WO2017013917A1 - 軸受ユニット - Google Patents

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wheel
stationary
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knuckle
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迫田 裕成
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日本精工株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to, for example, a bearing unit that rotatably supports a wheel side component (for example, a disc wheel) of an automobile with respect to a vehicle body side component (for example, a suspension device (knuckle)). Further, the present invention relates to an improvement of a stationary wheel attached to a vehicle body side component.
  • a wheel side component for example, a disc wheel
  • vehicle body side component for example, a suspension device (knuckle)
  • the present invention relates to an improvement of a stationary wheel attached to a vehicle body side component.
  • Such a bearing unit includes, for example, a rotating wheel (hub wheel) 4, a stationary wheel (outer ring) 2, and a plurality of rolling elements 6 and 8, as shown in FIG.
  • a mounting flange (rotating wheel side flange) 12 a is projected from the outer peripheral surface of the rotating wheel 4.
  • a wheel side component such as a disc wheel
  • the stationary wheel 2 is arranged on the outer side in the radial direction of the rotating wheel 4 so as to be rotatable relative to the rotating wheel 4.
  • a mounting flange (stationary wheel side flange) 2 a is projected from the outer peripheral surface of the stationary wheel 2.
  • the plurality of rolling elements 6 and 8 are incorporated between the stationary wheel 2 and the rotating wheel 4 so as to be rotatable in a double row (for example, two rows).
  • sealing members for example, a pack seal 10a on the vehicle body side and a lip seal 10b on the wheel side
  • sealing members for example, a pack seal 10a on the vehicle body side and a lip seal 10b on the wheel side
  • ball is illustrated in the drawing as the rolling elements 6 and 8
  • roller may be applied depending on the type of bearing unit and the purpose of use.
  • the stationary ring (outer ring) 2 has a hollow cylindrical shape and is disposed so as to cover the outer periphery of the rotating ring (inner ring) 4.
  • the stationary wheel (outer ring) 2 includes a hollow cylindrical outboard side cylindrical portion P1 continuously provided on the wheel side (outboard side) with respect to the stationary wheel side flange 2a, and a vehicle body with respect to the stationary wheel side flange 2a.
  • the outboard side cylindrical portion P1 is continuously configured in the circumferential direction with a predetermined thickness from the stationary wheel side flange 2a to the wheel side end portion E1.
  • the inboard side cylindrical portion P2 is configured continuously in the circumferential direction with a predetermined thickness from the stationary wheel side flange 2a to the vehicle body side end portion E2.
  • the stationary wheel side flange 2 a is provided unevenly in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the stationary wheel 2.
  • the stationary wheel side flange 2a has four mounting holes 2b for connecting to a vehicle body side component (knuckle) N via bolts (knuckle bolts) Bt.
  • the rotating wheel (inner ring) 4 is provided with a substantially cylindrical hub 12 that supports a wheel-side component (for example, a disc wheel) and rotates together with the wheel-side component.
  • a wheel-side component for example, a disc wheel
  • a hub flange (rotary wheel side flange) 12a to which a disc wheel is fixed protrudes from the hub 12.
  • the hub flange 12a protrudes radially outward beyond the stationary ring (outer ring) 2.
  • a plurality of hub bolts 14 arranged at predetermined intervals along the circumferential direction are provided in the vicinity of the protruding tip edge of the hub flange 12a. Then, by inserting a plurality of hub bolts 14 into bolt holes (not shown) formed in the disc wheel and tightening with hub nuts (not shown), the disc wheel can be positioned and fixed with respect to the hub flange 12a. it can.
  • the rotating wheel (inner ring) 4 is fitted with an annular rotating wheel constituting body 16 (another inner ring constituting the rotating wheel 4 together with the hub 12) on the vehicle body side (inboard side).
  • annular rotating wheel constituting body 16 another inner ring constituting the rotating wheel 4 together with the hub 12
  • each rolling element 6 and 8 is held by the cage 18.
  • the ring component 16 is fitted to the step portion 12 b formed on the hub 12. Thereafter, the caulking region 12m at the vehicle body side end of the hub 12 is plastically deformed, and the caulking region 12m is caulked (adhered) along the shaft end surface 16s of the rotating wheel component 16. Thereby, the rotating wheel structure 16 can be fixed to the rotating wheel 4 (hub 12).
  • the double row rolling elements 6, 8 form a predetermined contact angle with each other between the stationary wheel 2 and the rotating wheel 4 (specifically, the double row stationary ring raceway surfaces S1, S2). And between the rotating ring raceway surfaces T1 and T2 opposed to these).
  • the action line (not shown) connecting the two contact points is orthogonal to the respective raceway surfaces S1, S2, T1, T2, and passes through the centers of the rolling elements 6, 8, so that the center of the bearing unit. Intersect at one point (action point) on the line. This constitutes a rear combination (DB) bearing.
  • a constant velocity joint CVJ is connected to the bearing unit described above.
  • the constant velocity joint CVJ freely changes the angle following the change in the angle of the drive shaft, so that a driving force of a predetermined torque is smoothly transmitted to the disc wheel via the bearing unit.
  • the fastening force (fastening force indicated by the arrow D1 in FIG. 10) is the outboard side cylindrical portion P1 and the inboard. It acts on the side cylindrical portion P2.
  • the fastening force that has acted on the outboard side cylindrical portion P1 is a direction in which the outboard side cylindrical portion P1 is partially pulled toward the stationary wheel side flange 2a. Stretching direction (direction indicated by arrow D2 in FIG. 10).
