JP2023090468A - 車輪支持用転がり軸受ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】車体取付フランジから外輪の円筒部へ付加される荷重を平均化させ、外輪の円筒部の局部的な変形を抑制して、寿命や操安性を向上することが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は、内周面に外輪軌道８ａ，８ｂを有する円筒部７と、該円筒部７の周囲から、又は、円筒部７の外周全周に亙って形成された全周フランジ９の周囲から径方向外側に延設され、ナックルボルトを挿通するための挿通孔１１を有する少なくとも３箇所の車体取付フランジ１０と、を有する外輪１を備える。車体取付状態において、各車体取付フランジ１０は、転がり軸受ユニットの中心Ｏを通る鉛直線Ｖに対して非対称に設けられる。外輪１の全周フランジ９と、外輪１の各車体取付フランジ１０の根元部との境界部における断面積は、転がり軸受ユニットの中心Ｏを通る水平線Ｈから挿通孔１１の中心までの鉛直方向における距離が大きいほど、大きい。【選択図】図２

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。

従来の車輪支持用転がり軸受ユニットとして、車輪が取り付けられるハブ輪、及びナックルが取り付けられる外輪には、種々の形状が考案されている。例えば、図７に示す特許文献１に記載の車輪支持用転がり軸受ユニット１００では、ハブ輪１０１の円筒部から径方向外側に車輪取付フランジ１０２が全周に亙って形成され、この車輪取付フランジ１０２を介してハブボルト１０３により車輪ホイールと共にブレーキロータが固定される。さらに、外輪１１１の円筒部１１２の外周に全周に亙って全周フランジ１１３を形成し、さらに、この全周フランジ１１３から径方向外側に３箇所の車体取付フランジ１１４が延設され、この車体取付フランジ１１４をナックルボルトにより懸架装置のナックルに固定している。

また、図８に示す特許文献２に記載の車輪支持用転がり軸受ユニット２００では、ハブ輪２０１の円筒部２０２から径方向外側に車輪取付フランジ２０３が４箇所に形成され、この車輪取付フランジ２０３を介してハブボルトにより車輪ホイールと共にブレーキロータが固定される。さらに、外輪２１１の円筒部２１２から径方向外側に４箇所の車体取付フランジ２１３が延設され、この車体取付フランジ２１３をナックルボルトにより懸架装置のナックルに固定している。

特開２００２－１８７４０３号公報 特開２００５－０６１６１６号公報

このような特許文献１及び２に記載の車輪支持用転がり軸受ユニット１００，２００において、いずれの車体取付フランジ１１４，２１３も左右対称の形状を有しているが、ナックルへの取り付けは、必ずしも図７，８に示す左右対称軸Ｌが鉛直方向に沿ったものになるとは限らない。
左右対称軸Ｌが鉛直方向から外れると、転がり軸受ユニット１００，２００の中心Ｏを通る水平線Ｈからナックルボルトまでの鉛直方向の距離が変わり、該ナックルボルトに掛かる荷重が、左右均等でなくなる。

即ち、車体取付フランジ１１４，２１３の位置は、車体側のナックルやその周辺構成によって決められるため、車体取付フランジ１１４，２１３から外輪１１１，２１１の円筒部１１２，２１２へ付加される荷重が左右均等にならないと、外輪１１１，２１１の円筒部１１２，２１２に変形が発生し、該円筒部１１２，２１２の内径の外輪軌道面の真円度が悪化し、寿命や剛性、ひいては操安性に悪影響を及ぼす。

