JP2008162568A - 車輪支持用複列転がり軸受ユニット及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フランジ７の根本部分の強度及び剛性の確保と軽量化とを両立させる事ができ、更に、必要に応じて軸方向外側列の内輪軌道８ａの転がり疲れ寿命の確保を図り易い構造及び製造方法を実現する。
【解決手段】ハブ２ａの軸方向外端部に設けた円筒状のパイロット部１１のうちで軸方向内側に寄った奥部の内径を、このパイロット部１１の軸方向外端開口部の内径よりも大きくする。この構成により、上記フランジ７の根本部分の加工量を多くして、この根本部分の硬度を高くし、肉厚を大きくせずに強度及び剛性の向上を図り、上記軽量化との両立を可能にする。又、上記内輪軌道８ａ部分のメタルフローの方向を適正にして、この内輪軌道８ａの転がり疲れ寿命の確保を図り易くする。
【選択図】図１

Description

この発明の対象となる車輪支持用複列転がり軸受ユニットは、自動車の車輪を懸架装置に対し回転自在に支持する為に利用する。本発明は、この様な車輪支持用複列転がり軸受ユニットの軽量化及び強度の向上を図るものである。

自動車の車輪を懸架装置に対し回転自在に支持する為に、例えば特許文献１〜６に記載されている様に、各種構造の車輪支持用複列転がり軸受ユニットが知られている。図５は、このうちの特許文献１に記載された構造を示している。この図５に示した、従来構造の第１例の車輪支持用複列転がり軸受ユニット１は、ハブ２を構成するハブ本体３及び内輪４と、外輪５と、複数個の転動体６、６とを備える。このうちのハブ本体３の外周面の軸方向外端（軸方向に関して外とは、自動車への組み付け状態で幅方向外寄りとなる側を言い、図１〜７の左側。反対に幅方向中央寄りとなる側を、軸方向に関する内と言い、図１〜７の右側。本明細書及び特許請求の範囲全体で同じ。）寄り部分には、車輪を支持する為のフランジ７を形成している。又、上記ハブ本体３の中間部外周面には外側列の内輪軌道８ａを、同じく内端部には外径寸法が小さくなった小径段部９を、それぞれ形成している。そして、この小径段部９に、外周面に内側列の内輪軌道８ｂを形成した、上記内輪４を外嵌して、上記ハブ２を構成している。又、この内輪４の内端面は、上記ハブ本体３の内端部に形成した円筒部を直径方向外方にかしめ広げる事で形成したかしめ部１０により抑え付けて、上記内輪４を上記ハブ本体３の所定位置に固定している。又、このハブ本体３の軸方向外端部で、上記フランジ７よりも軸方向外方に突出した部分に、円筒状のパイロット部１１を形成している。上記車輪支持用複列転がり軸受ユニット１の使用時には、このパイロット部１１に、ディスク等の制動用回転体、及び、車輪を構成するホイールを外嵌して、これらディスク及びホイールの回転中心と上記ハブ２の回転中心とを一致させる。又、上記外輪５の内周面には複列の外輪軌道１２ａ、１２ｂを形成し、これら両外輪軌道１２ａ、１２ｂと上記両内輪軌道８ａ、８ｂとの間に上記各転動体６、６を、両列毎にそれぞれ複数個ずつ設けている。

又、図６は、特許文献５に記載された構造を示している。この従来構造の第２例の車輪支持用複列転がり軸受ユニット１ａの場合には、ハブ２の外周面に設けた複列の内輪軌道８ａ、８ｂのうち、軸方向外側列の内輪軌道８ａの直径を、同内側列の内輪軌道８ｂの直径よりも大きくしている。又、外輪５の内周面に設けた複列の外輪軌道１２ａ、１２ｂのうち、軸方向外側の外輪軌道１２ａの直径を、同内側の外輪軌道１２ｂの直径よりも大きくしている。従って、上記両内輪軌道８ａ、８ｂと上記両外輪軌道１２ａ、１２ｂとの間にそれぞれ複数個ずつ設けた転動体６、６のピッチ円直径は、上記内輪軌道８ａ、８ｂ及び上記両外輪軌道１２ａ、１２ｂの直径の差に応じて互いに異なっている。即ち、軸方向外側の列の各転動体６、６（外側列）のピッチ円直径ＰＣＤ_OUT が、軸方向内側の列の各転動体６、６（内側列）のピッチ円直径ＰＣＤ_INよりも大きく（ＰＣＤ_OUT ＞ＰＣＤ_IN）なっている。

上述した図６に示した様な構造の場合には、外側列のピッチ円直径ＰＣＤ_OUT を大きくできる分、モーメント剛性を大きくして、旋回走行時の走行安定性向上と、車輪支持用複列転がり軸受ユニットの耐久性向上とを図る為の設計が容易になる。一方、内側列のピッチ円直径ＰＣＤ_INを大きくする必要がないので、懸架装置の一部（ナックルの取付孔）を特に大径化する必要はない。従って、この懸架装置部分等を特に大型化しなくても、上記走行安定性、並びに、耐久性向上を図れる。