  • the roundness of the outboard side raceway surface S1 is broken by the extent that the outboard side cylindrical portion P1 is stretched to the stationary wheel side flange portion 2a.
  • the outboard side raceway surface S1 is deformed into an elliptical shape having a long diameter in one direction (vertical direction in FIG. 10).
  • the fastening force applied to the inboard side cylindrical portion P2 is a direction in which the inboard side cylindrical portion P2 is partly pushed away from the stationary wheel side flange portion 2a (in other words, the inboard side cylindrical portion P2 In the direction shown by the arrow D3 in FIG.
  • the roundness of the inboard side raceway surface S2 is broken by the amount by which the inboard side cylindrical portion P2 is crushed from the stationary wheel side flange portion 2a.
  • the inboard side raceway surface S2 is deformed into an elliptical shape whose diameter is increased in the other direction (that is, the horizontal direction perpendicular to the up and down direction for stretching the outboard side cylindrical portion P1).
  • the stationary wheel side flange portion 2a is deformed into a convex shape toward the wheel side (outboard side), and the deformation propagates to the outboard side cylindrical portion P1 and the inboard side cylindrical portion P2.
  • the roundness of the board side raceway surface S1 and the inboard side raceway surface S2 is broken.
  • Measures to cope with this include, for example, improving the flatness of the flange surface 2m and the bearing mounting surface Nm.
  • the surface processing for intermittently cutting medium to high carbon steel, which is a raw material of the stationary ring (outer ring) 2 takes time and effort, and the manufacturing cost of the bearing unit increases accordingly.
  • the flange surface 2m and the bearing mounting surface Nm of the knuckle N are deformed in the vicinity of the mounting hole 2b of the stationary wheel side flange 2a due to the influence of the axial force of the knuckle bolt Bt. It is to be. Also in this deformation, as in the case of the first factor described above, the stationary wheel side flange 2a is deformed into a convex shape toward the wheel side (outboard side), and this deformation is the outboard side cylindrical portion P1 and Propagation to the inboard side cylindrical portion P2 causes the roundness of the outboard side raceway surface S1 and the inboard side raceway surface S2 to collapse.
  • Measures to cope with this include subjecting one of the flange surface 2m and the bearing mounting surface Nm to surface hardening treatment.
  • the flange surface 2m is not affected on each raceway surface S1, S2.
  • the outboard side cylindrical portion P1 and the inboard side cylindrical portion P2 of the stationary ring (outer ring) 2 are thickened to improve their rigidity. According to this, it is possible to prevent occurrence of collapse of the roundness of the outboard side raceway surface S1 and the inboard side raceway surface S2.
  • increasing the thickness of the outboard side cylindrical portion P1 and the inboard side cylindrical portion P2 leads to an increase in the mass of the entire bearing unit. In this case, the unsprung load (weight) increases, which is contrary to low fuel consumption and energy saving, and ride comfort and operability are reduced. There is also a problem of interference when the hub bolts are replaced.
  • Patent Document 1 aims to prevent the occurrence of such deformation (outer ring roundness collapse) by increasing the thickness of the outer ring cylindrical portion in the vertical direction. That is, in Patent Document 1, in order to prevent attachment deformation at the time of fastening with a knuckle, a region A3 positioned in the vertical direction (vertical direction) is thick, and a region A4 positioned in the horizontal direction is thin. A bearing unit using the (outer ring) 2 is disclosed (see FIG. 11).
  • outer ring outer diameter surface is made non-circular in order to change the wall thickness, a reference surface cannot be obtained and grinding cannot be performed. Further, when the circular knuckle pilot portion is used as the reference plane, the axial distance from the raceway surface increases, and it is difficult to obtain the roundness of the raceway surface.
  • the present invention has been made to solve such a problem, and its purpose is to prevent deformation of the stationary flange side mounting flange and prevent deformation of the stationary ring raceway surface after the vehicle body side component is mounted. It is to provide a bearing unit to obtain.
  • the first invention of the present invention has the following configuration.
  • An annular stationary wheel attached to the vehicle body side component and maintained in a non-rotating state;
  • a rotating wheel provided opposite to the stationary wheel, attached to the wheel side component and rotating together,
  • the stationary ring is provided with a mounting flange along the circumferential direction,
  • the mounting flange is provided with a plurality of mounting holes for fastening the stationary wheel to the vehicle body side component through bolts, which are provided unevenly in the circumferential direction
  • the mounting flange includes a first flange portion positioned in a region where a distance between the mounting hole portions adjacent in the circumferential direction is long, and a second flange portion positioned in a region where a distance between adjacent mounting hole portions is short. Including The first flange portion is thicker in the radial direction than the second flange portion.
  • 2nd invention of this invention has the following structures in 1st invention.
  • a meat stealing portion is provided in a surface portion of the first flange portion facing the vehicle body side component to reduce a contact area with a mounting surface of the vehicle body component.
  • a third invention of the present invention has the following configuration in the first invention or the second invention.
  • the bearing unit according to claim 1 or 2 wherein the first flange portion is thicker in the axial direction than the second flange portion.
