WO2012099081A1

WO2012099081A1 - 車輪用転がり軸受装置

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Publication number: WO2012099081A1
Application number: PCT/JP2012/050761
Authority: WO
Inventors: 竜哉横田; 奥村　剛史; 瀬尾　信之
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2011-01-18
Filing date: 2012-01-17
Publication date: 2012-07-26
Anticipated expiration: 2013-07-18
Also published as: JP2012148643A; EP2666647A1; US20130292996A1; CN103328229A

Abstract

【課題】車輪を取り付けるフランジ面から突出するように形成されているインロー部の軽量化と剛性の確保とを両立させることができる車輪用転がり軸受装置を提供する。【解決手段】フランジ部１１と軸状部１５とを有して軸状部の外周面に内輪軌道面が形成されたハブ軸１０と、軸状部の外周に配設されて内周面に外輪軌道面が形成された外輪部材３０と、内輪軌道面と外輪軌道面の間に配設された複数の転動体を備え、フランジ部は回転軸ＺＳ方向における一方側に形成され、フランジ面には一方側に突出した円筒状のインロー部１３がハブ軸と同軸上に形成され、フランジ面とインロー部の外周面との境界部は、インロー部１３の外周面Ｍ３からフランジ面Ｍ１に向けて滑らかに連続する円弧状の境界面Ｍ２にて形成されており、境界面Ｍ２の表面粗さはフランジ面Ｍ１の表面粗さ及びインロー部の外周面Ｍ３の表面粗さよりも、より細かな表面粗さに仕上げられている。

Description

車輪用転がり軸受装置

　本発明は、車両等の車輪用軸受として使用される車輪用転がり軸受装置に関する。

　近年の車両等には、ＣＯ₂の排出規制に対応するための軽量化（燃費向上）や、安全性や運動性能の向上のための高剛性化が求められており、車輪用転がり軸受装置にも軽量化と高剛性化が求められている。
　車両等の車輪用軸受として使用される車輪用転がり軸受装置において、インボード側（車両の内に向かう側）の径は、接続先であるサスペンション関連の部品（ナックル、キャリア等）との関係から比較的小さな径に決められている（接続先のサスペンション関連の部品の軽量化等に伴う径に決められている）。また、車輪が取り付けられるフランジ面を有するアウトボード側（車両の外に向かう側）の径は設計自由度がインボード側の径よりも高いが、インボード側の径と同径以下にすると、必要とする剛性を確保できない場合がある。
　そこで、特許文献１に記載された従来技術では、インボード側の径に対してアウトボード側の径を大きくして剛性を確保した転がり軸受装置が開示されている。
　また特許文献２に記載された従来技術では、インボード側の径に対してアウトボード側の径を大きくして必要な剛性を確保するとともに、適正な軸受すきまレンジの範囲を確保できる車輪軸受装置が開示されている。
　また特許文献３に記載された従来技術では、インボード側の径に対してアウトボード側の径を大きくして必要な剛性を確保するとともに、組立作業を簡素化できる車輪用軸受装置の組立方法が開示されている。

特開２００４－１０８４４９号公報特開２００８－０８９１３１号公報特開２００８－１５１２４７号公報

　特許文献１～３に記載された軸受装置は、いずれもインボード側の径に対してアウトボード側の径を大きくして剛性を向上させており、車輪を取り付けるフランジ面には軽量化のためにアウトボード側の中央部に凹部が設けられている。また当該凹部の周囲には、回転軸方向に円筒状に延設されたインロー部が形成されており、当該インロー部の外径は、取り付けられる車輪（ホイール）の中央部に形成された孔の径よりもやや小さく形成されている。
　この円筒状のインロー部の外径は車輪側で決められているので変更することはできないが、インロー部の内径（すなわち凹部の径）は適宜変更可能である。このインロー部の内径をより大きくして円筒状のインロー部の肉厚をより薄くするとより軽量化できるが取り付ける車輪に対する剛性が低下し、インロー部の内径をより小さくして肉厚をより厚くすると剛性は向上するが重量が増加する。
　特許文献１～３に記載された従来技術には、このインロー部に対して軽量化と剛性の確保との両立に関する点についての記載は見受けられない。

　本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、車輪を取り付けるフランジ面から突出するように形成されているインロー部の軽量化と剛性の確保とを両立させ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課題とする。

