JP2008284960A

JP2008284960A - 車輪用軸受装置

Info

Publication number: JP2008284960A
Application number: JP2007130614A
Authority: JP
Inventors: Makoto Tomoue; 真友上; Shigeaki Fukushima; 茂明福島; Kiyoshige Yamauchi; 清茂山内; Hikari Umekida; 光梅木田
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2007-05-16
Filing date: 2007-05-16
Publication date: 2008-11-27
Anticipated expiration: 2027-05-16
Also published as: JP5252834B2

Abstract

【課題】車輪取付フランジの形状・寸法を変更することなく、また、その面振れを劣化させることなく、軽量化を図りつつ、回転曲げ条件下でのハブ輪の強度、耐久性を向上させた車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】ハブ輪１と外側継手部材１０とが一体に塑性結合された第４世代構造の車輪用軸受装置において、インナー側の転動体６列のピッチ円直径ＰＣＤｉがアウター側の転動体６列のピッチ円直径ＰＣＤｏよりも大径に設定され、このインナー側の転動体６の個数がアウター側よりも多く設定されると共に、ハブ輪１が炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中炭素鋼で形成され、調質処理されて表面硬さが３５ＨＲＣ以下に設定され、内側転走面１ａとシール１９のシールランド部となる車輪取付フランジ７のインナー側の基部２５が高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層２１が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等の車両の車輪を車体に対して回転自在に支承した車輪用軸受装置に関し、特に回転曲げ条件下でのハブ輪の強度、耐久性を向上させた車輪用軸受装置に関するものである。

自動車の車輪用軸受装置には、従動輪用と駆動輪用とがあり、それぞれの用途に応じて種々の形式のものがあるが、例えば、図４に示す従来の駆動輪用の車輪用軸受装置では、ハブ輪５１と内輪５２とを備えた内方部材５０と、複列の転動体５３、５４と、外方部材５５と、そして、エンジン動力をハブ輪５１に伝達する等速自在継手５６を主要な構成要素としている。こうした車輪用軸受装置において、車輪（図示せず）およびブレーキロータ５７を支持するハブ輪５１には、鍛造の容易性、切削性、熱処理性、あるいは経済性の面からＳ５３Ｃ等の機械構造用の中炭素鋼が採用されている。このハブ輪５１をはじめこの種の車輪用軸受装置の小型・軽量化を図ることは、自動車の燃費向上と走行安定性の向上に大きく寄与するため、ハブ輪５１の車輪取付フランジ５８のリブ化や薄肉化が進んでいる。しかし、このハブ輪５１自体の機械的強度が、素材である中炭素鋼の疲労限に近付きつつあり、これ以上の小型・軽量化を図ることは難しくなってきている。

特に、この種の構造のハブ輪５１においては、軽量化のために車輪取付フランジ５８を薄肉化する場合、そのアウトボード側の付け根部、すなわち、ブレーキロータ取付面５９から円筒状のパイロット部６０に延びる隅部６１に回転曲げの応力が集中し、対策が必要である。したがって、この隅部６１の寸法、つまり曲率半径を大きくすることによって発生応力を緩和することも考えられるが、これでは車輪取付フランジ５８に取り付けられるブレーキロータ５７との干渉が問題となるため、隅部６１の曲率半径を大きくするのにも限界がある。

このような背景において、本出願人は、車輪取付フランジ５８の形状・寸法を変更することなく軽量化を図り、かつハブ輪５１の強度アップを図ることができる車輪用軸受装置を既に提案している。この車輪用軸受装置は、図５に示すように、ハブ輪５１の車輪取付フランジ５８の隅部６１に表面硬化層６２を高周波焼入れ等によって形成している。これにより、回転曲げ疲労の最弱部となる車輪取付フランジ５８の隅部６１を高強度化することができ、ハブ輪５１の耐久性を図ることができる。

