JP6968044B2 - 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。車輪用軸受装置は、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軌道面間に転動部材が介装されている。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。
ところで、車輪用軸受装置には、外方部材と内方部材の間に環状空間が形成されている。この環状空間に泥水が浸入した場合、泥水に含まれる砂塵等によって軌道面や転動部材が損傷するので、結果として軸受寿命が短くなる。そのため、このような車輪用軸受装置は、環状空間への泥水の浸入を防ぐべく、シール部材やキャップ部材を備えている(特許文献1及び特許文献2参照)。
特許文献1及び特許文献2に開示されたキャップ部材は、金属鋼板をプレス加工によって切り出し、かつ折り曲げることによって形成されている。キャップ部材は、外方部材のインナー側開口端を塞ぐ蓋板部と、外方部材の嵌合筒部に外嵌される嵌合部と、を有している。なお、キャップ部材には、泥水の浸入を防ぐためだけでなく、センサを支持する役割を兼ねたものが存在している。
加えて、このような車輪用軸受装置は、外方部材の嵌合筒部が車体側部材の嵌合穴部に嵌め込まれた状態で固定される。そのため、外方部材の嵌合筒部を車体側部材の嵌合穴部にスムーズに嵌め込むことができれば、自動車の組立性向上につながる。しかし、キャップ部材の嵌合部がスプリングバック等によって径方向外側へ開くと、この嵌合部が嵌合穴部の内周縁に干渉してスムーズに嵌め込めない場合があった(図8参照)。そこで、外方部材の嵌合筒部を車体側部材の嵌合穴部に嵌め込む際に、キャップ部材の嵌合部が嵌合穴部の内周縁に干渉せず、ひいては自動車の組立性向上を実現できる車輪用軸受装置が求められていた。
特開2017−145895号公報 特開2016−78512号公報
外方部材の嵌合筒部を車体側部材の嵌合穴部に嵌め込む際に、キャップ部材の嵌合部が嵌合穴部の内周縁に干渉せず、ひいては自動車の組立性向上を実現できる車輪用軸受装置を提供する。
第一の発明は、
外側軌道面が形成された外方部材と、
ハブ輪及び当該ハブ輪に外嵌される少なくとも一つの内輪からなり、内側軌道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軌道面間に介装される転動部材と、
前記外方部材に外嵌されるキャップ部材と、を備え、
前記外方部材のインナー側端部に形成された嵌合筒部が車体側部材の嵌合穴部に嵌め込まれた状態で固定される車輪用軸受装置において、
前記嵌合筒部のアウター側に大径部が形成され、
前記嵌合筒部のインナー側に小径部が形成され、
前記キャップ部材は、金属鋼板を折り曲げて形成されていて、前記外方部材のインナー側開口端を塞ぐ蓋板部と前記小径部に外嵌される嵌合部を有し、前記嵌合部のアウター側端部における外周縁に当該嵌合部のスプリングバック角度に基づくテーパ加工部分を設けた、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、
前記内方部材の回転軸に対する前記嵌合部の外周面の角度をR1とし、
前記嵌合部の外周面に対する前記テーパ加工部分の傾斜面の角度をR2とすると、
関係式R1≦R2が成立する、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、
前記嵌合部における内径をD1とし、
前記小径部における外径をD2とし、
前記嵌合部における外径をD3とし、
前記大径部における外径をD4とすると、
関係式D1≦D2かつ関係式D3≦D4が成立する、ものである。
第四の発明は、第一から第三のいずれかの発明に係る車輪用軸受装置において、
前記内方部材と一体になって回転するエンコーダと、
前記エンコーダに近接して当該エンコーダの磁気を検出するセンサと、を具備し、
前記キャップ部材が前記センサを支持する、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においては、嵌合筒部のアウター側に大径部が形成され、嵌合筒部のインナー側に小径部が形成されている。そして、キャップ部材は、金属鋼板を折り曲げて形成されていて、外方部材のインナー側開口端を塞ぐ蓋板部と小径部に外嵌される嵌合部を有し、嵌合部のアウター側端部における外周縁に嵌合部のスプリングバック角度に基づくテーパ加工部分を設けたものである。かかる車輪用軸受装置によれば、外方部材の嵌合筒部を車体側部材の嵌合穴部に嵌め込む際に、キャップ部材の嵌合部が嵌合穴部の内周縁に干渉せず、ひいては自動車の組立性向上を実現できる。
