JP2008121840A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加工工数を削減して低コスト化を図ると共に、潤滑性を向上させて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】内周に複列の外側転走面１０ａが形成された外方部材１０を備え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、外方部材１０の複列の外側転走面１０ａ、１０ａ間に円筒状の肩部１１が鍛造加工により形成されると共に、この肩部１１の両端部に切削加工により環状の切欠き部１２が形成され、この切欠き部１２が肩部１１から所定の傾斜角αからなるテーパ面に形成されているので、肩部１１の切削加工範囲が狭くなり、加工工数の削減による低コスト化を図ることができると共に、切欠き部１２がグリースポケットの機能を発揮して潤滑性を向上させることができる。
【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、加工工数を削減して低コスト化を図ると共に、潤滑性を向上させて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。

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駆動輪用の第３世代と称され、内方部材５０と外方部材５１、および両部材５０、５１間に転動自在に収容された複列のボール５２、５２を備えている。内方部材５０は、ハブ輪５３と、このハブ輪５３に所定のシメシロを介して圧入された内輪５４とからなる。

ハブ輪５３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５５を一体に有し、外周に一方の内側転走面５３ａと、この内側転走面５３ａから軸方向に延びる小径段部５３ｂが形成されている。そして、外周に他方の内側転走面５４ａが形成された内輪５４が小径段部５３ｂに圧入され、さらに、小径段部５３ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部５３ｃにより、ハブ輪５３に対して内輪５４が軸方向に固定されている。

外方部材５１は、外周に車体（図示せず）に取り付けられるための車体取付フランジ５１ｂを一体に有し、内周に内方部材５０の複列の内側転走面５３ａ、５４ａに対向する複列の外側転走面５１ａ、５１ａが形成されている。そして、それぞれの転走面５１ａ、５３ａと５１ａ、５４ａ間に複列のボール５２、５２が収容され、保持器５６、５６によりこれら複列のボール５２、５２が転動自在に保持されている。また、外方部材５１の端部にはシール５７、５８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、図６に拡大して示すように、外方部材５１の複列の外側転走面５１ａ、５１ａの縁になる一対の肩部５９、５９間に溝部６０が形成されている。この溝部６０は、切削またはローリング鍛造によって加工され、深さがＨの扁平な台形断面に形成されている。また、肩部５９、５９は、外側転走面５１ａの縁から軸方向に２ｍｍ以上（寸法Ｌ）離れた位置まで続き、この位置で溝部６０の傾斜部６０ａが立ち上がっている。この寸法Ｌの間は平坦に形成されている。

外方部材５１の複列の外側転走面５１ａ、５１ａには高周波焼入れによって硬化層６１が形成されているが、前記一対の肩部５９、５９間に溝部６０が形成されているので、肩部５９がオーバーヒートして焼割れが発生するのを防止できる。さらには、この溝部６０によって軽量化を図ることができると共に、溝部６０がグリース溜まりとなり、振動等で多量のグリースが外側転走面５１ａに流入するのを防止することができる。これにより、グリースの異常発熱と、ボール５２のせん断作用による増ちょう剤の軟化または油分離が防止され、グリース漏れを防止できる。
特開２００６−５７６８６号公報

然しながら、このような従来の車輪用軸受装置では、複列の外側転走面５１ａ、５１ａの一対の肩部５９、５９間に溝部６０が形成されているので、軸受内部に封入されたグリースの溜まり部となり、振動等で多量のグリースが外側転走面５１ａに流入するのを抑制することができるが、一旦この溝部６０に溜まったグリースは外側転走面５１ａ等の他の部位に排出され難く、封入されたグリースが有効に潤滑に寄与されない恐れがある。

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、加工工数を削減して低コスト化を図ると共に、潤滑性を向上させて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、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た車輪用軸受装置において、前記外方部材の複列の外側転走面間に円筒状の肩部が鍛造加工により形成され、この肩部の両端部に切削加工により環状の切欠き部が形成されている。

このように、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材を備えた車輪用軸受装置において、外方部材の複列の外側転走面間に円筒状の肩部が鍛造加工により形成され、この肩部の両端部に切削加工により環状の切欠き部が形成されているので、加工工数を削減して低コスト化を図ると共に、潤滑性を向上させて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。

また、請求項２に記載の発明のように、前記切欠き部が、前記肩部から所定の傾斜角からなるテーパ面に形成されていても良いし、また、請求項３に記載の発明のように、前記切欠き部が、前記肩部から所定の段差からなる断面略矩形状に形成されていても良い。

