JP2008121774A - 車輪用転がり軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ディスクロータの熱膨張による変形が生じることを防止できる車輪用転がり軸受装置を提供する。
【解決手段】外筒部材２が内軸部材１に対して回転するように、両者の間に複列の転動体３，４が転動自在に介在している。外筒部材２にブレーキ用のディスクロータ５が取り付けられている。外筒部材２には、ディスクロータ５の内周寄り側面を沿わして取り付けるための取り付け面７が形成されている。この取り付け面７から突出しディスクロータ５に形成された挿通孔１１を挿通しているボルト８と、このボルト８に螺合しディスクロータ５を取り付け面７との間に挟むナット９と、ナット９とディスクロータ５との間に介在している皿バネ１０とを有している。この皿バネ１０はディスクロータ５のボルト軸線方向の変形を吸収する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、外筒部材が内軸部材に対して回転する車輪用転がり軸受装置に関する。

従来、自動車における車輪用の転がり軸受装置（ハブユニット）として知られているものに、車体側の懸架装置に固定される内軸部材と、この内軸部材の径方向外方に設けられ車輪が取り付けられる外筒部材と、内軸部材と外筒部材との間に転動自在に介在している複列の転動体とを備え、外筒部材が内軸部材に対して回転するものがある（例えば、特許文献１参照）。

この外筒部材には、車輪の他にディスクブレーキ用のディスクロータ（ブレーキディスク）が取り付けられている。前記特許文献１に記載されている転がり軸受装置では、外筒部材に円環状のフランジ部が形成されており、このフランジ部に車輪のホイール及びディスクロータが取り付けられている。具体的には、フランジ部に挿通されたボルトによって、フランジ部の一面側に車輪が取り付けられ、他面側にディスクロータが取り付けられる構造である。

特公昭４９−１９３６１号公報（第８図参照）

前記特許文献１に記載の車輪用転がり軸受装置において、前記フランジ部の一面側では、前記ボルトにナットが締め付けられることで、このナットとフランジ部の一面との間で車輪のホイールが固定される。さらに、フランジ部の他面側では、ディスクロータの内周寄り部が前記ボルトの皿形状の頭部とフランジ部の他面との間において相互に密着した状態で固定されている。つまり、ディスクロータはフランジ部に軸方向に拘束された状態で固定されている。

このような車輪用転がり軸受装置が車両に取り付けられ、使用されている状態において、制動時におけるディスクロータとブレーキパッドとの摩擦熱により、ディスクロータは発熱し熱膨張する。この場合、特許文献１に記載の転がり軸受装置では、ディスクロータの外周寄り部分は熱膨張できるが、ディスクロータの内周寄り部は前記フランジ部に拘束された状態で固定されているため、当該内周寄り部では熱膨張が抑えられる。この結果、ディスクロータが変形し、その摺動面が外筒部材の軸線と直交する平面に対して傾き、制動性能が低下したり、異音や振動が生じたりするおそれがある。

そこでこの発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、ディスクロータの熱膨張による変形を緩和することができる車輪用転がり軸受装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するためのこの発明の車輪用転がり軸受装置は、車体側に固定される内軸部材と、この内軸部材の径方向外方に設けられ車輪が取り付けられる外筒部材と、この外筒部材に取り付けられたブレーキ用のディスクロータと、前記内軸部材と前記外筒部材との間に転動自在に介在している複列の転動体とを備え、前記外筒部材が前記内軸部材に対して回転する車輪用転がり軸受装置において、前記外筒部材に形成され前記ディスクロータの内周寄り側面を沿わして取り付ける取り付け面と、この取り付け面から突出し前記ディスクロータに形成された挿通孔を挿通しているボルトと、このボルトに螺合し前記ディスクロータを前記取り付け面との間に挟むナットと、前記ナットと前記取り付け面との間の部分に設けられ前記ディスクロータの当該ボルト軸線方向の熱変形を吸収する弾性部材とを有しているものである。