  • FIG. 1A It is a schematic perspective view of the stationary wheel shown to FIG. 1A. It is a schematic side view of the stationary wheel shown to FIG. 1B. It is a schematic front view of the stationary wheel shown to FIG. 1A. It is a schematic front view of the stationary wheel shown to FIG. 1B. It is a schematic perspective view of the stationary ring of 2nd embodiment. It is a schematic side view of the stationary wheel shown in FIG. It is a schematic front view of the stationary wheel shown in FIG. It is a schematic perspective view of the stationary ring of 3rd embodiment. It is a schematic perspective view of the stationary ring of 3rd embodiment.
  • FIG. 7B is a schematic side view of the stationary wheel shown in FIG. 7A. It is a schematic side view of the stationary wheel shown to FIG. 7B. It is a schematic front view of the stationary wheel shown in FIG. 7A. It is a schematic front view of the stationary wheel shown in FIG. 7B. It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows an example of a prior art. It is a figure which shows the stationary wheel disclosed by patent document 1.
  • FIG. 7A is a schematic side view of the stationary wheel shown to FIG. 7B.
  • FIG. 7A is a schematic front view of the stationary wheel shown in FIG. 7A.
  • FIG. 7B It is a schematic front view of the stationary wheel shown in FIG. 7B.
  • FIG. 7A is a schematic side view of the stationary wheel shown to FIG. 7B.
  • FIG. 7A is a schematic front view of
  • the bearing unit of the present embodiment has substantially the same configuration as the bearing unit shown in FIG. 10 except for the configuration of the stationary ring (outer ring) 2, and the same configuration as the bearing unit shown in FIG. Each description is omitted, and only the characteristic configuration of the stationary wheel (outer ring) 2 will be described below.
  • (First embodiment) 1A to 3B are schematic views showing an example of a first embodiment of a stationary ring (outer ring) 2 employed in the bearing unit of the present invention.
  • the stationary wheel (outer ring) 2 includes an annular portion 20a that protrudes radially outward from the outer peripheral surface of the stationary wheel 2 at a predetermined height in a radial direction, and a further radial direction from a predetermined position on the outer peripheral surface of the annular portion 20a.
  • a mounting flange (stationary wheel side flange) 2a including a plurality of projecting piece portions 20b projecting radially outward is integrally provided.
  • the four protruding pieces 20b are provided unevenly in the circumferential direction.
  • Each protruding piece 20b is provided with a mounting hole 2b for fixing the stationary wheel (outer ring) 2 to the vehicle body side component (knuckle) N, respectively.
  • a region A1 having a long distance between adjacent mounting hole portions 2b in the circumferential direction is defined as a first flange portion 30, and a region A2 having a short distance between adjacent mounting hole portions 2b is defined as a second region A2.
  • the flange portion 40 is used.
  • the first flange portion 30 is formed thicker in the radial direction than the second flange portion 40 (the radial thickness W1 of the first flange portion 30> the radial thickness W2 of the second flange portion 40).
  • the difference between the radial thickness W1 of the first flange portion 30 and the radial thickness W2 of the second flange portion 40 is not limited to the illustrated example, and the design can be changed within the scope of the present invention.
  • radial direction thickness W1 of the 1st flange part 30 is constant in area
  • the first flange portion 30 reaches the rising portion of the protruding piece portion 20b. That is, the rising portion on the first flange portion 30 side is configured to be thicker than the rising portion of the protruding piece portion 20b on the second flange portion 40 side.
  • deformation (warp) of the stationary wheel side flange 2a when the knuckle bolt Bt is inserted and fastened to the mounting hole 2b of the stationary wheel side flange 2a can be prevented.
  • the deformation of the outer ring raceway surfaces S1, S2 can be prevented.
  • the meat stealing portion 50 is provided by recessing the axial surface portion 30a of the first flange portion 30 facing the inboard side cylindrical portion P2 (knuckle pilot portion) during molding (forging) (FIG. 1A, 2A and 3A).
  • the meat stealing portion 60 may be provided by forming the axial surface portion 30a in a stepped shape in the axial direction during molding (forging) (see FIGS. 1B, 2B, and 3B).
  • the meat stealing unit 50 and the meat stealing unit 60 are not construed as being limited to the illustrated form, and can be changed in design within the scope of the present invention.
  • the circumferential length, radial width, axial depth, etc. of the meat stealing portion 50 and the meat stealing portion 60 can be changed within the scope of the present invention.
  • survives after forming the meat stealing part 60 are also arbitrary.
  • the groove shape (step shape) which continued the meat stealing part 50 and the meat stealing part 60 is assumed, it may be divided into a plurality of groove parts (step parts) in the circumferential direction.
  • each of the meat stealing portions that are configured separately are arbitrary.
  • the stepped shape or the recessed shape can be selected arbitrarily, but the life of the forging die becomes longer when the stepped shape is used.
  • the rigidity of the 1st flange part 30 becomes higher like the concave shape like the meat stealing part 50, the inhibitory effect of roundness collapse of the double-row stationary ring raceway surfaces S1, S2 becomes higher.
  • (Second embodiment) 4 to 6 are schematic views showing an example of a second embodiment of a stationary ring (outer ring) 2 employed in the bearing unit of the present invention.
  • the first flange portion 30 located in the region A1 where the distance between the adjacent mounting hole portions 2b in the circumferential direction is long is changed to the distance between the adjacent mounting hole portions 2b.
  • the difference between the axial thickness W3 of the first flange portion 30 and the axial thickness W4 of the second flange portion 40 is not limited to the illustrated example, and the design can be changed within the scope of the present invention.
