JP2014134234A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車輪に対して衝撃的なモーメント荷重がかかった際に、軌道面に生じる圧痕を抑制することができる車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】車両のナックル１２に固定される外輪２と、外輪２に対して回転可能に支持される内軸３及び内輪４と、外輪２の内周に形成される軌道面２ａ，２ｂと内軸３及び内輪４の外周に形成される軌道面３ａ，４ａとの間に配置される複数の転動体５と、を備え、内軸３の軸方向の一端部には径方向外方へ突出形成されて車輪を取り付けるためのフランジ３ｃが形成されるハブユニット１において、外輪２のフランジ側３ｃの外周面端部には、径方向外方且つフランジ３ｃの側面近傍へ向かって突出する突起部材９が一体的に形成され、フランジ３ｃに対して衝撃的なモーメント荷重がかかった際、フランジ３ｃが変形し、変形したフランジ３ｃの側面が突起部材９に接触する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車輪用軸受装置に関する。

車両の車輪に用いる車輪用軸受装置は、例えば図５に軸方向の断面図を示すように、車両インナ側の車体側部材１２０に固定される外輪２０と、外輪２０の軸線１１０と同軸に配置されて車両アウタ側の車輪（図示省略）が取り付けられる内軸３０と、内軸３０の車両インナ側端の外周面に嵌着される内輪４０と、外輪２０と内軸３０及び内輪４０との間にて周方向に配置される複列の転動体５０とを備えている。

外輪２０の内周面には、車両インナ側に配列された転動体５０用の軌道面２０ａと、車両アウタ側に配列された転動体５０用の軌道面２０ｂとが形成されている。

内軸３０の外周面には、外輪２０の軌道面２０ｂに対向する軌道面３０ａが形成され、軌道面３０ａよりもさらに車両アウタ側には、径方向外方へ突出して車輪が取り付けられるフランジ３０ｃが形成されている。

内輪４０の外周面には、外輪２０の軌道面２０ａに対向する軌道面４０ａが形成されている。（例えば、特許文献１を参照）

特開２００９−２５０２９７号公報

図５に示す車輪用軸受装置１００においては、タイヤを備える車輪が車両走行時に道路の側端に設けられた縁石に側方から衝突したときなどに、タイヤを介してフランジ３０ｃの軸線１１０より下側に対して軸線１１０を中心とする矢印Ｄの方向へ衝撃的なモーメント荷重がかかる。その結果、内軸３０が軸線１１０を中心として、矢印Ｅの方向へ僅かに回転する。

車輪用軸受装置１００では、内軸３０が回転すると、モーメント荷重が転動体荷重となって、車両アウタ側においては軸線１１０より下側、また車両インナ側においては軸線１１０より上側に大きく負荷される。そして、車輪用軸受装置１００では、車両アウタ側においては転動体５０と軌道面２０ｂ，３０ａとの接触部分２０ｅ，３０ｅ、また、車両インナ側においては転動体５０と軌道面２０ａ，４０ａとの接触部分２０ｆ，４０ｅに過大な転動体荷重がかかることにより圧痕が生じ、これらの圧痕が異音を発生する原因となる。また、これらの圧痕により転動体５０が損傷し、そして軌道面２０ａ，２０ｂ，３０ａ，４０ａが損傷し、軸受の損傷が拡大していくこととなる。そこで、車輪用軸受装置は、車輪に対して衝撃的なモーメント荷重がかかった際に、軌道面に生じる圧痕を抑制することが課題となっていた。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、車輪に対して衝撃的なモーメント荷重がかかった際に、軌道面に生じる圧痕を抑制することができる車輪用軸受装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る車輪用軸受装置の構成上の特徴は、車両の車体側部材に固定される外輪と、前記外輪に対して回転可能に支持される内輪と、前記外輪の内周に形成される軌道面と前記内輪の外周に形成される軌道面との間に配置される複数の転動体と、を備え、前記内輪の軸方向の一端部には径方向外方へ突出形成されて車輪を取り付けるためのフランジが形成される車輪用軸受装置において、前記外輪の前記フランジ側の外周面端部には、径方向外方且つ前記フランジの側面近傍へ向かって突出する突起部材が一体的に形成され、前記フランジに対して衝撃的なモーメント荷重がかかった際、前記フランジが変形し、変形した前記フランジの側面が前記突起部材に接触することである。

