(57)【要約】【課題】軸本体部が破断したとしても、即座に走行不能とならない車輪用軸受装置を提供する。【解決手段】車輪用軸受装置１０は、外輪部材１２と、軸本体部３６及びボルト８により車輪７が固定されるフランジ部３８を有する内軸部材１４と、外輪部材１２と内軸部材１４との間に設けられている転動体１６とを備える。軸本体部３６に、軸方向一方側から軸方向他方側に向かって凹んでいる凹部４６が設けられている。軸本体部３６に異常荷重が作用した場合に、軸本体部３６の中心線Ｃ１を含む面に沿ってクラックの発生を導くスリット４８が、凹部４６に形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪部材と、
前記外輪部材の径方向内方に設けられている軸本体部、及び当該軸本体部の軸方向一方側から径方向外方に延びボルトにより車輪が固定されるフランジ部を有する内軸部材と、
前記外輪部材と前記内軸部材との間に設けられている転動体と、
を備える車輪用軸受装置であって、
前記軸本体部に、軸方向一方側から軸方向他方側に向かって凹んでいる凹部が設けられていて、
前記軸本体部に異常荷重が作用した場合に、当該軸本体部の中心線を含む面に沿ってクラックの発生を導くスリットが、前記凹部に形成されている、車輪用軸受装置。
【請求項２】
前記スリットは、前記凹部の軸方向他方側の底部を含む範囲であって、前記軸本体部の中心線を含む範囲に形成されている、請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項３】
前記スリットは、前記軸本体部の中心線を含む面に沿ってクラックの発生を導く方向に、尖った形状を有する、
請求項１又は２に記載の車輪用軸受装置。
【請求項４】
前記フランジ部には、前記ボルトを貫通させるボルト穴が周方向に沿って複数形成されていて、
前記スリットは、長軸と短軸とを有する偏平形状を備えていて、
前記長軸に沿った方向の仮想延長線は、周方向で隣り合う二つの前記ボルト穴の間の領域と交差する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の車輪用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪用軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両において、車輪を支持するために車輪用軸受装置（ハブユニット）が用いられる。車輪用軸受装置は、車体側に取り付けられる外輪部材（外方部材ともいう。）と、車輪が取り付けられる内軸部材（内方部材ともいう。）と、外輪部材と内軸部材との間に設けられている複数の転動体（玉）とを備える。
【０００３】
近年、車輪用軸受装置において軽量化が要求されている。特許文献１には、内軸部材が有する軸本体部に凹部が形成されていて、その凹部の形状に併せて軸本体部の肉厚を設定することにより、軽量化を図る車輪用軸受装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１８４８４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
自動車が、例えば高速で走行中に縁石に乗り上げた場合等、車輪用軸受装置に過剰な荷重（異常荷重）が作用すると、図５に示すように、車輪９９を固定している内軸部材９１の軸本体部９２にクラックが生じる場合がある。特に、軽量化のために軸本体部９２が薄肉化されていると、クラックが発生しやすい。
【０００６】
具体的に説明すると、車輪用軸受装置に過剰な荷重が作用すると、軸本体部９２の軌道面９３において玉９４が接触する位置９５が起点となって、軌道面９３に沿って周方向にクラック１００が発生する可能性がある。図５では、発生するクラック１００を破線で示している。この場合、車輪９９を固定しているフランジ部９６が、軸本体部９２の内の車両インナ側の部分９７から離脱することが考えられる。すると、自動車は即座に走行不能となってしまう。
【０００７】
そこで、本開示は、軸本体部が破断したとしても、即座に走行不能とならない車輪用軸受装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の車輪用軸受装置は、外輪部材と、前記外輪部材の径方向内方に設けられている軸本体部、及び当該軸本体部の軸方向一方側から径方向外方に延びボルトにより車輪が固定されるフランジ部を有する内軸部材と、前記外輪部材と前記内軸部材との間に設けられている転動体と、を備える車輪用軸受装置であって、前記軸本体部に、軸方向一方側から軸方向他方側に向かって凹んでいる凹部が設けられていて、前記軸本体部に異常荷重が作用した場合に、当該軸本体部の中心線を含む面に沿ってクラックの発生を導くスリットが、前記凹部に形成されている。
