JP4940566B2 - 車輪用軸受装置 - Google Patents

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Description

この発明は、車輪用軸受装置に関する。
自動車等の車輌の車輪が取り付けられる車輪用軸受装置として従来知られるものに、車輪側部材が取り付けられるフランジ部をアウタ側端部に有する内軸を備え、フランジ部の内径側部から軸心方向に突出するよう形成された筒状のホイールインロー部を有するものがある。フランジ部に取り付けられる車輪側部材としては、車輪のホイール、ディスクブレーキ装置のディスクロータがある。また、ホイールインロー部はフランジ部に車輪側部材を取り付ける際にガイドとなるものであり、ホイールインロー部の外周側に車輪側部材が外嵌してフランジ部に取り付けられる。
フランジ部の内径側部の強度を確保しつつ車輪用軸受装置の軽量化を図るために、筒状のホイールインロー部の内周側の凹部を所定の形状にしたものがある。例えば、特許文献１において、凹部を大きな半径のアール形状とし、凹部の深さが凹部の開口部の直径の０．３〜０．８倍に設定されたものがある。
また、特許文献１に記載されている車輪用軸受装置は、ホイールインロー部の基端部側において、ホイールインロー部の外周面から径方向外方のフランジ部の取り付け面へと連続させる外アール面部が形成されている。この外アール面部の形状、寸法は、ホイールインロー部に外嵌させる車輪側部材の内周形状により決定される。なお、ホイールインロー部内周側の凹部の半径は、ホイールインロー部外周側の外アール面部の半径（アール寸法）よりも数倍から数十倍も大きくされている。
特開２００１−４７８０５号公報（請求項１）
特許文献１に記載されている軸受装置は外アール面部の半径が小さくされており、この外アール面部においてフランジ部の断面形状が急激に変化している。従って、軸受装置に荷重が作用してフランジ部に曲げーモーメントが生じた場合に、この外アール面部に局部的な応力が作用し、過度に大きな荷重が作用すると外アール面部においてひび割れが生ずるおそれがある。この外アール面部の半径はフランジ部に取り付けられる車輪側部材の内周形状により決定されるため、外アール面部における応力集中を避けるために外アール面部の形状を変更したり、外アール面部の半径を大きくすることができない。
この発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、ホイールインロー部の基端部外周面とフランジ部の内径側部との間の外アール面部における応力集中の発生を防止できる車輪用軸受装置を提供することを目的とする。
前記目的を達成するためのこの発明の車輪用軸受装置は、車輪側部材が取り付けられるフランジ部をアウタ側端部に有する回転側部材を備え、前記フランジ部の内径側部から突出するよう形成された筒状のホイールインロー部を有する車輪用軸受装置において、前記ホイールインロー部の基端部側に、当該ホイールインロー部の外周面から径方向外方へ連続する外アール面部が形成され、かつ、当該ホイールインロー部の内周面から径方向内方へ連続する内アール面部が形成され、前記内アール面部の半径が前記外アール面部の半径以下とされていることにより、前記ホイールインロー部の基端部に発生する応力を前記外アール面部と前記内アール面部とに分散させ、前記内アール面部の半径が１．５ｍｍ以上であることを特徴としている。
このような構成の車輪用軸受装置によれば、内アール面部の半径が外アール面部の半径よりも小さくされているため、軸受装置に荷重が作用してフランジ部に曲げモーメントが作用した場合に、ホイールインロー部の基端部に発生する応力を、ホイールインロー部の基端部外周側の外アール面部と内周側の内アール面部とに分散させることができる。つまり、従来発生していたホイールインロー部の基端部外周側の外アール面部における局部的な応力の集中を緩和できる。従って、ホイールインロー部の基端部におけるひび割れ等の損傷を防止することができる。
また、ホイールインロー部の内周側の内アール面部の半径のみを操作することで、フランジ部の内径側部に発生する最大応力を小さくさせることができる。従って、ホイールインロー部に外嵌させてフランジ部に取り付けられる車輪側部材の内周形状を変更させる必要がない。