尚、上述の図６に示した構造では、複列に配置された転動体６、６の直径を等しくしているが、図７に示した車輪支持用複列転がり軸受ユニット１ｂの様に、外側列の転動体６ａ、６ａの直径を、内側列の転動体６ｂ、６ｂの直径よりも小さくする構造も、従来から知られている。この様な図７に示した従来構造の第３例の場合には、外側列の転動体６ａ、６ａの数を内側列の転動体６ｂ、６ｂの数よりも十分に多くして、この外側列の剛性を内側列の剛性よりも高くする程度をより顕著にしている。更に、図示の各例では、転動体として玉を使用しているが、重量の嵩む自動車用の転がり軸受ユニットの場合には、転動体として円すいころを使用する場合もある。

何れの構造の車輪支持用複列転がり軸受ユニット１、１ａ、１ｂを造る場合でも、ハブ本体３は、図８に示す様な順番で、中炭素鋼等の金属材料製の素材に鍛造加工を施す事により造る。先ず、焼鈍した長尺材を所定長さに切断する事により、（Ａ）に示す様な、円柱状の素材１３を形成する。次いで、この素材１３を加熱してから軸方向に押し潰して直径を拡げる据え込み加工により、（Ｂ）に示す様な、ビヤ樽形の第一中間素材１４を形成する。
その後、この第一中間素材１４を、受型と押型とを備えた金型内で塑性変形させる型成形加工を施す事により、（Ｃ）に示す様な第二中間素材１５とする。この第二中間素材１５は、中央部に上記ハブ本体３の軸方向中間部乃至内端部となる柱状部１６を、この柱状部１６の軸方向端部に、前記フランジ７を含む、上記ハブ本体３の軸方向外端部となる円板部１７を、それぞれ有する。
上述の様な第二中間素材１５には、更に別の受型と押型とを備えた金型内で塑性変形させる型成形加工を施す事により、（Ｄ）に示す様な第三中間素材１８とする。この第三中間素材１８は、上記フランジ７等、上記ハブ本体３の基本的な形状を備えたものであるが、このフランジ７の外周縁にはバリ１９が形成されている。
そこで、このバリ１９を除去する為のトリミングや、各部の寸法精度及び形状精度を向上させる為の機械加工を施して、上記ハブ本体３として完成する。

上述の様にして造られるハブ本体３を備えた車輪支持用複列転がり軸受ユニット１、１ａ、１ｂの場合、軽量化を図る面から、更には、上記ハブ本体３の強度及び耐久性の確保と軽量化とを両立させる面から、改良の余地がある。この理由に就いて、以下に説明する。
先ず、軽量化の面からは、上記ハブ本体３の軸方向中間部に存在する、余分な肉が問題となる。即ち、上記ハブ本体３の軸方向外端寄り部分は外径が大きくなっており、この部分の重量が嵩む。特に、図６〜７に示す様な、外側列の転動体６、６ａのピッチ円直径を内側列の転動体６、６ｂのピッチ円直径よりも大きくする構造の場合に、この傾向が著しい。即ち、図５に示した構造と図６〜７に示した構造とを比較した場合、両構造は、内側列の転動体６、６ｂのピッチ円直径は互いに等しい。そして、外側列の転動体６、６ａのピッチ円直径は、図６〜７に示した構造が図５に示した構造よりも大きくなっている。又、上記両構造を比較した場合、パイロット部１１の外径は、同一寸法のホイールを外嵌支持する必要上、互いに等しい。この為、上記図６〜７に示した構造の場合には、上記ハブ本体３の軸方向外端寄り部分の重量が徒に嵩む程度が著しくなる。

又、上記ハブ本体３の強度及び耐久性の確保と軽量化とを両立させる事は、次の様な理由で難しくなる。即ち、上記ハブ本体３のうちで、上記フランジ７の根本部分は、走行時に車輪から加わるモーメント等が加わる部分である為、大きな強度が要求される。一方、上記ハブ本体３を含む上記車輪支持用複列転がり軸受ユニット１、１ａ、１ｂは、懸架装置を構成するばねよりも路面側に設けられる、所謂ばね下荷重である為、乗り心地や走行安定性を中心とする走行性能を向上させる為には、少しでも軽量化する事が望まれる部品である。
これらの事を考慮すれば、上記フランジ７の根本部分の強度を、この根本部分の厚さを大きくする事なく確保する事が望まれる。

上記フランジ７の根本部分の強度確保と軽量化とを両立させる為には、前記素材１３を上記ハブ本体３に鍛造加工により成形する過程で、この根本部分の加工量を多くし、鍛錬効果によりこの根本部分の硬度を高める（加工硬化させる）事が効果がある。但し、図５〜７に記載された様な従来の車輪支持用複列転がり軸受ユニット１、１ａ、１ｂの場合には、上記フランジ７の根本部分の加工量が必ずしも多くはない。この為、この根本部分の硬度を必ずしも十分に高くできず、この根本部分の強度及び剛性を確保する為には、この根本部分の厚さ寸法を大きくしなければならず、上記車輪支持用複列転がり軸受ユニット１、１ａ、１ｂの軽量化を図る面からは不利になる。

