JP6448693B2 - 車輪用軸受装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車輪用軸受装置に関する。
従来より、車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置が知られている（例えば特許文献１参照）。かかる車輪用軸受装置は、車体に外方部材が固定される。また、外方部材の内側に内方部材が配置され、外方部材と内方部材のそれぞれの転走面間に複数の転動体が介装されている。こうして、車輪用軸受装置は、転がり軸受構造を構成し、内方部材に取り付けられた車輪を回転自在としているのである。
ところで、このような車輪用軸受装置は、内方部材のインナー側に形成された内側転走面と当該内側転走面のインナー側鍔面が交わる部分に、いわゆるヌスミ加工が施されている（以降「インナー側ヌスミ加工部」という：図９参照）。また、内方部材のアウター側に形成された内側転走面と当該内側転走面のアウター側鍔面が交わる部分にも、いわゆるヌスミ加工が施されている（以降「アウター側ヌスミ加工部」という：図９参照）。インナー側ヌスミ加工部およびアウター側ヌスミ加工部は、切削工具の刃先を逃がすために形成された窪み部分である。
更に、このような車輪用軸受装置は、内方部材のアウター側に形成された内側転走面の隣接箇所に車輪取付フランジが設けられている。そのため、車輪が縁石に乗り上げるなどして車輪取付フランジに大きくかつ衝撃的な外力が掛かると、車輪取付フランジの基端部分に近いアウター側ヌスミ加工部に応力が集中してしまう場合があった（図９における※印部参照）。そこで、内方部材のアウター側にはアウター側鍔面を形成せず、別部材を嵌合することによってアウター側鍔面の機能を確保した車輪用軸受装置が提案されていたのである（例えば特許文献２参照）。しかし、かかる車輪用軸受装置は、切削加工に時間がかかるとともに部品点数が多く、更には構造が複雑になるという問題があった。このような背景から、簡素な構造でありながらアウター側ヌスミ加工部に生じる応力値を低減できる車輪用軸受装置が求められていたのである。ひいては、簡素な構造でありながら高い剛性を確保できる車輪用軸受装置が求められていたのである。
特開２０１２−２０６７６号公報 特開２００６−３１２９６１号公報
簡素な構造でありながらアウター側ヌスミ加工部に生じる応力値を低減できる車輪用軸受装置を提供する。ひいては、簡素な構造でありながら高い剛性を確保できる車輪用軸受装置を提供する。
第一の発明は、
内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、
外周に複列の内側転走面が形成された内方部材と、
前記外方部材と前記内方部材のそれぞれの転走面間に転動自在に介装される複数の転動体と、を備え、
前記内方部材のインナー側に形成された前記内側転走面と当該内側転走面のインナー側鍔面が交わる部分にインナー側ヌスミ加工部が設けられ、
前記内方部材のアウター側に形成された前記内側転走面と当該内側転走面のアウター側鍔面が交わる部分にアウター側ヌスミ加工部が設けられ、
更に前記内方部材のアウター側に形成された前記内側転走面の隣接箇所に車輪取付フランジが設けられている車輪用軸受装置において、
前記インナー側ヌスミ加工部の曲率半径をＲｉとし、
前記アウター側ヌスミ加工部の曲率半径をＲｏとした場合、
これらがＲｉ＜Ｒｏの関係を満たしている、としたものである。
第二の発明は、第一の発明に係る車輪用軸受装置において、
前記インナー側ヌスミ加工部の曲率半径をＲｉとし、
前記アウター側ヌスミ加工部の曲率半径をＲｏとした場合、
これらが１．２×Ｒｉ＜Ｒｏ＜２．５×Ｒｉの関係を満たしている、としたものである。
第三の発明は、第一又は第二の発明に係る車輪用軸受装置において、
前記転動体の大径側端面と前記インナー側鍔面が接する部分の高さ寸法をＤｉとし、
前記転動体の大径側端面と前記アウター側鍔面が接する部分の高さ寸法をＤｏとした場合、
これらがＤｉ＝Ｄｏの関係を満たしている、としたものである。
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
