JP2015055307A - 車輪用軸受装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】軽量・コンパクト化を図りつつ、軸受寿命を確保した車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】外方部材２が、炭素鋼から塑性加工によって形成された外側軌道部材１５と、この外側軌道部材１５の外周面側に配置された外殻部材１６とを備え、この外殻部材１６が、炭素繊維を主とし、バインダとして合成樹脂で成形したものをクロス状に編み込んだ炭素繊維帯で構成され、外側軌道部材１５の外周面に沿ってそれぞれ巻き付けや貼り付けて合成樹脂で固めて接合されたプリプレグを経て積層された炭素繊維複合材料で構成されると共に、車体取付フランジ２３が、炭素繊維を主とし、バインダとして合成樹脂で成形した炭素繊維複合材料を予めフランジ外周の輪郭形状に成形して合成樹脂で固めた板材を軸方向に複数枚積層させて固定した後、表層をクロス状に編み込んだ帯状の炭素繊維で覆い合成樹脂で固化して形成されている。
【選択図】図１
【解決手段】外方部材２が、炭素鋼から塑性加工によって形成された外側軌道部材１５と、この外側軌道部材１５の外周面側に配置された外殻部材１６とを備え、この外殻部材１６が、炭素繊維を主とし、バインダとして合成樹脂で成形したものをクロス状に編み込んだ炭素繊維帯で構成され、外側軌道部材１５の外周面に沿ってそれぞれ巻き付けや貼り付けて合成樹脂で固めて接合されたプリプレグを経て積層された炭素繊維複合材料で構成されると共に、車体取付フランジ２３が、炭素繊維を主とし、バインダとして合成樹脂で成形した炭素繊維複合材料を予めフランジ外周の輪郭形状に成形して合成樹脂で固めた板材を軸方向に複数枚積層させて固定した後、表層をクロス状に編み込んだ帯状の炭素繊維で覆い合成樹脂で固化して形成されている。
【選択図】図１
Description
本発明は、自動車等の車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置、特に、軽量・コンパクト化を図りつつ、軸受寿命を確保した車輪用軸受装置に関するものである。
従来から自動車等の車輪を支持する車輪用軸受装置は、車輪を取り付けるためのハブ輪を転がり軸受を介して回転自在に支承するもので、駆動輪用と従動輪用とがある。構造上の理由から、駆動輪用では内輪回転方式が、従動輪用では内輪回転と外輪回転の両方式が一般的に採用されている。この車輪用軸受装置には、所望の軸受剛性を有し、ミスアライメントに対しても耐久性を発揮すると共に、燃費向上の観点から回転トルクが小さい複列アンギュラ玉軸受が多用されている。この複列アンギュラ玉軸受は、固定輪と回転輪との間に複数のボールを介在させ、このボールに所定の接触角を付与して固定輪および回転輪に接触させている。
また、車輪用軸受装置には、懸架装置を構成するナックルとハブ輪との間に複列アンギュラ玉軸受等からなる車輪用軸受を嵌合させた第１世代と称される構造から、外方部材の外周に直接車体取付フランジまたは車輪取付フランジが形成された第２世代構造、あるいは、ハブ輪の外周に一方の内側転走面が直接形成された第３世代構造とに大別されている。
近年、こうした車輪用軸受装置において、耐久性の向上や低コスト化は無論のこと、燃費向上のために軽量化が進んでいる。例えば、図９に示す車輪用軸受装置５１は、内方部材５２と、外方部材５３と、複列のボール５４とを備えている。内方部材５２は、ハブ輪５５と、このハブ輪５５に固定された内輪５６とからなる。ハブ輪５５は、外周に車輪取付フランジ５５ａと、内側転走面５５ｂと、小径段部５５ｃとが形成されている。内輪５６は、外周に内側転走面５６ａが形成され、ハブ輪５５の小径段部５５ｃに圧入固定されている。
外方部材５３は、内方部材５２の外方に配置され、図１０に示すように、取付部材５７と外輪５８とを備えている。取付部材５７は、略円筒状に形成され、アルミ二ウム合金またはマグネシウム合金等、鋼以外の軽量な材料により形成されている。これにより、外方部材５３を軽量化することが可能となる。
取付部材５７の外周面には、車体取付フランジ５９が形成され、この車体取付フランジ５９は、円筒状の基部５９ａと、ナックル取付部５９ｂとを有している。ナックル取付部５９ｂは、基部５９ａの外周面に等間隔で複数個形成され、ナックル取付部５９ｂには、図示しない車両の懸架装置（ナックル）が取付けられる。
外輪５８は、外周面が取付部材５７の内周面と接触した状態で、取付部材５７の内方に配置されている。外輪５８は、汎用軸受に用いられる軸受鋼を材料として、通常の焼入れによって硬化処理が施されている。そして、外輪５８の硬度は、転がり疲労寿命に必要な硬度として６５０Ｈｖ（ビッカース硬さ）以上に選定されている。
外輪５８は、内周に複列の外側転走面５８ａ、５８ａが形成され、この外側転走面５８ａが形成されている部分における最小肉厚Ｗ（以下、最小肉厚Ｗとする）は、ボール５４の直径の１０％以上４０％以下に選定されている。好ましくは、最小肉厚Ｗは、ボール５４の直径の２０％以上３０％以下に選定される。これにより、外輪５８について、軽量化しつつ、適切な転がり疲労寿命を確保することが可能となる。
外輪５８の厚肉部５８ｂの軸方向の略中央位置には、取付部材５７と外輪５８とが組み合わされた状態で、挿通孔６０と一連となる雌ねじ穴６１が形成されている。この雌ねじ穴６１にボルトからなる固定部材６２が締結されている。これにより、取付部材５７と外輪５８との間にクリープ現象が発生するのを抑制することが可能となる（例えば、特許文献１参照。）。
この従来の車輪用軸受装置５１では、軽量化を図りつつ、軸受寿命と耐クリープ性を確保することができるという特徴を備えている。然しながら、取付部材５７の材料として例示されているアルミ二ウム合金またはマグネシウム合金あるいは炭素繊維やガラス繊維入りの合成樹脂、所謂補強繊維強化プラスチックにおいて、例えば、アルミ二ウム合金は比重２．７で引張強度２６０Ｎ／ｍｍ２、マグネシウム合金では比重１．８で引張強度２４０Ｎ／ｍｍ２であり、炭素鋼材の比重７．７、引張強度７８０Ｎ／ｍｍ２と比較すると、比重は炭素鋼材を１００とした時、アルミ二ウム合金は３５、マグネシウム合金では２３であるが、引張強度は炭素鋼材を１００とした時、アルミ二ウム合金で３３、マグネシウム合金では３１となる。すなわち、炭素鋼材と同等の引張強度を得るには、いずれも略３倍の断面積を必要とするので、軽量化の効果は、アルミ二ウム合金ではほとんどなく、また、マグネシウム合金では略３０％で軽量・コンパクト化にはならない現状である。
