(57)【要約】【課題】車輪用軸受装置のパイロット部の内周に、回転検出装置等が圧入によって組み付けられている場合に、パイロット部をナックルの取付孔に適正なすきまをもって嵌め合わせる。【解決手段】車輪用軸受装置は、外方部材１２と、内方部材１３と、転動体１４と、外方部材１２と内方部材１３との間に形成される環状空間の開口部に装着されたカバー３９とを有し、カバー３９は、外方部材１２の軸方向一方側端部の内周２２に圧入により固定されている。外方部材１２の軸方向一方側端部の外周面４６は、カバーが圧入される前の状態で、軸方向一方側に進むにしたがって縮径する向きに傾斜する傾斜面である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周に外側軌道面を有する外方部材と、
外周に内側軌道面を有する内方部材と、
前記外側軌道面と前記内側軌道面との間に転動自在に組み込まれた複数の転動体と、
前記外方部材と前記内方部材との間に形成される環状空間の開口部に組付けられたカバーとを有する車輪用軸受装置であって、
前記カバーは、前記外方部材の軸方向一方側端部の内周に圧入により固定され、
前記外方部材の前記軸方向一方側端部の外周面は、前記カバーが圧入される前の状態で、軸方向一方側に進むにしたがって縮径する向きに傾斜する傾斜面である車輪用軸受装置。
【請求項２】
前記外周面の傾斜角は、前記カバーが前記外方部材の前記軸方向一方側端部に圧入される際の前記外周面の軸方向一方側端と軸方向他方側端の径方向の膨張量の差に相当する傾斜角である請求項１に記載する車輪用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪用軸受装置、特に、ハブユニット形式の車輪用軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車輪を回転支持する車輪用軸受装置として、図６に示すようなハブユニット８１が知られている（特許文献１）。ハブユニット８１は、自動車等の車輪を懸架装置（ナックル）に対して回転自在に支承する。
【０００３】
ハブユニット８１は、外輪８２と、ハブ軸８３が、二列の玉８４を介して一体に組み合わされている。ハブ軸８３は、外輪８２の内側で回転自在に支持されており、ハブ軸８３の軸端に、車輪９０を取り付けるハブフランジ８５が設けられている。外輪８２の軸端部に、円筒形状のパイロット部８７が形成されており、パイロット部８７をナックル８０の取付孔９１に嵌め合わせることによって、ハブユニット８１が径方向に位置決めされている。外輪８２は、その外周に径方向に突出する複数のフランジ部８６を備えており、図示しないボルトによってナックル８０に固定される。こうして、ハブユニット８１は、車輪９０を、回転自在に支持している。  
【０００４】
また、ハブユニット８１は、ＡＢＳシステム等を用いて車両を制御するために、車輪９０の回転数を検出する回転検出装置９２が一体に組付けられている。図６のハブユニット８１では、回転センサー９３が、金属製のカバー９４と一体に成形されており、カバー９４は、パイロット部８７の内周に圧入されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２２２０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図６のハブユニット８１のカバー９４は、嵌合部の外径がパイロット部８７の内径より大きく、圧入によって外輪８２に固定されている。このため、パイロット部８７が弾性変形して、外径が膨張している。
パイロット部８７の外径がナックル８０の取付孔９１の内径より大きくなると、ハブユニット８１を車両に搭載する作業が困難になる。一方、パイロット部８７の外径を過度に小さくした場合には、パイロット部８７と取付孔９１とのすきまが過大になって、ハブユニット８１の取付位置が所定の位置からずれるので、車両の走行性能が低下するという問題がある。
