(57)【要約】【課題】ハブ輪に曲げモーメント荷重が負荷させても発生応力を小さく抑えることができて耐久性に優れ、しかも、軸受スパンを長くとることができて高剛性化を図ることが可能な車輪用軸受装置を提供する。【解決手段】車体から延びるナックル１に内輪２ａ、２ｂが装着される軸受構造部３と、等速自在継手４の外側継手部材５が固定されるハブ輪６とを備えた車輪用軸受装置である。ハブ輪６は、外側継手部材５の軸部１７が挿入固定される内筒部２５と、内筒部２５から径方向に延びてホイールおよびブレーキロータが装着される装着面２６ａを形成する径方向壁部２６と、径方向壁部２６の外径端部から軸方向に延びて内筒部２５に遊嵌状に外嵌される外筒部２７とを備える。外筒部２７の内径側に、内輪２ａ、２ｂの内径側軌道面４５、４６と対向する外径側軌道面３１、３２を設ける。外径側軌道面３１、３２と内径側軌道面４５、４６との間に転動体５０を介装して、軸受構造部３を構成する。【選択図】図１
2008180257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体から延びるナックルに内輪が装着される軸受構造部と、等速自在継手の外側継手部材が固定されるハブ輪とを備えた車輪用軸受装置であって、
前記ハブ輪は、外側継手部材の軸部が挿入固定される内筒部と、この内筒部から径方向に延びてホイールおよびブレーキロータが装着される装着面を形成する径方向壁部と、径方向壁部の外径端部から軸方向に延びて前記内筒部に遊嵌状に外嵌される外筒部とを備え、前記外筒部の内径側に、前記内輪の内径側軌道面と対向する外径側軌道面を設け、この外径側軌道面と内径側軌道面との間に転動体を介装して、前記軸受構造部を構成したことを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項２】
前記外筒部の内径面に直接的に前記外径側軌道面を設けたことを特徴とする請求項１の車輪用軸受装置。
【請求項３】
前記外筒部に外輪構成体を付設するとともに、この外輪構成体に前記外径側軌道面を設けたことを特徴とする請求項１の車輪用軸受装置。
【請求項４】
前記ハブ輪の内筒部に筒体を装着して、前記装着面から突出する突出部にて、ホイールおよびブレーキロータが外嵌されるパイロット部を構成したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかの車輪用軸受装置。
【請求項５】
前記ハブ輪をプレス成形品にて構成したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかの車輪用軸受装置。
【請求項６】
前記ハブ輪の表面に熱処理による硬化層が形成されていることを特徴とする請求項５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ものである。
【背景技術】
【０００２】
車輪用軸受装置には、ハブ輪に一対の内輪が装着（圧入）されたもの（第１世代や第２世代と呼ばれるもの）、ハブ輪の外周に直接軌道面（転走面）を形成したもの（第３世代と呼ばれるもの）、さらには、ハブ輪と等速自在継手の外側継手部材の外周にそれぞれ直接軌道面（転走面）を形成したもの（第４世代と呼ばれるもの）がある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、第１世代や第２世代と呼ばれるものと、第３世代と呼ばれるものとが記載されている。第３世代と呼ばれる車輪用軸受装置は、図２に示すように、外径方向に延びるフランジ１０１を有するハブ輪１０２と、このハブ輪１０２に外側継手部材１０３が固定される等速自在継手１０４と、ハブ輪１０２の外周側に配設される外方部材１０５とを備える。
【０００４】
