JP4134872B2 - 転がり軸受装置 - Google Patents

Description

本発明は、車輪用の転がり軸受装置に関する。

従来の車輪用転がり軸受装置には、いわゆる内輪回転型の転がり軸受装置として、外輪に複列の玉を介してハブ軸が回転自在に設けられたものがある。このハブ軸は、ブレーキディスクおよびホイール（車輪）を組付けるハブフランジを有しており、ハブフランジの板面にハブボルトを圧入して、ハブボルトをブレーキディスクおよびホイールの板面に形成した挿通孔に挿通するようにしてハブナットをハブボルトに螺着することで、両部材をハブフランジに固定する。

ところで、特許文献１に示すように、ハブボルトはハブフランジに圧入されるものであるため、圧入する部分は他の部分に比べて肉厚な厚肉部として剛性を高くすることで、ハブボルト圧入時の変形を抑制している。これによって、ボルトの圧入によりハブフランジの変形が抑えられ、ハブフランジ回転時の振れを抑制できるようになる。
特開２０００−３８００４号公報

上記従来の車輪用転がり軸受装置のように、ハブフランジにおけるハブボルトの圧入部分を肉厚にすることでハブフランジ回転時の振れを抑制できるが、厚肉部に相当する板面部分に、ブレーキディスクを介してホイールとの摩擦によるフレッチング摩耗が生じ易いことがわかっている。

本発明の転がり軸受装置は、固定輪とこの固定輪に複数の転動体を介して軸心回りに回転自在に支持される回転輪とを含み、この回転輪は径方向外向きに延設されて車輪が重ねられるフランジを有し、このフランジの周方向複数箇所に厚肉部が形成され、これら厚肉部にボルトが圧入される挿通孔が軸方向に貫通して形成され、ボルトを、挿通孔およびこれら挿通孔に軸方向で対向する部位に形成した車輪側の挿通孔に挿通し、ボルトにナットを螺着することで、フランジに車輪を固定するもので、厚肉部の周方向幅を、車輪に形成した挿通孔の周辺の座面の周方向幅と実質的に等しいか大きく形成している。

上記構成において、車輪は被制動部材としてのブレーキディスクを介してハブフランジに重ねられ、ボルトにナットを螺着することでその締結力により、ハブフランジに強固に組付けられる。

一般に、車輪用転がり軸受装置において、回転輪に設けるハブフランジには、ボルトを圧入によって組付けている。このため、その圧入力によるハブフランジの変形を抑制することを目的に挿通孔の周辺は肉厚に形成する。また、ハブフランジにブレーキディスクを介して組付けられる車輪は、そのホイールに形成したボルトの挿通孔の周辺にも、剛性を高くするための厚肉部などの異形断面部分を形成している。したがって、ハブフランジの厚肉部と車輪の異形断面部分とはブレーキディスクを介して軸方向に圧接するよう組付けられる。

ところで、ハンドルの舵角が大きな旋回時などに、車輪側からハブフランジに押倒すような大きなモーメント力が働くと、ボルトの近傍についてはほとんどハブフランジに対して車輪がずれることはないが、ボルトの位置から径方向に遠のくにしたがって、微小ではあるがハブフランジに対して車輪が径方向、あるいは周方向にずれ動く場合があり、このような微小なずれによってハブフランジ、ブレーキディスク、車輪の接触部分に摩擦エネルギーが蓄積され、それが原因となって異音として開放されることがわかった。

さらに上記異音の発生原因は、ハブフランジの厚肉部に相当する領域の大きさと、車輪の、ブレーキディスクに接触する座面の大きさとの関係に依ることもわかった。

そこで本発明の転がり軸受装置では、ハブフランジの厚肉部の周方向幅を、車輪に形成した座面の周方向幅と実質的に等しいか大きく形成するといった構成することにより、上記異音の発生が長期にわたって、かつ効果的に抑制されるようになった。

本発明の好ましい実施形態として、ハブフランジの厚肉部は、ハブフランジの板面から軸方向に離隔するに従い順次周方向幅が狭くなる形状に形成されるとともに、厚肉部の軸方向全高の少なくとも８０％の高さでの周方向幅を、車輪の座面の周方向幅と実質的に等しいか大きく形成している。

