JPWO2003064185A1 - 車輪用軸受ユニット - Google Patents

Abstract

制動装置を構成するロータは、位置決め筒部１９ａに外嵌した状態で、回転側フランジ１０ａに形成したねじ孔１１ａに螺合し更に緊締したボルトにより、ハブ８ａに対し結合固定する。このハブ８ａの回転に伴う、上記位置決め筒部１９ａの外周面２０ａの径方向の振れを１５μｍ以下に抑えて、上記ロータの振れを抑える。この構成により、高速走行時に於ける乗り心地や安定性を中心とする走行性能を向上させる。

Description

技術分野
この発明は、自動車の車輪を懸架装置に対し回転自在に支持する為の車輪用軸受ユニットの改良に関する。特に本発明は、ハブの外周面に設けた回転側フランジに制動用回転体を固定する場合に、この制動用回転体に設けた通孔を挿通したボルトを、上記回転側フランジに形成したねじ孔に螺合させる構造を前提としたものである。
背景技術
自動車の車輪を構成するホイール１及び制動装置であるディスクブレーキを構成するロータ２は、例えば図３に示す様な構造により、懸架装置を構成するナックル３に回転自在に支承している。即ち、このナックル３に形成した円形の支持孔４部分に、本発明の対象となる車輪用軸受ユニット５を構成する外輪６を、複数本のボルト７により固定している。
一方、上記車輪用軸受ユニット５を構成するハブ８に上記ホイール１及びロータ２を、複数本のボルト９により結合固定している。この為に、上記ハブ８の外端部（軸方向に関して外とは、車両への組み付け状態で幅方向外側を言い、各図の左側。逆に、幅方向中央側で各図の右側となる側を内と言う。本明細書全体で同じ。）外周面で上記外輪６から突出した部分に形成した回転側フランジ１０の外周縁寄り部分で単一円周上の円周方向等間隔複数個所（一般的には４〜６個所）に、ねじ孔１１を形成している。又、上記ホイール１及びロータ２の内周縁寄り部分で上記各ねじ孔１１に整合する部分に、それぞれ通孔１２、１３を形成している。上記ホイール１及びロータ２を上記ハブ８に結合固定する場合には、上記両通孔１２、１３を外側から内側に挿通した上記各ボルト９を上記各ねじ孔１１に螺合し更に緊締する。
又、上記外輪６の内周面には複列の外輪軌道１４ａ、１４ｂを、外周面には固定側フランジ１５を、それぞれ形成している。この様な外輪６は、この固定側フランジ１５を上記ナックル３に、上記各ボルト７で結合する事により、このナックル３に対し固定している。これに対して、上記ハブ８は、ハブ本体１６と内輪１７とを組み合わせて成る。このうちのハブ本体１６の外周面の一部で、上記外輪６の外端開口から突出した部分には、上記回転側フランジ１０を形成している。又、上記ハブ本体１６の外端面に、位置決め筒部１９を形成している。この位置決め筒部１９の外周面２０は、上記ハブ本体１６と同心にしている。
上記ホイール１及びロータ２は、それぞれの内周縁部を上記位置決め筒部１９に外嵌した状態で、上記回転側フランジ１０の片側面（図示の例では外側面）に、上記各ボルト９により、結合固定している。この状態で、上記ホイール１及びロータ２と上記ハブ８とが互いに同心になる。又、上記ハブ本体１６の中間部外周面で、上記複列の外輪軌道１４ａ、１４ｂのうちの外側の外輪軌道１４ａに対向する部分には、第一の内輪軌道２１を、上記ハブ本体１６に対し直接形成している。更に、上記ハブ本体１６の内端部外周面に形成した小径段部２２に上記内輪１７を外嵌固定して、上記ハブ８を構成している。そして、この内輪１７の外周面に形成した第二の内輪軌道２３を、上記複列の外輪軌道１４ａ、１４ｂのうちの内側の外輪軌道１４ｂに対向させている。
これら各外輪軌道１４ａ、１４ｂと第一、第二の各内輪軌道２１、２３との間には、それぞれが転動体である玉２４、２４を複数個ずつ、それぞれ保持器２５、２５により保持した状態で転動自在に設けている。この構成により、背面組み合わせである複列アンギュラ型の玉軸受を構成し、上記外輪６の内側に上記ハブ８を、回転自在に、且つ、ラジアル荷重及びスラスト荷重を支承自在に支持している。尚、上記外輪６の両端部内周面と、上記ハブ本体１６の中間部外周面及び上記内輪１７の内端部外周面との間には、それぞれシールリング２６ａ、２６ｂを設けて、上記各玉２４、２４を設けた内部空間と外部とを遮断している。更に、図示の例は、駆動輪（ＦＲ車及びＲＲ車の後輪、ＦＦ車の前輪、４ＷＤ車の全輪）用の車輪用軸受ユニット５である為、上記ハブ本体１６の中心部に、スプライン孔２７を形成している。そして、このスプライン孔２７に、等速ジョイント２８のスプライン軸２９を挿入している。
