(57)【要約】【課題】フランジ全体の剛性を一定に維持しつつ軽量化を図ると同時に異音の発生を抑止することが可能な軸受ユニットを提供する。【解決手段】相対回転可能に対向配置された軌道輪(外輪２、内輪４)と、軌道輪間に転動自在に組み込まれた複数の転動体6,8とを備え、一方の軌道輪が車体側に固定されて常時非回転状態に維持され、他方の軌道輪が車輪側に接続されて車輪と共に回転する軸受ユニットであり、他方の軌道輪には、車輪側の構成を成す車輪側構成品(ディスクホイールやブレーキロータなど)が固定されるフランジ１２ａが突設されていると共に、当該フランジは、その厚さが比較的厚肉化された肉盛り部Ｐ１と、当該肉盛り部よりも薄肉化された肉抜き部Ｐ２とを有して構成されており、肉盛り部の厚さは、略８ｍｍ〜１３ｍｍの範囲に設定され、且つ、肉抜き部の厚さは、略４ｍｍ〜８ｍｍの範囲に設定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対回転可能に対向配置された軌道輪と、軌道輪間に転動自在に組み込まれた複数の転動体とを備え、一方の軌道輪が車体側に固定されて常時非回転状態に維持され、他方の軌道輪が車輪側に接続されて車輪と共に回転する軸受ユニットであって、
他方の軌道輪には、車輪側の構成を成す車輪側構成品が固定されるフランジが突設されていると共に、当該フランジは、その厚さが比較的厚肉化された肉盛り部と、当該肉盛り部よりも薄肉化された肉抜き部とを有して構成されており、
肉盛り部の厚さは、略８ｍｍ〜１３ｍｍの範囲に設定され、且つ、肉抜き部の厚さは、略４ｍｍ〜８ｍｍの範囲に設定されていることを特徴とする軸受ユニット。
【請求項２】
肉盛り部は、フランジの周方向に沿って所定間隔で複数構成されており、肉抜き部は、複数の肉盛り部の相互間に介在されていることを特徴とする請求項１に記載の軸受ユニット。
【請求項３】
肉盛り部には、固定用治具により車輪側構成品を位置決め固定可能に構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の軸受ユニット。
【請求項４】
固定用治具は、フランジの周方向に沿って所定間隔で配置された複数の固定ボルトを備えており、各固定ボルトの中心相互を結んで形成される仮想円の直径と、肉盛り部の厚さとの比率は、略１０.４％に設定されていることを特徴とする請求項３に記載の軸受ユニット。
【請求項５】
フランジの表面には、少なくとも車輪側構成品が固定される車輪側面に、防錆処理が施されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載に軸受ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車のディスクホイールやブレーキロータなどの車輪側構成品を支持するハブ(特に、フランジ)の剛性を一定に維持しつつ軽量化を図ることが可能な軸受ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車をはじめとする各種車両では、走行性や燃費を向上させるために、軸受全体としての剛性を一定に維持しつつ各種の構成部品について軽量化が図られている。その一例として特許文献１には、自動車の車輪を回転自在に軸支する軸受ユニットを軽量化させる技術が提案されている。かかる技術では、車輪取付用のフランジの外周に複数の切欠状凹み部を形成して当該フランジを薄肉化することで、軸受ユニット全体の軽量化が図られている。
【０００３】
ところで、車輪取付用のフランジには、例えばディスクホイールやブレーキロータなどの車輪側構成品を安定して取り付けるために、高い剛性が要求されている。この場合、フランジの薄肉化の程度によっては、その全体剛性が低下することで、自動車走行中に当該フランジと車輪側構成品(特に、ディスクホイール)との間から異音(例えば、摩擦音、振動音など)が生じる場合がある。そこで、フランジ全体の剛性を一定に維持しつつ軽量化を図ると同時に異音の発生を抑止することが可能な技術の開発が望まれているが、現在そのような技術は知られていない。