また、これ以外の部位、すなわち、図示しない外方部材５５のアウトボード側端部に装着されたシールのシールリップが摺接するシールランド部をはじめ、軌道面から小径段部の各部位ａ〜ｄに亙って、高周波焼入れ等によって表面硬化層６３を形成している。さらには、ハブ輪５１の内周面に形成されたセレーション部６４にも表面硬化層６５を形成している。こうした表面硬化層６３、６５により、各部位ａ〜ｄ等において要求される回転曲げ疲労強度、耐摩耗性、転がり疲労寿命等を向上させることができる。
特開２００２−８７００８号公報

こうした従来の車輪用軸受装置では、ハブ輪５１の車輪取付フランジ５８の隅部６１に表面硬化層６２を形成することにより、車輪取付フランジ５８の形状・寸法を変更することなく、軽量化を図りつつハブ輪５１の強度アップを図ることができる。然しながら、隅部６１に表面硬化層６２を形成する高周波焼入れ工程で、車輪取付フランジ５８に熱処理変形が生じ、ブレーキロータ取付面５９の面振れが大きくなるという新たな問題が発生した。この傾向は車輪取付フランジ５８の薄肉化にも起因している。この面振れは、ブレーキロータ５７の振れに影響してブレーキジャダーを誘発することになり、自動車の操縦安定性やドライブフィーリングが低下する恐れがある。ここで、ハブ輪５１の熱処理後にこのブレーキロータ取付面５９をさらに旋削加工し、変形分を修正して面振れを改善する方法も考えられるが、隅部６１と未焼入れ部であるブレーキロータ取付面５９とに硬度差があるため、隅部６１の表面硬化層６２との境界部に僅かな段差が発生するという一種ジレンマ的な問題が内在していた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、車輪取付フランジの形状・寸法を変更することなく、また、その面振れを劣化させることなく、軽量化を図りつつ、回転曲げ条件下でのハブ輪の強度、耐久性を向上させ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、ハブ輪と複列の転がり軸受および等速自在継手がユニット化された車輪用軸受装置であって、外周に懸架装置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が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪に嵌合され、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前記等速自在継手の外側継手部材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転動体と、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備え、前記ハブ輪と外側継手部材とが一体に塑性結合された車輪用軸受装置において、前記複列の転動体列のうちインナー側の転動体列のピッチ円直径がアウター側の転動体列のピッチ円直径よりも大径に設定され、このインナー側の転動体の個数が前記アウター側の転動体の個数よりも多く設定されると共に、前記ハブ輪が炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中炭素鋼で形成されて所定の表面硬さに調質処理され、前記内側転走面と前記シールのシールランド部となる前記車輪取付フランジのインナー側の基部が高周波焼入れによって表面に所定の硬化層が形成されている。

このように、ハブ輪と外側継手部材とが一体に塑性結合された第４世代構造の車輪用軸受装置において、複列の転動体列のうちインナー側の転動体列のピッチ円直径がアウター側の転動体列のピッチ円直径よりも大径に設定され、このインナー側の転動体の個数がアウター側の転動体の個数よりも多く設定されると共に、ハブ輪が炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中炭素鋼で形成されて所定の表面硬さに調質処理され、内側転走面とシールのシールランド部となる車輪取付フランジのインナー側の基部が高周波焼入れによって表面に所定の硬化層が形成されているので、軸受スペースを有効に活用して装置の軽量・コンパクト化を図り、軸受剛性の増大と軸受の長寿命化を図ると共に、車輪取付フランジの形状・寸法を変更することなく、また、現行の加工方法や既存設備のままでハブ輪の強度・耐久性を高めることができる。

好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記ハブ輪の調質処理後の表面硬さが３５ＨＲＣ以下に設定されていれば、切削等の加工性が向上すると共に、熱処理変形を抑制することができる。また、車輪取付フランジに圧入されるハブボルトのボルト孔の表面硬さがハブボルトの表面硬さに近付き、ハブボルトを圧入する時に、ナールが潰れて固着力が低下するのを防止できると共に、圧入後のブレーキロータ取付面の変形を防止して、ブレーキジャダーの原因となる面振れを抑えることができる。