特に、カバー９４がパイロット部８７の軸方向の一部に嵌め合わされている場合には、パイロット部８７の外周が軸方向で一様に膨張しないので、外周面の母線の向きが中心軸に対して傾いてしまう。このため、ナックル８０の取付孔９１とパイロット部８７の外周とが線で強く接触することとなり、ハブユニット８１の径方向の位置決めが不安定になるという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、車輪用軸受装置のパイロット部の内周に、回転検出装置等が圧入によって組み付けられている場合であっても、パイロット部がナックルの取付孔に適正なすきまをもって嵌め合わされるようにすることである。これによって、ハブユニットを、径方向に確実に位置決めすることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一形態は、内周に外側軌道面を有する外方部材と、外周に内側軌道面を有する内方部材と、前記外側軌道面と前記内側軌道面との間に転動自在に組み込まれた複数の転動体と、前記外方部材と前記内方部材との間に形成される環状空間の開口部に組付けられたカバーとを有する車輪用軸受装置であって、前記カバーは、前記外方部材の軸方向一方側端部の内周に圧入により固定され、前記外方部材の前記軸方向一方側端部の外周面は、前記カバーが圧入される前の状態で、軸方向一方側に進むにしたがって縮径する向きに傾斜する傾斜面である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の車輪用軸受装置によると、パイロット部の内周に、回転検出装置等が圧入によって組み付けられている場合であっても、パイロット部を適正なすきまをもって、ナックルの取付孔に嵌め合わせることができる。これによって、ハブユニットを、径方向に確実に位置決めして、車両に搭載することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明のハブユニットを使用した車輪用懸架装置の軸方向断面図である。
【図２】ハブユニットに取り付けられた回転検出装置の軸方向断面図である。
【図３】外輪の軸方向断面においてパイロット部を拡大した要部拡大図である。
【図４】カバーを圧入した状態のパイロット部の変形状態を表す模式図である。
【図５】しめしろδと膨張量αの関係を表すグラフである。
【図６】従来のハブユニットの軸方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施形態を、図を用いて詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態である車輪用軸受装置としてのハブユニット１１を使用した、車輪用懸架装置の軸方向断面図である。従来構造と共通する構成には、同一の番号を付して説明する。
この車輪用懸架装置では、ハブユニット１１が、ナックル８０に固定されており、車輪９０が、ハブユニット１１に取り付けられている。以下の説明では、車輪９０の回転中心である中心軸ｍの方向を軸方向といい、中心軸ｍと直交する方向を径方向、中心軸ｍの回りを周回する方向を周方向という。また、図１において、図の左側を軸方向一方側、図の右側を軸方向他方側という。
【００１２】
ハブユニット１１は、外輪１２（外方部材）と内軸１３（内方部材）と複数の玉１４（転動体）を備えている。
【００１３】
外輪１２は、炭素鋼を熱間鍛造することによって製造されており、略円筒形状の外輪本体部１５と、外輪本体部１５の外周から径方向に突出する複数のフランジ１６とが一体に形成されている。
外輪本体部１５の内周に、二列の外側軌道面１７が形成されている。
各フランジ１６には、外輪１２をナックル８０に取り付けるためのボルト挿通穴が軸方向に形成されている。また、各フランジ１６の軸方向一方側に、ナックル８０の側面８８と軸方向に当接する取付面２０が形成されている。各フランジ１６の取付面２０は、旋削加工によって全体として単一の平面で形成されている。