車両取付け部に形成する厚肉部の形状として種々考えられるが、上記のように厚肉部が、ハブフランジの板面からの軸方向に離隔するに従い順次周方向幅が狭くなる形状である場合、軸方向全高の少なくとも８０％位置での部分の周方向幅を、車輪の座面の周方向幅と実質的に等しいか大きく形成することで、上記異音の発生が長期にわたって、かつ効果的に抑制されるようになった。

ハブフランジにおける厚肉部の形状・面積は種々考えられ、また車輪側の座面の形状・面積も種々考えられる。本発明では、上記のようにしてナットをボルトに締結した際のハブフランジの厚肉部に相当する部分の座面の面圧にむらがないようにしている。

すなわち上述のように、厚肉部の軸方向全高の少なくとも８０％の高さでの周方向幅を、車輪の座面の周方向幅と実質的に等しく形成することで、ナットをボルトに締結した際のハブフランジの厚肉部に相当する部分の座面の面圧のむらの発生を抑制している。

上記各構成における転がり軸受装置は、アクスルシャフトに連結される駆動輪側の転がり軸受装置、あるいは従動輪側の転がり軸受装置を問うことなく、回転輪は何れの転がり軸受装置にも適用可能である。

上記構成のハブフランジは車輪を取付ける部分であることから、回転輪はハブ軸とも称される。このような回転輪を有する転がり軸受装置は、いわゆる内輪回転タイプ、外輪回転タイプの何れにも適用可能である。

回転輪は、その周面に転動体の軌道面を直接有する構成を有して転動体を介して固定輪に組付けられる形式の転がり軸受装置、あるいは回転輪の周面に、回転輪とは別部材で、それ自体の周面に軌道面を有する軌道輪を嵌合して、転動体としての玉あるいはころを介して固定輪に組付けられる形式の転がり軸受装置の、何れにも適用可能である。

本発明によれば、特に車両の急な旋回時に車輪側から発生する異音を、長期的かつ効果的に抑制することができる。

以下、本発明の最良の実施の形態に係る車輪用の転がり軸受装置を、図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態を示す転がり軸受装置の全体構成断面図、図２はハブフランジの一部破断正面図、図３はハブホイールと車輪の取付け状態を示す部分斜視図、図４はハブフランジと車輪の取付け状態を示す拡大断面図である。

図１に示すように、転がり軸受装置１は、非回転の固定輪の一例となる外輪２と、この外輪２に２列複数の円すいころ３，４を介して軸心回りに回転自在に支持されるハブホイール５および内輪６とを有している。

外輪２の外周面軸方向途中に径方向外向きに延びる取付けフランジ７が形成され、外輪２は、取付けフランジ７を介して車体側に非回転に組付けられる。外輪２の内周面に各列の円すいころ３，４の外輪軌道面８ａ，８ｂが形成されている。各列の円すいころ３，４は、それぞれ保持器９，１０によって円周方向等配位置に保持されている。

ハブホイール５は外輪２の径方向内方に対向する胴部１１と、この胴部１１の車両アウタ側（軸方向一方側）Ａに、外輪２の側端面にわずかな隙間を介して、かつ側端面に沿うよう径方向外向きにさらに延長されるハブフランジ１２と、このハブフランジ１２の車両アウタ側Ａに延長される筒状の案内部１３とから一体的に形成されている。

この案内部１３の外周面に、ブレーキディスク１４および車輪１５（具体的にはホイール）それぞれの中心孔部が案内されて、両部材がハブフランジ１２の車両アウタ側面である取付け面１８に順に重ねられる。この取付け面１８は、所定の面精度が付与された平面である。

内輪６は胴部１１の車両インナ側（軸方向他方側）Ｂに形成された小径部２０に外嵌されている。胴部１１の外周面に一方列の円すいころ３の内輪軌道面２１ａが形成されている。内輪６の外周面に他方列の円すいころ４の内輪軌道面２１ｂが形成されている。

胴部１１の車両インナ側Ｂ端部は、径方向外方に拡径されて内輪６の車両インナ側Ｂ端面に対してかしめられている。これにより、ハブホイール５と内輪６とは軸心回りに回転一体に組付けられている。この実施の形態では、胴部１１の車両インナ側Ｂ端部をかしめてハブホイール５と内輪６とを一体化しているが、ボルト・ナットを用いて一体化するようにした構成であってもよい。

