(57)【要約】【課題】外側列の玉４ａ、４ａのピッチ円直径が内側列の玉４ｂ、４ｂのピッチ円直径よりも大きい車輪支持用転がり軸受ユニット１ａで、取付フランジ７の取付孔１７内へのスタッド９ａの抜き差しを行ない易い構造を実現する。【解決手段】上記各スタッド９ａは、それぞれの基端部に形成した外向フランジ状の鍔部１９ａを上記取付フランジ７の軸方向内側面に突き当て、且つ、それぞれの中間部乃至先端部をこの取付フランジ７の軸方向外側面から突出させた状態で、この取付フランジ７に固定している。上記各スタッド９ａの軸方向に関する上記鍔部１９ａの形状を、一部分の外径が他の部分の外径よりも小さい非円形とする。抜き差し作業時には、この一部分を上記取付フランジ７の径方向内方に位置させて、上記鍔部１９ａと、外輪３の外周面に設けた結合フランジ１５の外周縁との干渉を防止する。【選択図】図１
2008074181.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に複列の外輪軌道を、外周面に懸架装置に結合固定する為の結合フランジを、それぞれ有する外輪と、外周面の軸方向外端部に車輪を支持固定する為の取付フランジを、同じく軸方向に関する中間部及び内端部に複列の内輪軌道を、それぞれ有するハブと、これら両内輪軌道と上記両外輪軌道との間に各列毎に複数個ずつ設けられた転動体と、上記取付フランジの円周方向複数個所に形成した取付孔にそれぞれの基端寄り部分を内嵌すると共に、それぞれの基端部に形成した外向フランジ状の鍔部を上記取付フランジの軸方向内側面に突き当て、且つ、それぞれの中間部乃至先端部をこの取付フランジの軸方向外側面から突出させた状態でこの取付フランジに固定した、複数本のスタッドとを備え、軸方向外側の列の転動体のピッチ円直径が軸方向内側の列の転動体のピッチ円直径よりも大きい車輪支持用転がり軸受ユニットに於いて、上記各スタッドの軸方向に関する上記鍔部の形状が、一部分の外径が他の部分の外径よりも小さい非円形である事を特徴とする車輪支持用転がり軸受ユニット。
【請求項２】
他の部分よりも外径が小さくなった、鍔部の一部分が、取付フランジの径方向内側に位置する、請求項１に記載した車輪支持用転がり軸受ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車の車輪及びブレーキディスク等の制動用回転部材を懸架装置に対して回転自在に支持する為の車輪支持用転がり軸受ユニットの改良に関する。特に本発明は、上記車輪及び制動用回転体をハブに対し結合固定する為のスタッドの交換を容易に行なえる構造を実現する事を意図したものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の車輪及び制動用回転部材は、車輪支持用転がり軸受ユニットにより、懸架装置に対して回転自在に支持する。この様な車輪支持用転がり軸受ユニットには、自動車が旋回走行する際に大きなモーメントが加わる為、旋回走行時の安定性を確保する為には、大きなモーメント剛性を確保する必要がある。この為従来から、車輪支持用転がり軸受ユニットとして、転動体を複列に配置すると共に、これら両列の転動体に、予圧並びに背面組み合わせ型（ＤＢ型）の接触角を付与した構造が、一般的に使用されている。更に近年、大型化を防止しつつ、より大きなモーメント剛性を確保する為に、例えば特許文献１〜５に記載されている様な、両列の転動体のピッチ円直径や転動体直径を異ならせた構造が提案されている。
【０００３】
