JP3847598B2 - 車輪用転がり軸受装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輪用転がり軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車輪用転がり軸受装置には、図１１および図１２に示すように、外輪部材５０に転動体を介してハブホイール５１およびこのハブホイール５１に軸心５２回りに回転一体に連結された等速ジョイントの椀形外輪部材５３を有するものがある。
【０００３】
前記ハブホイール５１の外周面には、図示しないブレーキディスクロータおよびタイヤホイールを取付けるためのハブフランジ５４が形成され、外輪部材５０の外周面には、車体側に組付けられて前記外輪部材５０を外嵌するよう設けられるナックル５５に取付けられる取付けフランジ５６が形成されている。
【０００４】
ところで、前記椀形外輪部材５３の径が大きいと、それに応じてナックル５５に形成する挿通穴５７を大きくしなければならず、従ってナックル５５が大型化してしまう。このことから、ナックル５５を径方向で上部ナックル５５Ａと下部ナックル５５Ｂとに分割し、上部ナックル５５Ａと下部ナックル５５Ｂとで外輪部材５０を挟み込むようにしている。そして前記下部ナックル５５Ｂには、ロアーボールジョイントの取付け部５５Ｃが形成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の車輪用転がり軸受装置では、ナックル５５は組付けの都合上、上部ナックル５５Ａと下部ナックル５５Ｂとに分割しており、部品点数が増加している。また、下部ナックル５５Ｂには、ロアーボールジョイントの取付け部５５Ｃが形成されており、上部ナックル５５Ａと下部ナックル５５Ｂとを外輪部材５０に嵌合した後は、上部ナックル５５Ａと下部ナックル５５Ｂとを一体化（例えばボルト・ナットを用いる）する作業が必要になるため、装置の組付けに時間がかかり、生産性の低下の原因になっている。
【０００６】
そこで本発明は、上記課題を解決し得る車輪用転がり軸受装置の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明における車輪用転がり軸受装置は、車輪を取り付けるための内輪部材が、外輪部材に転動体を介して軸心周りに回転自在に支持され、前記外輪部材が支持部材を介して車体に非回転に支持される車輪用転がり軸受装置であって、前記支持部材は、前記外輪部材の径方向一側から嵌合可能なように一方を開放した略馬蹄形の第一構成部材と、この第一構成部材と径方向他側で対になるロアーボールジョイントの取付け部である第二構成部材とから構成され、この第二構成部材のみが前記外輪部材の径方向他側に単一の素材から鍛造によって一体的に形成され、前記第一構成部材は、前記外輪部材と第一構成部材とを取り付けるための複数のボルト挿通孔を備え、前記ボルト挿通孔は、前記内輪部材よりも径方向上側に複数形成された第１のボルト挿通孔と、前記内輪部材よりも径方向下側に複数形成された第２のボルト挿通孔とからなり、前記内輪部材の軸心から前記第２のボルト挿通孔の中心までの距離ｄ１が、前記内輪部材の軸心から前記第１のボルト挿通孔の中心までの距離ｄ２よりも大きくされるとともに、前記第２のボルト挿通孔の中心は、前記内輪部材の軸心を中心として前記距離ｄ１を半径とする仮想円の外側に配置された。
また、前記外輪部材と前記第二構成部材は、軸受鋼または構造用合金鋼または炭素鋼からなる単一の素材から、鍛造により形成されていることが好ましい。
また、前記外輪部材の内周面の外輪軌道面には、表面硬化処理により硬化層が形成されていることが好ましい。
【０００８】
上記構成のように、支持部材の構成要素として、一方を開放した略馬蹄形の第一構成部材を設けたことによれば、この第一構成部材に、外輪部材を径方向一側から嵌合するようにすることで、第一構成部材と外輪部材とを容易に結合することができ、第一構成部材と径方向他側で対になる第二構成部材を外輪部材の径方向他側に一体的に設けた構成によれば、第一構成部材と外輪部材とを結合すれば、第一構成部材と第二構成部材とを結合する工程が省略でき、従って、車輪用転がり軸受装置の製造のための作業性が向上するとともに、生産性が向上する。