また、請求項３に記載の発明のように、前記ハブ輪の内周に硬化した凹凸部が形成されると共に、前記外側継手部材が、カップ状のマウス部と、このマウス部の底部となる肩部と、この肩部から軸方向に延び、前記ハブ輪に所定のシメシロを介して内嵌されるインロウ部、およびこのインロウ部の端部に形成された嵌合部とからなるステム部とを備え、前記嵌合部を拡径することにより、当該嵌合部を塑性変形させて前記ハブ輪の凹凸部に食い込ませて加締め、前記ハブ輪と外側継手部材が塑性結合されて一体化されていても良い。

また、請求項４に記載の発明のように、前記外側継手部材が、カップ状のマウス部と、このマウス部の底部となる肩部と、この肩部から軸方向に延びる円筒状の小径段部とを備え、内周に硬化した凹凸部が形成されると共に、前記ハブ輪が、前記内側転走面から軸方向に延び、前記外側継手部材に所定のシメシロを介して内嵌されるインロウ部、およびこのインロウ部の端部に形成された嵌合部からなるステム部を備え、前記嵌合部を拡径することにより、当該嵌合部を塑性変形させて前記外側継手部材の凹凸部に食い込ませて加締め、前記ハブ輪と外側継手部材が塑性結合されて一体化されていても良い。このように、ハブ輪と外側継手部材が塑性結合されて一体化されていれば、結合部の緩みを防止し、長期間に亙って初期に設定された軸受予圧を維持することができる。

また、請求項５に記載の発明のように、前記車輪取付フランジにハブボルトを圧入した後に、前記ブレーキロータ取付面が旋削加工されていれば、ブレーキロータ取付面の面振れをさらに向上させることができると共に、従来のように、硬化された隅部との硬度差によりブレーキロータ取付面に旋削加工による段差が生じる恐れがない。

本発明に係る車輪用軸受装置は、ハブ輪と複列の転がり軸受および等速自在継手がユニット化された車輪用軸受装置であって、外周に懸架装置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が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪に嵌合され、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前記等速自在継手の外側継手部材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転動体と、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備え、前記ハブ輪と外側継手部材とが一体に塑性結合された車輪用軸受装置において、前記複列の転動体列のうちインナー側の転動体列のピッチ円直径がアウター側の転動体列のピッチ円直径よりも大径に設定され、このインナー側の転動体の個数が前記アウター側の転動体の個数よりも多く設定されると共に、前記ハブ輪が炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中炭素鋼で形成されて所定の表面硬さに調質処理され、前記内側転走面と前記シールのシールランド部となる前記車輪取付フランジのインナー側の基部が高周波焼入れによって表面に所定の硬化層が形成されているので、軸受スペースを有効に活用して装置の軽量・コンパクト化を図り、軸受剛性の増大と軸受の長寿命化を図ると共に、車輪取付フランジの形状・寸法を変更することなく、また、現行の加工方法や既存設備のままでハブ輪の強度・耐久性を高めることができる。

ハブ輪と複列の転がり軸受および等速自在継手がユニット化された車輪用軸受装置であって、外周に懸架装置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円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪に嵌合される中空状のステム部を一体に有し、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前記等速自在継手の外側継手部材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転動体と、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備え、前記ハブ輪の内周に硬化した凹凸部が形成されると共に、前記外側継手部材のステム部を拡径させて前記凹凸部に食い込ませて加締め、前記ハブ輪と外側継手部材とが一体に塑性結合された車輪用軸受装置において、前記複列の転動体列のうちインナー側の転動体列のピッチ円直径がアウター側の転動体列のピッチ円直径よりも大径に設定され、このインナー側の転動体の個数が前記アウター側の転動体の個数よりも多く設定されると共に、前記ハブ輪が炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中炭素鋼で形成され、調質処理されて表面硬さが３５ＨＲＣ以下に設定され、前記内側転走面と前記シールのシールランド部となる前記車輪取付フランジのインナー側の基部が高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層が形成されている。

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、ハブ輪１と複列の転がり軸受２および等速自在継手３をユニット化して構成され、第４世代と称される構成を備えている。複列の転がり軸受２は、外方部材４と内方部材５、および両部材間に収容された複列の転動体（ボール）６、６とを備えている。

