JP2020193677A - Bearing device for wheel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車輪用軸受装置に関する。 The present invention relates to a wheel bearing device.
自動車等の車両において、車輪を支持するために車輪用軸受装置(ハブユニット)が用いられる。車輪用軸受装置は、車体側に取り付けられる外輪部材(外方部材ともいう。)と、車輪が取り付けられる内軸部材(内方部材ともいう。)と、外輪部材と内軸部材との間に設けられている複数の転動体(玉)とを備える。 In vehicles such as automobiles, a wheel bearing device (hub unit) is used to support the wheels. The wheel bearing device is located between an outer ring member (also referred to as an outer member) to which a wheel is attached, an inner shaft member (also referred to as an inner member) to which a wheel is attached, and an outer ring member and an inner shaft member. It is provided with a plurality of rolling elements (balls) provided.
近年、車輪用軸受装置において軽量化が要求されている。特許文献1には、内軸部材が有する軸本体部に凹部が形成されていて、その凹部の形状に併せて軸本体部の肉厚を設定することにより、軽量化を図る車輪用軸受装置が開示されている。 In recent years, weight reduction has been required for wheel bearing devices. Patent Document 1 describes a wheel bearing device in which a recess is formed in the shaft body of the inner shaft member, and the thickness of the shaft body is set according to the shape of the recess to reduce the weight. It is disclosed.
自動車が、例えば高速で走行中に縁石に乗り上げた場合等、車輪用軸受装置に過剰な荷重(異常荷重)が作用すると、図5に示すように、車輪99を固定している内軸部材91の軸本体部92にクラックが生じる場合がある。特に、軽量化のために軸本体部92が薄肉化されていると、クラックが発生しやすい。
When an excessive load (abnormal load) acts on the wheel bearing device, for example, when an automobile rides on a curb while traveling at high speed, the
具体的に説明すると、車輪用軸受装置に過剰な荷重が作用すると、軸本体部92の軌道面93において玉94が接触する位置95が起点となって、軌道面93に沿って周方向にクラック100が発生する可能性がある。図5では、発生するクラック100を破線で示している。この場合、車輪99を固定しているフランジ部96が、軸本体部92の内の車両インナ側の部分97から離脱することが考えられる。すると、自動車は即座に走行不能となってしまう。
Specifically, when an excessive load acts on the wheel bearing device, a crack occurs in the circumferential direction along the
そこで、本開示は、軸本体部が破断したとしても、即座に走行不能とならない車輪用軸受装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present disclosure is to provide a wheel bearing device that does not immediately become inoperable even if the shaft body portion is broken.
本開示の車輪用軸受装置は、外輪部材と、前記外輪部材の径方向内方に設けられている軸本体部、及び当該軸本体部の軸方向一方側から径方向外方に延びボルトにより車輪が固定されるフランジ部を有する内軸部材と、前記外輪部材と前記内軸部材との間に設けられている転動体と、を備える車輪用軸受装置であって、前記軸本体部に、軸方向一方側から軸方向他方側に向かって凹んでいる凹部が設けられていて、前記軸本体部に異常荷重が作用した場合に、当該軸本体部の中心線を含む面に沿ってクラックの発生を導くスリットが、前記凹部に形成されている。 The wheel bearing device of the present disclosure includes an outer ring member, a shaft main body portion provided inward in the radial direction of the outer ring member, and a wheel extending radially outward from one axial side of the shaft main body portion. A wheel bearing device including an inner shaft member having a flange portion to which is fixed, and a rolling element provided between the outer ring member and the inner shaft member, and a shaft is attached to the shaft body portion. A recess is provided that is recessed from one side in the direction to the other side in the axial direction, and when an abnormal load is applied to the shaft body, cracks occur along the surface including the center line of the shaft body. A slit for guiding the wheel is formed in the recess.