【０００９】
加えて外輪部材と第二構成部材とを一体ものとして形成すれば、第二構成部材を外輪部材にボルト・ナット等の結合手段によって一体的に結合した場合に比べて、剛性が向上する。
【００１０】
また、前記第二構成部材がロアーボールジョイントの取付け部とした構成によっても、上記と同様に車輪用転がり軸受装置の製造のための作業性が向上するとともに、生産性が向上し、第二構成部材を外輪部材にボルト・ナット等の結合手段によって一体的に結合した場合に比べて、剛性が向上する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る車輪用転がり軸受装置の構成を説明する。図１は車輪用転がり軸受装置の全体断面図、図２は支持部材を取付ける前の斜視図、図３は支持部材を取付けた後の斜視図、図4は支持部材の第一構成部材の正面図、図５は使用形態を示す模式図である。
【００１２】
本発明の実施の形態に係る車輪用転がり軸受装置１は、駆動輪操舵側に用いられるものであり、外輪部材２と、この外輪部材２に二列の玉３，４（転動体の一例）を介して軸心５回りに回転可能に支持される内輪部材６と、前記外輪部材２を、図示しない車体側へ非回転に支持するための支持部材（以下「ナックル」という）７とを有している。
【００１３】
前記外輪部材２の外周面には、径方向外向きに突出した取付けフランジ８が形成されている。
【００１４】
前記内輪部材６は、ハブホイール９と、このハブホイール９の中心穴９ａにスプライン嵌合する軸部１０が一体形成された等速ジョイントの椀形外輪部材１１とから構成されている。前記ハブホイール９の、外輪部材２から車両アウタ側に突出した部分の外周面には、径方向外向きに突出するハブフランジ１２が形成され、このハブフランジ１２の周方向所定位置に、図示しないブレーキディスクロータおよびタイヤホイールを取付けるためのハブボルト１３が圧入されている。
【００１５】
前記各列の玉３，４は、それぞれ冠形保持器１４によって周方向等配位置に保持され、一方列の玉３は、ハブホイール９の外周面を内輪軌道面とし、他方列の玉４は前記等速ジョイントの椀形外輪部材１１の外周面を内輪軌道面としている。そして各列の玉３，４は、前記外輪部材２の内周面を共通の外輪軌道面とし、この車輪用転がり軸受装置１は、複列アンギュラ玉軸受の構成となっている。
【００１６】
またこの車輪用転がり軸受装置１は、前記外輪部材２と内輪部材６との間の環状軸受空間１５を車両アウタ側でシールするためのシール部材１６と、外輪部材２と内輪部材６との間の環状軸受空間１５を車両インナ側でシールするためのシール部材１７とを有している。
【００１７】
前記環状軸受空間１５を車両アウタ側でシールするためのシール部材１６は、図示しないが外輪部材２の内周面に嵌着された芯金およびこの芯金に固定されてハブホイール９の外周面に接触するリップを有する合成ゴム製の弾性シールとを備えている。
【００１８】
前記環状軸受空間１５を車両インナ側でシールするためのシール部材１７は、外輪部材２の内周面に嵌着されるとともに芯金を兼用して等速ジョイントの椀形外輪部材１１側に延長した延長部２０を有する第一環体２１と、この第一環体２１に固定されて等速ジョイントの椀形外輪部材１１の周面に摺接するリップ部を有する合成ゴム製の弾性シール１９体と、等速ジョイントの椀形外輪部材１１の外周面に嵌着されて前記延長部２０がわずかな隙間を置いて挿入される断面コ字形の第二環体２２とから構成されている。
【００１９】
すなわち、延長部２０と第二環体２２とでラビリンスを構成して泥水等が環状軸受空間１５に侵入するのを確実に防止している。また両シール部材１６，１７によって環状軸受空間１５に封入されたグリース等の潤滑剤が外部に漏れることが防止される。
【００２０】
