(57)【要約】【課題】所定部位(例えば懸架装置)に固定する際における静止輪のアキシアル方向及びラジアル方向の剛性を高くすると共に、当該静止輪に形成された軌道面の真円度を一定に維持し且つ軸受寿命の延命化を図ることが可能な軸受ユニットを提供する。【解決手段】常時非回転状態に維持される静止輪(外輪)２と、静止輪に沿って回転可能に対向配置された回転輪(内輪)４と、静止輪と回転輪との間に転動自在に組み込まれた複数の転動体６,８と、静止輪に沿って周方向に所定間隔で設けられ且つ当該静止輪を所定部位に固定するための固定孔２ｂが穿孔された複数の固定フランジ２ａとを備えており、複数の固定フランジのうち少なくとも１つの固定フランジにおいて、その固定孔よりも静止輪寄りに位置する根元部Ｐｄの剛性は、その他の各固定フランジの同位置における根元部Pa,Pb,Pcの剛性に比べてラジアル方向の剛性のみが低くなるように設定されている。【選択図】図１
2009166651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
常時非回転状態に維持される静止輪と、静止輪に沿って回転可能に対向配置された回転輪と、静止輪と回転輪との間に転動自在に組み込まれた複数の転動体と、静止輪に沿って周方向に所定間隔で設けられ且つ当該静止輪を所定部位に固定するための固定孔が穿孔された複数の固定フランジとを備えた軸受ユニットであって、
複数の固定フランジのうち少なくとも１つの固定フランジにおいて、その固定孔よりも静止輪寄りに位置する根元部の剛性は、その他の各固定フランジの同位置における根元部の剛性に比べてラジアル方向の剛性のみが低くなるよう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】
前記少なくとも１つの固定フランジの根元部は、静止輪の周方向に沿う方向における厚さ寸法がその他の各固定フランジの根元部の同方向における厚さ寸法よりも小さくなるように設定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】
前記少なくとも１つの固定フランジは、静止輪を所定部位に固定する際、回転輪の回転中心を通る水平面に対して垂直方向で上側に位置付けられ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】
前記その他の各固定フランジの根元部のラジアル方向及びアキシアル方向の剛性は、前記少なくとも１つの固定フランジの根元部の剛性よりも高く設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか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、車両の回転軸を回転自在に支持するための軸受ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば自動車などの車両には、アウトボード(車輪)側構成品をインボード(車体)側構成品に対して回転自在に連結して支持するための軸受ユニットが設けられている。例えば図１(ａ)に示された軸受ユニットは、インボード(車体)側構成品に固定されて常時非回転状態に維持される静止輪(外輪)２と、静止輪２の内側に対向して設けられ且つアウトボード(車輪)側構成品に接続されて車輪と共に回転する回転輪(内輪)４と、静止輪２と回転輪４との間に複列(例えば２列)で転動自在に組み込まれた複数の転動体６,８とを備えている。
【０００３】
なお、静止輪２は中空円筒状を成し、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、軸受内部を軸受外部から密封するためのシール部材(例えば、車輪側のリップシール１０ａ、車体側のパックシール１０ｂ)が設けられている。また、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。
【０００４】
更に、静止輪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が一体的に設けられており、固定フランジ２ａに穿孔された固定孔２ｂに固定用ボルトＦｂを挿入し、これをインボード(車体)側構成品(例えば、懸架装置(ナックル)Ｋｎの締結孔Ｋｈ)に締結することで、静止輪２を懸架装置(ナックル)Ｋｎに固定することができる。一方、回転輪４には、アウトボード(車輪)側構成品(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。
