JP7068931B2 - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Description

本発明は、車輪用軸受装置に関する。

車輪用軸受装置には、第３世代車輪用軸受装置というものがある。かかる第３世代車輪用軸受装置（以降単に「車輪用軸受装置」という）は、外方部材が車体取り付けフランジと一体化されており、外方部材の内周には複列の外側軌道面が形成されている。一方、内方部材は、ハブ輪と内輪で構成されている。ハブ輪が車輪取り付けフランジと一体化されており、内側軌道面がそれぞれハブ輪と内輪に一体に形成されている。そして、内側軌道面と外側軌道面との間で複列の転動体が転走するようになっている。これにより、内方部材は、転動体を介して回転自在に外方部材に支持されている。

ところで、車輪は、車両が急旋回を行ったときに横力を受ける。すると、車輪を介して車輪取り付けフランジと一体化したハブ輪に荷重が掛かるので曲げモーメントが発生し、内方部材が変形することとなる。そのため、従来の車輪用軸受装置では、内方部材の高剛性化のために、アウター側に介装される転動体のピッチ円径がインナー側に介装される転動体のピッチ円径よりも大きく設計されていた（特許文献１参照）。しかし、かかる車輪用軸受装置は、アウター側に介装される転動体近傍における内方部材と外方部材の径が大きくなるため、車輪用軸受装置全体のサイズや重量が増加するという問題があった。そこで、サイズや重量が増加することなく、高剛性化を実現させた車輪用軸受装置が求められていた。

特開２００８－２９２００１号公報

サイズや重量が増加することなく、高剛性化を実現させた車輪用軸受装置を提供する。

第一の発明は、
内周に複列の外側軌道面が形成された外方部材と、
車輪取り付けフランジと小径段部が形成されたハブ輪及び前記小径段部に外嵌される内輪からなり、外周に複列の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複数の転動体と、を備える車輪用軸受装置において、
前記ハブ輪に対する車両旋回荷重負荷時に前記外方部材と前記車輪取り付けフランジとが接触するような微小隙間が、前記外方部材のアウター側端面と前記車輪取り付けフランジとの間に設けられていて、
前記外方部材のアウター側端面に摩擦抵抗を小さくする被膜処理が施されており、
前記外方部材のアウター側端面は、当該アウター側端面の円周方向の一部が軸方向に突出した部分を有し、
前記突出した部分は、前記内方部材の回転軸よりも鉛直方向上側に設けられる、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は、ハブ輪に対する車両旋回荷重負荷時に外方部材と車輪取り付けフランジとが接触するような微小隙間が、外方部材のアウター側端面と車輪取り付けフランジとの間に設けられていて、外方部材のアウター側端面に摩擦抵抗を小さくする被膜処理が施されている。このため、アウター側に介装される転動体のピッチ円径を大きくせずに、内方部材の高剛性化を図ることができる。ひいては、サイズや重量が増加することなく、車輪用軸受装置の高剛性化を実現できる。また、外方部材のアウター側端面に摩擦抵抗を小さくする被膜処理が施されているため、外方部材のアウター側端面と車輪取り付けフランジが接触しても、摩擦による抵抗が低減するので、トルクの上昇を抑制することができる。また、摩擦による焼き付きを防ぐことができる。

第二の発明に係る車輪用軸受装置は、外方部材のアウター側端面が軸方向に陥没又は突出した部分を有する。かかる車輪用軸受装置によれば、外方部材のアウター側端面における陥没した部分が車輪取り付けフランジに接触しない、或いは、アウター側端面における突出した部分のみが車輪取り付けフランジに接触するため、接触面積が減少する。従って、摩擦による抵抗が低減するので、トルクの上昇を抑制することができる。

車輪用軸受装置の構造を示す図。 第一実施形態である車輪用軸受装置の要部構造を示す図。 第二実施形態である車輪用軸受装置の要部構造を示す図。 第三実施形態である車輪用軸受装置の要部構造を示す図。 その他の実施形態である車輪用軸受装置の要部構造を示す図。

