(57)【要約】【課題】ハブ輪の外周面に形成する内輪等の部材を固定する小径段部において、ハブの小径段部とハブの段差面との間のＲ部に過大な引っ張り荷重が働くことを防止し、軸受装置の耐久性を向上する。【解決手段】車輪用軸受装置１のハブ２外周に形成した小径段部８に内輪３等の部材を固定したものにおいて、ハブ２の外周面における外径寸法が小さくなっている段差面１２と小径段部８の結合部に、ここに嵌合する内輪３等の部材の面取りＲ面２７よりも半径が大きく、前記内輪等の部材が当接しない単一円弧からなる溝３１を形成する。それにより、静的大荷重下での過大な引っ張り荷重による変形を吸収し、静的大荷重が働いた際の応力集中を緩和することができる。【選択図】図１
2005212713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面の外端部に車輪を支持する為のフランジを、同中間部に直接または別体の内輪を介して第一の内輪軌道を、同内端部にこの第一の内輪軌道を形成した部分よりも外径寸法が小さくなった小径段部を、それぞれ形成したハブと、外周面に第二の内輪軌道を有し、上記小径段部に外嵌された内輪と、内周面に上記第一の内輸軌道に対向する第一の外輪軌道及び上記第二の内輪軌道に対向する第二の外輪軌道を形成した外輪と、上記第一、第二の内輪軌道と上記第一、第二の外輪軌道との間に、それぞれ複数個ずつ設けられた転動体とを備える車輪支持用軸受装置において、
上記ハブの前記小径段部の基部に、前記段部に嵌合する部材の面取りＲ面よりも半径が大きく、前記部材が当接しない単一円弧からなる溝を形成したことを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項２】
前記溝の半径方向外側の端部は、嵌合する部材の前記面取りＲ面の端部よりも半径方向外側に位置することを特徴とする請求項１記載の車輪用軸受装置。
【請求項３】
前記溝の軸線方向内側の端部は、嵌合する部材の前記面取りＲ面の端部よりも軸線方向内側に位置することを特徴とする請求項１記載の車輪用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動車の車輪を車体に対して回転自在に支持するための車輪用軸受装置に関し、特にハブ軸外周の内輪嵌合用段差部に応力が集中しないようにした車輪用軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の車輪は、車輪支持用軸受装置により懸架装置に支持する。図５は、従来から広く用いられている車輪支持用軸受装置の１例を示している。この車輪支持用軸受装置１は、ハブ２と、内輪３と、外輪４と、複数個の転動体５、５とを備える。このうちのハブ２の外周面の外端部には、車輪を支持する為のフランジ６を形成している。また、このハブ２の中間部には第一の内輪軌道７を、同じく内端部には外径寸法が小さくなった小径段部８を、それぞれ形成している。この種の車輪支持用軸受装置は、例えば特開２００３−４８４０５号公報等の多数の公報に開示されている。
【０００３】
なお、この車輪支持用軸受装置１が車体に取り付けられた状態では、通常は車輪が取り付けられるフランジ６が車体の幅方向外側に位置し、その反対側が車体の幅方向中央寄りで車体の内側に位置するので、図面にも示しているとおり、以降この車輪支持用軸受装置１の各部材において、このフランジ６側を外側、その反対側を内側と呼ぶ。
【０００４】
そして、この小径段部８の外周に内輪３を圧入し、内輪３の外端面をハブ２の段差面１２と突き合わせることにより、複列転送面７、９を有する内方部材が溝成される。図示例の軸受装置は、内方部材の複列の転送面のうちの一方７をハブ２の外周に直接形成し、他方９を内輪３の外周に形成したものである。
【０００５】
上記ハブ２の内端部には雄ねじ部１０を形成し、この雄ねじ部１０の先端部を、上記内輪３の内端面よりも内方に突出させている。そして、この雄ねじ部１０に螺合したナット１１と上記小径段部８の段差面１２との間で上記内輪３を挟持することにより、この内輪３を上記ハブ２の所定位置に結合固定している。上記雄ねじ部１０の先端部外周面には係止凹部１７を形成している。そして、上記ナット１１を所定のトルクで緊締した後、このナット１１の一部で上記凹部１７に整合する部分を直径方向内方にかしめ付けることにより、このナット１１の緩み止めを図っている。
【０００６】
