JP4150317B2 - 車輪用軸受装置 - Google Patents
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Description
本発明は、自動車等の車輪を支持する車輪用軸受装置、特に、低コスト化と軽量・コンパクト化を図った車輪用軸受装置の改良に関するものである。
自動車等の車両の車輪用軸受装置には、駆動輪用のものと、従動輪用のものとがある。特に、自動車の懸架装置に対して車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置は、低コスト化は言うまでもなく、燃費向上のための軽量・コンパクト化が進んでいる。図３は、その代表的な例で、駆動輪用の第３世代と称される車輪用軸受装置を示す。
この車輪用軸受装置は、内方部材５０と外方部材６０と複列の転動体（ボール）７０とを備えている。内方部材５０は、ハブ輪５１と別体の内輪５２とからなり、このハブ輪５１は、一端部にブレーキロータＲを介して車輪Ｗを取り付けるための車輪取付フランジ５３を有し、他端部には内輪５２を圧入する小径段部５４が形成されている。また、ハブ輪５１と内輪５２の外周には内側転走面５１ａ、５２ａがそれぞれ形成されている。さらに、車輪取付フランジ５３には円周等配に車輪Ｗを締結するためのハブボルト５５が植設されている。
一方、外方部材６０は、車体（図示せず）に固定されたナックルＮに取り付けるための車体取付フランジ６１を一体に有し、内周に複列の外側転走面６０ａ、６０ａが一体に形成されている。これら複列の外側転走面６０ａ、６０ａと内側転走面５１ａ、５２ａ間には保持器７１、７１で円周等配に保持された複列の転動体７０、７０が転動自在に収容されている。また、外方部材６０の両端にはシール６２、６３が装着され、内方部材５０と外方部材６０との間に形成される環状空間を密封し、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。
等速自在継手８０の外側継手部材８１は、カップ状をなすマウス部８２と、このマウス部８２の底部となる肩部８３と、この肩部８３から軸方向に延びる軸部８４とを有している。軸部８４は、その外周にセレーション８４ａが転設され、ハブ輪５１の内径にトルク伝達可能に嵌合している。
そして、内輪５２の端面を外側継手部材８１の肩部８３に衝合した状態で、軸部８４の端部に螺合する固定ナット８５によって内方部材５０と外側継手部材８１とを着脱自在に締結している。この固定ナット８５の締付けトルクを管理することにより、所望の軸受すきまに設定することができる。しかし、係る先行技術は、文献公知発明に係るものでないため、記載すべき先行技術文献情報はない。
近年、車輪用軸受装置は、さらなる軽量・コンパクト化のために、可及的に余肉を排除しスリム化する傾向にあるが、こうした従来の車輪用軸受装置において、ハブ輪５１のパイロット部５６は車輪取付フランジ５３から突出して形成され、その外周は、ブレーキロータＲの案内面５６ａと車輪Ｗの案内面５６ｂとの２段階の精度出しが旋削加工によって行われている。このパイロット部５６の加工は、外径寸法の精度は無論のこと、特にブレーキロータＲの案内面５６ａの隅Ｒ部は、車両旋回時に繰り返しモーメント荷重を受けて応力集中が発生し易い箇所であるので、余り隅Ｒ部を小さくできない。かと言ってブレーキロータＲとの干渉を避けるために大きくもできない事情がある。したがって、寸法バラツキを規制して慎重に加工する必要があった。こうした後加工は、加工工数・時間を増大させてコストの高騰を招来していた。
本発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたもので、低コスト化と軽量・コンパクト化を図った車輪用軸受装置を提供することを目的とする。
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、内周に複列の外側転走面を有する外方部材と、一端部に車輪取付フランジが一体に形成され、この車輪取付フランジに車輪を締結するためのハブボルトが植設されたハブ輪と、このハブ輪に圧入された内輪とからなり、前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面を有する内方部材と、前記外側転走面と内側転走面間に収容された複列の転動体と、前記車輪取付フランジに前記ハブボルトを介して前記車輪取付フランジのアウトボード側に締結されたブレーキロータとを備え、車体に対して車輪を回転自在に支承した車輪用軸受装置において、前記ブレーキロータの内径に所定の案内すきまを介して前記車輪取付フランジが嵌挿され、前記ブレーキロータの案内面となる当該車輪取付フランジの外径面の全面によって前記ブレーキロータが径方向に案内されると共に、前記車輪取付フランジの外径よりも小径側で、前記ブレーキロータに前記車輪を径方向に案内するための案内面が形成されている構成を採用した。
