(57)【要約】【課題】製造コストの上昇を抑制しつつ、発錆によるハブユニットとホイールの固着を防止する。【解決手段】内軸部材１４及び外輪部材１３のうち回転自在であるいずれか一方にパイロット部２２が一体に設けられた車輪用軸受で、パイロット部２２の外周面４２には、軸方向の一部に全周にわたって径方向外方に突出する突出部４３が設けられている。突出部４３は、径方向外方に凸の曲線からなる頂部４４を有し、頂部４４は、軸方向一方向側で直線４６と第１連続点４９でつながっており、軸方向他方向側で直線４８と第２連続点５０でつながっている。第１連続点４９における頂部４４の接線と中心軸とのなす角度、及び、第２連続点５０における頂部４４の接線と中心軸とのなす角度は、それぞれ４５°以上でかつ６７．５°以下であり、頂部４４の径方向で最も外方の点Ｐと、第１連続点４９と、第２連続点５０とを含む円の中心が、外周面４２より径方向外方にある。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に複列の内側軌道溝を有する内軸部材と、
内周に複列の外側軌道溝を有する外輪部材と、
前記内側軌道溝と前記外側軌道溝との間に転動可能に配設される複数の転動体と、を有し、
前記内軸部材及び前記外輪部材のいずれか一方が、前記内軸部材及び前記外輪部材のいずれか他方に対して中心軸の周りで回転自在であり、前記一方の部材に、中心軸を中心とする略円筒形状のパイロット部が一体に設けられた車輪用軸受であって、
前記パイロット部の外周面には、軸方向の一部に全周にわたって径方向外方に突出する突出部が設けられ、
前記突出部は、軸方向断面において、径方向外方に凸の曲線からなる頂部を有し、前記頂部は、軸方向一方向側で、径方向内方に凸の第１曲線及び／又は第１直線を介して前記外周面とつながるとともに、軸方向他方向側で、径方向内方に凸の第２曲線及び／又は第２直線を介して前記外周面とつながっており、
前記頂部と前記第１曲線又は前記第１直線とがつながる第１連続点における前記頂部の接線と中心軸とのなす角度が４５°以上でかつ６７．５°以下であり、
前記頂部と前記第２曲線又は前記第２直線とがつながる第２連続点における前記頂部の接線と中心軸とのなす角度が４５°以上でかつ６７．５°以下であり、
前記頂部の径方向で最も外方の点と、前記第１連続点と、前記第２連続点とを含む円の中心が、前記外周面より径方向外方にあることを特徴とする車輪用軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪用軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの車両では、車輪を回転支持する車輪用軸受として、例えば、転がり軸受とハブフランジとが一体化されたハブユニットが使用されている。ハブフランジには、ホイールやブレーキロータを同軸に取り付けるために、軸方向に突出した円環状の案内部（パイロット部という）が設けられている。ホイールの中心には、パイロット部が挿入される孔が形成されている。
ハブフランジはＳ５５Ｃ等の炭素鋼で製造されているため、雨や道路の溜まり水を被水すると、パイロット部に錆が発生する。ホイールの孔とパイロット部とは、ごくわずかなすきまをもって嵌め合わされているため、錆によってホイールとハブフランジの嵌合部が固着して、車輪の脱着が困難になる場合がある。
そこで、ホイールとハブフランジの固着を防止するために、パイロット部に塗装を施したり、特許文献１に開示されているように、パイロット部を耐食性を有するステンレス鋼等で形成する方策が考案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−６８６８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、パイロット部に塗装をするときには、その他の部位への塗料の付着を防止するためにマスキング等の処理が必要となり、ハブユニットの製造コストが上昇する。また、特許文献１のように別体のパイロット部を設ける場合には、当該パイロット部を製造するための費用を要するとともに、ハブフランジにパイロット部を組み込むための取付孔を機械加工によって形成する必要があり、ハブユニットの製造コストが上昇する。