【０００９】
前記車輪用軸受装置によれば、軸本体部に異常荷重が作用して、万が一、軸本体部にクラックが発生しても、そのクラックは、スリットに導かれて、軸本体部の中心線を含む面に沿って発生する。クラックを境に軸本体部が二つに破断しても、フランジ部には、車輪がボルトによって固定されているため、破断した一方と他方とが分離しない。つまり、軸本体部がクラックを境に二つに破断したとしても、軸としての形態が保たれる。このため、転動体は、クラックが生じた軌道面を通過するように転動するが、即座に走行不能とならない。
【００１０】
また、好ましくは、前記スリットは、前記凹部の軸方向他方側の底部を含む範囲であって、前記軸本体部の中心線を含む範囲に形成されている。
通常の走行状態において軸本体部に曲げ荷重が発生しても、軸本体部の中心線に沿った領域には大きな応力が発生し難い。このため、前記範囲にスリットが形成されることで、通常の走行においてスリットが軸本体部に強度的な影響を与えないで済む。
【００１１】
また、万が一の場合において、軸本体部の中心線を含む面に沿ってクラックを導いて発生させるために、スリットは、次のように尖った形状を有するのが好ましい。すなわち、前記スリットは、前記軸本体部の中心線を含む面に沿ってクラックの発生を導く方向に、尖った形状を有するのが好ましい。なお、前記「尖った形状」には、「鋭く尖った形状」の他に、「丸みを有して尖った形状」も含まれる。
【００１２】
また、好ましくは、前記フランジ部には、前記ボルトを貫通させるボルト穴が周方向に沿って複数形成されていて、前記スリットは、長軸と短軸とを有する偏平形状を備えていて、前記長軸に沿った方向の仮想延長線は、周方向で隣り合う二つの前記ボルト穴の間の領域と交差する。
この場合、軸本体部にクラックが生じ、そのクラックがフランジ部に達しても、クラックはボルト穴に到達し難い。仮にクラックがボルト穴に到達すると、フランジ部においてボルトによる車輪の締結力が弱くなってしまう可能性がある。しかし、前記構成によれば、前記締結力が弱くならず、軸本体部がクラックを境に二つに破断したとしても、車輪によって、破断した軸本体部の一方と他方とが分離しない。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、車輪用軸受装置に過剰な荷重が作用して、軸本体部が破断したとしても、即座に走行不能とならないようにすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】転がり軸受装置の一例を示す断面図である。
【図２】内軸部材を軸方向一方側から見た図である。
【図３】スリットを軸方向一方側見た拡大図である。
【図４】内軸部材を簡略化して示す説明図であり、内軸部材を径方向外側から見た図である。
【図５】従来の転がり軸受装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
〔転がり軸受装置について〕
図１は、車輪用軸受装置の一例を示す断面図である。図１に示す車輪用軸受装置１０（以下、「軸受装置１０」とも称する。）は、車両（自動車）の車体に設けられている懸架装置（「ナックル」ともいう。）に取り付けられ、車輪７を回転可能に支持する。軸受装置１０はハブユニットとも称される。軸受装置１０が車体側（懸架装置）に取り付けられた状態で、図１の左側が、車輪７側であり、車両アウタ側と称される。図１の右側が、車体中央側であり、車両インナ側と称される。
【００１６】
本開示の軸受装置１０において、軸受装置１０の中心線Ｃに沿った方向が「軸方向」と定義される。この軸方向には、軸受装置１０の中心線Ｃに平行な方向も含まれる。軸受中心線Ｃに直交する方向が「径方向」と定義される。本開示の軸受装置１０では、車両アウタ側が軸方向一方側となり、車両インナ側が軸方向他方側となる。
【００１７】
軸受装置１０は、外輪部材（外方部材ともいう。）１２と、内軸部材（内方部材ともいう。）１４と、外輪部材１２と内軸部材１４との間に設けられている複数の転動体１６とを備える。本開示の転動体１６は、玉である。