第一の発明に係る車輪用軸受装置は、インナー側ヌスミ加工部の曲率半径をＲｉとし、アウター側ヌスミ加工部の曲率半径をＲｏとした場合、これらがＲｉ＜Ｒｏの関係を満たしている。かかる車輪用軸受装置によれば、アウター側ヌスミ加工部に応力が集中するのを防ぐことができる。従って、簡素な構造でありながらアウター側ヌスミ加工部に生じる応力値を低減することができる。ひいては、簡素な構造でありながら高い剛性を確保することができる。
第二の発明に係る車輪用軸受装置は、インナー側ヌスミ加工部の曲率半径をＲｉとし、アウター側ヌスミ加工部の曲率半径をＲｏとした場合、これらが１．２×Ｒｉ＜Ｒｏ＜２．５×Ｒｉの関係を満たしている。かかる車輪用軸受装置によれば、車輪取付フランジに外力が掛かってもアウター側ヌスミ加工部が開閉するような歪みが生じにくくなる。従って、アウター側ヌスミ加工部に生じる応力値を確実に低減することができる。
第三の発明に係る車輪用軸受装置は、転動体の大径側端面とインナー側鍔面が接する部分の高さ寸法をＤｉとし、転動体の大径側端面とアウター側鍔面が接する部分の高さ寸法をＤｏとした場合、これらがＤｉ＝Ｄｏの関係を満たしている。かかる車輪用軸受装置によれば、車輪取付フランジに外力が掛かってもアウター側ヌスミ加工部が開閉するような歪みが生じにくくなる。従って、アウター側ヌスミ加工部に生じる応力値を更に確実に低減することができる。
車輪用軸受装置を示す斜視図。 車輪用軸受装置の構造を示す断面図。 車輪用軸受装置の一部構造を示す断面図。 車輪用軸受装置の一部構造を示す断面図。 アウター側シール部材を示す断面図。 車輪用軸受装置の取付構造を示す断面図。 インナー側ヌスミ加工部とその周辺を示す断面図。 アウター側ヌスミ加工部とその周辺を示す断面図。 従来の車輪用軸受装置におけるインナー側ヌスミ加工部とアウター側ヌスミ加工部を示す断面図。
まず、図１から図４を用いて、本発明に係る車輪用軸受装置１について説明する。図１は、車輪用軸受装置１を示す斜視図である。図２は、車輪用軸受装置１の構造を示す断面図である。図３および図４は、車輪用軸受装置１の一部構造を示す断面図である。
車輪用軸受装置１は、車輪を回転自在に支持するものである。車輪用軸受装置１は、外方部材２と、内方部材３と、転動体４と、保持器５と、インナー側シール部材６と、アウター側シール部材７と、を備える。なお、本明細書において、「インナー側」とは、車体に取り付けた際の車輪用軸受装置１の車体側を表し、「アウター側」とは、車体に取り付けた際の車輪用軸受装置１の車輪側を表す。
外方部材２は、転がり軸受構造の外輪部分を構成するものである。外方部材２は、例えばＳ５３Ｃ等の中高炭素鋼で構成されている。外方部材２のインナー側端部における内周には、嵌合面２ａが形成されている。また、外方部材２のアウター側端部における外周には、嵌合面２ｂが形成されている。更に、外方部材２の軸方向中央部における内周には、二つの外側転走面２ｃ・２ｄが形成されている。外側転走面２ｃは、後述する内側転走面３ｃに対向する。外側転走面２ｄは、後述する内側転走面３ｄに対向する。なお、外側転走面２ｃ・２ｄには、例えば高周波焼入れが施され、表面硬度が５８〜６４ＨＲＣの範囲となっている。加えて、外方部材２の外周には、車体取付フランジ２ｅが一体的に形成されている。車体取付フランジ２ｅには、複数のボルト穴２ｆが設けられている。
内方部材３は、転がり軸受構造の内輪部分を構成するものである。内方部材３は、ハブ輪３１と内輪３２で構成されている。
ハブ輪３１は、例えばＳ５３Ｃ等の中高炭素鋼で構成されている。ハブ輪３１には、そのインナー側端部から軸方向中央部まで小径段部３ａが形成されている。小径段部３ａは、ハブ輪３１の外径が小さくなった部分を指し、その外周面が回転軸Ａを中心とする円筒形状となっている。また、ハブ輪３１には、そのインナー側端部からアウター側端部まで貫かれた自在継手取付穴３ｂが形成されている。自在継手取付穴３ｂは、ハブ輪３１の中心に設けられた貫通穴を指し、その内周面が凹部と凸部が交互に並ぶ凹凸形状（スプライン穴）となっている。但し、従動仕様については、自在継手取付穴３ｂが形成されていない。更に、ハブ輪３１の外周には、内側転走面３ｃが形成されている。内側転走面３ｃは、前述した外側転走面２ｃに対向する。なお、小径段部３ａから内側転走面３ｃを経てシールランド部（後述する車輪取付フランジ３ｅの基端部分である）までには、例えば高周波焼入れが施され、表面硬度が５８〜６４ＨＲＣの範囲となっている。加えて、ハブ輪３１の外周には、車輪取付フランジ３ｅが一体的に形成されている。車輪取付フランジ３ｅには、回転軸Ａを中心とする同心円上に等間隔で複数のボルト穴３ｆが設けられ、それぞれのボルト穴３ｆにはハブボルト３３が圧入されている。
