車輪のハブ軸用軸受装置
【課題】車輪を取付けることのできる車輪側フランジ部を一体に形成したハブ軸の軸部が軸受を介して支持体に支承される車輪のハブ軸用軸受装置において、ハブ軸に作用する軸曲げ方向荷重のうち、通常使用時に入力される荷重を超える過大な軸曲げ方向荷重が作用した際にハブ軸の破損を抑制する。
【解決手段】ハブ軸１の軸部１０の軸受は、内輪と、外輪部材４５と、内外輪間に転動可能に配設される玉５０、５１とを有しており、外輪部材４５の外周面には、支持体に取り付けるための支持体側フランジ部４８が一体に形成されており、支持体側フランジ部４８には、ハブ軸１に作用する軸曲げ方向に対する強度がハブ軸１の強度よりも弱い強度の補助ブラケット７０（脆弱部）となる部位が周方向の少なくとも一箇所に構成されており、ハブ軸１に通常使用時に入力される荷重を超える過大な軸曲げ方向荷重Ｆが作用した際にハブ軸１より先に変形破壊する。
【解決手段】ハブ軸１の軸部１０の軸受は、内輪と、外輪部材４５と、内外輪間に転動可能に配設される玉５０、５１とを有しており、外輪部材４５の外周面には、支持体に取り付けるための支持体側フランジ部４８が一体に形成されており、支持体側フランジ部４８には、ハブ軸１に作用する軸曲げ方向に対する強度がハブ軸１の強度よりも弱い強度の補助ブラケット７０（脆弱部）となる部位が周方向の少なくとも一箇所に構成されており、ハブ軸１に通常使用時に入力される荷重を超える過大な軸曲げ方向荷重Ｆが作用した際にハブ軸１より先に変形破壊する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は車輪のハブ軸用軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車輪を取付けることのできる車輪側フランジ部を一体に形成したハブ軸の軸部が軸受を介して支持体に支承される車輪のハブ軸用軸受装置が知られている。その内容は、例えば、特許文献１に開示されている。この特許文献１に開示の車輪のハブ軸用軸受装置は、ドライブシャフトの一部を構成する等速自在継手の外側継手部材と、車輪を取付けるための車輪側フランジ部をもったハブ軸と、複列転がり軸受とをユニット化したものである。この複列転がり軸受の複列の内輪軌道輪の一方は外側継手部材に一体に形成されている。また、外側継手部材の中空ステム部をハブ軸の貫通孔に嵌合させるとともにステム部を部分的に拡径させてかしめる拡径かしめ部によってハブ軸とステム部を一体に固定している。ここで、上記したドライブシャフトの最小径部分の強度は、拡径かしめ部の強度、ステム部の強度のいずれよりも弱い強度に設定されている。このドライブシャフトの最小径部分の強度が、拡径かしめ部の強度、ステム部の強度のいずれよりも弱い関係を成立することによって、過大なトルク入力があった場合にドライブシャフトが先行して破損することにより車輪のハブ軸用軸受装置の破損を防止する。すなわち、機械的な破損防止手段の構成を備えたものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３２０３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１における車輪のハブ軸用軸受装置は、駆動輪に適用可能な構成であるものの従動輪には適用できないという問題があった。そのため、従動輪にも適用可能な破損防止手段が求められている。また、特許文献１における車輪のハブ軸用軸受装置は、過大なトルク入力すなわち、ねじり方向荷重にのみ作用する構成である。そのため、車輪のハブ軸用軸受装置に対する軸曲げ方向荷重には作用しない構成である。そのため、ハブ軸に作用する軸曲げ方向荷重のうち、通常使用時に入力される荷重を超える過大な軸曲げ方向荷重が作用するとハブ軸が破損するおそれがある。
【０００５】
而して、本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、本発明が解決しようとする課題は、車輪を取付けることのできる車輪側フランジ部を一体に形成したハブ軸の軸部が軸受を介して支持体に支承される車輪のハブ軸用軸受装置において、ハブ軸に作用する軸曲げ方向荷重のうち、通常使用時に入力される荷重を超える過大な軸曲げ方向荷重が作用した際にハブ軸の破損を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の車輪のハブ軸用軸受装置は次の手段をとる。
先ず、第１の発明に係る車輪のハブ軸用軸受装置は、車輪を取付けることのできる車輪側フランジ部を一体に形成したハブ軸の軸部が軸受を介して支持体に支承される車輪のハブ軸用軸受装置であって、前記ハブ軸の軸部の軸受は、内輪軌道面が形成される内輪と、該内輪に形成される内輪軌道面に対応して外輪軌道面が形成される外輪と、前記内輪の内輪軌道面と前記外輪の外輪軌道面との間に転動可能に配設される転動体を有しており、前記外輪の外周面には、前記支持体に取り付けるための支持体側フランジ部が一体に形成されており、該支持体側フランジ部には、前記ハブ軸に作用する軸曲げ方向に対する強度が該ハブ軸の強度よりも弱い強度の脆弱部となる部位が周方向の少なくとも一箇所に構成されており、該脆弱部は、前記ハブ軸に通常使用時に入力される荷重を超える過大な軸曲げ方向荷重が作用した際に該ハブ軸より先に変形破壊することを特徴とする。
なお上記手段における軸曲げ方向とは、ハブ軸の軸部の軸線方向に対し、この軸部の径方向に作用する方向を意味するものである。
【０００７】
この第１の発明によれば、脆弱部は、ハブ軸に通常使用時に入力される荷重を超える過大な軸曲げ方向荷重が作用した際にハブ軸より先に変形破壊することで、かかる荷重を吸収して和らげ、軸曲げ方向荷重に伴う応力がハブ軸に集中しない構成とすることができる。これにより、ハブ軸に作用する軸曲げ方向荷重のうち、通常使用時に入力される荷重を超える過大な軸曲げ方向荷重が作用した際に、ハブ軸の破損を抑制することができる。また、脆弱部が構成される外輪は、駆動輪及び従動輪いずれにおいても構成されるものであるから、上記構成は駆動輪及び従動輪のいずれにも適用することができる。また、脆弱部が先行破壊することで支持体側フランジ部が変形する。そうすると、ハブ軸用軸受装置は、支持体側フランジ部との間で正規の取り付け位置を維持できなくなる結果、車輪が正規の取り付け位置を維持できなくなる。これにより、使用者が継続使用しようとしても車輪が正常な方向に向かず、軸受に異常が発生したことを容易に検知することができる。
【０００８】
次に、第２の発明に係る車輪のハブ軸用軸受装置は、上述した第１の発明において、前記支持体側フランジ部に構成される脆弱部は、前記支持体側フランジ部の付根部の一部に構成されていることを特徴とする。
【０００９】
この第２の発明によれば、脆弱部は、支持体側フランジ部の付根部の一部に構成するものである。ハブ軸に通常使用時に入力される荷重を超える過大な軸曲げ方向荷重が及ぶとその荷重に伴う応力が支持体側フランジ部の付根部に集中する。そのため、かかる付根部に脆弱部を設けることでより効果的に脆弱部をハブ軸より先に変形破壊させることができる。
【００１０】
次に、第３の発明に係る車輪のハブ軸用軸受装置は、上述した第１の発明又は第２の発明において、前記支持体側フランジ部に構成される脆弱部は、相対的に前記外輪より高硬度かつ低靭性の部位が構成されることを特徴とする。
【００１１】
この第３の発明によれば、脆弱部は、相対的に外輪より高硬度な特性を有する。そのため、脆弱部は、通常使用において車輪のハブ軸用軸受装置を支持する強度を有する。一方、脆弱部は、相対的に外輪より靭性の低い特性を有する。すなわち、脆性な特性を有するそのため、脆弱部は、ハブ軸に通常使用時に入力される荷重を超える過大な軸曲げ方向荷重が作用した際には、ハブ軸より先に変形破壊する構成とすることができる。
【００１２】
次に、第４の発明に係る車輪のハブ軸用軸受装置は、上述した第３の発明において、前記相対的に外輪より高硬度かつ低靭性の部位は、前記支持体側フランジ部と別体の構成であることを特徴とする。
【００１３】
この第４の発明によれば、脆弱部として構成される相対的に外輪より高硬度かつ低靭性の部位は、支持体側フランジ部と別体の構成である。そのため、脆弱部の構成を適宜所望の位置に配設することができる。
【００１４】
次に、第５の発明に係る車輪のハブ軸用軸受装置は、上述した第２の発明において、前記支持体側フランジ部の付根部の一部に構成される脆弱部は、前記付根部を切り欠く溝部として構成されることを特徴とする。
【００１５】