次に前記ナックル７の構成を説明する。このナックル７は、図２および図４に示すように、前記外輪部材２を車体側へ非回転に支持するために、前記外輪部材２の上側（径方向一側）から嵌合可能なように、一方すなわち下側を開放するよう形成した略馬蹄形の第一構成部材２３と、この第一構成部材２３と径方向他側で対になる第二構成部材２４とから構成されている。
【００２１】
前記第一構成部材２３は、複数の取付け部２５（サスペンション、ブレーキキャリパ、ステアリング等が連結される）と、前記外輪部材２の上側から外嵌するとともに、前記外輪部材２の取付けフランジ８に、車両インナ側で重ねられる下側開放の支持部２６とから構成されている。
【００２２】
そしてこの支持部２６は、前記取付け部２５が径方向外向きに突出するようこれを一体的に形成した半円状部２７と、この半円状部２７の両側から下方に延長された一対の延長部２８とから形成されている。
【００２３】
これら延長部２８の間の径方向離間距離は、半円状部２７の内径Ｄに等しく形成され、この内径は外輪部材２の直径に一致している。
【００２４】
前記取付けフランジ８の周方向所定位置にボルト挿通孔２９が形成され、このボルト挿通孔２９に周方向で位相が一致する別のボルト挿通孔３０が、前記半円状部２７および延長部２８に振り分けて形成されている。すなわち前記半円状部２７には、内輪部材６の軸心５を中心とする仮想円上に、二個の第一ボルト挿通孔３０ａが径方向対称位置に形成され、延長部２８にはそれぞれ一個の第二ボルト挿通孔３０ｂが形成されている。
【００２５】
これら第二ボルト挿通孔３０ｂは、その中心が、前記内輪部材６の軸心５を中心とした支持部２６上の仮想円から離れる位置で、かつ前記内輪部材６の軸心５までの距離ｄ１が、半円状部２７に形成した第一ボルト挿通孔３０ａの中心から内輪部材６の軸心５までの距離ｄ２よりも大きくなる位置に配置されている。
【００２６】
さらに具体的には、第二ボルト挿通孔３０ｂはその中心が、半円状部２７と延長部２８との水平境界線における、仮想円３１上の接点３２から下方に延長される接線３３上に配置されている。なお、各第二ボルト挿通孔３０ｂは、延長部２８上で前記接点３２から可及的に離間した位置に形成されている。
【００２７】
図１の符号３８は、取付けフランジ８のボルト挿通孔２９およびボルト挿通孔３０を挿通して、取付けフランジ８にナックル７の第一構成部材２３を固定するための取付けボルトを示す。
【００２８】
前記第二構成部材２４は、ロアーボールジョイント（図示せず）の取付け部であり、この第二構成部材２４は、側面視略Ｌ字形に形成されてその基端部が前記外輪部材２に一体ものとして形成されている。この第二構成部材２４の先端部には、ロアーボールジョイントのボールスタッドを挿通支持する支持孔３４が形成されている。
【００２９】
なお、前記外輪部材２およびナックル７は、軸受鋼（ＳＵＪ２規格）あるいは構造用合金鋼（ＳＣＭ規格）あるいは炭素鋼を用いて、鍛造により形成されている。
【００３０】
また、前記外輪部材２の内周面である玉３，４の外輪軌道面には，高周波焼入れ等の表面硬化処理が施されている。そしてこの表面硬化処理により形成された硬化層は軌道間で連続してもいいし、不連続であってもよい。
【００３１】
図５に示すように、前記車輪用転がり軸受装置１は、駆動シャフトアッセンブリ３５に組込まれるように、車両のデファレンシャル３６に連結され、この駆動シャフトアッセンブリ３５は、駆動シャフト３７（動力伝達軸）の車両アウタ側に等速ジョイントＪ１を取付け、駆動シャフト３７の車両インナ側（デファレンシャル３６側）に別の等速ジョイントＪ２を取付けた構成である。
【００３２】
