JP2020015398A

JP2020015398A - 車両用軸受装置

Info

Publication number: JP2020015398A
Application number: JP2018138977A
Authority: JP
Inventors: 仁安野; Hitoshi Yasuno
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2018-07-25
Filing date: 2018-07-25
Publication date: 2020-01-30
Also published as: US20200031164A1; DE102019119999A1; CN110778601A

Abstract

【課題】車両用軸受装置において、強度及び剛性の低下の影響を抑えつつ軽量化を図る。【解決手段】車両用軸受装置が有する内軸２３は、軸状の本体部２６と、本体部２６の軸方向一方側に設けられ車輪を取り付けるためのボルト孔２８が複数形成されたフランジ部２７とを有する。フランジ部２７は、本体部２６と連続している横断面円形のフランジ基部３５と、フランジ基部３５の径方向外方に周方向に等間隔で複数設けられボルト孔２８が形成された第一厚肉部３６と、第一厚肉部３６の間に設けられ第一厚肉部３６よりも薄肉である薄肉部３７とを有する。フランジ基部３５は、第一厚肉部３６の径方向内方に位置し第一厚肉部３６よりも更に厚肉である第二厚肉部３８と、薄肉部３７の径方向内方に位置し第二厚肉部３８よりも小径である小径部３９とを有する。【選択図】図２

Description

本発明は、車両用軸受装置に関する。

自動車の車体に車輪及びブレーキディスクを取り付けるために、ハブユニットと呼ばれる車両用軸受装置が用いられる（例えば、特許文献１参照）。車両用軸受装置は、車輪等を取り付けるためのフランジ部を有する内軸を備える。図６は、従来の内軸９０の斜視図であり、図７は、従来の内軸９０を軸方向から見た図である。内軸９０は、軸状の本体部９１と、本体部９１の軸方向一方側に設けられたフランジ部９２とを有する。フランジ部９２に、（図外の）車輪を取り付けるためのボルト孔９３が複数形成されている。

特開２００５−９６６８１号公報

フランジ部９２は、本体部９１と連続している、横断面において円形のフランジ基部９４を有する。フランジ部９２は、更に、フランジ基部９４の径方向外方に周方向に等間隔で複数設けられた厚肉部９５と、厚肉部９５の間に設けられた薄肉部９６とを有する。薄肉部９６は、厚肉部９５よりも薄肉である。厚肉部９５に前記ボルト孔９３が形成されている。フランジ部９２が薄肉部９６を有することで、車両用軸受装置の軽量化が図れる。車両用軸受装置の軽量化は、車両の軽量化に繋がる。車両が軽量化されると、消費燃料の低減、及び二酸化炭素の排出の低減が可能となる。

車両用軸受装置は、路面側と車体側との間で発生する様々な荷重を受ける。車両用軸受装置を軽量化するために、フランジ部９２を単純に薄肉化すると、強度及び剛性が低下し、走行性能を低下させてしまう。
そこで、本発明は、車両用軸受装置において、強度及び剛性の低下の影響を抑えつつ軽量化を図ることを目的とする。

本発明の車両用軸受装置は、内軸部材と、筒状の外輪と、前記内軸部材と前記外輪との間に設けられた複数の転動体と、を備え、前記内軸部材は、軸状の本体部と、当該本体部の軸方向一方側に設けられ車輪を取り付けるためのボルト孔が複数形成されたフランジ部と、を含む内軸を有し、前記フランジ部は、前記本体部と連続している横断面円形のフランジ基部と、前記フランジ基部の径方向外方に周方向に等間隔で複数設けられ前記ボルト孔が形成された第一厚肉部と、前記第一厚肉部の間に設けられ当該第一厚肉部よりも薄肉である薄肉部と、を有し、前記フランジ基部は、前記第一厚肉部の径方向内方に位置し当該第一厚肉部よりも更に厚肉である第二厚肉部と、前記薄肉部の径方向内方に位置し前記第二厚肉部よりも小径である小径部と、を有する。

