JP2009073252A

JP2009073252A - 車輪軸受装置

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Publication number: JP2009073252A
Application number: JP2007242313A
Authority: JP
Inventors: Yasuharu Oyama; 泰晴大山
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-09-19
Filing date: 2007-09-19
Publication date: 2009-04-09

Abstract

【課題】一対のシール部材を所定位置に確実に配置してその位置確認が不要であると共に、装置本体の軸方向寸法を減少させることにある。
【解決手段】固定状態で支持される外側のアウタレース３８と、前記アウタレース３８の内径側に設けられたインナレース４０と、前記アウタレース３８と前記インナレース４０の間に転動自在に保持される複数のボール４４と、各ボール４４を転動自在に保持する一対のリテーナ４６と、内側及び外側からなる２つのボール列の間に略平行に配置された環状体からなる一対のシール部材４８とを有し、前記シール部材４８の突起部５６を前記リテーナ４６の凹部５８に対して嵌合し且つ接着剤を用いて接着することにより、前記シール部材４８がリテーナ４６に対して一体的に固定される。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、自動車等の車体に車輪を支持する車輪軸受装置に関し、一層詳細には、タイヤの空気圧を調整する機構を有するハブベアリングが設けられた車輪軸受装置に関する。

従来から、車輪のハブベアリングに設けられた空気流通通路を介して加圧エアの流出入を行うことにより、タイヤの空気圧を所定圧に制御する機構が知られている。

例えば、特許文献１には、アウタレースと分割インナレースとの間に、ケージによって転動自在に保持された複数のボールが環状に並列に配置された２つのボール列を有し、前記２つのボール列の間に空気流通通路を形成するための一対のシーリングデバイスを略平行に装着した軸受装置が開示されている。

この特許文献１に開示された軸受装置では、ケージやボール等からそれぞれ別個独立に設けられ左右対称形状からなる一対のシーリングデバイスを、外側軸受ボール列と内側軸受ボール列からなる２列の軸受ボール列の間に装着することにより、前記一対のシーリングデバイスの間に形成された空気流通通路を気密に保持するようにしている。
米国特許第５５０３４８０号明細書（図１）

しかしながら、前記特許文献１に開示された軸受装置では、前記軸受装置を組み付ける際、各分割インナレースを外方から嵌め込んでそれぞれ組み込むため、前記別個独立に形成された一対のシーリングデバイスを所定位置、すなわち、外側軸受ボール列と内側軸受ボール列からなる２列の軸受ボール列の間の所定位置に対して組み込む作業に困難を伴うという問題がある。

また、前記特許文献１に開示された軸受装置では、仮に、一旦、一対のシーリングデバイスが外側軸受ボール列と内側軸受ボール列からなる２列の軸受ボール列の間の所定位置に対して組み込めたとしても、前記一対のシーリングデバイスが所定位置に正しく組み込めたかどうか、位置ずれをしていないかどうかを確認することが困難である。

さらに、前記特許文献１に開示された軸受装置では、外側軸受ボール列と内側軸受ボール列からなる２列の軸受ボール列の間に別個独立に形成された一対のシーリングデバイスを装着する構成が採用されており、しかも、左右の一組のボールやケージとの間で十分な離間距離をとる必要があるため、アウタレース及びインナレースを含む装置本体の軸方向の寸法（幅方向の寸法）が大きくなるという問題がある。

前記軸方向寸法が増大することにより、外側軸受ボール列及び内側軸受ボール列からなる２つの軸受の作用点間距離が離間し、所望の定格荷重を得ることができないと共に、周辺の構成部品であるハブやスピンドル等のレイアウトに影響を及ぼして所望のサスペンション性能を発揮することができないおそれがある。加えて、前記軸方向寸法が増大することにより、既存部品の流用が困難となって部品の共通化を図ることができないと共に、ハブ周辺部品の重量が増大するという他の問題がある。

