WO2023149151A1 - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

ハブ輪全体の軽量化を図りつつ、ハブ輪のパイロット部と、ホイール、ブレーキロータとの間に工具を貫入しやすくすることで、ハブ輪の汚れやさび等を防止して使用寿命をのばすことができる車輪用軸受装置を提供する。ハブ輪（３）は、車輪取付フランジ（３ｂ）よりもアウトボード側に延びてホイールの内径面を案内するホイールパイロット部（３ｇ）を有し、ホイールパイロット部（３ｇ）の外周面に、深さ１～３ｍｍの凹部（３ｈ）が形成される。

Description

車輪用軸受装置

　本発明は、車輪用軸受装置に関する。

　従来、自動車等の懸架装置において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。車輪用軸受装置においては、ハブ輪の端部にホイールの内径面を案内するホイールパイロット部が形成されているものがある。

　例えば、特許文献１に開示される車輪用軸受装置においては、ハブ輪に車輪取付フランジよりもアウトボード側に延びてホイールの内径面を案内するホイールパイロット部が形成されている。

　また、特許文献１に開示される車輪用軸受装置においては、ホイールパイロット部の外周面に、鍛造加工の加工面を残した凹部と、機械加工による加工面を有する凸部とが交互に形成されている。これにより、ハブ輪の剛性を低下させることなく軽量化を図ることができる。

特許第４８４４９６７号公報

　従来技術のように、軽量化を目的として凸部および凹部を設ける場合には凸部および凹部の位置について特定はしておらず、凸部および凹部はパイロットの外周面の任意の位置に配置されている。一方、車輪用軸受装置には、使用環境や経年的変化により、ハブ輪のパイロット部とホイール、ブレーキロータが汚れやさび等により固着するという問題があった。固着発生時には、パイロット部の外周面に形成された凹部からハブ輪のパイロット部と、ホイール、ブレーキロータとの間に工具を貫入することで、固着した部分を離隔させていた。

　凹部と車輪取付フランジのハブボルトを貫入するための挿通孔が近接していた場合、ハブボルトを取り付けた状態で、工具を凹部へ貫入する際にハブボルトと工具が接触してしまい、固着した部分を離隔させる作業が困難となることがあった。
　また、固着したホイール、ブレーキロータを無理に離隔させようとすると、ハブ輪のパイロット部を工具等で傷つけてしまい、再組付け時の干渉や傷部から発生したごみがホイール、ブレーキロータの取り付け面に入り込み、取り付けの直角性が失われる可能性がある。
　ホイールの直角性が失われると、直進時に抵抗が発生し、タイヤが偏摩耗する恐れがある。

　本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、ハブ輪全体の軽量化を図りつつ、ハブ輪のパイロット部と、ホイール、ブレーキロータとの間に工具を貫入しやすくすることで、ハブ輪の汚れやさび等を防止して使用寿命をのばすことができる車輪用軸受装置を提供することを目的とする。

　即ち、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、
　アウトボード側に車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪とからなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、
　前記両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、を備えた車輪用軸受装置において、
　前記ハブ輪は、前記車輪取付フランジよりもアウトボード側に延びてホイールの内径面を案内するホイールパイロット部を有し、該ホイールパイロット部の外周面に、深さ１～３ｍｍの凹部が形成される。

　本発明によれば、ハブ輪全体の軽量化を図りつつ、ハブ輪のパイロット部と、ホイール、ブレーキロータとの間に工具を貫入しやすくすることで、ハブ輪とホイール、ブレーキロータの間に錆が発生し、固着しても離隔が可能となる。

車輪用軸受装置を示す側面断面図である。 ハブ輪のホイールパイロット部を示す正面図である。 別の実施形態に係るハブ輪のホイールパイロット部を示す正面図である。 ホイールパイロット部の凹部を示す正面一部拡大図である。 別の実施形態に係るハブ輪のホイールパイロット部を示す正面図である。 別の実施形態に係るハブ輪のホイールパイロット部を示す正面図である。 別の実施形態に係るハブ輪のホイールパイロット部を示す正面図である。

　以下に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。

［車輪用軸受装置］
　図１に示す車輪用軸受装置１は、本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態であり、自動車等の車両の懸架装置において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は第３世代と称呼される構成を備えており、外方部材である外輪２と、内方部材であるハブ輪３および内輪４と、転動列である二列のインナー側ボール列５およびアウター側ボール列６と、磁気エンコーダ１１と、センサホルダ１２とを具備する。