本発明は、上述の様な事情に鑑みて為されたものであり、車体取付フランジから外輪の円筒部へ付加される荷重を平均化させ、外輪の円筒部の局部的な変形を抑制して、寿命や操安性を向上することが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） 内周面に外輪軌道を有する円筒部と、該円筒部の周囲から、又は、前記円筒部の外周全周に亙って形成された全周フランジの周囲から径方向外側に延設され、ナックルボルトを挿通するための挿通孔を有する少なくとも３箇所の車体取付フランジと、を有し、使用時にも回転しない外輪と、
外周面の前記外輪軌道と対向する部分に内輪軌道を有すると共に、前記外輪よりも軸方向外側に位置する部分で径方向外側に延出し、車輪を支持固定する為の車輪取付フランジを有するハブと、
前記外輪軌道と前記内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数の転動体と、
を備える車輪支持用転がり軸受ユニットであって、
車体取付状態において、前記外輪の各車体取付フランジは、前記転がり軸受ユニットの中心を通る鉛直線に対して非対称に設けられ、
前記外輪の円筒部又は全周フランジと、前記外輪の各車体取付フランジの根元部との境界部における断面積は、前記転がり軸受ユニットの中心を通る水平線から前記挿通孔の中心までの鉛直方向における鉛直方向距離が大きいほど、大きい、
車輪支持用転がり軸受ユニット。
（２） 前記外輪の円筒部又は全周フランジと、前記外輪の各車体取付フランジの根元部との境界部における円弧長さは、前記鉛直方向距離が大きいほど、長い、
（１）に記載の車輪支持用転がり軸受ユニット。
（３） 前記外輪の円筒部又は全周フランジと、前記外輪の各車体取付フランジの根元部との境界部における厚さは、前記鉛直方向距離が大きいほど、厚い、
（１）又は（２）に記載の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、車体取付フランジから外輪の円筒部へ付加される荷重を平均化させ、外輪の円筒部の局部的な変形を抑制して、寿命や操安性を向上することができる。

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。 （ａ）は、図１の外輪の側面図であり、（ｂ）及び（ｃ）は、車体取付フランジの境界部における断面積を説明するための図である。 （ａ）は、第１実施形態の第１変形例に係る外輪の側面図であり、（ｂ）及び（ｃ）は、車体取付フランジの境界部における断面積を説明するための図である。 第１実施形態の第２変形例に係る外輪の側面図である。 （ａ）は、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外輪の側面図であり、（ｂ）～（ｄ）は、車体取付フランジの境界部における断面積を説明するための図である。 （ａ）は、第２実施形態の第１変形例に係る外輪の側面図であり、（ｂ）～（ｄ）は、車体取付フランジの境界部における断面積を説明するための図である。 従来の車輪支持用転がり軸受ユニットの概略側面図である。 他の従来の車輪支持用転がり軸受ユニットの概略側面図である。

本発明の一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の左側を言い、反対に車体の幅方向中央側となる、図１の右側を、軸方向に関して「内」と言う。

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

外輪１は、外周面に車体取付フランジ１０を、内周面に複列の外輪軌道８ａ、８ｂを有する円筒部７と、該円筒部７の外周全周に亙って形成された全周フランジ９の周囲から径方向外側に延設された４箇所の車体取付フランジ１０と、有している。車体取付フランジ１０には、図示しないナックルボルトが挿通される挿通孔１１が形成されている。外輪１は、使用時に、車体取付フランジ１０を、ナックルボルトを介して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、ハブ本体２１と内輪２２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。

ハブ本体２１には、外輪１の軸方向外端開口より軸方向外側に位置する部分に径方向外側に延出し、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車輪取付フランジ２３が設けられている。具体的に、車輪取付フランジ２３に設けられた各挿通孔２４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、ハブ本体２１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２５ａが設けられている。又、ハブ本体２１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列の外輪軌道８ｂと対向する軸方向内端部には、小径段部２６が設けられている。

内輪２２の外周面には、軸方向内側列の内輪軌道２５ｂが設けられている。内輪２２は、ハブ本体２１の小径段部２６に締り嵌めにより外嵌固定された状態で、ハブ本体２１の軸方向内端部に形成されたかしめ部２７により軸方向内端面を押え付けられている。