前記車輪用軸受装置によれば、軸本体部に異常荷重が作用して、万が一、軸本体部にクラックが発生しても、そのクラックは、スリットに導かれて、軸本体部の中心線を含む面に沿って発生する。クラックを境に軸本体部が二つに破断しても、フランジ部には、車輪がボルトによって固定されているため、破断した一方と他方とが分離しない。つまり、軸本体部がクラックを境に二つに破断したとしても、軸としての形態が保たれる。このため、転動体は、クラックが生じた軌道面を通過するように転動するが、即座に走行不能とならない。 According to the wheel bearing device, even if an abnormal load acts on the shaft body and a crack is generated in the shaft body, the crack is guided to the slit and forms the center line of the shaft body. It occurs along the containing surface. Even if the shaft body is broken in two at the crack, one of the broken shafts and the other are not separated because the wheels are fixed to the flange by bolts. That is, even if the shaft body is broken in two at the crack, the shape of the shaft is maintained. Therefore, the rolling element rolls so as to pass through the raceway surface where the crack is generated, but the rolling element is not immediately disabled.
また、好ましくは、前記スリットは、前記凹部の軸方向他方側の底部を含む範囲であって、前記軸本体部の中心線を含む範囲に形成されている。
通常の走行状態において軸本体部に曲げ荷重が発生しても、軸本体部の中心線に沿った領域には大きな応力が発生し難い。このため、前記範囲にスリットが形成されることで、通常の走行においてスリットが軸本体部に強度的な影響を与えないで済む。
Further, preferably, the slit is formed in a range including the bottom portion of the recess on the other side in the axial direction and including the center line of the shaft body portion.
Even if a bending load is generated on the shaft body in a normal running state, a large stress is unlikely to be generated in the region along the center line of the shaft body. Therefore, by forming the slit in the above range, the slit does not have a strong influence on the shaft main body portion in normal running.
また、万が一の場合において、軸本体部の中心線を含む面に沿ってクラックを導いて発生させるために、スリットは、次のように尖った形状を有するのが好ましい。すなわち、前記スリットは、前記軸本体部の中心線を含む面に沿ってクラックの発生を導く方向に、尖った形状を有するのが好ましい。なお、前記「尖った形状」には、「鋭く尖った形状」の他に、「丸みを有して尖った形状」も含まれる。 Further, in the unlikely event, the slit preferably has the following sharp shape in order to guide and generate a crack along the surface including the center line of the shaft body portion. That is, it is preferable that the slit has a sharp shape in a direction that guides the generation of cracks along the surface including the center line of the shaft body portion. The "pointed shape" includes not only the "sharp and pointed shape" but also the "rounded and pointed shape".
また、好ましくは、前記フランジ部には、前記ボルトを貫通させるボルト穴が周方向に沿って複数形成されていて、前記スリットは、長軸と短軸とを有する偏平形状を備えていて、前記長軸に沿った方向の仮想延長線は、周方向で隣り合う二つの前記ボルト穴の間の領域と交差する。
この場合、軸本体部にクラックが生じ、そのクラックがフランジ部に達しても、クラックはボルト穴に到達し難い。仮にクラックがボルト穴に到達すると、フランジ部においてボルトによる車輪の締結力が弱くなってしまう可能性がある。しかし、前記構成によれば、前記締結力が弱くならず、軸本体部がクラックを境に二つに破断したとしても、車輪によって、破断した軸本体部の一方と他方とが分離しない。
Further, preferably, a plurality of bolt holes through which the bolt penetrates are formed in the flange portion along the circumferential direction, and the slit has a flat shape having a long axis and a short axis. A virtual extension line along the long axis intersects the region between the two adjacent bolt holes in the circumferential direction.
In this case, a crack occurs in the shaft body portion, and even if the crack reaches the flange portion, the crack does not easily reach the bolt hole. If the crack reaches the bolt hole, the fastening force of the wheel by the bolt may be weakened at the flange portion. However, according to the above configuration, the fastening force is not weakened, and even if the shaft main body is broken in two at the crack, one of the broken shaft main bodies and the other are not separated by the wheel.
本発明によれば、車輪用軸受装置に過剰な荷重が作用して、軸本体部が破断したとしても、即座に走行不能とならないようにすることが可能となる。 According to the present invention, even if an excessive load acts on the wheel bearing device and the shaft body portion is broken, it is possible to prevent the wheel bearing device from being immediately unable to travel.