本発明は、前記した種々の点に鑑みてなされたものであり、一対のシール部材を所定位置に確実に配置してその位置確認が不要であると共に、装置本体の軸方向寸法を減少させることが可能な車輪軸受装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明は、アウタレースとインナレースとの間に、リテーナによって複数の転動体が転動自在に保持される第１転動部と第２転動部とを軸方向に沿ってそれぞれ設け、前記アウタレースの内面及び前記インナレースの外面にそれぞれ接するリップ部を有する一対のシール部材を、前記第１転動部と前記第２転動部との間に軸方向に沿って所定間隔離間して並列に配置し、前記アウタレース及び前記インナレースのそれぞれに、一端が前記並列配置された前記一対のシール部材間に開口する径方向の貫通孔からなるエア連通路を設け、前記エア連通路と前記並列配置された一対のシール部材間に形成されたエア連通部とで、前記アウタレースの外面と前記インナレースの内面との間で気密性が保持されたエア流路を形成し、前記並列配置された一対のシール部材は、前記第１転動部と前記第２転動部のうち、前記シール部材が隣接する側の転動部に設けられたリテーナに固定されていることを特徴とする。

この場合、例えば、前記シール部材の環状側面部に、軸方向に沿って所定長だけ突出する突起部を設け、前記シール部材と対向する前記リテーナの環状側面部に凹部を形成し、前記突起部を前記凹部に嵌合させることにより、前記シール部材が前記リテーナに対して一体的に固定される。

このように、別個独立に形成された一対のシーリングデバイスを２列の軸受ボール列の間の所定位置に対して組み込む従来技術と比較して、本発明では、シール部材が予めリテーナに対して一体的に固定され、アウタレースとインナレースとの間にリテーナを組み込むだけでシール部材が所定位置に位置決めされた状態で装着される。

従って、本発明では、従来技術のようなシール部材の組み込み作業が不要となると共に、シール部材の位置決めが不要となる。この結果、本発明では、車輪軸受装置における組み付け作業を簡便化して製造工程を簡素化することができる。

また、本発明では、シール部材が予めリテーナに対して一体的に固定され、アウタレースとインナレースとの間にリテーナを組み込むだけでシール部材が所定位置に位置決めされた状態で装着されるため、前記シール部材が所定位置に装着された否かの確認作業が不要となると共に、該シール部材の位置ずれを確実に防止することができる。

さらに、本発明では、シール部材が予めリテーナに対して一体的に固定されて前記シール部材とリテーナとの離間距離が小さくなるため、近接配置された転動体やリテーナとの間で十分な離間距離を設定することが不要となり、車輪軸受装置全体における軸方向の寸法を小さく設定することができる。

従って、本発明では、車輪軸受装置全体における軸方向寸法を減少させることにより、第１転動部及び第２転動部からなる２つの軸受の作用点間距離を接近させることが可能となり、十分な定格荷重を得ることができる。また、周辺の構成部品（例えば、ハブ、スピンドル等）等のレイアウトの自由度を増大させ、所望のサスペンション性能を発揮することができる。加えて、前記軸方向寸法が減少することにより、既存部品の流用が可能となって部品の共通化により製造コストの低減化を図ることができると共に、周辺部品の重量を減少させて軽量化を図ることができる。

一対のシール部材を所定位置に確実に配置してその位置確認が不要であると共に、装置本体の軸方向寸法を減少させることが可能な車輪軸受装置が提供される。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る車輪軸受装置が組み込まれた車輪駆動システムの概略縦断面図であり、図２は、前記車輪駆動システムに設けられたハブベアリングの軸方向に沿った部分拡大縦断面図である。

図１に示すように、車輪駆動システム１０は、自動車等の車輪が取付けられるハブ１２と、前記ハブ１２の外周面の一部に一体的に組み込まれた車輪軸受装置からなるハブベアリング１４と、前記ハブ１２の内部に嵌合される軸部１６を有する外輪部材１８と、前記ハブベアリング１４の外周面にクリップリング２０を介して係止されるナックル２２と、図示しないタイヤエア室内に対して加圧エアを供給するエア供給機構２６とから構成される。