等速自在継手１０４は、前記外側継手部材１０３と、この外側継手部材１０３の椀形部１０７内に配設される内側継手部材１０８と、この内側継手部材１０８と外側継手部材１０３との間に配設されるボール１０９と、このボール１０９を保持する保持器１１０とを備える。また、内側継手部材１０８の中心孔の内周面にはスプライン部１１１が形成され、この中心孔に図示省略のシャフトの端部スプライン部が挿入されて、内側継手部材１０８側のスプライン部１１１とシャフト１０６側のスプライン部１０６ａとが係合される。
【０００５】
また、ハブ輪１０２は、筒部１１３と前記フランジ１０１とを有し、フランジ１０１の外端面１１４（反継手側の端面）には、図示省略のホイール及びブレーキロータが装着される短筒状のパイロット部１１５が突設されている。なお、パイロット部１１５は、大径の第１部１１５ａと小径の第２部１１５ｂとからなり、第１部１１５ａにブレーキロータが外嵌され、第２部１１５ｂにホイールが外嵌される。
【０００６】
そして、筒部１１３の椀形部１０７側端部の外周面に切欠部１１６が設けられ、この切欠部１１６に内輪１１７が嵌合されている。ハブ輪１０２の筒部１１３の外周面のフランジ近傍には第１内側軌道面１１８が設けられ、内輪１１７の外周面に第２内側軌道面１１９が設けられている。また、ハブ輪１０２のフランジ１０１にはボルト装着孔１１２が設けられて、ホイールおよびブレーキロータをこのフランジ１０１に固定するためのハブボルトがこのボルト装着孔１１２に装着される。
【０００７】
外方部材１０５は、その内周に２列の外側軌道面１２０、１２１が設けられると共に、その外周にフランジ（車体取付フランジ）１３２が設けられている。そして、外方部材１０５の第１外側軌道面１２０とハブ輪１０２の第１内側軌道面１１８とが対向し、外方部材１０５の第２外側軌道面１２１と、内輪１１７の軌道面１１９とが対向し、これらの間に転動体１２２が介装される。
【０００８】
ハブ輪１０２の筒部１１３に外側継手部材１０３の軸部１２３が挿入される。軸部１２３は、その反椀形部の端部にねじ部１２４が形成され、このねじ部１２４と椀形部１０７との間にスプライン部１２５が形成されている。また、ハブ輪１０２の筒部１１３の内周面（内径面）にスプライン部１２６が形成され、この軸部１２３がハブ輪１０２の筒部１１３に挿入された際には、軸部１２３側のスプライン部１２５とハブ輪１０２側のスプライン部１２６とが係合する。
【０００９】
そして、筒部１１３から突出した軸部１２３のねじ部１２４にナット部材１２７が螺着され、ハブ輪１０２と外側継手部材１０３とが連結される。この際、ナット部材１２７の内端面（裏面）１２８と筒部１１３の外端面１２９とが当接するとともに、椀形部１０７の軸部側の端面１３０と内輪１１７の外端面１３１とが当接する。すなわち、ナット部材１２７を締め付けることによって、ハブ輪１０２が内輪１１７を介してナット部材１２７と椀形部１０７とで挟持される。
【００１０】
また、等速自在継手１０４の外側継手部材１０３の開口部にはブーツ８０が装着されている。ブーツ８０は、大径部８０ａと、小径部８０ｂと、大径部８０ａと小径部８０ｂとの間の蛇腹部８０ｃとからなる。すなわち、大径部８０ａが外側継手部材１０３の開口部に外嵌された状態で、ブーツバンド８２が締結され、小径部８０ｂがシャフト１０６のブーツ装着部８１に外嵌された状態で、ブーツバンド８２が締結されている。
【特許文献１】特開２０００−１１０８４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前記のような車輪用軸受装置では、タイヤ接地点から入力される曲げモーメント荷重は、ハブ輪１０２のフランジ（ハブフランジ）１０１からハブ輪１０２の円筒部(筒部)１１３を介して軸受構造部の構成要素である内輪１１７に負荷される。
【００１２】
