(57)【要約】【課題】異常負荷が作用し、軸が折損しても、軸受内輪とハブ軸が分離しにくく、車輪の脱落を防止することができる車軸用軸受装置を提供する。【解決手段】内周部に複列の外輪軌道１１ａ、１１ｂが形成された外輪１１と、外周に内輪軌道１２ａが形成された内輪１２と、軸方向一方側端部にハブフランジ１３ｂ、中央外周部に内輪軌道１３ａ、前記ハブフランジ１３ｂと軸方向に反対側の端部に前記内輪１２の嵌合部１３ｈが形成されたハブ軸１３と、前記外輪１１の一方の外輪軌道１１ｂと前記ハブ軸の内輪軌道１３ａの間、および、前記外輪の他方の外輪軌道１１ａと前記内輪の内輪軌道１２ａの間で転動する複数の転動体１４を有する車輪用軸受装置１であって、前記ハブ軸１３の軸方向の中心に中空部１３ｄを有し、前記中空部に前記ハブ軸１３の材料に比べ強度の高い材料からなる芯部材１６を内嵌する。【選択図】図１
2013032048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周部に複列の外輪軌道が形成された外輪と、
中央外周部に内輪軌道、軸方向端部に内輪嵌合部が形成されたハブ軸と、
外周部に内輪軌道が形成され、前記ハブ軸の前記内輪嵌合部に外嵌装着された内輪と、
前記外輪の一方の外輪軌道と前記ハブ軸の内輪軌道の間、および、前記外輪の他方の外輪軌道と前記内輪の内輪軌道の間で転動する複数の転動体を有する車輪用軸受装置であって、
前記ハブ軸の軸方向の中心に中空部を有し、前記中空部に前記ハブ軸の材料に比べ強度の高い材料からなる芯部材が内嵌されていることを特徴とする車軸用軸受装置。
【請求項２】
前記芯部材は一方側端部に前記中空部の直径より大きな外径のフランジを有し、他方側端部を拡径することにより、前記芯部材と前記ハブ軸とが係合されていることを特徴とする請求項１に記載の車軸用軸受装置。
【請求項３】
前記芯部材は一方側端部に前記ハブ軸の前記中空部の直径より大きな外径の頭を有するボルトであって、前記ボルトの他方側端部のねじ部に前記中空部の直径より大きな外径のナットを螺合することにより、前記芯部材と前記ハブ軸とが係合されていることを特徴とする請求項１に記載の車軸用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動車等の車輪を支持する車軸用軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等の車両の車輪を支持する車軸用軸受装置においては、過大負荷が作用しても、短寿命になるか、変位が大きくなるだけで、ハブ軸が折損するような負荷は想定されていない。また、一般道路においては、事故を除いて、ハブ軸が折損するような運転時の負荷はありえなかった。さらに、上記の短寿命や変位の拡大の場合、決定的な損傷が生じる前に運転者が感知でき、車を安全に停止させることができた。
【０００３】
しかし、自動車普及の後進国においては、路面の陥没等の劣悪な道路状況に加え、過積載や、乱暴な運転による想定を超える異常負荷も考えられる。万一このような想定を超える異常負荷が作用したら、極端な場合、ハブ軸が折損し車両用軸受装置のハブ軸と内輪が分離するという決定的な損傷によって、車輪が車体から外れることも考えられる。
上述の車両用軸受装置の決定的な損傷によって、車輪が車体から外れることを回避するため、ハブ軸に鋼板をプレス加工によって円環状に形成した連結部材を内嵌した車軸用軸受装置がある。（特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７―３３１５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の鋼板をプレス加工によって円環状に形成した連結部材をハブ軸に内嵌した車軸用軸受装置においては、前記ハブ軸と前記連結部材の機械的特性が近似しており、また、形状的にも前記ハブ軸の肉厚を前記鋼板の板厚分だけ増加させたに過ぎない。
【０００６】
この結果、前記連結部材をハブ軸に内嵌しても、前述の異常負荷が作用し、軸相当部材が折損した場合、前記連結部材とハブ軸は略同時に折損するため、ハブ軸と内輪の分離を回避する効果は非常に小さい。
【０００７】