  • the axial thickness W3 of the first flange portion 30 is constant in the region A1, but is not limited to this, and there may be a portion having a different thickness in the region A1.
  • the axial direction (cylinder axial direction of the outer ring cylindrical portion) thickness W3 of the first flange portion 30 having a long distance between the adjacent mounting hole portions 2b in the circumferential direction is short, and the distance between the adjacent mounting hole portions 2b is short.
  • the knurled bolt Bt is inserted into the mounting hole portion 2b of the stationary wheel side flange 2a and fastened and fixed. Deformation (warping) can be prevented, and deformation of the outer ring raceway surfaces S1 and S2 after the knuckle attachment can be prevented.
  • the deformation suppressing effect of the stationary wheel side flange 2a of the present embodiment is the first. It becomes larger than the embodiment.
  • the other structure is the same as 1st embodiment, it uses and abbreviate
  • FIGS. 7A to 9B are schematic views showing an example of a third embodiment of a stationary ring (outer ring) 2 employed in the bearing unit of the present invention.
  • the radial thickness W1 of the first flange portion 30 located in the region A1 where the distance between the adjacent mounting hole portions 2b in the circumferential direction is long is set to be adjacent to each other.
  • the second flange 40 is made thicker than the radial thickness W2 of the second flange 40 positioned in the region A2 where the distance between the holes 2b is short, and the axial thickness W3 of the first flange 30 is made larger.
  • the difference in thickness between the first flange portion 30 and the second flange portion 40 in the radial direction and the axial direction is not limited to the illustrated example, and the design can be changed within the scope of the present invention.
  • the radial thickness W1 and the axial thickness W3 of the first flange portion 30 having a long distance between the adjacent mounting hole portions 2b in the circumferential direction are used as the second flange having a short distance between the adjacent mounting hole portions 2b.
  • the portion 40 By forming the portion 40 to be thicker than the radial thickness W2 and the axial thickness W4, the stationary wheel side when the knuckle bolt Bt is inserted into the mounting hole 2b of the stationary wheel side flange 2a and fastened.
  • the deformation (warping) prevention of the flange 2a can be further improved, and the deformation of the outer ring raceway surfaces S1, S2 after the knuckle attachment can be prevented.
  • the axial surface portion 30a of the first flange portion 30 facing the inboard side cylindrical portion P2 is recessed during molding (forging).