一方側の外輪軌道面８ａの肩部と一方の内輪軌道面２１ａの肩部との間、および他方側の外輪軌道面８ｂの肩部と他方の内輪軌道面２１ｂの肩部との間に、軸受内外を密封する密封部材２５，２６がそれぞれ配設されている。

図２に示すように、ハブフランジ１２の板面周方向所定間隔置きの５箇所にハブボルト３５を圧入する挿通孔２８が形成されている。これら挿通孔２８の周辺部分は、ハブフランジ１２の他の板面部分に比べて肉厚の厚肉部（「浮島」とも呼ばれる）３０とされ、これら厚肉部３０はそれぞれ挿通孔２８を含んで所定の周方向幅Ｂ１に形成されている。これら厚肉部３０は、ハブフランジ１２の車両インナ側Ｂに突出して形成されている。

厚肉部３０の周方向幅Ｂ１は、径方向に同一の幅に形成されている。さらに、厚肉部３０は、ハブフランジ１２の取付け面１８から同一の高さに形成されている。

図３に示すように、車輪１５の周方向所定間隔置きの５箇所に、ハブボルト３５を挿入する挿通孔２９が形成されている。これら挿通孔２９の周囲は剛性を高くするために他の部分に比べて肉厚の異形の断面に形成されている。具体的に図３および図４では、他の部分に比べて肉厚の厚肉部３７を形成することで剛性を高くしている。このような、挿通孔２９を有した所定の領域である厚肉部３７は、例えば正面視して略円形に形成されている。この厚肉部３７は、車輪１５の板面から車両インナ側Ｂに突出して形成されている。なお図４は図２において厚肉部分を周方向に切断した断面図である。

特に本発明の実施形態では、ハブフランジ１２の厚肉部３０の周方向幅Ｂ１と、車輪１５の厚肉部３７におけるブレーキディスク１４への座面３２の周方向幅Ｂ２について、それぞれの挿通孔２８，２９の中心位置における幅を等しく形成している。

上記転がり軸受装置１におけるハブホイール５のハブフランジ１２に、ブレーキディスク１４および車輪１５を組付ける手順は、ブレーキディスク１４および車輪１５に形成してある中心孔部を案内部１３の外周面に案内させるようにして、ブレーキディスク１４および車輪１５をハブフランジ１２の取付け面１８に順に重ねる。その後、車輪１５から突出したハブボルト３５のねじ部にハブナット３６を螺着締結することで、その締結力によってブレーキディスク１４および車輪１５をハブフランジ１２の取付け面１８に固定する。

ところで、車両の走行に伴ないハンドルの舵角の大きな旋回をする場合、例えばＦＲ車の前輪（操舵輪）側から異音が発生することがある。本願発明者等は、鋭意研究を重ね、上記異音の発生原因として、従来はハブフランジ１２の厚肉部３０の周方向幅Ｂ１が、車輪１５の厚肉部３７における座面３２の周方向幅Ｂ２より小さく形成されていることによる剛性の高低の相違に原因があることをつきとめた。

詳しくは上記のように、ハブフランジ１２の厚肉部３０の周方向幅Ｂ１が、車輪１５の厚肉部３７における座面３２の周方向幅Ｂ２より小さく形成されているといった剛性の違いにより、特にハブナット３６の締結力でもってハブフランジ１２の厚肉部３０に集中的に応力が発生する。そして、車両の急な旋回に伴なって車輪１５側からハブフランジ１２に押倒すような大きなモーメント力が働くと、ハブボルト３５の近傍についてはほとんどハブフランジ１２に対して車輪１５ずれることはないが、ハブボルト３５の位置から径方向に遠のくにしたがって、微小ではあるがハブフランジ１２に対して車輪１５が径方向、軸方向にずれ動く場合があり、上記の微小なずれによってハブフランジ１２、ブレーキディスク１４、車輪１５の接触部分に摩擦エネルギーが蓄積され、それが異音として開放されるためであることを明確にした。