転動体３、３は、軸方向外側列の外輪軌道８ａと内輪軌道２５ａとの間部分、及び、軸方向内側列の外輪軌道８ｂと内輪軌道２５ｂとの間部分に、それぞれ複数ずつ、保持器２８、２８により保持された状態で転動自在に設けられている。尚、図示の例では、転動体３、３として玉を使用しているが、重量が嵩む自動車の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、玉に代えて円すいころを使用する場合もある。

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、この外輪１の内周面とハブ２の外周面との間に存在する、複数の転動体３、３が設けられた内部空間２９の軸方向外端開口を塞いでいる。
一方、キャップ６は、有底円筒状に構成されており、外輪１の軸方向内端部に組み付けられた状態で、外輪１の軸方向内端開口を塞いでいる。

図２（ａ）に示すように、本実施形態では、外輪１の４箇所の車体取付フランジ１０は、車体取付状態において、該転がり軸受ユニットの中心Ｏを通る鉛直線Ｖに対して非対称に全周フランジ９から延設されている。
また、４箇所の車体取付フランジ１０は点対称に設けられており、４箇所の車体取付フランジ１０を第１～第４車体取付フランジ１０ａ～１０ｄとすると、第１車体取付フランジ１０ａと第３車体取付フランジ１０ｃとが略同じ形状を有し、また、第２車体取付フランジ１０ｂと第４車体取付フランジ１０ｄとが略同じ形状を有する。

したがって、転がり軸受ユニットの中心Ｏを通る水平線Ｈからナックルボルトの挿通孔１１の中心Ｏａまでの鉛直方向における距離（以下、「鉛直方向距離」と称す。）に関して、第１及び第３車体取付フランジ１０ａ，１０ｃの鉛直方向距離Ｌ１は互いに等しく、また、第２及び第４車体取付フランジ１０ｂ，１０ｄの鉛直方向距離Ｌ２も互いに等しい。そして、第１及び第３車体取付フランジ１０ａ，１０ｃの鉛直方向距離Ｌ１は、第２及び第４車体取付フランジ１０ｂ，１０ｄの鉛直方向距離Ｌ２よりも長い。

さらに、このような各車体取付フランジ１０ａ～１０ｄでは、全周フランジ９と、各車体取付フランジ１０ａ～１０ｄの根元部との境界部（以下、「各車体取付フランジ１０ａ～１０ｄの境界部」と称す。）における断面積が、鉛直方向距離が大きいほど、大きい。
即ち、図２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、相対的に大きな鉛直方向距離Ｌ１となる、第１及び第３車体取付フランジ１０ａ，１０ｃの境界部における断面積Ａ１が、小さな鉛直方向距離Ｌ２となる、第２及び第４車体取付フランジ１０ｂ，１０ｄの境界部における断面積Ａ２よりも大きくなるように設計されている。

具体的に、本実施形態では、各車体取付フランジ１０ａ～１０ｄの軸方向における厚さＷ１，Ｗ２を同一、長さ方向で一定とする一方、第１及び第３車体取付フランジ１０ａ，１０ｃの境界部における円弧長さＲ１が、第２及び第４車体取付フランジ１０ｂ，１０ｄの境界部における円弧長さＲ２よりも長くなるように設計されている。
なお、本実施形態の各車体取付フランジ１０は、根元部から先端部まで径方向にも実質的に同じ厚さに設計されている。

これにより、各ナックルボルトに掛かる荷重が均等にならなくても、車体取付フランジ１０から外輪１の円筒部７へ付加される荷重を平均化させ、外輪１の円筒部７の局部的な変形を抑制して、寿命や剛性、ひいては操安性を向上することができる。

なお、図３に示す第１変形例のように、外輪１Ａは、車体取付フランジ１０ａ，１０ｃの境界部における円弧長さＲ１，Ｒ２を一定とする一方、第１及び第３車体取付フランジ１０ａ，１０ｃの境界部における厚さＷ１が、第２及び第４車体取付フランジ１０ｂ，１０ｄの境界部における厚さＷ２よりも厚くなるように設計してもよい。
この場合、全周フランジ９の車体取付フランジ１０が延設されていない部分は、肉厚の徐変区間として、隣接する車体取付フランジ１０の厚さに合わせるように厚さを変化させている。

