JP2020060232A - 車輪支持用転がり軸受ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】ハブ輪に内輪を圧入した際や、ハブ輪に形成された加締め部によって内輪を位置決めした際に、大鍔部の外周面に発生するフープ応力を低減することで、大鍔部の倒れ込みを防止できる車輪支持用転がり軸受ユニットを提供する。【解決手段】車輪支持用転がり軸受ユニットでは、ハブ２は、回転側フランジ１１を有するハブ輪９と、該ハブ輪９の外周面に圧入によって外嵌され、ハブ輪９のインボード側端部に形成された加締め部２３によって、ハブ輪９に位置決めされる少なくとも一つの内輪１０と、を備える。インボード側の内輪軌道１２ｂを有する内輪１０には、その大鍔部１４側の軸方向内端面から軸方向にそれぞれ延びる複数の切り欠き１５が、円周方向に間欠的に形成される。【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する為に使用される車輪支持用転がり軸受ユニットに関する。

小型トラック、大型乗用車等、比較的重量が嵩む自動車の車輪支持用転がり軸受ユニットでは、従来、転動体として円錐ころを複列で備えた複列円錐ころ軸受を用いることが知られている（例えば、特許文献１参照）。

図４（ａ）は、特許文献１の図３に記載された軸受ユニットであり、インボード側の内輪軌道１０１ａを有する内輪１０１が、ハブ輪１０２の小径段部１０３に圧入によって外嵌され、また、小径段部１０３のインボード側端部１０３ａ（図４（ｂ）参照）を径方向外方に塑性変形することで形成された加締め部１０４によって軸方向に固定されている、複列円錐ころ軸受タイプの車輪支持用転がり軸受ユニットを示している。

ハブ輪１０２を構成する小径段部１０３への、内輪１０１の圧入や加締め部１０４の形成は、内輪１０１の内径面側に膨張を発生させるが、大鍔部１０５はその膨張を抑える働きをするので、大鍔部１０５は、大鍔角度αが減少する方向に傾く（倒れ込む）。この結果、円錐ころ１０６の部分球面である頭部１０６ａと、部分円錐面である大鍔部１０５との接点位置が大鍔部１０５の外径側に移動し、接点位置における円錐ころ１０６の頭部１０６ａと大鍔面１０５ａとのすべり摩耗速度が上昇し、それに伴い、トルクや発熱が上昇することで、焼き付きが発生しやすくなる。なお、大鍔角度αとは、円錐ころ１０６が接触する大鍔部１０５の大鍔面１０５ａが軸方向となす角度を表す。

上記課題の解決策として、特許文献１では、内輪１０１の大鍔部１０５をインボード側に延長して、大鍔部１０５の剛性を確保し、大鍔部１０５の外周面には、インボード側に所定の段差δを介して小径部１０７が形成されている。これにより、加締加工時に内輪１０１が径方向外方に押し拡げられても外周面に発生するフープ応力が低減され、大鍔部１０５に倒れが発生するのを抑制することが記載されている。

特開２００８−２６０８号公報

ところで、このような構成を有する車輪支持用転がり軸受ユニットでは、内輪１０１の軸方向寸法を増加して大鍔部の剛性を確保しており、該軸受ユニット全体の軸方向寸法も増大するため、その分、質量が増加するという課題がある。また、内輪１０１の大鍔部１０５をインボード側へ延長する構成は、加締め加工後の内輪１０１の内径面側の膨張を抑制する効果はあるが、ハブ輪１０２の小径段部１０３への内輪１０１の圧入に伴う内径面側の膨張を抑制する効果はない。

本発明は、上述の様な事情に鑑み、ハブ輪に内輪を圧入した際や、ハブ輪に形成された加締め部によって内輪を位置決めした際に、大鍔部の外周面に発生するフープ応力を低減し、大鍔部の倒れ込みを防止できる車輪支持用転がり軸受ユニットを提供することを目的とする。