【特許文献１】特開２００５−３４９９８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、フランジ全体の剛性を一定に維持しつつ軽量化を図ると同時に異音の発生を抑止することが可能な軸受ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる目的を達成するために、本発明は、相対回転可能に対向配置された軌道輪と、軌道輪間に転動自在に組み込まれた複数の転動体とを備え、一方の軌道輪が車体側に固定されて常時非回転状態に維持され、他方の軌道輪が車輪側に接続されて車輪と共に回転する軸受ユニットであって、他方の軌道輪には、車輪側の構成を成す車輪側構成品が固定されるフランジが突設されていると共に、当該フランジは、その厚さが比較的厚肉化された肉盛り部と、当該肉盛り部よりも薄肉化された肉抜き部とを有して構成されており、肉盛り部の厚さは、略８ｍｍ〜１３ｍｍの範囲に設定され、且つ、肉抜き部の厚さは、略４ｍｍ〜８ｍｍの範囲に設定されている。
【０００６】
本発明において、肉盛り部は、フランジの周方向に沿って所定間隔で複数構成されており、肉抜き部は、複数の肉盛り部の相互間に介在されている。また、肉盛り部には、固定用治具により車輪側構成品を位置決め固定可能に構成されている。この場合、固定用治具は、フランジの周方向に沿って所定間隔で配置された複数の固定ボルトを備えており、各固定ボルトの中心相互を結んで形成される仮想円の直径と、肉盛り部の厚さとの比率は、略１０.４％に設定されている。なお、フランジの表面には、少なくとも車輪側構成品が固定される側面に、防錆処理が施されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、フランジ全体の剛性を一定に維持しつつ軽量化を図ると同時に異音の発生を抑止することが可能な軸受ユニットを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施の形態に係る軸受ユニットについて、添付図面を参照して説明する。
図１(ａ)に示すように、本実施の形態の軸受ユニットは、車体側に固定されて常時非回転状態に維持される静止輪(例えば、外輪)２と、静止輪２の内側に対向して設けられ且つ車輪側に接続されて車輪と共に回転する回転輪(例えば、内輪)４とを備えており、静止輪２の内周面２ｍには、複列(例えば２列)の軌道溝２ｓが形成されていると共に、回転輪４の外周面４ｍには、静止輪２の各軌道溝２ｓに対向して複列(例えば２列)の軌道溝４ｓが形成されている。そして、これら静止輪２と回転輪４とを相対回転可能に対向配置した状態において、双方の軌道溝2s,4s間に複数の転動体6,8が転動自在に組み込まれる。
【０００９】
この場合、静止輪２は中空円筒状を成しており、回転輪４の外周を覆うように配置されており、静止輪２と回転輪４との間には、軸受ユニット内部を密封するためのシール部材(車輪側のリップシール１０ａ、車体側のカバー１０ｂ)が設けられている。なお、転動体6,8として図面では、玉を例示しているが、軸受ユニットの構成や種類に応じて、コロが適用される場合もある。
【００１０】
静止輪(外輪)２には、その外周面から外方に向って突出した固定フランジ２ａが一体成形されており、固定フランジ２ａの固定孔２ｂにボルト(図示しない)を挿入し、これを車体側に締結することで、静止輪２を図示しない懸架装置(ナックル)に固定することができる。また、回転輪(内輪)４には、車輪側構成品(例えば、自動車のディスクホイールやブレーキロータなど)を支持しつつ共に回転する略円筒形状のハブ１２が設けられており、ハブ１２には、車輪側構成品が固定されるフランジ１２ａ(以下、ハブフランジ１２ａと言う)が突設されている。
【００１１】
ハブフランジ１２ａは、静止輪(外輪)２を越えて外方(ハブ１２の半径方向外側)に向って延出しており、その延出縁付近には、周方向に沿って所定間隔で配置された複数の固定用治具１４(以下、固定ボルト１４と言う)が設けられている。この場合、各固定ボルト１４を車輪側構成品(例えば、自動車のディスクホイールやブレーキロータなど)に形成されたボルト孔(図示しない)に差し込んだ状態で、図示しないハブナット(固定用治具１４の一構成品)で締付けることにより、当該車輪側構成品をハブフランジ１２ａに対して位置決めして固定することができる。
【００１２】
また、ハブ１２には、その車体側に環状の回転輪構成体１６(ハブ１２と共に回転輪４を構成する部材)が固定されるようになっている。この場合、回転輪構成体１６の固定方法の一例としては、静止輪２と回転輪４との間に複数の転動体6,8を保持器１８で保持した状態で、回転輪構成体１６をハブ１２に形成された段部１２ｂまで嵌合(外嵌)する。次に、回転輪構成体１６の周端部１６ｓに例えば固定用間座２０をセットした後、ハブ軸１２ｃに嵌合させたナット２２で固定用間座２０を回転輪構成体１６の周端部１６ｓ方向に締め込む。これにより、当該回転輪構成体１６を固定用間座２０とハブ１２との間に挟持した状態で回転輪４に固定することができる。
