(57)【要約】【課題】外側軌道部材の第１フランジ部の基端部を効果的に補強す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】外側軌道部材１１の外周１１ｃの上部側に第１フランジ部２１を突設している。この第１フランジ部２１の基端部２１ｂと前記外側軌道部材１１の外周面１１ｃとを繋ぐ第１補強部２６を備える。この第１補強部２６によって、第１フランジ部２１の基端部と前記外周面１１ｃとを凸曲面で繋いで、第１フランジ部２１を補強した。【選択図】      図１
2010151311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面の上部側および下部側に、ボルト孔を有する第１フランジ部および第２フランジ部をそれぞれ突設し、前記各フランジ部を介して車両側に取り付けられる外側軌道部材と、
前記外側軌道部材の内周内方に配置され、車輪が取り付けられる内側軌道部材と、
前記外側軌道部材と内側軌道部材との間に転動自在に介在した複数の転動体とを備える車輪用転がり軸受装置であって、
前記第１フランジ部の少なくとも前記ボルト孔を挟んだ両側の基端部に、当該基端部と外側軌道部材の外周面とを繋いで当該基端部を補強する第１補強部を突設しており、
前記第１補強部は、第１フランジ部の基端部と外側軌道部材の外周面とを繋ぐ上面が、軸方向断面において凸曲線または直線であることを特徴とする車輪用転がり軸受装置。
【請求項２】
前記第２フランジ部の基端部に、当該基端部と外側軌道部材の外周面とを繋いで当該基端部を補強する第２補強部を突設しているとともに、前記第２フランジ部の基端部および第２補強部を、前記転動体から第２フランジ部に対して荷重が付加される領域の周方向全長に亘って設けている請求項１に記載の車輪用転がり軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の車輪を支持するための車輪用転がり軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車輪を支持する車輪用転がり軸受装置には、通常、車両側の懸架装置等に取り付けて固定するためのフランジ部が突設されている。このフランジ部は、外側軌道部材の外周面の上部側に突設された第１フランジ部と、下部側に突設された第２フランジ部とからなり、これらはそれぞれ複数ずつ突設されている。また、各フランジ部には、軸方向に延びるボルト孔が形成されており、このボルト孔の内周面には、各フランジ部を前記懸架装置に結合するためのボルトを螺合させる雌ねじが形成されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
前記転がり軸受装置には、車両の旋回に伴ってモーメント荷重が付加されるので、例えば車両の右旋回時には、特に車両の左側に配置された転がり軸受装置の第１フランジ部に強力な引張応力が生じる。このため、前記第１フランジ部の車両外方側に向く面の基端部と外側軌道部材の外周面とを、補強部によって滑らかに繋いで、外側軌道部材の軸線に対してフランジ部が傾くのを抑制している。この補強部の前記フランジ部と外側軌道部材の外周面とを繋ぐ上面は、外側軌道部材の軸方向断面において円弧状の凹曲線となっている。すなわち、前記補強部は、前記フランジ部と外側軌道部材の外周面とを、円弧状の凹曲面によって滑らかに繋いでいる。
【０００４】
また、前記第２フランジ部の基端部には、車両の旋回に伴って圧縮応力が生じるので、この第２フランジ部の車両外方側に向く面の基端部にも補強部を突設して、当該基端部と外側軌道部材の外周面とを、円弧状の凹曲面によって滑らかに繋いでいる。
