JP4345988B2 - 車輪用軸受装置 - Google Patents

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Description

本発明は、自動車等の車輪を懸架装置に対して回転自在に支承する車輪用軸受装置、詳しくは、軽量・コンパクト化を図ると共に、ナックルの剛性・強度を向上させた従動輪側の車輪用軸受装置に関するものである。
従来構造の代表的な一例として、図４に示すような従動輪側の車輪用軸受装置が知られている。この車輪用軸受装置は第３世代と称され、内方部材５０と外方部材５１、および両部材５０、５１間に保持器５２を介して転動自在に収容された複列のボール５３、５３を備えている。内方部材５０は、ハブ輪５４と、このハブ輪５４に固定された内輪５５とからなる。ハブ輪５４は、その一端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ５６を一体に有し、外周に内側転走面５４ａと、この内側転走面５４ａから軸方向に延びる小径段部５４ｂが形成されている。また、車輪取付フランジ５６の円周等配位置には車輪およびブレーキロータ５７を固定するためのハブボルト５８が植設されている。
ハブ輪５４の小径段部５４ｂには、外周に内側転走面５５ａが形成された内輪５５が所定のシメシロを介して圧入固定されている。そして、小径段部５４ｂの端部に締結された固定ナット５９、あるいは、図示しないが、小径段部５４ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部によって、ハブ輪５４に対して内輪５５が軸方向へ抜けるのを防止している。
外方部材５１は、外周に懸架装置を構成するナックル６０に取り付けられるための車体取付フランジ６２を一体に有し、内周に複列の外側転走面５１ａ、５１ａが形成されている。そして、この複列の外側転走面５１ａ、５１ａと、これら複列の外側転走面５１ａ、５１ａに対向する内側転走面５４ａ、５５ａとの間には複列のボール５３、５３が転動自在に収容されている。
特開２００２−８１４５２号公報
このような従来の車輪用軸受装置では、外方部材５１のパイロット部６１を嵌挿するためにナックル６０の内径部が開放されているので、ナックル６０の剛性・強度が不足すると共に、軸受のインナー側に配設されたシールおよびセンサ（図示せず）に雨水やダスト等の異物が直接かかり、信頼性が低下するという問題点がある。このような問題を解決するために、ナックル６０の内径部を閉塞して外方部材５１のパイロット部６１を廃止することが望ましいが、これでは組立時に外方部材５１とナックル６０との軸芯合せが困難になり組立誤差が生じる恐れがあった。
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもので、軽量・コンパクト化を図ると共に、ナックルの剛性・強度を向上させた従動輪側の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、外周に懸架装置を構成するナックルに取り付けられる車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周に小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体とを備えた従動輪側の車輪用軸受装置において、前記外方部材が当該ナックルに複数のボルトを介して締結されると共に、前記車体取付フランジが、前記ナックルに対して径方向に位置決めするピンが嵌挿される複数のピン孔を有し、これらピン孔が、前記ボルト間に、かつ荷重方向に対して線対称に配置され、前記車体取付フランジのインナー側端面と前記外方部材のインナー側端面とが同一の平坦面に形成され、この外方部材のインナー側の端面が前記内方部材のインナー側の端部よりもインナー側に突出している。
このように、内輪回転タイプの従動輪側の車輪用軸受装置において、外方部材が当該ナックルに複数のボルトを介して締結されると共に、車体取付フランジが、ナックルに対して径方向に位置決めするピンが嵌挿される複数のピン孔を有し、これらピン孔が、ボルト間に、かつ荷重方向に対して線対称に配置され、車体取付フランジのインナー側端面と外方部材のインナー側端面とが同一の平坦面に形成され、この外方部材のインナー側の端面が内方部材のインナー側の端部よりもインナー側に突出しているので、装置の軽量・コンパクト化を図りつつ、ナックルの剛性・強度を向上させることができると共に、外方部材とナックルとの軸芯合せが容易にでき、各ボルト孔との位置合せが容易になり組立作業を簡便化することができる。
また、請求項２に記載の発明のように、前記ナックルが円板状の底部を有していても良い。好ましくは、請求項３に記載の発明のように、前記ナックルの底部に雌ねじが形成されると共に、前記ピンが、前記ピン孔に嵌挿される先端部と、前記雌ねじに螺着されるねじ部とを備えていれば、ナックルにピンを確実、かつ容易に固定することができる。
また、請求項４に記載の発明のように、前記ピンの先端部が前記ねじ部よりも小径に形成され、当該ピンが段付き形状に形成されていれば、運転中に振動等によりピンが抜け落ちるのを防止することができ、信頼性を向上させることができる。
また、請求項５に記載の発明のように、前記ピンの先端部とねじ部との間に鍔部が一体に形成されていれば、ピンが抜け落ちるのを防止すると共に、ナックルに対するピン自体の位置決めを確実に行うことができ、外方部材の車体取付フランジをナックルに密着させて接合部の密封性を向上させることができる。