この発明の目的は、劣悪な道路状況、過積載、乱暴な運転によって、想定を超える異常負荷が作用し、万一、ハブ軸が折損しても、ハブ軸と内輪が分離しにくく、車両の運転者が軸受部の異常な振動を感知し車を停止させることにより、ハブ軸と内輪の分離という決定的な損傷を回避し、車輪が車体から外れることを防止でき、かつ組立てが容易な車軸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】
【０００８】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、内周部に複列の外輪軌道が形成された外輪と、外周部に内輪軌道、軸方向端部に内輪嵌合部が形成されたハブ軸と、外周部に内輪軌道が形成され、前記ハブ軸の前記内輪嵌合部に外嵌装着された内輪と、前記外輪の一方側の外輪軌道と前記ハブ軸の内輪軌道の間、および前記外輪の他方側の外輪軌道と前記内輪の内輪軌道の間で転動する複数の転動体を有する車輪用軸受装置であって、前記ハブ軸の軸方向の中心に中空部を有し、前記中空部に前記ハブ軸の材質に比べ強度の高い材質からなる芯部材が内嵌されていることである。
【０００９】
上記構成によると、想定を越える異常負荷が作用し、ハブ軸が折損しても、芯部材はその高い強度によって折損が回避され、内輪とハブ軸を保持する。このとき、折損したハブ軸の剛性の大幅な低下によって前記ハブ軸が振れまわり、異常回転による振動が発生する。運転者はこの異常回転による振動を感知し、車を停止させることができ、車輪が車体から外れることを防止することができる。
【００１０】
上記の課題を解決するため、請求項２に係る発明の構成上の特徴は、前記芯部材は一方側端部に前記中空部の直径より大きな外径のフランジを有し、他方側の端部を拡径することにより、前記芯部材と前記ハブ軸とが係合されていることである。
【００１１】
上記構成によると、想定を越える異常負荷が作用し、前記ハブ軸が折損しても、前記芯部材はその高い強度によって折損が回避され、かつ、前記芯部材は前記フランジと前記によって、内輪とハブ軸を確実に保持する。このとき、折損したハブ軸の剛性の大幅な低下によって前記ハブ軸が振れまわり、異常回転による振動が発生する。運転者はこの異常回転による振動を感知し、車を停止させることができ、車輪が車体から外れることを防止することができる。
【００１２】
上記の課題を解決するため、請求項３に係る発明の構成上の特徴は前記芯部材は一方側の端部に前記ハブ軸の前記中空部の直径より大きな外径の頭を有するボルトであって、前記ボルトの他方側端部のねじ部に前記中空部の直径より大きな外径のナットを螺合することにより、前記芯部材と前記ハブ軸とが係合されていることである。
【００１３】
上記構成によると、想定を越える異常負荷が作用し、前記ハブ軸が折損しても、前記芯部材はその高い強度によって折損が回避され、かつ、前記芯部材は前記ねじ部と前記ナットの螺合よって、内輪とハブ軸を確実に保持する。このとき、折損したハブ軸の剛性の大幅な低下によって前記ハブ軸が振れまわり、異常回転による振動が発生する。運転者はこの異常回転による振動を感知し、車を停止させることができ、車輪が車体から外れることを防止することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、自動車後進国における劣悪な道路状況、過積載、乱暴な運転によって異常負荷が作用し、万一、ハブ軸が折損しても、内輪とハブ軸が分離しにくく、車輪が車体から外れることを防止することができる車軸用軸受装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態の車軸用軸受装置の軸方向の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の車軸用軸受装置の作用の説明図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の車軸用軸受装置の軸方向の断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の車軸用軸受装置の作用の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明の第１の実施形態の車軸用軸受装置の軸方向の断面図である。