また、上記外輪４の内周面には、上記第一の内輪軌道７と対向する第一の外輪軌道１３及び上記第二の内輪軌道９に対向する第二の外輪軌道１４を形成している。そして、これら第一、第二の内輪軌道７、９と第一、第二の外輪軌道１３、１４との間に上記転動体５、５を、それぞれ複数個ずつ設けている。尚、図示の例では、転動体５、５として玉を使用しているが、重量の嵩む自動車用のハブユニットの場合には、これら転動体としてテーパころを使用する場合もある。
【０００７】
また、図示の例では、上記外輪４の外端部内周面と上記ハブ２の外周面との間にシールリング２２を設けることにより、上記転動体５、５を設置した空間に塵芥が進入したり、或はこの空間から潤滑油等が漏出するのを防止している。また、上記外輪４の内端部には、この外輪４の内端開口部を塞ぐ蓋体２３を装着している。
【０００８】
上述のような車輪支持用軸受装置１を自動車に組み付けるには、上記外輪４を、その外周面に形成した外向フランジ状の取付部１５により懸架装置に固定し、上記フランジ８に車輪を固定する。この結果、この車輪が懸架装置に対して回転自在に支持される。
【０００９】
また、米国特許第５２２６７３８号明細書には、図６に示すような構造の車輪支持用軸受装置１が記載されている。この従来構造の第２例の場合には、ハブ２の内端部で内端３の内端面よりも内方に突出した部分を直径方向外方に折り曲げることによりかしめ部１６を形成し、このかしめ部１６と小径段部８の段差面１２との間で、上記内輪３を挟持している。
【００１０】
一方、上記図６に示した従来溝造の第２例の場合には、部品製造作業及び組立作業の面倒は解消できるが、ハブ２に対して内輪３を結合固定する為のかしめ部１６の形成時に、このかしめ部１６が隣接する内輪３の内周面に、直径方向外方に向いた力が加わる為、この内輪３の直径が僅かとはいえ変化する。そして、この変化量が大きくなると、予圧過大や予圧抜けが生じる恐れがある。
【００１１】
このような不都合を解消すべく特開平９−２２０９０４号公報には、図７に示すような構造の車輪支持用軸受装置１が記載されている。この従来構造の第３例の場合には、ハブ２の内端部に形成した小径段部８の中間部内端寄り部分で、この小径段部８に外嵌した内輪３よりも内方に突出した部分に、鋼等の十分な剛性を有する金属により断面矩形で全体を円環状に形成した、間座１８を外嵌している。上記ハブ２の内端面には円形の凹部１９を形成することにより、このハブ２の内端部に円筒部２０を形成し、この円筒部２０の内端部で上記間座１８の内側面よりも内方に突出した部分を直径方向外方にかしめ広げることにより、かしめ部１６を形成している。
【００１２】
前記図７に示すような車輪支持用軸受装置１の場合、上記間座１８を設けることにより、上記かしめ部１６のかしめ強度を十分に大きくした場合でも、上記内輪３が直径方向に弾性変形することを確実に防止でき、かしめ部１６の形成に伴って、上記内輪３の直径が変化することがないようにしている。
【特許文献１】特開２００３−４８４０５号公報
【特許文献２】米国特許第５２２６７３８号明細書
【特許文献３】特開平９−２２０９０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来、上記車輪用軸受装置の設計は、主として繰り返し荷重による転走面の転がり寿命や疲労破壊、静的大荷重下での強度を検討することにより行われている。当該軸受装置の実際の使用中は、車両の旋回などに伴い、横方向の荷重による垂直曲げモーメントが作用するので、ハブは大きな曲げモーメント荷重を繰り返し受けることになる。この大きなモーメント荷重の繰り返し負荷は、軸受装置の耐疲労性が大きく影響を及ぼすと考えられる。
【００１４】
上記静的大荷重下での強度を検討する際、静的大荷重を受けると上記ハブ２の小径段部８とハブ２の段差面１２との間のＲ部に過大な引っ張り荷重が働き、軸受装置の耐久性に大きな影響を及ぼすという問題があった。
【００１５】
即ち、従来の車輪支持用軸受装置においては、例えば図８（ａ）にハブ２の小径段部８とハブ２の段差面１２との間の段差Ｒ面２８近傍を拡大した断面で示すように、内輪３の面取りＲ面２７はＯ１を中心とする半径ｒ１の面であるのに対して、前記段差Ｒ面２８の半径ｒ２は少なくとも前記半径ｒ１と同一か、幾分余裕をとってＯ２を中心とした前記半径ｒ１よりも小さな半径に形成している。
【００１６】
即ち、前記段差Ｒ面２８の半径ｒ２が内輪３の面取りＲ面２７の半径ｒ１がより単に大きいときには、図８（ｃ）に示すように内輪３をハブ２の小径段部８に内側から嵌合する際、最初に面取りＲ面２７が段差Ｒ面２８に当接することにより、段差面１２に対して内輪の外端面２９が当接することができなくなり、その後の内輪のかしめ固定及び軸受に対する予圧付与等が適切に行うことができなくなるためである。
