特開 2024-85273 車輪用軸受装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024085273

(43)【公開日】2024-06-26

(54)【発明の名称】車輪用軸受装置

(51)【国際特許分類】

   F16C 19/18 20060101AFI20240619BHJP

   F16C 33/58 20060101ALI20240619BHJP

   B21D 39/00 20060101ALI20240619BHJP

   B60B 35/02 20060101ALI20240619BHJP

   B60B 35/18 20060101ALI20240619BHJP

【ＦＩ】

F16C19/18

F16C33/58

B21D39/00 D

B60B35/02 L

B60B35/18 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022199717

(22)【出願日】2022-12-14

(71)【出願人】

【識別番号】000102692

【氏名又は名称】ＮＴＮ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002217

【氏名又は名称】弁理士法人矢野内外国特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高 智紀

【テーマコード（参考）】

3J701

【Ｆターム（参考）】

3J701AA03

3J701AA32

3J701AA43

3J701AA54

3J701AA62

3J701BA80

3J701DA16

3J701DA20

3J701FA15

3J701GA03

3J701XB03

3J701XB11

3J701XB16

(57)【要約】

【課題】かしめ部の強度および疲労寿命を向上することができる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、外側軌道面２ｃ、２ｄを有する外輪２と、小径段部３ａを有したハブ輪３、および小径段部３ａに圧入された内輪４からなり、外側軌道面２ｃ、２ｄに対向する内側軌道面３ｃ、４ａを有する内方部材と、外輪２と内方部材との両軌道面間に収容された複列のボール列５、６と、小径段部３ａの軸方向における一端部を外径側に塑性変形させて形成したかしめ部３ｈにより、内輪４が軸方向に固定された車輪用軸受装置１であって、内輪４は、内周面４ｄと、インナー側端面４ｂと、円弧形状の面取り部４ｅとを有し、小径段部３ａは、内輪４の内周面４ｄから離間する環状溝３１と、環状溝３１のインナー側端部Ｐ２と面取り部４ｅのアウター側端部Ｐ３との間において、内輪４の内周面４ｄと軸方向に沿って直線的に接触する第３接触面３４とを有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内周に複列の外側軌道面を有する外方部材と、
外周に軸方向に延びる小径段部を有したハブ輪、および前記ハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、前記複列の外側軌道面に対向する複列の内側軌道面を有する内方部材と、
前記外方部材と前記内方部材との両軌道面間に転動自在に収容された複列の転動体と、
前記小径段部の軸方向における一端部を外径側に塑性変形させて形成したかしめ部により、前記内輪が軸方向に固定された車輪用軸受装置であって、
前記内輪は、内周面と、軸方向の一端面と、前記内周面と軸方向の前記一端面とをつなぐ円弧形状の面取り部とを有し、
前記小径段部は、
外周面から内径側に凹陥し、径方向において前記内輪の前記内周面から離間する環状溝と、
前記環状溝の軸方向における一端部と前記面取り部の軸方向における他端部との間において、前記内輪の前記内周面と軸方向に沿って直線的に接触する接触面と、を有する車輪用軸受装置。

【請求項2】

前記環状溝の軸方向における前記一端部は、
前記内輪の前記内側軌道面に対する前記転動体の接触点と前記転動体の中心とを結んだ直線の、前記小径段部の前記外周面との交差点よりも、軸方向における一側に位置する請求項１に記載の車輪用軸受装置。

【請求項3】

前記面取り部における円弧形状の半径は、１ｍｍ以上、かつ５ｍｍ以下である請求項１または請求項２に記載の車輪用軸受装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は車輪用軸受装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、自動車等の懸架装置において車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置が知られている。車輪用軸受装置においては、内方部材であるハブ輪の小径段部に内輪が圧入され、小径段部の軸方向における一端部を外径側に塑性変形させて形成したかしめ部により、内輪が軸方向に固定された構成のものがある。

【0003】

このように、ハブ輪にかしめ部を形成して内輪を固定する構成の車輪用軸受装置においては、かしめ部を形成する前の小径段部の外周面における、内輪と対向する部分から内輪の軸方向における一端側端面を超えた部分までの範囲に環状溝を形成することによって、内輪に生じるフープ応力を抑制することが行われている（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２００７－２１８３０４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、ハブ輪の外周面におけるかしめ部が形成される部分の近傍に環状溝を形成した構成では、ハブ輪のかしめ部に応力が集中して、かしめ部の強度および疲労寿命に影響を与えるおそれがある。

【0006】

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、かしめ部が形成されたハブ輪の小径段部に環状溝が存在する構成において、かしめ部の強度および疲労寿命を向上することができる車輪用軸受装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