上述の様な車輪用軸受ユニット５の使用時には、図３に示す様に、外輪６をナックル３に固定すると共に、ハブ本体１６の回転側フランジ１０に、図示しないタイヤを組み合わせたホイール１及びロータ２を固定する。この際、前述した様に、ホイール１及びロータ２の内周縁部を位置決め筒部１９に外嵌する事により、これらホイール１及びロータ２と上記ハブ８とを互いに同心にする。又、このうちのロータ２と、上記ナックル３に固定した、図示しないサポート及びキャリパとを組み合わせて、制動用のディスクブレーキを構成する。制動時には、上記ロータ２を挟んで設けた１対のパッドをこのロータ２の両側面に押し付ける。
上述の様な構造で、走行時にロータ２が振れ回る（回転に伴って外周縁が径方向に変位する）のを防止する為には、このロータ２の幾何中心と上記ハブ８の回転中心とが一致している事が必要である。これに対して、上述の図３に示した様に、ハブ８の中間部外周面に第一の内輪軌道２１を直接形成する、所謂第三世代の車輪用軸受ユニットの場合には、ハブ本体１６の軸方向中間部で上記第一の内輪軌道２１を形成した部分と、第二の内輪軌道２３を設けた内輪１７を外嵌固定する為の小径段部２２とが段付形状となる。この様な構造の場合、上記第一、第二の内輪軌道２１、２３の平行度や同軸度の悪化に基づいて、上記ハブ８の幾何中心とその回転中心とがずれ易い。そして、これら両中心同士がずれた場合には、このハブ８の外端面に形成した位置決め筒部１９の外周面２０が、このハブ８の回転に伴って径方向に振れ回り運動し易くなる。
この様な原因で上記位置決め筒部１９の外周面２０が振れ回り運動すると、この位置決め筒部１９に外嵌した上記ロータ２が径方向に振れ回る事になる。この結果、仮に車輪のホイールバランスが確保されていたとしても、実際の走行時に於ける回転バランスが悪化し、高速走行時に於ける乗り心地や走行安定性を中心とする走行性能が悪化する。特に、回転側フランジ１０にロータ２を、この回転側フランジ１０に形成したねじ孔１１にボルト９を螺合・緊締する事により結合固定する構造の場合には、上記位置決め筒部１９の外周面２０の振れ回りによる影響を受け易くなる。
本発明の車輪用軸受ユニットは、この様な事情に鑑みて、ハブ８の回転に基づく、ロータ２或はブレーキドラム等の制動用回転体の径方向の振れを抑えるべく発明したものである。
発明の開示
本発明の車輪用軸受ユニットは、車輪及び制動用回転体を懸架装置に対し回転自在に支持する為のものであって、回転しない外輪と、この外輪の内径側で回転するハブと、複数個の転動体とを備える。
上記外輪は、内周面に複列の外輪軌道を有し、使用時に上記懸架装置に支持された状態で回転しない。
又、上記ハブは、ハブ本体と１個の内輪とを組み合わせて成る。
上記ハブ本体は、上記車輪及び上記制動用回転体を支持する為に外周面の外端部に形成され、これら車輪及び制動用回転体を固定する為のねじ孔を有する回転側フランジと、外周面中間部に直接設けられて上記各外輪軌道のうちの外側の外輪軌道と対向する第一の内輪軌道と、外端面に設けられた、上記制動用回転体の内周縁部を外嵌する為の位置決め筒部とを備える。
又、上記内輪は、外周面に上記各外輪軌道のうちの内側の外輪軌道と対向する第二の内輪軌道を有し、上記ハブ本体の内端部に外嵌されている。
更に、上記各転動体は、上記各外輪軌道と上記各内輪軌道との間に、それぞれ複数個ずつ転動自在に設けられている。
特に、本発明の車輪用軸受ユニットに於いては、上記ハブの回転に伴う上記位置決め筒部の外周面のうちで、少なくとも上記制動用回転体を外嵌する部分の径方向に関する振れが１５μｍ以下である。位置決め筒部は該ハブの外端部に設けられる。
上述の様に構成する本発明の車輪用軸受ユニットの場合、上記位置決め筒部に外嵌する制動用回転体の幾何中心とハブの回転中心とを一致させて、この制動用回転体の振れ回りを抑え、乗り心地や走行安定性を中心とする車両の走行性能の向上を図れる。
発明を実施するための最良の形態
図１は、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例の車輪用軸受ユニット５ａは、外輪６の中間部外周面に、この外輪６をナックル３（図３）に結合固定する為の固定側フランジ１５を設けている。又、上記外輪６の内周面には、複列の外輪軌道１４ａ、１４ｂを形成している。又、ハブ８ａを構成するハブ本体１６ａ及び内輪１７の外周面で上記各外輪軌道１４ａ、１４ｂに対向する部分に第一、第二の内輪軌道２１、２３を、それぞれ設けている。