このように、ブレーキロータの内径に所定の案内すきまを介して車輪取付フランジが嵌挿され、ブレーキロータの案内面となる当該車輪取付フランジの外径面の全面によって前記ブレーキロータが径方向に案内されると共に、車輪取付フランジの外径よりも小径側で、ブレーキロータに車輪を径方向に案内するための案内面が形成されているので、アウトボード側端部には、従来のようなブレーキロータや車輪用のパイロット部は不要となり、装置の軽量・コンパクト化を図ることができる。また、パイロット部の鍛造および旋削加工を削減することができコスト低減を達成することができる。さらに、車両旋回時に繰り返しモーメント荷重を受けても車輪取付フランジの基部に応力集中が発生することはなく、ハブ輪の強度・耐久性が向上する。
また、請求項２に記載の発明は、前記車輪またはブレーキロータのどちらか一方に鍔部が形成され、この鍔部に前記車輪またはブレーキロータが所定の案内すきまを介して嵌挿されているので、アウトボード側端部には、従来のような車輪用のパイロット部は不要となり、装置の軽量・コンパクト化を一層図ることができる。
また、請求項３に記載の発明は、前記車輪取付フランジに前記ブレーキロータのみがボルトで仮止めされていれば、分解時にブレーキロータがばらけるのを防止することができ、作業性が向上する。
本発明に係る車輪用軸受装置は、内周に複列の外側転走面を有する外方部材と、一端部に車輪取付フランジが一体に形成され、この車輪取付フランジに車輪を締結するためのハブボルトが植設されたハブ輪と、このハブ輪に圧入された内輪とからなり、前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面を有する内方部材と、前記外側転走面と内側転走面間に収容された複列の転動体と、前記車輪取付フランジに前記ハブボルトを介して前記車輪取付フランジのアウトボード側に締結されたブレーキロータとを備え、車体に対して車輪を回転自在に支承した車輪用軸受装置において、前記ブレーキロータの内径に所定の案内すきまを介して前記車輪取付フランジが嵌挿され、前記ブレーキロータの案内面となる当該車輪取付フランジの外径面の全面によって前記ブレーキロータが径方向に案内されると共に、前記車輪取付フランジの外径よりも小径側で、前記ブレーキロータに前記車輪を径方向に案内するための案内面が形成されているので、アウトボード側端部には、従来のようなブレーキロータや車輪用のパイロット部は不要となり、装置の軽量・コンパクト化を図ることができる。また、パイロット部の鍛造および旋削加工を削減することができコスト低減を達成することができる。さらに、車両旋回時に繰り返しモーメント荷重を受けても車輪取付フランジの基部に応力集中が発生することはなく、ハブ輪の強度・耐久性が向上すると共に、ブレーキロータを車輪取付フランジの外径面全面で案内しているため、フランジ面にブレーキロータを密着させることができ、ブレーキロータの傾きを抑えつつ、広い面積で荷重を負荷することができる。したがって、ブレーキジャダーの発生を抑え、また、ハブ輪の高剛性化に有効である。
内周に複列の外側転走面を有する外方部材と、一端部に車輪取付フランジと、外周に内側転走面および小径段部が形成されたハブ輪と、前記小径段部に圧入され、外周に内側転走面が形成された内輪とからなる内方部材と、前記転走面間に収容された複列の転動体と、前記車輪取付フランジにハブボルトを介して締結されたブレーキロータとを備え、車体に対して車輪を回転自在に支承した車輪用軸受装置において、前記ブレーキロータの内径に所定の案内すきまを介して前記車輪取付フランジが嵌挿され、この車輪取付フランジの外径によって前記ブレーキロータが径方向に案内されていると共に、前記車輪に鍔部が形成され、この鍔部に前記ブレーキロータが嵌挿され、前記車輪が前記ブレーキロータによって径方向に案内されている。
