JP2011073540A - 車輪用転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、支持部材の取付け面に車輪用転がり軸受をボルト締結した際に、支持部材の取付け面の精度が転がり軸受の性能に影響を及ぼすことのない車輪用転がり軸受を提供する。
【解決手段】
外周部には車両中心側に向き車体の支持部材への取付け面及び取付け用の複数のボルト穴を有する外輪フランジを設け、内周部には複列の内周軌道を有する外輪と、前記複列の内周軌道と対向する複列の外周軌道を有する内輪と、外内輪間に介装され外内輪の相対回転を可能とする転動体と、を有する車輪用転がり軸受において、
前記外輪フランジの外郭から外方に突出する突出部または突出部材を、前記外輪フランジの前記取付け面側に設けたことを特徴とする車輪用転がり軸受。
【選択図】図１

Description

本発明は、車体の支持部材への取付けフランジを外輪に有する車輪用転がり軸受に関する。

自動車の車輪用転がり軸受は、ナックル、キャリヤ、車軸など、車両の仕様によって取付けられる支持部材が異なる。これら支持部材の軸受取付け面は機械加工されている場合もあるが、鋼板をプレス加工したままの状態であったり、塗装が施されたままであったり、また、機械加工されていても、粗い仕上げであったり、いずれにしても取付け面の仕上げ精度は軸受の精度ほどよくない。

そのために、外輪の取付けフランジが支持部材の取付け面にボルト締結された場合、外輪が変形を起こし、外輪軌道の精度に影響を及ぼす虞がある。

図７、及び図８において、ナックルに取付けられている従来の軸受について説明する。図８は、特に、従来の転がり軸受の問題を説明するものである。

図７に示される車輪用転がり軸受Ｈｕｚは、外輪１ｚと、車両外端側に車輪取付け用ハブフランジ２ｆｚを有する内輪２ｚと、外内輪間に介装された転動体５ｚからなっている。

外輪１ｚの内周部には、車両外端側と車両中心側とに、内周軌道１ａ_１ｚ、１ａ_２ｚをそれぞれ有している。以降、この車輪用転がり軸受の各部材において、図７の矢印の方向を車両外端側、車両中心側と呼ぶ。

外輪１ｚの外周部には外輪フランジ１ｆｚが設けられ、外輪フランジ１ｆｚには、支持部材であるナックル８ｚへ転がり軸受Ｈｕｚを取付けるためのねじ加工されたボルト穴１ｊｚが設けられている。

内輪２ｚは、車輪取付け用のハブフランジ２ｆｚと一体に形成されているハブ軸Ｈｂｚと、ハブ軸Ｈｂｚの車両中心側終端部に嵌合固定されている内輪要素３ｚとからなっている。

ナックル８ｚの取付け面８ａｚは塗装面８ｐｚ等の精度の良くない面となっている。このため、従来の転がり軸受を、車両中心側よりボルト９ｚの締結によって外輪フランジ１ｆｚをナックル８ｚに取付ける場合、ボルト９ｚによる締結力により塗装面８ｐｚが部分的に圧縮変形を起こしてしまう。

特に、ナックル８ｚの取付け面８ａｚは外輪フランジ１ｆｚと平行でない（転がり軸受Ｈｕｚの中心軸に対して平面度が大きい）ため、外輪フランジ１ｆｚはエッジ部１ｅｚで狭い面積でナックル８ｚの取付け面８ａｚと接触してしまい、外輪フランジ１ｆｚのエッジ部１ｅｚに、ボルト９ｚの締結による局所的な応力が発生してしまう。このため、エッジ部１ｅｚから外輪フランジ１ｆｚが、ナックル８ｚの取付け面８ａｚに食い込んでしまう。

その結果、外輪フランジ１ｆｚが図中破線Ａに示す初期形状から実線Ａ１に示すような変形を起こして締結される。その変形の影響が外輪へ伝播して、図中破線Ｂに示す初期形状から実線Ｂ１のように外輪が半径方向外方へ変形をする。

その変形に伴って外輪１の内周軌道１ａ_１ｚ、１ａ_２ｚの真円度が悪化するので、転がり軸受のすきま量が変化して、転動体に付加される荷重が転動箇所により極端に変動する可能性がある。その結果、ナックル８ｚへの取付けに伴う外輪フランジ１ｆｚの変形が、転がり軸受の性能に影響を与える虞がある。また、転がり軸受に予圧を付与している場合には、予圧量が変化して軸受の支持剛性が低下し、軸受寿命が低下する虞がある。

