JP2009078603A

JP2009078603A - 車輪用転がり軸受装置

Info

Publication number: JP2009078603A
Application number: JP2007247581A
Authority: JP
Inventors: Seiji Yamamoto; 誠司山本; Tetsuya Ishikawa; 鉄也石川; Shuji Nagata; 修二永田; Changxin Yu; 長シン于
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2007-09-25
Filing date: 2007-09-25
Publication date: 2009-04-16
Also published as: US20090092349A1; EP2042345B1; US8465210B2; EP2042345A2; EP2042345A3

Abstract

【課題】外輪部材の剛性を大きくし、車両の操縦安定性を向上させることができる車輪用転がり軸受装置を提供する。
【解決手段】車体側に取り付けられるフランジ部１０が外周に形成された外輪部材１と、この外輪部材１の内部に回転自在に挿通される内輪部材５、６、７と、これらの部材間に転動自在に配設される複列の転動体３とを備えた車輪用転がり軸受装置Ｈ。前記フランジ部１０は、外輪部材外周の上側に形成される第１フランジ部１０ａと、当該外輪部材外周の下側に形成される第２及び第３フランジ部１０ｂ、１０ｃとからなっている。前記第１、第２及び第３フランジ部１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、それぞれ車体取付用のボルト孔１１ａ、１１ｂ、１１ｃを有している。前記第１フランジ部１０ａは、当該第１フランジ部１０ａのボルト孔１１ａが前記外輪部材１の回転中心Ｏを通る鉛直線上に位置するように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は車輪用転がり軸受装置に関する。

自動車などの車輪を支持する転がり軸受装置として、車体側に固定される外輪部材と、この外輪部材の内部に回転自在に挿通される内輪部材と、これらの部材の間に転動自在に配設される複列の転動体とを備えたものがある（例えば、特許文献１、２参照）。
特許文献１〜２記載の軸受装置では、外輪部材の外周に複数のフランジ部が外方に突出して形成されており、このフランジ部に穿設されたボルト孔に挿通したボルトにより、当該軸受装置を車両の懸架装置に固定するようにしている。

特開平１−２７６０７０号公報特開平３−６４５８号公報

前記外輪部材には、転動体を介して車両重量などの各種荷重が作用するが、前記特許文献１〜２記載のものを含む従来の軸受装置では、前記複数のフランジ部の周方向の配置を車体側のボルト孔の配置に基づいて選定しており、外輪部材の剛性を考慮して配置を選定したものはなかった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、外輪部材の剛性を大きくし、車両の操縦安定性を向上させることができる車輪用転がり軸受装置を提供することを目的としている。

本発明の車輪用転がり軸受装置は、車体側に取り付けられるフランジ部が外周に形成された外輪部材と、この外輪部材の内部に回転自在に挿通される内輪部材と、これらの部材間に転動自在に配設される複列の転動体とを備えた車輪用転がり軸受装置であって、
前記フランジ部は、外輪部材外周の上側に形成される第１フランジ部と、当該外輪部材外周の下側に形成される第２及び第３フランジ部とからなっており、
前記第１、第２及び第３フランジ部は、それぞれ車体取付用のボルト孔を有しており、且つ
前記第１フランジ部は、当該第１フランジ部のボルト孔が前記外輪部材の回転中心を通る鉛直線上に位置するように構成されていることを特徴としている。

本発明の車輪用転がり軸受装置では、外輪部材の外周に形成されるフランジ部が、外輪部材外周の上側に形成される第１フランジ部と、当該外輪部材外周の下側に形成される第２及び第３フランジ部とからなっており、このうち第１フランジ部が、当該第１フランジ部のボルト孔が前記外輪部材の回転中心を通る鉛直線上に位置するように構成されている。転がり軸受装置の場合、軸方向の荷重はすべての転動体で負担するため、当該荷重は分散されて外輪部材に作用するが、ラジアル方向の荷重は主に上側に位置する転動体で負担することから、軸方向荷重よりも大きな荷重がラジアル方向に作用する。これに対し、転動体を介して作用する荷重が集中する外輪部材の上側部分、とりわけ外輪部材の回転中心を通る鉛直線上に車体取付用のフランジ部を配置し、このフランジ部のボルト孔にボルトを挿通し当該フランジ部にて外輪部材を車体の懸架装置に固定することで、転動体を介して荷重が作用する部分と当該荷重を負担する部分の距離を小さくして、外輪部材に作用する車体取付用のボルト回りのモーメント荷重を小さくすることができる。その結果、荷重による外輪部材の変形量を小さくすることができ、車両の操縦安定性を向上させることができる。