また、前記内アール面部の半径が１．５ｍｍ以上であるので、フランジ部に曲げモーメントが生じた際に、内アール面部に局部的な応力を集中させることがなく、フランジ部の内径側部における応力を広く分散させることができる。
本発明の車輪用軸受装置によれば、フランジ部に大きな曲げモーメントが作用しても、フランジ部の内径側部における応力集中を防止できる。つまり、従来ホイールインロー部の基端部外周側の外アール面部において局部的な応力集中が発生していたが、発生する応力をホイールインロー部の基端部外周側と基端部内周側とに分散させることができ、最大発生応力を小さくさせることができる。従って、外アール面部における割れ等の損傷を防止することができ、安全な車輪用軸受装置を得ることができる。
以下、この発明の実施の形態について添付図面を参照しながら詳述する。
図１はこの発明の実施の一形態に係る車輪用軸受装置（以下、単に軸受装置ともいう）を示す縦断面図である。この軸受装置は、自動車等の車輌の車輪用として用いることができ、車輪側部材５が取り付けられるフランジ部４をアウタ側（外側）端部１０に有する内軸１と、この内軸１の径方向外方に設けられた外輪２とを備えている。なお、フランジ部４に取り付けられる車輪側部材５としては車輪のホイール、ディスクブレーキ用のブレーキロータがある。また、内軸１のインナ側（内側）端部１１には内輪部材１４が外嵌して取り付けられており、外輪２は２列の転動体３ａ，３ｂを介在させて内軸１と内輪部材１４との径方向外方に設けられている。
内軸１のフランジ部４は内軸１のアウタ側端部１０において径方向外方向きに形成されており、フランジ部４の軸方向アウタ側となる車輪側部材５用の取り付け面４ａは軸受の中心線（軸心）Ｃに直交する面となるよう形成されている。また、内軸１のインナ側端部１１には前記内輪部材１４を外嵌させるための小径部７が形成されている。小径部７の軸方向アウタ側には環状の段付き面（突き当て面）８が形成されており、段付き面８の外周縁から軸方向アウタ側に向かって中径部９が形成されている。中径部９のさらに軸方向アウタ側は大径部１２が形成されており、大径部１２の表面は内軸１と外輪２との間に設けられたシール部材１３のシール面とされている。
内輪部材１４は、内軸１のインナ側端部１１に形成された小径部７に外嵌しかつ段付き面８に突き当てられて内軸１に取り付けられている。さらに、内軸１のインナ側端部１１の外周側部が径方向外向きに広げられて形成されたかしめ部１５により、内輪部材１４は軸方向に圧縮され、内輪部材１４は軸力を持って内軸１に外嵌固定されている。
内輪部材１４の外周面には第１転動体３ａ用の単一の軌道面が形成されている。そして、内軸１の中径部９の外周面に第２転動体３ｂ用の単一の軌道面が形成されている。第１、第２の転動体３ａ，３ｂは図１に示す玉以外に円錐ころであってもよい。
外輪２は内軸１と同軸となるよう設けられており、外輪２は円筒部１６とフランジ部１７とを有している。そして、円筒部１６の内周面に第１、第２転動体３ａ，３ｂ用の２列の軌道面が形成されている。
フランジ部１７は円筒部１６の外周面側に設けられており、外輪２のフランジ部１７を車体側部材と連結させることによりこの車輪用軸受装置は車輌本体と固定される。つまり、図１の軸受装置は、外輪２が車輌本体と固定される固定側部材とされ、車輪側部材５が取り付けられるフランジ部４を有する内軸１が回転側部材とされている。そして、この軸受装置が車輌本体に固定されると、内軸１のフランジ部４側がアウタ側となり、内軸１に外嵌された内輪部材１４側がインナ側となる。
さらに内軸１のアウタ側端部１０にホイールインロー部６が設けられている。ホイールインロー部６はフランジ部４の内径側部から軸方向のアウタ側へ突出するよう形成された円筒状の部材であり、フランジ部４の取り付け面４ａに前記車輪側部材５を取り付ける際のガイドとなる。図１のホイールインロー部６は、フランジ部４の取り付け面４ａ内径側部から軸方向アウタ方へ突出する円筒部１８を有している。円筒部１８は軸受の中心線Ｃを中心としている。ホイールインロー部６は内軸１と一体として形成されている。