又、金属材料に鍛造加工を施した場合、この鍛造加工後の部材には、所謂メタルフローと呼ばれる、金属組織の流れの如きものが現れる。上記ハブ本体３の中間部外周面に設けられる、軸方向外側列の内輪軌道８ａの転がり疲れ寿命を確保する面からは、この内輪軌道８ａの部分で、上記メタルフローの方向が、この内輪軌道８ａの母線の方向に対し平行に近い事が好ましい。これに対して、上記従来の車輪支持用複列転がり軸受ユニット１、１ａ、１ｂの場合には、上記軸方向外側列の内輪軌道８ａ部分で厚さ寸法が変化する程度が著しい為、上記メタルフローの方向と上記内輪軌道８ａの母線の方向とのずれが著しくなり、この内輪軌道８ａの転がり疲れ寿命を確保する面からは不利になる。

尚、上述の様な問題は、図５に示した一般的な車輪支持用複列転がり軸受ユニット１でも生じ得るが、特に図６〜７に示した様な、軸方向外側列の玉６、６ａのピッチ円直径が軸方向内側列の玉６、６ｂのピッチ円直径よりも大きくなった構造で、顕著になり易い。即ち、上記図６〜７に示した車輪支持用複列転がり軸受ユニット１ａ、１ｂは、ハブ本体３の軸方向外端部の直径が大きくなる為、重量増大の問題を生じ易いにも拘らず、素材からこのハブ本体３を造る際に、フランジ７の根本部分の加工量を多くしにくい。

特開２００４−１４２７２２号公報 特開２００３−２３２３４３号公報 特開２００４−１０８４４９号公報 特開２００４−３４５４３９号公報 特開２００６−１３７３６５号公報 国際公開ＷＯ２００５／０６５０７７

本発明は、上述の様な事情に鑑み、少なくとも軽量化、好ましくは、車輪を支持固定する為のフランジの根本部分の強度及び剛性の確保と軽量化とを両立させる事ができ、更に、必要に応じて軸方向外側列の内輪軌道の転がり疲れ寿命の確保を図り易い、車輪支持用複列転がり軸受ユニット及びその製造方法を実現するものである。

本発明の対象となる車輪支持用複列転がり軸受ユニットは、外輪と、ハブと、複数個の転動体とを備える。
このうちの外輪は、内周面に複列の外輪軌道を有し、使用時に懸架装置に支持固定される。
又、上記ハブは、外周面の軸方向外端寄り部分に車輪を支持固定する為のフランジを、同じく軸方向中間部及び軸方向内端部に複列の内輪軌道を、このフランジよりも軸方向外方に突出した軸方向外端部に円筒状のパイロット部を、それぞれ有し、使用時に上記車輪と共に回転する。
更に、上記各転動体は、上記両外輪軌道と上記両内輪軌道との間に、両列毎に複数個ずつ、転動自在に設けられている。

特に、請求項１に記載した車輪支持用複列転がり軸受ユニットに於いては、上記ハブの軸方向外端面に開口した凹孔のうちで上記パイロット部よりも軸方向内側に寄った部分のうちの少なくとも一部の内径が、このパイロット部の内径よりも大きくなっている。 この様な請求項１に記載した発明を実施する場合、請求項２に記載した発明の様に、上記内径がパイロット部の内径よりも大きくなっている部分を、例えば、フランジの径方向内側部分を含む部分とする。
この様な請求項１〜２に記載した発明を実施する場合に、好ましくは、請求項３に記載した様に、軸方向外側の列の転動体のピッチ円直径が、軸方向内側の転動体のピッチ円直径よりも大きい構造で実施する。
又、上述の様な請求項２〜３に記載した発明を実施する場合に、好ましくは、請求項４に記載した様に、上記フランジの径方向内側部分を含む部分が、その内径が塑性加工により広げられたものとする。
或いは、上述の様な請求項１〜４に記載した発明を実施する場合に、好ましくは、請求項５に記載した様に、上記パイロット部の軸方向外端開口部を、蓋体により塞ぐ。

但し、駆動輪用の車輪支持用複列転がり軸受ユニットの場合に好ましくは、請求項６に記載した構成を採用する。即ち、この場合には、フランジに支持固定する車輪が駆動輪であって、ハブの中心部に等速ジョイントの駆動軸をスプライン係合させる為のスプライン孔が設けられている。この様な構造の場合には、上記駆動軸との干渉を防止する必要上、上記請求項５に記載した様な蓋体を設ける事は難しい。そこで、上記凹孔の奥部に嵌合された円輪状の座板により、この凹孔のうちのパイロット部よりも軸方向内側に寄った部分のうちの少なくとも一部で、内径がこのパイロット部の内径よりも大きくなっている部分の、このパイロット側の開口を塞ぐ。
更に、この様な請求項６に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項７に記載した様に、上記座板の硬度を、上記凹孔の奥部でこの座板が突き当てられている部分の硬度よりも高くする。

