JP4864674B2 - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Description

この発明は、ハブ軸の外周に軸受の内輪を嵌合させて使用する車輪用軸受装置に関し、たとえば焼結のパルサーリングを複列の転動体間に配置したタイプに好適に適用される技術に関する。

複列の転動体間に、例えば焼結のパルサーリングを配置した２．５世代のハブベアリングを図５、図６と共に説明する。
外輪５０および内輪５１間に複列に転動体５２を介在させた軸受（２世代ハブベアリング）を、完成させておき、これを客先あるいは軸受メーカー等でハブ軸５３に圧入して２．５世代のハブベアリングが組み立られる（例えば、特許文献１）。前記２世代ハブベアリング完成状態において、複列の転動体５２間に配置したパルサーリング５４であって、ラジアル方向のセンサ５５に対向して内輪５１に嵌合されるパルサーリング５４が、該内輪５１から抜け落ちない程度の締め代を設定しておく必要がある。

また、車両旋回時の旋回Ｇ（加速度）が高くなるような走行モードでは、ハブ軸５３と内輪内径との間でクリープが発生するのが一般的であるが、そのクリープ防止対策としてハブ軸５３と内輪内径の締め代を高く設定するのが有効な手段である。

米国特許第５９８４４２２号明細書

前述のように、ハブ軸と内輪内径の締め代を高く設定すると、２世代ハブベアリングをハブ軸に圧入した際に、内輪に嵌合されたパルサーリングの圧入面が膨張する。その結果、パルサーリングの外径面に過大な引っ張り応力が発生し、このパルサーリングの短寿命の恐れが生じる。そのため、従来は、ハブ軸と内輪内径との締め代を、前記クリープ防止対策で設定した締め代よりも低く設定するか、あるいは、板材打ち抜きタイプのパルサーリングを用いる必要があった。
しかし、ハブ軸と内輪内径との締め代を低く設定すると、旋回Ｇが高くなるような走行モードにおいて、ハブ軸と内輪内径との間でクリープを防止することができない。板材打ち抜きタイプのパルサーリングは、焼結のパルサーリングよりも製造コストが高くつく。

本発明の目的は、旋回Ｇが高くなるような走行モードにおいて、ハブ軸と内輪内径との間でクリープを防止することができるとともに、製造コストの低減を図ることができる車輪用軸受装置を提供することである。

この発明の車輪用軸受装置は、外輪および２個の内輪間に複列に転動体を介在させた軸受と、この軸受の２個の内輪を外周に嵌合させる軸部および車輪取付用フランジを有するハブとを備え、このハブの軸部外周面の前記車輪取付用フランジ側の端部から外径側へ延びる内輪当接面にアウトボード側の内輪の端面が当接する車輪用軸受装置において、前記複列の転動体間のうち内輪の外周に、前記外輪に取付けられたラジアル方向のセンサに対向して配置される外歯車状のリング部材が嵌合され、前記ハブの軸部の外周に、内輪内径部がクリープを防止し得る締め代で嵌合され、前記リング部材は焼結によって外歯車状に形成され、このリング部材が嵌合している箇所の内輪内径部に、内輪の嵌合部より半径方向外方へ凹む段差部を設けたことを特徴とする。

この構成によると、複列の転動体間のうち内輪の外周に、センサに対向する外歯車状のリング部材が嵌合されている。特に、このリング部材が嵌合している箇所の内輪内径部に、内輪の嵌合部より半径方向外方へ凹む段差部を設けたので、次のような作用、効果を奏する。

ハブ軸と内輪内径の締め代を高く設定した場合であっても、ハブの軸部の外周に軸受の内輪を嵌合つまり圧入した際に、リング部材の剛性によって、内輪の段差部をなす部分が若干撓む（弾性変形する）。したがって、リング部材の嵌合部があまり膨張しなくなる。それ故、リング部材の外径面に、過大な引っ張り応力が発生することはなく、リング部材の短寿命化を防止することができる。また板材打ち抜きタイプのリング部材ではなく、焼結タイプのリング部材を適用することができるので、製造コストの低減を図ることができる。

この発明において、前記２個の内輪の内輪内径部は、それぞれ段差部を有することが好ましい。この構成によると、インボード側およびアウトボード側のいずれの内輪にも、リング部材を圧入することができる。したがって、設計の自由度が広がる。この発明において、前記ハブの軸部のインボード側端を外径側へ加締めた加締部により内輪の端面を押し付けて、前記内輪を前記ハブに軸方向に固定してもよい。

