JP2007205373A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 運搬中や取り扱い時に内輪が外輪に対して分離しない非分離構造としながら、組立時にボールに擦り傷が発生するのを防止して軸受長寿命化を可能とする車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】 この車輪用軸受装置は、複列外向きアンギュラ玉軸受型とされ、外輪１の軌道面４に隣接して、内径面が外輪軌道面４の溝底径よりも内径側に突出したカウンタボア部９を有する。前記カウンタボア部９の内径面９ａの表面粗さを３．２Ｒａ以下とした。
【選択図】 図２

Description

この発明は、自動車等の車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置に関する。

この種の車輪用軸受装置の一例（例えば特許文献１）を図９に示す。この車輪用軸受装置は、第１世代に分類される複列外向きアンギュラ玉軸受型のものであり、内周に複列の軌道面５４を有する外輪５１と、これら軌道面５４にそれぞれ対向する軌道面５５を有する内輪５２と、これら複列の軌道面５４，５５間に介在する複列のボール５３とを備える。内輪５２は２つの個別内輪５２Ａを軸方向に並べたものであり、ボール５３は各列毎に保持器５６で保持されている。外輪５１と内輪５２の間に形成される環状空間の両端は、一対のシール５７，５８で密封される。

このように、転動体としてボールを用いた車輪用軸受装置では、搬送途中および自動車メーカーの組立工程において、内輪が分離しない非分離構造が採用される。上記車輪用軸受装置の場合、非分離構造として、
（１）外輪５１および内輪５２に、軌道面５４，５５に隣接して軌道面５４，５５の溝底径よりも突出したカウンタボア部５９，６０が設けられ、軌道面５４，５５間に介在するボール５３が軸方向に抜脱するのをカウンタボア部５９，６０で阻止するようにしている。
車輪用軸受装置の非分離構造の他の例として、
（２）外輪にカウンタボア部を設けると共に、保持器の内径面に設けた爪を内輪に係合させ、ボールを介在させることにより非分離としたもの、
（３）軸方向に並んで内輪を構成する２つの個別内輪を連結リングで止めることで非分離としたもの、
等も知られている。これらの非分離構造のうち、（１）や（２）の構造が、経済性、組立性の観点から広く採用されている。

上記（１），（２）の非分離構造を採用するには外輪に溝底径よりも突出したカウンタボア部を設けることが不可欠の条件となる。この場合は、軸受組立工程において、ボール・保持器のアッセンブリが外輪カウンタボア部を通過して軸受軌道部に挿入される。すなわち、図９の車輪用軸受装置の場合、軸受組立工程は以下の通りである。
ａ）外輪５１の内径面側にボール５３と保持器５６のアッセンブリを挿入。
ｂ）軸受内輪５２Ａを挿入。
ｃ）グリースを封入。
ｄ）シール５７，５８を圧入。
特開平１０−２６０１９５号公報

ところで、上記軸受組立工程において、ボール・保持器アッセンブリを外輪５１の内径面側に挿入する場合、図１０に拡大して示すように外輪５１のカウンタボア部５９をボール５３が通過するが、通常、カウンタボア部５９の内径面５９ａは旋削加工であるため、送りに伴う加工痕が残っている。その結果、ボール５３が、旋削加工痕を有するカウンタボア部内径面５９ａを通過する際に、ボール表面に擦り傷が発生することがある。この傷は、軸受回転時に軌道輪に対して有害であり、軸受短寿命の原因となる。現行、上記のようなカウンタボア部５９の内径面５９ａは、表面粗さ６．３Ｒａ程度で加工され、ボール５３が通過する際、ボール５３の表面に約０．６μｍの傷が付くことが確認されている。

この発明の目的は、運搬中や取り扱い時に内輪が外輪に対して分離しない非分離構造としながら、組立時にボールに擦り傷が発生するのを防止して軸受長寿命化を可能とできる車輪用軸受装置を提供することである。