この車両用軸受装置によれば、フランジ基部は、第二厚肉部と小径部とが周方向に沿って交互に配置された構成となる。小径部は、第二厚肉部よりも小径である。このため、従来と比較して、小径部によりフランジ部の軽量化が図れる。小径部は、ボルト孔が形成されていない薄肉部の径方向内方に位置する。これに対して、ボルト孔が形成されている第一厚肉部の径方向内方に、第二厚肉部が設けられている。路面側と車体側との間で発生する荷重の伝達は、内軸において、主に、車輪等との連結のためのボルト孔が形成されている第一厚肉部、及び第二厚肉部を介して行われる。よって、前記構成によれば、強度及び剛性の低下の影響を抑えつつ軽量化が可能となる。

また、車両用軸受装置は、前記内軸部材と前記外輪との間に設けられ前記転動体が設けられている環状空間へ異物が侵入するのを防止する密封装置を更に備え、前記密封装置は、前記外輪に取り付けられたシール部材と、前記フランジ基部に沿って取り付けられ前記シール部材の一部が接触するスリンガと、を有し、前記第二厚肉部は、前記スリンガを軸方向から接触させて支持する大円弧面を有するのが好ましい。この構成により、第二厚肉部の大円弧面に沿ってスリンガが取り付けられる。スリンガの軸方向についての位置決めが容易となる。
更に、前記小径部は、前記大円弧面と共通する仮想平面に沿って設けられた小円弧面を有するのが好ましい。この構成により、スリンガは、第二厚肉部の大円弧面のみではなく、小径部の小円弧面にも沿って取り付けられる。

本発明によれば、車両用軸受装置において、強度及び剛性の低下の影響を抑えつつ軽量化が可能となる。

車両用軸受装置の一例を示す断面図である。内軸の斜視図である。内軸を軸方向から見た図である。第二厚肉部及びその周囲を示す斜視図である。図３のＹ矢視の断面図である。従来の内軸の斜視図である。従来の内軸を軸方向から見た図である。

〔軸受装置について〕
図１は、車両用軸受装置の一例を示す断面図である。図１に示される車両用軸受装置１０（以下、「軸受装置１０」と称する。）は、いわゆるハブユニットと呼ばれ、自動車の車体に設けられている懸架装置（ナックル）に取り付けられ、車輪を回転可能に支持する。軸受装置１０には、図示していないが車輪の他にブレーキディスクが取り付けられる。軸受装置１０は、内軸部材１１と、筒状の外輪１２と、転動体である玉１３と、保持器１４と、軸方向一方側に設けられている第一の密封装置１５と、軸方向他方側に設けられている第二の密封装置１６とを備える。軸受装置１０において、軸方向とは、軸受装置１０の中心線Ｃ０に沿った方向であり、また、中心線Ｃ０に平行な方向も軸方向と称する。また、径方向とは中心線Ｃ０に直交する方向であり、周方向とは中心線Ｃ０を中心とする回転方向である。

外輪１２は、円筒形状である外輪本体部２１と、この外輪本体部２１から径方向外方に延びて設けられている固定用のフランジ部２２とを有する。外輪本体部２１の内周側に外軌道面１２ａ，１２ｂが形成されている。外輪１２はフランジ部２２によって車体側部材であるナックル（図示せず）に取り付けられ、これにより外輪１２を含む軸受装置１０が車体に固定される。軸受装置１０が車体に固定された状態で、内軸部材１１が有する後述の車輪取り付け用のフランジ部２７側が車両の外側となる。つまり、フランジ部２７が設けられている軸方向一方側が車両アウタ側となり、その反対である軸方向他方側が車両インナ側となる。