本発明は、製造コストの上昇を抑制しつつ、発錆によるハブユニットとホイールの固着を防止して、ホイールの脱着を容易にすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、外周に複列の内側軌道溝を有する内軸部材と、内周に複列の外側軌道溝を有する外輪部材と、前記内側軌道溝と前記外側軌道溝との間に転動可能に配設される複数の転動体と、を有し、前記内軸部材及び前記外輪部材のいずれか一方が、前記内軸部材及び前記外輪部材のいずれか他方に対して中心軸の周りで回転自在であり、前記一方の部材に、中心軸を中心とする略円筒形状のパイロット部が一体に設けられた車輪用軸受であって、前記パイロット部の外周面には、軸方向の一部に全周にわたって径方向外方に突出する突出部が設けられ、前記突出部は、軸方向断面において、径方向外方に凸の曲線からなる頂部を有し、前記頂部は、軸方向一方向側で、径方向内方に凸の第１曲線及び／又は第１直線を介して前記外周面とつながるとともに、軸方向他方向側で、径方向内方に凸の第２曲線及び／又は第２直線を介して前記外周面とつながっており、前記頂部と前記第１曲線又は前記第１直線とがつながる第１連続点における前記頂部の接線と中心軸とのなす角度が４５°以上でかつ６７．５°以下であり、前記頂部と前記第２曲線又は前記第２直線とがつながる第２連続点における前記頂部の接線と中心軸とのなす角度が４５°以上でかつ６７．５°以下であり、前記頂部の径方向で最も外方の点と、前記第１連続点と、前記第２連続点とを含む円の中心が、前記外周面より径方向外方にあることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によると、製造コストの上昇を抑制して、発錆によるハブユニットとホイールの固着を防止して、ホイールの脱着を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】車輪を回転支持する車輪用軸受の軸方向断面を示す断面図である。
【図２】図１においてパイロット部の第１案内面を拡大した要部拡大図である。
【図３】第１案内面とホイールの内周とが固着する範囲を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図を用いて、本発明の一実施形態（以下、「本実施形態」）について説明する。図１は、自動車などの車輪を回転支持する車輪用軸受の軸方向断面を示している。本実施形態では、車輪用軸受として、車輪を取り付けるハブフランジと転がり軸受とが一体に組み合わされたハブユニット１０が使用されている。ハブユニット１０は、紙面に平行で左右方向に延在する中心軸ｍを中心として回転する。
以下の説明では、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の周囲を周回する方向を周方向という。また、図１では、ハブユニット１０は車両のナックル１１に取り付けられており、図の右側に車輪のホイール１２が組込まれている。このため、図１における左側をインナー側又は軸方向一方向側、右側をアウター側又は軸方向他方向側という場合がある。
【０００９】
ハブユニット１０は、ハウジング１３と内軸１４と複数の玉１５（転動体）を備えている。
【００１０】
ハウジング１３（外輪部材）は、略円筒形状であり、炭素鋼などの鋼材で熱間鍛造等によって製造されている。複数のフランジ１６が、ハウジング１３と一体に形成されており、ハウジング１３の外周から径方向に突出している。各フランジ１６には、軸方向に貫通するねじ孔が設けられている。ハウジング１３の内周には、二列の外側軌道溝１７が、全周にわたって形成されている。
【００１１】
内軸１４（内軸部材）は、ハブシャフト１８の軸端に内輪１９が圧入された形態である。ハブシャフト１８は、炭素鋼などの鋼材で熱間鍛造等によって製造されており、円筒形状のシャフト部２０と、円板状のハブフランジ２１と、パイロット部２２とが一体に形成されている。
第１の内側軌道溝２３が、シャフト部２０の外周に全周にわたって形成されている。また、複数のハブボルト２４が、ハブフランジ２１の所定のピッチ円上に、軸方向に組み込まれている。
【００１２】
パイロット部２２は、略円筒形状で、ハブフランジ２１のアウター側に形成されている。パイロット部２２は、その外周が機械加工によって所定の形状に加工されており、互いに外径が異なる第１案内面４０と第２案内面４１が形成されている。第１案内面４０は、第２案内面４１より小径で、第２案内面４１よりアウター側に形成されている。本実施形態では、パイロット部２２の形状、特に、第１案内面４０の形状に特徴がある。パイロット部２２の詳細については、その他の構成を説明した後、詳細に説明する。
【００１３】
内輪１９は、環状で、軸受鋼等の鋼材で製造されており、シャフト部２０のインナー側端部に、締まりばめの状態で組み付けられている。第２の内側軌道溝２５が、内輪１９の外周に全周にわたって形成されている。
【００１４】
