JP2018048724A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】全体重量の増加を最小限に抑制しつつ外方部材の開口部の変形量を低減させ転動疲労寿命の低下を防ぐことができる車輪用軸受装置を提供する。【解決手段】車体取り付けフランジ２ｅを一体に有し、複列の外側転走面２ｃ・２ｄが一体に形成された外輪２と、車輪を取り付けるための車輪取り付けフランジ３ｂを一体に有し、軸方向に延びる小径段部３ａが形成されたハブ輪３、およびこのハブ輪３の小径段部３ａに圧入された少なくとも一つの内輪４からなり、前記複列の外側転走面２ｃ・２ｄに対向する複列の内側転走面３ｃ・４ａが形成された内方部材と、それぞれの転走面間に転動自在に収容された複列の転動体５ａ・５ｂと、を備えた車輪用軸受装置１において、車輪取り付けフランジ３ｂ側の他側開口部２ｂの外径よりも小さい内径に形成された非鉄材料からなる円環部材が他側開口部２ｂの外周を締め付けるように設けられる。【選択図】図２

Description

本発明は車輪用軸受装置に関する。詳しくは外方部材の寿命を向上させた車輪用軸受装置に関する。

従来、自動車等の懸架装置において車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置が知られている。車輪用軸受装置は、車輪に接続されるハブ輪が転動体を介して外輪に回転自在に支持されている。車輪用軸受装置は、車両のナックルに外輪の取り付けフランジを介して固定されている。つまり、車輪用軸受装置は、外輪が車両のナックルに固定された状態で車輪が接続されているハブ輪を回転自在に支持している。車輪用軸受装置には、所望の軸受剛性を有し、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。車輪用軸受装置の外輪には、ハブ輪の車輪取り付けフランジ側（アウター側）の開口部近傍と外輪の取り付けフランジ側（インナー側）の開口部近傍とに転動体列の転走面が形成されている。外輪は、ハブ輪を支持している転動体を介して車輪からの荷重を転走面で支持している。

このような車輪用軸受装置において、車両が旋回した場合、旋回方向の反対側（右旋回の場合は車両の左側）の車輪に加わるラジアル荷重やアキシアル荷重が増大する。したがって、車輪用軸受装置は、アウター側の転動体列の剛性を高めることで軸受剛性を増大させて、車両の操作性を向上させているものがある。例えば、特許文献１に記載の如くである。

特許文献１に記載の車輪用軸受装置は、複列の転動体列のうちアウター側の転動体列のピッチ円直径をインナー側の転動体列のピッチ円直径よりも大きくすることでアウター側の転動体列の転動体の数が増加し、転動体列の剛性が高められている。しかし、鍛造によって製造される外輪は、鍛造時の勾配によってアウター側の開口部の肉厚が薄く形成される。さらに、外輪の各開口部には、内部への雨水等の侵入を防止するシール部材を設けるための嵌合部、加工のための基準面等が形成されている。このため、車輪用軸受装置は、ナックルに固定されている取り付けフランジ近傍にあるインナー側の開口部に比べてアウター側の開口部が略楕円形状に弾性変形しやすい。車両用軸受装置は、外輪の変形により転動体の転動疲労寿命や車両の操作性に影響を及ぼす可能性がある。また、車両用軸受装置は、アウター側の開口部の変形を抑制するために外輪の肉厚を厚くすると重量が増加して車両の燃費に影響する可能性がある。

特開２００８−１５５８３７号公報

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、全体重量の増加を最小限に抑制しつつ外方部材の開口部の変形量を低減して転動疲労寿命の低下を防ぐことができる車輪用軸受装置の提供を目的とする。

即ち、車輪用軸受装置においては、外周に車体取り付けフランジを一体に有し、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、一端部に車輪を取り付けるための車輪取り付けフランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる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圧入された少なくとも一つの内輪からなり、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それぞれの転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、を備えた車輪用軸受装置において、車輪取り付けフランジ側の外方部材開口部の外径よりも小さい内径に形成された非鉄材料からなる円環部材が車輪取り付けフランジ側の外方部材開口部の外周を締め付けるように設けられるものである。

