JP5023774B2

JP5023774B2 - 転がり軸受構造

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Publication number: JP5023774B2
Application number: JP2007098994A
Authority: JP
Inventors: 英志渋谷
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2007-04-05
Filing date: 2007-04-05
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2027-04-05
Also published as: JP2008256095A

Description

本発明は、車両用のハブユニット軸受などに適用される転がり軸受構造に関する。

従来、例えば車両用のハブユニット軸受は、図５に示すように、回転軸（車軸）１に外嵌めされ、一列の軌道面２ａを有したハブ２と、該ハブ２のインボード側外周に嵌め込まれ、前記軌道面２ａと隣接する一列の軌道面３ａを有した内輪（別体内輪）３とで構成される回転部材と、前記回転部材の複数列の軌道面２ａ，３ａと対向する複数列の軌道面４ａ，４ａを有した静止部材（外輪）４と、前記回転部材の軌道面２ａ，３ａと静止部材４の軌道面４ａ，４ａとの間に組み込まれる複数個の転動体（玉）５とで構成され、静止部材４は支持部材（例えばナックルＮ等）側に固定され、回転部材はホイールＷ側に固定される（例えば特許文献１を参照。）。
静止部材としての外輪４は、ハブ２が内装可能な内径を有した円筒形状に形成され、外径面４ｂの筒軸方向略中央に所定間隔をあけて複数個のフランジ６が突設されている。
例えば、先端方向にボルト孔７を備え、径方向外方に向けて延びた複数個のフランジ６が、外輪４の外径面４ｂで円周方向に所定間隔で交互に設けられている。そして、フランジ６の車体側に向いた面に、そのボルト孔７とナックルＮ側のボルト孔Ｎ１を連通せしめ、ボルトＢ１により支持部材としてのナックルＮに連結固定される。
一方、回転部材としてのハブ２は、前記外輪４の内径よりも小径で、回転軸に嵌合可能な内径を有した円筒形状に形成され、外径面２ｂの一端寄りにハブフランジ８が突設されている。そして、ハブフランジ８の先端方向にはボルト孔９が設けられており、そのボルト孔９をホイールＷ側のボルト孔W１と連通せしめ、ボルトＢ２によりホイールWに連結固定される。

このようなハブユニット軸受は、ナックルＮに対して正確に位置決めされて回転自在に支持される必要があるため、ナックルＮへの取付け時の位置決め性能が要求されている。
特許文献１に開示の先行技術では、インボード側に長筒状に延設された外輪外径面４ｂ（パイロット面）との間に微小すきまをもってナックルＮの内径面Ｎ２が対向配置され、フランジ６のナックル側対向面６ａにナックルＮのフランジ側対向面（先端面）Ｎ３を当接させ、そしてそれぞれのボルト孔７，Ｎ１同士を連通させてボルトＢ１で連結固定していたものであった。
しかし、特許文献１に開示の技術にあっては、位置決め性能はあるが、パイロット面４ｂが全周にかかわって存在しているため、重量及び放熱性に問題がある。

特許文献２は、ナックルへの転がり軸受の取付け時の位置決め性能を向上する構造を提供している。

特許文献２によると、外輪のフランジのナックル対向面に当接するナックルの環状板部に設けたボルト孔の近傍に、外輪のフランジ外径面に当接する位置決め用突起を突設する加工を施し、該位置決め用突起を外輪のフランジ外径面に当接させることで、フランジ側のボルト孔とナックル側のボルト孔を位置決めして連通させるとともにボルト止めを行っていた。

しかし、この特許文献２の先行技術によると、ナックルに位置決め用の突起を特別に加工する必要があり、ナックルの構造が複雑となり製造手間及びコストが掛かっていた。
また、自動車のブレーキロータは重量の嵩む部品であり、しかもバネ下荷重でもあることから、省資源省エネルギーや操縦安定性向上のため、昨今、ブレーキパッドの性能向上とともに小型軽量化が図られている。
しかし、特許文献２に開示の先行技術では、ナックル側への位置決め用突起の追加により重量増加となることから、先の小型軽量化の目的達成は図ることができない。
特開２００５−１８０４８２号公報特開２００３−２５４３４６号公報