また、請求項４に記載の発明のように、前記傾斜角が２０〜４５°の範囲に設定されていれば、外側転走面との交差角が大きくなるので、外側転走面の縁部にエッジロードが発生し、転動体の接触楕円が外側転走面から外れる肩乗り上げを防止することができる。

また、請求項５に記載の発明のように、前記内方部材が、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の一方に対向する内側転走面と、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所定のシメシロを介して圧入され、外周に前記複列の外側転走面の他方に対向する内側転走面が形成された内輪からなり、背面合せタイプの複列アンギュラ玉軸受または複列円すいころ軸受で構成されていても良い。

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、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た車輪用軸受装置において、前記外方部材の複列の外側転走面間に円筒状の肩部が鍛造加工により形成され、この肩部の両端部に切削加工により環状の切欠き部が形成されているので、肩部の切削加工範囲が狭くなり、加工工数の削減による低コスト化を図ることができると共に、切欠き部がグリースポケットの機能を発揮し、軸受内部に封入されたグリースが重力および遠心力でこの切欠き部に沿って移動し、スムーズに複列の外側転走面に流入するため、最小限の封入量でグリースを有効に潤滑に寄与させることができ、潤滑環境を良好な状態に維持することができる。

外周に車体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の一方に対向する内側転走面と、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所定のシメシロを介して圧入され、外周に前記複列の外側転走面の他方に対向する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保持器を介して転動自在に収容された複列のボールとを備え、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、前記外方部材の複列の外側転走面間に円筒状の肩部が鍛造加工により形成されると共に、この肩部の両端部に切削加工により環状の切欠き部が形成され、この切欠き部が前記肩部から所定の傾斜角からなるテーパ面に形成されている。

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（ａ）は、図１の外方部材単体を示す拡大断面図、（ｂ）は、図１の要部拡大図である。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従動輪側の第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、アウター側の端部に車輪（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の外周には一方（アウター側）の内側転走面２ａが直接形成され、この内側転走面２ａから軸方向に延びる小径段部２ｂが形成されている。そして、外周に他方（インナー側）の内側転走面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により内輪３が軸方向に固定され、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。

ハブ輪２はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、アウター側の内側転走面２ａをはじめ、後述するアウター側のシール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の範囲に硬化処理が施されている。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および転動体６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。これにより、シールランド部の耐摩耗性が向上するだけでなくハブ輪２の強度が向上すると共に、内輪３の嵌合面におけるフレッティング摩耗が抑制されて耐久性が向上する。また、加締部２ｃの加工性を向上させ、塑性変形によるクラック等の発生を防止することができる。

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、内周に前記内方部材１の複列の内側転走面２ａ、３ａに対向する複列の外側転走面１０ａ、１０ａが一体に形成されている。この外方部材１０は、ハブ輪２と同様、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、少なくとも複列の外側転走面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。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、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、図示はしないが、ハブ輪の小径段部に一対の内輪を圧入する第１、第２世代構造をはじめ、等速自在継手の外側継手部材がユニット化された第４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６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。

ここで、外方部材１０は、図２（ａ）に拡大して示すように、複列の外側転走面１０ａ、１０ａ間に円筒状の肩部１１が鍛造加工により形成され、この肩部１１の両端部、すなわち、複列の外側転走面１０ａの縁部に環状の切欠き部１２、１２がそれぞれ形成されている。この切欠き部１２は、切削加工により肩部１１から所定の傾斜角αからなるテーパ面に形成されている。傾斜角αは、素材の歩留まりおよび後述する肩乗り上げ等を考慮して２０〜４５°の範囲に設定されている。

このように、本実施形態では、肩部１１が鍛造加工によって形成され、複列の外側転走面１０ａの縁部の切欠き部１２のみが切削加工されているので、肩部１１の切削加工範囲が狭くなり、加工工数の削減による低コスト化を図ることができる。

また、この切欠き部１２によって外側転走面１０ａとの交差角が大きくなるので、外側転走面１０ａの縁部にエッジロードが発生し、転動体６の接触楕円が外側転走面１０ａから外れる、所謂肩乗り上げを防止することができる。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のことで、早期剥離の要因の一つとなる現象を言う。