図５は、このうちの特許文献４に記載された構造を示している。この車輪支持用転がり軸受ユニット１は、ハブ２と、外輪３と、それぞれが転動体である複数個の玉４、４とを備える。このうちのハブ２は、ハブ本体５と内輪６とを組み合わせて成る。更に、このハブ２は、外周面の軸方向外端（軸方向に関して外とは、自動車への組み付け状態で車両の幅方向外側を言い、図２、４を除く各図の左側。反対に、車両の幅方向中央側となる、図２、４を除く各図の右側を、軸方向に関して内と言う。本明細書及び特許請求の範囲全体で同じ。）寄り部分に、車輪及び制動用回転部材を支持する為の取付フランジ７を、同じく中間部及び内端部に複列の内輪軌道８ａ、８ｂを、それぞれ形成している。これら両内輪軌道８ａ、８ｂのうち、軸方向外側列の内輪軌道８ａの直径は、同内側列の内輪軌道８ｂの直径よりも大きくしている。
【０００４】
尚、上記取付フランジ７には、複数本のスタッド９の基端部を固定し、この取付フランジ７に、ディスク等の制動用回転体や、車輪を構成するホイールを支持固定できる様にしている。この為に、上記各スタッド９は、上記取付フランジ７の円周方向複数個所に形成した取付孔１７に、それぞれの基端寄り部分に形成したセレーション部１８を締り嵌めにより内嵌すると共に、それぞれの基端部に形成した外向フランジ状の鍔部１９を、上記取付フランジ７の軸方向内側面に突き当てている。この状態で、上記各スタッド９の中間部乃至先端部をこの取付フランジ７の軸方向外側面から突出させて、上記車輪や制動用回転体を支持固定自在としている。
【０００５】
上記両内輪軌道８ａ、８ｂの直径を異ならせる為に、図５に示した構造では、上記ハブ本体５の軸方向中間部外周面で上記外側列の内輪軌道８ａよりも少し軸方向内側に寄った部分に、軸方向内側に向かう程外径が小さくなる方向に傾斜した、外周面側傾斜段部１０を形成している。又、この外周面側傾斜段部１０よりも軸方向内側に寄った、上記ハブ本体５の軸方向内端部に、小径段部１１を形成している。そして、この小径段部１１に、外周面に上記軸方向内側列の内輪軌道８ｂを形成した、上記内輪６を外嵌し、上記ハブ本体５の軸方向内端部に形成したかしめ部１２により、この内輪６を上記小径段部１１の軸方向外端部に存在する段差面１３に向け抑え付けている。この状態で上記内輪６を、上記ハブ本体５に対し結合固定している。上記両内輪軌道８ａ、８ｂは、断面形状（母線形状）が円弧形で、互いに近付く程（ハブ２の軸方向中央に向う程）外径が小さくなる。
【０００６】
又、前記外輪３は、内周面に複列の外輪軌道１４ａ、１４ｂを、外周面にこの外輪３を懸架装置に結合固定する為の結合フランジ１５を、それぞれ設けている。又、上記両外輪軌道１４ａ、１４ｂのうち、軸方向外側の外輪軌道１４ａの直径は、同内側の外輪軌道１４ｂの直径よりも大きくしている。この為に図５に示した構造では、上記外輪３の軸方向中間部内周面で上記外側の外輪軌道１４ａよりも少し軸方向内側に寄った部分に、軸方向内側に向かう程内径が小さくなる方向に傾斜した、内周面側傾斜段部１６を形成している。上記両外輪軌道１４ａ、１４ｂは、断面形状（母線形状）が円弧形で、互いに近付く程（ハブ２の軸方向中央に向う程）内径が小さくなる。
【０００７】
前記各玉４、４は、前記両内輪軌道８ａ、８ｂと、上記両外輪軌道１４ａ、１４ｂとの間にそれぞれ複数個ずつ、転動自在に設けている。この状態で、複列に配置された上記各玉４、４には、予圧と共に背面組み合わせ型の接触角を付与している。又、これら両列の玉４、４のピッチ円直径は、上記内輪軌道８ａ、８ｂ及び上記両外輪軌道１４ａ、１４ｂの直径の差に応じて互いに異なっている。即ち、軸方向外側の列の各玉４、４（外側列）のピッチ円直径ＰＣＤOUT が、軸方向内側の列の各玉４、４（内側列）のピッチ円直径ＰＣＤINよりも大きく（ＰＣＤOUT ＞ＰＣＤIN）なっている。
【０００８】