  • a meat stealing unit 50 is provided (see FIGS. 7A, 8A, and 9A).
  • the meat stealing portion 60 may be provided by forming the axial surface portion 30a in a step shape in the axial direction (see FIGS. 7B, 8B, and 9B).
  • the other structure is the same as 1st embodiment and 2nd embodiment, it uses and abbreviate
  • the outer diameter surface of the outer ring 2 since the outer diameter surface of the outer ring 2 has a perfect circle shape, it is easy to provide a grinding reference surface on the outer diameter surface.
  • Stationary wheel (outer ring) 2a Stationary wheel side flange 2b Mounting hole 4 Rotating wheel (inner ring) 20b Projection piece 20a Annular part 30 First flange part 40 Second flange part N Car body side component (knuckle)

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Abstract

外輪(2)には、静止輪側フランジ(2a)が周方向に沿って設けられる。静止輪側フランジ(2a)には、外輪(2)をナックル(N)にナックルボルト(Bt)を介して締結するための複数個の取付孔部(2b)が不等配に設けられる。静止輪側フランジ(2a)は、隣り合う取付孔部(2b)間の距離が長い領域に位置する第一フランジ部(30)と、隣り合う取付孔部(2b)間の距離が短い領域に位置する第二フランジ部(40)と、を含む。第一フランジ部(30)は、第二フランジ部(40)に比して、径方向に厚肉に構成している。

Description

軸受ユニット
 本発明は、例えば、自動車の車輪側構成品(例えば、ディスクホイール)を車体側構成品(例えば懸架装置(ナックル))に対して回転自在に支持する軸受ユニットに関し、特に、軸受ユニットを構成し、且つ車体側構成品に取り付けられる静止輪の改良に関する。
 このような軸受ユニットは、例えば、図10に示すように、回転輪(ハブ輪)4と、静止輪(外輪)2と、複数の転動体6,8と、を備える。
 回転輪4の外周面には、取付フランジ(回転輪側フランジ)12aが突設される。回転輪側フランジ12aがディスクホイールなどの車輪側構成品(不図示)に取り付けられることにより、回転輪4は車輪側構成品と共に回転可能に連結される。
 静止輪2は、回転輪4の径方向外方に、回転輪4と相対回転可能に配置される。静止輪2の外周面には、取付フランジ(静止輪側フランジ)2aが突設される。静止輪側フランジ2aがナックルなどの車体側構成品Nに取り付けられることにより、静止輪2は車輪側構成品に非回転状態で連結(維持)される。
 複数の転動体6,8は、静止輪2と回転輪4との間に複列(例えば2列)で回転可能に組み込まれる。
 径方向における静止輪2と回転輪4との間には、軸受ユニット内部を密封するための密封部材(例えば、車体側のパックシール10a、車輪側のリップシール10b)が設けられている。なお、転動体6,8として、図面では「玉」を例示しているが、軸受ユニットの種類や使用目的などに応じて「ころ」が適用される場合もある。
 静止輪(外輪)2は中空円筒状を成しており、回転輪(内輪)4の外周を覆うように配置されている。
 静止輪(外輪)2は、静止輪側フランジ2aに対して車輪側(アウトボード側)に連続して設けられる中空円筒状のアウトボード側円筒部P1と、静止輪側フランジ2aに対して車体側(インボード側)に連続して設けられる中空円筒状のインボード側円筒部P2と、を備えている。アウトボード側円筒部P1は、静止輪側フランジ2aから車輪側端部E1にわたって所定の肉厚で周方向に連続して構成されている。インボード側円筒部P2は、静止輪側フランジ2aから車体側端部E2にわたって所定の肉厚で周方向に連続して構成されている。
 静止輪側フランジ2aは、静止輪2の外周面の周方向に不等配に設けられる。静止輪側フランジ2aは、ボルト(ナックルボルト)Btを介して車体側構成品(ナックル)Nに連結するための4個の取付孔部2bを有する。
 回転輪(内輪)4には、車輪側構成品(例えば、ディスクホイール)を支持し、且つ車輪側構成品と共に回転する略円筒形状のハブ12が設けられている。ハブ12には、例えばディスクホイールが固定されるハブフランジ(回転輪側フランジ)12aが突設されている。ハブフランジ12aは、静止輪(外輪)2を越えて径方向外方に向って突出する。ハブフランジ12aの突出先端縁付近には、周方向に沿って所定間隔で配置された複数のハブボルト14が設けられている。そして、複数のハブボルト14を、ディスクホイールに形成されたボルト孔(不図示)に差し込み、ハブナット(不図示)で締付けることで、当該ディスクホイールをハブフランジ12aに対して位置決めして固定することができる。
 回転輪(内輪)4には、その車体側(インボード側)に環状の回転輪構成体16(ハブ12と共に回転輪4を構成する別体内輪)が嵌合される。この場合、例えば静止輪2と回転輪4との間に複数の転動体6,8を組み込んだ状態(具体的には、各転動体6,8を保持器18で保持した状態)で、回転輪構成体16をハブ12に形成された段部12bまで嵌合させる。その後、ハブ12の車体側端部の加締め領域12mを塑性変形させて、当該加締め領域12mを回転輪構成体16の軸端面16sに沿って加締める(密着させる)。これにより、回転輪構成体16を回転輪4(ハブ12)に固定することができる。
