JP2009162335A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】寿命の向上を図ることができて高品質となる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２６，２７が形成された外輪２５と、外周に外輪の外側転走面に対向する内側転走面２８，２９が形成された一対の内輪２４Ａ、２４Ｂと、外輪２５の外側転走面２６，２７と内輪２４Ａ、２４Ｂの内側転走面２８，２９との間に転動自在に収容された転動体３０とを有する転がり軸受２を備えた車輪用軸受装置である。アウタ側の転動体３０のピッチ円直径とインナ側の転動体３０のピッチ円直径とを相違させた。外輪２５と内輪２４Ａ、２４Ｂとの少なくとも一方を、プレス加工又はローリング加工を含む塑性加工品にて成形した。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等の車両において車輪を車体に対して回転自在に支持するための車輪用軸受装置に関する。

車輪用軸受装置には、第１世代と称される複列の転がり軸受を単独に使用する構造から、外方部材に車体取付フランジを一体に有する第２世代に進化し、さらに、車輪取付フランジを一体に有するハブ輪の外周に複列の転がり軸受の一方に内側転走面が一体に形成された第３世代、さらには、ハブ輪に等速自在継手が一体化され、この等速自在継手を構成する外側継手部材の外周に複列の転がり軸受の他方の内側転走面が一体に形成された第４世代のものまで開発されている。

第１世代と呼ばれる車輪用軸受装置（例えば、特許文献１）は、図１４に示すように、外径方向に延びるフランジ１０１を有するハブ輪１０２と、このハブ輪１０２に外側継手部材１０３が固定される等速自在継手１０４と、ハブ輪１０２の外周側に配設される軸受１００とを備える。

等速自在継手１０４は、前記外側継手部材１０３と、外側継手部材１０３に配設される内側継手部材（図示省略）と、この内側継手部材と外側継手部材１０３との間に配設されるボール（図示省略）と、このボールを保持する保持器（図示省略）とを備える。外側継手部材１０３は、内側継手部材が収納される椀形のマウス部１０７と、このマウス部１０７から突設される軸部（ステム部）１２３とからなる。

また、ハブ輪１０２は、筒部１１３と前記フランジ１０１とを有し、フランジ１０１の外端面１１４（反継手側の端面）には、大径の第１部１１５ａと小径の第２部１１５ｂとが形成され、第１部１１５ａにブレーキロータ１４０が外嵌され、第２部１１５ｂにホイール（図示省略）が外嵌される。

軸受１００は、図１５に示すように、内周に複列の外側転走面１２０、１２１が形成された外輪１０５と、外周に外側転走面に対向する内側転走面１１８、１１９が形成された一対の内輪１０８，１０９と、外輪１０５の外側転走面１２０、１２１と内輪１０８，１０９の内側転走面１１８、１１９との間に転動自在に収容された複列の転動体１２２とを備える。ハブ輪１０２の筒部１１３の外周面に切欠部１１６が設けられ、この切欠部１１６に内輪１０８、１０９が嵌合されている。また、ハブ輪１０２のフランジ１０１にはボルト装着孔１１２が設けられて、ホイールおよびブレーキロータ１４０をこのフランジ１０１に固定するためのハブボルト１４１がこのボルト装着孔１１２に装着される。

ハブ輪１０２の筒部１１３に外側継手部材１０３の軸部１２３が挿入される。軸部１２３は、その反マウス部の端部にねじ部１２４が形成され、このねじ部１２４とマウス部１０７との間にスプライン部１２５が形成されている。また、ハブ輪１０２の筒部１１３の内周面（内径面）にスプライン部１２６が形成され、この軸部１２３がハブ輪１０２の筒部１１３に挿入された際には、軸部１２３側のスプライン部１２５とハブ輪１０２側のスプライン部１２６とが係合する。