また、請求項６に記載の発明のように、前記ナックルの底部にピン孔が形成される共に、このピン孔に所定のシメシロを介して当該ピンが圧入されていれば、ピンの構造および組立性を簡略化することができる。
また、請求項７に記載の発明のように、前記内方部材が、外周に前記複列の外側転走面に対向する一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に所定のシメシロを介して圧入され、外周に前記複列の外側転走面に対向する他方の内側転走面が形成された内輪からなると共に、前記小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部によって所定の軸受予圧が付与された状態で前記内輪が軸方向に固定されていれば、装置の強度・剛性を高めると共に、軽量・コンパクト化を一層図ることができる。
本発明に係る車輪用軸受装置は、外周に懸架装置を構成するナックルに取り付けられる車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周に小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体とを備えた従動輪側の車輪用軸受装置において、前記外方部材が当該ナックルに複数のボルトを介して締結されると共に、前記車体取付フランジが、前記ナックルに対して径方向に位置決めするピンが嵌挿される複数のピン孔を有し、これらピン孔が、前記ボルト間に、かつ荷重方向に対して線対称に配置され、前記車体取付フランジのインナー側端面と前記外方部材のインナー側端面とが同一の平坦面に形成され、この外方部材のインナー側の端面が前記内方部材のインナー側の端部よりもインナー側に突出しているので、装置の軽量・コンパクト化を図りつつ、ナックルの剛性・強度を向上させることができると共に、外方部材とナックルとの軸芯合せが容易にでき、各ボルト孔との位置合せが容易になり組立作業を簡便化することができる。
外周に懸架装置を構成するナックルに取り付けられる車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面に対向する一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入され、外周に前記複列の外側転走面に対向する他方の内側転走面が形成された内輪からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体とを備え、前記小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部により前記内輪が軸方向に固定された車輪用軸受装置において、前記ナックルが円板状の底部を有し、このナックルの底部と前記車体取付フランジが突き合わせ状態で前記外方部材が当該ナックルにボルトを介して締結され、前記内方部材のインナー側の端部が前記ナックルによって閉塞されると共に、このナックルに複数のピンが螺着され、これらピンが嵌挿されるピン孔が前記車体取付フランジに穿設されて前記ナックルに対して前記外方部材が径方向に位置決めされている。
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一実施形態を示す縦断面図、図２は、図１の外方部材単体を示す正面図、図３は、位置決め用のピンの変形例を示す要部拡大図である。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ター側（図面左側）、中央寄り側をインナー側（図面右側）という。
この車輪用軸受装置は従動輪側の第３世代と称され、内方部材１と外方部材１０、および両部材１、１０間に転動自在に収容された複列の転動体（ボール）６、６を備えている。内方部材１は、ハブ輪２と、このハブ輪２に所定のシメシロを介して圧入された内輪３とからなる。
ハブ輪２は、アウター側の端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ４を一体に有し、この車輪取付フランジ４の円周等配位置に車輪を固定するためのハブボルト５が植設されている。また、ハブ輪２の外周にはアウター側（一方）の内側転走面２ａと、この内側転走面２ａから軸方向に延びる小径段部２ｂが形成されている。そして、外周にインナー側（他方）の内側転走面３ａが形成された内輪３がこの小径段部２ｂに圧入され、さらに、小径段部２ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部２ｃにより、所定の軸受予圧が付与された状態で、ハブ輪２に対して内輪３が軸方向に固定されている。これにより、装置の強度・剛性が高まると共に、軽量・コンパクト化を図ることができる。
ハブ輪２は、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中高炭素鋼（ＪＩＳ規格のＳＣ系機械構造用炭素鋼）で形成され、アウター側の内側転走面２ａをはじめ、シール８が摺接するシールランド部、および小径段部２ｂに亙り高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。なお、加締部２ｃは、鍛造後の素材表面硬さ２５ＨＲＣ以下の未焼入れ部としている。こうした高周波焼入れパターンによりハブ輪２の強度が向上すると共に、内輪３の嵌合面におけるフレッティング摩耗が抑制されて耐久性が向上する。また、加締部２ｃの加工性を向上させ、塑性変形によるクラック等の発生を防止することができる。一方、内輪３および転動体６はＳＵＪ２等からなる高炭素クロム鋼からなり、ズブ焼入れによって芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。
