(57)【要約】【課題】剛性を確保しつつ、良好に軽量化を図り得る転がり軸受装置を提供する。【解決手段】ハブユニット１（転がり軸受装置）は、ナックル２０（車体側部材）に固定されて内周部に複列の軌道面２ａ１，２ａ２を有する外輪２（非回転輪）と、車輪取付けフランジ部３ｃにてブレーキディスクロータ３０（車輪側部材）に固定されて外周部に軌道面３ａ３を有するハブホイール３（回転輪）と、軌道面２ａ１，２ａ２と軌道面４ａ，３ａ３との間にそれぞれ配置される転動体５ａ，５ｂとを備える。外輪２における転動体５ａ，５ｂ間の内周部には、軌道面２ａ２に達する外輪側凹所２ａ３（非回転輪側凹所）が形成される。ハブホイール３における転動体５ａ，５ｂ間の外周部には、軌道面３ａ３に達する内輪側凹所３ａ４（回転輪側凹所）が形成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体側部材に固定されて内周部に複列の軌道面を有する非回転輪と、車輪側部材に固定されて外周部に複列の軌道面を有する回転輪と、前記非回転輪の軌道面と前記回転輪の軌道面との間に配置される複列の転動体とを備えた転がり軸受装置において、
前記非回転輪における前記転動体間の内周部には、該非回転輪に形成された両軌道面のうち少なくとも一方の軌道面に達する非回転輪側凹所が形成され、前記回転輪における前記転動体間の外周部には、該回転輪に形成された両軌道面のうち少なくとも一方の軌道面に達する回転輪側凹所が形成されていることを特徴とする転がり軸受装置。
【請求項２】
前記転動体は、車両アウタ側に配列されたアウタ側転動体の方が車両インナ側に配列されたインナ側転動体よりもピッチ円直径が大きく設定されており、前記非回転輪側凹所は、前記非回転輪に形成された両軌道面のうち車両アウタ側に位置するアウタ側非回転輪軌道面に達するように余肉が除去されて形成されており、前記回転輪側凹所は、前記回転輪に形成された両軌道面のうち車両アウタ側に位置するアウタ側回転輪軌道面に達するように余肉が除去されて形成されている請求項１に記載の転がり軸受装置。
【請求項３】
前記非回転輪側凹所は、前記アウタ側非回転輪軌道面の軌道底径と同じ底径となるように形成されている請求項２に記載の転がり軸受装置。
【請求項４】
前記回転輪の車両インナ側端部には、第二の回転輪が一体的に組み付けられ、前記第二の回転輪の外周部には、前記回転輪の両軌道面のうち車両インナ側に対応するインナ側回転輪軌道面が形成されており、前記回転輪側凹所は、前記第二の回転輪の車両アウタ側端面に達するように形成されるとともに、該回転輪側凹所の底径は、前記インナ側回転輪軌道面の軌道底径よりも小さく、かつ前記回転輪と前記第二の回転輪との間に生ずる軸方向の面圧を限界面圧以下とする接触面積が確保される範囲内で該第二の回転輪の内径よりも大きく設定されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の転がり軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受装置に関し、特に自動車の車体と車輪間に介装される転がり軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の転がり軸受装置として、例えば下記特許文献１に記載されているように、キャリア、ナックル等の車体側部材に固定されて内周部に複列の軌道面を有する外輪（非回転輪）と、ブレーキディスクロータ等の車輪側部材に固定されて外周部に複列の軌道面を有するハブ（回転輪）と、外輪の軌道面とハブの軌道面との間に配置される複列の転動体とを備えたものが知られている。この特許文献１に記載された転がり軸受装置では、外輪の内周部の両軌道面間にグリースを貯留するための第１溝部が形成され、ハブの外周部の両軌道面間に同じくグリースを貯留するための第２溝部が形成されている。