輪取付フランジ部３ｃの塑性変形を抑制することができる。この場合、ボルト６の硬さを、ボルト挿通孔３ｅの内周部の硬さとは無関係に設定することができるので、ボルト６の強度も良好に確保することができる。

また、上記実施例１によれば、カラー１１をボルト６に対して圧入、焼嵌め、接着などにより、容易かつ簡易に一体化することができる。

なお、上記実施例１では、カラー１１が単体で円形リング状をなしていたが、これに代えて、例えば図４（ａ），４（ｂ）に示すように、組み合わされることで円形リング状をなす複数のカラー構成部材１１１（図４は２つの部材で構成される場合を例示）を用いてもよい。この場合、カラー構成部材１１１をボルト６の軸部６ｂに結合する方法としては、上述したように、両者を接着剤により接着する方法の他、例えば周知の摩擦溶接加工機を利用して両者を溶着する方法を採用することができる。

具体的には、例えば図５に示すように、ボルト６を軸線回りに回転可能とし、カラー構成部材１１１をボルト６の軸部６ｂの径方向にて接近・離間可能な構成とする。ボルト６を軸線回りに回転させた状態で、各カラー構成部材１１１をボルト６の軸部６ｂに一定の圧力で押し付ける。カラー構成部材１１１とボルト６の軸部６ｂとの接触面が摩擦熱により溶着可能な所定温度に達した後、ボルト６の回転を急停止させ、各カラー構成部材１１１を更に所定時間だけボルト６の軸部６ｂに押し付ける。これにより、カラー構成部材１１１をボルト６の軸部６ｂに摩擦圧接することができる。

この実施例２によれば、カラー構成部材１１１をボルト６に対して接着、溶着などにより、容易かつ簡易に一体化することができる。

なお、中間部材は、上記実施例１で示したカラー１１、実施例２で示したカラー構成部材１１１の態様をとるものに限らず、例えば図６に示すように、上記実施例１及び２におけるボルト６の頭部６ａに相当する部位、及び軸部６ｂに相当する部位としても機能する抜け止め部材２１１（約３５０ＨＶ程度の硬さを有する）であってもよい。この場合は、上記実施例１及び２で示したおねじ部６ｃに相当するおねじ部材１６（約４５０ＨＶ程度の硬さを有する）が本発明のボルトの役割を果たすこととなる。

また、本発明の転がり軸受装置は、例えば前輪駆動車の後輪用（従動輪用）のハブユニットにも上記各実施例と同様にして採用することができる。

本発明は、自動車のハブユニットに利用することができる。

１ ハブユニット（転がり軸受装置）
２ 外輪（非回転部材）
３ 内軸（回転部材）
３ｃ 車輪取付けフランジ部（フランジ部）
３ｅ ボルト挿通孔
３ｅ１ セレーション
６ ボルト
６ａ 頭部
６ｂ 軸部
６ｃ おねじ部
１１ カラー（中間部材）
１６ おねじ部材（ボルト）
２０ ナックル（車体側部材）
３０ ブレーキディスクロータ（車輪側部材）
１１１ カラー構成部材（中間部材）
２１１ 抜け止め部材（中間部材）

Claims (3)

1. 車体側部材に固定される非回転部材と、前記非回転部材と同軸に配置されて車輪側部材を取り付けるためのフランジ部を有する回転部材とを備え、前記フランジ部に形成された複数のボルト挿通孔に挿通されるボルトにより前記車輪側部材が該フランジ部に取り付けられるように構成された転がり軸受装置において、
   前記ボルト挿通孔の内周部にはセレーションが形成されており、前記ボルトと前記ボルト挿通孔間には、該ボルトと一体的に結合され、前記ボルト挿通孔の内周部の硬さに比して低い硬さを有するとともに前記セレーションの食い込みを許容する中間部材が介装されていることを特徴とする転がり軸受装置。
2. 前記中間部材は、単体でリング状をなし、圧入又は接着により前記ボルトと一体的に結合される請求項１に記載の転がり軸受装置。
3. 前記中間部材は、組み合わされることでリング状をなし、接着又は溶着により前記ボルトと一体的に結合される請求項１に記載の転がり軸受装置。

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