JP2024013043A - ハブユニット軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】キャップの嵌合力及び水密性が高いハブユニット軸受を提供する。【解決手段】キャップは、充填剤を含有する合成樹脂製のキャップ本体と、キャップ本体に固定された金属製の芯金と、を有する。キャップ本体は、全体が有底円筒状であり、略円板状の樹脂底板部と、樹脂底板部の径方向外側部からアウトボード側に延びる略円筒状の樹脂筒部と、を有する。芯金は、全体が円環状であり、軸方向に延びる略円筒状の芯金筒部と、芯金筒部のインボード側端部から径方向外側に延びる芯金フランジ部と、を有する断面Ｌ字状である。樹脂筒部は、芯金フランジ部を径方向外側から覆う大径部と、芯金筒部を径方向外側から覆う小径部と、を有する。樹脂筒部の小径部は、外輪のインボード側端部に内嵌される。樹脂筒部の小径部における充填剤の含有率は、樹脂底板部における充填剤の含有率よりも小さい。【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ために使用されるハブユニット軸受に関する。

自動車の車輪（従動輪）を懸架装置に対して回転自在に支持するハブユニット軸受に、ＡＢＳ等の制御に必要な車輪の回転速度を検出する為の回転速度検出装置を組み合わせて成る、回転速度検出装置付のハブユニット軸受が、従来から広く使用されている。

例えば、特許文献１には、内周面に外輪軌道を有し、使用時にも回転しない外輪と、外周面に内輪軌道を有し、使用時に回転するハブと、これら外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、このハブの軸方向内端部にこのハブと同心に支持固定され、その特性を円周方向に関して交互に且つ等ピッチで変化させたエンコーダと、外輪の軸方向内端開口を塞ぐ状態で、この外輪の軸方向内端部に装着されると共に、その一部にセンサホルダが支持固定される軸受キャップと、を備えたハブユニット軸受が開示されている。軸受キャップは、合成樹脂製で有底円筒状に構成されたキャップ本体と、このキャップ本体にモールド固定された金属環（芯金）と、を有する。

また、特許文献２に記載されているハブユニット軸受では、芯金と樹脂から成る樹脂エンドキャップ（センサホルダを含む）は、芯金と樹脂とが密着状態ではなく、また、成形収縮により芯金内径側の樹脂と芯金の間には隙間が空くため、芯金に沿って外部の泥水がハブユニット軸受内に侵入することがある。

このような問題に対応するため、特許文献１の軸受キャップにおいては、Ｏリングを密封材料として使用している。さらに、特許文献２の軸受キャップにおいては、芯金部材と樹脂部材との結合部分で互いに対向するこれら両部材の面同士が、接着剤層により隙間なく接着されている。しかしながら、特許文献１及び２のいずれの方法によっても、コスト上昇につながってしまう。

そこで、特許文献３に開示されている様に、軸受キャップの外輪に対する嵌合面を樹脂とし、樹脂の弾性で嵌合部を水密とする方法が考えられる。ところで、多くの樹脂は吸水し、水膨潤を起こすことが知られ、特に樹脂キャップに使用されるポリアミドは分子内にアミド基（化学式：ＣＯＮＨ２）を持つため親水性が高いことが知られている。

樹脂キャップには、特に体積の大きい底板部の吸水による寸法変化を防ぐ為に、通常はグラスファイバー（ＧＦ）等の強化充填材を３０％以上（５０％以下）配合し、吸水を抑えた材料が選定される。しかしながら、この材料は硬いため、外輪への圧入時に樹脂キャップに軸方向疵ができやすく、また、嵌合面の水密を得るシール材としての柔軟性に欠けるため、嵌合面からの浸水を起こしやすい。