このため、ハブ輪１０２にモーメント荷重が負荷されると、ハブフランジ１０１と円筒部(筒部)１１３との連結部８５に応力が集中する。そこで、従来では、この連結部８５に十分な強度を持たせるために、この連結部８５を肉厚としたり、硬化処理（加熱処理）を行ったりしていた。しかしながら、これらの処理を行うことはコスト高を招くことになっていた。
【００１３】
また、この車輪用軸受装置は、車体から延びるナックル（図示省略）の内径側に外方部材１０５（軸受構造部の構成要素である外輪）が装着される。このため、この軸受構造部の軸受スパンＳを長く設定できず、高剛性化の面で不利である。
【００１４】
本発明は、上記課題に鑑みて、ハブ輪に曲げモーメント荷重が負荷されても発生応力を小さく抑えることができて、耐久性に優れ、しかも、軸受スパンを長くとることができて高剛性化を図ることが可能な車輪用軸受装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の車輪用軸受装置は、車体から延びるナックルに内輪が装着される軸受構造部と、等速自在継手の外側継手部材が固定されるハブ輪とを備えた車輪用軸受装置であって、前記ハブ輪は、外側継手部材の軸部が挿入固定される内筒部と、この内筒部から径方向に延びてホイールおよびブレーキロータが装着される装着面を形成する径方向壁部と、径方向壁部の外径端部から軸方向に延びて前記内筒部に遊嵌状に外嵌される外筒部とを備え、前記外筒部の内径側に、前記内輪の内径側軌道面と対向する外径側軌道面を設け、この外径側軌道面と内径側軌道面との間に転動体を介装して、前記軸受構造部を構成したものである。
【００１６】
ハブ輪は、内筒部と、この内筒部から径方向に延びる径方向壁部と、径方向壁部の外径端部から軸方向に延びる外筒部とを備えたものであるので、タイヤ接地点から曲げモーメント荷重が入力された場合、ホイールおよびブレーキロータが装着される装着面を有する径方向壁部から外筒部に負荷される。すなわち、曲げモーメント荷重は径寸法が大きい外筒部に負荷されるため、発生応力を低く抑えることができる。
【００１７】
また、軸受構造部の内輪をナックルに装着するとともに、外筒部の内径側に外径側軌道面を設けることによって、この軸受構造部がナックルの外径側に配置されることになる。このため、従来のように、軸受構造部をナックルの内径側に配置するものと比べて、軸受スパンを長く設定することができる。
【００１８】
前記外筒部の内径面に直接的に前記外径側軌道面を設けても、外筒部に外輪構成体を付設するとともに、この外輪構成体に前記外径側軌道面を設けるようにしてもよい。
【００１９】
前記ハブ輪の内筒部に筒体を装着して、前記装着面から突出する突出部にて、ホイールおよびブレーキロータが外嵌されるパイロット部を構成することができる。すなわち、ハブ輪とパイロット部とを別部材にて構成できる。
【００２０】
前記ハブ輪をプレス成形品にて構成することができ、さらには、ハブ輪の表面に熱処理による硬化層を形成するようにできる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の車輪用軸受装置によれば、タイヤ接地点から曲げモーメント荷重が入力された場合において、発生応力を低く抑えることができる。このため、肉厚部を形成することなく、耐久性に優れた車輪用軸受装置となり、しかもコスト低減も達成できる。
【００２２】
軸受スパンを長くでき、高剛性化を図ることができ、安定した回転を得ることができるる。また、ハブ輪とパイロット部とを別部材にて構成できるので、ハブ輪とパイロット部とを別体部品としてそれぞれ製造することができ、各部品の加工性の向上を図ることができて、加工コストの低減を図ることができる。しかも、パイロット部を構成する筒体が錆びついたり腐食したりした場合には、ハブ輪全体を交換することなく筒体のみ交換すれば、この筒体をもってパイロット部を構成でき、ホイールおよびブレーキロータの高精度の取付けが可能となる。このため、大幅なコスト低減が可能となる。
