JP2008089131A - 車輪軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】適正な軸受すきまレンジを確保する。
【解決手段】内方部材２，３と外方部材１に、それぞれ複数列の対向する軌道面２ａ，１ａ；２ａ’，１ａ’が形成され、対向する各軌道面２ａ，１ａ；２ａ’，１ａ’間にボール１０を配置した車輪軸受装置の製造方法において、前記内方部材２，３に形成された各軌道面２ａ，２ａ’の外径寸法と、前記外方部材１に形成された各軌道面１ａ，１ａ’の内径寸法をそれぞれ測定し、その測定した内方部材２，３及び外方部材１の中から、組み立て状態において前記対向する各軌道面２ａ，１ａ；２ａ’，１ａ’間の距離が、それぞれ所定の範囲になる部材を選択的に組合わせて組み立てる構成とした。仕上がり寸法が既知の部品を組み合わせたので、適正な軸受すきまレンジを確保することが容易に可能となる。また、使用するボール１０の直径ｒ０を選択する構成とすれば、さらに軸受すきまレンジを確保しやすい。
【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承する車輪軸受装置に関するものである。

自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持するために、車輪軸受装置が用いられる。この車輪軸受装置として、例えば、駆動輪用の第３世代と称されるものがある。
その構成は、図１に示すように、内方部材と外輪（外方部材）１とが同軸上に配置されており、その内方部材の外径面及び外輪１の内径面に、それぞれ周方向に延びる２組の対向する軌道面（溝）２ａ，１ａ；２ａ’，１ａ’が形成されている。

その対向する対の溝２ａ，１ａ；２ａ’，１ａ’間に、それぞれ周方向に沿って、転動体として複数のボール１０が転動可能な状態で収納できるようになっており、このボール１０を介して、内方部材及び外輪１が軸周り相対回転可能に支持される。

内方部材は、ハブ輪２と、このハブ輪２に圧入された別体の内輪３とから構成され、ハブ輪２は、そのアウタ側端にハブボルト４ａを備えた車輪固定用のフランジ部４が一体に設けられている。

ハブ輪２の外周には、前記ボール１０が収納されるアウタ側の溝２ａと、このアウタ側の溝２ａから軸方向インナ側に向かって延びる円筒面１４と、その円筒面１４のさらにインナ側に形成された前記円筒面１４よりも小径の小径段部２ｂとが形成されている。
内輪３は、その小径段部２ｂの外周に圧入されるようになっており、その内輪３の外周には前記インナ側の溝２ａ’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２ｄにより、内輪３がハブ輪２に対して軸方向へ抜け止めされている。

外輪１の外周に突出して設けた取付部５には、懸架装置（図示せず）が固定できるようになっている。また、外輪１の内周には、前記アウタ側及びインナ側の溝２ａ，２ａ’に対向する溝１ａ，１ａ’が形成されている。
外輪１の各溝１ａ，１ａ’の軸方向外側には、それぞれ円筒状のカウンタ内径面１１，１１が形成されており、そのカウンタ内径面１１，１１のさらに外側には、同じく円筒状のシール圧入部１２，１２が形成されている（図２参照）。このシール圧入部１２，１２に、それぞれシール９，９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。

また、各箇所における両溝２ａ，１ａ；２ａ’，１ａ’間にそれぞれボール１０を収納した状態において、そのボール１０の軸受中心線を挟んでアウタ側及びインナ側に、それぞれ盛り上がった肩部６，７が形成されている。
図１では、外輪１側において、図中左側のアウタ側の溝１ａはインナ側に肩部６が、また、インナ側の溝１ａ’はアウタ側に肩部６が形成されている。また、内輪２側においては、前記外輪１側の肩部６に対向して、図中左側のアウタ側の溝２ａはアウタ側に肩部７が、また、インナ側の溝２ａ’はインナ側に肩部７が形成されている。

前記ボール１０と前記両溝２ａ，１ａ；２ａ’，１ａ’の底面とが、それぞれ前記軸受中心線よりも肩部６，７に近い部分で接触することにより、車輪軸受装置に作用するラジアル荷重とアキシアル荷重とに対抗できるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−２３２３４３号公報