特開２０１６－１４８３８７号公報 特開２０１１－１７４５１１号公報 特開２０１１－０５２７５５号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みなされたものであり、キャップの嵌合力及び水密性が高いハブユニット軸受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面が形成された外輪と、
外周面に複列の内輪軌道面が形成された内輪と、
前記複列の内輪軌道面と、前記複列の外輪軌道面と、の間に転動自在に配置された複数の転動体と、
前記外輪のインボード側端部に固定され、前記外輪のインボード側の開口を塞ぐキャップと、
を備えるハブユニット軸受であって、
前記キャップは、充填剤を含有する合成樹脂製のキャップ本体と、前記キャップ本体に固定された金属製の芯金と、を有し、
前記キャップ本体は、全体が有底円筒状であり、略円板状の樹脂底板部と、前記樹脂底板部の径方向外側部からアウトボード側に延びる略円筒状の樹脂筒部と、を有し、
前記芯金は、全体が円環状であり、軸方向に延びる略円筒状の芯金筒部と、前記芯金筒部のインボード側端部から径方向外側に延びる芯金フランジ部と、を有する断面Ｌ字状であり、
前記樹脂筒部は、前記芯金フランジ部を径方向外側から覆う大径部と、前記芯金筒部を径方向外側から覆う小径部と、を有し、
前記樹脂筒部の前記小径部は、前記外輪のインボード側端部に内嵌され、
前記樹脂筒部の前記小径部における前記充填剤の含有率は、前記樹脂底板部における前記充填剤の含有率よりも小さい、
ハブユニット軸受。
（２） 前記樹脂筒部の前記小径部の前記充填剤の含有率が、周方向において変化する、
（１）に記載のハブユニット軸受。
（３） 前記芯金フランジ部の径方向外側端部の周方向複数箇所に、切欠きが設けられる、
（２）に記載のハブユニット軸受。
（４） 前記芯金フランジ部の根元部の周方向複数箇所に、貫通孔が設けられる、
（２）に記載のハブユニット軸受。

本発明のハブユニット軸受によれば、キャップの嵌合力及び水密性が高いハブユニット軸受を提供する。

第一実施形態に係るハブユニット軸受の断面図である。 第一実施形態に係るハブユニット軸受の要部拡大図である。 第二実施形態に係るハブユニット軸受の要部拡大図である。 第三実施形態に係るハブユニット軸受の要部拡大図である。

［第一実施形態］
本発明の第一実施形態に係るハブユニット軸受について、図１～図２を用いて詳細に説明する。図１は、第一実施形態に係るハブユニット軸受の断面図である。図２は、第一実施形態に係るハブユニット軸受の要部拡大図である。

なお、ハブユニット軸受に関して、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、「アウトボード側」とも称す。また、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」と言い、「インボード側」とも称す。

本実施形態のハブユニット軸受１は、従動輪用であり、外輪２と、内輪３と、複数の転動体４、４と、を主に備える。

外輪２は、外周面に形成された静止側フランジ７と、内周面に形成された複列（２列）の外輪軌道面８ａ、８ｂと、を有している。外輪２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。

内輪３は、ハブ輪９と内輪部材１０とにより構成されており、外輪２の径方向内側に外輪２と同軸（同芯）に配置されている。

ハブ輪９には、外輪２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、径方向外側に延出して、車輪（駆動輪）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ため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１１ａが設けられ、各挿通孔１１ａには、ハブボルト１７がセレーション嵌合されている。なお、回転側フランジ１１の複数の挿通孔１１ａを雌ねじ孔とし、ハブボルトを螺合することで、車輪（駆動輪）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こともできる。

また、ハブ輪９の外周面のうち、外輪２の軸方向外側（アウトボード側）列の外輪軌道面８ａと対向する部分には、アウトボード側列（一方の列）の内輪軌道面１２ａが設けられている。また、ハブ輪９の外周面のうち、外輪２の軸方向内側（インボード側）列の外輪軌道面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。

内輪部材１０の外周面には、インボード側列（他方の列）の内輪軌道面１２ｂが設けられている。内輪部材１０は、そのアウトボード側端面を小径段部１３の段差面に突き当てた状態でハブ輪９の小径段部１３の外周面に外嵌されると共に、そのインボード側端面が加締め部２４によって結合固定されることで、ハブ輪９に固定されている。

転動体４、４は、アウトボード側列の外輪軌道面８ａと内輪軌道面１２ａとの間部分、及び、インボード列の外輪軌道面８ｂと内輪軌道面１２ｂとの間部分に、１対の保持器６，６により保持された状態で転動自在に設けられている。

