(57)【要約】【課題】車体取り付けフランジを有する外方部材における外側軌道面の真円度の劣化を緩和し、転動疲労寿命の低下を抑制する車輪用軸受装置を提供する。【解決手段】車輪用軸受装置１は、外周に車体取り付けフランジ２ｅを有し、内周に外側軌道面２ｃ、２ｄが形成された外方部材２と、外周に軸方向に延びる小径段部３ａが形成されたハブ輪３１、及び小径段部３ａに圧入された内輪３２を有し、ハブ輪３１と内輪３２との外周面に、外側軌道面２ｃ、２ｄに対向する内側軌道面３ｃ・３ｄが形成された内方部材３と、外方部材２と内方部材３との両軌道面間に転動自在に収容された転動体４１、５１と、を有し、車体取り付けフランジ２ｅには複数のボルト穴２ｆが不等配に配置され、車体取り付けフランジ２ｅは、車体側部材８への取り付け面に設けられ車体側部材８に当接する突出部２ｈと、外周面から径方向へ突出した肉厚部２ｊとを有する。【選択図】図４
2020046036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に車体取り付けフランジを有し、内周に複列の外側軌道面が形成された外方部材と、
外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、及び前記ハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪を有し、前記ハブ輪と前記内輪との外周面に、前記複列の外側軌道面に対向する複列の内側軌道面が形成された内方部材と、
前記外方部材と前記内方部材との両軌道面間に転動自在に収容された複列の転動体と、を有する車輪用軸受装置であって、
前記車体取り付けフランジには複数の締結穴が不等配に配置され、
前記車体取り付けフランジは、
前記車体取り付けフランジの車体側部材への取り付け面に設けられ、前記車体側部材に当接する突出部と、
前記車体取り付けフランジの外周面から径方向へ突出した肉厚部とを有することを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項２】
前記突出部は、前記取り付け面の外縁に沿って前記取り付け面の全周に設けられることを特徴とする請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項３】
前記肉厚部は、前記車体取り付けフランジの外周面のうち、前記締結穴間の距離が最も長い部分に設けられることを特徴とする請求項１又は請求項２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】
従来から車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置が知られている。車輪用軸受装置は、外方部材の内側に内方部材が配置され、外方部材と内方部材のそれぞれの軌道面間に転動体が転動自在に収容されている。こうして、車輪用軸受装置は、転がり軸受構造を構成し、内方部材に取り付けられた車輪を回転自在としている。
【０００３】
車輪用軸受装置は、その外方部材の車体取り付けフランジが懸架装置を構成するナックルにボルトで締結される。この構成においては、不等配に配置されるボルトやボルトの締め付けトルクのばらつき等によって、外方部材の軌道面の真円度が劣化することによる転動疲労寿命の低下が問題となっていた。この対策として、例えば特許文献１には、アウター側のボール列の剛性を高めて転動疲労寿命の低下を抑えた車輪用軸受装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１５５８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の車輪用軸受装置は、アウター側のボール列のピッチ円直径をインナー側のボール列のピッチ円直径よりも大きくし、アウター側のボール列のボール数を増やすことで剛性を高めている。しかし、この車輪用軸受装置は、アウター側のボール列のピッチ円直径を大きくしたことにより、外方部材のアウター側開口部の直径も大きくなっている。さらに、外方部材のアウター側開口部には、シール部材が嵌め込まれる拡径部、加工のための基準面等が形成されている。このため、車輪用軸受装置に掛かる荷重が大きい場合、肉厚が薄い外方部材のアウター側開口部が略楕円形状に変形し、ボール列に接する軌道面の真円度が劣化することによって転動疲労寿命が低下してしまう可能性がある。
【０００６】