以下、本発明の実施の形態を図面に基いて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図である。なお、以下の説明では、車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウトボード側（図面左側）、中央寄り側をインボード側（図面右側）という。
図１は、本発明に係る車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図である。なお、以下の説明では、車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウトボード側（図面左側）、中央寄り側をインボード側（図面右側）という。
この車輪用軸受装置は、内方部材１と外方部材１０と複列の転動体２０、２０とを備えている。内方部材１は、ハブ輪２と別体の内輪３とからなり、このハブ輪２は、一端部にブレーキロータＲを介して車輪Ｗを取り付けるための車輪取付フランジ４を有し、他端部に内輪３を圧入する小径段部５が形成されている。また、ハブ輪２の外周にアウトボード側の内側転走面２ａが、内輪３の外周にインボード側の内側転走面３ａがそれぞれ形成されている。さらにハブ輪２の車輪取付フランジ４には円周等配位置に車輪Ｗを締結するためのハブボルト６が植設されている。
ハブ輪２は、Ｓ５３Ｃ等の中炭素鋼からなり、少なくとも内側転走面２ａと小径段部５の表面には表面硬さが５４〜６４ＨＲＣの範囲で硬化層が形成されている。熱処理としては、局部加熱ができ、硬化層深さの設定が比較的容易にできる高周波誘導加熱による焼入れが好適である。一方、内輪３はＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼で形成され、ズブ焼入れにより芯部まで硬化されている。
外方部材１０は、Ｓ５３Ｃ等の中炭素鋼からなり、ナックルＮに装着するための車体取付フランジ１１を外周に有し、内周に前述した内側転走面２ａ、３ａに対向する複列の外側転走面１０ａ、１０ａが形成されている。少なくともこれら複列の外側転走面１０ａ、１０ａの表面には表面硬さが５４〜６４ＨＲＣの範囲で硬化層が形成されている。熱処理としては、局部加熱ができ、硬化層深さの設定が比較的容易にできる高周波誘導加熱による焼入れが好適である。これらの転走面２ａ、３ａと１０ａ、１０ａ間には複列の転動体２０、２０が収容され、車体に対して車輪Ｗを回転自在に支承している。２１、２１は複列の転動体２０、２０を転動可能に保持する保持器で、ＰＡ６６等の熱可塑性合成樹脂で形成されている。
外方部材１０の端部にはシール１２、１３が装着され、軸受内部に封入した潤滑グリースの漏洩を防止すると共に、外部からの雨水やダスト等が軸受内に侵入するのを防止している。ここでは転動体２０、２０をボールとした複列アンギュラ玉軸受を例示したが、これに限らず転動体に円すいころを使用した複列円すいころ軸受であっても良い。また、所謂第３世代の車輪用軸受装置を例示したが、本発明はこの構造に限定されるものではなく、第１乃至第４世代の車輪用軸受装置であっても良い。
等速自在継手３０は、外側継手部材３１と、図示しない内輪、ケージ、およびトルク伝達ボールとからなる。外側継手部材３１は、カップ状のマウス部３２と、このマウス部３２の底部をなす肩部３３と、この肩部３３から軸方向に延びる軸部３４とを有し、この軸部３４の外周にはトルク伝達手段となるセレーション（またはスプライン）３４ａが転設されている。このセレーション３４ａをはじめ、外側継手部材３１の内周に形成されたトラック溝３１ａ、および肩部３３の表面には、表面硬さが５４〜６４ＨＲＣの範囲で硬化層が形成され、耐摩耗性が確保されている。熱処理としては、局部加熱ができ、硬化層深さの設定が比較的容易にできる高周波誘導加熱による焼入れが好適である。
ここで、内輪３の端面を外側継手部材３１の肩部３３に衝合させた状態で、軸部３４の先端に螺合した固定ナット３５により緊締し、内方部材１と外側継手部材３１とが着脱自在に締結されている。この固定ナット３５の締付トルクを所定値に規制することにより、所望の軸受すきま範囲に管理することができる。なお、予め軸受を所望のすきま範囲に管理すると共にハブ輪に内輪を圧入し、ハブ輪のインボード側端部を外径方向に塑性変形させて加締部を形成し、この加締部によって内輪を位置決め固定する塑性結合による、所謂セルフリテイン方式の車輪用軸受装置であっても良い。
