JP2007147064A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の高剛性化を図ると共に、組立工程等におけるボール傷の発生を抑制し、軸受の長寿命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６を一体に有する複列アンギュラ玉軸受で構成された車輪用軸受装置において、複列のボール３、３群のうちアウター側のボール３群のピッチ円直径ＰＣＤｏがインナー側のボール３群のピッチ円直径ＰＣＤｉよりも大径に設定され、複列のボール３の外径が同じで、アウター側のボール３群の個数がインナー側のボール３群の個数よりも多く設定されると共に、各転走面の肩部の角部１７〜２０およびカウンタ部Ａ〜Ｄが、熱処理後に総型砥石によって各転走面と同時研削されて滑らかな円弧状に形成され、かつ、外側転走面２ａ、２ｂにおけるカウンタ部Ｂ、Ｄの内周面２２、２３の表面粗さが３．２Ｒａ以下に規制されている。
【選択図】図１

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、組立時におけるボール傷の発生を抑制して軸受の音響特性を高めると共に、高剛性化と軸受の長寿命化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、所望の軸受剛性を有し、ミスアライメントに対しても耐久性を発揮すると共に、燃費向上の観点から回転トルクが小さい複列アンギュラ玉軸受が多用されている。この複列アンギュラ玉軸受は、固定輪と回転輪との間に複数のボールを介在させ、このボールに所定の接触角を付与して固定輪および回転輪に接触させている。

また、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、また、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、あるいは、ハブ輪と等速自在継手の外側継手部材の外周にそれぞれ内側転走面が直接形成された第４世代構造とに大別されている。

こうした車輪用軸受装置において、従来は両列の軸受が同一仕様のため、静止時には充分な剛性を有するが、車両の旋回時には必ずしも最適な剛性が得られていない。すなわち、静止時の車重は複列の転がり軸受の略中央に作用するように車輪との位置関係が決められているが、旋回時には、旋回方向の反対側（右旋回の場合は車両の左側）の車軸に、より大きなラジアル荷重やアキシアル荷重が負荷される。したがって、旋回時には、インナー側の軸受列よりもアウター側の軸受列の剛性を高めることが有効とされている。そこで、装置を大型化させることなく高剛性化を図った車輪用軸受装置として、図７に示すものが知られている。

この車輪用軸受装置５０は、外周にナックル（図示せず）に取り付けられるための車体取付フランジ５１ｃを一体に有し、内周に複列の外側転走面５１ａ、５１ｂが形成された外方部材５１と、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５３を一体に有し、外周に複列の外側転走面５１ａ、５１ｂに対向する一方の内側転走面５２ａと、この内側転走面５２ａから軸方向に延びる小径段部５２ｂが形成されたハブ輪５２、およびこのハブ輪５２の小径段部５２ｂに外嵌され、複列の外側転走面５１ａ、５１ｂに対向する他方の内側転走面５４ａが形成された内輪５４からなる内方部材５５と、これら両転走面間に収容された複列のボール５６、５７と、これら複列のボール５６、５７を転動自在に保持する保持器５８、５９とを備えた複列アンギュラ玉軸受で構成されている。

内輪５４は、ハブ輪５２の小径段部５２ｂを径方向外方に塑性変形させて形成した加締部５２ｃによって軸方向に固定されている。そして、外方部材５１と内方部材５５との間に形成される環状空間の開口部にシール６０、６１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、外部から軸受内部に雨水やダスト等が侵入するのを防止している。

ここで、アウター側のボール５６のピッチ円直径Ｄ１が、インナー側のボール５７のピッチ円直径Ｄ２よりも大径に設定されている。これに伴い、ハブ輪５２の内側転走面５２ａが内輪５４の内側転走面５４ａよりも拡径され、あわせて外方部材５１のアウター側の外側転走面５１ａがインナー側の外側転走面５１ｂよりも拡径されている。そして、アウター側のボール５６がインナー側のボール５７よりも多数収容されている。このように、各ピッチ円直径Ｄ１、Ｄ２をＤ１＞Ｄ２に設定することにより、車両の静止時だけでなく旋回時においても剛性が向上し、車輪用軸受装置５０の長寿命化を図ることができる。
特開２００４−１０８４４９号公報