二列の外側軌道溝１７，１７と第１及び第２の内側軌道溝２３，２５との間に、それぞれ複数の玉１５が転動自在に組み込まれており、内軸１４は、ハウジング１３に対して中心軸ｍの回りで回転自在である。
【００１５】
ハブユニット１０は、フランジ１６をナックル１１にボルト２６で締結することによって、車両に搭載される。その後、ハブフランジ２１のアウター側に、ブレーキロータ２７と車輪のホイール１２が組付けられる。ブレーキロータ２７とホイール１２は、パイロット部２２に案内されて、それぞれ中心軸ｍと同軸に取り付けられる。このとき、ハブボルト２４が、ブレーキロータ２７とホイール１２を貫通しており、ナット２８を締め付けることによって、ブレーキロータ２７とホイール１２が、同時にハブフランジ２１に固定される。
【００１６】
本実施形態のハブユニット１０では、スプライン溝３０が、内軸１４の内周に形成されており、図示しないトランスアクスル等に連結されたドライブシャフト２９のスプライン軸が、軸方向に挿入されている。これにより、エンジンの動力が、内軸１４に伝達されて、車輪が回転する。
なお、本実施形態では、エンジンで駆動される車輪（駆動輪）に装着されるハブユニットを例示しているが、従動輪に装着されるハブユニットであってもよい。従動輪の場合には、内軸１４の中央に軸方向に貫通するスプライン溝３０を形成する必要がない。
【００１７】
次に、図２によって、パイロット部２２の形態、特に、第１案内面４０の形状について詳細に説明する。図２は、図１において第１案内面４０を拡大した要部拡大図である。
【００１８】
第１案内面４０は、中心軸ｍと同軸の円筒形状である外周面４２と、外周面４２の軸方向の中央から全周にわたって径方向外方に突出した突出部４３とで形成されている。軸方向断面における突出部４３は、複数の直線４６，４８と複数の曲線４４ａ，４５，４７がつながった形態であり、直線と曲線とが互いにつながる点を、それぞれ点ａから点ｆで示している。
なお、第２案内面４１は、中心軸ｍと同軸で、単一の円筒面で形成されている。
【００１９】
突出部４３は、軸方向断面では略山形の形状であって、当該山形の頂上近傍に頂部４４を有している。ここで、頂部４４は、直径が最大となる点Ｐを含んで、軸方向のアウター側及びインナー側に所定の広がりをもった領域をいい、径方向外方に凸となる曲線４４ａで形成されている。本実施形態では、曲線４４ａは円弧であり、当該円弧の中心Ｏｂは、頂部４４より径方向内側でかつ外周面４２より径方向外側に位置している。
【００２０】
頂部４４のインナー側端部は、円弧で形成された第１曲線４５（点ａと点ｂとの間の曲線部である）及び第１直線４６（点ｂと点ｃとの間の直線部である）を介して、外周面４２とつながっている。第１曲線４５を形成する円弧の中心Ｏａは、外周面４２より径方向外方に位置しており、第１曲線４５は、径方向内方に凸（すなわち、径方向外方に凹）となっている。第１直線４６は、頂部４４を形成する円弧と、第１曲線４５を形成する円弧の共通内接線である。
点ｃは、第１直線４６と頂部４４とがつながる点（第１連続点４９）である。点ｃにおいて、頂部４４を形成する円弧の接線（本実施形態では、第１直線４６と同一の直線である）と中心軸ｍとのなす角度θ１（図２参照）は、４５°以上６７．５°以下に設定されている。
【００２１】
頂部４４のアウター側端部においても、インナー側と同様に、第２曲線４７（点ｅと点ｆとの間の曲線部である）及び第２直線４８（点ｄと点ｅとの間の直線部である）を介して、外周面４２とつながっている。
点ｄは、第２直線４８と頂部４４とがつながる点（第２連続点５０）である。点ｄにおいて、頂部４４を形成する円弧の接線（本実施形態では、第２直線４８と同一の直線である）と中心軸ｍとのなす角度θ２は、４５°以上６７．５°以下に設定されている。
【００２２】
こうして、第１連続点４９及び第２連続点５０のそれぞれの位置での頂部４４を形成する円弧の接線は、径方向に対して互いに逆向きに傾斜しており、径方向外方に向かうにしたがって互いに接近する向きに形成されている。
また、突出部４３は、第１直線４６及び／又は第２直線４８を設けず、頂部４４と第１曲線４５及び／又は頂部４４と第２曲線４７が、直接つながった形態であってもよい。また、第１直線４６及び第２直線４８は、それぞれ頂部４４と第１曲線４５及び頂部４４と第２曲線４７をつなぐものであれば足り、必ずしも頂部４４を形成する円弧、第１曲線４５、第２曲線４７のいずれかと接する必要はない。
【００２３】