この発明の車輪用軸受装置は、複列外向きアンギュラ玉軸受型とされ、外輪の軌道面に隣接して、内径面が外輪軌道面の溝底径よりも内径側に突出したカウンタボア部を有する車輪用軸受装置において、前記カウンタボア部の内径面の表面粗さを３．２Ｒａ以下としたことを特徴とする。
この構成によると、カウンタボア部が外輪軌道面の溝底径よりも内径側に突出しているため、内輪が外輪に対して分離しない非分離構造とできる。カウンタボア部は外輪軌道面の溝底径よりも内径側に突出しているが、カウンタボア部の内径面は、その表面粗さを３．２Ｒａ以下としているから、組立工程におけるボール・保持器アッセンブリの挿入で、ボールに擦り傷が発生するのを防止できる。そのため、組立時に擦り傷が発生したボールが起因となる車輪用軸受装置の短寿命化を回避することができる。因みに、上記表面粗さが３．２Ｒａを超えると、組立時にボールに擦り傷が発生し易い傾向となる。

この発明において、前記カウンタボア部の内径面が、成形バイトにより送りをかけずに加工したものであっても良い。このように、カウンタボア部の内径面を成形バイトにより送りをかけずに加工したものとすることにより、従来残っていた旋削加工痕を無くすことができて、その表面粗さを容易に３．２Ｒａ以下とすることができる。そのため、上記組み立て時におけるボールの擦り傷の発生をより確実に抑え、車輪用軸受装置の長寿命化を可能とする。

この発明の車輪用軸受装置の製造方法は、複列外向きアンギュラ玉軸受型とされ、外輪の軌道面に隣接して、内径面が外輪軌道面の溝底径よりも内径側に突出したカウンタボア部を有する車輪用軸受装置の製造方法であって、前記カウンタボア部の内径面を、成形バイトにより送りをかけずに加工して、表面粗さを３．２Ｒａ以下とすることを特徴とする。
この方法によると、内外輪が分離しない非分離構造でありながら、組立時にボールに擦り傷が発生するのを防止して、軸受の長寿命化が可能な車輪用軸受装置が製造できる。また、前記カウンタボア部の内径面を、成形バイトにより送りをかけずに加工するから、従来残っていた旋削加工痕を無くすことができて、表面粗さを容易に３．２Ｒａ以下とすることができる。したがって、車輪用軸受装置の組立時に、ボールに擦り傷が発生するのをより確実に防止できる。

この発明の車輪用軸受装置は、複列外向きアンギュラ玉軸受型とされ、外輪の軌道面に隣接して、内径面が外輪軌道面の溝底径よりも内径側に突出したカウンタボア部を有する車輪用軸受装置において、前記カウンタボア部の内径面の表面粗さを３．２Ｒａ以下としたため、運搬時や取り扱い時に内輪が分離しない非分離構造としながら、組立時にボールに擦り傷が発生するのが防止され、軸受長寿命化が可能となる。
この発明の車輪用軸受装置の製造方法は、複列外向きアンギュラ玉軸受型とされ、外輪の軌道面に隣接して、内径面が外輪軌道面の溝底径よりも内径側に突出したカウンタボア部を有する車輪用軸受装置の製造方法であって、前記カウンタボア部の内径面を、成形バイトにより送りをかけずに加工して、表面粗さを３．２Ｒａ以下とするので、内外輪が分離しない非分離構造でありながら、組立時にボールに擦り傷が発生するのを防止して軸受長寿命化を可能とする車輪用軸受装置が製造でき、また、カウンタボア部の内径面の表面粗さを確実に３．２Ｒａ以下とすることができる。

この発明の第１の実施形態を図１ないし図４と共に説明する。この実施形態の車輪用軸受装置Ａは、第１世代に分類される複列外向きアンギュラ玉軸受型のものである。この車輪用軸受装置Ａは、内周に複列の軌道面４を有する外輪１と、これら軌道面４にそれぞれ対向する軌道面５を有する内輪２と、これら複列の軌道面４，５間に介在する複列のボール３とを備える。内輪２は、２つの個別内輪２Ａを軸方向に並べたものである。ボール３は、各列毎に保持器６で保持されている。内外輪２，１間に形成される環状空間の両端は一対のシール７，８で密封されている。

外輪１の内径面には、各列の軌道面４に隣接して軌道面４の溝底径より内径側に突出したカウンタボア部９が設けられ、かつ内輪２の外径面に、各列の軌道面５に隣接した軌道面５の溝底径より外径側に突出したカウンタボア部３９が設けられている。各カウンタボア部９，３９は、一般的なアンギュラ玉軸受で設けられる各軌道面４，５の溝底と同径のカウンタボア部よりも、内径側または外径側へそれぞれ突出する段差部として設けられたものである。これらカウンタボア部９，３９により、軌道面４，５間に介在するボール３が軸方向に抜脱するのを阻止するようにしている。

