JP2006316803A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】
製品品質の信頼性を高めると共に、さらなる軽量・コンパクト化と低コスト化を図った車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】
一端部に車輪取付フランジ4を一体に有し、外周に一方の内側転走面2aが形成されたハブ輪2と、外方部材10の端部に装着され、車輪取付フランジ4の基部に摺接するシール8とを備えた車輪用軸受装置において、外方部材10におけるカウンタボア15の内径d1が、外側転走面10aの溝底径d0と同一かそれ以上に設定されると共に、シール8が、芯金13に一体に加硫接着されたシール部材14を有し、このシール部材14が、軸受内方側に傾斜して形成されたグリースリップ14cと、これよりもさらに軸受内方側に突出して形成された保護リップ14dとを一体に備えているので、製造コストを低減でき、組立時、アウトボード側のボール6の移動を規制することができる。
【選択図】図2

Description

本発明は、自動車等の車輪を懸架装置に対して回転自在に支承する車輪用軸受装置、特に、軸受部を構成する外方部材の軽量化と低コスト化を図った車輪用軸受装置に関するものである。
自動車等の車両の車輪用軸受装置には、駆動輪用のものと従動輪用のものとがある。特に、自動車の懸架装置に対して車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置は、低コスト化は言うまでもなく、燃費向上のための軽量・コンパクト化が進んでいる。その従来構造の代表的な一例として、図5に示すような従動輪用の車輪用軸受装置が知られている。
この車輪用軸受装置は第3世代と称され、ハブ輪51と内輪52と外輪53、および複列のボール54、54とを備えている。ハブ輪51は、その一端部に車輪(図示せず)を取り付けるための車輪取付フランジ55を一体に有し、外周に内側転走面51aと、この内側転走面51aから軸方向に延びる小径段部51bが形成されている。また、車輪取付フランジ55の円周等配位置には車輪を固定するためのハブボルト56が植設されている。
ハブ輪51の小径段部51bには、外周に内側転走面52aが形成された内輪52が圧入されている。そして、ハブ輪51の小径段部51bの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部51cにより、ハブ輪51に対して内輪52が軸方向へ抜けるのを防止している。
外輪53は、外周に車体取付フランジ53bを一体に有し、内周に複列の外側転走面53a、53aが形成されている。この複列の外側転走面53a、53aと対向する内側転走面51a、52aの間には複列のボール54、54が転動自在に収容されている。そして、外輪53の端部にはシール57およびエンドキャップ58がそれぞれ装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。
ハブ輪51は、炭素の含有量が0.40〜0.80重量%である炭素鋼製の素材に鍛造を施すことにより一体に形成され、斜格子で示した部分、すなわち、車輪取付フランジ55の基部から内側転走面51a、および小径段部51bに亙って高周波焼入れ等によって表面が硬化処理されている。なお、加締部51cは、鍛造後の素材表面硬さの生のままとしている。一方、内輪52は、SUJ2等の高炭素クロム軸受鋼のような高炭素鋼製とし、芯部まで焼入れ硬化されている。
これにより、低コストで充分な耐久性を有する車輪用軸受装置が実現でき、加締部51cに亀裂等の損傷が発生することを防止すると共に、この加締部51cによりハブ輪51に固定される内輪52の内径が実用上問題になる程度変化するのを防止できる。そして、この内輪52がその固定作業に伴って損傷する可能性を低くすると共に、予圧を適正値に維持でき、しかも部品点数、部品加工、組立工数の削減によってコスト低減が図れる。
特開平11−129703号公報
このような従来の車輪用軸受装置では、加締作業に伴って予圧や転がり疲労寿命等の耐久性に影響を及ぼす程、内輪52の内径を大きく変形させるような力が作用するのを防止することができると共に、揺動加締によって固定ナット等の内輪固定部品等を廃止することができ、軽量・コンパクト化を図ることができる。然しながら、最近では、市場において、こうした品質面での信頼性向上と共に、さらなる軽量・コンパクト化による燃費向上への要求がさらに厳しくなってきている。また、それらに加え、市場の価格競争が激しく、低コスト化のためのデザインレビューが活発に実施されているのが現状である。
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもので、製品品質の信頼性を高めると共に、さらなる軽量・コンパクト化と低コスト化を図った車輪用軸受装置を提供することを目的とする。