外輪２の内周面のアウトボード側端部には、シールリング５が支持固定されている。シールリング５は、外輪２の内周面とハブ輪９の外周面との間に存在する、複数の転動体４、４が設けられた内部空間１８のアウトボード側端開口を塞いでいる。シールリング５は、ハブ輪９の外周面のうち、内輪軌道面１２ａのアウトボード側の大径段部２０に摺接する。

内輪部材１０のインボード側端部には、円環状のエンコーダ１４が支持固定されている。エンコーダ１４は、支持環２６と、エンコーダ本体２７と、から構成されている。支持環２６は、ＳＵＳ４３０等のフェライト系ステンレス鋼板やＳＰＣＣ等の圧延鋼板など、磁性体の金属板に、プレス加工を施す事により、断面Ｌ字形で全体を円環状に形成されている。支持環２６のアウトボード側部分が、内輪部材１０に外嵌固定されている。支持環２６は、内輪部材１０に固定される円環状の円環部２６ａと、円環部２６ａのインボード側端部から径方向内側に延びるフランジ部２６ｂと、を有する断面略Ｌ字状である。エンコーダ本体２７は、フェライト粉末等の磁性体をゴムや熱可塑性樹脂に混入してなる永久磁石により全体を円輪状に造られたもので、支持環２６のフランジ部２６ｂのインボード側面に添着固定されている。エンコーダ本体２７のインボード側面（被検出面）には、Ｓ極とＮ極が円周方向に関して交互に且つ等ピッチで着磁されている。

外輪２のインボード側端部には、外輪２のインボード側の開口を塞ぐ、有底円筒状のキャップ３０が固定される。

図２に示すように、キャップ３０は、充填剤を含有する合成樹脂製のキャップ本体５０と、キャップ本体５０に固定された金属製の芯金４０と、を有する。

キャップ本体５０は、合成樹脂を射出成形（アキシャルドロー成形）する事により、全体が有底円筒状に造られており、略円板状の樹脂底板部５１と、樹脂底板部５１の径方向外側部からアウトボード側に延びる略円筒状の樹脂筒部５３と、を有する。樹脂底板部５１は、樹脂筒部５３の軸方向を向く開口を塞ぐ底部である。

樹脂底板部５１の中心軸よりも径方向外側にずれた位置には、他の部分よりも軸方向の肉厚が大きくなった（軸方向両側に向けて膨出した）厚肉部５２が設けられている。

厚肉部５２には、エンコーダ本体２７の被検出面と軸方向に対向する部分に、厚肉部５２を軸方向に貫通する挿入孔５４が設けられている。挿入孔５４は、センサを挿入する為のもので、挿入孔５４の内周面は、センサの外径寸法よりも僅かに大きい内径寸法を有している。

厚肉部５２の径方向内側部には、インサートナット５６がモールド固定されている。インサートナット５６は、内周面に雌ねじが形成され、軸方向に延びる貫通孔を有する貫通ナット、または、アウトボード端部に底部を設けた有底円筒状の袋ナットである。そして、センサを挿入孔５４内に挿入した状態で、センサのフランジ部に設けられた固定孔を貫通するボルト（不図示）をインサートナット５６に螺合することで、センサは挿入孔５４内に固定される。

キャップ本体５０を構成する合成樹脂材としては、例えばポリアミド６６樹脂に、充填剤が付加されている。充填剤は、例えば、繊維状の強化材として、グラスファイバー、カーボンファイバー、或いは金属繊維が用いられる。充填材は長繊維材（例えば６．０～１５．０ｍｍ）を用いることが好ましい。又、必要に応じて、ポリアミド樹脂に、非晶性芳香族ポリアミド樹脂（変性ポリアミド６Ｔ／６Ｉ）、低吸水脂肪族ポリアミド樹脂（ポリアミド１１樹脂、ポリアミド１２樹脂、ポリアミド６１０樹脂、ポリアミド６１２樹脂）を適宜加える事で、より耐水性を向上させても良い。