この第５の発明によれば、支持体側フランジ部の付根部の一部に構成される脆弱部は、付根部を切り欠く溝部として構成されるものでも良い。これによれば、新たな材料を要することなく脆弱部を設けることができる。また、溝部は、支持体側フランジ部の付根部の一部を切欠く構成であるため重量の増加にもつながらない。すなわち、車輪のハブ軸用軸受装置を構成する外輪に対し、材料変更、重量増加することなく溝部を構成することができる。また、支持体側フランジ部は外輪の外周面に構成される部位であるため、溝加工が容易である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は上記各発明の手段をとることにより、車輪を取付けることのできる車輪側フランジ部を一体に形成したハブ軸の軸部が軸受を介して支持体に支承される車輪のハブ軸用軸受装置において、ハブ軸に作用する軸曲げ方向荷重のうち、通常使用時に入力される荷重を超える過大な軸曲げ方向荷重が作用した際にハブ軸の破損を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る車輪のハブ軸用軸受装置に車輪が装着された状態を示す軸方向断面図である。
【図２】図１のＩＩ部を拡大して車輪のハブ軸用軸受装置を示した軸方向断面図ある。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る車輪のハブ軸用軸受装置に備えられる脆弱部の単体を示す斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る車輪のハブ軸用軸受装置に備えられる脆弱部の変形例１の単体を示す斜視図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る車輪のハブ軸用軸受装置に備えられる脆弱部の変形例２の単体を示す斜視図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る車輪のハブ軸用軸受装置を示す軸方向断面図ある。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る車輪のハブ軸用軸受装置を示す軸方向断面図ある。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の第１の実施形態を図１から図３にしたがって説明する。車輪６０のハブ軸用軸受装置Ａは、図１に図示されるように車両に構成される懸架装置（図示省略）に支持されると共に、ブレーキロータ５５を介して車輪６０を回転可能に支持するものである。車輪６０には、タイヤ６２及びホイール６４が構成される。図２に図示されるように、車輪用ハブユニットとしての車輪６０のハブ軸用軸受装置Ａは、車輪６０（図１参照）を取付けることのできる車輪側フランジ部２１を一体に形成したハブ軸１が、軸受としての複列のアンギュラ玉軸受４１（軸受）とを一体状に有してユニット化されている。車輪６０のハブ軸用軸受装置Ａは、アンギュラ玉軸受４１（軸受）を介して、図示を省略する車両の懸架装置に支持されたナックルに支承されている。なお、ここでは車輪６０のハブ軸用軸受装置Ａを説明するにあたり、ハブ軸用軸受装置Ａの基本的な構成を説明したうえで、後述するハブ軸１の破損を抑制するために備えられる脆弱部の具体的な構成について説明する。
【００１９】
［ハブ軸用軸受装置Ａの基本的な構成］
図２に図示されるように、車輪６０（図１参照）のハブ軸用軸受装置Ａの基本的な構成は、ハブ軸１と、内輪形成環状部材４２と、外輪部材４５（外輪）と、玉５０、５１（転動体）と保持器５２、５３が主体として構成される。ハブ軸１と、内輪形成環状部材４２と、外輪部材４５（外輪）と、玉５０、５１（転動体）は金属製で構成されている。保持器５２、５３は、合成樹脂製で構成されている。このうち、軸受としての複列のアンギュラ玉軸受４１（軸受）は、ハブ軸１と内輪形成環状部材４２のそれぞれ外周面に構成される内輪軌道面１８、４４と、外輪部材４５（外輪）の内周面に構成される外輪軌道面４６、４７と、玉５０、５１（転動体）と、保持器５２、５３を主体として構成される。
【００２０】
ハブ軸１は、図２に図示されるように軸部１０と、嵌合軸部３０と、フランジ基部２３と、車輪側フランジ部２１を一体に有する。
【００２１】
軸部１０は、図２に図示されるようにアンギュラ玉軸受４１（軸受）が組み付けられる部位である。軸部１０は、後述する車輪側フランジ部２１側から先端側に向けて段軸状に形成されている。軸部１０の車輪側フランジ部２１側には、大径の大径部１１が形成される。軸部１０の先端側には、小径の小径部１２が形成される。軸部１０の大径部１１の外周面には、転がり軸受としての複列のアンギュラ玉軸受４１（軸受）の一方の内輪軌道面１８が形成される。内輪軌道面１８の肩部と車輪側フランジ部２１の隅部は、周方向に滑らかな曲面状のシール面１９が形成される。このシール面１９は、後述する外輪部材４５（外輪）に嵌め込まれるシール部材５６のリップ５８の先端部が摺接する面である。軸部１０の小径部１２の外周面は、後述する内輪形成環状部材４２が嵌め込まれる部位である。さらに、軸部１０の先端部には、小径部１２と同径の端軸部１５が延出されている。端軸部１５の端面中心部には軸端凹部１６が形成されている。
嵌合軸部３０は、図２に図示されるように軸部１０の一端側に形成されかつ、軸部１０よりも大径で車輪６０の中心孔が嵌込まれる部位である。嵌合軸部３０には、車輪側フランジ部２１側にブレーキロータ５５に対応するブレーキロータ用嵌合部３１が形成され、先端側にブレーキロータ用嵌合部３１よりも若干小径で車輪６０（図１参照）に対応する車輪用嵌合部３２が形成されている。
フランジ基部２３は、図２に図示されるように軸部１０と嵌合軸部３０との間に位置し、車輪側フランジ部２１の基部として構成される部位である。車輪側フランジ部２１は、このフランジ基部２３の外周面に外径方向へ放射状に延出された部位である。車輪側フランジ部２１には、車輪６０（図１参照）を締め付けるハブボルト２７が圧入によって配置されるボルト孔２４が貫設されている。
【００２２】
内輪形成環状部材４２は、図２に図示されるように内輪軌道面４４を有する環状の部材である。内輪形成環状部材４２の内周面４３には、軸部１０の小径部１２の外径に嵌め込み可能な内径が形成される。内輪形成環状部材４２の外周面には、転がり軸受としての複列のアンギュラ玉軸受４１（軸受）の他方の内輪軌道面４４が形成される。上記した軸部１０の内輪軌道面１８と、この内輪形成環状部材４２の内輪軌道面４４によってアンギュラ玉軸受４１（軸受）の内輪が構成される。
【００２３】
外輪部材４５（外輪）は、図２に図示されるようにハブ軸１の軸部１０の外周に環状空間４９を保って円筒状で構成される。外輪部材４５の内周面には、ハブ軸１に構成される内輪軌道面１８、４４に対応する外輪軌道面４６、４７が軸方向に所定間隔を保って形成される。また、外輪部材４５の外周面に外径方向へ放射状に延出された支持体側フランジ部４８が一体に形成される。この支持体側フランジ部４８は、図示を省略する車両の懸架装置に支持されたナックル、キャリア等の車体側部材（支持体）の取付面に締め付けるボルト８２が圧入によって配置されるボルト孔４８ａが貫設されている。また、外輪部材４５の一端部内周面にはシール部材５６が圧入されて組み付けられる。このシール部材５６のリップ５８の先端部は、ハブ軸１の内輪軌道面１８の肩部に隣接して形成されたシール面１９に摺接される。
【００２４】
玉５０、５１（転動体）は、図２に図示されるように内輪軌道面１８、４４と外輪軌道面４６、４７との間においてそれぞれが転動可能に配設される。玉５０、５１（転動体）は、内輪軌道面１８、４４と外輪軌道面４６、４７との間において周方向に複数個で構成されており、保持器５２、５３によって保持される。
【００２５】
ハブ軸用軸受装置Ａの組み立てを図２を用いて説明する。先ず、ハブ軸１の内輪軌道面１８に保持器５２で保持された玉５０を嵌め込む。次に、外輪部材４５の外輪軌道面４６の形成側の端部の内周面にシール部材５６を圧入して組み付ける。次に、外輪部材４５の外輪軌道面４６をハブ軸１の内輪軌道面１８と対向させる。次に、外輪部材４５は、外輪軌道面４６が玉５０に当接する位置までハブ軸１の軸部１０に嵌め込まれる。このとき、シール部材５６のリップ５８の先端部は、シール面１９に当接する。次に、内輪形成環状部材４２の内輪軌道面４４に保持器５３で保持された玉５１を嵌め込む。次に、内輪形成環状部材４２は、玉５１が外輪軌道面４７に当接する位置まで軸部１０の小径部１２の外周面に嵌め込まれる。軸端凹部１６に治具を差し込んで径方向外方に拡開する。端軸部１５の先端部は、径方向外方へかしめられて、かしめ部１７が形成される。これにより小径部１２の外周面に内輪形成環状部材４２が固定される。なお、内輪軌道面１８、４４と外輪軌道面４６、４７との間に配設される各複数個の玉５０、５１（転動体）には、軸部１０の端軸部１５をかしめて、かしめ部１７を形成する際のかしめ力に基づいて所要とする軸方向の予圧が付与される。なお、内輪形成環状部材４２の外周面には、速度センサ９０に対応する被検出部９５を周方向に有するパルサーリング９６が必要に応じて圧入固定される。この場合、外輪部材４５の端部内周面には、有蓋筒状のカバー部材９１が圧入固定され、このカバー部材９１の蓋板部９２に速度センサ９０が、その検出部をパルサーリング９６の被検出部９５に臨ませて取り付けられる。こうして、ハブ軸用軸受装置Ａが構成される。