車輪用軸受装置においては、前記円環部材の一部が解放されるとともにその端部同士を近接させる締結手段が設けられ、前記締結手段によって前記端部同士を近接させることで前記外方部材開口部が締め付けられるものである。

車輪用軸受装置においては、前記円環部材が複数の部分に分割されるとともにその端部同士を近接させる締結手段が設けられ、前記締結手段によって前記端部同士を近接させることで前記外方部材開口部が締め付けられるものである。

車輪用軸受装置においては、前記円環部材がアルミニウム合金によって構成されるものである。

車輪用軸受装置においては、前記円環部材が炭素繊維強化プラスチックから構成されるものである。

車輪用軸受装置においては、前記円環部材が射出成型により前記外方部材開口部の外周に一体的に形成される樹脂によって構成されるものである。

車輪用軸受装置においては、前記円環部材が前記外方部材開口部の外周に一体的に焼き固められる炭素繊維強化プラスチックから構成されるものである。

車輪用軸受装置においては、前記円環部材の少なくとも一部が前記外側転走面と径方向視で重複する位置に設けられるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

即ち、本発明によれば、鉄以外の材料から構成される円環部材によって外方部材開口部の剛性が高くなる。これにより、全体重量の増加を最小限に抑制しつつ外方部材開口部の変形量を低減して転動疲労寿命の低下を防ぐことができる。

本発明によれば、剛性の大きい円環部材が締結手段によって外方部材開口部の任意の位置に設けられる。これにより、全体重量の増加を最小限に抑制しつつ外方部材開口部の変形量を低減して転動疲労寿命の低下を防ぐことができる。

本発明によれば、円環部材の重量が鉄の場合に比べて約１/３に抑制される。これにより、全体重量の増加を最小限に抑制しつつ外方部材の開口部の変形量を減して転動疲労寿命の低下を防ぐことができる。

本発明によれば、円環部材の重量が鉄の場合に比べて約１/５に抑制される。これにより、全体重量の増加を最小限に抑制しつつ外方部材の開口部の変形量を低減して転動疲労寿命の低下を防ぐことができる。

本発明によれば、鉄で形成される外方部材に樹脂で形成される円環部材が溶着されるので外方部材と内方部材との間で変形時の滑り等が発生しない。これにより、全体重量の増加を最小限に抑制しつつ外方部材開口部の変形量を低減して転動疲労寿命の低下を防ぐことができる。

本発明によれば、外方部材開口部の変形の起点となる転動体の転走面部分の剛性が高くなる。これにより、全体重量の増加を最小限に抑制しつつ外方部材開口部の変形量を低減して転動疲労寿命の低下を防ぐことができる。

本発明に係る車輪用軸受装置の第一実施形態における全体構成を示す斜視図。 本発明に係る車輪用軸受装置の第一実施形態における全体構成を示す断面図。 本発明に係る車輪用軸受装置の第一実施形態における外輪と円環部材との形状を示す拡大部分断面図。 本発明に係る車輪用軸受装置の第二実施形態における全体構成を示す断面図。 本発明に係る車輪用軸受装置の第二実施形態における外輪と円環部材との形状を示す図４におけるＡ矢視拡大端面図。 本発明に係る車輪用軸受装置の第三実施形態における外輪と円環部材との形状を示す図４におけるＡ矢視位置での拡大端面図。 本発明に係る車輪用軸受装置の第四実施形態における外輪と射出成形による円環部材との形状を示す拡大部分断面図。

以下に、図１と図２とを用いて、本発明に係る車輪用軸受装置の第一実施形態である車輪用軸受装置１について説明する。

図１に示すように、車輪用軸受装置１は、自動車等の車両の懸架装置において車輪を回転自在に支持するものである。車輪用軸受装置１は、外方部材である外輪２、内方部材を構成するハブ輪３、内方部材を構成する内輪４、転動列である二列の一側ボール列５ａ（図２参照）、他側ボール列５ｂ（図２参照）、一側（インナー側）シール部材６、他側（アウター側）シール部材７（図２参照）、円環部材８（薄墨部分）を具備する。ここで、インナー側とは、車体に取り付けた際の車輪用軸受装置１の車体側を表し、アウター側とは、車体に取り付けた際の車輪用軸受装置１の車輪側を表す。