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項1に記載の発明は、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面に対向する一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪に嵌合され、外周に前記複列の外側転走面に対向する他方の内側転走面が形成された内輪相当部材からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列のボールとを備え、前記外方部材の端部にシールが装着されると共に、このシールが前記車輪取付フランジの基部に摺接された車輪用軸受装置において、前記外方部材におけるカウンタボアの内径が、前記外側転走面の溝底径と同一かそれ以上に設定されると共に、前記シールが、前記外方部材の端部に圧入される芯金と、この芯金に一体に加硫接着されたシール部材とからなり、このシール部材が、軸受内方側に傾斜して形成されたグリースリップと、このグリースリップよりもさらに軸受内方側に突出して形成された保護リップとを一体に備えている構成を採用した。
このように、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周にアウトボード側の内側転走面が形成されたハブ輪と、外方部材のアウトボード側端部に装着され、車輪取付フランジのインボード側の基部に摺接するシールとを備えた車輪用軸受装置において、外方部材におけるカウンタボアの内径が、外側転走面の溝底径と同一かそれ以上に設定されると共に、シールが、外方部材の端部に圧入される芯金と、この芯金に一体に加硫接着されたシール部材とからなり、このシール部材が、軸受内方側に傾斜して形成されたグリースリップと、このグリースリップよりもさらに軸受内方側に突出して形成された保護リップとを一体に備えているので、組立時において、アウトボード側のボールの移動を規制してグリースリップとボールとの干渉を防止することができ、製品品質の信頼性を高めると共に、鍛造重量の低減による鍛造コスト低減と軽量化、および旋削取代と研削取代の低減による加工工数の削減ができ、製造コストを低減することができる。
また、請求項2に記載の発明のように、前記内方部材が、前記ハブ輪と、このハブ輪の小径段部に圧入され、外周に前記複列の外側転走面に対向する他方の内側転走面が形成された内輪とからなり、前記小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部により、軸受予圧が付与された状態で前記ハブ輪に対して前記内輪が軸方向に固定されていれば、軽量・コンパクト化と共に、長期間に亘って適正な軸受予圧を維持することができる信頼性を向上させたセルフリテイン構造を提供することができる。
また、請求項3に記載の発明は、前記シール部材が、前記車輪取付フランジの基部に摺接する一対のサイドリップを一体に備えていれば、軸受トルクを増大させることなく密封性を高めることができる。
また、請求項4に記載の発明は、前記車輪取付フランジの基部が、この車輪取付フランジの側面と前記ハブ輪の外周面とを滑らかに繋ぐ円弧面で構成され、この円弧面に前記一対のサイドリップのうち少なくとも一方のサイドリップが摺接されていれば、車輪取付フランジの基部の剛性を高めることができると共に、省スペースでシールの密封性を高めることができる。
本発明に係る車輪用軸受装置は、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面に対向する一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪に嵌合され、外周に前記複列の外側転走面に対向する他方の内側転走面が形成された内輪相当部材からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列のボールとを備え、前記外方部材の端部にシールが装着されると共に、このシールが前記車輪取付フランジの基部に摺接された車輪用軸受装置において、前記外方部材におけるカウンタボアの内径が、前記外側転走面の溝底径と同一かそれ以上に設定されると共に、前記シールが、前記外方部材の端部に圧入される芯金と、この芯金に一体に加硫接着されたシール部材とからなり、このシール部材が、軸受内方側に傾斜して形成されたグリースリップと、このグリースリップよりもさらに軸受内方側に突出して形成された保護リップとを一体に備えているので、組立時において、アウトボード側のボールの移動を規制してグリースリップとボールとの干渉を防止することができ、製品品質の信頼性を高めると共に、鍛造重量の低減による鍛造コスト低減と軽量化、および旋削取代と研削取代の低減による加工工数の削減ができ、製造コストを低減することができる。