ハブユニット１０にホイール１２及びブレーキロータ２７を組み付けるときには、ブレーキロータ２７は第２案内面４１に嵌め合わされ、ホイール１２は第１案内面４０に嵌め合わされる。ブレーキロータ２７の内周と第２案内面４１、及び、ホイール１２の内周と第１案内面４０との径方向のすきまは微小であり、概ね０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度（直径寸法）である。これにより、ブレーキロータ２７及びホイール１２が、パイロット部２２によって径方向に位置決めされて、中心軸ｍと略同軸に固定される。
なお、ホイール１２は、第１案内面４０の突出部４３の外周によって、径方向に案内されており、ホイール１２の内周と第１案内面４０との径方向のすきまとは、ホイール１２の内周と、突出部４３の径方向の最も外方の点（図２では点Ｐである）との径方向のすきまをいう。
【００２４】
次に、パイロット部２２に発錆した場合に、ホイール１２の取り外しを容易にする作用効果について説明する。
【００２５】
ハブユニット１０は、大気中に露出した状態で車両に搭載されているため、車両が雨天時等に走行した場合には、雨水や道路に溜まった泥水（以下、雨水等）を被水する。雨水等は、ホイール１２とパイロット部２２との間に滞留し、長期間放置することによりパイロット部２２が発錆する。このとき、雨水等は、表面張力によって滞留しており、ホイール１２とパイロット部２２との径方向のすきまが小さいほど、滞留しやすくなる。そして、径方向のすきまが小さい場合には、パイロット部２２に発生した錆によってホイール１２とパイロット部２２が固着する。
【００２６】
本実施形態では、第１案内面４０に突出部４３が形成されており、突出部４３の頂部４４が円弧で形成されている。このため、第１案内面４０が、ホイール１２の内周と接触する場合には、図２に示すように、直径が最大となる点Ｐで接触しており、パイロット部２２の周方向では、線で接触している。そして、当該接触点である点Ｐから軸方向両側に離れるにしたがって、ホイール１２の内周と第１案内面４０との径方向のすきまが拡大している。
したがって、第１案内面４０に発錆したときには、ホイール１２とパイロット部２２は、径方向のすきまが小さい点Ｐの近傍の領域Ｅｏで固着し、領域Ｅｏより軸方向外側では径方向のすきまが大きいので、第１案内面４０に錆が生じた場合であっても固着は生じにくい。
【００２７】
更に、頂部４４は、軸方向の両側でそれぞれ第１直線４６及び第２直線４８とつながっている。第１直線４６及び第２直線４８は、中心軸ｍとのなす角度θ１、θ２が、いずれも４５°以上に設定されている。このため、頂部４４の軸方向両外側では、軸方向に離れるにしたがって第１案内面４０とホイール１２の内周面との間の径方向のすきまが更に確実に拡大する。このため、点Ｐに対して、点ｃ又は点ｄより軸方向に離れた領域では、ホイール１２とパイロット部２２とが固着するのを更に確実に防止することができる。
【００２８】
ホイール１２の内径は、パイロット部２２の外径よりわずかに大きい。このため、ホイール１２の内周と第１案内面４０との間では、周方向の少なくとも一部で径方向のすきまが生じる。かかるすきまが生じた箇所では径方向のすきまが大きくなるので、ホイール１２と第１案内面４０とが固着する領域Ｅｏは更に小さくなる。
【００２９】
こうして、本実施形態のハブユニット１０では、雨水等が、ホイール１２とパイロット部２２とのすきまに滞留し、第１案内面４０が発錆した場合であっても、パイロット部２２とホイール１２とが、点Ｐのごく近傍の領域Ｅｏで固着するに過ぎない。したがって、第１案内面４０とホイール１２とが固着する領域の面積を小さくすることができるので、発錆による固着力を低減して、ホイール１２の取り外しを容易にすることができる。
【００３０】
更に、本実施形態のハブユニット１０では、頂部４４を形成する円弧の中心Ｏｂは、外周面４２より径方向外側に位置している。これによって、領域Ｅｏの軸方向の寸法が確実に縮小し、発錆による固着力を小さくすることができる。図３によって、固着力を低減する作用について詳細に説明する。
なお、円弧の中心Ｏｂは、頂部４４の径方向で最も外方の点（本実施形態では点Ｐ）と、第１連続点４９（本実施形態では点ｃ）と、第２連続点５０（本実施形態では点ｄ）とを含む円Ｓを作成したときに、円Ｓの中心として定義される。
【００３１】
図３は、第１案内面４０とホイール１２の内周とが固着する範囲を説明する模式図である。図３では、本実施形態の第１案内面４０の形態を破線で示すとともに、仮に、頂部４４を形成する円弧の中心Ｏｂが、外周面４２より径方向内側に位置していると仮定した場合（以下「仮形態」という）の、第１案内面４０の形状を実線で示している。本実施形態と区別するために、仮形態の第１案内面を４０ｚとし、頂部を４４ｚ、頂部４４ｚを形成する円弧の中心をＯｚとして説明する。
【００３２】