内軸部材１１は、内軸（ハブ軸）２３と、この内軸２３の軸方向他方側に取り付けられた内輪２４とを有する。内軸２３は、外輪１２の径方向内方に設けられている軸状の本体部２６と、本体部２６の軸方向一方側に設けられているフランジ部２７とを有する。フランジ部２７に、車輪を取り付けるためのボルト孔２８が複数形成されている。内軸２３は、更に、内輪２４が軸方向他方側へ脱落するのを防止するためのかしめ部２５を有する。フランジ部２７は、本体部２６の軸方向一方側から径方向外方に延びて設けられている。フランジ部２７の軸方向一方側の面（フランジ面５５）に、車輪及びブレーキロータ（図示せず）が取り付けられる。かしめ部２５は、円筒状であった部分２５ａが塑性変形により拡径されて構成される。図１において、塑性変形前の前記円筒状であった部分２５ａは二点鎖線により示されている。

本体部２６の外周面は段付き形状を有する。つまり、本体部２６は、内軌道面１１ａが形成されている第一軸部２９と、第一軸部２９よりも外周面が小径である第二軸部３０とを有する。第二軸部３０に内輪２４を外嵌させた状態で、前記円筒状であった部分２５ａを、塑性変形させて拡径させ、かしめ部２５とする。これにより、第一軸部２９とかしめ部２５との間に内輪２４が挟まれた状態となる。

内輪２４は、環状の部材であり、第二軸部３０に外嵌し固定される。第一軸部２９の外周面に第一の内軌道面１１ａが形成され、内輪２４の外周面に第二の内軌道面１１ｂが形成されている。軸方向一方側における外軌道面１２ａと内軌道面１１ａとの間に玉１３が複数配置される。軸方向他方側における外軌道面１２ｂと内軌道面１１ｂとの間に玉１３が複数配置される。

軸受装置１０の構成部材である、内軸２３、内輪２４、外輪１２、及び玉１３は、鋼製（炭素鋼、軸受鋼）である。保持器１４は鋼製であってもよく、樹脂製であってもよい。

内軸部材１１（内軸２３）と外輪１２との間に、玉１３が設けられている環状空間Ｋが形成されている。環状空間Ｋの軸方向一方側に第一の密封装置１５が設けられ、環状空間Ｋの軸方向他方側に第二の密封装置１６が設けられている。密封装置１５，１６は、外部の異物が環状空間Ｋに侵入するのを防止する。第一の密封装置１５は、外輪１２に取り付けられた環状のシール部材３１と、内軸２３が有する後述のフランジ基部３５に沿って取り付けられた環状のスリンガ３２とを有する。シール部材３１の一部（リップ部３１ａ）がスリンガ３２に接触する。これにより、第一の密封装置１５は、フランジ部２７と外輪１２との間から、環状空間Ｋへ異物が侵入するのを防止することができる。

図２は、内軸２３の斜視図である。図３は、内軸２３を軸方向から見た図である。内軸２３の中心線は、軸受装置１０の中心線Ｃ０と一致する。円板状であるフランジ部２７は、径方向内側に設けられているフランジ基部３５と、径方向外側に設けられている複数の第一厚肉部３６及び複数の薄肉部３７とを有する。フランジ基部３５は、中心線Ｃ０に直交する横断面において円形（本実施形態では環状）であり、軸状の本体部２６と連続している部分である。フランジ基部３５は、横断面において円形であるが、周方向に沿って断面形状が一定ではなく、後にも説明するが、断面形状の異なる第二厚肉部３８と小径部３９とを交互に有する。第一厚肉部３６は、フランジ基部３５の径方向外方において、周方向に等間隔で複数設けられている。第一厚肉部３６にボルト孔２８が形成されている。薄肉部３７は、フランジ基部３５の径方向外方において、周方向で隣り合う第一厚肉部３６，３６の間に設けられている。薄肉部３７は、第一厚肉部３６よりも薄肉である。つまり、薄肉部３７は、第一厚肉部３６よりも軸方向寸法が小さい。ボルト孔２８は第一厚肉部３６に設けられることから、第一厚肉部３６の数は、ボルト孔２８の数（本実施形態では「５」）と同数である。