内輪３２は、例えばＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼で構成されている。内輪３２の外周には、嵌合面３ｇが形成されている。また、内輪３２の外周には、内側転走面３ｄが形成されている。内輪３２は、ハブ輪３１の小径段部３ａに嵌合（外嵌）されることにより、ハブ輪３１の外周に内側転走面３ｄを構成する。内側転走面３ｄは、前述した内側転走面２ｄに対向する。なお、内輪３２は、いわゆるズブ焼入れが施され、芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲となっている。
転動体（以降「円錐ころ」という）４は、転がり軸受構造の転動部分を構成するものである。円錐ころ４は、例えばＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼若しくはＳＣｒ４２０等の浸炭鋼で構成されている。インナー側の円錐ころ列４Ｒを構成している円錐ころ４は、後述する保持器５によって円形にかつ等間隔にならべられている。これらの円錐ころ４は、外方部材２の外側転走面２ｄと内方部材３（内輪３２）の内側転走面３ｄの間に転動自在に介装されている。また、アウター側の円錐ころ列４Ｒを構成している円錐ころ４も、後述する保持器５によって円形にかつ等間隔にならべられている。これらの円錐ころ４は、外方部材２の外側転走面２ｃと内方部材３（ハブ輪３１）の内側転走面３ｃの間に転動自在に介装されている。なお、円錐ころ４は、いわゆるズブ焼入れが施され、芯部まで６２〜６７ＨＲＣの範囲となっている。
保持器５は、円錐ころ４の偏動を制限するものである。保持器５は、例えばＰＡ６６等のエンジニアリングプラスチック若しくはＰＰＳ等のスーパーエンジニアリングプラスチック、あるいはこれらにグラスファイバー等を含有させたもので構成されている。保持器５は、小径円環部５ａと大径円環部５ｂを複数の柱部５ｃでつないだテーパ形状の格子体となっている。小径円環部５ａは、円錐ころ４の小径側端面４ａに沿うので、円錐ころ４の軸方向一側への偏動（図３および図４における矢印Ｘ方向へのズレ）を制限する。また、大径円環部５ｂは、円錐ころ４の大径側端面４ｂに沿うので、円錐ころ４の軸方向他側への偏動（図３および図４における矢印Ｙ方向へのズレ）を制限する。そして、柱部５ｃは、互いに隣り合う円錐ころ４と円錐ころ４の間を通り、これらの外周面４ｃに沿うので、円錐ころ４の周方向への偏動を制限する。なお、保持器５は、フェノール樹脂やエポキシ樹脂、ポリアミド樹脂等にカーボンファイバー等を含有させたもので構成されていてもよい。また、冷間圧延鋼板や熱間圧延鋼板、あるいはオーステナイト系ステンレス鋼板で構成されていてもよい。
インナー側シール部材６は、外方部材２と内方部材３の間に形成された環状空間Ｓのインナー側開口端を密封するものである。但し、インナー側シール部材６については、様々な仕様が存在しており、本願の仕様に限定するものではない。また、インナー側シール部材６の代わりにキャップが取り付けられる仕様や何も取り付けられない仕様も存在する。
インナー側シール部材６は、スリンガ６１を含んでいる。スリンガ６１は、内輪３２の嵌合面３ｇに嵌合（外嵌）される。スリンガ６１は、例えばＳＵＳ４３０やＳＵＳ３０４等のステンレス鋼板、あるいはＳＰＣＣ等の冷間圧延鋼板で構成されている。スリンガ６１は、円環状の鋼板がプレス加工によって変形され、軸方向断面が略Ｌ字状に折り曲げられた形状となっている。これにより、スリンガ６１は、円筒状の嵌合部６１ａと、その端部から外方部材２に向かって延びる円板状の側板部６１ｂと、が形成されている。