即ち、車輪用軸受装置は、内周に複列の外側軌道面を有する外方部材と、外周に軸方向に延びる小径段部を有したハブ輪、および前記ハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、前記複列の外側軌道面に対向する複列の内側軌道面を有する内方部材と、前記外方部材と前記内方部材との両軌道面間に転動自在に収容された複列の転動体と、前記小径段部の軸方向における一端部を外径側に塑性変形させて形成したかしめ部により、前記内輪が軸方向に固定された車輪用軸受装置であって、前記内輪は、内周面と、軸方向の一端面と、前記内周面と軸方向の前記一端面とをつなぐ円弧形状の面取り部とを有し、前記小径段部は、外周面から内径側に凹陥し、径方向において前記内輪の前記内周面から離間する環状溝と、前記環状溝の軸方向における一端部と前記面取り部の軸方向における他端部との間において、前記内輪の前記内周面と軸方向に沿って直線的に接触する接触面と、を有する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、車輪用軸受装置におけるかしめ部の強度および疲労寿命を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】車輪用軸受装置を示す側面断面図である。

【図2】車輪用軸受装置におけるハブ輪のかしめ部近傍を示す側面断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。

【0011】

［車輪用軸受装置］
図１に示す車輪用軸受装置１は、本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態であり、自動車等の車両の懸架装置において車輪を回転自在に支持するものである。

【0012】

以下の説明において、軸方向とは車輪用軸受装置１の回転軸心Ｘに沿った方向を表す。また、インナー側とは、軸方向の一側であって車体に取り付けた際の車輪用軸受装置１の車体側を表し、アウター側とは、軸方向の他側であって車体に取り付けた際の車輪用軸受装置１の車輪側を表す。

【0013】

車輪用軸受装置１は第３世代と称呼される構成を備えており、外方部材である外輪２と、内方部材であるハブ輪３および内輪４と、転動列である二列のインナー側ボール列５およびアウター側ボール列６と、アウター側シール部材９と、キャップ１２とを具備する。

【0014】

外輪２のインナー側端部には、キャップ１２が嵌合可能なインナー側開口部２ａが形成されている。外輪２のアウター側端部には、アウター側シール部材９が嵌合可能なアウター側開口部２ｂが形成されている。

【0015】

外輪２とハブ輪３とによって形成された環状空間Ｓのアウター側開口端となるアウター側開口部２ｂにアウター側シール部材９を嵌合するとともに、環状空間Ｓのインナー側開口端となるインナー側開口部２ａにキャップ１２を嵌合することで、軸受内部となる環状空間Ｓを密封している。

【0016】

外輪２の内周面には、インナー側の外側軌道面２ｃと、アウター側の外側軌道面２ｄとが形成されている。外輪２の外周面には、外輪２を車体側部材に取り付けるための車体取り付けフランジ２ｅが一体的に形成されている。車体取り付けフランジ２ｅには、車体側部材と外輪２とを締結する締結部材（ここでは、ボルト）が挿入されるボルト孔２ｇが設けられている。

【0017】

ハブ輪３のインナー側端部には、外周面にアウター側端部よりも縮径された小径段部３ａが形成されている。ハブ輪３における小径段部３ａのアウター側端部には肩部３ｅが形成されている。ハブ輪３のアウター側端部には、車輪を取り付けるための車輪取り付けフランジ３ｂが一体的に形成されている。車輪取り付けフランジ３ｂには、複数のボルト孔３ｆが形成されている。ボルト孔３ｆには、ハブ輪３と車輪又はブレーキ部品とを締結するためのハブボルト３ｉを圧入可能である。

【0018】

ハブ輪３の外周面には、外輪２のアウター側の外側軌道面２ｄに対向するようにアウター側の内側軌道面３ｃが設けられている。つまり、内方部材のアウター側には、ハブ輪３によって内側軌道面３ｃが構成されている。ハブ輪３における車輪取り付けフランジ３ｂの基部側には、アウター側シール部材９のシールリップ９ａが摺接する摺接面３ｄが形成されている。

【0019】

ハブ輪３の小径段部３ａには、内輪４が設けられている。内輪４は、圧入およびかしめ加工によりハブ輪３の小径段部３ａに固定されている。内輪４は、転動列であるインナー側ボール列５およびアウター側ボール列６に予圧を付与している。内輪４は、インナー側端部にインナー側端面４ｂを有しており、アウター側端部にアウター側端面４ｃを有している。

【0020】

ハブ輪３のインナー側端部には、内輪４のインナー側端面４ｂにかしめられたかしめ部３ｈが形成されている。内輪４は、かしめ部３ｈにより軸方向に固定されている。かしめ部３ｈは、小径段部３ａのインナー側端部を外径側に塑性変形させることにより形成されている。ハブ輪３のかしめ部３ｈと、内輪４のインナー側端面４ｂとは、軸方向において平面的に接触している。