又、請求項８に記載した車輪支持用複列転がり軸受ユニットの製造方法は、上述の様な、ハブの軸方向外端面に開口した凹孔のうちで上記パイロット部よりも軸方向内側に寄った部分のうちの少なくとも一部の内径が、このパイロット部の内径よりも大きくなっている車輪支持用複列転がり軸受ユニットを構成するハブを造る為に、先ず、金属製の素材に鍛造加工を施して、鍛造用の金型を抜き取り可能な形状のパイロット部及び凹孔を設けた中間素材とする。
その後、上記凹孔のうちでこのパイロット部よりも軸方向内側に寄った部分のうちの少なくとも一部の内周面に、このパイロット部の内径よりも小さな内径を有する押圧ローラの外周面を押し付け、この押圧ローラを自転させつつ、この押圧ローラの自転軸を上記凹孔に対し、相対的に公転させる事により、この凹孔のうちで上記パイロット部よりも軸方向内側に寄った部分のうちの少なくとも一部の内径をこのパイロット部の内径よりも大きくする。

上述の様な請求項８に記載した発明を実施するのに、例えば、請求項９に記載した様に、上記内径がパイロット部の内径よりも大きくなっている部分を、フランジの径方向内側部分を含む部分とする。
又、この様な請求項９に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項１０に記載した様に、上記中間素材の軸方向外端部に、パイロット部の内側と連続する状態でこの中間素材の軸方向外端面に開口し、軸方向外側の内輪軌道の内径側に迄達する、奥部に向う程内径が小さくなる円形凹部を設ける。そして、上記押圧ローラにより、上記パイロット部よりも奥部の内周面からこの円形凹部の内周面で上記軸方向外側の内輪軌道の内径側に至る迄の部分を径方向外側に塑性変形させてこの部分の内径を大きくする。
この様な請求項１０に記載した発明を実施する場合に、例えば、請求項１１に記載した様に、上記径方向外側に塑性変形させるべき部分の軸方向に関する幅よりも、外周面の軸方向に関する幅が小さい押圧ローラを使用する。そして、この押圧ローラを自転及び公転させつつ軸方向及び径方向に移動させる事で、上記部分を軸方向全体に亙り径方向外側に塑性変形させる。
或いは、請求項１２に記載した様に、外周面の軸方向に関する幅が、上記径方向外側に塑性変形させるべき部分の軸方向に関する幅と一致する押圧ローラを使用する。そして、この押圧ローラを軸方向に移動させる事なく自転及び公転させつつ径方向に移動させる事で、上記部分を軸方向全体に亙り径方向外側に塑性変形させる。

更には、請求項１３に記載した様に、切削加工により、ハブの軸方向外端面に開口した凹孔のうちでパイロット部よりも軸方向内側に寄った部分のうちの少なくとも一部の内径を、このパイロット部の内径よりも大きくする事もできる。この場合には、先ず、金属製の素材に鍛造加工を施して、鍛造用の金型を抜き取り可能な形状のパイロット部及び凹孔を設けた中間素材とする。その後、この凹孔のうちでこのパイロット部よりも軸方向内側に寄った部分のうちの少なくとも一部を削り取る事により、上記凹孔のうちで上記パイロット部よりも軸方向内側に寄った部分のうちの少なくとも一部の内径をこのパイロット部の内径よりも大きくする。

上述の様な本発明の車輪支持用複列転がり軸受ユニット及びその製造方法によれば、少なくとも、ハブのうちでパイロット部よりも軸方向内側に寄った部分に存在する、強度確保の面から余分な部分の金属材料を除き、軽量化を図れる。
更には、車輪を支持固定する為のフランジの根本部分の強度及び剛性の確保と軽量化とを両立させる事ができる。即ち、ハブの軸方向外端面に開口した凹孔のうちで上記パイロット部よりも軸方向内側に寄った奥部の内径をこのパイロット部の軸方向外端開口部の内径よりも大きくする分、上記ハブの容積を低減してこのハブの軽量化を図れる。又、上記凹孔のうちで上記パイロット部よりも軸方向内側に寄った奥部の内径を押圧ローラの押し付けによる塑性加工（ローリング加工）により拡げれば、この奥部の周囲に存在する、上記フランジ部の根本部分の硬度が高くなり、上記フランジの根本部分の強度及び剛性の確保を図れる。
又、上記フランジと上記パイロット部とが交差している上記根元部分には、使用時に圧縮応力が加わるが、上記奥部の厚さを小さくする事で、この根元部分に加わる圧縮応力を緩和できる。

尚、上記塑性加工による板厚低減は限られており、しかも、板厚が低減しても金属材料が除かれる訳ではないので、上記塑性加工による板厚低減がそのまま軽量化に結び付く事はない。但し、この塑性加工に伴って上記フランジ部の根本部分の硬度が高くなる分、この根元部分の板厚を（塑性変形により小さくなる分以上に）小さくしても、必要とする強度及び剛性を確保できる。従って、予めこの塑性変形させるべき部分の板厚を小さくしておく事で、軽量化を図れる。

