JP4236832B2 - 車輪用軸受装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車輪取付フランジを有する車輪用軸受装置に関し、特に、フランジ面の平坦度の悪化を防止してフランジ振れ精度を向上させ得る車輪用軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、制動力の高いディスクブレーキが一般的に普及しているが、このディスクブレーキのロータをブレーキパッドで挟持して制動を行うディスクブレーキでは、特に車両低速走行時に車輪回転方向の振動が発生し、低周波の不快な騒音が生じることがある。この現象は一般的にブレーキジャダーと呼ばれ、車両の高性能化に伴い、近年、この分析および改善が注目され、種々の抑制手段が採られている。
【０００３】
前記ブレーキジャダーの発生原因は未だ詳細には解明されていないが、その要因としてブレーキロータ側面の振れが挙げられている。この振れは、ブレーキロータ単体の振れだけでなく、ブレーキロータを取り付ける車輪取付フランジ面の平坦度の悪化によるフランジ振れ、軸受の軌道面の精度をはじめとしたアキシャル振れ、および軸受の組立精度などが累積してブレーキロータ側面の振れとなって現れてくる。
【０００４】
また、近年の低コスト、軽量化、さらには剛性アップといった一方では相反する要求をも満足しつつ、軸受は余肉を排除して車輪取付フランジも薄肉化されている。従って、このブレーキロータ側面の振れをゼロにすることが困難で、それぞれの部位の精度を高めることで対策を講じてきた。車輪およびブレーキロータは複数本のハブボルトによって車輪取付フランジに締着されるが、この固定力が弱いとびびり振動が発生し、この振動が起因してブレーキジャダーが発生するということも解明されてきた。
【０００５】
このハブボルトの固定力を増大させるために、通常、ハブボルトの首部の外周面にナール（セレーション）を形成し、車輪取付フランジに形成した貫通孔に強圧入し、ナールの歯先が貫通孔に食い込んで貫通孔の内周面の肉を塑性流動させることにより、強固に固定するようにしている。しかしながら、ハブボルトの圧入によりフランジ面の平坦度が悪化し、予め軸受の精度やフランジ面の振れ精度を高めて圧入前の振れを規制しても、所望の振れに抑制することには限界があった。
【０００６】
そこで、前述したような事情に鑑みて図５に示すような車輪用軸受装置が提案されている（特開平１１−２９４４２５号公報）。図５は車輪用軸受装置の車輪取付フランジにハブボルトを装着した構造を示す要部拡大断面図である。この車輪用軸受装置は、ハブボルト５の外周面に形成されたナール７の一方の軸方向端部７Ｂと車輪取付フランジ２の一方の端面２Ｂとの第一距離Ｃ、および前記ナール７の他方の軸方向端部７Ａと車輪取付フランジ２の他方の端面２Ａとの第二距離Ｄが、車輪取付フランジ２の厚さＡのそれぞれ１３％を超えるようにした構造を具備する。
【０００７】
これにより、車輪取付フランジ２にハブボルト５を圧入した時に、車輪取付フランジ２の両端面２Ａ，２Ｂから遠い領域（厚さＡの１３％よりも深い領域Ｆ）においてだけ、ナール７がボルト孔内周面１３を押圧し、車輪取付フランジ２の両端面２Ａ，２Ｂに近い領域（厚さＡの１３％よりも浅い領域Ｇ，Ｈ）では、ナール７がボルト孔内周面１３を押圧しない。
【０００８】
このようにハブボルト５のナール７がボルト孔内周面１３を押圧する領域を車輪取付フランジ２の両端面２Ａ，２Ｂから遠い領域に限ることによって、ハブボルト５を車輪取付フランジ２に圧入した時にフランジ面の平坦度が悪化することを抑制するようにしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した特開平１１−２９４４２５号公報に開示された車輪用軸受装置では以下のような問題があった。
【００１０】
つまり、ハブボルト５を車輪取付フランジ２に圧入するに際して、そのハブボルト５の外周面に形成されたナール７の位置を、車輪取付フランジ２の両端面２Ａ，２Ｂからの距離Ｄ，Ｃで規制できるように、ハブボルト５の外周面にナール７を形成することは加工上難しく、そのナール７の形成位置や形成幅にばらつきが発生しやすい。
【００１１】
また、車輪取付フランジ２およびハブボルト５は、通常、鍛造加工によって形成されているために、その寸法精度にばらつきがある。このような車輪取付フランジ２やハブボルト５の寸法精度のばらつきがあると、ハブボルト５のナール７の位置を車輪取付フランジ２の両端面２Ａ，２Ｂからの距離Ｄ，Ｃで規制することは非常に困難である。また、この車輪取付フランジ２やハブボルト５の寸法精度のばらつきを抑制するためには、車輪取付フランジ２の両端面２Ａ，２Ｂとハブボルト５を切削加工しなければならず、製作コストの低減を図ることが困難となる。
【００１２】