図２に示すように、外方部材である外輪２は、内方部材（ハブ輪３と内輪４）を支持するものである。外輪２は、略円筒状に形成されたＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で構成されている。外輪２の一側（インナー側）端部には、一側シール部材６が嵌合可能な一側開口部２ａが形成されている。外輪２の他側（アウター側）端部には、他側シール部材７が嵌合可能な外方部材開口部である他側開口部２ｂが形成されている。

外輪２の内周面には、環状に形成されている一側の外側転走面２ｃと他側の外側転走面２ｄとが周方向に互いに平行になるように形成されている。一側の外側転走面２ｃと他側の外側転走面２ｄとのピッチ円直径は、等しい大きさに構成されている。なお、一側の外側転走面２ｃと他側の外側転走面２ｄとのピッチ円直径は、異なる大きさに構成してもよい。一側の外側転走面２ｃと他側の外側転走面２ｄとには、高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲とする硬化層が形成されている。外輪２の外周面には、図示しない懸架装置のナックルに取り付けられるための車体取り付けフランジ２ｅが一側開口部２ａの近傍に一体に形成されている。車体取り付けフランジ２ｅは、外輪２の一側の外側転走面２ｃに対向する部分を含む範囲に形成されている。また、外輪２の他側開口部２ｂの外周面には、円環部材８が圧入される円環嵌合部２ｆが形成されている。円環嵌合部２ｆは、外輪２の他側端から他側の外側転走面２ｄに対向する部分の少なくとも一部を含む範囲に形成されている。

内方部材を構成するハブ輪３は、図示しない車両の車輪を回転自在に支持するものである。ハブ輪３は、有底円筒状に形成されたＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で構成されている。ハブ輪３の一側端部（インナー側）には、外周面に縮径された小径段部３ａが形成されている。ハブ輪３の他側端部（アウター側）には、車輪を取り付けるための車輪取り付けフランジ３ｂが一体的に形成されている。ハブ輪３の他側（車輪取り付けフランジ３ｂ側）の外周面には、周方向に環状の内側転走面３ｃと環状のシール摺動面３ｄとが形成されている。車輪取り付けフランジ３ｂには、円周等配位置にハブボルト３ｅが設けられている。ハブ輪３の内周面にはトルク伝達用のセレーション３ｆ（またはスプライン）が形成されている。

ハブ輪３の一側端部の小径段部３ａは、内方部材を構成する内輪４が圧入されている。内輪４は、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れにより芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲で硬化処理されている。内輪４の外周面には、周方向に環状の内側転走面４ａが形成されている。内輪４は、圧入により所定の予圧が付与された状態でハブ輪３の一側端部に一体的に固定されている。つまり、ハブ輪３の一側には、内輪４によって内側転走面４ａが構成されている。ハブ輪３は、一側の小径段部３ａから他側の内側転走面３ｃまでを高周波焼入れにより表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。これにより、ハブ輪３は、車輪取り付けフランジ３ｂに付加される回転曲げ荷重に対して充分な機械的強度を有し、ハブ輪３の耐久性が向上する。ハブ輪３は、一側端部の内輪４に形成されている内側転走面４ａが外輪２の一側の外側転走面２ｃに対向し、他側に形成されている内側転走面３ｃが外輪２の他側の外側転走面２ｄに対向するように配置されている。

転動列である一側ボール列５ａと他側ボール列５ｂとは、ハブ輪３を回転自在に支持するものである。一側ボール列５ａと他側ボール列５ｂとは、転動体である複数のボールが保持器によって環状に保持されている。一側ボール列５ａと他側ボール列５ｂとは、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れにより芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲で硬化処理されている。一側ボール列５ａは、内輪４に形成されている内側転走面４ａと、それに対向している外輪２の一側の外側転走面２ｃとの間に転動自在に挟まれている。他側ボール列５ｂは、ハブ輪３に形成されている内側転走面３ｃと、それに対向している外輪２の他側の外側転走面２ｄとの間に転動自在に挟まれている。つまり、一側ボール列５ａと他側ボール列５ｂとは、外輪２に対してハブ輪３と内輪４とを回転自在に支持している。