本発明は、車体取り付けフランジを有する外方部材における外側軌道面の真円度の劣化を緩和し、転動疲労寿命の低下を抑制する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】
【０００７】
第一の発明は、
外周に車体取り付けフランジを有し、内周に複列の外側軌道面が形成された外方部材と、
外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、及び前記ハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪を有し、前記ハブ輪と前記内輪との外周面に、前記複列の外側軌道面に対向する複列の内側軌道面が形成された内方部材と、
前記外方部材と前記内方部材との両軌道面間に転動自在に収容された複列の転動体と、を有する車輪用軸受装置であって、
前記車体取り付けフランジには複数の締結穴が不等配に配置され、
前記車体取り付けフランジは、
前記車体取り付けフランジの車体側部材への取り付け面に設けられ、前記車体側部材に当接する突出部と、
前記車体取り付けフランジの外周面から径方向へ突出した肉厚部とを有する、ものである。
【０００８】
第二の発明は、第一の発明に係る車輪用軸受装置において、
前記突出部は、前記取り付け面の外縁に沿って前記取り付け面の全周に設けられる、ものである。
【０００９】
第三の発明は、第一又は第二の発明に係る車輪用軸受装置において、
前記肉厚部は、前記車体取り付けフランジの外周面のうち、前記締結穴間の距離が最も長い部分に設けられる、ものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１１】
第一の発明に係る車輪用軸受装置においては、車体取り付けフランジの車体側部材への取り付け面に車体側部材に当接する突出部を有している。かかる車輪用軸受装置によれば、車体取り付けフランジに不均一な応力が掛かると、大きな応力が掛かる締結穴付近の突出部が他の部分よりも大きく撓み、その応力を吸収する。したがって、車体取り付けフランジには均一に応力が掛かり、外側軌道面にも均一に応力が掛かる。また、第一の発明に係る車輪用軸受装置においては、車体取り付けフランジの外周面から径方向へ突出した肉厚部を有している。かかる車輪用軸受装置によれば、肉厚部を設けることによって、車体取り付けフランジの剛性を高くすることができる。したがって、車体取り付けフランジに不均一な応力が掛かった場合でも、車体取り付けフランジが変形しにくい。その結果、外側軌道面の真円度の劣化が緩和され、転動疲労寿命の低下が抑制される。
【００１２】
第二の発明に係る車輪用軸受装置においては、突出部が車体取り付けフランジの車体側部材への取り付け面の外縁に沿って全周に設けられている。かかる車輪用軸受装置によれば、突出部が車体取り付けフランジの変形しやすい外縁に設けられることにより、応力を効率良く吸収することができる。
【００１３】
第三の発明に係る車輪用軸受装置においては、肉厚部が車体取り付けフランジの外周面のうち、締結穴間の距離が最も長い部分に設けられている。かかる車輪用軸受装置によれば、車体取り付けフランジの外周面のうち、変形が生じやすい部分である締結穴間の距離が最も長い部分の剛性を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施形態の車輪用軸受装置の構造を示す図である。
【図２】一実施形態の車輪用軸受装置を車体側部材に固定する状況を示す図である。
【図３】インナー側から見た一実施形態の外方部材を示す図である。
【図４】一実施形態の外方部材の要部形状を示す図である。
【図５】一実施形態の外方部材における肉厚部を示す図である。
【図６】インナー側から見た変形例１の外方部材を示す図である。
【図７】インナー側から見た変形例２の外方部材を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜車輪用軸受装置の全体構成＞
図１は、車輪用軸受装置１の構造を示す図である。車輪用軸受装置１は、車輪を回転自在に支持するものである。車輪用軸受装置１は、外方部材２と、内方部材３と、転動部材４・５と、を備えている。なお、本明細書において、「インナー側」とは、車体に取り付けた際の車輪用軸受装置１の車体側を表し、「アウター側」とは、車体に取り付けた際の車輪用軸受装置１の車輪側を表す。「径方向外側」とは、内方部材３の回転軸Ａから遠ざかる方向を表し、「径方向内側」とは、内方部材３の回転軸Ａに近づく方向を表す。「軸方向」とは、回転軸Ａに対して平行となる方向を表す。