 このとき、軸受ユニットには所定の予圧が付与された状態となる。この状態において、複列の各転動体6,8は、互いに所定の接触角を成して静止輪2と回転輪4との間(具体的には、複列の静止輪軌道面S1,S2と、これらに対向した回転輪軌道面T1,T2との間)に沿って回転可能に組み込まれる。このとき、2つの接触点を結んだ作用線(不図示)は、それぞれの軌道面S1,S2、T1,T2に直交し、且つ、各転動体6,8の中心を通り、軸受ユニットの中心線上の1点(作用点)で交わる。これにより背面組合せ形(DB)軸受が構成される。
 このような構成において、自動車走行中に車輪に作用した力は、全てディスクホイールから軸受ユニットを通じてナックルNに伝達されることになり、その際、軸受ユニットには、各種の荷重(ラジアル荷重、アキシアル荷重、モーメント荷重など)が作用する。しかし、軸受ユニットは、上述したような背面組合せ形(DB)軸受となっているため、各種の荷重に対して高い剛性が維持される。
 なお、上記した軸受ユニットには、等速ジョイントCVJが連結される。例えばドライブシャフトの角度変化に追従して、等速ジョイントCVJが自由に角度変化することで、所定トルクの駆動力が軸受ユニットを介してディスクホイールに円滑に伝達される。
 ところで、静止輪(外輪)2をナックルNに固定する場合、ナックルNの車体側(インボード側)から、4本のナックルボルトBtを、静止輪側フランジ2aの各取付孔2bに1本ずつ挿入して締結する。この際に、静止輪側フランジ2aに反り(変形)が発生し、静止輪2の姿勢が変形し、インボード側円筒部P2のナックルパイロット部がナックルNに当接することで、静止輪(外輪)2の内周に沿って周方向に連続して形成されている複列の静止輪軌道面S1,S2の真円度(円形形体の幾何学的に正しい円からの狂いの大きさ)崩れを発生してしまう場合がある。
 すなわち、静止輪側フランジ2aの取付孔部2bにナックルボルトBtを挿入して締結すると、そのときの締結力(図10にて矢印D1で示す締結力)がアウトボード側円筒部P1及びインボード側円筒部P2に作用する。このとき、アウトボード側円筒部P1に作用した締結力は、アウトボード側円筒部P1を、一部、静止輪側フランジ2aに引き寄せる方向(別の捉え方をすると、アウトボード側円筒部P1を引き伸ばす方向。図10にて矢印D2で示す方向)に作用する。これにより、アウトボード側円筒部P1が静止輪側フランジ部2aに引き伸ばされた分だけ、アウトボード側軌道面S1の真円度崩れが生じる。そして、アウトボード側軌道面S1は、一方向(図10で上下方向)に長径化した楕円形状に変形してしまう。
 また、インボード側円筒部P2に作用した締結力は、インボード側円筒部P2を、一部、静止輪側フランジ部2aから押し離す方向(別の捉え方をすると、インボード側円筒部P2を押し潰す方向。図10にて矢印D3で示す方向)に作用する。これにより、インボード側円筒部P2が静止輪側フランジ部2aから押し潰された分だけ、インボード側軌道面S2の真円度崩れが生じる。そして、インボード側軌道面S2は、他方向(即ち、上記したアウトボード側円筒部P1を引き伸ばす上下方向に直交する水平方向)に長径化した楕円形状に変形してしまう。
 このような変形が生じる第1の要因としては、静止輪側フランジ2aのフランジ面2m、又は、ナックルNの軸受取付面Nmの平坦度の問題がある。即ち、互いに幾何学的には完全な平坦面でない平面同士を複数(例えば、3~4本)のナックルボルトBtで密着させるため、各ナックルボルトBt近傍は密着できるが、ナックルボルトBt相互間の部位は互いに隙間が開くような方向に変形してしまう。その結果、静止輪側フランジ部2aは、車輪側(アウトボード側)に向けて凸形状に変形し、当該変形がアウトボード側円筒部P1及びインボード側円筒部P2に伝播することで、アウトボード側軌道面S1及びインボード側軌道面S2の真円度崩れを起こす。
 これに対処する方策としては、例えばフランジ面2m、軸受取付面Nmの平坦度を向上させることが挙げられる。しかし、静止輪(外輪)2の原材料である中~高炭素鋼を断続切削する表面加工は、それに要する時間と手間がかかるため、その分だけ軸受ユニットの製造コストが上昇してしまう。
 上記した変形が生じる第2の要因としては、ナックルボルトBtの軸力の影響によって、静止輪側フランジ2aの取付孔部2b近傍において、そのフランジ面2mと、ナックルNの軸受取付面Nmが変形することである。この変形においても、上記した第1の要因の場合と同様に、静止輪側フランジ2aは、車輪側(アウトボード側)に向けて凸形状に変形し、当該変形がアウトボード側円筒部P1及びインボード側円筒部P2に伝播することで、アウトボード側軌道面S1及びインボード側軌道面S2の真円度崩れを起こす。
 これに対処する方策としては、フランジ面2m及び軸受取付面Nmのいずれか一方に、表面硬化処理を施すことが挙げられる。しかし、所定の熱処理後にアウトボード側軌道面S1及びインボード側軌道面S2に対する研削処理が行われる静止輪(外輪)2では、各軌道面S1,S2に影響を与えることなく、フランジ面2mに対して表面硬化処理を施すことは困難である。
 また、他の方策としては、例えば、静止輪(外輪)2のアウトボード側円筒部P1及びインボード側円筒部P2を厚肉化させて、その剛性を向上させることが挙げられる。これによれば、アウトボード側軌道面S1及びインボード側軌道面S2の真円度崩れの発生を防止することができる。しかしながら、アウトボード側円筒部P1及びインボード側円筒部P2を厚肉化は、軸受ユニット全体の質量の増加につながる。この場合、バネ下荷重(重量)が増加し、低燃費化並びに省エネ化に反すると共に、乗り心地や操作性が低下してしまう。また、ハブボルトの取付交換時に干渉してしまうという問題もある。
 そこで、特許文献1では外輪円筒部の上下方向の肉厚を厚くして、このような変形(外輪の真円度崩れ)の発生を防止することを目的としている。すなわち、特許文献1には、ナックルと締結する際の取付変形を防止するために、上下方向(鉛直方向)に位置する領域A3が厚肉で、水平方向に位置する領域A4が薄肉の静止輪(外輪)2を用いた軸受ユニットが開示されている(図11参照)。
 しかし、この特許文献1に開示の構造の場合、以下の課題が残る。
(1)ナックル構造による取付面剛性分布(構造上、場所によって剛性が異なる)によっては、必ずしも上下方向(鉛直方向)の変形が大きいとは限らず、静止輪側フランジにおける取付孔部間距離の大きな領域の変形が大きくなる場合がある。