まず、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。

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２ｐ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２ｈ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。外側軌道面２ｃは、後述する内側軌道面３ｃに対向する。外側軌道面２ｄは、後述する内側軌道面３ｄに対向する。加えて、外方部材２には、その外周面から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の内側に挿通される。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スプライン穴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。内側軌道面３ｄは、ハブ輪３１が外方部材２の内側に挿通された状態で、前述した外側軌道面２ｄに対向する。加えて、ハブ輪３１には、その外周面から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の小径段部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。内輪３２は、ハブ輪３１の小径段部３ａに外嵌されることにより、ハブ輪３１の外周に内側軌道面３ｃを構成する。内側軌道面３ｃは、ハブ輪３１と一体化した内輪３２が外方部材２の内側に挿通された状態で、前述した外側軌道面２ｃに対向する。

転動部材４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４も、複数の転動体４１と一つの保持器４２で構成されている。

転動体４１は、それぞれが保持器４２によって円形にかつ等間隔にならべられている。そして、インナー側の転動部材４を構成している転動体４１は、外方部材２の外側軌道面２ｃと内方部材３（内輪３２）の内側軌道面３ｃの間に転動自在に介装されている。また、アウター側の転動部材４を構成している転動体４１は、外方部材２の外側軌道面２ｄと内方部材３（ハブ輪３１）の内側軌道面３ｄの間に転動自在に介装されている。

保持器４２は、転動体４１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。

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を密封すべく、インナー側シール部材５とアウター側シール部材６を備えている。

ここで、ハブ輪３１に形成された段差部３ｈについて詳しく説明する。段差部３ｈは、ハブ輪３１に形成された車輪取り付けフランジ３ｅの基端部分におけるインナー側へ突出している部位を指す。段差部３ｈの平端面３ｉは、内方部材３の回転軸Ａに対して垂直な平面となっており、その径方向内側の一部に円弧面３ｊが形成されることによって平端面３ｉと軸周面３ｋが滑らかにつながっている。なお、段差部３ｈの外周面３ｍは、所定曲率で傾斜しており、平端面３ｉの外縁からハブボルト３３の座面３ｎまで滑らかにつながっている。

次に、図２を用いて、第一実施形態である車輪用軸受装置１の特徴点とその効果について述べる。図２は、車輪用軸受装置１における要部構造を示す図である。図２の（Ａ）は、外方部材２のアウター側端面に相当する平端面２ｇと車輪取り付けフランジ３ｅにおける基端部分のインナー側端面に相当する平端面３ｉが接触していない状態を示している。図２の（Ｂ）は、外方部材２のアウター側端面に相当する平端面２ｇと車輪取り付けフランジ３ｅにおける基端部分のインナー側端面に相当する平端面３ｉが接触した状態を示している。

第一実施形態である車輪用軸受装置１は、平端面２ｇが回転軸Ａに対して垂直な平面となっている。また、平端面３ｉも回転軸Ａに対して垂直な平面となっている。そして、平端面２ｇと平端面３ｉが対向した状態で微小隙間Ｃをあけて対向している。微小隙間Ｃを形成する構造部分Ｐは、外方部材２のアウター側端部２ｈとハブ輪３１の車輪取り付けフランジ３ｅによって構成されている。なお、微小隙間Ｃにおける高さ寸法をｈ、隙間寸法をｄとする。

ここで、構造部分Ｐの隙間寸法について詳しく説明する。車両が急旋回すると、曲げモーメントＭ（図１参照）が発生し、車輪取り付けフランジ３ｅが傾くこととなる。一般的に、構造部分Ｐの隙間寸法は、車両が急旋回して車輪取り付けフランジ３ｅが傾いても、平端面２ｇと平端面３ｉが接触しないように０．５ｍｍ以上の値に設定されることが多い。一方、本願における車輪用軸受装置１において、構造部分Ｐの隙間寸法は、車両が急旋回して車輪取り付けフランジ３ｅが傾くと、平端面２ｇと平端面３ｉが接触するように設定する。例えば、構造部分Ｐの隙間寸法であるｄは、０．３ｍｍに設定される。なお、車両が急旋回するときの旋回加速度は、０．８Ｇ程度が想定されている。また、車両が急旋回するときに、ハブ輪３１に対する車両旋回荷重が発生しているものとする。