一方、ペレット状の材料を射出成形する炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）では、炭素繊維と樹脂の割合が５０％前後で比重２．０前後となるが、炭素繊維が短く裁断されるため、引張強度は期待できなく、合金と同様、断面積を大きくする必要があり、軽量・コンパクト化の実現は難しい。ここで、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）とは、炭素繊維（ＣＦ）とエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂をバインダで積層した複合材料をいう。
こうした問題を解決すべく、例えば、図１１に示すような車輪用軸受装置が提案されている。この車輪用軸受装置は、ハブ輪６３や外方部材６４の車輪取付フランジ６５および車体取付フランジ６６の一部を、プリプレグ（の状態）を経て積層された炭素繊維複合材料で形成し、このフランジ部６５ａ、６６ａに、外周に凹凸形状を有する円筒状の金属製部材を介して固定ボルト６７が締結されるようにし、軽量化を図っている（例えば、特許文献２参照。）。ここで、プリプレグとはＣＦＲＰの中間体で、炭素繊維に熱硬化性樹脂を含浸させた半硬化状態のものをいい、プレスと熱により硬化させてＣＦＲＰになる。
然しながら、この従来の車輪用軸受装置では、ハブ輪６３や外方部材６４のフランジ部６５ａ、６６ａのみをプリプレグを経て積層された炭素繊維複合材料で構成しているため、軽量化には限界があり大きな効果が期待できない。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、転動体が転走する軌道面やシールが摺動する摺動面を金属製部材とし、最大限この金属製部材の占める割合を減らし、その他の部位をプリプレグを経て積層された炭素繊維複合材料で構成することに着想し、軽量・コンパクト化を図りつつ、軸受寿命を確保した車輪用軸受装置を提供することを目的としている。
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１記載の発明は、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と内方部材の間に形成された環状空間の開口部に装着されたシールと、を備え、前記外方部材と内方部材のうち回転側となる部材のアウター側の端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジが一体に形成された車輪用軸受装置において、前記外方部材と内方部材のうち少なくとも外方部材が、前記転走面が形成された軌道部材と、前記シールが摺動する部位が金属部材からなり、その他の部位が、炭素繊維を主とし、バインダとして合成樹脂で成形した炭素繊維複合材料で構成されている。
このように、第１乃至３世代構造の車輪用軸受装置において、外方部材と内方部材のうち少なくとも外方部材が、転走面が形成された軌道部材と、シールが摺動する部位が金属部材からなり、その他の部位が、炭素繊維を主とし、バインダとして合成樹脂で成形した炭素繊維複合材料で構成されているので、金属製部材の占める割合を最大限に減らし、軽量・コンパクト化を図りつつ、軸受寿命を確保した車輪用軸受装置を提供することができる。
好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記外方部材の軌道部材が炭素鋼から塑性加工によって形成されていれば、生産性が向上して歩溜まりが良く低コスト化ができると共に、従来の鍛造、削り出しの軸受と同等の軸受精度を確保することができる。
また、請求項３に記載の発明のように、前記内方部材が、前記軌道部材となるハブ輪と、このハブ輪に固定された内輪を備え、前記ハブ輪が炭素鋼から塑性加工によって形成され、アウター側の端部に径方向外方に延びるフランジ基部を一体に有し、外周にアウター側の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延び、外周にインナー側の内側転走面が形成された内輪が圧入される円筒状の小径段部が形成されていれば、生産性が向上して歩溜まりが良く低コスト化ができると共に、従来の鍛造、削り出しの軸受と同等の軸受精度を確保することができる。
また、請求項４に記載の発明のように、前記ハブ輪の小径段部のインナー側の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部によって所定の軸受予圧が付与された状態で当該ハブ輪に対して前記内輪が軸方向に固定されていても良い。
また、請求項５に記載の発明のように、前記外方部材が、前記軌道部材の外周面側に配置され、外周にナックルに取り付けられるための車体取付フランジを一体に有する外殻部材を備え、この外殻部材が、炭素繊維を主とし、バインダとして合成樹脂で成形した炭素繊維複合材料で構成され、前記軌道部材の外周面に沿って巻き付けや貼り付けて合成樹脂で固めて接合された炭素繊維を主として樹脂によって成形された炭素繊維複合材料で構成されていれば、強度・剛性を確保しつつ軽量化を図ることができる。
また、請求項６に記載の発明のように、前記内方部材が、前記軌道部材の内周面側に配置され、前記車輪取付フランジを一体に有する内殻部材を備え、この内殻部材が、炭素繊維を主とし、バインダとして合成樹脂で成形した炭素繊維複合材料で構成され、前記軌道部材の内周面に沿って巻き付けや貼り付けて合成樹脂で固めて接合された炭素繊維を主として樹脂によって成形された炭素繊維複合材料で構成されていれば、強度・剛性を確保しつつ軽量化を図ることができる。
また、請求項７に記載の発明のように、前記内方部材が、ハブ輪と、このハブ輪に固定された少なくとも一つの内輪からなり、前記ハブ輪が前記車輪取付フランジを一体に有し、成形後の外周形状に倣う凹状の型に、炭素繊維を主とし、バインダとして合成樹脂で成形した炭素繊維複合材料を巻き付けて円筒状に形成され、クロス状に編み込んだ炭素繊維で覆い合成樹脂で固化され、前記車輪取付フランジのインナー側の肩部を介して軸方向に延びる円筒状の小径段部を備えると共に、この小径段部に前記内輪が圧入されていれば、軽量化を図りつつ、標準仕様の軸受を適用することができ、低コスト化を図ることができる。
また、請求項８に記載の発明のように、前記ハブ輪が、そのインナー側の端部にインサート成形され、炭素鋼から塑性加工によってカップ状に形成された加締部材を備え、この加締部材のインナー側の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部によって所定の軸受予圧が付与された状態で当該ハブ輪に対して前記内輪が軸方向に固定されていれば、軽量化を図りつつ、簡単な構成で軸受を固定することができる。