第二の発明に係る車輪用軸受装置においては、内方部材の回転軸に対する嵌合部の外周面の角度をR1とし、嵌合部の外周面に対するテーパ加工部分の傾斜面の角度をR2とすると、関係式R1≦R2が成立する。かかる車輪用軸受装置によれば、キャップ部材の嵌合部が嵌合穴部の内周縁に干渉するのを確実に防ぐことができる。従って、更なる自動車の組立性向上を実現できる。
第三の発明に係る車輪用軸受装置においては、嵌合部における内径をD1とし、小径部における外径をD2とし、嵌合部における外径をD3とし、大径部における外径をD4とすると、関係式D1≦D2かつ関係式D3≦D4が成立する。かかる車輪用軸受装置によれば、嵌合部を小径部に強く押し込んで脱落を防ぐ設計であったとしても、キャップ部材の嵌合部が嵌合穴部の内周縁に干渉するのを確実に防ぐことができる。従って、キャップ部材の脱落を防ぐとともに、更なる自動車の組立性向上を実現できる。
第四の発明に係る車輪用軸受装置においては、内方部材と一体になって回転するエンコーダと、エンコーダに近接してエンコーダの磁気を検出するセンサと、を具備している。そして、キャップ部材がセンサを支持するものである。かかる車輪用軸受装置によれば、キャップ部材の蓋板部に歪みが生じないので、エンコーダとセンサの隙間にバラツキが生じない。
車輪用軸受装置の構造を示す図。 車輪用軸受装置の一部構造を示す図。 外方部材の嵌合筒部にキャップ部材を装着する状況を示す図。 外方部材の嵌合筒部を車体側部材の嵌合穴部に嵌め込む状況を示す図。 第一実施形態に係るキャップ部材の要部形状を示す図。 第二実施形態に係るキャップ部材の要部形状を示す図。 第三実施形態に係るキャップ部材の要部形状を示す図。 キャップ部材の嵌合部が嵌合穴部の内周縁に干渉している状況を示す図。
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の構造を示す図である。図2は、車輪用軸受装置1の一部構造を示す図である。
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、転動部材4・5と、を備えている。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。また、「径方向外側」とは、内方部材3の回転軸Aから遠ざかる方向を表し、「径方向内側」とは、内方部材3の回転軸Aに近づく方向を表す。更に、「軸方向」とは、内方部材3の回転軸Aに沿う方向を表す。
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内周には、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、二つの外側軌道面2c・2dが形成されている。加えて、外方部材2には、径方向外側へ広がる車体取り付けフランジ2eが形成されている。車体取り付けフランジ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、外方部材2の内側に配置される。ハブ輪31のインナー側端部における外周には、軸方向中央部まで内輪嵌合部3aが形成されている。内輪嵌合部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のアウター側端面における中央には、球面状に窪んだ開口穴3bが形成されている。更に、ハブ輪31の軸方向中央部における外周には、内側軌道面3dが形成されている。加えて、ハブ輪31には、径方向外側へ広がる車輪取り付けフランジ3eが形成されている。車輪取り付けフランジ3eには、回転軸Aを中心に複数のボルト穴3fが設けられており、それぞれのボルト穴3fにハブボルト33が圧入されている。
内輪32は、ハブ輪31の内輪嵌合部3aに外嵌される。内輪32のインナー側端部における外周には、嵌合面3gが形成されている。また、嵌合面3gに隣接する外周には、内側軌道面3cが形成されている。なお、内輪32は、内輪嵌合部3aに外嵌された状態で、この内輪嵌合部3aの先端を押し広げて形成された加締部によって固定されている。
転動部材4・5は、転がり軸受構造の転動部分を構成するものである。インナー側の転動部材4は、複数の転動体41と一つの保持器42で構成されている。同様に、アウター側の転動部材5も、複数の転動体51と一つの保持器52で構成されている。