そして、筒部１１３から突出した軸部１２３のねじ部１２４にナット部材１２７が螺着され、ハブ輪１０２と外側継手部材１０３とが連結される。この際、ナット部材１２７の内端面（裏面）１２８と筒部１１３の外端面１２９とが当接するとともに、マウス部１０７の軸部側の端面１３０と内輪１０９の端面１３１とが当接する。すなわち、ナット部材１２７を締付けることによって、ハブ輪１０２が内輪１０８，１０９を介してナット部材１２７とマウス部１０７とで挟持される。この際、ハブ輪１０２の切欠端面１３２と、内輪１０８の端面１３３とが当接するとともに、マウス部１０７の端面１３０と内輪１０９の端面１３１とが当接した状態で、内輪１０８，１０９の突合面１３５，１３６が突き合される。この場合、外輪１０５の外径面が嵌合面１０５ａとなって、車体側のナックル１４５の内径面１４５ａに圧入される。

近年、軸受の内輪や外輪は、板材またはパイプ材等からプレスで製作するものがある（特許文献１）。この特許文献１に記載の車輪用軸受装置はいわゆる第１世代と称されるものである。この場合、第１世代であるので、各列の転動体の径、数、及びＰ．Ｃ．Ｄ．（ピッチ円直径）等が等しく設定されている。
特開平１−２１０６１２号公報

ところで、この種の車輪用軸受装置では、車両諸元（ホイールベース、重心高さ、車両の総重量、車両の前後輪の重量配分等）やタイヤのオフセットによって、いずれかの列の軸受構造部の寿命が短くなる。しかしながら、特許文献１に記載の車輪用軸受装置では、前記したように、各列の転動体の径、数、及びＰ．Ｃ．Ｄ．（ピッチ円直径）等が等しく設定されている。このため、寿命要件を満足するために軸受全体のサイズアップを必要としていた。

本発明は、上記課題に鑑みて、寿命の向上を図ることができて高品質となる車輪用軸受装置を提供する。

本発明の第１の車輪用軸受装置は、内周に複列の外側転走面が形成された外輪と、外周に外輪の外側転走面に対向する内側転走面が形成された一対の内輪と、外輪の外側転走面と内輪の内側転走面との間に転動自在に収容された転動体とを有する転がり軸受を備え、アウタ側の転動体のピッチ円直径とインナ側の転動体のピッチ円直径とを相違させた車輪用軸受装置であって、前記外輪と内輪との少なくとも一方を、プレス加工又はローリング加工を含む塑性加工品にて成形したものである。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（アウトボード側）と呼び、中央寄りをインナ側（インボード側）と呼ぶ。

本発明の第１の車輪用軸受装置によれば、アウタ側の転動体の径寸法とインナ側の転動体の径寸法とが同一であれば、ピッチ円直径が大きい側において、転動体の数を多く配置することができる。また、アウタ側の転動体の数とインナ側の転動体の数とが同一であれば、ピッチ円直径が大きい側において、転動体の径寸法を大きくすることができる。

塑性加工品は塑性加工前に球状化焼鈍が施されてなるのがより好ましい。ここで、球状化焼鈍とは、鉄鋼の炭化物を球状にし、均一に分散させる熱処理である。このため、球状化焼鈍を行うことによって、塑性加工や機械加工を容易にし、あるいは機械的性質を改善することができる。

アウタ側の転動体のピッチ円直径をインナ側の転動体のピッチ円直径よりも大きく設定するとともに、外輪のアウタ側の転走面における溝底から肩部までの高さを、外輪のインナ側の転走面における溝底から肩部までの高さよりも大きく設定することができる。

ところで、車輪用軸受装置において、静止時の車重は複列の転がり軸受の略中央に作用するように車輪との位置関係が決められているが、旋回時には、旋回方向の反対側（右旋回の場合は車両の左側）の車軸に、より大きなラジアル荷重やアキシアル荷重が負荷される。したがって、旋回時には、インナ側の軸受列よりもアウタ側の軸受列の剛性を高めることが有効とされている。車輪用軸受装置において、アウタ側の転動体のピッチ円直径をインナ側の転動体のピッチ円直径よりも大きく設定すれば、アウタ側の剛性を高めることができる。

しかも、外輪のアウタ側の転走面における溝底から肩部までの高さを、外輪のインナ側の転走面における溝底から肩部までの高さよりも大きく設定することによって、アウタ側の転動体の肩部への乗り上げを有効に防止できる。

ハブ輪と複列の転がり軸受とがユニット化された車輪用軸受装置であって、前記転がり軸受の内輪がハブ輪の軸部に外嵌されるとともに、ハブ輪の軸部のインナ側の端部を外径側へ加締めてその加締部をインナ側の内輪のインナ側端面に係合させるのが好ましい。

