JP2012148591A - 車輪用転がり軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外輪部材の鍛造材料の材料費の低減を図りながら外輪部材の上下方向の剛性の高めて耐フレッティング性能を効率良く向上させることができる車輪用転がり軸受装置を提供する。
【解決手段】ハブ軸１５の外周面に、インナ側及びアウタ側の内輪軌道面２０、２５が形成される。ハブ軸１５の外周に配設される外輪部材３０の内周面に、インナ側及びアウタ側の外輪軌道面４０、４５が形成される。インナ側及びアウタ側の内輪軌道面２０、２５と、インナ側及びアウタ側の外輪軌道面４０、４５との間にインナ側列及びアウタ側列の玉５０、５１が転動可能に配列される。インナ側列の玉５０のピッチ円直径をＤ１とし、アウタ側列の玉５１のピッチ円直径をＤ２としたときに、「Ｄ１＜Ｄ２」の関係となるように設定される。外輪部材３０の上下方向の肉厚寸法をｔ１とし、前後方向の肉厚寸法をｔ２としたときに、「ｔ１＞ｔ２」の関係となるように設定されている。
【選択図】図２

Description

この発明は車輪用転がり軸受装置に関する。

従来、車輪用転がり軸受装置（車輪用ハブユニットと呼ばれることもある）において、車輪が取り付けられるハブホイールのハブ軸の外周面に形成されたインナ側及びアウタ側の内輪軌道面と、外輪部材の内周面に形成されたインナ側及びアウタ側の外輪軌道面との間に、インナ側列及びアウタ側列の玉が転動可能に配列された構造のものがある。
また、車輪用転がり軸受装置において、外輪部材の嵌合軸部の外径寸法を、車体側部材の組付孔に嵌合可能な大きさに確保しながら、車輪用転がり軸受装置の軽量化や高剛性化を図るために、インナ側列の玉のピッチ円直径よりもアウタ側列の玉のピッチ円直径を大きく設定し、これによって、インナ側列の玉の個数よりもアウタ側列の玉の個数を多くしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１０８４４９号公報

ところで、車輪用転がり軸受装置において、外輪部材の剛性を高めて耐フレッティング性能を向上させるために、外輪部材の肉厚を増大させることになる。
このため、外輪部材を、鍛造（主として熱間鍛造）によって形成する場合、鍛造材料の投入量が多くなり材料費が高くなる。

この発明の目的は、前記問題点に鑑み、外輪部材の鍛造材料の材料費の低減を図りながら外輪部材の上下方向の剛性の高めて耐フレッティング性能を効率良く向上させることができる車輪用転がり軸受装置を提供することである。

前記課題を解決するために、この発明の請求項１に係る車輪用転がり軸受装置は、車輪が取り付けられるハブホイールのハブ軸の外周面に、軸方向に所定間隔を隔ててインナ側及びアウタ側の内輪軌道面が形成され、前記ハブ軸の外周に配設される外輪部材の内周面に、軸方向に所定間隔を隔ててインナ側及びアウタ側の外輪軌道面が形成され、前記インナ側及びアウタ側の内輪軌道面と、前記インナ側及びアウタ側の外輪軌道面との間にインナ側列及びアウタ側列の玉が転動可能に配列され、前記インナ側列の玉のピッチ円直径をＤ１とし、前記アウタ側列の玉のピッチ円直径をＤ２としたときに、「Ｄ１＜Ｄ２」の関係となるように設定された車輪用転がり軸受装置であって、
前記外輪部材の上下方向の肉厚寸法をｔ１とし、前後方向の肉厚寸法をｔ２としたときに、「ｔ１＞ｔ２」の関係となるように設定されていることを特徴とする。