【００２６】
［ハブ軸１の破損を抑制するために備えられる脆弱部について］
図２に図示されるように、車輪６０のハブ軸用軸受装置Ａに対して、ハブ軸１に通常使用時に入力される荷重を超える過大な軸曲げ方向荷重Ｆが入力されると、この軸曲げ方向荷重Ｆがハブ軸１の軸部１０に及ぶ。そうすると、従来の構成では、軸部１０の大径部１１と小径部１２との境界である連接部１３に軸曲げ方向荷重Ｆに対する応力が集中する構造となっている。第１の実施形態では、この連接部１３に応力を集中しない構成とされている。すなわち、ハブ軸１に作用する軸曲げ方向に対する強度が、ハブ軸１の強度よりも弱い強度の脆弱部を外輪部材４５に設けている。なお、軸曲げ方向荷重Ｆの軸曲げ方向とは、ハブ軸１の軸部１０の軸線方向に対し、この軸部１０の径方向に作用する方向を意味するものである。また、ハブ軸１に通常使用時に入力される荷重を超える過大な軸曲げ方向荷重Ｆとは、例えば車両がスピンしてホイール６４（図１参照）が道路の縁石に衝突した場合にハブ軸１に作用する荷重等を意味するものである。ホイール６４（図１参照）が道路の縁石に衝突した場合、車輪側フランジ部２１に対し横荷重（ハブ軸１の軸方向の荷重）が入力されることにより、ハブ軸１には、軸部１０の軸線方向に対し、この軸部１０の径方向に荷重が作用する。すなわち、ハブ軸１の軸部１０を曲げる方向に荷重が作用する。
【００２７】
外輪部材４５に設けられる脆弱部は、図２に図示されるように外輪部材４５の支持体側フランジ部４８に構成されている。従来、外輪部材４５の支持体側フランジ部４８は、外輪部材４５を構成する金属製の素材で一体に構成されている。これに対し、第１の実施形態における外輪部材４５の支持体側フランジ部４８には、外輪部材４５から一体に突出する支持体側フランジ部４８とは別体として、相対的に金属製で構成される外輪部材４５より高硬度かつ低靭性（脆性）な特性を有する補助ブラケット７０（脆弱部）が重合された構成とされている。
【００２８】
補助ブラケット７０（脆弱部）は、図３に図示されるように環状部７２と、フランジ部７４を有している。環状部７２は、外輪部材４５の支持体側フランジ部４８に隣接する外周面４５ａと略同一の内周面を有して外輪部材４５に圧入可能な構成とされる。環状部７２の外周面には、径方向外方に突出したフランジ部７４が構成され、断面略Ｌ字型に構成されている。フランジ部７４には、孔部７６が貫設される。この孔部７６は、フランジ部７４が支持体側フランジ部４８と重合された状態で車体側部材（支持体）の取付面に締め付けるボルトが挿通可能な径の孔部７６が貫設されている。これにより、補助ブラケット７０（脆弱部）は、図示を省略する車両の懸架装置に支持されたナックル、キャリア等の車体側部材（支持体）の取付面に締め付ける際に、支持体側フランジ部４８と重合して共締め可能な構成とされている。補助ブラケット７０（脆弱部）は、窒化珪素、アルミナ、ジルコニア等のセラミックス製の材質で構成される。セラミックスは、相対的に金属製で構成される外輪部材４５より高硬度かつ低靭性な特性を有する。すなわち、セラミックスは、相対的に金属製で構成される外輪部材４５より硬度が高いため、強度が高い。一方、セラミックスは、相対的に金属製で構成される外輪部材４５より脆性であり靭性が低い。そのため、セラミックスは、相対的に金属製で構成される外輪部材４５より機械的な耐衝撃性において低い特性を有する。そのため、補助ブラケット７０（脆弱部）のフランジ部７４と外輪部材４５の支持体側フランジ部４８が重合した状態において、ハブ軸１に通常使用時に入力される荷重を許容する剛性と疲労強度を有する。一方、ハブ軸１に通常使用時に入力される荷重を超える過大な軸曲げ方向荷重Ｆが作用した際、補助ブラケット７０のフランジ部７４と環状部７２の交差部位７０ａ（支持体側フランジ部４８の付根部７８に対応する位置）にかかる荷重Ｆに伴う応力が集中して破損（割れる）構成とされている。これにより、ハブ軸１に通常使用時に入力される荷重を超える過大な軸曲げ方向荷重Ｆが作用した際に、補助ブラケット７０（脆弱部）がハブ軸１より先に変形破壊して支持体側フランジ部４８が変形する。
【００２９】
ここで、支持体側フランジ部４８の板厚は、板圧を薄く形成されると共に補助ブラケット７０（脆弱部）を重合させる。これらが重合した状態でハブ軸１に通常使用時に入力される荷重を許容する剛性と疲労強度を担う構成とされている。支持体側フランジ部４８と補助ブラケット７０（脆弱部）の板厚は、ハブ軸１に通常使用時に入力される荷重およびそれを超える過大な軸曲げ方向荷重Ｆを鑑み適宜設定され得る。また、ハブ軸１の軸部１０の連接部１３は、過大な軸曲げ方向荷重Ｆを許容する軸径に設定されている。また、補助ブラケット７０（脆弱部）のフランジ部７４は、周方向の少なくとも一箇所に構成されるものである。そのため、支持体側フランジ部４８の全てに構成されるものでも良いし、一箇所のみに構成されるものでも良い。
【００３０】
［第１の実施形態の変形例］
次に、第１の実施形態の変形例１を以下に示す。第１の実施形態の補助ブラケット７０（脆弱部）は、図３に図示されるようにフランジ部７４が支持体側フランジ部４８が構成される位置にのみ環状部７２から突出する構成を示した。ここで、変形例１における補助ブラケット７０１は、図４に図示されるようにフランジ部７４１が周方向の全周に環状部７２から突出される構成されている。ハブ軸１に入力される過大な軸曲げ方向荷重Ｆを想定して、上記のような構成も考えられる。
【００３１】
次に、第１の実施形態の変形例２を以下に示す。変形例２における補助ブラケット７０２は、図５に図示されるように環状部７２が構成されず支持体側フランジ部４８が構成される位置にフランジ部７４２が配設される断面略Ｌ字型のブラケットである。外輪部材４５の支持体側フランジ部４８のうち、所望の一箇所にのみ構成する場合に有効である。
【００３２】
このように、第１の実施形態に係る車輪６０のハブ軸用軸受装置Ａによれば、補助ブラケット７０、７０１、７０２（脆弱部）は、ハブ軸１に通常使用時に入力される荷重を超える過大な軸曲げ方向荷重Ｆが作用した際にハブ軸１より先に変形破壊することで、かかる荷重を吸収して和らげ、軸曲げ方向荷重Ｆに伴う応力がハブ軸１に集中しない構成とすることができる。これにより、ハブ軸１に作用する軸曲げ方向荷重Ｆのうち、通常使用時に入力される荷重を超える過大な軸曲げ方向荷重Ｆが作用した際に、ハブ軸１の破損を抑制することができる。また、補助ブラケット７０、７０１、７０２（脆弱部）が構成される外輪部材４５は、駆動輪及び従動輪いずれにおいても構成されるものであるから、上記構成は駆動輪及び従動輪のいずれにも適用することができる。また、補助ブラケット７０、７０１、７０２（脆弱部）が先行破壊することで支持体側フランジ部４８が変形する。そうすると、ハブ軸用軸受装置Ａは、支持体側フランジ部４８との間で正規の取り付け位置を維持できなくなる結果、車輪が正規の取り付け位置を維持できなくなる。すなわち、車両（車輪）のアライメント（例えば、トーイン、キャンバ）が正規位置を維持できず正常な運転が困難となる。これにより、使用者が継続使用しようとしても車輪が正常な方向に向かず、軸受に異常が発生したことを容易に検知することができる。
【００３３】
また、補助ブラケット７０、７０１、７０２（脆弱部）は、支持体側フランジ部４８の付根部７８の一部に構成するものである。ハブ軸１に通常使用時に入力される荷重を超える過大な軸曲げ方向荷重Ｆが及ぶとその荷重Ｆに伴う応力が支持体側フランジ部４８の付根部７８に集中する。そのため、かかる付根部７８に補助ブラケット７０、７０１、７０２（脆弱部）を設けることでより効果的に補助ブラケット７０、７０１、７０２（脆弱部）をハブ軸１より先に変形破壊させることができる。
【００３４】
また、補助ブラケット７０、７０１、７０２（脆弱部）は、相対的に外輪部材４５より高硬度な特性を有する。そのため、補助ブラケット７０、７０１、７０２（脆弱部）は、通常使用において車輪のハブ軸用軸受装置Ａを支持する強度を有する。一方、補助ブラケット７０、７０１、７０２（脆弱部）は、相対的に外輪部材４５より低靭性な特性を有する。そのため、補助ブラケット７０、７０１、７０２（脆弱部）は、ハブ軸１に通常使用時に入力される荷重を超える過大な軸曲げ方向荷重Ｆが作用した際には、ハブ軸１より先に変形破壊する構成とすることができる。
【００３５】
