(57)【要約】【課題】車輪の支持剛性を低下させることなく、軽量化を図ることが可能な軸受用回転輪及びこれを備えた車輪用軸受装置を提供する。【解決手段】車輪用軸受装置１は、ブレーキロータ１００を締め付けるためのセレーション付きボルト８の締め付けによってそのボルト頭８ａから締付荷重Ｐ１を受ける第１のフランジ端面６００ａ、及びブレーキロータ１００から締付荷重Ｐ２を受ける第２のフランジ端面６０１ａを有する車輪取付用フランジ６０ａと、車輪取付用フランジ６０ａの材料よりも比剛性が高い材料で形成された補強部材２１とを備え、補強部材２１は、第１のフランジ端面６００ａとボルト頭８ａとの間に、又は第２のフランジ端面６０１ａとブレーキロータ１００との間に介在し、セレーション付きボルト８を挿通させるボルト挿通孔２１ａを有してハブ輪６を挿通させる円環部材によって形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転動体を転動させる軌道部を有する軸状の胴部と、
前記胴部の外周側に一体に設けられ、締付対象を締め付けるための締付ボルトの締め付けによってそのボルト頭から締付荷重を受ける第１のフランジ端面、及び前記締付対象から締付荷重を受ける第２のフランジ端面を有する車輪取付用フランジと、
前記車輪取付用フランジの材料よりも比剛性が高い材料で形成された補強部材とを備え、
前記補強部材は、前記第１のフランジ端面と前記締付ボルトのボルト頭との間、又は前記第２のフランジ端面と前記締付対象との間に介在し、前記締付ボルトを挿通させるボルト挿通孔を有して前記胴部を挿通させる円環部材によって形成されている
軸受用回転輪。
【請求項２】
前記補強部材は、炭素繊維を含む材料によって形成されている請求項１に記載の軸受用回転輪。
【請求項３】
前記車輪取付用フランジは、前記締付ボルトを挿通させるボルト挿通孔を有し、前記胴部の円周方向に等間隔をもって複数個配置されている請求項１又は２に記載の軸受用回転輪。
【請求項４】
前記車輪取付用フランジは、前記締付ボルトを挿通させて円周方向に等間隔をもって並列する複数のボルト挿通孔を有する円環部材によって形成されている請求項１又は２に記載の軸受用回転輪。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の軸受用回転輪と、
前記軸受用回転輪の周囲に配置され、前記軌道部との間に前記転動体を転動させる軌道部を有する軸受用固定輪と
を備えた車輪用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受用回転輪及びこれを備えた車輪用軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の車輪用軸受装置には、中心軸線の回りに回転可能な内方部材と、この内方部材の外周囲に配置された外輪と、この外輪と内方部材との間に介在する複列の転動体とを備えたものがある。内方部材は、車輪を支持する車輪取付フランジを一体に有している。（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−５９６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した車輪用軸受装置は、車両の燃費向上の観点から装置全体の軽量化を図ることが重要とされる。また、車両の旋回時にコーナリングフォース（車輪が旋回中心に向かう力）によって車輪側から車輪取付用フランジに曲げ応力が作用することから、この曲げ応力に耐えるに十分な剛性を車輪取付用フランジにおいて確保することも重要とされる。
【０００５】
しかし、この種の車輪取付用フランジを有する車輪用軸受装置においては、例えば装置全体の軽量化を図るために車輪取付用フランジのフランジ厚を従来の場合と比べて単に小さい寸法に設定すると、車輪取付用フランジの剛性が低下し、所望の支持剛性を得ることができない。
【０００６】
