JP2006329320A

JP2006329320A - 車輪用軸受装置

Info

Publication number: JP2006329320A
Application number: JP2005153695A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Otsuki; 寿志大槻
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2005-05-26
Filing date: 2005-05-26
Publication date: 2006-12-07

Abstract

【課題】
シール圧入不良を防止すると共に、シールの機密性や嵌合力を高め、耐久性と信頼性を向上させた車輪用軸受を提供する。
【解決手段】
車輪用軸受における外輪１４のシール嵌合面１４ｂに面取り２５が形成され、この面取り２５とシール嵌合面１４ｂおよび外側転走面１４ａが熱処理後に総型の砥石３１によって一体に同時研削されている。これにより、滑らかな繋ぎ部が形成でき、繋ぎ部にバリ等が発生するのを防止して面取り２５が所望の形状・寸法に形成できると共に、シール嵌合面１４ａおよび面取り２５の同軸度や真円度が精度良く形成できる。
【選択図】図６

Description

本発明は、自動車等の車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置、特に、シール嵌合部を改善し、シールの機密性の向上を図った車輪用軸受装置に関するものである。

従来から自動車等の車輪を支持する車輪用軸受装置は、車輪を取り付けるためのハブ輪を転がり軸受を介して回転自在に支承するもので、駆動輪用と従動輪用とがある。構造上の理由から、駆動輪用では内輪回転方式が、従動輪用では内輪回転と外輪回転の両方式が一般的に採用されている。

この車輪用軸受装置には、懸架装置を構成するナックルとハブ輪との間に複列アンギュラ玉軸受等からなる車輪用軸受を嵌合させた第１世代と称される構造から、外方部材（外輪）の外周に直接車体取付フランジまたは車輪取付フランジが形成された第２世代構造、あるいは、ハブ輪の外周に一方の内側転走面が直接形成された第３世代構造とに大別されている。

このような車輪用軸受装置の代表的な一例を、本発明の第１の実施形態を示す図１乃至図３によって説明する。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駆動輪用であって、ハブ輪１と、このハブ輪１に圧入され、ナックル２に対してハブ輪１を回転自在に支承する車輪用軸受３とを主たる構成としている。ハブ輪１は、アウトボード側の端部に車輪ＷおよびブレーキロータＢを取り付けるための車輪取付フランジ４と、この車輪取付フランジ４から軸方向に延びる円筒状の小径段部５が形成されている。車輪取付フランジ４には車輪ＷおよびブレーキロータＢを締結するハブボルト４ａが周方向等配に植設されている。また、ハブ輪１の内周面にはセレーション（またはスプライン）６が形成され、小径段部５の外周面には車輪用軸受３が圧入されている。

車輪用軸受３はナックル２に所定のシメシロで圧入され、鍔部１２と止め輪１３によって軸方向に位置決めされると共に、等速自在継手７を構成する外側継手部材８の肩部９とハブ輪１とで挟持された状態で固定されている。外側継手部材８は、肩部９から軸方向に延びるステム部１０が一体に形成されている。このステム部１０の外周には、ハブ輪１のセレーション６に係合するセレーション（またはスプライン）１０ａが形成され、エンジンからのトルクを図示しないドライブシャフトおよび等速自在継手７を介してハブ輪１に伝達している。また、ステム部１０の端部にはねじ部１０ｂが形成され、固定ナット１１が締結される。ここで、車輪用軸受３が、ハブ輪１の小径段部５に所定のシメシロで圧入されると共に、ねじ部１０ｂに固定ナット１１が所定の締付トルクで締結されることにより、所望の予圧になるよう管理されている。

車輪用軸受３は、図２に示すように、外輪１４と一対の内輪１５、１５と複列の転動体（ボール）１６、１６とを備えている。外輪１４はＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、内周には複列の外側転走面１４ａ、１４ａが一体に形成されている。一方、内輪１５もＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、その外周には、前記複列の外側転走面１４ａ、１４ａに対向する内側転走面１５ａが形成されている。そして、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなる複列の転動体１６、１６がこれら転走面１４ａ、１５ａ間にそれぞれ収容され、保持器１７、１７によって転動自在に保持されている。また、車輪用軸受３の端部にはシール１８、１９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、外部からの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。