［実施の形態の第１例］
図１〜２は、請求項１〜５、８〜１１に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例の特徴は、ハブ２ａを構成するハブ本体３ａに設けたパイロット部１１よりも奥部の内周面から、このハブ本体３ａの軸方向外半中心部に形成した円形凹部２０の内周面に掛けての部分を径方向外方に凹ませる事により、当該部分に環状凹部２１を全周に亙って設けると共に、上記パイロット部１１の開口部を蓋体２６により塞いでいる点にある。その他の部分の構成及び作用は、前述の図６に示した従来構造の第２例と同様であるから、同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。

本例の場合には、ハブ本体３ａの軸方向外半中心部に形成した上記円形凹部２０の深さ（軸方向寸法）を、前述の図６に示した従来構造よりも深く（軸方向寸法を大きく）している。そして、上記ハブ本体３ａの中間部外周面に形成した軸方向外側列の内輪軌道８ａの径方向内側に、上記円形凹部２０の一部を位置させている。この円形凹部２０の内径は、奥部（軸方向内側）に向う程小さくなる。そして、上記パイロット部１１よりも奥部の内周面から上記円形凹部２０の内周面で上記軸方向外側列の内輪軌道８ａの径方向内側に掛けての部分に、径方向外方に凹んだ、上記環状凹部２１を、全周に亙って設けている。この様な環状凹部２１の軸方向外端部の内径Ｒ₂₁は、上記パイロット部１１の開口部の内径Ｒ₁₁よりも大きく（Ｒ₂₁＞Ｒ₁₁）なっている。

上述の様な環状凹部２１を形成する為に本例の場合には、図２に示す様に、この環状凹部２１の軸方向に関する幅Ｗ₂₁よりも外周面の軸方向に関する幅ｗ₂₂が小さい（Ｗ₂₁＞ｗ₂₂）、押圧ローラ２２を使用している。上記環状凹部２１を形成する場合には、この押圧ローラ２２を、図２に矢印Ａ、Ｂで示す様に自転及び公転させつつ、塑性変形させるべき部分に倣って、同図に矢印Ｃで示す様に軸方向及び径方向に移動させる。そして、上記環状凹部２１を形成すべき部分を、軸方向全体に亙り、径方向外側に塑性変形させる。尚、上記公転の為には、上記ハブ本体３ａ側を回転させても良い。

上記図２を参照しつつ、より詳しく説明する。先ず、前述の図８に示す様にして行なう鍛造加工により、上記図２の下半部に示す様な中間素材２３を造る。この中間素材２３は、軸方向中間部乃至軸方向外端寄り部分で上記環状凹部２１を形成すべき部分が、この環状凹部２１の加工後の状態よりも径方向内方に存在する（当該部分の直径が小さい）。この様な中間素材２３は、受型２４と抑え型２５とから成る、分割型の成形金型内にセットして固定した状態で、図２の上半部に示す様に、上記押圧ローラ２２により、上記軸方向中間部乃至軸方向外端寄り部分を径方向外方に押圧する。この結果、当該部分が軸方向全体に亙り径方向外側に塑性変形して、当該部分の内周面に上記環状凹部２１が形成されると同時に、当該部分の外周面に、上記受型２４の内周面の形状が転写される。この受型２４の内周面は、得るべきハブ本体３ａの外周面形状に見合う形状とされているので、上記環状凹部２１を形成した後の状態では、軸方向中間部乃至軸方向外端寄り部分の外周面が所定の形状となった、上記ハブ本体３ａを得られる。

この様にして造られた、このハブ本体３ａの軸方向中間部乃至軸方向外端寄り部分は、上記環状凹部２１の加工時に加工量（塑性変形量）が多くなり、加工硬化の程度が高くなる為、硬度が向上し、厚さ寸法が小さくても、強度及び剛性が高くなる。又、図２の下半部と上半部とを比較すれば明らかな通り、上記環状凹部２１の軸方向外端部でフランジ７の根本部分の加工量が特に多くなるので、このフランジ７の根本部分の強度及び剛性を十分に高くできる。この為、必要とする強度及び剛性を確保しつつ、上記ハブ本体３ａを含む前記ハブ２ａの容量を低減して、このハブ２ａの軽量化を図れる。

又、上記ハブ本体３ａの軸方向中間部で軸方向外側列の内輪軌道８ａを設けた部分の厚さ寸法の変化を小さく抑えられる。この為、図８の（Ａ）に示す様な素材１３から上記中間素材２３を造り、更にこの中間素材２３に上記押圧ローラ２２によるローリング加工を施して上記ハブ本体３ａとする過程で、上記軸方向外側列の内輪軌道８ａを設けた部分のメタルフローの方向を、この内輪軌道８ａの母線の方向に対し平行に近くできる。この為、この内輪軌道８ａの転がり疲れ寿命の確保を図り易くなる。更に、上記フランジ７と前記パイロット部１１とが交差している、このフランジ７の根元部分には、使用時に車輪から加わるモーメントにより、圧縮応力が加わる。本例の場合には、前記環状凹部２１を形成した分、上記根元部分の厚さを、図２の下半部から上半部に示す様に小さくする事で、この根元部分に加わる圧縮応力を緩和できる。