外輪部材１８は、図示しないエンジン等からの回転駆動力が伝達されるドライブシャフト２８の一端部に連結されたバーフィールドタイプの等速ジョイントを構成するものであり、前記ドライブシャフト２８の他端部には、図示しないデファレンシャル装置に連結されるトリポートタイプの他の等速ジョイント（図示せず）が連結される。

ハブ１２の略中央部には、軸方向に沿って貫通孔３０が形成され、前記貫通孔３０の内周面には、該貫通孔３０の軸線と略平行にセレーション溝（又はスプライン溝）が刻設されている。

また、ハブ１２の外周面には、半径外方向に拡径する取付フランジ１２ａが形成され、ハブボルト３２を介してブレーキディスク３４やホイール３６等が前記取付フランジ１２ａに装着される。

ナックル２２は、図示しない車体懸架装置の支柱に固定され、前記ハブベアリング１４及びハブ１２は、前記ナックル２２の内径部に嵌合されている。従って、ハブベアリング１４（後記するアウタレース３８）が前記ナックル２２を介して図示しない車体に固定されているため、前記ハブベアリング１４により、アウタレース３８の内径側に設けられた後記するインナレース４０、ハブ１２及び外輪部材１８がそれぞれ図示しない車体に対して回転自在に支持されている。

ハブベアリング１４は、図２に示されるように、ナックル２２に連結された単一の円筒体からなり固定状態で支持されるアウタレース３８と、前記アウタレース３８の内径側に設けられ分割された２つ円筒体が軸方向に沿って直列に連結されて構成されるインナレース４０とを含む。なお、前記アウタレース３８及びインナレース４０の軸方向に沿った両端側開口部は、環状シール４２によって閉塞される。

さらに、前記ハブベアリング１４は、前記アウタレース３８と前記インナレース４０の間に転動自在に保持され、環状且つ左右並列に配置された２つのボール列を構成する複数のボール（転動体）４４と、外側及び内側にそれぞれ環状に配置された各ボール４４を図示しない球状凹面によって転動自在に保持する左右一対のリテーナ４６と、内側及び外側からなる２つのボール列の間に略平行に配置された環状体からなる一対のシール部材４８とを有する。

この場合、図２において、左側のアウタレース３８と左側のインナレース４０との間に介装されるボール４４とによって第１転動部５０ａが構成され、右側のアウタレース３８と右側のインナレース４０との間に介装されたボール４４とによって第２転動部５０ｂが構成され、前記第１転動部５０ａ及び第２転動部５０ｂは、それぞれ、軸方向に沿って並設される。

前記一対のシール部材４８はそれぞれ左右対称形状からなり、前記第１転動部５０ａと前記第２転動部５０ｂとの間に、軸方向に沿って所定間隔離間して並列に配置される。各シール部材４８の外径及び内径の縁部には、アウタレース３８及びインナレース４０の内壁面にそれぞれ接触するリップ部が設けられる。

前記リップ部は、２つに分岐して縦断面略Ｙ字状に形成され、後記するエア連通部５２を気密にシールするエアシール用リップ５４ａと、アウタレース３８及びインナレース４０とボール４４との転動面に浸透して潤滑被膜を形成する潤滑グリースを保持するグリース用リップ５４ｂとを有する。なお、前記リップ部は、シール性を向上させるために、リップの枚数を増大させ、また、リップの形状を変えることが可能である。

また、図３及び図４に示されるように、リテーナ４６に近接する各シール部材４８の環状側面部には、軸方向に向かって所定長だけ突出する突起部５６が周方向に沿って所定間隔離間して複数個形成される。シール部材４８と対向するリテーナ４６の環状側面部には、前記突起部５６に対応して周方向に沿って所定間隔離間して配置された断面矩形状の複数の凹部５８が形成される（図３参照）。

この場合、前記シール部材４８の複数の突起部５６を前記リテーナ４６の環状側面部に形成された複数の凹部５８に対して嵌合し且つ接着剤を用いて接着することにより、前記シール部材４８がリテーナ４６に対して一体的に固定される（図５参照）。なお、前記シール部材４８は、例えば、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）等の材料によって形成されると好適である。前記リテーナ４６は、例えば、積層フェノール樹脂、繊維強化複合樹脂（ＦＲＰ）等の樹脂製材料、ステンレス等の金属製材料によって形成されると好適である。