外方部材４はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中炭素鋼で形成され、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４ｃを一体に有し、内周に複列の外側転走面４ａ、４ｂが形成されている。そして、これら複列の外側転走面４ａ、４ｂ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。

内方部材５は、ハブ輪１と、このハブ輪１に内嵌された後述する外側継手部材１０とを備えている。ハブ輪１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７を一体に有し、外周に複列の外側転走面４ａ、４ｂに対向する一方（アウター側）の内側転走面１ａと、この内側転走面１ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部１ｂが形成されている。車輪取付フランジ７の周方向等配には車輪を固定するハブボルト８が植設されている。このハブ輪１はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中炭素鋼で形成され、内側転走面１ａをはじめ、後述するアウター側のシール１９のシールランド部となる車輪取付フランジ７のインナー側の基部２５から小径段部１ｂに亙って高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に所定の硬化層２１（図中クロスハッチングにて示す）が形成されている。

ここで、ハブ輪１の内周には凹凸部９が形成されている。この凹凸部９はアヤメローレット状に形成され、旋削等により独立して形成された複数の環状溝と、ブローチ加工等により形成された複数の軸方向溝とを略直交させて構成した交叉溝、あるいは、互いに傾斜した螺旋溝で構成した交叉溝からなる。また、凹凸部９は、良好な食い込み性を確保するためにその凸部の先端部が三角形状等の尖塔形状に形成されると共に、高周波焼入れによって所定の硬化層２２（図中クロスハッチングにて示す）が形成されている。

等速自在継手３は、外側継手部材１０と、継手内輪１１と、ケージ１２およびトルク伝達ボール１３からなる。外側継手部材１０は、カップ状のマウス部１４と、このマウス部１４の底部をなす肩部１５と、この肩部１５から軸方向に延びる中空状のステム部１６が一体に形成されている。そして、肩部１５の外周に、外方部材４の複列の外側転走面４ａ、４ｂに対向する他方（インナー側）の内側転走面１０ａが形成されている。また、ステム部１６には、ハブ輪１の小径段部１ｂに所定のシメシロを介して円筒嵌合するインロウ部１６ａと、このインロウ部１６ａの端部に嵌合部１６ｂがそれぞれ形成されている。

外側継手部材１０はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中炭素鋼で形成され、内側転走面１０ａをはじめ、肩部１５の外周からステム部１６のインロウ部１６ａに亙って高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に所定の硬化層２３（図中クロスハッチングにて示す）が形成されている。なお、嵌合部１６ｂは鍛造後の表面硬さの生のままとされている。

外方部材４と内方部材５のそれぞれの転走面４ａ、１ａと４ｂ、１０ａ間に複列の転動体６、６が収容され、保持器１７、１８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４と内方部材５との間に形成される環状空間の開口部にはシール１９、２０が装着され、軸受内部に封入し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。なお、ここでは、複列の転がり軸受２として転動体６にボールを用いた複列アンギュラ玉軸受を例示したが、これに限らず、例えば、転動体に円すいころを用いた複列円すいころ軸受であっても良い。

ここで、本実施形態では、インナー側の転動体６列のピッチ円直径ＰＣＤｉがアウター側の転動体６列のピッチ円直径ＰＣＤｏよりも大径に設定されている。すなわち、複列の転動体６、６列のピッチ円直径ＰＣＤｏ、ＰＣＤｉの違いに伴い、内方部材５において、外側継手部材１０における内側転走面１０ａの溝底径はハブ輪１における内側転走面１ａの溝底径よりも拡径して形成されている。一方、外方部材４において、インナー側の外側転走面４ｂの溝底径がアウター側の外側転走面４ａの溝底径よりも拡径して形成されている。したがって、複列の転動体６、６の外径は同じであるが、軸受スペースを有効に活用してピッチ円直径ＰＣＤｏ、ＰＣＤｉを異ならすことができ、インナー側の転動体６列の個数をアウター側の転動体６列の個数よりも多く収容することができる。したがって、装置の軽量・コンパクト化を図ると共に、軸受剛性の増大と軸受の長寿命化を図ることができる。