【００２３】
また、発生応力を低く抑えることができるので、ハブ輪をプレス成形品にて構成することができ、一層コスト低減を図ることができる。さらには、ハブ輪の表面に熱処理による硬化層を形成することによって、強度の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下本発明の実施の形態を図１に基づいて説明する。
【００２５】
図１に本発明の車輪用軸受装置の実施形態を示し、この車輪用軸受装置は、車体から延びるナックル１に内輪２ａ、２ｂが装着される軸受構造部３と、等速自在継手４の外側継手部材５が固定されるハブ輪６とを備える。
【００２６】
等速自在継手４は、前記外側継手部材５と、この外側継手部材５の椀形部（カップ部）７内に配設される内側継手部材８と、この内側継手部材８と外側継手部材５との間に配設されるボール９と、このボール９を保持する保持器１０とを備える。また、内側継手部材８の中心孔の内周面には、シャフト１１の端部が挿入されて、シャフト１１の端部のスプライン部１２が係合するスプライン部１３が形成されている。なお、シャフト１１のスプライン部１２の端部に、シャフト１１の抜け止め用の止め輪１４が装着されている。
【００２７】
また、外側継手部材５の椀形部７の内径面には複数のトラック溝１５が形成され、内側継手部材８の外径面には複数のトラック溝１６が形成され、外側継手部材５のトラック溝１５とこれに対応（対向）する内側継手部材８のトラック溝１６とで構成するボールトラックに前記ボール９が介在されている。
【００２８】
外側継手部材５は、前記椀形部７と、この椀形部７の底部から突設される軸部（ステム部）１７とからなり、軸部１７の外周面にスプライン部１８が形成されている。軸部１７にはねじ孔１９が形成されている。なお、この等速自在継手４は、固定式（ツェパー型）等速自在継手（ＢＪ）を例示したが、他の等速自在継手、例えば、図２の従来のような固定式（アンダーカットフリー型）等速自在継手（ＵＪ）であってもよい。
【００２９】
等速自在継手４の外側継手部材５の開口部にはブーツ２０が装着されている。ブーツ２０は、大径部２０ａと、小径部２０ｂと、大径部２０ａと小径部２０ｂとの間の蛇腹部２０ｃとからなる。すなわち、大径部２０ａが外側継手部材５の開口部に外嵌された状態で、ブーツバンド２１が締結され、小径部２０ｂがシャフト１１のブーツ装着部２２に外嵌された状態で、ブーツバンド２１が締結されている。
【００３０】
ハブ輪６はプレス成形品であって、外側継手部材５の軸部１７が挿入固定される内筒部２５と、この内筒部２５から径方向に延びる径方向壁部２６と、径方向壁部２６の外径端部から軸方向に延びる外筒部２７とを備える。
【００３１】
内筒部２５の内径面にはスプライン部２８が形成され、外側継手部材５の軸部１７が挿入された状態で、このスプライン部２８に軸部１７のスプライン部１８が係合する。そして、径方向壁部２６は、内筒部２５の反継手側の端部から径方向に延びる円板体から構成され、周方向に沿って所定ピッチで装着孔２９が貫設されている。すなわち、径方向壁部２６の外面である装着面２６ａに、図示省略のブレーキロータとホイールとを重ね合わせて、装着孔２９に螺着されるボルト部材を介してこのブレーキロータ等を取付ける。
【００３２】
外筒部２７の内径は内筒部２５の外径に対して十分大きく、内筒部２５に遊嵌状に外嵌され、ナックル１の軸受装置側の端部１ａを収納できるスペースを確保できる。そして、外筒部２７は、前記軸受構造部３の外輪を構成する。すなわち、外筒部２７の開口部側の内径面に２列の外径側軌道面３１、３２が形成されている。
【００３３】
また、ナックル１の端部１ａは底壁３５を有する円筒状体からなり、その周壁３６の外面から底壁３５の外面にかけて切欠部３７が形成され、この切欠部３７に一対の内輪２ａ、２ｂが嵌合している。
【００３４】
