(57)【要約】【課題】軸受全体としての剛性を一定に維持しつつ軽量化を図ることが可能な低価格な軸受ユニットを提供する。【解決手段】複列の軌道溝２ｓが内周面２ｍに形成された外輪２と、外輪の各軌道溝に対向して複列の軌道溝４ｓが外周面４ｍに形成された内輪４と、外内輪の軌道溝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、外輪及び内輪のいずれか一方が車体側に固定されて常時非回転状態に維持され、他方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、外輪の内周面には、複列の軌道溝相互間に、少なくとも一部の面を他の部分の面よりも窪ませた凹部２０が形成されている。この場合、外輪の凹部の径をφＸ、外輪の軌道溝の径をφＤ、外輪の内周面の径をφＹとすると、凹部は、φＹ＜φＸ≦φＤなる関係を満足するように形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複列の軌道溝が内周面に形成された外輪と、外輪の各軌道溝に対向して複列の軌道溝が外周面に形成された内輪と、相対回転可能に対向配置された外内輪の軌道溝間に転動自在に組み込まれた複数の転動体とを備え、外輪及び内輪のいずれか一方が車体側に固定されて常時非回転状態に維持され、他方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、
外輪の内周面及び内輪の外周面のうち、少なくとも外輪の内周面には、複列の軌道溝相互間に、少なくとも一部の面を他の部分の面よりも窪ませた凹部が形成されていることを特徴とする軸受ユニット。
【請求項２】
外輪の凹部の径をφＸ、外輪の軌道溝の径をφＤ、外輪の内周面の径をφＹとすると、
凹部は、φＹ＜φＸ≦φＤ
なる関係を満足するように形成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】
凹部は、外輪の内周面に沿って連続的に形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】
凹部は、外輪の内周面に沿って断続的に形成されていることを特徴とする請求項１又はに記載の軸受ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受全体として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おり、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取り付けるための複数のハブボルトが周方向に沿って所定間隔で配置されている。この場合、走行安定性や安全面を維持するためには、各ハブボルトと車輪側構成品との間の取付強度を高い状態に確保する必要がある。そして、これを満足するためには、少なくとも各ハブボルトの周辺領域におけるフランジの剛性を一定に維持する必要がある。
【０００４】
従って、上述したような従来の軽量化技術において、フランジの外周に複数の切欠状凹み部を形成する場合には、各ハブボルトの周辺領域を回避した位置に各凹み部を形成する必要がある。しかしながら、かかる要求に従って各凹み部を形成するのは、手間がかかり面倒であるため、軽量化に要するコストが上昇し、その結果、軸受ユニットの製造コストが大幅に上昇してしまう。
【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】
【０００５】
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、軸受全体としての剛性を一定に維持しつつ軽量化を図ることが可能な低価格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】
【０００６】
このような目的を達成するために、本発明は、複列の軌道溝が内周面に形成された外輪と、外輪の各軌道溝に対向して複列の軌道溝が外周面に形成された内輪と、相対回転可能に対向配置された外内輪の軌道溝間に転動自在に組み込まれた複数の転動体とを備え、外輪及び内輪のいずれか一方が車体側に固定されて常時非回転状態に維持され、他方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、外輪の内周面及び内輪の外周面のうち、少なくとも外輪の内周面には、複列の軌道溝相互間に、少なくとも一部の面を他の部分の面よりも窪ませた凹部が形成されている。
【０００７】
このような発明において、外輪の凹部の径をφＸ、外輪の軌道溝の径をφＤ、外輪の内周面の径をφＹとすると、凹部は、φＹ＜φＸ≦φＤなる関係を満足するように形成されている。この場合、凹部は、外輪の内周面に沿って連続的に形成しても良いし、或いは、外輪の内周面に沿って断続的に形成しても良い。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、軸受全体としての剛性を一定に維持しつつ軽量化を図ることが可能な低価格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】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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に固定用ボルト(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、例えば自動車のディスクホイール(図示しない)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、ディスクホイールが固定されるハブフランジ１２ａが突設されている。
【００１２】
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ハブボルト１４が設けられている。この場合、複数のハブボルト１４をディスクホイールに形成されたボルト孔(図示しない)に差し込んでハブナット(図示しない)で締付けることにより、当該ディスクホイールをハブフランジ１２ａに対して位置決めして固定することができる。
【００１３】
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)が嵌合(外嵌)されるようになっている。この場合、例えば静止輪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)した後、ハブ１２の車体側端部の加締め領域１２ｃを塑性変形させて、当該加締め領域１２ｃを回転輪構成体１６の周端部１６ｓに沿って加締める(密着させる)ことで、当該回転輪構成体１６を回転輪４(ハブ１２)に固定することができる。
【００１４】