そして、これら第１及び第２溝部を設けることで、結果として転がり軸受装置の軽量化をも図るようにしている。また、例えば下記特許文献２に記載されているように、転動体による剛性をより一層向上させるために、車両インナ側に配列されたインナ側転動体と車両アウタ側に配列されたアウタ側転動体とのピッチ円直径を異ならせるように設定した転がり軸受装置も知られている。この特許文献２に記載された転がり軸受装置では、ハブの車両アウタ側の肉厚がほぼ均一となるように端部から内向きに形成される凹所と外郭形状とを互いに対応付けて形成することにより、転がり軸受装置の軽量化を図るようにしている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２１４３００号公報
【特許文献２】特開２００８−５７７１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載された転がり軸受装置においては、外輪の第１溝部の深さを漠然と２〜６ｍｍと設定しているに過ぎないため、軽量化を図る観点からは未だ十分ではなかった。また、上記特許文献２に記載された転がり軸受装置においては、ピッチ円直径を大径に設定した側の外輪及びハブの重量が増加することになるが、この特許文献２に記載された技術では十分に対処できなかった。
【０００５】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、剛性を確保しつつ、良好に軽量化を図り得る転がり軸受装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、車体側部材に固定されて内周部に複列の軌道面を有する非回転輪と、車輪側部材に固定されて外周部に複列の軌道面を有する回転輪と、非回転輪の軌道面と回転輪の軌道面との間に配置される複列の転動体とを備えた転がり軸受装置において、非回転輪における転動体間の内周部には、該非回転輪に形成された両軌道面のうち少なくとも一方の軌道面に達する非回転輪側凹所が形成され、回転輪における転動体間の外周部には、該回転輪に形成された両軌道面のうち少なくとも一方の軌道面に達する回転輪側凹所が形成されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の転がり軸受装置においては、非回転輪の内周部に両軌道面のうち少なくとも一方の軌道面に達する非回転輪側凹所が形成され、回転輪の外周部に両軌道面のうち少なくとも一方の軌道面に達する回転輪側凹所が形成されている。このように軌道面に達する凹所を形成するようにしても、転動体の接触角を規定する荷重の作用線を超えない範囲内であれば、転がり軸受装置の剛性を十分に確保することができる。したがって、この場合には、転がり軸受装置の剛性を確保しつつ、軽量化を良好に図ることができる。
【０００８】
本発明の実施に際して、転動体は、車両アウタ側に配列されたアウタ側転動体の方が車両インナ側に配列されたインナ側転動体よりもピッチ円直径が大きく設定されており、非回転輪側凹所は、非回転輪に形成された両軌道面のうち車両アウタ側に位置するアウタ側非回転輪軌道面に達するように余肉が除去されて形成されており、回転輪側凹所は、回転輪に形成された両軌道面のうち車両アウタ側に位置するアウタ側回転輪軌道面に達するように余肉が除去されて形成されているとよい。
【０００９】