本発明は、このような課題を解決するためになされており、その目的は、車両軽量化に寄与するとともに、支持部材側に特別な加工を施すことなく位置決め性能を向上し得る転がり軸受構造を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明の第１の発明は、外周面の円周方向複数箇所に、径方向外方に向けて突出するフランジを備え、
該複数個のフランジを介して支持部材に固定される静止部材と、
該静止部材との間に転動体を介在して回転可能に支持される回転部材とで構成され、
支持部材が車体側に固定されたナックルで、
静止部材がフランジを介して前記ナックルに固定され、かつ外径面がナックル内径面と嵌合していない外輪で、
回転部材が回転軸に外嵌めされるハブで、
前記複数個のフランジには、ナックルへの取付け時における案内面として機能する軸方向面部と径方向面部から構成された断面視Ｌ字形状の段差面が形成されているハブユニット軸受に適用される転がり軸受構造であって、
それぞれ隣り合うフランジ間には谷部が形成され、
所定のフランジ間の谷部には、センサ取り付け用の平坦面を形成し、
該平坦面は、段差面の軸方向面部よりも小径で、かつ段差面の径方向面部よりもナックル方向に延設されるとともに、回転軸と平行に形成されており、
前記ナックルと前記谷部との間には隙間Ｌ１が形成され、
前記ナックルと前記平坦面を介して取り付けられるセンサとの間には隙間Ｌ２が形成され、
前記隙間Ｌ１とＬ２が連通してロータの冷却効果を向上するための一連の空気の流路を形成していることを特徴とする転がり軸受構造としたことである。

第２の発明は、第１の発明において、センサと対向するナックルの面部にはセンサと干渉しない切欠きが形成されており、ナックルとセンサとの間の所定の隙間は前記切欠きによって形成されていることを特徴とする転がり軸受構造としたことである。

本発明によれば、車両軽量化に寄与するとともに、支持部材側に特別な加工を施すことなく位置決め性能を向上し得る転がり軸受構造を提供できた。

以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照して説明する。なお、本実施形態は、本発明の一実施形態にすぎずなんらこれに限定解釈されるものではなく、本発明の範囲内で設計変更可能である。
「実施例１」

図１乃至図４は、本発明転がり軸受構造の一例として、自動車のアクスル（車軸）構造に適用した車軸支持用の転がり軸受構造を示す。

本実施例は、本発明転がり軸受構造の一例として、例えば自動車などの各種車両に用いることができる回転部材が回転軸に外嵌めされるハブである車輪支持用のハブユニット軸受、ここでは一例として自動車の駆動輪に組込まれる車輪支持用のハブユニット軸受を想定して説明する。なお、従動輪に組込まれる車輪支持用のハブユニット軸受も対象である。
また、図示した本実施例の車輪支持用軸受ユニットは、回転部材と静止部材にそれぞれフランジが備えられているいわゆる第三世代（ＨＵＢIIIともいう。）として区別される形式である。

本実施例の車輪支持用のハブユニット軸受は、図３及び図４に示すように、一列の軌道面２ａを有したハブ２と、該ハブ２のインボード側外周に嵌め込まれ、前記軌道面２ａと隣接する一列の軌道面３ａを有した内輪（別体内輪）３とで構成される回転部材と、前記回転部材の複数列の軌道面２ａ，３ａと対向する複数列の軌道面４ａ，４ａを有し、回転部材２（３）と同心に配して相対回転可能とした静止部材（外輪）４と、前記回転部材２（３）の軌道面２ａ，３ａと静止部材４の軌道面４ａ，４ａとの間に組み込まれる複数個の転動体（玉）５と、回転部材２（３）と静止部材４の端部領域に組み込まれて回転部材２（３）と静止部材４間の環状の軸受内空間を密封する密封装置Ｍとで構成されている。
そして、静止部材４は支持部材（例えばナックルＮ等）側に連結固定され、回転部材２はホイール側に連結固定される。

