JP2012218526A - ハブ輪及びこれを備えた車輪用軸受装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】近年における軽量化を実現することができるとともに、剛性を高めることができるハブ輪及びこれを備えた車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】車輪用軸受装置は、車輪を取り付けるための車輪取付用フランジと、車輪取付用フランジに設けられ、車両アウタ側に開口する凹部６ｄを有する胴部とを備え、胴部（段部）６ｃは、車両アウタ側でボールからなる転動体４を転動させる外側軌道面６０ｃ、及び外側軌道面６０ｃと車輪取付用フランジとの間に介在してシール部材８を受けるシール面６１ｃを有し、シール面６１ｃの曲率半径ｒ１及び外側軌道面６０ｃの曲率半径ｒ２がｒ１＞ｒ２となる寸法に、またシール面６１ｃと凹部６ｄの内面との間の最小肉厚ｔ１及び外側軌道面６０ｃと凹部６ｄの内面との間の最小肉厚ｔ２がｔ１＜ｔ２となる寸法にそれぞれ設定されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、ハブ輪及びこれを備えた車輪用軸受装置に関する。
従来の車輪用軸受装置として、中心軸線の回りに回転可能な内方部材と、この内方部材の外周囲に配置された外輪と、この外輪と内方部材との間に介在する複列の転動体とを備えたものがある（例えば特許文献１）。
内方部材は、ハブ輪及び内輪からなり、中心軸線上に回転可能に配置されている。ハブ輪は、車輪取付用フランジ及び外側軌道面を外周面に有している。内輪は、外側軌道面を外周面に有し、ハブ輪における車両インナ側端部の外周面に取り付けられている。
外輪は、ハブ輪の外側軌道部との間で車両アウタ側の転動体を転動させる第１の内側軌道面、及び内輪の外側軌道面との間に車両インナ側の転動体を転動させる第２の内側軌道面を有し、車両インナ側に懸架装置のナックルを介して取り付けられている。
複列の転動体は、ボールからなり、各列の転動体が保持器によって転動可能に保持されている。
一方側列の転動体は、車両アウタ側にハブ輪の外側軌道面と第１の内側軌道面との間に介在して配置されている。一方側列の転動体の車両アウタ側には、ハブ輪のシール面と外輪の内周面との間に介在するシール部材が配置されている。
他方側列の転動体は、車両インナ側に内輪の外側軌道面と第２の内側軌道面との間に介在して配置されている。他方側列の転動体の車両インナ側には、車輪の回転速度を検出するための磁気エンコーダが内輪の外周面と外輪の内周面との間に介在して配置されている。
このように構成された車輪用軸受装置においては、燃費向上の観点からハブ輪の軽量化を図ることが重要とされ、このため車両アウタ側に開口するすり鉢状の凹部がハブ輪に形成されている。
特開２０１１−５９６３号公報
ところで、上記した車輪用軸受装置においては、近年のさらなる車両の燃費向上を目的とした軽量化の要求に応えられず、このためその要求に応えるために、次に示すようなハブ輪が考えられる。すなわち、図４に示すように、ハブ輪１００の凹部１００ａの深さがその開口部から内輪１０１の軸線方向中間部まで延びた寸法に、またハブ輪１００のシール面１００ｂと凹部１００ａの内面との間の最小肉厚ｓ１及びハブ輪１００の外側軌道面１００ｃと凹部１００ａの内面との間の最小肉厚ｓ２がｓ１＜ｓ２となる寸法にそれぞれ設定される。
しかし、この種のハブ輪１００を備えた車輪用軸受装置によると、近年におけるハブ輪１００の軽量化を図ることができるものの、ハブ輪１００の剛性が低下する。
そこで、本発明者は、ハブ輪１００の外側軌道面１００ｃが一方側列（車両用アウタ側列）の転動体の球面に適合する曲率面に限定され、これに対してハブ輪１００のシール面１００ｂがハブ輪１００の外側軌道面１００ｃの曲率よりも小さい曲率をもつ曲率面で形成され得ることに着目し、ハブ輪１００のシール面１００ｂと凹部１００ａの内面との間の最小肉厚ｓ１及びハブ輪１００の外側軌道面１００ｃと凹部１００ａの内面との間の最小肉厚ｓ２をｓ１＜ｓ２とする寸法に設定するとともに、シール面１００ｂの曲率半径ｒ１（図２に示す）及び外側軌道面１００ｃの曲率半径ｒ２（図２に示す）をｒ１＞ｒ２に設定することにより、近年におけるハブ輪１００の軽量化を実現することができるとともに、ハブ輪１００の剛性を高めることができる車輪用軸受装置が得られることを見出した。