なお、前記第１フランジ部および第２フランジ部は、全て同一形に形成されており、それぞれの補強部についても全て同一形状に形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１６２２２２号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記従来の車輪用転がり軸受装置においては、車両の旋回時において特に第１フランジ部の基端部に高荷重が作用するので、当該基端部の剛性を高めることが要求されている。この第１フランジ部の剛性を高めるには、補強部の凹曲面の曲率半径をある程度大きして、当該補強部の径方向および軸方向の厚みを確保する必要がある。しかし、この曲率半径が一定値を超えると、その凹曲面がボルト孔を明ける位置まで形成されることになる。
【０００７】
一方、フランジ部の車両内方側に向く面（フランジ面）は、前記車両側部材に当接させる面であるので、軸方向に直交する平坦面に加工されている。このため、前記ボルト孔を形成する際には、前記フランジ面を加工基準として、ドリルやエンドミル等の切削工具によって貫通孔を形成した後、タップ等によって内周面に雌ねじを形成している。
【０００８】
このように、前記フランジ部にボルト孔を形成する際には、フランジ面を加工基準としているので、前記フランジ面側からボルト孔を切削加工することができない。このため、前記補強部の凹曲面が、前記ボルト孔を明ける位置まで形成されていると、当該凹曲面に対してボルト孔を形成するための切削加工を施すことになる。しかしこの場合には、ドリルやタップ等の切削工具の刃先の侵入角度が浅くなるので、切削工具が外側軌道部材の径方向外方へ逃げて加工性が悪化したり、加工具の軸心がずれてボルト孔の精度が低下したりする。このため、補強部の凹曲面の曲率半径を一定値以上大きくすることができず、フランジ部の基端部を強固に補強するには限界があった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、前記補強部によってフランジ部の基端部をより強固に補強す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目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するための本発明の車輪用転がり軸受装置は、外周面の上部側および下部側に、ボルト孔を有する第１フランジ部および第２フランジ部をそれぞれ突設し、前記各フランジ部を介して車両側に取り付けられる外側軌道部材と、前記外側軌道部材の内周内方に配置され、車輪が取り付けられる内側軌道部材と、前記外側軌道部材と内側軌道部材との間に転動自在に介在した複数の転動体とを備える車輪用転がり軸受装置であって、前記第１フランジ部の少なくとも前記ボルト孔を挟んだ両側の基端部に、当該基端部と外側軌道部材の外周面とを繋いで当該基端部を補強する第１補強部を突設しており、前記第１補強部は、第１フランジ部の基端部と外側軌道部材の外周面とを繋ぐ上面が、軸方向断面において凸曲線または直線であることを特徴としている。
【００１０】
このように構成された車輪用転がり軸受装置によれば、前記第１補強部の上面が、軸方向断面において凸曲線または直線であるので、第１補強部をボルト孔の形成位置まで形成することなく、当該第１補強部の径方向および軸方向の厚みを、従来の凹曲線のものよりも厚くすることができる。このため、フランジ部の基端部を従来品よりも強固に補強することができる。
【００１１】
前記車輪用転がり軸受装置は、前記第２フランジ部の基端部に、当該基端部と外側軌道部材の外周面とを繋いで当該基端部を補強する第２補強部を突設しているとともに、前記第２フランジ部の基端部および第２補強部を、前記転動体から第２フランジ部に対して荷重が付加される領域の周方向全長に亘って設けているのが好ましい。
この場合には、前記第２補強部によって、前記荷重が付加される領域の周方向全長に亘って第２フランジ部の基端部を補強することができるので、当該基端部を効果的に補強することができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明によれば、第１フランジ部の基端部を第１補強部によって強固に補強することができるので、当該基端部の剛性を効果的に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る車輪用転がり軸受装置を示す断面図である。