本発明の上記目的は、以下の構成によって達成される。
（１） 内周面に複列の外輪軌道を有する外輪と、
外周面に複列の内輪軌道を有すると共に、アウトボード側に車輪を支持固定する為の回転側フランジを有するハブと、
前記複列の外輪軌道と前記複列の内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数の円錐ころと、
を備え、
前記ハブは、前記回転側フランジを有するハブ輪と、該ハブ輪の外周面に圧入によって外嵌され、前記ハブ輪のインボード側端部に形成された加締め部によって、前記ハブ輪に位置決めされる少なくとも一つの内輪と、を備え、
インボード側の前記内輪軌道を有する前記内輪には、その大鍔部側の軸方向内端面から軸方向にそれぞれ延びる複数の切り欠きが、円周方向に間欠的に形成される、
車輪支持用転がり軸受ユニット。
（２） 前記各切り欠きは、前記大鍔部側の軸方向内端面と前記大鍔部の外周面に亘って形成される、（１）に記載した車輪支持用転がり軸受ユニット。
（３） 前記ハブは、互いに共通の形状を有する一対の前記内輪を備える、（１）に記載した車輪支持用転がり軸受ユニット。
（４） 前記内輪の大鍔部側の軸方向内端面は、軸方向において、前記外輪の軸方向内端面と略等しい位置、又は、該軸方向内端面よりアウトボード側に配置されている、（１）〜（３）のいずれかに記載した車輪支持用転がり軸受ユニット。

上述の様な構成を有する本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットによれば、内輪に円周方向に間欠的に形成される複数の切り欠きによって、圧入や加締めによって大鍔部の外周面に発生するフープ応力を低減できると共に、大鍔部の剛性を確保することができ、大鍔部の倒れ込みを防止できる。

本発明の第１実施形態に係る車輪支持用転がり軸受ユニットの断面図である。 本発明の第２実施形態に係る車輪支持用転がり軸受ユニットの断面図である。 本発明の第３実施形態に係る車輪支持用転がり軸受ユニットの断面図である。 （ａ）は、従来の車輪支持用転がり軸受ユニットの要部拡大図であり、（ｂ）は、（ａ）の加締前の要部拡大図である。

本発明の各実施形態に係る車輪支持用転がり軸受ユニットに就いて、図１〜３を用いて詳細に説明する。尚、本明細書及び特許請求の範囲の全体で、軸方向に関して「外」とは、自動車への組み付け状態で車体の幅方向外側となる、図１〜３の左側を言い、反対に車体の幅方向中央側となる、図１〜３の右側を、軸方向に関して「内」と言う。

（第１実施形態）
第１実施形態の車輪支持用転がり軸受ユニットは、従動輪用であり、外輪１と、ハブ２と、複数の円錐ころ３、３と、複数本のスタッドボルト４と、シールリング５と、エンドキャップ６とを備える。

外輪１は、外周面に静止側フランジ７を、内周面に複列（２列）の外輪軌道８ａ、８ｂを、それぞれ有している。外輪１は、使用時に、静止側フランジ７を、懸架装置のナックルに結合固定する事により、この懸架装置に支持された状態で回転しない。

ハブ２は、ハブ輪９と内輪１０とを結合する事により構成されており、外輪１の内径側に外輪１と同軸（同芯）に配置されている。

ハブ輪９には、外輪１の軸方向外側（アウトボード側）開口から軸方向外方に突出した部分に外径側に延出し、車輪（従動輪）及びディスクロータ等の制動用回転部材を支持固定する為の円輪状の回転側フランジ１１が設けられている。具体的に、回転側フランジ１１には複数の挿通孔２２が設けられ、各挿通孔２２には、それぞれスタッドボルト４がセレーション嵌合されている。

又、ハブ輪９の外周面には、外輪１の内周面に設けられた軸方向外側列の外輪軌道８ａと対向する部分に、軸方向外側列の内輪軌道１２ａが設けられている。又、ハブ輪９の外周面のうち、外輪１の内周面に設けられた軸方向内側（インボード側）列の外輪軌道８ｂと対向する軸方向内端部には、小径段部１３が設けられている。