従って、本発明の目的は、近年における軽量化を実現することができるとともに、剛性を高めることができるハブ輪及びこれを備えた車輪用軸受装置を提供することにある。
本発明の一態様は、上記目的を達成するために、（１）〜（３）のハブ輪及びこれを備えた車輪用軸受装置を提供する。
（１）車輪を取り付けるための車輪取付用フランジと、前記車輪取付用フランジに設けられ、車両アウタ側に開口する凹部を有する胴部とを備え、前記胴部は、車両アウタ側でボールからなる転動体を転動させる外側軌道面、及び前記外側軌道面と前記車輪取付用フランジとの間に介在してシール部材を受ける受面を有し、前記受面の曲率半径ｒ１及び前記外側軌道面の曲率半径ｒ２がｒ１＞ｒ２となる寸法に、また前記受面と前記凹部の内面との間の最小肉厚ｔ１及び前記外側軌道面と前記凹部の内面との間の最小肉厚ｔ２がｔ１＜ｔ２となる寸法にそれぞれ設定されているハブ輪。
（２）上記（１）に記載のハブ輪と、前記ハブ輪の車両インナ側端部に配置され、車両インナ側でボールからなる転動体を転動させる外側軌道面を有する内輪と、前記内輪及び前記ハブ輪の外周囲に配置され、前記ハブ輪の前記外側軌道面との間に車両アウタ側で前記転動体を介在させる第１の内側軌道面、及び前記内輪の前記外側軌道面との間に車両インナ側で前記転動体を介在させる第２の内側軌道面を有する外輪とを備えた車輪用軸受装置。
（３）上記（２）に記載の車輪用軸受装置において、前記外輪は、前記第１の内側軌道面が前記ハブ輪の前記外側軌道面との間に車両アウタ側でピッチ円直径Ｄ１に設定された前記転動体を、また前記第２の内側軌道面が前記内輪の前記外側軌道面との間に車両インナ側でピッチ円直径Ｄ１よりも小さいピッチ円直径Ｄ２に設定された前記転動体をそれぞれ介在させる軌道面で形成されている。
本発明によると、近年におけるハブ輪の軽量化を実現することができるとともに、ハブ輪の剛性を高めることができる。
本発明の第１の実施の形態に係る車輪用軸受装置の全体を説明するために示す断面図。 本発明の第１の実施の形態に係る車輪用軸受装置の要部を説明するために示す断面図。 本発明の第２の実施の形態に係る車輪用軸受装置の全体を説明するために示す断面図。 車輪用軸受装置の不具合例を説明するために示す断面図。
[第１の実施の形態]
（車輪用軸受装置の全体構成）
図１は車輪用軸受装置の全体を示す。図２は車輪用軸受装置の要部を示す。図１に示すように、車輪用軸受装置１は、例えば従動輪用軸受装置からなり、中心軸線Ｏの回りに回転可能な内方部材２と、この内方部材２の外周囲に配置された外方部材（外輪）３と、この外輪３と内方部材２との間に介在する複列の転動体４，５とを備え、車体（図示せず）と車輪（図示せず）との間に配置されている。
（内方部材２の構成）
内方部材２は、ハブ輪６及び内輪７からなり、中心軸線Ｏ上に回転可能に配置されている。
ハブ輪６は、各外径が互いに異なる大小２つの胴部６ａ，６ｂ（大径の胴部６ａ，小径の胴部６ｂ）、及びこれら両胴部６ａ，６ｂ間に介在する中間径（胴部６ａの外径よりも小さく、胴部６ｂの外径よりも大きい外径）の胴部としての段部６ｃを有し、内輪７を挿通して外方部材３の内周囲に配置され、全体が例えば軸受鋼，浸炭鋼等からなる成形体によって形成されている。ハブ輪６には、車両アウタ側に開口する略ラッパ状の凹部６ｄが形成されている。凹部６ｄは、その深さが開口部から内輪７の軸線方向中間部まで延びた寸法に設定されている。
大径の胴部６ａは、ハブ輪６の車両アウタ側（図１の左側）に配置されている。大径の胴部６ａには、その外周面に車両アウタ側で突出し、車輪（図示せず）を取り付けるための円環状の車輪取付用フランジ６０ａが一体に設けられている。車輪取付用フランジ６０ａには、円周方向に並列し、かつハブボルト（図示せず）を挿通させる複数のボルト挿通孔６００ａ（１個のみ図示）が設けられている。
