(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体側に支持部材を介して支持される外輪と、この外輪の内側に複列の転動体を介して軸心回りに回転自在に支持されて車輪を取付けるためのハブホイールとを備えた車輪用軸受装置において、
前記外輪が軸受鋼で形成され、前記支持部材が、ＦＣ系鋳鉄あるいはアルミニウム合金、マグネシウム合金等の軽合金鋼を用いて鋳造により形成され、前記外輪の外周面に係止片が形成され、
前記係止片が前記支持部材の内周面に埋込まれて、前記外輪と前記支持部材とが一体化され、
前記支持部材の内周面と前記外輪の外周面とが接触しないよう前記支持部材の内周面と前記外輪の外周面との間に隙間が設けられていることを特徴とする車輪用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輪用軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車輪用軸受装置を、図９の断面図に示す。図は車両において従動輪側の車輪用軸受装置５０を示しており、ハブホイール５１の軸方向内端側に外装される複列転がり軸受（例えば玉軸受が用いられる）５２と、ハブホイール５１の軸心方向外端側に形成された取付けフランジ５３にボルト５４止めされるとともに車輪が取付けられるブレーキディスクロータ５６と、前記複列転がり軸受５２に、その外輪５７とは別体でボルト５８止めされるとともに外輪５７を車体側へ取付けるためのナックル（キャリアともいう）５９とを備えている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の車輪用軸受装置５０において、ナックル５９は転がり軸受５２に、その外輪５７とは別体でボルト５８止めされた構成であるので、ナックル５９と転がり軸受５２の外輪５７との接合部の剛性が不十分であり、また、部品点数が増加して全体の重量が増加していた。
【０００４】
そこで本発明は、上記課題に鑑み、接合部の剛性を向上し得るとともに、部品点数を削減して全体の重量を軽減し得る車輪用軸受装置の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明における課題解決手段は、車体側に支持部材を介して支持される外輪と、この外輪の内側に複列の転動体を介して軸心回りに回転自在に支持されて車輪を取付けるためのハブホイールとを備えた車輪用軸受装置において、前記外輪が軸受鋼で形成され、前記支持部材が、ＦＣ系鋳鉄あるいはアルミニウム合金、マグネシウム合金等の軽合金鋼を用いて鋳造により形成され、前記外輪の外周面に係止片が形成され、前記係止片が前記支持部材の内周面に埋込まれて、前記外輪と前記支持部材とが一体化され、前記支持部材の内周面と前記外輪の外周面とが接触しないよう前記支持部材の内周面と前記外輪の外周面との間に隙間が設けられている。
【０００９】
上記構成によれば、転がり軸受の外輪と支持部材との連続部分の剛性が向上し、両者を接合するためのボルトなどの部品を省略して、装置の軽量化を図る。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。なお、以下において（図面の簡単な説明の欄の記載も含む）、本発明の第一実施形態〜第四実施形態、及び、第六実施形態とするものは参考例としての実施形態であり、本願発明の請求項１に係る発明の実施形態は、本発明の第五実施形態とするもののうち図面の図６に示すものである。まず、参考例としての実施形態である第一実施形態を図１の断面図に基づいて説明する。
【００１６】
本発明の実施の第一形態に係る車輪用軸受装置１は、例えば従動輪側に用いられるもので、図示しない車輪を取付けて軸心回りに回転自在に設けられたハブホイール２と、このハブホイール２の軸心方向内端側（車両インナ側）に外装される複列転がり軸受３と、ハブホイール２の軸心方向外端側（車両アウタ側）に径方向外向きに突出する車輪取付けフランジ４が形成され、その外側面に対して、中央の凹状取付け部５が当接してボルト６で接合される環状のブレーキディスクロータ７とを備えている。
【００１７】
前記複列転がり軸受３は、ハブホイール２の軸心方向内端に外嵌固定されて単一内輪軌道面を有した内輪部材８と、二列の軌道溝を有する単一の外輪９と、二列で配設される複数の玉（転動体の一例）１０と、二つの冠形保持器１１とを備えて、ハブホイール２の外周面を一方内輪軌道面とする構成である。なお、ハブホイール２とは別体の内輪８をハブホイール２の外周面に軸方向に対で並べた構成にも適用できるし、ハブホイール２の外周面の軸方向両側に形成した凹部（溝）のそれぞれに内輪８を嵌着させることでハブホイール２と内輪8とを一体化させた構成にも適用できる。