然しながら、こうした従来の車輪用軸受装置５０の場合、アウター側のボール５６のピッチ円直径Ｄ１がインナー側のボール５７のピッチ円直径Ｄ２よりも大径に設定されているため、ハブ輪５２において、アウター側の内側転走面５２ａと、内輪５４が圧入される小径段部５２ｂとの間には段部６３が形成される。すなわち、少なくとも両ピッチ円直径Ｄ１、Ｄ２の径差分の段差（Ｄ１−Ｄ２）／２からなる段部６３ができるため、軸受の組立工程において、外方部材５１のアウター側の外側転走面５１ａに仮組みされたアウター側のボール５６が、内側転走面５２ａのカウンタ部６２をはじめハブ輪５２の段部６３に接触する恐れがあった。

また、保持器５８、５９によって保持された複列のボール５６、５７を外方部材５１の複列の外側転走面５１ａ、５１ｂに仮組みする際においても、ボール５６、５７が外側転走面５１ａ、５１ｂのカウンタ部６４、６５に擦れながら挿入されるため、カウンタ部６４、６５の旋削目がボール５６、５７に転写したり、あるいは、カウンタ部６４、６５の角部にボール５６、５７が接触することにより、ボール５６、５７に微小な傷が付く恐れがあった。このように、組立工程において、ボール５６、５７に微小な傷が発生すると、軸受の音響特性が低下するだけでなく短寿命の原因となる恐れがあるため、組立工程はおのずと慎重にならざるを得なく、量産性を阻害する要因の一つとなっていた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、装置の高剛性化を図ると共に、組立工程等におけるボール傷の発生を抑制し、軸受の長寿命化を図った車輪用軸受装置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、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、内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設けられた内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列のボール群とを備えた車輪用軸受装置において、前記複列のボール群のうち前記車輪取付フランジに近い側のボール群のピッチ円直径が、前記車輪取付フランジに遠い側のボール群のピッチ円直径よりも大径に設定されると共に、前記カウンタ部が滑らかな円弧状に形成され、前記カウンタ部の内周面の表面粗さが３．２Ｒａ以下に規制されている。

このように、複列アンギュラ玉軸受で構成された車輪用軸受装置において、複列のボール群のうち車輪取付フランジに近い側のボール群のピッチ円直径が、車輪取付フランジに遠い側のボール群のピッチ円直径よりも大径に設定されると共に、カウンタ部が滑らかな円弧状に形成され、カウンタ部の内周面の表面粗さが３．２Ｒａ以下に規制されているので、組立時のボール接触傷やボール振動による打ち傷等を抑制することができ、軸受の音響特性を向上させると共に、製品品質の信頼性を向上させることができる。したがって、装置の高剛性化を図ると共に、軸受の長寿命化を図った車輪用軸受装置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、前記複列のボールの外径が同じで、前記車輪取付フランジに近い側のボール群の個数が前記車輪取付フランジに遠い側のボール群の個数よりも多く設定されていれば、高剛性化を図りながら軸受寿命を確保することができる。

また、請求項３に記載の発明のように、前記各転走面の肩部の角部が面潰しされて滑らかな円弧状に形成されていれば、各転走面とボールとの接触による接触楕円が肩部にかかってもエッジロードが発生するのを抑制することができ、軸受の長寿命化を図ることができる。

また、請求項４に記載の発明のように、前記外側転走面の肩部とカウンタ部の内周面が、熱処理後に総型砥石によって前記転走面と同時研削により形成されていれば、繋ぎ部を一層滑らかにすると共に、内周面の表面粗さを向上させ、ボールがこの内周面に擦れて挿入されてもボールに転写傷が付くのを抑制することができる。

また、請求項５に記載の発明は、前記内方部材が、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からなると共に、前記ハブ輪の前記車輪取付フランジ側の端部にすり鉢状の凹所が形成され、この凹所の深さが少なくとも前記ハブ輪の内側転走面の溝底付近とされ、前記ハブ輪の外郭形状が当該凹所に対応して略均一な肉厚となるように形成されているので、装置の軽量・コンパクト化と高剛性化という相反する課題を同時に解決することができる。