特許文献１〜５に記載された、両列の転動体のピッチ円直径を異ならせた車輪支持用転がり軸受ユニットの構造は上述の通りである。この様な構造の場合には、外側列のピッチ円直径ＰＣＤOUT を大きくできる分、モーメント剛性を大きくして、旋回走行時の走行安定性向上と、車輪支持用転がり軸受ユニットの耐久性向上とを図る為の設計が容易になる。一方、内側列のピッチ円直径ＰＣＤINを大きくする必要がないので、懸架装置の一部（ナックル２４の支持孔２５、本発明の実施の形態を示す図１参照）を特に大径化する必要はない。従って、この懸架装置部分等を特に大型化しなくても、上記走行安定性、並びに、耐久性向上を図れる。
【０００９】
尚、上述の図５に示した構造では、複列に配置された玉４、４の直径を等しくしているが、図６に示した車輪支持用転がり軸受ユニット１ａの様に、外側列の玉４ａ、４ａの直径を、内側列の玉４ｂ、４ｂの直径よりも小さくする構造も、従来から知られている。この様な図６に示した従来構造の第２例の場合には、外側列の玉４ａ、４ａの数を内側列の玉４ｂ、４ｂの数よりも十分に多くして、この外側列の剛性を内側列の剛性よりも高くする程度をより顕著にしている。更に、図示の各例では、転動体として玉４、４ａ、４ｂを使用しているが、重量の嵩む自動車用の転がり軸受ユニットの場合には、転動体として円すいころを使用する場合もある。
【００１０】
上述の様な、外側列の転動体（玉４、４ａ）のピッチ円直径を内側列の転動体（玉４、４ｂ）のピッチ円直径よりも大きくした車輪支持用転がり軸受ユニット１、１ａの場合には、外輪３の直径が軸方向に関して変化する。具体的には、懸架装置を構成するナックル２４の支持孔２５に内嵌する為の軸方向内端部の外径に比べて、軸方向中間部乃至外端部の外径が大きくなる。そして、上記外輪３を上記ナックル２４に結合固定する為の結合フランジ１５を、外径が大きくなった、この外輪３の軸方向中間部に設ける必要がある。この様な構造の場合には、上記結合フランジ１５の外径が、（外側列と内側列とでピッチ円直径が互いに等しい）一般的な車輪支持用転がり軸受ユニットの場合に比べて大きくなる。
【００１１】
この為、上記結合フランジ１５と前記取付フランジ７との間隔、前記各スタッド９の軸方向長さ、これら各スタッド９の基端部に形成した前記鍔部１９の外径等の寸法関係によっては、これら各スタッド９を、上記取付フランジ７に形成した、前記各取付孔１７に抜き差ししにくくなる。具体的には、上記両フランジ１５、７同士の間隔が上記各スタッド９の軸方向長さよりも小さい場合で、且つ、これら各スタッド９の鍔部１９の内接円の直径が上記結合フランジ１５の外径よりも小さい場合には、この結合フランジ１５の外周縁と上記各スタッド９の鍔部１９とが干渉する可能性を生じる。
【００１２】
要するに、本発明の対象となる、外側列の転動体（玉４、４ａ）のピッチ円直径を内側列の転動体（玉４、４ｂ）のピッチ円直径よりも大きくした車輪支持用転がり軸受ユニット１、１ａの場合には、上記外輪３の軸方向中間部乃至外端部の外径が大きくなる分、上述の様な寸法関係を生じ易くなる。そして、この様な寸法関係になった場合には、上記各スタッド９の交換作業を行ないにくくなる。即ち、上記車輪支持用転がり軸受ユニット１、１ａを新たに製作する場合には、ハブ本体５と他の部材とを組み合わせる以前に（ハブ本体５単体の状態で）、上記取付フランジ７に上記各スタッド９を取り付けておけば、上記結合フランジ１５の外周縁と上記各スタッド９の鍔部１９との干渉が問題となる事はない。これに対して、傷んだスタッド９を交換する場合には、この干渉が問題となる。即ち、この干渉が生じた場合には、傷んだスタッド９を上記取付孔１７から抜き取ったり、新たなスタッド９をこの取付孔１７に差し込む事ができない。この様な場合には、スタッド９以外の部品は問題ないにも拘らず、上記車輪支持用転がり軸受ユニット１、１ａ全体を交換しなければならず、修理に要するコストが嵩むだけでなく、省資源化の面からも好ましくない。
【００１３】