【００１８】
前記外輪９の外周面部には、外輪９を車体側へ取付けるためのナックル（支持部材の一例）１５が設けられ、前記複列転がり軸受３の外輪９とナックル１５とが、軸受鋼（ＳＵＪ−２規格）あるいは構造用合金鋼（ＳＣＭ規格）あるいは炭素鋼で、鍛造により一体形成されている。
【００１９】
そして前記外輪９の内周面に形成された軌道溝に対して、高周波焼入れ等の表面硬化処理が施されている。なお、この表面硬化処理により形成された硬化層は軌道間で連続してもあるいは不連続であってもよい。
【００２０】
なお、ハブホイール２の取付けフランジ４およびブレーキディスクロータ７の盤面には、車輪をブレーキディスクロータ７に取付けるためのボルト１２が挿通されている。
【００２１】
上記構成において、複列転がり軸受３の外輪９とナックル１５とが鍛造により一体形成されているので、従来のように、ナックル１５と、複列転がり軸受３の外輪９とを別体で形成してボルトにより接合する場合に比べて接合部の剛性を向上させることができる。
【００２２】
また、複列転がり軸受３の外輪９とナックル１５とを鍛造により一体形成することにより、接合用のボルトが不要になり、従って、部品点数が減少して装置を軽量化することができる。
【００２３】
次に、図２の断面図に基づいて、本発明の実施の第二形態を説明する。本発明の実施の第二形態に係る車輪用軸受装置１は、車輪取付けフランジ４を有するハブホイール２と、このハブホイール２の車輪取付けフランジ４に対して軸心方向内端側に外装される複列転がり軸受３とを備えている。
【００２４】
前記外輪９の外周面部には、外輪９を車体側へ取付けるためのナックル１５が設けられ、このナックル１５と、複列転がり軸受３の外輪９とが、軸受鋼あるいは構造用合金鋼あるいは炭素鋼で鍛造により一体的に形成されている。
【００２５】
また、車輪取付けフランジ４の盤面にブレーキディスクロータ７が設けられ、このブレーキディスクロータ７は、ハブホイール２の車輪取付けフランジ４形成後に鋳造によって車輪取付けフランジ４に一体形成されている。
【００２６】
そして、このブレーキディスクロータ７には、凹状取付け部５に対向して、車輪取付けフランジ４の内側面に当接する環状係止部２０が、ブレーキディスクロータ７の鋳込み作業の際に同時に形成され、車輪取付けフランジ４は、前記取付け部５と環状係止部２０とで挟まれてブレーキディスクロータ７の、軸心方向への動き（がたつき）が阻止されている。他の構成は、上記実施の第一形態と同様であるので省略する。
【００２７】
本発明の実施の第二形態において、複列転がり軸受３の外輪９とナックル１５とを鍛造により一体形成し、ハブホイール２の車輪取付けフランジ４とブレーキディスクロータ７とを鋳造により一体形成しているので、従来のように、複列転がり軸受３の外輪９とナックル１５とを別体で形成し、ハブホイール２とブレーキディスクロータ７とを別体で形成してボルトにより接合する場合に比べて、接合部の剛性を向上させることができる。
【００２８】
また、複列転がり軸受３の外輪９とナックル１５を一体的に形成し、ハブホイール２とブレーキディスクロータ７とを一体的に形成することにより、接合用のボルトが不要になり、従って、部品点数を減少して装置を軽量化することができる。
【００２９】
次に、図３の断面図に基づいて、本発明の実施の第三形態を説明する。本発明の実施の第三形態に係る車輪用軸受装置１は、ナックル１５と複列転がり軸受３の外輪９とが、ＦＣＤ等の鋳鉄あるいはアルミニウム合金、マグネシウム合金等の軽合金鋼を用いて鋳造により一体的に形成されている。
【００３０】
また、前記外輪９の内周面に、鋼板を環状に形成した、外輪９とは別形成の鋼製スリーブ１３が嵌着され、この鋼製スリーブ１３の内周表面が、複列転がり軸受３の玉１０の外輪軌道面として用いられる。この鋼製スリーブ１３を外輪９の内周面に嵌着する理由は、軽合金鋼は硬度が低いので、熱処理して硬化させた鋼製スリーブ１４を嵌着することで外輪軌道面として必要な硬度および十分な滑らかさを得るためである。
【００３１】
また、本発明の実施の第三形態では、ハブホイール２の軸心方向外端側を、ハブホイール２の径方向外向きに拡径して円盤状になし、その外周側がブレーキディスクロータ７の一方の制動部７Ａとされている。すなわち、このハブホイール２とブレーキディスクロータ７の一方の制動部７Ａとは、鋳造によって一体ものとして形成されている。この一方の制動部７Ａに対向して、複列転がり軸受３の外輪９を外装するように、ブレーキディスクロータ７の他方の制動部７Ｂが設けられている。