内輪１０の外周面には、軸方向内側列の内輪軌道１２ｂが設けられている。内輪１０は、ハブ輪９の小径段部１３に締め代を持って圧入により外嵌固定され、また、ハブ輪９の軸方向内側端部に形成された加締め部２３により、大鍔部１４側の軸方向内端面１４ａを抑え付けられ、ハブ輪９に位置決め固定されている。
なお、大鍔部１４側の軸方向内端面１４ａは、本実施形態のように、軸方向において、外輪１の軸方向内端面１ａと略等しい位置、又は、該軸方向内端面１ａよりアウトボード側に配置されることが、車輪支持用転がり軸受ユニットの軽量化の観点から好ましい。

円錐ころ３、３は、軸方向外側列の外輪軌道８ａと内輪軌道１２ａとの間部分、及び、軸方向内側列の外輪軌道８ｂと内輪軌道１２ｂとの間部分に、それぞれ複数ずつ、保持器２４、２４により保持された状態で転動自在に設けられている。

シールリング５は、外輪１の軸方向外端部に支持固定された状態で、外輪１の内周面とハブ２の外周面との間に存在する、複数の円錐ころ３、３が設けられた内部空間２８の軸方向外端開口を塞いでいる。
一方、エンドキャップ６は、有底円筒状に構成されており、外輪１の内周面の軸方向内端部に組み付けられた状態で、内部空間２８の軸方向内端開口を塞いでいる。

また、軸方向内側列の内輪軌道１２ｂを有する内輪１０には、大鍔部１４側の軸方向内端面１４ａから軸方向にそれぞれ延びる複数の切り欠き１５が、円周方向に等間隔で間欠的に形成される。特に、本実施形態では、各切り欠き１５は、大鍔部１４側の軸方向内端面１４ａと大鍔部１４の外周面１４ｂに亘って、鍛造加工により間欠的に形成されている。このため、切り欠き１５の内部（凹んだ部分の底面と両周方向側面）は、鍛造加工による鍛造面である。切り欠き１５の底面は、軸方向内側面１４ａの径方向中間部から外周面１４ｂの軸方向中間部に向かって断面円弧状（曲面）に形成されている。切り欠き１５の底面は、断面直線状に形成することもできる。
また、各切り欠き１５は、大鍔部１４側の軸方向内端面１４ａのうち、加締め部２３が当接する部分よりも外径側に形成されている。この結果、円周方向において隣り合う切り欠き１５間には、径方向に延びるリブ１６が形成される。

本実施形態の車輪支持用転がり軸受の場合、内輪１０が、ハブ輪９の小径段部１３の外周面に圧入により外嵌されたり、大鍔部１４の軸方向内端面１４ａが加締められたりして、内輪１０の内径側部分が径方向外方に押し拡げられることにより、大鍔部１４の拡径を阻止しようとして大鍔部１４にフープ応力が発生する。しかしながら、内輪１０の大鍔部１４側の軸方向内端面１４ａに設けられた複数の切り欠き１５により、大鍔部１４の外周面１４ｂにフープ応力が発生するのを抑制し、大鍔部１４の倒れ込みを防止できる。また、径方向に延びる複数のリブ１６によって、内輪１０（或いは大鍔部１４）の軸方向寸法を増加せずに、大鍔部１４の剛性が大きく低下することを抑制し、大鍔部１４の倒れ込みを防止できる。したがって、円錐ころ３の頭部と大鍔部１４の大鍔面１４ｃとの接点位置での焼き付きを抑制できる。

また、切り欠き１５は、大鍔部１４側の軸方向内端面１４ａと大鍔部１４の外周面１４ｂに亘って開口した状態で形成されるので、鍛造加工を容易に行うことができる。
さらに、切り欠き１５は、内輪１０を鍛造加工する際に形成されるので、新たな加工工程を追加する必要がなく、コストアップなしで形成することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態の車輪支持用転がり軸受ユニットについて、図２を参照して説明する。なお、第１実施形態と同一、又は同等部分については、同一符号を付して、説明を省略或いは簡略化する。

本実施形態の車輪支持用転がり軸受ユニットは、駆動輪用であり、外輪１と、ハブ２ａと、複数の円錐ころ３、３と、複数本のスタッドボルト４と、シールリング５と、を備える。