また本実施例では、ハブ２の外径面２ｂにＳ極とＮ極を周方向に着磁してなるパルサリングＰが備えられ、これと対向する外輪４側には、外方側からセンサＳが貫通して備えられている形態の一例を採用している。図４中、１０はセンサＳを外輪外径面４ｂに固定するための止めネジである。
なお、本実施例では、密封装置Ｍが、インボード側（車体側）とアウトボード側（ホイール側）に備えられている。アウトボード側の密封装置は、軸受内に封入した潤滑剤(例えば、グリース、油)が軸受外部に漏洩したり、異物(例えば、水、塵埃)が軸受内部に侵入したりすることを防止可能な周知の密封装置、例えば接触シール、非接触シール（シールドを含む）が本発明の範囲内で適宜選択される。また、芯金やシールリップの有無なども設計変更可能である。

回転部材としてのハブ２は、後述する静止部材としての外輪４の内径よりも小径で、回転軸に嵌合可能な内径を有した円筒形状に形成され、外径面２ｂの一端寄りに、径方向（図中矢印Ｙで示す方向）外方に向けて延びた円板状のハブフランジ８が突設されている。そして、ハブフランジ８の先端方向には、ボルト孔９が円周方向で複数個設けられており、そのボルト孔９を図示しないホイール側のボルト孔と連通せしめ、ボルトＢ２によりホイールに連結固定される。

静止部材としての外輪４は、ハブ２が内装可能な内径を有した円筒形状に形成され、外径面４ｂの筒軸方向（図中矢印Ｘ方向で示す方向）の略中央に所定間隔をあけて複数個のフランジ６が円周方向に突設されている。
例えば、先端（外径）方向にボルト孔７を備え、径方向（図中矢印Ｙで示す方向）外方に向けて先端先細り状に延び、かつ筒軸方向に所定厚さをもって突設された複数個のフランジ６と、それぞれ隣り合うフランジ６，６…間に設けた複数個の谷部１１・１１，１２・１２とが、外輪４の外径面４ｂで円周方向に交互に設けられている。

フランジ６には、支持部材としてのナックルＮへの取付け時における案内面として機能する段差面１３が形成されている。
段差面１３は、フランジ６のナックル側対向面６ａに、軸方向面部１３ａと径方向面部１３ｂから構成された断面視Ｌ字形状に切欠き形成されている。
そして、各フランジ６の段差面１３の径方向面部１３ｂには、ナックルＮ側のボルト孔Ｎ１と連通可能なボルト孔７が形成されている。本実施例によれば、このようにそれぞれのフランジ６に断面視Ｌ字形状に段差面１３を切欠き形成しているため、その分、軸受の軽量化が図れ、車両軽量化に寄与し得る。

谷部１１，１２は、図２及び図４に示すように、外輪４の外径面４ｂから僅かに隆起した面部で、所定間隔をあけて隣り合うフランジ６同士の間で谷状に構成されている。本実施例では、谷部１１と谷部１２はその谷部形状を異にしている。すなわち、谷部１１は谷部１２と比して、谷部領域が狭く形成されている。
そして本実施例では、所定のフランジ６，６間の谷部１１には、センサＳ取り付け用の平坦面１１ａを形成し、該平坦面１１ａの外方から軸受内に向けてセンサＳが貫通して備えられている。

本実施例によれば、平坦面１１ａは、段差面１３の軸方向面部１３ａよりも小径に形成されている。
そして、さらに平坦面１１ａは、段差面１３の径方向面部１３ｂよりもナックル側対向方向（図３で矢印Ｘ１方向車両側）に延設されている。
従って、平坦面１１ａよりも小径である谷部１１，１２は、段差面１３の軸方向面部１３ａよりも小径である。

本実施例では、このように構成していることから、次のような作用効果を奏する。
本実施例によれば、外輪４を組み込み、フランジ６のナックル側対向面６ａ（車体側に向いた面）に設けた段差面１３の軸方向面部１３ａに、ナックルＮの内径面Ｎ２を沿わせて摺接し、そしてナックルＮのフランジ側対向面（先端面）Ｎ３を段差面１３の径方向面部１３ｂに当接させる。すなわち、ナックルＮは、段差面１３を介して案内され、容易かつ確実に位置決めがなされる。
そして、このように段差面１３によって位置決めされていることから、フランジ６側のボルト孔７とナックルＮ側のボルト孔Ｎ１が容易に連通し、ボルトＢ１により支持部材としてのナックルＮに連結固定する。