【０００５】
ハブフランジ１２ａは、静止輪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、各ハブボルト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。
【０００６】
また、ハブ１２(回転輪４)には、そのインボード(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を組み込んだ状態(即ち、各転動体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。
【０００７】
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及び回転輪４の対向面にそれぞれ形成された軌道面間(静止軌道面２ｓと回転軌道面４ｓとの間)に沿って接触しつつ回転可能に組み込まれる。この場合、接触点相互を結んだ作用線(図示しない)は、各軌道面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。
【０００８】
なお、図面には一例として、駆動輪用の軸受ユニットが示されており、当該軸受ユニットは、等速ジョイントＣＶＪを介して図示しない駆動機構(例えば、エンジンの駆動力を伝達する駆動軸２０)に連結されている。この場合、エンジンの駆動力が駆動軸２０から等速ジョイントＣＶＪを介して回転輪４(ハブ１２)に伝達され、当該回転輪４(ハブ１２)を所定速度で回転させる。そして、このときの回転力がハブフランジ１２ａに固定されたディスクホイール(図示しない)を介して車輪(タイヤ)に伝達されることにより、例えば自動車を走行させることができる。
【０００９】
このとき、自動車走行中に車輪に作用した力は、ディスクホイールから軸受ユニットを通じて懸架装置(ナックル)Ｋｎ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。
【００１０】
ところで、上述したような軸受ユニットにおいて、その静止輪(外輪)２には、その外周面に沿って周方向に所定間隔で４つの固定フランジ２ａが一体成形されており、これら固定フランジ２ａの固定孔２ｂに固定用ボルトＦｂを挿入し、懸架装置(ナックル)Ｋｎの締結孔Ｋｈに対して４点で締結することにより、当該静止輪２を懸架装置(ナックル)Ｋｎに固定するのが一般的である。なお、固定用ボルトＦｂの締結方法としては、１点ずつ締結する方法に加え、例えば専用機によって４点同時に締結する方法、対向する２点ずつ又は片側の２点ずつ同時に締結する方法などがある。
【００１１】
この場合、固定フランジ２ａの固定孔２ｂと懸架装置(ナックル)Ｋｎの締結孔Ｋｈとの間に位置ずれや位相ずれなどが生じていると、最初の３点での締結により静止輪(外輪)２と懸架装置(ナックル)Ｋｎとの位置関係が決まり、残りの固定孔２ｂと締結孔Ｋｈとの間に大きな位置ずれや位相ずれなどが生じる可能性がある。この状態において、最後の固定用ボルトＦｂを締結すると、ずれ量の程度に応じた過剰な締結力(応力)が静止輪(外輪)２に加わることになる。そうなると、静止輪(外輪)２が変形して静止軌道面２ｓの真円度を一定に維持することが困難になり、その結果、軸受が早期に劣化してしまう虞がある。
【００１２】
そこで、かかる不具合を解消するために、例えば特許文献１には、固定フランジの固定孔周辺を厚肉化させると共に、当該固定フランジの根元部(即ち、固定フランジと静止輪(外輪)との境界部分)を薄肉化させた軸受が提案されている。これによれば、固定用ボルトの締結による締結力(応力)が静止輪(外輪)に加わることを防止することができる。
【００１３】
しかしながら、固定フランジの根元部を薄肉化させた場合、その薄肉化の程度によっては、静止輪を懸架装置(ナックル)に固定する際(及び、固定した状態)におけるアキシアル方向(軸方向)の剛性を一定に維持することが困難になってしまう虞がある。そうなると、例えばコーナリング中のキャンバ角(車輪(タイヤ)と地面との接地角度)の変化が大きくなり、その結果、走行時の安定性や操作性を一定に維持することが困難になってしまう場合がある。
【特許文献１】特開２００６−７８２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