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、
内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設けられた内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列のボール群とを備えた車輪用軸受装置において、前記複列のボール群のうち前記車輪取付フランジに近い側のボール群のピッチ円直径が、前記車輪取付フランジに遠い側のボール群のピッチ円直径よりも大径に設定されると共に、前記カウンタ部が滑らかな円弧状に形成され、前記カウンタ部の内周面の表面粗さが３．２Ｒａ以下に規制されているので、組立時のボール接触傷やボール振動による打ち傷等を抑制することができ、軸受の音響特性を向上させると共に、製品品質の信頼性を向上させることができる。したがって、装置の高剛性化を図ると共に、軸受の長寿命化を図った車輪用軸受装置を提供することができる。

外周にナックルに取り付けられるための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転動自在に収容された複列のボール群とを備え、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ハブ輪に対して軸方向に固定された車輪用軸受装置において、前記複列のボール群のうち前記車輪取付フランジに近い側のボール群のピッチ円直径が、前記車輪取付フランジに遠い側のボール群のピッチ円直径よりも大径に設定され、前記複列のボールの外径が同じで、前記車輪取付フランジに近い側のボール群の個数が前記車輪取付フランジに遠い側のボール群の個数よりも多く設定されると共に、前記外側転走面の肩部とカウンタ部が、熱処理後に総型砥石によって前記各転走面と同時研削され、角部が面潰しされて滑らかな円弧状に形成され、前記カウンタ部の内周面の表面粗さが３．２Ｒａ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のアウター側の軸受列を示す要部拡大図、図３は、図１のインナー側の軸受列を示す要部拡大図、図４は、熱処理後の外方部材の研削加工を示す説明図、図５（ａ）は、熱処理後のハブ輪の研削加工を示す説明図、（ｂ）は、熱処理後の内輪の研削加工を示す説明図である。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ター側（図面左側）、中央寄り側をインナー側（図面右側）という。

この車輪用軸受装置は第３世代と呼称される従動輪用であって、内方部材１と外方部材２、および両部材１、２間に転動自在に収容された複列のボール３、３群とを備えている。内方部材１は、ハブ輪４と、このハブ輪４に所定のシメシロを介して圧入された内輪５とからなる。ハブ輪４は、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６を一体に有し、外周に一方（アウター側）の内側転走面４ａと、この内側転走面４ａから軸方向に延びる軸状部７を介して小径段部４ｂが形成されている。車輪取付フランジ６にはハブボルト６ａが周方向等配に植設されると共に、これらハブボルト６ａ間には円孔６ｂが形成されている。この円孔６ｂは軽量化に寄与できるだけでなく、装置の組立・分解工程において、レンチ等の締結治具をこの円孔６ｂから挿入することができ作業を簡便化することができる。

内輪５は、外周に他方（インナー側）の内側転走面５ａが形成され、ハブ輪４の小径段部４ｂに圧入されると共に、この小径段部４ｂの端部を塑性変形させて形成した加締部４ｃによって軸方向に固定されている。なお、内輪５はＳＵＪ２等の高炭素クロム鋼で形成され、ズブ焼入れによって芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。

ハブ輪４はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼で形成され、内側転走面４ａをはじめ、車輪取付フランジ６のインナー側の基部６ｃから小径段部４ｂ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。なお、加締部４ｃは鍛造加工後の表面硬さのままとされている。これにより、車輪取付フランジ６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、内輪５の嵌合部となる小径段部４ｂの耐フレッティング性が向上すると共に、微小なクラック等の発生がなく加締部４ｃの塑性加工をスムーズに行うことができる。

外方部材２は、外周にナックル（図示せず）に取り付けられるための車体取付フランジ２ｃを一体に有し、内周にハブ輪４の内側転走面４ａに対向するアウター側の外側転走面２ａと、内輪５の内側転走面５ａに対向するインナー側の外側転走面２ｂが一体に形成されている。これら両転走面間に複列のボール３、３が収容され、保持器９、１０によって転動自在に保持されている。この外方部材２はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼で形成され、複列の外側転走面２ａ、２ｂ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。そして、外方部材２と内方部材１との間に形成される環状空間のアウター側端部にはシール１１が装着され、インナー側端部（内輪５）には車輪の回転速度を検出するための磁気エンコーダ１２が固定されると共に、外方部材２の開口端部を覆うキャップ（図示せず）が装着されている。これらシール１１およびキャップによって、軸受内部に封入されたグリースの外部への漏洩と、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。なお、ここでは、従動輪側の第３世代構造を例示したが、本発明に係る車輪用軸受装置はこれに限らず、第１および第２世代、あるいは第４世代構造であっても良い。