(2)ナックル側の取付面の凹凸分布(平面度)によって、必ずしも上下方向(鉛直方向)の変形が大きいとは限らず、取付孔部間距離の大きな領域の変形が大きくなる場合がある。
(3)外輪軌道面は外輪外径を基準に内面研削盤で研削される。肉厚を変化させるために外輪外径面を非円形状とした場合、基準面が得られず、研削ができない。また、円形状のナックルパイロット部を基準面にした場合、軌道面との軸方向距離が増えるので、軌道面の真円度が得難い。
日本国特開2012-148591号公報
 本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、静止輪側の取付フランジの変形を防止して、車体側構成品取付後の静止輪軌道面の変形を防止し得る軸受ユニット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、本発明の第一の発明は、以下の構成を有する。
 車体側構成品に取り付けられて非回転状態に維持される環状の静止輪と、
 前記静止輪に対向して設けられ、車輪側構成品に取り付けられて共に回転する回転輪と、を有し、
 前記静止輪には、取付フランジが周方向に沿って設けられており、
 前記取付フランジには、前記静止輪を前記車体側構成品にボルトを介して締結するための複数個の取付孔部が周方向に不等配に設けられている、軸受ユニットであって、
 前記取付フランジは、周方向で隣り合う前記取付孔部間の距離が長い領域に位置する第一フランジ部と、隣り合う取付孔部間の距離が短い領域に位置する第二フランジ部と、を含み、
 前記第一フランジ部は、前記第二フランジ部に比して、径方向に厚肉であることを特徴とする軸受ユニット。
 本発明の第二の発明は、第一の発明において、以下の構成を有する。
 前記第一フランジ部における前記車体側構成品との対向面部に肉盗み部を設け、車体構成部品の取付面との接触面積を減らしていることを特徴とする請求項1に記載の軸受ユニット。
 本発明の第三の発明は、第一の発明又は第二の発明において、以下の構成を有する。
 前記第一フランジ部は、前記第二フランジ部に比して、軸方向に厚肉であることを特徴とする請求項1又は2に記載の軸受ユニット。
 本発明によれば、静止輪側の取付フランジの変形を防止して、ナックル取付後の静止輪軌道面の変形を防止し得る。
第一実施形態の静止輪の概略斜視図である。 第一実施形態の他の静止輪の概略斜視図である。 図1Aに示す静止輪の概略側面図である。 図1Bに示す静止輪の概略側面図である。 図1Aに示す静止輪の概略正面図である。 図1Bに示す静止輪の概略正面図である。 第二実施形態の静止輪の概略斜視図である。 図4に示す静止輪の概略側面図である。 図4に示す静止輪の概略正面図である。 第三実施形態の静止輪の概略斜視図である。 第三実施形態の静止輪の概略斜視図である。 図7Aに示す静止輪の概略側面図である。 図7Bに示す静止輪の概略側面図である。 図7Aに示す静止輪の概略正面図である。 図7Bに示す静止輪の概略正面図である。 先行技術の一例を示す概略縦断面図である。 特許文献1に開示された静止輪を示す図である。
 以下、本発明の実施形態に係る軸受ユニットについて添付図面を参照して説明する。なお、本実施形態の軸受ユニットは、静止輪(外輪)2の構成以外は、図10に示した軸受ユニットと概ね同一の構成であり、図10に示す軸受ユニットと同一の構成についてはそのまま援用してそれぞれの説明は省略し、以下、静止輪(外輪)2の特徴的な構成についてのみ説明する。
(第一実施形態)
 図1A~図3Bは、本発明の軸受ユニットに採用される静止輪(外輪)2の第一実施形態の一例を示す概略図である。
 静止輪(外輪)2には、静止輪2の外周面から径方向外方に向けて径方向に所定高さで突出する環状部20aと、環状部20aの外周面の所定位置からさらに径方向外方に向けて放射状に突出する複数個の突出片部20bと、を含む取付フランジ(静止輪側フランジ)2aが一体に設けられている。
 4個の突出片部20bは、周方向に不等配に設けられている。各突出片部20bには、静止輪(外輪)2を車体側構成品(ナックル)Nに固定するための取付孔部2bがそれぞれ設けられている。
 図1及び図2に示すように、周方向で隣り合う取付孔部2b間の距離が長い領域A1を第一フランジ部30とし、隣り合う取付孔部2b間の距離が短い領域A2を第二フランジ部40とする。第一フランジ部30を、第二フランジ部40より径方向に厚肉に形成している(第一フランジ部30の径方向肉厚W1>第二フランジ部40の径方向肉厚W2)。第一フランジ部30の径方向肉厚W1と第二フランジ部40の径方向肉厚W2の差は、図示例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。また、第一フランジ部30の径方向肉厚W1は、領域A1内で一定であるが、これに限定解釈されず、領域A1内において肉厚の異なる部位があってもよい。また、本実施形態では、第一フランジ部30は、突出片部20bの立ち上がり部位に至っている。すなわち、第二フランジ部40側の突出片部20bの立ち上がり部位と比しても、第一フランジ部30側の立ち上がり部位のほうが肉厚に構成されている。
 このように周方向で隣り合う取付孔部2b間の距離が長い第一フランジ部30の径方向肉厚を、隣り合う取付孔部2b間の距離が短い第二フランジ部40の径方向肉厚よりも厚肉に形成することにより、静止輪側フランジ2aの取付孔部2bにナックルボルトBtを挿入して締結固定する際における静止輪側フランジ2aの変形(反り)を防止でき、ナックル取付後の外輪軌道面S1,S2の変形を防止できる。
 さらに、インボード側円筒部P2(ナックルパイロット部)に面している第一フランジ部30における軸方向面部30aを成形(鍛造)時に凹設して肉盗み部50を設けている(図1A、図2A、図3A参照)。または、成形(鍛造)時において、軸方向面部30aを軸方向に段差状に形成して肉盗み部60を設けてもよい(図1B、図2B、図3B参照)。このように、肉盗み部50や肉盗み部60を設けることにより、ナックルNの軸受取付面Nmとの接触面積を減らし、ナックルNの軸受取付面Nmの凹凸に接触する確率を減らしている。すなわち、取付面領域における凹凸の影響による取付変形を減らすことで、ナックル取付後の外輪軌道面S1,S2のさらなる変形防止に寄与している。