図１において車軸用軸受装置１は、内周部に複列の外輪軌道１１ａ、１１ｂが形成された外輪１１と、外周に内輪軌道１２ａが形成された内輪１２と、外周部中央に内輪軌道１３ａ、が形成されたハブ軸１３と、前記外輪１１の一方の外輪軌道１１ａと前記ハブ軸１３の内輪軌道１３ａの間、および、前記外輪１１の他方の外輪軌道１１ｂと前記内輪１２の内輪軌道１２ａの間で転動する２列の複数の転動体としての玉１４と、前記２列の複数の玉１４を所定の間隔で保持する２個の保持器１５と内輪１２に内嵌された芯部材１６を有する。
【００１８】
ここで、外輪１１の外輪軌道１１ａ、１１ｂ、内輪１２の内輪軌道１２ａ、ハブ軸の内輪軌道１３ａ、２列の複数の玉１４と、前記２個の保持器１５とで軸受部２が構成されている。
【００１９】
外輪１１は環状で一方側端部に半径方向外方に拡径して、車軸用軸受装置１を車体１８に取付けるための固定フランジ１１ｃを有し、固定フランジ１１ｃには固定用ボルト１８ａが貫通する複数の通し穴１１ｄが設けられている。外輪１１の固定フランジ１１ｃ側の内周部には、内輪側外輪軌道１１ａ、軸方向反対側の内周部にはハブ軸側外輪軌道１１ｂが設けられている
【００２０】
内輪１２はＳＵＪ２等の軸受鋼からなる円環状で、外周部中央に内輪軌道１２ａ、一方側の外周部に小外径面１２ｄ、他方の外周部に大外径面１２ｃが形成されている。内周部に内輪軌道１２ａと同心の内径面１２ｂを有している。また、内径面１２ｂから半径方向外方に小外径面１２ｄに向けて小端面１２ｅが延在している。
【００２１】
ハブ軸１３はＳ５５Ｃ等の合金鋼からなり、素材の引張り強さは８００ＭＰａ程度である。ハブ軸１３は軸方向中央の外周部に内輪軌道１３ａ、軸方向一方側端部の外周面に半径方向外方に拡径して、車輪１７が取付けられるハブフランジ１３ｂを有し、ハブフランジ１３ｂには車輪１７を固定する複数のハブボルト１７ａが埋め込まれている。ハブ軸１３の内輪軌道１３ａからハブフランジ１３ｂと軸方向に反対側の外周面にはハブ軸外径面１３ｅが形成されている。
【００２２】
ハブ軸外径面１３ｅの軸方向に内輪軌道１３ａと反対側の端部から径方向に縮径する内輪嵌合部側面１３ｋ、内輪嵌合部側面１３ｋの内径隅部１３ｇから軸方向に内輪軌道１３ａと反対方向に延在する内輪嵌合部１３ｃが形成されており、内輪嵌合部１３ｃには内輪１２が小端面１２ｅをハブ軸１３の嵌合部側面１３ｋに当接して外嵌装着されている。
さらに、ハブ軸１３の端部には筒状の端部を直径方向外方に屈曲変形させて内輪１２の大端面１２ｆに押し付け、内輪１２の抜け止めを行う、かしめ部１３ｈが形成されている。また、中心部には、内輪軌道１３ａと同心の中空部１３ｄが軸方向に形成されている。
【００２３】
芯部材１６はＳＵＪ２等の合金鋼を熱処理により引張り強さ１６００ＭＰａ以上に高強度化された鋼材からなる断面が円形の棒状である。芯部材１６の中央部１６ａの直径はハブ軸１３の中空部１３ｄの直径より僅かに小さく、芯部材１６の中央部１６ａはハブ軸１３の中空部１３ｄにすきま嵌めで嵌入されている。また、一方の端部に外径がハブ軸１３の中空部１３ｄの直径より大きなフランジ１６ｂを有し、他方の端部は予め焼戻しによって塑性加工が可能な硬さに軟化されており、ハブ軸１３の中空部１３ｄに嵌入された後、塑性加工により拡径してフランジ１６ｃが形成されている。
【００２４】
図２は、本発明の第１の実施形態の車軸用軸受装置１の作用を説明するための説明図である。
車軸用軸受装置１は外輪１１の固定フランジ１１ｃが車体１８に固定用ボルト１８ａで固定され、ハブ軸１３のハブフランジ１３ｂと車輪１７がハブボルト１７ａとハブナット１７ｂで固定されている。すなわち車輪１７は車軸用軸受装置１を介して車体１８に回転自在に取付けられている。
【００２５】
劣悪な道路状況、過積載、乱暴な運転による、想定を超える異常なスラスト荷重やモーメント荷重は、路面から車輪１７を経由して車軸用軸受装置１に作用し、ハブ軸１３に過大な曲げ荷重が作用する。車軸用軸受装置１の最弱部はハブ軸１３の嵌合部側面１３ｋと内輪嵌合部１３ｃの交差部である内径隅部１３ｇである。
【００２６】
想定を超える異常なスラスト荷重やモーメント荷重による曲げ荷重がハブ軸１３に作用すると、最初に最弱部である内径隅部１３ｇに円周方向の亀裂Ｃが生じ、亀裂Ｃはハブ軸１３の中心方向に伝播しハブ軸１３の中空穴１３ｄに達する。このとき、芯部材１６の応力も当然増加するが、芯部材１６の強度はハブ軸１３の強度より大きく、前記ハブ軸の亀裂Ｃがそのまま芯部材１６に伝播することはない。すなわち分離したハブ軸１３は一定時間芯部材１６によって係止される。