【００１６】
外方部材２は、転がり軸受構造の外輪部分を構成するものである。外方部材２は、例えばＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で構成されている。外方部材２のインナー側端部における内周には、嵌合面２ａが形成されている。外方部材２のアウター側端部における内周には、嵌合面２ｂが形成されている。
【００１７】
外方部材２の軸方向中央部における内周には、二つの外側軌道面２ｃ・２ｄが形成されている。外側軌道面２ｃ・２ｄには、例えば高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲とする硬化層が形成されている。外方部材２には、径方向外側へ広がる車体取り付けフランジ２ｅが一体に形成されている。車体取り付けフランジ２ｅには、締結穴の一例としての複数のボルト穴２ｆが設けられている。本実施形態では４つのボルト穴２ｆを設けているが、その数には特に限定はない。
【００１８】
内方部材３は、転がり軸受構造の内輪部分を構成するものである。内方部材３は、ハブ輪３１と内輪３２で構成されている。
【００１９】
ハブ輪３１は、外方部材２の内側に配置される。ハブ輪３１のインナー側端部における外周には、軸方向中央部まで小径段部３ａが形成されている。小径段部３ａは、ハブ輪３１の外径が小さくなった部分を指し、その外周面が回転軸Ａを中心とする円筒形状となっている。
【００２０】
また、ハブ輪３１には、そのインナー側端部からアウター側端部まで貫かれたスプライン穴３ｂが形成されている。但し、従動仕様については、スプライン穴３ｂが形成されていない。ハブ輪３１の軸方向中央部における外周には、内側軌道面３ｄが形成されている。ハブ輪３１には、径方向外側へ広がる車輪取り付けフランジ３ｅが形成されている。車輪取り付けフランジ３ｅには、回転軸Ａを中心に複数のボルト穴３ｆが設けられており、それぞれのボルト穴３ｆにハブボルト３３が圧入されている。
【００２１】
内輪３２は、ハブ輪３１の小径段部３ａに外嵌される。内輪３２のインナー側端部における外周には、嵌合面３ｇが形成されている。また、嵌合面３ｇに隣接する外周には、内側軌道面３ｃが形成されている。内輪３２は、ハブ輪３１の小径段部３ａに外嵌されることにより、ハブ輪３１の外周に内側軌道面３ｃを構成する。
【００２２】
転動部材４・５は、転がり軸受構造の転動部分を構成するものである。インナー側の転動部材４は、複数の転動体４１と一つの保持器４２で構成されている。同様に、アウター側の転動部材５も、複数の転動体５１と一つの保持器５２で構成されている。
【００２３】
転動体４１・５１は、それぞれが保持器４２・５２によって円形かつ等間隔にならべられている。インナー側の転動部材４を構成する転動体４１は、外方部材２の外側軌道面２ｃと内輪３２の内側軌道面３ｃの間に転動自在に収容されている。また、アウター側の転動部材５を構成する転動体５１は、外方部材２の外側軌道面２ｄとハブ輪３１の内側軌道面３ｄの間に転動自在に収容されている。
【００２４】
保持器４２・５２は、転動体４１・５１を収めるためのポケットが等間隔に形成された円環体となっている。インナー側の転動部材４を構成する保持器４２は、互いに隣り合う転動体４１と転動体４１の間に球面壁が延びており、二つの球面壁によって一つの転動体４１を挟み込むように保持している。また、アウター側の転動部材５を構成する保持器５２は、互いに隣り合う転動体５１と転動体５１の間に球面壁が延びており、二つの球面壁によって一つの転動体５１を挟み込むように保持している。
【００２５】
本車輪用軸受装置１は、外方部材２と内方部材３（ハブ輪３１及び内輪３２）の間に形成される環状空間Ｓ１の両側開口端を密封すべく、一対のシール部材６を備えている。シール部材６は、芯金に弾性部材を固着したものである。シール部材６は、泥水の侵入を防止するとともにグリースの漏出を防止する。
【００２６】
図２は、車輪用軸受装置１を車体側部材８に固定する状況を示す図である。車輪用軸受装置１は、外方部材２の嵌合筒部２ｋを車体側部材８の嵌合穴部８ｈに嵌め込んだ状態でボルト８１によって固定される。このとき、ボルト８１は、車体側部材８の貫通穴８ｆにインナー側から挿通され、車体取り付けフランジ２ｅのボルト穴２ｆに螺合される。
【００２７】
