JP2012082870A - 車輪用転がり軸受け装置の外輪 - Google Patents

Abstract

【課題】強度および剛性を低下させることなく、軽量化を実現することができる車輪用転がり軸受け装置の外輪を提供する。
【解決手段】外輪フランジ部１５の上部分１５ａおよび下部分１５ｃにはリブ２３が形成されている。外輪フランジ部１５の右部分１５ｂおよび左部分１５ｄにはリブ２３が形成されていない。
【効果】外輪フランジ部の上部分および下部分にのみリブを設けることで、外輪の剛性および強度に大きく寄与する部分のみを補強することができる。
【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、円形の内周面を有し、外側に車体側に固定されるフランジ部が設けられた車輪用転がり軸受け装置の外輪に関する。

自動車の車輪は、車輪用転がり軸受け装置によって車体の懸架装置に支持されている。この車輪用転がり軸受け装置には、円形の内周面を有する外輪が設けられている。この外輪の外周には、車体側に固定される車輪取付け用のフランジ部が形成されたものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。このフランジ部を介して、車輪用転がり軸受け装置が懸架装置に取り付けられる。

特開昭６２−１１８１１５号公報

近年、車輪用転がり軸受け装置には、軽量化が求められている。車輪用転がり軸受け装置の軽量化を図るために、外輪、とくにフランジ部の形状の工夫が検討されている。その一方で外輪の強度および剛性が良好であることが求められる。
本発明は、このような背景のもとになされたものであり、強度および剛性を低下させることなく、軽量化を実現することができる車輪用転がり軸受け装置の外輪を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、円形の内周面（１６ａ，１６ｂ）を有し、外側に車体側に固定されるフランジ部（１５；３１）が設けられている車輪用転がり軸受け装置（１）の外輪（３，３０）であって、車体側に固定された際に上下方向に位置する領域（１５ａ，１５ｃ；３１ａ，３１ｃ）にのみ、強度および剛性を補強するための補強構造（２３；３３）が設けられていることを特徴とする、車輪用転がり軸受け装置の外輪である。

なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
この構成によれば、フランジの上下方向に位置する領域にのみ、補強構造が設けられている。
本願発明者らは、車輪用転がり軸受け装置の外輪が車体側に固定された状態において、外輪に作用する力は、専ら上下方向の力であり、左右方向に作用する力はほとんど外輪に作用しないことを知見した。つまり、フランジ部の上下方向に位置する領域に作用する応力およびモーメントは、フランジ部の左右方向に位置する領域に作用する応力およびモーメントに比べて遥かに大きい。そのため、フランジ部の上下方向に位置する領域は、外輪の剛性および強度に大きく寄与するが、フランジ部の左右方向に位置する領域は、外輪の剛性および強度にほとんど寄与しない。

したがって、フランジの上下方向に位置する領域にのみ補強構造を設けることで、外輪の剛性および強度に大きく寄与する部分のみを補強することができる。これにより、外輪の強度および剛性を低下させることなく、外輪の軽量化を実現することができる。
なお、フランジ部の上下方向に位置する領域とは、車輪用転がり軸受け装置が車体側に固定された状態で車輪用転がり軸受け装置の中心軸線に対し、フランジ部の上方に位置する領域と、フランジ部の下方に位置する領域との双方を指す趣旨である。

前記補強構造は、前記上下方向に位置する領域に形成されたリブ（２３）を含むものであってもよい（請求項２）。
また、前記補強構造は、前記外輪の軸方向および径方向の少なくとも一方方向の厚みを厚くする構造（３３）を含むものであってもよい（請求項３）。
さらに、前記補強構造は、前記リブと、前記厚みを厚くする構造との双方を含むものであってもよい。