小径の胴部６ｂは、内輪７を取り付けるための円環状の凹部６０ｂを外周面に有し、ハブ輪６の車両インナ側（図１の右側）に配置されている。凹部６０ｂの形成は、ハブ輪６となる円筒状の軸部材の開口端部を塑性変形させる（かしめる）ことにより行われる。
段部６ｃには、複列の転動体４，５のうち車両アウタ側列の転動体４を転動させる外側軌道面６０ｃ、及びこの外側軌道面６０ｃと車輪取付用フランジ６０ａとの間に介在してシール部材８を受ける受面としてのシール面６１ｃが設けられている。
図２に示すように、シール面６１ｃは、その曲率半径ｒ１が外側軌道面６０ｃの曲率半径ｒ２（ｒ１＞ｒ２）よりも大きい寸法に設定されている。これにより、シール面６１ｃに作用する応力が外側軌道面６０ｃに作用する応力よりも緩和される。また、シール面６１ｃは、凹部６ｄの内面との間の最小肉厚ｔ１が外側軌道面６０ｃと凹部６ｄの内面との間の最小肉厚ｔ２（ｔ１＜ｔ２）よりも小さい寸法に設定されている。これにより、凹部６ｄの内容積が従来の凹部１００ａ（図４に示す）の内容積よりも大きくなる。
一方、内輪７は、複列の転動体４，５の車両インナ側列の転動体５を転動させる外側軌道面７ａを有し、ハブ輪６の凹部６０ｂ内に固定され、全体が例えば軸受鋼，浸炭鋼からなる円筒状の成形体によって形成されている。
（外輪３の構成）
外輪３は、複列の転動体４，５の一方側列の転動体４を転動させる第１の内側軌道面３ａ、及び他方側列の転動体５を転動させる第２の内側軌道面３ｂを有し、車両インナ側に懸架装置（図示せず）の構成部品としてのナックル（図示せず）を介して固定され、全体が例えば軸受鋼，浸炭鋼等からなる円筒状の成形体によって形成されている。外輪３には、その車両インナ側開口部を覆うキャップ９が装着されている。
（複列の転動体４，５の構成）
一方側列（車両アウタ側列）の転動体４は、軸受用のボールからなり、ハブ輪６の外側軌道面６０ｃと外輪３の内側軌道面３ａとの間に介在して配置され、かつ保持器１０によって転動可能に保持されている。一方側列の転動体４の車両アウタ側には、ハブ輪６のシール面６１ｃと外輪３の車両アウタ側の開口内周面との間に介在するシール部材８が配置されている。
他方側列（車両インナ側列）の転動体５は、軸受用のボールからなり、内輪７の外側軌道面７ａと外輪３の内側軌道面３ｂとの間に介在して配置され、かつ保持器１１によって転動可能に保持されている。他方側列の転動体５の車両インナ側には、内輪７の外周面と外輪３の車両インナ側の開口内周面との間に車輪の回転速度を検出するための磁気エンコーダ１２が介在して配置されている。
（車輪用軸受装置１の動作）
本実施の形態に示す車輪用軸受装置１の動作は、車輪が回転すると、この回転がハブ輪６及び内輪７に伝達され、ハブ輪６が内輪７と共に回転することにより行われる。この場合、ハブ輪６の回転によってシール部材８がハブ輪６のシール面６１ｃを摺動するとともに、車両アウタ側列の転動体４がハブ輪６の外側軌道面６０ｃと外輪３の内側軌道面３ａとの間を転動し、また内輪７の回転によってその外側軌道面７ａと外輪３の内側軌道面３ｂとの間を転動する。この際、シール面６１ｃの曲率半径ｒ１が外側軌道面６０ｃの曲率半径ｒ２（ｒ１＞ｒ２）よりも大きい寸法に設定されているため、シール面６１ｃに作用する応力が外側軌道面６０ｃに作用する応力よりも緩和される。
従って、本実施の形態においては、ハブ輪６のシール面６１ｃと凹部６ｃの内面との間の最小肉厚ｔ１がハブ輪６の外側軌道面６０ｃと凹部６ｄの内面との間の最小肉厚ｔ２（ｔ１＜ｔ２）よりも小さい寸法に設定して従来の凹部１００ａ（図４に示す）の容積よりも大きい容積をもつ凹部６ｄを形成することが可能となる。
[第１の実施の形態の効果]
以上説明した第１の実施の形態によれば、次に示す効果が得られる。
近年におけるハブ輪６の軽量化を実現することができるとともに、ハブ輪６の剛性を高めることができる。
[第２の実施の形態]
次に、本発明の第２の実施の形態に係る車輪用軸受装置につき、図３を用いて説明する。図３は車輪用軸受装置の全体を示す。図３において、図１と同一又は同等の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