図２は、図１における外輪１の左端側を拡大して示す。同図において、外輪２の各カウンタボア部９の内径面９ａはバイト送り速度を遅くすることによって表面粗さが３．２Ｒａ以下に加工された旋削加工面とされている。外輪１の内径面における各カウンタボア部９よりも端部側には、カウンタボア部９の内径よりも大径のシール取付用面１ａが形成され、これらのシール取付用面１ａに前記シール７，８が取付られる。すなわち、図２においてシール取付用面１ａの溝部１ａａの内径側に突出する肩部として左列側のカウンタボア９が設けられている。右列側のカウンタボア部９とシール取付用面１ａの関係については拡大図を省略するが、前記した左列側と同様の構造とされている。

なお、図１の右側のシール８は、シール部材８Ａと、このシール部材８Ａが摺接するスリンガ８Ｂとでなり、シール部材８Ａが外輪１の前記シール取付用面１ａに取付けられている。スリンガ８Ｂは軸受内輪２Ａの外径面に取付けられ、回転検出用の磁気エンコーダ４０が一体に設けられている。

この構成の車輪用軸受装置Ａは、上記のように外・内輪１，２のカウンタボア部９，３９により、軌道面４，５間に介在するボール３が軸方向に抜脱するのが阻止され、これにより、搬送途中および自動車メーカーの組立工程において、内輪２が外輪１に対して分離しない非分離構造とされる。

この車輪用軸受装置Ａの組み立ては、ボール３と保持器６のアッセンブリを外輪１の各列の軌道面４に挿入してから、各列に対応する各軸受内輪２Ａを挿入する。ついで、グリースを封入した後に、シール７，８を圧入するという工程で行われる。この組立工程におけるボール・保持器アッセンブリの挿入では、例えば外輪１の左端側からの挿入例を示す図３のように、ボール３が外輪１のカウンタボア部９を通過する。このとき、カウンタボア部９の内径面９ａは、成形バイトにより表面粗さが３．２Ｒａ以下に加工された旋削加工面とされていて、旋削の加工痕が小さくなっているので、ボール３に擦り傷が発生するのを防止できる。このように、組立工程でのボール３の擦り傷発生をなくすことができるため、ボール３の擦り傷によって車輪用軸受装置Ａが短寿命化するのを回避することができる。

図４（Ａ）（Ｂ）は、外輪１のカウンタボア部９の内径面９ａを旋削加工する際の、内径面９ａの加工状態を模式的に示している。図４（Ａ）は、バイト２０の送り速度を遅くして（０．２ｍｍ／ｒｅｖ以下）、内径面９ａを旋削加工する場合を、図４（Ｂ）は、バイト２０の送り速度を従来のような速度（０．３ｍｍ／ｒｅｖ以上）にして内径面９ａを旋削加工する場合を、それぞれ示している。図４（Ａ）でのバイト２０の送りによるリード目の山部はなくならないが、山の高さが低くなり、表面粗さが改善される。また、この場合のリード目ピッチｐは、図４（Ｂ）でのバイト２０の送りによるリード目ピッチＰに比べて大幅に小さいことが理解される。このように、バイト２０の送り速度遅くすることによって、旋削の加工痕が小さくなる。表１に、バイト送り速度と、カウンタボア部９の内径面９ａ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、カウンタボア部９の内径面９ａの表面粗さが３．３Ｒａ以下となり、すなわち、上記加工痕が小さくなり、軸受装置Ａの組立時にボール３に擦り傷が発生しなくなることが理解される。

図５は、外輪１のカウンタボア部９の内径面９ａを旋削加工面とする加工方法の別の例を示す模式図である。この加工方法では、外輪１のカウンタボア部９の内径面９ａを、この内径面９ａからシール取付用面１ａの溝部１ａａに連なる溝肩部１ａｂと共に、同じ成形バイト３０の各部分で同時に旋削する。成形バイト３０は、これら内径面９ａおよび溝肩部１ａｂの仕上がり状態の断面形状に沿う断面形状の外径面を持つものであり、これらの被加工面に対して送りをかけずに旋削がなされる。このように、送りをかけずに加工することで、バイト送りに伴うリード目が発生することがなくなるため、表面粗さを容易に３．３Ｒａ以下とすることができ、軸受装置Ａの組立時にボール３に擦り傷が発生することが回避でき、軸受装置Ａの短寿命化するのを回避することができる。同じ成形バイト３０で、カウンタボア部９の内径面９ａを、溝肩部１ａｂと共に同時旋削するため、施削加工時に内径面９ａおよび溝肩部１ａｂの相互間で軸心等のずれが生じることが回避され、これら被加工面の相互間の精度が高精度化される。また、同時旋削によって、加工工数の削減につながり、コストの低減化に寄与する。