加えて、車輪取り付けフランジ３ｅの傾きについて説明する。ハブ輪３１に対して車両旋回荷重が発生していない場合、転動体４１のみがアキシアル荷重（黒塗り矢印Ｗ１参照）を受け、車輪取り付けフランジ３ｅの傾きを支える。一方、ハブ輪３１に対して車両旋回荷重が発生し車輪取り付けフランジ３ｅが傾いた場合、平端面２ｇと平端面３ｉが接触するため、外方部材２も同時にアキシアル荷重（黒塗り矢印Ｗ２参照）を受け、車輪取り付けフランジ３ｅの傾きを支える（図２の（Ｂ）参照）。従って、車輪用軸受装置１は、車両が急旋回するときに、転動体４１に加えて外方部材２が車輪取り付けフランジ３ｅの傾きを支えるため、内方部材３の変形を抑制できる。

また、平端面２ｇには、摩擦抵抗を小さくする被膜２ｉが形成されている。例えば、被膜処理として、潤滑性、低摩擦性に優れるＤＬＣコーティングが施される。なお、被膜処理は、摩擦抵抗を小さくする被膜処理であればよく、フッ素樹脂コーティング、セラミックコーティング、硬質クロムメッキ等でもよい。

以上のように、本発明に係る車輪用軸受装置１は、ハブ輪３１に対する車両旋回荷重負荷時に外方部材２と車輪取り付けフランジ３ｅとが接触するような微小隙間Ｃが、外方部材２のアウター側端面（平端面２ｇ）と車輪取り付けフランジ３ｅとの間に設けられていて、外方部材２のアウター側端面（２ｇ）に摩擦抵抗を小さくする被膜処理が施されている。車輪用軸受装置１によれば、外方部材２が車輪取り付けフランジ３ｅの傾きを支えて、内方部材３の変形を抑制する。このため、アウター側に介装される転動体４１のピッチ円径を大きくせずに、内方部材３の高剛性化を図ることができる。ひいては、サイズや重量が増加することなく、車輪用軸受装置１の高剛性化を実現できる。また、外方部材２のアウター側端面（２ｇ）に摩擦抵抗を小さくする被膜処理が施されているため、外方部材２のアウター側端面（２ｇ）と車輪取り付けフランジ３ｅが接触しても、摩擦による抵抗が低減するので、トルクの上昇を抑制することができる。また、摩擦による焼き付きを防ぐことができる。

次に、図３及び図４を用いて、第二実施形態及び第三実施形態である車輪用軸受装置１の特徴点とその効果について述べる。図３及び図４は、車輪用軸受装置１における要部構造を示す図である。なお、図３の（Ａ）は、平端面２ｇの円周上に一定間隔で陥没した部分２ｊを有する構造を示している。図３の（Ｂ）は、図３の（Ａ）における平端面２ｇのＥ矢視図を示している。図４の（Ａ）は、平端面２ｇの円周上に一定間隔で突出した部分２ｋを有する構造を示している。図４の（Ｂ）は、図４の（Ａ）における平端面２ｇのＦ矢視図を示している。ここでは、第一実施形態に係る車輪用軸受装置１と比較して異なる部分のみを説明する。

第二実施形態である車輪用軸受装置１においても、平端面２ｇと平端面３ｉが対向した状態で微小隙間Ｃをあけて対向している。平端面２ｇには、その円周上で一定間隔に陥没した部分２ｊが形成されている（図３の（Ａ）及び（Ｂ）参照）。このような構造部分Ｐを有することにより、外方部材２の平端面２ｇにおける陥没した部分２ｊが車輪取り付けフランジ３ｅに接触しないため、平端面２ｇと平端面３ｉの接触面積が減少する。なお、平端面２ｇにおける陥没していない部分には、被膜２ｉが形成されている。