さらにまた、前記の目的を達成するための請求項４記載の発明は、円形の内周面（１６ａ，１６ｂ）を有し、外側に車体側に固定されるフランジ部（１５；３１）が設けられている車輪用転がり軸受け装置（１）の外輪（３，３０）であって、車体側に固定された際に上下方向に位置する領域（１５ａ，１５ｃ；３１ａ，３１ｃ）には、強度および剛性を補強するための補強構造（２３；３３）が設けられ、車体側に固定された際にその軸方向に見て左右方向に位置する領域（１５ｂ，１５ｄ；３１ｂ，３１ｄ）には、強度および剛性を補強するための補強構造が設けられておらず、車体側に固定された際の上下方向に位置する領域の構造が非対称構造であることを特徴とする、車輪用転がり軸受け装置の外輪である。

この構成によれば、フランジ部の上下方向に位置する領域には補強構造が設けられているが、その軸方向に見て左右方向に位置する領域には補強構造は設けられていない。このため、外輪の剛性および強度に大きく寄与する部分のみが補強され、外輪の剛性および強度にほとんど寄与しない部分では、フランジ材料の削減が図られる。これにより、外輪の強度および剛性を低下させることなく、外輪の軽量化を実現することができる。

なお、フランジ部の左右方向に位置する領域とは、フランジ部の右方に位置する領域と、フランジ部の左方に位置する領域との双方を指す趣旨である。

本発明の一実施形態に係る外輪が適用された車輪用転がり軸受け装置の構成を概略的に示す断面図である。 図１に示す車輪用転がり軸受け装置の外輪の構成を示す斜視図である。 図２Ａに示す矢印Ｄ方向から見た正面図である。 本発明の他の実施形態に係る車輪用転がり軸受け装置の外輪の構成を示す斜視図である。 図３Ａに示す矢印Ｅ方向から見た正面図である。

以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る外輪３が適用された車輪用転がり軸受け装置１の構成を概略的に示す断面図である。車輪用転がり軸受け装置１は、自動車のハブユニットとして使用される内・外輪フランジ付き複列アンギュラ型玉軸受け装置である。図１では、車輪用転がり軸受け装置１を車体に取り付けたときの車体の外側方向を左側に示し、車輪用転がり軸受け装置１を車体に取り付けたときの車体の内側方向を右側に示している。

車輪用転がり軸受け装置１は、車輪の車軸が取り付けられる内軸（ハブ輪）５と、この内軸５に固定された内輪６と、車体側に固定される外輪３と、内軸５および内輪６と外輪３との間に介在される複数列（たとえば２列）に配列された複数の転動体４とを備えている。
内軸５の軸方向のインナー側端部（図１に示す右側端部）には、内輪６を嵌め入れるための環状の嵌入溝１０が形成されている。内輪６の嵌入溝１０への嵌入後、かしめ変形によって内輪６が内軸５に固定される。内輪６の外周面には、第１内輪軌道１１ａが形成されている。また、内軸５の外周面には、第１内輪軌道１１ａに連続して第２内輪軌道１１ｂが形成されている。

内軸５の軸方向アウター側端部（図１に示す左側端部）付近には、内軸５の外周面から径方向外方に向けて突出する内輪フランジ部７が形成されている。内輪フランジ部７には、ブレーキディスクロータ（図示しない）および車輪（図示しない）を、車輪用転がり軸受け装置１に取り付けるためのボルト８を挿通させるためのボルト孔９が複数個形成されている。

外輪３は、車軸と同軸の軸線をその中心軸線とする円筒部１４と、円筒部１４の軸方向の途中部に形成された外輪フランジ部（フランジ部）１５とを備えている。円筒部１４の内周面には、２列の外輪軌道１６ａ，１６ｂ（第１外輪軌道１６ａおよび第２外輪軌道１６ｂ）が形成されている。内輪６の第１内輪軌道１１ａと外輪３の第１外輪軌道１６ａとの間には、転動体４が、内輪６および外輪３のそれぞれと所定の接触角を保って配置されている。内軸５の第２内輪軌道１１ｂと外輪３の第２外輪軌道１６ｂとの間には、転動体４が、内軸５および外輪３のそれぞれと所定の接触角を保って配置されている。