【００１３】
このとき、軸受ユニットには所定の予圧が付与された状態となり、この状態において、各転動体6,8は、互いに所定の接触角を成して静止輪２と回転輪４の軌道溝2s,4sにそれぞれ接触して転動自在に組み込まれる。この場合、２つの接触点を結んだ作用線(図示しない)は、各軌道溝2s,4sに直交し且つ各転動体6,8の中心を通り、軸受ユニットの中心線上の１点(作用点)で交わる。これにより背面組合せ形(ＤＢ)軸受が構成される。
【００１４】
なお、このような構成において、自動車走行中に車輪に作用した力は、全てディスクホイールから軸受ユニットを通じて懸架装置に伝達されることになり、その際、軸受ユニットには、各種の荷重(ラジアル荷重、アキシアル荷重、モーメント荷重など)が作用する。しかし、軸受ユニットは、上述したような背面組合せ形(ＤＢ)軸受となっているため、各種の荷重に対して高い剛性が維持される。
【００１５】
また、本実施の形態の軸受ユニットにおいて、ハブフランジ１２ａは、その厚さが比較的厚肉化された肉盛り部Ｐ１と、当該肉盛り部Ｐ１よりも薄肉化された肉抜き部Ｐ２とを有して構成されている。これにより、ハブフランジ１２ａの軽量化が図られている。この場合、肉盛り部Ｐ１は、ハブフランジ１２ａの周方向に沿って所定間隔で複数構成されており、肉抜き部Ｐ２は、複数の肉盛り部Ｐ１の相互間に介在されている。
【００１６】
ところで、ハブフランジ１２ａには、図１(ａ),(ｂ)に示すように、その周方向に沿って所定間隔で複数の固定用治具１４(即ち、固定ボルト１４)が配置されており、これら固定ボルト１４により車輪側構成品(例えば自動車のディスクホイールやブレーキロータなど)がハブフランジ１２ａに固定される。このため、肉盛り部Ｐ１相互間に肉抜き部Ｐ２を形成した場合でも、ハブフランジ１２ａ全体の剛性を一定に維持する必要がある。
【００１７】
この場合、それぞれの肉抜き部Ｐ２に固定ボルト１４を配置すると、当該肉抜き部Ｐ２の薄肉化の程度によっては部分的に剛性が低下することで、ハブフランジ１２ａ全体の剛性が低下し、車輪側構成品を安定して固定することができなくなってしまう場合がある。例えば自動車走行中には、車輪側構成品に加わった外力がそのまま固定ボルト１４を介してハブフランジ１２ａにダイレクトに伝達されるため、走行安定性を維持するためには、少なくとも固定ボルト１４の周辺領域の剛性を高く構成することが必要である。
【００１８】
そこで、本実施の形態では、ハブフランジ１２ａの周方向に沿って所定間隔で配置された複数の固定ボルト１４の位置に対応して複数の肉盛り部Ｐ１を形成することで、各固定ボルト１４の周辺領域の剛性を高く構成している。これにより、自動車走行中に車輪側構成品に加わった外力がそのまま固定ボルト１４を介してハブフランジ１２ａにダイレクトに伝達された場合でも、その外力を高剛性の肉盛り部Ｐ１で堅牢に受け止めることができる。このため、車輪側構成品をハブフランジ１２ａに対して常時安定して位置決め固定することが可能となり、その結果、走行安定性を長期に亘って維持し続けることができる。
【００１９】
ここで、図１(ｂ)を参照して肉盛り部Ｐ１と肉抜き部Ｐ２の形成状態について具体的に説明すると、複数の肉盛り部Ｐ１は、回転輪４の回転中心から放射状にハブフランジ１２ａに延出形成されており、肉抜き部Ｐ２は、放射状に延出形成された複数の肉盛り部Ｐ１の相互間の面を削り取って形成されている。なお、ハブフランジ１２ａの車輪側面１２ｄには、車輪側構成品(例えば、自動車のディスクホイールやブレーキロータなど)が当て付けられて固定されるため、当該車輪側面１２ｄは、凹凸や形状変化の無い平坦面として構成することが好ましい。従って、肉抜き部Ｐ２は、ハブフランジ１２ａの車体側面１２ｅ(車輪側面１２ｄの反対側面)を一部削り取って形成される。また、肉抜き部Ｐ２の形成方法としては、例えば鍛造や旋削など現在しられている各種の方法を適用すれば良い。
【００２０】
この場合、肉盛り部Ｐ１の厚さＷ１は、略８ｍｍ〜１３ｍｍの範囲に設定され、且つ、肉抜き部Ｐ２の厚さＷ２は、略４ｍｍ〜８ｍｍの範囲に設定することが好ましい。別の捉え方をすると、ハブフランジ１２ａの周方向に沿って所定間隔で配置された複数の固定ボルト１４の中心相互を結んで形成される仮想円１４PCDの直径と、肉盛り部Ｐ１の厚さＷ１との比率は、７〜１１％の範囲であることが好ましいが、略１０.４％程度の大きさに設定することがより好ましい。なお、かかる比率を満足する肉盛り部Ｐ１の厚さＷ１の一例としては、仮想円１４PCDの直径＝１１４.３ｍｍのとき、Ｗ＝略１１ｍｍに設定すれば良い。