 なお、肉盗み部50や肉盗み部60は、図示形態に何等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。例えば、肉盗み部50や肉盗み部60の周方向長さ、径方向幅、又は軸方向深さなどは、本発明の範囲内で設計変更可能である。なお、肉盗み部60を形成した後に残る軸方向面部30aの周方向長さや径方向幅も任意である。また、本実施形態では、肉盗み部50や肉盗み部60を連続した溝形状(段差状)を想定しているが、周方向に複数の溝部(段差部)に分割構成してなるものでもよい。さらに、それぞれの分割構成した各肉盗み部の周方向長さや径方向幅、あるいは軸方向深さなども任意である。なお、段差状とするか凹設状とするかは選択任意であるが、段差状とした方が鍛造型の寿命は長くなる。また、肉盗み部50のように凹設状とするほうが、第一フランジ部30の剛性が高くなるので、複列の静止輪軌道面S1,S2の真円度崩れの抑止効果が高くなる。
(第二実施形態)
 図4~図6は、本発明軸受ユニットに採用される静止輪(外輪)2の第二実施形態の一例を示す概略図である。
 本実施形態では、図4及び図6に示すように、周方向で隣り合う取付孔部2b間の距離が長い領域A1に位置する第一フランジ部30を、隣り合う取付孔部2b間の距離が短い領域A2に位置する第二フランジ部40より軸方向に厚肉に形成している(第一フランジ部30の軸方向肉厚W3>第二フランジ部40の軸方向肉厚W4)。第一フランジ部30の軸方向肉厚W3と第二フランジ部40の軸方向肉厚W4の差は、図示例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。また、第一フランジ部30の軸方向肉厚W3は、領域A1内で一定であるが、これに限定解釈されず、領域A1内において肉厚の異なる部位があってもよい。
 このように周方向で隣り合う取付孔部2b間の距離が長い第一フランジ部30の軸方向(外輪円筒部の筒軸方向)肉厚W3を、隣り合う取付孔部2b間の距離が短い第二フランジ部40の軸方向肉厚W4よりも厚肉に形成することにより、静止輪側フランジ2aの取付孔部2bにナックルボルトBtを挿入して締結固定する際における静止輪側フランジ2aの変形(反り)を防止でき、ナックル取付後の外輪軌道面S1,S2の変形を防止できる。静止輪側フランジ2aの軸方向寸法の増加は、ナックルNの軸受取付面Nmの凹凸影響に対して3乗で剛性が増すため、本実施形態の静止輪側フランジ2aの変形抑止効果は第一実施形態よりも大きくなる。なお、その他の構成は第一実施形態と同じであるため援用して説明は省略する。
(第三実施形態)
 図7A~図9Bは、本発明軸受ユニットに採用される静止輪(外輪)2の第三実施形態の一例を示す概略図である。
 本実施形態では、図7A乃至図9Bに示すように、周方向で隣り合う取付孔部2b間の距離が長い領域A1に位置する第一フランジ部30の径方向肉厚W1を、隣り合う取付孔部2b間の距離が短い領域A2に位置する第二フランジ部40の径方向肉厚W2よりも厚肉にするとともに、第一フランジ部30の軸方向肉厚W3を、第二フランジ部40の軸方向肉厚W4よりも厚肉に形成している(第一フランジ部30の径方向肉厚W1>第二フランジ部40の径方向肉厚W2、第一フランジ部30の軸方向肉厚W3>第二フランジ部40の軸方向肉厚W4)。第一フランジ部30と第二フランジ部40の径方向及び軸方向の肉厚の差は、図示例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。
 このように周方向で隣り合う取付孔部2b間の距離が長い第一フランジ部30の径方向肉厚W1と軸方向肉厚W3を、隣り合う取付孔部2b間の距離が短い第二フランジ部40の径方向肉厚W2及び軸方向肉厚W4よりも厚肉に形成することにより、静止輪側フランジ2aの取付孔部2bにナックルボルトBtを挿入して締結固定する際における静止輪側フランジ2aの変形(反り)防止をさらに向上でき、ナックル取付後の外輪軌道面S1,S2の変形を防止できる。
 また、本実施形態においては、第一実施形態と同様に、インボード側円筒部P2(ナックルパイロット部)に面している第一フランジ部30における軸方向面部30aを、成形(鍛造)時に凹設(肉盗み)して肉盗み部50を設けている(図7A、図8A、図9A参照)。また、成形(鍛造)時に、軸方向面部30aを軸方向に段差状に形成して肉盗み部60を設けてもよい(図7B、図8B、図9B参照)。なお、その他の構成は第一実施形態及び第二実施形態と同じであるため援用して説明は省略する。
 以上の各実施形態によれば、外輪2の外径面が真円形状であるので、外径面に研削基準面を設けやすい。
 本出願は、2015年7月21日出願の日本特許出願2015-144016に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
2 静止輪(外輪)
2a 静止輪側フランジ部
2b 取付孔部
4 回転輪(内輪)
20b 突出片
20a 環状部
30 第一フランジ部
40 第二フランジ部
N 車体側構成品(ナックル)

Claims (3)

  1.  車体側構成品に取り付けられて非回転状態に維持される環状の静止輪と、
     前記静止輪に対向して設けられ、車輪側構成品に取り付けられて共に回転する回転輪と、を有し、
     前記静止輪には、取付フランジが周方向に沿って設けられており、
     前記取付フランジには、前記静止輪を前記車体側構成品にボルトを介して締結するための複数個の取付孔部が周方向に不等配に設けられている、軸受ユニットであって、
     前記取付フランジは、周方向で隣り合う前記取付孔部間の距離が長い領域に位置する第一フランジ部と、隣り合う取付孔部間の距離が短い領域に位置する第二フランジ部と、を含み、
     前記第一フランジ部は、前記第二フランジ部に比して、径方向に厚肉であることを特徴とする軸受ユニット。
  2.  前記第一フランジ部における前記車体側構成品との対向面部に肉盗み部を設け、車体構成部品の取付面との接触面積を減らしていることを特徴とする請求項1に記載の軸受ユニット。
  3.  前記第一フランジ部は、前記第二フランジ部に比して、軸方向に厚肉であることを特徴とする請求項1又は2に記載の軸受ユニット。
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