外輪フランジ部１５には、複数（たとえば４つ）のボルト挿通孔１７，１８，１９，２０（第１ボルト挿通孔１７、第２ボルト挿通孔１８、第３ボルト挿通孔１９および第４ボルト挿通孔２０）が形成されている（図１では、第２ボルト挿通孔１８および第３ボルト挿通孔１９の２つだけを図示）。各ボルト挿通孔１７〜２０には、車輪用転がり軸受け装置１を車体側に固定するためのボルト（図示しない）が挿通される。複数のボルトがこれらのボルト挿通孔１７〜２０を介して車体の懸架装置に固定されることにより、車輪用転がり軸受け装置１が懸架装置に取り付けられる。

図２Ａは、図１に示す車輪用転がり軸受け装置１の外輪３の構成を示す斜視図である。図２Ｂは、図２Ａに示す矢印Ｄ方向から見た正面図である。この図２Ａおよび図２Ｂに示す外輪３の上下方向は、車輪用転がり軸受け装置１が車体の懸架装置に取り付けられる際の上下方向を示している。
外輪フランジ部１５の上部には、第１および第２ボルト挿通孔１７，１８が形成されている。具体的には、第１ボルト挿通孔１７は、外輪フランジ部１５の最上部から軸方向に見て左方向に向けてたとえば６０°程度移動した位置に形成されている。第２ボルト挿通孔１８は、最上部に対して第１ボルト挿通孔１７と反対側に、たとえば６０°程度移動した位置に形成されている。

外輪フランジ部１５の下部には、第３および第４ボルト挿通孔１９，２０が形成されている。具体的には、第３ボルト挿通孔１９は、外輪フランジ部１５の最下部から第２ボルト挿通孔１８側に向けてたとえば６０°程度移動した位置に形成されている。第４ボルト挿通孔２０は、最下部に対して第３ボルト挿通孔１９と反対側にたとえば６０°程度移動した位置に形成されている。

外輪フランジ部１５は、第１〜第４ボルト挿通孔１７〜２０の周囲部分で、小径部２２の外周面から径方向外方に向けて先尖状に突出した４つのボルト取付け部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄと、ボルト取付け部２１ａ〜２１ｄを除く円筒部１４の周方向全域で、円筒部１４の外周面から径方向外方に向けて突出した、所定の径方向厚みを有するほぼ円筒状の小径部２２とを備えている。

ボルト取付け部２１ａは、第１ボルト挿通孔１７に対応して形成されている。ボルト取付け部２１ｂは、第２ボルト挿通孔１８に対応して形成されている。ボルト取付け部２１ｃは、第３ボルト挿通孔１９に対応して形成されている。ボルト取付け部２１ｄは、第４ボルト挿通孔２０に対応して形成されている。各ボルト取付け部２１ａ〜２１ｄは、同一の諸元（サイズおよび形状）に形成されており、その軸方向厚みがｄ１に設定されている。このように、ボルト取付け部２１ａ〜２１ｄは、それぞれ、外輪フランジ部１５の左上部、右上部、右下部および左下部に形成されている。

ボルト取付け部２１ａとボルト取付け部２１ｂとの間、すなわち外輪フランジ部１５の上部分（上下方向に位置する領域）１５ａは小径部２２をなしている。ボルト取付け部２１ｂとボルト取付け部２１ｃとの間、すなわち外輪フランジ部１５の右部分（左右方向に位置する領域）１５ｂは小径部２２をなしている。ボルト取付け部２１ｃとボルト取付け部２１ｄとの間、すなわち外輪フランジ部１５の下部分（上下方向に位置する領域）１５ｃは小径部２２をなしている。ボルト取付け部２１ｄとボルト取付け部２１ａとの間、すなわち外輪フランジ部１５の左部分（左右方向に位置する領域）１５ｄは小径部２２をなしている。