なお、ハブボルト５の車輪取付フランジ２への圧入時に生じるフランジ面の平坦度の悪化は、車輪取付フランジ２の両端面２Ａ，２Ｂからの距離だけでなく、ボルト孔とハブボルト５のナール７との締め代にも起因する。
【００１３】
そこで、本発明は前記問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、車輪取付フランジおよびハブボルトの加工精度にかかわりなく、簡便な手段により、ハブボルトの車輪取付フランジへの圧入によるフランジ面の平坦度の悪化を防止し得る車輪用軸受装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための技術的手段として、本発明は、内方部材と、その内方部材の外周に配置された外方部材と、内方部材と外方部材間に収容された複列の転動体とを備え、前記内方部材または外方部材に車輪取付フランジを一体に形成すると共に、その車輪取付フランジに貫通孔を形成し、その貫通孔に頭付きハブボルトを嵌着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、前記車輪取付フランジの貫通孔の両端開口に面取り部を形成し、それぞれの面取り部の幅を略同一にして貫通孔のボルト嵌合部の幅を規制すると共に、前記ハブボルトの首部外径に前記ボルト嵌合部の幅よりも長いナールを転造または鍛造にて形成すると共に、そのナールの凸部先端をシャープエッジに形成してそのナール幅内に前記ボルト嵌合部を配置し、前記貫通孔における両面取り部間に位置するボルト嵌合部に前記ナールの歯先を食い込ませてそのボルト嵌合部の肉を塑性流動させることによりハブボルトを車輪取付フランジに固定したことを特徴とする。
【００１５】
ここで、「ボルト嵌合部の幅」とは、ボルト嵌合部の軸方向寸法を意味し、以下で「幅」と称する場合はすべて軸方向寸法を意味する。また、「ナール幅内にボルト嵌合部を配置する」とは、貫通孔のボルト嵌合部の幅全体でハブボルトのナールを受ける状態を意味する。
【００１６】
本発明では、車輪取付フランジの貫通孔の両端開口に面取り部を形成して貫通孔のボルト嵌合部の幅を規制すると共に、前記ハブボルトの首部外径に前記ボルト嵌合部の幅よりも長いナールを形成してそのナール幅内に前記ボルト嵌合部を配置したことにより、貫通孔の面取り部の幅とハブボルトのナール幅のみを管理するだけで、ハブボルトの車輪取付フランジへの圧入によるフランジ面の平坦度の悪化を防止することができる。また、前記貫通孔の両端開口に位置する面取り部のそれぞれの幅を略同一にしたことにより、ハブボルトの圧入後に車輪取付フランジの貫通孔に均一な面圧が作用するため、フランジ面の変形を抑制することができる。さらに、前記ハブボルトのナールを転造または鍛造にて形成すると共に、そのナールの凸部先端をシャープエッジに形成したことにより、貫通孔とハブボルトのナールとの締め代を大きく設定しても、フランジ面の平坦度に悪影響を及ぼすことが防止できる。また、貫通孔における両面取り部間に位置するボルト嵌合部にナールの歯先を食い込ませてそのボルト嵌合部の肉を塑性流動させることによりハブボルトを車輪取付フランジに強固に固定する。
【００１７】
前記構成において、前記ナールの軸方向中央を車輪取付フランジのセンターと一致させることが望ましい。このようにすれば、フランジ面の変形をより一層抑制することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る車輪用軸受装置の実施形態を以下に詳述する。図２は例えば駆動車輪用軸受装置の断面図であり、内方部材であるハブ輪２１および内輪２２と、その内方部材の外周に配置された外方部材である外輪２３と、ハブ輪２１および内輪２２と外輪２３間に収容された複列の転動体であるボール２４とを備え、前記ハブ輪２１のアウトボード側端部に車輪取付フランジ２５を一体に形成すると共に、その車輪取付フランジ２５に貫通孔２６を形成し、その貫通孔２６に頭付きハブボルト２７を嵌着して車輪（図示せず）を回転自在に支承した構造を具備する。
【００１９】
なお、図示しないが、軸方向に延びる等速自在継手のステム部をハブ輪２１の貫通孔２８に挿通し、そのステム部の外径及び貫通孔２８の内径に形成されたセレーションによりハブ輪２１とトルク伝達可能なように結合されてナットで締着されている。なお、ハブ輪２１と等速自在継手とは、ナット止めにより一体結合される以外にも、ボルト止めや加締めによる一体結合の構造が可能である。また、この実施形態では、ハブ輪２１の外周面に一方の軌道面２９を形成し、そのハブ輪２１の小径端部３１に別体の内輪２２を圧入してその内輪２２の外周面に他方の軌道面３０を形成したタイプの軸受装置である。他の実施形態としては、他方の軌道面３０を等速自在継手の肩部に直接形成したタイプの軸受装置でもよい。さらに、これら等速自在継手を結合させた駆動車輪用に適用する以外にも、等速自在継手を有しない従動車輪用にも適用可能である。