フランジ部２７は、更に、隆起部４２を有する。本実施形態の隆起部４２は、周方向に沿って等間隔で複数設けられている。隆起部４２にタップ孔４３が形成されている。タップ孔４３は、図示しないが、ブレーキロータの仮止めのために用いられる。複数の隆起部４２のうちの一つにタップ孔４３が形成されていればよい。隆起部４２は等間隔で設けられていることによりフランジ部２７における重量バランスが悪くなるのを抑制している。

フランジ基部３５は、前記のとおり、複数の第二厚肉部３８と、複数の小径部３９とを有して構成されている。第二厚肉部３８と小径部３９とは周方向に沿って交互に設けられている。フランジ基部３５は、環状であることから、第二厚肉部３８及び小径部３９それぞれは円弧状の部分となる。第二厚肉部３８は、第一厚肉部３６の径方向内方に位置していて、第一厚肉部３６よりも更に厚肉である。図４は、第二厚肉部３８及びその周囲を示す斜視図である。円弧状となる第二厚肉部３８は、第一の径方向外側面４４を有する。この径方向外側面４４は、軸方向に向かうにしたがって径方向外方に向かう第一の斜面４５を有する。この斜面４５が第一厚肉部３６の側面３６ａと連続する。このように、第二厚肉部３８と第一厚肉部３６とは径方向に沿って連続して設けられている。各第二厚肉部３８は、更に、軸方向に望む大円弧面４０を有している。

小径部３９は、薄肉部３７の径方向内方に位置している。図４において、円弧状となる小径部３９は、第二の径方向外側面４６を有する。この径方向外側面４６は軸方向に向かうにしたがって径方向外方に向かう第二の斜面４７を有する。この斜面４７が薄肉部３７の側面３７ａと連続する。このように、小径部３９と薄肉部３７とは径方向に沿って連続して設けられている。小径部３９が有する第二の径方向外側面４６は、第二厚肉部３８が有する第一の径方向外側面４４よりも径方向寸法が小さい。つまり、小径部３９は、第二厚肉部３８よりも小径である。各小径部３９は、更に、軸方向に望む小円弧面４１を有している。

第一の密封装置１５（図１参照）は、前記のとおり、外輪１２に取り付けられた環状のシール部材３１と、フランジ基部３５に沿って取り付けられた環状のスリンガ３２とを有する。図４において、スリンガ３２は、第二厚肉部３８の大円弧面４０、及び、本体部２６が有する径方向外方に望む端部外周面４９に接触して取り付けられる。大円弧面４０と端部外周面４９との間には、軸方向に向かうにしたがって直径が変化する凹曲面４８が設けられている。スリンガ３２と凹曲面４８との間には隙間が設けられていてもよい。凹曲面４８は、周方向に沿って断面形状が一定である（変化しない）。

凹曲面４８の径方向外方側に、第二厚肉部３８の大円弧面４０、及び、小径部３９の小円弧面４１が設けられている。大円弧面４０及び小円弧面４１は、共通する環状の仮想面に沿って設けられている。大円弧面４０及び小円弧面４１それぞれは、凹曲面４８から連続して形成されている。小径部３９は、第二厚肉部３８よりも小径であることから、小円弧面４１の径方向寸法ｈ２は、大円弧面４０の径方向寸法ｈ１よりも小さくなる。小円弧面４１の径方向寸法ｈ２は、１ミリメートル程度である。スリンガ３２は、前記端部外周面４９に対して径方向から接触し、更に、前記大円弧面４０の他に小円弧面４１に対しても軸方向から接触して取り付けられる。