本実施形態では、ハブ輪２の車輪取付フランジ４の外径４ａを従来より大径に形成し、ブレーキロータＲの内径Ｒａに所定の案内すきまを介して車輪取付フランジ４が嵌挿されている。これにより、ブレーキロータＲは、車輪取付フランジ４の外径４ａによって径方向に案内され、ハブ輪２とブレーキロータＲとの芯合わせが行われて両者の軸心が一致する。したがって、アウトボード側端部には、従来のようなパイロット部は不要となり、装置の軽量・コンパクト化を図ることができる。
さらに、車輪取付フランジ４のアウトボード側の側面加工が容易となるだけでなく、パイロット部の鍛造および旋削加工を削減することができ大幅なコスト低減を達成することができる。当然、車両旋回時に繰り返しモーメント荷重を受けても車輪取付フランジ４の基部に応力集中が発生することはなく、ハブ輪２の強度・耐久性が向上する。
一方、車輪Ｗの内径部に鍔部７を形成し、ブレーキロータＲの内径Ｒｂに所定の案内すきまを介して車輪Ｗが嵌挿されている。これにより、車輪Ｗは、ブレーキロータＲの内径Ｒｂによって径方向に案内され、ハブ輪２と車輪Ｗとの芯合わせが行われて両者の軸心が一致する。
図２は、本発明に係る車輪用軸受装置の他の実施形態を示す要部断面図である。なお、前述した実施形態と同一部品、同一部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
図２（ａ）に示す実施形態では、前述した実施形態と同様、ハブ輪２の車輪取付フランジ４の外径４ａを従来より大径に形成し、ブレーキロータＲの内径Ｒａに所定の案内すきまを介して車輪取付フランジ４が嵌挿されている。一方、ブレーキロータＲの内径部に鍔部８を形成し、この鍔部８の外径に所定の案内すきまを介して車輪Ｗが嵌挿されている。これにより、ブレーキロータＲは、車輪取付フランジ４の外径４ａによって径方向に案内され、また、車輪ＷはブレーキロータＲによって径方向に案内され、ハブ輪２とブレーキロータＲおよび車輪Ｗとの芯合わせが行われて三者の軸心が一致する。したがって、アウトボード側端部には、従来のようなパイロット部は不要となり、装置の軽量・コンパクト化を図ることができる。
図２（ｂ）に示す実施形態では、前述した実施形態と同様、ハブ輪２の車輪取付フランジ４の外径４ａを従来より大径に形成し、ブレーキロータＲの内径Ｒａに所定の案内すきまを介して車輪取付フランジ４が嵌挿されている。これにより、ブレーキロータＲは、車輪取付フランジ４の外径４ａによって径方向に案内され、ハブ輪２’とブレーキロータＲとの芯合わせが行われて両者の軸心が一致する。
一方、ハブ輪２’の車輪取付フランジ４のアウトボード側基部には、大きな隅Ｒ部９ａを介して車輪Ｗ用のパイロット部９が形成されている。そして、このパイロット部９の外径に所定の案内すきまを介して車輪Ｗが嵌挿されている。これにより、車輪Ｗはハブ輪２’のパイロット部９によって径方向に案内され、ハブ輪２’と車輪Ｗとの芯合わせが行われて両者の軸心が一致する。
本実施形態では、アウトボード側端部に従来のようなブレーキロータＲ用のパイロット部は不要となり、装置の軽量・コンパクト化を図ることができると共に、パイロット部の鍛造および旋削加工を削減することができ低コスト化が図れる。また、大きな隅Ｒ部９ａを介して車輪Ｗ用のパイロット部９が形成されているので、車両旋回時に繰り返しモーメント荷重を受けても車輪取付フランジ４の基部に応力集中が発生するのを抑制することができ、ハブ輪２’の強度・耐久性が向上する。
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
本発明に係る車輪用軸受装置は、内輪回転式なら軸受部の構造に限定されるものではなく、第１乃至第４世代の車輪用軸受装置に適用することができる。
１・・・・・・・・・内方部材
２、２’・・・・・・ハブ輪
２ａ、３ａ・・・・・内側転走面
３・・・・・・・・・内輪
４・・・・・・・・・車輪取付フランジ
４ａ・・・・・・・・外径
５・・・・・・・・・小径段部
６・・・・・・・・・ハブボルト
７、８・・・・・・・鍔部
９・・・・・・・・・パイロット部
９ａ・・・・・・・・隅Ｒ部
１０・・・・・・・・外方部材
１０ａ・・・・・・・外側転走面
１１・・・・・・・・車体取付フランジ
１２、１３・・・・・シール
２０・・・・・・・・転動体
２１・・・・・・・・保持器
３０・・・・・・・・等速自在継手
３１・・・・・・・・外側継手部材
３１ａ・・・・・・・トラック溝
３２・・・・・・・・マウス部
３３・・・・・・・・肩部
３４・・・・・・・・軸部
３４ａ・・・・・・・セレーション