【００２０】
図２に示す実施形態の軸受装置において、ハブ輪２１は、頭付きハブボルト２７が植設された車輪取付フランジ２５をアウトボード側端部に備え、この車輪取付フランジ２５を介して前記ハブボルト２７によりブレーキロータ３２と共に車輪ホイール（図示せず）を固定する。ハブボルト２７の頭部３３は車輪取付フランジ２５のインボード側フランジ面３４に係止され、アウトボード側フランジ面３５にブレーキロータ３２および車輪ホイールが接合されてハブナット（図示せず）により固定される。ハブ輪２１のインボード側端部に形成された小径端部３１に別体の内輪２２が圧入され、複列の軌道面２９，３０のうち、アウトボード側軌道面２９がハブ輪２１の外周面に形成され、インボード側軌道面３０が内輪２２の外周面に形成されている。
【００２１】
外輪２３の内径面に複列の軌道面３６，３７が形成され、その外輪２３の軌道面３６，３７と前記ハブ輪２１および内輪２２の外周面に形成された軌道面２９，３０との間に複列の転動体２４を介在させ、各列の転動体２４を保持器（図示せず）により円周方向等間隔で転動自在に支持した複列アンギュラ玉軸受構造を具備する。
【００２２】
外部からの異物の侵入や内部に充填したグリースの漏出を防止するため、外輪２３とハブ輪２１および内輪２２との両端部にその環状空間を密封するシール部材３８，３９が設けられている。一方、外輪２３の外周には車体取付フランジ４０が突設され、その車体取付フランジ４０をナックルボルトによりナックルに固定し、そのナックルを介して車体の懸架装置（図示せず）によって支持されている。
【００２３】
ハブ輪２１の車輪取付フランジ２５には、ハブボルト２７を嵌合する貫通孔２６が円周方向等間隔に形成され、図１（ａ）に示すようにその貫通孔２６の両端開口に面取り部４１，４２を形成する。この貫通孔２６の内径において、アウトボード側の面取り部４１とインボード側の面取り部４２との間がボルト嵌合部４３となる。
【００２４】
なお、面取り部４１と面取り部４２のそれぞれの幅をアウトボード側とインボード側とで略同一とする。これにより、車輪取付フランジ４０の貫通孔２６においてフランジ幅の中央部から両側へ均一な面圧が同等量分布するため、フランジ面の変形を抑制することができる。
【００２５】
この貫通孔２６の両端に面取り部４１，４２を形成したことにより、貫通孔２６のボルト嵌合部４３の幅を規制する。つまり、車輪取付フランジ２５の幅（軸方向寸法）をＴとし、それぞれの面取り部４１，４２の幅をＢとした場合、ボルト嵌合部４３の幅２Ａ（車輪取付フランジ２５のセンターＣに対してボルト嵌合部４３の端部までをＡとする）は、Ｔ−２Ｂとなる。なお、この面取り部４１，４２は、同図（ａ）に示すような段付き状のもの以外に、同図（ｂ）に示すようなテーパ状の面取り部４１’，４２’でもよい。
【００２６】
ハブボルト２７の首部４４の外周面には、ナール４５（セレーション）が形成されている。ハブボルト２７の首部４４を車輪取付フランジ２５の貫通孔２６に強圧入し、ナール４５の歯先が貫通孔２６のボルト嵌合部４３に食い込んでそのボルト嵌合部４３の肉を塑性流動させることにより、ハブボルト２７を車輪取付フランジ２５に強固に固定する。
【００２７】
このナール４５の幅Ｌは、前記貫通孔２６のボルト嵌合部４３の幅２Ａよりも長く設定されており（２Ａ≦Ｌ）、かつ、ナール４５の幅Ｌ内にボルト嵌合部４３が配置されている。つまり、ナール４５の軸方向中央が車輪取付フランジ２５のセンターＣと一致しており、これによりナール４５の両端がボルト嵌合部４３の両端からそれぞれ微小寸法Ｄだけ食み出した状態で、車輪取付フランジ２５の貫通孔２６のボルト嵌合部４３に対してハブボルト２７のナール４５が位置規制されている。
【００２８】
また、ハブボルト２７のナール４５は転造または鍛造にて形成され、そのナール４５の凸部先端がシャープエッジに形成されている。このようにナール４５の凸部先端をシャープエッジに形成したことにより、貫通孔２６とハブボルト２７のナール４５との締め代を大きく設定しても、フランジ面の平坦度に悪影響を及ぼすことが防止できる。
【００２９】
なお、首部４４の先端には、ハブナット（図示せず）に螺合するねじ部４７が形成されている。ハブボルト２７の頭部３３は、同図（ａ）に示すように車輪取付フランジ２５のインボード側フランジ面３４に係合する。
【００３０】
ここで、図３は車輪取付フランジ２５の貫通孔２６にハブボルト２７を圧入した時に生じたフランジ面３４，３５の変形量について、そのハブボルト２７を圧入した位置を０°としてその位置から周方向に３６°までの角度範囲で測定した結果を示すグラフであり、同図（ａ）はアウトボード側フランジ面３５での変形量、同図（ｂ）はインボード側フランジ面３４での変形量をそれぞれ示している。
【００３１】