　以下の説明において、軸方向とは車輪用軸受装置１の回転軸心Ｘに沿った方向を表す。また、インナー側とは、軸方向における一側であって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、軸方向における他側であって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。

　外方部材である外輪２のインナー側端部には、センサホルダ１２が嵌合可能なインナー側開口部２ａが形成されている。外輪２のアウター側端部には、アウター側シール部材９が嵌合可能なアウター側開口部２ｂが形成されている。外輪２とハブ輪３とによって形成された環状空間Ｓの軸方向一端側の開口となるインナー側開口部２ａにセンサホルダ１２を嵌合するとともに、環状空間Ｓの軸方向他端側の開口となるアウター側開口部２ｂにアウター側シール部材９を嵌合することで、軸受内部となる環状空間Ｓを密封している。

　外輪２の内周面には、インナー側の外側軌道面２ｃと、アウター側の外側軌道面２ｄとが形成されている。外輪２の外周面には、外輪２を車体側部材に取り付けるための車体取付フランジ２ｅが一体的に形成されている。車体取付フランジ２ｅには、車体側部材と外輪２とを締結する締結部材（ここでは、ボルト）が挿入されるボルト孔２ｇが設けられている。外輪２は、ハブ輪３および内輪４の外径側に位置している。

　内方部材であるハブ輪３のインナー側端部には、外周面にアウター側端部よりも縮径された小径段部３ａが形成されている。ハブ輪３のアウター側端部には、車輪を取り付けるための車輪取付フランジ３ｂが一体的に形成されている。車輪取付フランジ３ｂには、複数の挿通孔であるボルト孔３ｆが形成されている。ボルト孔３ｆには、ハブ輪３とホイールまたはブレーキ部品とを締結するためのハブボルト３ｅが圧入されている。

　ハブ輪３の外周面には、外輪２のアウター側の外側軌道面２ｄに対向するようにアウター側の内側軌道面３ｃが設けられている。つまり、内方部材のアウター側には、ハブ輪３によって内側軌道面３ｃが構成されている。ハブ輪３における車輪取付フランジ３ｂの基部側には、アウター側シール部材９のシールランド部３ｄが形成されている。

　アウター側シール部材９は、外輪２のアウター側開口部２ｂに篏合される芯金９１と、芯金９１に一体的に接合されるシール部材９２とを有している。シール部材９２は、ハブ輪３のシールランド部３ｄに摺接している。

　ハブ輪３の小径段部３ａには、内輪４が設けられている。内輪４は、圧入およびかしめ加工によりハブ輪３の小径段部３ａに固定されている。内輪４は、転動列であるインナー側ボール列５およびアウター側ボール列６に予圧を付与している。内輪４の外周面には、外輪２のインナー側の外側軌道面２ｃと対向するようにインナー側の内側軌道面４ａが設けられている。つまり、内方部材のインナー側には、内輪４によって内側軌道面４ａが構成されている。

　内方部材である内輪４は、インナー側端部にインナー側端面４ｂを有している。ハブ輪３のインナー側端部には、内輪４のインナー側端面４ｂにかしめられたかしめ部３ｈが形成されている。

　転動列であるインナー側ボール列５とアウター側ボール列６とは、転動体である複数のボール７が保持器８によって保持されることにより構成されている。インナー側ボール列５は、内輪４の内側軌道面４ａと、外輪２のインナー側の外側軌道面２ｃとの間に転動自在に挟まれている。アウター側ボール列６は、ハブ輪３の内側軌道面３ｃと、外輪２のアウター側の外側軌道面２ｄとの間に転動自在に挟まれている。つまり、インナー側ボール列５とアウター側ボール列６とは、外方部材と内方部材との両軌道面間に転動自在に収容されている。外輪２は、インナー側ボール列５およびアウター側ボール列６を介してハブ輪３および内輪４を回転可能に支持している。

　車輪用軸受装置１においては、外方部材である外輪２と、内方部材であるハブ輪３および内輪４と、インナー側ボール列５と、アウター側ボール列６とによって複列アンギュラ玉軸受が構成されている。なお、車輪用軸受装置１は複列アンギュラ玉軸受に替えて複列円錐ころ軸受を構成していてもよい。