車輪用軸受装置１は、外輪２とハブ輪３と内輪４と一側ボール列５ａと他側ボール列５ｂとから複列アンギュラ玉軸受が構成されている。なお、本実施形態において、車輪用軸受装置１には、複列アンギュラ玉軸受が構成されているがこれに限定されるものではなく、複列円錐ころ軸受等で構成されていても良い。

一側（インナー側）シール部材６は、外輪２と内輪４との隙間を塞ぐものである。一側シール部材６は、略円筒状のシール板と略円筒状のスリンガとを具備する。一側シール部材６は、フェライト系ステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ４３０系等）等から構成されているシール板に、ＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエンゴム）等の合成ゴムからなる複数の一側シールリップが加硫接着されている。スリンガは、シール板と同等の鋼板から構成されている。一側シール部材６は、シール板が外輪２の一側開口部２ａに嵌合され、スリンガの円筒部分が内輪４に嵌合され、パックシールを構成している。スリンガは、その鍔部分が外側（インナー側）に向くようにして内輪４に固定されている。一側シール部材６は、シール板が外輪２の一側開口部２ａに嵌合され、スリンガが内輪４に嵌合され、パックシールを構成している。一側シール部材６は、シール板の一側シールリップが油膜を介してスリンガと接触することでスリンガに対して摺動可能に構成されている。これにより、一側シール部材６は、外輪２の一側開口部２ａからの潤滑グリースの漏れ、および外部からの雨水や粉塵等の侵入を防止する。

他側（アウター側）シール部材７は、外輪２とハブ輪３との隙間を塞ぐものである。他側シール部材７はニトリルゴム等の合成ゴムからなる複数の他側シールリップが加硫接着によって略円筒状に形成された芯金に一体に接合されている。他側シール部材７は、外輪２の他側開口部２ｂに円筒部分が嵌合され、ハブ輪３のシール摺動面３ｄに複数の他側シールリップが接触している。他側シール部材７は、他側シールリップが油膜を介してハブ輪３のシール摺動面３ｄと接触することでハブ輪３に対して摺動可能に構成されている。これにより、他側シール部材７は、外輪２の他側開口部２ｂからの潤滑グリースの漏れ、および外部からの雨水や粉塵等の侵入を防止する。

このように構成される車輪用軸受装置１は、外輪２とハブ輪３と内輪４と一側ボール列５ａと他側ボール列５ｂとから複列アンギュラ玉軸受が構成され、ハブ輪３が一側ボール列５ａと他側ボール列５ｂを介して外輪２に回転自在に支持されている。また、車輪用軸受装置１は、外輪２の一側開口部２ａと内輪４との隙間を一側シール部材６で塞がれ、外輪２の他側開口部２ｂとハブ輪３との隙間を他側シール部材７で塞がれている。これにより、車輪用軸受装置１は、内部からの潤滑グリースの漏れ、および外部からの雨水や粉塵等の侵入を防止しつつ外輪２に支持されているハブ輪３が回転可能に構成されている。車輪用軸受装置１は、ハブ輪３の一側端部側からハブ輪３のセレーション３ｆに係合するようにトルク伝達用のドライブシャフトが嵌合され、車両からのトルクが伝達される。

次に、図２と図３とを用いて、円環部材８について詳細に説明する。

図２に示すように、円環部材８は、外輪２の外周面を締め付けて外輪２の剛性を向上させるものである。円環部材８は、非鉄材料であるアルミニウム合金によって形成されている。
図３に示すように、円環部材８は、外輪２の円環嵌合部２ｆの外径Ｄ１よりも小さい内径ｄ１で円環嵌合部２ｆに圧入可能な精度を有するように形成されている。円環部材８は、軸方向断面視で所定の高さｈ１、所定の幅ｗ１の矩形状の断面を有する部材が環状に形成されている。円環部材８は、高さｈ１が増大するほど径方向の曲げに対する断面係数が増大する。すなわち、円環部材８は、高さｈ１が増大するつれて径方向の変形に対する剛性が向上する。