ナックルＮは、フランジ６の段差面１３における軸方向面部１３ａに内径面Ｎ２が当接しており、さらに、その段差面１３の軸方向面部１３ａよりも谷部１１，１２が小径に形成されていることから、ナックルＮとの連結時において、ナックル内径面Ｎ２と谷部１１，１２との間には所定の隙間Ｌ１が形成される。
従って、この隙間Ｌ１が空気の流路として機能し、内側（例えばナックルの内径面Ｎ２側）から外側（例えばロータ側）への空気の流れが得られる。

また、本実施例のようにセンサＳを備えた実施例の場合、センサＳと対向するナックルＮの先端面Ｎ３箇所に、センサＳと干渉しない切欠きＫを形成しておくとよい。このようにナックルＮの先端面Ｎ３箇所に切欠きＫを形成することにより、センサＳとナックル先端面Ｎ３との間に所定の隙間Ｌ２が形成され、上述したナックル内径面Ｎ２と谷部１１，１２との間の隙間Ｌ１と連通し、ここにも空気の流路が形成される。

昨今の自動車のブレーキロータは、先に説明したように、小型化が図られてきている一方、熱容量が下がり、温度が高くなるため、ホイール軸受に熱影響を及ぼす状況にある。
そこで、ブレーキロータは冷却のため、ロータ部分に冷却用の空気孔が開けられており、空気が内側（ロータの車体側）から外側（ロータの外部側）へと流れるように設計されている。しかし、バッキングプレートに覆われたブレーキロータの場合、空気はロータの外側から内側に入り、また外側に出てしまうこととなるため、空気の流れが順調ではなく、ロータが冷却され難いものであった。さらに、先に説明した特許文献１のように、インボード側に長筒状に延設された外輪外径（パイロット）面４ｂとの間に微小すきまをもってナックル内径面Ｎ２が対向配置され、ナックルＮの先端面Ｎ３が外輪フランジ６と当接固定される形態の場合には、空気の流路が閉ざされて内側から外側への空気の流れが少ないため、空気の流れを考慮に入れて設計されているものではなく、冷却効果が得られ難いものであった（図５参照。）。また、上記外輪外径面４ｂは、円周方向に連続しているため、重量が大きくなってしまう。
そこで本実施例構成のように、フランジ６にナックルＮを当接案内する段差面１３を設け、その段差面１３よりも谷部１１，１２を小径に構成しているため、ナックル内径面Ｎ２と谷部１１，１２との間に空気が流れる隙間Ｌ１が形成される。さらに、センサＳとナックル先端面Ｎ３との間に所定の隙間Ｌ２が形成され、その隙間Ｌ２が、上述したナックル内径面Ｎ３と谷部１１，１２との間の隙間Ｌ１と連通し、空気の流路が形成されることにより、内側（例えばナックルの内径面Ｎ２側）から外側（例えばロータ側）への空気の流れが得られるため、ロータの冷却効果を向上させることができる。また、本実施例によれば、フランジ６にナックルＮを当接案内するインロー機能を有する段差面１３を設け、そのインロー機能を有する部分が従来の特許文献１のように円周方向に連続するものではないため、重量が大きくなるという不都合もない。