３５・・・・・・・・固定ナット
５０・・・・・・・・内方部材
５１・・・・・・・・ハブ輪
５１ａ、５２ａ・・・内側転走面
５２・・・・・・・・内輪
５３・・・・・・・・車輪取付フランジ
５４・・・・・・・・小径段部
５５・・・・・・・・ハブボルト
５６・・・・・・・・パイロット部
５６ａ、５６ｂ・・・案内面
６０・・・・・・・・外方部材
６０ａ・・・・・・・外側転走面
６１・・・・・・・・車体取付フランジ
６２、６３・・・・・シール
７０・・・・・・・・転動体
７１・・・・・・・・保持器
８０・・・・・・・・等速自在継手
８１・・・・・・・・外側継手部材
８２・・・・・・・・マウス部
８３・・・・・・・・肩部
８４・・・・・・・・軸部
８４ａ・・・・・・・セレーション
８５・・・・・・・・固定ナット
Ｎ・・・・・・・・・ナックル
Ｒ・・・・・・・・・ブレーキロータ
Ｒａ、Ｒｂ・・・・・内径
Ｗ・・・・・・・・・車輪
２、２’・・・・・・ハブ輪
２ａ、３ａ・・・・・内側転走面
３・・・・・・・・・内輪
４・・・・・・・・・車輪取付フランジ
４ａ・・・・・・・・外径
５・・・・・・・・・小径段部
６・・・・・・・・・ハブボルト
７、８・・・・・・・鍔部
９・・・・・・・・・パイロット部
９ａ・・・・・・・・隅Ｒ部
１０・・・・・・・・外方部材
１０ａ・・・・・・・外側転走面
１１・・・・・・・・車体取付フランジ
１２、１３・・・・・シール
２０・・・・・・・・転動体
２１・・・・・・・・保持器
３０・・・・・・・・等速自在継手
３１・・・・・・・・外側継手部材
３１ａ・・・・・・・トラック溝
３２・・・・・・・・マウス部
３３・・・・・・・・肩部
３４・・・・・・・・軸部
３４ａ・・・・・・・セレーション
３５・・・・・・・・固定ナット
５０・・・・・・・・内方部材
５１・・・・・・・・ハブ輪
５１ａ、５２ａ・・・内側転走面
５２・・・・・・・・内輪
５３・・・・・・・・車輪取付フランジ
５４・・・・・・・・小径段部
５５・・・・・・・・ハブボルト
５６・・・・・・・・パイロット部
５６ａ、５６ｂ・・・案内面
６０・・・・・・・・外方部材
６０ａ・・・・・・・外側転走面
６１・・・・・・・・車体取付フランジ
６２、６３・・・・・シール
７０・・・・・・・・転動体
７１・・・・・・・・保持器
８０・・・・・・・・等速自在継手
８１・・・・・・・・外側継手部材
８２・・・・・・・・マウス部
８３・・・・・・・・肩部
８４・・・・・・・・軸部
８４ａ・・・・・・・セレーション
８５・・・・・・・・固定ナット
Ｎ・・・・・・・・・ナックル
Ｒ・・・・・・・・・ブレーキロータ
Ｒａ、Ｒｂ・・・・・内径
Ｗ・・・・・・・・・車輪
Claims (3)
- 内周に複列の外側転走面を有する外方部材と、一端部に車輪取付フランジが一体に形成され、この車輪取付フランジに車輪を締結するためのハブボルトが植設されたハブ輪と、このハブ輪に圧入された内輪とからなり、前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面を有する内方部材と、前記外側転走面と内側転走面間に収容された複列の転動体と、前記車輪取付フランジに前記ハブボルトを介して前記車輪取付フランジのアウトボード側に締結されたブレーキロータとを備え、車体に対して車輪を回転自在に支承した車輪用軸受装置において、前記ブレーキロータの内径に所定の案内すきまを介して前記車輪取付フランジが嵌挿され、前記ブレーキロータの案内面となる当該車輪取付フランジの外径面の全面によって前記ブレーキロータが径方向に案内されると共に、前記車輪取付フランジの外径よりも小径側で、前記ブレーキロータに前記車輪を径方向に案内するための案内面が形成されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
- 前記車輪またはブレーキロータのどちらか一方に鍔部が形成され、この鍔部に前記車輪またはブレーキロータが所定の案内すきまを介して嵌挿されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
- 前記車輪取付フランジに前記ブレーキロータのみがボルトで仮止めされている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
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