転がり軸受装置の剛性を向上させるために、例えば車両アウタ側に配列されたアウタ側転動体の方が車両インナ側に配列されたインナ側転動体よりもピッチ円直径が大きく設定された場合、アウタ側非回転輪軌道面の軌道底径がインナ側非回転輪軌道面の軌道底径に比べて大きくなり、アウタ側回転輪軌道面の軌道底径がインナ側回転輪軌道面の軌道底径に比べて大きくなる。このため、回転輪及び非回転輪における車両アウタ側部位の拡径に伴い、重量が増加する。したがって、非回転輪ではアウタ側非回転輪軌道面に達するように余肉を除去し、回転輪ではアウタ側回転輪軌道面に達するように余肉を除去することで、転がり軸受装置を効果的に軽量化することができる。
【００１０】
この場合、非回転輪側凹所は、アウタ側非回転輪軌道面の軌道底径と同じ底径となるように形成されているとよい。ここで、「アウタ側非回転輪軌道面の軌道底径と同じ底径」とは、非回転輪側凹所の底径とアウタ側非回転輪軌道面の軌道底径との完全な一致までを求める意ではなく、非回転輪の剛性が確保される範囲内でほぼ同一とみなし得る底径をも含む意である。これによれば、剛性が確保される範囲内で非回転輪側凹所を最大深さに設定することができるので、非回転輪をより一層軽量化することができる。
【００１１】
また、本発明の実施に際して、回転輪の車両インナ側端部には、第二の回転輪が一体的に組み付けられ、第二の回転輪の外周部には、回転輪の両軌道面のうち車両インナ側に対応するインナ側回転輪軌道面が形成されており、回転輪側凹所は、第二の回転輪の車両アウタ側端面に達するように形成されるとともに、回転輪側凹所の底径は、インナ側回転輪軌道面の軌道底径よりも小さく、かつ回転輪と第二の回転輪との間に生ずる軸方向の面圧を限界面圧以下とする接触面積が確保される範囲内で第二の回転輪の内径よりも大きく設定されているとよい。
【００１２】
回転輪の車両インナ側端部に第二の回転輪が一体的に組み付けられ、第二の回転輪の外周部に回転輪の両軌道面のうち車両インナ側に対応するインナ側軌道面が形成されるタイプの転がり軸受装置においては、回転輪と第二の回転輪との軸方向における接触面積を十分に確保すべく、第二の回転輪が回転輪に組み付けられた状態で、第二の回転輪の外径（軌道底径）が回転輪の外径（軸径）と同じ大きさとなるように設定されるのが一般的である。この場合、回転輪と第二の回転輪との軸方向における接触面積が過剰に設定されることも多い。したがって、回転輪側凹所を第二の回転輪の車両アウタ側端面に達するように形成するとともに、回転輪と第二の回転輪との間に生ずる軸方向の面圧を限界面圧以下とする接触面積が確保される範囲内で、回転輪側凹所の底径をインナ側回転輪軌道面の軌道底径よりも小さく、かつ第二の回転輪の内径よりも大きく設定することが可能である。これによれば、第二の回転輪と回転輪との剛性が確保される範囲内で回転輪側凹所を最大深さに設定することができるので、回転輪をより一層軽量化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
ａ．第１実施形態
以下、本発明の各実施形態を図面を用いて説明する。図１は本発明の転がり軸受装置を採用したハブユニット１の縦断面図である。なお、以下の説明において、車両インナ側とは図１における左側を示し、車両アウタ側とは図１における右側を示すものとする。
【００１４】
ハブユニット１は、例えば前輪駆動車の後輪側（従動輪側）のものであり、複列外向きのアンギュラ玉軸受構造とされている。具体的には、ハブユニット１は、車体側のナックル２０（車体側部材）に固定される外輪２（非回転輪）と、この外輪２の中心線Ｏと同軸に配置されて車輪側のタイヤホイール（図示省略）及びブレーキディスクロータ３０（車輪側部材）に固定されるハブホイール３（回転輪）と、ハブホイール３の車両インナ側端部の外周面に嵌着される内輪４（第二の内輪）と、外輪２とハブホイール３又は内輪４との間にて周方向に配置される複列の転動体５とを備えている。
【００１５】