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、所定部位(例えば、懸架装置(ナックル))に固定する際における静止輪のアキシアル方向及びラジアル方向の剛性を高くすると共に、当該静止輪に形成された軌道面の真円度を一定に維持し且つ軸受寿命の延命化を図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】
【００１５】
かかる目的を達成するために、本発明は、常時非回転状態に維持される静止輪と、静止輪に沿って回転可能に対向配置された回転輪と、静止輪と回転輪との間に転動自在に組み込まれた複数の転動体と、静止輪に沿って周方向に所定間隔で設けられ且つ当該静止輪を所定部位に固定するための固定孔が穿孔された複数の固定フランジとを備えた軸受ユニットであって、複数の固定フランジのうち少なくとも１つの固定フランジにおいて、その固定孔よりも静止輪寄りに位置する根元部の剛性は、その他の各固定フランジの同位置における根元部の剛性に比べてラジアル方向の剛性のみが低くなるように設定されている。
この発明において、前記少なくとも１つの固定フランジの根元部は、静止輪の周方向に沿う方向における厚さ寸法がその他の各固定フランジの根元部の同方向における厚さ寸法よりも小さくなるように設定されている。また、前記少なくとも１つの固定フランジは、静止輪を所定部位に固定する際、回転輪の回転中心を通る水平面に対して垂直方向で上側に位置付けられることが好ましい。この場合、前記その他の各固定フランジの根元部のラジアル方向及びアキシアル方向の剛性は、前記少なくとも１つの固定フランジの根元部の剛性よりも高く設定されている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、所定部位(例えば、懸架装置(ナックル))に固定する際における静止輪のアキシアル方向及びラジアル方向の剛性を高くすると共に、当該静止輪に形成された軌道面の真円度を一定に維持し且つ軸受寿命の延命化を図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】
【００１７】
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。なお、本実施の形態は、図１(ａ)に示された軸受ユニットの改良であるため、以下では、改良部分の説明にとどめる。この場合、上述した軸受ユニット(図１(ａ))と同一の構成については、その構成に付された参照符号と同一の符号を本実施の形態に用いた図面上に付すことで、その説明を省略する。
【００１８】
図１(ｂ),(ｃ)に示すように、本実施の形態の軸受ユニットでは、複数(図面では一例として、静止輪(外輪)２に沿って周方向に等間隔に設けられた４つ)の固定フランジ２ａのうち少なくとも１つ(一例として図中向って右上の１つ)の固定フランジ２ａにおいて、その固定孔２ｂよりも静止輪(外輪)２寄りに位置する根元部Ｐｄの剛性は、その他(３つ)の各固定フランジ２ａの同位置における根元部Pa,Pb,Pcの剛性に比べてラジアル方向の剛性(以下、ラジアル剛性という)のみが低くなるように設定されている。なお、各固定フランジ２ａの根元部Pa,Pb,Pc,Pdとは、その固定孔２ｂよりも静止輪２寄りであって且つ当該固定フランジ２ａと静止輪(外輪)２との境界部分及びその近傍領域に亘る位置を指す。
【００１９】
ここで、図中向って右上の１つの固定フランジ２ａの根元部Ｐｄのラジアル剛性を低くする方法としては、例えば当該固定フランジ２ａの根元部Ｐｄにおいて、静止輪２の周方向に沿う方向における厚さ寸法がその他の各固定フランジ２ａの根元部Pa,Pb,Pcの同方向における厚さ寸法よりも小さくなるように設定すれば良い。図面では一例として、固定フランジ２ａの根元部Ｐｄには、その周方向両側を窪ませた(切り欠いた)肉盗み２ｈが形成されており、これにより、固定フランジ(以下、肉盗み付きフランジ)２ａの根元部Ｐｄの周方向に沿った厚さ寸法をその他の各固定フランジ(以下、肉盗み無しフランジ)２ａの根元部Pa,Pb,Pcの同方向における厚さ寸法よりも小さくしている。
【００２０】
なお、肉盗み２ｈの窪ませ量(切り欠き量)は、例えば肉盗み付きフランジ２ａの根元部Ｐｄの形状や大きさ、肉厚などの条件に応じて最適な量に設定されるため、ここでは特に数値限定しない。要するに、肉盗み無しフランジ２ａの根元部Pa,Pb,Pcに比べて薄肉化させることができる程度に窪ませた(切り欠いた)肉盗み２ｈを肉盗み付きフランジ２ａの根元部Ｐｄに形成すれば良い。この場合、肉盗み２ｈの形状として図面では、滑らかに湾曲させた窪み(切り欠き)形状を例示しているが、これに限定されることは無く、例えば円弧形状、楕円形状など各種の形状とすることができる。ただし、例えば矩形状や三角形状など角張った形状の肉盗みとすると、その角部に応力集中が生じる場合が想定されるため、連続した丸みを成した形状の肉盗み２ｈとすることが好ましい。