インナー側シール部材６は、シールリング６２を含んでいる。シールリング６２は、外方部材２の嵌合部２ａに嵌合（内嵌）される。シールリング６２は、芯金６３とシールゴム６４で構成されている。芯金６３は、例えばＳＵＳ４３０やＳＵＳ３０４等のステンレス鋼板、あるいはＳＰＣＣ等の冷間圧延鋼板で構成されている。芯金６３は、円環状の鋼板がプレス加工によって変形され、軸方向断面が略Ｌ字状に折り曲げられた形状となっている。これにより、芯金６３は、円筒状の嵌合部６３ａと、その端部から内輪３２に向かって延びる円板状の側板部６３ｂと、が形成されている。なお、嵌合部６３ａと側板部６３ｂには、弾性体であるシールゴム６４が加硫接着されている。
シールゴム６４は、例えばＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエンゴム）、ＨＮＢＲ（水素化アクリロニトリル・ブタジエンゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）、ＡＣＭ（ポリアクリルゴム）、ＦＫＭ（フッ素ゴム）、あるいはシリコンゴム等の合成ゴムで構成されている。シールゴム６４に形成されたシールリップ６４ａ・６４ｂは、いわゆるメインリップであって、その先端縁がスリンガ６１の側板部６１ｂに接触している。また、シールリップ６４ｃは、いわゆるグリースリップであって、その先端縁がスリンガ６１の嵌合部６１ａに接触している。このようにして、インナー側シール部材６は、泥水や砂塵等の異物が環状空間Ｓに侵入するのを防ぐとともに、グリースが環状空間Ｓから漏出するのを防いでいる。
アウター側シール部材７は、外方部材２と内方部材３の間に形成された環状空間Ｓのアウター側開口端を密封するものである。但し、アウター側シール部材７については、様々な仕様が存在しており、本願の仕様に限定するものではない。
アウター側シール部材７は、外方部材２の嵌合面２ｂに嵌合（外嵌）される。アウター側シール部材７は、芯金７２とシールゴム７３で構成されている。芯金７２は、例えばＳＵＳ４３０やＳＵＳ３０４等のステンレス鋼板、あるいはＳＰＣＣ等の冷間圧延鋼板で構成されている。芯金７２は、円環状の鋼板がプレス加工によって変形され、軸方向断面が略Ｌ字状に折り曲げられた形状となっている。これにより、芯金７２は、円筒状の嵌合部７２ａと、その端部からハブ輪３１に向かって延びる円板状の側板部７２ｂと、が形成されている。なお、嵌合部７２ａと側板部７２ｂには、弾性体であるシールゴム７３が加硫接着されている。
シールゴム７３は、例えばＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエンゴム）、ＨＮＢＲ（水素化アクリロニトリル・ブタジエンゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）、ＡＣＭ（ポリアクリルゴム）、ＦＫＭ（フッ素ゴム）、あるいはシリコンゴム等の合成ゴムで構成されている。シールゴム７３に形成されたシールリップ７３ａ・７３ｂは、いわゆるメインリップであって、その先端縁が車輪取付フランジ３ｅのシール平面部３ｈに接触している。また、シールリップ７３ｃは、いわゆるグリースリップであって、その先端縁が車輪取付フランジ３ｅに形成された段差部３ｉのシール周面部３ｊに接触している。このようにして、アウター側シール部材７は、泥水や砂塵等の異物が環状空間Ｓに侵入するのを防ぐとともに、グリースが環状空間Ｓから漏出するのを防いでいるのである。
ここで、図５を用いて、アウター側シール部材７について詳細に説明する。図５は、アウター側シール部材７を示す断面図である。以下において、「外方側」とは、「径方向外側」とほぼ同義であって、内方部材３の回転軸Ａから遠ざかる方向を表す。また、「内方側」とは、「径方向内側」とほぼ同義であって、内方部材３の回転軸Ａに近づく方向を表す。
アウター側シール部材７において、芯金７２は、円筒状の嵌合部７２ａを有しており、この嵌合部７２ａが外方部材２の嵌合面２ｂに嵌合（外嵌）される。このとき、外方部材２は、外側転走面２ｃからアウター側端面２ｈまでの距離が短く設計されているため、嵌合部７２ａは、アウター側の円錐ころ列４Ｒを構成している保持器５の外方側に嵌合される。なお、従来品に係る車輪用軸受装置と異なり、外側転走面２ｃからアウター側端面２ｈまでの距離を短く設計できるのは、外方部材２の内側にアウター側シール部材７を収容する必要がないためである。