【図２】前記転がり軸受装置の外側軌道部材を示す正面図である。
【図３】図２のIII−III線要部端面図である。
【図４】図２のIV−IV線要部端面図である。
【図５】図２のV−V線端面図である。
【図６】他の実施の形態を示す要部断面図である。
【図７】実施例の外側軌道部材の変位量をＦＥＭで解析した結果を示す図である。
【図８】比較例の外側軌道部材の変位量をＦＥＭで解析した結果を示す図である。
【図９】実施例及び比較例の外側軌道部材の傾き角度を比較した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係る車輪用転がり軸受装置の一実施形態を示す断面図である。この転がり軸受装置１は、自動車等の車両の車輪を回転自在に支持するものである。
【００１５】
前記転がり軸受装置１は、外側軌道部材１１と、この外側軌道部材１１の内周内方に配置された内側軌道部材１２と、外側軌道部材１１と内側軌道部材１２との間に転動自在に介在した複数の転動体としての玉１３と、これらの玉１３をそれぞれ保持する保持器１４と、外側軌道部材１１と内側軌道部材１２との隙間に取り付けられて軸受内部を密封するシール１５とを備えており、これら各部材によって複列のアンギュラ玉軸受を構成している。
【００１６】
前記内側軌道部材１２は、図示しない車輪が取り付けられる車軸を構成しており、内軸１６に軌道部材１７を組み合わせたものである。前記内軸１６は、車輪を取り付けるためのインロー部１６ａおよび鍔部１６ｂを一端側に備えている。前記鍔部１６ｂには、車輪を固定するための複数本のハブボルト１６ｃが固定されている。
【００１７】
また、内軸１６の外周面には、第１内側軌道１２ａが形成されているとともに、内軸１６の他端側には、第１内側軌道１２ａよりも縮径された小径部１６ｄが形成されている。この小径部１６ｄには、円環状に成形された前記軌道部材１７が圧入されている。この軌道部材１７の外周面には、第２内側軌道１２ｂが形成されている。軌道部材１７は、その一端面が内軸１６の外周面と小径部１６ｄとを繋ぐ段部１６ｅに当接した状態で圧入されており、さらに、小径部１６ｄの先端部を径方向外方にかしめて形成されたかしめ部１６ｆによって、内軸１６に一体回転可能に固定されている。
【００１８】
外側軌道部材１１は、その内周面に前記第１内側軌道１２ａおよび第２内側軌道１２ａ１２ｂに対向する第１外側軌道１１ａおよび第２外側軌道１１ｂがそれぞれ形成され、玉１３を介して内側軌道部材１２を回転自在に支持している。
図２も参照して、外側軌道部材１１の外周面には、当該外側軌道部材１１を車両側の懸架装置等に取り付けるための第１フランジ部２１および第２フランジ部２２が、周方向に沿って複数個ずつ突設されている。図において、前記第１フランジ部２１は、外側軌道部材１１の上部側に２個突設され、第２フランジ部２２は下部側に２個突設されている。これら各フランジ部２１，２２は、鍔状の周縁部２８によって相互に連結されて補強されている。
また、前記各フランジ部２１，２２には、軸線が外側軌道部材１１の軸線と平行なボルト孔２５が形成されている。このボルト孔２５の内周面には、外側軌道部材１１を車両側の懸架装置等に結合するためのボルトを螺合させる雌ねじが形成されている。
【００１９】
前記外側軌道部材１１は、炭素鋼等を用いて熱間鍛造により形成された環状素材を機械加工することにより形成されている。各フランジ部２１，２２は、前記熱間鍛造の際に同時成形されている。前記ボルト孔２５は、各フランジ部２１，２２の車両外方側（車輪側）に向く面である外側面２３側から、ドリルやエンドミル等の切削工具によって貫通孔を形成した後、タップを用いてその内周面に前記雌ねじが形成されている。
【００２０】