円環部材８は、外輪２の円環嵌合部２ｆに圧入されている。円環部材８は、その内径ｄ１よりも大きい外径Ｄ１に形成されている円環嵌合部２ｆによって拡径されている。
円環部材８は、拡径されたことによる周長の伸び量と断面形状とから定まる力で他側開口部２ｂを締め付けている。円環部材８の内周面と円環嵌合部２ｆの外周面との間には、円環部材８の締め付け力に応じた摩擦力が発生している。これにより、円環部材８は、外輪２の変形時における円環嵌合部２ｆとのずれが抑制され、外輪２と一体的に変形する状態になる。つまり、円環部材８は、外輪２における外側転走面２ｄの近傍の肉厚のみを鉄よりも軽いアルミニウム合金で擬似的に増大させる作用を有する。このように、円環部材８は、ハブ輪３からの外力によって変形しやすい他側開口部２ｂ（外側転走面２ｄ）の近傍に嵌合されることで、外輪２のうち所望する部分の剛性だけを向上させて車輪用軸受装置１の重量増加を抑制している。

このように構成される車輪用軸受装置１は、車体取り付けフランジ２ｅを介して車両のナックルに固定されているので、外輪２のうち一側開口部２ａから一側の外側転走面２ｃを含む範囲の剛性が確保されている。一方、車輪用軸受装置１は、円環部材８が嵌合されているので、外輪２のうち他側開口部２ｂから他側の外側転走面２ｄを含む範囲の剛性が確保されている。従って、車輪用軸受装置１は、ラジアル荷重やアキシアル荷重が増加しても外輪２の他側の他側開口部２ｂから他側の外側転走面２ｄを含む範囲の変形量が抑制される。また、車輪用軸受装置１は、円環部材８を他側開口部２ｂに設けることで外輪２の他側開口部２ｂの変形による外側転走面２ｄの転走面真円度の劣化が抑制され、転動疲労寿命の低下を防ぐことができる。これにより、車輪用軸受装置１は、全体重量の増加を最小限に抑制しつつ他側開口部２ｂの変形量を低減して転動疲労寿命の低下を防ぐことができる。

なお、本実施形態において、車輪用軸受装置１は、円環嵌合部２ｆにおける外側転走面２ｄの近傍に円環部材８が圧入されているが、径方向視で他側の外側転走面２ｄと少なくとも一部が重複する区間Ｒを有するように円環部材８を嵌合してもよい。つまり、円環部材８は、円環嵌合部２ｆのうち外側転走面２ｄに対向する部分の少なくとも一部を含む位置に配置されていてもよい。これにより、ハブ輪３からのラジアル荷重やアキシアル荷重を受ける外側転走面２ｄの変形がより抑制され、転動疲労寿命の低下を防ぐことができる。

次に、図４と図５とを用いて、本発明に係る車輪用軸受装置の第二実施形態である車輪用軸受装置９について説明する。なお、以下の各実施形態に係る車輪用軸受装置９は、図１から図３に示す車輪用軸受装置１において、車輪用軸受装置１に替えて適用されるものとして、その説明で用いた名称、図番、記号を用いることで、同じものを指すこととし、以下の実施形態において、既に説明した実施形態と同様の点に関してはその具体的説明を省略し、相違する部分を中心に説明する。

図４に示すように、車輪用軸受装置９は、外輪２、ハブ輪３、内輪４、転動列である二列の一側ボール列５ａ、他側ボール列５ｂ、一側シール部材６、他側シール部材７、開放円環部材１０（図４および図５の薄墨部分）を具備する。

