JP4852911B2

JP4852911B2 - 車輪用転がり軸受装置

Info

Publication number: JP4852911B2
Application number: JP2005205633A
Authority: JP
Inventors: 広矢野
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2005-07-14
Filing date: 2005-07-14
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2025-07-14
Also published as: JP2007022258A

Description

本発明は車輪用転がり軸受装置（以下、単に軸受装置ともいう）に関する。

車輪を車体に支持するのに用いられる転がり軸受装置は、一般に、外輪部材と、この外輪部材の径方向内側に転動体を介して配設された内輪部材とを備えている。かかる軸受装置のうち、前記内輪部材が、その外周に車輪取付用フランジが形成された内軸（ハブ軸）と、この内軸の一端外周面に嵌合される内輪構成部材とからなるものにあっては、静的及び動的な強度を確保するために、前記内軸をＳ５５Ｃ等の鍛造品（熱間鍛造品）で作製している。しかしながら、従来の内軸は中実断面であり、前述した静的及び動的な強度は確保できるものの、重量が大きくなり、製品の軽量化の点において不利であった。

そこで、本出願人は、さきに熱間鍛造に起因する問題（設備費が高くつき、また製品の加工精度が低いので旋削や研磨等の後加工が必要である）を解消するとともに、軽量化を図ることができる軸受装置を提案した（特許文献１参照）。
この軸受装置は、図５に示されるように、内軸３０が冷間鍛造等によって中空円筒状に形成されており、これにより熱間鍛造に起因する問題を解消するとともに軽量化を図ることができる。なお、図５において、３１は、ブレーキディスク３２及びタイヤホイール３３を車輪取付用フランジ３４に取り付ける際にガイドとなるガイド部材であり、内軸３０の一端のかしめ部３０ａを覆うように設けられている。

特開２００３−２９４０３１号公報

しかしながら、特許文献１記載の軸受装置は、加工精度の向上及び軽量化を実現することができるが、内軸が中空であるので、当該軸受装置に対して上下方向（車体の上下方向。図５において上下方向）又は前後方向（車体の前後方向。図５において紙面垂直方向）に大きな荷重が作用した場合に、応力が集中する箇所Ｃの肉厚が不足して軸受装置が損傷する惧れがある。

本発明は、このような従来技術にさらに改良を加え、加工精度の向上及び軽量化を実現しつつ、必要な静的及び動的強度を確保することができる軸受装置を提供することを目的としている。

本発明の軸受装置は、外輪部材と、この外輪部材に対して径方向内側で同心に配設される、内軸及び内輪構成部材からなる内輪部材と、前記外輪部材と内輪部材との間に設けられる転動体とを備え、前記内輪構成部材は、前記内軸の挿入が可能な中心孔を有し、且つ前記内輪構成部材の中心孔に挿入される内軸の端部が、前記内輪構成部材の端面にかしめられている車輪用転がり軸受装置であって、
前記内軸は、略筒状の内軸本体と、この内軸本体の内側において軸方向に間隔をあけて配設された一対の壁体とで構成されており、前記内軸本体と一対の壁体とによって囲まれた中空部が形成されていることを特徴とする。
前記一対の壁体は、前記転動体を間に挟んでその軸方向両側に配置されていてもよい。

本発明の軸受装置における内軸は、略筒状の内軸本体内に一対の壁体が配設されており、これら内軸本体と壁体とが協働して、当該軸受装置に作用する荷重に対抗するので、大きな静的及び動的強度を得ることができる。また、内軸本体は、例えば薄板のプレス加工により作製することができるので、加工精度を高めることができるとともに、複雑な形状への対応も容易である。さらに、一対の壁体間は中空であるので、内軸を軽量化することができる。

前記内軸本体の一端付近の外周面には、径方向外方に車輪取付用フランジが突出して形成されており、前記一対の壁体のうち前記車輪取付用フランジ側の壁体と、前記内軸本体と、前記車輪取付用フランジとが一体に形成されているのが好ましい。荷重が作用する部分の構造を一体化することにより、静的及び動的強度を一層高めることができる。このような一体化は、薄板のプレス成形により容易に実現することができる。

前記中空部内に、前記内軸を構成する材料よりも比重が小さく、当該内軸の強度を高めるための材料を充填することができる。かかる構成を採用することで、一定の軽量化を図りつつ内軸の静的及び動的強度をさらに高めることができる。

前記一対の壁体のうち一方の壁体に貫通孔が形成されており、前記内軸を構成する材料よりも比重の小さい材料が前記貫通孔より中空部内に注入されているのが好ましい。壁体に形成した貫通孔を利用して中空部内に前記比重の小さい材料を注入することにより、簡単に前記中空部内を前記材料で満たすことができる。