これにより、上記実施形態と同様に、大きな鉛直方向距離Ｌ１となる、第１及び第３車体取付フランジ１０ａ，１０ｃの境界部における断面積Ａ１が、小さな鉛直方向距離Ｌ２となる、第２及び第４車体取付フランジ１０ｂ，１０ｄの境界部における断面積Ａ２よりも大きくなるように設計されるので、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。

また、各車体取付フランジ１０ａ～１０ｄの境界部における断面積は、各車体取付フランジ１０ａ～１０ｄの境界部における厚さと円弧長さの両方をそれぞれ変更することで、調整してもよい。

また、図４に示す第２変形例のように、外輪１Ｂでは、各車体取付フランジ１０ａ～１０ｄは、上述した全周フランジ９を介在させることなく、隣接する車体取付フランジ１０ａ～１０ｄの外周面を連続することで、外輪１の円筒部７の周囲から直接延設させて軽量化を図ってもよい。この場合にも、相対的に大きな鉛直方向距離Ｌ１となる、第１及び第３車体取付フランジ１０ａ，１０ｃの円筒部７との境界部における断面積Ａ１が、小さな鉛直方向距離Ｌ２となる、第２及び第４車体取付フランジ１０ｂ，１０ｄの境界部における断面積Ａ２よりも大きくなるように設計されればよい。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る車輪支持用軸受ユニットについて、図５を参照して説明する。なお、本実施形態は、外輪の車体取付フランジの形状において、第１実施形態と異なるものであるので、その他の構成については、説明を省略或いは簡略化する。

図５に示すように、第２実施形態の外輪１Ｃは、円筒部７の外周全周に亙って形成された全周フランジ９から径方向外側に延設された３箇所の車体取付フランジ１０を有している。

そして、３つの車体取付フランジ１０を第１～第３車体取付フランジ１０ａ～１０ｃとすると、第１車体取付フランジ１０ａから第３車体取付フランジ１０ｃの順に、鉛直方向距離が短くなる（Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３）。そして、図５（ｂ）～（ｄ）に示すように、各車体取付フランジ１０ａ～１０ｃでは、各車体取付フランジ１０ａ～１０ｃの境界部における断面積Ａ１，Ａ２，Ａ３が、鉛直方向距離Ｌ１、Ｌ２，Ｌ３が大きいほど、大きくなる（第１車体取付フランジ１０ａの境界部における断面積Ａ１＞第２車体取付フランジ１０ｂの境界部における断面積Ａ２＞第２車体取付フランジ１０ｂの境界部における断面積Ａ３）。

この場合、各車体取付フランジ１０ａ～１０ｃの軸方向における厚さＷ１，Ｗ２，Ｗ３を一定とする一方、第１車体取付フランジ１０ａの境界部における円弧長さＲ１、第２車体取付フランジ１０ｂの境界部における円弧長さＲ２、第３車体取付フランジ１０ｃの境界部における円弧長さＲ３の順に、これら円弧長さが長くなるように設計されている。
これにより、上記実施形態と同様に、各ナックルボルトに掛かる荷重が均等にならなくても、車体取付フランジ１０から外輪１Ｃの円筒部７へ付加される荷重を平均化させ、外輪１Ｃの円筒部７の局部的な変形を抑制して、寿命や剛性、ひいては操安性を向上することができる。

なお、図６に示す本実施形態の第１変形例のように、外輪１Ｄは、車体取付フランジ１０ａ，１０ｂ，１０ｃの境界部における円弧長さＲ１，Ｒ２，Ｒ３を一定とする一方、第１車体取付フランジ１０ａの境界部における厚さＷ１、第２車体取付フランジ１０ｂの境界部における厚さＷ２、第３車体取付フランジ１０ｃの境界部における厚さＷ３が、この順で厚くなるように設計している。即ち、鉛直方向距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が大きな順に、該厚さＷ１，Ｗ２，Ｗ３も厚くなる。
この場合も、全周フランジ９の車体取付フランジ１０が延設されていない部分は、肉厚の徐変区間として、隣接する車体取付フランジ１０の厚さに合わせるように厚さを変化させている。