【００２１】
また、本実施の形態の軸受ユニットでは、肉盗み無しフランジ２ａの根元部Pa,Pb,Pcのラジアル剛性及びアキシアル方向の剛性(以下、アキシアル剛性という)は、肉盗み付きフランジ２ａの根元部Ｐｂの剛性よりも高く設定されている。ここで、肉盗み無しフランジ２ａの根元部Pa,Pb,Pcのラジアル剛性及びアキシアル剛性を大きくする方法としては、例えばその根元部Pa,Pb,Pcにおいて、静止輪２の周方向に沿う方向における厚さ寸法が肉盗み付きフランジ２ａの根元部Ｐｂの同方向における厚さ寸法よりも大きくなるように設定すれば良い。
【００２２】
図面では一例として、肉盗み無しフランジ２ａにおいて、その固定孔２ｂ周辺から根元部Pa,Pb,Pcに向うに従って末広がり状に連続して厚肉化させており、これにより、当該肉盗み無しフランジ２ａの根元部Pa,Pb,Pcの周方向に沿った厚さ寸法を肉盗み付きフランジ２ａの根元部Ｐｂの同方向における厚さ寸法よりも大きくしている。なお、肉盗み無しフランジ２ａの根元部Pa,Pb,Pcの形状は、既に知られている各種の固定フランジ(取付剛性を低下させること無くナックルに締結可能なフランジ)と同様の形状とすれば高いラジアル剛性及びアキシアル剛性を確保することができるため、ここでは特に限定しない。
【００２３】
また、１つの肉盗み付きフランジ２ａと、３つの肉盗み無しフランジ２ａとにおいて、図面では一例として、静止輪２の周方向に直交する方向に沿う厚さ寸法Ｗ(図１(ｂ))は互いに略同一の程度に設定されている。これによれば、肉盗み付きフランジ２ａは、その根元部Ｐｂの両側に肉盗み２ｈが形成されているため、ラジアル剛性については、肉盗み無しフランジ２ａの根元部Pa,Pb,Pcの剛性に比べて低くなっているが、アキシアル剛性については、肉盗み無しフランジ２ａの根元部Pa,Pb,Pcの剛性と略同程度に高く確保することができる。
【００２４】
以上、本実施の形態によれば、図中向って右上の１つの肉盗み付きフランジ２ａの根元部Ｐｄのラジアル剛性のみを、その他３つの肉盗み無しフランジ２ａの同位置における根元部Pa,Pb,Pcのラジアル剛性よりも低く設定したことにより、４つの固定フランジ２ａを懸架装置(ナックル)Ｋｎに固定する際(及び、固定した状態)における静止輪２のアキシアル剛性及びラジアル剛性を高くすることができると共に、当該静止輪２に形成された静止軌道面２ｓの真円度を一定に維持し且つ軸受寿命の延命化を図ることができる。
【００２５】
具体的に説明すると、４つの固定フランジ２ａのうち、まず、アキシアル剛性及びラジアル剛性が共に高く設定された根元部Pa,Pb,Pcを有する３つの肉盗み無しフランジ２ａの各固定孔２ｂに固定用ボルトＦｂを挿入し、これを懸架装置(ナックル)Ｋｎの締結孔Ｋｈに締結する。この場合、肉盗み無しフランジ２ａの根元部Pa,Pb,Pcは、そのラジアル剛性及びアキシアル剛性が共に高く設定されているため、静止輪２を懸架装置(ナックル)Ｋｎに対して高い位置決め精度で且つ高剛性を維持した状態で堅牢に仮止め固定することができる。
【００２６】
ここで、４つの固定フランジ２ａの固定孔２ｂと懸架装置(ナックル)Ｋｎの締結孔Ｋｈとの間に位置ずれや位相ずれなどが生じていた場合、３つの肉盗み無しフランジ２ａを懸架装置(ナックル)Ｋｎに仮止め固定した状態において、残りの肉盗み付きフランジ２ａの固定孔２ｂと懸架装置(ナックル)Ｋｎの締結孔Ｋｈとの間には、位置ずれや位相ずれなどが生じた状態となる。なお、４つの固定フランジ２ａの固定孔２ｂの加工は、例えば懸架装置(ナックル)Ｋｎの締結孔Ｋｈの位置や静止輪２の外周面を基準として割り出した孔位置に基づいて行われる。従って、それぞれの固定孔２ｂの中心相互を結んで構成される仮想円(ＰＣＤ)や芯位置は比較的正確に加工され、上記の位置ずれや位相ずれなどは、いずれも割り出しによって発生する周方向の誤差となる。
【００２７】
この場合、残りの肉盗み付きフランジ２ａは、その根元部Ｐｄのラジアル剛性が肉盗み無しフランジ２ａの根元部Pa,Pb,Pcよりも低くなるように設定されている。このため、上記周方向の誤差が生じた状態において、肉盗み付きフランジ２ａの固定孔２ｂに固定用ボルトＦｂを挿入し、これを懸架装置(ナックル)Ｋｎの締結孔Ｋｈに締結した際、その根元部Ｐｄが周方向の誤差量に応じて弾性変形する。これにより、上記周方向の誤差は、当該肉盗み付きフランジ２ａの根元部Ｐｄの弾性変形に応じて吸収除去されることになる。