　次に、ハブ輪３のアウター側端面に設けられたホイールパイロット部３ｇについて説明する。

　図１および図２に示すように、ホイールパイロット部３ｇは、ハブ輪３の車輪取付フランジ３ｂのアウター側端面から軸方向に沿ってアウター側へ延伸して形成されており、ホイールまたはブレーキ部品の内径面を案内する部分である。
　ホイールパイロット部３ｇは、ホイールまたはブレーキ部品の内径面を案内するために、滑らかな内面を有することが望ましい。たとえば、組付け時にホイールパイロット部３ｇの内面を傷つけると、傷部から発生したごみがホイールまたはブレーキ部品の内径面に入り込み、取り付けの直角性が失われる可能性がある。取り付けの直角性が失われると、ホイールパイロット部３ｇの内面とホイールまたはブレーキ部品の内径面との間に干渉が発生し、異音が発生する。

　ホイールパイロット部３ｇは円筒状に形成されている。すなわちホイールパイロット部３ｇの周面が回転軸心Ｘと平行になるように形成されている。なお、ホイールパイロット部３ｇは、回転軸心Ｘに対して周面が傾くように形成されてもよい。

　ホイールパイロット部３ｇは円筒状に形成されており、その外周面には、断面視円弧状の凹部３ｈが設けられている。

　凹部３ｈは、ホイールパイロット部３ｇの外周面のアウター端面から車輪取付フランジ３ｂの基端部３ｉまで形成されている。また、図１に示すように、基端部３ｉにおいてアールが形成されている。基端部３ｉのアール寸法、つまり車輪取付フランジ３ｂとホイールパイロット部３ｇとの立ち上げ部のＲ寸法は２ｍｍ以上５ｍｍ以下となるように形成されている。このように形成することにより、ホイールパイロット部３ｇの外周面とホイールまたはブレーキ部品の内径面との間の空間に泥水が滞留した場合であっても、所定値以上のアールによって泥水が車輪取付フランジ３ｂを通って外側へ排出されやすくなる。
　また車輪取付フランジ３ｂとホイールパイロット部３ｇとの立ち上げ部のＲ寸法を５ｍｍ以下とすることで、ブレーキ部品の内径部ストレートとアールの隙間を確保することができ、工具と内径部の掛かり代を適切に保つことができる。

　凹部３ｈは、図４に示すように、断面視円弧状に形成されている。なお凹部３ｈの断面視の形状は円弧状に限定されるものではなく、例えば、断面視において楕円の一部の形状とすることも可能である。

　また、凹部３ｈのアールの大きさは、６ｍｍ以上となるのが好ましい。すなわち、凹部３ｈとホイールまたはブレーキ部品の内径面との間に形成された空間に工具を案内することができるようなアールの大きさとなるように構成されている。

　また、凹部３ｈの周方向における両端と外周面とが連続する箇所、つまり凹部３ｈの外周面側縁部には、面取り部が設けられている。面取り部は曲面状に加工しており、凹部３ｈの外周面とホイールまたはブレーキ部品の内径面との接触部分において相手部材を傷つけることを防止することできる。

　凹部３ｈは、外周面最外面から深さｄが１～３ｍｍとなるように形成されている。ここで、深さｄとは、断面視において、円弧状に形成された凹部３ｈの最も内周側に穿設された部分から外周面までの長さである。このように構成することにより、凹部３ｈとホイールまたはブレーキ部品の内径面との間に形成された空間に工具を案内することができるようになり、さらに、ホイールパイロット部３ｇの剛性を確保することができる。

　また、凹部３ｈは、軸方向視において周方向に沿って等間隔に配置される。つまり、凹部３ｈは、正面視において回転軸心Ｘを中心とした同心円上に等配されている。図２において、凹部３ｈは、ホイールパイロット部３ｇの外周面に五か所設けられており、ホイールパイロット部３ｇの外周長に対する凹部３ｈの周長の合計の割合は３５～７５％である。ホイールパイロット部３ｇの外周長に対する凹部３ｈの周長の合計の割合が３５％より小さいと、凹部３ｈとホイールまたはブレーキ部品の内径面との間に形成された空間に工具を案内する箇所の選択肢が狭まる。一方、ホイールパイロット部３ｇの外周長に対する凹部３ｈの周長の合計の割合が７５％より大きいと、ホイールまたはブレーキ部品のガイドとしての役割を果たすことができなくなり、がたつきが発生し、または、直角性の確保が困難となる。
　ホイールパイロット部３ｇの外周長に対する凹部３ｈの周長の合計の割合が３５～７５％となるように構成することにより、ホイールパイロット部３ｇの軽量化を図ることができ、さらにホイールパイロット部３ｇのホイールまたはブレーキ部品のガイドとしての役割を果たすことができる。