加えて、芯金７２は、円板状の側板部７２ｂを有しており、この側板部７２ｂが外方部材２のアウター側端面２ｈに沿って延びている。このとき、外方部材２は、外側転走面２ｃからアウター側端面２ｈまでの距離が短く設計されているため、側板部７２ｂは、アウター側の円錐ころ列４Ｒを構成している保持器５のアウター側端部近傍に向けて延びている。より詳細には、保持器５の大径円環部５ｂ近傍に向けて延びている。ここで、「保持器５のアウター側端部近傍に向けて」や「保持器５の大径円環部５ｂ近傍に向けて」は、内方側へ延びる側板部７２ｂの大まかな方向を表すものである。これは、外方部材２のアウター側端面２ｈに沿う側板部７２ｂが、そのまま保持器５の大径円環部５ｂ近傍に向けて延びているのを表すことで、外方部材２のアウター側端面２ｈと保持器５の大径円環部５ｂが同一平面若しくは略同一平面となっていることを表している。本車輪用軸受装置１においては、外方部材２のアウター側端面２ｈが保持器５の大径円環部５ｂよりも僅かにアウター側に形成された関係となっている。
更に、アウター側シール部材７において、シールゴム７３は、シールリップ７３ａを有しており、このシールリップ７３ａはインナー側からアウター側へ向かうにつれて外方側へ傾くように延びている。そして、シールリップ７３ａの先端縁が車輪取付フランジ３ｅのシール平面部３ｈに接触している。なお、シールリップ７３ａは、いわゆるメインリップであり、外部から環状空間Ｓへ向かう方向に対して締付力が高まるので、主に泥水や砂塵等の異物が環状空間Ｓに侵入するのを防ぐ機能を果たしている。
加えて、シールゴム７３は、シールリップ７３ｂを有しており、このシールリップ７３ｂもインナー側からアウター側へ向かうにつれて外方側へ傾くように延びている。そして、シールリップ７３ｂの先端縁が同じくシール平面部３ｈに接触している。なお、シールリップ７３ｂも、いわゆるメインリップであり、外部から環状空間Ｓへ向かう方向に対して締付力が高まるので、主に泥水や砂塵等の異物が環状空間Ｓに侵入するのを防ぐ機能を果たしている。
加えて、シールゴム７３は、シールリップ７３ｃを有しており、このシールリップ７３ｃはアウター側へ向かった後に折り返された形状とされ、アウター側からインナー側へ向かうにつれて内方側へ傾くように延びている。そして、シールリップ７３ｃの先端縁が段差部３ｉのシール周面部３ｊに接触している。なお、シールリップ７３ｃは、いわゆるグリースリップであり、環状空間Ｓから外部へ向かう方向に対して締付力が高まるので、主にグリースが環状空間Ｓから漏出するのを防ぐ機能を果たしている。
このように、本車輪用軸受装置１は、アウター側シール部材７が外方部材２の外周面に嵌合される芯金７２と芯金７２に加硫接着されたシールゴム７３で構成されている。そして、芯金７２が外方部材２のアウター側端面２ｈに沿って保持器５のアウター側端部近傍（大径円環部５ｂ近傍）に向けて延びており、更にシールゴム７３に形成された全てのシールリップ７３ａ・７３ｂ・７３ｃが外方部材２のアウター側端面２ｈよりもアウター側に配置されている。かかる車輪用軸受装置１によれば、外方部材２の内側にアウター側シール部材７を収容するためのスペースを確保する必要がなくなり、全てのシールリップ７３ａ・７３ｂ・７３ｃが径方向に並んで配置されるので、軸方向長さを短縮できる。ひいては、同じ外力が掛かっても曲げモーメントが小さくなるので、軸受剛性を向上でき、更に軽量化を実現することができる。
また、本車輪用軸受装置１において、シールリップ７３ａ・７３ｂであるメインリップは、インナー側からアウター側へ向かうにつれて外方側へ傾く形状とされ、その先端縁が内方部材３に形成された車輪取付フランジ３ｅのシール平面部３ｈに接触している。かかる車輪用軸受装置１によれば、全てのメインリップ（７３ａ・７３ｂ）が同一平面（３ｈ）に接触するので、それぞれのメインリップ（７３ａ・７３ｂ）の接触圧力が内方部材３の製品誤差や組立誤差に起因してバラツクことを抑えることができる。