この様な事情に鑑みて特許文献４には、外側列の玉４、４ａのピッチ円直径を各スタッド９のピッチ円直径の０．７倍以下（玉４、４ａのピッチ円直径／各スタッド９のピッチ円直径≦０．７）にする事が提案されている。但し、外側列の玉４、４ａのピッチ円直径を小さくする事で上記結合フランジ１５の外周縁と上記各スタッド９の鍔部１９との干渉を防止するのでは、上記各スタッド９のピッチ円直径との関係で、上記外側列の玉４、４ａのピッチ円直径が限られる。言い換えれば、上記各スタッド９のピッチ円直径は車種に応じてＪＩＳに規定された値を採用する為、上記特許文献４に記載された技術では、外側列の玉４、４ａのピッチ円直径を十分に大きくする事が難しくなる。この事は、上記車輪支持用転がり軸受ユニット１、１ａのモーメント剛性を確保する面からは不利である。
【００１４】
【特許文献１】特開２００３−２３２３４３号公報
【特許文献２】特開２００４−１０８４４９号公報
【特許文献３】特開２００４−３４５４３９号公報
【特許文献４】特開２００６−１３７３６５号公報
【特許文献５】国際公開ＷＯ２００５／０６５０７７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、上述の様な事情に鑑み、外側列の転動体のピッチ円直径が内側列の転動体のピッチ円直径よりも大きい車輪支持用転がり軸受ユニットで、取付フランジの取付孔内へのスタッドの抜き差しを行ない易い構造を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、前述した従来から知られている車輪支持用転がり軸受ユニットと同様に、外輪と、ハブと、複数個の転動体と、複数本のスタッドとを備える。
このうちの外輪は、内周面に複列の外輪軌道を、外周面に懸架装置に結合固定する為の結合フランジを、それぞれ有する。
又、上記ハブは、外周面の軸方向外端部に車輪を支持固定する為の取付フランジを、同じく軸方向に関する中間部及び内端部に複列の内輪軌道を、それぞれ有する。
又、上記各転動体は、これら両内輪軌道と上記両外輪軌道との間に各列毎に複数個ずつ、好ましくは背面組み合わせ型の接触角を付与された状態で設けられている。
又、上記各スタッドは、上記取付フランジの円周方向複数個所に形成した取付孔にそれぞれの基端寄り部分を内嵌すると共に、それぞれの基端部に形成した外向フランジ状の鍔部を上記取付フランジの軸方向内側面に突き当て、且つ、それぞれの中間部乃至先端部をこの取付フランジの軸方向外側面から突出させた状態で、この取付フランジに固定している。
そして、軸方向外側の列の転動体のピッチ円直径が、軸方向内側の列の転動体のピッチ円直径よりも大きい。
【００１７】
特に、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットに於いては、上記各スタッドの軸方向に関する上記鍔部の形状を、一部分の外径が他の部分の外径よりも小さい非円形としている。
この様な本発明を実施する場合に、好ましくは、請求項２に記載した様に、上記他の部分よりも外径が小さくなった、上記鍔部の一部分を、上記取付フランジの径方向内側に位置させる。
【発明の効果】
【００１８】
上述の様な構成を有する本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、各スタッドの基端部に設けた鍔部のうちで外径が小さくなった一部分を、取付フランジの径方向内方に位置させれば、この鍔部と、外輪の外周面に形成した結合フランジの外周縁とが干渉しにくくなる。この為、外側列の転動体のピッチ円直径が内側列の転動体のピッチ円直径よりも大きい車輪支持用転がり軸受ユニットで、この外側列の転動体のピッチ円直径を十分に確保しつつ、上記取付フランジの取付孔内への上記スタッドの抜き差しを行ない易くできる。この結果、車輪支持用転がり軸受ユニットのモーメント剛性の確保と、修理コストの低減並びに省資源化との両立を図れる。
【００１９】