また、同図（ａ）（ｂ）において、□は図１（ａ）に示すように貫通孔２６のボルト嵌合部４３の軸方向中央部を車輪取付フランジ２５のセンターＣと一致させて配置した場合、◆は貫通孔２６のボルト嵌合部４３の中央部を車輪取付フランジ２５のセンターＣよりもインボード側へ位置ずれさせた場合、△は貫通孔２６のボルト嵌合部４３の中央部を車輪取付フランジ２５のセンターＣよりもアウトボード側へ位置ずれさせた場合をそれぞれ示す。
【００３２】
その結果、ハブボルト２７の周方向のいずれの角度位置であっても、貫通孔２６のボルト嵌合部４３の中央部を車輪取付フランジ２５のセンターＣと一致させた場合には、インボード側またはアウトボード側のいずれにおいてもフランジ面３４，３５の変形量がほとんどないことが明らかである。これに対して、貫通孔２６のボルト嵌合部４３の中央部を車輪取付フランジ２５のセンターＣよりもインボード側へ位置ずれさせた場合には、インボード側またはアウトボード側のいずれにおいてもフランジ面３４，３５の変形量が、ハブボルト２７の圧入位置である貫通孔２６からの角度が大きくなるほど大きくなっており、特に、貫通孔２６のボルト嵌合部４３の中央部を車輪取付フランジ２５のセンターＣよりもアウトボード側へ位置ずれさせた場合にはフランジ面３４，３５の変形量が顕著に大きくなる。
【００３３】
前述した貫通孔２６のボルト嵌合部４３の中央部を車輪取付フランジ２５のセンターＣと一致させた場合と、貫通孔２６のボルト嵌合部４３の中央部を車輪取付フランジ２５のセンターＣよりもインボード側へ位置ずれさせた場合とでは、図４の表に示すように貫通孔２６のボルト嵌合部４３の中央部を車輪取付フランジ２５のセンターＣと一致させた場合のほうが、貫通孔２６のボルト嵌合部４３の中央部を車輪取付フランジ２５のセンターＣよりもインボード側へ位置ずれさせた場合よりも、ハブボルト２７の圧入前と圧入後において劣化量が非常に小さい値となっていることから、フランジ振れが小さいことが明らかである。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、車輪取付フランジの貫通孔の両端開口に面取り部を形成し、それぞれの面取り部の幅を略同一にして貫通孔のボルト嵌合部の幅を規制すると共に、前記ハブボルトの首部外径に前記ボルト嵌合部の幅よりも長いナールを転造または鍛造にて形成すると共に、そのナールの凸部先端をシャープエッジに形成してそのナール幅内に前記ボルト嵌合部を配置し、前記貫通孔における両面取り部間に位置するボルト嵌合部に前記ナールの歯先を食い込ませてそのボルト嵌合部の肉を塑性流動させることにより、ハブボルトを車輪取付フランジに強固に固定し、フランジ面の変形を抑制することができ、車輪取付フランジおよびハブボルトの加工精度にかかわりなく、貫通孔の面取り部の幅とハブボルトのナール幅のみを管理するだけで、また、貫通孔とハブボルトのナールとの締め代を大きく設定しても、ハブボルトの車輪取付フランジへの圧入によるフランジ面の平坦度の悪化を防止することができ、信頼性の向上が図れて高品質の車輪用軸受装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態で、車輪取付フランジおよびハブボルトを示す断面図である。
（ｂ）は本発明の他の実施形態で、車輪取付フランジを示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態で、車輪用軸受装置の概略全体構成を示す断面図である。
【図３】（ａ）はアウトボード側フランジ面の変形量とハブボルトの圧入位置からの角度との関係を、貫通孔のボルト嵌合部位置を条件として表した特性図である。
（ｂ）はインボード側フランジ面の変形量とハブボルトの圧入位置からの角度との関係を、貫通孔のボルト嵌合部位置を条件として表した特性図である。
【図４】ハブボルトの圧入前後でのフランジ振れの状態を試験データを示す表である。
【図５】従来の車輪用軸受装置において、車輪取付フランジに装着されたハブボルトを示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
２１ ハブ輪（内方部材）
２２ 内輪（内方部材）
２３ 外輪（外方部材）
２４ 転動体（ボール）
２５ 車輪取付フランジ
２６ 貫通孔
２７ ハブボルト
３３ 頭部
４１，４２ 面取り部
４３ ボルト嵌合部
４４ 首部
４５ ナール
【発明の属する技術分野】
本発明は車輪取付フランジを有する車輪用軸受装置に関し、特に、フランジ面の平坦度の悪化を防止してフランジ振れ精度を向上させ得る車輪用軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、制動力の高いディスクブレーキが一般的に普及しているが、このディスクブレーキのロータをブレーキパッドで挟持して制動を行うディスクブレーキでは、特に車両低速走行時に車輪回転方向の振動が発生し、低周波の不快な騒音が生じることがある。この現象は一般的にブレーキジャダーと呼ばれ、車両の高性能化に伴い、近年、この分析および改善が注目され、種々の抑制手段が採られている。