第二厚肉部３８と比較して径方向に小さい小径部３９が設けられていることで、フランジ部２７の径方向内側の領域において厚さ（軸方向の寸法）が部分的に薄くなっている。図５は、図３のＹ矢視の断面図であり、小径部３９及びその周囲を示している。小径部３９によって薄くなっているフランジ部２７の径方向内側部２７ａの厚さｔ２（軸方向の寸法ｔ２）は、フランジ部２７の径方向外側部２７ｂ、つまり、薄肉部３７の厚さｔ１（軸方向の寸法ｔ１）以上に設定されている。これにより、小径部３９によってフランジ部２７が過度に薄肉となるのを防いでいる。小径部３９が前記のとおり形成されていることで、隆起部４２が、独立した島状となって設けられている。

以上のように本実施形態の軸受装置１０では（図２及び図３参照）、内軸２３は、軸状の本体部２６と、ボルト孔２８が複数形成されたフランジ部２７とを有する。フランジ部２７は、本体部２６と連続している環状のフランジ基部３５と、第一厚肉部３６と、薄肉部３７とを有する。第一厚肉部３６は、フランジ基部３５の径方向外方に周方向に等間隔で複数設けられボルト孔２８が形成されている部分である。このため、第一厚肉部３６には直接的に車輪側からの荷重が作用する。薄肉部３７は、第一厚肉部３６の間に設けられ第一厚肉部３６よりも薄肉（軸方向寸法が小さい）となる部分である。薄肉部３７には、ボルト孔２８が形成されていない。このため、薄肉部３７には直接的に車輪側からの荷重が作用しない。そして、フランジ基部３５は、第二厚肉部３８と小径部３９とを有する。第二厚肉部３８は、第一厚肉部３６の径方向内方に位置し第一厚肉部３６よりも更に厚肉である。小径部３９は、薄肉部３７の径方向内方に位置し第二厚肉部３８よりも小径である。

従来（図６及び図７参照）では、横断面円形であるフランジ基部９７の径方向外側面９７ａは、全周にわたって直径が同じである。これに対して、本実施形態では（図２及び図３参照）、フランジ基部３５の外周面は、第二厚肉部３８において直径が大きく、小径部３９において直径が小さい。

以上のように、本実施形態によれば、横断面円形であるフランジ基部３５は、第二厚肉部３８と小径部３９とが周方向に沿って交互に配置された構成となる。小径部３９は、第二厚肉部３８よりも小径である。このため、従来（図６及び図７参照）と比較して、小径部３９によりフランジ部２７が更に軽量化されている。小径部３９は、ボルト孔２８が形成されていない薄肉部３７の径方向内方に位置する。これに対して、ボルト孔２８が形成されている第一厚肉部３６の径方向内方に、第二厚肉部３８が設けられている。本実施形態によれば、第一厚肉部３６と第二厚肉部３８とによって、フランジ部２７の中心側から径方向に延びる半島のような高剛性部が構成される。これにより、フランジ部２７において強度及び剛性が確保される。これに対して、フランジ部２７において、前記高剛性部以外（薄肉部３７及び小径部３９）が比較的薄肉とされ、これにより内軸２３の軽量化に貢献している。

本実施形態の軸受装置１０において路面側と車体側との間で発生する荷重の伝達は、内軸２３において、主に、車輪等との連結のためのボルト孔２８が形成されている第一厚肉部３６、及びその径方向内方に連続する第二厚肉部３８を介して行われる。よって、本実施形態によれば、内軸２３の強度及び剛性の低下の影響を抑えつつ軽量化が可能となる。フランジ部２７において小径部３９により薄肉化が行われているが、この小径部３９は、前記荷重の伝達経路の観点から、比較的剛性に影響を与え難い部分であり、本実施形態では、このような部分が薄肉化されている。

また、本実施形態では、密封装置１５（図１参照）はシール部材３１とスリンガ３２とを有している。第二厚肉部３８が有する大円弧面４０に、スリンガ３２は軸方向から接触し支持される。この構成により、大円弧面４０に沿ってスリンガ３２が取り付けられる。大円弧面４０により、スリンガ３２の軸方向についての位置決めが容易となる。