更に、請求項２に記載した様に、他の部分よりも外径が小さくなった、上記鍔部の一部分を、上記取付フランジの径方向内側に位置させれば、この鍔部と、ハブの外周面でこの取付フランジの軸方向内側面内径寄り部分との干渉防止を図れる。この為、この取付フランジの軸方向内側面とハブの中間部外周面とを連続させる曲面部の曲率半径を大きくして、当該部分の強度向上等を図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
［実施の形態の第１例］
図１〜２は、請求項１にのみ対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例を含めて本発明の特徴は、外側列の玉４ａ、４ａのピッチ円直径を十分に確保しつつ、取付フランジ７の取付孔１７内へのスタッド９ａの抜き差しを行ない易くすべく、このスタッド９ａの基端部に設けた鍔部１９ａの形状を工夫した点にある。その他の部分の構成及び作用は、前述の図５或いは図６に示した従来構造と同様であるから、同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略し、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
【００２１】
本例の場合には、上記スタッド９ａの基端部に設けた鍔部１９ａの、このスタッド９ａの軸方向から見た場合の形状を、略Ｄ字形若しくは欠円状としている。具体的には、上記鍔部１９ａの外周縁の一部分を、上記スタッド９ａの中間部の外周面に関する接線方向に存在する仮想平面上に位置する、直線縁２０としている。これに対して、上記鍔部１９ａの外周縁の他の部分は、上記スタッド９ａの中間部と同心で、この中間部の外周面よりも大径の、円弧縁２１としている。そして、この円弧縁２１の円周方向両端と上記直線縁２０の両端とを連続させて、上記略Ｄ字形の鍔部１９ａとしている。
【００２２】
上述の様な構成を有する本例の車輪支持用転がり軸受ユニット１ａの場合、例えば、損傷したスタッド９ａを新たなスタッド９ａと交換するには、図１に鎖線で示す様に、上記鍔部１９ａのうちで上記直線縁２０を上記取付フランジ７の径方向内方に向けた状態で、上記スタッド９ａを上記取付フランジ７の取付孔１７内に抜き差しする。上記スタッド９ａの中心軸から上記直線縁２０の中央部迄の距離は、このスタッド９ａの中間部の半径と同程度であり、この中心軸から上記円弧縁２１迄の距離よりも小さい。この為、上記鍔部１９ａを上述の方向に向けて上記抜き差し作業を行なう事で、この鍔部１９ａの外周縁と、外輪３の外周面に形成した結合フランジ１５の外周縁とが干渉しにくくなる。この為、外側列の玉４ａ、４ａのピッチ円直径が内側列の転動体４ｂ、４ｂのピッチ円直径よりも大きい車輪支持用転がり軸受ユニット１ａで、この外側列の玉４ａ、４ａのピッチ円直径を十分に確保しつつ、上記取付フランジ７の取付孔１７内への上記スタッド９ａの抜き差しを行ない易くできる。この結果、上記車輪支持用転がり軸受ユニット１ａのモーメント剛性の確保と、修理コストの低減並びに省資源化との両立を図れる。
尚、上記スタッド９ａの鍔部１９ａの形状に関しては、円周方向の一部の直径を小さくできるものであれば良く、長円形、楕円形、矩形、正方形等、略Ｄ字形以外の形状を採用する事もできる。
【００２３】
［実施の形態の第２例］
図３〜４は、請求項１、２に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。上述の第１例の場合には、スタッド９ａの基端部を取付フランジ７の取付孔１７に内嵌固定した状態での、鍔部１９ａの位相を特に規定していない。即ち、抜き差し作業の間だけ、この鍔部１９ａの直線縁２０を上記取付フランジ７の径方向内側に向けさえすれば、後の状態でこの直線縁２０が何れの方向に向いていても差し支えないとしている。これに対して本例の場合には、他の部分である円弧縁２１よりも外径が小さくなった、鍔部１９ａの一部分である直線縁２０を、取付フランジ７の径方向内側に位置させている。この様な構成により、複数本のスタッド９ａの基端部を上記取付フランジ７に内嵌固定した状態での、これら各スタッド９ａの鍔部１９ａの内接円の直径を大きくしている。