　図３に示すように、凹部３ｈは、ボルト孔３ｆと軸方向視における周方向の位相をずらした状態で配置することもできる。当該位相が異なることにより、同一半径上に凹部３ｈとボルト孔３ｆとが存在しないように配置される。図３においては、ボルト孔３ｆが配置された半径上から角度ｂだけ回転した半径上に凹部３ｈが配置される。このように構成することにより、ハブボルト３ｅと工具が接触することなく、凹部３ｈとホイールまたはブレーキ部品の内径面との間に形成された空間に工具を案内することができるようになる。なお、本実施形態においては、ハブボルト３ｅの数と凹部３ｈの数とが同数となるように配置されているが、これに限定されるものではない。

　また、図５に示すように、凹部３ｈを軸方向視において、非対称となるように配置することもできる。つまり、凹部３ｈの周方向に沿った配置位置が等間隔とならない箇所が存在するように配置することもできる。図５においては、上半円側に凹部３ｈが三か所設けられ、下半円側に凹部３ｈが二か所配置される。これにより、ホイールパイロット部３ｇの重心が下側に移動し、固着の発生個所が不均一となる。
　ホイールパイロット部３ｇに凹部３ｈを均一に設けた場合、ホイールパイロット部３ｇの外周面において錆が発生する箇所に凹部３ｈが配置されない場合がある。この場合、隣接する凹部３ｈの間隔を短くして凹部３ｈの数を増やすことで解決することができるが、凹部３ｈを加工する時間が多くなり加工性を損なう。
　そこで、凹部３ｈの配置を不均一にし、固着面積が広い部分とは逆側に工具を入れ、てこの原理で固着を剥がすようにすることができる。言い換えれば、凹部３ｈ同士の間隔が広い側と反対側の凹部３ｈ同士の間隔が狭い側に工具を入れ、てこの原理で固着を剥がすようにすることができる。

　また、図６に示すように凹部３ｈを軸方向視において、非対称となるように配置し、さらに車輪取付フランジ３ｂの下半部に軽量孔３ｊを設けることもできる。図６においては、上半円側に凹部３ｈが四か所設けられ、下半円側に凹部３ｈが二か所配置される。さらに車輪取付フランジ３ｂの下半部であって、回転軸心Ｘの直下方に軽量孔３ｊが一か所配置されている。なお、軽量孔３ｊの個数および配置については実施形態に限定されるものではない。これにより、ホイールパイロット部３ｇの重心位置が調整され、固着の発生個所が不均一となる。

　また、図７に示すように、ブレーキ部品であるブレーキロータ１３の内径に突起１３ｃを設けることもできる。図７において、ブレーキ部品の一つであるブレーキロータ１３は車輪取付フランジ３ｂと接合するブレーキ側取付フランジ１３ａと、ホイールパイロット部３ｇと嵌合するブレーキロータ本体１３ｂとを有する。ブレーキロータ本体１３ｂの内径面に突起１３ｃを設ける。

　突起１３ｃは、断面視において、円弧状に形成されており、回転軸芯Ｘの直上方に配置されている。また、ホイールパイロット部３ｇに設けられた１つの凹部３ｈは、回転軸芯Ｘの直上方に配置されている。突起１３ｃのアールは、凹部３ｈのアールと略同一又は小さくなるように形成されている。このように構成することにより、ブレーキロータ本体１３ｂとホイールパイロット部３ｇとを嵌合させる際に、突起１３ｃと凹部３ｈを係合させて位置合わせを行うことができる。

　また、ブレーキロータ１３との嵌合をスムーズに行うために、突起１３ｃの表面粗さはＲａ６．３以下であることが好ましい。また、車輪取付フランジ３ｂとブレーキ側取付フランジ１３ａとの間のフランジ振れは０．１ｍｍ以下であることが好ましい。