従って、本発明の目的は、車輪の支持剛性を低下させることなく、軽量化を図ることが可能な軸受用回転輪及びこれを備えた車輪用軸受装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、車輪取付用フランジにおいて、一方側のフランジ端面がセレーション付きボルトのボルト頭から、また他方側のフランジ端面がブレーキロータ（締付対象）から締付荷重を受けることに着目し、一方側のフランジ端面とセレーション付きボルトのボルト頭との間に、あるいは他方のフランジ端面と締付対象との間に補強部材を介在させるという構成により、車輪の支持剛性を低下させることなく、軽量化を図ることができることを見出し、本発明をなすに至った。
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するために、転動体を転動させる軌道部を有する軸状の胴部と、前記胴部の外周側に一体に設けられ、締付対象を締め付けるための締付ボルトの締め付けによってそのボルト頭から締付荷重を受ける第１のフランジ端面、及び前記締付対象から締付荷重を受ける第２のフランジ端面を有する車輪取付用フランジと、前記車輪取付用フランジの材料よりも比剛性が高い材料で形成された補強部材とを備え、前記補強部材は、前記第１のフランジ端面と前記締付ボルトのボルト頭との間に、又は前記第２のフランジ端面と前記締付対象との間に介在し、前記締付ボルトを挿通させるボルト挿通孔を有して前記胴部を挿通させる円環部材によって形成されている軸受用回転輪を提供する。
【０００９】
また、本発明は、上記目的を達成するために、前記軸受用回転輪と、前記軸受用回転輪の周囲に配置され、前記軌道部との間に前記転動体を転動させる軌道部を有する軸受用固定輪とを備えた車輪用軸受装置を提供する。
【００１０】
この軸受用回転輪及び車輪用軸受装置によれば、締付対象側から車輪取付用フランジに曲げ応力が作用すると、この曲げ応力を車輪取付用フランジが補強部材と共に受ける。補強部材は、車輪取付用フランジの材料よりも比剛性が高い材料から形成されるので、補強部材を設けることによる支持剛性の増分に対する重量の増加割合が、車輪取付用フランジの厚肉化によって支持剛性を高めた場合よりも抑制される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、車輪の支持剛性を低下させることなく、軸受用回転輪及び車輪用軸受装置の軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る軸受用回転輪が適用された車輪用軸受装置の全体を説明するために示す断面図。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係る軸受用回転輪が適用された車輪用軸受装置を説明するために示す左側面図と右側面図。（ａ）は左側面図、また（ｂ）は右側面図をそれぞれ示す。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る軸受用回転輪が適用された車輪用軸受装置を説明するために示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
[第１の実施の形態]
（車輪用軸受装置の全体構成）
図１及び図２（ａ），（ｂ）は車輪用軸受装置の全体を示す。図１及び図２（ａ），（ｂ）に示すように、車輪用軸受装置１は、例えば従動輪用軸受装置からなり、中心軸線Ｏの回りに回転可能な軸受用回転輪２と、この軸受用回転輪２の外周囲に配置された軸受用固定輪としての外方部材（外輪）３と、この外輪３と軸受用回転輪２との間に介在する複列の転動体４，５とを備え、車体（図示せず）と車輪（図示せず）との間に配置されている。
【００１４】
（軸受用回転輪２の構成）
軸受用回転輪２は、内方部材２０と、補強部材２１とを有している。内方部材２０は、ハブ輪６及び内輪７からなり、中心軸線Ｏ上に回転可能に配置されている。
【００１５】
ハブ輪６は、各外径が互いに異なる大小２つの胴部６ａ，６ｂ（大径の胴部６ａ，小径の胴部６ｂ）、及びこれら両胴部６ａ，６ｂ間に介在する中間径（胴部６ａの外径よりも小さく、胴部６ｂの外径よりも大きい外径）の胴部としての段部６ｃを有し、内輪７を挿通して外輪３の内周囲に配置され、全体が例えば機械構造用炭素鋼からなる丸軸状の成形体によって形成されている。本実施の形態では、ハブ輪６の材料としてＪＩＳＳ５５Ｃが用いられる。ハブ輪６には、車両アウタ側に開口する第１の凹部６ｄ、及び車両インナ側に開口する第２の凹部６ｅが形成されている。ハブ輪６の形成は、例えばハブ輪形成用部材（図示せず）に冷間鍛造加工を施すことにより行われる。