前記外輪部材の回転中心と前記第２フランジ部のボルト孔中心とを結ぶ直線と、前記外輪部材の回転中心と前記第３フランジ部のボルト孔中心とを結ぶ直線とのなす角度が、３０〜１００度の範囲であるのが好ましい。この場合、３つのフランジ部を外輪部材の周方向に等間隔（１２０度間隔）で配置する場合に比べ、下側の２つのフランジ部を主たる荷重作用方向である鉛直線に近づくように配置することにより、外輪部材の剛性をさらに大きくすることができる。

本発明の車輪用転がり軸受装置によれば、外輪部材の剛性を大きくし、車両の操縦安定性を向上させることができる。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の車輪用転がり軸受装置（以下、単に「軸受装置」ともいう）の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る軸受装置Ｈの軸方向断面説明図である。この軸受装置Ｈは、筒状の外輪部材１と、この外輪部材１の内部に回転自在に挿通される内輪部材２と、これらの部材間に転動自在に配設される複列の転動体である円錐ころ３とを備えている。各列の円錐ころ３は、保持器４によって周方向に所定間隔で保持されている。

前記内輪部材２は、図示しない車輪が取り付けられるハブ軸５と、このハブ軸５の外周面に外嵌固定された第１及び第２の内輪６、７とで構成されている。そして、前記外輪部材１の内周面に形成された外輪軌道１ａ、１ｂと、この外輪軌道１ａ、１ｂと対向するように前記第１及び第２の内輪６、７の外周面に形成された内輪軌道６ａ、７ａとの間に前記円錐ころ３が転動自在に配設されている。なお、２０は、前記外輪部材１及び両内輪６、７間の環状の隙間を密封するシール部材である。

ハブ軸５の車両アウタ側（図１において左側）端部付近には、径方向外方に伸びるフランジ部８が形成されており、このフランジ部８が、車輪のタイヤホイールやブレーキディスクの取付部分となっている。このタイヤホイールなどは、取付ボルト９によって当該フランジ部８に取り付けられる。一方、外輪部材１の外周には、軸受装置Ｈを車体側部材である懸架装置が有するナックル（図示せず）に固定するためのフランジ部１０が形成されている。このフランジ部１０は、図２に示されるように、外輪部材１の外周の上側（図１〜２において上側であり、且つ、軸受装置Ｈを車体に取り付けたときの上側）に形成される第１フランジ部１０ａと、当該外輪部材１の外周の下側に形成される第２及び第３フランジ部１０ｂ、１０ｃとからなっている。前記第１、第２及び第３フランジ部１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、それぞれ車体取付用のボルト孔１１ａ、１１ｂ、１１ｃを有しており、このボルト孔１１ａ、１１ｂ、１１ｃに挿通させたボルト（図示せず）を用いて、フランジ部１０が前記ナックルに固定される。

本実施の形態において前記第１フランジ部１０ａは、当該第１フランジ部１０ａのボルト孔１１ａが前記外輪部材１の回転中心Ｃを通る鉛直線上に位置するように構成されている。このように、円錐ころ３を介して作用する荷重が集中する外輪部材１の上側部分、とりわけ外輪部材１の回転中心Ｃを通る鉛直線上に車体取付用のフランジ部１０ａを配置し、このフランジ部１０ａのボルト孔１１ａにボルトを挿通し当該フランジ部１０ａにて外輪部材１を車体の懸架装置に固定することで、円錐ころ３を介して荷重が作用する部分と当該荷重を負担する部分の距離を小さくして、外輪部材１に作用する車体取付用のボルト回りのモーメント荷重を小さくすることができる。その結果、荷重による外輪部材１の変形量を小さくすることができ、車両の操縦安定性を向上させることができる。

また、本実施の形態では、外輪部材１の回転中心Ｃと前記第２フランジ部１０ｂのボルト孔１１ｂ中心とを結ぶ直線と、前記外輪部材１の回転中心Ｃと前記第３フランジ部１０ｃのボルト孔１１ｃ中心とを結ぶ直線とのなす角度αが、３０〜１００度の範囲内の値になるように設定している。３つのフランジ部１０ａ、１０ｂ、１０ｃを外輪部材の周方向に等間隔（１２０度間隔）で配置する場合に比べ、下側の２つのフランジ部１０ｂ、１０ｃを主たる荷重作用方向である鉛直線に近づくように配置することにより、外輪部材１の剛性をさらに大きくすることができる。フランジ部１０の形状やサイズなどにより多少異なるが、３つのフランジ部を外周に有する外輪部材の場合、前記角度αを概ね３０〜１００度の範囲内の値とすることで、当該外輪部材の剛性を向上させることができる。