　上記課題を解決するため、本発明に係る車輪用転がり軸受装置は次の手段をとる。
　まず、本発明の第１の発明は、車輪が取り付けられるフランジ状に形成されたフランジ部と軸状部とを有するとともに前記軸状部の外周面に内輪軌道面が形成されたハブ軸と、前記ハブ軸における前記軸状部の外周に配設されて前記内輪軌道面に対応する内周面に外輪軌道面が形成された外輪部材と、前記内輪軌道面と前記外輪軌道面にて挟まれた環状の収容空間に転動可能に配設された複数の転動体と、を備えた車輪用転がり軸受装置である。
　前記フランジ部は、前記ハブ軸の回転軸方向における一方側に形成されており、前記フランジ部における前記回転軸方向の一方側の面であるフランジ面には、前記一方側に突出した円筒状のインロー部が前記ハブ軸と同軸上に形成されている。
　そして前記フランジ面と前記インロー部の外周面との境界部は、前記インロー部の外周面から前記フランジ面に向けて滑らかに連続する円弧状の境界面にて形成されており、前記境界面の表面粗さは、前記フランジ面の表面粗さ及び前記インロー部の外周面の表面粗さよりも、より細かな表面粗さに仕上げられている。

　この第１の発明によれば、取り付けられた車輪等からの応力が集中する境界部の境界面における表面性状低下による疲労強度の低下を抑制することができる。
　これにより、従来と同等以上の剛性を確保しつつインロー部の肉厚を均一により薄くすることができるので、インロー部の軽量化と剛性の確保とを両立させることができる。

　次に、本発明の第２の発明は、車輪が取り付けられるフランジ状に形成されたフランジ部と軸状部とを有するとともに前記軸状部の外周面に内輪軌道面が形成されたハブ軸と、前記ハブ軸における前記軸状部の外周に配設されて前記内輪軌道面に対応する内周面に外輪軌道面が形成された外輪部材と、前記内輪軌道面と前記外輪軌道面にて挟まれた環状の収容空間に転動可能に配設された複数の転動体と、を備えた車輪用転がり軸受装置である。
　前記フランジ部は、前記ハブ軸の回転軸方向における一方側に形成されており、前記フランジ部における前記回転軸方向の一方側の面であるフランジ面には、前記一方側に突出した円筒状のインロー部が前記ハブ軸と同軸上に形成されており、前記フランジ部には、車輪を取り付けるための複数のハブボルトが、前記インロー部を囲むように前記回転軸方向と平行に設けられている。
　そして隣り合うハブボルトの中間位置のそれぞれに向けて前記ハブ軸の回転軸から前記径方向に引いた直線である非ボルト位置直線と前記インロー部との交点の周囲における前記インロー部の前記径方向の厚さである非ボルト位置厚さは、各ハブボルトに向けて前記回転軸から前記径方向に引いた直線であるボルト位置直線と前記インロー部との交点の周囲における前記インロー部の前記径方向の厚さであるボルト位置厚さよりも薄くなるように形成されている。

　この第２の発明によれば、インロー部の肉厚において、ボルト位置厚さに対して非ボルト位置厚さを薄くする。
　これにより、従来と同等以上の剛性を確保しつつインロー部の肉厚を部分的により薄くすることができるので、インロー部の軽量化と剛性の確保とを両立させることができる。

本発明の車輪用転がり軸受装置１における、回転軸ＺＳに沿って切断した断面図（Ａ）と、正面図（Ｂ）の例を説明する図である。本発明の車輪用転がり軸受装置１に車輪ＷＨを取り付けた状態と、インロー部１３の一部を拡大した図である。

　以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。図１（Ａ）は本発明の車輪用転がり軸受装置１における、回転軸ＺＳに沿って切断した断面図の例を示し、図１（Ｂ）は当該車輪用転がり軸受装置１の正面図の例を示している。なお、図１（Ａ）におけるＢ方向から見た図が図１（Ｂ）であり、図１（Ｂ）におけるＡ－Ａ断面図が図１（Ａ）である。
　なおインボード側とは、車輪用転がり軸受の回転軸ＺＳの方向において車両の内に向かう側を示し、アウトボード側とは、前記回転軸ＺＳの方向において車両の外に向かう側を示している。