この構成によれば、ディスクロータが、ナットと取り付け面との間の部分において弾性部材が介在した状態で取り付けられているので、ディスクロータが熱膨張してボルト軸線方向の変形が生じると、弾性部材が弾性変形することでこの変形を吸収できる。したがって、この弾性部材によれば、ディスクロータが拘束されることを防止でき、ディスクロータの熱膨張による変形を緩和することができる。

また、前記車輪用転がり軸受装置において、前記挿通孔は前記ディスクロータに周方向に複数形成され、当該挿通孔は、前記周方向について前記ボルトと嵌合し、これに直交する方向となる径方向について前記ボルトとの間に隙間を生じさせる長孔であるのが好ましい。
ディスクロータが熱膨張すると、挿通孔は径方向外方へ変位する。しかし、挿通孔は、ディスクロータの径方向に沿った方向についてボルトと隙間を生じさせる長孔とされているため、当該挿通孔が径方向へ変位しても、その変形は前記隙間で吸収でき、ディスクロータがボルト部分で拘束されることがない。そして、この長孔は、ディスクロータの周方向に沿った方向についてボルトと嵌合しているため、ディスクロータと外筒部材とのトルク伝達が確実に行われる。

また、前記車輪用転がり軸受装置において、前記弾性部材は皿バネとされているのが好ましい。これによれば、弾性部材が簡単な構造とされ、また、弾性部材の取り付けが簡単となる。そして、ディスクロータが熱膨張してボルト軸線方向の変形が生じると、皿バネが弾性変形することでこの変形を吸収できる。

本発明の車輪用転がり軸受装置によれば、ディスクロータが熱膨張してボルト軸線方向の変形が生じると、弾性部材が弾性変形することでこの変形を吸収できる。したがって、この弾性部材によれば、ディスクロータが拘束されることを防止でき、ディスクロータの熱膨張による変形を緩和することができる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１はこの発明の車輪用転がり軸受装置の実施の一形態を示す断面図である。この車輪用転がり軸受装置（以下、単に転がり軸受装置ともいう）は、車体側に固定される内軸部材１と、この内軸部材１の径方向外方に設けられ車輪（図示せず）が取り付けられる外筒部材２と、これら内軸部材１と外筒部材２との間に転動自在に介在している複列の転動体３，４とを備えている。

内軸部材１の外周面には複列の軌道面１３，１４が形成されている。内軸部材１は、内軸１５とこの内軸１５の一端部に外嵌された内輪部材１６とを有し、内輪部材１６は、内軸１５の端部に螺合しているナット１７によって固定されている。一方の前記軌道面１３が内軸１５の外周面の一部に形成され、他方の前記軌道面１４が内輪部材１６の外周面に形成されている。
また、前記内輪部材１６側（図１では右側）が転がり軸受装置のアウタ側とされ、その軸線方向の反対側である内軸１５の端部側（図１では左側）がインナ側とされ、内軸１５のインナ側にフランジ部１８が形成されている。このフランジ部１８において、転がり軸受装置が車体側の懸架装置（図示せず）に固定される。

外筒部材２は筒形状とされ、その内周面に複列の軌道面２３，２４が形成されている。そして、この外筒部材２の複列の軌道面２３，２４と、前記内軸部材１の複列の軌道面１３，１４との間に、転動体である玉３，４が転動自在に介在している。これにより、外筒部材２と内軸部材１とは同心に配置され、外筒部材２が内軸部材１に対して軸線Ｃ０を中心として回転することができる。
内軸部材１と外筒部材２との間において、インナ側にはシール部材３０が介在している。また、外筒部材２のアウタ側には、転動体とその軌道面とを含む軸受部を隠す円形の蓋部材３１が取り付けられている。このシール部材３０と蓋部材３１とによって、軸受部への異物の侵入を防止している。