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(外輪)２及び回転輪(内輪)４の軌道溝2s,4sにそれぞれ接触しつつ回転可能に組み込まれる。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。
【００１５】
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。
【００１６】
また、本実施の形態の軸受ユニットにおいて、静止輪(外輪)２の内周面２ｍには、複列の軌道溝２ｓ相互間に、少なくとも一部の面を他の部分の面よりも窪ませた凹部２０が形成されている。図１(ｂ)に示すように、本実施の形態の凹部２０は、断面略矩形状を成しており、静止輪(外輪)２の内周面２ｍに沿って連続的に延出して形成されている。この場合、凹部２０の径をφＸ、軌道溝２ｓの径をφＤ、内周面２ｍの径をφＹとすると、凹部２０は、φＹ＜φＸ≦φＤなる関係を満足するように形成することが好ましい。
【００１７】
ここで、凹部２０の形成方向としては、内周面２ｍの周方向に沿って(別の捉え方をすると、回転輪４の回転方向に沿って)直線状に延出して形成しても良いし、或いは、蛇行して形成しても良い。いずれの場合でも、凹部２０は、複列の軌道溝２ｓ近傍領域にある程度の厚みＷ(図１(ｂ))が確保される範囲内で形成することが好ましい。これにより、各軌道溝２ｓ近傍領域の剛性を一定に維持することができるため、静止輪(外輪)２全体の剛性の低下を防止することが可能となる。なお、厚みＷは、軸受ユニットの形状や大きさ、或いは、使用目的や使用環境に応じて任意に設定されるため、ここでは特に数値限定はしない。
【００１８】
また、凹部２０の形成方法としては、例えば鍛造や旋削など現在知られている各種の形成方法を適用することが可能である。なお、かかる形成方法で凹部２０を形成した後に、当該凹部２０及びその周辺領域に熱処理(例えば、高周波焼入れ)を施すことが好ましい。これにより凹部２０及びその周辺領域の強度を向上させることができるため、凹部２０を形成したことによる静止輪(外輪)２全体の静的強度の向上が可能となる。
【００１９】
以上、本実施の形態によれば、静止輪(外輪)２の内周面２ｍに、その一部の面を他の部分の面よりも窪ませた凹部２０を形成したことにより、当該静止輪(外輪)２を軽量化することが可能となり、その結果、軸受ユニット全体の軽量化を図ることができる。これに加えて、凹部２０を「内周面２ｍの径φＹ＜凹部２０の径φＸ≦軌道溝２ｓの径φＤ」なる関係を満足するように設定したことにより、軸受全体としての剛性を一定に維持しつつ軽量化を図ることができる。これにより、車両バネ下重量を軽減しつつ、アクスル剛性を維持できるので、車両の走行性能を向上させることができる。また、車重が軽減されるので、低燃費にも貢献できる。
【００２０】
更に、凹部２０の形成方法としては、現在知られている例えば鍛造や旋削などの方法をそのまま利用することができるため、従来に比べて面倒な手間もかからないため、凹部２０を形成する際の形成コストを抑えることができる。この結果、軸受ユニット全体の製造コストの上昇を抑えることができる。
【００２１】
また、静止輪(外輪)２の外径形状は、これに組み付ける部品による制約によって決定されるため、その形状を任意に変更することは避けたい。しかしながら、本実施の形態によれば、静止輪(外輪)２の内周面２ｍに軽量化のための凹部２０を形成することができるため、静止輪(外輪)２の外径形状を変更すること無く、軸受ユニットの軽量化を図ることができる。
【００２２】
なお、上述した実施の形態では、断面略矩形状の凹部２０(図１)を例示したが、これに限定されることは無く、例えば断面略円形状の凹部２０(図２(ａ))、或いは、断面略楕円形状の凹部２０(図２(ｂ))、また、断面略三角形状の凹部２０(図３(ａ))や断面略アリ溝形状の凹部２０(図３(ｂ))を適用しても同様の効果を実現することができる。
【００２３】
また、上述した構成例(図１〜図３)における凹部２０は、静止輪(外輪)２の内周面２ｍに沿って連続した１本の凹部２０として構成したが、これに限定されることは無く、例えば複列の軌道溝２ｓ相互間に複数本の凹部２０を構成しても良い。この場合、それぞれの凹部２０を平行に形成しても良いし、或いは、互いに交差させて形成しても良い。
【００２４】
また、凹部２０を連続的に形成する代わりに、静止輪(外輪)２の内周面２ｍに沿って所定間隔で断続的に形成しても良い。この場合、個々の凹部２０の形状としては、例えば円形、楕円形、三角形、矩形など任意に設定することが可能であると共に、各凹部２０の大きさも任意に設定することができる。この場合、個々の凹部２０の配置としては、内周面２ｍに沿って整列させても良いし、交差するように並べても良い。また、不規則に並べても良い。
【００２５】
また、上述した構成例(図１〜図３)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、同様の凹部２０を形成することにより上述した実施の形態と同様の効果を実現することができる。この場合、図１〜図３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。
【００２６】
また、上述した構成例(図１〜図３)では、静止輪(外輪)２の内周面２ｍに凹部２０を形成した場合を想定したが、これに限定されることは無く、回転輪(内輪)４の外周面４ｍに同様の凹部を形成しても良いし、或いは、外内輪2,4双方の内周面２ｍ及び外周面４ｍに凹部を形成しても良い。これにより、軸受全体としての剛性を一定に維持しつつ軽量化を図ることが可能な低価格な軸受ユニットを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【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)に示された静止輪(外輪)の一部を拡大して示す断面図。
【図２】(ａ)は、静止輪(外輪)の内周面に断面略円形状の凹部が形成された軸受ユニットの構成を示す断面図、(ｂ)は、静止輪(外輪)の内周面に断面略楕円形状の凹部が形成された軸受ユニットの構成を示す断面図。
【図３】(ａ)は、静止輪(外輪)の内周面に断面略三角形状の凹部が形成された軸受ユニットの構成を示す断面図、(ｂ)は、静止輪(外輪)の内周面に断面略アリ溝形状の凹部が形成された軸受ユニットの構成を示す断面図。
【符号の説明】
【００２８】
２  外輪
２ｍ  外輪の内周面
２ｓ  外輪の軌道溝
４  内輪
４ｍ  内輪の外周面
４ｓ  内輪の軌道溝
6,8  転動体
２０  凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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