上述の様に、上記環状凹部２１を設ける事で、必要とする強度及び剛性を確保しつつ上記ハブ２ａの軽量化を図れるが、そのままでは、上記環状凹部２１に泥水等の異物が溜まり、このハブ２ａの防錆を図る面等から好ましくない。この為、本例の場合には、前記パイロット部１１の開口部を前記蓋体２６により密封して、上記環状凹部２１に異物が溜まらない様にしている。

［実施の形態の第２例］
図３は、請求項１〜５、８〜１０、１２に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、中間素材２３の軸方向中間部乃至外端寄り部分を径方向外方に塑性変形させる為の押圧ローラ２２ａとして、軸方向寸法が大きなものを使用している。この押圧ローラ２２ａの外周面の母線形状は、加工すべき環状凹部２１の母線形状に合致している。この様な押圧ローラ２２ａにより、上記中間素材２３の軸方向中間部乃至外端寄り部分を径方向外方に塑性変形させつつ、上記環状凹部２１を形成するには、上記押圧ローラ２２ａを軸方向に移動させる事なく自転及び公転させつつ、上記中間素材２３の径方向に移動させる事で、上記中間素材２３の軸方向中間部乃至外端寄り部分を軸方向全体に亙り径方向外側に塑性変形させる。その他の部分の構成及び作用は、上述した実施の形態の第１例の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。

尚、例えば図６〜７に示した構造で、円形凹部２０の奥部で、フランジ７の根元部分よりも更に軸方向内側に寄った部分の内周面部分に存在する金属材料を、旋削等の削り加工により除去する事で、ハブ３の軽量化を図る事もできる。

［実施の形態の第３例］
図４は、請求項１、２、３、６、７に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例は、本発明を駆動輪の為の車輪支持用複列転がり軸受ユニットに適用する場合に就いて示している。即ち、ハブ２ｂの外周面に設けたフランジ７に支持固定する車輪が駆動輪（ＦＲ車、ＭＲ車の後輪、ＦＦ車の前輪、４ＷＤ車の全車輪）であって、上記ハブ２ｂを構成するハブ本体３ｂの中心部に、等速ジョイント２７の駆動軸２８をスプライン係合させる為のスプライン孔２９が設けられている。この様な構造の場合には、上記駆動軸２８の先端部との干渉を防止する必要上、前述の図１に示した、実施の形態の第１例の構造に組み込んだ様な蓋体２６を設ける事は難しい。但し、何らの対策も施さない場合には、パイロット部１１ａにより囲まれた円形凹部２０ａの奥部内周面に形成した環状凹部２１ａに、泥水等の異物が溜まり、上記ハブ２ｂの防錆を図りにくくなる。尚、本例の構造の様なハブ２ｂは、炭素（Ｃ）を０．３〜０．６重量％含む中炭素鋼、或いは、炭素を０．６重量％以上含む高炭素鋼により造る。又、上記環状凹部２１ａは、切削加工により造る。

そこで本例の場合には、上記円形凹部２０ａの奥部に座板３０を、締り嵌めで嵌合し、この座板３０により、上記環状凹部２１ａの内径側開口を全周に亙り塞ぐ事で、この環状凹部２１ａ内に異物が入り込まない様にしている。上記座板３０は、炭素鋼、軸受鋼等、熱処理により上記ハブ本体３ｂのうちで少なくとも上記円形凹部２０ａの奥端面部分よりも表面硬度を高くされた金属板で、円輪状に造られている。この様な座板３０ａの自由状態での外径は、この円形凹部２０ａの奥端部の自由状態での内径よりも僅かに大きくしている。又、軸方向に関する厚さＴ₃₀は、上記環状凹部２１ａの内径側開口の軸方向に関する幅Ｗ₂₁よりも大きく（Ｔ₃₀＞Ｗ₂₁）している。又、上記円形凹部２０ａの奥端面３１は平坦面として、この奥端面３１と上記座板３０の軸方向内側面とを広い面積で当接させられる様にしている。又、この座板３０の内径は、上記駆動軸２８の外径（雄スプラインの歯先円の直径）よりも大きくして、この駆動軸２８を上記座板３０に挿通自在としている。

本例の場合には、上述の様な寸法、形状、性状を有する上記座板３０を上記円形凹部２０ａの奥端部に、締り嵌めで押し込み、この座板３０の軸方向内側面と上記奥端面３１とを突き合わせている為、次の(1) 〜(3) に示す様な作用・効果を得られる。
(1) 上記円形凹部２０ａの奥端部内周面に設けた上記環状凹部２１ａ内に異物が溜まる事を防止し、この異物によって上記ハブ本体３ｂが錆びる事を防止できる。そして、このハブ本体３ｂが錆びる事に伴う、耐久性低下や、異音、振動等の発生防止を図れる。