また、補助ブラケット７０、７０１、７０２（脆弱部）として構成される相対的に外輪部材４５より高硬度かつ低靭性の部位は、支持体側フランジ部４８と別体の構成である。そのため、補助ブラケット７０、７０１、７０２（脆弱部）の構成を適宜所望の位置に配設することができる。
【００３６】
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態を図６にしたがって説明する。図６に図示されるように、車輪６０のハブ軸用軸受装置Ｂが構成されている。なお、ハブ軸用軸受装置Ｂの基本的な構成は、ハブ軸用軸受装置Ａと実質的に同様であるため、同一の構成においては、同一の符号を付して説明を省略する。第１の実施形態においては、外輪部材２４５に設けられる脆弱部として、補助ブラケットを構成するものについて示した。これに対し、第２の実施形態における脆弱部は、補助ブラケットを構成しないものである。
【００３７】
第２の実施形態におけるハブ軸用軸受装置Ｂの支持体側フランジ部２４８は、ハブ軸１に通常使用時に入力される荷重を許容する板厚に構成されている。支持体側フランジ部２４８には、ボルト孔２４８ａが貫設されている。この支持体側フランジ部２４８の付根部２７８の一部の表面に高周波焼入れ２７０を施してロックウェル硬さ６０（ＨＲＣ６０）以上の硬度を有する構成とされている。
【００３８】
ここで、アンギュラ玉軸受４１（軸受）の玉５０、５１（転動体）が転動する内輪軌道面１８、４４と外輪軌道面４６、４７における熱処理では、軌道面に必要な硬さを維持しつつ、軸受に必要な靭性も備えるために、高周波焼き入れした後、焼き戻しを施す。一方、ハブ軸用軸受装置Ｂにおける支持体側フランジ部２４８の付根部２７８の一部の表面は、高周波焼入れ２７０のみが施されて硬度のみが向上した状態とされる。焼き戻しを施さないことによって低靭性な特性を有している。これにより、ハブ軸用軸受装置Ｂにおける支持体側フランジ部２４８は、ハブ軸１に通常使用時に入力される荷重を許容する剛性と疲労強度を有する。一方、ハブ軸用軸受装置Ｂにおける支持体側フランジ部２４８は、ハブ軸１に通常使用時に入力される荷重を超える過大な軸曲げ方向荷重Ｆが作用した際、支持体側フランジ部２４８の付根部２７８にかかる荷重Ｆに伴う応力が集中して高周波焼入れ２７０を施した部位が破損（割れる）する構成とされている。これにより、過大な軸曲げ方向荷重Ｆが作用した際に、高周波焼入れ２７０を施した部位（脆弱部）がハブ軸１より先に変形破壊して支持体側フランジ部２４８全体が変形する。
【００３９】
このように、第２の実施形態に係る車輪６０のハブ軸用軸受装置Ｂによれば、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また、材料変更、重量増加することなく脆弱部を構成することができる。
【００４０】
［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態を図７にしたがって説明する。図７に図示されるように、車輪６０のハブ軸用軸受装置Ｃが構成されている。なお、ハブ軸用軸受装置Ｃの基本的な構成は、ハブ軸用軸受装置Ａと実質的に同様であるため、同一の構成においては、同一の符号を付して説明を省略する。第１の実施形態においては、外輪部材４５に設けられる脆弱部として、補助ブラケットを構成するものについて示した。これに対し、第３の実施形態における脆弱部は、補助ブラケットを構成しないものである。
【００４１】
第３の実施形態におけるハブ軸用軸受装置Ｃの支持体側フランジ部３４８は、ハブ軸１に通常使用時に入力される荷重を許容する板厚に構成されている。支持体側フランジ部３４８には、ボルト孔３４８ａが貫設されている。ここで、ハブ軸用軸受装置Ｃにおける脆弱部は、外輪部材３４５（外輪）の支持体側フランジ部３４８を形成する付根部３７８の位置において、周方向に溝部３７０を切り欠き形成することで構成されている。これにより、ハブ軸用軸受装置Ｃにおける支持体側フランジ部３４８は、ハブ軸１に通常使用時に入力される荷重を許容する剛性と疲労強度を有する。一方、ハブ軸用軸受装置Ｃにおける支持体側フランジ部３４８は、ハブ軸１に通常使用時に入力される荷重を超える過大な軸曲げ方向荷重Ｆが作用した際、支持体側フランジ部３４８の付根部３７８の溝部３７０にかかる荷重Ｆに伴う応力が集中してハブ軸１より先に変形破壊する。
【００４２】
このように、第３の実施形態に係る車輪６０のハブ軸用軸受装置Ｃによれば、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また、支持体側フランジ部３４８の付根部３７８の一部に構成される脆弱部は、付根部３７８を切り欠く溝部３７０として構成されるものでも良い。これによれば、新たな材料を要することなく脆弱部を設けることができる。また、溝部３７０は、支持体側フランジ部３４８の付根部３７８の一部を切欠く構成であるため重量の増加にもつながらない。すなわち、車輪のハブ軸用軸受装置を構成する外輪部材３４５に対し、材料変更、重量増加することなく溝部３７０を構成することができる。また、支持体側フランジ部３４８は外輪部材３４５の外周面に構成される部位であるため、溝加工が容易である。
【００４３】
以上、本発明の第１の実施形態から第３の実施形態について説明したが、本発明の車輪のハブ軸用軸受装置は、本実施の形態に限定されず、その他各種の形態で実施することができるものである。
例えば、第１の実施形態から第３の実施形態においては、従動輪について説明したが、本発明の車輪のハブ軸用軸受装置は、駆動輪についても適用可能な構成である。例えば、ドライブシャフトの一部を構成する等速自在継手の外側継手部材と、車輪を取付けるためのフランジ部をもったハブ軸と、複列転がり軸受とをユニット化した駆動輪であってもよい。
【符号の説明】
【００４４】
Ａ ハブ軸用軸受装置
１ ハブ軸
１０ 軸部
１１ 軸部の大径部
１２ 軸部の小径部
１５ 軸部の端軸部
１６ 軸端凹部
１７ かしめ部
１８ 内輪軌道面
１９ シール面
２１ 車輪側フランジ部
２３ フランジ基部
２４ ボルト孔
２７ ハブボルト
３０ 嵌合軸部
３１ ブレーキロータ用嵌合部
３２ 車輪用嵌合部
４１ アンギュラ玉軸受
４２ 内輪形成環状部材
４３ 内輪形成環状部材の内周面
４４ 内輪軌道面
４５ 外輪部材（外輪）
４５ａ 外輪部材の支持体フランジ部に隣接する外周面
４６ 外輪軌道面
４７ 外輪軌道面
４８ 支持体側フランジ部
４８ａ ボルト孔
４９ 環状空間
５０ 玉（転動体）
５１ 玉（転動体）
５２ 保持器
５３ 保持器
５５ ブレーキロータ
５６ シール部材
５８ リップ
６０ 車輪
６２ タイヤ
６４ ホイール
７０ 補助ブラケット（脆弱部）
７０ａ 交差部位
７０１ 補助ブラケット（脆弱部）
７０２ 補助ブラケット（脆弱部）
７２ 環状部
７２ａ 環状部の内周面
７４ フランジ部
７４１ フランジ部
７４２ フランジ部
７６ 孔部
７８ 付根部
８２ ボルト
Ｂ ハブ軸用軸受装置
２４８ 支持体側フランジ部
２４８ａ ボルト孔
２４５ 外輪部材（外輪）
２７０ 高周波焼入れ（脆弱部）
２７８ 付根部
Ｃ ハブ軸用軸受装置
３４８ 支持体側フランジ部
３４８ａ ボルト孔
３４５ 外輪部材（外輪）
３７０ 溝部（脆弱部）
３７８ 付根部
【技術分野】
【０００１】
この発明は車輪のハブ軸用軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車輪を取付けることのできる車輪側フランジ部を一体に形成したハブ軸の軸部が軸受を介して支持体に支承される車輪のハブ軸用軸受装置が知られている。その内容は、例えば、特許文献１に開示されている。この特許文献１に開示の車輪のハブ軸用軸受装置は、ドライブシャフトの一部を構成する等速自在継手の外側継手部材と、車輪を取付けるための車輪側フランジ部をもったハブ軸と、複列転がり軸受とをユニット化したものである。この複列転がり軸受の複列の内輪軌道輪の一方は外側継手部材に一体に形成されている。また、外側継手部材の中空ステム部をハブ軸の貫通孔に嵌合させるとともにステム部を部分的に拡径させてかしめる拡径かしめ部によってハブ軸とステム部を一体に固定している。ここで、上記したドライブシャフトの最小径部分の強度は、拡径かしめ部の強度、ステム部の強度のいずれよりも弱い強度に設定されている。このドライブシャフトの最小径部分の強度が、拡径かしめ部の強度、ステム部の強度のいずれよりも弱い関係を成立することによって、過大なトルク入力があった場合にドライブシャフトが先行して破損することにより車輪のハブ軸用軸受装置の破損を防止する。すなわち、機械的な破損防止手段の構成を備えたものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３２０３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１における車輪のハブ軸用軸受装置は、駆動輪に適用可能な構成であるものの従動輪には適用できないという問題があった。そのため、従動輪にも適用可能な破損防止手段が求められている。また、特許文献１における車輪のハブ軸用軸受装置は、過大なトルク入力すなわち、ねじり方向荷重にのみ作用する構成である。そのため、車輪のハブ軸用軸受装置に対する軸曲げ方向荷重には作用しない構成である。そのため、ハブ軸に作用する軸曲げ方向荷重のうち、通常使用時に入力される荷重を超える過大な軸曲げ方向荷重が作用するとハブ軸が破損するおそれがある。
