JP2011075008A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クリープの発生の抑制された車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】車輪用軸受装置であって、ハブにおける段部の軸方向反取付フランジ側より部分で、内輪部材よりも軸方向反フランジ側に突出した部分に略円筒部を形成し、前記略円筒部を加締め広げることで形成した加締め部により前記内輪部材の内周面と、前記ハブの段部の軸方向反取付フランジ側部分のハブ外周面との間に設けられたスリーブを前記内輪部材の少なくとも内周面に当接させ押さえ付けて、前記内輪部材を前記ハブに固定してなるものであり、前記スリーブの材質は、前記内輪部材及び前記ハブを形成し前記スリーブと当接する部分の材質よりも、柔らかいものであることとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等の車輪を懸架装置等に回転自在に支持させるために用いられる車輪用軸受装置に関する。

図４に、従来から使用されている、自動車に代表される車両の車輪用軸受装置１を例示する。車輪用軸受装置１は、転がり軸受ユニットであり、車輪（図示せず）を取り付けるためのフランジ部６、第一の内輪軌道７、軸方向中央部に設けられた段部１２を有するハブ２と、ハブ２の段部１２に突き当てられ、略円筒端部１６を加締め広げることで固定されており、第二の内輪軌道９を有する内輪部材３を有する内輪２２と、車両の懸架装置等に固定するためのフランジ１５、第一の外輪軌道１３、第二の外輪軌道１４を有する外輪４と、第一の外輪軌道１３と第一の内輪軌道７との間及び第二の外輪軌道１４と第二の内輪軌道９との間に配設された複数の転動体５からなる。通常は、外輪４が固定輪であり、内輪２２が回転輪である。

前記構造の特徴は、内輪部材３をハブ２の略円筒部１６を加締め広げることで締結している部分であり、これにより、ボルトやナット等での締結に比べて部品点数を減少させ、低コスト及び軽量化等の効果を得ている。

しかしながら、内輪部材３をハブ２の略円筒部１６を加締め広げる際に、内輪部材３を軸方向に押さえつける力に加えて、内輪部材３の内周面に半径方向の力が加わることになる。そのため、内輪部材３の直径等が多少変化するなど内輪部材３が変形する。さらに、内輪部材３の締結をより強固にしようとしたり、加締め部の強度を十分に確保しようとした場合には、内輪部材３とハブ２との嵌めあい部のしめしろを大きくする等により、これらの力はより強くなる。そのため、内輪部材３の変形はさらに大きくなってしまう。

内輪部材３の変形が大きくなると、フープ応力増大による内輪部材３の割れや、寿命低下が起きたり、回転精度が悪くなったり、予圧が過大になるなど、車輪用軸受装置の機能を阻害するおそれがある。

また、車輪用軸受装置を車両に取り付けて使用した場合、車両重量の負荷のほかに、加速や操舵時に発生する荷重、あるいは、加速や操舵時に発生する変動荷重が車輪用軸受装置にかかることになる。長期に渡る使用においては、前記加締め部の締結力が低下し、ハブ２と内輪部材３が相対的に回転する、いわゆるクリープ現象を発生するおそれがある。

クリープ現象が発生すると、相対的に回転する部分の摩耗等が促進され、車輪用軸受装置の機能を阻害する恐れがある。

前記現象への対策として、特許文献１（特開２００５−１４０１７７号公報）では、ハブの端部を加締め広げることで内輪部材を締結する構造の車輪用軸受において、内輪部材の軸方向端面に銅系材料もしくはアルミニウム系材料からなるスリーブをあてがってから加締める技術が開示されている。

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、内輪部材の軸方向の押さえを改善したのみであり、ある程度のクリープ防止効果や内輪の変形防止効果は見込めるものの、十分ではない。

特開２００５−１４０１７７号公報

本発明は、内輪部材の変形を抑制し、かつ、クリープ現象の発生も抑制された車輪用軸受装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための第一の発明は、車輪用軸受装置の内輪であって、外周面の端部に車輪を支持するための取付フランジと、外周面の中間部に一体に形成もしくは別体の内輪を介して形成した第一の内輪軌道と、外周面の中間部に第一の内輪軌道よりも外径寸法が小さくなった段部を形成したハブと、外周面に第二の内輪軌道を有し、前記段部の外周に、嵌め込まれた内輪部材と、からなるものと、
軸受装置の外輪であって、内周面に前記第一内輪軌道に対向する第一の外輪軌道、及び、前記第二の内輪軌道に対向する第二の外輪軌道と、からなるものと、
軸受装置の転動体であって、前記第一の内輪軌道と第一の外輪軌道との間、及び、前記第二の内輪軌道と第二の外輪軌道との間に、それぞれ複数個配設され、前記軸受装置の内輪と前記軸受装置の外輪を回転自在に支持する転動体と、からなるものを備える車輪用軸受装置であって、
前記ハブにおける段部の軸方向反取付フランジ側部分で、前記内輪部材よりも軸方向反フランジ側に突出した部分に略円筒部を形成し、前記略円筒部を加締め広げることで形成した加締め部により前記内輪部材の内周面と、前記ハブの段部の軸方向反取付フランジ側部分のハブ外周面との間に設けられたスリーブを前記内輪の少なくとも内周面に当接させ押さえ付けて、前記内輪部材を前記ハブに固定してなるものであり、
前記スリーブの材質は、前記内輪部材及び前記ハブの材質であって前記スリーブと当接する部分の材質よりも、柔らかいものであることを特徴とする車輪用軸受装置とした。