外輪フランジ部１５の上部分１５ａおよび下部分１５ｃは、非対称構造である。以下、具体的に説明する。
外輪フランジ部１５の上部分１５ａおよび下部分１５ｃには、小径部２２の前面（図２Ａで示す左手前面）に、補強構造としてのリブ２３が形成されている。このリブ２３は、上部分１５ａの全域および下部分１５ｃの全域に形成されている。一方、外輪フランジ部１５の右部分１５ｂおよび左部分１５ｄには、補強構造が設けられていない。

このため、上部分１５ａおよび下部分１５ｃの前面は、他の部分（右部分１５ｂ、左部分１５ｄおよびボルト取付け部２１ａ〜２１ｄ）よりも前方に突出している。なお、外輪フランジ部１５の後面（図２Ａで示す右奥面）は、車軸の軸線方向に直交する平坦面で形成されている。
外輪フランジ部１５の上部分１５ａは、ボルト取付け部２１ａ〜２１ｄの軸方向厚みよりも大きく、必要な強度および剛性を確保できる軸方向厚みｄ２（ｄ２＞ｄ１）に形成されている。外輪フランジ部１５の右部分１５ｂは、ボルト取付け部２１ａ〜２１ｄの軸方向厚みとほぼ同じ大きさの軸方向厚みｄ１に形成されている。外輪フランジ部１５の下部分１５ｃは、ボルト取付け部２１ａ〜２１ｄの軸方向厚みよりも大きい軸方向厚みｄ２に形成されている。外輪フランジ部１５の左部分１５ｄは、ボルト取付け部２１ａ〜２１ｄの軸方向厚みとほぼ同じ大きさの軸方向厚みｄ１（図示しない）に形成されている。

この実施形態によれば、外輪フランジ部１５の上部分１５ａおよび下部分１５ｃにのみリブ２３が形成されている。外輪フランジ部１５の上部分１５ａおよび下部分１５ｃにのみ補強構造としてのリブ２３を設けることで、外輪３の剛性および強度に大きく寄与する部分のみを補強することができる。これにより、外輪３の強度および剛性を低下させることなく、外輪３の軽量化を実現することができる。

図３Ａおよび図３Ｂに示す外輪３０は、図１、図２Ａおよび図２Ｂに示す車輪用転がり軸受け装置１の外輪３に代えて用いられる。この図３Ａおよび図３Ｂにおいて、図１、図２Ａおよび図２Ｂに示された各部に対応する部分には、図１、図２Ａおよび図２Ｂと同一の参照符号を付して示し、説明を省略する。
この図３Ａおよび図３Ｂに示す外輪３０では、図１、図２Ａおよび図２Ｂに示す外輪３の場合と異なり、第１ボルト挿通孔１７が、外輪フランジ部３１の最上部から軸方向に見て左方向に向けてたとえば３０°程度移動した位置に形成されている。第２ボルト挿通孔１８は、最上部に対して第１ボルト挿通孔１７と反対側に、たとえば３０°程度移動した位置に形成されている。第３ボルト挿通孔１９は、外輪フランジ部３１の最下部から第２ボルト挿通孔１８側に向けてたとえば４５°程度移動した位置に形成されている。第４ボルト挿通孔２０は、最下部に対して第３ボルト挿通孔１９と反対側にたとえば４５°程度移動した位置に形成されている。各ボルト挿入孔１７〜２０の形成位置に応じて、ボルト取付け部２１ａ〜２１ｄも、図１、図２Ａおよび図２Ｂに示す外輪３とは異なる位置に配置されている。