上記構成の車輪用転がり軸受装置１において、外輪部材２に、一方列の玉３を介してハブホイール９を組込み、このハブホイール９の中心穴９ａに軸部１０を挿通するようにして、椀形外輪部材１１を他方列の玉４を介して外輪部材２に組込み、軸部１０の端部をハブホイール９の端面に対してかしめることで、ハブホイール９と椀形外輪部材１１とを軸心５回りに回転一体に結合する。そして、駆動シャフトアッセンブリ３５を組立て、外輪部材９にナックル７の第一構成部材２３を組付ける。このとき、第一構成部材２３は、下側を開放するよう略馬蹄形に形成しているので、車輪用転がり軸受装置１の外輪部材２を第一構成部材２３の下方から（第一構成部材２３を外輪部材９の上方から）嵌合するようにし、取付けボルト３４を、取付けフランジ８のボルト挿通孔２９およびボルト挿通孔３０を挿通して締付けることで、外輪部材２とナックル７の第一構成部材２３とを組付ける。
【００３３】
このように、本発明の実施の形態によれば、ロアーボールジョイントの取付け部である第二構成部材２４を車輪用転がり軸受装置１の外輪部材２に一体ものとして形成し、ナックル７の第一構成部材２３のみを外輪部材２に組付けるようにしたことにより、従来のように、ナックル５５を径方向で上部ナックル５５Ａと下部ナックル５５Ｂとに分割した場合に比べて、車輪用転がり軸受装置１全体としての部品点数を減らすことができる。また、ナックル５５を径方向で上部ナックル５５Ａと下部ナックル５５Ｂとに分割した従来の場合では、両者を接合するためのボルト・ナットが必要であったが、本発明の実施の形態ではこのような接合用のボルト・ナットも省略することができ、装置全体の軽量化を図ることができる。
【００３４】
また、第二構成部材２４は、ロアーボールジョイントの取付け部であり、この第二構成部材２４は、外輪部材２に一体ものとして形成しているので、第一構成部材２３を外輪部材９に取付けるのみで、その後にこの第一構成部材２３と第二構成部材２４とを結合する必要がないため、作業性、生産性が向上する。
【００３５】
加えて外輪部材２と第二構成部材２４とを一体ものとして形成することにより、従来のように下部ナックル５５Ｂを取付けフランジ８にボルト・ナットで組付けた場合に比べて、接合部の剛性を向上させることができる。
【００３６】
さらに、ナックル７における第二ボルト挿通孔３０ｂは、その中心が、内輪部材６の軸心５を中心とした支持部２６上の仮想円から離れる位置で、かつ内輪部材６の軸心５までの距離ｄ１が、半円状部２７に形成した第一ボルト挿通孔３０ａの中心から内輪部材６の軸心５までの距離ｄ２よりも大きくなる位置に配置されている。
【００３７】
このように、内輪部材６の軸心５までの距離ｄ１を、半円状部２７に形成した第一ボルト挿通孔３０ａの中心から内輪部材６の軸心５までの距離ｄ２よりも大きくなる位置に配置したことにより、距離ｄ１を距離ｄ２よりも大きくした分だけ軸心５方向に垂直に働くねじりモーメント荷重に対する剛性を向上させることができる。
【００３８】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば下記（３）〜（５）に示すように、本発明の範囲内で種々の応用や変形が考えられる。
【００３９】
（１）図６に示す参考例は、外輪部材２を形成した後に、外輪部材２に形成した取付け用フランジ８の一部８ａを含むように、軸受鋼（ＳＵＪ２規格）あるいは構造用合金鋼（ＳＣＭ規格）あるいは炭素鋼で、鋳造により第二構成部材２４が外輪部材２に一体的に形成されている。他の構成は、上記実施の形態と同様であるので省略する。そしてこの構成においても上記実施の形態と同様の作用効果を奏し得る。
【００４０】
（２）図７に示す参考例は、外輪部材２の外周面の所定箇所に、ナックル７の第二構成部材２４の取付け面に埋まり込む係止片２ａが形成され、この係止片２ａを含むように、軸受鋼（ＳＵＪ２規格）あるいは構造用合金鋼（ＳＣＭ規格）あるいは炭素鋼で、鋳造により第二構成部材２４が外輪部材２に一体的に形成されている。他の構成は、上記実施の形態と同様であるので省略する。そしてこの構成においても上記実施の形態と同様の作用効果を奏し得る。
【００４１】
（３）図８に示した車輪用転がり軸受装置１は、従動輪操舵側に用いられるもので、外輪部材２の外周面に、径方向外向きに突出する取付けフランジ８が形成され、この取付けフランジ８に、ナックル７の第一構成部材２３が取付けボルト３８を介して固定され、外輪部材２は、第一構成部材２３を介して車体側に非回転に支持される。外輪部材２の外周面の下部にナックル７の第二構成部材２４が、軸受鋼（ＳＵＪ２規格）あるいは構造用合金鋼（ＳＣＭ規格）あるいは炭素鋼で、鍛造によって一体形成されている。