前記構成によると、インナ側列の玉のピッチ円直径Ｄ１よりもアウタ側列の玉のピッチ円直径Ｄ２を大きく設定することによって、車輪用転がり軸受装置の軽量化や高剛性化を良好に図ることが可能となる。
また、外輪部材の上下方向の肉厚寸法ｔ１を前後方向に肉厚寸法をｔ２よりも大きくすることによって上下方向の剛性が高められる。
また、前後方向の肉厚寸法ｔ２が上下方向に肉厚寸法ｔ１よりも小さい分だけ鍛造材料が少なくて済む。
この結果、外輪部材の鍛造材料の材料費の低減を図りながら外輪部材の上下方向の剛性の高めて耐フレッティング性能を効率良く向上させることができる。

請求項２に係る車輪用転がり軸受装置は、請求項１に記載の車輪用転がり軸受装置であって、
外輪部材のアウタ側端部の外周面にアウタ側のシール部材が取り付けられ、
前記アウタ側のシール部材には、ハブホイールのフランジの根元部近傍に接してシールするシールリップが設けられていることを特徴とする。

前記構成によると、外輪部材のアウタ側端部の外周面にアウタ側のシール部材が取り付けられることによって、外輪部材のアウタ側端部の内周面（カウンタボア部）と、これに対向するハブ軸の外周面との間にアウタ側のシール部材を配設するスペースを確保する必要がなくなる。
このため、外輪部材のアウタ側端部の内周面にアウタ側のシール部材を配設する分だけ軸方向に短縮することが可能となり、軽量化や材料費の低減に効果が大きい。
さらに、外輪部材のアウタ側端部が短くなった分だけ、外輪部材のアウタ側端部とハブホイールのフランジとの間の距離が増大する。
これによって、外輪部材のアウタ側端部の外径寸法が、ハブホイールのフランジのボルト座面の配設最小径寸法よりも大きく設定されたとしても、外輪部材のアウタ側端部がボルト座面のハブボルトの頭部に干渉することを回避することが可能となり、設計の自由度を増大させることが可能となる。

請求項３に係る車輪用転がり軸受装置は、請求項１又は２に記載の車輪用転がり軸受装置であって、
外輪部材の外周面には、車体側部材に取り付けるための車体側フランジが形成され、
前記車体側フランジは、前記外輪部材の上半部外周面から延出された二つの上側フランジ体と、下半部外周面から延出された二つの下側フランジ体とを備え、
前記二つの上側フランジ体と、前記二つの下側フランジ体とのうち、配設間隔が大きい方のフランジ体は、小さい方のフランジ体よりも肉厚寸法が大きく設定されるか、又は補強リブによって補強されていることを特徴とする。

前記構成によると、車両走行時等の上下方向への振動によって生じる応力は、配設間隔が小さい方のフランジ体よりも大きい方のフランジ体が大きくなる。このため、配設間隔が大きい方のフランジ体が小さい方のフランジ体よりも損傷されやすくなるが、配設間隔が大きい方のフランジ体を、小さい方のフランジ体よりも肉厚寸法を大きく設定して剛性を高めたり、又は補強リブによって補強して剛性を高めることによって、充分な剛性を確保することができる。
この結果、周辺部品との干渉を回避しながらフランジ体の配設間隔を大きくする（広げる）ことができ、設計の自由度が増大する。

この発明の実施例１に係る車輪用転がり軸受装置を示す縦断面図である。 同じくハブ軸と外輪部材とインナ側列及びアウタ側列の玉との組み付け状態を拡大して示す縦断面図である。 同じく図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う横断面図である。 この発明の実施例２に係る車輪用転がり軸受装置の外輪部材のアウタ側端部外周面にアウタ側のシール部材を取り付けた状態を拡大して示す縦断面図である。 この発明の実施例３に係る車輪用転がり軸受装置の外輪部材に形成された車体側フランジを示す正面図である。 同じく図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う外輪部材の縦断面図である。 同じく車体側フランジの間隔が広い下側フランジ体を補強リブによって補強した実施態様を示す正面図である。 同じく図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う縦断面図である。

この発明を実施するための形態について実施例にしたがって説明する。

この発明の実施例１を図１〜図３にしたがって説明する。
図１に示すように、車輪用転がり軸受装置（車輪用ハブユニット）は、複列のアンギュラ玉軸受を構成するための内輪部材としてのハブ軸１５を一体に有するハブホイール１０と、外輪部材３０と、複列をなすインナ側列及びアウタ側列の玉５０、５１と、インナ側及びアウタ側の保持器６０、６５とを備えてユニット化されている。