この図３Ａおよび図３Ｂに示す外輪３０が、図１、図２Ａおよび図２Ｂに示す外輪３と大きく相違する点は、外輪フランジ部３１の上部分（上下方向に位置する領域）３１ａおよび下部分（上下方向に位置する領域）３１ｃが、円筒部１４の外周面から径方向外方に向けて大きく突出した大径部３３を備えた点である。以下、具体的に説明する。
外輪フランジ部３１の上部分３１ａ、すなわちボルト取付け部２１ａとボルト取付け部２１ｂとの間には、円筒部１４の外周面から径方向外方に向けて径方向厚みＷ１だけ突出した大径部（厚みを厚くする構造）３３が形成されている。外輪フランジ部３１の右部分３１ｂ、すなわちボルト取付け部２１ｂとボルト取付け部２１ｃとの間には、円筒部１４の外周面から径方向外方に向けて径方向厚みＷ２（Ｗ２＜Ｗ１）だけ突出した小径部３２が形成されている。外輪フランジ部３１の下部分３１ｃ、すなわちボルト取付け部２１ｃとボルト取付け部２１ｄとの間には、円筒部１４の外周面から径方向外方に向けて径方向厚みＷ１だけ突出した大径部３３が形成されている。外輪フランジ部３１の左部分３１ｄ、すなわちボルト取付け部２１ｄとボルト取付け部２１ａとの間には、円筒部１４の外周面から径方向外方に向けて径方向厚みＷ２だけ突出した小径部３２が形成されている。すなわち、外輪フランジ部３１の上部分３１ａの全域および下部分３１ｃには、補強構造としての大径部３３が設けられているが、外輪フランジ部３１の右部分３１ｂおよび左部分３１ｄには、補強構造が設けられていない。

この実施形態では、外輪フランジ部３１の上部分３１ａ、下部分３１ｃおよびボルト取付け部２１ａ〜２１ｄの前面（図３Ａで示す左手前面）は、その外周側端部において、他の部分（右部分３１ｂ、左部分３１ｄ）よりも前方に突出している。
ボルト取付け部２１ａ〜２１ｄの軸方向厚みはｄ３に設定されている。外輪フランジ部３１の上部分３１ａの外周側端部は、ボルト取付け部２１ａ〜２１ｄの軸方向厚みとほぼ同じ大きさで、必要な強度および剛性を確保できる軸方向厚みｄ３に形成されている。外輪フランジ部３１の右部分３１ｂは、ボルト取付け部２１ａ〜２１ｄの軸方向厚みよりも小さい軸方向厚みｄ４（ｄ４＜ｄ３）に形成されている。外輪フランジ部３１の下部分３１ｃの外周側端部は、ボルト取付け部２１ａ〜２１ｄの軸方向厚みとほぼ同じ大きさの軸方向厚みｄ３に形成されている。外輪フランジ部３１の左部分３１ｄは、ボルト取付け部２１ａ〜２１ｄの軸方向厚みよりも小さい軸方向厚みｄ４に形成されている。

外輪フランジ部３１の上部分３１ａ、下部分３１ｃおよびボルト取付け部２１ａ〜２１ｄの前面（図３Ａで示す左手前面）には、径方向内方に向かうに従って前方（図３Ａで示す左手前側）に向かうテーパ面３４が形成されている。一方、外輪フランジ部３１の後面（図３Ａで示す右奥面）は、車軸の軸線方向に直交する平坦面で形成されている。そのため、外輪フランジ部３１の上部分３１ａ、下部分３１ｃおよびボルト取付け部２１ａ〜２１ｄの軸方向厚みは、外輪フランジ部３１の右部分３１ｂおよび左部分３１ｄの軸方向厚みよりも大きい。

この実施形態によれば、外輪フランジ部３１の上部分３１ａおよび下部分３１ｃにのみに大径部３３が形成されている。外輪フランジ部３１の上部分３１ａおよび下部分３１ｃにのみ補強構造としての大径部３３を設けることで、外輪３０の剛性および強度に大きく寄与する部分のみを補強することができる。これにより、外輪３０の強度および剛性を低下させることなく、外輪３０の軽量化を実現することができる。