この転がり軸受装置は、ディスクブレーキ用のディスクロータ（ブレーキディスク）５を更に備えている。ディスクロータ５は外筒部材２に取り付けられている。
外筒部材２は、車輪（タイヤ）取り付け用の第一取付部２１と、ディスクロータ５取り付け用の第二取付部２２とが形成されている。この第一取付部２１と第二取付部２２とは軸方向で別の位置に形成されている。第一取付部２１は、外筒部材２の軸方向アウタ側の端面が取り付け面２５ａとされたフランジ部２５とされている。第二取付部２２は、外筒部材２の軸方向インナ側の段付き部２６とされている。
この第一取付部２１とされたフランジ部２５にボルト（ハブボルト）２７が取り付けられており、このボルト２７によって車輪（図示せず）が取り付けられる。

図２は第二取付部２２とされた段付き部２６を説明する拡大断面図である。外筒部材２の外周側部に形成されたこの段付き部２６は、軸線Ｃ０（図１参照）を中心とする円形の外周面として形成された円筒部２８と、これに直交する環状の面として形成された取り付け面７とを有している。この取り付け面７は、ディスクロータ５のアウタ側の面となる内周寄り側面を沿わして取り付けるために外筒部材２に形成されている。
外筒部材２の外周側部には、ボルト８がアウタ側からインナ側へ向かって挿通された状態で取り付けられている。このボルト８の先端部は前記取り付け面７から突出しており、ボルト８はディスクロータ５に形成された挿通孔１１を挿通している。さらに、このボルト８の先端部に螺合しているナット９を有しており、ナット９はディスクロータ５を取り付け面７との間に挟んで固定している。
そして、この第二取付部２２では、ナット９と取り付け面７との間の部分に弾性部材１０が設けられている。この弾性部材１０は、ディスクロータ５をボルト軸線Ｃ１方向に移動可能とすることによって、ディスクロータ５におけるボルト軸線Ｃ１方向の変形を吸収することができる。

前記弾性部材１０は、ディスクロータ５の一面側（インナ側の面）における内周寄り側面５ｂと、ナット９との間に介在しており、ディスクロータ５の他面（アウタ側の面）と前記取り付け面７とが面接触している。そして、ディスクロータ５は円筒部２８に外嵌した状態で取り付けられている。

弾性部材１０は複数枚の皿バネとされており、図２では２枚の皿バネとされている。ナット９がボルト８に締め付けられた状態で前記皿バネ１０は弾性圧縮変形しており、当該皿バネ１０は弾性復元力でもってディスクロータ５を押す力が作用しているとともに、弾性圧縮変形がさらに可能な状態とされている。これにより、ボルト８とナット９と皿バネ１０とによって、ディスクロータ５をしっかりと外筒部材２に取り付けることができ、また、ディスクロータ５が熱膨張してボルト軸心Ｃ１方向に変形すると、皿バネ１０が弾性圧縮変形することでディスクロータ５はボルト軸心Ｃ１方向に変形できる。

外筒部材２において、車輪取り付け用のフランジ部２５（図１参照）の取り付け面２５ａから軸線Ｃ０に平行な方向に貫通する孔２９が形成されており、この孔２９に前記ボルト８が挿通している。図２において、ボルト８の頭部８ｃは、前記孔２９の端部のザグリ孔部２９ａ内に収容された状態にあり、ボルト８の頭部８ｃは取り付け面２５ａから突出していない。これにより、取り付け面２５ａにおける車輪の取り付けが、ボルト８の頭部８ｃによって邪魔されることがない。そして、ボルト８の軸部の基端部側（首部）にセレーション部８ａが形成されており、孔２９の一部がこれに対応する形状とされており、ボルト８の回り止めがされている。