また、請求項９に記載の発明のように、前記外方部材が、外周に前記車体取付フランジが固定された円環状の取付部材と、炭素鋼からなる外輪を備え、前記取付部材が、成形後の内周形状に倣う凸状の型に、炭素繊維を主とし、バインダとして合成樹脂で成形した炭素繊維複合材料を巻き付けて円筒状に形成され、クロス状に編み込んだ炭素繊維で覆い合成樹脂で固化され、内周に円筒状の嵌合面と、この嵌合面のインナー側の端部に鍔部と、アウター側の端部に環状の止め輪溝が一体に形成されると共に、当該嵌合面に前記外輪が圧入され、前記止め輪溝に装着される止め輪と前記鍔部によって軸方向に位置決め固定されていれば、車輪用軸受装置の軽量化を図りつつ、標準仕様の軸受を適用することができ、低コスト化を図ることができる。また、軽量化を図るためにナックルをアルミ合金製とした場合でも、鋼製の外輪と軽合金製のナックルとの組み合せによってナックルに電食が発生するのを防止し、信頼性を向上させることができる。
また、請求項１０に記載の発明のように、前記取付部材の嵌合面のインナー側の端部に肩部と、この肩部から径方向内方に延び、前記内方部材のインナー側の端部を閉塞する底部が一体に形成され、前記止め輪と肩部によって前記外輪が軸方向に位置決め固定されていれば、軸受部の密封性を向上させることができる。
また、請求項１１に記載の発明のように、前記車体取付フランジと車輪取付フランジが、炭素繊維を主とし、バインダとして合成樹脂で成形したものをクロス状に編み込んだ炭素繊維を予めフランジ外周の輪郭形状に成形して合成樹脂で固めた板材を軸方向に複数枚積層させた炭素繊維を主として樹脂によって成形された炭素繊維複合材料で構成されていれば、軽量化を図りつつ、強度面でも従来の金属部材を上まることができる。
本発明に係る車輪用軸受装置は、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と内方部材の間に形成された環状空間の開口部に装着されたシールと、を備え、前記外方部材と内方部材のうち回転側となる部材のアウター側の端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジが一体に形成された車輪用軸受装置において、前記外方部材と内方部材のうち少なくとも外方部材が、前記転走面が形成された軌道部材と、前記シールが摺動する部位が金属部材からなり、その他の部位が、炭素繊維を主とし、バインダとして合成樹脂で成形した炭素繊維複合材料で構成されているので、金属製部材の占める割合を最大限に減らし、軽量・コンパクト化を図りつつ、軸受寿命を確保した車輪用軸受装置を提供することができる。
外周にナックルに取り付けられるための車体取付フランジを有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、アウター側の端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面の一方に対向する内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に所定のシメシロを介して圧入され、外周に前記複列の外側転走面の他方に対向する内側転走面が形成された内輪からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と内方部材の間に形成される環状空間の開口部に装着されたシールと、を備えた車輪用軸受装置において、前記外方部材が、炭素鋼から塑性加工によって形成された外側軌道部材と、この外側軌道部材の外周面側に配置された外殻部材とを備え、この外殻部材が、炭素繊維を主とし、バインダとして合成樹脂で成形した炭素繊維複合材料で構成され、前記外側軌道部材の外周面に沿ってそれぞれ巻き付けや貼り付けて合成樹脂で固めて接合されると共に、前記車体取付フランジが、炭素繊維を主とし、バインダとして合成樹脂で成形したものをクロス状に編み込んだ炭素繊維を予めフランジ外周の輪郭形状に成形して合成樹脂で固めた板材を軸方向に複数枚積層させて固定した後、表層をクロス状に編み込んだ帯状の炭素繊維で覆い合成樹脂で固化して形成されている。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図、図２は、図１の内殻部材と外殻部材を構成する炭素繊維帯を示す説明図、図３（ａ）は、図１の車輪取付フランジと車体取付フランジを構成する炭素繊維板を示す説明図、（ｂ）は、（ａ）の炭素繊維板を積層した状態を示す説明図である。なお、以下の説明では、車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウター側（図１の左側）、中央寄り側をインナー側（図１の右側）という。
図１は、本発明に係る車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図、図２は、図１の内殻部材と外殻部材を構成する炭素繊維帯を示す説明図、図３（ａ）は、図１の車輪取付フランジと車体取付フランジを構成する炭素繊維板を示す説明図、（ｂ）は、（ａ）の炭素繊維板を積層した状態を示す説明図である。なお、以下の説明では、車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウター側（図１の左側）、中央寄り側をインナー側（図１の右側）という。
この車輪用軸受装置は第３世代と呼称される従動輪用であって、内方部材１と、この内方部材１に複列の転動体（ボール）３を介して外挿された外方部材２とを備えている。内方部材１は、ハブ輪４と、このハブ輪４に固定された内輪５とからなる。
ハブ輪４は、金属部材からなる内側軌道部材６と、この内側軌道部材６の内周面側に配置された内殻部材７と、内側軌道部材６の外周面側に配置された外殻部材８とで構成されている。内側軌道部材６は、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなるパイプ材を焼鈍した後、プレス加工または冷間のローリング加工（以下、塑性加工という）によって形成され、アウター側の端部に径方向外方に延びるフランジ基部９を一体に有し、外周に一方（アウター側）の内側転走面６ａと、この内側転走面６ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部６ｂが形成されている。そして、後述するアウター側のシール２２のランド部となる肩部１０と内側転走面６ａが高周波焼入れによって表面硬さを５０〜６５ＨＲＣの範囲に硬化層（図中クロスハッチングにて示す）１１が形成されている。これにより、生産性が向上して歩溜まりが良く低コスト化ができると共に、従来の鍛造、削り出しの軸受と同等の軸受精度を確保することができる。なお、内側軌道部材６の材質としてこれ以外にも、Ｓ５０Ｃ〜Ｓ５５Ｃや冷間圧延鋼板（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）等の炭素鋼あるいはＳＣｒ４２０やＳＣＭ４４０等の浸炭鋼を例示することができる。この場合、浸炭焼入れによって表面硬さを５０〜６５ＨＲＣの範囲に硬化処理が施される。