●［車輪用転がり軸受装置１の全体構造（図１）］
　図１（Ａ）に示すように、車輪用転がり軸受装置１（いわゆる車輪用ハブユニット）は、複列のアンギュラ玉軸受を構成するための内輪部材としての軸状部１５とフランジ部１１とを一体に有するハブ軸１０と、外輪部材３０と、複列をなすインボード側の列の玉５０、及びアウトボード側の列の玉５１と、複数の玉５０を等間隔に保持する保持器５５と、複数の玉５１を等間隔に保持する保持器５６とを備えてユニット化されている。

　ハブ軸１０には、回転軸ＺＳにおけるインボード側から、小径部１７と大径部１６とが段軸状に形成されており、大径部１６のアウトボード側はより大きな径の大径肩部１６ａが形成されている。
　またフランジ部１１は、軸状部１５における回転軸ＺＳ方向の一方側であるアウトボード側に形成されており、更にフランジ部１１におけるアウトボード側のフランジ面には、円筒状に延設されたインロー部１３が形成されている。
　ハブ軸１０の小径部１７の外周面には、内輪体２６が嵌め込まれ、ハブ軸１０のインボード側の端部が径方向にかしめられてかしめ部１８が形成されて内輪体２６がハブ軸１０と一体的に固定されている。
　そして内輪体２６の外周面（すなわち、一体となっているハブ軸１０の軸状部１５の外周面）には、インボード側の内輪軌道面２０が形成されている。
　また、ハブ軸１０の大径肩部１６ａの外周面（ハブ軸１０の軸状部１５の外周面）には、アウトボード側の内輪軌道面２５が形成されている。

　外輪部材３０は軸状部１５の外周に配設されており、外輪部材３０におけるインボード側には、車両の懸架装置に支持されたナックル、キャリア等（図示省略）の車体側部材の組付孔に嵌合される嵌合軸部３５が形成されている。
　また嵌合軸部３５に隣接する外輪部材３０の外周面には、車体側部材の取付にボルト等にて締結される車体用フランジ部３１が形成されている（ボルト孔等は図示省略している）。
　また外輪部材３０の内周面には、ハブ軸１０（内輪体２６）のインボード側の内輪軌道面２０に対応するインボード側の外輪軌道面４０と、ハブ軸１０のアウトボード側の内輪軌道面２５に対応するアウトボード側の外輪軌道面４５とが、回転軸ＺＳ方向に所定間隔を保って形成されている。

　インボード側の内輪軌道面２０とインボード側の外輪軌道面４０との間に形成された収容空間には、複数個の玉５０が、保持器５５に保持された状態で転動可能に配列されている。またアウトボード側の内輪軌道面２５とアウトボード側の外輪軌道面４５との間に形成された収容空間には、複数個の玉５１が、保持器５６に保持された状態で転動可能に配列されている。
　そしてハブ軸１０のかしめ部１８によるかしめ力によって、複数の玉５０、及び複数の玉５１に、それぞれ所要とする予圧が付与される。

　また、本実施の形態にて説明する車輪用転がり軸受装置１は、図１に示すように、インボード側の玉５０のピッチ円直径をＤ１とし、アウトボード側の玉５１のピッチ円直径をＤ２とすると、ピッチ円直径Ｄ１＜ピッチ円直径Ｄ２となるように設定されている。
　すなわち、外輪部材３０の嵌合軸部３５の外径寸法を車体側部材の組付孔に嵌合可能な大きさに確保しながら、車輪用転がり軸受装置１の軽量化と高剛性化を図るために、ピッチ円直径Ｄ１よりもピッチ円直径Ｄ２のほうが大径に設定されているとともに、インボード側列の玉５０の玉径よりもアウトボード側列の玉５１の玉径のほうが小径に設定されている。これに伴って、インボード側列の玉５０の個数よりもアウトボード側列の玉５１の個数のほうが多い。

　ハブ軸１０は、略円筒状の軸状部１５と、当該軸状部１５のアウトボード側に（軸状部１５と）同軸上（回転軸ＺＳが同軸）に形成されて径方向に延設されたフランジ部１１とを一体に有している。また、フランジ部１１のアウトボード側であるフランジ面Ｍ１（図２参照）には、軸状部１５及びフランジ部１１と同軸上に、アウトボード側に円筒状に延設されたインロー部１３が突出するように形成されている。またフランジ部１１には、車輪を締め付けるための複数のハブボルト１２が所定ピッチで固定されている。そして複数のハブボルト１２は、インロー部１３を囲むように、回転軸ＺＳ方向と平行に設けられている。
　また図２に示すように、インロー部１３には、フランジ部１１のアウトボード側の面であるフランジ面Ｍ１の側から、ブレーキロータＢＫの中心孔と車輪ＷＨの中心孔が嵌め込まれ、ハブボルト１２にナットＮＷが締め付けられることで車輪用転がり軸受装置１に車輪ＷＨが取り付けられている。