また、車輪取り付け用のボルト２７（図１参照）については、その頭部から、ナット（図示せず）が螺合する先端部へ向かう軸方向が、インナ側からアウタ側へ向かう方向となるのに対して、ディスクロータ５取り付け用のボルト８については、その反対となり、頭部から、ナット９が螺合する先端部へ向かう軸方向が、アウタ側からインナ側へ向かう方向とされている。
また、外筒部材２の孔２９の内径寸法と、ボルト８のうちこの孔２９に挿通状態とされる部分の外径寸法とは略同じとされている。これにより、この転がり軸受装置が車両に取り付けられ使用されている状態において、制動時にディスクロータ５に作用する制動トルクが、ボルト８を介して外筒部材２へ伝達され、また、ボルト８の強度を高いものとできる。

ディスクロータ５は、複数組のボルト８とナット９と皿バネ１０によって周方向複数箇所において外筒部材２に固定されている。つまり、ディスクロータ５の周方向の複数箇所に、ボルト８が挿通する取り付け用の挿通孔１１が形成されている。図３はこのディスクロータ５に形成された前記挿通孔１１及びこの挿通孔１１を挿通しているボルト８の断面を示している図である。
このボルト８用の挿通孔１１は、ディスクロータ５の周方向に沿った方向についてボルト８と嵌合し、これに直交する方向となる径方向に沿った方向についてボルト８との間に隙間ｇを生じさせる長孔とされている。具体的には、この長孔１１において、ディスクロータ５の径方向（矢印ｂ）に沿った方向の寸法ｒ２が、ディスクロータ５の周方向（矢印ａ）に沿った方向の寸法ｒ１よりも大きい長孔１１とされている（ｒ２＞ｒ１）。

この長孔１１についてさらに説明すると、ボルト８の内この長孔１１を挿通している途中部分８ｂの外径寸法と、長孔１１の短軸寸法ｒ１とが略同一寸法とされている。そして、長孔１１の短軸方向に直交する方向である長軸寸法ｒ２は、ボルト８の前記途中部分８ｂの外径寸法よりも大きくされている。これにより、長孔１１とボルト８との間において、ディスクロータ５の径方向に沿った方向に隙間ｇが形成される。

このような車輪用転がり軸受装置が車両に取り付けられ、使用されている状態では、制動時においてディスクロータ５とブレーキパッド３２（図１参照）とが摺接することで摩擦熱が生じ、ディスクロータ５は発熱し熱膨張する。
ディスクロータ５が熱膨張すると、ボルト挿通用の長孔１１においては当該長孔１１が径方向外方へ変位する。しかし、このボルト挿通用の長孔１１は、ディスクロータ５の径方向に沿った方向についてボルト８との間で隙間ｇを生じさせる構造とされているため、当該長孔１１が径方向へ変位しても、その変形は前記隙間ｇで吸収できる。これにより、ディスクロータ５がボルト８部分で拘束されることがない。これにより、ディスクロータ５の熱膨張により摺動面５ａが倒れるような変形が生じてしまうことを防止できる。さらに、この長孔１１は、ディスクロータ５の周方向に沿った方向についてボルト８と嵌合した構造とされていることで、制動時において、ディスクロータ５と外筒部材２との間において、がたつくことなく、トルク伝達が確実に行われる。

さらに、前記転がり軸受装置によれば、外筒部材２の第二取付部２２において、ディスクロータ５は、ナット９と取り付け面７との間の部分において皿バネ１０が介在した状態で取り付けられる。これにより、ディスクロータ５が熱膨張してボルト軸線Ｃ１方向の変形が生じると、皿バネ１０が弾性圧縮変形することでこの変形を吸収できる。したがって、ディスクロータ５はボルト軸線Ｃ１方向に拘束されないため、摺動面５ａが傾くような変形を防止できる。