ここで、本実施形態では、アウター側のボール３群のピッチ円直径ＰＣＤｏがインナー側のボール３群のピッチ円直径ＰＣＤｉよりも大径に設定されている。そして、複列のボール３、３の外径ｄは同じであるが、このピッチ円直径ＰＣＤｏ、ＰＣＤｉの違いにより、アウター側のボール３群の個数がインナー側のボール３群の個数よりも多く設定されている。

ハブ輪４の外郭形状は、内側転走面４ａの溝底部からカウンタ部Ａと、このカウンタ部Ａから軸方向に延びる軸状部７とテーパ状の段部７ａ、および内輪５が突き合わされる肩部８を介して小径段部４ｂに続いている。ハブ輪４のアウター側の端部にはすり鉢状の凹所１３が形成され、この凹所１３の深さは、内側転走面４ａの溝底を越え、軸状部７の段部７ａ付近までの深さとされている。そして、凹所１３がハブ輪２１の外郭形状に沿って形成され、ハブ輪４のアウター側が略均一な肉厚となっている。また、ピッチ円直径ＰＣＤｏ、ＰＣＤｉの違いに伴い、ハブ輪４の内側転走面４ａは内輪５の内側転走面５ａよりも拡径して形成され、軸状部７の外径が内側転走面５ａの溝底径よりも大径に設定されている。

一方、外方部材２において、ピッチ円直径ＰＣＤｏ、ＰＣＤｉの違いに伴い、アウター側の外側転走面２ａがインナー側の外側転走面２ｂよりも拡径して形成され、アウター側の外側転走面２ａから円筒状の肩部１４と段部１５を介して小径側の肩部１６に続き、インナー側の外側転走面２ｂに到っている。そして、この外側転走面２ｂの溝底径と大径側の肩部１４の内径が略同一寸法に設定されている。

こうした構成の車輪用軸受装置では、アウター側のボール３群のピッチ円直径ＰＣＤｏをインナー側のボール３群のピッチ円直径ＰＣＤｉよりも大径に設定され、ボール３群の個数もアウター側の個数が多く設定されているため、インナー側に比べアウター側部分の軸受剛性が増大し、軸受の長寿命化を図ることができる。さらに、ハブ輪４のアウター側端部に凹所１３が外郭形状に沿って形成され、ハブ輪４のアウター側が均一な肉厚に設定されているので、装置の軽量・コンパクト化と高剛性化という相反する課題を解決することができる。

また、本実施形態では、アウター側部分の軸受剛性を向上させた上で、インナー側のボール３群のピッチ円直径ＰＣＤｉに対するボール３の外径ｄの割合ｄ／ＰＣＤｉを、所定の範囲、ここでは、０．１４≦（ｄ／ＰＣＤｉ）≦０．２５の範囲に規定されている。すなわち、ピッチ円直径ＰＣＤｉが同じであっても、ボール３の外径ｄを小さくして個数を増やすことにより軸受剛性が高くなるため、剛性の面からはボール３の外径ｄが小さい方が好ましいとされている。ところが、このボール３の外径ｄが小さくなる程転動疲労寿命の方が低下するため、寿命の面からはボール３の外径ｄが大きい方が好ましい。

ここで、ピッチ円直径ＰＣＤｉとボール３の外径ｄの関係をＦＥＭ解析（有限要素法による解析）により求めた結果、ｄ／ＰＣＤｉが０．２５を超えた場合、車輪用軸受装置としては剛性の向上にならず、一方、ｄ／ＰＣＤｉが０．１４未満であると、車輪用軸受装置として転動疲労寿命が不足することが判った。したがって、アウター側のボール３群のピッチ円直径ＰＣＤｏを拡径させてアウター側部分の軸受剛性を向上させた上で、インナー側のボール３群のピッチ円直径ＰＣＤｉとボール３の外径ｄとの関係を、０．１４≦（ｄ／ＰＣＤｉ）≦０．２５の範囲に規定することにより、高剛性化を図りながら軸受寿命を確保することができる。