ハブ２ａは、第１実施形態と同じく、ハブ輪９ａと内輪１０ａとを備える構成であるが、ハブ輪９ａの中心部に、軸方向に貫通したスプライン孔１７が形成されている。スプライン孔１７には、図示しないが、車輪支持用転がり軸受ユニットを車体に組み付ける際に、等速ジョイントに結合したスプライン軸が係合され、ナットを螺合することでハブ２ａに固定される。

内部空間２８の軸方向外端開口は、第１実施形態と同様、シールリング５によって塞がれる一方、内部空間２８の軸方向内端開口は、シールリング１８ａとスリンガ１８ｂとからなる組合せシールリング１８によって塞がれている。シールリング１８ａは、外輪１の内周面に固定され、スリンガ１８ｂは、断面Ｌ字形に形成され、内輪１０ａの大鍔部１４の外周面１４ｂに外嵌固定される。スリンガ１８ｂの軸方向内側面には、図示しない回転検出センサと対向し、車輪の回転速度を検出する為のエンコーダ１９が取り付けられている。

本実施形態の複数の切り欠き１５ａは、その大鍔部１４側の軸方向内端面１４ａに開口し、該軸方向内端面１４ａから軸方向にそれぞれ延び、大鍔部１４の外周面１４ｂには開口されていない。また、各切り欠き１５ａは、大鍔部１４側の軸方向内端面１４ａから鍛造加工により間欠的に設けられており、円周方向において隣り合う切り欠き１５ａ間には、径方向に延びるリブ１６ａが形成される。切り欠き１５ａは、断面Ｕ字状に形成されているが、断面多角形（三角形、矩形）に形成することもできる。

したがって、本実施形態においても、内輪１０ａの大鍔部１４側の軸方向内端面１４ａに、複数の切り欠き１５ａが設けられる。これにより、内輪１０ａが、ハブ輪９の小径段部１３の外周面に圧入により外嵌されたり、加締め部２３によって加締められ、内輪１０ａが径方向外方に押し拡げられても、大鍔部１４の外周面１４ｂに発生するフープ応力を低減でき、大鍔部１４の倒れ込みを防止できる。また、径方向に延びる複数のリブ１６ａによって、内輪１０ａの軸方向寸法を増加せずに、大鍔部１４の剛性が大きく低下するのが抑制され、さらに、大鍔部１４の倒れ込みを防止できる。したがって、円錐ころ３の頭部と大鍔部１４の大鍔面１４ｃとの接点位置での焼き付きを抑制できる。

切り欠き１５ａは、大鍔部１４側の軸方向内端面１４ａに窪みとして形成されるので、鍛造加工を容易に行うことができる。従って、切り欠き１５ａは、内輪１０ａを鍛造加工する際に形成されるので、新たな加工工程を追加する必要がなく、コストアップなしで形成することができる。
また、各切り欠き１５ａは、大鍔部１４の外周面には開口されていないので、大鍔部１４の外周面にスリンガ１８ｂを安定して外嵌固定することができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態の車輪支持用転がり軸受ユニットについて、図３を参照して説明する。なお、第１又は第２実施形態と同一、又は同等部分については、同一符号を付して、説明を省略或いは簡略化する。

本実施形態の車輪支持用転がり軸受ユニットは、従動輪用であるが、軸方向外側列及び軸方向内側列の内輪軌道１２ａ、１２ｂが共に、内輪１０ａ１、１０ａ２によって構成され、これら内輪１０ａ１、１０ａ２が、第２実施形態の切り欠き１５ａを有する内輪１０ａによって構成されている点において、第１実施形態のものと異なる。したがって、一対の内輪１０ａ１、１０ａ２は、互いに共通の形状を有する。切り欠き１５ａは、加締め部２３が当接する部分より大径側、かつ、回転側フランジ１１根元の内向き段差面の稜部より小径側の位置に設けている。