シール１８、１９のうち、例えばインボード側のシール１９は、図３に拡大して示すように、外輪１４と内輪１５にそれぞれ装着された第１および第２のシール板２０、２１を有し、互いに対向して配置されている。第１のシール板２０は、芯金２２と、この芯金２２に一体に加硫接着されたシール部材２３とからなる。

芯金２２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）からなり、外輪１４の端部内径に嵌合される円筒部２２ａと、この円筒部２２ａから径方向内方に延びる立板部２２ｂとを有し、プレス加工によって断面略Ｌ字状に、全体として円環状に形成されている。シール部材２３はゴム等の弾性部材からなり、芯金２２の外表面に沿って一体に加硫接着されている。このシール部材２３の内縁部にはサイドリップ２３ａと、グリースリップ２３ｂ、および中間リップ２３ｃが一体に形成されている。

第２のシール板２１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）からなり、内輪１５の外径面に圧入される円筒部２１ａと、この円筒部２１ａから径方向外方に延びる立板部２１ｂとを有し、プレス加工によって断面略Ｌ字状に、全体として円環状に形成され、スリンガを構成している。

前記シール部材２３のサイドリップ２３ａは第２のシール板２１の立板部２１ｂに摺接され、グリースリップ２３ｂおよび中間リップ２３ｃは円筒部２１ａにそれぞれ摺接されている。また、第１のシール板２０と立板部２１ｂの先端とは僅かな径方向すきまを介して対峙し、ラビリンスシール２４を構成している。

こうしたインボード側のシール１９およびアウトボード側のシール１８は、図４に示すような要領で車輪用軸受３に装着される。すなわち、車輪用軸受３は、基盤２７上に縦置き状態で載置され、外輪１４と内輪１５間の開口端部にシール圧入治具２８を介して圧入される。ここで、シール１９は、第１のシール板２０と第２のシール板２１とが予めセットされ、外輪１４と内輪１５間の開口端部に載置された状態からその位置関係を保持して一体に圧入される。なお、係る先行技術は文献公知発明に係るものでないため、記載すべき先行技術文献情報はない。

こうした車輪用軸受３の外輪１４および内輪１５の端部には、シール１８、１９の圧入を容易にするための面取り２５、２６が旋削加工によって形成されているが、図５に示すように、車輪用軸受３にシール１９が圧入される工程において、例えば、芯金２２やシール部材２３がかじり等によって損傷しないように所定の形状・寸法に厳しく管理されている。

然しながら、これらの面取り２５、２６の形状・寸法は熱処理工程でバラツク恐れがある。さらに、最近は軽量化のために外輪１４および内輪１５を薄肉化する傾向にあり、この場合、熱処理によって真円度が劣化することは否めない。こうした面取り２５、２６の形状・寸法崩れはシール圧入不良を誘発し、シール１８、１９の機密性や嵌合力の低下を招いて車輪用軸受３の耐久性に影響する恐れがあった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、シール圧入不良を防止すると共に、シールの機密性や嵌合力を高め、耐久性と信頼性を向上させた車輪用軸受を提供することを目的としている。

係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１記載の発明は、固定側軌道輪と、回転側軌道輪と、これら両軌道輪間に転動自在に収容された複列の転動体と、前記両軌道輪間の開口端部に形成される環状空間に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、前記シールが嵌合される嵌合面にそれぞれ面取りが形成され、これらの面取りのうち少なくとも一方の軌道輪側の面取りが、熱処理後に切削加工により所定の形状・寸法に形成されている構成を採用した。

このように、固定側軌道輪と、回転側軌道輪と、これら両軌道輪間に転動自在に収容された複列の転動体と、両軌道輪間の開口端部に形成される環状空間に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、シールが嵌合される嵌合面にそれぞれ面取りが形成され、これらの面取りのうち少なくとも一方の軌道輪側の面取りが、熱処理後に切削加工により所定の形状・寸法に形成されているので、シール圧入時における芯金やシール部材のかじり損傷等の圧入不良を防止すると共に、シールの機密性や嵌合力を高め、耐久性と信頼性を向上させた車輪用軸受を提供することができる。