この種の車輪軸受装置において、近年は、軸受寿命と軸受剛性をバランス良く設定するため、「軸受すきまレンジ」を小さくしたいという要請がある。

一般的に車輪軸受装置は「負すきま」で使用されるが、「軸受すきまレンジ」が広い場合、設計上の狙いに対して負すきま大側、小側それぞれに大きくばらつくため、負すきま大側ではボール１０と内方部材間、及びボール１０と外輪１間の摩擦が増大して、運転時の発熱等により軸受寿命は低下する可能性がある。また、逆に負すきま小側では車輪軸受装置の剛性や寿命が確保できないので好ましくない。
このため、適正な軸受すきまレンジをいかに確保するかが重要な課題となっている。

しかし、前記ハブ輪２や内輪３に形成された溝２ａ，２ａ’の外径の実際の寸法、あるいは、外輪１に形成された溝１ａ，１ａ’の内径の実際の寸法には公差（規格上、設計上の寸法に対して加工の際に生じる寸法のばらつき）を含むため、そのような寸法にばらつきのある部材同士を組み合わせて車輪軸受装置を組み立てると、上記適正な軸受すきまレンジを確保することができない場合がある。

そこで、この発明は、適正な軸受すきまレンジを確保することを課題とする。

上記の課題を解決するために、この発明は、内方部材の外径面及び外方部材の内径面に、それぞれ複数列の対向する軌道面が周方向全周に亘って形成され、前記対向する各軌道面間にボールを配置して前記内方部材と外方部材とを軸周り相対回転可能に支持した車輪軸受装置の製造方法において、前記内方部材に形成された各軌道面の外径の寸法と、前記外方部材に形成された各軌道面の内径の寸法をそれぞれ測定し、その測定した内方部材及び外方部材の中から、前記対向する各軌道面間の距離が、組み立て状態においてそれぞれ予め決められた所定の範囲になる部材を選択的に組合わせて組み立てる車輪軸受装置の製造方法を採用した。

各軌道面間の距離が規格値、設計値などをもとに予め決められた所定の範囲になるよう、仕上がり寸法が既知の部品を組み合わせれば、適正な軸受すきまレンジを確保することが容易に可能となる。

例えば、規格上、設計上の寸法に対してプラス側の公差を有する内方部材に対し、同じくプラス側の公差を有する外方部材を組み合わせれば、両部材の公差は相殺されて、軸受すきまレンジを適正な範囲に確保しやすくなる。また、規格上、設計上の寸法に対してマイナス側の公差を有する内方部材に対し、同じくマイナス側の公差を有する外方部材を組み合わせた場合も同様である。このとき、公差の等しい、あるいは公差の近似した部材同士を組み合わせることがより好ましいといえる。

また、上記の構成において、直径の寸法が異なるボールを複数用意し、前記組み合わせる内方部材の各軌道面の外径の寸法と前記外方部材の各軌道面の内径の寸法とにあわせて使用する前記ボールの直径の寸法を選択する構成を採用することができる。
このようにすれば、適正な軸受すきまレンジをより確実に設定しやすくなる。

この発明は、仕上がり寸法が既知の部品を組み合わせて車輪軸受装置を組み立てるようにしたので、適正な軸受すきまレンジを確保することが容易に可能となる。

一実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。この実施形態は、自動車アクスル用軸受（車輪軸受装置）であり、その主たる構成は従来例と同様である。以下、軸受の軌道輪を構成する溝の寸法関係、及び、その組み立てに係わる製造方法を中心に説明する。

図１に示すように、内方部材がハブ輪２及び内輪３とで構成されており、その内方部材に対し外輪１が同軸状に配置されている。
ハブ輪２の外周には、ボール１０が収納されるアウタ側（車輪軸受装置を車体に取付けた状態において車体の外側方向に位置する側）の溝２ａと、このアウタ側の溝２ａから軸方向インナ側（車輪軸受装置を車体に取付けた状態において車体の内側方向に位置する側）に向かって延びる円筒面１４と、その円筒面１４のさらにインナ側に形成された前記円筒面１４よりも小径の小径段部２ｂとが形成されている（図２参照）。