外方部材１０は、外周にナックル１１に取り付けるための車体取付フランジ１０ｂを一体に有し、内周に複列の外側転走面１０ａ、１０ａが形成されている。この外方部材１０は、ハブ輪２と同様、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、複列の外側転走面１０ａ、１０ａが高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。そして、それぞれの転走面１０ａ、２ａと１０ａ、３ａ間に複列の転動体６、６が収容され、保持器７、７によりこれら複列の転動体６、６が転動自在に保持されている。また、外方部材１０と内方部材１との間に形成される環状空間の開口部にはシール８、９が装着され、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。
また、内輪３の外径にはパルサーリング２３が装着されている。このパルサーリング２３は、内輪３の外径に嵌合される円筒部２４ａ、およびこの円筒部２４ａから径方向外方に延びる立板部２４ｂからなるスリンガ２４と、このスリンガ２４における立板部２４ｂの側面に加硫接着等により一体に接合された磁気エンコーダ２５とからなる。
スリンガ２４は、強磁性体の鋼鈑、例えば、フェライト系ステンレス鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＵＳ４３０系等）あるいは防錆処理された冷間圧延鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）からなり、プレス加工によって断面略Ｌ字状に、全体として円環状に形成されている。
また、磁気エンコーダ２５は、ゴム等からなるエラストマにフェライト等からなる強磁性体粉を混入させ、周方向に交互に磁極Ｎ、Ｓが等ピッチとなるように着磁され、車輪回転速度の検出用のロータリエンコーダを構成している。また、この磁気エンコーダ２５に所定のエアギャップを介して対峙する速度検出センサ（図示せず）がナックル１１に固定されている。そして、車輪の回転に伴って内輪３と共に磁気エンコーダ２５が回転すると、この磁気エンコーダ２５に対峙する回転速度センサの出力が変化する。この回転速度センサの出力が変化する周波数は車輪の回転速度に比例するため、回転速度センサの出力信号を図示しない制御器に入力すれば、ＡＢＳを適切に制御することができる。
ここでは、ハブ輪２の外周に直接内側転走面２ａが形成された第３世代と呼称される車輪用軸受装置を例示したが、本発明に係る車輪用軸受装置はこうした構造に限定されず、例えば、図示はしないが、ハブ輪の小径段部に一対の内輪が圧入固定された、所謂第２世代構造であっても良い。なお、転動体６、６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６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。
ここで、本実施形態では、ナックル１１に円板状の底部１１ａが一体に形成され、内方部材１のインナー側が閉塞されている。すなわち、外方部材１０の外周にナックル１１と嵌合するためのパイロット部が形成されておらず、外方部材１０の車体取付フランジ１０ｂとナックル１１とが突き合わせ状態で外方部材１０がボルト（図示せず）を介して締結されている。これにより、装置の軽量・コンパクト化が図れると共に、ナックル１１の剛性・強度を向上させることができる。また、パルサーリング２３の検出部に外部から雨水やダスト等の異物が侵入するのを防止し、検出精度を長期間に亙って維持することができる。
また、図２に示すように、外方部材１０の車体取付フランジ１０ｂには締結用のボルト孔１２が複数（ここでは４個）穿設されているが、これらボルト孔１２間にピン孔１３が複数（ここでは２個）穿設されている。一方、図１に示すように、ナックル１１にはこれらボルト孔１２とピン孔１３に対応する位置にボルト孔１４と雌ねじ１５が形成され、雌ねじ１５に位置決め用のピン１６が螺着されている。このピン１６は、ピン孔１３に嵌挿される先端部１７と、ナックル１１の雌ねじ１５に螺着されるねじ部１８とで構成されている。これにより、ピン１６をナックル１１に確実、かつ容易に固定することができる。そして、外方部材１０のピン孔１３にピン１６が嵌挿され、外方部材１０がナックル１１に対して径方向に位置決めされた状態で固定されている。これにより、外方部材１０とナックル１１との軸芯合せが容易にできると共に、各ボルト孔１２、１４との位置合せが容易になり組立作業を簡便化することができる。なお、ピン１６の構造や組立性を簡略化するために、ねじ部１８で締結せずにピン１６を所定のシメシロを介してナックル１１に圧入しても良い。
図３は位置決め用のピンの変形例を示しているが、（ａ）に示すように、ピン１９が、車体取付フランジ１０ｂのピン孔１３に嵌挿される先端部１７と、この先端部１７より大径に形成され、ナックル１１の雌ねじ１５に螺着されるねじ部２０からなる段付き形状に形成されている。ピン１９をこのような段付き形状にすることにより、運転中に振動等によりピン１９が抜け落ちるのを防止することができ、信頼性を向上させることができる。また、（ｂ）に示すように、ピン２１が、車体取付フランジ１０ｂのピン孔１３に嵌挿される先端部１７と、ナックル１１の雌ねじ１５に螺着されるねじ部１８、およびこれら先端部１７とねじ部１８との間に形成された鍔部２２で構成されている。このようにピン２１に鍔部２２を形成することにより、ピン２１が抜け落ちるのを防止すると共に、ナックル１１に対するピン２１自体の位置決めを確実に行うことができ、外方部材１０の車体取付フランジ１０ｂをナックル１１に密着させて接合部の密封性を向上させることができる。