ハブ輪の軸部の加締部をインナ側の内輪のインナ側端面に係合させることによって、内輪に予圧を付与することができ、しかも、内輪の抜け止めを構成することができる。

外輪の外径面をナックルに圧入される嵌合面とするとともに、圧入力でもって外輪をナックルに固定するようにできる。このようにすれば、ボルト部材等の固定具を使用する必要がない。

外輪の外径面のナックルへの圧入前に装着されて外輪の抜けを規制する規制手段を設けてもよい。規制手段にて外輪の抜けを規制することができるので、抜け防止の信頼性が向上する。

本発明の車輪用軸受装置では、アウタ側の転動体のピッチ円直径とインナ側の転動体のピッチ円直径とを相違させることによって、軸方向寸法の増大なしに、軸受スパン（両転走面に加わる力の作用方向の作用線と軸心との交点の間隔）の増大を図ることができ、また、インナ側のボール径とアウタ側のボール径とが同一であれば、ピッチ円直径が大きい側のボール数を増加させることができる。このため、軸受剛性の増大及び寿命の増大を図ることができる。また、ボールの数が増加することによって、軸受の負荷荷重容量が増大し、軸受の長寿命化を図ることができる。

外輪と内輪との少なくとも一方を、プレス加工又はローリング加工を含む塑性加工品にて成形することによって、生産性の向上及びコスト低減を図ることができる。

球状化焼鈍を行うことによって、塑性加工や機械加工を容易にし、あるいは機械的性質を改善することができる。このため、この車輪用軸受装置の生産性の向上を一層図ることができ、しかも製品として安定する。

アウタ側の転動体のピッチ円直径をインナ側の転動体のピッチ円直径よりも大きく設定することによって、アウタ側の剛性を高めることができる。このため、車両の静止だけでなく、旋回時において剛性が向上し、装置の長寿命化を図ることができる。しかも、外輪のアウタ側の転走面の肩高さを高くすることによって、転動体の肩部への乗り上げを回避することができ、安定した機能を長期にわたって発揮することができる。

ハブ輪の軸部の加締部をインナ側の内輪のインナ側端面に係合させることによって、内輪に予圧を付与することができ、組立作業の簡略化を達成できる。しかも、内輪の抜け止めを構成することができ、装置として安定する。

圧入力でもって外輪をナックルに固定するようにできるものでは、ボルト部材等の固定具を使用する必要がないので、車体への装着作業の簡略化を図ることができるとともに、装着工具の減少を図ることができ、コストの低減および部品の管理の容易化を図ることができる。

規制手段にて外輪の抜けを規制することができるものでは、抜け防止の信頼性が向上して、高品質の製品を提供することができる。

以下本発明の実施の形態を図１〜図１３に基づいて説明する。図２に第１実施形態の車輪用軸受装置（駆動車輪用軸受装置）を示し、この車輪用軸受装置は、ハブ輪１と、複列の転がり軸受（軸受構造部）２と、等速自在継手３とが一体化されてなる。

等速自在継手３は、外側継手部材としての外輪５と、外輪５の内側に配された内側継手部材としての内輪６と、外輪５と内輪６との間に介在してトルクを伝達する複数のボール７と、外輪５と内輪６との間に介在してボール７を保持するケージ８とを主要な部材として構成される。内輪６はその軸孔内径６ａに図示省略のシャフトの端部を圧入することによりスプライン嵌合してシャフトとトルク伝達可能に結合されている。

等速自在継手３の外輪５及び内輪６は、例えば、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼からなり、トラック溝１４、１６及び外輪５のマウス部１１の肩部（底壁外面１１ａ）から軸部１２の外周面（外径面）に高周波焼入れ等によって硬さが５８〜６４ＨＲＣ程度となる硬化処理が施されている。

外輪５はマウス部１１とステム部（軸部）１２とからなり、マウス部１１は一端にて開口した椀状で、その内球面１３に、軸方向に延びた複数のトラック溝１４が円周方向等間隔に形成されている。そのトラック溝１４はマウス部１１の開口端まで延びている。内輪６は、その外球面１５に、軸方向に延びた複数のトラック溝１６が円周方向等間隔に形成されている。