　また、インロー部１３の内周面からインボード側に向かう方向に、空洞状の凹部１０ａが形成されている。
　凹部１０ａは、アウトボード側の内輪軌道面２５との間に所要とする肉厚を残してできるだけ大きな径で、且つ深く形成され、所要とする剛性を確保するとともに可能な限りの軽量化が図られている。
　インロー部１３の外径は、上記のようにブレーキロータＢＫと車輪ＷＨの中心孔が嵌め込まれ、この中心孔の径が決まっているため、変更することができない。従って、インロー部１３に必要な剛性を確保できる肉厚となる径であり、且つ軽量化のためにより大きな径、となるように凹部１０ａの径（すなわち、インロー部１３の内径）が設定されている。

　本発明の車輪用転がり軸受装置１は、このインロー部１３の肉厚を厚くすることなく、インロー部１３の肉厚を均一あるいは部分的により薄くして更なる軽量化を実現しながらも、従来の肉厚と同等な剛性を確保することができるものである。

●［第１の実施の形態（図２）］
　第１の実施の形態では、インロー部１３の外周面Ｍ３とフランジ面Ｍ１とを滑らかに連続して接続する境界部における（断面が）円弧状の境界面Ｍ２の表面粗さをより細かくする（図２参照）。
　図２に示すように、インロー部１３の境界面Ｍ２（Ｒ面取り部）には、ブレーキロータＢＫや車輪ＷＨからの応力が集中するため、疲労強度の低下が発生する可能性がある。そこで、境界面Ｍ２の表面粗さを、旋削加工または研磨加工にてより細かくする。

　例えば旋削加工の場合、フランジ面Ｍ１とインロー部１３の外周面Ｍ３を算術平均粗さＲａ＝６．３［μｍ］となるように加工し、境界面Ｍ２を加工する場合は送り速度を遅くして、Ｒａ＝２．５［μｍ］となるように加工する。
　これにより、表面性状低下による疲労強度の低下を抑制し、強度信頼性をより向上させることができる。
　従って、インロー部１３の剛性をより向上させることができるので、従来と同等以上の剛性を確保しつつインロー部１３の肉厚を均一により薄くすることが可能であり、軽量化と剛性の確保を両立することができる。

●［第２の実施の形態（図１）］
　第２の実施の形態では、ブレーキロータＢＫや車輪ＷＨが複数のハブボルト１２にてハブ軸１０のフランジ部１１に固定されていることに着目し、ハブボルト１２の位置に対応しないインロー部１３の位置の肉厚を部分的に薄くするものである。
　図１（Ｂ）に示すように、隣り合うハブボルト１２の中間位置のそれぞれに向けて回転軸ＺＳから径方向に引いた直線である非ボルト位置直線Ｓ２（図１（Ｂ）参照）と、インロー部１３と、の交点の周囲におけるインロー部１３の径方向の厚さを非ボルト位置厚さΔＤ２とする。
　また、各ハブボルト１２に向けて回転軸ＺＳから径方向に引いた直線であるボルト位置直線Ｓ１（図１（Ｂ）参照）と、インロー部１３と、の交点の周囲におけるインロー部１３の径方向の厚さをボルト位置厚さΔＤ１とする。

　そして、非ボルト位置厚さΔＤ２＜ボルト位置厚さΔＤ１に設定し、インロー部１３に必要な剛性を確保するとともに、インロー部１３の肉厚を部分的に薄くする。例えば、非ボルト位置厚さΔＤ２：ボルト位置厚さΔＤ１＝１：１．１となるように設定する。
　なお、この部分的に肉厚を薄くする形状は、熱間鍛造等にてパンチの形状をインロー部１３の内径形状にすることで、比較的容易に形成することができる。
　これにより、従来と同等以上の剛性を確保しつつインロー部１３の肉厚を部分的により薄くすることが可能であり、軽量化と剛性の確保を両立することができる。
　このように第２の実施の形態では、最適な凹部１０ａの形状を提供し、インロー部１３の剛性低下を抑制し、より軽量化を図ることができる。