【００１８】
外輪部材１２は、円筒形状である外輪本体部２２と、外輪本体部２２から径方向外方に向かって延びて設けられている固定用のフランジ部２４とを有する。外輪本体部２２の内周の軸方向一方側及び他方側それぞれに、外側軌道面２６が形成されている。フランジ部２４が車体側部材であるナックル（図示せず）に取り付けられる。これにより、外輪部材１２を含む軸受装置１０が車体に固定される。
【００１９】
内軸部材１４は、軸状のハブ軸３２（内軸）と、ハブ軸３２の軸方向他方側に固定されている内輪３４とを有する。ハブ軸３２は、外輪部材１２の径方向内方に設けられている軸本体部３６と、フランジ部３８とを有する。軸本体部３６は、軸方向に長い部分である。フランジ部３８は、軸本体部３６の軸方向一方側から径方向外方に向かって延びて設けられている部分である。フランジ部３８に、ボルト穴３９が形成されている。このボルト穴３９に取り付けられるボルト８によって車輪７がフランジ部３８に固定される。内輪３４は、環状の部材であり、軸本体部３６の軸方向他方側の一部４０に外嵌して固定されている。
【００２０】
軸本体部３６の外周側に軸軌道面４２が形成され、内輪３４の外周面に内輪軌道面４４が形成されている。軸方向一方側の外輪軌道面２６と軸軌道面４２との間に複数の転動体１６が設けられている。軸方向他方側の外輪軌道面２６と内輪軌道面４４との間に複数の転動体１６が設けられている。各列において、複数の転動体１６は保持器１８によって保持されている。以上より、外輪部材１２に対して内軸部材１４が中心線Ｃを中心として回転する。
【００２１】
外輪部材１２及び軸本体部３６は、鍛造により所定形状に成形される。その後、外輪部材１２及び軸本体部３６それぞれの所定箇所（軌道面等）が、機械加工される。
【００２２】
軸本体部３６に、軸方向一方側から軸方向他方側に向かって凹んでいる凹部４６が設けられている。図１及び図２に示すように、凹部４６にスリット（切り欠き）４８が形成されている。図２は、内軸部材１４を軸方向一方側から見た図である。スリット４８は、凹部４６の軸方向他方側の底部４７の少なくとも一部を含む範囲であって、軸本体部３６の中心線Ｃ１を含む範囲に形成されている。なお、軸本体部３６の中心線Ｃ１は、軸受装置１０の中心線Ｃと一致する。本開示では、スリット４８が、軸方向一方側に向く底部４７にのみ形成されているが、底部４７を越えて形成されていてもよい。スリット４８は、軸本体部３６が鍛造により成形される際に、併せて設けられる。
【００２３】
図３は、スリット４８を軸方向一方側から見た拡大図である。本開示のスリット４８を軸方向から見た形状は、楕円形状であるが、長円形状であってもよい。スリット４８は、長軸Ｙと短軸Ｘとを有する偏平形状を備える。図示しないが、スリット４８を軸方向から見た場合の、その輪郭線の一部に直線が含まれていてもよい。
【００２４】
スリット４８は、軸本体部３６の径方向の両側に尖り部４９を有する。なお、尖り部４９の形状は、鋭く尖った形状であってもよいが、本開示では、丸みを有して尖った形状である。スリット４８の尖っている方向は、軸本体部３６の中心線Ｃ１を中心として径方向である。スリット４８には、尖り部４９において、応力集中部が設けられる。尖り部４９は、それ以外の部分と比較して強度的に弱くなる。スリット４８の尖っている方向は、軸本体部３６の中心線Ｃ１を含む面に沿ってクラック（破断面）５０を導いて発生させる方向となる。クラック５０は、軸本体部３６に異常荷重（過剰な荷重）が作用した場合に発生することがある。図２において、発生するクラック５０を破線で示している。
【００２５】
スリット４８は、軸本体部３６の中心線Ｃ１を含む面に沿ってクラック５０を導いて発生させる方向に、尖った形状を有する。つまり、スリット４８は、クラック５０を径方向に導いて生じさせる。なお、前記のような異常荷重が軸本体部３６に作用する場合としては、軸受装置１０を備える車両が、高速で走行していて、縁石等に乗り上げた場合である。
【００２６】
図２に示すように、フランジ部３８には、ボルト８（図１参照）を貫通させるボルト穴３９が周方向に沿って複数（図例では５つ）形成されている。スリット４８の長軸Ｙ（図３参照）に沿った方向の仮想延長線Ｋは、周方向で隣り合う二つのボルト穴３９の間の領域４５と交差する。
【００２７】