【０００３】
前記ブレーキジャダーの発生原因は未だ詳細には解明されていないが、その要因としてブレーキロータ側面の振れが挙げられている。この振れは、ブレーキロータ単体の振れだけでなく、ブレーキロータを取り付ける車輪取付フランジ面の平坦度の悪化によるフランジ振れ、軸受の軌道面の精度をはじめとしたアキシャル振れ、および軸受の組立精度などが累積してブレーキロータ側面の振れとなって現れてくる。
【０００４】
また、近年の低コスト、軽量化、さらには剛性アップといった一方では相反する要求をも満足しつつ、軸受は余肉を排除して車輪取付フランジも薄肉化されている。従って、このブレーキロータ側面の振れをゼロにすることが困難で、それぞれの部位の精度を高めることで対策を講じてきた。車輪およびブレーキロータは複数本のハブボルトによって車輪取付フランジに締着されるが、この固定力が弱いとびびり振動が発生し、この振動が起因してブレーキジャダーが発生するということも解明されてきた。
【０００５】
このハブボルトの固定力を増大させるために、通常、ハブボルトの首部の外周面にナール（セレーション）を形成し、車輪取付フランジに形成した貫通孔に強圧入し、ナールの歯先が貫通孔に食い込んで貫通孔の内周面の肉を塑性流動させることにより、強固に固定するようにしている。しかしながら、ハブボルトの圧入によりフランジ面の平坦度が悪化し、予め軸受の精度やフランジ面の振れ精度を高めて圧入前の振れを規制しても、所望の振れに抑制することには限界があった。
【０００６】
そこで、前述したような事情に鑑みて図５に示すような車輪用軸受装置が提案されている（特開平１１−２９４４２５号公報）。図５は車輪用軸受装置の車輪取付フランジにハブボルトを装着した構造を示す要部拡大断面図である。この車輪用軸受装置は、ハブボルト５の外周面に形成されたナール７の一方の軸方向端部７Ｂと車輪取付フランジ２の一方の端面２Ｂとの第一距離Ｃ、および前記ナール７の他方の軸方向端部７Ａと車輪取付フランジ２の他方の端面２Ａとの第二距離Ｄが、車輪取付フランジ２の厚さＡのそれぞれ１３％を超えるようにした構造を具備する。
【０００７】
これにより、車輪取付フランジ２にハブボルト５を圧入した時に、車輪取付フランジ２の両端面２Ａ，２Ｂから遠い領域（厚さＡの１３％よりも深い領域Ｆ）においてだけ、ナール７がボルト孔内周面１３を押圧し、車輪取付フランジ２の両端面２Ａ，２Ｂに近い領域（厚さＡの１３％よりも浅い領域Ｇ，Ｈ）では、ナール７がボルト孔内周面１３を押圧しない。
【０００８】
このようにハブボルト５のナール７がボルト孔内周面１３を押圧する領域を車輪取付フランジ２の両端面２Ａ，２Ｂから遠い領域に限ることによって、ハブボルト５を車輪取付フランジ２に圧入した時にフランジ面の平坦度が悪化することを抑制するようにしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した特開平１１−２９４４２５号公報に開示された車輪用軸受装置では以下のような問題があった。
【００１０】
つまり、ハブボルト５を車輪取付フランジ２に圧入するに際して、そのハブボルト５の外周面に形成されたナール７の位置を、車輪取付フランジ２の両端面２Ａ，２Ｂからの距離Ｄ，Ｃで規制できるように、ハブボルト５の外周面にナール７を形成することは加工上難しく、そのナール７の形成位置や形成幅にばらつきが発生しやすい。
【００１１】
また、車輪取付フランジ２およびハブボルト５は、通常、鍛造加工によって形成されているために、その寸法精度にばらつきがある。このような車輪取付フランジ２やハブボルト５の寸法精度のばらつきがあると、ハブボルト５のナール７の位置を車輪取付フランジ２の両端面２Ａ，２Ｂからの距離Ｄ，Ｃで規制することは非常に困難である。また、この車輪取付フランジ２やハブボルト５の寸法精度のばらつきを抑制するためには、車輪取付フランジ２の両端面２Ａ，２Ｂとハブボルト５を切削加工しなければならず、製作コストの低減を図ることが困難となる。
【００１２】
なお、ハブボルト５の車輪取付フランジ２への圧入時に生じるフランジ面の平坦度の悪化は、車輪取付フランジ２の両端面２Ａ，２Ｂからの距離だけでなく、ボルト孔とハブボルト５のナール７との締め代にも起因する。
【００１３】