転動体41・51は、それぞれが保持器42・52によって円形かつ等間隔にならべられている。インナー側の転動部材4を構成する転動体41は、外方部材2の外側軌道面2cと内輪32の内側軌道面3cの間に介装されている。また、アウター側の転動部材5を構成する転動体51は、外方部材2の外側軌道面2dとハブ輪31の内側軌道面3dの間に介装されている。
保持器42・52は、転動体41・51を収めるためのポケットが等間隔に形成された円環体となっている。インナー側の転動部材4を構成する保持器42は、互いに隣り合う転動体41と転動体41の間に球面壁が延びており、二つの球面壁によって一つの転動体41を挟み込むように保持している。また、アウター側の転動部材5を構成する保持器52は、互いに隣り合う転動体51と転動体51の間に球面壁が延びており、二つの球面壁によって一つの転動体51を挟み込むように保持している。
加えて、本車輪用軸受装置1は、外方部材2と内方部材3(ハブ輪31及び内輪32)の間に形成される環状空間Sの両側開口端を密封すべく、一対のシール部材6を備えている。ここでは、環状空間Sのインナー側開口端に装着されるシール部材6に着目して説明する。
シール部材6は、スリンガ61とシールリング62で構成されている。スリンガ61は、内方部材3(内輪32)の嵌合面3gに外嵌される円筒状の嵌合部61aと、嵌合部61aのインナー側端部から径方向外側へ延びる円板状の側板部61bと、を有している。なお、このスリンガ61の側板部61bには、エンコーダ63が固着している。エンコーダ63は、周方向に磁極(N極・S極)を交互に配列した弾性部材である。
一方、シールリング62は、芯金64に弾性部材65を固着したものである。芯金64は、外方部材2の嵌合面2aに内嵌される円筒状の嵌合部64aと、嵌合部64aのアウター側端部から径方向内側へ延びる円板状の側板部64bと、を有している。弾性部材65には、サイドリップ65a・65bが形成されており、それぞれの先端縁が対向するスリンガ61の側板部61bに接触している。更に、弾性部材65には、グリースリップ65cが形成されており、その先端縁が対向するスリンガ61の嵌合部61aに接触又は近接している。
更に加えて、本車輪用軸受装置1は、外方部材2のインナー側開口端を塞ぐことによってシール部材6に泥水が到達するのを防ぐべく、キャップ部材8を備えている。以下では、外方部材2の嵌合筒部2hにキャップ部材8を装着できる構造について説明する。図3は、外方部材2の嵌合筒部2hにキャップ部材8を装着する状況を示す図である。
外方部材2は、そのインナー側端部に嵌合筒部(一般的にパイロット部という)2hが形成されている。嵌合筒部2hにおけるアウター側には、内方部材3の回転軸Aを中心とする円筒状の大径部2iが形成され、嵌合筒部2hにおけるインナー側には、内方部材3の回転軸Aを中心とする円筒状の小径部2jが形成されている。つまり、嵌合筒部2hは、軸方向で外径寸法が異なった円筒形状となっている(図1及び図2参照)。
他方、キャップ部材8は、金属鋼板をプレス加工によって切り出し、かつ折り曲げることによって形成されている。キャップ部材8は、内方部材3の回転軸Aを中心とする円板状の蓋板部81と、蓋板部81の径方向外側端部からアウター側へ延びる回転軸Aを中心とする円筒状の嵌合部82と、を有している。そして、この嵌合部82が嵌合筒部2hの小径部2jに外嵌される。なお、嵌合部82は、いわゆるスプリングバックによって僅かながらも径方向外側へ開いてしまう。そのため、嵌合部82は、軸方向に対してスプリングバック角度θのテーパ形状となる。また、嵌合部82における内径をD1とし、小径部2jにおける外径をD2とした場合、関係式D1≦D2が成立する。こうすることで、キャップ部材8の脱落を防ぐことができる。
ここで、車輪用軸受装置1を車体側部材(一般的にナックルという)9に取り付け可能とした構造について説明する。図4は、外方部材2の嵌合筒部2hを車体側部材9の嵌合穴部9hに嵌め込む状況を示す図である。
車輪用軸受装置1は、外方部材2の嵌合筒部2hを車体側部材9の嵌合穴部9hに嵌め込んだ状態で固定される。具体的に説明すると、車輪用軸受装置1は、外方部材2の嵌合筒部2hを車体側部材9の嵌合穴部9hに嵌め込むとともに、車体取り付けフランジ2eのインナー側端面を車体側部材9のアウター側端面に当接させた状態で、ボルト10によって車体側部材9に固定される。このとき、ボルト10は、車体側部材9の貫通穴9fにインナー側から挿通され、車体取り付けフランジ2eのボルト穴2fに螺合される。但し、車体取り付けフランジ2eに貫通穴が設けられ、車体側部材9にボルト穴が設けられている場合は、ボルト10が車体取り付けフランジ2eの貫通穴にアウター側から挿通され、車体側部材9のボルト穴に螺合される。なお、車体側部材9がインホイールモータを構成するモータケースであったとしても同様に固定することが可能である。