【００４２】
前記外輪部材２に、２列の玉３，４を介して回転輪が軸心５回りに回転可能に支持され、回転輪は、ハブホイール９およびこのハブホイール９の車両インナー側に嵌着された内輪部材４０とから構成され、前記ハブホイール９の車両インナー側端部が内輪部材４０に対してかしめられ、ハブホイール９の外周面に、ブレーキディスクロータおよびタイヤホイールを取付けるためのハブフランジ１２が径方向外向きに突出して形成されている。そしてこの構成においても上記実施の形態と同様の作用効果を奏し得る。
【００４３】
（４）図９に示した車輪用転がり軸受装置１は、駆動輪操舵側に用いられるもので、外輪部材２の外周面に、径方向外向きに突出する取付けフランジ８が形成され、この取付けフランジ８に、ナックル７の第一構成部材２３が取付けボルト３８を介して固定され、外輪部材２は、ナックル７を介して車体側に非回転に支持される。外輪部材２の外周面に下部にナックル７の第二構成部材２４が、軸受鋼（ＳＵＪ２規格）あるいは構造用合金鋼（ＳＣＭ規格）あるいは炭素鋼で、鍛造によって一体形成されている。
【００４４】
前記外輪部材２に２列の玉３，４を介して回転輪が軸心軸心５回りに回転可能に支持され、回転輪は、ハブホイール９およびこのハブホイール９の車両インナー側に嵌着された内輪部材４０とから構成され、ハブホイール９の外周面に、ブレーキディスクロータおよびタイヤホイールを取付けるためのハブフランジ１２が径方向外向きに突出して形成されている。
【００４５】
前記ハブホイール９には、図示しない動力伝達軸を挿通するための中心穴９Ａが形成されている。そしてこの構成においても上記実施の形態と同様の作用効果を奏し得る。
【００４６】
（５）図１０に示した車輪用転がり軸受装置１は、従動輪操舵側に用いられるもので、外輪部材２の外周面に、径方向外向きに突出する取付けフランジ８が形成され、この取付けフランジ８に、ナックル７の第一構成部材２３が取付けボルト３８を介して固定され、外輪部材２は、ナックル７を介して車体側に非回転に支持される。外輪部材２の外周面に下部にナックル７の第二構成部材２４が、軸受鋼（ＳＵＪ２規格）あるいは構造用合金鋼（ＳＣＭ規格）あるいは炭素鋼で、鍛造によって一体形成されている。
【００４７】
前記外輪部材２に、２列の円錐ころ３Ａ，４Ａを介して回転輪が軸心５回りに回転可能に支持され、回転輪は、ハブホイール９および軸心５方向に対で設けられてこのハブホイール９を挿通した内輪部材４０Ａ，４０Ｂとから構成され、前記ハブホイール９の車両インナー側端部が内輪部材４０Ｂに対してかしめられ、ハブホイール９の外周面に、ブレーキディスクロータおよびタイヤホイールを取付けるためのハブフランジ１２が径方向外向きに突出して形成されている。そしてこの構成においても上記実施の形態と同様の作用効果を奏し得る。
【００４８】
なお、上記各実施の形態では、軸受鋼（ＳＵＪ２規格）あるいは構造用合金鋼（ＳＣＭ規格）あるいは炭素鋼で、外輪部材２の外周面に下部にナックル７の第二構成部材２４を、鍛造あるいは鋳造によって一体形成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、外輪部材２とナックル７とを、ＦＣＤ等の鋳鉄あるいはアルミニウム合金、マグネシウム合金等の軽合金を用いて形成し、外輪部材２とナックル７の第二構成部材２４を鍛造あるいは鋳造により一体形成するようにしてもよい。この場合も、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏し得る。
【００４９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り、本発明は、外輪部材を車体に非回転に支持する支持部材の構成要素として、一方を開放した略馬蹄形の第一構成部材を設けたものであるので、この第一構成部材に、外輪部材を径方向一側から嵌合するようにすることで、第一構成部材と外輪部材とを容易に結合することができる。