【００１６】
大径の胴部６ａは、ハブ輪６の車両アウタ側（図１の左側）に配置されている。大径の胴部６ａには、その外周側に車両アウタ側で突出し、締付対象としての車輪（図示せず）及びブレーキロータ１００を支持し、取り付けるための複数（本実施の形態では例えば４個）の車輪取付用フランジ６０ａが一体に設けられている。なお、通常の乗用車では４，５個の車輪取付用フランジ６０ａが、またスポーツ用多目的車（Sport Utility Vehicle：ＳＵＶ）では６〜８個の車輪取付用フランジ６０ａがそれぞれ用いられる。
【００１７】
複数の車輪取付用フランジ６０ａは、第１のフランジ端面６００ａ及び第２のフランジ端面６０１ａを有し、大径の胴部６ａの円周方向に等間隔をもって配置されている。複数の車輪取付用フランジ６０ａには、セレーション付きボルト８を圧入して挿通させるボルト挿通孔６０２ａが設けられている。セレーション付きボルト８は、車輪及びブレーキロータ１００をナット（図示せず）と共に締め付けるための締付ボルトとして機能する。
【００１８】
複数の車輪取付用フランジ６０ａの第２のフランジ端面６０１ａ側には、補強部材２１が配置されている。補強部材２１は、複数の車輪取付用フランジ６０ａの第２のフランジ端面６０１ａとブレーキロータ１００との間に介在している。また、補強部材２１は、セレーション付きボルト８を挿通させる複数（本実施の形態では例えば４個）のボルト挿通孔２１ａを有し、全体が大径の胴部６ａを挿通させる円環部材によって形成されている。複数のボルト挿通孔２１ａは、補強部材２１の円周方向に等間隔をもって配置されている。
【００１９】
補強部材２１の材料としては、車輪取付用フランジ６０ａの材料よりも比剛性が高い材料が用いられる。ここで、比剛性とは、材料のヤング率（弾性率）を比重で割った値であり、その値が大きいほど重量に対する剛性が高いことを示す。本実施の形態では、補強部材２１が炭素繊維を含む材料によって形成されている。このような材料として、より具体的には、炭素繊維を強化剤として含むＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics）等が挙げられる。
【００２０】
第１のフランジ端面６００ａは、セレーション付きボルト８におけるボルト頭８ａに対向して複数の車輪取付用フランジ６０ａの車両インナ側に配置されている。そして、第１のフランジ端面６００ａは、複数の車輪取付用フランジ６０ａに対するブレーキロータ１００等のセレーション付きボルト８による締め付けによってボルト頭８ａから締付荷重Ｐ１を受けるように構成されている。
【００２１】
第２のフランジ端面６０１ａは、ブレーキロータ１００に対向して複数の車輪取付用フランジ６０ａの車両アウタ側に配置されている。そして、第２のフランジ端面６０１ａは、複数の車輪取付用フランジ６０ａに対するブレーキロータ１００等のセレーション付きボルト８による締め付けによってブレーキロータ１００から補強部材２１を介して締付荷重Ｐ２を受けるように構成されている。
【００２２】
小径の胴部６ｂは、内輪７を取り付けるための円環状の凹部６０ｂを外周面に有し、ハブ輪６の車両インナ側（図１の右側）に配置されている。凹部６０ｂの形成は、ハブ輪６となる円筒状の軸部材の車両インナ側開口端部をかしめる（塑性変形させる）ことにより行われる。
【００２３】
段部６ｃには、複列の転動体４，５のうち車両アウタ側列の転動体４を転動させる外側軌道部６０ｃ、及びこの外側軌道部６０ｃと車輪取付用フランジ６０ａとの間に介在して車両アウタ側のシール部材１０を受ける受面としてのシール面６１ｃが設けられている。
【００２４】
一方、内輪７は、複列の転動体４，５の車両インナ側列の転動体５を転動させる外側軌道部７ａを有し、ハブ輪６の凹部６０ｂ内に取り付けられ、全体が例えば高炭素クロム軸受鋼からなる円筒状の成形体によって形成されている。本実施の形態では、内輪７の材料としてＪＩＳＳＵＪ２が用いられる。
【００２５】
（外輪３の構成）