【0021】

内輪４の外周面には、外輪２のインナー側の外側軌道面２ｃと対向するようにインナー側の内側軌道面４ａが設けられている。つまり、内方部材のインナー側には、内輪４によって内側軌道面４ａが構成されている。

【0022】

転動列であるインナー側ボール列５とアウター側ボール列６とは、転動体である複数のボール７が保持器８によって保持されることにより構成されている。インナー側ボール列５は、内輪４の内側軌道面４ａと、外輪２のインナー側の外側軌道面２ｃとの間に転動自在に挟まれている。アウター側ボール列６は、ハブ輪３の内側軌道面３ｃと、外輪２のアウター側の外側軌道面２ｄとの間に転動自在に挟まれている。つまり、インナー側ボール列５とアウター側ボール列６とは、外方部材と内方部材との両軌道面間に転動自在に収容されている。

【0023】

車輪用軸受装置１においては、外輪２と、ハブ輪３および内輪４と、インナー側ボール列５と、アウター側ボール列６とによって複列アンギュラ玉軸受が構成されている。なお、車輪用軸受装置１は複列アンギュラ玉軸受に替えて複列円錐ころ軸受を構成していてもよい。

【0024】

内輪４のインナー側端部には、断面Ｌ字形に形成された支持環１０が嵌合されている。支持環１０は、内輪４の外径に圧入される円筒部１０ａと、この円筒部１０ａから径方向外方に延びる立板部１０ｂとを備え、立板部１０ｂのインナー側の側面に磁気エンコーダ１１が加硫接着によって一体的に接合されている。磁気エンコーダ１１は、合成ゴムにフェライト等の磁性体粉が混入され、周方向に交互に等ピッチで磁極Ｎと磁極Ｓとが着磁されている。

【0025】

支持環１０は、強磁性体の鋼板、例えばフェライト系のステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ４３０系等）や防錆処理された冷間圧延鋼板をプレス加工することにより形成されている。これにより、磁気エンコーダ１１の磁気出力が強くなり安定した検出精度を確保することができる。

【0026】

外輪２のインナー側開口部２ａに嵌合されるキャップ１２は、非磁性のオーステナイト系ステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）をプレス加工することによりカップ状に形成されている。

【0027】

キャップ１２のインナー側における磁気エンコーダ１１と対向する位置には、回転速度センサ１４が配置されている。回転速度センサ１４と磁気エンコーダ１１とは、軸方向において、キャップ１２を介して所定のエアギャップ（軸方向すきま）を有した状態で対向配置されている。そして、回転速度センサ１４により磁気エンコーダ１１の変位を検出することで、内輪４の回転速度を検出することが可能となっている。

【0028】

キャップ１２よりもインナー側に位置する外輪２のインナー側端部には、センサホルダ１５が嵌合されている。センサホルダ１５は、耐食性を有する、例えばオーステナイト系ステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）や防錆処理された冷間圧延鋼板（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）をプレス加工することによってカップ状に形成されている。

【0029】

センサホルダ１５は、回転速度センサ１４が嵌装される支持孔１５ａを有している。回転速度センサ１４が支持孔１５ａに嵌装されることによって、回転速度センサ１４がセンサホルダ１５に支持されている。

【0030】

［ハブ輪の小径段部における内輪の圧入部の構成］
図２に示すように、内輪４は、ハブ輪３における小径段部３ａの外周面と対向する内周面４ｄと、内周面４ｄとインナー側端面４ｂとをつなぐ円弧形状の面取り部４ｅとを有している。内輪４の内周面４ｄは、軸方向において同径に形成されている。つまり、内輪４の内周面４ｄは軸方向と平行に形成されている。

【0031】

内輪４が圧入されたハブ輪３における小径段部３ａの外周面は、環状溝３１と、第１接触面３２と、第２接触面３３と、第３接触面３４とを有している。環状溝３１は、小径段部３ａの外周面から内径側に凹陥し、径方向において内輪４の内周面４ｄから離間した面である。

【0032】

環状溝３１は、周方向に沿って形成されており、小径段部３ａの外周面における全周にわたって形成されている。環状溝３１は、軸方向におけるアウター側端部Ｐ１とインナー側端部Ｐ２とを有している。

【0033】

第１接触面３２は、小径段部３ａの外周面において環状溝３１のアウター側端部Ｐ１よりもアウター側に位置する面であり、内輪４の内周面４ｄと接触している。第１接触面３２は、軸方向に沿って内輪４の内周面４ｄと直線的に接触している。

【0034】

第２接触面３３は、小径段部３ａにおけるかしめ部３ｈに位置する面であり、内輪４の面取り部４ｅと接触している。第２接触面３３は、面取り部４ｅの軸方向におけるアウター側端部Ｐ３よりもインナー側に位置している。

