JP2008169861A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の軽量・コンパクト化と高剛性化という相反する課題を同時に解決すると共に、強度・耐久性を向上させた車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】複列の転動体列を備え、ハブ輪１３の小径段部１３ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部１３ｃにより内輪６が軸方向に固定された車輪用軸受装置において、アウター側の転動体列が円錐ころ９で構成され、インナー側の転動体列がボール１０で構成されると共に、アウターの円錐ころ９列のピッチ円直径ＰＣＤｏがインナー側のボール１０列のピッチ円直径ＰＣＤｉよりも小径に設定され、円錐ころ９とボール１０の個数が同一に設定されているので、軽量・コンパクト化を図り、アウター側の軸受列の剛性低下を抑えることができると共に、ピッチ円直径ＰＣＤｏの縮径により、円錐ころ９の接触面積が減少して軸受トルクを低減させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車等の車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置、特に、軽量化と高剛性化を図った車輪用軸受装置に関するものである。

従来から自動車等の車輪を支持する車輪用軸受装置は、車輪を取り付けるためのハブ輪を転がり軸受を介して回転自在に支承するもので、駆動輪用と従動輪用とがある。構造上の理由から、駆動輪用では内輪回転方式が、従動輪用では内輪回転と外輪回転の両方式が一般的に採用されている。この車輪用軸受装置には、所望の軸受剛性を有し、ミスアライメントに対しても耐久性を発揮すると共に、燃費向上の観点から回転トルクが小さい複列アンギュラ玉軸受が多用されている。一方、オフロードカーやトラック等、車体重量が嵩む車両には複列円錐ころ軸受が使用されている。

また、車輪用軸受装置には、懸架装置を構成するナックルとハブ輪との間に複列アンギュラ玉軸受等からなる車輪用軸受を嵌合させた第１世代と称される構造から、外方部材の外周に直接車体取付フランジまたは車輪取付フランジが形成された第２世代構造、また、ハブ輪の外周に一方の内側転走面が直接形成された第３世代構造、あるいは、ハブ輪と等速自在継手の外側継手部材の外周にそれぞれ内側転走面が直接形成された第４世代構造とに大別されている。

このうち図３に示す車輪用軸受装置は駆動輪側の第３世代構造と称され、ハブ輪５０と、このハブ輪５０に固定された内輪５１とからなる内方部材５２と、この内方部材５２に外挿された外方部材５３とを備えている。なお、以下の説明では、車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウター側（図面左側）、中央寄り側をインナー側（図面右側）という。

この車輪用軸受装置は、外周にナックル（図示せず）に取り付けられるための車体取付フランジ５３ｃを一体に有し、内周に複列の外側転走面５３ａ、５３ｂが形成された外方部材５３と、一端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ５４を一体に有し、外周に複列の外側転走面５３ａ、５３ｂのうちアウター側の外側転走面５３ａに対向する内側転走面５０ａと、この内側転走面５０ａから軸方向に延びる小径段部５０ｂが形成されたハブ輪５０、およびこのハブ輪５０の小径段部５０ｂに外嵌され、複列の外側転走面５３ａ、５３ｂのうちインナー側の外側転走面５３ｂに対向する内側転走面５１ａが形成された内輪５１からなる内方部材５２と、これら両転走面間に収容された円錐ころ５５およびボール５６と、これら円錐ころ５５およびボール５６を転動自在に保持する保持器５７、５８とを備えた複列の転がり軸受で構成されている。

そして、外方部材５３と内方部材５２との間に形成される環状空間の開口部にシール５９、６０が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から軸受内部に雨水やダスト等が侵入するのを防止している。

このように、この従来の車輪用軸受装置は、アウター側の転動体に円錐ころ５５が使用されていることにより車両の静止時だけでなく旋回時においても剛性が向上し、車輪用軸受装置の長寿命化を図ることができる（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−２３２３４３号公報

こうした従来の車輪用軸受装置では、アウター側の転動体に円錐ころ５５が使用されていることにより、装置の大型化を避けつつアウター側の軸受列の剛性が向上し、車輪用軸受装置の長寿命化を図ることができる。然しながら、アウター側の転動体に円錐ころ５５を使用したことにより、軸受トルクが増大することは否めない。したがって、こうした従来の車輪用軸受において、重量アップと剛性の低下を抑えつつ、軸受トルクを低減することが課題となっていた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、装置の軽量・コンパクト化と高剛性化という相反する課題を同時に解決すると共に、軸受トルクの低減を図った車輪用軸受装置を提供することを目的としている。