内輪５はＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、外周に他方（インナー側）の内側転走面５ａが形成され、ズブ焼入れによって芯部まで５８〜６５ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。そして、内側軌道部材６の小径段部６ｂに後述する外殻部材８を介して所定のシメシロで圧入され、この小径段部６ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部６ｃによって所定の軸受予圧が付与された状態でハブ輪４に対して軸方向に固定されている。なお、加締部６ｃは未焼入れ部とされ、加締加工によって微小クラック等が発生するのを防止している。また、転動体３はＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れによって芯部まで５８〜６５ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。
内殻部材７はプリプレグを経て積層された炭素繊維複合材料で構成され、具体的には、図２に模式的に示すように、炭素繊維を主とし、バインダとして合成樹脂で成形したものをクロス状に編み込んだ炭素繊維帯、すなわち、炭素繊維を主として樹脂によって成形された炭素繊維複合材料で構成され、内側軌道部材６の内周面に沿って巻き付けや貼り付け、その後、合成樹脂で固めて接合されたもので、内側軌道部材６のフランジ基部９のアウター側の側面から軸方向に延び、図示しない車輪およびブレーキロータが嵌合される円筒状のパイロット部７ａと、内側軌道部材６の小径段部６ｂの端部を閉塞する底部７ｂを備えている。なお、炭素繊維に予め合成樹脂を含浸させ、それを加熱して固めるようにしても良い。
炭素繊維を結束させるための合成樹脂として、ＰＡ（ポリアミド）６６、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の所謂エンジニアリングプラスチックと呼称される熱可塑性の合成樹脂を例示することができる。なお、これ以外にもポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）等の所謂スーパーエンジニアリングプラスチックと呼称される熱可塑性の合成樹脂、あるいは、フェノール樹脂（ＰＦ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、ポリイミド樹脂（ＰＩ）等の熱硬化性の合成樹脂であっても良い。また、環境負荷を軽減する生分解性の合成樹脂であっても良い。この生分解性の合成樹脂の成分としては、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、ポリグリコール酸、変性ポリビニルアルコール、カゼイン等を例示することができる。なお、外殻部材８は内殻部材７と同様の材質からなり、内側軌道部材６の小径段部６ｂの外周部に接合されている。
ここで、内側軌道部材６のフランジ基部９に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ１２が一体に固着されている。この車輪取付フランジ１２はプリプレグを経て積層された炭素繊維複合材料で構成され、具体的には、図３（ａ）に示すように、クロス状に編み込んだ炭素繊維を予めフランジ外周の輪郭形状に成形して合成樹脂で固めた板材１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅを、（ｂ）に示すように、軸方向に複数枚（ここでは、４枚）積層させたもので構成されている。なお、板材１２ｂ、１２ｃ、・・は、１ｍｍ以上に板厚で構成され、クロス状に編み込んだ当該炭素繊維は、線径５〜２０μｍを帯状に織り込んだもので、比重１．５〜１．７、引張強度が９００〜３０００Ｎ／ｍｍ２からなるものが用いられている。これにより、軽量化を図りつつ、強度面でも従来の金属部材を上まることができる。
車輪取付フランジ１２は、図１に示すように、ハブボルト１２ａを挿通させるためのボルト孔１３が周方向等配に穿設され、このボルト孔１３に金属製のインサート部材１４が嵌着されている。このインサート部材１４は円筒状に形成され、外周に雄ねじ部を有し、その螺旋方向は、ハブボルト１２ａにハブナット（図示せず）を締結する際に緩まないように、適宜右ねじか左ねじかに選択されている。そして、このインサート部材１４にハブボルト１２ａがナール（凹凸）を介して圧入固定されている。なお、外周の雄ねじ部に代えてセレーション等の凹凸部であっても良い。
外方部材２は、金属部材からなる外側軌道部材１５と、この外側軌道部材１５の外周面側に配置された外殻部材１６で構成されている。外側軌道部材１５は、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなるパイプ材を焼鈍した後、塑性加工によって形成されている。この外側軌道部材１５は、内周に径方向内方に突出する環状凸部１７と、この環状凸部１７の両側に複列の円弧状の外側転走面１５ａ、１５ａが一体に形成されている。
ここで、外側転走面１５ａから環状凸部１７の肩高さを適切に確保するために、外側軌道部材１５の塑性加工時、環状凸部１７の内径がフラット形状に形成されると共に、外側軌道部材１５の中央部を凹ませて環状凹部１８が形成され、外側転走面１５ａの肩部１９に素材が充足するようにされている。これにより、肩部１９に亀裂が発生するのを防止し、かつ、旋回モーメント負荷時にボールの接触楕円が肩部１９を乗り上げてエッジロードが発生するのを防止することができ、軸受の耐久性を向上させることができる。なお、塑性加工でバリが発生する端面は加工後に旋削加工される。また、必要に応じて研削加工が施される。これら複列の外側転走面１５ａは高周波焼入れによって表面硬さを５０〜６５ＨＲＣの範囲に硬化層（図中クロスハッチングにて示す）２０が形成されている。これにより、生産性が向上して歩溜まりが良く低コスト化ができると共に、従来の鍛造、削り出しの軸受と同等の軸受精度を確保することができる。