さらに、本発明によれば次のような作用効果をも得られると考えられる。
例えば、ハブユニット軸受は、通常、外輪フランジ６のボルト孔７がネジ孔で、ナックルＮ側のボルト孔Ｎ１が貫通孔で、車体裏側からボルト止めする構造であるが、本実施例によれば、インロー機能を有する段差面１３を外輪フランジ６に設けることとしたため、ボルト孔７の位置などを考慮すると、外輪フランジ６が外径方向に比較的大きくなる。そのことを利用して、外輪フランジ６側のボルト孔７を貫通孔、ナックルＮ側のボルト孔Ｎ１をネジ孔とし、車体外側からボルト止めする構造が容易に実施可能である。このような構造を採用することにより、保守点検・交換作業が極めて容易となる。
また、外輪４側のフランジ６の長さ・段差面１３とボルト孔７の加工を変えることで軸受本体部分の共通化を図ることも可能である。ハブユニット軸受は、多くの鍛造型や射出成形型を使用するので、生産数量が多いほど価格コストを低く抑えることができる。すなわち、この種の軸受構造は、長期にわたって補修部品を供給する必要があるため、例えば軸受本体部分を作り置きし、段差面１３とボルト孔７を仕様に応じて後加工して市場に供給することも可能である。
また、近年、省資源省エネルギーと自動車の動力性能の向上を両立させる目的で、自動車の車体重量は下げ、エンジン出力は上げる、すなわちパワーウエイトレシオが上がる傾向が見られる。これをアクスル構造の変化として考えると、軸受部分はサイズダウンし、等速ジョイント部分はサイズアップする方向になる。昨今、等速ジョイントを一体化したホイール軸受ユニットも見られるようになってきたが、このような軸受ユニットを車体に取り付けるためには、等速ジョイント部分をナックル穴Ｎ４（ナックル内径）より細くして、車体外側よりナックル穴Ｎ４を通して挿入することとなる。
しかし、等速ジョイント部分をナックル穴Ｎ４より細くするためには、軸受を悪戯に大きくする必要があり、車両重量及びバネ下荷重の増加を招き好ましくない。
本発明によれば、等速ジョイントが軸受外径よりも大径でも問題がないばかりか、等速ジョイントに外装されるラビリンスを活用し、ナックル穴Ｎ４内を通過する空気の清浄化を図るため等速ジョイントは大きい方が好ましい。

フランジ６の突設位置（円周方向の間隔、外輪外径面４ｂの軸方向位置など）、突設数、突設形状などは、仕様に応じて適宜本発明の範囲内で設計変更可能である。

また、車輪支持用軸受ユニットは、図示した本実施例形態に限定されるものではなく、本発明範囲内の全てのユニットが適用対象である。また、転動体５をころとする形態であってもよい。
なお、本実施例では、外輪４を静止部材、ハブ２（別体内輪３）を回転部材とした実施の一例について説明するが、外輪４を回転輪、ハブ２（別体内輪３）を静止輪とする形態であってもよく本発明の範囲内である。

本発明の転がり軸受構造の一実施例であるハブユニット軸受とナックルとの関係を示す概略断面図である。図１を外輪フランジ側からナックル方向に見た一部省略して示す概略断面図である。本発明の転がり軸受構造の一実施例であるハブユニット軸受の概略縦断面図である。図３のハブユニット軸受を外輪フランジ側からハブフランジ方向に見た状態の正面図である。特許文献１に係る軸受構造を一部省略して示す断面図である。

符号の説明

Ｎ支持部材（ナックル）
２ハブ（回転部材）
３別体内輪（回転部材）
５転動体
４外輪（静止部材）
６フランジ
１３ａ軸方向面部
１３ｂ径方向面部
１３段差面

Claims

外周面の円周方向複数箇所に、径方向外方に向けて突出するフランジを備え、
該複数個のフランジを介して支持部材に固定される静止部材と、
該静止部材との間に転動体を介在して回転可能に支持される回転部材とで構成され、
支持部材が車体側に固定されたナックルで、
静止部材がフランジを介して前記ナックルに固定され、かつ外径面がナックル内径面と嵌合していない外輪で、
回転部材が回転軸に外嵌めされるハブで、
前記複数個のフランジには、ナックルへの取付け時における案内面として機能する軸方向面部と径方向面部から構成された断面視Ｌ字形状の段差面が形成されているハブユニット軸受に適用される転がり軸受構造であって、
それぞれ隣り合うフランジ間には谷部が形成され、
所定のフランジ間の谷部には、センサ取り付け用の平坦面を形成し、
該平坦面は、段差面の軸方向面部よりも小径で、かつ段差面の径方向面部よりもナックル方向に延設されるとともに、回転軸と平行に形成されており、
前記ナックルと前記谷部との間には隙間Ｌ１が形成され、
前記ナックルと前記平坦面を介して取り付けられるセンサとの間には隙間Ｌ２が形成され、
前記隙間Ｌ１とＬ２が連通してロータの冷却効果を向上するための一連の空気の流路を形成していることを特徴とする転がり軸受構造。
センサと対向するナックルの面部にはセンサと干渉しない切欠きが形成されており、ナックルとセンサとの間の所定の隙間は前記切欠きによって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受構造。