内輪３は、その外周にボール１０が収納されるインナ側の溝２ａ’が形成されて、その内周面３ｂが、前記ハブ輪２の小径段部２ｂの外周に圧入されるようになっている。内輪３は、その端面３ｂが小径段部２ｂの底面２ｃに当接する部分まで圧入され、その状態で、前記小径段部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２ｄにより、内輪３がハブ輪２に対して軸方向へ抜け止めされている。
この圧入された状態で、ハブ輪２のアウタ側の溝２ａと、内輪３のインナ側の溝２ａ’とは設計上同外径である。

外輪１には、円筒面１３を挟んでその両側に、アウタ側の溝１ａと、そのアウタ側の溝１ａと設計上同内径のインナ側の溝１ａ’とが形成されている。外輪１のアウタ側の溝１ａはハブ輪２のアウタ側の溝２ａに、外輪１のインナ側の溝１ａ’は内輪３のインナ側の溝２ａ’にそれぞれ対向する。
また、外輪１の各溝１ａ，１ａ’の軸方向外側には、それぞれ円筒状のカウンタ内径面１１，１１が形成されており、そのカウンタ内径面１１，１１のさらに外側には、同じく円筒状のシール圧入部１２，１２が形成されている。

前記対向する対の溝２ａ，１ａ；２ａ’，１ａ’間に、それぞれ周方向に沿って、転動体として複数のボール１０が転動可能な状態で収納され、このボール１０を介して、内方部材及び外輪１が軸周り相対回転可能に支持される。
なお、各ボール１０は保持器８によって周方向に位置決めされており、周方向に隣り合うボール１０，１０同士が一定の距離に保たれる。

この車輪軸受装置を組み立てる際には、ハブ輪２のアウタ側の溝２ａに沿って保持器８によって周方向に支持された複数のボール１０を配置し、そのボール１０の外周に外輪１を油圧プレス等により圧入し、ボール１０を対向する溝２ａ，１ａ間に収納する。このとき、溝２ａ，１ａのアウタ側において、ハブ輪２の外径面と外輪１のシール圧入部１２との間に、グリース保持用のシール９を介在させておく。
つぎに、外輪１のインナ側の溝１ａ’に沿って保持器８によって支持された複数のボール１０を配置し、そのボール１０の内周に内輪３を油圧プレス等により圧入し、ボール１０を対向する溝２ａ’，１ａ’間に収納する。このとき、溝２ａ’，１ａ’のインナ側において、内輪３の外径面と外輪１のシール圧入部１２との間に、同じくシール９を介在させておく。
その後、ハブ輪２の小径段部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２ｄにより、内輪３をハブ輪２に対して軸方向へ抜け止めする。

このとき、外輪１に形成された溝１ａ，１ａ’の各内径の寸法、例えばｒ２，ｒ２’と、内方部材であるハブ輪２と内輪３とに形成された溝２ａ，２ａ’の各外径の寸法、例えばｒ１，ｒ１’、及びアウタ側の溝２ａ，１ａ間とインナ側の溝２ａ’，１ａ’間にそれぞれ収納されるボール１０の直径の寸法ｒ０との関係において、例えば、以下の構成とすることができる。

すなわち、設計上の寸法に対してプラス側の公差α１（図示せず）を含む外径の寸法ｒ１，ｒ１’の溝２ａ，２ａ’を備えたハブ輪２及び内輪３に対し、同じくプラス側の公差α２（図示せず）を含む内径の寸法ｒ２，ｒ２’の溝１ａ，１ａ’を備えた外輪１とを組み合わせれば、両部材の公差α１，α２は相殺されて、対向する溝２ａ，１ａ間、及び溝２ａ’，１ａ’間の距離は、設計上の距離に近づくこととなる。このため、軸受すきまレンジを適正な範囲に確保しやすくなる。
また、プラス側の公差α１，α２の数値を合致させれば、対向する溝２ａ，１ａ間、及び溝２ａ’，１ａ’間の距離を、図面規格中央値に設定することもできる。