例示した外側軌道部材１５の材質としてこれ以外にも、Ｓ５０Ｃ〜Ｓ５５Ｃや冷間圧延鋼板等の炭素鋼あるいはＳＣｒ４２０やＳＣＭ４４０等の浸炭鋼を例示することができる。この場合、浸炭焼入れによって表面硬さを５０〜６５ＨＲＣの範囲に硬化処理が施される。そして、複列の転動体３、３がこれら転走面１５ａ、６ａと転走面１５ａ、５ａ間にそれぞれ収容され、保持器２１、２１によって転動自在に保持されている。
外殻部材１６は、前述したハブ輪４の内殻部材７や外殻部材８と同様、プリプレグを経て積層された炭素繊維複合材料で構成され、アウター側の端部にシール２２が圧入されるシール嵌合部１６ａと、インナー側の端部に軸方向に延び、ナックル（図示せず）が外嵌される円筒状のパイロット部１６ｂを備えている。
ここで、外側軌道部材１５のインナー側の外周にナックルに取り付けられるための車体取付フランジ２３が一体に固着されている。この車体取付フランジ２３は、前述したハブ輪４の車輪取付フランジ１２と同様、プリプレグを経て積層された炭素繊維複合材料で構成され、固定ボルト（図示せず）を挿通させるためのボルト孔２４が周方向等配に穿設され、このボルト孔２４に金属製のインサート部材２５が嵌着されている。このインサート部材２５は円筒状に形成され、外周に雄ねじ部と、内周に雌ねじ部をそれぞれ有している。なお、外周の雄ねじ部に代えてセレーション等の凹凸部であっても良い。
また、外方部材２と内方部材１との間に形成された環状空間の両側開口部にはシール２２、２２が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。
本実施形態では、内方部材１を構成するハブ輪４が、金属部材からなる内側軌道部材６と、この内側軌道部材６の内周面側に配置され、プリプレグを経て積層された炭素繊維複合材料からなる内殻部材７と、内側軌道部材６の外周面側に配置され、プリプレグを経て積層された炭素繊維複合材料からなる外殻部材８とで構成されると共に、外方部材２が、金属部材からなる外側軌道部材１５と、この外側軌道部材１５の外周面側に配置され、プリプレグを経て積層された炭素繊維複合材料からなる外殻部材１６で構成されているので、所望の強度・剛性を確保し、車輪用軸受装置の重量（２〜５ｋｇ）の略５０％の軽量化と、略１０％のコンパクト化を図りつつ、軸受寿命を確保した車輪用軸受装置を提供することができる。
図４は、本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図である。なお、この第２の実施形態は、前述した実施形態（図１）と基本的にはハブ輪の構成が異なるだけで、その他同一部位同一部品あるいは同一の機能を有する部品や部位には同じ符号を付けてその詳細な説明を省略する。
この車輪用軸受装置は第３世代と呼称される駆動輪用であって、内方部材２６と、この内方部材２６に複列の転動体３を介して外挿された外方部材２とを備えている。内方部材２６は、ハブ輪２７と、このハブ輪２７に固定された内輪５とからなる。
ハブ輪２７は、金属部材からなる内側軌道部材２８と、この内側軌道部材２８の内周面側に配置された内殻部材２９とで構成されている。内側軌道部材２８は、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなるパイプ材を焼鈍した後、塑性加工によって形成され、アウター側の端部に径方向外方に延びるフランジ基部９を一体に有し、外周に一方の内側転走面６ａと、この内側転走面６ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部２８ａが形成されている。そして、内側転走面６ａをはじめアウター側のシール２２のランド部となる肩部１０から小径段部２８ａに亙って高周波焼入れによって表面硬さを５０〜６５ＨＲＣの範囲に硬化層（図中クロスハッチングにて示す）３０が形成されている。内輪５は、内側軌道部材２８の小径段部２８ａに所定のシメシロで圧入され、所定の軸受予圧が付与された状態でハブ輪２７に対して軸方向に固定されている。
内殻部材２９は、前述した内殻部材７と同様、炭素繊維を主とし、バインダとして合成樹脂で成形したものをクロス状に編み込んだ炭素繊維帯で構成され、内側軌道部材２８の内周面に沿って巻き付けや貼り付け、その後、合成樹脂で固めて接合されたもので、内側軌道部材２８のフランジ基部９のアウター側の側面から軸方向に延び、図示しない車輪およびブレーキロータが嵌合される円筒状のパイロット部７ａと、トルク伝達用のセレーション（またはスプライン）２９ａを備えている。
本実施形態では、内方部材２６を構成するハブ輪２７が、金属部材からなる内側軌道部材２８と、この内側軌道部材２８の内周面側に配置され、プリプレグを経て積層された炭素繊維複合材料からなる内殻部材２９とで構成されると共に、外方部材２が、金属部材からなる外側軌道部材１５と、この外側軌道部材１５の外周面側に配置され、プリプレグを経て積層された炭素繊維複合材料からなる外殻部材１６で構成されているので、車輪用軸受装置の軽量・コンパクト化を図りつつ、軸受寿命を確保することができる。
図５は、本発明に係る車輪用軸受装置の第３の実施形態を示す縦断面図である。なお、この第３の実施形態は、前述した第１の実施形態（図１）と基本的には軸受部の形式（外輪回転タイプ）が異なるだけで、その他同一部位同一部品あるいは同一の機能を有する部品や部位には同じ符号を付けてその詳細な説明を省略する。
この車輪用軸受装置は第２世代と呼称される従動輪用であって、回転側部材となる外方部材３１と、この外方部材３１に複列の転動体３を介して内挿され、内方部材を構成する一対の内輪５、５とを備えている。
外方部材３１は、金属部材からなる外側軌道部材３２と、この外側軌道部材３２の外周面側に配置された外殻部材３３で構成されている。外側軌道部材３２は、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなるパイプ材を焼鈍した後、塑性加工によって形成されている。この外側軌道部材３２は、アウター側の端部に径方向外方に延びるフランジ基部９を一体に有し、内周に径方向内方に突出する環状凸部１７と、この環状凸部１７の両側に複列の円弧状の外側転走面１５ａ、１５ａが一体に形成されている。
外側転走面１５ａから環状凸部１７の肩高さを適切に確保するために、外側軌道部材３２の塑性加工時、環状凸部１７の内径がフラット形状に形成されると共に、外側軌道部材３２の中央部を凹ませて環状凹部１８が形成され、外側転走面１５ａの肩部１９に素材が充足するようにされている。なお、塑性加工でバリが発生する端面は加工後に旋削加工される。また、必要に応じて研削加工が施される。これら複列の外側転走面１５ａは高周波焼入れによって表面硬さを５０〜６５ＨＲＣの範囲に硬化層（図中クロスハッチングにて示す）２０が形成されている。そして、複列の転動体３、３がこれら外側転走面１５ａ、１５ａと内側転走面５ａ、５ａ間にそれぞれ収容され、保持器２１、２１によって転動自在に保持されている。