図３に示すように、本発明の第２実施の形態に係る車輪用軸受装置３１は、車両アウタ側列の転動体４のピッチ円直径Ｄ１が車両インナ側列の転動体５のピッチ円直径Ｄ２よりも大きい寸法に設定されている点に特徴がある。
このため、外輪３は、第１の内側軌道面３ａがハブ輪６の外側軌道面６０ｃとの間にピッチ円直径Ｄ１に設定された転動体４を、また第２の内側軌道面３ｂが内輪７の外側軌道面７ａとの間にピッチ円直径Ｄ１よりも小さいピッチ円直径Ｄ２に設定された転動体５をそれぞれ介在させる軌道面で形成されている。
これにより、車両アウタ側列の転動体４の球径ｄ１を車両インナ側列の転動体５の球径ｄ２よりも小さい寸法に、また車両アウタ側の転動体４の個数を車両インナ側列の転動体５の個数よりも多い個数にそれぞれ設定することができる。
[第２の実施の形態の効果]
以上説明した第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態に示す効果に加え、次に示す効果が得られる。
車両アウタ側列の転動体４のピッチ円直径Ｄ１が拡大した分、車輪用軸受装置１の作用点距離が増大してその剛性を一層効果的に高めることができる。
以上、本発明のハブ輪及びこれを備えた車輪用軸受装置を上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能であり、例えば次に示すような変形も可能である。
上記実施の形態では、従動輪用軸受装置に適用する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、駆動輪用軸受装置にも上記実施の形態と同様に適用可能である。
１…車輪用軸受装置、２…内方部材、３…外方部材（外輪）、３ａ…第１の外側軌道面、３ｂ…第２の外側軌道面、４…車両アウタ側列の転動体、５…車両インナ側列の転動体、６…ハブ輪、６ａ…大径の胴部、６０ａ…車輪取付用フランジ、６００ａ…ボルト挿通孔、６ｂ…小径の胴部、６０ｂ…凹部、６ｃ…段部、６０ｃ…外側軌道面、６１ｃ…シール面、６ｄ…凹部、７…内輪、７ａ…外側軌道面、８…シール部材、９…キャップ、１０…保持器、１１…保持器、１２…磁気エンコーダ、Ｏ…中心軸線、Ｄ１，Ｄ２…ピッチ円直径、ｒ１，ｒ２…曲率半径、ｔ１，ｔ２…肉厚、ｄ１，ｄ２…球径、１００…ハブ輪、１００ａ…凹部、１００ｂ…シール面、１００ｃ…外側軌道面、１０１…内輪、ｓ１，ｓ２…肉厚

Claims (3)

  1. 車輪を取り付けるための車輪取付用フランジと、
    前記車輪取付用フランジに設けられ、車両アウタ側に開口する凹部を有する胴部とを備え、
    前記胴部は、車両アウタ側でボールからなる転動体を転動させる外側軌道面、及び前記外側軌道面と前記車輪取付用フランジとの間に介在してシール部材を受ける受面を有し、前記受面の曲率半径ｒ１及び前記外側軌道面の曲率半径ｒ２がｒ１＞ｒ２となる寸法に、また前記受面と前記凹部の内面との間の最小肉厚ｔ１及び前記外側軌道面と前記凹部の内面との間の最小肉厚ｔ２がｔ１＜ｔ２となる寸法にそれぞれ設定されている
    ハブ輪。
  2. 請求項１に記載のハブ輪と、
    前記ハブ輪の車両インナ側端部に配置され、車両インナ側でボールからなる転動体を転動させる外側軌道面を有する内輪と、
    前記内輪及び前記ハブ輪の外周囲に配置され、前記ハブ輪の前記外側軌道面との間に車両アウタ側で前記転動体を介在させる第１の内側軌道面、及び前記内輪の前記外側軌道面との間に車両インナ側で前記転動体を介在させる第２の内側軌道面を有する外輪と
    を備えた車輪用軸受装置。
  3. 前記外輪は、前記第１の内側軌道面が前記ハブ輪の前記外側軌道面との間に車両アウタ側でピッチ円直径Ｄ１に設定された前記転動体を、また前記第２の内側軌道面が前記内輪の前記外側軌道面との間に車両インナ側でピッチ円直径Ｄ１よりも小さいピッチ円直径Ｄ２に設定された前記転動体をそれぞれ介在させる軌道面で形成されている請求項２に記載の車輪用軸受装置。
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