第三実施形態である車輪用軸受装置１においても、平端面２ｇと平端面３ｉが対向した状態で微小隙間Ｃをあけて対向している。平端面２ｇには、その円周上で一定間隔に突出した部分２ｋが形成されている（図４の（Ａ）及び（Ｂ）参照）。このような構造部分Ｐを有することにより、外方部材２の平端面２ｇにおける突出した部分２ｋのみが車輪取り付けフランジ３ｅに接触するため、平端面２ｇと平端面３ｉの接触面積が減少する。なお、平端面２ｇにおける突出した部分２ｋには、被膜２ｉが形成されている。

以上のように、本発明に係る車輪用軸受装置１は、外方部材２のアウター側端面（平端面２ｇ）が軸方向に陥没又は突出した部分（陥没した部分２ｊ・突出した部分２ｋ）を有する。かかる車輪用軸受装置１によれば、外方部材２のアウター側端面（２ｇ）における陥没した部分（２ｊ）が車輪取り付けフランジ３ｅに接触しない、又は、外方部材２のアウター側端面（２ｇ）における突出した部分（２ｋ）のみが車輪取り付けフランジ３ｅに接触するため、接触面積が減少する。従って、摩擦による抵抗が低減するので、トルクの上昇を抑制することができる。

次に、図５を用いて、その他の実施形態である車輪用軸受装置１の特徴点とその効果について説明する。図５は、車輪用軸受装置１における要部構造を示す図である。図５の（Ａ）は、平端面２ｇの円周方向に沿って陥没した部分２ｍが形成された構造を示している。図５の（Ｂ）は、平端面２ｇの円周方向に沿っては突出した部分２ｎが形成された構造を示している。ここでも、第一実施形態に係る車輪用軸受装置１と比較して異なる部分のみを説明する。

その他の実施形態である車輪用軸受装置１においても、平端面２ｇと平端面３ｉが対向した状態で微小隙間Ｃをあけて対向している。平端面２ｇには、その円周方向に沿って陥没した部分２ｍが形成されている（図５の（Ａ）参照）。また、平端面２ｇには、その円周方向に沿って突出した部分２ｎが形成されている（図５の（Ｂ）参照）。このような構造であったとしても、第二実施形態及び第三実施形態と同様の効果を奏する。なお、平端面２ｇにおける陥没していない部分と突出した部分２ｎには、被膜２ｉが形成されている。

最後に、本願における発明は、各実施形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、更に特許請求の範囲に記載の均等の意味及び範囲内のすべての変更を含む。

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
２ｇ 平端面（外方部材のアウター側端面）
２ｉ 被膜
２ｊ 陥没した部分
２ｋ 突出した部分
２ｍ 陥没した部分
２ｎ 突出した部分
３ 内方部材
３ａ 小径段部
３ｃ 内側軌道面
３ｄ 内側軌道面
３ｅ 車輪取り付けフランジ
３ｉ 平端面
３１ ハブ輪
３２ 内輪
４ 転動部材
４１ 転動体
Ｃ 微小隙間

Claims (1)

1. 内周に複列の外側軌道面が形成された外方部材と、
   車輪取り付けフランジと小径段部が形成されたハブ輪及び前記小径段部に外嵌される内輪からなり、外周に複列の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複数の転動体と、を備える車輪用軸受装置において、
   前記ハブ輪に対する車両旋回荷重負荷時に前記外方部材と前記車輪取り付けフランジとが接触するような微小隙間が、前記外方部材のアウター側端面と前記車輪取り付けフランジとの間に設けられていて、
   前記外方部材のアウター側端面に摩擦抵抗を小さくする被膜処理が施されており、
   前記外方部材のアウター側端面は、当該アウター側端面の円周方向の一部が軸方向に突出した部分を有し、
   前記突出した部分は、前記内方部材の回転軸よりも鉛直方向上側に設けられる、ことを特徴とする車輪用軸受装置。

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