更に、本車輪用軸受装置１においては、車輪取付フランジ３ｅにアウター側シール部材７の内方側まで突出した段差部３ｉが形成されており、シールリップ７３ｃであるグリースリップは、アウター側からインナー側へ向かうにつれて内方側へ傾く形状とされ、その先端縁が段差部３ｉのシール周面部３ｊに接触している。かかる車輪用軸受装置１によれば、段差部３ｉが環状空間Ｓのアウター側開口端を狭めてグリースの移動を制限するので、転動体４および転動面（外側転走面２ｃ・内側転走面３ｃ）の油膜切れを防ぐことができる。また、グリースの漏出を低減させることもできる。
加えて、本車輪用軸受装置１において、芯金７２は、嵌合部７２ａの一端から円弧状に折り返されており、この折返部分７２ｄを覆うようにシールゴム７３が加硫接着されている。そして、嵌合面２ｂに接する部分におけるシールゴム７３には、内方側へ突出する第一締代部７３ｄが設けられている。このようにすることで、外方部材２と芯金７２の嵌合部分に対して一方から水分が浸入するのを防ぐことができる。ひいては、外方部材２と芯金７２の嵌合部分が腐食するのを防ぐことができる。
加えて、本車輪用軸受装置１において、芯金７２は、側板部７２ｂの先端部分７２ｅがアウター側端面２ｈから離間するように曲げられており、この先端部分７２ｅを覆うようにシールゴム７３が加硫接着されている。そして、アウター側端面２ｈに接する部分におけるシールゴム７３には、インナー側へ突出する第二締代部７３ｅが設けられている。このようにすることで、外方部材２と芯金７２の嵌合部分に対して他方から水分が浸入するのを防ぐことができる。ひいては、外方部材２と芯金７２の嵌合部分が腐食するのを防ぐことができる。
加えて、本車輪用軸受装置１において、芯金７２は、嵌合部７２ａの一端からアウター側へ折り返されるとともに、その末端が外方側へ折り曲げられており、この折返部分７２ｄと折曲部分７２ｆを覆うようにシールゴム７３が加硫接着されている。こうして、アウター側シール部材７には、外方側へ突出した堰部７４が形成されている。堰部７４は、外方部材２を伝って流れる泥水や車体から流れ落ちた泥水等がシールリップ７３ａ・７３ｂ・７３ｃまで到達するのを低減している。
加えて、本車輪用軸受装置１において、シールゴム７３は、ラビリンスリップ７３ｆを有しており、このラビリンスリップ７３ｆはインナー側からアウター側へ向かうにつれて外方側へ傾くように延びている。そして、ラビリンスリップ７３ｆは、シール平面部３ｈの傾斜面３ｋに対して小さな隙間をあけて沿っている。従って、堰部７４は、外方部材２を伝って流れる泥水や車体から流れ落ちた泥水等がシールリップ７３ａ・７３ｂ・７３ｃまで到達するのを更に低減している。
次に、図６を用いて、車輪用軸受装置１を車体に取り付けるための構造について説明する。図６は、車輪用軸受装置１の取付構造を示す断面図である。図中の矢印Ｍは、車輪が縁石に乗り上げるなどした場合に、車輪取付フランジ３ｅに生じる曲げモーメントを示したものである。
車輪用軸受装置１は、パイロット２ｇと車体取付フランジ２ｅを用いて車体に取り付けられる。具体的に説明すると、車輪用軸受装置１は、円筒形状であるパイロット２ｇをナックルＮの丸円に嵌め合わせるとともに、車体取付フランジ２ｅの端面をナックルＮの端面に当接させた状態で、ナックルボルト３４を介して取り付けられる。このとき、ナックルボルト３４は、車体取付フランジ２ｅのボルト穴２ｆにアウター側から挿通され、ナックルＮのボルト穴Ｎｈに螺合される。あるいは、ナックルＮのボルト穴Ｎｈにインナー側から挿通され、車体取付フランジ２ｅのボルト穴２ｆに螺合される。
次に、図７を用いて、インナー側ヌスミ加工部８について詳細に説明する。図７は、インナー側ヌスミ加工部８とその周辺を示す断面図である。図７は、図６における領域Ｂを拡大した図に相当する。
図７に示すように、内輪３２には、内側転走面３ｄに対して略垂直方向にインナー側鍔面３ｍが形成されている。インナー側鍔面３ｍは、その軸方向断面が曲率半径ｒ１の円弧状に形成されている。また、インナー側鍔面３ｍは、その軸方向断面の外端部分が曲率半径ｒ２の円弧状に形成されており、滑らかに嵌合面３ｇにつながっている。一方で、円錐ころ４は、その大径側端面４ｂが曲率半径ｒ３の球面状に形成されている。従って、大径側端面４ｂとインナー側鍔面３ｍは、図中の点Ｐにて接触することとなる。より詳細に説明すると、大径側端面４ｂとインナー側鍔面３ｍは、図中の点Ｐを中心とする楕円面にて接触することとなる。但し、かかる楕円面の大きさは、軸方向へ掛かる荷重の大きさによって変化するものである。