【００１７】
また、例えば図８（ｂ）に示すように、ハブ２の前記段部Ｒ面２８を内輪３の面取りＲ面２７とほぼ同一半径Ｒ１としたときに、研削用の逃げ溝２９を鍛造や切削で形成することもある。このような研削用の逃げ溝２９は種々の形状のものが適用されるが、多くの場合Ｏ３を中心等する半径ｒ３のような面となり、このときの半径ｒ３は少なくとも内輪３の面取りＲ面２７の半径ｒ１より大きくすることはなく、前記図８（ａ）に示される段部Ｒ面２８の半径ｒ２よりも小さな半径に設定されることとなる。
【００１８】
このように、荷重が集中しやすいハブ２の小径段部８と段差面１２との間の段部Ｒ面２８部分には、少なくとも内輪の面取りＲ面２７と同一半径かそれより小さい半径部分が存在することとなるため、この部分に前記のように過大な引っ張り荷重が働き、軸受装置の耐久性を低下させる原因となる。
【００１９】
したがって本発明は、車輪支持用軸受装置におけるハブ輪の外周面に形成する内輪嵌合用の小径段部において、ハブの小径段部とハブの段差面との間のＲ部に過大な引っ張り荷重が働くことを防止し、軸受装置の耐久性を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の車輪支持用軸受装置は、上述の図５に示した従来の第１例、或いは図６に示した従来の第２例の車輪支持用軸受装置と同様に、外周面の外端部に車輪を支持する為のフランジを、同じく中間部に直接または別体の内輪を介して第一の内輪軌道を、同じく内端部にこの第一の内輪軌道を形成した部分よりも外径寸法が小さくなった小径段部を、それぞれ形成したハブと、外周面に第二の内輪軌道を有し、上記小径段部に外嵌された内輪と、内周面に上記第一の内輪軌道に対向する第一の外輪軌道及び上記第二の内輪軌道に対向する第二の外輪軌道を形成した外輪と、上記第一、第二の内輪軌道と上記第一、第二の外輪軌道との間に、それぞれ複数個ずつ設けられた転動体とを備える。このような車輪支持用軸受装置において、特に本発明の車輪支持用軸受装置においては、上記ハブの前記小径段部の基部に生じる応力集中を緩和するため、前記小径段部の基部に、その段部に嵌合する部材の面取りＲ面よりも半径が大きく、前記部材が当接しない単一円弧からなる溝を形成したことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の他の車輪支持用軸受装置は、前記車輪支持用軸受装置において、前記溝の半径方向外側の端部は、嵌合する部材の前記面取りＲ面の端部よりも半径方向外側に位置することを特徴とする。
【００２２】
更に、本発明の他の車輪支持用軸受装置は、前記車輪支持用軸受装置において、前記溝の軸線方向内側の端部は、嵌合する部材の前記面取りＲ面の端部よりも軸線方向内側に位置することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
上述のように本発明の車輪支持用軸受装置は、静的大荷重下でハブの小径段部と段差面と接続部に過大な引っ張り荷重が働き変形が起きた際に、この接続部に内輪等の部材の面取りＲ面の半径より大きな半径をなす逃げ溝が内輪等の部材の組み込みに支障がないように形成されているので、前記のような静的な過大荷重での変形を吸収し、応力集中を従来のものよりも緩和することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明は車輪支持用軸受装置におけるハブ輪の外周面に形成する内輪等の部材嵌合用の小径段部において、ハブの小径段部とハブの段差面との間のＲ部に過大な引っ張り荷重が働くことを防止し、軸受装置の耐久性を向上することを、外周面の外端部に車輪を支持する為のフランジを、同じく中間部に直接または別体の内輪を介して第一の内輪軌道を、同じく内端部にこの第一の内輪軌道を形成した部分よりも外径寸法が小さくなった小径段部を、それぞれ形成したハブと、外周面に第二の内輪軌道を有し、上記小径段部に外嵌された内輪と、内周面に上記第一の内輸軌道に対向する第一の外輪軌道及び上記第二の内輪軌道に対向する第二の外輪軌道を形成した外輪と、上記第一、第二の内輪軌道と上記第一、第二の外輪軌道との間に、それぞれ複数個ずつ設けられた転動体とを備える車輪支持用軸受装置において、上記ハブの前記小径段部の基部に、前記段部に嵌合する部材の面取りＲ面よりも半径が大きく、前記部材が当接しない単一円弧からなる溝を形成することにより実現した。