係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１記載の発明は、外周にナックルに取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に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、外周に前記複列の外側転走面に対向する内側転走面が形成された少なくとも一つの内輪からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体列とを備えた車輪用軸受装置において、前記複列の転動体列のうちアウター側の転動体列が円錐ころで構成され、インナー側の転動体列がボールで構成されると共に、前記アウターの円錐ころ列のピッチ円直径がインナー側のボール列のピッチ円直径よりも小径に設定され、前記円錐ころとボールの個数が同一に設定されている。

このように、複列の転動体列を備えた第２または第３世代構造の車輪用軸受装置において、複列の転動体列のうちアウター側の転動体列が円錐ころで構成され、インナー側の転動体列がボールで構成されると共に、アウターの円錐ころ列のピッチ円直径がインナー側のボール列のピッチ円直径よりも小径に設定され、円錐ころとボールの個数が同一に設定されているので、軽量・コンパクト化を図りつつ、インナー側に比べアウター側の軸受列の剛性低下を抑えることができると共に、ピッチ円直径の縮径により、円錐ころの接触面積、取り分け、大鍔と円錐ころの大端面との接触面積が減少して軸受トルクを低減させることができる。

好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記ハブ輪の外周にテーパ状の内側転走面が直接形成されると共に、この内側転走面から軸方向に延びる前記小径段部が形成され、この小径段部に所定のシメシロを介して前記内輪が圧入されていれば、一層装置の軽量・コンパクト化ができる。

また、請求項３に記載の発明のように、前記内側転走面の大径側に前記円錐ころを案内する大鍔が形成されると共に、前記円錐ころを保持する保持器が、当該円錐ころの径方向への脱落を防止するように形成されていれば、内側転走面の小径側に円錐ころの脱落を防止するための小鍔を廃止することができ、ハブ輪の加工性が向上すると共に、組立作業の簡素化や組立の自動化ができ低コスト化を図ることができる。

また、請求項４に記載の発明のように、前記小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部により前記内輪が軸方向に固定されていれば、一層軽量・コンパクト化を図ることができる。

本発明に係る車輪用軸受装置は、外周にナックルに取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に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、外周に前記複列の外側転走面に対向する内側転走面が形成された少なくとも一つの内輪からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体列とを備えた車輪用軸受装置において、前記複列の転動体列のうちアウター側の転動体列が円錐ころで構成され、インナー側の転動体列がボールで構成されると共に、前記アウターの円錐ころ列のピッチ円直径がインナー側のボール列のピッチ円直径よりも小径に設定され、前記円錐ころとボールの個数が同一に設定されているので、軽量・コンパクト化を図りつつ、インナー側に比べアウター側の軸受列の剛性低下を抑えることができると共に、ピッチ円直径の縮径により、円錐ころの接触面積、取り分け、大鍔と円錐ころの大端面との接触面積が減少して軸受トルクを低減させることができる。

外周にナックルに取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面の一方に対向する内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる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、外周に前記複列の外側転走面の他方に対向する内側転走面が形成された内輪からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体列とを備え、前記小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部により前記内輪が前記ハブ輪に対して軸方向に固定された車輪用軸受装置において、前記複列の転動体列のうちアウター側の転動体列が円錐ころで構成され、インナー側の転動体列がボールで構成されると共に、前記アウターの円錐ころ列のピッチ円直径がインナー側のボール列のピッチ円直径よりも小径に設定され、前記円錐ころとボールの個数が同一に設定されている。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図である。
この車輪用軸受装置は第２世代と呼称される駆動輪用であって、ハブ輪１と、このハブ輪１に固定された車輪用軸受２とを備えている。

ハブ輪１は、アウター側の一端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ３を一体に有し、外周にこの車輪取付フランジ３から肩部１ａを介して軸方向に延びる小径段部１ｂが形成され、内周にトルク伝達用のセレーション（またはスプライン）１ｃが形成されている。車輪取付フランジ３にはハブボルト３ａが周方向等配に植設されている。