外輪５のトラック溝１４と内輪６のトラック溝１６とは対をなし、各対のトラック溝１４，１６で構成されるボールトラックに１個ずつ、トルク伝達要素としてのボール７が転動可能に組み込んである。ボール７は外輪５のトラック溝１４と内輪６のトラック溝１６との間に介在してトルクを伝達する。この場合の等速自在継手は、ツェパー型を示しているが、各トラック溝の溝底に直線状のストレート部を有するアンダーカットフリー型等の他の等速自在継手であってもよい。

ハブ輪１は、軸部（筒部）２０と、筒部２０の反継手側の端部に設けられるフランジ部２１とを有する。ハブ輪１のアウトボード側の端面に図示省略のホイールおよびブレーキロータが装着される短筒状のパイロット部４５が突設されている。ハブ輪１のフランジ部２１にはボルト装着孔３２が設けられて、ホイールおよびブレーキロータをこのフランジ部２１に固定するためのハブボルト３３がボルト装着孔３２に装着される。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側（アウトボード側）（図面左側）と呼び、中央寄りをインナ側（インボード側）（図面右側）と呼ぶ。

また、ハブ輪１の筒部２０の孔部２２に外輪５の軸部１２が挿入される。軸部１２は、その反マウス部の端部にねじ部４０が形成され、このねじ部４０とマウス部１１との間にスプライン部４１が形成されている。また、ハブ輪１の筒部２０の内周面（内径面）にスプライン部４２が形成され、この軸部１２がハブ輪１の筒部２０に挿入された際には、軸部１２側のスプライン部４１とハブ輪１側のスプライン部４２とが係合する。なお、ハブ輪１は、例えば、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼からなり、少なくとも軸部２０の外径面２０ａ乃至端面７０に高周波焼入れ等によって硬さが５８〜６４ＨＲＣ程度となる硬化処理が施されている。

転がり軸受２は、図１に示すように、内周に複列の外側転走面２６，２７が形成された外輪２５と、外周に外輪２５の外側転走面２６，２７に対向する内側転走面２８，２９が形成された一対の内輪２４Ａ、２４Ｂと、外輪２５の外側転走面２６，２７と内輪２４Ａ、２４Ｂの内側転走面２８，２９との間に転動自在に収容された複列の転動体３０とを備える。転動体３０は外輪２５と内輪２４Ａ、２４Ｂとの間に介在される保持器３１に保持される。転がり軸受２の両開口部（外輪２５と内輪２４Ａ、２４Ｂとの間の開口部）には図２に示すように、シール部材Ｓが装着されている。

外輪２５は、旋削加工にて成形され、大径部２５ａと小径部２５ｂとを備え、大径部２５ａの内径面に外側転走面２６が形成され、小径部２５ｂの内径面に外側転走面２７が形成されている。なお、外輪２５に内径面の開口部にはシール装着溝５４，５５が形成されている。また、大径部２５ａの外径面および小径部２５ｂの外径面は、それぞれナックル嵌合面５０ａ、５０ｂとなる。このため、大径部２５ａのナックル嵌合面５０ａを径寸法（直径）をＤ１とし、小径部２５ｂのナックル嵌合面５０ｂを径寸法（直径）をＤ２とした場合に、Ｄ１＞Ｄ２となる。

アウトボード（アウタ）側の内輪２４Ａと、インボード（インナ）側の内輪２４Ｂとは外径寸法が相違する。なお、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トボード（アウタ）側（図面左側）と呼び、中央寄りをインボード（インナ）側（図面右側）と呼ぶ。

内輪２４Ａ，２４Ｂは、大径部６０Ａ、６０Ｂと、小径部６１Ａ、６１Ｂと、大径部６０Ａ、６０Ｂと小径部６１Ａ、６１Ｂとの間の連設部６２Ａ、６２Ｂとからなる。この場合、大径部６０Ａ、６０Ｂの外径面がシール装着面６３Ａ、６３Ｂとなり、連設部６２Ａ、６２Ｂの外径面が転走面２８、２９となる。また、内輪２４Ａ，２４Ｂの内径面がハブ輪嵌合面６４Ａ、６４Ｂとなる。