前記中空部内に充填される材料を発泡樹脂とすることができる。高強度の発泡樹脂を充填材料として用いると、一定の軽量化を図りつつ内軸の静的及び動的強度をさらに高めることができる。

また、本発明の軸受装置は、外輪部材と、この外輪部材に対して径方向内側で同心に配設される、内軸及び内輪構成部材からなる内輪部材と、前記外輪部材と内輪部材との間に設けられる転動体とを備え、前記内輪構成部材は、前記内軸の挿入が可能な中心孔を有し、且つ前記内輪構成部材の中心孔に挿入される内軸の端部が、前記内輪構成部材の端面にかしめられている車輪用転がり軸受装置であって、
前記内軸は、略筒状の内軸本体を有しており、この内軸本体の内部の中空部に、前記内軸を構成する材料よりも比重が小さく、当該内軸の強度を高めるための材料が充填されていることを特徴としている。
この場合も、一定の軽量化を図りつつ内軸の静的及び動的強度を高めることができる。

本発明の軸受装置によれば、加工精度の向上及び軽量化を実現しつつ、必要な静的及び動的強度を確保することができる。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の軸受装置の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る軸受装置の断面説明図である。この軸受装置は、外輪部材１と、この外輪部材１に対して径方向内側で同心に配設される、内軸（ハブ輪）２及び内輪構成部材３からなる内輪部材４と、前記外輪部材１と内輪部材４との間に設けられる、転動体であるボール５とを備えている。より詳細には、前記内輪構成部材３は、前記内軸２の挿入が可能な中心孔３ａを有しており、当該内輪構成部材３の中心孔３ａに挿入される内軸２の端部２ａは、中空の円筒状に形成されており、揺動かしめ機等で前記内輪構成部材３の端面にかしめられている。内軸２及び内輪構成部材３のそれぞれの外周には断面円弧状の軌道面６が形成されており、また、外輪を構成する前記外輪部材１の内周面には、前記軌道面６に対向する断面円弧状の軌道面７が形成されている。そして、前記複列の軌道面６、７間にボール５が介在している。

また、内軸２の一端の外周には車輪取付用フランジ８が径方向外方に突出して形成されるとともに、外輪部材１の外周には車体取付用フランジ９が径方向外方に突出して形成されている。なお、１０は、ボール５を所定間隔で保持するための保持器、１１は、外輪部材１と内輪部材４との間の環状空間を密封するためのシールである。また、１２は、車輪取付用フランジ８をホイール等の車輪側部材に取り付けるためのボルトであり、１３は、鉄等の金属をプレス成形することで作製された有底短円筒形状のカバーであり、このカバー１３は外輪部材１の端部内周面に嵌め込まれている。なお、本実施の形態では、内軸１の外周に車輪取付用フランジ８が形成されているが、この車輪取付用フランジ８は、図５に示されるような内軸の外周に形成することもできる。さらに、外輪部材が回転するタイプの軸受装置においては、当該外輪部材の外周に形成され、本発明において、その形成箇所は特に限定されるものではない。

前記内軸２は、略筒状の内軸本体２ｂと、この内軸本体２ｂの内側において軸方向に沿って配設された一対の壁体２ｃ、２ｄとで構成されており、前記内軸本体２ｂと一対の壁体２ｃ、２ｄとによって中空部１４が形成されている。このように、略筒状の内軸本体２ｂ内に一対の壁体２ｃ、２ｄを配設し、これら壁体２ｃ、２ｄと内軸本体２ｂとを協働させて、軸受装置に作用する荷重に対抗させることで、大きな静的及び動的強度を得ることができる。また、中空部１４を形成することで、内軸２の軽量化を図ることができる。

前記内軸本体２ｂは、薄板をプレス加工したり、機械構造用炭素鋼（Ｓ５５Ｃ）を冷間鍛造することにより作製することができるが、より高い加工精度が得られるとともに、複雑な形状にも容易に対応することができるという点より、薄板のプレス加工により作製するのが好ましい。

本実施の形態では、前記一対の壁体２ｃ、２ｄのうち、前記車輪取付用フランジ８側の壁体２ｃと、前記内軸本体２ｂと、前記車輪取付用フランジ８とが一体に形成されており、荷重が作用する部分（図１のＳ参照。車輪取付用フランジ８を介して軸受装置に上下荷重又は前後荷重が作用した場合、車輪取付用フランジ８側のボール５を支点として、図１においてＳで示される付近に応力が集中する）の構造が一体化されているので、内軸２、つまりは軸受装置の静的及び動的強度を一層高めることができる。前記一対の壁体２ｃ、２ｄのうち、カバー１３側の壁体２ｄは、前記内軸本体２ｂとは別体で作製されており、内軸本体２ｂ内の所定位置まで挿入された後に溶接等によって当該内軸本体２ｂの内周面に固定されている。