但し、車体取り付けフランジ２ｅに締結穴としての貫通穴が設けられ、車体側部材８にボルト穴が設けられている場合は、ボルト８１が車体取り付けフランジ２ｅの貫通穴にアウター側から挿通され、車体側部材８のボルト穴に螺合される。なお、車体側部材８がインホイールモータを構成するモータケースであったとしても同様に固定することが可能である。
【００２８】
＜外方部材＞
次に、外方部材２の特徴とその効果について説明する。図３は、インナー側から見た外方部材２を示す図であり、図４は、外方部材２の要部形状を示す図である。図４に示すように、本車輪用軸受装置１においては、車輪取り付けフランジ３ｅにブレーキロータ９を挟み込むようにして車輪１０が固定される。
【００２９】
外方部材２は、図３に示すようにインナー側から見て、内周に外側軌道面２ｃを有し、外周に車体取り付けフランジ２ｅを有している。車体取り付けフランジ２ｅには、４つのボルト穴２ｆが不等配に配置されている。そして、車体取り付けフランジ２ｅの車体側部材８への取り付け面、つまり車体取り付けフランジ２ｅのインナー側の面は、例えば、平面部２ｇと突出部２ｈとで構成されている。
【００３０】
平面部２ｇは、嵌合筒部２ｋから径方向外側に広がる平坦面である。平面部２ｇの突出部２ｈから離れた位置には、ボルト穴２ｆの一方端が配置される。なお、平面部２ｇは、突出部２ｈよりも凹んでいれば平坦面でなくてもよい。つまり、平面部２ｇは、車体取り付けフランジ２ｅの車体側部材８への取り付け面において凹部であればよい。
【００３１】
突出部２ｈは、平面部２ｇよりもインナー側へ突出した部分であり、平面部２ｇの外縁の全周、つまり車体取り付けフランジ２ｅの径方向の外縁の全周に沿って形成されている。突出部２ｈの幅及び高さは、例えば数ｍｍとすることができる。本実施形態において突出部２ｈは全周に亘って均一な幅で形成されているが、不均一な幅で形成されてもよい。
【００３２】
この構成によると、外方部材２がボルト８１で車体側部材８に固定された状態では、図４に示すように、突出部２ｈの先端面が車体側部材８の取り付け面８ａに当接し、平面部２ｇと車体側部材８の取り付け面８ａとの間には空間Ｓ２が形成される。すなわち、外方部材２は、突出部２ｈのみで車体側部材８に接触する。
【００３３】
これにより、不等配に配置されるボルト８１やボルト８１の締め付けトルクのばらつき等によって、車体取り付けフランジ２ｅに不均一な応力が掛かると、大きな応力が掛かるボルト穴２ｆ付近の突出部２ｈが他の部分よりも大きく撓み、その応力を吸収する。また、突出部２ｈは車体取り付けフランジ２ｅの変形しやすい外縁に設けられることにより、応力を効率良く吸収することができる。したがって、平面部２ｇには均一に応力が掛かり、外側軌道面２ｃ・２ｄにも均一に応力が掛かる。その結果、外側軌道面２ｃ・２ｄの真円度の劣化が緩和され、転動疲労寿命の低下が抑制される。
【００３４】
次に、図５において斜線で示すように、車体取り付けフランジ２ｅは、例えば、その外周面から径方向へ突出した肉厚部２ｊを有している。本実施形態において、肉厚部２ｊは、車体取り付けフランジ２ｅの外周面のうち、ボルト穴２ｆ間の距離が最も長い部分に設けられている。すなわち、車体取り付けフランジ２ｅの外周面のうち、図５に示すように、左上と左下のボルト穴２ｆ・２ｆの間及び右上と右下のボルト穴２ｆ・２ｆの間に設けられている。肉厚部２ｊの厚みは、例えば車体取り付けフランジ２ｅの厚みと同じである。肉厚部２ｊの外周形状には特に限定はなく、成形が容易な直線形状等とすることができる。
【００３５】
このように、肉厚部２ｊを設けることによって、車体取り付けフランジ２ｅの外周面のうち、変形が生じやすい部分であるボルト穴２ｆ間の距離が最も長い部分の剛性を高くすることができる。したがって、不等配に配置されるボルト８１やボルト８１の締め付けトルクのばらつき等によって、車体取り付けフランジ２ｅに不均一な応力が掛かった場合でも、車体取り付けフランジ２ｅが変形しにくい。その結果、外側軌道面２ｃ・２ｄの真円度の劣化が緩和され、転動疲労寿命の低下が抑制される。
【００３６】
なお、肉厚部２ｊは、車体取り付けフランジ２ｅの外周面のうち、他の部分に設けることによっても車体取り付けフランジ２ｅの剛性を高くすることができる。肉厚部２ｊを設けることによって車体取り付けフランジ２ｅは径方向外側に大きくなるが、車体取り付けフランジ２ｅの径方向外側にはスペースがあるため、容易に設計することができる。
【００３７】
＜変形例１＞