さらに本実施形態では、各転走面と肩部（基部）６ｃ、肩部１４、肩部（内輪外径）５ｂ、肩部１６の角部（境界）１７、１８、１９、２０が面潰し（丸められて）されて滑らかな円弧状に形成されると共に、カウンタ部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄと各転走面の角部（境界）も面潰し（丸められて）されて滑らかな円弧状に形成されている。ここで、カウンタ部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは各転走面の各肩部６ｃ、１４、５ｂ、１６と軸方向に対向する部分を示す。具体的には、図２および図３に拡大して示すように、面取りの軸方向寸法Ｌａが０．１５〜０．８ｍｍ、好ましくは、０．１５〜０．３ｍｍ、径方向寸法Ｌｒが０．１５〜０．８ｍｍ、好ましくは、０．１５〜０．３ｍｍの範囲に形成され、そして、角アールＲが０．１５〜２．０Ｒ、好ましくは、０．４５〜０．７Ｒの範囲に設定され、各繋ぎ部が滑らかに形成されている。この角アールＲが０．１５Ｒ未満となれば、ボール３に擦り傷がつき易くなってしまい、一方、角アールＲが２．０Ｒを超えると、各肩部の角部１７〜２０においてはボール３の接触楕円が乗り上げて内側転走面４ａから外れ易く、エッジロードが発生する恐れがあって好ましくない。ここで、エッジロードとは、角部等に発生する過大な応力集中を言い、早期剥離の要因の一つとなる。

各転走面の各肩部の角部１７〜２０およびカウンタ部Ａ〜Ｄは、図４および図５に示すように、熱処理後、総型砥石によって転走面と同時に研削加工されている。すなわち、図４に示すように、外方部材２の複列の外側転走面２ａ、２ｂは総型砥石２１によって一体に研削加工されて形成されるが、この時、肩部１４、１６の角部１８、２０およびカウンタ部Ｂ、Ｄもこの総型砥石２１によって同時研削される。ここで、カウンタ部Ｂ、Ｄの内周面２２、２３も一体に研削加工され、その表面粗さが３．２Ｒａ以下に規制されている。Ｒａは、ＪＩＳの粗さ形状パラメータの一つで（ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４）、算術平均粗さ、すなわち、平均線から絶対値偏差の平均値を言う。これにより、複列の外側転走面２ａ、２ｂにボール３を仮組みする際、ボール３が外側転走面２ａ、２ｂのカウンタ部Ｂ、Ｄの内周面２２、２３に擦れながら挿入されてもボール３に転写することはなく、また、カウンタ部Ｂ、Ｄの角部にボール３が接触しても打ち傷が付くのを抑制することができる。

なお、ここでは、カウンタ部Ｂ、Ｄの内周面２２、２３が外側転走面２ａ、２ｂと総型砥石によって同時に研削加工されたものを例示したが、これに限らず、予め旋削加工によって形成されても良い。この場合、旋削目がリード目あるいは交差目であればボール３に転写する恐れがあるため、トラバース加工でなくプランジカットによる旋削加工が好ましいが、バイトの送り速度を遅くして（０．２ｍｍ／ｒｅｖ以下）も良い。この場合、バイトの送りによるリード目の山部はなくならないが、山部の高さが低くなり表面粗さが改善される。表１に、バイト送り速度と、カウンタ部Ｂ、Ｄの内周面２２、２３の表面粗さ、および軸受装置の組立の際に生じるボール３の擦り傷の深さを検証した結果を示す。

表１から、バイト送り速度を０．２ｍｍ／ｒｅｖ以下とすると、カウンタ部Ｂ、Ｄの内周面２２、２３の表面粗さが３．３Ｒａ以下となる。すなわち、旋削加工による加工痕が小さくなり、軸受装置の組立時にボール３に擦り傷が発生しなくなることが判る。

また、図５（ａ）に示すように、シールランド部となる車輪取付フランジ６の基部６ｃおよび内側転走面４ａは総型砥石２２によって一体に研削加工されて形成されるが、この時、肩部６ｃの角部１７およびカウンタ部Ａもこの総型砥石２４によって同時研削される。また、内輪５においても、図５（ｂ）に示すように、内側転走面５ａをはじめ、磁気エンコーダ１２が圧入される大径側の外径面５ｂおよび小径（正面）側端面５ｃは総型砥石２５によって一体に研削加工されて形成されるが、この時、肩部５ｂの角部１９およびカウンタ部Ｃもこの総型砥石２３によって同時研削される。