【００３２】
なお、ブレーキディスクロータ７における一方の制動部７Ａの中央の凹状取付け部５には、車輪をブレーキディスクロータ７に取付けるためのボルト１２が挿通されている。他の構成は、上記実施の第一形態と同様であるので省略する。
【００３３】
本発明の実施の第三形態において、複列転がり軸受３の外輪９とナックル１５とを鋳造により一体形成し、ハブホイール２の車輪取付けフランジ４とブレーキディスクロータ７とを鋳造により一体形成しているので、従来のように、複列転がり軸受３の外輪９とナックル１５とを別体で形成し、ハブホイール２とブレーキディスクロータ７とを別体で形成してボルトにより接合する場合に比べて、接合部の剛性を向上させることができる。
【００３４】
また、複列転がり軸受３の外輪９とナックル１５を一体的に形成し、ハブホイール２とブレーキディスクロータ７とを一体的に形成することにより、接合用のボルトが不要になり、従って、部品点数を減少して構造全体の重量を軽量化することができる。
【００３５】
さらに、外輪９を鋳造によって形成しても、その内周面に熱処理して硬化させた鋼製スリーブ１３を嵌着したことにより、玉１０の外輪軌道面として十分な硬度と滑らかさが得られる。
【００３６】
なお、上記実施の第三形態では、外輪９の内周面に鋼製スリーブ１３を嵌着したが、鋼製スリーブ１３を設ける代わりに、外輪９の内周面にセラミックコーティング、あるいは金属溶射による硬質膜を施すように構成してもよく、この場合も上記実施の第三形態と同様に、玉１０の軌道面として十分な硬度と滑らかさが得られる。
【００３７】
次に、図４の断面図に基づいて、本発明の実施の第四形態を説明する。上記実施の第三形態では外輪９の内周面に鋼製スリーブ１３を嵌着して玉１０の外輪軌道面として用いたが、実施の第四形態では、外輪９の内周面に鋼製スリーブ１３を嵌着する代わりに、外輪軌道面の軌道予定領域２０（図中にクロスハッチングで示す）が、ハブホイール２および外輪９の加熱加工中に酸素ガスを供給することで脱炭させて硬化した硬化部とされている。なお、この硬化部は軌道面として十分な硬度を有するように０．５％程度にまで炭素を除去（５７〜６５ＨＲＣとなるように脱炭）する。
【００３８】
このように、ハブホイール２および外輪９の軌道予定領域に、ハブホイール２および外輪９の加熱加工中に、酸素ガスを供給することで脱炭して硬化した硬化部を設けることにより、所定の硬度を有し、また十分な滑らかさを有した軌道面が得られる。他の構成は上記実施の第三形態と同様であるので省略する。
【００３９】
次に、図５の断面図に基づいて、本発明の実施の第五形態を説明する。本発明の実施の第五形態では、ナックル１５が、複列転がり軸受３の外輪９形成後に、外輪９に形成した取付け片９ａを含むように、鋳造により外輪９と一体形成されたものである。他の構成は、上記実施の第二形態と同様であるので省略する。そして、上記第五形態において、実施の第四形態のように、外輪軌道面の軌道予定領域２０に、酸素ガスを供給することで脱炭させて硬化した硬化部を設けてもよいことは勿論である。
【００４０】
なお、実施の第五形態における外輪９の材料はナックル１５とは別の材料（軸受鋼）を用いてもよい。そして、本発明の実施の第五形態において、複列転がり軸受３の外輪９とナックル１５とを鋳造により一体的に形成し、ハブホイール２とブレーキディスクロータ７とを鋳造により一体的に形成しているので、従来のように、ナックル１５と、複列転がり軸受３の外輪９とを別体で形成し、ブレーキディスクロータ７とハブホイール２とを別体で形成してボルトにより接合する場合に比べて、双方の接合部の剛性を向上させることができる。
【００４１】
また、複列転がり軸受３の外輪９と、ナックル１５とを一体的に形成し、ブレーキディスクロータ７とハブホイール２とを一体的に形成することにより接合用のボルトが不要になり、従って、部品点数が減少して装置を軽量化することができる。
【００４２】
なお、この実施の形態において、図６に示すように、複列転がり軸受３の外輪９の外周面に、ナックル１５の内周面に埋まり込む係止片９ｂを環状あるいは所定角度置きに形成したり、外周面にスプライン又はセレーションを設けて、これら係止部によってナックル１５を一体的に形成し、また連結することにより、複列転がり軸受３の外輪９とナックル１５とをより確実に一体化させることができる。請求項１に係る発明の実施形態は、この図６に示す実施形態であり、かつ外輪９の材料をナックル１５とは別材料である軸受鋼とするものである。なお、図６に示す実施形態では、図示されているように、支持部材であるナックル１５の内周面と外輪９の外周面とが接触しないようナックル１５の内周面と外輪９の外周面との間に隙間が設けられている。