　なお、ホイールパイロット部３ｇと嵌合させる部材として、本実施形態においては、ブレーキ部品であるブレーキロータ１３を用いたが、これに限定するものでなく、例えば、ホイールの内径面に突起を設ける構成としてもよい。

　また、ホイールパイロット部３ｇの外周面にメッキ塗装を施すことも可能である。メッキ塗装は、ホイールパイロット部３ｇの外周面であってホイールまたはブレーキ部品と当接する部分に施されている。このように構成することにより、ホイールパイロット部３ｇの外周面とホイールまたはブレーキ部品の内径面との間の錆の発生を低減させ、固着を緩和することができる。

　なお、本実施形態における車輪用軸受装置１は、ハブ輪３の外周に内側軌道面３ｃが直接形成されている第３世代構造の車輪用軸受装置１として構成されているがこれに限定するものではなく、ハブ輪３に一対の内輪４が圧入固定された第２世代構造であってもよい。

　また、本実施形態における車輪用軸受装置１は、車輪取付フランジ３ｂに形成された複数の挿通孔であるボルト孔３ｆに、ハブボルト３ｅが圧入されたハブボルトタイプの車輪用軸受装置１として構成されているがこれに限定するものではなく、ホイール側の取付フランジにボルトを圧入し、ハブ輪側に当該ボルトを螺挿するボルト孔を設けたホイールボルトタイプの車輪用軸受装置であってもよい。
　この場合、車輪取付フランジ３ｂ側にハブボルトを配設する必要がないため、凹部３ｈは任意の位置に配置してもよい。

　以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の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、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

　本発明は、車輪用軸受装置に利用可能である。

　　　１　　車輪用軸受装置
　　　２　　外輪
　　　２ａ　インナー側開口部
　　　２ｃ　（インナー側の）外側軌道面
　　　２ｄ　（アウター側の）外側軌道面
　　　３　　ハブ輪
　　　３ａ　小径段部
　　　３ｃ　（ハブ輪の）内側軌道面
　　　３ｄ　シールランド部
　　　３ｅ　ハブボルト
　　　３ｆ　ボルト孔
　　　３ｇ　ホイールパイロット部
　　　３ｈ　凹部
　　　３ｉ　基端部
　　　３ｊ　軽量孔
　　　４　　内輪
　　　４ａ　（内輪の）内側軌道面
　　　５　　インナー側ボール列
　　　６　　アウター側ボール列
　　　１１　　磁気エンコーダ
　　　１２　　センサホルダ
　　　１３　　ブレーキロータ
　　　１３ａ　ブレーキ側取付フランジ
　　　１３ｂ　ブレーキロータ本体
　　　１３ｃ　突起

Claims (8)

1. 　内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、
   　アウトボード側に車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪とからなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、
   　前記両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、を備えた車輪用軸受装置において、
   　前記ハブ輪は、前記車輪取付フランジよりもアウトボード側に延びてホイールの内径面を案内するホイールパイロット部を有し、該ホイールパイロット部の外周面に、深さ１～３ｍｍの凹部が形成される
   　ことを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 　前記車輪取付フランジにハブボルトを貫入するための挿通孔を設け、前記挿通孔と前記凹部との軸方向視における周方向の位相がずれている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
3. 　前記凹部は軸方向を中心として非対称に配置され、
   　前記車輪取付フランジに前記ハブ輪の重心位置調整のための軽量孔を設ける請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
4. 　前記ホイールパイロットの外周長に対する前記凹部の周長の合計の割合は３５～７５％である請求項１から３のいずれか一項に記載の車輪用軸受装置。
5. 　前記車輪取付フランジと前記ホイールパイロット部との立ち上げ部のＲ寸法は２ｍｍ以上、５ｍｍ以下とする請求項１から４のいずれか一項に記載の車輪用軸受装置。
6. 　前記凹部の外周面側縁部に面取り部を設ける請求項１から５のいずれか一項に記載の車輪用軸受装置。
7. 　前記ホイールパイロットの前記外周面にメッキ面が塗装により形成される請求項１から６のいずれか一項に記載の車輪用軸受装置。
8. 　前記車輪取付フランジにホイールボルトを螺挿するためのボルト孔を設けた請求項１に記載の車輪用軸受装置。

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