前記課題を解決するための第二の発明は、前記第一の発明における内輪部材及び前記ハブの材質が、軸受鋼、炭素鋼、またはステンレス鋼であり、スリーブの材質が、アルミニウム系材料、銅系材料であることを特徴とする。

上記発明は、内輪部材の変形防止と内輪部材とハブとの間のクリープ現象防止について、体系的に鋭意研究し見いだしたものであり、内輪部材とハブとの間の嵌めあい面の接触面圧の緩和、嵌めあい面にかかる応力の緩和、嵌めあい面にかかる衝撃荷重の緩和を図ると同時に、必要な締結力を内輪部材に負荷できる構成としたものである。

すなわち、内輪部材とハブとの間に柔らかい材質のスリーブを挟みこむことで、嵌めあい面における内輪部材とスリーブとの接触面積及びスリーブとハブとの接触面積は、内輪部材とハブが直接嵌めあわされる場合よりも大きくなる。そのため、嵌めあい面における面圧が低下し、さらに加速時、操舵時、不整地走行時等の変動荷重、衝撃荷重による面圧の変動も柔らかい材質のスリーブの弾性変形により緩和することができる。また、柔らかいスリーブの弾性変形によりこれら変動・衝撃荷重を緩和するため、嵌めあい部が塑性変形することがない。したがって、長期に渡りクリープ現象の発生を抑制できる。また、嵌めあい部の面圧、応力が緩和されているため、内輪部材３の変形も抑制できる。

ただし、前記スリーブが柔らかすぎると、逆に変動荷重や衝撃荷重を十分に吸収することができずに、クリープの発生を抑えることができない。そのため、前記スリーブの材質としては、銅系もしくはアルミニウム系の金属が好ましい。また、銅系、アルミニウム系の金属は比較的安価でありコスト的にも有利である。

本発明によれば、クリープ現象の発生が抑えられた車輪用軸受装置を得ることができる。

本発明の車輪用軸受装置の第一の実施の形態を示す断面図である。 本発明の車輪用軸受装置の第二の実施の形態を示す断面図である。 本発明の作用機構を模式的に示す図である。 従来の車輪用軸受装置の例を示す断面図である。

図１に本発明の第一の実施の形態に係る車輪用軸受装置１の断面図を示す。第一の実施形態の特徴は、内輪部材３とハブ２の間に配設されたアルミニウム系金属からなるスリーブ２０にある。

スリーブ２０を、あらかじめハブ２の外周に配置し、スリーブ２０の外周に内輪部材３を嵌合させ、その後略円筒部１６を加締め広げることで内輪部材３とハブ２の間に配設される。アルミニウム系金属は、ハブ２及び内輪部材３を形成する炭素鋼、ステンレス鋼、および軸受鋼よりも軟質なため、加締め広げる際に内輪部材３の内周面及びハブ２の外周面の形状にならって変形する。また、加締め広げる際に、圧縮応力が付加されている。好ましくは、加締め広げられた際に、ハブ２の外周と内輪部材３の内周に密にアルミニウム系金属が充填される形態になるようにスリーブ２０の寸法を設定する。

スリーブ２０が、内輪部材３とハブ２との間に配設されているため、車輪からハブ２を介して内輪部材３へ至る衝撃荷重、変動荷重はその衝撃や変動の度合いが緩和されて内輪部材３に伝わる。また、この時、アルミニウム系金属の層は弾性変形することにより前記衝撃や変動の度合いを緩和することができるので、内輪部材３の内周とスリーブ２０の間及びハブ２の外周とスリーブ２０の間に隙間ができることもない。また、スリーブ２０があることで、加締め広げる際に内輪部材３に必要以上に半径方向に広がる力を及ぼすこともない。