この発明の車輪用軸受装置によると、内輪内径部に段差部を設けたので、ハブ軸と内輪内径の締め代を高く設定した場合であっても、ハブの軸部の外周に軸受の内輪をクリープを防止し得る締め代で嵌合つまり圧入した際に、リング部材の剛性によって、内輪の段差部をなす部分が若干撓む（弾性変形する）。したがって、リング部材の嵌合部があまり膨張しなくなる。それ故、リング部材の外径面に、過大な引っ張り応力が発生することはなく、リング部材の短寿命化を防止することができる。また板材打ち抜きタイプのリング部材ではなく、焼結によって外歯車状に形成された焼結タイプのリング部材を適用することができるので、製造コストの低減を図ることができる。このように、旋回Ｇが高くなるような走行モードにおいて、ハブ軸と内輪内径との間でクリープを防止することができるとともに、製造コストの低減を図ることができる車輪用軸受装置を実現できる。

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態について説明する。以下の説明においては、各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。

本発明の第１の実施形態を図１および図２と共に説明する。この実施形態に係る車輪用軸受装置は、ハブユニット形式でかつ複列円すいころ軸受形式としたものであり、いわゆる２．５世代型のものである。この明細書において、車輪用軸受装置を車両に取付けた状態で車両の車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車幅方向の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。以下の説明は、車輪用軸受装置の組立方法についても説明をも含む。

この車輪用軸受装置１は、複列の軸受２と、この軸受２を外周に嵌合させるハブ３とを備えている。軸受２は、外輪４と内輪５との間に複列に転動体６を介在させたものである。転動体６は各列毎に保持器７により保持されている。本実施形態において、複列とは２列のことを言う。ただし３列以上であっても良い。転動体６として、テーパころが適用されているが、ボールであっても良い。外輪４は一体のものであり、外周に車体取付用フランジ８を有する。車体取付用フランジ８の円周方向の複数個所には、ボルト挿通孔またはねじ孔からなる車体取付孔８ａが設けられている。内輪５は各列毎に設けられている。内輪５と外輪４との間の軸受空間の軸方向両端は、シール９，１０により密封されている。

外輪４の円周方向一箇所に、ラジアル方向に貫通するセンサ取付孔４ａが形成されている。このセンサ取付孔４ａは、軸受２の軸方向中間部に形成され、該センサ取付孔４ａに例えば磁気式のセンサ１１が水密に取付けられている。センサ検出面１１ａが、複列の転動体６，６間のリング部材収容空間１２（後述する）に臨むように配設されている。アウトボード側の内輪５において、アウトボード側の内周面に大鍔１３が形成され、インボード側の内輪５との合わせ面１４近傍の内周面に小鍔１５が形成されている。ここでアウトボード側の内輪５を「内輪５ou」と称し、インボード側の内輪５を「内輪５in」と称す。

このアウトボード側の内輪５ouのうち、前記合わせ面１４および小鍔１５に連なる外周である内輪外径部１６に、リング部材としてのパルサーリング１７が嵌合されている。このパルサーリング１７は、焼結によって外歯車状に形成され、ラジアル方向のセンサ１１に対向してリング部材収容空間１２に配置される。内輪外径部１６は、小鍔１５の外周よりもやや小径でかつパルサーリング１７の嵌合面よりも軸方向に長くなるように形成されている。

アウトボード側の内輪５ouのうち、パルサーリング１７の嵌合部１７ａの内径側である内輪内径部１８に、例えば旋削加工により環状の段差部１９が設けられている。段差部１９は、この内輪５ouの嵌合部よりも半径方向外方へ凹む｛図１に（ａ１）にて表記｝ように形成されている。この段差部１９の凹み量（ａ１）は、基準面となる内輪５ouの嵌合部に対し相対的に大きくても問題ない。ただし段差部１９は、軸部２０との締め代が少なくとも「０」となるように設定されている。内輪５ouの嵌合部と段差部１９との間の角部は、例えば面取り加工などによって尖りなきように形成され、内輪５ouが軸部２０の外周にスムースに嵌合可能になっている。

インボード側の内輪５inにおいて、インボード側の内周面に大鍔１３が形成され、アウトボード側の内輪５ouとの合わせ面２１近傍の内周面に小鍔１５が形成されている。このインボード側の内輪５inのうち、前記合わせ面２１および小鍔１５に連なる外周（内輪外径部１６）が形成されている。この内輪外径部１６は、小鍔１５の外周よりもやや小径でかつパルサーリング１７の嵌合面よりも軸方向に長くなるように形成されている。