ハブ輪１と外側継手部材１０との一体化は、ハブ輪１に外側継手部材１０のステム部１６が所定のシメシロで圧入され、小径段部１ｂの端面に外側継手部材１０の肩部１５が衝合された状態で、嵌合部１６ｂの内径にマンドレル等の拡径治具をアウター側に押し込んで嵌合部１６ｂを拡径することにより行われる。すなわち、嵌合部１６ｂを塑性変形させてハブ輪１の凹凸部９に食い込ませて加締めることにより、ハブ輪１と外側継手部材１０が塑性結合されて一体化されている。これにより、結合部の緩みを防止し、長期間に亙って初期に設定された軸受予圧を維持することができる。符号２４は、外側継手部材１０の肩部１５に内嵌されたエンドキャップで、継手内部に封入された潤滑グリースの外部への漏洩と、外部から継手内部に雨水やダスト等の異物が侵入するのを防止している。

ハブ輪１は、素材を熱間鍛造後、旋削加工によって所望の形状・寸法に形成され、その後、後述する調質処理が施されている。そして、図２に示すように、車輪取付フランジ７におけるアウター側の付け根部、すなわち、ブレーキロータ取付面２６と、ブレーキロータ（図示せず）の支持面となる円筒状のパイロット部２７との間の隅部２８は、ブレーキロータが干渉しない程度の曲率半径を有する円弧面（またはヌスミ）に形成されている。

本実施形態では、ハブ輪１は、高周波による４００℃以上の高温焼戻しをして、トルースタイトまたはソルバイト組織にする、所謂調質処理が施されている。この調質処理により組織は粒状化し、引張、曲げ、衝撃値等の機械的性質が上昇して延性や靭性が高まる。ここでは、ハブ輪１の調質処理により、車輪取付フランジ７のブレーキロータ取付面２６とパイロット部２７および隅部２８の調質処理後の表面硬さが３５ＨＲＣ以下に設定されている。これにより、切削等の加工性が向上すると共に、熱処理変形を抑制することができる。また、車輪取付フランジ７に圧入されるハブボルト８のボルト孔８ａの表面硬さがハブボルト８の表面硬さに近付き、ハブボルト８を圧入する時に、ナール（セレーション）が潰れて固着力が低下するのを防止できると共に、圧入後のブレーキロータ取付面２６の変形を防止して、ブレーキジャダーの原因となる面振れを抑えることができる。

このように、ハブ輪１を旋削加工後に調質処理を施し、所望の表面硬さに設定することにより、車輪取付フランジ７の形状・寸法を変更することなく、また現行の加工方法や既存設備のままで、回転曲げ疲労の最弱部となる隅部２８および基部２５の強度を高めることができ、ハブ輪１の軽量・コンパクト化を図りつつ、耐久性を向上させることができる。

なお、車輪取付フランジ７におけるブレーキロータ取付面２６の面振れをさらに向上させるため、ハブボルト８を圧入した後にブレーキロータ取付面２６を旋削加工することもできるので、従来のように、硬化された隅部との硬度差によりブレーキロータ取付面２６に旋削加工による段差が生じる恐れがない。

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である。なお、この実施形態は、基本的には前述した実施形態と塑性結合部の構成が異なるだけで、その他第１の実施形態と同一部位、同一部品、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、ハブ輪２９と複列の転がり軸受３０および等速自在継手３１をユニット化して構成され、第４世代と称される構成を備えている。複列の転がり軸受３０は、外方部材４と内方部材３２、および両部材間に収容された複列の転動体６、６とを備えている。

内方部材３２は、ハブ輪２９と、このハブ輪２９に外嵌された後述する外側継手部材３５とを備えている。ハブ輪２９は、アウター側の端部に車輪取付フランジ７を一体に有し、外周に複列の外側転走面４ａ、４ｂに対向する一方（アウター側）の内側転走面１ａと、この内側転走面１ａから軸方向に延びる中空状のステム部３３が形成されている。このステム部３３は、外側継手部材３５に所定のシメシロを介して円筒嵌合するインロウ部３３ａと、このインロウ部３３ａの端部に嵌合部３３ｂがそれぞれ形成されている。