【０００５】
而して、本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、本発明が解決しようとする課題は、車輪を取付けることのできる車輪側フランジ部を一体に形成したハブ軸の軸部が軸受を介して支持体に支承される車輪のハブ軸用軸受装置において、ハブ軸に作用する軸曲げ方向荷重のうち、通常使用時に入力される荷重を超える過大な軸曲げ方向荷重が作用した際にハブ軸の破損を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の車輪のハブ軸用軸受装置は次の手段をとる。
先ず、第１の発明に係る車輪のハブ軸用軸受装置は、車輪を取付けることのできる車輪側フランジ部を一体に形成したハブ軸の軸部が軸受を介して支持体に支承される車輪のハブ軸用軸受装置であって、前記ハブ軸の軸部の軸受は、内輪軌道面が形成される内輪と、該内輪に形成される内輪軌道面に対応して外輪軌道面が形成される外輪と、前記内輪の内輪軌道面と前記外輪の外輪軌道面との間に転動可能に配設される転動体を有しており、前記外輪の外周面には、前記支持体に取り付けるための支持体側フランジ部が一体に形成されており、該支持体側フランジ部には、前記ハブ軸に作用する軸曲げ方向に対する強度が該ハブ軸の強度よりも弱い強度の脆弱部となる部位が周方向の少なくとも一箇所に構成されており、該脆弱部は、前記ハブ軸に通常使用時に入力される荷重を超える過大な軸曲げ方向荷重が作用した際に該ハブ軸より先に変形破壊することを特徴とする。
なお上記手段における軸曲げ方向とは、ハブ軸の軸部の軸線方向に対し、この軸部の径方向に作用する方向を意味するものである。
【０００７】
この第１の発明によれば、脆弱部は、ハブ軸に通常使用時に入力される荷重を超える過大な軸曲げ方向荷重が作用した際にハブ軸より先に変形破壊することで、かかる荷重を吸収して和らげ、軸曲げ方向荷重に伴う応力がハブ軸に集中しない構成とすることができる。これにより、ハブ軸に作用する軸曲げ方向荷重のうち、通常使用時に入力される荷重を超える過大な軸曲げ方向荷重が作用した際に、ハブ軸の破損を抑制することができる。また、脆弱部が構成される外輪は、駆動輪及び従動輪いずれにおいても構成されるものであるから、上記構成は駆動輪及び従動輪のいずれにも適用することができる。また、脆弱部が先行破壊することで支持体側フランジ部が変形する。そうすると、ハブ軸用軸受装置は、支持体側フランジ部との間で正規の取り付け位置を維持できなくなる結果、車輪が正規の取り付け位置を維持できなくなる。これにより、使用者が継続使用しようとしても車輪が正常な方向に向かず、軸受に異常が発生したことを容易に検知することができる。
【０００８】
次に、第２の発明に係る車輪のハブ軸用軸受装置は、上述した第１の発明において、前記支持体側フランジ部に構成される脆弱部は、前記支持体側フランジ部の付根部の一部に構成されていることを特徴とする。
【０００９】
この第２の発明によれば、脆弱部は、支持体側フランジ部の付根部の一部に構成するものである。ハブ軸に通常使用時に入力される荷重を超える過大な軸曲げ方向荷重が及ぶとその荷重に伴う応力が支持体側フランジ部の付根部に集中する。そのため、かかる付根部に脆弱部を設けることでより効果的に脆弱部をハブ軸より先に変形破壊させることができる。
【００１０】
次に、第３の発明に係る車輪のハブ軸用軸受装置は、上述した第１の発明又は第２の発明において、前記支持体側フランジ部に構成される脆弱部は、相対的に前記外輪より高硬度かつ低靭性の部位が構成されることを特徴とする。
【００１１】
この第３の発明によれば、脆弱部は、相対的に外輪より高硬度な特性を有する。そのため、脆弱部は、通常使用において車輪のハブ軸用軸受装置を支持する強度を有する。一方、脆弱部は、相対的に外輪より靭性の低い特性を有する。すなわち、脆性な特性を有するそのため、脆弱部は、ハブ軸に通常使用時に入力される荷重を超える過大な軸曲げ方向荷重が作用した際には、ハブ軸より先に変形破壊する構成とすることができる。
【００１２】
次に、第４の発明に係る車輪のハブ軸用軸受装置は、上述した第３の発明において、前記相対的に外輪より高硬度かつ低靭性の部位は、前記支持体側フランジ部と別体の構成であることを特徴とする。
【００１３】
この第４の発明によれば、脆弱部として構成される相対的に外輪より高硬度かつ低靭性の部位は、支持体側フランジ部と別体の構成である。そのため、脆弱部の構成を適宜所望の位置に配設することができる。
【００１４】
次に、第５の発明に係る車輪のハブ軸用軸受装置は、上述した第２の発明において、前記支持体側フランジ部の付根部の一部に構成される脆弱部は、前記付根部を切り欠く溝部として構成されることを特徴とする。
【００１５】
この第５の発明によれば、支持体側フランジ部の付根部の一部に構成される脆弱部は、付根部を切り欠く溝部として構成されるものでも良い。これによれば、新たな材料を要することなく脆弱部を設けることができる。また、溝部は、支持体側フランジ部の付根部の一部を切欠く構成であるため重量の増加にもつながらない。すなわち、車輪のハブ軸用軸受装置を構成する外輪に対し、材料変更、重量増加することなく溝部を構成することができる。また、支持体側フランジ部は外輪の外周面に構成される部位であるため、溝加工が容易である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は上記各発明の手段をとることにより、車輪を取付けることのできる車輪側フランジ部を一体に形成したハブ軸の軸部が軸受を介して支持体に支承される車輪のハブ軸用軸受装置において、ハブ軸に作用する軸曲げ方向荷重のうち、通常使用時に入力される荷重を超える過大な軸曲げ方向荷重が作用した際にハブ軸の破損を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る車輪のハブ軸用軸受装置に車輪が装着された状態を示す軸方向断面図である。
【図２】図１のＩＩ部を拡大して車輪のハブ軸用軸受装置を示した軸方向断面図ある。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る車輪のハブ軸用軸受装置に備えられる脆弱部の単体を示す斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る車輪のハブ軸用軸受装置に備えられる脆弱部の変形例１の単体を示す斜視図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る車輪のハブ軸用軸受装置に備えられる脆弱部の変形例２の単体を示す斜視図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る車輪のハブ軸用軸受装置を示す軸方向断面図ある。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る車輪のハブ軸用軸受装置を示す軸方向断面図ある。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の第１の実施形態を図１から図３にしたがって説明する。車輪６０のハブ軸用軸受装置Ａは、図１に図示されるように車両に構成される懸架装置（図示省略）に支持されると共に、ブレーキロータ５５を介して車輪６０を回転可能に支持するものである。車輪６０には、タイヤ６２及びホイール６４が構成される。図２に図示されるように、車輪用ハブユニットとしての車輪６０のハブ軸用軸受装置Ａは、車輪６０（図１参照）を取付けることのできる車輪側フランジ部２１を一体に形成したハブ軸１が、軸受としての複列のアンギュラ玉軸受４１（軸受）とを一体状に有してユニット化されている。車輪６０のハブ軸用軸受装置Ａは、アンギュラ玉軸受４１（軸受）を介して、図示を省略する車両の懸架装置に支持されたナックルに支承されている。なお、ここでは車輪６０のハブ軸用軸受装置Ａを説明するにあたり、ハブ軸用軸受装置Ａの基本的な構成を説明したうえで、後述するハブ軸１の破損を抑制するために備えられる脆弱部の具体的な構成について説明する。
【００１９】
［ハブ軸用軸受装置Ａの基本的な構成］
