JP2015205649A - 軸受ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】外輪側の支持フランジ部の側面仕上げ加工の精度を向上させ、ハブフランジの側面と外輪の支持フランジの側面との平行度を向上させるとともに、外輪軌道面の真円度や偏肉、倒れの影響を除去し、ハブ軸のフランジ部における軸方向で外側の側面のフランジの面振れを低減して、ブレーキジャダを防止する。
【解決手段】車輪を取り付けるフランジ部３を有するハブ軸２と、ハブ軸の軸部４に外嵌される内輪６，７と、軸部と同軸状で内輪の径方向外側に配され、車体側に固定される支持フランジ部９を有する外輪８と、内輪と外輪の夫々の相対向する軌道間に組み込まれる転動体１３とを組み付けた後、ハブ軸におけるフランジ部のアウトボード側の側面３ａと、位置決め筒部５の外周面５ａを締め付け固定し、外輪を回転させつつ、車体側が当接する外輪の支持フランジ部９の側面９ａに旋削加工を施した。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等の車輪を懸架装置に対して回転可能に支持する車輪支持用の軸受ユニットに関するものである。

自動車等に使用される車輪支持用の軸受ユニットとして、車輪を取り付けるフランジ部（ハブフランジ）と、前記フランジ部よりも軸方向で内側の軸部と、前記フランジ部よりも軸方向で外側の位置決め筒部とを有するハブ軸と、前記軸部の一部が内輪として機能するとともに、前記軸部の外周面に外嵌にて並設される別体内輪と、前記軸部及び別体内輪と同軸状で、径方向外側に配され、車体側に固定されるフランジ部を有する外輪と、前記内輪と外輪の夫々の相対向する複列の軌道間に転動自在に組み込まれる転動体とで構成された軸受ユニット（いわゆる第３世代軸受ユニット）が提案されており（例えば、特許文献１）、ハブ軸受のハブフランジの側面には、ブレーキロータを介してホイールが取り付けられる。

中高速域（例えば６０〜１２０ｋｍ／ｈ）から軽くブレーキを踏み込むと、ステアリングホイールや、著しい場合は車体全体が振動する不愉快な現象が発生する場合がある。
このような現象は、一般に「ブレーキジャダ（BRAKEJUDDER）」と呼ばれ、車両の低騒音化、安全性を向上させるうえからも解決課題の一つとされている。
このような現象が発生する要因の一つとして、前記ハブフランジ側面のフランジの面振れがあげられており、このフランジの面振れが大きいと、ロータのブレーキ面の振れも大きくなり、ブレーキジャダ（BRAKEJUDDER）を招くと考えられている。

この問題の解決策として、特許文献１には、予めハブフランジの側面（車輪取り付け側の側面）に環状溝を設け、ハブボルト孔をこの環状溝内に設けるものとするとともに、ハブ軸受の組立及びハブボルト圧入後に、前記環状溝以外のハブフランジ側面に切削加工を施し、フランジの面振れを抑制することでブレーキジャダ（BRAKEJUDDER）を防止する技術が開示されている。

ところで、特許文献２に示すような、車輪を取り付けるフランジ部（ハブフランジ）と、前記フランジ部よりも軸方向で内側の軸部と、前記フランジ部よりも軸方向で外側の位置決め筒部（パイロット部）とを有するハブ軸と、前記軸部の外周面に外嵌される内輪と、前記軸部と同軸状で前記内輪の径方向外側に配され、車体側に固定されるフランジ部を有する外輪と、前記内輪と外輪の夫々の相対向する複列の軌道間に転動自在に組み込まれる転動体とで構成されたハブ軸受（いわゆる第2.5世代軸受ユニット）の場合、内輪は、背面側平面の研削後、背面側平面をパッキングプレートに磁力で吸着固定（チャック）し、軌道面にシューを当てた状態でマグネットシュー研削されるので、フランジの面振れの要因とされる軌道輪の偏肉が少なく（上述した第３世代軸受ユニットの様にシューと研削点のオフセットが大きい場合に比べて）、精度良く作られている。すなわち、このように精度良く作られた内輪にハブ輪を圧入嵌合しても、複列の内輪軌道面の同芯度に狂いが生じることはなく、フランジの面振れの発生原因とならない。