前記第１フランジ部２１の基端部２１ｂには、当該基端部２１ｂと外側軌道部材１１の外周面１１ｃとを繋いで、当該基端部２１ｂを補強する第１補強部２６が突設されている。この第１補強部２６は、第１フランジ部２１の基端部２１ｂから図１において外側軌道部材１１の軸方向左側、つまり内軸１６の鍔部１６ｂ側に向かって隆起している。この実施の形態において前記第１補強部２６は、そのボルト孔２５を挟んだ両側部分がリブ状に隆起している（図２および図５参照）。このリブ状に隆起した部分（以下「リブ状部」という）２６ａは、第１フランジ部２１の周方向の側面２１ａに沿って当該第１フランジ部２１の先端側に向かって延びている。このリブ状部２６ａの先端縁は、各ボルト孔２５の中心を通るピッチ円付近まで延びている。
【００２１】
前記第１補強部２６において、前記一対のリブ状部２６ａの相互間２６ｂは、滑らかな曲面で連続しており、その周方向の中心Ｃに向かって漸次隆起量が小さくなっている（図５参照）。また、前記一対のリブ状部２６ａの相互間２６ｂの先端縁は、ボルト孔２５付近まで延びている。
【００２２】
前記第１補強部２６は、第１フランジ部２１の基端部２１ｂと外側軌道部材１１の外周面１１ｃとを繋ぐ上面２６ｃが、当該外側軌道部材１１の軸方向断面において凸曲線で構成されている（図１、図３および図４参照）。すなわち、前記第１補強部２６は、第１フランジ部２１の基端部２１ｂと外側軌道部材１１の外周面１１ｃとを、凸曲面で繋いでいる。また、前記一対のリブ状部２６ａの相互間２６ｂは、その周方向の中心Ｃに向かって凸曲線の曲率が漸次小さくなっており、当該中心Ｃの上面は、軸方向断面において直線に近い形状になっている（図１参照）。なお、前記第１補強部２６は、外側軌道部材１１の環状素材を熱間鍛造にて形成する際に一体成形されている。
【００２３】
このように、本発明においては、前記第１フランジ部２１の基端部２１ｂと外側軌道部材１１の外周面１１ｃとを、第１補強部２６によって凸曲面で繋いでいるので、第１補強部２６をボルト孔２５の形成位置まで形成することなく、当該第１補強部２６の径方向および軸方向の厚みを、従来の凹曲面で繋いだものよりも厚くすることができる。このため、第１フランジ部２１の基端部２１ｂを強固に補強して、当該基端部２１ｂの剛性を効果的に高めることができる。
【００２４】
一方、前記外側軌道部材１１の下部側に突設された第２フランジ部２２は、先端側から基端部２２ｂに向けて漸次幅広となるように形成されている（図２参照）。この第２フランジ部２２の基端部２２ｂの周方向幅Ｗは、第１フランジ部２１の基端部２１ｂの周方向幅よりも広くなっている。また、前記第２フランジ部２２の基端部２２ｂ（図１参照）には、前記第２フランジ部２２と外側軌道部材１１の外周面１１ｃとを繋いで当該第２フランジ部２２の基端部２２ｂを補強する第２補強部２７が突設されている。
【００２５】
前記第２補強部２７は、第２フランジ部２２と外側軌道部材１１の外周１１ｃとを凹曲面で繋いでいるものであり、前記第２フランジ部２２の基端部２２ｂおよび第２補強部２７は、前記球１３から第２フランジ部２２に対して荷重が付加される領域の周方向全長Ｌに亘って設けられている。つまり、図１に示す転がり軸受装置１を、例えば車両の左側に取り付けた状態で、当該車両が例えば右旋回した場合には、前記第２フランジ部２２の基端部２２ｂには、球１３から荷重を受けて所定の圧縮応力が生じるので、この圧縮応力が生じる周方向の範囲に対応させて、前記第２フランジ部２２の基端部２２ｂの周方向幅Ｗを広くし、かつ当該基端部２２ｂ周方向全体と外側軌道部材１１の外周面１１ｃとを、第２補強部２７の凹曲面で繋いでいる。この点、従来においては、第１フランジ部と第２フランジ部の形状が同一であって、第２補強部の周方向幅は本願発明のそれよりも短くなっている。なお、前記第２補強部２７の凹曲面の曲率範囲は、周方向の各位置においてほぼ等しくなっている。
【００２６】
このように、この実施の形態においては、前記第２補強部２７によって、球１３から第２フランジ部２２に荷重が付加される領域の周方向全長Ｌに亘って第２フランジ部２２の基端部２２ｂを補強することができるので、当該基端部２２ｂを効果的に補強することができる。
なお、前記第２フランジ部２２の基端部２２ｂに生じる応力の絶対値は、第１フランジ部２１の基端部２１ｂに生じる応力の絶対値に比べて小さいので、第２補強部２７を凹曲面で構成しても、第２フランジ部２２の基端部の剛性を確保することができる。