【００２４】
本例は、この様にして各スタッド９ａの鍔部１９ａの内接円の直径を大きくする事により、この鍔部１９ａと、ハブ２を構成するハブ本体５の中間部外周面で上記取付フランジ７の軸方向内側面内径寄り部分との干渉防止を図っている。そして、この取付フランジ７の軸方向内側面と上記ハブ本体５の中間部外周面とを連続させる曲面部２２の断面形状の曲率半径を大きくすると共に、上記取付フランジ７の基端寄り部分の軸方向に関する厚さ寸法を大きくしている。上記曲率半径及び厚さ寸法を大きくする事は、何れも、上記取付フランジ７に加わるモーメントによりこの曲面部２２に生じる応力を緩和し、上記取付フランジ７の基端部の強度向上を図る面から有利になる。
【００２５】
又、上記曲率半径及び厚さ寸法を大きくする事で、次の(1) 〜(3) の様な効果も得られる。
(1) 上記ハブ本体５の鍛造加工が容易になり、コスト低減を図れる。
(2) ハブ本体５の軸方向外端部に設けた、パイロット部と呼ばれる位置決め円筒部２３の内径を大きくする事と合わせて、上記ハブ本体５の軸方向中間部で、外側列の内輪軌道８ａを形成した部分から上記取付フランジ７部分に掛けての部分の厚さ寸法の変化を小さく抑えられる。この為、鍛造加工に伴ってこの部分に生じる金属フローの方向を上記外側列の内輪軌道８ａに対し平行に近くできる。この結果、この内輪軌道８ａの転がり疲れ寿命を確保する面から有利になる。
(3) 高精度の車輪支持用転がり軸受ユニットを得る際に、上記取付フランジ７に上記各スタッド９ａを固定してから、上記内輪軌道８ａの仕上加工（研削加工）を施す場合がある。この様な場合に、上記鍔部１９ａがこの内輪軌道８ａ側に大きく突出していないので、この鍔部１９と仕上加工の為の砥石等とが干渉しにくく、この仕上加工を容易に行なえる。
その他の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１例と同様であるから、重複する説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す断面図。
【図２】スタッドの基端部に形成した鍔部をこのスタッドの軸方向から見た図。
【図３】本発明の実施の形態の第２例を示す半部断面図。
【図４】図３のＡ矢視図。
【図５】従来構造の第１例を示す断面図。
【図６】同第２例を示す断面図。
【００２７】
１、１ａ  車輪支持用転がり軸受ユニット
２    ハブ
３    外輪
４、４ａ、４ｂ  玉
５    ハブ本体
６    内輪
７    取付フランジ
８ａ、８ｂ  内輪軌道
９、９ａ  スタッド
１０    外周面側傾斜段部
１１    小径段部
１２    かしめ部
１３    段差面
１４ａ、１４ｂ  外輪軌道
１５    結合フランジ
１６    内周面側傾斜段部
１７    取付孔
１８    セレーション部
１９、１９ａ  鍔部
２０    直線縁
２１    円弧縁
２２    曲面部
２３    位置決め円筒部
２４    ナックル
２５    支持孔
【図１】
2008074181.tif 000003
【図２】
2008074181.tif 000004
【図３】
2008074181.tif 000005
【図４】
2008074181.tif 000006
【図５】
2008074181.tif 000007
【図６】
2008074181.tif 000008