また、ハブ軸の軸部も、例えば特許文献３に示すような方法で作られるため、フランジ振れに対するハブ側の寄与が少ない。すなわち、位置決め筒部の内径面を締め付け固定（チャック）した状態で、軸部の外径面を旋削仕上げしている。
また、転動体も、玉径１０ｍｍ前後でグレード１０の場合、ＪＩＳ規格による直径不同の許容差は０．２５μｍであり、高精度に揃えられているため、フランジの面振れの原因にはならない。

しかし、外輪側は、ナックルパイロットにシューを当てたマグネットシュー研削のため、特に、外側列の軌道面はシューから遠く、軌道面の真円度やシュー面との偏肉が大きくなりやすく、フランジの面振れに対する寄与度が大きい。
従って、特許文献１に開示のようなフランジ側面への切削加工では、軸受ユニットのフランジの面振れ対策効果が十分に得られないという課題がある。

特開２００７−１７６４８５号公報 特開２０１０−０４８３４８号公報 特開平１０−２１７００１号公報

本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みなされたものであり、その課題とするところは、外輪側の支持フランジ部の側面仕上げ加工の精度を向上させ、ハブフランジの側面と外輪の支持フランジの側面との平行度を向上させるとともに、外輪軌道面の真円度や偏肉、倒れの影響を除去し、ハブ軸のフランジ部における軸方向で外側の側面のフランジの面振れを低減して、ブレーキジャダを防止する軸受ユニットを提供することにある。

この目的を達成するために、本発明の第１の発明は、車輪を取り付けるフランジ部と、前記フランジ部よりもインボード側の軸部と、前記フランジ部よりもアウトボード側の位置決め筒部とを有するハブ軸と、
前記軸部の外周面に外嵌される内輪と、
前記軸部と同軸状で前記内輪の径方向外側に配され、車体側に固定される支持フランジ部を有する外輪とを含み、
前記内輪と外輪の夫々の相対向する周面に複列の軌道が設けられ、
前記相対向する軌道間に転動自在に組み込まれる転動体とを少なくとも組み付けた後、
前記ハブ軸におけるフランジ部のアウトボード側の側面と、前記位置決め筒部の外周面を固定し、
外輪を回転させつつ、少なくとも車体側が当接する外輪の支持フランジ部の側面に旋削加工を施したことを特徴とする軸受ユニットとしたことである。

第２の発明は、車輪を取り付けるフランジ部と、前記フランジ部よりもインボード側の軸部と、前記フランジ部よりもアウトボード側の位置決め筒部とを有するハブ軸と、
前記軸部の外周面に外嵌される内輪と、
前記軸部と同軸状で前記内輪の径方向外側に配され、車体側に固定される支持フランジ部を有する外輪とを含み、
前記外輪の支持フランジ部には車体側とボルトを介して連結固定するボルト孔が軸方向に貫通して形成され、
前記支持フランジ部の車体側が当接する側面には、前記ボルト孔の孔周囲に環状溝が形成されており、
前記内輪と外輪の夫々の相対向する周面に複列の軌道が設けられ、
前記相対向する軌道間に転動自在に組み込まれる転動体とを少なくとも組み付けた後、
前記ハブ軸におけるフランジ部のアウトボード側の側面と、前記位置決め筒部の外周面を固定し、
外輪を回転させるとともに、前記ボルト孔にボルトを固定した状態で、前記ボルトを回避しながら前記環状溝周囲の支持フランジ部の側面に旋削加工を施したことを特徴とする軸受ユニットとしたことである。

第３の発明は、第１の発明において、車体側が当接する外輪の支持フランジ部の側面を、前記当接する車体側の凹面に対応する凸面に旋削加工あるいは研削加工を施したことを特徴とする軸受ユニットとしたことである。

本発明軸受ユニットの第一実施形態を示す概略縦断面図である。 本発明軸受ユニットの第二実施形態を示す概略縦断面図である。 本発明軸受ユニットの第三実施形態を示す概略縦断面図である。

以下、本発明軸受ユニットの一実施形態について、添付図面を参照して説明する。なお、本実施形態は、本発明の一実施形態であって、何等これらに限定解釈されるものではなく本発明の範囲内で設計変更可能である。

「第一実施形態」
図１は、本発明軸受ユニット（車輪用軸受ユニット）の第一実施形態で、駆動輪用の車輪用軸受ユニット（いわゆるハブ2.5と称される、第2.5世代軸受ユニット）に適用した場合を示す部分概略断面図である。