図５に示すように、開放円環部材１０は、外輪２の外周面を締め付けて外輪２の剛性を向上させるものである。開放円環部材１０は、非鉄材料であるアルミニウム合金から形成されている。開放円環部材１０は、外輪２の円環嵌合部２ｆの直径Ｄ１と略同一の内径ｄ２の円環で、その一部が切断されて解放されている。つまり、開放円環部材１０は、軸方向からみてＣ字状に形成されている。これにより、開放円環部材１０は、円環嵌合部２ｆが挿入可能に構成されている。また、開放円環部材１０には、切断されている部分の一側端部と他側端部とを近接させて内径ｄ２を縮径する締結手段が構成されている。締結手段は、切断されている部分の一側端部と他側端部とに径方向外側に延びた一側突出部１０ａと他側突出部１０ｂとから構成されている。一側突出部１０ａには孔が形成され、他側突出部１０ｂにはネジ孔が形成されている。開放円環部材１０は、一側突出部１０ａと他側突出部１０ｂとにネジを締めこむことによって一側端部と他側端部とが締結可能に構成されている。

開放円環部材１０は、外輪２の円環嵌合部２ｆに嵌合されている。開放円環部材１０は、一側突出部１０ａと他側突出部１０ｂとがネジで締結されている。開放円環部材１０の内径ｄ２は、一側突出部１０ａと他側突出部１０ｂとが近接されることにより縮径されている。すなわち、開放円環部材１０は、ネジの締結力によって他側開口部２ｂを締め付けている。開放円環部材１０の内周面と円環嵌合部２ｆの外周面との間には、開放円環部材１０のネジによる締め付け力に応じた摩擦力が発生している。これにより、開放円環部材１０は、外輪２の変形時における円環嵌合部２ｆとのずれが抑制され、外輪２における外側転走面２ｄの近傍の肉厚のみを擬似的に増大させる作用を有する。このように、開放円環部材１０は、ハブ輪３からの外力によって変形しやすい他側開口部２ｂ（外側転走面２ｄ）の近傍に嵌合されることで、外輪２のうち所望する部分の剛性だけを向上させて車輪用軸受装置９の重量増加を抑制している。

このように、車輪用軸受装置９の外輪２のうち他側開口部２ｂから他側の外側転走面２ｄを含む範囲については、開放円環部材１０の締結手段による締め付けによって剛性が向上されている。これにより、全体重量の増加を最小限に抑制しつつ外輪２の開口部の変形量を低減させ転動疲労寿命の低下を防ぐことができる。また、車輪用軸受装置９は、締結手段のネジを緩めることで開放円環部材１０が容易に着脱される。これにより、車輪用軸受装置９は、メンテナンス性を向上することができる。また、外輪２は、ハブボルト３ｅを着脱するためにハブボルト３ｅのヘッド部に内接する円の直径よりも外径が小さくなるように形成する必要がある。しかし、車輪用軸受装置９は、開放円環部材１０が外輪２と別体に構成されているため、開放円環部材１０をハブボルト３ｅの着脱に干渉しない位置まで移動させることができる。従って、車輪用軸受装置９は、開放円環部材１０の外径をハブボルト３ｅのヘッド部に内接する円の直径よりも大きくする事が可能である。つまり、車輪用軸受装置９は、ハブボルト３ｅのヘッド部によって制限を受けることなく開放円環部材１０の外径を設定することができる。

以下では、図６を用いて、本発明に係る車輪用軸受装置の第三実施形態である車輪用軸受装置１１について説明する。

図６に示すように、車輪用軸受装置１１は、図４に示す外輪２、ハブ輪３、内輪４、転動列である二列の一側ボール列５ａ、他側ボール列５ｂ、一側シール部材６および他側シール部材７に加え、一側円弧部材１２（図６の薄墨部分）、他側円弧部材１３（図６の薄墨部分）を具備する。