このように本実施形態では、各転走面の各肩部の角部１７〜２０およびカウンタ部Ａ〜Ｄが、各転走面２ａ、２ｂ、４ａ、５ａと共に総型砥石２１、２２、２３によって同時研削され、角部が面潰しされて滑らかな円弧状に形成されると共に、カウンタ部Ｂ、Ｄの内周面２２、２３が所定の表面粗さ以下に規制されているので、各転走面２ａ、２ｂ、４ａ、５ａとボール３との接触による接触楕円が角部にかかってもエッジロードが発生するのを抑制することができ、軸受の長寿命化を図ることができるだけでなく、組立時のボール接触傷やボール振動による打ち傷等を抑制することができ、軸受の音響特性を向上させると共に、製品品質の信頼性を向上させることができる。したがって、装置の高剛性化を図ると共に、軸受の長寿命化を図った車輪用軸受装置を提供することができる。

図６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、前述した実施形態と同一の部位、同一の部品、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従動輪用の第２世代と呼称される外輪回転タイプであって、内方部材２６と外方部材２７、および両部材２６、２７間に転動自在に収容された複列のボール３、３群とを備えている。内方部材２６は、外周に内側転走面２８ａ、５ａが形成された一対の内輪２８、５からなる。

外方部材２７はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼からなり、外周に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ６を一体に有し、内周に複列の外側転走面２ａ、２ｂが形成されている。そして、両転走面間には複列のボール３、３群が保持器９、１０を介して転動自在に収容され、背面合せタイプの複列アンギュラ玉軸受を構成している。また、外方部材２７のインナー側端部にシール２９が装着されると共に、アウター側端部には内輪２８との間にラビリンスシール３０が構成され、外方部材２７の開口端部に装着されたキャップ（図示せず）とで、軸受内部に封入されたグリースの外部への漏洩と、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、本実施形態では、アウター側のボール３群のピッチ円直径ＰＣＤｏがインナー側のボール３群のピッチ円直径ＰＣＤｉよりも大径に設定されている。そして、複列のボール３、３の外径ｄは同じであるが、このピッチ円直径ＰＣＤｏ、ＰＣＤｉの違いにより、アウター側のボール３群の個数がインナー側のボール３群の個数よりも多く設定されている。また、ピッチ円直径ＰＣＤｏ、ＰＣＤｉの違いに伴い、アウター側の内輪２８の内側転走面２８ａがインナー側の内輪５の内側転走面５ａよりも拡径して形成されている。

本実施形態においても、前述した実施形態と同様、インナー側に比べアウター側部分の軸受剛性が増大し、軸受の長寿命化を図ることができると共に、各転走面の各肩部の角部１７〜２０およびカウンタ部Ａ〜Ｄの角部が面潰しされて滑らかな円弧状に形成されると共に、外方部材２７のカウンタ部Ｂ、Ｄの内周面３１、２２の表面粗さが３．２Ｒａ以下に規制されているので、組立時のボール３の接触傷や振動による打ち傷等を抑制することができる。なお、この種の車輪用軸受装置では、搬送時や自動車メーカでの組立工程において、振動や衝撃荷重によってボール３に打ち傷が発生するのを抑制することができる。なお、外方部材２７のカウンタ部Ｂ、Ｄの内周面３１、２２のうちインナー側の内周面２２の方は、熱処理後に外側転走面２ｂと同時研削により形成されているが、アウター側の内周面３１の方は、熱処理前の旋削加工によって形成されている。