図６は、インナー側から見た変形例１の外方部材２１を示す図である。変形例１の外方部材２１は、上記の実施形態の外方部材２の替わりに用いることができる。変形例１の外方部材２１が上記の実施形態の外方部材２と異なる点は、突出部２１ｈの形状である。外方部材２１のその他の構成は上記の実施形態の外方部材２と同様であるため、同符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００３８】
突出部２１ｈは、平面部２ｇよりもインナー側へ突出した部分であり、平面部２ｇの外縁の一部に沿って形成されている。具体的に、突出部２１ｈは、平面部２ｇの外縁のうち４つのボルト穴２ｆの近傍に形成されている。
【００３９】
この構成によると、不等配に配置されるボルト８１やボルト８１の締め付けトルクのばらつき等によって、車体取り付けフランジ２ｅに不均一な応力が掛かると、大きな応力が掛かるボルト穴２ｆ付近の突出部２１ｈが他の突出部２１ｈよりも大きく撓み、その応力を吸収する。また、突出部２１ｈはボルト８１からの応力が掛かりやすいボルト穴２ｆの近傍に設けられることにより、応力を効率良く吸収することができる。したがって、平面部２ｇには均一に応力が掛かり、外側軌道面２ｃ・２ｄにも均一に応力が掛かる。その結果、外側軌道面２ｃ・２ｄの真円度の劣化が緩和され、転動疲労寿命の低下が抑制される。
【００４０】
＜変形例２＞
図７は、インナー側から見た変形例２の外方部材２２を示す図である。変形例２の外方部材２２は、上記の実施形態の外方部材２の替わりに用いることができる。変形例２の外方部材２２が上記の実施形態の外方部材２と異なる点は、突出部２２ｈの形状である。外方部材２２のその他の構成は上記の実施形態の外方部材２と同様であるため、同符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４１】
突出部２２ｈは、平面部２ｇよりもインナー側へ突出した部分であり、ボルト穴２ｆと間隔を有してボルト穴２ｆの外周に沿って形成されている。具体的に、突出部２２ｈは、４つのボルト穴２ｆに対して、平面部２ｇの外縁を含むボルト穴２ｆの外周に沿って円筒状に形成されている。
【００４２】
この構成によると、不等配に配置されるボルト８１やボルト８１の締め付けトルクのばらつき等によって、車体取り付けフランジ２ｅに不均一な応力が掛かると、大きな応力が掛かるボルト穴２ｆの外周の突出部２２ｈが他の突出部２２ｈよりも大きく撓み、その応力を吸収する。また、突出部２２ｈはボルト８１からの応力が掛かりやすいボルト穴２ｆの外周に設けられることにより、応力を効率良く吸収することができる。したがって、平面部２ｇには均一に応力が掛かり、外側軌道面２ｃ・２ｄにも均一に応力が掛かる。その結果、外側軌道面２ｃ・２ｄの真円度の劣化が緩和され、転動疲労寿命の低下が抑制される。
【００４３】
最後に、車輪用軸受装置１は、外方部材２に車体取り付けフランジ２ｅを有し、内方部材３が車輪取り付けフランジ３ｅを有するハブ輪３１で構成された内方部材回転仕様の第３世代構造であるが、これに限定するものではない。例えば、外方部材に車体取り付けフランジを有し、内方部材に車輪取り付けフランジを有するハブ輪が挿通される内方部材回転仕様の第２世代構造であってもよい。また、外方部材に車体取り付けフランジを有し、内方部材が車輪取り付けフランジを有するハブ輪と自在継手の嵌合体である第４世代構造であってもよい。
【００４４】
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、及び範囲内のすべての変更を含む。
【符号の説明】
【００４５】
１          車輪用軸受装置
２          外方部材
２ｃ、２ｄ  外側軌道面
２ｅ        車体取り付けフランジ
２ｆ        ボルト穴（締結穴）
２ｈ、２１ｈ、２２ｈ、２３ｈ  突出部
２ｊ        肉厚部
３          内方部材
３ａ        小径段部
３ｃ、３ｄ  内側軌道面
８          車体側部材
３１        ハブ輪
３２        内輪
４１、５１  転動体
【図１】
2020046036.tif 000003
【図２】
2020046036.tif 000004
【図３】
2020046036.tif 000005
【図４】
2020046036.tif 000006
【図５】
2020046036.tif 000007
【図６】
2020046036.tif 000008
【図７】
2020046036.tif 000009