更に、小径部３９が有する小円弧面４１と大円弧面４０とは、共通する仮想平面に沿って設けられている。この構成により、スリンガ３２は、第二厚肉部３８の大円弧面４０のみではなく、小径部３９の小円弧面４１にも沿って取り付けられる。スリンガ３２とフランジ部２７との間を通じて水等の異物が浸入するのを防ぐために、スリンガ３２とフランジ部２７との間に充填剤（シール剤）が設けられるのが好ましい。このような充填剤を設ける観点から、小径部３９において、スリンガ３２と面で接触可能となる小円弧面４１が設けられているのが好ましい。スリンガ３２とフランジ部２７（フランジ基部３５）との間において全周にわたって充填剤を設けるために、小円弧面４１の径方向寸法ｈ２（図４参照）は、１ミリメートル以上であるのが好ましい。なお、径方向寸法ｈ２は、大円弧面４０の径方向寸法ｈ１未満である。

本実施形態では、小円弧面４１の径方向寸法ｈ２が１ミリメートル程度であり、小円弧面４１が径方向について狭い。このため、シール部材３１のリップ部３１ａを、大円弧面４０に対して接触可能であるが、小円弧面４１に直接的に接触させることができない。そこで、本実施形態ではスリンガ３２が設けられており、リップ部３１ａをスリンガ３２に接触させている。なお、変形例として、小円弧面４１の径方向寸法ｈ２を、前記形態よりも大きくし、リップ部３１ａが小円弧面４１に接触可能であれば、スリンガ３２を省略してもよい。この場合、リップ部３１ａは、大円弧面４０、及びこの大円弧面４０と周方向に連続する小円弧面４１に接触する。

今回開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の権利範囲は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲に記載された構成と均等の範囲内でのすべての変更が含まれる。例えば、転動体を玉１３として説明したが、転動体はころ（円すいころ）であってもよい。

１０：車両用軸受装置１２：外輪１３：玉（転動体）
１５：密封装置２３：内軸２６：本体部
２７：フランジ部２８：ボルト孔３１：シール部材
３２：スリンガ３５：フランジ基部３６：第一厚肉部
３７：薄肉部３８：第二厚肉部３９：小径部
４０：大円弧面４１：小円弧面Ｋ：環状空間

Claims

内軸部材と、筒状の外輪と、前記内軸部材と前記外輪との間に設けられた複数の転動体と、を備え、
前記内軸部材は、軸状の本体部と、当該本体部の軸方向一方側に設けられ車輪を取り付けるためのボルト孔が複数形成されたフランジ部と、を含む内軸を有し、
前記フランジ部は、前記本体部と連続している横断面円形のフランジ基部と、前記フランジ基部の径方向外方に周方向に等間隔で複数設けられ前記ボルト孔が形成された第一厚肉部と、前記第一厚肉部の間に設けられ当該第一厚肉部よりも薄肉である薄肉部と、を有し、
前記フランジ基部は、前記第一厚肉部の径方向内方に位置し当該第一厚肉部よりも更に厚肉である第二厚肉部と、前記薄肉部の径方向内方に位置し前記第二厚肉部よりも小径である小径部と、を有する、
車両用軸受装置。
前記内軸部材と前記外輪との間に設けられ前記転動体が設けられている環状空間へ異物が侵入するのを防止する密封装置を更に備え、
前記密封装置は、前記外輪に取り付けられたシール部材と、前記フランジ基部に沿って取り付けられ前記シール部材の一部が接触するスリンガと、を有し、
前記第二厚肉部は、前記スリンガを軸方向から接触させて支持する大円弧面を有する、請求項１に記載の車両用軸受装置。
前記小径部は、前記大円弧面と共通する仮想平面に沿って設けられた小円弧面を有する、請求項２に記載の車両用軸受装置。