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４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のアウター側の軸受列を示す要部拡大図である。 図１のインナー側の軸受列を示す要部拡大図である。 熱処理後の外方部材の研削加工を示す説明図である。 （ａ）は、熱処理後のハブ輪の研削加工を示す説明図である。 （ｂ）は、熱処理後の内輪の研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。 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、２６・・・・・・・・・・・・・内方部材
２、２７・・・・・・・・・・・・・外方部材
３・・・・・・・・・・・・・・・・ボール
４・・・・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
４ａ、５ａ、２８ａ・・・・・・・・内側転走面
４ｂ・・・・・・・・・・・・・・・小径段部
４ｃ・・・・・・・・・・・・・・・加締部
５、２８・・・・・・・・・・・・・内輪
５ｂ・・・・・・・・・・・・・・・大径側の外径面
５ｃ・・・・・・・・・・・・・・・小径端面
６・・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
６ａ・・・・・・・・・・・・・・・ハブボルト
６ｂ・・・・・・・・・・・・・・・円孔
６ｃ・・・・・・・・・・・・・・・基部
７・・・・・・・・・・・・・・・・軸状部
７ａ・・・・・・・・・・・・・・・段部
８、１４、１６、・・・・・・・・・・肩部
９、１０・・・・・・・・・・・・・保持器
１１、２９・・・・・・・・・・・・シール
１２・・・・・・・・・・・・・・・磁気エンコーダ
１３・・・・・・・・・・・・・・・凹所
１５・・・・・・・・・・・・・・・段部
１７、１８、１９、２０・・・・・・肩部の角部
２１、２４、２５・・・・・・・・・総型砥石
２２、２３、３１・・・・・・・・・カウンタ部の内周面
３０・・・・・・・・・・・・・・・ラビリンスシール
５０・・・・・・・・・・・・・・・車輪用軸受装置
５１・・・・・・・・・・・・・・・外方部材
５１ａ・・・・・・・・・・・・・・アウター側の外側転走面
５１ｂ・・・・・・・・・・・・・・インナー側の外側転走面
５１ｃ・・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
５２・・・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
５２ａ、５４ａ・・・・・・・・・・内側転走面
５２ｂ・・・・・・・・・・・・・・小径段部
５２ｃ・・・・・・・・・・・・・・加締部
５３・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
５４・・・・・・・・・・・・・・・内輪
５５・・・・・・・・・・・・・・・内方部材
５６、５７・・・・・・・・・・・・ボール
５８、５９・・・・・・・・・・・・保持器
６０、６１・・・・・・・・・・・・シール
６２・・・・・・・・・・・・・・・カウンタ部
６３・・・・・・・・・・・・・・・段部
６４、６５・・・・・・・・・・・・カウンタ部の内周面
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ・・・・・・・・・・カウンタ部
Ｄ１・・・・・・・・・・・・・・・アウター側のボールのピッチ円直径
Ｄ２・・・・・・・・・・・・・・・インナー側のボールのピッチ円直径
ｄ・・・・・・・・・・・・・・・・ボールの外径
Ｌａ・・・・・・・・・・・・・・・面取りの軸方向寸法
Ｌｒ・・・・・・・・・・・・・・・面取りの径方向寸法
ＰＣＤｏ・・・・・・・・・・・・・アウター側のボールのピッチ円直径
ＰＣＤｉ・・・・・・・・・・・・・インナー側のボールのピッチ円直径
Ｒ・・・・・・・・・・・・・・・・角アール

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、
   内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設けられた内方部材と、
   この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列のボール群とを備えた車輪用軸受装置において、
   前記複列のボール群のうち前記車輪取付フランジに近い側のボール群のピッチ円直径が、前記車輪取付フランジに遠い側のボール群のピッチ円直径よりも大径に設定されると共に、前記カウンタ部が滑らかな円弧状に形成され、前記カウンタ部の内周面の表面粗さが３．２Ｒａ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. 前記複列のボールの外径が同じで、前記車輪取付フランジに近い側のボール群の個数が前記車輪取付フランジに遠い側のボール群の個数よりも多く設定されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
3. 前記肩部の角部が滑らかな円弧状に形成されている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
4. 前記外側転走面の肩部とカウンタ部の内周面が、熱処理後に総型砥石によって前記転走面と同時研削により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. 前記内方部材が、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からなると共に、前記ハブ輪の前記車輪取付フランジ側の端部にすり鉢状の凹所が形成され、この凹所の深さが少なくとも前記ハブ輪の内側転走面の溝底付近とされ、前記ハブ輪の外郭形状が当該凹所に対応して略均一な肉厚となるように形成されている請求項１乃至４いずれかに記載の車輪用軸受装置。

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