壁体２ｃの厚さは、本発明において特に限定されるものではないが、厚くしすぎると軽量化の効果が小さくなり、また薄くしすぎると十分な強度が得られないことより、本実施の形態では、内軸本体２ｂの壁厚と同程度にされている。また、壁体２ｃ、２ｄの位置であるが、車両アウタ側（図１において左側）の壁体２ｃは車両アウタ側のボール５よりもややアウタ側に、車両インナ側（図１において右側）の壁体２ｄは車両インナ側のボール５よりもややインナ側にそれぞれ配置されている。できるだけ中空部１４を大きくとるとともに、前記荷重が作用する部分Ｓの強度を高めるためである。

内軸本体２ｂと一対の壁体２ｃ、２ｄとによって形成される中空部１４内は、単なる空間としておいてもよいが、前記内軸２を構成する材料よりも比重の小さい充填材料１６を充填してもよい。内軸２を構成する材料よりも比重の小さい充填材料１６を中空部１４内に充填することで、一定の軽量化を図りつつ内軸２の静的及び動的強度をさらに高めることができる。この場合に、一方の壁体２ｄに貫通孔１５を形成し、この壁体２ｄを内軸本体２ｂ内に固定した後に前記貫通孔１５より中空部１４内に前記充填材料１６を注入することができる。この方法により、簡単に前記中空部１４内に前記充填材料１６を充填することができる。

中空部１４内に充填することができる充填材料１６の例としては、例えばアルミニウム等の金属や、発泡ウレタン、ＡＢＳ樹脂等の発泡樹脂や、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等を挙げることができる。これらのうち、発泡倍率が１０〜２０程度の発泡樹脂は、重量が小さい割には、比較的大きな強度が得られるので、一定の軽量化を図りつつ内軸２の静的及び動的強度をさらに高めることができるという点より好ましい。また、種々の発泡樹脂のうち、発泡ウレタンは、相手部材に対する自己接着力が高いという利点がある。
なお、前述した実施の形態では、一対の壁体２ｃ、２ｄのうち、車輪取付用フランジ８側の壁体２ｃと、内軸本体２ｂとを一体に形成しているが、前記壁体２ｃを、壁体２ｄと同様に内軸本体２ｂとは別体で作製し、当該内軸本体２ｂ内に挿入、固定することもできる。

図２は、本発明の第２の実施の形態に係る軸受装置の断面説明図である。なお、第１の実施の形態と同一の構成に関しては符号を同一として、その説明を省略する。
本実施の形態においては、第１の実施の形態における一対の壁体２ｃ、２ｄのうち、壁体２ｄを省略し、壁体２ｃと内軸本体２ｂとによって形成される中空部１４に充填材料１６が充填されている。この充填材料１６としては、第１の実施の形態と同様の材料を使用することができる。このような本実施の形態によれば、一方の壁体２ｄを省略することにより、より構造を簡略化して軽量化することができる。

図３は、本発明の第３の実施の形態に係る軸受装置の断面説明図である。本実施の形態は、図２に示される実施の形態の考え方を、図５に示される従来の軸受装置に適用したものである。
外輪部材６は、外周部に車体側のナックル等に固定されるフランジ部２７を備え、内周部に複列の外輪側軌道面を備えている。また、内輪部材４０は、内輪構成部材２０と内軸２１とから構成されている。

前記内輪構成部材２０は、外周部に内輪軌道面を備え、内周部に貫通孔２０ｂを備えた円筒状に形成されるとともに、軸方向アウタ側（図３において左側）に外径が小さい小径円筒部２０ｃを備えている。なお、内輪構成部材２０は、熱間鍛造の他、冷間鍛造やプレス加工によって形成してもよい。

内軸２１は、略円筒形状に形成され外周部に内輪軌道面を有する内軸本体２１ａと、この内軸本体２１ａの径方向外方に拡がりブレーキディスク２２とホイール２３がボルト２４とナット（図示せず）により固定されるハブフランジ部２１ｂとを備えている。また、内軸２１は、内輪構成部材０の小径円筒部２０ｃの外周部に嵌合され、当該小径円筒部２０ｃの軸方向車両アウタ側端部２０ａをかしめることにより、内輪構成部材２０に固定される。なお、内軸１も、熱間鍛造の他、冷間鍛造やプレス加工によって形成してもよい。