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従動輪側で、内輪回転タイプの第２世代または第３世代構造の車輪用軸受装置に適用できる。
本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態を示す縦断面図である。 図１の外方部材単体を示す正面図である。 （ａ）は、図１のピンの変形例を示す要部拡大図である。 （ｂ）は、同上他の変形例を示す要部拡大図である。 従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。
符号の説明
１・・・・・・・・・・内方部材
２・・・・・・・・・・ハブ輪
２ａ、３ａ・・・・・・内側転走面
２ｂ・・・・・・・・・小径段部
２ｃ・・・・・・・・・加締部
３・・・・・・・・・・内輪
４・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
５・・・・・・・・・・ハブボルト
６・・・・・・・・・・転動体
７・・・・・・・・・・保持器
８、９・・・・・・・・シール
１０・・・・・・・・・外方部材
１０ａ・・・・・・・・外側転走面
１０ｂ・・・・・・・・車体取付フランジ
１１・・・・・・・・・ナックル
１２、１４・・・・・・ボルト孔
１３・・・・・・・・・ピン孔
１５・・・・・・・・・雌ねじ
１６、１９、２１・・・ピン
１７・・・・・・・・・先端部
１８、２０・・・・・・ねじ部
２２・・・・・・・・・鍔部
２３・・・・・・・・・パルサーリング
２４・・・・・・・・・スリンガ
２４ａ・・・・・・・・円筒部
２４ｂ・・・・・・・・立板部
２５・・・・・・・・・磁気エンコーダ
５０・・・・・・・・・内方部材
５１・・・・・・・・・外方部材
５１ａ・・・・・・・・外側転走面
５２・・・・・・・・・保持器
５３・・・・・・・・・ボール
５４・・・・・・・・・ハブ輪
５４ａ、５５ａ・・・・内側転走面
５４ｂ・・・・・・・・小径段部
５５・・・・・・・・・内輪
５６・・・・・・・・・車輪取付フランジ
５７・・・・・・・・・ブレーキロータ
５８・・・・・・・・・ハブボルト
５９・・・・・・・・・固定ナット
６０・・・・・・・・・ナックル
６１・・・・・・・・・パイロット部
６２・・・・・・・・・車体取付フランジ

Claims (7)

  1. 外周に懸架装置を構成するナックルに取り付けられる車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、
    一端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周に小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、
    この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体とを備えた従動輪側の車輪用軸受装置において、
    前記外方部材が当該ナックルに複数のボルトを介して締結されると共に、前記車体取付フランジが、前記ナックルに対して径方向に位置決めするピンが嵌挿される複数のピン孔を有し、これらピン孔が、前記ボルト間に、かつ荷重方向に対して線対称に配置され、前記車体取付フランジのインナー側端面と前記外方部材のインナー側端面とが同一の平坦面に形成され、この外方部材のインナー側の端面が前記内方部材のインナー側の端部よりもインナー側に突出していることを特徴とする車輪用軸受装置。
  2. 前記ナックルが円板状の底部を有している請求項１に記載の車輪用軸受装置。
  3. 前記ナックルの底部に雌ねじが形成されると共に、前記ピンが、前記ピン孔に嵌挿される先端部と、前記雌ねじに螺着されるねじ部とを備えている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
  4. 前記ピンの先端部が前記ねじ部よりも小径に形成され、当該ピンが段付き形状に形成されている請求項３に記載の車輪用軸受装置。
  5. 前記ピンの先端部とねじ部との間に鍔部が一体に形成されている請求項３に記載の車輪用軸受装置。
  6. 前記ナックルの底部にピン孔が形成される共に、このピン孔に所定のシメシロを介して当該ピンが圧入されている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
  7. 前記内方部材が、外周に前記複列の外側転走面に対向する一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に所定のシメシロを介して圧入され、外周に前記複列の外側転走面に対向する他方の内側転走面が形成された内輪からなると共に、前記小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部によって所定の軸受予圧が付与された状態で前記内輪が軸方向に固定されている請求項１乃至６いずれかに記載の車輪用軸受装置。
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