【００２７】
前記亀裂Ｃの発生によって、分離したハブ軸１３は曲げ剛性が著しく低下し、前記曲げ荷重によって軸受部２に大きな振れまわりが生じる。また、前記曲げ荷重によってハブ軸１３の芯部材１６のフランジ１６ｂ、１６ｃとの接触部１３ｍ、１３ｎが変形し、軸受部２に軸方向の過大すきまδが生じ、前述の振れまわりはさらに大きくなる。この状態で車輪１７が回転すると異常振動や、異音が発生する。
【００２８】
この時、車両の運転者は前記異常振動や異音を感知し、車両を停車させることが可能であり、内輪１２がハブ軸１３から抜け落ち、車輪１７が車体１８から外れるという事態を回避させることができる。
【００２９】
図３は、本発明の第２の実施形態の車軸用軸受装置２０の軸方向の断面図である。
第２の実施形態の車軸用軸受装置は芯部材の形状、構成が第１の実施形態と異なる。第２の実施形態の車軸用軸受装置では、第１の実施の形態と同じものについては、第１の実施の形態と同一の符号を用い説明は省略する。また、第１の実施形態と共通の構成、作用効果については説明を省略することにし、第１の実施形態の車軸用軸受装置と異なる構成、作用効果についてのみ説明を行う。
【００３０】
図３の本発明の第２の実施形態の車軸用軸受装置２０において、芯部材２６は一方の端部にハブ軸１３の中空部１３ｄの直径より大きな外径の頭２６ｂを有し、他方の端部にねじ部２６ａを有する例えば六角穴付きボルト形状である。また、芯部材２６は合金鋼からなり、ねじ部２６ａ以外は熱処理により引張り強さ１５００ＭＰａ以上に高強度化されている。芯部材２６はハブ軸１３の中空部１３ｄに嵌入された後、ボルトのねじ部２６ａに中空部の直径より大きな外径のナット２６Ｂを螺合することにより、芯部材２６とハブ軸１３とが係合されている。
【００３１】
図４は、本発明の第２の実施形態の車軸用軸受装置の作用を説明するための説明図である。
想定を超える異常なスラスト荷重やモーメント荷重による曲げ荷重がハブ軸１３に作用すると、最初に最弱部である内径隅部１３ｇに円周方向の亀裂Ｃが生じ、亀裂Ｃはハブ軸１３の中心方向に伝播しハブ軸１３の中空穴１３ｄに達する。このとき、芯部材２６の応力も当然増加するが、芯部材２６の強度はハブ軸１３の強度より大きく、前記ハブ軸の亀裂Ｃがそのまま芯部材２６に伝播することはない。すなわち分離したハブ軸１３は一定時間芯部材２６によって係止される。
【００３２】
前記亀裂Ｃの発生によって、分離したハブ軸１３は曲げ剛性が著しく低下し、前記曲げ荷重によって軸受部２に大きな振れまわりが生じる。また、前記曲げ荷重によってハブ軸１３の芯部材２６のボルト頭２６ｂとの接触部１３ｍ、ナット２６Ｂとの接触部１３ｎが変形し、軸受部２に軸方向の過大すきまδが生じ、前述の振れまわりはさらに大きくなる。この状態で車輪１７が回転すると異常振動や、異音が発生する。
【００３３】
この時、車両の運転者は前記異常振動や異音を感知し、車両を停車させることが可能であり、内輪１２がハブ軸１３から抜け落ち、車輪１７が車体１８から外れるという事態を回避させることができる。
【００３４】
本実施形態における車軸用軸受装置１は複数の転動体は玉であるが、本発明では、転動体が円すいころ等のころである車軸用軸受装置であっても良い。
【符号の説明】
【００３５】
１、２０        ‥  車軸用軸受装置
１１            ‥  外輪
１１ａ、１１ｂ  ‥  外輪軌道
１２            ‥  内輪
１２ａ、１３ａ  ‥  内輪軌道
１３            ‥  ハブ軸
１３ｂ          ‥  ハブフランジ
１３ｃ          ‥  嵌合部
１３ｄ          ‥  中空部
１４            ‥  玉（転動体）
１５            ‥  保持器
１６，２６      ‥  芯部材（ボルト）
１７            ‥  車輪
１８            ‥  車体
【図１】
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【図２】
2013032048.tif 000004
【図３】
2013032048.tif 000005
【図４】
2013032048.tif 000006