このインボード側の内輪５inの内輪内径部１８にも、旋削加工等により段差部１９が設けられている。段差部１９は、この内輪５inの嵌合部よりも半径方向外方へ凹むように形成されている。この段差部１９の凹み量（ａ１）は、基準面となる内輪５inの嵌合部に対し相対的に大きくても問題ない。ただし段差部１９は、軸部２０との締め代が「０」または正となるように設定されている。しかも、この段差部１９の凹み量（ａ１）は、アウトボード側の内輪５ouの段差部１９の凹み量と同一値となるように定められている。本実施形態では、アウトボード側の内輪５ouの内輪外径部１６にパルサーリング１７が嵌合されているが、インボード側の内輪５inの内輪外径部１６にパルサーリング１７を嵌合しても良い。

ハブ３は、内輪５ou、内輪５inを外周に嵌合させる軸部２０および車輪取付用フランジ２２を有する。車輪取付用フランジ２２には、円周方向複数箇所にボルト圧入孔２２ａが設けられ、各ボルト圧入孔２２ａにハブボルト２３が圧入状態に取付けられている。軸部２０の中心部には、等速ジョイントの外輪のステム部（図示せず）に挿通させる貫通孔２０ａが設けられている。軸部２０の外周面における車輪取付用フランジ側の端部には、外径側へ延びる内輪当接面２４が設けられ、この内輪当接面２４にアウトボード側の内輪５ouの端面が当接する。

例えば、図示外の等速ジョイント外輪に設けられた段面を、内輪５inの端面に押し付けて内輪５ou、内輪５inを固定している。これによって、内輪５ou、内輪５inは、内輪当接面２４との間でハブ３に対して軸方向に固定されている。軸部２０の外周面と内輪当接面２４との間に形成される隅部２５の丸みの半径は、例えば、内輪５ouの面取り寸法より小さくして、軸部２０と軸受２とが干渉しないように定められている。ただし、このような構成に限定されるものではなく、隅部２５に、軸部２０と軸受２とが干渉しない逃がし加工等を施してもよい。

ハブ３の車輪取付用フランジ２２の根元部からは、ハブ３と同心の円環状のパイロット部２６が突出している。パイロット部２６は、ブレーキパイロット２６ａと、ホイールパイロット２６ｂとを有する。これらのうちブレーキパイロット２６ａは、車輪取付用フランジ２２のアウトボード側の側面に重ねて取付けられるブレーキディスクを案内する部分となる。ホイールパイロット２６ｂは、前記ブレーキパイロット２６ａよりもアウトボード側に突出する。なお、パイロット部２６は、円周方向複数箇所に切欠が設けられて複数個に分割されたものであっても良い。

次に、車輪用軸受装置１の組立方法について説明する。
図２に示すように、複列の軸受２の完成品を準備しておく。その際、パルサーリング１７が内輪５の外周から不所望に抜け落ちない程度の締め代が設定されている。この軸受２をハブ３の軸部２０に圧入して組み立てる。このとき軸部２０の外周と内輪内径部１８との締め代は、クリープを防止し得る程度の高めの締め代が設定されている。

以上説明した車輪用軸受装置１によると、複列の転動体６，６間のうち内輪５の外周に、センサ１１に対向するパルサーリング１７が嵌合されている。特に、このパルサーリング１７が嵌合している箇所１７ａの内輪内径部１８に、内輪５の嵌合部より半径方向外方へ凹む段差部１９を設けたので、次のような作用、効果を奏する。

ハブ３の軸部２０の外周と内輪内径との締め代を、本実施形態のようにクリープを防止し得る程度に高く設定した場合であっても、軸部２０の外周に軸受２の内輪５ou、内輪５inを嵌合つまり圧入した際に、パルサーリング１７の剛性によって、内輪５ouの段差部１９をなす部分が若干撓む（弾性変形する）。したがって、パルサーリング１７の嵌合部１７ａがあまり膨張しなくなる。それ故、パルサーリング１７の外径面に、過大な引っ張り応力が発生することはなく、パルサーリング１７の短寿命化を防止することができる。

また板材打ち抜きタイプのパルサーリングではなく、焼結タイプのパルサーリング１７を適用することができるので、製造コストの低減を図ることができる。したがって、旋回Ｇが高くなるような走行モードにおいて、ハブ軸と内輪内径との間でクリープを防止することができるとともに、製造コストの低減を図ることができる車輪用軸受装置を得ることができる。２個の内輪５ou、内輪５inの内輪内径部１８は、それぞれ段差部１９を有するので、インボード側およびアウトボード側のいずれの内輪５in，５ouにも、パルサーリング１７を圧入することができる。このように、内輪５に対するパルサーリング１７の軸方向相対位置を選択したうえで圧入することができるので、設計の自由度が広がる。