車輪用軸受２は、ハブ輪１の肩部１ａに衝合した状態で小径段部１ｂに所定のシメシロを介して圧入されている。このハブ輪１はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、肩部１ａから小径段部１ｂに亙って高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。これにより、車輪取付フランジ３に負荷される回転曲げ荷重に対して充分な機械的強度を有し、車輪用軸受２の嵌合部となる小径段部１ｂの耐フレッティング性を向上させることができる。

車輪用軸受２は、外周に懸架装置を構成するナックル（図示せず）に取り付けられるための車体取付フランジ４ｃを一体に有し、内周に複列の外側転走面４ａ、４ｂが形成された外方部材４と、外周にこれら複列の外側転走面４ａ、４ｂに対向する内側転走面５ａ、６ａがそれぞれ形成された２つの内輪５、６と、両転走面４ａ、５ａおよび４ｂ、６ａ間に保持器７、８を介して転動自在に収容された複数の円錐ころ９およびボール１０を備えている。外方部材４と２つの内輪５、６との間に形成された環状空間の開口部にはシール１１、１２が装着され、軸受内部に封入されたグリースの外部への漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。

アウター側の各転走面４ａ、５ａは円錐ころ９にラインコンタクトするテーパ状に形成されると共に、インナー側の各転走面４ｂ、６ａはボール１０にアンギュラコンタクトする円弧状に形成されている。そして、アウター側の内輪５における内側転走面５ａの大径側に円錐ころ９を案内するための大鍔５ｂと、小径側に円錐ころ９の脱落を防止するための小鍔５ｃがそれぞれ形成されている。

外方部材４はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、複列の外側転走面４ａ、４ｂが高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。また、内輪５、６および円錐ころ９、ボール１０はＳＵＪ２等の高炭素クロム鋼で形成され、ズブ焼入れによって芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。

ここで、本実施形態では、アウター側の円錐ころ９列のピッチ円直径ＰＣＤｏがインナー側のボール１０列のピッチ円直径ＰＣＤｉよりも小径（ＰＣＤｏ＜ＰＣＤｉ）に設定されると共に、アウター側の円錐ころ９列のころ個数Ｚｏとインナー側のボール１０列のボール個数Ｚｉとが同一（Ｚｏ＝Ｚｉ）に設定されている。これにより、軽量・コンパクト化を図りつつ、インナー側に比べアウター側の軸受列の剛性低下を抑えることができると共に、ピッチ円直径ＰＣＤｏの縮径により、円錐ころ９の接触面積、取り分け、大鍔５ｂと円錐ころ９の大端面との接触面積が減少して軸受トルクを低減させることができる。

図２は、本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図である。なお、この実施形態は、前述した実施形態と基本的にはハブ輪の構成が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同一機能を有する部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

この車輪用軸受装置は第３世代と呼称される従動輪用であって、外方部材４と、ハブ輪１３、およびこのハブ輪１３の小径段部１３ｂに圧入された内輪６からなる内方部材１４とを備えている。ハブ輪１３は、外周にアウター側の外側転走面４ａに対向するアウター側の内側転走面１３ａと、この内側転走面１３ａから軸方向に延びる小径段部１３ｂが形成されている。内輪６はこの小径段部１３ｂに所定のシメシロを介して圧入され、小径段部１３ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部１３ｃによって軸方向に固定されている。

外方部材４とハブ輪１３および内輪６との間に形成された環状空間の開口部にはシール１５、１２が装着され、軸受内部に封入されたグリースの外部への漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。

また、ハブ輪１３の内側転走面１３ａは、円錐ころ９とラインコンタクトするテーパ状に形成されると共に、この内側転走面１３ａの大径側に円錐ころ９を案内する大鍔１３ｄが一体に形成されている。なお、ここでは、保持器７’が円錐ころ９の径方向内方への脱落を防止するように形成されている。これにより、内側転走面１３ａの小径側に円錐ころ９の脱落を防止する小鍔を廃止することができ、ハブ輪１３の加工性が向上すると共に、組立作業の簡素化や組立の自動化ができ低コスト化を図ることができる。