外輪３は、複列の転動体４，５の一方側列（車両アウタ側列）の転動体４を転動させる第１の内側軌道部３ａ、及び他方側列（車両インナ側列）の転動体５を転動させる第２の内側軌道部３ｂを有し、車両インナ側に懸架装置（図示せず）の構成部品としてのナックル（図示せず）を介して取り付けられ、全体が例えば機械構造用炭素鋼からなる円筒状の成形体によって形成されている。本実施の形態では、外輪３の材料としてＪＩＳＳ５５Ｃが用いられる。
【００２６】
外輪３には、その外周面に突出する複数（本実施の形態では例えば４個）の軸受取付用フランジ３ｃが一体に設けられている。複数の軸受取付用フランジには、軸受取付用ボルト（図示せず）を挿通させるボルト挿通孔３０ｃが設けられている。
【００２７】
（複列の転動体４，５の構成）
一方側列の転動体４は、軸受用ボールからなり、ハブ輪６の外側軌道部６０ｃと第１の内側軌道部３ａとの間に介在して配置され、かつ保持器１２によって転動可能に保持されている。一方側列の転動体４の車両アウタ側には、ハブ輪６のシール面６１ｃと外輪３の車両アウタ側の開口内周面との間に介在するシール部材１０が配置されている。
【００２８】
他方側列の転動体５は、軸受用ボールからなり、内輪７の外側軌道部７ａと第２の内側軌道部３ｂとの間に介在して配置され、かつ保持器１３によって転動可能に保持されている。他方側列の転動体５の車両インナ側には、外輪３の車両インナ側の開口部を閉塞するカバー１１が配置されている。
【００２９】
（車輪用軸受装置１の動作）
本実施の形態に示す車輪用軸受装置１の動作は、従来における車輪用軸受装置の動作と同様に行われる。すなわち、車輪が回転すると、この回転がハブ輪６及び内輪７に伝達され、ハブ輪６が内輪７と共に回転する。この場合、車両アウタ側列の転動体４がハブ輪６の外側軌道部６０ｃと第１の内側軌道部３ａとの間を、また車両インナ側列の転動体５が内輪７の外側軌道部７ａと第２の内側軌道部３ｂとの間をそれぞれ転動する。
【００３０】
そして、車両が旋回すると、コーナリングフォースによって車輪用軸受装置１における複数の車輪取付用フランジ６０ａにモーメント荷重が作用する。この際、複数の車輪取付用フランジ６０ａにおける第２のフランジ端面６０１ａとブレーキロータ１００との間で補強部材２１が車輪取付用フランジ６０ａと共に車両アウタ側で曲げ応力を全周にわたって受ける。
【００３１】
[第１の実施の形態の効果]
以上説明した第１の実施の形態によれば、次に示す作用効果が得られる。
【００３２】
車輪側から車輪取付用フランジ６０ａに曲げ応力が作用すると、この曲げ応力を車輪取付用フランジ６０ａが補強部材２１と共に受ける。この場合、補強部材２１の材料として車輪取付用フランジ６０ａの材料よりも比剛性が高い材料を用いるため、例えば補強部材２１の重量に相当する重量分の機械構造用炭素鋼によって車輪取付用フランジ６０ａを厚く形成した場合に比較して、車輪及びブレーキロータ１００の支持剛性を高めることができる。換言すれば、車輪取付用フランジのみによって支持剛性を確保した場合に比較して、同等の支持剛性を確保しながら軽量化を図ることが可能となる。
【００３３】
また、本実施の形態では、炭素繊維を含む材料によって補強部材２１を形成したので、顕著な軽量化の効果を得ることができる。補強部材２１の材料として例えばＣＦＲＰを適用した場合、比剛性を８０ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ以上とすることができ、炭素繊維を含む材料を用いることにより、炭素鋼の比剛性（例えば２５．４ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）に比較して、単位重量当たり２倍以上の高い剛性を得ることができる。
【００３４】
また、補強部材２１は、ボルト挿通孔２１ａを挿通するセレーション付きボルト８によって車輪取付用フランジ６０ａに固定されるため、補強部材２１を固定するための特別な構造を設ける必要がなく、内方部材２の構成の複雑化及び組み付け工数の増大を抑制することができる。
【００３５】
[第２の実施の形態]