仮形態では、パイロット部２２が被水したときに、ホイール１２の内周と第１案内面４０ｚとの間に雨水等が滞留し、第１案内面４０ｚに錆が発生する。このため、ホイール１２の内周と第１案内面４０ｚとの径方向のすきまが寸法ｈより小さい領域で、ホイール１２とパイロット部２２とが固着する。
仮形態では、頂部４４ｚを形成する円弧の中心Ｏｚが、外周面４２より径方向内側に位置しているため、頂部４４ｚを形成する円弧の曲率が、本実施形態の頂部４４を形成する円弧の曲率に比べて小さくなる。このため、仮形態では、ホイール１２の内周と第１案内面４０ｚとの径方向のすきまが寸法ｈより小さい領域Ｅ１の軸方向の寸法が、本実施形態における同領域Ｅｏの軸方向の寸法に比べて大きくなる。この結果、ホイール１２とパイロット部２２とが固着する領域の面積が増大するので、仮形態では、ホイール１２の固着力が増大する。
【００３３】
すなわち、本実施形態のハブユニット１０では、点Ｐ、点ｃ、及び、点ｄを含む円Ｓの中心Ｏｂが、外周面４２より径方向外方に位置しているので、頂部４４の曲率を大きくすることができる。すなわち、円Ｓの直径寸法を小さくすることができる。これによって、ホイール１２の内周と第１案内面４０との径方向のすきまが寸法ｈより小さい領域Ｅｏの軸方向の寸法が、確実に縮小する。この結果、ホイール１２とパイロット部２２とが固着する領域の面積が減少するので、本実施形態では、ホイール１２の固着力が減少する。
【００３４】
また、図２に示すように、第１直線４６と中心軸ｍとのなす角度θ１、及び、第２直線４８と中心軸ｍとのなす角度θ２は、いずれも６７．５°以下に設定されている。
【００３５】
仮に、角度θ１及び角度θ２が、６７．５°より大きいと仮定した場合には、突出部４３の径方向内方において軸方向の幅が小さくなる。このため、突出部４３の強度が低下し、ホイール１２を脱着する時に、突出部４３が欠けたり変形する恐れがある。また、軸方向の幅が縮小することによって突出部４３の体積が減少するので、錆による腐食が容易に進行し、更に欠けや変形が増大する恐れがある。
【００３６】
これに対し、本実施形態では、角度θ１及び角度θ２を、いずれも６７．５°以下に設定することにより、突出部４３の軸方向の寸法を大きくすることができる。これにより、突出部４３が欠けたり変形するのを防止し、ハブユニット１０を長期にわたって使用することができる。
【００３７】
また、本実施形態のハブユニット１０では、パイロット部２２を旋削などの機械加工によって、所定の形状に加工することができる。従来のハブユニットでは、一般的に、パイロット部２２は円筒形状であって、機械加工によって加工されている。したがって、本実施形態のハブユニット１０においても、加工工程に大きな違いがなく、製造コストの上昇を抑制することができる。
【００３８】
こうして、本実施形態のハブユニット１０では、製造コストの上昇を抑制しつつ、発錆によるホイール１２の固着を防止できる。このため、雨水等を被水した後、長期間放置した場合であっても、ホイール１２の取り外しを容易にすることができる。
【００３９】
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。
たとえば、本実施形態では、頂部４４が円弧で形成されているが、これに限定されるものではなく、突出部４３とホイール１２とが線接触をするように形成されていればよい。したがって、頂部４４が径方向外方に凸となる円弧以外の曲面形状であってもよい。
また、ブレーキロータ２７を径方向に位置決めする第２案内面４１に、突出部４３が設けられてもよい。これにより、ブレーキロータ２７を容易に取り外すことができる。
また、本実施形態では、車輪のホイール１２がハブユニット１０の内軸１４に固定されているが、これに限定されるものではない。図示を省略するが、内軸１４がナックル１１に固定され、ハウジング１３が内軸１４に対して回転する、いわゆる外輪回転型のハブユニットであってもよい。この場合には、パイロット部２２がハウジング１３のアウター側に形成される。
【符号の説明】
【００４０】
１０：ハブユニット、１１：ナックル、１２：ホイール、１３：ハウジング、１４：内軸、１５：玉、１６：フランジ、２０：シャフト部、２１：ハブフランジ、２２：パイロット部、２７：ブレーキロータ、４０：第１案内面、４１：第２案内面、４２：外周面、４３：突出部、４４：頂部、４５：第１曲線、４６：第１直線、４７：第２曲線、４８：第２直線、４９：第１連続点、５０：第２連続点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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