外輪部材２６の外輪側軌道面と、内輪構成部材２０の内輪側軌道面及び内軸１の内輪側軌道面との間には、転動体として複数の玉２５が転動可能に配列されている。
ガイド部材２９は、ブレーキディスク２２とホイール２３を取り付ける際の案内部材である。ガイド部材２９は、金属板をプレス加工することにより形成されており、中心部に円筒部２９ａを備え、この円筒部２９ａは内輪構成部材２０の貫通孔２０ｂ内に圧入嵌合されている。

カバー５０は、外輪部材２６の車両インナ側（図３において右側）端部に嵌合固定され、外輪部材２６の開口部を覆っている。
本実施の形態では、前記内輪構成部材２０の貫通孔２０ｂとガイド部材２９の円筒部２９ａの内部に、前記実施の形態と同様の充填材料１６を充填している。
このような構成により、本実施の形態では、充填材料１６により補強されるので、内輪構成部材２０と内軸２１の径方向の厚さを小さくしても、強度の高い車輪用転がり軸受装置を得ることができる。

図４は、本発明の第４の実施の形態に係る軸受装置の断面説明図である。
本実施の形態は、基本的には図２と同様の車輪用転がり軸受装置であるが、内軸本体２ｂに軸方向に貫通する貫通孔２ｅを形成した点が異なっている。この貫通孔２ｅ内部を中空部１４として、その内部に充填材料１６を充填している。これにより、本実施の形態では、図１や図２に示される実施の形態よりも軽量化することが可能である。また、壁体を形成する必要がないので、内軸本体の製造も容易である。

なお、本実施の形態における、貫通孔２ｅ内への充填材料１６の充填方法としては、貫通孔２ｅの何れか一方の開口部を治具で一時的に塞ぎ、その後、前記貫通孔２ｅ内に充填材料１６を充填し、充填材料１６が固まった後、治具を除去する方法をあげることができる。

本発明の軸受装置の第１の実施の形態の断面説明図である。本発明の軸受装置の第２の実施の形態の断面説明図である。本発明の軸受装置の第３の実施の形態の断面説明図である。本発明の軸受装置の第４の実施の形態の断面説明図である。従来の軸受装置の断面説明図である。

符号の説明

１外輪部材
２内軸
２ｂ内軸本体
２ｃ、２ｄ壁体
３内輪構成部材
４内輪部材
５ボール（転動体）
１４中空部
１５貫通孔
１６充填材料

Claims

外輪部材と、この外輪部材に対して径方向内側で同心に配設される、内軸及び内輪構成部材からなる内輪部材と、前記外輪部材と内輪部材との間に設けられる転動体とを備え、前記内輪構成部材は、前記内軸の挿入が可能な中心孔を有し、且つ前記内輪構成部材の中心孔に挿入される内軸の端部が、前記内輪構成部材の端面にかしめられている車輪用転がり軸受装置であって、
前記内軸は、略筒状の内軸本体と、この内軸本体の内側において軸方向に間隔をあけて配設された一対の壁体とで構成されており、前記内軸本体と一対の壁体とによって囲まれた中空部が形成されていることを特徴とする車輪用転がり軸受装置。
前記一対の壁体が、前記転動体を間に挟んでその軸方向両側に配置されている請求項１に記載の車輪用転がり軸受装置。
前記内軸本体の一端付近の外周面には、径方向外方に車輪取付用フランジが突出して形成されており、前記一対の壁体のうち前記車輪取付用フランジ側の壁体と、前記内軸本体と、前記車輪取付用フランジとが一体に形成されている請求項１〜２のいずれかに記載の車輪用転がり軸受装置。
前記中空部内に、前記内軸を構成する材料よりも比重が小さく、当該内軸の強度を高めるための材料が充填されている請求項１〜３のいずれかに記載の車輪用転がり軸受装置。
前記一対の壁体のうち一方の壁体に貫通孔が形成されており、前記内軸を構成する材料よりも比重の小さい材料が前記貫通孔より中空部内に注入されてなる請求項４に記載の車輪用転がり軸受装置。
前記中空部内に充填される材料が発泡樹脂である請求項４〜５のいずれかに記載の車輪用転がり軸受装置。
外輪部材と、この外輪部材に対して径方向内側で同心に配設される、内軸及び内輪構成部材からなる内輪部材と、前記外輪部材と内輪部材との間に設けられる転動体とを備え、前記内輪構成部材は、前記内軸の挿入が可能な中心孔を有し、且つ前記内輪構成部材の中心孔に挿入される内軸の端部が、前記内輪構成部材の端面にかしめられている車輪用転がり軸受装置であって、
前記内軸は、略筒状の内軸本体を有しており、この内軸本体の内部の中空部に、前記内軸を構成する材料よりも比重が小さく、当該内軸の強度を高めるための材料が充填されていることを特徴とする車輪用転がり軸受装置。