ハブ輪２９はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中炭素鋼で形成され、内側転走面１ａをはじめ、アウター側のシール１９のシールランド部となる車輪取付フランジ７のインナー側の基部２５からステム部３３に亙って高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に所定の硬化層３４（図中クロスハッチングにて示す）が形成されている。なお、嵌合部３３ｂは鍛造後の表面硬さの生のままとされている。

等速自在継手３１は、外側継手部材３５と、図示しない継手内輪とケージおよびトルク伝達ボールからなる。外側継手部材３５は、カップ状のマウス部１４と、このマウス部１４の底部をなす肩部３６と、この肩部３６から軸方向に延びる円筒状の小径段部３７が一体に形成されている。そして、肩部３６の外周に、外方部材４の複列の外側転走面４ａ、４ｂに対向する他方（インナー側）の内側転走面１０ａが形成されると共に、内周に硬化された凹凸部９が形成されている。

外側継手部材３５はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中炭素鋼で形成され、内側転走面１０ａをはじめ、後述するインナー側のシール３８のシールランド部となる肩部３６の外周から小径段部３７に亙って高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に所定の硬化層３９（図中クロスハッチングにて示す）が形成されている。

外方部材４と内方部材３２のそれぞれの転走面４ａ、１ａと４ｂ、１０ａ間に複列の転動体６、６が収容され、保持器１７、１８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４と内方部材３２との間に形成される環状空間の開口部にはシール１９、３８が装着され、軸受内部に封入し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、本実施形態では、前述した実施形態と同様、インナー側の転動体６列のピッチ円直径ＰＣＤｉがアウター側の転動体６列のピッチ円直径ＰＣＤｏよりも大径に設定されている。そして、インナー側の転動体６列の個数がアウター側の転動体６列の個数よりも多く設定されている。したがって、装置の軽量・コンパクト化を図ると共に、軸受剛性の増大と軸受の長寿命化を図ることができる。

外側継手部材３５にハブ輪２９のステム部３３が所定のシメシロで圧入され、ハブ輪２９の嵌合部３３ｂの内径にマンドレル等の拡径治具を押し込んで嵌合部３３ｂを拡径することにより塑性変形させて外側継手部材３５の凹凸部９に食い込ませて加締めることにより、ハブ輪２９と外側継手部材３５が塑性結合されて一体化されている。

ハブ輪２９は、素材を熱間鍛造後、旋削加工によって所望の形状・寸法に形成され、その後、高周波による４００℃以上の高温焼戻しをして調質処理が施されている。そして、ハブ輪２９の調質処理により、車輪取付フランジ７のブレーキロータ取付面２６とパイロット部２７および隅部２８の調質処理後の表面硬さが３５ＨＲＣ以下に設定されている。これにより、車輪取付フランジ７の形状・寸法を変更することなく、また現行の加工方法や既存設備のままで、回転曲げ疲労の最弱部となる隅部２８および基部２５の強度を高めることができ、ハブ輪２９の軽量・コンパクト化を図りつつ、耐久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、ハブ輪と外側継手部材が塑性結合された第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のハブ輪単体を示す拡大図である。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。従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。図４のハブ輪単体を示す拡大図である。