また、外輪１ｚの内周軌道１ａ_１ｚ、１ａ_２ｚの真円度が悪化すると、この外輪１ｚの両端部内周面にシールリングを内嵌固定した場合に、この外輪１ｚの両端部内周面とこれら各シールリングの外周面との間に隙間が生じて、この隙間を通じて水等の異物が内部に浸入し易くなる。この場合には、軸受寿命が更に低下し易くなる。

この問題を解決するために、外輪フランジの肉厚を増すことにより外輪フランジの剛性を増加させることが考えられる。しかしこの場合、ナックルの加工精度が悪いままに外輪フランジを取付けても、外輪フランジの剛性増加のために、かえって外輪フランジのエッジ部がナックルに食い込みやすくなる上、転がり軸受全体としての重量が増してしまう、という問題がある。

また、特許文献１では、外輪フランジのボルト穴周辺部分を座面部としてナックルと当接するようにし、前記座面部を除く部分はナックルと当接しない程度の逃げ部としている。これにより、外輪フランジの剛性を低くしてあるので、ボルト締結時に生じる変形を吸収し、その変形が外輪の内周軌道まで伝わることを防ぐことが可能となるが、座面部と逃げ部との間の肉厚が変化する部分に応力が集中し、軸受性能に影響を与える虞がある。

更に特許文献２では、外輪フランジのナックルへの取付け面が、所定の角度だけ転がり軸受の回転中心に直角な面に対して車両中心側に傾いた形状としている。これにより、ボルト締結時にθがゼロへ修正される方向に外輪フランジが変形するので、その変形が外輪の内周軌道まで伝わることを防ぐことができる。しかしこの場合、角度θの適正値を求めることは非常に困難であり、加工コストが嵩むという問題もある。

そして特許文献３では、外輪フランジの平面度を０．０５ｍｍ以下に規制して、ナックルに倣うように外輪フランジが大きく変形することを防止している。しかしこの場合も、ナックルの結合面の方が剛性が高い場合に、外輪フランジがナックルの形状に従い変形してしまう可能性もある。

特開２００６−７８２０号公報 特開２００６−７８２２号公報 特開２００５−２７１７８２号公報

以上の問題に鑑み、本発明は、ナックルなどの支持部材の取付け面に車輪用転がり軸受を取付けた場合に、支持部材の取付け面の精度の影響が転がり軸受の性能に影響を及ぼすことのない車輪用転がり軸受を提供することを目的としている。

前記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る車輪用転がり軸受は、外周部には車両中心側に向き車体の支持部材への取付け面及び取付け用の複数のボルト穴を有する外輪フランジを設け、内周部には複列の内周軌道を有する外輪と、前記複列の内周軌道と対向する複列の外周軌道を有する内輪と、外内輪間に介装され外内輪の相対回転を可能とする転動体と、を有する車輪用転がり軸受において、前記外輪フランジの外郭から外方に突出する突出部または突出部材を、前記外輪フランジの前記取付け面側に設けたことを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係る車輪用転がり軸受は、前記突出部材を、前記取付け面と外輪フランジとの間に設けられた板状部材としたことを特徴とし、本発明の請求項３に係る車輪用転がり軸受は、前記突出部材を、前記取付け面と外輪フランジとの間に設けられた座金としたことを特徴とする。

上記のような構成によれば、支持部材の精度に関わらず、ボルト締結時における前記外輪フランジと支持部材との食い込み量が大幅に減少する。そのため、外輪フランジから外輪の内周軌道に伝わる変形応力が小さくなるので、外輪の内周軌道が変形し、真円度が悪化することを抑制できる。その結果、ナックルの取付け面の精度の影響が、転がり軸受の性能に影響を及ぼすことを防止できる。

本発明の第１実施形態に係る外輪の要部断面図である。 図１に示した外輪のＡ方向矢視図である。 図１に示した外輪のＡ方向矢視図の変形例である。 図１に示した外輪のＡ方向矢視図の変形例である。 本発明の第２実施形態に係る外輪の要部断面図である。 本発明の第３実施形態に係る外輪の要部断面図である。 従来の軸受を示す断面図である。 従来の軸受の問題点を示す図である。