また、大径部３３が、外輪フランジ部３１の右部分３１ｂおよび左部分３１ｄの軸方向厚みｄ４よりも、その軸方向厚みｄ３が大きくされている。このため、外輪フランジ部３１の上部分３１ａおよび下部分３１ｃだけが、さらに補強される。これにより、外輪３０の強度および剛性をさらに向上させることができる。
以上、この発明の２つの実施形態について説明したが、この発明は、他の形態で実施することもできる。

前述の図１、図２Ａおよび図２Ｂに示す実施形態では、外輪フランジ部１５の上部分１５ａおよび下部分１５ｃに関して、小径部２２の前面に補強構造としてのリブ２３が形成された構成を例に挙げて説明したが、リブ２３が小径部２２の外周面に設けられる構成を採用することもできる。
また、前述の図３Ａおよび図３Ｂに示す実施形態では、外輪フランジ部３１の上部分３１ａおよび下部分３１ｃに形成された大径部３３が、その軸方向厚みｄ３も大きくされている構成を例に挙げて説明したが、大径部３３の軸方向厚みが、小径部３２の軸方向厚みと同じ程度であってもよい。さらに、外輪フランジ部３１の上部分３１ａおよび下部分３１ｃに、径方向厚みはほとんど同じであるが、軸方向厚みだけが大きくされた肉厚部が形成された構成であってもよい。

前述の図３Ａおよび図３Ｂに示す実施形態では、テーパ面３４を設ける構成について説明したが、テーパ面でなく、車軸の軸線に直交する面とすることもできる。
また、外輪３，３０の外輪フランジ部１５，３１に設けられるボルト挿通孔１７〜２０の数や形成位置は、前述の２つの実施形態のものに限られず、車体の懸架装置の仕様に合わせて適宜変更されていてもよい。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１…車輪用転がり軸受け装置、３…外輪、１５…外輪フランジ部（フランジ部）、１５ａ…上部分（上下方向に位置する領域）、１５ｂ…右部分（左右方向に位置する領域）、１５ｃ…下部分（上下方向に位置する領域）、１５ｄ…左部分（左右方向に位置する領域）、１６ａ…第１外輪軌道（内周面）、１６ｂ…第２外輪軌道（内周面）、２３…リブ、３０…外輪、３１…外輪フランジ部（フランジ部）、３１ａ…上部分（上下方向に位置する領域）、３１ｂ…右部分（左右方向に位置する領域）、３１ｃ…下部分（上下方向に位置する領域）、３１ｄ…左部分（左右方向に位置する領域）、３３…大径部（厚みを厚くする構造）

Claims (4)

1. 円形の内周面を有し、外側に車体側に固定されるフランジ部が設けられている車輪用転がり軸受け装置の外輪であって、
   車体側に固定された際に上下方向に位置する領域にのみ、強度および剛性を補強するための補強構造が設けられていることを特徴とする、車輪用転がり軸受け装置の外輪。
2. 前記補強構造は、前記上下方向に位置する領域に形成されたリブを含むことを特徴とする、請求項１記載の車輪用転がり軸受け装置の外輪。
3. 前記補強構造は、前記外輪の軸方向および径方向の少なくとも一方方向の厚みを厚くする構造を含むことを特徴とする、請求項１記載の車輪用転がり軸受け装置の外輪。
4. 円形の内周面を有し、外側に車体側に固定されるフランジ部が設けられている車輪用転がり軸受け装置の外輪であって、
   車体側に固定された際に上下方向に位置する領域には、強度および剛性を補強するための補強構造が設けられ、
   車体側に固定された際に左右方向に位置する領域には、強度および剛性を補強するための補強構造が設けられておらず、
   車体側に固定された際の上下方向に位置する領域の構造が非対称構造であることを特徴とする、車輪用転がり軸受け装置の外輪。