符号の説明

１、２９・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
１ａ、１０ａ・・・・・・・・・・・内側転走面
１ｂ、３７・・・・・・・・・・・・小径段部
２、３０・・・・・・・・・・・・・複列の転がり軸受
３、３１・・・・・・・・・・・・・等速自在継手
４・・・・・・・・・・・・・・・・外方部材
４ａ、４ｂ・・・・・・・・・・・・外側転走面
４ｃ・・・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
５、３２・・・・・・・・・・・・・内方部材
６・・・・・・・・・・・・・・・・転動体
７・・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
８・・・・・・・・・・・・・・・・ハブボルト
８ａ・・・・・・・・・・・・・・・ボルト孔
９・・・・・・・・・・・・・・・・凹凸部
１０、３５・・・・・・・・・・・・外側継手部材
１１・・・・・・・・・・・・・・・継手内輪
１２・・・・・・・・・・・・・・・ケージ
１３・・・・・・・・・・・・・・・トルク伝達ボール
１４・・・・・・・・・・・・・・・マウス部
１５、３６・・・・・・・・・・・・肩部
１６・・・・・・・・・・・・・・・ステム部
１６ａ、３３ａ・・・・・・・・・・インロウ部
１６ｂ、３３ｂ・・・・・・・・・・嵌合部
１７、１８・・・・・・・・・・・・保持器
１９、２０、３８・・・・・・・・・シール
２１、２２、２３、３４、３９・・・硬化層
２５・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジのインナー側の基部
２６・・・・・・・・・・・・・・・ブレーキロータ取付面
２７・・・・・・・・・・・・・・・パイロット部
２８・・・・・・・・・・・・・・・隅部
５０・・・・・・・・・・・・・・・内方部材
５１・・・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
５２・・・・・・・・・・・・・・・内輪
５３、５４・・・・・・・・・・・・転動体
５５・・・・・・・・・・・・・・・外方部材
５６・・・・・・・・・・・・・・・等速自在継手
５７・・・・・・・・・・・・・・・ブレーキロータ
５８・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
５９・・・・・・・・・・・・・・・ブレーキロータ取付面
６０・・・・・・・・・・・・・・・パイロット部
６１・・・・・・・・・・・・・・・隅部
６２、６３、６５・・・・・・・・・表面硬化層
６４・・・・・・・・・・・・・・・セレーション部
ａ〜ｄ・・・・・・・・・・・・・・部位
ＰＣＤｉ・・・・・・・・・・・・・インナー側の転動体列のピッチ円直径
ＰＣＤｏ・・・・・・・・・・・・・アウター側の転動体列のピッチ円直径

Claims

ハブ輪と複列の転がり軸受および等速自在継手がユニット化された車輪用軸受装置であって、
外周に懸架装置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が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪に嵌合され、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前記等速自在継手の外側継手部材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転動体と、
前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備え、
前記ハブ輪と外側継手部材とが一体に塑性結合された車輪用軸受装置において、
前記複列の転動体列のうちインナー側の転動体列のピッチ円直径がアウター側の転動体列のピッチ円直径よりも大径に設定され、このインナー側の転動体の個数が前記アウター側の転動体の個数よりも多く設定されると共に、
前記ハブ輪が炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中炭素鋼で形成されて所定の表面硬さに調質処理され、前記内側転走面と前記シールのシールランド部となる前記車輪取付フランジのインナー側の基部が高周波焼入れによって表面に所定の硬化層が形成されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
前記ハブ輪の調質処理後の表面硬さが３５ＨＲＣ以下に設定されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
前記ハブ輪の内周に硬化した凹凸部が形成されると共に、前記外側継手部材が、カップ状のマウス部と、このマウス部の底部となる肩部と、この肩部から軸方向に延び、前記ハブ輪に所定のシメシロを介して内嵌されるインロウ部、およびこのインロウ部の端部に形成された嵌合部とからなるステム部とを備え、前記嵌合部を拡径することにより、当該嵌合部を塑性変形させて前記ハブ輪の凹凸部に食い込ませて加締め、前記ハブ輪と外側継手部材が塑性結合されて一体化されている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
前記外側継手部材が、カップ状のマウス部と、このマウス部の底部となる肩部と、この肩部から軸方向に延びる円筒状の小径段部とを備え、内周に硬化した凹凸部が形成されると共に、前記ハブ輪が、前記内側転走面から軸方向に延び、前記外側継手部材に所定のシメシロを介して内嵌されるインロウ部、およびこのインロウ部の端部に形成された嵌合部からなるステム部を備え、前記嵌合部を拡径することにより、当該嵌合部を塑性変形させて前記外側継手部材の凹凸部に食い込ませて加締め、前記ハブ輪と外側継手部材が塑性結合されて一体化されている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
前記車輪取付フランジにハブボルトを圧入した後に、ブレーキロータ取付面が旋削加工されている請求項１乃至４いずれかに記載の車輪用軸受装置。