図２に図示されるように、車輪６０（図１参照）のハブ軸用軸受装置Ａの基本的な構成は、ハブ軸１と、内輪形成環状部材４２と、外輪部材４５（外輪）と、玉５０、５１（転動体）と保持器５２、５３が主体として構成される。ハブ軸１と、内輪形成環状部材４２と、外輪部材４５（外輪）と、玉５０、５１（転動体）は金属製で構成されている。保持器５２、５３は、合成樹脂製で構成されている。このうち、軸受としての複列のアンギュラ玉軸受４１（軸受）は、ハブ軸１と内輪形成環状部材４２のそれぞれ外周面に構成される内輪軌道面１８、４４と、外輪部材４５（外輪）の内周面に構成される外輪軌道面４６、４７と、玉５０、５１（転動体）と、保持器５２、５３を主体として構成される。
【００２０】
ハブ軸１は、図２に図示されるように軸部１０と、嵌合軸部３０と、フランジ基部２３と、車輪側フランジ部２１を一体に有する。
【００２１】
軸部１０は、図２に図示されるようにアンギュラ玉軸受４１（軸受）が組み付けられる部位である。軸部１０は、後述する車輪側フランジ部２１側から先端側に向けて段軸状に形成されている。軸部１０の車輪側フランジ部２１側には、大径の大径部１１が形成される。軸部１０の先端側には、小径の小径部１２が形成される。軸部１０の大径部１１の外周面には、転がり軸受としての複列のアンギュラ玉軸受４１（軸受）の一方の内輪軌道面１８が形成される。内輪軌道面１８の肩部と車輪側フランジ部２１の隅部は、周方向に滑らかな曲面状のシール面１９が形成される。このシール面１９は、後述する外輪部材４５（外輪）に嵌め込まれるシール部材５６のリップ５８の先端部が摺接する面である。軸部１０の小径部１２の外周面は、後述する内輪形成環状部材４２が嵌め込まれる部位である。さらに、軸部１０の先端部には、小径部１２と同径の端軸部１５が延出されている。端軸部１５の端面中心部には軸端凹部１６が形成されている。
嵌合軸部３０は、図２に図示されるように軸部１０の一端側に形成されかつ、軸部１０よりも大径で車輪６０の中心孔が嵌込まれる部位である。嵌合軸部３０には、車輪側フランジ部２１側にブレーキロータ５５に対応するブレーキロータ用嵌合部３１が形成され、先端側にブレーキロータ用嵌合部３１よりも若干小径で車輪６０（図１参照）に対応する車輪用嵌合部３２が形成されている。
フランジ基部２３は、図２に図示されるように軸部１０と嵌合軸部３０との間に位置し、車輪側フランジ部２１の基部として構成される部位である。車輪側フランジ部２１は、このフランジ基部２３の外周面に外径方向へ放射状に延出された部位である。車輪側フランジ部２１には、車輪６０（図１参照）を締め付けるハブボルト２７が圧入によって配置されるボルト孔２４が貫設されている。
【００２２】
内輪形成環状部材４２は、図２に図示されるように内輪軌道面４４を有する環状の部材である。内輪形成環状部材４２の内周面４３には、軸部１０の小径部１２の外径に嵌め込み可能な内径が形成される。内輪形成環状部材４２の外周面には、転がり軸受としての複列のアンギュラ玉軸受４１（軸受）の他方の内輪軌道面４４が形成される。上記した軸部１０の内輪軌道面１８と、この内輪形成環状部材４２の内輪軌道面４４によってアンギュラ玉軸受４１（軸受）の内輪が構成される。
【００２３】
外輪部材４５（外輪）は、図２に図示されるようにハブ軸１の軸部１０の外周に環状空間４９を保って円筒状で構成される。外輪部材４５の内周面には、ハブ軸１に構成される内輪軌道面１８、４４に対応する外輪軌道面４６、４７が軸方向に所定間隔を保って形成される。また、外輪部材４５の外周面に外径方向へ放射状に延出された支持体側フランジ部４８が一体に形成される。この支持体側フランジ部４８は、図示を省略する車両の懸架装置に支持されたナックル、キャリア等の車体側部材（支持体）の取付面に締め付けるボルト８２が圧入によって配置されるボルト孔４８ａが貫設されている。また、外輪部材４５の一端部内周面にはシール部材５６が圧入されて組み付けられる。このシール部材５６のリップ５８の先端部は、ハブ軸１の内輪軌道面１８の肩部に隣接して形成されたシール面１９に摺接される。
【００２４】
玉５０、５１（転動体）は、図２に図示されるように内輪軌道面１８、４４と外輪軌道面４６、４７との間においてそれぞれが転動可能に配設される。玉５０、５１（転動体）は、内輪軌道面１８、４４と外輪軌道面４６、４７との間において周方向に複数個で構成されており、保持器５２、５３によって保持される。
【００２５】
ハブ軸用軸受装置Ａの組み立てを図２を用いて説明する。先ず、ハブ軸１の内輪軌道面１８に保持器５２で保持された玉５０を嵌め込む。次に、外輪部材４５の外輪軌道面４６の形成側の端部の内周面にシール部材５６を圧入して組み付ける。次に、外輪部材４５の外輪軌道面４６をハブ軸１の内輪軌道面１８と対向させる。次に、外輪部材４５は、外輪軌道面４６が玉５０に当接する位置までハブ軸１の軸部１０に嵌め込まれる。このとき、シール部材５６のリップ５８の先端部は、シール面１９に当接する。次に、内輪形成環状部材４２の内輪軌道面４４に保持器５３で保持された玉５１を嵌め込む。次に、内輪形成環状部材４２は、玉５１が外輪軌道面４７に当接する位置まで軸部１０の小径部１２の外周面に嵌め込まれる。軸端凹部１６に治具を差し込んで径方向外方に拡開する。端軸部１５の先端部は、径方向外方へかしめられて、かしめ部１７が形成される。これにより小径部１２の外周面に内輪形成環状部材４２が固定される。なお、内輪軌道面１８、４４と外輪軌道面４６、４７との間に配設される各複数個の玉５０、５１（転動体）には、軸部１０の端軸部１５をかしめて、かしめ部１７を形成する際のかしめ力に基づいて所要とする軸方向の予圧が付与される。なお、内輪形成環状部材４２の外周面には、速度センサ９０に対応する被検出部９５を周方向に有するパルサーリング９６が必要に応じて圧入固定される。この場合、外輪部材４５の端部内周面には、有蓋筒状のカバー部材９１が圧入固定され、このカバー部材９１の蓋板部９２に速度センサ９０が、その検出部をパルサーリング９６の被検出部９５に臨ませて取り付けられる。こうして、ハブ軸用軸受装置Ａが構成される。
【００２６】
［ハブ軸１の破損を抑制するために備えられる脆弱部について］
図２に図示されるように、車輪６０のハブ軸用軸受装置Ａに対して、ハブ軸１に通常使用時に入力される荷重を超える過大な軸曲げ方向荷重Ｆが入力されると、この軸曲げ方向荷重Ｆがハブ軸１の軸部１０に及ぶ。そうすると、従来の構成では、軸部１０の大径部１１と小径部１２との境界である連接部１３に軸曲げ方向荷重Ｆに対する応力が集中する構造となっている。第１の実施形態では、この連接部１３に応力を集中しない構成とされている。すなわち、ハブ軸１に作用する軸曲げ方向に対する強度が、ハブ軸１の強度よりも弱い強度の脆弱部を外輪部材４５に設けている。なお、軸曲げ方向荷重Ｆの軸曲げ方向とは、ハブ軸１の軸部１０の軸線方向に対し、この軸部１０の径方向に作用する方向を意味するものである。また、ハブ軸１に通常使用時に入力される荷重を超える過大な軸曲げ方向荷重Ｆとは、例えば車両がスピンしてホイール６４（図１参照）が道路の縁石に衝突した場合にハブ軸１に作用する荷重等を意味するものである。ホイール６４（図１参照）が道路の縁石に衝突した場合、車輪側フランジ部２１に対し横荷重（ハブ軸１の軸方向の荷重）が入力されることにより、ハブ軸１には、軸部１０の軸線方向に対し、この軸部１０の径方向に荷重が作用する。すなわち、ハブ軸１の軸部１０を曲げる方向に荷重が作用する。
【００２７】
外輪部材４５に設けられる脆弱部は、図２に図示されるように外輪部材４５の支持体側フランジ部４８に構成されている。従来、外輪部材４５の支持体側フランジ部４８は、外輪部材４５を構成する金属製の素材で一体に構成されている。これに対し、第１の実施形態における外輪部材４５の支持体側フランジ部４８には、外輪部材４５から一体に突出する支持体側フランジ部４８とは別体として、相対的に金属製で構成される外輪部材４５より高硬度かつ低靭性（脆性）な特性を有する補助ブラケット７０（脆弱部）が重合された構成とされている。
【００２８】