外周に車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面に対向する一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入され、外周に前記複列の外側転走面に対向する他方の内側転走面が形成された内輪とからなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列のボールとを備え、前記小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部により、軸受予圧が付与された状態で前記内輪が軸方向に固定されると共に、前記外方部材の端部にシールが装着され、このシールが前記車輪取付フランジの基部に摺接された車輪用軸受装置において、前記外方部材におけるカウンタボアの内径が、前記外側転走面の溝底径と同一かそれ以上に設定されると共に、前記シールが、前記外方部材の端部に圧入される芯金と、この芯金に一体に加硫接着されたシール部材とからなり、このシール部材が、軸受内方側に傾斜して形成されたグリースリップと、このグリースリップよりもさらに軸受内方側に突出して形成された保護リップとを一体に備えている
以下、本発明の実施の形態を図面に基いて詳細に説明する。
図1は、本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態を示す縦断面図、図2は図1の要部拡大図、図3は、本発明に係る車輪用軸受装置の組立方法を示す説明図、図4(a)は、本発明に係る車輪用軸受装置の組立時の状態を示す要部拡大図、(b)は、(a)との比較をするための説明図である。なお、以下の説明では、車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウトボード側(図面左側)、中央寄り側をインボード側(図面右側)という。
この車輪用軸受装置は従動輪側の第3世代と称され、内方部材1と外方部材10、および両部材1、10間に転動自在に収容された複列のボール6、6とを備えている。内方部材1は、ハブ輪2と、このハブ輪2に所定のシメシロを介して圧入された内輪3とからなる。
ハブ輪2は、アウトボード側の端部に車輪(図示せず)を取り付けるための車輪取付フランジ4を一体に有し、この車輪取付フランジ4の円周等配位置に車輪を固定するためのハブボルト5が植設されている。また、ハブ輪2の外周には内側転走面2aと、この内側転走面2aから軸方向に延びる軸状の小径段部2bが形成されている。そして、外周に内側転走面3aが形成された内輪3がこの小径段部2bに圧入され、さらに、小径段部2bの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部2cにより、所定の軸受予圧が付与された状態で、ハブ輪2に対して内輪3が軸方向に固定されている。これにより、軽量・コンパクト化と共に、長期間に亘って適正な軸受予圧を維持することができるセルフリテイン構造を提供することができる。
外方部材10は、外周に車体(図示せず)に取り付けるための車体取付フランジ10bを一体に有し、内周に前記内方部材1の内側転走面2a、3aに対向する複列の外側転走面10a、10aが一体に形成されている。そして、それぞれの転走面10a、2aと10a、3a間に複列のボール6、6が収容され、保持器7、7によりこれら複列のボール6、6が転動自在に保持されている。また、外方部材10の端部にはシール8、9が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。
ハブ輪2は、S53C等の炭素0.40〜0.80重量%を含む中炭素鋼で形成され、アウトボード側の内側転走面2aをはじめ、シール8が摺接するシールランド部、および小径段部2bに亙り高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に硬化層11が形成されている(図中クロスハッチングにて示す)。なお、加締部2cは、鍛造後の素材表面硬さ25HRC以下の未焼入れ部としている。このような焼入れパターンによって、車輪取付フランジ4の基部となるシールランド部は耐摩耗性が向上するばかりでなく、車輪取付フランジ4に負荷される回転曲げ荷重に対して充分な機械的強度を有し、ハブ輪2の耐久性が一層向上する。一方、内輪3は、SUJ2等の高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れにより芯部まで58〜64HRCの範囲で硬化処理されている。
また、外方部材10は、S53C等の炭素0.40〜0.80重量%を含む中炭素鋼で形成され、複列の外側転走面10a、10aをはじめ、シール8、9が嵌合する端部内径面に亙って高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に硬化層12が形成されている(図中クロスハッチングにて示す)。こうした焼入れパターンによって、軽量化のために薄肉化された外方部材10であっても充分な機械的強度を有し、所望の耐久性を確保することができる。
ここで、本出願人はデザインレビューを繰り返し実施し、製品品質の信頼性を高めると共に、さらなる軽量・コンパクト化と低コスト化を図るために、鍛造重量と旋削取代および研削取代の低減に着目した。すなわち、鍛造重量と旋削取代等の低減によって加工工数の削減ができ、製造コストを低減することが可能となった。