図１に示すように、ハブホイール１０は、ハブ軸１５と、このハブ軸１５の車アウタ側端部に同一中心線上に形成されたフランジ体１１とを一体に有し、フランジ体１１の車アウタ側面には、ブレーキロータを間に挟んで車輪（図示しない）の中心孔が嵌込まれる車輪用嵌合部１３が形成されている。
また、フランジ体１１には、車輪を締め付ける複数のハブボルト１２が所定ピッチで圧入固定されている。

図１に示すように、ハブ軸１５の外周面には、軸方向に所定間隔を隔ててインナ側及びアウタ側の内輪軌道面２０、２５がそれぞれ形成されている。
この実施例１において、ハブ軸１５は、フランジ体１１側が大径で先端側が小径に形成された段軸状に形成されている。そして、ハブ軸１５の大径部１６の片側（フランジ体１１側）に形成された大径肩部１６ａの外周面にアウタ側の内輪軌道面２５が形成されている。また、ハブ軸１５の小径部１７の外周面には内輪体２６が嵌め込まれ、この内輪体２６の外周面にインナ側の内輪軌道面２０が形成されている。
さらに、ハブ軸１５の小径部１７の端部から延出された筒部がかしめ具によって半径方向外方へかしめられてかしめ部１８が形成されることによって、ハブ軸１５の小径部１７の段差面とかしめ部１８との間に内輪体２６が挟持されるようになっている。

図１と図２に示すように、外輪部材３０の一端側（車幅方向インナ側）には、車両の懸架装置（図示しない）に支持されたナックル、キャリア等の車体側部材の組付孔に嵌合される嵌合軸部３５が形成されている。また、外輪部材３０の外周面の嵌合軸部３５に隣接する部分には、車体側部材の取付面にボルトによって締結される車体側フランジ３１が一体に形成されている。
外輪部材３０の内周面には、ハブ軸１５のインナ側の内輪軌道面２０及びアウタ側の内輪軌道面２５に対応するインナ側の外輪軌道面４０とアウタ側の外輪軌道面４５とが軸方向に所定間隔を保って形成されている。

インナ側及びアウタ側の内輪軌道面２０、２５と、インナ側及びアウタ側の外輪軌道面４０、４５との間には、インナ側列及びアウタ側列の各複数個の玉５０、５１が、インナ側及びアウタ側の保持器６０、６５に保持された状態で転動可能に配列されている。
そして、前記したハブ軸１５のかしめ部１８によるかしめ力によって、インナ側列及びアウタ側列の玉５０、５１にそれぞれ所要とする予圧が付与されるようになっている。

図１と図２に示すように、インナ側列の玉５０のピッチ円直径をＤ１とし、アウタ側列の玉５１のピッチ円直径をＤ２としたときに、「Ｄ１＜Ｄ２」の関係となるように設定されている。
すなわち、この実施例１において、外輪部材３０の嵌合軸部３５の外径寸法を車体側部材の組付孔に嵌合可能な大きさに確保しながら、車輪用転がり軸受装置の軽量化や高剛性化を図るために、インナ側列の玉５０のピッチ円直径Ｄ１よりもアウタ側列の玉５１のピッチ円直径Ｄ２が大きく設定されると共に、インナ側列の玉５０の玉径よりもアウタ側列の玉５１の玉径が小さく設定されている。これに伴って、インナ側列の玉５０の個数よりもアウタ側列の玉５１の個数が多くなっている。

前記「Ｄ１＜Ｄ２」の関係に基づき、アウタ側列の玉５１をピッチ円直径Ｄ２で配列するために、ハブホイール１０のハブ軸１５の外周面に形成されるアウタ側の内輪軌道面２５は、インナ側の内輪軌道面２０よりも大径に形成されている。
そして、図１に示すように、ハブホイール１０の車輪用嵌合部１３の中心孔部からインナ側に向かう凹部１０ａがアウタ側の内輪軌道面２５との間に所要とする肉厚を残してできるだけ大きくかつ深く形成され、これによって、ハブホイール１０の軽量化、ひいては車輪用転がり軸受装置の軽量化が図られるようになっている。