外殻部材３３は、前述した外郭部材１６と同様、炭素繊維を主とし、バインダとして合成樹脂で成形したものをクロス状に編み込んだ炭素繊維帯で構成され、外側軌道部材３２の外周面に沿って巻き付けや貼り付け、その後、合成樹脂で固めて接合されている。そして、外側軌道部材３２のフランジ基部９のアウター側の側面から軸方向に延びる円筒状のパイロット部７ａを備えている。
また、外方部材３１と一対の内輪５、５との間に形成された環状空間の両側開口部にはシール３４、３４が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。
本実施形態では、外方部材３１が、金属部材からなる外側軌道部材３２と、この外側軌道部材３２の外周面側に配置され、プリプレグを経て積層された炭素繊維複合材料からなる外殻部材３３とで構成されているので、車輪用軸受装置の軽量・コンパクト化を図りつつ、軸受寿命を確保することができる。
図６は、本発明に係る車輪用軸受装置の第４の実施形態を示す縦断面図である。なお、この第４の実施形態は、前述した第１の実施形態（図１）と基本的には軸受部の構成が異なるだけで、その他同一部位同一部品あるいは同一の機能を有する部品や部位には同じ符号を付けてその詳細な説明を省略する。
この車輪用軸受装置は第１世代と呼称される従動輪用であって、内方部材３５と、ナックル（図示せず）に取り付けられる外方部材３６と、これら内方部材３５と外方部材３６との間に圧入され、ナックルに対して内方部材３５を回転自在に支承する車輪用軸受３７と、を主たる構成としている。内方部材３５は、ハブ輪３８と、このハブ輪３８に圧入固定された一対の内輪５、５とからなる。また、外方部材３６は、円環状の取付部材（外殻部材）３９と、この取付部材３９に圧入固定された外輪（外側軌道部材）４０からなる。
車輪用軸受３７は、外輪４０と、この外輪４０に内挿された一対の内輪５、５と、これら内輪５、５および外輪４０との間に収容された複列の転動体３、３とを備えている。外輪４０は、内輪５と同様、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、内周に一対の内輪５、５の内側転走面５ａ、５ａに対向する複列の外側転走面４０ａ、４０ａが一体に形成され、ズブ焼入れによって芯部まで５８〜６５ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。
外輪４０と一対の内輪５、５との間に形成された環状空間の両側開口部にはシール３４、３４が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。
取付部材３９は、成形後の内周形状に倣う凸状の型に、炭素繊維を主とし、バインダとして合成樹脂で成形したものをクロス状に編み込んだ帯状の炭素繊維を巻き付けて円筒状に形成されると共に、クロス状に編み込んだ帯状の炭素繊維が固化された１ｍｍ以上の板材で予め車体取付フランジ４１の円周方向の輪郭形状に成形し、これを複数枚積層させて車体取付フランジ４１として固定した後、表層をクロス状に編み込んだ帯状の炭素繊維で覆い合成樹脂で固化して形成されている。そして、内周に外輪４０が嵌合される円筒状の嵌合面３９ａが形成されている。
取付部材３９の嵌合面３９ａのインナー側の端部には鍔部３９ｂが一体に形成されると共に、嵌合面３９ａのアウター側の端部には環状の止め輪溝３９ｃが形成されている。そして、この止め輪溝３９ｃに装着される止め輪４２と鍔部３９ｂによって外輪４０が挟持された状態で軸方向に位置決め固定されている。
一方、ハブ輪３８は、金属部材からなる加締部材４３と、この加締部材４３のアウター側に配置されたハブ本体（内殻部材）４４で構成されている。加締部材４３は、Ｓ５０Ｃ〜Ｓ５５Ｃや冷間圧延鋼板等の炭素鋼から塑性加工によってカップ状に形成されている。
ハブ本体４４は、成形後の外周形状に倣う凹状の型に、炭素繊維を主とし、バインダとして合成樹脂で成形したものをクロス状に編み込んだ帯状の炭素繊維を巻き付けて円筒状に形成されると共に、クロス状に編み込んだ帯状の炭素繊維が固化された１ｍｍ以上の板材で予め車輪取付フランジ４５の円周方向の輪郭形状に成形し、これを複数枚積層させて車体取付フランジ４５として固定した後、表層をクロス状に編み込んだ帯状の炭素繊維で覆い、合成樹脂で固化して形成されている。そして、車輪取付フランジ４５のインナー側の基部に肩部４４ａと、この肩部４４ａを介して一対の内輪５、５が嵌合される円筒状の小径段部４４ｂが形成されると共に、車輪取付フランジ４５のアウター側の基部から軸方向に延びる円筒状のパイロット部７ａと、小径段部４４ｂの軸方向中央部に底部４４ｃが形成されている。この底部４４ｃに加締部材４３が一体にインサート成形されている。
一対の内輪５、５は、ハブ本体４４の小径段部４４ｂに所定のシメシロで圧入され、アウター側の内輪５をハブ本体４４の肩部４４ａに衝合させると共に、加締部材４３の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部４３ａによって所定の軸受予圧が付与された状態でハブ輪３８対して軸方向に固定されている。なお、加締部材４３は未焼入れとされ、加締加工によって微小クラック等が発生するのを防止している。
本実施形態では、金属部材からなる車輪用軸受３７が、プリプレグを経て積層された炭素繊維複合材料からなる取付部材３９とハブ輪３８間に圧入されているので、車輪用軸受装置の軽量化を図りつつ、標準仕様の軸受を適用することができ、低コスト化を図ることができる。また、軽量化を図るためにナックルをアルミ合金製とした場合でも、鋼製の外輪と軽合金製のナックルとの組み合せによってナックルに電食が発生するのを防止し、信頼性を向上させることができる。
図７は、本発明に係る車輪用軸受装置の第５の実施形態を示す縦断面図である。なお、この第５の実施形態は、前述した第４の実施形態（図６）と基本的にはハブ輪の構成が一部異なるだけで、その他同一部位同一部品あるいは同一の機能を有する部品や部位には同じ符号を付けてその詳細な説明を省略する。
この車輪用軸受装置は第１世代と呼称される駆動輪用であって、内方部材４６と外方部材３６、およびこれら内方部材４６と外方部材３６との間に圧入され、ナックルに対して内方部材４６を回転自在に支承する車輪用軸受３７と、を主たる構成としている。内方部材４６は、ハブ輪４７と、このハブ輪４７に圧入固定された一対の内輪５、５とからなる。