好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記面取りが、前記シール嵌合面と一体に同時加工されていれば、滑らかな繋ぎ部が形成でき、繋ぎ部にバリ等が発生するのを防止して、シール損傷等の圧入不良を確実に防止することができる。

また、請求項３に記載の発明のように、前記面取りが、前記シール嵌合面と一体に総型の砥石によって同時研削されていても良いし、また、請求項４に記載の発明のように、前記面取りが、前記シール嵌合面と一体に超硬バイトによって同時旋削されていても良い。

また、請求項５に記載の発明のように、前記面取りが、前記シール嵌合面および前記軌道輪の転走面と一体に総型の砥石によって同時研削されていれば、シール嵌合面および面取りの同軸度や真円度が精度良く形成でき、機密性や嵌合力を一層高めることができる。

本発明に係る車輪用軸受装置は、固定側軌道輪と、回転側軌道輪と、これら両軌道輪間に転動自在に収容された複列の転動体と、前記両軌道輪間の開口端部に形成される環状空間に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、前記シールが嵌合される嵌合面にそれぞれ面取りが形成され、これらの面取りのうち少なくとも一方の軌道輪側の面取りが、熱処理後に切削加工により所定の形状・寸法に形成されているので、シール圧入時における芯金やシール部材のかじり損傷等の圧入不良を防止すると共に、シールの機密性や嵌合力を高め、耐久性と信頼性を向上させた車輪用軸受を提供することができる構成を採用した。

懸架装置を構成するナックルと、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、この車輪取付フランジから軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪と、このハブ輪の小径段部と前記ナックル間に嵌合され、内周に複列の外側転走面が形成された外輪と、外周に前記複列の外側転走面に対向する内側転走面が形成された一対の内輪と、これら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転動体とを有する車輪用軸受とを備え、前記内外輪間の開口端部にシールが装着された車輪用軸受装置において、前記車輪用軸受における外輪のシール嵌合面に面取りが形成され、この面取りと前記シール嵌合面および外側転走面が熱処理後に総型の砥石によって一体に同時研削されている。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づ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第１の実施形態を示す縦断面図、図２は、図１の車輪用軸受を示す縦断面図、図３は、図２の要部拡大図、図４は、車輪用軸受にシールを圧入する要領を示す説明図、図５は、車輪用軸受にシールが圧入される状態を示す説明図、図６は、熱処理後の外輪の研削加工を示す説明図、図７は、熱処理後の外輪の旋削加工を示す説明図である。なお、従来の車輪用軸受を説明するに際し、図１乃至図５を用いて説明したので、構成等に関する詳細な説明を省略し、本発明に係る特徴部分のみを主体に説明する。

この車輪用軸受装置は第１世代と呼称される駆動輪用であって、ハブ輪１と、このハブ輪１に圧入され、ナックル２に対してハブ輪１を回転自在に支承する車輪用軸受３とを主たる構成としている。ハブ輪１はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼で形成され、車輪取付フランジ４のインボード側の基部から小径段部５に亙って高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。これにより、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すると共に、車輪用軸受３の嵌合部となる小径段部５の耐フレッティング性が向上し、ハブ輪１の耐久性が一層向上する。なお、ここでは、転動体１６をボールとした複列アンギュラ玉軸受を例示したが、これに限らず転動体に円すいころを使用した複列円すいころ軸受であっても良い。

セレーション１０ａには、軸線に対して所定の角度傾斜した捩れ角が設けられ、外側継手部材８の肩部９が車輪用軸受３に当接するまでステム部１０がハブ輪１に内嵌され、ハブ輪１のセレーション６に圧入嵌合されている。これにより、セレーション６、１０ａの嵌合部に予圧が付与され周方向のガタが殺される。

車輪用軸受３におけるシール１８、１９のうちアウトボード側のシール１８は、外輪１４の端部内径に嵌合された芯金２９と、この芯金２９の内端縁に一体に加硫接着された一対のラジアルリップ３０ａ、３０ｂを有するシール部材３０とからなる。これら一対のラジアルリップ３０ａ、３０ｂは二股状に形成され、内輪１５の外径に摺接している。芯金２９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）からなり、プレス加工によって断面略Ｌ字状に、全体として円環状に形成されている。