半円状の一側円弧部材１２と他側円弧部材１３とは、外輪２の外周面を締め付けて外輪２の剛性を向上させるものである。一側円弧部材１２と他側円弧部材１３とは、非鉄材料であるアルミニウム合金から形成されている。一側円弧部材１２と他側円弧部材１３とは、外輪２の円環嵌合部２ｆの直径Ｄ１と略同一の内径ｄ３の円環を二分割して形成されている。つまり、一側円弧部材１２と他側円弧部材１３とは、互いに締結することによって軸方向からみて円環を構成している。一側円弧部材１２と他側円弧部材１３とには、互いを連結するための締結手段がそれぞれ構成されている。一側円弧部材１２の両端部には、締結手段として径方向外側に延びる一側突出部１２ａがそれぞれ形成されている。他側円弧部材１３の両端部には、締結手段として径方向外側に延びる他側突出部１３ａがそれぞれ形成されている。各一側突出部１２ａには孔が形成され、各他側突出部１３ａにはネジ孔が形成されている。つまり、一側円弧部材１２と他側円弧部材１３とは、一側突出部１２ａと他側突出部１３ａとによって円環状に締結可能に構成されている。なお、本実施形態において、一側円弧部材１２と他側円弧部材１３とは、円環部材を二分割して形成されているがこれに限定されるものではなく、円環を三分割以上に分割した部材から構成してもよい。

一側円弧部材１２と他側円弧部材１３とは、外輪２の円環嵌合部２ｆに嵌合されている。一側円弧部材１２と他側円弧部材１３とは、一側突出部１２ａと他側突出部１３ａとがそれぞれネジで締結されている。一側円弧部材１２と他側円弧部材１３とは、互いに連結される際のネジの締結力によって他側開口部２ｂを締め付けている。このように、一側円弧部材１２と他側円弧部材１３とは、ハブ輪３からの外力によって変形しやすい他側開口部２ｂ（外側転走面２ｄ）の近傍に嵌合されることで、外輪２のうち所望する部分の剛性だけを向上させて車輪用軸受装置１１の重量増加を抑制している。

このように、車輪用軸受装置１１の外輪２のうち他側開口部２ｂから他側の外側転走面２ｄを含む範囲については、一側円弧部材１２と他側円弧部材１３との連結による締め付けによって剛性が向上されている。これにより、全体重量の増加を最小限に抑制しつつ外輪２の他側開口部２ｂの変形量を低減させ転動疲労寿命の低下を防ぐことができる。また、車輪用軸受装置１１は、一側円弧部材１２と他側円弧部材１３とが容易に着脱される。これにより、車輪用軸受装置１１は、ハブボルト３ｅのヘッド部によって制限を受けることなく一側円弧部材１２と他側円弧部材１３とから構成される円環の外径を設定することができる。

なお、本実施形態において、車輪用軸受装置１・９・１１における円環部材は、アルミニウム合金から形成されているが、これにかえて炭素繊維強化プラスチックから形成された円環部材でもよい。炭素繊維強化プラスチック製の円環状部材は、母材であるポリアミド等のエンジニアリングプラスチックに炭素繊維を混入することによって母材の軽量性を維持しつつ剛性を大幅に向上させている。このように構成することで、車輪用軸受装置１・９・１１は、全体重量の増加を抑制しつつ他側開口部２ｂの変形量を低減して転動疲労寿命の低下を防ぐことができる。

以下では、図７を用いて、本発明に係る車輪用軸受装置の第四実施形態である車輪用軸受装置１４について説明する。

図７に示すように、車輪用軸受装置１４は、図４に示す外輪２、ハブ輪３、内輪４、転動列である二列の一側ボール列５ａ、他側ボール列５ｂ、一側シール部材６および他側シール部材７に加えて溶着円環部材１５（薄墨部分）を具備する。

溶着円環部材１５は、外輪２の剛性を向上させるものである。溶着円環部材１５は、ポリアミド等のエンジニアリングプラスチックから形成されている。溶着円環部材１５は、外輪２の円環嵌合部２ｆに射出成形によって一体的に形成されている。溶着円環部材１５は、軸方向断面視で所定の高さｈ１、所定の幅ｗ１の矩形状の断面を有する環状に形成されている。円環部材８は、高さｈ１が増大するほど径方向の曲げに対する断面係数が増大する。すなわち、円環部材８は、径方向の変形の剛性が向上する。