これにより、第２実施形態と同様に、各車体取付フランジ１０ａ～１０ｃの境界部における断面積Ａ１，Ａ２，Ａ３が、鉛直方向距離Ｌ１、Ｌ２，Ｌ３が大きいほど、大きくなる（第１車体取付フランジ１０ａの境界部における断面積Ａ１＞第２車体取付フランジ１０ｂの境界部における断面積Ａ２＞第２車体取付フランジ１０ｂの境界部における断面積Ａ３）ので、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。

また、本実施形態においても、各車体取付フランジ１０ａ～１０ｃの境界部における断面積は、各車体取付フランジ１０ａ～１０ｃの境界部における厚さと円弧長さの両方をそれぞれ変更することで、調整してもよい。

なお、本発明は、上記各実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
また、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、上述した従動輪用に限らず、駆動輪用にも適用可能である。

１ 外輪
２ ハブ
３ 転動体
４ スタッドボルト
５ シールリング
６ キャップ
７ 円筒部
８ａ、８ｂ 外輪軌道
９ 全周フランジ
１０ 車体取付フランジ
２１ ハブ本体
２２ 内輪
２３ 車輪取付フランジ
２４ ナックルボルトの挿通孔
２５ａ、２５ｂ 内輪軌道
２６ 小径段部
２７ かしめ部
２８ 保持器
２９ 内部空間
Ｈ 水平線
Ｖ 鉛直線
Ｏ 転がり軸受ユニットの中心
Ａ１，Ａ２，Ａ３ 外輪の円筒部又は全周フランジと、外輪の各車体取付フランジの根元部との境界部における断面積
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ 外輪の円筒部又は全周フランジと、外輪の各車体取付フランジの根元部との境界部における円弧長さ
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３ 外輪の円筒部又は全周フランジとの、外輪の各車体取付フランジの根元部との境界部における厚さ

Claims (3)

1. 内周面に外輪軌道を有する円筒部と、該円筒部の周囲から、又は、前記円筒部の外周全周に亙って形成された全周フランジの周囲から径方向外側に延設され、ナックルボルトを挿通するための挿通孔を有する少なくとも３箇所の車体取付フランジと、を有し、使用時にも回転しない外輪と、
   外周面の前記外輪軌道と対向する部分に内輪軌道を有すると共に、前記外輪よりも軸方向外側に位置する部分で径方向外側に延出し、車輪を支持固定する為の車輪取付フランジを有するハブと、
   前記外輪軌道と前記内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数の転動体と、
   を備える車輪支持用転がり軸受ユニットであって、
   車体取付状態において、前記外輪の各車体取付フランジは、前記転がり軸受ユニットの中心を通る鉛直線に対して非対称に設けられ、
   前記外輪の円筒部又は全周フランジと、前記外輪の各車体取付フランジの根元部との境界部における断面積は、前記転がり軸受ユニットの中心を通る水平線から前記挿通孔の中心までの鉛直方向における鉛直方向距離が大きいほど、大きい、
   車輪支持用転がり軸受ユニット。
2. 前記外輪の円筒部又は全周フランジと、前記外輪の各車体取付フランジの根元部との境界部における円弧長さは、前記鉛直方向距離が大きいほど、長い、
   請求項１に記載の車輪支持用転がり軸受ユニット。
3. 前記外輪の円筒部又は全周フランジとの、前記外輪の各車体取付フランジの根元部との境界部における厚さは、前記鉛直方向距離が大きいほど、厚い、
   請求項１又は２に記載の車輪支持用転がり軸受ユニット。

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