【００２８】
そして、全ての固定フランジ２ａを懸架装置(ナックル)Ｋｎに固定し、静止輪２と懸架装置(ナックル)Ｋｎとを位置決め固定した状態において、当該静止輪２には、過剰な締結力(応力)が加わることが無いため、当該静止輪２に形成された静止軌道面２ｓの真円度を一定に維持することができる。この結果、当該静止輪２の静止軌道面２ｓと回転輪４の回転軌道面４ｓとの間に組み込まれた各転動体６,８をスムーズに回転(転動)させ続けることが可能となり、軸受寿命の延命化を図ることができる。
【００２９】
また、上述した軸受ユニットでは、全ての固定フランジ２ａを介して静止輪２を懸架装置(ナックル)Ｋｎに固定すると共に、ハブフランジ１２ａを介して車輪(タイヤ)を回転輪４に連結した状態において、例えば自動車の走行中に当該軸受ユニットに最も大きな横方向(アキシアル方向、軸方向)の荷重が作用するのは、大きな旋回外側荷重が入力されたときである。このとき、静止輪２に着目すると、旋回外側荷重が入力された際に最も大きな力を受けるのは、支点となる下側(路面側)の固定フランジ２ａとなる。ここで、回転輪４の回転中心Ｇを通る水平面Ｈを基準とすると、上記下側(路面側)とは、当該水平面Ｈに対して垂直方向で下側Ｓ２(図１(ｃ))を指す。
【００３０】
この場合、４つの固定フランジ２ａを介して静止輪２を懸架装置(ナックル)Ｋｎに固定する本実施の形態の軸受ユニットにおいて、肉盗み付きフランジ２ａは、静止輪２を懸架装置(ナックル)Ｋｎに固定する際、回転輪４の回転中心Ｇを通る水平面Ｈに対して垂直方向で上側Ｓ１(図１(ｃ))に位置付けることが好ましい。これにより、例えば自動車の走行状態を問わず、静止輪２の剛性を一定に維持することができるため、走行時の安定性や操作性を一定に維持することが可能となる。
【００３１】
更に、上述した軸受ユニットでは、１つの肉盗み付きフランジ２ａと、３つの肉盗み無しフランジ２ａとにおいて、静止輪２の周方向に直交する方向(アキシアル方向)に沿う厚さ寸法Ｗ(図１(ｂ))が互いに略同一の程度に設定されているため、静止輪２全体としてのアキシアル剛性を高く且つ周方向で均一に確保することができる。これにより、例えばコーナリング中のキャンバ角(車輪(タイヤ)と地面との接地角度)を常に一定に維持することが可能となり、その結果、走行時の安定性や操作性を一定に維持することができる。
【００３２】
また、上述した実施の形態において、懸架装置(ナックル)Ｋｎに対する４つの固定フランジ２ａの締結順について特に言及しなかったが、最初に３つの肉盗み無しフランジ２ａを懸架装置(ナックル)Ｋｎに締結した後(締結順は不問)、最後に肉盗み付きフランジ２ａを懸架装置(ナックル)Ｋｎに締結することが好ましい。なお、かかる締結順を実現する方法としては、例えば４つの固定フランジ２ａの各固定孔２ｂに同時に４つの固定用ボルトＦｂを挿入して締結することが可能な専用機を用いた場合、各ボルトＦｂの締結速度を調整し、肉盗み無しフランジ２ａの固定孔２ｂに挿入した固定用ボルトＦｂを最後に締結させれば良い。また、懸架装置(ナックル)Ｋｎの締結孔Ｋｈの対向位置の肉厚を上げる(座繰りを浅くする)ようにしても良い。
【００３３】
また、上述した実施の形態では、４つの固定フランジ２ａを有する静止輪２を想定して説明したが、これに限定されることは無く、例えば４つ以上の固定フランジを有する静止輪において、少なくとも１つの固定フランジの根元部のラジアル剛性を他の固定フランジの根元部に比べて低く設定することにより、同様の効果を実現することができる。
【００３４】
また、上述した実施の形態では、駆動輪用の軸受ユニットを想定して説明したが、これに代えて、従動輪用の軸受ユニットにおいて、その静止輪の固定フランジに対して上述した実施の形態と同様の構成を施すことにより、同様の効果を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】(ａ)は、駆動輪用の軸受ユニットの構成を示す断面図、(ｂ)は、本発明の一実施の形態に係る軸受ユニットに設けられた静止輪の構成を示す斜視図、(ｃ)は、同図(ｂ)の静止輪に一体成形された固定フランジの構成を示す平面図。
【符号の説明】
【００３６】
２  静止輪(外輪)
２ａ  固定フランジ
２ｂ  固定孔
４  回転輪(内輪)
６,８  転動体
Pa,Pb,Pc,Pd  根元部
【図１】
2009166651.tif 000003