外輪２は、軸方向に延びる円筒状の本体部２ａと、本体部２ａの車両インナ側にて軸方向に突出形成された外輪インロウ部２ｂと、本体部２ａの車両インナ側にて径方向に突出形成された車体取付けフランジ部２ｃとを備えている。本体部２ａの内周面には、車両インナ側に配列されたインナ側転動体５ａ用のインナ側外輪軌道面２ａ１（インナ側非回転輪軌道面）と、車両アウタ側に配列されたアウタ側転動体５ｂ用のアウタ側外輪軌道面２ａ２（アウタ側非回転輪軌道面）とが形成されている。
【００１６】
外輪インロウ部２ｂは、ナックル２０の外輪収容孔２１の内側に挿入される。車体取付けフランジ部２ｃは、ナックル２０の外輪収容孔２１の周縁部に当接し、本体部２ａのナックル２０に対する軸方向への移動を規制する。この車体取付けフランジ部２ｃには、複数のボルト挿通孔２ｄ１を有する外輪締結部２ｄが一体形成されていて、これらボルト挿通孔２ｄ１にボルト（図示省略）がねじ結合されることにより、外輪２がナックル２０に取り付けられる。
【００１７】
ハブホイール３は、軸方向に延び出し車両アウタ側にて外輪２から突出する段付き状の軸部３ａと、軸部３ａの車両アウタ側にて軸方向に突出形成された円筒状の内輪インロウ部３ｂと、軸部３ａの車両アウタ側にて径方向に突出形成された車輪取付けフランジ部３ｃとを備えている。
【００１８】
軸部３ａは、車両インナ側の先端に突出形成されたかしめ部３ａ１によるかしめにより、内輪４を車両アウタ側に押圧して段部３ａ２に押し当てた状態で内輪４と一体化されている。軸部３ａの外周面には、外輪２のアウタ側外輪軌道面２ａ２に対向するアウタ側内輪軌道面３ａ３（アウタ側回転輪軌道面）が形成されている。また、内輪４の外周面には、外輪２のインナ側外輪軌道面２ａ１に対向するインナ側内輪軌道面４ａ（インナ側回転輪軌道面）が形成されている。内輪インロウ部３ｂは、ブレーキディスクロータ３０の内輪収容孔３１の内側に挿入される。
【００１９】
車輪取付けフランジ部３ｃには、タイヤホイール及びブレーキディスクロータ３０への取付けに使用される複数のボルト挿通孔３ｃ１が形成されており、これらボルト挿通孔３ｃ１にボルト６が圧入嵌合されることにより、タイヤホイール及びブレーキディスクロータ３０が車輪取付けフランジ部３ｃに取り付けられる。
【００２０】
外輪２とハブホイール３との間には、転動体５を配置するための環状空間が形成されており、この環状空間は、車両アウタ側にてリング状のシール部材７により、外輪２とハブホイール３との相対回転を許容した状態で密封されている。
【００２１】
ハブユニット１の車両インナ側には、センサユニット１０が取り付けられている。センサユニット１０は、ハブホイール３及び内輪４の回転速度や回転方向などの回転状態を検出するものであり、パルサーリング１１、センサ１２及びカバー１３を含んで構成されている。
【００２２】
パルサーリング１１は、内輪４の外周部に外嵌圧入される環状部材１１ａと、環状部材１１ａの車両インナ側端面に固定される円環状の磁石１１ｂとを備えている。磁石１１ｂは、例えば扁平板状リング形態のフェライト系ボンド磁石である。この磁石１１ｂでは、着磁磁性の異なる着磁領域Ｎと着磁領域Ｓとが周方向にて等間隔で交互に配列形成されている。
【００２３】
センサ１２は、そのセンシング面が軸方向に予め定められた所定の距離を隔てて磁石１１ｂに対向配置した状態となるように円筒状のカバー１３に取り付けられている。カバー１３は、外輪インロウ部２ｂの内周部に内嵌圧入されてパルサーリング１１を覆っている。
【００２４】