芯金４０は、ステンレス鋼板や圧延鋼板等の金属から造られており、全体が円環状に形成されている。芯金４０は、軸方向に延びる略円筒状の芯金筒部４１と、芯金筒部４１のインボード側端部から径方向外側に延びる芯金フランジ部４３と、を有する断面Ｌ字状である。芯金４０は、キャップ本体５０の樹脂筒部５３にモールド固定されている。これにより、芯金４０は、その径方向外側から樹脂筒部５３によって覆われる。なお、芯金４０を成形型から浮かせて射出成形を行うことは困難である為、芯金４０の径方向外側から径方向内側のいずれかは成形型との係止面（樹脂が覆わない面）にする必要がある。そこで、本実施形態では、芯金筒部４１の内周面４１ａは、射出成形時に移動型に係止されるように、樹脂によって被覆されない。

キャップ本体５０の樹脂筒部５３は、芯金フランジ部４３を径方向外側から覆う大径部５５と、芯金筒部４１を径方向外側から覆う小径部５７と、を有する。大径部５５の外径は、外輪２のインボード側端部の内周面２ａの内径よりも大きい。したがって、大径部５５は、外輪２のインボード側端部に軸方向に当接する。また、小径部５７の外径は、外輪２のインボード側端部の内周面２ａの内径より僅かに大きい。そして、小径部５７は、外輪２のインボード側端部の内周面に圧入されて内嵌される。したがって、小径部５７は、キャップ３０の樹脂嵌合部であるとも言える。

ここで、芯金フランジ部４３の外周面と大径部５５の外周面との間の径方向寸法（芯金フランジ部４３の外周面を覆う大径部５５の径方向厚さ）をＡとし、芯金フランジ部４３のアウトボード側面と大径部５５のアウトボード側面との間の軸方向寸法（芯金フランジ部４３のアウトボード側面を覆う大径部５５の軸方向厚さ）をＢとし、芯金筒部４１のアウトボード側面と小径部５７のアウトボード側面との間の軸方向寸法（芯金筒部４１よりもアウトボード側の小径部５７の軸方向厚さ）をＣとする。

本実施形態では、径方向寸法Ａ及び軸方向寸法Ｂを小さく（例えば０．５ｍｍ～１．０ｍｍ）設定することで、嵌合部である小径部５７へ充填剤が移動することが抑制されている。これにより、樹脂筒部５３の小径部５７における充填剤の含有率を、樹脂底板部５１における充填剤の含有率よりも小さくしている。

さらに、軸方向寸法Ｃを、径方向寸法Ａ及び軸方向寸法Ｂよりも大きく（例えば、２．０～３．０ｍｍ）設定することで、嵌合部である小径部５７における充填剤を軸方向に配向させ、樹脂の吸水をしやすくするとともに、小径部５７の欠肉を防止している。

射出成形時のゲートは、例えば、樹脂底板部５１の中心軸付近や、厚肉部５２の横の樹脂底板部５１や、厚肉部５２上などに設けられる。

以上説明したような本実施形態によれば、樹脂底板部５１は充填剤の含有率を高く、ゲートからの充填剤の配向を放射状にして、吸水変形を防ぎつつ、嵌合部である樹脂筒部５３の小径部５７は充填剤の含有率を低くして、ある程度、吸水変形（水膨潤）が起きる様にすることができる。但し、芯金４０と外輪２の間の空間容積は一定なので実際には吸水変形は進行せず、水膨潤により発生する応力は、水膨潤による硬さの低下と相まって、嵌合力や水密性能の向上に寄与し、嵌合力が高く、水密性が高い樹脂エンドキャップを得ることができる。

［第二実施形態］
図３は、第二実施形態に係るハブユニット軸受の要部拡大図である。射出成型の際、キャップ本体５０を構成する樹脂の充填材は狭隘部を通過しにくく、かつ、通過した充填剤は狭隘部の出口側に集中的に配向する。

図３に示すハブユニット軸受１においては、芯金フランジ部４３の径方向外側端部の周方向複数箇所に、狭隘部としての切欠き４５が設けられている。これにより、嵌合部としての小径部５７は、全体としては充填材が軸方向に配向され、充填材含有率が樹脂底板部５１より低く、周方向に充填剤の含有率が変化する。本実施形態では、小径部５７の多くの範囲を第一実施形態に対して充填剤の含有率が低い状態にできるので、より、嵌合力や水密性能の向上が図れる。