次に、本発明の第２の実施の形態に係る車輪用軸受装置につき、図３を用いて説明する。図３は車輪用軸受装置の全体を示す。図３において、図１及び図２（ａ），（ｂ）と同一又は同等の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００３６】
図３に示すように、本発明の第２実施の形態に係る車輪用軸受装置３１は、補強部材２１が車輪取付用フランジ６０ａの車両インナ側に配置されている点に特徴がある。
【００３７】
このため、補強部材２１は、複数のボルト挿通孔２１ａにセレーション付きボルト８を挿通させ、車輪取付用フランジ６０ａにおける第１のフランジ端面６００ａとセレーション付きボルト８のボルト頭８ａとの間に介在して配置されている。
【００３８】
以上の構成により、第１の実施の形態と同様に、車両が旋回すると、コーナリングフォースによって車輪用軸受装置１における複数の車両取付用フランジ６０ａにモーメント荷重が作用する。この際、複数の車輪取付用フランジ６０ａにおける第１のフランジ端面６００ａとセレーション付きボルト８のボルト頭８ａとの間で補強部材２１が車輪取付用フランジ６０ａと共に車両インナ側で曲げ応力を全周にわたって受ける。
【００３９】
[第２の実施の形態の効果]
以上説明した第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態に示す効果と同様の効果が得られる。また、車両取付用フランジ６０ａとボルト頭８ａとの間に補強部材２１が配置されるので、セレーション付きボルト８にナットが締め付けられていない状態でも、補強部材２１を確実に保持することができる。
【００４０】
以上、本発明の軸受用回転輪及びこれを備えた車輪用軸受装置を上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能であり、例えば次に示すような変形も可能である。
【００４１】
（１）上記実施の形態では、車輪取付用フランジ６０ａがセレーション付きボルト８を挿通させるボルト挿通孔６０２ａを有し、ハブ輪６（大径の胴部６ａ）の円周方向に等間隔をもって複数個配置されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、単一の円環部材によって車輪取付用フランジを形成してもよい。この場合、車輪取付用フランジには、その円周方向に等間隔をもって並列する複数のボルト挿通孔が設けられている。
【００４２】
（２）上記実施の形態では、軸受用ボールからなる転動体４，５を有する車輪用軸受装置１である場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、軸受用ローラからなる転動体を有する車輪用軸受装置にも適用することができる。
【００４３】
（３）上記実施の形態では、従動輪用軸受装置に適用する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、駆動輪用軸受装置にも上記実施の形態と同様に適用可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１…車輪用軸受装置、２…軸受用回転輪、３…外方部材（外輪）、３ａ…第１の内側軌道部、３ｂ…第２の内側軌道部、３ｃ…軸受取付用フランジ、２０…内方部材、２１…補強部材、２１ａ…ボルト挿通孔、３０ｃ…ボルト挿通孔、４…車両アウタ側列の転動体、５…車両インナ側列の転動体、６…ハブ輪、６ａ…大径の胴部、６０ａ…車輪取付用フランジ、６００ａ…第１のフランジ端面、６０１ａ…第２のフランジ端面、６０２ａ…ボルト挿通孔、６ｂ…小径の胴部、６０ｂ…凹部、６ｃ…段部、６０ｃ…外側軌道部、６１ｃ…シール面、６ｄ…第１の凹部、６ｅ…第２の凹部、７…内輪、７ａ…外側軌道部、８…セレーション付きボルト、８ａ…ボルト頭、１０…シール部材、１１…カバー、１２，１３…保持器、３１…車輪用軸受装置、１００…ブレーキロータ、Ｏ…中心軸線
【図１】
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【図２】
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【図３】
2013079039.tif 000005