本実施形態では、外輪１４の周面が旋削加工によって形成された後、ズブ焼入れによる焼入れと焼戻しとからなる熱処理が行われ、その後、図６に示すように、外側転走面１４ａをはじめシール嵌合面１４ｂおよび面取り２５が総型の砥石３１によって一体に同時研削されている。これにより、滑らかな繋ぎ部が形成でき、繋ぎ部にバリ等が発生するのを防止して面取り２５が所望の形状・寸法に形成できると共に、シール嵌合面１４ａおよび面取り２５の同軸度や真円度が精度良く形成できる。したがって、シール圧入時における芯金やシール部材のかじり損傷等の圧入不良を防止すると共に、シールの機密性や嵌合力を高め、耐久性と信頼性を向上させた車輪用軸受を提供することができる。

なお、図示はしないが、内輪においても外輪１４と同様、熱処理後、内側転走面をはじめシール嵌合面および面取りを総型の砥石によって一体に同時研削するようにしても良い。これにより、ラジアルリップやスリンガのかじり損傷等、圧入不良を防止することができ、シールの機密性や嵌合力を一層高めることができる。

また、外輪１４の面取り２５は、総型の砥石３１による同時研削に限らず、図７に示すように、熱処理後、超硬バイト３２によって面取り２５のみを旋削加工しても良い。無論、面取り２５だけでなくシール嵌合面１４ｂを総型の超硬バイトによって同時に旋削加工しても良い。

図８は、本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図である。なお、この実施形態は、車輪用軸受の構造が異なるだけで、その他同一部位、同一部品、あるいは同一の機能を有する部位には同じ符号を付けてその詳細な説明を省略する。

この車輪用軸受装置は第２世代と呼称される従動輪用であって、ハブ輪３３と、一対の内輪１５、１５と、ハブ輪３３と内輪１５間に保持器１７を介して転動自在に収容された複列の転動体１６、１６と、ハブ輪３３のインボード側の端部に装着されたシール１９とを備えている。

ハブ輪３３はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼からなり、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と、内周に複列の外側転走面１４ａ、１４ａが形成されている。そして、車輪取付フランジ４のインボード側の基部および複列の外側転走面１４ａ、１４ａが高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。

ここで、熱処理後、外側転走面１４ａをはじめシール嵌合面１４ｂおよび面取り２５が総型の砥石（図示せず）によって一体に同時研削されている。これにより、シール嵌合面１４ａおよび面取り２５の同軸度や真円度が精度良く形成できると共に、面取り２５が所望の形状・寸法に形成することができる。

図９は、本発明に係る車輪用軸受装置における車輪用軸受の第３の実施形態を示す縦断面図である。なお、この実施形態は、前述した第１、第２の実施形態と車輪用軸受の構造が異なるのみで、その他同一部位、同一部品、あるいは同一の機能を有する部位には同じ符号を付けてその詳細な説明を省略する。

この実施形態は、第３世代と呼称される従動輪用の車輪用軸受装置であって、内方部材３４と外方部材（外輪）３５、および両部材３４、３５間に転動自在に収容された複列の転動体１６、１６とを備えている。内方部材３４は、ハブ輪３６と、このハブ輪３６に所定のシメシロを介して圧入された内輪１５とからなる。

ハブ輪３６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、外周に内側転走面３６ａと、この内側転走面３６ａから軸方向に延びる軸状の小径段部３６ｂが形成されている。そして、内輪１５がこの小径段部３６ｂに圧入され、小径段部３６ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部３６ｃにより、所定の軸受予圧が付与された状態で、ハブ輪３６に対して内輪１５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３５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３５ａを一体に有し、内周に複列の外側転走面１４ａ、１４ａが一体に形成されている。そして、端部にはシール１８、１９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３６はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中炭素鋼で形成され、アウトボード側のシール１８が摺接するシールランド部と内側転走面１４ａ、およびこの内側転走面１４ａから小径段部３６ｂに亙り高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。なお、加締部３６ｃ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。

また、外方部材３５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１４ａ、１４ａをはじめ、シール１８、１９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の範囲に硬化処理されている。