このハブ輪１３はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、シール１５が摺接するシールランド部３ｂから内側転走面１３ａおよび小径段部１３ｂに亙って高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。なお、加締部１３ｃは鍛造加工後の表面硬さのままとされている。

ここで、本実施形態は、前述した実施形態と同様、アウター側の円錐ころ９列のピッチ円直径ＰＣＤｏがインナー側のボール１０列のピッチ円直径ＰＣＤｉよりも小径（ＰＣＤｏ＜ＰＣＤｉ）に設定されると共に、アウター側の円錐ころ９列のころ個数Ｚｏが、インナー側のボール１０列におけるボール個数Ｚｉと同一（Ｚｏ＝Ｚｉ）に設定されている。したがって、軽量・コンパクト化を図りつつ、インナー側に比べアウター側の軸受列の剛性低下を抑えることができると共に、ピッチ円直径ＰＣＤｏの縮径により、円錐ころ９の接触面積が減少して軸受トルクを低減させることができる。

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。

本発明に係る車輪用軸受装置は、駆動輪用、従動輪用に拘わらず、第２または第３世代構造の車輪用軸受装置に適用することができる。

本発明に係る車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図である。 本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図である。 従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。

符号の説明

１、１３・・・・・・・ハブ輪
１ａ・・・・・・・・・肩部
１ｂ、１３ｂ・・・・・小径段部
１ｃ・・・・・・・・・セレーション
２・・・・・・・・・・車輪用軸受
３・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
３ａ・・・・・・・・・ハブボルト
３ｂ・・・・・・・・・シールランド部
４・・・・・・・・・・外方部材
４ａ、４ｂ・・・・・・外側転走面
４ｃ・・・・・・・・・車体取付フランジ
５、６・・・・・・・・内輪
５ａ、６ａ、１３ａ・・内側転走面
５ｂ、１３ｄ・・・・・大鍔
５ｃ・・・・・・・・・小鍔
７、７’、８・・・・・保持器
９・・・・・・・・・・円錐ころ
１０・・・・・・・・・ボール
１１、１２、１５・・・シール
１３ｃ・・・・・・・・加締部
１４・・・・・・・・・内方部材
５０・・・・・・・・・ハブ輪
５０ａ、５１ａ・・・・内側転走面
５０ｂ・・・・・・・・小径段部
５１・・・・・・・・・内輪
５２・・・・・・・・・内方部材
５３・・・・・・・・・外方部材
５３ａ、５３ｂ・・・・外側転走面
５３ｃ・・・・・・・・車体取付フランジ
５４・・・・・・・・・車輪取付フランジ
５５・・・・・・・・・円錐ころ
５６・・・・・・・・・ボール
５７、５８・・・・・・保持器
５９、６０・・・・・・シール
ＰＣＤｉ・・・・・・・インナー側のボール列のピッチ円直径
ＰＣＤｏ・・・・・・・アウター側の円錐ころ列のピッチ円直径
Ｚｉ・・・・・・・・・インナー側のボール列のボール個数
Ｚｏ・・・・・・・・・アウター側の円錐ころ列のころ個数

Claims (4)

1. 外周にナックルに取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、
   一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に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、外周に前記複列の外側転走面に対向する内側転走面が形成された少なくとも一つの内輪からなる内方部材と、
   この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体列とを備えた車輪用軸受装置において、
   前記複列の転動体列のうちアウター側の転動体列が円錐ころで構成され、インナー側の転動体列がボールで構成されると共に、前記アウターの円錐ころ列のピッチ円直径がインナー側のボール列のピッチ円直径よりも小径に設定され、前記円錐ころとボールの個数が同一に設定されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 前記ハブ輪の外周にテーパ状の内側転走面が直接形成されると共に、この内側転走面から軸方向に延びる前記小径段部が形成され、この小径段部に所定のシメシロを介して前記内輪が圧入されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
3. 前記内側転走面の大径側に前記円錐ころを案内する大鍔が形成されると共に、前記円錐ころを保持する保持器が、当該円錐ころの径方向への脱落を防止するように形成されている請求項２に記載の車輪用軸受装置。
4. 前記小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部により前記内輪が軸方向に固定されている請求項１乃至３いずれかに記載の車輪用軸受装置。

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