また、本発明では、外筒部材２において、車輪（タイヤ）取り付け用の第一取付部２１と、ディスクロータ５取り付け用の第二取付部２２とが別として形成されている。したがって、第二取付部２２の軸方向位置を第一取付部２１の位置に関係なく自由に変更できる。つまり、従来では、ディスクロータの内周寄り部における取り付け位置、つまり取り付けフランジの位置を軸方向に変更することが困難であったために、そのディスクロータの外周寄り部をブレーキパッドの軸方向位置に対応させるよう、ディスクブレーキの形状を、図示しないがハット形状、つまり径方向の途中で折れ曲がり部を有している形状とする必要があった。
しかし、本発明では図１を参考にして説明すると、外筒部材２において、第二取付部２２の軸方向位置を変更できるため、つまり、前記外筒部材２の円筒部２８の軸方向長さを大小変更することで取り付け面７の軸方向位置が変更され、ディスクロータ５の軸方向取り付け位置を調整することができる。このため、ディスクロータ５を平らな円板形状として、つまりハット形状とすることなく、ディスクロータ５をブレーキパッド３２の軸方向位置に対応させることができる。

さらに、ディスクロータ５の形状が、図１に示したような円板形状ではなく、前記のようなハット形状であり、このディスクロータ５が熱膨張した場合、従来のようにディスクロータの内周寄り部がフランジ部とボルトの頭部などによって拘束された状態で固定されていると、前記熱膨張によって、その内周寄り部では変形が抑えられる一方、その外周側寄り部は変形（膨張）できるため、ディスクロータの摺動面が倒れる変形が生じやすい。
しかし、本発明の構造によれば、ディスクロータ５が熱膨張しても、ディスクロータ５が円板形状であり、弾性部材（皿バネ）１０によって、ディスクロータ５の内周寄り部は拘束されないため、ディスクロータ５の摺動面５ａが倒れるような変形を抑えることができる。

また、本発明の車輪用転がり軸受装置は、図示する形態に限らずこの発明の範囲内において他の形態のものであっても良く、弾性部材１０は皿バネとする以外に、弾性変形可能とされた部材とすることができる。例えば、弾性を有する金属製や樹脂製などの座金（ワッシャ）とすることができる。
さらに、前記実施形態では弾性部材（皿バネ）１０がディスクロータ５とナット９との間に介在している構造として説明したが、ディスクロータ５と取り付け面７との間に介在している構造、または、弾性部材１０が、ディスクロータ５とナット９との間、及び、ディスクロータ５と取り付け面７との間に介在している構造とすることができる。

この発明の車輪用転がり軸受装置の実施の一形態を示す断面図である。 ディスクロータ取り付け用の第二取付部を説明する拡大断面図である。 ディスクロータに形成された長孔及びこの長孔を挿通しているボルトの断面を示している図である。

符号の説明

１ 内軸部材
２ 外筒部材
３ 玉（転動体）
４ 玉（転動体）
５ ディスクロータ
５ａ 摺動面
７ 取り付け面
８ ボルト
９ ナット
１０ 弾性部材
１１ 挿通孔（長孔）
ｇ 隙間

Claims (3)

1. 車体側に固定される内軸部材と、この内軸部材の径方向外方に設けられ車輪が取り付けられる外筒部材と、この外筒部材に取り付けられたブレーキ用のディスクロータと、前記内軸部材と前記外筒部材との間に転動自在に介在している複列の転動体と、を備え、前記外筒部材が前記内軸部材に対して回転する車輪用転がり軸受装置において、
   前記外筒部材に形成され前記ディスクロータの内周寄り側面を沿わして取り付ける取り付け面と、この取り付け面から突出し前記ディスクロータに形成された挿通孔を挿通しているボルトと、このボルトに螺合し前記ディスクロータを前記取り付け面との間に挟むナットと、前記ナットと前記取り付け面との間の部分に設けられ前記ディスクロータの当該ボルト軸線方向の熱変形を吸収する弾性部材と、を有していることを特徴とする車輪用転がり軸受装置。
2. 前記挿通孔は前記ディスクロータに周方向に複数形成され、当該挿通孔は、前記周方向について前記ボルトと嵌合し、これに直交する方向となる径方向について前記ボルトとの間に隙間を生じさせる長孔である請求項１に記載の車輪用転がり軸受装置。
3. 前記弾性部材は皿バネとされている請求項１又は２に記載の車輪用転がり軸受装置。

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