更に、図７に示すように、内側転走面３ｄとインナー側鍔面３ｍが交わる部分には、略円弧形状に窪んだインナー側ヌスミ加工部８が形成されている。インナー側ヌスミ加工部８は、その内周面８ａが緩やかな曲面８ｂを介して内側転走面３ｄにつながっている。また、インナー側ヌスミ加工部８は、その内周面８ａが緩やかな曲面８ｃを介してインナー側鍔面３ｍにつながっている。そして、インナー側ヌスミ加工部８は、円錐ころ４の面取部４ｄを包含するように比較的に大きく形成されている。なお、本車輪用軸受装置１において、インナー側ヌスミ加工部８は、その内周面８ａが略円弧形状となっている。本願においては、かかる略円弧形状の曲率半径を「曲率半径Ｒｉ」と定義している。また、本願においては、円錐ころ４の大径側端面４ｂとインナー側鍔面３ｍが接する部分の高さ寸法を「高さ寸法Ｄｉ」と定義している。具体的には、インナー側鍔面３ｍのうち曲率半径ｒ１の円弧状に形成されている部分の高さ寸法を「高さ寸法Ｄｉ」と定義している。
次に、図８を用いて、アウター側ヌスミ加工部９について詳細に説明する。図８は、アウター側ヌスミ加工部９とその周辺を示す断面図である。図８は、図６における領域Ｃを拡大した図に相当する。
図８に示すように、ハブ輪３１には、内側転走面３ｃに対して略垂直方向にアウター側鍔面３ｎが形成されている。アウター側鍔面３ｎは、その軸方向断面が曲率半径ｒ１の円弧状に形成されている。また、アウター側鍔面３ｎは、その軸方向断面の外端部分が曲率半径ｒ２の円弧状に形成されており、滑らかに傾斜面３ｐにつながっている。一方で、円錐ころ４は、その大径側端面４ｂが曲率半径ｒ３の球面状に形成されている。従って、大径側端面４ｂとインナー側鍔面３ｎは、図中の点Ｐにて接触することとなる。より詳細に説明すると、大径側端面４ｂとインナー側鍔面３ｎは、図中の点Ｐを中心とする楕円面にて接触することとなる。但し、かかる楕円面の大きさは、軸方向へ掛かる荷重の大きさによって変化するものである。
更に、図８に示すように、内側転走面３ｃとインナー側鍔面３ｎが交わる部分には、略円弧形状に窪んだアウター側ヌスミ加工部９が形成されている。アウター側ヌスミ加工部９は、その内周面９ａが緩やかな曲面９ｂを介して内側転走面３ｃにつながっている。また、アウター側ヌスミ加工部９は、その内周面９ａが緩やかな曲面９ｃを介してアウター側鍔面３ｎにつながっている。そして、アウター側ヌスミ加工部９は、円錐ころ４の面取部４ｄを包含するように比較的に大きく形成されている。なお、本車輪用軸受装置１において、アウター側ヌスミ加工部９は、その内周面９ａが略円弧形状となっている。本願においては、かかる略円弧形状の曲率半径を「曲率半径Ｒｏ」と定義している。また、本願においては、円錐ころ４の大径側端面４ｂとアウター側鍔面３ｎが接する部分の高さ寸法を「高さ寸法Ｄｏ」と定義している。具体的には、アウター側鍔面３ｎのうち曲率半径ｒ１の円弧状に形成されている部分の高さ寸法を「高さ寸法Ｄｏ」と定義している。
以下に、曲率半径Ｒｉと曲率半径Ｒｏの関係について説明する。また、高さ寸法Ｄｉと高さ寸法Ｄｏの関係についても説明する。
上述したように、インナー側ヌスミ加工部８は、その内周面８ａが略円弧形状となっている。そして、本車輪用軸受装置１においては、その曲率半径Ｒｉが１．０ｍｍとなっている。一方で、アウター側ヌスミ加工部９も、その内周面９ａが略円弧形状となっている。そして、本車輪用軸受装置１においては、その曲率半径Ｒｏが２．０ｍｍとなっている。これは、あらゆる条件をパラメータとした数値解析により、Ｒｉ＜Ｒｏを満たす必要があり、かつ１．２×Ｒｉ＜Ｒｏ＜２．５×Ｒｉを満たすことが好ましいとの結果に基づくものである。なお、Ｒｉ＜Ｒｏを満たすことにより、アウター側ヌスミ加工部９に応力が集中するのを防ぐことができる。また、１．２×Ｒｉ＜Ｒｏ＜２．５×Ｒｉを満たすことにより、車輪取付フランジ３ｅに外力が掛かってもアウター側ヌスミ加工部９が開閉するような歪みが生じにくくなる。なお、１．２×Ｒｉ＜Ｒｏ＜２．５×Ｒｉを満たすことで、応力値が５％〜２０％低減するという顕著な効果を奏する。