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、駆動輪用、従動輪用に拘わらず、第１乃至第３世代構造の車輪用軸受装置に適用することができる。

本発明に係る車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図である。図１の車輪用軸受を示す縦断面図である。同上、要部拡大図である。車輪用軸受にシールを圧入する要領を示す説明図である。車輪用軸受にシールが圧入される状態を示す説明図である。熱処理後の外輪の研削加工を示す説明図である。熱処理後の外輪の旋削加工を示す説明図である。本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図である。本発明に係る車輪用軸受装置の第３の実施形態を示す縦断面図である。

符号の説明

１、３３、３６・・・・・・・・・・ハブ輪
２・・・・・・・・・・・・・・・・ナックル
３・・・・・・・・・・・・・・・・車輪用軸受
４・・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
４ａ・・・・・・・・・・・・・・・ハブボルト
５・・・・・・・・・・・・・・・・小径段部
６、１０ａ・・・・・・・・・・・・セレーション
７・・・・・・・・・・・・・・・・等速自在継手
８・・・・・・・・・・・・・・・・外側継手部材
９・・・・・・・・・・・・・・・・肩部
１０・・・・・・・・・・・・・・・ステム部
１０ｂ・・・・・・・・・・・・・・ねじ部
１１・・・・・・・・・・・・・・・固定ナット
１２・・・・・・・・・・・・・・・鍔部
１３・・・・・・・・・・・・・・・止め輪
１４・・・・・・・・・・・・・・・外輪
１４ａ・・・・・・・・・・・・・・外側転走面
１４ｂ・・・・・・・・・・・・・・シール嵌合面
１５・・・・・・・・・・・・・・・内輪
１５ａ、３６ａ・・・・・・・・・・内側転走面
１６・・・・・・・・・・・・・・・転動体
１７・・・・・・・・・・・・・・・保持器
１８・・・・・・・・・・・・・・・アウトボード側のシール
１９・・・・・・・・・・・・・・・インボード側のシール
２０・・・・・・・・・・・・・・・第１のシール板
２１・・・・・・・・・・・・・・・第２のシール板
２１ａ、２２ａ・・・・・・・・・・円筒部
２１ｂ、２２ｂ・・・・・・・・・・立板部
２２、２９・・・・・・・・・・・・芯金
２３、３０・・・・・・・・・・・・シール部材
２３ａ・・・・・・・・・・・・・・サイドリップ
２３ｂ・・・・・・・・・・・・・・グリースリップ
２３ｃ・・・・・・・・・・・・・・中間リップ
２４・・・・・・・・・・・・・・・ラビリンスシール
２５、２６・・・・・・・・・・・・面取り
２７・・・・・・・・・・・・・・・基盤
２８・・・・・・・・・・・・・・・シール圧入治具
３０ａ、３０ｂ・・・・・・・・・・ラジアルリップ
３１・・・・・・・・・・・・・・・砥石
３２・・・・・・・・・・・・・・・超硬バイト
３４・・・・・・・・・・・・・・・内方部材
３５・・・・・・・・・・・・・・・外方部材
３５ａ・・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
３６ｂ・・・・・・・・・・・・・・小径段部
３６ｃ・・・・・・・・・・・・・・加締部
Ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・ブレーキロータ
Ｗ・・・・・・・・・・・・・・・・車輪

Claims

固定側軌道輪と、回転側軌道輪と、これら両軌道輪間に転動自在に収容された複列の転動体と、前記両軌道輪間の開口端部に形成される環状空間に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、
前記シールが嵌合される嵌合面にそれぞれ面取りが形成され、これらの面取りのうち少なくとも一方の軌道輪側の面取りが、熱処理後に切削加工により所定の形状・寸法に形成されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
前記面取りが、前記シール嵌合面と一体に同時加工されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
前記面取りが、前記シール嵌合面と一体に総型の砥石によって同時研削されている請求項２に記載の車輪用軸受装置。
前記面取りが、前記シール嵌合面と一体に超硬バイトによって同時旋削されている請求項２に記載の車輪用軸受装置。
前記面取りが、前記シール嵌合面および前記軌道輪の転走面と一体に総型の砥石によって同時研削されている請求項１乃至４いずれかに記載の車輪用軸受装置。