外輪本体部１５の軸方向一方側端部に、略円筒形状のパイロット部２１が形成されている。パイロット部２１は、中心軸ｍと同軸に形成されており、ハブユニット１１を車両に搭載するときに、ナックル８０の取付孔９１に嵌め合わされて、ハブユニット１１が径方向に位置決めされている。本実施形態のハブユニット１１では、パイロット部２１の形態に特徴がある。このため、パイロット部２１の形態については、その他の構成を説明した後で詳細に説明する。
【００１４】
内軸１３は、ハブシャフト２４と内輪２５とが一体に組み合わされている。
ハブシャフト２４は、炭素鋼を熱間鍛造することによって製造されており、軸方向他方側の端部にハブフランジ２６が一体に形成されている。ハブフランジ２６は、円板形状で、中心軸ｍと直交する向きに設置されている。複数のハブボルト２７が軸方向に組付けられており、ハブボルト２７によって、車輪９０が、ハブフランジ２６に取り付けられる。
内輪２５は、軸受鋼で製造されている。内輪２５は、ハブシャフト２４の軸方向一方側端部の外周に、締まりばめの状態で嵌め合わされており、ハブシャフト２４の軸方向一方側の軸端をかしめることによって、ハブシャフト２４に強固に固定されている。ハブシャフト２４及び内輪２５の外周にそれぞれ内側軌道面２９が形成されている。
【００１５】
外輪１２と内軸１３が互いに同軸に組み合わされ、径方向に対向する二列の外側軌道面１７と内側軌道面２９との間に、それぞれ複数の玉１４が転動自在に組み込まれている。玉１４は保持器３０によって周方向に等しい間隔で保持されている。こうして、内軸１３は車輪９０を支持して、外輪１２に対して同軸に回転することができる。
【００１６】
外輪１２の内周と内軸１３の外周との間には、中心軸ｍと同軸で軸方向に拡がる環状空間Ｋが形成されている。環状空間Ｋには、グリースが封入されて、玉１４と各軌道面１７，２９との転がり接触部が潤滑されている。外輪１２の軸方向他方側の端部には、密封装置３１が組み付けられており、環状空間Ｋの軸方向他方側の開口部を密閉して、泥水などの異物が環状空間Ｋに侵入するのを防止している。
【００１７】
図２は、ハブユニット１１に取り付けられた回転検出装置３４の軸方向断面図である。ハブユニット１１には、軸方向一方側の端部に、車輪９０の回転数を検出する回転検出装置３４が組付けられている。回転検出装置３４は、磁気信号を発生するエンコーダ３５と、磁気の変化を検出する磁気センサ３６とで構成され、検出した車輪９０の回転数は、ＡＢＳ等を用いた車両制御システムで使用される。
【００１８】
エンコーダ３５は、軸方向断面が略Ｌ字状で環状の芯金３７に、磁性体が分散されたゴム製の着磁部３８を一体に成形した形態である。エンコーダ３５は、着磁部３８の表面が着磁されて、Ｓ極とＮ極が周方向に交互に２０組程度形成されている。エンコーダ３５は、芯金３７の円筒部が内輪２５の肩に締まりばめの状態で嵌め合わされており、軸方向の所定の位置に固定されている。エンコーダ３５は、車輪９０の回転にともなって、中心軸ｍの回りで回転する。
【００１９】
磁気センサ３６は、カバー３９と一体に形成されている。カバー３９は、ＳＰＣＣ材等の薄肉冷間圧延鋼板をプレス成型することによって製造されており、有底の略円筒形状で、カバー底部４０と、段付きの円筒形状であるカバー外周部４１とで構成される。磁気センサ３６は、その中心軸を軸方向に向けて、カバー底部４０に固定されている。
カバー３９は、軸方向他方側に向けて開口しており、中心軸ｍと同軸の円筒形状である嵌合固定部４２が、カバー外周部４１の軸方向他方側の端部に形成されている。パイロット部２１に圧入する前の状態で、嵌合固定部４２の外径ｄは、パイロット部２１の内径Ｄより０．１〜０．４ｍｍ程度大きい。このため、カバー３９は、嵌合固定部４２の外周を、パイロット部２１の内周に圧入することによって、外輪１２に固定されている。
こうして、カバー３９は、磁気センサ３６を保持するとともに、外輪１２の軸方向一方側の開口部を塞いでおり、泥水等の異物が環状空間Ｋに侵入するのを防止している。