第１内輪２ａは、径方向壁４０と、径方向壁４０の外径端から軸方向に延びる軸方向壁４１とからなり、径方向壁４０が底壁３５の切欠部３７ａに嵌合し、軸方向壁４１が周壁３６の切欠部３７ｂに嵌合している。また、径方向壁４０にはねじ孔４２が設けられ、端部１ａの底壁３５の貫孔４３に挿通されるねじ部材４４がこのねじ孔４２に螺合されることによって、第１内輪２ａとナックル１とが連結される。そして、軸方向壁４１の外径面に第１内径側軌道面４５が形成されている。また、第２内輪２ｂは短筒体からなり、第１内輪２ａと、切欠部３７の切欠端面４９との間に介装される。そして、この第２内輪２ｂ、外径面には第２内径側軌道面４６が形成されている。
【００３５】
この場合、第１内輪２ａの内輪側軌道面４５と外筒部２７の外径側軌道面３１とが対向し、第２内輪２ｂの内輪側軌道面４６と外筒部２７の外径側軌道面３２とが対向し、これらの間に転動体５０であるボールが介装されている。
【００３６】
また、ねじ部材４４を締付けることによって、第１内輪２ａをナックル１の端部１ａの底壁３５に装着した状態では、第１内輪２ａの軸方向壁４１の端面４７が第２内輪２ｂの第１内輪側の端面４８に当接して、第２内輪２ｂの反第１内輪側の端面５４がナックル１の端部１ａの切欠端面４９に当接する。すなわち、この軸受構造部３に予圧を付与している。なお、ハブ輪６の外筒部２７の開口端縁と第２内輪２ｂとの間、及びナックル１の底壁３５の軸孔３４の内周面と内筒部２５の外周面との間にはそれぞれシール部材５７、５８が装着されている。
【００３７】
ところで、等速自在継手４とハブ輪６とは、軸部１７のねじ孔１９に螺着されるボルト部材５１を介して連結される。ボルト部材５１は、軸部１７のねじ孔１９に螺合するねじ軸部５１ａと、頭部５１ｂとからなる。なお、頭部５１ｂは、螺進退操作用の工具（図示省略）が係合する工具係合部５２と、鍔部５３とからなる。
【００３８】
また、内筒部２５には筒体５５を装着される。筒体５５は、小径部５５ｂと、この小径部５５ｂに径方向壁５５ｃを介して連設される大径部５５ａとからなる。そして、小径部５５ｂが内筒部２５内に嵌入された状態で、ボルト部材５１が軸部１７のねじ孔１９に螺合することによって、ボルト部材５１の鍔部５３が径方向壁５５ｃを継手側へ押圧して、径方向壁５５ｃがハブ輪６の径方向壁部２６の外面（装着面２６ａ）に当接した状態となる。すなわち、径方向壁５５ｃがボルト部材５１の鍔部５３とハブ輪６の径方向壁部２６とで挟持された状態となっている。
【００３９】
このため、筒体５５の大径部５５ａが装着面２６ａから突出する突出部となって、この突出部（大径部５５ａ）が、ホイールおよびブレーキロータが外嵌されるパイロット部５６を構成する。なお、このパイロット部５６には、ハブ輪６の径方向壁部２６側にブレーキロータが外嵌され、反径方向壁部側にホイールが外嵌される。この場合、ブレーキロータが外嵌される側を大径とし、ホイールが外嵌される側を小径としてもよい。
【００４０】
本発明の車輪用軸受装置によれば、ハブ輪６は、内筒部２５と、この内筒部２５から径方向に延びる径方向壁部２６と、径方向壁部２６の外径端部から軸方向に延びる外筒部２７とを備えたものであるので、タイヤ接地点から曲げモーメント荷重が入力された場合、ホイールおよびブレーキロータが装着される装着面２６ａを有する径方向壁部２６から外筒部２７に負荷される。すなわち、曲げモーメント荷重は径寸法が大きい外筒部２７に負荷されるため、発生応力を低く抑えることができる。このため、肉厚部を形成することなく、耐久性に優れた車輪用軸受装置となり、しかもコスト低減も達成できる。
【００４１】
また、軸受構造部３の内輪２ａ、２ｂをナックル１に装着するとともに、外筒部２７の内径側に外径側軌道面３１、３２を設けることによって、軸受構造部３がナックル１の外径側に配置されることになる。このため、従来のように、軸受構造部３をナックル１の内径側に配置するものと比べて、軸受スパンＳを長く設定することができ、高剛性化を図ることができて、安定した回転を得ることができる。