車輪用軸受ユニット１は、ハブ軸２と、ハブ軸２の軸部４の外周面に外嵌される二つの内輪６，７と、前記軸部４と同軸状で前記内輪６，７の径方向（図にて矢印３００で示す方向）外側に配される外輪８とを含み、前記内輪６，７と外輪８の夫々の相対向する周面に複列の軌道（内輪軌道６ａ，７ａと、外輪軌道８ａ，８ｂ）が設けられ、前記相対向する軌道間（内輪軌道６ａと外輪軌道８ａの間，内輪軌道７ａと外輪軌道８ｂの間）に転動自在に組み込まれる転動体（玉）１３を組み付けて構成されている。
なお、各列の転動体（玉）１３は、それぞれ保持器１４によって転動自在に保持されている。また、図中、符号１５，１５で示す部材は、外輪８と内輪６，７の間の環状の軸受空間２０を密封する密封装置（シール部材）の概略を示す。

ハブ軸２は、円盤状に形成されて車輪を取り付けるフランジ部（ハブフランジ部）３と、前記ハブフランジ部３よりもインボード側（図にて矢印１００で示す側）に位置する円筒状の軸部４と、前記ハブフランジ部３よりもアウトボード側（図にて矢印２００で示す側）に位置する円筒状の位置決め筒部（パイロット部）５とを有して構成されている。

ハブフランジ部３には、ハブボルト１６をセレーション嵌合にて圧入固定するボルト孔１７が、所定位置に形成されている。
軸部４の内面には図示しない軸を結合し、軸を介してハブ軸に回転作動を伝達せしめるためのスプライン４ａが形成されている。
位置決め筒部５の外径は、軸部４の外径よりも大径に形成されている。

二つの内輪６，７は、それぞれ片方の肩部をおとした肩おとし内輪で、ハブ軸２の軸部４の外周面に外嵌め可能な内径を有した略円筒状に形成されており、インボード側の内輪６の外周面に一方列の玉１３の内輪軌道６ａが形成され、アウトボード側の内輪７の外周面に他方列の玉１３の内輪軌道７ａが形成されている。

そして、前記内輪６，７は、それぞれの小径側端面６ｂ，７ｂ同士を互いに付き合わせた状態で軸心３０方向に沿って一対で設けられている。
また、本実施形態では、内輪６は、ハブ２の軸部４のインボード側端を外径側へ加締めた加締部４ｂによって、ハブ２に対して軸方向に固定されている。
また、本実施形態では、フランジ面振れにつながる内輪の加締め軸力による変形を防止するため、インボード側の内輪（内側列の内輪）６を軸方向に幅広に形成している。なお、加締め軸力が少ない場合には、内輪６をアウトボード側の内輪（外側列の内輪）７に対して幅広に形成しなくてもよい。

外輪８は、円筒状に形成されるとともに、内周面に２列の玉１３，１３の外輪軌道８ａ，８ｂが形成され、その外周には車体側（例えばナックル）に固定されるフランジ部（支持フランジ部）９を径方向外向きに所定数突設している。
支持フランジ部９が、図示しない前記車体側（ナックル）に、ボルト（ナックルボルト）１２（図２参照）で固定されることで、外輪８が車体側（ナックル）に非回転支持される。

外輪８は、少なくとも車体側が当接する支持フランジ部９のインボード側の側面９ａに旋削加工（仕上げ加工）を施している。

ここで、車体側が当接する外輪８の支持フランジ部９のインボード側の側面９ａに旋削加工（仕上げ加工）を施す工程について説明する。

「軸受ユニットの組立工程」
まず、上述した本実施形態のハブ軸受ユニット（車輪用軸受ユニット）１を組み立てる。

「軸受ユニットの締め付け固定工程」
次に、前記ハブ軸受ユニット１の組立工程を経た後、前記ハブ軸２におけるハブフランジ部３のアウトボード側の側面３ａと、前記位置決め筒部（パイロット部）５の外周面５ａを、所定のチャック装置４０にて締め付け固定する。チャック装置は特に限定解釈されるものではなく周知のチャック装置を適宜採用可能である。

