JP2006349059A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】
加締工程において内輪が弾性変形しても、内輪に圧入されるエンコーダ等の組立性の向上を図った車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】
ハブ輪２の小径段部２ｂに内輪３が圧入され、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、ハブ輪２に対して内輪３を軸方向に固定したセルフリテイン構造の車輪用軸受装置において、内輪３における外径３ｂのフープ応力が３００ＭＰａ以下になるように加締荷重が設定されると共に、この加締荷重によって生じる外径３ｂの弾性変位量に相当して、当該内輪３の外径３ｂに予め傾斜角α形成され、内輪３における加締後の外径３ｂの円筒度が３０μｍ以下に規制されている。これにより、外径３ｂに圧入されるエンコーダの組立性が低下することがなく、また、圧入時にかじり等が発生するのを防止することができる。
【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、ハブ輪の揺動加締によって内輪が固定され、この内輪に圧入されるエンコーダ等の組立性の向上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、および複列の転動体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。これら複列の外側転走面５３ａ、５３ａと、これらに対向する内側転走面５１ａ、５２ａの間には複列の転動体５４、５４が転動自在に収容されている。
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の直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。然しながら、小径段部５１ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて加締部５１ｃを形成する場合、図６に示すように、小径段部５１ｂのうち加締部５１ｃの近傍も径方向に塑性変形するため、この塑性変形に伴って内輪５２の内径は押し広げられることになり、内輪５２の外径５７がテーパ状に弾性変形する（揺動加締前の状態を二点鎖線にて示す）。
このように、内輪５２の外径５７がテーパ状に弾性変形し、外径５７に傾斜角αがついて円筒度が崩れた場合、この部位にシールあるいは速度検出用のエンコーダを圧入する際、組立性が低下するだけでなく、かじりが発生する恐れがあり好ましくない。
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、加締工程において内輪が弾性変形しても、内輪に圧入されるエンコーダ等の組立性の向上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、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、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪とからなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、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転動体とを備え、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前記内輪が軸方向に固定された車輪用軸受装置において、前記内輪の外径の円筒度が所定値以下に規制されている構成を採用した。
このように、ハブ輪の小径段部に内輪が圧入され、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、ハブ輪に対して内輪を軸方向に固定した、所謂セルフリテイン構造の車輪用軸受装置において、内輪の外径の円筒度が所定値以下に規制されているので、外径に圧入されるエンコーダ等の組立性が低下することがなく、また、圧入時にかじり等が発生するのを防止することができ、加締工程において内輪が弾性変形しても、内輪に圧入されるエンコーダ等の組立性の向上を図った車輪用軸受装置を提供することができる。
また、請求項２に記載の発明のように、前記円筒度が３０μｍに設定されていれば、外径に圧入されるエンコーダ等にかじりが発生するの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、前記内輪の外径に、鋼板をプレス加工によって形成されたエンコーダあるいはシールの構成部品が圧入されると共に、この構成部品の内径の円筒度が３０μｍ以下に規制されていれば、圧入時にかじりが発生するのを確実に防止することができる。
また、請求項４に記載の発明のように、前記内輪における外径のフープ応力が所定値以下になるように加締荷重が設定されると共に、この加締荷重によって生じる前記外径の弾性変位量に相当して、当該内輪の外径に予め傾斜角が形成されていれば、内輪に圧入されるエンコーダ等の組立性が向上すると共に、内輪の耐久性を確保することができる。
また、請求項５に記載の発明は、前記フープ応力が３００ＭＰａに設定されているので、この部位に腐食が発生した場合でも、内輪の遅れ破壊を防止することができる。