図４は、前記角度αを変化させたときの外輪部材中心軸の傾きをＦＥＭで計算した結果を示している。図３において、矢印Ｆで示される部位に荷重を作用させたものとする。また、外輪部材１はボルトによりナックルに完全固定されるものとし、フランジ部１０のボルト孔１１ａ、１１ｂ、１１ｃを固定とする。そして、この取付面Ｓに対する外輪部材中心軸Ｏの傾き（分）を計算した。図４において、実施例は、図１〜３に示されるように、第１フランジ部１０ａのボルト孔１１ａが外輪部材１の回転中心Ｏを通る鉛直線上に位置する場合であり、一方、比較例は、実施例の上下を逆にして１つのフランジ部を外輪部材１の下側に配置し、且つこのフランジ部のボルト孔を外輪部材１の回転中心Ｏを通る鉛直線上に位置させた場合である。

図４において、縦軸の傾きの値が小さいほど剛性が大きいことを示している。実施例は、計算したすべての範囲の角度で比較例よりも剛性が大きいことが分かる。また、３０〜１００度の範囲の角度では、実施例の傾きは、比較例において得られる最小の傾きと略等しいか、又は小さくなることが分かる。

図５は、本発明の他の実施の形態に係る軸受装置における外輪部材の正面説明図である。この実施の形態では、外輪部材２１の外周に４つのフランジ部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄが形成されている。外輪部材１の上側には、第１フランジ部３０ａ及び第２フランジ部３０ｂが配置され、下側には第３フランジ部３０ｃ及び第４フランジ部３０ｄが配置されている。また、第１フランジ部３０ａ及び第４フランジ部３０ｄと、第２フランジ部３０ｂ及び第３フランジ部３０ｃとは、外輪部材２１の回転中心Ｏを通る鉛直線に関し線対称となるように配置されている。

本実施の形態では、前記第１フランジ部３０ａのボルト孔３１ａの中心と外輪部材２１の回転中心Ｏとを結ぶ直線と、前記第２フランジ部３０ｂのボルト孔３１ｂの中心と外輪部材２１の回転中心とを結ぶ直線とのなす角度βが、２０〜７０度の範囲内の値になるように設定されている。この範囲内の角度とした場合、図１〜３に示される実施の形態と同様に、荷重が集中的に作用する外輪部材の上側部分、とりわけ外輪部材の回転中心を通る鉛直線付近に２つのフランジ部が近接して配置され、外輪部材に作用する車体取付用のボルト回りのモーメント荷重を小さくすることができる。その結果、荷重による外輪部材の変形量を小さくすることができ、車両の操縦安定性を向上させることができる。

なお、本実施の形態において、前記第３フランジ部３０ｃのボルト孔３１ｃの中心と外輪部材２１の回転中心Ｏとを結ぶ直線と、前記第４フランジ部３０ｄのボルト孔３１ｄの中心と外輪部材２１の回転中心Ｏとを結ぶ直線とのなす角度γを、２０〜７０度の範囲内の値になるように設定するようにしてもよい。この場合も、外輪部材に作用するモーメント荷重を小さくすることができる。その結果、荷重による外輪部材の変形量を小さくすることができ、車両の操縦安定性を向上させることができる。

本発明の軸受装置の一実施の形態の軸方向断面説明図である。図１に示される軸受装置における外輪部材の正面説明図である。図１に示される軸受装置における外輪部材の軸方向断面説明図である。外輪部材の下側のフランジ部のなす角度と、外輪部材の中心軸の傾きとの関係を示す図である。本発明の他の実施の形態に係る軸受装置における外輪部材の正面説明図である。

符号の説明

１外輪部材
２内輪部材
３円錐ころ
４保持器
５ハブ軸
６第１の内輪
７第２の内輪
８フランジ部
１０フランジ部
１１ボルト孔
２１外輪部材
３０フランジ部
３１ボルト孔
Ｈ軸受装置

Claims

車体側に取り付けられるフランジ部が外周に形成された外輪部材と、この外輪部材の内部に回転自在に挿通される内輪部材と、これらの部材間に転動自在に配設される複列の転動体とを備えた車輪用転がり軸受装置であって、
前記フランジ部は、外輪部材外周の上側に形成される第１フランジ部と、当該外輪部材外周の下側に形成される第２及び第３フランジ部とからなっており、
前記第１、第２及び第３フランジ部は、それぞれ車体取付用のボルト孔を有しており、且つ
前記第１フランジ部は、当該第１フランジ部のボルト孔が前記外輪部材の回転中心を通る鉛直線上に位置するように構成されていることを特徴とする車輪用転がり軸受装置。
前記外輪部材の回転中心と前記第２フランジ部のボルト孔中心とを結ぶ直線と、前記外輪部材の回転中心と前記第３フランジ部のボルト孔中心とを結ぶ直線とのなす角度が、３０〜１００度の範囲である請求項１に記載の車輪用転がり軸受装置。