「旋削加工工程」
そして、その後、外輪８を回転させつつ、少なくとも車体側が当接する外輪８の支持フランジ部９の側面９ａに加工バイト（超硬合金）５０を突き当てて旋削加工（仕上げ加工）を施す。
なお、必要に応じて外輪８の前記支持フランジ部９の側面９ａから連続する外輪外面（ナックルパイロット部）８ｃも併せて加工バイト５０を突き当てて旋削加工を施すことが可能である。

本発明によれば、ハブ軸２におけるハブフランジ部３のアウトボード側の側面（車輪取付け側の面部）３ａと、外輪８の支持フランジ部９のインボード側の側面（ナックルと当接する側面）９ａの平行度が向上するとともに、外輪軌道面８ａ，８ｂの真円度や偏肉の影響が除去されるので、ハブ軸２のハブフランジ部３の軸方向で外側の側面３ａのフランジ面振れを低減することが出来、ブレーキジャダ（BRAKEJUDDER）を防止することが出来る。

「第二実施形態」
図２は、本発明軸受ユニットの第二実施形態を示す部分概略断面図である。

本実施形態は、前記外輪８の各支持フランジ部９のボルト孔１１の周囲に環状に溝部（環状溝）１０を形成し、そして、ナックルボルト１２をセレーション嵌合して圧入固定した状態で旋削加工（仕上げ加工）した軸受ユニットの一実施形態を示す。
すなわち、軸受ユニット１を組み立てた後、前記ハブ軸２におけるハブフランジ部３のアウトボード側の側面３ａと、前記位置決め筒部（パイロット部）５の外周面５ａを、所定のチャック装置４０にて締め付け固定する。
そして、その後、外輪８を回転させるとともに、前記外輪８の支持フランジ部９のボルト孔１１に固定したナックルボルト１２を回避しながら前記環状溝１０周囲の支持フランジ部９の側面９ａに加工バイト５０を突き当てて旋削加工（仕上げ加工）を施す。

本実施形態では、ハブ軸受２の一例として、図示したように、中実で剛性の高い従動輪タイプのハブ軸２を採用している。
さらに、軸部４の端部も、ハブ軸２の変形の虞がないナット締めでノッチ加締めとしている。図中符号１８はナットを示す。
従って、加締め工程を採用することにより、ハブフランジ３が軸心４に対して傾く虞もあり得るが、本実施形態によれば加締め工程を採用しないため、第一実施形態と比して、内輪６，７のフランジ面振れへの影響がさらに少なくなり、外輪８の支持フランジ部９のインボード側の側面（ナックル固定面）９ａの仕上げ加工の効果がさらに向上する。
本実施形態の軸受ユニット１は、従動輪タイプのハブ軸を採用している点、軸部端部を加締め固定していない点、外輪８の支持フランジ９のボルト孔１１の周囲に環状溝１０を設けた点を除いて第一実施形態と同様の構成であるためその説明は省略する。

なお、必要に応じて外輪８の前記支持フランジ部９の側面９ａから連続する外輪外面（ナックルパイロット部）８ｃに加工バイト５０を突き当てて併せて旋削加工を施すことが可能である。

「第三実施形態」
図３は、本発明軸受ユニット１の第三実施形態を示す部分概略断面図である。

本実施形態は、車体側が当接する外輪８の支持フランジ部９の側面９ａを、当接する車体側（ナックル）の凹面に対応する凸面に旋削加工（仕上げ加工）を施したことを特徴とする車輪用軸受ユニット１の一実施形態を示す。

本実施形態では、転動体１３として玉に代えて円錐ころを用いた円錐ころ軸受タイプを採用した場合を示す。
円錐ころ軸受を採用した車輪用軸受ユニット１の外輪８は、玉軸受を採用した車輪用軸受ユニット１の外輪８に対し、一般に薄肉であると共に、軌道８ａ（８ｂ）の研削幅が広く、軌道８ａ（８ｂ）の真円度やシュー面との偏肉、あるいは倒れが大きくなり易いため、玉軸受を採用した前記実施形態と比して、外輪８の支持フランジ部９の側面９ａの仕上げ加工の効果が向上する。