リテーナ４６の環状側面部に対してシール部材４８を固定する方法としては、複数の突起部５６を凹部５８に嵌合及び接着して固定する以外に、図６に示されるように、環状に連続する環状突起部６０をシール部材４８ａの環状側面部に形成し、前記シール部材４８ａの環状突起部６０をリテーナ４６ａの環状側面部に形成された環状溝部６２に装着して固定するようにしてもよい。

図１に示されるように、エア供給機構２６は、一端部が図示しないエア供給源に接続され他端部がナックル２２の配管接続部６４に接続される第１エア配管部材６６と、前記ナックル２２の内部に形成され前記配管接続部６４に連通する第１通路６８と、前記アウタレース３８の径方向に沿って延在する貫通孔からなり、前記第１通路６８に連通する第１エア連通路７０と、前記第１エア連通路７０に連通し相互に対向する環状の一対のシール部材４８によって閉塞されたエア連通部５２と、前記エア連通部５２に連通し分割された２つインナレース４０の合わせ面に形成された第２エア連通路７２と、前記第２エア連通路７２に連通しハブ１２の内部に屈曲して形成された第２通路７４と、前記第２通路７４に連通する通路が内部に形成され前記ハブ１２に設けられた配管接続部７６に接続される第２エア配管部材７８と、前記第２エア配管部材７８の一部が内部に挿入されて加圧エアが供給される図示しないタイヤエア室とを有する。

この場合、第１エア配管部材６６を通じて供給された加圧エアは、ナックル２２の第１通路６８、アウタレース３８の第１エア連通路７０、一対のシール部材４８間のエア連通部５２、インナレース４０間の第２エア連通路７２、ハブ１２の第２通路７４、及び第２エア配管部材７８を順次経由して図示しないタイヤエア室内に供給され、図示しない制御機構を介してタイヤの空気圧が所定圧に制御される。

前記第１エア連通路７０及び第２エア連通路７２は、それぞれ周方向に沿って所定角度離間して複数箇所（例えば、８箇所）設けられる（図３参照）。また、第１エア連通路７０に連通する第１通路６８の一端部には、ナックル２２の内壁に沿って周回する環状溝が形成されると共に、前記第１エア連通路７０と第１通路６８との連通部位の気密性を保持する一組の環状シール８０が設けられる。さらに、第２エア連通路７２に連通する第２通路７４の一端部には、環状溝が形成される共に、前記第２エア連通路７２と第２通路７４との連通部位の気密性を保持する一組の環状シール８２が設けられる。

外輪部材１８は、その一端部側にカップ状に形成されるカップ部８４と、他端部側に形成され、ハブ１２の貫通孔３０に嵌合される円柱状の軸部１６とが一体的に形成される。

前記軸部１６の外周面には、セレーションが形成され、前記軸部１６がハブ１２の貫通孔３０に挿入された際、該貫通孔３０のセレーション溝と嵌合する。すなわち、軸部１６のセレーションと、ハブ１２のセレーション溝とが噛合して、ハブ１２に対して外輪部材１８がセレーション嵌合され、前記外輪部材１８がハブ１２に対して相対的に回転することが規制された状態となる。このため、等速ジョイントを介して回転駆動力が伝達されたとき、外輪部材１８とハブ１２とが一体的に回転する。

また、外輪部材１８において軸部１６が貫通孔３０の内部に挿通される際、前記外輪部材１８のカップ部８４の底面部が、ハブベアリング１４のインナレース４０の側端面に当接して押圧することにより、軸方向に沿って所定位置に位置決めされる。そして、軸部１６の先端部にロックナット８６を締結することにより前記外輪部材１８がハブ１２に固定される。