ところで、この第１実施形態では、軸受における剛性の向上を図るため、図２に示すように、アウタ側転動体５ｂのピッチ円直径ＰＣＤ２が、インナ側転動体５ａのピッチ円直径ＰＣＤ１に比べて大きく設定されるとともに、アウタ側転動体５ｂのボール直径がインナ側転動体５ａのボール直径に比べて小さく設定されている。これに伴い、外輪２のアウタ側外輪軌道面２ａ２の軌道底径Ｄ１がインナ側外輪軌道面２ａ１の軌道底径Ｄ２に比べて大きく設定され、ハブホイール３のアウタ側内輪軌道面３ａ３の軌道底径Ｄ３が内輪４のインナ側内輪軌道面４ａの軌道底径Ｄ４に比べて大きく設定されている。このため、外輪２及びハブホイール３が、それぞれ図２の二点鎖線で示した内周形状及び外周形状に設定されるとすると、全重量の増加を招くことになる。
【００２５】
そこで、この第１実施形態では、外輪２における両転動体５ａ，５ｂ間の内周部に、車両アウタ側にてアウタ側外輪軌道面２ａ２に達する外輪側凹所２ａ３が形成されている。外輪側凹所２ａ３（非回転輪側凹所）は、アウタ側転動体５ｂの接触角を規定する荷重の作用線Ｌ１を車両アウタ側へ超えないように形成されるとともに、アウタ側外輪軌道面２ａ２の軌道底径Ｄ１と同じ底径となるように余肉除去部Ｓ１の余肉が切削加工、鍛造加工などにより予め取り除かれることで形成されている。
【００２６】
また、ハブホイール３おける両転動体５ａ，５ｂ間の外周部に、車両アウタ側にてアウタ側内輪軌道面３ａ３に達する内輪側凹所３ａ４が形成されている。内輪側凹所３ａ４（回転輪側凹所）は、アウタ側転動体５ｂの接触角を規定する荷重の作用線Ｌ１を車両アウタ側へ超えないように形成されるとともに、内輪４の軌道底径Ｄ４よりもハブホイール３の軸径Ｄ５を小さくするように余肉除去部Ｓ２の余肉が切削加工、鍛造加工などにより予め取り除かれることで形成されている。
【００２７】
以上の説明からも明らかなように、この第１実施形態では、車両アウタ側に配列されたアウタ側転動体５ｂの方が車両インナ側に配列されたインナ側転動体５ａよりもピッチ円直径が大きく設定されており、外輪側凹所２ａ３は、外輪２に形成された両軌道面２ａ１，２ａ２のうち車両アウタ側に位置するアウタ側外輪軌道面２ａ２に達するように余肉除去部Ｓ１の余肉が除去されて形成されている。また、内輪側凹所３ａ４は、ハブホイール３に形成されたアウタ側内輪軌道面３ａ３に達するように余肉除去部Ｓ２の余肉が除去されて形成されている。
【００２８】
したがって、外輪２及びハブホイール３における車両アウタ側部位の拡径に伴って、転がり軸受装置の重量も増加するが、外輪２ではアウタ側外輪軌道面２ａ２に達するように余肉を除去し、ハブホイール３ではアウタ側内輪軌道面３ａ３に達するように余肉を除去することで、転がり軸受装置を効果的に軽量化することができる。
【００２９】
（変形例）
上記第１実施形態では、内輪側凹所３ａ４が車両インナ側にて内輪４の車両アウタ側端面に達しないように軸方向長さを設定したが、図３に示すように、内輪側凹所３ａ４が車両インナ側にて内輪４の車両アウタ側端面に達するように軸方向長さを設定してもよい。このとき、内輪側凹所３ａ４の形成によりハブホイール３の軸径Ｄ５は、インナ側内輪軌道面４ａの軌道底径Ｄ４よりも小さく、かつハブホイール３と内輪４との間に生ずる軸方向の面圧を限界面圧以下とする接触面積Ａ（図３にて破線で示す）が確保される範囲内で内輪４の内径Ｄ６よりも大きく設定されている（Ｄ６＜Ｄ５＜Ｄ４）。なお、ハブホイール３及び内輪４は、熱処理炭素鋼（例えばＳ５５Ｃ）で形成されており、上記限界面圧（荷重負荷後の陥没進行量が２μｍ以下となる面圧）は、例えば８８０Ｎ／ｍｍ２程度の大きさに設定されている。
【００３０】
この変形例によれば、内輪４の車両アウタ側端面に達する内輪側凹所３ａ４を形成してハブホイール３の軸径Ｄ５を、インナ側内輪軌道面４ａの軌道底径Ｄ４よりも小さく、かつハブホイール３と内輪４との間に生ずる軸方向の面圧を限界面圧以下とする接触面積Ａが確保される範囲内で内輪４の内径Ｄ６よりも大きく設定するようにしたので、内輪４によるハブホイール３の座屈等が防止されるよう段部３ａ２の剛性が確保される範囲内で内輪側凹所３ａ４を最大深さに設定することができ、ハブホイール３をより一層軽量化することができる。