さらに、厚肉部３０のブレーキディスク１４との接触面にフレッチング摩耗が発生し、これに伴って発生した摩耗粉により擦れ合いが助長される。

しかし本発明の実施の形態では、ハブフランジ１２の厚肉部３０の周方向幅Ｂ１を、車輪１５の厚肉部３７における座面３２の周方向幅Ｂ２と等しく形成している。このため、ハブフランジ１２の厚肉部３０と車輪１５の厚肉部３７とに剛性の差がなくなり、舵角の大きな旋回に伴なって車輪１５側からハブフランジ１２に押倒すような大きなモーメント力が働いた場合でも、異音の発生を防止できるようになった。

このように本発明の実施形態によれば、ハブフランジ１２の厚肉部３０の周方向幅Ｂ１を、車輪１５の厚肉部３７のブレーキディスク１４への設置面、すなわち座面３２の周方向幅Ｂ２に等しく形成したといった簡単な構成でもって、急な旋回時に車輪側から発生していた異音を効果的に、かつ長期にわたって抑制できる。

他の好ましい実施形態を図５に示す。図５はハブフランジ１２に車輪１５を重ねた状態の要部拡大正面図である。この実施形態では、厚肉部３０の周方向幅Ｂ１は、ハブフランジ１２の車両インナ側Ｂの板面から同一の高さに形成されている一方で、厚肉部３０の周方向幅Ｂ１は、径方向外方に近付くに応じて狭い幅に形成されている。但し、挿通孔２８の中心位置での周方向幅Ｂ１は、車輪１５の厚肉部３７のブレーキディスク１４への座面３２の周方向幅Ｂ２に等しいかわずかに大きくなるよう形成されている。他の構成は図１〜図４に示した実施形態と同様の構成であり、また同様の作用効果を奏し得る。

さらに他の好ましい実施形態を、図６を参照して説明する。図６ではハブフランジ１２に形成した厚肉部３０の断面形状を拡大して示している。

この実施形態におけるハブフランジ１２の厚肉部３０の断面形状は、板面から遠のくに準じて周方向幅Ｂ１が小さくなっている。但し、全高Ｈのうち板面から８０％の位置で、かつ挿通孔２８の中心での周方向幅Ｂ１が、車輪１５の厚肉部３７における座面３２の周方向幅Ｂ２と等しく形成されている。

換言すれば、板面から８０％より高い位置の部分については、車輪１５の厚肉部３７における座面３２の周方向幅Ｂ２よりも小さく、８０％より低い部分については、車輪１５の厚肉部３７における座面３２の周方向幅Ｂ２よりも大きい。このような構成の厚肉部３０であっても、上記各実施形態と同様の作用効果を奏し得る。

本発明の一実施形態を示す転がり軸受装置の全体構成断面図 ハブフランジの一部破断正面図 ハブホイールと車輪の取付け状態を示す部分斜視図 ハブフランジと車輪の取付け状態を示す拡大断面図 他の好ましい実施形態を示す転がり軸受装置のハブフランジの一部破断正面図 ハブフランジの厚肉部の変形例を示す拡大断面図

符号の説明

１ 転がり軸受装置 ２ 外輪
３，４ 円すいころ ５ ハブホイール
６ 内輪 １２ ハブフランジ
１４ ブレーキディスク １５ 車輪
３０ 厚肉部 ３２ 座面
３５ ハブボルト ３７ 厚肉部

Claims (2)

1. 固定輪とこの固定輪に複数の転動体を介して軸心回りに回転自在に支持される回転輪とを含み、この回転輪は径方向外向きに延設されて車輪が重ねられるフランジを有し、このフランジの周方向複数箇所に厚肉部が形成され、これら厚肉部にボルトが圧入される挿通孔が軸方向に貫通して形成され、前記ボルトを、前記挿通孔およびそれぞれの挿通孔に軸方向で対向する部位に形成した車輪側の挿通孔に挿通し、前記ボルトにナットを螺着することで、前記フランジに車輪を固定する転がり軸受装置において、
   前記厚肉部の周方向幅を、前記車輪に形成した挿通孔の周辺の座面の周方向幅と実質的に等しいか大きく形成した、ことを特徴とする転がり軸受装置。
2. 請求項１記載の転がり軸受装置において、
   前記フランジの厚肉部は、フランジの板面から軸方向に離隔するに従い順次周方向幅が狭くなる形状に形成されるとともに、厚肉部の軸方向全高の少なくとも８０％の高さでの周方向幅を、車輪の座面の周方向幅と実質的に等しいか大きく形成した、ことを特徴とする転がり軸受装置。

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