図２は、本発明の第二の実施形態を示す断面図である。第二の実施形態では、アルミニウム金属製のスリーブ２１は、ハブ２の略円筒部１６が加締め広げられた際に、内輪部材３の面取り部８から端面を覆うような形態になるよう配設されている。

第一の実施形態は、主に半径方向の衝撃荷重、変動荷重に対する効果が主であるが、第二の実施形態では、軸方向の衝撃荷重、変動荷重に対しても効果がある。すなわち、ハブ２と内輪部材３の嵌めあいにおいて、内輪部材を軸方向に押さえる力の変動がなく、内輪部材３に不必要な力を及ぼすこともないため、よりクリープの防止、内輪部材３の変形の防止に効果がある。

なお、前記第一、第二の実施形態では、スリーブ２０，２１としてアルミニウム系金属を例示したが、銅系の金属であってもよい。

図３は、本発明の作用効果を模式的に示すものである。図３において、（ａ）は従来からの例を示し、（ｂ）は本発明の実施の形態を示す。

図３（ａ）に示す従来の例では、ラジアル荷重が負荷された場合、炭素鋼で形成されているハブの外周と軸受鋼で形成されている内輪部材の内周との接触面積は小さく、その小さい範囲で高い面圧が発生する。そのため、ハブの外周と内輪部材の内周に隙間を作る方向に接触部が塑性変形しやすい。さらに車輪は回転するため、使用に伴い円周方向の各部で塑性変形が発生するおそれがある。塑性変形部分が円周方向のある程度に広がると、内輪部材とハブ部材の締結が緩くなりクリープが発生する。

図３（ｂ）に示す、本発明の例では、内輪内周とハブ外周の間に銅系金属層が形成されるため、銅系金属層が弾性変形して、クリープの発生を抑制する。すなわち、銅系金属層が形成されるため、内輪内周面とハブ外周面の見かけの接触面積が広がり、面圧は広い接触面積に分散される。したがって、衝撃荷重や変動荷重も分散され、さらに銅系金属層の弾性変形により緩和されるためいずれの部位も塑性変形をきたすことが無い。そのため、ハブと内輪部材との間にすきまができることもなく、クリープの発生が抑制できる。なお、図３の例においては、理解を容易にするためにハブと内輪部材とが隙間ばめされている例を示したが、しまりばめの場合にも同様な効果が得られる。

本発明は、車輪用軸受装置として各種車両に好適に使用できる。

１ 車輪用軸受装置
２ ハブ
３ 内輪部材
４ 外輪
５ 転動体
６ フランジ部
７ 内輪軌道
８ 内輪部材面取り部
９ 内輪軌道
１２ 段部
１３ 外輪軌道
１４ 外輪軌道
１５ フランジ
１６ 略円筒部
２０ アルミニウム系金属のスリーブ
２１ アルミニウム系金属のスリーブ
２２ 内輪

Claims (2)

1. 軸受装置の内輪であって、
   外周面の端部に車輪を支持するための取付フランジと、
   外周面の中間部に一体に形成もしくは別体の内輪を介して形成した第一の内輪軌道と、
   外周面の中間部に第一の内輪軌道よりも外径寸法が小さくなった段部を形成したハブと、
   外周面に第二の内輪軌道を有し、前記段部の外周に、嵌め込まれた内輪部材と、
   からなるものと、
   軸受装置の外輪であって、
   内周面に前記第一の内輪軌道に対向する第一の外輪軌道、及び、前記第二の内輪軌道に
   対向する第二の外輪軌道と、からなるものと、
   軸受装置の転動体であって、
   前記第一の内輪軌道と第一の外輪軌道との間、及び、前記第二の内輪軌道と第二の外輪
   軌道との間に、それぞれ複数個配設され、前記軸受装置の内輪と前記軸受装置の外輪を
   回転自在に支持する転動体と、からなるもの
   を備える車輪用軸受装置であって、
   前記ハブにおける段部の軸方向反取付フランジ側より部分で、前記内輪部材よりも軸方向反フランジ側に突出した部分に略円筒部を形成し、前記略円筒部を加締め広げることで形成した加締め部により前記内輪部材の内周面と、前記ハブの段部の軸方向反取付フランジ側部分のハブ外周面との間に設けられたスリーブを前記内輪部材の少なくとも内周面に当接させ押さえ付けて、前記内輪部材を前記ハブに固定してなるものであり、
   前記スリーブの材質は、前記内輪部材及び前記ハブを形成し前記スリーブと当接する部分の材質よりも、柔らかいものであることを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 前記内輪部材及び前記ハブの材質が、軸受鋼、炭素鋼、またはステンレス鋼であり、スリーブの材質が、アルミニウム系材料、銅系材料であることを特徴とする請求項１に記載の車輪用軸受装置。

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