溶着円環部材１５は、外輪２の周りに配置された金型Ｂに樹脂を注入し（薄墨矢印参照）、冷却硬化させる射出成形によって形成されている。溶着円環部材１５は、円環嵌合部２ｆの外周面に溶着されて外輪２と一体化している。これにより、溶着円環部材１５は、外輪２における外側転走面２ｄの近傍の肉厚のみを鉄よりも比重の軽い樹脂によって増大させる作用を有する。また、溶着円環部材１５は、注入された樹脂が冷却硬化される際に生じる成形収縮により他側開口部２ｂを締め付けている。これにより、溶着円環部材１５は、外輪２の他側開口部２ｂがハブ輪３からの外力によって変形し難くしている。つまり、溶着円環部材１５は、ハブ輪３からの外力によって変形しやすい他側開口部２ｂ（外側転走面２ｄ）の近傍に射出成形によって一体的に溶着されることで、外輪２のうち所望する部分の剛性だけを向上させて車輪用軸受装置１４の重量増加を抑制している。

このように、車輪用軸受装置１４の外輪２のうち他側開口部２ｂから他側の外側転走面２ｄを含む範囲については、溶着円環部材１５の溶着によって剛性が向上されている。これにより、車輪用軸受装置１４は、全体重量の増加を抑制しつつ他側開口部２ｂの変形量を低減して転動疲労寿命の低下を防ぐことができる。

なお、本実施形態において、車輪用軸受装置１４は、射出成形によってエンジニアリングプラスチック製の溶着円環部材１５が外輪２に溶着されているが、エンジニアリングプラスチックに変えて炭素繊維強化プラスチック製の環状部材を外輪２に焼き固めて一体的に形成してもよい。炭素繊維強化プラスチック製の円環状部材は、母材であるエンジニアリングプラスチックに炭素繊維を混入することによって剛性を大幅に向上させている。このように構成することで、車輪用軸受装置１４は、全体重量の増加を抑制しつつ外方部材開口部の変形量をさらに低減して転動疲労寿命の低下を防ぐことができる。

以上、発明の実施の形態について、車輪用軸受装置１・９・１１・１４は、ハブ輪３の外周に一側ボール列５ａの内側転走面３ｃが直接形成されている第３世代構造の車輪用軸受装置１４として構成されているがこれに限定するものではなく、ハブ輪３に一対の内輪４が圧入固定された第２世代構造であっても良い。また、本発明は各実施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。

１ 車輪用軸受装置
２ 外輪
２ｅ 車体取り付けフランジ
２ｂ 他側開口部
２ｆ 円環嵌合部
３ ハブ輪
３ｂ 車輪取り付けフランジ
４ 内輪
５ａ 一側ボール列
５ｂ 他側ボール列
８ 円環部材

Claims (8)

1. 外周に車体取り付けフランジを一体に有し、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、
   一端部に車輪を取り付けるための車輪取り付けフランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる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圧入された少なくとも一つの内輪からなり、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それぞれの転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、を備えた車輪用軸受装置において、
   車輪取り付けフランジ側の外方部材開口部の外径よりも小さい内径に形成された非鉄材料からなる円環部材が車輪取り付けフランジ側の外方部材開口部の外周を締め付けるように設けられる車輪用軸受装置。
2. 前記円環部材の一部が解放されるとともにその端部同士を近接させる締結手段が設けられ、前記締結手段によって前記端部同士を近接させることで前記外方部材開口部が締め付けられる請求項１に記載の車輪用軸受装置。
3. 前記円環部材が複数の部分に分割されるとともにその端部同士を近接させる締結手段が設けられ、前記締結手段によって前記端部同士を近接させることで前記外方部材開口部が締め付けられる請求項１に記載の車輪用軸受装置。
4. 前記円環部材がアルミニウム合金によって構成される請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の車輪用軸受装置。
5. 前記円環部材が炭素繊維強化プラスチックから構成される請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の車輪用軸受装置。
6. 前記円環部材が射出成型により前記外方部材開口部の外周に一体的に形成される樹脂によって構成される請求項１に記載の車輪用軸受装置。
7. 前記円環部材が前記外方部材開口部の外周に一体的に焼き固められる炭素繊維強化プラスチックから構成される請求項１に記載の車輪用軸受装置。
8. 前記円環部材の少なくとも一部が前記外側転走面と径方向視で重複する位置に設けられる請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の車輪用軸受装置。

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