〔転がり軸受装置について〕
図1は、車輪用軸受装置の一例を示す断面図である。図1に示す車輪用軸受装置10(以下、「軸受装置10」とも称する。)は、車両(自動車)の車体に設けられている懸架装置(「ナックル」ともいう。)に取り付けられ、車輪7を回転可能に支持する。軸受装置10はハブユニットとも称される。軸受装置10が車体側(懸架装置)に取り付けられた状態で、図1の左側が、車輪7側であり、車両アウタ側と称される。図1の右側が、車体中央側であり、車両インナ側と称される。
[Rolling bearing device]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a wheel bearing device. The wheel bearing
本開示の軸受装置10において、軸受装置10の中心線Cに沿った方向が「軸方向」と定義される。この軸方向には、軸受装置10の中心線Cに平行な方向も含まれる。軸受中心線Cに直交する方向が「径方向」と定義される。本開示の軸受装置10では、車両アウタ側が軸方向一方側となり、車両インナ側が軸方向他方側となる。
In the
軸受装置10は、外輪部材(外方部材ともいう。)12と、内軸部材(内方部材ともいう。)14と、外輪部材12と内軸部材14との間に設けられている複数の転動体16とを備える。本開示の転動体16は、玉である。
The
外輪部材12は、円筒形状である外輪本体部22と、外輪本体部22から径方向外方に向かって延びて設けられている固定用のフランジ部24とを有する。外輪本体部22の内周の軸方向一方側及び他方側それぞれに、外側軌道面26が形成されている。フランジ部24が車体側部材であるナックル(図示せず)に取り付けられる。これにより、外輪部材12を含む軸受装置10が車体に固定される。
The
内軸部材14は、軸状のハブ軸32(内軸)と、ハブ軸32の軸方向他方側に固定されている内輪34とを有する。ハブ軸32は、外輪部材12の径方向内方に設けられている軸本体部36と、フランジ部38とを有する。軸本体部36は、軸方向に長い部分である。フランジ部38は、軸本体部36の軸方向一方側から径方向外方に向かって延びて設けられている部分である。フランジ部38に、ボルト穴39が形成されている。このボルト穴39に取り付けられるボルト8によって車輪7がフランジ部38に固定される。内輪34は、環状の部材であり、軸本体部36の軸方向他方側の一部40に外嵌して固定されている。
The
軸本体部36の外周側に軸軌道面42が形成され、内輪34の外周面に内輪軌道面44が形成されている。軸方向一方側の外輪軌道面26と軸軌道面42との間に複数の転動体16が設けられている。軸方向他方側の外輪軌道面26と内輪軌道面44との間に複数の転動体16が設けられている。各列において、複数の転動体16は保持器18によって保持されている。以上より、外輪部材12に対して内軸部材14が中心線Cを中心として回転する。
A
外輪部材12及び軸本体部36は、鍛造により所定形状に成形される。その後、外輪部材12及び軸本体部36それぞれの所定箇所(軌道面等)が、機械加工される。
The
軸本体部36に、軸方向一方側から軸方向他方側に向かって凹んでいる凹部46が設けられている。図1及び図2に示すように、凹部46にスリット(切り欠き)48が形成されている。図2は、内軸部材14を軸方向一方側から見た図である。スリット48は、凹部46の軸方向他方側の底部47の少なくとも一部を含む範囲であって、軸本体部36の中心線C1を含む範囲に形成されている。なお、軸本体部36の中心線C1は、軸受装置10の中心線Cと一致する。本開示では、スリット48が、軸方向一方側に向く底部47にのみ形成されているが、底部47を越えて形成されていてもよい。スリット48は、軸本体部36が鍛造により成形される際に、併せて設けられる。
The
図3は、スリット48を軸方向一方側から見た拡大図である。本開示のスリット48を軸方向から見た形状は、楕円形状であるが、長円形状であってもよい。スリット48は、長軸Yと短軸Xとを有する偏平形状を備える。図示しないが、スリット48を軸方向から見た場合の、その輪郭線の一部に直線が含まれていてもよい。
FIG. 3 is an enlarged view of the
スリット48は、軸本体部36の径方向の両側に尖り部49を有する。なお、尖り部49の形状は、鋭く尖った形状であってもよいが、本開示では、丸みを有して尖った形状である。スリット48の尖っている方向は、軸本体部36の中心線C1を中心として径方向である。スリット48には、尖り部49において、応力集中部が設けられる。尖り部49は、それ以外の部分と比較して強度的に弱くなる。スリット48の尖っている方向は、軸本体部36の中心線C1を含む面に沿ってクラック(破断面)50を導いて発生させる方向となる。クラック50は、軸本体部36に異常荷重(過剰な荷重)が作用した場合に発生することがある。図2において、発生するクラック50を破線で示している。
The
スリット48は、軸本体部36の中心線C1を含む面に沿ってクラック50を導いて発生させる方向に、尖った形状を有する。つまり、スリット48は、クラック50を径方向に導いて生じさせる。なお、前記のような異常荷重が軸本体部36に作用する場合としては、軸受装置10を備える車両が、高速で走行していて、縁石等に乗り上げた場合である。