また、前記「Ｄ１＜Ｄ２」の関係に基づき、アウタ側列の玉５１をピッチ円直径Ｄ２で配列するために、外輪部材３０の内周面に形成されるアウタ側の外輪軌道面４５は、インナ側の外輪軌道面４０よりも大径に形成されている。
さらに、図２に示すように、外輪部材３０の内周面には、インナ側の外輪軌道面４０とアウタ側の外輪軌道面４５との間に位置する部分においてインナ側の外輪軌道面４０の端縁に連続するインナ側軌道肩部４１と、アウタ側の外輪軌道面４５の端縁に連続するアウタ側軌道肩部４６とがそれぞれ形成されている。
さらに、インナ側軌道肩部４１は、軸線方向に平行する円筒状に形成され、アウタ側軌道肩部４６は、インナ側軌道肩部４１よりも大径で軸線方向に平行する円筒状に形成されている。そして、アウタ側軌道肩部４６とインナ側軌道肩部４１との間には縦断面Ｒ面をなす段差部４４が形成されている。

外輪部材３０の嵌合軸部３５の外周面は、車体側部材の組付孔に嵌合可能な大きさの横断面円形（真円形）に形成されている。
また、外輪部材３０の車体側フランジ３１のアウタ側の根元部からアウタ側の先端までの外周面は、図３に示すように、上下方向が長く、前後（図３では左右）方向が短い横断面楕円形状に形成されている。
そして、外輪部材３０の上下方向の肉厚寸法をｔ１とし、前後方向の肉厚寸法をｔ２としたときに、「ｔ１＞ｔ２」の関係となるように設定されている。
すなわち、外輪部材３０は、車両走行時等に発生する上下方向への振動に対し充分な剛性を得るために、外輪部材３０の車体側フランジ３１のアウタ側の根元部からアウタ側の先端までの上下方向の肉厚寸法ｔ１が設定されている。
また、外輪部材３０の車両走行時等に発生する前後方向への振動は上下方向への振動に比べて小さいため、その前後方向への振動に対し充分な剛性を確保しながら前後方向の肉厚寸法ｔ２が上下方向の肉厚寸法ｔ１よりも小さく設定されている。

この実施例１に係る車輪用転がり軸受装置は上述したように構成される。
したがって、車輪用転がり軸受装置のインナ側列の玉５０のピッチ円直径Ｄ１よりもアウタ側列の玉５１のピッチ円直径Ｄ２を大きく設定することによって、車輪用転がり軸受装置の軽量化や高剛性化を良好に図ることが可能となる。

また、外輪部材３０の上下方向の肉厚寸法（この実施例１では、車体側フランジ３１のアウタ側の根元部からアウタ側の先端までの上下方向の肉厚寸法）ｔ１を前後方向に肉厚寸法をｔ２よりも大きくすることによって、上下方向の剛性を高めることができる。
また、外輪部材３０の前後方向の肉厚寸法（この実施例１では、車体側フランジ３１のアウタ側の根元部からアウタ側の先端までの前後方向の肉厚寸法）ｔ２が上下方向に肉厚寸法ｔ１よりも小さい。
これによって、外輪部材３０を鍛造（熱感鍛造）によって形成する場合において、外輪部材３０の外輪部材３０の前後方向の肉厚寸法ｔ２を上下方向に肉厚寸法ｔ１よりも小さくした分だけ鍛造材料が少なくて済む。
この結果、外輪部材３０の鍛造材料の材料費の低減を図りながら外輪部材３０の上下方向の剛性の高めて耐フレッティング性能を効率良く向上させることができる。