本実施形態では、図2に拡大して示すように、外方部材10における外側転走面10aのカウンタボア15の内径d1が外側転走面10aの溝底径d0と同一か僅かに大径に形成されている(d1≧d0)。なお、従来のカウンタボアの形状を図中二点鎖線にて示す。これにより、鍛造重量が低減できると共に、旋削取代および研削取代が低減でき、加工工数の削減を図ることができる。
アウトボード側のシール8は、外方部材10の端部に内嵌される円筒部13aと、この円筒部13aの一端から径方向内方に延びる立板部13bとからなる芯金13と、この芯金13に加硫接着されたシール部材14とからなる。芯金13は、オーステナイト系ステンレス鋼鈑(JIS規格のSUS304系等)、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼鈑(JIS規格のSPCC系等)からプレス加工にて断面が略コの字状に形成されている。
シール部材14はゴム等の弾性部材からなり、車輪取付フランジ4のインボード側の基部となる円弧状のシールランドに摺接する一対のサイドリップ14a、14bと軸受内方側に傾斜して形成されたグリースリップ14cおよび軸方向に延びる保護リップ14dからなる。車輪取付フランジ4の基部は、インボード側のフランジ側面とハブ輪2の外周面とを滑らかに繋ぐ大きな曲率半径からなる円弧面で構成され、この円弧面に一対のサイドリップ14a、14bのうち少なくとも一方のサイドリップ14bが摺接されている。これにより、車輪取付フランジ4の基部の剛性を高めることができると共に、軸受トルクを増大させることなく省スペースでシール8の密封性を高めることができる。
保護リップ14dは、グリースリップ14cよりもさらに軸受内方側に突出して形成されている。すなわち、保護リップ14dの先端部とボール6との軸方向の距離L1は、グリースリップ14cとボール6との軸方向の距離L2よりも小さく設定され(L1<L2)、後述する車輪用軸受装置の組立時において、ボール6の自重による落下を阻止してグリースリップ14cとボール6との干渉を防止する。
次に、図3を用いて本発明に係る車輪用軸受装置の組立方法を説明する。
1.台座16上にハブ輪2が縦置きに載置されると共に、まず、外方部材10のアウトボード側の外側転走面10aに保持器7によって保持されたアウトボード側のボール6が挿入される。
2.そして、外方部材10の内周部にグリースが封入されると共に、外方部材10の端部にアウトボード側のシール8が装着される。
3.次に、ハブ輪2の内側転走面2aにアウトボード側のボール6が嵌るように、外方部材10が上方からハブ輪2に挿入される。
4.その後、図示はしないが、インボード側のボールが外方部材10に挿入されると共に、内輪がハブ輪2の小径段部2bに圧入される。
5.さらに、図示はしないが、外方部材10と内輪との間に形成される環状の開口部にインボード側のシールが装着され、最後に、小径段部2bの端部を径方向外方に塑性変形させて加締部が形成される。なお、複列のボール6、6を外方部材10の複列の外側転走面10a、10aに挿入し、その後、グリースを封入するようにしても良い。
ここで、カウンタボア15の内径d1を外側転走面10aの溝底径d0と同一かそれ以上に設定した場合、図4(b)に示すように、シール8’に保護リップ14dがないと、ハブ輪2に外方部材10を挿入する工程で、カウンタボア15でボール6の移動を阻止することができず、グリースリップ14cに自重で落下してきたボール6が衝突してグリースリップ14cの変形や反転が生じる恐れがある。この部位は目視にて確認することができないため、最終検査工程でも容易に不具合を判別することができず、製品品質の信頼性が著しく低下する。
本実施形態では、図4(a)に示すように、シール部材14に保護リップ14dが突設され、この保護リップ14の先端部とボール6との軸方向の距離L1がグリースリップ14cとボール6との軸方向の距離L2よりも小さく設定されているので、組立時において、アウトボード側のボール6の移動を規制してグリースリップ14cとボール6との干渉を防止することができ、製品品質の信頼性を高めることができる。
以上、詳述したように、本発明に係る車輪用軸受装置は、外方部材10におけるカウンタボア15、15の余肉が削除され、その内径d1が複列の外側転走面10a、10aの溝底径d0と同一かそれ以上に設定されているので、鍛造重量が低減でき、軽量化と共に鍛造コストを低減できる。また、それに伴って複列の外側転走面10a、10aの前工程における旋削取代の低減および後工程における研削取代の低減によって加工工数の削減ができ、製造コストを低減することができる。
なお、ここでは、ハブ輪2の小径段部2bに内輪3を圧入し、小径段部2bの端部を塑性変形させて形成した加締部2cによって内輪3を固定した、所謂第3世代のセルフリテイン構造の車輪用軸受装置について説明したが、こうしたセルフリテイン構造に限らず、本発明に係る車輪用軸受装置は、ハブ輪2に直接アウトボード側の内側転走面2aが形成され、車輪取付フランジ4のインボード側の基部にアウトボード側のシール8が摺接する構造、例えば、図示はしないが、ハブ輪の小径段部に単に内輪が圧入固定された第3世代構造、あるいはハブ輪の外周と、等速自在継手を構成する外側継手部材の外周に内側転走面がそれぞれ直接形成された第4世代構造であっても良い。