請求項１の車輪用軸受装置によれば、車輪を取り付けるフランジに対して衝撃的なモーメント荷重がかかった際に、フランジが変形し、変形したフランジの側面が車体側部材に固定された外輪の外周面端部に形成された突起部材に接触する。これにより、この車輪用軸受装置は、モーメント荷重が分散され、転動体荷重が低減されるので、転動体と軌道面との接触部分に生じる圧痕を抑制することができる。

請求項２に係る車輪用軸受装置の構成上の特徴は、変形した前記フランジの側面が前記突起部材に接触したときに、互いに接触する面である前記フランジの第１接触面及び／又は前記突起部材の第２接触面は、前記フランジが前記突起部材に対して回転する際に低摩擦とする低摩擦化処理されていることである。

請求項２の車輪用軸受装置によれば、フランジに対して衝撃的なモーメント荷重がかかった際、変形したフランジが突起部材に接触するときに、互いに接触する面である第１接触面及び／又は第２接触面が低摩擦化処理されているので、車輪の回転を妨げることを低減できる。

請求項３に係る車輪用軸受装置の構成上の特徴は、前記低摩擦化処理は、研削加工又はフッソ樹脂コーティングすることにより行われることである。

請求項３の車輪用軸受装置によれば、フランジに対して衝撃的なモーメント荷重がかかった際、変形したフランジが突起部材に接触するときに、低摩擦化処理が研削加工又はフッソ樹脂コーティングすることにより行われるので低摩擦化でき、車輪の回転を妨げることを低減できる。

請求項４に係る車輪用軸受装置の構成上の特徴は、前記第２接触面は、凸状曲面に形成されることである。

請求項４の車輪用軸受装置によれば、フランジに対して衝撃的なモーメント荷重がかかった際、変形したフランジが突起部材に接触するときに、第２接触面が凸状曲面に形成されるので低摩擦化でき、車輪の回転を妨げることを低減できる。

本発明によれば、車輪に対して衝撃的なモーメント荷重がかかった際に、軌道面に生じる圧痕を抑制することができる車輪用軸受装置を提供できる。

本発明の一実施形態である車輪用軸受装置を備えたハブユニットの軸方向の断面図である。 図１のＡ部拡大図である。 モーメント荷重がかかった状態を説明する断面図である。 図２の変形例を説明する断面図である。 従来の車輪用軸受装置の軸方向の断面図である。

以下、本発明の車輪用軸受装置を具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施形態である車輪用軸受装置を備えたハブユニット１の軸方向の断面図である。図２は、図１のＡ部拡大図である。図１及び図２を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において、車両インナ側とは車軸側の事であり以下の図面における左側を示し、車両アウタ側とは車輪を取り付ける側の事であり以下の図面における右側を示すものとする。

図１に示すようにハブユニット１（車輪用軸受装置）は、例えば前輪駆動車の前輪用（駆動軸用）のものであり、複列外向きのアンギュラ玉軸受構造とされている。具体的には、ハブユニット１は、車両インナ側の車体側部材であるナックル１２に固定される外輪２と、外輪２の軸線１１と同軸に配置されて車両アウタ側の車輪（図示省略）が取り付けられる内軸３（内輪）と、内軸３の車両インナ側端に一体形成された嵌め合い部３ｊの外周面に嵌着される内輪４と、外輪２と内軸３及び内輪４との間にて周方向に配置される複列の玉５（転動体）とを備えている。

外輪２の内周面には、車両インナ側に配列された玉５用の軌道面２ａと、車両アウタ側に配列された玉５用の軌道面２ｂとが形成されている。外輪２の外周面には、径方向外方へ突出してナックル１２に固定される車両取付フランジ部２ｃが形成されている。外輪２の材料としては、例えば、高炭素鋼「Ｓ５５Ｃ」が用いられる。

内軸３の外周面には、外輪２の軌道面２ｂに対向する軌道面３ａが形成され、軌道面３ａよりもさらに車両アウタ側には、径方向外方へ突出して車輪が取り付けられるフランジ３ｃが形成されている。内軸３の材料としては、例えば、高炭素鋼「Ｓ５５Ｃ」が用いられる。