The
図2に示すように、フランジ部38には、ボルト8(図1参照)を貫通させるボルト穴39が周方向に沿って複数(図例では5つ)形成されている。スリット48の長軸Y(図3参照)に沿った方向の仮想延長線Kは、周方向で隣り合う二つのボルト穴39の間の領域45と交差する。
As shown in FIG. 2, a plurality of bolt holes 39 (five in the illustrated example) through which the bolt 8 (see FIG. 1) is penetrated are formed in the
以上のように、本開示の軸受装置10は、内軸部材14が有する軸本体部36に、軸方向一方側から軸方向他方側に向かって凹んでいる凹部46が設けられている。その凹部46にスリット48が形成されている。スリット48は、軸本体部36に異常荷重が作用した場合に、軸本体部36の中心線C1を含む面に沿ってクラックの発生を導くように構成されている。
As described above, in the
この軸受装置10によれば、軸本体部36に異常荷重が作用して、軸本体部36にクラック50が発生しても、そのクラック50は、スリット48に導かれて、軸本体部36の中心線C1を含む面に沿って発生する。図4は、内軸部材14を簡略化して示す説明図であり、内軸部材14を径方向外側から見た図である。図4に示すように、クラック50を境に軸本体部36が二つに破断しても、フランジ部38には、車輪7がボルト8によって固定されているため、破断した軸本体部36の一方51と他方52とが分離しない。
According to this
また、軸本体部36の軸方向他方側の一部40には、前記のとおり、環状である内輪34が外嵌して取り付けられている。また、図1に示すように、外輪部材12の外側軌道面26に沿って配置され保持器18により保持された複数の転動体16が、破断した軸本体部36の周囲に設けられている。このため、クラック50を境に軸本体部36が二つに破断しても、破断した一方51と他方52とが分離しない。
Further, as described above, an annular
つまり、軸本体部36がクラック50を境に二つに破断したとしても、軸としての形態が保たれる。このため、転動体16(図1参照)は、クラック50が生じた軌道面(軸軌道面42)を通過するように転動するが、即座に走行不能とならない。以上より、本開示の軸受装置10は、フェイルセーフの機能を有する。
That is, even if the shaft
ここで、通常の走行状態において、軸本体部36に曲げ荷重が発生しても、軸本体部36の中心線C1に沿った領域には大きな応力が発生し難い。これは、中心線C1が略中立軸となるためである。本開示では、前記のとおり(図1、図2参照)、スリット48は、凹部46の軸方向他方側の底部47を含む範囲であって、軸本体部36の中心線C1を含む範囲に形成されている。このため、軸本体部36の一部にスリット48が形成されているが、通常の走行においてスリット48が軸本体部36に強度的な影響を与えないで済む。つまり、車両が通常走行している状態では、軸本体部36は当然ながら割れない。しかし、軸受装置10に過大な力が入力されると、スリット48の尖り部49に応力集中が生じ、尖り部49を起点として、径方向にクラック50が生じる。
Here, even if a bending load is generated on the shaft
本開示では(図3参照)、スリット48は、長軸Yと短軸Xとを有する偏平形状を備えている。前記のとおり、長軸Yに沿った方向の仮想延長線Kは、フランジ部38において、周方向で隣り合う二つのボルト穴39,39の間の領域45と交差する。このため、軸本体部36にクラック50が生じ、そのクラック50がフランジ部38に達しても、図2に示すように、そのクラック50はボルト穴39に到達し難い。仮にクラック50が一つのボルト穴39に到達すると、フランジ部38においてボルト8による車輪7の締結力が一箇所で弱くなってしまう可能性がある。しかし、本開示の前記構成によれば、前記締結力が弱くならず、軸本体部36がクラック50を境に二つに破断したとしても、車輪7等によって、破断した軸本体部36(図4参照)の一方51と他方52とが分離しない。
In the present disclosure (see FIG. 3), the
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。本発明の技術的範囲は前述の実施形態に限定されるものではなく、この技術的範囲には特許請求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。 The embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and are not restrictive. The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the technical scope includes all modifications within a range equivalent to the configuration described in the claims.