以下、本発明の実施形態に係わる車輪用転がり軸受の図面を参照しつつ説明する。

（第１実施形態）
図１において本発明の第１実施形態を説明する。

図１は本実施形態に係る車輪用転がり軸受の外輪の要部断面図である。なお、外輪以外の車輪用転がり軸受の構成は、前記の従来例と同様である。

本実施形態に係る外輪１の内周部には、車両外端側に内周軌道１ａ_１と車両中心側に内周軌道１ａ_２をそれぞれ有している。外輪１の外周部に、車輪用転がり軸受Ｈｕを支持部材に取付けるための外輪フランジ１ｆを一体に有している。外輪フランジ１ｆは、支持部材であるナックル８に取付ける関係上、外周形状は略三角形状あるいは略四角形状（図２参照）などになっており、それぞれの角付近には外輪１をナックル８に取付けるために、ねじ加工されたボルト穴１ｊが設けられている。

ナックル８と当接する外輪フランジ１ｆの取付け面１ｋ側には、外輪フランジ１ｆの外郭に平行な輪郭を有し、外輪フランジ１ｆの外郭から外方にはみ出すように形成された突出部１ｍが設けられている。

この突出部１ｍが設けられていることで、外輪フランジ１ｆだけの場合よりも大きい面積でナックル８と接するため、突出部１ｍがない場合よりも、取付け時のボルト９の締結により外輪フランジ１ｆのエッジ部に生じる応力が小さくなる。このため、転がり軸受Ｈｕとナックル８との締結による、ナックル８への食い込みは大幅に減少する。また、この突出部１ｍは外輪フランジ部よりも肉厚が小さく低剛性となっているため、ボルト９の締結時に変形し易くなり、ボルト９の締結により外輪フランジ１ｆに伝わる応力が小さくなる。

この結果、外輪フランジ１ｆから外輪の内周軌道１ａ_１、１ａ_２に伝わる変形応力が小さくなるので、外輪の内周軌道１ａ_１、１ａ_２が変形し、真円度が悪化することを抑制できる。このように、本実施形態によれば、ナックル８の取付け面８ａの精度の影響が転がり軸受Ｈｕの性能に影響を及ぼすことを防止できる。

好ましくは、本実施形態の場合、外輪１の取付け面１ｋの平面度を、０．０５ｍｍ以下に規制する。この範囲に規制した場合、ナックル８の取付け面８ａの精度の影響が転がり軸受Ｈｕの性能に影響を及ぼすことを、より効果的に防止することができる。

更に、ナックル８の取付け面８ａの平面度も０．０５ｍｍ以下に規制することがより好ましい。この場合、ボルト９の締結力による食い込みがより効果的に防止できる。なお、「平面度」とは、対象物の中心軸に対し直交する仮想平面を基準平面として、この基準平面に平行な２個の仮想平面で対象となる平面部分を挟持した場合に、これら２個の仮想平面の間隔が最小となる場合の最小値を言う。本発明の場合、前記中心軸は車輪用転がり軸受Ｈｕの中心軸である。

また、突出部１ｍの厚さλは、外輪フランジ１ｆの厚さΛの１０〜７０％が好ましい。より好ましくは３０〜５０％である。この範囲を下回ると、突出部１ｍの十分な強度を得られなくなる恐れがある。またこの範囲を上回ると、突出部１ｍの剛性が高くなるので本発明の効果が得られ難くなり、更に軸受全体の重量も増すので好ましくない。

図２は、図１に示した外輪のＡ方向矢視図である。突出部１ｍの外輪フランジ１ｆの外郭からの外方へのはみ出し量δは、加工性やコスト、重量の増加を考慮すると、２ｍｍ以下が好ましい。

図３は、本実施形態の第１変形例である。突出部１ｍが外輪フランジ１ｆの周辺のみでなく、外輪１の取付け面１ｋの外周全体に形成されている。このような構成によると、ナックル８の取付け面８ａと突出部１ｍとの接触面積が増加するので、図２の形状と同等またはそれ以上の効果を得ることができる。

図４は、本実施形態の第２変形例である。ナックル８の取付け面８ａに車輪用転がり軸受を取付けた際過度な応力が生じるエッジ部周辺にのみ、円形の突出部１ｍを形成している。このような構成とすることにより、軸受の重量をほとんど増加させることなく、図２及び図３と同等の効果を得ることができる。