［第三実施形態］
図４は、第三実施形態に係るハブユニット軸受の要部拡大図である。図４に示すハブユニット軸受１においては、芯金フランジ部４３の根元部の周方向複数箇所に、狭隘部としての貫通孔４７が設けられている。本実施形態によれば、第二実施形態と同様に、嵌合部としての小径部５７は、全体としては充填材が軸方向に配向され、充填材含有率が樹脂底板部５１より低く、周方向に充填剤の含有率が変化する。したがって、小径部５７の多くの範囲を第一実施形態に対して充填剤の含有率が低い状態にできるので、より、嵌合力や水密性能の向上が図れる。

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、上述した実施形態においては、センサを挿入するための挿入孔５４は厚肉部５２を貫通する貫通孔として説明したが、挿入孔５４は非貫通であっても構わない。

また、キャップ３０は、必ずしもセンサを支持する機能を有さなくてもよく、例えば、キャップ３０端面の軸方向位置を保証したい場合にも、本願発明は好適である。

１ ハブユニット軸受
２ 外輪
２ａ 内周面
３ 内輪
４ 転動体
５ シールリング
７ 静止側フランジ
８ａ，８ｂ 外輪軌道面
９ ハブ輪
１０ 内輪部材
１１ 回転側フランジ
１１ａ 挿通孔
１２ａ，１２ｂ 内輪軌道面
１３ 小径段部
１４ エンコーダ
１７ ハブボルト
１８ 内部空間
２０ 大径段部
２４ 加締め部
２６ 支持環
２６ａ 円環部
２６ｂ フランジ部
２７ エンコーダ本体
３０ キャップ
４０ 芯金
４１ 芯金筒部
４１ａ 内周面
４３ 芯金フランジ部
４５ 切欠き
４７ 貫通孔
５０ キャップ本体
５１ 樹脂底板部
５２ 厚肉部
５３ 樹脂筒部
５４ 挿入孔
５５ 大径部
５６ インサートナット
５７ 小径部

Claims (4)

1. 内周面に複列の外輪軌道面が形成された外輪と、
   外周面に複列の内輪軌道面が形成された内輪と、
   前記複列の内輪軌道面と、前記複列の外輪軌道面と、の間に転動自在に配置された複数の転動体と、
   前記外輪のインボード側端部に固定され、前記外輪のインボード側の開口を塞ぐキャップと、
   を備えるハブユニット軸受であって、
   前記キャップは、充填剤を含有する合成樹脂製のキャップ本体と、前記キャップ本体に固定された金属製の芯金と、を有し、
   前記キャップ本体は、全体が有底円筒状であり、略円板状の樹脂底板部と、前記樹脂底板部の径方向外側部からアウトボード側に延びる略円筒状の樹脂筒部と、を有し、
   前記芯金は、全体が円環状であり、軸方向に延びる略円筒状の芯金筒部と、前記芯金筒部のインボード側端部から径方向外側に延びる芯金フランジ部と、を有する断面Ｌ字状であり、
   前記樹脂筒部は、前記芯金フランジ部を径方向外側から覆う大径部と、前記芯金筒部を径方向外側から覆う小径部と、を有し、
   前記樹脂筒部の前記小径部は、前記外輪のインボード側端部に内嵌され、
   前記樹脂筒部の前記小径部における前記充填剤の含有率は、前記樹脂底板部における前記充填剤の含有率よりも小さい、
   ハブユニット軸受。
2. 前記樹脂筒部の前記小径部の前記充填剤の含有率が、周方向において変化する、
   請求項１に記載のハブユニット軸受。
3. 前記芯金フランジ部の径方向外側端部の周方向複数箇所に、切欠きが設けられる、
   請求項２に記載のハブユニット軸受。
4. 前記芯金フランジ部の根元部の周方向複数箇所に、貫通孔が設けられる、
   請求項２に記載のハブユニット軸受。

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