ハブ輪４７は、前述したハブ本体４４と同様、成形後の外周形状に倣う凹状の型に、炭素繊維を主とし、バインダとして合成樹脂で成形したものをクロス状に編み込んだ帯状の炭素繊維を巻き付けて円筒状に形成されると共に、クロス状に編み込んだ帯状の炭素繊維が固化された１ｍｍ以上の板材で予め車輪取付フランジ４５の円周方向の輪郭形状に成形し、これを複数枚積層させて車体取付フランジ４５として固定した後、表層をクロス状に編み込んだ帯状の炭素繊維で覆い合成樹脂で固化して形成されている。そして、車輪取付フランジ４５のインナー側の基部に肩部４４ａと、この肩部４４ａを介して一対の内輪５、５が嵌合される円筒状の小径段部４４ｂが形成されると共に、車輪取付フランジ４５のアウター側の基部から軸方向に延びる円筒状のパイロット部７ａと、内周にトルク伝達用のセレーション（またはスプライン）２９ａが形成されている。
一対の内輪５、５は、ハブ輪４７の小径段部４４ｂに所定のシメシロで圧入され、アウター側の内輪５をハブ本体４４の肩部４４ａに衝合させた状態で軸方向に固定されている。
本実施形態では、前述した実施形態と同様、金属部材からなる車輪用軸受３７が、プリプレグを経て積層された炭素繊維複合材料からなる取付部材３９とハブ輪４７間に圧入されているので、車輪用軸受装置の軽量化を図りつつ、標準仕様の軸受を適用することができ、低コスト化を図ることができる。
図８は、本発明に係る車輪用軸受装置の第６の実施形態を示す縦断面図である。なお、この第６の実施形態は、前述した第４の実施形態（図６）と基本的には取付部材の構成が一部異なるだけで、その他同一部位同一部品あるいは同一の機能を有する部品や部位には同じ符号を付けてその詳細な説明を省略する。
この車輪用軸受装置は第１世代と呼称される従動輪用であって、内方部材３５と、ナックル（図示せず）に取り付けられる外方部材４８と、これら内方部材３５と外方部材４８との間に圧入され、ナックルに対して内方部材３５を回転自在に支承する車輪用軸受３７と、を主たる構成としている。外方部材４８は、円環状の取付部材（外殻部材）４９と、この取付部材４９に圧入固定された外輪４０からなる。
取付部材４９は、前述した取付部材３９と同様、成形後の内周形状に倣う凸状の型に、炭素繊維を主とし、バインダとして合成樹脂で成形したものをクロス状に編み込んだ帯状の炭素繊維を巻き付けて円筒状に形成されると共に、クロス状に編み込んだ帯状の炭素繊維が固化された１ｍｍ以上の板材で予め車体取付フランジ４１の円周方向の輪郭形状に成形し、これを複数枚積層させて車体取付フランジ４１として固定した後、表層をクロス状に編み込んだ帯状の炭素繊維で覆い合成樹脂で固化して形成されている。そして、内周に外輪４０が嵌合される円筒状の嵌合面４９ａが形成されている。
取付部材４９の嵌合面４９ａのインナー側の端部には肩部４９ｂが一体に形成されると共に、嵌合面４９ａのアウター側の端部には環状の止め輪溝４９ｃが形成されている。そして、この止め輪溝４９ｃに装着される止め輪５０と肩部４９ｂによって外輪４０が挟持された状態で軸方向に位置決め固定されている。本実施形態では、取付部材４９の肩部４９ｂから径方向内方に延び、内方部材３５のインナー側の端部を閉塞する底部４９ｄが形成されている。
なお、止め輪５０は、外輪４０のアウター側の外周端部に装着され、外径側に突出する複数の爪５０ａを弾性変形させながらこの外輪４０を取付部材４９に嵌合していくことにより、爪５０ａは取付部材４９に形成されたテーパ状の止め輪溝４９ｃの位置で弾性復元し、止め輪溝４９ｃの壁面に弾性接触させている。これにより、組立作業性が向上するだけでなく、取付部材４９と外輪４０との軸方向のすきまを詰めることができ、ガタなく車輪用軸受３７を位置決め固定することができる。
本実施形態では、前述した実施形態と同様、金属部材からなる車輪用軸受３７が、プリプレグを経て積層された炭素繊維複合材料からなる取付部材４９とハブ輪３８間に圧入されているので、車輪用軸受装置の軽量化を図りつつ、低コスト化を図ることができると共に、底部４９ｄを一体に備えた取付部材４９によって軸受部の密封性を向上させることができる。
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
本発明に係る車輪用軸受装置は、駆動輪用、従動輪用に拘わらず、第１乃至第３世代構造の車輪用軸受装置に適用することができる。
１、２６、３５、４６ 内方部材
２、３１、３６、４８ 外方部材
３ 転動体
４、２７、３８、４７ ハブ輪
５ 内輪
５ａ、６ａ 内側転走面
６、２８ 内側軌道部材
６ｂ、２８ａ、４４ｂ 小径段部
６ｃ、４３ａ 加締部
７、２９ 内殻部材
７ａ、１６ｂ パイロット部
７ｂ、４４ｃ、４９ｄ 底部
８、１６、３３ 外殻部材
９ フランジ基部
１０、１９、４４ａ、４９ｂ 肩部
１１、２０、３０ 硬化層
１２、４５ 車輪取付フランジ
１２ａ ハブボルト
１３、２４ ボルト孔
１４、２５ インサート部材
１５、３２ 外側軌道部材
１５ａ、４０ａ 外側転走面
１６ａ シール嵌合部
１７ 環状凸部
１８ 環状凹部
２１ 保持器
２２、３４ シール
２３、４１ 車体取付フランジ
２９ａ セレーション
３７ 車輪用軸受
３９、４９ 取付部材
３９ａ、４９ａ 嵌合面
３９ｂ 鍔部
３９ｃ、４９ｃ 止め輪溝
４０ 外輪
４２、５０ 止め輪
４３ 加締部材
４４ ハブ本体
５０ａ 爪
５１ 車輪用軸受装置
５２ 内方部材
５３ 外方部材
５４ ボール
５５ ハブ輪
５５ａ 車輪取付フランジ
５５ｂ、５６ａ 内側転走面
５５ｃ 小径段部
５６ 内輪
５７ 取付部材
５８ 外輪
５８ａ 外側転走面
５８ｂ 厚肉部
５９ 車体取付フランジ
５９ａ 基部
５９ｂ ナックル取付部
６０ 挿通孔
６１ 雌ねじ穴
６２ 固定部材
６３ ハブ輪
６４ 外方部材
６５ 車輪取付フランジ
６５ａ、６６ａ フランジ部
６６ 車体取付フランジ
６７ 固定ボルト
２、３１、３６、４８ 外方部材
３ 転動体
４、２７、３８、４７ ハブ輪
５ 内輪
５ａ、６ａ 内側転走面
６、２８ 内側軌道部材
６ｂ、２８ａ、４４ｂ 小径段部
６ｃ、４３ａ 加締部
７、２９ 内殻部材
７ａ、１６ｂ パイロット部
７ｂ、４４ｃ、４９ｄ 底部
８、１６、３３ 外殻部材
９ フランジ基部
１０、１９、４４ａ、４９ｂ 肩部
１１、２０、３０ 硬化層
１２、４５ 車輪取付フランジ
１２ａ ハブボルト
１３、２４ ボルト孔
１４、２５ インサート部材
１５、３２ 外側軌道部材
１５ａ、４０ａ 外側転走面
１６ａ シール嵌合部
１７ 環状凸部
１８ 環状凹部
２１ 保持器
２２、３４ シール
２３、４１ 車体取付フランジ
２９ａ セレーション
３７ 車輪用軸受
３９、４９ 取付部材