（第２実施形態）
図５において本発明の第２実施形態を説明する。

本実施形態では、第１実施形態における突出部１ｍを、外輪１とは別体としている。つまり、図５のように、外輪フランジ１ｆの取付け面１ｋとナックル８の取付け面８ａとの間に板状部材６を設けている。

板状部材６は、図２のように、外輪フランジ１ｆの外郭に平行な輪郭を有し、外輪フランジ１ｆの外郭から外方へはみ出す形状、もしくは、図３のように、外輪１の取付け面１ｋの外郭と平行な外郭を有し、かつ取付け面１ｋの外郭から外方へはみ出す形状を有し、外輪１及びナックル８とボルト９により締結するためのボルト穴６ａが設けられている。

上記のような構成とすることにより、第１実施形態と同等の効果を得ることができる。
また、板状部材６が外輪１、ナックル８と接触する面の平面度を０．０５ｍｍ以下に規制することで、より顕著な本発明の効果を得ることができる。その他の構成及び作用効果は、第１実施形態と同様である。

（第３実施形態）
図６において本発明の第３実施形態を説明する。

本実施形態では、第１実施形態の第２変形例における突出部１ｍを、外輪１とは別体としている。つまり、図６のように、外輪フランジ１ｆとナックル８の取付け面８ａとの間にワッシャー７を設けている。

このワッシャー７の径は、図４のように外輪フランジ１ｆの外郭からはみ出す程度に大きく、外輪フランジ１ｆよりもナックル８側の外輪１外周面に接触しない程度に小さくなっている。

上記のような構成とすることにより、第１及び第２実施形態と同等の効果を得ることができる。
また、ワッシャー７が外輪１、ナックル８と接触する面の平面度を０．０５ｍｍ以下に規制することで、より顕著な本発明の効果を得ることができる。その他の構成及び作用効果は、第１及び第２実施形態と同様である。

Ｈｕｚ、Ｈｕ 車輪用転がり軸受
Ｈｂｚ ハブ軸
１、１ｚ 外輪
１ａ_１、１ａ_１ｚ 外輪外端側の内周軌道
１ａ_２、１ａ_２ｚ 外輪終端側の内周軌道
１ｅｚ エッジ部
１ｆ、１ｆｚ 外輪フランジ
１ｊ、１ｊｚ ボルト穴
１ｋ 取付け面
１ｍ 突出部
２ｚ 内輪
２ｆｚ 内輪フランジ
３ｚ 内輪要素
６ 板状部材
６ａ ボルト穴
７ ワッシャー
８、８ｚ ナックル
８ａ、８ａｚ ナックルの取付け面
８ｐｚ 塗装面
９、９ｚ ボルト

Claims (6)

1. 外周部には車両中心側に向き車体の支持部材への取付け面及び取付け用の複数のボルト穴を有する外輪フランジを設け、内周部には複列の内周軌道を有する外輪と、前記複列の内周軌道と対向する複列の外周軌道を有する内輪と、外内輪間に介装され外内輪の相対回転を可能とする転動体と、を有する車輪用転がり軸受において、
   前記外輪フランジの外郭から外方に突出する突出部を、前記外輪フランジの前記取付け面側に設けたことを特徴とする車輪用転がり軸受。
2. 外周部には車両中心側に向き車体の支持部材への取付け面及び取付け用の複数のボルト穴を有する外輪フランジを設け、内周部には複列の内周軌道を有する外輪と、前記複列の内周軌道と対向する複列の外周軌道を有する内輪と、外内輪間に介装され外内輪の相対回転を可能とする転動体と、を有する車輪用転がり軸受において、
   前記外輪フランジの外郭から外方に突出する突出部材を、前記外輪フランジと前記支持部材との間に設けたことを特徴とする車輪用転がり軸受。
3. 前記突出部材を板状部材としたことを特徴とする請求項２に記載の車輪用転がり軸受。
4. 前記突出部材を座金としたことを特徴とする請求項２に記載の車輪用転がり軸受。
5. 前記外輪フランジの取付け面の、軸受中心軸に対し直交する仮想平面を基準平面とする平面度を０．０５ｍｍ以下に規制したことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の車輪用転がり軸受。
6. 前記支持部材の前記外輪フランジへの取付け面の、軸受中心軸に対し直交する仮想平面を基準平面とする平面度を０．０５ｍｍ以下に規制したことを特徴とする、請求項１ないし５に記載の車輪用転がり軸受。