さらに、設計上の寸法に対してマイナス側の公差α３（図示せず）を含む外径の寸法ｒ１，ｒ１’の溝２ａ，２ａ’を備えたハブ輪２及び内輪３に対し、同じくマイナス側の公差α４（図示せず）を含む内径の寸法ｒ２，ｒ２’の溝１ａ，１ａ’を備えた外輪１とを組み合わせた場合も同様に、両部材の公差α３，α４は相殺されて、対向する溝２ａ，１ａ間、及び溝２ａ’，１ａ’間の距離は、設計上の距離に近づくこととなる。このため、軸受すきまレンジを適正な範囲に確保しやすくなる。
また、そのマイナス側の公差α３，α４の数値を合致させれば、対向する溝２ａ，１ａ間、及び溝２ａ’，１ａ’間の距離を、図面規格中央値に設定することもできる。

さらに、必要であれば、直径の寸法ｒ０が異なるボールを複数用意しておき、前記組み合わせるハブ輪２、内輪３の各軌道面２ａ，２ａ’の外径の寸法ｒ１，ｒ１’と，前記外輪１の各軌道面１ａ，１ａ’の内径の寸法ｒ２，ｒ２’とにあわせて使用する前記ボール１０の直径を選択する構成とすれば、公差α１，α２、あるいはα３，α４の数値が完全に合致しない場合においても、最適な直径ｒ０を有するボール１０を選択的に採用することにより、「軸受けすきまレンジ」を所定の数値、あるいは所定の範囲内に収めるように設定することができる。

なお、他の実施形態として、図３に示すように、インナ側に位置する溝１ａ’，２ａ’とアウタ側に位置する溝１ａ，２ａとをそれぞれ異なる径として、左右非対称な軌道面の形状を備えた車輪軸受装置においても、本発明の構成を採用できる。
また、上記各実施形態では、駆動輪用の第３世代と称される車輪軸受装置を採用したが、この実施形態には限定されず、他の構成からなる車輪軸受装置においても、本発明の構成を採用できる。

一実施形態の断面図 外方部材及び内方部材の構成を示す説明図 他の実施形態の断面図

符号の説明

１ 外輪（外方部材）
１ａ，１ａ’ 溝（軌道面）
２ ハブ輪
２ａ，２ａ’ 溝（軌道面）
３ 内輪
４ フランジ部
４ａ ハブボルト
５ 取付部
６，７ 肩部
８ 保持器
９ シール
１０ ボール
ｒ１，ｒ１’ 外径（外径の寸法）
ｒ２，ｒ２’ 内径（内径の寸法）
ｒ０ 直径（ボールの直径の寸法）

Claims (2)

1. 内方部材２，３の外径面及び外方部材１の内径面に、それぞれ複数列の対向する軌道面２ａ，１ａ；２ａ’，１ａ’が周方向全周に亘って形成され、前記対向する各軌道面２ａ，１ａ；２ａ’，１ａ’間にボール１０を配置して前記内方部材２，３と外方部材１とを軸周り相対回転可能に支持した車輪軸受装置の製造方法において、
   前記内方部材２，３に形成された各軌道面２ａ，２ａ’の外径寸法と、前記外方部材１に形成された各軌道面１ａ，１ａ’の内径寸法をそれぞれ測定し、その測定した内方部材２，３及び外方部材１の中から、組み立て状態において前記対向する各軌道面２ａ，１ａ；２ａ’，１ａ’間の距離が、それぞれ予め決められた所定の範囲になる部材を選択的に組合わせて組み立てる車輪軸受装置の製造方法。
2. 直径の寸法ｒ０が異なるボール１０を複数用意し、前記組み合わせる内方部材２，３の各軌道面２ａ，２ａ’の外径寸法と前記外方部材１の各軌道面１ａ，１ａ’の内径寸法とにあわせて使用する前記ボール１０の直径の寸法ｒ０を選択することを特徴とする請求項１に記載の車輪軸受装置の製造方法。

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