即ち、上記ハブ本体１６ａの中間部外周面に直接第一の内輪軌道２１を形成すると共に、このハブ本体１６ａの内端寄り部分に形成した小径段部２２に、その外周面に第二の内輪軌道２３を形成した上記内輪１７を外嵌している。そして、この内輪１７が上記小径段部２２から抜け出るのを防止する為に、上記ハブ本体１６ａの内端部にかしめ部３０を形成している。即ち、上記小径段部２２に上記内輪１７を外嵌した後、上記ハブ本体１６ａの内端部でこの内輪１７の内端面から突出した部分を径方向外方に塑性変形させて上記かしめ部３０を形成し、このかしめ部３０により上記内輪１７の内端面を抑え付けている。この構成により、この内輪１７は、上記ハブ本体１６ａの内端部に外嵌固定されて、上記ハブ８ａを構成する。
又、このハブ本体１６ａの外周面の外端寄り部分で、上記外輪６の外端開口から突出した部分には、車輪を構成するホイール１、及び、制動用回転体であるロータ２（図３）或はドラムを固定する為の回転側フランジ１０ａを設けている。この回転側フランジ１０ａの円周方向複数個所で、上記ハブ本体１６ａの回転中心をその中心とする同一円周上には、それぞれねじ孔１１ａを形成している。これら各ねじ孔１１ａは、上記ホイール１及びロータ２を固定するボルト９（図３）を螺合させる為のものである。
又、上記ハブ本体１６ａの外端面に、上記ホイール１及びロータ２を外嵌支持する為の位置決め筒部１９ａを、上記ハブ本体１６ａと同心に設けている。本例の場合、この位置決め筒部１９ａの外周面２０ａのうち、基端部（内端部）を上記ロータ２の内周縁部を外嵌する為の大径部３１とし、中間部乃至先端部（外端部）を、上記ホイール１の内周縁部を外嵌する為の小径部３２としている。これら大径部３１と小径部３２とは互いに同心で、段部３３により互いに連続している。
又、上記各外輪軌道１４ａ、１４ｂと第一、第二の各内輪軌道２１、２３との間には、それぞれが転動体である複数個の玉２４、２４を、それぞれ保持器２５、２５により保持した状態で、転動自在に設けている。尚、上記外輪６の両端部内周面と、上記ハブ本体１６ａの中間部外周面及び上記内輪１７の内端部外周面との間には、１対のシールリング２６ａ、２６ｂを設けて、上記各玉２４、２４を設けた内部空間３４と外部とを遮断し、この内部空間３４内に封入したグリースの漏洩防止と、この内部空間３４内への異物の進入防止とを図っている。
上述の様な車輪用軸受ユニット５ａに設けた前記位置決め筒部１９ａの外周面２０ａ（大径部３１及び小径部３２）は、上記外輪６の内径側で前記ハブ８ａが回転する事に伴って径方向に関して振れるが、本発明の車輪用軸受ユニット５ａの場合には、この振れを１５μｍ以下に抑えている。即ち、上記外輪６を固定し、上記外周面２０ａに変位センサの測定子を突き当てた状態で上記ハブ８ａを回転させた場合に、この変位センサの測定値の振れ（最大値と最小値との差）が１５μｍ以下となる様に、上記ハブ８の回転中心に対する上記外周面２０ａの寸法並びに形状精度を確保している。尚、本発明を実施する場合に、上記外周面２０ａのうちの少なくとも大径部３１の振れを１５μｍ以下に抑えれば良い（大径部３１のみ、振れを１５μｍ以下としても良い）が、好ましくは、この大径部３１に加えて上記小径部３２も、振れを１５μｍ以下に抑える。
尚、この様に上記外周面２０ａの精度を確保する作業は、上記車輪用軸受ユニット５ａの構成各部材の形状並びに寸法精度を高くする他、この車輪用軸受ユニット５ａを組立後に上記位置決め筒部１９ａの外周面２０ａに仕上加工を施す事によっても行なえる。このうち、組立後に仕上加工を施す作業は、上記外周面２０ａを旋削加工、又は研削加工、またはマイクロフイニッシュにより、前記ハブ８ａの回転中心と同心の円筒面に仕上げる事により行なう。この場合には、上記位置決め筒部１９ａの外周面２０ａに旋削加工、又は研削加工、又はマイクロフィニッシュを施すのに先立って、上記車輪用軸受ユニット５ａの構成各部材を、上記位置決め筒部１９ａの外周面２０ａを除いて、所定の形状及び寸法に加工する。又、上記位置決め筒部１９ａの外周面２０ａは、おおまかな形状及び寸法に加工する。次いで、上記車輪用軸受ユニット５ａの構成各部材を、図１に示す状態に組み立てる。その後、上記外輪６を固定した状態で上記ハブ８ａを回転させつつ、上記外周面２０ａに旋削加工、又は研削加工、又はマイクロフィニッシュを施す。
何れにしても、本例の車輪用軸受ユニット５ａの場合には、前記ハブ本体１６ａの外端面に設けた、ロータ２（図３参照）を外嵌する為の位置決め筒部１９ａの外周面２０ａ（特に大径部３１）の振れ回り量を１５μｍ以下に抑えているので、走行時に上記ロータ２の振れ回りを抑え、上記ハブ８ａと共に回転する部分の回転バランスを良好にして、乗り心地や走行安定性を中心とする車両の走行性能の向上を図れる。
即ち、本発明者の行なった実験によると、下表に示す様に、上記振れ回り量が２０μｍ以上の場合には乗り心地や走行安定性を中心とする車両の走行性能が必ずしも良好とはならないが、上記振れ回り量を１５μｍ以下に抑えると、この走行性能が良好になった。