そこで、本発明は前記問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、車輪取付フランジおよびハブボルトの加工精度にかかわりなく、簡便な手段により、ハブボルトの車輪取付フランジへの圧入によるフランジ面の平坦度の悪化を防止し得る車輪用軸受装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための技術的手段として、本発明は、内方部材と、その内方部材の外周に配置された外方部材と、内方部材と外方部材間に収容された複列の転動体とを備え、前記内方部材または外方部材に車輪取付フランジを一体に形成すると共に、その車輪取付フランジに貫通孔を形成し、その貫通孔に頭付きハブボルトを嵌着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、前記車輪取付フランジの貫通孔の両端開口に面取り部を形成し、それぞれの面取り部の幅を略同一にして貫通孔のボルト嵌合部の幅を規制すると共に、前記ハブボルトの首部外径に前記ボルト嵌合部の幅よりも長いナールを転造または鍛造にて形成すると共に、そのナールの凸部先端をシャープエッジに形成してそのナール幅内に前記ボルト嵌合部を配置し、前記貫通孔における両面取り部間に位置するボルト嵌合部に前記ナールの歯先を食い込ませてそのボルト嵌合部の肉を塑性流動させることによりハブボルトを車輪取付フランジに固定したことを特徴とする。
【００１５】
ここで、「ボルト嵌合部の幅」とは、ボルト嵌合部の軸方向寸法を意味し、以下で「幅」と称する場合はすべて軸方向寸法を意味する。また、「ナール幅内にボルト嵌合部を配置する」とは、貫通孔のボルト嵌合部の幅全体でハブボルトのナールを受ける状態を意味する。
【００１６】
本発明では、車輪取付フランジの貫通孔の両端開口に面取り部を形成して貫通孔のボルト嵌合部の幅を規制すると共に、前記ハブボルトの首部外径に前記ボルト嵌合部の幅よりも長いナールを形成してそのナール幅内に前記ボルト嵌合部を配置したことにより、貫通孔の面取り部の幅とハブボルトのナール幅のみを管理するだけで、ハブボルトの車輪取付フランジへの圧入によるフランジ面の平坦度の悪化を防止することができる。また、前記貫通孔の両端開口に位置する面取り部のそれぞれの幅を略同一にしたことにより、ハブボルトの圧入後に車輪取付フランジの貫通孔に均一な面圧が作用するため、フランジ面の変形を抑制することができる。さらに、前記ハブボルトのナールを転造または鍛造にて形成すると共に、そのナールの凸部先端をシャープエッジに形成したことにより、貫通孔とハブボルトのナールとの締め代を大きく設定しても、フランジ面の平坦度に悪影響を及ぼすことが防止できる。また、貫通孔における両面取り部間に位置するボルト嵌合部にナールの歯先を食い込ませてそのボルト嵌合部の肉を塑性流動させることによりハブボルトを車輪取付フランジに強固に固定する。
【００１７】
前記構成において、前記ナールの軸方向中央を車輪取付フランジのセンターと一致させることが望ましい。このようにすれば、フランジ面の変形をより一層抑制することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る車輪用軸受装置の実施形態を以下に詳述する。図２は例えば駆動車輪用軸受装置の断面図であり、内方部材であるハブ輪２１および内輪２２と、その内方部材の外周に配置された外方部材である外輪２３と、ハブ輪２１および内輪２２と外輪２３間に収容された複列の転動体であるボール２４とを備え、前記ハブ輪２１のアウトボード側端部に車輪取付フランジ２５を一体に形成すると共に、その車輪取付フランジ２５に貫通孔２６を形成し、その貫通孔２６に頭付きハブボルト２７を嵌着して車輪（図示せず）を回転自在に支承した構造を具備する。
【００１９】
なお、図示しないが、軸方向に延びる等速自在継手のステム部をハブ輪２１の貫通孔２８に挿通し、そのステム部の外径及び貫通孔２８の内径に形成されたセレーションによりハブ輪２１とトルク伝達可能なように結合されてナットで締着されている。なお、ハブ輪２１と等速自在継手とは、ナット止めにより一体結合される以外にも、ボルト止めや加締めによる一体結合の構造が可能である。また、この実施形態では、ハブ輪２１の外周面に一方の軌道面２９を形成し、そのハブ輪２１の小径端部３１に別体の内輪２２を圧入してその内輪２２の外周面に他方の軌道面３０を形成したタイプの軸受装置である。他の実施形態としては、他方の軌道面３０を等速自在継手の肩部に直接形成したタイプの軸受装置でもよい。さらに、これら等速自在継手を結合させた駆動車輪用に適用する以外にも、等速自在継手を有しない従動車輪用にも適用可能である。
【００２０】
図２に示す実施形態の軸受装置において、ハブ輪２１は、頭付きハブボルト２７が植設された車輪取付フランジ２５をアウトボード側端部に備え、この車輪取付フランジ２５を介して前記ハブボルト２７によりブレーキロータ３２と共に車輪ホイール（図示せず）を固定する。ハブボルト２７の頭部３３は車輪取付フランジ２５のインボード側フランジ面３４に係止され、アウトボード側フランジ面３５にブレーキロータ３２および車輪ホイールが接合されてハブナット（図示せず）により固定される。ハブ輪２１のインボード側端部に形成された小径端部３１に別体の内輪２２が圧入され、複列の軌道面２９，３０のうち、アウトボード側軌道面２９がハブ輪２１の外周面に形成され、インボード側軌道面３０が内輪２２の外周面に形成されている。