３９ａ、４９ａ 嵌合面
３９ｂ 鍔部
３９ｃ、４９ｃ 止め輪溝
４０ 外輪
４２、５０ 止め輪
４３ 加締部材
４４ ハブ本体
５０ａ 爪
５１ 車輪用軸受装置
５２ 内方部材
５３ 外方部材
５４ ボール
５５ ハブ輪
５５ａ 車輪取付フランジ
５５ｂ、５６ａ 内側転走面
５５ｃ 小径段部
５６ 内輪
５７ 取付部材
５８ 外輪
５８ａ 外側転走面
５８ｂ 厚肉部
５９ 車体取付フランジ
５９ａ 基部
５９ｂ ナックル取付部
６０ 挿通孔
６１ 雌ねじ穴
６２ 固定部材
６３ ハブ輪
６４ 外方部材
６５ 車輪取付フランジ
６５ａ、６６ａ フランジ部
６６ 車体取付フランジ
６７ 固定ボルト
Claims (11)
- 内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、
外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、
この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体と、
前記外方部材と内方部材の間に形成された環状空間の開口部に装着されたシールと、を備え、
前記外方部材と内方部材のうち回転側となる部材のアウター側の端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジが一体に形成された車輪用軸受装置において、
前記外方部材と内方部材のうち少なくとも外方部材が、前記転走面が形成された軌道部材と、前記シールが摺動する部位が金属部材からなり、その他の部位が、炭素繊維を主とし、バインダとして合成樹脂で成形した炭素繊維複合材料で構成されていることを特徴とする車輪用軸受装置。 - 前記外方部材の軌道部材が炭素鋼から塑性加工によって形成されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
- 前記内方部材が、前記軌道部材となるハブ輪と、このハブ輪に固定された内輪を備え、前記ハブ輪が炭素鋼から塑性加工によって形成され、アウター側の端部に径方向外方に延びるフランジ基部を一体に有し、外周にアウター側の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延び、外周にインナー側の内側転走面が形成された内輪が圧入される円筒状の小径段部が形成されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
- 前記ハブ輪の小径段部のインナー側の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部によって所定の軸受予圧が付与された状態で当該ハブ輪に対して前記内輪が軸方向に固定されている請求項３に記載の車輪用軸受装置。
- 前記外方部材が、前記軌道部材の外周面側に配置され、外周にナックルに取り付けられるための車体取付フランジを一体に有する外殻部材を備え、この外殻部材が、炭素繊維を主とし、バインダとして合成樹脂で成形した炭素繊維複合材料で構成され、前記軌道部材の外周面に沿って巻き付けや貼り付けて合成樹脂で固めて接合された炭素繊維を主として樹脂によって成形された炭素繊維複合材料で構成されている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
- 前記内方部材が、前記軌道部材の内周面側に配置され、前記車輪取付フランジを一体に有する内殻部材を備え、この内殻部材が、炭素繊維を主とし、バインダとして合成樹脂で成形した炭素繊維複合材料で構成され、前記軌道部材の内周面に沿って巻き付けや貼り付けて合成樹脂で固めて接合された炭素繊維を主として樹脂によって成形された炭素繊維複合材料で構成されている請求項１または３に記載の車輪用軸受装置。
- 前記内方部材が、ハブ輪と、このハブ輪に固定された少なくとも一つの内輪からなり、前記ハブ輪が前記車輪取付フランジを一体に有し、成形後の外周形状に倣う凹状の型に、炭素繊維を主とし、バインダとして合成樹脂で成形した炭素繊維複合材料を巻き付けて円筒状に形成され、クロス状に編み込んだ炭素繊維で覆い合成樹脂で固化され、前記車輪取付フランジのインナー側の肩部を介して軸方向に延びる円筒状の小径段部を備えると共に、この小径段部に前記内輪が圧入されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
- 前記ハブ輪が、そのインナー側の端部にインサート成形され、炭素鋼から塑性加工によってカップ状に形成された加締部材を備え、この加締部材のインナー側の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部によって所定の軸受予圧が付与された状態で当該ハブ輪に対して前記内輪が軸方向に固定されている請求項７に記載の車輪用軸受装置。
- 前記外方部材が、外周に前記車体取付フランジが固定された円環状の取付部材と、炭素鋼からなる外輪を備え、前記取付部材が、成形後の内周形状に倣う凸状の型に、炭素繊維を主とし、バインダとして合成樹脂で成形した炭素繊維複合材料を巻き付けて円筒状に形成され、クロス状に編み込んだ炭素繊維で覆い合成樹脂で固化され、内周に円筒状の嵌合面と、この嵌合面のインナー側の端部に鍔部と、アウター側の端部に環状の止め輪溝が一体に形成されると共に、当該嵌合面に前記外輪が圧入され、前記止め輪溝に装着される止め輪と前記鍔部によって軸方向に位置決め固定されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
- 前記取付部材の嵌合面のインナー側の端部に肩部と、この肩部から径方向内方に延び、前記内方部材のインナー側の端部を閉塞する底部が一体に形成され、前記止め輪と肩部によって前記外輪が軸方向に位置決め固定されている請求項９に記載の車輪用軸受装置。
- 前記車体取付フランジと車輪取付フランジが、炭素繊維を主とし、バインダとして合成樹脂で成形したものをクロス状に編み込んだ炭素繊維を予めフランジ外周の輪郭形状に成形して合成樹脂で固めた板材を軸方向に複数枚積層させた炭素繊維を主として樹脂によって成形された炭素繊維複合材料で構成されている請求項１および請求項５乃至８いずれかに記載の車輪用軸受装置。
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- 2013-09-12 JP JP2013189231A patent/JP6255194B2/ja active Active
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