内輪４は、嵌め合い部３ｊに外嵌圧入され、嵌め合い部３ｊと一体化されている。内輪４の外周面には、外輪２の軌道面２ａに対向する軌道面４ａが形成されている。内輪４の材料としては、例えば、高炭素クロム軸受鋼材「ＳＵＪ２」が用いられる。

外輪２と内軸３及び内輪４との間には、転動体としての玉５を配置するための環状の環状空間Ｓ１が形成される。環状空間Ｓ１には、車両アウタ側に環状の密封装置７が装着され、車両インナ側に環状の密封装置８が装着されている。密封装置７及び密封装置８により、外輪２と内軸３及び内輪４とのそれぞれの相対回転を許容した状態で密封された軸受内部空間６が構成されている。

図１及び図２に示すように外輪２の車両アウタ側の外周面端部には、車両搭載状態において、軸線１１より鉛直方向下側に径方向外方且つフランジ３ｃの側面近傍へ向かって突出する突起部材９が一体的に形成される。突起部材９には、フランジ３ｃの側面に対向して平坦な面からなる第２接触面９ａが形成される。外輪２は、丸棒状の素材が鍛造加工された後、端面などを旋削加工する際に、突起部材９が同時に所定の形状に形成される。第２接触面９ａは、さらに研削加工され、例えばその表面粗さをＲａ１．６としている。

フランジ３ｃの側面には、第２接触面９ａに対向して平坦な面からなる第１接触面３ｄが形成される。第１接触面３ｄは、フランジ３ｃの側面を研削加工する際に同時に加工され、例えばその表面粗さをＲａ１．６としている。

第２接触面９ａ及び第１接触面３ｄを研削加工することにより表面粗さを細かく仕上げて低摩擦化処理している。第２接触面９ａと第１接触面３ｄとの間には隙間ＳＰを設け、隙間ＳＰは、例えばフランジ３ｃの軸方向の振れを０．０３mmとした場合、通常の車両走行時には接触しない距離である０．１ｍｍとしている。

次に、フランジ３ｃに対して衝撃的なモーメント荷重がかかった際の作用について図３を参照しつつ説明する。図３は、モーメント荷重がかかった状態を説明する断面図である。ハブユニット１では、タイヤを備える車輪が車両走行時に道路の側端に設けられた縁石に側方から衝突したときなどに、タイヤを介してフランジ３ｃの軸線１１より下側に対して軸線１１を中心とする矢印Ｂの方向へ衝撃的なモーメント荷重がかかる。その結果、内軸３が軸線１１を中心として、矢印Ｃの方向へ僅かに回転する。そのため、フランジ３ｃの下側が矢印Ｂの方向へ変形し、第１接触面３ｄが第２接触面９ａに接触する。

これにより、フランジ３ｃに負荷されたモーメント荷重は、接触した第１接触面３ｄから突起部材９を介して固定された外輪２にその一部を分散する。また、モーメント荷重の一部は、転動体荷重となって、車両アウタ側においては軸線１１より下側、また車両インナ側においては軸線１１より上側に主として負荷される。そして、ハブユニット１では、車両アウタ側においては転動体５と軌道面２ｂ，３ａとの接触部分２ｅ，３ｅ、また、車両インナ側においては転動体５と軌道面２ａ，４ａとの接触部分２ｆ，４ｅに負荷される転動体荷重が低減されるので、これらの部位における圧痕が抑制される。

また、ハブユニット１によれば、フランジ３ｃに対して衝撃的なモーメント荷重がかかった際、変形したフランジ３ｃが突起部材９に接触するときに、第２接触面９ａと第１接触面３ｄとが低摩擦化処理されているので、車輪の回転を妨げることを低減できる。

以上のように、本実施の形態に係るハブユニット１によれば、車輪に対して衝撃的なモーメント荷重がかかった際に、軌道面に生じる圧痕を抑制することができる。

なお、本発明は本実施形態に限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の形態で実施することができる。
本実施形態では、転動体が玉５としたが、それに限るものではなく、例えば、円錐ころの構成に適用しても良い。