図６は、この発明の他の実施形態を示す。この車輪用軸受装置Ｂは、第２世代に分類される複列外向きアンギュラ玉軸受型であり、外輪回転タイプでかつ従動輪支持用のものである。この車輪用軸受装置Ｂは、内周に複列の軌道面４を有するハブ輪となる外輪１と、これら軌道面４にそれぞれ対向する軌道面５を有する内輪２と、これら複列の軌道面４、５間に介在する複列のボール３とを備える。外輪１は、外周に車輪取付用のフランジ１ｂを有する。車両への取付けにおいて、前記フランジ１ｂには、そのボルト挿通孔１２に圧入固定されたハブボルト１３、およびこのハブボルト１３に螺合するハブナット（図示せず）により、ブレーキ装置のブレーキロータと車輪（いずれも図示せず）とが重ねて取付けられる。内輪２が２つの個別内輪２Ａを軸方向に並べたものであることは、先の実施形態の場合と同じである。この内輪２の内径面に車軸（図示せず）が固定される。ボール３は、各列毎に保持器６で保持されている。内外輪２，１間に形成される環状空間の両端は一対のシール７，８で密封されている。

この車輪用軸受装置Ｂにおいても、内輪非分離構造として、外輪１の各列の軌道面４に隣接して、軌道面４の溝底径よりも内径側に突出したカウンタボア部９が設けられ、また内輪２の各列の軌道面５に隣接して、軌道面５の溝底径よりも外径側に突出したカウンタボア部３９が設けられる。外輪１のカウンタボア部９の内径面が表面粗さ３．２Ｒａ以下の旋削加工面とされることは図１の実施形態と同じである。

図７は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態の車輪用軸受装置Ｃは、第３世代に分類される複列外向きアンギュラ玉軸受型であり、内輪回転タイプでかつ駆動輪支持用のものである。この車輪用軸受装置Ｃは、内周に複列の軌道面４を有する外輪１と、これら各軌道面４に対向する軌道面５を有する内輪２と、これら内外輪２，１の軌道面４，５間に介在した複列のボール３とを備える。ボール３は、各列毎に保持器６で保持されている。内外輪２，１間に形成される環状空間の両端は、一対のシール７，８によりそれぞれ密封されている。

外輪１は固定側の部材となるものであって、車体取付フランジ（図示せず）を外周に有し、その車体取付フランジが車体に設置されたナックルにボルト（いずれも図示せず）で締結される。内輪２は回転側の部材となるものであって、外周に車輪取付用のフランジ１０ａを有するハブ輪１０と、このハブ輪１０のインボード側端の外周に嵌合した個別内輪１１とでなる。前記複列の軌道面５におけるアウトボード側列の軌道面５がハブ輪１０に、インボード側列の軌道面５が個別内輪１１にそれぞれ形成されている。ハブ輪１０はインボード側端の外周に段差部とされた内輪嵌合面１０ｂを有し、この内輪嵌合面１０ｂに個別内輪１１が嵌合する。ハブ輪１０のフランジ１０ａには、そのボルト挿通孔１２に圧入されたハブボルト１３、およびこのハブボルト１３に螺合するハブナット（図示せず）により、ブレーキ装置のブレーキロータと車輪（いずれも図示せず）とが重ねて取付けられる。

ハブ輪１０は中央孔１９を有し、この中央孔１９に、等速ジョイント１４の片方の継手部材となる外輪１５のステム部１５ａが挿通されてスプライン嵌合され、ステム部１５ａの先端に螺合するナット１６の締め付けにより、等速ジョイント外輪１５が内輪２に結合される。このとき、等速ジョイント外輪１５に設けられたアウトボード側に向く段面１５ｂが、個別内輪１１のインボード側に向く端面１１ａに押し付けられ、等速ジョイント外輪１５とナット１６とで内輪２が幅締めされる。