次に、この発明の実施例２に係る車輪用転がり軸受装置を図４にしたがって説明する。
図４に示すように、この実施例２においては、外輪部材１３０のアウタ側の端部の外径寸法Ｄ３がハブホイール１１０のフランジ１１１のボルト座面１１１ａの最小径寸法Ｄ４よりも大きくなるように外輪部材３０が形成される。
また、外輪部材１３０は、そのアウタ側の端部の内周面のアウタ側のシール部材が組み付けられる部分（アウタ側のカウンタボア部）が削除され、この分だけ外輪部材１３０が軸方向に短縮化されている。
そして、外輪部材１３０のアウタ側の端部の外周面にアウタ側のシール部材１７０が取り付けられている。

図４に示すように、アウタ側のシール部材１７０は、金属製の芯金１７１と、ゴム製の単数又は複数のシールリップ１７７、１７８とを備えている。
芯金１７１は、外輪部材１３０のアウタ側の端部の外周面に圧入固定される外径側取付筒部１７２と、この外径側取付筒部１７２の端縁から半径方向内方へ直角状に曲げられかつ外輪部材１３０のアウタ側の端面に当接して外径側取付筒部１７２の圧入を制限する環状部１７３と、この環状部１７３の内径端からハブホイール１１０のフランジ１１１に向けて軸方向に平行して曲げられた内径側筒状部１７４と、この内径側筒状部１７４のアウタ側の端部からハブホイール１１０のフランジ１１１の根元部に向けて半径方向内方へ直角状に曲げられたリップ取付用環状部１７５とを一体に備えている。
そして、芯金１７１のリップ取付用環状部１７５に、ゴム製の単数又は複数のシールリップ１７７、１７８の基部が加硫接着によって固着され、シールリップ１７７、１７８の先端部がハブホイール１１０のフランジ１１１の根元部に摺接可能な位置まで延出されている。
この実施例２に係る車輪用転がり軸受装置のその他の構成は、実施例１と同様に構成されるためその説明は省略する。

上述したように構成されるこの実施例２に係る車輪用転がり軸受装置において、外輪部材１３０のアウタ側端部の外周面にアウタ側のシール部材１７０が取り付けられることによって、外輪部材１３０のアウタ側端部の内周面（カウンタボア部）と、これに対向するハブホイール１１０のハブ軸１１５の外周面との間にアウタ側のシール部材を配設するスペースを確保する必要がなくなる。
このため、外輪部材１３０のアウタ側端部の内周面にアウタ側のシール部材を配設する分だけ軸方向に短縮することが可能となり、軽量化や材料費の低減に効果が大きい。

また、外輪部材１３０のアウタ側端部が短くなった分だけ、外輪部材１３０のアウタ側端部とハブホイール１１０のフランジ１１１との間の距離が増大する。
これによって、外輪部材１３０のアウタ側端部の外径寸法Ｄ３が、ハブホイール１１０のフランジ１１１のボルト座面１１１ａの配設最小径寸法Ｄ４よりも大きく設定されたとしても、外輪部材１３０のアウタ側端部がボルト座面１１１ａのハブボルト１１２の頭部１１２ａに干渉することを回避することが可能となり、設計の自由度を増大させることが可能となる。

次に、この発明の実施例３に係る車輪用転がり軸受装置を図５と図６にしたがって説明する。
図５と図６に示すように、この実施例３に係る車輪用転がり軸受装置において、外輪部材２３０の外周面に形成される車体側フランジ２３１は、外輪部材２３０の上半部外周面から延出された二つの上側フランジ体２３２と、下半部外周面から延出された二つの下側フランジ体２３３とを備えている。
また、図５に示すように、二つの上側フランジ体２３２は、外輪部材２３０の中心を通る鉛直線に対し時計回り方向と反時計回り方向に同角度１／２θ１を隔てて配設されている。
さらに、二つの下側フランジ体２３３は、外輪部材２３０の中心を通る鉛直線に対し時計回り方向と反時計回り方向に同角度１／２θ２を隔てて配設されている。