【００５０】
また、第一構成部材と径方向他側で対になる第二構成部材を、外輪部材の径方向他側に一体的に設けた構成であるので、従来のように支持部材（ナックル）を径方向で分割した場合に必要であった両者を接合するためのボルト・ナットが不要になり、部品点数を減らして装置全体の軽量化を図ることができる。
【００５１】
加えて、外輪部材と第二構成部材とを一体的に設けたので、第一構成部材と外輪部材とを結合すれば、第一構成部材と第二構成部材とを結合する必要がなく、従って、車輪用転がり軸受装置の製造のための作業性を向上させることができるとともに、生産性を向上させることができ、外輪部材と第二構成部材とを一体ものとして形成した場合には、第二構成部材を外輪部材にボルト・ナット等の結合手段によって一体的に結合した場合に比べて、剛性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係る車輪用転がり軸受装置の全体断面図である。
【図２】 同じく支持部材を取付ける前の斜視図である。
【図３】 同じく支持部材を取付けた後の斜視図である。
【図４】 同じく支持部材の第一構成部材の正面図である。
【図５】 同じく使用形態を示す模式図である。
【図６】 参考例の実施の形態を示す車輪陽転がり軸受装置の全体断面図である。
【図７】 参考例の実施の形態を示す車輪陽転がり軸受装置の全体断面図である。
【図８】 別の実施の形態を示す車輪陽転がり軸受装置の全体断面図である。
【図９】 別の実施の形態を示す車輪陽転がり軸受装置の全体断面図である。
【図１０】 別の実施の形態を示す車輪陽転がり軸受装置の全体断面図である。
【図１１】 従来の車輪用転がり軸受装置の全体断面図である。
【図１２】 同じくナックルを取付ける前の全体斜視図である。
【符号の説明】
１ 車輪用転がり軸受装置
２ 外輪部材
７ ナックル
８ 取付けフランジ
９ ハブホイール
１１ 椀形外輪部材
２３ 第一構成部材
２５ 取付け部
２６ 支持部
２４ 第二構成部材
３４ 支持孔
３５ 駆動シャフトアッセンブリ

Claims (3)

1. 車輪を取り付けるための内輪部材が、外輪部材に転動体を介して軸心周りに回転自在に支持され、前記外輪部材が支持部材を介して車体に非回転に支持される車輪用転がり軸受装置であって、
   前記支持部材は、前記外輪部材の径方向一側から嵌合可能なように一方を開放した略馬蹄形の第一構成部材と、この第一構成部材と径方向他側で対になるロアーボールジョイントの取付け部である第二構成部材とから構成され、この第二構成部材のみが前記外輪部材の径方向他側に単一の素材から鍛造によって一体的に形成され、
   前記第一構成部材は、前記外輪部材と第一構成部材とを取り付けるための複数のボルト挿通孔を備え、
   前記ボルト挿通孔は、前記内輪部材よりも径方向上側に複数形成された第１のボルト挿通孔と、前記内輪部材よりも径方向下側に複数形成された第２のボルト挿通孔とからなり、
   前記内輪部材の軸心から前記第２のボルト挿通孔の中心までの距離ｄ１が、前記内輪部材の軸心から前記第１のボルト挿通孔の中心までの距離ｄ２よりも大きくされるとともに、前記第２のボルト挿通孔の中心は、前記内輪部材の軸心を中心として前記距離ｄ１を半径とする仮想円の外側に配置されたことを特徴とする車輪用転がり軸受装置。
2. 前記外輪部材と前記第二構成部材は、軸受鋼または構造用合金鋼または炭素鋼からなる単一の素材から、鍛造により形成されていることを特徴とする請求項１記載の車輪用転がり軸受装置。
3. 前記外輪部材の内周面の外輪軌道面には、表面硬化処理により硬化層が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の車輪用転がり軸受装置。

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