次に、本発明の第二の実施形態に係る加締タイプの車輪用軸受装置１Ａについて、図３と共に説明する。
この車輪用軸受装置１Ａの内輪５は、ハブ３の軸部２０のインボード側端を外径側へ加締めた加締部２０ｂによって、内輪当接面２４との間でハブ３に対して軸方向に固定されている。この軸受２のインボード側の内輪５inのうち、アウトボード側の内輪５ouとの合わせ面２１（端面）および小鍔１５に連なる外周、つまり内輪外径部１６に、パルサーリング１７が嵌合されている。ただし、第一の実施形態に係る車輪用軸受装置１と同様に、アウトボード側の内輪５ouの内輪外径部１６に、パルサーリング１７を嵌合することも可能である。パルサーリング１７はインボード側の内輪外径部、アウトボード側の内輪外径部のどちらに嵌合しても機能上問題なく使用できる。その他第一の実施形態に係る車輪用軸受装置１と同様の構成となっている。

第２の実施形態に係る車輪用軸受装置１Ａにおいても、パルサーリング１７が嵌合している箇所１７ａの内輪内径部１８に、内輪５の嵌合部より半径方向外方へ凹む段差部１９を設けているので、軸部２０への圧入時にパルサーリング１７の嵌合部１７ａはあまり膨張しなくなる。それ故、パルサーリング１７の外径面に、過大な引っ張り応力が発生することはなく、パルサーリング１７の短寿命化を防止することができる。また焼結タイプのパルサーリング１７を適用することができるので、製造コストの低減を図ることができる。

図４に示す第三に実施形態に係る車輪用軸受装置１Ｂは、第二の実施形態に係る車輪用軸受装置１Ａを従動輪用としたものであり、ハブ３の軸部２０Ａは、図３の例における中心部の貫通孔２０ａを有しないものとされている。この車輪用軸受装置１Ｂも、第２の実施形態に係る車輪用軸受装置１Ａと同様の効果を奏する。

本発明の他の実施形態として、軸方向一方の内輪内径部だけに、段差部を設けてもよい。この場合には、軸方向他方の内輪の内輪内径部の段差部を旋削加工する手間が省ける。したがって加工工数の低減を図ることができる。
説明した実施形態では、旋削加工により段差部が設けられているが、旋削加工以外の加工方法（例えば、研削加工等）によって段差部を設けてもよい。この場合、研削砥石によって、内輪の嵌合部と段差部との間の角部の面取り加工をも行うことができ、工数の低減を図ることが可能となる。その他段差部の加工方法は、特に限定されるものではない。

本発明の第一の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図である。 同車輪用軸受装置のハブに、軸受を圧入する状態を表す段面図である。 本発明の第二の実施形態に係る加締タイプの車輪用軸受装置の段面図である。 本発明の第三の実施形態に係る加締タイプの車輪用軸受装置の段面図である。 従来の車輪用軸受装置の断面図である。 従来の車輪用軸受装置のハブに、軸受を圧入する状態を表す段面図である。

符号の説明

１…車輪用軸受装置
２…軸受
３…ハブ
４…外輪
５…内輪
６…転動体
１１…磁気式センサ
１７…パルサーリング
１８…内輪内径部
１９…段差部
２０…軸部
２０ｂ…加締部
２２…車輪取付用フランジ

Claims (3)

1. 外輪および２個の内輪間に複列に転動体を介在させた軸受と、この軸受の２個の内輪を外周に嵌合させる軸部および車輪取付用フランジを有するハブとを備え、このハブの軸部外周面の前記車輪取付用フランジ側の端部から外径側へ延びる内輪当接面にアウトボード側の内輪の端面が当接する車輪用軸受装置において、
   前記複列の転動体間のうち内輪の外周に、前記外輪に取付けられたラジアル方向のセンサに対向して配置される外歯車状のリング部材が嵌合され、
   前記ハブの軸部の外周に、内輪内径部がクリープを防止し得る締め代で嵌合され、前記リング部材は焼結によって外歯車状に形成され、このリング部材が嵌合している箇所の内輪内径部に、内輪の嵌合部より半径方向外方へ凹む段差部を設けたことを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 請求項１において、
   前記２個の内輪の内輪内径部は、それぞれ段差部を有する車輪用軸受装置。
3. 請求項１または請求項２において、
   前記ハブの軸部のインボード側端を外径側へ加締めた加締部により内輪の端面を押し付けて、前記内輪を前記ハブに軸方向に固定した車輪用軸受装置。

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