この車輪用軸受装置Ｃにおいては、外輪１に挿入したボール・保持器アッセンブリが軸受組立工程で外輪１から脱落しないように、外輪１の各列の軌道面４に隣接して、軌道面４の溝底径よりも内径側に突出したカウンタボア部９が設けられる。外輪１のカウンタボア部９の内径面が表面粗さ３．２Ｒａ以下の旋削加工面とされることは図１の実施形態の場合と同じである。

図８は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態の車輪用軸受装置Ｄは、第４世代に分類される複列外向きアンギュラ玉軸受型であり、内輪回転タイプでかつ駆動輪支持用のものである。この車輪用軸受装置Ｄは、内周に複列の軌道面４を有する外輪１と、これら各軌道面４に対向する軌道面５を有する内輪２と、これら内外輪２，１の軌道面４，５間に介在した複列のボール３とを備える。ボール３は、各列毎に保持器６で保持されている。内外輪２，１間の環状空間の両端は、一対のシール７，８によりそれぞれ密封されている。

外輪１は固定側の部材となるものであって、車体取付フランジ１ｃを外周に有し、その車体取付フランジ１ｃのボルト挿通孔１７を貫通するナックルボルト（図示せず）により、車体取付フランジ１ｃが車体に設置されたナックル（図示せず）に締結される。
内輪２は回転側の部材となるものであって、アウトボード側端に車輪取付用のフランジ１０ａを有するハブ輪１０と、このハブ輪１０の中央孔１９に挿入されて嵌合する等速ジョイント外輪１５とでなる。前記複列の軌道面５におけるアウトボード側列の軌道面５がハブ輪１０に、インボード側列の軌道面５が等速ジョイント外輪１５にそれぞれ形成されている。ハブ輪１０の内径面は凹凸２１を形成して焼入れしてあり、等速ジョイント外輪１５の中空となったステム部を拡径加締することで、ハブ輪１０と等速ジョイント外輪１５とが結合されている。ハブ輪１０のフランジ１０ａには、そのボルト挿通孔１２に圧入固定されたハブボルト１３、およびこのハブボルト１３に螺合するハブナット（図示せず）により、ブレーキ装置のブレーキロータと車輪（いずれも図示せず）とが重ねて取付けられる。

この車輪用軸受装置Ｄにおいても、車輪用軸受装置Ｃと同様に外輪１に挿入したボール・保持器アッセンブリが軸受組立工程で外輪１から脱落しないように、外輪１の各列の軌道面４に隣接して、軌道面４の溝底径よりも内径側に突出したカウンタボア部９が設けられる。外輪１のカウンタボア部９の内径面が表面粗さ３．２Ｒａ以下の旋削加工面とされることは図１の実施形態の場合と同じである。

なお、車輪用軸受装置の形態は、図例のものに限定されず、複列外向きアンギュラ玉軸受型であって、内外輪が分離しない非分離構造の車輪用軸受装置であれば、この発明が適用されることは言うまでもない。

この発明の第１の実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。 同車輪用軸受装置における外輪の一端部の拡大断面図である。 同車輪用軸受装置の組立工程における外輪へのボール・保持器アッセンブリ挿入説明図である。 （A ）（B ）はカウンタボア部の内径面を旋削加工する際の、内径面の状態を模式的に示す図であり、（Ａ）はバイトの送り速度を遅くした場合を、（Ｂ）はバイトの送り速度を従来の速度とした場合を、それぞれ示している。 カウンタボア部内径面の旋削加工方法の一例を示す説明図である。 この発明の他の実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。 この発明のさらに他の実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。 この発明のさらに他の実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。 従来例の断面図である。 同従来例の組立工程における外輪へのボール・保持器アッセンブリ挿入説明図である。

符号の説明

１…外輪
２…内輪
３…ボール
４…外輪軌道面
５…内輪軌道面
９…カウンタボア部
９ａ…カウンタボア部の内径面
２０…バイト
３０…成形バイト
Ａ…車輪用軸受装置
Ｂ…車輪用軸受装置
Ｃ…車輪用軸受装置
Ｄ…車輪用軸受装置

Claims (2)

1. 複列外向きアンギュラ玉軸受型とされ、外輪の軌道面に隣接して、内径面が外輪軌道面の溝底径よりも内径側に突出したカウンタボア部を有する車輪用軸受装置において、
   前記カウンタボア部の内径面の表面粗さを３．２Ｒａ以下としたことを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 請求項１において、前記カウンタボア部の内径面が、成形バイトにより送りをかけずに加工したものである車輪用軸受装置。

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