そして、ホイールインロー部６の基端部６ａ側において、ホイールインロー部６の外周面２３から径方向外方へ向かって連続する外アール面部２１が形成され、かつ、ホイールインロー部６の内周面１９から径方向内方へ向かって連続する内アール面部２２が形成されている。つまり、ホイールインロー部６の外周面２３は、その基端部６ａの外アール面部２１を介してフランジ部４の取り付け面４ａと連続している。そしてホイールインロー部６の軸方向の外周面２３と、軸方向に直交する方向のフランジ部４の取り付け面４ａとは、この外アール面部２１において向きが９０°変えられている。
また、ホイールインロー部６の内側面は、円筒部１８の内周面１９とその軸方向奥部の底面２０とから構成されており、内周面１９はホイールインロー部６の基端部６ａ側の内アール面部２２を介して底面２０と連続している。そして内周面１９と底面２０とは、この内アール面部２２において向きが（９０°）変えられている。また、外アール面部２１と内アール面部２２において、中心線Ｃに平行な方向の外周面２３と内周面１９から、滑らかに外方と内方に夫々向きが変えられている。なお、図１に示すホイールインロー部６の内側面の底面２０は中心線Ｃに直交する面とされているが、これ以外に軸方向インナ側へ向かって縮径する傾斜面部を有する構造としてもよい。
そして、内アール面部２２の半径（アール寸法）Ｒ２が外アール面部２１の半径Ｒ１以下とされている。さらに、内アール面部２２の半径Ｒ２が１．５ｍｍ以上とされている。つまり、内アール面部２２の半径Ｒ２の値は、１．５ｍｍ以上でかつ外アール面部２１の半径Ｒ１の値以下とされている。内アール面部２２の半径Ｒ２がこの上限値を超えると、フランジ部４に曲げモーメントが作用した場合に、外アール面部２１に局部的な応力が作用するおそれがあり、内アール面部２２の半径Ｒ２がこの下限値未満であると、フランジ部４に曲げモーメントが作用した場合に内アール面部２２に局部的な応力が作用するおそれがある。従って、内アール面部２２の半径Ｒ２を所定の値に設定することにより、フランジ部４の内径側部（ホイールインロー部６の基端部６ａ）における応力を、外アール面部２１と内アール面部２２とに分散させることができ、最大発生応力を小さくさせることができる。
また、外アール面部２１と内アール面部２２との相対的な軸方向の位置について説明すると、内アール面部２２の始点又は終点のいずれかが、外アール面部２１の始点から終点までの軸方向の範囲内に存在している。さらには、内アール面部２２の始点及び終点の両者が、外アール面部２１の始点から終点までの軸方向の範囲内に存在するよう配置させることができる。これにより、外アール面部２１と内アール面部２２とに応力を分散させやすくなる。
また、本発明の車輪用軸受装置は、図示する形態に限らずこの発明の範囲内において他の形態のものであっても良く、図示しないが、ホイールインロー部６の外周面２３が段付き形状とされてもよい。つまり、ホイールインロー部６の基端部６ａ側が先端部側よりも直径が大きい大径部を有するよう構成されていても良く、この場合の外アール面部２１はこの大径部からフランジ部４の取り付け面４ａとの間に配置されたアール部となる。
本発明の実施の一形態に係る車輪用軸受装置を示す縦断面図である。
符号の説明
１ 内軸
２ 外輪
４ フランジ部
５ 車輪側部材
６ ホイールインロー部
６ａ 基端部
１０ アウタ側端部
１９ 内周面
２１ 外アール面部
２２ 内アール面部
２３ 外周面
Ｃ 中心線
Ｒ１ 半径
Ｒ２ 半径

Claims (1)

  1. 車輪側部材が取り付けられるフランジ部をアウタ側端部に有する回転側部材を備え、前記フランジ部の内径側部から突出するよう形成された筒状のホイールインロー部を有する車輪用軸受装置において、
    前記ホイールインロー部の基端部側に、当該ホイールインロー部の外周面から径方向外方へ連続する外アール面部が形成され、かつ、当該ホイールインロー部の内周面から径方向内方へ連続する内アール面部が形成され、
    前記内アール面部の半径が前記外アール面部の半径以下とされていることにより、前記ホイールインロー部の基端部に発生する応力を前記外アール面部と前記内アール面部とに分散させ、
    前記内アール面部の半径が１．５ｍｍ以上であることを特徴とする車輪用軸受装置。
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