【００２０】
カバー外周部４１には、嵌合固定部４２の軸方向一方側端部につながって、全周にわたって径方向外方に突出するストッパー４３が形成されている。回転検出装置３４を取り付けるときには、カバー３９は、ストッパー４３が外輪１２の軸方向一方側の端面に当接するまで、軸方向に押し込まれる。これにより、磁気センサ３６と着磁部３８とが、所定のすきまをもって軸方向に対向するように配置される。こうして、回転検出装置３４は、エンコーダ３５から発せられる磁気信号を検出することによって、車両走行中に、車輪９０の回転速度等を検出することができる。
【００２１】
次に、図３によって、パイロット部２１の形態を詳細に説明する。図３は、図２における、パイロット部２１を拡大した要部拡大図である。また、図３は、磁気センサ３６を取り付ける前の外輪１２の状態を示している。
【００２２】
パイロット部２１の外周には、ナックル８０の取付孔９１に嵌め合わされる嵌合面４６（請求項の「外方部材の軸方向一方側端部の外周面」に相当する）が形成されている。カバー３９が圧入される前の状態で、嵌合面４６は、軸方向一方側に進むにしたがって縮径する向きに傾斜する傾斜面となっている。本実施形態のハブユニット１１では、カバー３９が圧入される前の状態で、嵌合面４６の軸方向一方側端Ｐａの直径ｄａと軸方向他方側端Ｐｂの直径ｄｂの差（以下の説明で「径差」という場合がある）が１０〜３０μｍ程度であり、嵌合面４６の傾斜角θは極めて小さい。傾斜角θとは、中心軸ｍと嵌合面４６とのなす角度をいう。図３では、発明の効果を明確にするために、嵌合面４６の傾斜角θを誇張して示している。
嵌合面４６とフランジ１６の取付面２０とがつながる隅部には、全周にわたって径方向にわずかに窪んだ「逃げ」が設けられている。これにより、ハブユニット１１を車両に搭載したときに、ナックル８０の角部との干渉を避けて、取付面２０とナックル８０の側面８８とが、全面で接触するようになっている。
また、パイロット部２１の、軸方向一方側端部の外周には、嵌合面４６より小径の案内面４７が形成されている。これにより、パイロット部２１とナックル８０の取付孔９１との概略の位置合わせができるので、ハブユニット１１を速やかに車両に搭載することができる。
パイロット部２１の内周面２２は、中心軸ｍと同軸の円筒面である。
【００２３】
次に、図４によって、パイロット部２１の内周にカバー３９を圧入したときのパイロット部２１の変形状態を説明する。図４は、カバー３９を圧入した状態のパイロット部２１の変形状態を模式的に表す模式図であり、カバー３９を圧入する前のパイロット部２１の形状を破線で示している。
【００２４】
パイロット部２１に圧入する前の状態で、カバー３９の嵌合固定部４２の外径ｄは、パイロット部２１の内径Ｄより大きく、カバー３９をパイロット部２１に圧入すると、嵌合固定部４２は、パイロット部２１の内周との間にしめしろδ（δ＝Ｄ−ｄ）を持って嵌め合わされる。このため、カバー３９を圧入したときには、パイロット部２１が弾性変形して、外径が膨張する。
特に、本実施形態では、嵌合固定部４２が、嵌合面４６の一部と径方向に重なる位置に嵌め合わされている。パイロット部２１の径方向の膨張量αは、嵌合固定部４２と嵌合面４６とが近接するにしたがって大きくなる。膨張量αとは、カバー３９を圧入する前後における、パイロット部２１の嵌合面４６の圧入後の直径と圧入前の直径との差をいう。
嵌合固定部４２と嵌合面４６とが径方向に重なっているため、嵌合固定部４２により近接する嵌合面４６の軸方向一方側の外周が、特に大きく膨張する。この結果、嵌合面４６における軸方向一方側端Ｐａの膨張量αａと軸方向他方側端Ｐｂの膨張量αｂとの差が生じる。以下の説明では、軸方向一方側端Ｐａの膨張量αａと軸方向他方側端Ｐｂの膨張量αｂの差を膨張量差Ｐという。
すなわち、
膨張量差Ｐ＝膨張量αａ（軸方向一方側端Ｐａ）−の膨張量αｂ（軸方向他方側端Ｐｂ）
である。
【００２５】