外輪部材１８の内径部には、外周面が略球面状に形成されたインナリング８８がドライブシャフト２８に装着される。前記インナリング８８と外輪部材１８との間には、複数の鋼球９０が周方向に沿って等角度離間するように設けられ、前記鋼球９０は、保持部材９２の保持窓９２ａに回転自在に収容されると共に、外輪部材１８の内径面に形成されたトラック溝９４に係合するように設けられる。

本実施形態に係る車輪軸受装置が組み込まれた車輪駆動システム１０は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。

図示しないエンジン等で発生した回転駆動力が図示しない他の等速ジョイントからドライブシャフト２８へと伝達され、前記ドライブシャフト２８にスプライン嵌合されたインナリング８８が一体的に回転する。そして、前記インナリング８８の外周に設けられた複数の鋼球９０が係合するトラック溝９４を介して、等速ジョイントの外輪部材１８が所定方向に回転する。

前記外輪部材１８は、軸部１６に形成されたセレーションを介してハブ１２の貫通孔３０の内部に噛合されているため、ナックル２２を介して図示しない車体に固定されたアウタレース３８に対してインナレース４０、ハブ１２、ブレーキディスク３４及びホイール３６等が一体的に相対回転する。

本実施形態では、シール部材４８の環状側面部に横方向に突出して設けられた複数の突起部５６をリテーナ４６の対向する環状側面部に形成された凹部５８に固定することにより、前記シール部材４８とリテーナ４６とを一体化して構成している。従って、別個独立に形成された一対のシーリングデバイスを２列の軸受ボール列の間の所定位置に対して組み込む従来技術と比較して、本実施形態では、シール部材４８が予めリテーナ４６に対して一体的に固定され、アウタレース３８とインナレース４０との間にリテーナ４６を組み込むだけでシール部材４８が所定位置に位置決めされた状態で装着されるため、従来技術のようなシール部材４８の組み込み作業が不要となると共に、シール部材４８の位置決めが不要となる。この結果、本実施形態では、ハブベアリング１４における組み付け作業を簡便化して製造工程を簡素化することができる。

なお、本実施形態では、例えば、樹脂製材料又は金属製材料によって形成されたリテーナ４６と、例えば、ゴム製材料によって形成されたシール部材４８とをそれぞれ別個に設け、リテーナ４６に対してシール部材４８を嵌合及び接着剤によって固定することにより、前記リテーナ４６とシール部材４８とを一体的に組み付けて構成しているが、これに限定されるものではなく、前記リテーナ４６と前記シール部材４８とを同一材料又はそれぞれ異なる材料によって一体成形するとよい。

例えば、リテーナ４６とシール部材４８とを同一材料で一体成形する場合、図示しない金型を用いてプラスチック成形（樹脂成形）を行うことにより、成形品としてリテーナ４６とシール部材４８とが一体的に結合された単一の複合形状体を得ることができる。また、例えば、リテーナ４６とシール部材４８とを異なる材料で成形する場合、金型のキャビティ内に予め形成されたシール部材４８を挿入しておき、前記シール部材４８と異なる成形材料を前記キャビティ内に流入させることにより、リテーナ４６及びシール部材４８を一緒に成形するようにするとよい。なお、シール部材４８のシール性能を確保するために、前記シール部材４８の中に金属等の補強材を入れて成形してもよい。

また、本実施形態では、シール部材４８が予めリテーナ４６に対して一体的に固定され、アウタレース３８とインナレース４０との間にリテーナ４６を組み込むだけでシール部材４８が所定位置に位置決めされた状態で装着されるため、前記シール部材４８が所定位置に装着された否かの確認作業が不要となると共に、該シール部材４８の位置ずれを確実に防止することができる。

さらに、本実施形態では、シール部材４８が予めリテーナ４６に対して一体的に固定されて前記シール部材４８とリテーナ４６との離間距離が小さくなるため、左右一組のボール４４やリテーナ４６との間で十分な離間距離を設定することが不要となり、ハブベアリング１４全体における軸方向の寸法を小さく設定することができる。