(2) 上記円形凹部２０ａの奥端面３１部分を、特に焼き入れ硬化しなくても、上記駆動軸２８の先端部に螺着したナット３２の緩み止めを図れる。
即ち、このナット３２の座面が軟らかい場合には、この座面が塑性変形し、この座面とナット３２との突き合わせ面の当接圧が低下して、このナットが緩む可能性がある。この様な原因でのナット３２の緩み止めを図る為に、上記奥端面３１を焼き入れ硬化する事も考えられる。但し、この奥端面３１部分の硬化層と、外側列の内輪軌道８ａ部分に形成した硬化層とが繋がると、上記ハブ本体３ｂの靱性を確保する事が難しくなる。上記奥端面３１部分の硬化層を、ショット・ピーニングにより形成すれば、この奥端面３１部分の硬化層と上記内輪軌道８ａ部分に形成した硬化層とが繋がる事を防止できるが、この奥端面３１部分の硬化層の形成作業が面倒になる。
これに対して、本例の構造に組み込む上記座板３０として、硬度が高いものを使用すれば、上記奥端面３１部分に硬化層を形成しなくても、上述の様な原因でのナット３２の緩み止めを図れるので、低コストで、しかも、上記ハブ本体３ｂの靱性を十分に確保できる構造を実現できる。

(3) 上記円形凹部２０ａの奥部に上記座板３０が圧入されている為、パイロット部１１ａに作用するラジアル方向の力を、この力の作用点及びその近傍部分だけでなく、上記座板３０を介してこのパイロット部１１ａの他の部分でも支承できる。この為、例えば、このパイロット部１１ａに大きなモーメントが加わった場合にも、このパイロット部１１ａの一部（作用点）に大きな応力が発生する事を防止して、このパイロット部１１ａの変形を抑えられる。言い換えれば、このパイロット部１１ａの内径変化を抑えて、このパイロット部１１ａの強度及び剛性を向上させる事ができる。

尚、本例の様に、本発明を駆動輪の為の車輪支持用複列転がり軸受ユニットに適用する場合に、ハブ２ｂを構成すべくハブ本体３ｂに内輪４を結合固定する為には、必ずしもこのハブ本体３ｂの軸方向内端部にかしめ部１０を形成する必要はない。単に上記ハブ本体３ｂの軸方向内端部に上記内輪４を外嵌しておくだけでも、上記ハブ２ｂと等速ジョイント２７とを結合固定するのに伴って、上記内輪４を上記ハブ本体３ｂに対し、不離に結合できる。又、図４には、複列に配置した転動体６、６のピッチ円直径を互いに同じとした構造を示したが、前述した実施の形態の第１〜２例と同様に、外側列の転動体のピッチ円直径を、内側列の転動体のピッチ円直径よりも大きくしても良い事は勿論である。

本発明の実施の形態の第１例を示す半部断面図。 ハブ本体の内周面を加工する状態の第１例を示す断面図。 同第２例を示す断面図。 本発明の実施の形態の第３例を示す断面図。 従来構造の第１例を示す半部断面図。 同第２例を示す断面図。 同第３例を示す断面図。 ハブ本体の加工方法を工程順に示す斜視図。

符号の説明

１、１ａ、１ｂ 車輪支持用複列転がり軸受ユニット
２、２ａ、２ｂ ハブ
３、３ａ、３ｂ ハブ本体
４ 内輪
５ 外輪
６、６ａ、６ｂ 転動体
７ フランジ
８ａ、８ｂ 内輪軌道
９ 小径段部
１０ かしめ部
１１、１１ａ パイロット部
１２ａ、１２ｂ 外輪軌道
１３ 素材
１４ 第一中間素材
１５ 第二中間素材
１６ 柱状部
１７ 円板部
１８ 第三中間素材
１９ バリ
２０、２０ａ 円形凹部
２１、２１ａ 環状凹部
２２、２２ａ 押圧ローラ
２３ 中間素材
２４ 受型
２５ 抑え型
２６ 蓋体
２７ 等速ジョイント
２８ 駆動軸
２９ スプライン孔
３０ 座板
３１ 奥端面
３２ ナット

Claims (13)