【００２１】
外輪２３の内径面に複列の軌道面３６，３７が形成され、その外輪２３の軌道面３６，３７と前記ハブ輪２１および内輪２２の外周面に形成された軌道面２９，３０との間に複列の転動体２４を介在させ、各列の転動体２４を保持器（図示せず）により円周方向等間隔で転動自在に支持した複列アンギュラ玉軸受構造を具備する。
【００２２】
外部からの異物の侵入や内部に充填したグリースの漏出を防止するため、外輪２３とハブ輪２１および内輪２２との両端部にその環状空間を密封するシール部材３８，３９が設けられている。一方、外輪２３の外周には車体取付フランジ４０が突設され、その車体取付フランジ４０をナックルボルトによりナックルに固定し、そのナックルを介して車体の懸架装置（図示せず）によって支持されている。
【００２３】
ハブ輪２１の車輪取付フランジ２５には、ハブボルト２７を嵌合する貫通孔２６が円周方向等間隔に形成され、図１（ａ）に示すようにその貫通孔２６の両端開口に面取り部４１，４２を形成する。この貫通孔２６の内径において、アウトボード側の面取り部４１とインボード側の面取り部４２との間がボルト嵌合部４３となる。
【００２４】
なお、面取り部４１と面取り部４２のそれぞれの幅をアウトボード側とインボード側とで略同一とする。これにより、車輪取付フランジ４０の貫通孔２６においてフランジ幅の中央部から両側へ均一な面圧が同等量分布するため、フランジ面の変形を抑制することができる。
【００２５】
この貫通孔２６の両端に面取り部４１，４２を形成したことにより、貫通孔２６のボルト嵌合部４３の幅を規制する。つまり、車輪取付フランジ２５の幅（軸方向寸法）をＴとし、それぞれの面取り部４１，４２の幅をＢとした場合、ボルト嵌合部４３の幅２Ａ（車輪取付フランジ２５のセンターＣに対してボルト嵌合部４３の端部までをＡとする）は、Ｔ−２Ｂとなる。なお、この面取り部４１，４２は、同図（ａ）に示すような段付き状のもの以外に、同図（ｂ）に示すようなテーパ状の面取り部４１’，４２’でもよい。
【００２６】
ハブボルト２７の首部４４の外周面には、ナール４５（セレーション）が形成されている。ハブボルト２７の首部４４を車輪取付フランジ２５の貫通孔２６に強圧入し、ナール４５の歯先が貫通孔２６のボルト嵌合部４３に食い込んでそのボルト嵌合部４３の肉を塑性流動させることにより、ハブボルト２７を車輪取付フランジ２５に強固に固定する。
【００２７】
このナール４５の幅Ｌは、前記貫通孔２６のボルト嵌合部４３の幅２Ａよりも長く設定されており（２Ａ≦Ｌ）、かつ、ナール４５の幅Ｌ内にボルト嵌合部４３が配置されている。つまり、ナール４５の軸方向中央が車輪取付フランジ２５のセンターＣと一致しており、これによりナール４５の両端がボルト嵌合部４３の両端からそれぞれ微小寸法Ｄだけ食み出した状態で、車輪取付フランジ２５の貫通孔２６のボルト嵌合部４３に対してハブボルト２７のナール４５が位置規制されている。
【００２８】
また、ハブボルト２７のナール４５は転造または鍛造にて形成され、そのナール４５の凸部先端がシャープエッジに形成されている。このようにナール４５の凸部先端をシャープエッジに形成したことにより、貫通孔２６とハブボルト２７のナール４５との締め代を大きく設定しても、フランジ面の平坦度に悪影響を及ぼすことが防止できる。
【００２９】
なお、首部４４の先端には、ハブナット（図示せず）に螺合するねじ部４７が形成されている。ハブボルト２７の頭部３３は、同図（ａ）に示すように車輪取付フランジ２５のインボード側フランジ面３４に係合する。
【００３０】
ここで、図３は車輪取付フランジ２５の貫通孔２６にハブボルト２７を圧入した時に生じたフランジ面３４，３５の変形量について、そのハブボルト２７を圧入した位置を０°としてその位置から周方向に３６°までの角度範囲で測定した結果を示すグラフであり、同図（ａ）はアウトボード側フランジ面３５での変形量、同図（ｂ）はインボード側フランジ面３４での変形量をそれぞれ示している。
【００３１】
また、同図（ａ）（ｂ）において、□は図１（ａ）に示すように貫通孔２６のボルト嵌合部４３の軸方向中央部を車輪取付フランジ２５のセンターＣと一致させて配置した場合、◆は貫通孔２６のボルト嵌合部４３の中央部を車輪取付フランジ２５のセンターＣよりもインボード側へ位置ずれさせた場合、△は貫通孔２６のボルト嵌合部４３の中央部を車輪取付フランジ２５のセンターＣよりもアウトボード側へ位置ずれさせた場合をそれぞれ示す。
【００３２】