従って、本実施形態では、ハブベアリング１４全体における軸方向寸法を減少させることにより、第１転動部５０ａ及び第２転動部５０ｂからなる２つの軸受の作用点間距離を接近させることが可能となり、十分な定格荷重を得ることができる。また、周辺の構成部品であるハブ１２や後記するスピンドル９８（図８参照）等のレイアウトの自由度を増大させ、所望のサスペンション性能を発揮することができる。加えて、前記軸方向寸法が減少することにより、既存部品の流用が可能となって部品の共通化により製造コストの低減化を図ることができると共に、ハブ周辺部品の重量を減少させて軽量化を図ることができる。

次に、変形例に係るハブベアリング１４ａが組み込まれた車輪駆動システム１０ａを図７に示す。なお、図１に示すハブベアリング１４と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。

この変形例に係るハブベアリング１４ａでは、分割構成された左側のインナリング４０の一方を削除してハブ１２の外周面にボール転動面９６を直接形成し、部品点数を削減してより一層の製造コストの低減化を図っている点に特徴がある。なお、参照符号４０ａは、ボール転動面が形成されたインナレースブロックを示している。

次に、他の変形例に係るハブベアリング１４ｂが組み込まれた車輪従動システム１０ｂを図８に示す。

この車輪従動システム１０ｂでは、図示しない車体に固定されたスピンドル９８を有し、前記スピンドル９８の軸方向に沿ってエア通路１００が形成されている。ハブ１２の外周面に設けられた配管接続部１０２に接続される第３エア配管部材１０４を介してタイヤエア室内に加圧エアが供給されるように設けられる。また、アウタレース３８が削除されてハブ１２の貫通孔３０の内壁にボール転動面１０６が形成されている。

なお、図７及び図８に示される変形例に係るハブベアリング１４ａ、１４ｂの作用及び効果は、図１に示すハブベアリング１４と同一であるため、その詳細な説明を省略する。

本発明の実施形態に係る車輪軸受装置が組み込まれた車輪駆動システムの概略縦断面図である。前記車輪駆動システムに設けられたハブベアリングの軸方向に沿った部分拡大縦断面図である前記ハブベアリングを構成するインナレース、リテーナ及びシール部材の分解斜視図である。突起部側からみた前記シール部材の斜視図である。前記インナレースの凹部に対して前記シール部材の突起部が挿入される状態を示す一部切り欠き斜視図である。変形例に係るシール部材及びリテーナの分解斜視図である。変形例に係るハブベアリングが組み込まれた車輪駆動システムの一部省略縦断面図である。他の変形例に係るハブベアリングが組み込まれた車輪従動システムの一部省略縦断面図である。

符号の説明

１０車輪駆動システム
１２ハブ
１４ハブベアリング（車輪軸受装置）
３８アウタレース
４０インナレース
４４ボール（転動体）
４６リテーナ
４８シール部材
５４ａエアシール用リップ
５４ｂグリース用リップ
５６突起部
５８凹部

Claims

アウタレースとインナレースとの間に、リテーナによって複数の転動体が転動自在に保持される第１転動部と第２転動部とを軸方向に沿ってそれぞれ設け、
前記アウタレースの内面及び前記インナレースの外面にそれぞれ接するリップ部を有する一対のシール部材を、前記第１転動部と前記第２転動部との間に軸方向に沿って所定間隔離間して並列に配置し、
前記アウタレース及び前記インナレースのそれぞれに、一端が前記並列配置された前記一対のシール部材間に開口する径方向の貫通孔からなるエア連通路を設け、
前記エア連通路と前記並列配置された一対のシール部材間に形成されたエア連通部とで、前記アウタレースの外面と前記インナレースの内面との間で気密性が保持されたエア流路を形成し、
前記並列配置された一対のシール部材は、前記第１転動部と前記第２転動部のうち、前記シール部材が隣接する側の転動部に設けられた前記リテーナに固定されていることを特徴とする車輪軸受装置。
請求項１記載の車輪軸受装置において、
前記シール部材の環状側面部には、軸方向に沿って所定長だけ突出する突起部が設けられ、前記シール部材と対向する前記リテーナの環状側面部には、前記突起部が嵌合する凹部が形成されることを特徴とする車輪軸受装置。