二つの上側フランジ体２３２と、二つの下側フランジ体２３３とのうち、配設間隔（配設角度）が大きい方のフランジ体、この実施例３においては、配設間隔（配設角度θ２）が大きい方の二つの下側フランジ体２３３の肉厚寸法ｔ４が、配設間隔（配設角度θ１）小さい方の二つの上側フランジ体２３２の肉厚寸法ｔ３よりも大きく設定されて剛性が高められている。
この実施例３のその他の構成は、実施例１と同様に構成されるため、同一構成部分に対し同一符号を付記してその説明は省略する。

上述したように構成されるこの実施例３に係る車輪用転がり軸受装置において、車両走行時等の上下方向への振動によって上側フランジ体２３２と下側フランジ体２３３に生じる応力は、配設間隔が小さい方の上側フランジ体２３２よりも大きい方の下側フランジ体２３３が大きくなる。
このため、配設間隔が大きい方の下側フランジ体２３３が小さい方の上側フランジ体２３２よりも損傷されやすくなるが、配設間隔が大きい方の下側フランジ体２３３を、小さい方の上側フランジ体２３２よりも肉厚寸法を大きく設定して剛性を高めることによって、充分な剛性を確保することができる。
この結果、周辺部品との干渉を回避しながら下側フランジ体２３３の配設間隔を大きくする（広げる）ことができ、設計の自由度が増大する。

また、前記実施例３においては、配設間隔が大きい方の下側フランジ体２３３は、小さい方の上側フランジ体２３２よりも肉厚寸法が大きく設定される場合を例示したが、図７と図８に示すように、配設間隔が大きい方の下側フランジ体３３３の根元部近傍に補強リブ３３４を設けて補強しても同等の作用効果を奏する。

なお、この発明は前記実施例１〜３に限定するものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施することもできる。

１０ ハブホイール
１５ ハブ軸
２０ インナ側の内輪軌道面
２５ アウタ側の内輪軌道面
３０ 外輪部材
３１ 車体側フランジ
３２ 上側フランジ体（フランジ体）
３３ 下側フランジ体（フランジ体）
４０ インナ側の外輪軌道面
４５ アウタ側の外輪軌道面
５０ インナ側列の玉
５１ アウタ側列の玉
６０ インナ側の保持器
６５ アウタ側の保持器

Claims (3)

1. 車輪が取り付けられるハブホイールのハブ軸の外周面に、軸方向に所定間隔を隔ててインナ側及びアウタ側の内輪軌道面が形成され、前記ハブ軸の外周に配設される外輪部材の内周面に、軸方向に所定間隔を隔ててインナ側及びアウタ側の外輪軌道面が形成され、前記インナ側及びアウタ側の内輪軌道面と、前記インナ側及びアウタ側の外輪軌道面との間にインナ側列及びアウタ側列の玉が転動可能に配列され、前記インナ側列の玉のピッチ円直径をＤ１とし、前記アウタ側列の玉のピッチ円直径をＤ２としたときに、「Ｄ１＜Ｄ２」の関係となるように設定された車輪用転がり軸受装置であって、
   前記外輪部材の上下方向に肉厚寸法をｔ１とし、前後方向に肉厚寸法をｔ２としたときに、「ｔ１＞ｔ２」の関係となるように設定されていることを特徴とする車輪用転がり軸受装置。
2. 請求項１に記載の車輪用転がり軸受装置であって、
   外輪部材のアウタ側端部の外周面にアウタ側のシール部材が取り付けられ、
   前記アウタ側のシール部材には、ハブホイールのフランジの根元部近傍に接してシールするシールリップが設けられていることを特徴とする車輪用転がり軸受装置。
3. 請求項１又は２に記載の車輪用転がり軸受装置であって、
   外輪部材の外周面には、車体側部材に取り付けるための車体側フランジが形成され、
   前記車体側フランジは、前記外輪部材の上半部外周面から延出された二つの上側フランジ体と、下半部外周面から延出された二つの下側フランジ体とを備え、
   前記二つの上側フランジ体と、前記二つの下側フランジ体とのうち、配設間隔が大きい方のフランジ体は、小さい方のフランジ体よりも肉厚寸法が大きく設定されるか、又は補強リブによって補強されていることを特徴とする車輪用転がり軸受装置。

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