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。
本発明に係る車輪用軸受装置は、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周にアウトボード側の内側転走面が形成されたハブ輪と、外方部材のアウトボード側端部に装着され、車輪取付フランジのインボード側の基部に摺接するシールとを備えた駆動輪側および従動輪側の第3世代構造、あるいは第4世代構造の車輪用軸受装置に適用できる。
本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態を示す縦断面図である。 同上、要部拡大図である。 本発明に係る車輪用軸受装置の組立方法を示す説明図である。 (a)は、本発明に係る車輪用軸受装置の組立時の状態を示す要部拡大図である。 (b)は、(a)との比較をするための説明図である。 従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。
符号の説明
1・・・・・・・・・内方部材
2・・・・・・・・・ハブ輪
2a、3a・・・・・内側転走面
2b・・・・・・・・小径段部
2c・・・・・・・・加締部
3・・・・・・・・・内輪
4・・・・・・・・・車輪取付フランジ
5・・・・・・・・・ハブボルト
6・・・・・・・・・ボール
7・・・・・・・・・保持器
8、8’・・・・・・アウトボード側のシール
9・・・・・・・・・インボード側のシール
10・・・・・・・・外方部材
10a・・・・・・・外側転走面
10b・・・・・・・車体取付フランジ
11、12・・・・・硬化層
13・・・・・・・・芯金
13a・・・・・・・円筒部
13b・・・・・・・立板部
14・・・・・・・・シール部材
14a、14b・・・サイドリップ
14c・・・・・・・グリースリップ
14d・・・・・・・保護リップ
15・・・・・・・・カウンタボア
16・・・・・・・・台座
51・・・・・・・・ハブ輪
51a、52a・・・内側転走面
51b・・・・・・・小径段部
51c・・・・・・・加締部
51d・・・・・・・段部
52・・・・・・・・内輪
53・・・・・・・・外輪
53a・・・・・・・外側転走面
53b・・・・・・・車体取付フランジ
54・・・・・・・・ボール
55・・・・・・・・車輪取付フランジ
56・・・・・・・・ハブボルト
57・・・・・・・・シール
58・・・・・・・・エンドキャップ
d0・・・・・・・・外側転走面の溝底径
d1・・・・・・・・カウンタボアの内径
L1・・・・・・・・保護リップとボールとの軸方向の距離
L2・・・・・・・・グリースリップとボールとの軸方向の距離

Claims (4)

  1. 内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、
    一端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面に対向する一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪に嵌合され、外周に前記複列の外側転走面に対向する他方の内側転走面が形成された内輪相当部材からなる内方部材と、
    この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列のボールとを備え、
    前記外方部材の端部にシールが装着されると共に、このシールが前記車輪取付フランジの基部に摺接された車輪用軸受装置において、
    前記外方部材におけるカウンタボアの内径が、前記外側転走面の溝底径と同一かそれ以上に設定されると共に、前記シールが、前記外方部材の端部に圧入される芯金と、この芯金に一体に加硫接着されたシール部材とからなり、このシール部材が、軸受内方側に傾斜して形成されたグリースリップと、このグリースリップよりもさらに軸受内方側に突出して形成された保護リップとを一体に備えていることを特徴とする車輪用軸受装置。
  2. 前記内方部材が、前記ハブ輪と、このハブ輪の小径段部に圧入され、外周に前記複列の外側転走面に対向する他方の内側転走面が形成された内輪とからなり、前記小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部により、軸受予圧が付与された状態で前記ハブ輪に対して前記内輪が軸方向に固定されている請求項1に記載の車輪用軸受装置。
  3. 前記シール部材が、前記車輪取付フランジの基部に摺接する一対のサイドリップを一体に備えている請求項1または2に記載の車輪用軸受装置。
  4. 前記車輪取付フランジの基部が、この車輪取付フランジの側面と前記ハブ輪の外周面とを滑らかに繋ぐ円弧面で構成され、この円弧面に前記一対のサイドリップのうち少なくとも一方のサイドリップが摺接されている請求項3に記載の車輪用軸受装置。
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