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、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、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪とからなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、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転動体とを備え、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前記内輪が軸方向に固定された車輪用軸受装置において、前記内輪の外径の円筒度が所定値以下に規制されているので、外径に圧入されるエンコーダ等の組立性が低下することがなく、また、圧入時にかじり等が発生するのを防止することができ、加締工程において内輪が弾性変形しても、内輪に圧入されるエンコーダ等の組立性の向上を図った車輪用軸受装置を提供することができる。
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転動体とを備え、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前記内輪が軸方向に固定された車輪用軸受装置において、前記内輪における外径のフープ応力が３００ＭＰａ以下になるように加締荷重が設定されると共に、この加締荷重によって生じる前記外径の弾性変位量に相当して、当該内輪の外径に予め傾斜角が形成され、前記内輪における加締後の外径の円筒度が３０μｍ以下に規制されている。
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第１の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、内輪単体を示す要部断面図である。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駆動輪側の第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転動体（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、ハブ輪２に対して内輪３が軸方向へ抜けるのを防止している。
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、内周には複列の外側転走面１０ａ、１０ａが形成されている。そして、それぞれの転走面１０ａ、２ａと１０ａ、３ａ間に複列の転動体６、６が収容され、保持器７、７によりこれら複列の転動体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およびエンドキャップ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。
ここでは、ハブ輪２の外周に直接内側転走面２ａが形成された第３世代と呼称される車輪用軸受装置を例示したが、本発明に係る車輪用軸受装置はこうした構造に限定されず、例えば、ハブ輪の小径段部に一対の内輪を圧入した、第１世代あるいは第２世代構造であっても良い。なお、転動体６、６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。
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の範囲に硬化処理されている（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。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、ハブ輪２と同様、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。
本出願人は、揺動加締における内輪３の外径３ｂの弾性変位量（径方向膨張量）を測定する共に、この弾性変位量と加締荷重との関係に着目し調査した結果、その両者の関係が略直線の比例関係にあることが判った。したがって、加締加工によって生じる内輪３における外径３ｂのフープ応力が、内輪３の耐久性に影響を及ぼさない範囲内に加締荷重を設定すると共に、この加締荷重によって生じる外径３ｂの弾性変位量に相当して、予め内輪３の外径３ｂに傾斜角αを設ける手段を採用した。
図２は、図１の要部を拡大したものであるが（本図ではエンコーダ１１を省略している）、小径段部２ｂに圧入された内輪３は、小径段部２ｂの端部が揺動加締されることによって、内輪３の内径３ｃおよび外径３ｂはテーパ状に弾性変形する（揺動加締前の状態を二点鎖線にて示す）。ここで、本実施形態では、内輪３の外径３ｂに予めこの弾性変位量（図中クロスハッチングにて示す）に相当する逆テーパ状になる傾斜角αが形成されている（図３参照）。
加締加工によって内輪３が弾性変形し、外径３ｂに大きなフープ応力が発生すると、この部位に腐食が発生した場合、環境下に存在する拡散性水素が内輪３の組織内に侵入して金属粒界が破壊する、所謂「遅れ破壊」が発生し易くなって好ましくない。したがって、加締加工による外径３ｂの弾性変位量は、前述したように、内輪３の耐久性に影響を及ぼさない範囲、すなわち、許容フープ応力から、例えば、５０〜７５μｍの範囲に規制されている。なお、ここでは、許容フープ応力が３００ＭＰａに設定されているが、内輪３が外部環境に曝露状態で使用される場合は、２５０ＭＰａ以下に設定する必要がある。
ここで、内輪３単体の外径３ｂが研削加工によって±３０μｍに形成されると共に、加締加工後の内輪３における外径３ｂの円筒度が３０μｍに規制されている。これにより、外径３ｂに圧入されるエンコーダ（図１参照）１１の組立性が低下することがなく、また、圧入時にエンコーダ１１にかじり等が発生するのを防止することができ、加締工程において内輪３が弾性変形しても、内輪３に圧入されるエンコーダ等の組立性の向上を図った車輪用軸受装置を提供することができる。なお、円筒度の測定は、内輪３の外径３ｂにおける端部（インボード側とアウトボード側）の少なくとも２点を、触針式（ダイヤルゲージまたはタリロンド）で行うことができる。
図４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、本実施形態は、駆動輪側の車輪用軸受装置に適用したもので、前述した実施形態と同一部品同一部位あるいは同一の機能を有する部位には同じ符号を付して重複した説明を避ける。