次に、図２は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の車輪用軸受ユニット５ｂの場合、ハブ８ｂを構成するハブ本体１６ｂの内端部の小径段部２２に外嵌した内輪１７の内端部を、このハブ本体１６ｂの内端面よりも内方に突出させている。車両への組み付け状態で上記内輪１７の内端面には、等速ジョイント２８（図３参照）の外端面が当接して、この内輪１７が上記ハブ本体１６ｂから抜け出る事を防止する。その他の構成及び作用は、上述した第１例の場合と同様であるから、重複する説明は省略する。尚、本発明は、図示の様な駆動輪用の軸受ユニットに限らず、従動輪用の軸受ユニットでも実施できる。
産業上の利用の可能性
本発明の車輪用軸受ユニットは、以上に述べた通り構成され作用するので、高速走行時の乗り心地や安定性を中心とする走行性能を向上できる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の実施の形態の第１例を示す断面図。
図２は、本発明の実施の形態の第２例を示す断面図。
図３は、本発明の対象となる車輪用軸受ユニットの組み付け状態の１例を示す断面図。

Claims (2)

1. 回転しない外輪と、回転するハブを有し、該ハブの外端部に位置決め筒部を設け、該位置決め筒部の外周面は、径方向の振れが１５ミクロン以下になっていて、制動用回転体が該位置決め筒部にはめ合わせられていることからなる車輪用軸受ユニット。
2. 車輪及び制動用回転体を懸架装置に対し回転自在に支持する為の車輪用軸受ユニットであって、
   回転しない外輪と、この外輪の内径側で回転するハブと、複数個の転動体とを備え、
   上記外輪は、内周面に複列の外輪軌道を有し、使用時に上記懸架装置に支持された状態で回転しないものであり、
   上記ハブは、ハブ本体と１個の内輪とを組み合わせて成るものであって、上記ハブ本体は、上記車輪及び上記制動用回転体を支持する為に外周面の外端部に形成され、これら車輪及び制動用回転体を固定する為のねじ孔を有する回転側フランジと、外周面中間部に直接設けられて上記各外輪軌道のうちの外側の外輪軌道と対向する第一の内輪軌道と、外端面に設けられた、上記制動用回転体の内周縁部を外嵌する為の位置決め筒部とを備えたものであり、上記内輪は、外周面に上記各外輪軌道のうちの内側の外輪軌道と対向する第二の内輪軌道を有し、上記ハブ本体の内端部に外嵌されたものであり、
   上記各転動体は、上記各外輪軌道と上記各内輪軌道との間に、それぞれ複数個ずつ転動自在に設けられている車輪用軸受ユニットに於いて、
   上記ハブの回転に伴う上記位置決め筒部の外周面のうちで、少なくとも上記制動用回転体を外嵌する部分の径方向に関する振れが１５μｍ以下である事を特徴とする車輪用軸受ユニット。

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