【００３１】
ｂ．第２実施形態
上記第１実施形態及びその変形例では、アウタ側転動体５ｂのピッチ円直径ＰＣＤ２が、インナ側転動体５ａのピッチ円直径ＰＣＤ１に比べて大きく設定されたハブユニット１に本発明を適用した場合について説明したが、例えば図４に示すように、アウタ側転動体５ｂのピッチ円直径が、インナ側転動体５ａのピッチ円直径と同じ大きさに設定されたハブユニット１’に本発明を適用することも可能である。なお、図４において、上記第１実施形態と同じ部材、同じ機能を果たす部位には同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。
【００３２】
この第２実施形態では、外輪２における両転動体５ａ，５ｂ間の内周部に、車両アウタ側にてアウタ側外輪軌道面２ａ２に達し、車両インナ側にてインナ側外輪軌道面２ａ１に達する外輪側凹所２ａ３が形成されている。すなわち、外輪側凹所２ａ３（非回転輪側凹所）は、アウタ側転動体５ｂの接触角を規定する荷重の作用線Ｌ１を車両アウタ側へ超えないように形成されるとともに、インナ側転動体５ａの接触角を規定する荷重の作用線Ｌ２を車両インナ側へ超えないように形成され、外周部までの肉厚が薄いアウタ側外輪軌道面２ａ２の軌道底径Ｄ１と同じ底径となるように余肉除去部Ｓ１の余肉が切削加工、鍛造加工などにより予め取り除かれることで形成されている。
【００３３】
このようにアウタ側転動体５ｂのピッチ円直径と、インナ側転動体５ａのピッチ円直径とが同径に設定されたハブユニット１’において、外輪２の内周部に両軌道面２ａ１，２ａ２に達する外輪側凹所２ａ３を形成し、ハブホイール３の外周部に車両アウタ側にて軌道面３ａ３に達し、車両インナ側にて内輪４の車両アウタ側端面に達する内輪側凹所３ａ４を形成するようにしても、転動体５ｂ，５ａの接触角を規定する荷重の作用線Ｌ１，Ｌ２を超えない範囲内であれば、ハブユニット１’の剛性を確保しつつ、軽量化を良好に図ることができる。
【００３４】
なお、上記第１及び第２実施形態等では、外輪側凹所２ａ３（非回転輪側凹所）の底径を、外周部までの肉厚が薄いアウタ側外輪軌道面２ａ２の軌道底径Ｄ１と同じ底径となるように設定したが、これに限らず、外輪側凹所２ａ３（非回転輪側凹所）の底径を、アウタ側外輪軌道面２ａ２の軌道底径Ｄ１より小さく設定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】第１実施形態に係り、本発明の転がり軸受装置を採用したハブユニットの縦断面図。
【図２】図１の要部拡大図。
【図３】第１実施形態の変形例に係り、図２に相当する要部拡大図。
【図４】第２実施形態に係り、図２に相当する要部拡大図。
【符号の説明】
【００３６】
１  ハブユニット（転がり軸受装置）
２  外輪（非回転輪）
２ａ１  インナ側外輪軌道面（インナ側非回転輪軌道面）
２ａ２  アウタ側外輪軌道面（アウタ側非回転輪軌道面）
２ａ３  外輪側凹所（非回転輪側凹所）
Ｓ１  余肉除去部
３  ハブホイール（回転輪）
３ａ３  アウタ側内輪軌道面（アウタ側回転輪軌道面）
３ａ４  内輪側凹所（回転輪側凹所）
Ｓ２  余肉除去部
４  内輪（第二の回転輪）
４ａ  インナ側内輪軌道面（インナ側回転輪軌道面）
５  転動体
５ａ  インナ側転動体
５ｂ  アウタ側転動体
２０  ナックル（車体側部材）
３０  ブレーキディスクロータ（車輪側部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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