また、図２（ｂ）に示すように、この切欠き部１２がグリースポケットの機能を発揮し、軸受内部に封入されたグリースが重力および遠心力でこの切欠き部１２に沿って移動し、スムーズに複列の外側転走面１０ａ、１０ａに流入するため、最小限の封入量でグリースを有効に潤滑に寄与させることができ、潤滑環境を良好な状態に維持することができる。さらに、複列の外側転走面１０ａ、１０ａの縁部に切欠き部１２が形成されているので、保持器７との干渉が防止でき、保持器７等の設計自由度が拡がる。

図３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、図４（ａ）は、図３の外方部材単体を示す拡大断面図、（ｂ）は、図３の要部拡大図である。なお、この実施形態は、前述した第１の実施形態（図１）と基本的には外方部材の構成が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

この車輪用軸受装置は、内方部材１と外方部材１３、および両部材１、１３間に転動自在に収容された複列の転動体６、６を備えている。ここで、外方部材１３は、図４（ａ）に拡大して示すように、複列の外側転走面１０ａ、１０ａ間に円筒状の肩部１１が鍛造加工により形成され、この肩部１１の両端部に環状の切欠き部１４、１４が切削加工により形成されている。この切欠き部１４は、肩部１１から所定の段差δからなる断面略矩形状に形成されている。この段差δは、素材の歩留まりおよび肩乗り上げ等を考慮して０．５〜１．０ｍｍの範囲に設定されている。

このように、本実施形態では、前述した実施形態と同様、肩部１１が鍛造加工によって形成され、複列の外側転走面１０ａの縁部の切欠き部１４のみが切削加工されているので、加工工数を削減して低コスト化を図ると共に、この切欠き部１４がグリースポケットの機能をして潤滑性を向上させることができる。

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、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材を備える第１世代乃至第４世代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。 （ａ）は、図１の外方部材単体を示す拡大断面図である。 （ｂ）は、図１の要部拡大図である。 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。 （ａ）は、図３の外方部材単体を示す拡大断面図である。 （ｂ）は、図３の要部拡大図である。 従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。 図５の外方部材単体を示す拡大断面図である。

符号の説明

１・・・・・・・・・内方部材
２・・・・・・・・・ハブ輪
２ａ、３ａ・・・・・内側転走面
２ｂ・・・・・・・・小径段部
２ｃ・・・・・・・・加締部
３・・・・・・・・・内輪
４・・・・・・・・・車輪取付フランジ
５・・・・・・・・・ハブボルト
６・・・・・・・・・転動体
７・・・・・・・・・保持器
８、９・・・・・・・シール
１０、１３・・・・・外方部材
１０ａ・・・・・・・外側転走面
１０ｂ・・・・・・・車体取付フランジ
１１・・・・・・・・肩部
１２、１４・・・・・切欠き部
５０・・・・・・・・内方部材
５１・・・・・・・・外方部材
５１ａ・・・・・・・外側転走面
５１ｂ・・・・・・・車体取付フランジ
５２・・・・・・・・ボール
５３・・・・・・・・ハブ輪
５３ａ、５４ａ・・・内側転走面
５３ｂ・・・・・・・小径段部
５３ｃ・・・・・・・加締部
５４・・・・・・・・内輪
５５・・・・・・・・車輪取付フランジ
５６・・・・・・・・保持器
５７、５８・・・・・シール
５９・・・・・・・・肩部
６０・・・・・・・・溝部
６０ａ・・・・・・・傾斜部
６１・・・・・・・・硬化層
Ｈ・・・・・・・・・溝部の深さ
Ｌ・・・・・・・・・肩部の軸方向寸法
α・・・・・・・・・切欠き部の傾斜角
δ・・・・・・・・・切欠き部の段差

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、
   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た車輪用軸受装置において、
   前記外方部材の複列の外側転走面間に円筒状の肩部が鍛造加工により形成され、この肩部の両端部に切削加工により環状の切欠き部が形成されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 前記切欠き部が、前記肩部から所定の傾斜角からなるテーパ面に形成されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
3. 前記切欠き部が、前記肩部から所定の段差からなる断面略矩形状に形成されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
4. 前記傾斜角が２０〜４５°の範囲に設定されている請求項２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の一方に対向する内側転走面と、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所定のシメシロを介して圧入され、外周に前記複列の外側転走面の他方に対向する内側転走面が形成された内輪からなり、背面合せタイプの複列アンギュラ玉軸受または複列円すいころ軸受で構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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