また、円錐ころ軸受の外輪８は、玉軸受を使用した車輪用軸受ユニット１の外輪８に対して薄肉であるため、支持フランジ部９の側面（ナックル取り付け面）９ａの平面不良や剛性不均一の影響で、ナックル取り付け時の締結軸力による外輪軌道面の変形（真円度の悪化）を発生させ易い。
そこで、本実施形態では、車輪用軸受ユニット１を組み立てた後、前記ハブ軸２におけるハブフランジ部３のアウトボード側の側面３ａと、前記位置決め筒部（パイロット部）５の外周面５ａを、所定のチャック装置４０にて締め付け固定する。
そして、その後、外輪８を回転させるとともに、外輪８の支持フランジ部９の側面９ａを、カップ砥石６０による凸球面仕上げする。
これにより、側面（ナックル取り付け面）９ａに設けた凹球面と突き合せることで、締結軸力を分散させ、外輪軌道８ａ，８ｂの変形を防止し、フランジ面振れの発生をさらに抑制する。

なお、本実施形態では、外輪８の支持フランジ部９の側面９ａを凸球面に旋削加工する形態としているが、凸テーパ面としてもよく本発明の範囲内である。この場合、ナックル側は凹テーパ面とする。
なお、必要に応じて外輪８の前記支持フランジ部９の側面９ａから連続する外輪外面（ナックルパイロット部）８ｃに加工バイトを突き当てて併せて旋削加工を施すことが可能である。

上述した各実施例では転動体１３として玉であってもころであってもよく、また、ハブ軸２は駆動輪用であっても従動輪用であってもよく、適宜仕様に応じて本発明の範囲内で設計変更可能である。また、旋削加工も周知一般の加工方法が適用可能である。

１ 軸受ユニット
２ ハブ軸
３ ハブフランジ部
４ 軸部
５ 位置決め筒部
１６ ハブボルト
１７ ボルト孔
６，７ 内輪
６ａ，７ａ 内輪軌道
８ 外輪
８ａ，８ｂ 外輪軌道
８ｃ ナックルパイロット部
９ 支持フランジ部
１０ 環状溝
１１ ボルト孔
１２ ボルト
１３ 転動体
４０ チャック装置
５０ 加工バイト
６０ カップ砥石

Claims (3)

1. 車輪を取り付けるフランジ部と、前記フランジ部よりもインボード側の軸部と、前記フランジ部よりもアウトボード側の位置決め筒部とを有するハブ軸と、
   前記軸部の外周面に外嵌される内輪と、
   前記軸部と同軸状で前記内輪の径方向外側に配され、車体側に固定される支持フランジ部を有する外輪とを含み、
   前記内輪と外輪の夫々の相対向する周面に複列の軌道が設けられ、
   前記相対向する軌道間に転動自在に組み込まれる転動体とを少なくとも組み付けた後、
   前記ハブ軸におけるフランジ部のアウトボード側の側面と、前記位置決め筒部の外周面を固定し、
   外輪を回転させつつ、少なくとも車体側が当接する外輪の支持フランジ部の側面に旋削加工を施したことを特徴とする軸受ユニット。
2. 車輪を取り付けるフランジ部と、前記フランジ部よりもインボード側の軸部と、前記フランジ部よりもアウトボード側の位置決め筒部とを有するハブ軸と、
   前記軸部の外周面に外嵌される内輪と、
   前記軸部と同軸状で前記内輪の径方向外側に配され、車体側に固定される支持フランジ部を有する外輪とを含み、
   前記外輪の支持フランジ部には車体側とボルトを介して連結固定するボルト孔が軸方向に貫通して形成され、
   前記支持フランジ部の車体側が当接する側面には、前記ボルト孔の孔周囲に環状溝が形成されており、
   前記内輪と外輪の夫々の相対向する周面に複列の軌道が設けられ、
   前記相対向する軌道間に転動自在に組み込まれる転動体とを少なくとも組み付けた後、
   前記ハブ軸におけるフランジ部のアウトボード側の側面と、前記位置決め筒部の外周面を固定し、
   外輪を回転させるとともに、前記ボルト孔にボルトを固定した状態で、前記ボルトを回避しながら前記環状溝周囲の支持フランジ部の側面に旋削加工を施したことを特徴とする軸受ユニット
3. 車体側が当接する外輪の支持フランジ部の側面を、前記当接する車体側の凹面に対応する凸面に旋削加工あるいは研削加工を施したことを特徴とする請求項１に記載の軸受ユニット。
   

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