7:車輪 8:ボルト 10:車輪用軸受装置
12:外輪部材 14:内軸部材 16:転動体
36:軸本体部 38:フランジ部 39:ボルト穴
45:ボルト穴の間の領域 46:凹部 47:底部
48:スリット 49:尖り部 50:クラック
C1:中心線 K:仮想延長線 X:短軸
Y:長軸
7: Wheel 8: Bolt 10: Bearing device for wheel 12: Outer ring member 14: Inner shaft member 16: Rolling element 36: Shaft body 38: Flange 39: Bolt hole 45: Area between bolt holes 46: Recess 47 : Bottom 48: Slit 49: Pointed 50: Crack C1: Center line K: Virtual extension line X: Short axis Y: Long axis
Claims (4)
前記外輪部材の径方向内方に設けられている軸本体部、及び当該軸本体部の軸方向一方側から径方向外方に延びボルトにより車輪が固定されるフランジ部を有する内軸部材と、
前記外輪部材と前記内軸部材との間に設けられている転動体と、
を備える車輪用軸受装置であって、
前記軸本体部に、軸方向一方側から軸方向他方側に向かって凹んでいる凹部が設けられていて、
前記軸本体部に異常荷重が作用した場合に、当該軸本体部の中心線を含む面に沿ってクラックの発生を導くスリットが、前記凹部に形成されている、車輪用軸受装置。 Outer ring member and
An inner shaft member having a shaft body portion provided inward in the radial direction of the outer ring member, and a flange portion extending radially outward from one side of the shaft body portion in the axial direction and to which a wheel is fixed by a bolt.
A rolling element provided between the outer ring member and the inner shaft member,
It is a bearing device for wheels provided with
The shaft main body is provided with a recess recessed from one side in the axial direction toward the other side in the axial direction.
A wheel bearing device in which a slit for guiding the occurrence of a crack along a surface including the center line of the shaft body portion is formed in the recess when an abnormal load is applied to the shaft body portion.
請求項1又は2に記載の車輪用軸受装置。 The slit has a sharp shape in a direction that guides the generation of cracks along the surface including the center line of the shaft body portion.
The wheel bearing device according to claim 1 or 2.
前記スリットは、長軸と短軸とを有する偏平形状を備えていて、
前記長軸に沿った方向の仮想延長線は、周方向で隣り合う二つの前記ボルト穴の間の領域と交差する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の車輪用軸受装置。 A plurality of bolt holes for passing the bolts are formed in the flange portion along the circumferential direction.
The slit has a flat shape having a long axis and a short axis.
The wheel bearing device according to any one of claims 1 to 3, wherein the virtual extension line in the direction along the long axis intersects the region between the two bolt holes adjacent to each other in the circumferential direction.
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