次に、第一実施形態に係るキャップ部材8の特徴とその効果について説明する。図5は、第一実施形態に係るキャップ部材8の要部形状を示す図である。
本実施形態に係るキャップ部材8は、嵌合部82のアウター側端部における外周縁にテーパ加工部分83を設けた点を特徴とする(図3及び図5参照)。かかるテーパ加工部分83は、スプリングバックによってインナー側からアウター側に向かって拡径する嵌合部82に対し、その傾斜面83sが縮径するようにスプリングバック角度θで傾斜した部位である。但し、本実施形態に係るキャップ部材8は、テーパ加工部分83の傾斜角度がスプリングバック角度θに限定するものではなく、スプリングバック角度θに近似した角度でもよいものとする。これは、外方部材2の嵌合筒部2hを車体側部材9の嵌合穴部9hに嵌め込む際に、キャップ部材8の嵌合部82が嵌合穴部9hの内周縁に干渉するのを回避できればよいからである。
以上のように、第一実施形態に係るキャップ部材8を備えた車輪用軸受装置1においては、嵌合筒部2hのアウター側に大径部2iが形成され、嵌合筒部2hのインナー側に小径部2jが形成されている。そして、キャップ部材8は、金属鋼板を折り曲げて形成されていて、外方部材2のインナー側開口端を塞ぐ蓋板部81と小径部2jに外嵌される嵌合部82を有し、嵌合部82のアウター側端部における外周縁に嵌合部82のスプリングバック角度θに基づくテーパ加工部分83を設けたものである。かかる車輪用軸受装置1によれば、外方部材2の嵌合筒部2hを車体側部材9の嵌合穴部9hに嵌め込む際に、キャップ部材8の嵌合部82が嵌合穴部9hの内周縁に干渉せず、ひいては自動車の組立性向上を実現できる。
加えて、かかる車輪用軸受装置1によれば、小径部2j及び嵌合部82の外径を予め小さく設計して嵌合部82が嵌合穴部9hの内周縁に干渉しないようにしたものとは異なり、嵌合筒部2hの強度が低下したりしない。
次に、第二実施形態に係るキャップ部材8の特徴とその効果について説明する。図6は、第二実施形態に係るキャップ部材8の要部形状を示す図である。
本実施形態に係るキャップ部材8においても、テーパ加工部分83が設けられている。かかるテーパ加工部分83は、インナー側からアウター側に向かって拡径する嵌合部82の外周面82sに対し、その傾斜面83sが縮径するように所定角度で傾斜した部位である。ここでは、内方部材3の回転軸Aに対する嵌合部82の外周面82sの角度をR1とし、嵌合部82の外周面82sに対するテーパ加工部分83の傾斜面83sの角度をR2とすると、関係式R1≦R2が成立するものとなっている。なお、傾斜面83sの軸方向長さLは、キャップ部材8の嵌合部82が嵌合穴部9hの内周縁に干渉する位置よりも長く設定されるのは明白である。
以上のように、第二実施形態に係るキャップ部材8を備えた車輪用軸受装置1においては、内方部材3の回転軸Aに対する嵌合部82の外周面82sの角度をR1とし、嵌合部82の外周面82sに対するテーパ加工部分83の傾斜面83sの角度をR2とすると、関係式R1≦R2が成立する。かかる車輪用軸受装置1によれば、キャップ部材8の嵌合部82が嵌合穴部9hの内周縁に干渉するのを確実に防ぐことができる。従って、更なる自動車の組立性向上を実現できる。
次に、第三実施形態に係るキャップ部材8の特徴とその効果について説明する。但し、第二実施形態に係るキャップ部材8と異なる部分についてのみ説明する。図7は、第三実施形態に係るキャップ部材8の要部形状を示す図である。
本実施形態においても、内方部材3の回転軸Aに対する嵌合部82の外周面82sの角度をR1とし、嵌合部82の外周面82sに対するテーパ加工部分83の傾斜面83sの角度をR2とすると、関係式R1≦R2が成立するものとなっている。また、前述した関係式D1≦D2が成立する場合は、キャップ部材8の装着時に嵌合部82が径方向外側へより開いてしまうのであるが、嵌合部82における外径をD3とし、大径部2iにおける外径をD4とすると、関係式D3≦D4が成立するものとなっている。