【実施例１】
【００２５】
図１は、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例の特徴は、ハブ２の内端部に形成された小径段部８と段差面１２の間のＲ部に関するものであり、その他の部分の構造及び作用については、前述の図５に示した従来構造の第１例、図６に示した従来構造の第２例、或いは図７に示した第３例と同様であるので、同一部材には同一符号を付して、重複する説明を省略若しくは簡略にし、本発明の特徴部分を中心に説明する。
【００２６】
図１（ａ）において、上記ハブ２の内端部に形成した小径段部８には、この小径段部８の内側から上記内輪３を外嵌し、上記内輪３より内方に形成した円筒部２０を直径方向外方にかしめ広げることにより、かしめ部１６を形成して、このかしめ部１６により、かしめ部の外端面を上記内輪３の内端面２１に向け抑え付けて、この内輪３を段差面１２との間で挟持し、上記ハブ２に結合固定している点は前記従来例と同様であるが、特に本発明においては図１（ｂ）に要部拡大図を示しているように、小径段部８と段差面１２との連結角部に、内輪３の面取りＲ面２７より大径の溝３１を形成している。
【００２７】
更に主要部を拡大して示した図２（ａ）に示されるように、内輪３の面取りＲ面２７については、Ｏ１を中心とする半径ｒ１の曲面であり、曲面範囲は角度α１であって、内輪３の外端面２９におけるＡ１の位置から内輪３の径方向内面３０におけるＢ１の位置まで延びているとき、図２（ａ）の実施例における溝３１の溝内面３２については、前記面取りＲ面２７の中心と同じ位置であるＯ２を中心とし、前記半径ｒ１よりも大きな半径ｒ２の曲面で形成している。それにより、溝３１の溝内面３２は段差面１２におけるＡ２の位置から小径段部８におけるＢ２の位置までα２の角度延び、この範囲内においては小径段部８に嵌合した内輪３は面取りＲ面２７を含め、内輪３と接することはなくなる。
【００２８】
上記のような設定により図１（ａ）に示すように、溝内面３２における段差面１２側の端部Ａ２は、面取りＲ面２７における外端面２９側の端部Ａ１より半径方向外側に位置し、溝内面３２における小径段部８側の端部Ｂ２は、面取りＲ面２７の径方向内面３０側の端部Ｂ１より軸線方向外側に位置する。
【００２９】
上述のように構成する本実施例の車輪支持用軸受装置１の場合、上記ハブ２の内端部に形成した小径段部８と段差面１２の接続部に形成する溝３１の溝内面３２を、内輪３の面取りＲ面２７より大きな半径で、溝内面３２の半径方向端部Ａ２を少なくとも内輪３の面取りＲ面２７の半径方向端部Ａ１より半径方向外側に位置するようにし、また、上記溝内面３２の軸線方向端部Ｂ２を少なくとも内輪３の面取りＲ面２７の軸線方向外側端部Ｂ１より軸線方向内側に位置するように形成すると共に、内輪３の小径段部８への嵌合時においても溝内面３２に内輪３が接しないようにする種々の実施の態様で溝３１を形成することができ、例えば図２（ｂ）（ｃ）に示すような簡単な変形を行うこともできる。
【００３０】
即ち、図２（ｂ）に示す例においては、溝３１の中心位置Ｏ３を内輪３の面取りＲ面２７の中心位置Ｏ１より、形成する面の半径方向内側に配置し、また半径を大きく設定することにより溝内面３２の両端部Ａ２、Ｂ２の位置は前記の例と同じ位置とした例を示している。また、図２（ｃ）に示す例においては前記（ｂ）とは逆に、溝３１の中心位置Ｏ４を内輪３の面取りＲ面２７の中心位置Ｏ１より、形成する面の半径方向外側に配置し、半径を大きく設定することにより溝内面３２の両端部Ａ２、Ｂ２の位置は前記の例と同じ位置とし、且つ前記のように溝内面３２に内輪が接しないようにした例を示している。このような設定により、溝内面３２の端部の位置を同じにしながら、形成する溝内面の半径を各種に設定することができ。
【００３１】
上記各実施の態様においては溝内面３２の端部を同一のＡ２、Ｂ２の位置にした場合における種々の態様を示したが、本発明においては前記のような条件に適合するならば更に種々の態様で実施することができる。
【００３２】
このような溝３１を形成することにより、静的大荷重下での過大な引っ張り荷重による変形を吸収することが可能であり、また静的大荷重が働いた際の応力集中を緩和することが可能となる。
【実施例２】
【００３３】