1. 内周面に複列の外輪軌道を有し、使用時に懸架装置に支持固定される外輪と、外周面の軸方向外端寄り部分に車輪を支持固定する為のフランジを、同じく軸方向中間部及び軸方向内端部に複列の内輪軌道を、このフランジよりも軸方向外方に突出した軸方向外端部に円筒状のパイロット部を、それぞれ有し、使用時に上記車輪と共に回転するハブと、上記両外輪軌道と上記両内輪軌道との間に、両列毎に複数個ずつ転動自在に設けられた転動体とを備えた車輪支持用複列転がり軸受ユニットに於いて、上記ハブの軸方向外端面に開口した凹孔のうちで上記パイロット部よりも軸方向内側に寄った部分のうちの少なくとも一部の内径が、このパイロット部の内径よりも大きくなっている車輪支持用複列転がり軸受ユニット。
2. 内径がパイロット部の内径よりも大きくなっている部分が、フランジの径方向内側部分を含む部分である、請求項１に記載した車輪支持用複列転がり軸受ユニット。
3. 軸方向外側の列の転動体のピッチ円直径が、軸方向内側の列の転動体のピッチ円直径よりも大きい、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載した車輪支持用複列転がり軸受ユニット。
4. フランジの径方向内側部分を含む部分の内径が塑性加工により広げられている、請求項２〜３のうちの何れか１項に記載した車輪支持用複列転がり軸受ユニット。
5. パイロット部の軸方向外端開口部が、蓋体により塞がれている、請求項１〜４のうちの何れか１項に記載した車輪支持用複列転がり軸受ユニット。
6. フランジに支持固定する車輪が駆動輪であって、ハブの中心部に等速ジョイントの駆動軸をスプライン係合させる為のスプライン孔が設けられており、凹孔のうちのパイロット部よりも軸方向内側に寄った部分のうちの少なくとも一部で、内径がこのパイロット部の内径よりも大きくなっている部分の、このパイロット側の開口が、上記凹孔の奥部に嵌合された円輪状の座板により塞がれている、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載した車輪支持用転がり軸受ユニット。
7. 座板の硬度が、凹孔の奥部でこの座板が突き当てられている部分の硬度よりも高い、請求項６に記載した車輪支持用転がり軸受ユニット。
8. 内周面に複列の外輪軌道を有し、使用時に懸架装置に支持固定される外輪と、外周面の軸方向外端寄り部分に車輪を支持固定する為のフランジを、同じく軸方向中間部及び軸方向内端部に複列の内輪軌道を、このフランジよりも軸方向外方に突出した軸方向外端部に円筒状のパイロット部を、それぞれ有し、使用時に上記車輪と共に回転するハブと、上記両外輪軌道と上記両内輪軌道との間に、両列毎に複数個ずつ転動自在に設けられた転動体とを備え、上記ハブの軸方向外端面に開口した凹孔のうちで上記パイロット部よりも軸方向内側に寄った部分のうちの少なくとも一部の内径が、このパイロット部の内径よりも大きくなっている車輪支持用複列転がり軸受ユニットの製造方法であって、金属製の素材に鍛造加工を施して、鍛造用の金型を抜き取り可能な形状のパイロット部及び凹孔を設けた中間素材とした後、この凹孔のうちでこのパイロット部よりも軸方向内側に寄った部分のうちの少なくとも一部の内周面に、このパイロット部の内径よりも小さな内径を有する押圧ローラの外周面を押し付け、この押圧ローラを自転させつつ、この押圧ローラの自転軸を上記凹孔に対し、相対的に公転させる事により、この凹孔のうちで上記パイロット部よりも軸方向内側に寄った部分のうちの少なくとも一部の内径をこのパイロット部の内径よりも大きくする、車輪支持用複列転がり軸受ユニットの製造方法。
9. 内径がパイロット部の内径よりも大きくなっている部分が、フランジの径方向内側部分を含む部分である、請求項８に記載した車輪支持用複列転がり軸受ユニットの製造方法。
10. 中間素材の軸方向外端部に、パイロット部の内側と連続する状態でこの中間素材の軸方向外端面に開口し、軸方向外側の内輪軌道の内径側に迄達する、奥部に向う程内径が小さくなる円形凹部を設け、押圧ローラにより、上記パイロット部よりも奥部の内周面からこの円形凹部の内周面で上記軸方向外側の内輪軌道の内径側に至る迄の部分を径方向外側に塑性変形させてこの部分の内径を大きくする、請求項９に記載した車輪支持用複列転がり軸受ユニットの製造方法。
11. 径方向外側に塑性変形させるべき部分の軸方向に関する幅よりも、外周面の軸方向に関する幅が小さい押圧ローラを使用し、この押圧ローラを自転及び公転させつつ軸方向及び径方向に移動させる事で、上記部分を軸方向全体に亙り径方向外側に塑性変形させる、請求項１０に記載した車輪支持用複列転がり軸受ユニットの製造方法。
12. 外周面の軸方向に関する幅が、径方向外側に塑性変形させるべき部分の軸方向に関する幅と一致する押圧ローラを使用し、この押圧ローラを軸方向に移動させる事なく自転及び公転させつつ径方向に移動させる事で、上記部分を軸方向全体に亙り径方向外側に塑性変形させる、請求項１０に記載した車輪支持用複列転がり軸受ユニットの製造方法。
13. 内周面に複列の外輪軌道を有し、使用時に懸架装置に支持固定される外輪と、外周面の軸方向外端寄り部分に車輪を支持固定する為のフランジを、同じく軸方向中間部及び軸方向内端部に複列の内輪軌道を、このフランジよりも軸方向外方に突出した軸方向外端部に円筒状のパイロット部を、それぞれ有し、使用時に上記車輪と共に回転するハブと、上記両外輪軌道と上記両内輪軌道との間に、両列毎に複数個ずつ転動自在に設けられた転動体とを備え、上記ハブの軸方向外端面に開口した凹孔のうちで上記パイロット部よりも軸方向内側に寄った部分のうちの少なくとも一部の内径が、このパイロット部の内径よりも大きくなっている車輪支持用複列転がり軸受ユニットの製造方法であって、金属製の素材に鍛造加工を施して、鍛造用の金型を抜き取り可能な形状のパイロット部及び凹孔を設けた中間素材とした後、この凹孔のうちでこのパイロット部よりも軸方向内側に寄った部分のうちの少なくとも一部を削り取る事により、上記凹孔のうちで上記パイロット部よりも軸方向内側に寄った部分のうちの少なくとも一部の内径をこのパイロット部の内径よりも大きくする、車輪支持用複列転がり軸受ユニットの製造方法。

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