以上のように、本開示の軸受装置１０は、内軸部材１４が有する軸本体部３６に、軸方向一方側から軸方向他方側に向かって凹んでいる凹部４６が設けられている。その凹部４６にスリット４８が形成されている。スリット４８は、軸本体部３６に異常荷重が作用した場合に、軸本体部３６の中心線Ｃ１を含む面に沿ってクラックの発生を導くように構成されている。
【００２８】
この軸受装置１０によれば、軸本体部３６に異常荷重が作用して、軸本体部３６にクラック５０が発生しても、そのクラック５０は、スリット４８に導かれて、軸本体部３６の中心線Ｃ１を含む面に沿って発生する。図４は、内軸部材１４を簡略化して示す説明図であり、内軸部材１４を径方向外側から見た図である。図４に示すように、クラック５０を境に軸本体部３６が二つに破断しても、フランジ部３８には、車輪７がボルト８によって固定されているため、破断した軸本体部３６の一方５１と他方５２とが分離しない。
【００２９】
また、軸本体部３６の軸方向他方側の一部４０には、前記のとおり、環状である内輪３４が外嵌して取り付けられている。また、図１に示すように、外輪部材１２の外側軌道面２６に沿って配置され保持器１８により保持された複数の転動体１６が、破断した軸本体部３６の周囲に設けられている。このため、クラック５０を境に軸本体部３６が二つに破断しても、破断した一方５１と他方５２とが分離しない。
【００３０】
つまり、軸本体部３６がクラック５０を境に二つに破断したとしても、軸としての形態が保たれる。このため、転動体１６（図１参照）は、クラック５０が生じた軌道面（軸軌道面４２）を通過するように転動するが、即座に走行不能とならない。以上より、本開示の軸受装置１０は、フェイルセーフの機能を有する。
【００３１】
ここで、通常の走行状態において、軸本体部３６に曲げ荷重が発生しても、軸本体部３６の中心線Ｃ１に沿った領域には大きな応力が発生し難い。これは、中心線Ｃ１が略中立軸となるためである。本開示では、前記のとおり（図１、図２参照）、スリット４８は、凹部４６の軸方向他方側の底部４７を含む範囲であって、軸本体部３６の中心線Ｃ１を含む範囲に形成されている。このため、軸本体部３６の一部にスリット４８が形成されているが、通常の走行においてスリット４８が軸本体部３６に強度的な影響を与えないで済む。つまり、車両が通常走行している状態では、軸本体部３６は当然ながら割れない。しかし、軸受装置１０に過大な力が入力されると、スリット４８の尖り部４９に応力集中が生じ、尖り部４９を起点として、径方向にクラック５０が生じる。
【００３２】
本開示では（図３参照）、スリット４８は、長軸Ｙと短軸Ｘとを有する偏平形状を備えている。前記のとおり、長軸Ｙに沿った方向の仮想延長線Ｋは、フランジ部３８において、周方向で隣り合う二つのボルト穴３９，３９の間の領域４５と交差する。このため、軸本体部３６にクラック５０が生じ、そのクラック５０がフランジ部３８に達しても、図２に示すように、そのクラック５０はボルト穴３９に到達し難い。仮にクラック５０が一つのボルト穴３９に到達すると、フランジ部３８においてボルト８による車輪７の締結力が一箇所で弱くなってしまう可能性がある。しかし、本開示の前記構成によれば、前記締結力が弱くならず、軸本体部３６がクラック５０を境に二つに破断したとしても、車輪７等によって、破断した軸本体部３６（図４参照）の一方５１と他方５２とが分離しない。
【００３３】
今回開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は前述の実施形態に限定されるものではなく、この技術的範囲には特許請求の範囲に記載された構成と均等の範囲内でのすべての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００３４】
７：車輪                  ８：ボルト            １０：車輪用軸受装置
１２：外輪部材            １４：内軸部材        １６：転動体
３６：軸本体部            ３８：フランジ部      ３９：ボルト穴
４５：ボルト穴の間の領域  ４６：凹部            ４７：底部
４８：スリット            ４９：尖り部          ５０：クラック
Ｃ１：中心線              Ｋ：仮想延長線        Ｘ：短軸
Ｙ：長軸
【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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