【００４２】
また、ハブ輪６の内筒部２５に筒体を装着して、装着面２６ａから突出する突出部にて、ホイールおよびブレーキロータが外嵌されるパイロット部５６を構成することができるので、ハブ輪６とパイロット部５６とを別部材にて構成できる。このため、ハブ輪６とパイロット部５６とを別体部品としてそれぞれ製造することができ、各部品の加工性の向上を図ることができて、加工コストの低減を図ることができる。しかも、パイロット部５６を構成する筒体５５が錆びついたり腐食したりした場合には、ハブ輪全体を交換することなく筒体のみ交換すれば、この筒体をもってパイロット部５６を構成でき、ホイールおよびブレーキロータの高精度の取付けが可能となる。このため、大幅なコスト低減が可能となる。
【００４３】
また、発生応力を低く抑えることができるので、ハブ輪６をプレス成形品にて構成することができ、コスト低減を図ることができる。
【００４４】
また、ハブ輪６は炭素鋼にて構成されるので、焼入れ等の硬化処理を行って、表面層に硬化部を形成するようにしてもよい。なお、焼入れとは、鋼をオーステナイト組織の状態に加熱した後、水中または油中で急冷することによって、 HYPERLINK "http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9E%E3%83%AB%E3%83%86%E3%83%B3%E3%82%B5%E3%82%A4%E3%83%88" \o "マルテンサイト" マルテンサイト組織の状態に変化させる HYPERLINK "http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%86%B1%E5%87%A6%E7%90%86" \o "熱処理" 熱処理である。焼入れ法としては、例えば高周波焼入れ等を採用することができるが、これに限るものではない。すなわち、使用する材質、形成する硬化層の硬度、硬化層の厚さ等に応じて種々の焼入れ法を採用することができる。
【００４５】
このように、硬化層を形成すれば、強度の信頼性の向上を図ることができ、この車輪用軸受装置は長期に亘って安定した機能を発揮する。また、硬化層を形成する部位としては、ハブ輪６全体であってもよいが、特に強度を必要とする部位、例えば転動面３１、３２等のみに形成するようにしてもよい。
【００４６】
ところで、軸受構造部３の外径側転動面３１、３２を形成する場合、前記実施形態では、外筒部２７の内径面に直接形成していたが、外筒部２７に、外径側転動面３１、３２を有する部材（外輪を構成する部材）を装着するようにしてもよい。
【００４７】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、車輪用軸受装置として、従動輪用であっても駆動輪用であってもよい。また、実施形態では、転動体５０をボールにて構成したが、転動体に円すいころを使用してもよい。ハブ輪６をプレス成形品とせずに、鍛造品や鋳造品等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の車輪用軸受装置の実施形態の断面図である。
【図２】従来の車輪用軸受装置の断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１    ナックル
２ａ、２ｂ  内輪
３    軸受構造部
４    等速自在継手
５    外側継手部材
６    ハブ輪
１７  軸部
３１、３２  外径側軌道面
４５、４６  内径側軌道面
５０  転動体
５５    筒体
５６    パイロット部
【図１】
2008180257.tif 000003
【図２】
2008180257.tif 000004