　本発明の車輪用転がり軸受装置１は、本実施の形態で説明した外観、構成、構造、形状等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
　また、第１の実施の形態にて説明した車輪用転がり軸受装置１と、第２の実施の形態にて説明した車輪用転がり軸受装置１と、の少なくとも一方を適用することで、軽量化と剛性の確保を両立することができる。
　また、本実施の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。

　この出願は２０１１年１月１８日に出願された日本国特許出願特願２０１１－００７８４５号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。

　本発明の車輪用転がり軸受装置によれば、車輪を取り付けるフランジ面から突出するように形成されているインロー部の軽量化と剛性の確保とを両立させることができる。

　１　　　　車輪用転がり軸受装置
　１０　　　ハブ軸
　１０ａ　　凹部
　１１　　　フランジ部
　１２　　　ハブボルト
　１３　　　インロー部
　１５　　　軸状部
　２０、２５　　内輪軌道面
　３０　　　外輪部材
　４０、４５　　外輪軌道面
　５０、５１　　玉
　５５、５６　　保持器
　ＢＫ　　　ブレーキロータ
　Ｍ１　　　フランジ面
　Ｍ２　　　境界面
　Ｍ３　　　（インロー部１３の）外周面
　Ｓ１　　　ボルト位置直線
　Ｓ２　　　非ボルト位置直線
　ＷＨ　　　車輪
　ＺＳ　　　回転軸
　ΔＤ１　　ボルト位置厚さ
　ΔＤ２　　非ボルト位置厚さ

Claims

　車輪が取り付けられるフランジ状に形成されたフランジ部と軸状部とを有するとともに前記軸状部の外周面に内輪軌道面が形成されたハブ軸と、
　前記ハブ軸における前記軸状部の外周に配設されて前記内輪軌道面に対応する内周面に外輪軌道面が形成された外輪部材と、
　前記内輪軌道面と前記外輪軌道面にて挟まれた環状の収容空間に転動可能に配設された複数の転動体と、を備えた車輪用転がり軸受装置において、
　前記フランジ部は、前記ハブ軸の回転軸方向における一方側に形成されており、
　前記フランジ部における前記回転軸方向の一方側の面であるフランジ面には、前記一方側に突出した円筒状のインロー部が前記ハブ軸と同軸上に形成されており、
　前記フランジ面と前記インロー部の外周面との境界部は、前記インロー部の外周面から前記フランジ面に向けて滑らかに連続する円弧状の境界面にて形成されており、
　前記境界面の表面粗さは、前記フランジ面の表面粗さ及び前記インロー部の外周面の表面粗さよりも、より細かな表面粗さに仕上げられている、
車輪用転がり軸受装置。
　車輪が取り付けられるフランジ状に形成されたフランジ部と軸状部とを有するとともに前記軸状部の外周面に内輪軌道面が形成されたハブ軸と、
　前記ハブ軸における前記軸状部の外周に配設されて前記内輪軌道面に対応する内周面に外輪軌道面が形成された外輪部材と、
　前記内輪軌道面と前記外輪軌道面にて挟まれた環状の収容空間に転動可能に配設された複数の転動体と、を備えた車輪用転がり軸受装置において、
　前記フランジ部は、前記ハブ軸の回転軸方向における一方側に形成されており、
　前記フランジ部における前記回転軸方向の一方側の面であるフランジ面には、前記一方側に突出した円筒状のインロー部が前記ハブ軸と同軸上に形成されており、
　前記フランジ部には、車輪を取り付けるための複数のハブボルトが、前記インロー部を囲むように前記回転軸方向と平行に設けられており、
　隣り合うハブボルトの中間位置のそれぞれに向けて前記ハブ軸の回転軸から前記径方向に引いた直線である非ボルト位置直線と前記インロー部との交点の周囲における前記インロー部の前記径方向の厚さである非ボルト位置厚さは、各ハブボルトに向けて前記回転軸から前記径方向に引いた直線であるボルト位置直線と前記インロー部との交点の周囲における前記インロー部の前記径方向の厚さであるボルト位置厚さよりも薄くなるように形成されている、
車輪用転がり軸受装置。