【0035】

第３接触面３４は、小径段部３ａの外周面において、環状溝３１のインナー側端部Ｐ２と、面取り部４ｅのアウター側端部Ｐ３との間に位置する面であり、内輪４の内周面４ｄと接触している。環状溝３１のインナー側端部Ｐ２は、面取り部４ｅのアウター側端部Ｐ３よりもアウター側に位置している。

【0036】

第３接触面３４は、軸方向に沿って内輪４の内周面４ｄと直線的に接触している。第３接触面３４と内輪４の内周面４ｄとは、周方向において全周にわたって接触している。第３接触面３４は、軸方向において、環状溝３１のインナー側に位置している。

【0037】

第３接触面３４は、環状溝の軸方向における一端部と面取り部の軸方向における他端部との間において、内輪の内周面と軸方向に沿って直線的に接触する接触面の一例である。

【0038】

インナー側ボール列５におけるボール７は、接触点４１において内輪４の内側軌道面４ａと接触しており、インナー側ボール列５におけるボール７の内側軌道面４ａに対する接触角はαである。接触角αは、インナー側ボール列５におけるボール７の中心Ｃと接触点４１とを結んだ直線の径方向に対する傾斜角である。

【0039】

内輪４の内側軌道面４ａに対するボール７の接触点４１とボール７の中心Ｃとを結んだ直線Ｌは、交差点Ｐ４において小径段部３ａの外周面と交差している。交差点Ｐ４は、小径段部３ａの外周面における環状溝３１の部分に位置している。環状溝３１のインナー側端部Ｐ２は、軸方向において交差点Ｐ４よりもインナー側に位置している。

【0040】

車輪用軸受装置１に曲げ応力が加わったときには、内輪４がハブ輪３に押し付けられるが、仮に、小径段部３ａが第３接触面３４を有しておらず、環状溝３１のインナー側端部Ｐ２に隣接して第２接触面３３が位置していると、ハブ輪３にかかる応力がかしめ部３ｈに集中するおそれがある。

【0041】

しかし、車輪用軸受装置１においては、ハブ輪３の小径段部３ａは、内輪４の内周面４ｄと軸方向において直線的に接触する第３接触面３４を有しているため、ハブ輪３にかかる応力をかしめ部３ｈだけでなく、かしめ部３ｈの近傍に位置する第３接触面３４で受けることができ、ハブ輪３にかかる応力を分散させて小さくすることが可能となる。

【0042】

これにより、ハブ輪３にかかる局所的な応力を小さくして応力振幅を減少させることができるため、かしめ部３ｈの強度および疲労寿命を向上することが可能である。

【0043】

特に、環状溝３１のインナー側端部Ｐ２は、直線Ｌの小径段部３ａの外周面との交差点Ｐ４よりもインナー側に位置しているため、ハブ輪３にかかる応力を第３接触面３４により効果的に受けることが可能である。

【0044】

また、車輪用軸受装置１においては、内輪４の面取り部４ｅにおける円弧形状の半径Ｒは、１ｍｍ以上、かつ５ｍｍ以下の範囲に設定されている。
仮に、半径Ｒが１ｍｍよりも小さいと、ハブ輪３のかしめ部３ｈと接触する内輪４の面取り部４ｅにおける面圧が大きくなり、かしめ部３ｈに割れが発生するおそれがある。

【0045】

また、仮に、半径Ｒが５ｍｍよりも大きいと、ハブ輪３のかしめ部３ｈと内輪４のインナー側端面４ｂとの接触面積が小さくなり、かしめ部３ｈから内輪４に負荷される軸方向の軸力が不足するおそれがある。

【0046】

従って、面取り部４ｅの半径Ｒを１ｍｍ以上、かつ５ｍｍ以下の範囲に設定することで、かしめ部３ｈの強度および疲労寿命を向上することが可能となっている。

【0047】

なお、本実施形態においては、従動輪用の車輪用軸受装置１について説明したが、本発明は、駆動輪用の車輪用軸受装置に適用することも可能である。

【0048】

以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

【符号の説明】

【0049】

１ 車輪用軸受装置
２ 外輪
２ａ インナー側開口部
２ｂ アウター側開口部
２ｃ （インナー側の）外側軌道面
２ｄ （アウター側の）外側軌道面
３ ハブ輪
３ａ 小径段部
３ｃ （ハブ輪の）内側軌道面
３ｈ かしめ部
４ 内輪
４ａ （内輪の）内側軌道面
４ｂ インナー側端面
４ｄ 内周面
４ｅ 面取り部
５ インナー側ボール列
６ アウター側ボール列
７ ボール
３１ 環状溝
３４ 第３接触面
Ｌ 直線
Ｃ 中心
Ｐ２ （環状溝の）インナー側端部
Ｐ３ （面取り部の）アウター側端部
Ｐ４ 交差点
Ｒ 面取り部における円弧形状の半径

【図1】

【図2】