図３に示したように、本実施形態では、カバー３９が圧入される前のパイロット部２１の嵌合面４６は、軸方向一方側に進むにしたがって縮径する向きに傾斜している。このため、カバー３９が圧入されて、パイロット部２１の軸方向一方側の外周が、軸方向他方側の外周より大きく膨張することによって、嵌合面４６の母線の向きが、中心軸ｍと略平行となる向きに弾性変形する。
【００２６】
図５によって、嵌合面４６の傾斜角θの変化について具体的に説明する。
図５は、パイロット部２１の内周と嵌合固定部４２の外周とのしめしろδを横軸とし、嵌合固定部４２を圧入することによる嵌合面４６の膨張量αを縦軸にして、しめしろδと膨張量αの関係を表している。
図５では、嵌合面４６の膨張量αを実測した結果をプロットで示している。黒の四角のプロットは、嵌合部の軸方向一方側端Ｐａの膨張量αａの測定値を、黒の三角のプロットは、軸方向他方側端Ｐｂの膨張量αｂの測定値を示している。同時に、ハブユニット１１の各部寸法を用いて、ＦＥＭ（有限要素法）によって嵌合面４６の膨張量αを計算した結果を破線で示している。
計算値と実測値はほぼ一致しており、以下、計算値に基づいて説明する。
【００２７】
嵌合面４６の膨張量αは、しめしろδに応じて変化し、しめしろδが大きくなるにしたがって膨張量αが増加する。また、軸方向一方側では嵌合固定部４２と嵌合面４６とが互いに近接しているので、嵌合面４６の膨張量αは、軸方向他方側より軸方向一方側の方が大きい。こうして、軸方向一方側と軸方向他方側とで膨張量αが異なることにより、嵌合面４６の傾斜角θが変化する。
【００２８】
例えば、図５では、しめしろδが規格の最大値の場合、軸方向一方側端Ｐａの膨張量αは、軸方向他方側端Ｐｂに比べて３１μｍ大きい。
仮に、カバー３９を圧入する前の状態で、嵌合面４６の母線の向きが中心軸ｍと平行であると仮定した場合には、カバー３９を圧入した後では、嵌合面４６の軸方向一方側端Ｐａの外径が、軸方向他方側端Ｐｂの外径より３１μｍ大きくなる。この結果、嵌合面４６は、軸方向一方側に進むにしたがって拡径する向きに傾斜するようになる。
【００２９】
これに対し、本実施形態では、カバー３９を圧入する前に、嵌合面４６は、軸方向一方側に進むにしたがって縮径する向きに傾斜している。このため、カバー３９を圧入することに伴い、軸方向一方側端Ｐａの外径が軸方向他方側端Ｐｂの外径より大きく拡径することにより、カバー３９を圧入した後では、嵌合面４６の母線の向きが中心軸ｍと平行になる。
二つの具体例を用いて詳細に説明する。
【００３０】
第１の具体例では、特定の外径ｄの嵌合固定部４２を有する一のカバー３９が、パイロット部２１に嵌め合わされる場合について説明する。例えば、嵌合固定部４２のしめしろδが、規格の最大値である場合について説明する。このとき、パイロット部２１は、カバー３９を圧入する前の径差が、膨張量差Ｐ（３１μｍ）に等しく設定されている。したがって、カバー３９を圧入することにより、嵌合面４６の軸方向一方側端Ｐａが、軸方向他方側端Ｐｂより膨張量差Ｐ（３１μｍ）の分だけ大きく膨張するので、カバー３９の圧入後の嵌合面４６は、中心軸ｍと平行になる。
嵌合固定部４２のしめしろδが、上記以外の値である場合についても同様であり、カバー３９を圧入する前の径差が、しめしろδに相当する膨張量差Ｐに等しく設定されていれば、カバー３９の圧入後の嵌合面４６を、中心軸ｍと平行にすることができる。
【００３１】
第２の具体例では、しめしろδが規格の範囲内で、任意の外径ｄを有するカバー３９が、パイロット部２１に嵌め合わされる場合について説明する。
図５に示したように、しめしろδが規格の最大値のときの膨張量差Ｐｍａｘが３１μｍであり、規格の最小値のときの膨張量差Ｐｍｉｎが１３μｍである。したがって、しめしろδが規格の平均値のときの膨張量差Ｐは、２２μｍ（＝（Ｐｍａｘ＋Ｐｍｉｎ）／２）である。
そこで、第２の具体例では、カバー３９を圧入する前の径差が、２２μｍに設定されている。