以上のように、第三実施形態に係るキャップ部材8を備えた車輪用軸受装置1においては、嵌合部82における内径をD1とし、小径部2jにおける外径をD2とし、嵌合部82における外径をD3とし、大径部2iにおける外径をD4とすると、関係式D1≦D2かつ関係式D3≦D4が成立する。かかる車輪用軸受装置1によれば、嵌合部82を小径部2jに強く押し込んで脱落を防ぐ設計であったとしても、キャップ部材8の嵌合部82が嵌合穴部9hの内周縁に干渉するのを確実に防ぐことができる。従って、キャップ部材8の脱落を防ぐとともに、更なる自動車の組立性向上を実現できる。
次に、各実施形態に係るキャップ部材8の他の特徴とその効果について説明する。
各実施形態に係るキャップ部材8は、蓋板部81の所定箇所に二つの穴が設けられている。径方向外側の穴は、蓋板部81のエンコーダ63に対向する部分に設けられており、この穴にはエンコーダ63の磁気を検出するセンサ7が挿入される(図1から図7参照)。また、径方向内側の穴には、センサ7を固定するためのボルト74が挿通され、蓋板部81に溶接されたナット84に螺合される(図2及び図3参照)。こうして、各実施形態に係るキャップ部材8は、センサ7を支持することができるのである。なお、各実施形態に係るキャップ部材8は、嵌合部82が嵌合穴部9hに干渉しないので、嵌合部82から蓋板部81へ歪が伝わることがない。
以上のように、本実施形態に係るキャップ部材8を備えた車輪用軸受装置1においては、内方部材3と一体になって回転するエンコーダ63と、エンコーダ63に近接してエンコーダ63の磁気を検出するセンサ7と、を具備している。そして、キャップ部材8がセンサ7を支持するものである。かかる車輪用軸受装置1によれば、キャップ部材8の蓋板部81に歪みが生じないので、エンコーダ63とセンサ7の隙間にバラツキが生じない。
1 車輪用軸受装置
2 外方部材、 2c 外側軌道面、 2d 外側軌道面、 2h 嵌合筒部
、 2i 大径部、 2j 小径部
3 内方部材、 31 ハブ輪、 32 内輪、 3c 内側軌道面、
3d 内側軌道面
4 転動部材
5 転動部材
6 シール部材、 63 エンコーダ
7 センサ
8 キャップ部材、 81 蓋板部、 82 嵌合部、
83 テーパ加工部分
9 車体側部材、 9h 嵌合穴部
A 内方部材の回転軸
θ スプリングバック角度
R1 内方部材の回転軸に対する嵌合部の外周面の角度
R2 嵌合部の外周面に対するテーパ加工部分の傾斜面の角度
D1 嵌合部における内径
D2 小径部における外径
D3 嵌合部における外径
D4 大径部における外径

Claims (4)

  1. 外側軌道面が形成された外方部材と、
    ハブ輪及び当該ハブ輪に外嵌される少なくとも一つの内輪からなり、内側軌道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軌道面間に介装される転動部材と、
    前記外方部材に外嵌されるキャップ部材と、を備え、
    前記外方部材のインナー側端部に形成された嵌合筒部が車体側部材の嵌合穴部に嵌め込まれた状態で固定される車輪用軸受装置において、
    前記嵌合筒部のアウター側に大径部が形成され、
    前記嵌合筒部のインナー側に小径部が形成され、
    前記キャップ部材は、金属鋼板を折り曲げて形成されていて、前記外方部材のインナー側開口端を塞ぐ蓋板部と前記小径部に外嵌される嵌合部を有し、前記嵌合部のアウター側端部における外周縁に当該嵌合部のスプリングバック角度に基づくテーパ加工部分を設けた、ことを特徴とする車輪用軸受装置。
  2. 前記内方部材の回転軸に対する前記嵌合部の外周面の角度をR1とし、
    前記嵌合部の外周面に対する前記テーパ加工部分の外周面の角度をR2とすると、
    関係式R1≦R2が成立する、ことを特徴とする請求項1に記載の車輪用軸受装置。
  3. 前記嵌合部における内径をD1とし、
    前記小径部における外径をD2とし、
    前記嵌合部における外径をD3とし、
    前記大径部における外径をD4とすると、
    関係式D1≦D2かつ関係式D3≦D4が成立する、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。
  4. 前記内方部材と一体になって回転するエンコーダと、
    前記エンコーダに近接して当該エンコーダの磁気を検出するセンサと、を具備し、
    前記キャップ部材が前記センサを支持する、ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の車輪用軸受装置。
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