加えて、同様の数値解析により、Ｄｉ＝Ｄｏを満たすことがより好ましいとの結果も得られている。Ｄｉ＝Ｄｏを満たすことにより、車輪取付フランジ３ｅに外力が掛かってもアウター側ヌスミ加工部９が開閉するような歪みが生じにくくなるからである。
このように、本車輪用軸受装置１は、インナー側ヌスミ加工部８の曲率半径をＲｉとし、アウター側ヌスミ加工部９の曲率半径をＲｏとした場合、これらがＲｉ＜Ｒｏの関係を満たしている。かかる車輪用軸受装置１によれば、アウター側ヌスミ加工部９に応力が集中するのを防ぐことができる。従って、簡素な構造でありながらアウター側ヌスミ加工部９に生じる応力値を低減することができる。ひいては、簡素な構造でありながら高い剛性を確保することができる。
また、本車輪用軸受装置１は、インナー側ヌスミ加工部８の曲率半径をＲｉとし、アウター側ヌスミ加工部９の曲率半径をＲｏとした場合、これらが１．２×Ｒｉ＜Ｒｏ＜２．５×Ｒｉの関係を満たしている。かかる車輪用軸受装置１によれば、車輪取付フランジ３ｅに外力が掛かってもアウター側ヌスミ加工部９が開閉するような歪みが生じにくくなる。従って、アウター側ヌスミ加工部９に生じる応力値を確実に低減することができる。
更に、本車輪用軸受装置１は、円錐ころ４の大径側端面４ｂとインナー側鍔面３ｍが接する部分の高さ寸法をＤｉとし、円錐ころ４の大径側端面４ｂとにアウター側鍔面３ｎが接する部分の高さ寸法をＤｏとした場合、これらがＤｉ＝Ｄｏの関係を満たしている。かかる車輪用軸受装置１によれば、車輪取付フランジ３ｅに外力が掛かってもアウター側ヌスミ加工部９が開閉するような歪みが生じにくくなる。従って、アウター側ヌスミ加工部９に生じる応力値を更に確実に低減することができる。
１ 車輪用軸受装置
２ 外方部材
２ｃ 外側転走面
２ｄ 外側転走面
３ 内方部材
３ｃ 内側転走面
３ｄ 内側転走面
３ｅ 車輪取付フランジ
３ｍ インナー側鍔面
３ｎ アウター側鍔面
４ 転動体
４ａ 小径側端面
４ｂ 大径側端面
４ｃ 外周面
５ 保持器
６ インナー側シール部材
７ アウター側シール部材
８ インナー側ヌスミ加工部
８ａ 内周面
８ｂ 曲面
８ｃ 曲面
９ アウター側ヌスミ加工部
９ａ 内周面
９ｂ 曲面
９ｃ 曲面
Ｒｉ インナー側ヌスミ加工部の曲率半径
Ｒｏ アウター側ヌスミ加工部の曲率半径
Ｄｉ 転動体の大径側端面とインナー側鍔面が接する部分の高さ寸法
Ｄｏ 転動体の大径側端面とアウター側鍔面が接する部分の高さ寸法

Claims (3)

  1. 内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、
    外周に複列の内側転走面が形成された内方部材と、
    前記外方部材と前記内方部材のそれぞれの転走面間に転動自在に介装される複数の転動体と、を備え、
    前記内方部材のインナー側に形成された前記内側転走面と当該内側転走面のインナー側鍔面が交わる部分にインナー側ヌスミ加工部が設けられ、
    前記内方部材のアウター側に形成された前記内側転走面と当該内側転走面のアウター側鍔面が交わる部分にアウター側ヌスミ加工部が設けられ、
    更に前記内方部材のアウター側に形成された前記内側転走面の隣接箇所に車輪取付フランジが設けられている車輪用軸受装置において、
    前記インナー側ヌスミ加工部の曲率半径をＲｉとし、
    前記アウター側ヌスミ加工部の曲率半径をＲｏとした場合、
    これらがＲｉ＜Ｒｏの関係を満たしている、ことを特徴とする車輪用軸受装置。
  2. 前記インナー側ヌスミ加工部の曲率半径をＲｉとし、
    前記アウター側ヌスミ加工部の曲率半径をＲｏとした場合、
    これらが１．２×Ｒｉ＜Ｒｏ＜２．５×Ｒｉの関係を満たしている、ことを特徴とする請求項１に記載の車輪用軸受装置。
  3. 前記転動体の大径側端面と前記インナー側鍔面が接する部分の高さ寸法をＤｉとし、
    前記転動体の大径側端面と前記アウター側鍔面が接する部分の高さ寸法をＤｏとした場合、
    これらがＤｉ＝Ｄｏの関係を満たしている、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車輪用軸受装置。
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