このため、ハブ輪９ｂの小径段部１３は、回転側フランジ１１の近傍から形成される。一対の内輪１０ａ１、１０ａ２は、互いの小鍔部を当接させた状態（互いの大鍔部１４を軸方向に関して反対側に設けた状態）で小径段部１３の外周面に圧入によって外嵌され、加締め部２３によって加締められて、ハブ輪９ｂに位置決め固定される。

また、内部空間２８の軸方向外端開口は、シールリング２１ａとスリンガ２１ｂとからなる組合せシールリング２１によって塞がれている。シールリング２１ａは、外輪１の内周面に固定され、スリンガ２１ｂは、断面Ｌ字形に形成され、アウトボード側の内輪１０ａ１の大鍔部１４の外周面１４ｂに外嵌固定される。
一方、内部空間２８の軸方向内端開口は、第１実施形態と同様に、エンドキャップ６によって塞がれている。
また、インボード側の内輪１０ａ２の大鍔部１４の外周面１４ｂには、断面Ｌ字形のスリンガ２０が外嵌固定され、スリンガ２０の軸方向内側面に、エンコーダ１９が取り付けられている。この場合、エンコーダ１９の磁束信号は、エンドキャップ６を介してセンシングされるため、エンドキャップ６は、非磁性材料で形成される。

このように、本実施形態によれば、インボード側の内輪１０ａ２が、第２実施形態と同様に、複数の切り欠き１５ａを有する内輪１０ａによって構成されるので、同様の効果を奏することができる。
さらに、本実施形態では、ハブ２ｂが、互いに共通の形状を有する一対の内輪１０ａ１、１０ａ２を備えるので、一対の内輪１０ａ１、１０ａ２が同一部品によって構成され、部品点数を削減することができる。
なお、複列の内輪軌道１２ａ、１２ｂを一対の内輪１０ａ１、１０ａ２によってそれぞれ形成する構成は、図２に示す駆動輪側の車輪支持用転がり軸受ユニットにも適用可能である。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものでなく、適宜、変形及び改良が可能である。
例えば、第１及び第２実施形態の車輪支持用転がり軸受ユニットは、複列の円錐ころの互いのピッチ円直径を異ならせた、所謂、異径ＰＣＤタイプの複列円錐ころ軸受としてもよい。

１ 外輪
２、２ａ、２ｂ ハブ
３ 円錐ころ
４ スタッドボルト
５ シールリング
６ キャップ
７ 静止側フランジ
８ａ、８ｂ 外輪軌道
９、９ａ、９ｂ ハブ輪
１０、１０ａ、１０ａ１、１０ａ２ 内輪
１１ 回転側フランジ
１２ａ、１２ｂ 内輪軌道
１３ 小径段部
１４ 大鍔部
１５、１５ａ 切り欠き
２３ 加締め部
２４ 保持器
２８ 内部空間

Claims (4)

1. 内周面に複列の外輪軌道を有する外輪と、
   外周面に複列の内輪軌道を有すると共に、アウトボード側に車輪を支持固定する為の回転側フランジを有するハブと、
   前記複列の外輪軌道と前記複列の内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数の円錐ころと、
   を備え、
   前記ハブは、前記回転側フランジを有するハブ輪と、該ハブ輪の外周面に圧入によって外嵌され、前記ハブ輪のインボード側端部に形成された加締め部によって、前記ハブ輪に位置決めされる少なくとも一つの内輪と、を備え、
   インボード側の前記内輪軌道を有する前記内輪には、その大鍔部側の軸方向内端面から軸方向にそれぞれ延びる複数の切り欠きが、円周方向に間欠的に形成される、
   車輪支持用転がり軸受ユニット。
2. 前記各切り欠きは、前記大鍔部側の軸方向内端面と前記大鍔部の外周面に亘って形成される、請求項１に記載した車輪支持用転がり軸受ユニット。
3. 前記ハブは、互いに共通の形状を有する一対の前記内輪を備える、請求項１に記載した車輪支持用転がり軸受ユニット。
4. 前記内輪の大鍔部側の軸方向内端面は、軸方向において、前記外輪の軸方向内端面と略等しい位置、又は、該軸方向内端面よりアウトボード側に配置されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載した車輪支持用転がり軸受ユニット。

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