補助ブラケット７０（脆弱部）は、図３に図示されるように環状部７２と、フランジ部７４を有している。環状部７２は、外輪部材４５の支持体側フランジ部４８に隣接する外周面４５ａと略同一の内周面を有して外輪部材４５に圧入可能な構成とされる。環状部７２の外周面には、径方向外方に突出したフランジ部７４が構成され、断面略Ｌ字型に構成されている。フランジ部７４には、孔部７６が貫設される。この孔部７６は、フランジ部７４が支持体側フランジ部４８と重合された状態で車体側部材（支持体）の取付面に締め付けるボルトが挿通可能な径の孔部７６が貫設されている。これにより、補助ブラケット７０（脆弱部）は、図示を省略する車両の懸架装置に支持されたナックル、キャリア等の車体側部材（支持体）の取付面に締め付ける際に、支持体側フランジ部４８と重合して共締め可能な構成とされている。補助ブラケット７０（脆弱部）は、窒化珪素、アルミナ、ジルコニア等のセラミックス製の材質で構成される。セラミックスは、相対的に金属製で構成される外輪部材４５より高硬度かつ低靭性な特性を有する。すなわち、セラミックスは、相対的に金属製で構成される外輪部材４５より硬度が高いため、強度が高い。一方、セラミックスは、相対的に金属製で構成される外輪部材４５より脆性であり靭性が低い。そのため、セラミックスは、相対的に金属製で構成される外輪部材４５より機械的な耐衝撃性において低い特性を有する。そのため、補助ブラケット７０（脆弱部）のフランジ部７４と外輪部材４５の支持体側フランジ部４８が重合した状態において、ハブ軸１に通常使用時に入力される荷重を許容する剛性と疲労強度を有する。一方、ハブ軸１に通常使用時に入力される荷重を超える過大な軸曲げ方向荷重Ｆが作用した際、補助ブラケット７０のフランジ部７４と環状部７２の交差部位７０ａ（支持体側フランジ部４８の付根部７８に対応する位置）にかかる荷重Ｆに伴う応力が集中して破損（割れる）構成とされている。これにより、ハブ軸１に通常使用時に入力される荷重を超える過大な軸曲げ方向荷重Ｆが作用した際に、補助ブラケット７０（脆弱部）がハブ軸１より先に変形破壊して支持体側フランジ部４８が変形する。
【００２９】
ここで、支持体側フランジ部４８の板厚は、板圧を薄く形成されると共に補助ブラケット７０（脆弱部）を重合させる。これらが重合した状態でハブ軸１に通常使用時に入力される荷重を許容する剛性と疲労強度を担う構成とされている。支持体側フランジ部４８と補助ブラケット７０（脆弱部）の板厚は、ハブ軸１に通常使用時に入力される荷重およびそれを超える過大な軸曲げ方向荷重Ｆを鑑み適宜設定され得る。また、ハブ軸１の軸部１０の連接部１３は、過大な軸曲げ方向荷重Ｆを許容する軸径に設定されている。また、補助ブラケット７０（脆弱部）のフランジ部７４は、周方向の少なくとも一箇所に構成されるものである。そのため、支持体側フランジ部４８の全てに構成されるものでも良いし、一箇所のみに構成されるものでも良い。
【００３０】
［第１の実施形態の変形例］
次に、第１の実施形態の変形例１を以下に示す。第１の実施形態の補助ブラケット７０（脆弱部）は、図３に図示されるようにフランジ部７４が支持体側フランジ部４８が構成される位置にのみ環状部７２から突出する構成を示した。ここで、変形例１における補助ブラケット７０１は、図４に図示されるようにフランジ部７４１が周方向の全周に環状部７２から突出される構成されている。ハブ軸１に入力される過大な軸曲げ方向荷重Ｆを想定して、上記のような構成も考えられる。
【００３１】
次に、第１の実施形態の変形例２を以下に示す。変形例２における補助ブラケット７０２は、図５に図示されるように環状部７２が構成されず支持体側フランジ部４８が構成される位置にフランジ部７４２が配設される断面略Ｌ字型のブラケットである。外輪部材４５の支持体側フランジ部４８のうち、所望の一箇所にのみ構成する場合に有効である。
【００３２】
このように、第１の実施形態に係る車輪６０のハブ軸用軸受装置Ａによれば、補助ブラケット７０、７０１、７０２（脆弱部）は、ハブ軸１に通常使用時に入力される荷重を超える過大な軸曲げ方向荷重Ｆが作用した際にハブ軸１より先に変形破壊することで、かかる荷重を吸収して和らげ、軸曲げ方向荷重Ｆに伴う応力がハブ軸１に集中しない構成とすることができる。これにより、ハブ軸１に作用する軸曲げ方向荷重Ｆのうち、通常使用時に入力される荷重を超える過大な軸曲げ方向荷重Ｆが作用した際に、ハブ軸１の破損を抑制することができる。また、補助ブラケット７０、７０１、７０２（脆弱部）が構成される外輪部材４５は、駆動輪及び従動輪いずれにおいても構成されるものであるから、上記構成は駆動輪及び従動輪のいずれにも適用することができる。また、補助ブラケット７０、７０１、７０２（脆弱部）が先行破壊することで支持体側フランジ部４８が変形する。そうすると、ハブ軸用軸受装置Ａは、支持体側フランジ部４８との間で正規の取り付け位置を維持できなくなる結果、車輪が正規の取り付け位置を維持できなくなる。すなわち、車両（車輪）のアライメント（例えば、トーイン、キャンバ）が正規位置を維持できず正常な運転が困難となる。これにより、使用者が継続使用しようとしても車輪が正常な方向に向かず、軸受に異常が発生したことを容易に検知することができる。
【００３３】
また、補助ブラケット７０、７０１、７０２（脆弱部）は、支持体側フランジ部４８の付根部７８の一部に構成するものである。ハブ軸１に通常使用時に入力される荷重を超える過大な軸曲げ方向荷重Ｆが及ぶとその荷重Ｆに伴う応力が支持体側フランジ部４８の付根部７８に集中する。そのため、かかる付根部７８に補助ブラケット７０、７０１、７０２（脆弱部）を設けることでより効果的に補助ブラケット７０、７０１、７０２（脆弱部）をハブ軸１より先に変形破壊させることができる。
【００３４】
また、補助ブラケット７０、７０１、７０２（脆弱部）は、相対的に外輪部材４５より高硬度な特性を有する。そのため、補助ブラケット７０、７０１、７０２（脆弱部）は、通常使用において車輪のハブ軸用軸受装置Ａを支持する強度を有する。一方、補助ブラケット７０、７０１、７０２（脆弱部）は、相対的に外輪部材４５より低靭性な特性を有する。そのため、補助ブラケット７０、７０１、７０２（脆弱部）は、ハブ軸１に通常使用時に入力される荷重を超える過大な軸曲げ方向荷重Ｆが作用した際には、ハブ軸１より先に変形破壊する構成とすることができる。
【００３５】
また、補助ブラケット７０、７０１、７０２（脆弱部）として構成される相対的に外輪部材４５より高硬度かつ低靭性の部位は、支持体側フランジ部４８と別体の構成である。そのため、補助ブラケット７０、７０１、７０２（脆弱部）の構成を適宜所望の位置に配設することができる。
【００３６】
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態を図６にしたがって説明する。図６に図示されるように、車輪６０のハブ軸用軸受装置Ｂが構成されている。なお、ハブ軸用軸受装置Ｂの基本的な構成は、ハブ軸用軸受装置Ａと実質的に同様であるため、同一の構成においては、同一の符号を付して説明を省略する。第１の実施形態においては、外輪部材２４５に設けられる脆弱部として、補助ブラケットを構成するものについて示した。これに対し、第２の実施形態における脆弱部は、補助ブラケットを構成しないものである。
【００３７】
第２の実施形態におけるハブ軸用軸受装置Ｂの支持体側フランジ部２４８は、ハブ軸１に通常使用時に入力される荷重を許容する板厚に構成されている。支持体側フランジ部２４８には、ボルト孔２４８ａが貫設されている。この支持体側フランジ部２４８の付根部２７８の一部の表面に高周波焼入れ２７０を施してロックウェル硬さ６０（ＨＲＣ６０）以上の硬度を有する構成とされている。
【００３８】
ここで、アンギュラ玉軸受４１（軸受）の玉５０、５１（転動体）が転動する内輪軌道面１８、４４と外輪軌道面４６、４７における熱処理では、軌道面に必要な硬さを維持しつつ、軸受に必要な靭性も備えるために、高周波焼き入れした後、焼き戻しを施す。一方、ハブ軸用軸受装置Ｂにおける支持体側フランジ部２４８の付根部２７８の一部の表面は、高周波焼入れ２７０のみが施されて硬度のみが向上した状態とされる。焼き戻しを施さないことによって低靭性な特性を有している。これにより、ハブ軸用軸受装置Ｂにおける支持体側フランジ部２４８は、ハブ軸１に通常使用時に入力される荷重を許容する剛性と疲労強度を有する。一方、ハブ軸用軸受装置Ｂにおける支持体側フランジ部２４８は、ハブ軸１に通常使用時に入力される荷重を超える過大な軸曲げ方向荷重Ｆが作用した際、支持体側フランジ部２４８の付根部２７８にかかる荷重Ｆに伴う応力が集中して高周波焼入れ２７０を施した部位が破損（割れる）する構成とされている。これにより、過大な軸曲げ方向荷重Ｆが作用した際に、高周波焼入れ２７０を施した部位（脆弱部）がハブ軸１より先に変形破壊して支持体側フランジ部２４８全体が変形する。
【００３９】
このように、第２の実施形態に係る車輪６０のハブ軸用軸受装置Ｂによれば、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また、材料変更、重量増加することなく脆弱部を構成することができる。
【００４０】
［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態を図７にしたがって説明する。図７に図示されるように、車輪６０のハブ軸用軸受装置Ｃが構成されている。なお、ハブ軸用軸受装置Ｃの基本的な構成は、ハブ軸用軸受装置Ａと実質的に同様であるため、同一の構成においては、同一の符号を付して説明を省略する。第１の実施形態においては、外輪部材４５に設けられる脆弱部として、補助ブラケットを構成するものについて示した。これに対し、第３の実施形態における脆弱部は、補助ブラケットを構成しないものである。