また、上記実施形態では、駆動輪の構成について説明したが、本発明は従動輪においても、もちろん適用できるものである。

また、上記実施形態では、突起部材９が車両搭載状態において、軸線１１より鉛直方向下側に形成されるとしたが、それに限るものではなく、例えば、全周に亘って形成される構成に適用しても良い。

また、上記実施形態では、第２接触面９ａ及び第１接触面３ｄを研削加工することにより表面粗さを細かく仕上げて低摩擦化処理するとしたが、それに限るものではなく、例えば、第２接触面９ａ又は第１接触面３ｄの片方の面のみを研削加工することにより表面粗さを細かく仕上げて低摩擦化処理する構成に適用しても良い。

また、上記実施形態では、第２接触面９ａ及び第１接触面３ｄを研削加工することにより表面粗さを細かく仕上げて低摩擦化処理するとしたが、それに限るものではなく、例えば、第２接触面９ａ及び／又は第１接触面３ｄをフッ素樹脂コーティングすることにより表面をすべり易く仕上げて低摩擦化処理する構成に適用しても良い。

また、上記実施形態では、第２接触面９ａが平坦な面からなるとしたが、それに限るものではなく、例えば、図４に示すように第２接触面９ｂが凸状曲面に形成される構成に適用しても良い。
図４は、図２の変形例を説明する断面図である。フランジ３ｃの側面に対向する第２接触面９ｂが凸状曲面に形成される。このハブユニット１によれば、フランジ３ｃに対して衝撃的なモーメント荷重がかかった際、変形したフランジ３ｃが突起部材９に接触するときに、第２接触面９ｂが凸状曲面に形成されるので低摩擦化でき、車輪の回転を妨げることを低減できる。

１：ハブユニット（車輪用軸受装置）、 ２：外輪、 ２ｃ：車両取付フランジ部、 ２ａ，２ｂ：軌道面、 ２ｅ，２ｆ：接触部分、 ３：内軸（内輪）、 ３ａ：軌道面、 ３ｃ：フランジ、 ３ｄ：第１接触面、 ３ｅ：接触部分、 ３ｊ：嵌め合い部、 ４：内輪、 ４ａ：軌道面、 ４ｅ：接触部分、 ５：玉（転動体）、 ６：軸受内部空間、 ７，８：密封装置、 ９：突起部材、 ９ａ，９ｂ：第２接触面、 １１：軸線、 １２：ナックル（車体側部材）、 ２０：外輪、 ２０ａ，２０ｂ：軌道面、 ２０ｅ，２０ｆ：接触部分、 ３０：内軸、 ３０ａ：軌道面、 ３０ｃ：フランジ、 ３０ｅ：接触部分、 ４０：内輪、 ４０ａ：軌道面、 ４０ｅ：接触部分、 ５０：転動体、 １００：車輪用軸受装置、 １１０：軸線、 １２０：車体側部材、 Ｓ１：環状空間、 ＳＰ：隙間

Claims (4)

1. 車両の車体側部材に固定される外輪と、前記外輪に対して回転可能に支持される内輪と、前記外輪の内周に形成される軌道面と前記内輪の外周に形成される軌道面との間に配置される複数の転動体と、を備え、前記内輪の軸方向の一端部には径方向外方へ突出形成されて車輪を取り付けるためのフランジが形成される車輪用軸受装置において、
   前記外輪の前記フランジ側の外周面端部には、径方向外方且つ前記フランジの側面近傍へ向かって突出する突起部材が一体的に形成され、
   前記フランジに対して衝撃的なモーメント荷重がかかった際、前記フランジが変形し、変形した前記フランジの側面が前記突起部材に接触することを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 変形した前記フランジの側面が前記突起部材に接触したときに、互いに接触する面である前記フランジの第１接触面及び／又は前記突起部材の第２接触面は、前記フランジが前記突起部材に対して回転する際に低摩擦とする低摩擦化処理されていることを特徴とする請求項１に記載の車輪用軸受装置。
3. 前記低摩擦化処理は、研削加工又はフッソ樹脂コーティングすることにより行われることを特徴とする請求項２に記載の車輪用軸受装置。
4. 前記第２接触面は、凸状曲面に形成されることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の車輪用軸受装置。

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