前記実施例においてはハブ２の外周に直接内輪軌道７を形成した例を示したが、そのほか例えば図３に示すような車輪支持用軸受装置１に本発明を適用することができる。即ち図３に示す実施例においては、ハブ２のフランジ６の内方に直ちに小径段部８を形成し、この小径段部８に第一内輪３３と第二内輪３４を順に嵌合し、その後前記実施例と同様にハブ２の内方に形成した円筒部を外側にかしめてかしめ部１６を形成することにより、第一内輪３３の外端面３５をハブ２の段差面１２に押しつけることによりこれらを一体的に強固にハブ２に対して固定しており、更にこの実施例においては、前記実施例が転動体として球を用いていたのに対して、円錐コロ３６、３７を用いた例を示している。
【００３４】
上記のような車輪支持用軸受装置１においても、ハブ２の段差面１２とハブ２の小径段部８とが交差する部分、即ちハブ２の外周において小径となる段部の基部に、前記段部に嵌合する内輪の面取りＲ面よりも半径が大きく、前記内輪が当接しない単一円弧からなる溝３１を形成している。したがってこの実施例においても、この溝３１によって静的大荷重下での過大な引っ張り荷重による変形を吸収することが可能であり、また静的大荷重が働いた際の応力集中を緩和することが可能となる。
【実施例３】
【００３５】
上記実施例においては、いずれもハブの軸端部の円筒部を径方向外側に拡径しながら屈曲させ、内輪の端面にこれを押しつけ、内輪を段差面に押圧し固定する形式の車輪支持用軸受装置の例を示したが、それ以外に例えば図４に示すように、前記図５に示した従来の第１例と同様、ハブ２の内端部に雄ねじ部１０を形成し、この雄ねじ部１０の先端部を、内輪３の内端面よりも内方に突出させ、この雄ねじ部１０に螺合したナット１１と小径段部８の段差面１２との間で上記内輪３を挟持することにより、この内輪３を上記ハブ２の所定位置に固定する形式の車輪支持用軸受装置に対しても適用することができる。即ち、図５に示した実施例においても、内輪３が固定される小径段部８の基部に、この段部に固定する内輪３の面取りR面２７よりも半径が大きく、且つその内輪が当接しない単一円弧からなる溝３１を形成している。それにより、この実施例においても前記各実施例と同様に、前記溝３１によって静的大荷重下での過大な引っ張り荷重による変形を吸収することが可能であり、また静的大荷重が働いた際の応力集中を緩和することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は前記実施例に示したような転動体に玉を用いたもの以外に、円すいころ、円筒ころ、球面ころなどの転動体を用いたものにも適用することができ、更に前記実施例においては従動輪に用いる車輪支持用軸受装置の例を示したが、等速ジョイントの軸が挿入される駆動輪に用いる車輪支持用軸受装置に対しても同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施例の断面図であり、（ａ）はその全体断面図、（ｂ）は（ａ）の要部断面図である。
【図２】同実施例の更に要部を示す断面図であり、（ａ）は溝の第１の態様を示し、（ｂ）は第２の態様、（ｃ）は第３の態様を示す断面図である。
【図３】本発明の第２実施例の断面図である。
【図４】本発明の第３実施例の断面図である。
【図５】従来例の断面図である。
【図６】他の従来例の断面図である。
【図７】更に他の従来例の断面図である。
【図８】（ａ）は従来例における段差Ｒ部の形態を示す断面図であり、（ｂ）は従来例における段差Ｒ部の他の形態を示す断面図であり、（ｃ）は従来例における更に他の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  車輪用軸受装置
２  ハブ
３  内輪
４  外輪
５  転動体
６  フランジ
７  第一の内輪軌道
８  段部
９  第二の内輪軌道
１２  段差面
１３  第一の外輪軌道
１４  第二の外輪軌道
１５  フランジ
１６  かしめ部
２０  円筒部
２１  内端面
２２  シールリング
２７  面取りＲ面
３０  内周面
３１  溝    
３２  溝内面
【図１】
2005212713.tif 000003
【図２】
2005212713.tif 000004
【図３】
2005212713.tif 000005
【図４】
2005212713.tif 000006
【図５】
2005212713.tif 000007
【図６】
2005212713.tif 000008
【図７】
2005212713.tif 000009
【図８】
2005212713.tif 000010