【００４３】
次に、本発明の実施の第六形態を図７の断面図および図８の模式図に基づいて説明する。本発明の実施の第六形態に係る車輪用軸受装置１は、これを駆動輪側に用いたもので、車軸（駆動シャフト）３０が、例えばツェッパタイプ（バーフィールド型）の等速ジョイント３１を介してハブホイール２に連結するよう構成され、等速ジョイント３１の外輪３１ａと一体の軸部３２が、ハブホイール２の中心穴２Ａに対してスプライン嵌合されている。
【００４４】
また、図８に示すように、ハブホイール２は、駆動シャフトアッセンブリ３３を介して車両のデファレンシャル装置３４に連結され、この駆動シャフトアッセンブリ３３は、駆動シャフト３０の車両アウタ側に等速ジョイント３１を取付け、車軸３０の車両インナ側（デファレンシャル装置側）に別の等速ジョイント３５を取付けた構成である。他の部分構成は、上記実施の第一形態と同様であるので省略する。
【００４５】
本発明の実施の第六形態において、等速ジョイント３１，３５は、図８に示すような形態で駆動シャフト３０を介してデファレンシャル装置３４に対して連結し、これにより、駆動シャフト３０の回転力が、ハブホイール２に取付けられている車輪に伝達される。
【００４６】
そして、複列転がり軸受３の外輪９とナックル１５とが鍛造により一体的に形成されているので、従来のように、複列転がり軸受３の外輪９とナックル１５とを別体で形成してボルトにより接合する場合に比べて、接合部の剛性を向上させることができる。また、複列転がり軸受３の外輪９とを鍛造により一体形成することにより、接合用のボルトが不要になり、従って、部品点数が減少して構造全体の重量を軽量化することができる。
【００４７】
なお、実施の第六形態において、実施の第二、第五形態のように、ブレーキディスクロータ７とハブホイール２の車輪取付けフランジ４を鋳造により一体形成することで、さらに構造を軽量化させることができる。
【００４８】
さらに、上記各実施形態では、複列転がり軸受３の構成として、ハブホイール２の軸心方向内端（車両インナ側）に内輪部材８を嵌着した例を示したがこれに限定されるものではなく、内輪部材８を軸心方向外側（車両アウタ側）にも配置した構成、すなわち各列の玉１０のそれぞれの内輪軌道面をそれぞれの内輪部材８の外周面とした構成の車輪用軸受装置に用いることもできる。また、外輪９とナックル１５を鋳造により一体としてもよい。
【００５１】
【発明の効果】
本発明は、外輪が軸受鋼で形成され、前記支持部材が、ＦＣ系鋳鉄あるいはアルミニウム合金、マグネシウム合金等の軽合金鋼を用いて鋳造により形成され、前記外輪の外周面に係止片が形成され、前記係止片が前記支持部材の内周面に埋込まれて、前記外輪と前記支持部材とが一体化され、前記支持部材の内周面と前記外輪の外周面とが接触しないよう前記支持部材の内周面と前記外輪の外周面との間に隙間が設けられている軸受鋼材からなるので、転がり軸受の外輪と支持部材との連続部分の剛性が向上し、両者を接合するためのボルトなどの部品を省略して、装置の軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第一形態を示す車輪用軸受装置の断面図である。
【図２】本発明の実施の第二形態を示す車輪用軸受装置の断面図である。
【図３】本発明の実施の第三形態を示す車輪用軸受装置の断面図である。
【図４】本発明の実施の第四形態を示す車輪用軸受装置の断面図である。
【図５】本発明の実施の第五形態を示す車輪用軸受装置の断面図である。
【図６】複列転がり軸受の外輪とナックルの嵌合状態を示す拡大断面図である。
【図７】本発明の実施の第六形態を示す車輪用軸受装置の断面図である。
【図８】同じく使用形態を示す模式図である。
【図９】従来の車輪用軸受装置の断面図である。
【符号の説明】
１      車輪用軸受装置
２      ハブホイール
３      複列転がり軸受
４      車輪取付けフランジ
５      取付け部
７      ブレーキディスクロータ
９      外輪
１５    ナックル
【図１】
0004671008.tif 000002
【図２】
0004671008.tif 000003
【図３】
0004671008.tif 000004
【図４】
0004671008.tif 000005
【図５】
0004671008.tif 000006
【図６】
0004671008.tif 000007
【図７】
0004671008.tif 000008
【図８】
0004671008.tif 000009
【図９】
0004671008.tif 000010