この車輪用軸受装置は駆動輪側の第３世代と称され、内方部材１２と外方部材１０、および両部材１２、１０間に転動自在に収容された複列の転動体６、６とを備えている。内方部材１２は、ハブ輪１３と、このハブ輪１３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１３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円筒状の小径段部２ｂが形成され、内周にはトルク伝達用のセレーション（またはスプライン）１３ａが形成されている。そして、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、ハブ輪１３に対して内輪３が軸方向へ抜けるのを防止している。
外方部材１０の端部にはシール８、１４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。インボード側のシール１４は、断面略Ｌ字状に形成された環状の第１および第２のシール板１５、１６からなり、互いに対向して配置されている。第１のシール板１５は、外方部材１０の端部に内嵌されると共に、第２のシール板（スリンガ）１６は、内輪３の外径３ｂに圧入固定されている。
ここで、小径段部２ｂに圧入された内輪３は、小径段部２ｂの端部が揺動加締されることによって、内径３ｃおよび外径３ｂがテーパ状に弾性変形する（揺動加締前の状態を二点鎖線にて示す）。本実施形態においても、この弾性変位量（図中クロスハッチングにて示す）に相当する傾斜角αが内輪３の外径３ｂに予め形成され、加締加工後の外径３ｂの円筒度が３０μｍに規制されている。これにより、外径３ｂに圧入される第２のシール板１６の組立性が低下することがない。また、圧入時、第２のシール板１６にかじり等が発生するのを防止することができる。
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、ハブ輪の小径段部に内輪を圧入し、小径段部の端部を塑性変形させて形成した加締部によって内輪を固定した第１世代乃至第３世代のセルフリテイン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第１の実施形態を示す縦断面図である。 図１の要部拡大図である。 内輪単体を示す要部断面図である。 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。 従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。 図５の要部拡大図である。
符号の説明
１、１２・・・・・・内方部材
２、１３・・・・・・ハブ輪
２ａ、３ａ・・・・・内側転走面
２ｂ・・・・・・・・小径段部
２ｃ・・・・・・・・加締部
３・・・・・・・・・内輪
３ｂ・・・・・・・・外径
３ｃ・・・・・・・・内径
４・・・・・・・・・車輪取付フランジ
５・・・・・・・・・ハブボルト
６・・・・・・・・・転動体
７・・・・・・・・・保持器
８、１４・・・・・・シール
９・・・・・・・・・エンドキャップ
１０・・・・・・・・外方部材
１０ａ・・・・・・・外側転走面
１０ｂ・・・・・・・車体取付フランジ
１１・・・・・・・・エンコーダ
１３ａ・・・・・・・セレーション
１５・・・・・・・・第１のシール板
１６・・・・・・・・第２のシール板
５１・・・・・・・・ハブ輪
５１ａ、５２ａ・・・内側転走面
５１ｂ・・・・・・・小径段部
５１ｃ・・・・・・・加締部
５２・・・・・・・・内輪
５３・・・・・・・・外輪
５３ａ・・・・・・・外側転走面
５３ｂ・・・・・・・車体取付フランジ
５４・・・・・・・・転動体
５５・・・・・・・・車輪取付フランジ
５６・・・・・・・・ハブボルト
５７・・・・・・・・外径
α・・・・・・・・・傾斜角

Claims (5)

  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、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、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪とからなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、
    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転動体とを備え、
    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前記内輪が軸方向に固定された車輪用軸受装置において、
    前記内輪の外径の円筒度が所定値以下に規制されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
  2. 前記円筒度が３０μｍに設定されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
  3. 前記内輪の外径に、鋼板をプレス加工によって形成されたエンコーダあるいはシールの構成部品が圧入されると共に、この構成部品の内径の円筒度が３０μｍ以下に規制されている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
  4. 前記内輪における外径のフープ応力が所定値以下になるように加締荷重が設定されると共に、この加締荷重によって生じる前記外径の弾性変位量に相当して、当該内輪の外径に予め傾斜角が形成されている請求項１乃至３いずれかに記載の車輪用軸受装置。
  5. 前記フープ応力が３００ＭＰａに設定されている請求項１乃至４いずれかに記載の車輪用軸受装置。
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