パイロット部２１に、しめしろδが規格の最小値となるカバー３９Ａが圧入されたときには、嵌合面４６の径差は、９μｍ（２２μｍ―１３μｍ）となる。また、しめしろδが規格の最大値となるカバー３９Ｂが圧入されたときには、嵌合面４６の径差は、−９μｍ（２２μｍ−３１μｍ）となる。しめしろδが規格の最大値の場合には、嵌合面４６は、軸方向一方側に進むにしたがって拡径する向きに傾斜している。
すなわち、しめしろδが規格の範囲内であれば、その大きさに関わらず、カバー３９を圧入した後の嵌合面４６の径差を、±９μｍの範囲に抑制することができる。
【００３２】
こうして、第１及び第２の実施例の説明で分かるように、嵌合面４６の傾斜角θが、カバー３９が圧入される際の、軸方向一方側端Ｐａと軸方向他方側端Ｐｂの径方向の膨張量αの差に相当する大きさとすることによって、カバー３９を圧入したときに、嵌合面４６の母線の向きを、中心軸ｍと略平行となる向きに変形させることができる。これにより、パイロット部２１の嵌合面４６とナックル８０の取付孔９１とが接触するときに、線で強く接触するのを防止できるので、ハブユニット１１を搭載するにあたって、安定した位置決めをすることができる。
【００３３】
また、実際にカバー３９を組付けてみるまでもなく、カバー３９を圧入した後の嵌合面４６の膨張量αを計算することができるので、ナックル８０の取付孔９１とのすきまを適正に設定することができる。これにより、パイロット部２１をナックル８０の取付孔９１に確実に挿入できるので、ハブユニット１１の搭載が容易になる。また、パイロット部２１とナックル８０の取付孔９１とのすきまを適正にすることによって、ハブユニット１１を所定の取付位置に正確に搭載することができる。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態では、カバー３９を圧入する前の嵌合面４６が、軸方向一方側に向かって縮径しており、軸方向一方側端Ｐａの直径ｄａは、軸方向他方側端Ｐｂの直径ｄｂに比べて小さくなっている。このため、カバー３９を圧入したときに、嵌合面４６の軸方向一方側端Ｐａが軸方向他方側端Ｐｂより大きく膨張することにより、嵌合面４６の母線の向きを、中心軸ｍと略平行となる向きに変形することができる。
また、カバー３９を圧入することによるパイロット部２１の変形量は、実際にカバー３９を圧入しなくても、ＦＥＭ解析等によって正確に予測することができる。したがって、カバー３９を圧入する前の径差を所定の大きさに設定することによって、カバー３９を圧入した後の嵌合面４６の向きを中心軸ｍと平行にすることができる。
【００３５】
こうして、本実施形態のハブユニット１１は、パイロット部２１の内周に、回転検出装置３４等が圧入によって組み付けられている場合であっても、パイロット部２１を適正なすきまをもって、ナックル８０の取付孔９１に嵌め合わせることができる。これによって、ハブユニット１１を、径方向に確実に位置決めして、車両に搭載することができる。
【００３６】
以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１１：ハブユニット、１２：外輪、１３：内軸、１４：玉、１６：フランジ、１７：外側軌道面、２１：パイロット部、２２：内周面（パイロット部）、２４：ハブシャフト、２５：内輪、２６：ハブフランジ、２９：内側軌道面、３４：回転検出装置、３５：エンコーダ、３９：カバー、４０：カバー底部、４１：カバー外周部、４２：嵌合固定部、４３：ストッパー、４６：嵌合面（パイロット部の外周面）、Ｐａ：嵌合面の軸方向一方側端、Ｐｂ：嵌合面の軸方向他方側端
（従来技術）８０：ナックル、８１：ハブユニット、８２：外輪、８３：ハブ軸、８４：玉、８５：ハブフランジ、８６：フランジ部、８７：パイロット部、９０：車輪、９１：取付孔、９２：回転検出装置、９３：回転センサー、９４：カバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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