【００４１】
第３の実施形態におけるハブ軸用軸受装置Ｃの支持体側フランジ部３４８は、ハブ軸１に通常使用時に入力される荷重を許容する板厚に構成されている。支持体側フランジ部３４８には、ボルト孔３４８ａが貫設されている。ここで、ハブ軸用軸受装置Ｃにおける脆弱部は、外輪部材３４５（外輪）の支持体側フランジ部３４８を形成する付根部３７８の位置において、周方向に溝部３７０を切り欠き形成することで構成されている。これにより、ハブ軸用軸受装置Ｃにおける支持体側フランジ部３４８は、ハブ軸１に通常使用時に入力される荷重を許容する剛性と疲労強度を有する。一方、ハブ軸用軸受装置Ｃにおける支持体側フランジ部３４８は、ハブ軸１に通常使用時に入力される荷重を超える過大な軸曲げ方向荷重Ｆが作用した際、支持体側フランジ部３４８の付根部３７８の溝部３７０にかかる荷重Ｆに伴う応力が集中してハブ軸１より先に変形破壊する。
【００４２】
このように、第３の実施形態に係る車輪６０のハブ軸用軸受装置Ｃによれば、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また、支持体側フランジ部３４８の付根部３７８の一部に構成される脆弱部は、付根部３７８を切り欠く溝部３７０として構成されるものでも良い。これによれば、新たな材料を要することなく脆弱部を設けることができる。また、溝部３７０は、支持体側フランジ部３４８の付根部３７８の一部を切欠く構成であるため重量の増加にもつながらない。すなわち、車輪のハブ軸用軸受装置を構成する外輪部材３４５に対し、材料変更、重量増加することなく溝部３７０を構成することができる。また、支持体側フランジ部３４８は外輪部材３４５の外周面に構成される部位であるため、溝加工が容易である。
【００４３】
以上、本発明の第１の実施形態から第３の実施形態について説明したが、本発明の車輪のハブ軸用軸受装置は、本実施の形態に限定されず、その他各種の形態で実施することができるものである。
例えば、第１の実施形態から第３の実施形態においては、従動輪について説明したが、本発明の車輪のハブ軸用軸受装置は、駆動輪についても適用可能な構成である。例えば、ドライブシャフトの一部を構成する等速自在継手の外側継手部材と、車輪を取付けるためのフランジ部をもったハブ軸と、複列転がり軸受とをユニット化した駆動輪であってもよい。
【符号の説明】
【００４４】
Ａ ハブ軸用軸受装置
１ ハブ軸
１０ 軸部
１１ 軸部の大径部
１２ 軸部の小径部
１５ 軸部の端軸部
１６ 軸端凹部
１７ かしめ部
１８ 内輪軌道面
１９ シール面
２１ 車輪側フランジ部
２３ フランジ基部
２４ ボルト孔
２７ ハブボルト
３０ 嵌合軸部
３１ ブレーキロータ用嵌合部
３２ 車輪用嵌合部
４１ アンギュラ玉軸受
４２ 内輪形成環状部材
４３ 内輪形成環状部材の内周面
４４ 内輪軌道面
４５ 外輪部材（外輪）
４５ａ 外輪部材の支持体フランジ部に隣接する外周面
４６ 外輪軌道面
４７ 外輪軌道面
４８ 支持体側フランジ部
４８ａ ボルト孔
４９ 環状空間
５０ 玉（転動体）
５１ 玉（転動体）
５２ 保持器
５３ 保持器
５５ ブレーキロータ
５６ シール部材
５８ リップ
６０ 車輪
６２ タイヤ
６４ ホイール
７０ 補助ブラケット（脆弱部）
７０ａ 交差部位
７０１ 補助ブラケット（脆弱部）
７０２ 補助ブラケット（脆弱部）
７２ 環状部
７２ａ 環状部の内周面
７４ フランジ部
７４１ フランジ部
７４２ フランジ部
７６ 孔部
７８ 付根部
８２ ボルト
Ｂ ハブ軸用軸受装置
２４８ 支持体側フランジ部
２４８ａ ボルト孔
２４５ 外輪部材（外輪）
２７０ 高周波焼入れ（脆弱部）
２７８ 付根部
Ｃ ハブ軸用軸受装置
３４８ 支持体側フランジ部
３４８ａ ボルト孔
３４５ 外輪部材（外輪）
３７０ 溝部（脆弱部）
３７８ 付根部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪を取付けることのできる車輪側フランジ部を一体に形成したハブ軸の軸部が軸受を介して支持体に支承される車輪のハブ軸用軸受装置であって、
前記ハブ軸の軸部の軸受は、内輪軌道面が形成される内輪と、該内輪に形成される内輪軌道面に対応して外輪軌道面が形成される外輪と、前記内輪の内輪軌道面と前記外輪の外輪軌道面との間に転動可能に配設される転動体を有しており、
前記外輪の外周面には、前記支持体に取り付けるための支持体側フランジ部が一体に形成されており、
該支持体側フランジ部には、前記ハブ軸に作用する軸曲げ方向に対する強度が該ハブ軸の強度よりも弱い強度の脆弱部となる部位が周方向の少なくとも一箇所に構成されており、
該脆弱部は、前記ハブ軸に通常使用時に入力される荷重を超える過大な軸曲げ方向荷重が作用した際に該ハブ軸より先に変形破壊することを特徴とする車輪のハブ軸用軸受装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車輪のハブ軸用軸受装置であって、
前記支持体側フランジ部に構成される脆弱部は、前記支持体側フランジ部の付根部の一部に構成されていることを特徴とする車輪のハブ軸用軸受装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の車輪のハブ軸用軸受装置であって、
前記支持体側フランジ部に構成される脆弱部は、相対的に前記外輪より高硬度かつ低靭性の部位が構成されることを特徴とする車輪のハブ軸用軸受装置。
【請求項４】
請求項３に記載の車輪のハブ軸用軸受装置であって、
前記相対的に外輪より高硬度かつ低靭性の部位は、前記支持体側フランジ部と別体の構成であることを特徴とする車輪のハブ軸用軸受装置。
【請求項５】
請求項２に記載の車輪のハブ軸用軸受装置であって、
前記支持体側フランジ部の付根部の一部に構成される脆弱部は、前記付根部を切り欠く溝部として構成されることを特徴とする車輪のハブ軸用軸受装置。
【請求項１】
車輪を取付けることのできる車輪側フランジ部を一体に形成したハブ軸の軸部が軸受を介して支持体に支承される車輪のハブ軸用軸受装置であって、
前記ハブ軸の軸部の軸受は、内輪軌道面が形成される内輪と、該内輪に形成される内輪軌道面に対応して外輪軌道面が形成される外輪と、前記内輪の内輪軌道面と前記外輪の外輪軌道面との間に転動可能に配設される転動体を有しており、
前記外輪の外周面には、前記支持体に取り付けるための支持体側フランジ部が一体に形成されており、
該支持体側フランジ部には、前記ハブ軸に作用する軸曲げ方向に対する強度が該ハブ軸の強度よりも弱い強度の脆弱部となる部位が周方向の少なくとも一箇所に構成されており、
該脆弱部は、前記ハブ軸に通常使用時に入力される荷重を超える過大な軸曲げ方向荷重が作用した際に該ハブ軸より先に変形破壊することを特徴とする車輪のハブ軸用軸受装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車輪のハブ軸用軸受装置であって、
前記支持体側フランジ部に構成される脆弱部は、前記支持体側フランジ部の付根部の一部に構成されていることを特徴とする車輪のハブ軸用軸受装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の車輪のハブ軸用軸受装置であって、
前記支持体側フランジ部に構成される脆弱部は、相対的に前記外輪より高硬度かつ低靭性の部位が構成されることを特徴とする車輪のハブ軸用軸受装置。
【請求項４】
請求項３に記載の車輪のハブ軸用軸受装置であって、
前記相対的に外輪より高硬度かつ低靭性の部位は、前記支持体側フランジ部と別体の構成であることを特徴とする車輪のハブ軸用軸受装置。
【請求項５】
請求項２に記載の車輪のハブ軸用軸受装置であって、
前記支持体側フランジ部の付根部の一部に構成される脆弱部は、前記付根部を切り欠く溝部として構成されることを特徴とする車輪のハブ軸用軸受装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２２４１４５（Ｐ２０１２−２２４１４５Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９１８９０（Ｐ２０１１−９１８９０）
【出願日】平成２３年４月１８日（２０１１．４．１８）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１８日（２０１１．４．１８）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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