【００２１】
以上、本実施の形態の軸受ユニットによれば、ハブフランジ１２ａの周方向に沿って所定間隔で配置された複数の固定ボルト１４の位置に対応して複数の肉盛り部Ｐ１を形成すると共に、これら肉盛り部Ｐ１相互間に肉抜き部Ｐ２を形成し、各肉盛り部Ｐ１の厚さＷ１を略８ｍｍ〜１３ｍｍの範囲に設定し、且つ、各肉抜き部Ｐ２の厚さＷ２を略４ｍｍ〜８ｍｍの範囲に設定したことにより、ハブフランジ１２ａ全体の剛性を一定に維持することができる。これにより、ハブフランジ１２ａの軽量化を図ることができると同時に異音の発生を抑止することができる。
【００２２】
ここで、本実施の形態の軸受ユニットの効果を裏付けるために、その異音発生についての評価試験を実施した。かかる評価試験では、肉盛り部Ｐ１の厚さと、ハブフランジ１２ａの車輪側面１２ｄに防錆処理を施した仕様(市販の防錆油を塗布する仕様)との組み合わせとして、７種類の軸受ユニットを用意した。この場合、各軸受ユニットにおいて、そのハブフランジ１２ａの肉抜き部Ｐ２の厚さＷ２は略４ｍｍ〜８ｍｍの範囲に設定されているものとする。
【００２３】
そして、各軸受ユニットをそれぞれ試験装置にセットし、所定の速度(例えば、自動車走行速度)で軸受を回転させながら評価試験を行った。なお、評価試験に際し、ホイールサイズが１７インチの試験用ディスクホイールを用意し、そのボルト孔に差し込まれた固定ボルト１４に対して、締め付けトルク１２０Ｎｍでハブナットを締め付けることで、当該試験用ディスクホイールを各軸受ユニットのハブフランジ１２ａに固定した。
【００２４】
また、評価試験の諸条件として、試験用ディスクホイールには、５.５ｋＮのラジアル荷重を付加し続けると共に、自動車走行時の実際の路面変位に対応した仮想路面変位を想定し、想定した仮想路面の変位量だけ試験用ディスクホイールをアキシアル方向(軸方向)に変位させた。ここでは、仮想路面の変位量を±３０ｍｍ、±２５ｍｍ、±２０ｍｍ、±１５ｍｍ、±１０ｍｍの５段階に変位させ、各変位量だけ試験用ディスクホイールをアキシアル方向(軸方向)に変位させた(図２)。
【００２５】
図２には、肉盛り部Ｐ１の厚さの変化と防錆油の有無とを組み合わせた７種類の軸受ユニット(ケース１〜７)に対して、その試験用ディスクホイールをアキシアル方向(軸方向)に５段階に変位させた際の異音発生評価の試験結果が示されている。かかる試験結果から明らかなように、肉盛り部Ｐ１の厚さＷ１を略８ｍｍ〜１３ｍｍの範囲に設定した場合(ケース３〜７)には、試験用ディスクホイールがアキシアル方向(軸方向)に比較的大きく変位しても、異音の発生が抑止されることが確認された。これに対して、肉盛り部Ｐ１の厚さＷ１を８ｍｍ未満に設定した場合(ケース１,２)には、試験用ディスクホイールがアキシアル方向(軸方向)に比較的大きく変位すると、異音が発生してしまうことが確認された。
【００２６】
また、図２の評価試験によれば、双方の肉盛り部Ｐ１の厚さを１１ｍｍに設定したケース５とケース６とを比較すると明らかなように、ハブフランジ１２ａの車輪側面１２ｄに防錆油を塗布することで、異音の抑止効果を向上させることが確認された。
【００２７】
また、上述した実施の形態では、外輪２を静止輪とし、内輪４を回転輪として構成したが、これとは逆に、外輪２を回転輪とし、内輪４を静止輪として構成しても同様の効果を実現することができる。この場合、回転輪である外輪２に車輪側構成品固定用のフランジを突設し、これに上述した実施の形態のフランジ１２ａと同様の構成を施すことで、当該実施の形態と同様の効果を実現することができる。なお、図１には、従動輪用の軸受ユニットが示されているが、駆動輪用の軸受ユニットにも上述した実施の形態と同様の構成を施すことで、同様の効果を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】(ａ)は、本発明の一実施の形態に係る軸受ユニットの構成を示す断面図、(ｂ)は、同図(ａ)の矢印Ｂ方向から見た平面図。
【図２】異音発生試験の結果を示す図。
【符号の説明】
【００２９】
２  外輪
４  内輪
6,8  転動体
１２  ハブ
１２ａ  フランジ
Ｐ１  肉盛り部
Ｐ２  肉抜き部
【図１】
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【図２】
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