その結果、ハブボルト２７の周方向のいずれの角度位置であっても、貫通孔２６のボルト嵌合部４３の中央部を車輪取付フランジ２５のセンターＣと一致させた場合には、インボード側またはアウトボード側のいずれにおいてもフランジ面３４，３５の変形量がほとんどないことが明らかである。これに対して、貫通孔２６のボルト嵌合部４３の中央部を車輪取付フランジ２５のセンターＣよりもインボード側へ位置ずれさせた場合には、インボード側またはアウトボード側のいずれにおいてもフランジ面３４，３５の変形量が、ハブボルト２７の圧入位置である貫通孔２６からの角度が大きくなるほど大きくなっており、特に、貫通孔２６のボルト嵌合部４３の中央部を車輪取付フランジ２５のセンターＣよりもアウトボード側へ位置ずれさせた場合にはフランジ面３４，３５の変形量が顕著に大きくなる。
【００３３】
前述した貫通孔２６のボルト嵌合部４３の中央部を車輪取付フランジ２５のセンターＣと一致させた場合と、貫通孔２６のボルト嵌合部４３の中央部を車輪取付フランジ２５のセンターＣよりもインボード側へ位置ずれさせた場合とでは、図４の表に示すように貫通孔２６のボルト嵌合部４３の中央部を車輪取付フランジ２５のセンターＣと一致させた場合のほうが、貫通孔２６のボルト嵌合部４３の中央部を車輪取付フランジ２５のセンターＣよりもインボード側へ位置ずれさせた場合よりも、ハブボルト２７の圧入前と圧入後において劣化量が非常に小さい値となっていることから、フランジ振れが小さいことが明らかである。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、車輪取付フランジの貫通孔の両端開口に面取り部を形成し、それぞれの面取り部の幅を略同一にして貫通孔のボルト嵌合部の幅を規制すると共に、前記ハブボルトの首部外径に前記ボルト嵌合部の幅よりも長いナールを転造または鍛造にて形成すると共に、そのナールの凸部先端をシャープエッジに形成してそのナール幅内に前記ボルト嵌合部を配置し、前記貫通孔における両面取り部間に位置するボルト嵌合部に前記ナールの歯先を食い込ませてそのボルト嵌合部の肉を塑性流動させることにより、ハブボルトを車輪取付フランジに強固に固定し、フランジ面の変形を抑制することができ、車輪取付フランジおよびハブボルトの加工精度にかかわりなく、貫通孔の面取り部の幅とハブボルトのナール幅のみを管理するだけで、また、貫通孔とハブボルトのナールとの締め代を大きく設定しても、ハブボルトの車輪取付フランジへの圧入によるフランジ面の平坦度の悪化を防止することができ、信頼性の向上が図れて高品質の車輪用軸受装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態で、車輪取付フランジおよびハブボルトを示す断面図である。
（ｂ）は本発明の他の実施形態で、車輪取付フランジを示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態で、車輪用軸受装置の概略全体構成を示す断面図である。
【図３】（ａ）はアウトボード側フランジ面の変形量とハブボルトの圧入位置からの角度との関係を、貫通孔のボルト嵌合部位置を条件として表した特性図である。
（ｂ）はインボード側フランジ面の変形量とハブボルトの圧入位置からの角度との関係を、貫通孔のボルト嵌合部位置を条件として表した特性図である。
【図４】ハブボルトの圧入前後でのフランジ振れの状態を試験データを示す表である。
【図５】従来の車輪用軸受装置において、車輪取付フランジに装着されたハブボルトを示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
２１ ハブ輪（内方部材）
２２ 内輪（内方部材）
２３ 外輪（外方部材）
２４ 転動体（ボール）
２５ 車輪取付フランジ
２６ 貫通孔
２７ ハブボルト
３３ 頭部
４１，４２ 面取り部
４３ ボルト嵌合部
４４ 首部
４５ ナール
Claims (2)
- 内方部材と、その内方部材の外周に配置された外方部材と、内方部材と外方部材間に収容された複列の転動体とを備え、前記内方部材または外方部材に車輪取付フランジを一体に形成すると共に、その車輪取付フランジに貫通孔を形成し、その貫通孔に頭付きハブボルトを嵌着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、前記車輪取付フランジの貫通孔の両端開口に面取り部を形成し、それぞれの面取り部の幅を略同一にして貫通孔のボルト嵌合部の幅を規制すると共に、前記ハブボルトの首部外径に前記ボルト嵌合部の幅よりも長いナールを転造または鍛造にて形成すると共に、そのナールの凸部先端をシャープエッジに形成してそのナール幅内に前記ボルト嵌合部を配置し、前記貫通孔における両面取り部間に位置するボルト嵌合部に前記ナールの歯先を食い込ませてそのボルト嵌合部の肉を塑性流動させることによりハブボルトを車輪取付フランジに固定したことを特徴とする車輪用軸受装置。
- 前記ナールの軸方向中央を車輪取付フランジのセンターと一致させたことを特徴とする請求項１に記載の車輪用軸受装置。
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