【００２７】
前記実施の形態においては、転がり軸受装置１の剛性を確保しつつ当該転がり軸受装置１を軽量化するために、第１フランジ部２１の鍔部１６ｂ側の端部の外周面に縮径部１１ｄを形成している（図１参照）。また、前記各フランジ部２０の相互間を連結している鍔状の周縁部２８のうち、高い剛性が要求されない車両の前後方向（図２において左右方向）部分の肉厚を薄くして、転がり軸受装置１をさらに軽量化している。
【００２８】
図６は、本発明の第２の実施形態に係る車輪用転がり軸受装置１示す要部断面図である。この実施の形態が図１に示す実施の形態と相違する点は、第１補強部２６の上面２６ｃが、軸方向軸方向断面において凸曲線でなく直線である点である。つまり、この実施の形態においては、第１補強部２６の軸方向の断面形状が三角形に形成されている。この場合にも、第１フランジ部２１と外側軌道部材１１の外周面とを、従来の凹曲面で繋ぐ場合に比べて、第１フランジ部２１の基端部２１ｂの剛性をより効果的に高めることができる。
【００２９】
本発明に係る転がり軸受装置１は、前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、第１補強部２６の上面２６ｃについては、その一対のリブ状部２６ａのみを、軸方向断面において凸曲線とし、その相互間２６ｂを軸方向断面において直線としてもよい。また、一対のリブ状部２６ａの上面２６ｃを、軸方向断面において直線とし、その相互間２６ｂの上面２６ｃを凸曲線としてもよい。要するに本発明にかかる転がり軸受装置１は、少なくとも前記ボルト孔を挟んだ両側の基端部に第１補強部２６が設けられており、この第１補強部２６の上面２６ｃが、軸方向断面において凸曲線または直線に形成されていればよい。さらに、前記第２補強部２７は、第２フランジ部２２と外側軌道部材１１の外周面１１ｃとを凸曲面で繋ぐようにしてもよい。
【実施例】
【００３０】
本願発明の効果を確認するために、実施例として、第１フランジ部の基端部に、図２〜図４に示す上面が凸曲線からなる第１補強部を形成した外側軌道部材を使用し、比較例として、第１フランジ部の基端部に上面が凹曲線からなる従来の第１補強部を形成した以外は、実施例と同様である外側軌道部材を使用し、タイヤ旋回時に外側軌道部材にかかるモーメント荷重として、１．０Ｇの荷重を外側軌道部材に加えた時の当該外側軌道部材の変位量及び傾き角度をＦＥＭで解析した。実施例の外側軌道部材の変位量のＦＥＭ解析結果を図７に、比較例の外側軌道部材の変位量のＦＥＭ解析結果を図８に示す。また、比較例の傾き角度と実施例の傾き角度との比を図９に示す。
【００３１】
図７及び図８において、例えば最も変位量の大きい２．０５Ｅ−０１ｍｍから２．０７−０１ｍｍのレンジで示される領域（図の黒塗り部分）が、比較例のそれに比べてかなり狭くなっていることから明らかなように、実施例の外側軌道部材は比較例の外側軌道部材よりもモーメント荷重による変位量が小さく、実施例における第１フランジ部の基端部の剛性が、比較例のそれよりも高いことがわかる。また、図９から、比較例の外側軌道部材の傾き角度と、実施例の外側軌道部材の傾き角度との比が１．００対０．６９であり、実施例における第１フランジ部の基端部の剛性が、比較例のそれよりも約４５％高いことがわかる。
【符号の説明】
【００３２】
１  転がり軸受装置、１１  外側軌道部材、１１ｃ  外周面、１２  内側軌道部材、１３  玉（転動体）、２１  第１フランジ部、２２  第２フランジ部、２５  ボルト孔、２６  第１補強部、２６Ｃ  上面、２７  第２補強部、
【図１】
2010151311.tif 000003
【図２】
2010151311.tif 000004
【図３】
2010151311.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010151311.tif 000009
【図８】
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【図９】
2010151311.tif 000011