この場合、アウタ側の内輪２４Ａの肉厚をインナ側の内輪２４Ｂよりも大きく（厚く）している。このため、アウタ側の転動体３０のピッチ円直径をインナ側の転動体３０のピッチ円直径よりも大きく設定している。アウタ側のピッチ円直径をＰＣＤｏとし、インナ側のピッチ円直径をＰＣＤｉとした場合に、ＰＣＤｏ＞ＰＣＤｉとしている。

次に、前記のように構成される車輪用軸受装置の組立方法を説明する。まず、ハブ輪１に軸受２が組み込まれたユニット体を構成する。すなわち、組立てられた状態の軸受２の内輪２４Ａ，２４Ｂの嵌合面６４Ａ，６４Ｂをハブ輪１の筒部２０の外径面２０ａに圧入する。この際、図２に示すように、内輪２４Ａの端面６５Ａがハブ輪１のボス部端面７０に当接する。

このように組立てられたユニット体と、等速自在継手３の外輪５とを連結する。この際、外輪５のステム軸部１２をハブ輪１の孔部２２に挿入し、孔部２２からアウトボード側に突出したねじ部４０にナット部材４３を螺着する。これによって、マウス部１１の底壁外面１１ａがインボード側の内輪２４Ｂの端面６５Ｂに当接する。

このため、一対の内輪２４Ａ、２４Ｂが、その端面（突合面）６６Ａ、６６Ｂが突合わされた状態で、ボス部端面７０とマウス部１１の底壁外面１１ａとの間に挟まれ、内輪２４Ａ、２４Ｂに予圧を付与することができる。なお、内輪２４Ａの内径面のアウタ側には内径側に凸状となるアール状の切欠部７１が設けられている。これは、ハブ輪１のボス部端面７０と軸部外周面２０ａとの間の湾曲コーナ部７２に対応して設けられ、この湾曲コーナ部７２と切欠部７１内径面との間に隙間７３が設けられる。

このように構成された車輪用軸受装置は、転がり軸受２の外輪２５のナックル嵌合面５０ａを、ナックルＮの内径面８０に圧入することになる。この場合、ナックルＮの内径面８０は、大径部８０ａと小径部８０ｂとを備え、外輪２５の大径部２５ａの嵌合面５０ａが大径部８０ａに圧入され、外輪２５の小径部２５ｂの嵌合面５０ｂが小径部８０ｂに圧入される。

ナックル嵌合面５０ａの外径寸法Ｄ１を、ナックルＮの内径面８０の大径部８０ａの内径寸法Ｄ１１よりも僅かに大きく設定するとともに、ナックル嵌合面５０ｂの外径寸法Ｄ２を、ナックルＮの内径面８０の小径部８０ｂの内径寸法Ｄ１２よりも僅かに大きく設定する。すなわち、ナックル嵌合面５０ａ、５０ｂとナックル内径面８０ａ，８０ｂとの締代によって、ナックルＮと外輪２５との相対的な軸方向及び周方向のずれを規制するように設定する。

この場合、例えば、外輪２５とナックルＮとの間のハメアイ面圧／ハメアイ面積をハメアイ荷重としたときに、このハメアイ荷重をこの転がり軸受の等価ラジアル荷重で割った値をクリープ発生限界係数とし、このクリープ発生限界係数を予め考慮して、外輪２５の設計仕様が設定される。

このため、ナックル嵌合面５０ａとナックル内径面８０との締代によって、外輪２５の軸方向の抜け及び周方向のクリープを防止できる。ここで、クリープとは、嵌合締代の不足や嵌合面の加工精度不良等により軸受が周方向に微動して嵌合面が鏡面化し、場合によってはかじりを伴い焼き付きや溶着することをいう。

また、ナックル内径面８０に、内径側に突出する膨出部８１が設けられ、アウトボード側から軸受２を圧入することによって、外輪２５のインボード側の端面が膨出部８１に当接している。ナックル内径面８０のアウタ側に止め輪８２が装着され、外輪２５は止め輪８２と膨出部８１とで挟持された状態で維持される。

本発明では、アウタ側の転動体３０のピッチ円直径をインナ側の転動体３０のピッチ円直径よりも大きく設定しているので、軸方向寸法の増大なしに、軸受スパン（両転走面に加わる力の作用方向の作用線と軸心との交点の間隔）の増大を図ることができ、また、インナ側のボール径とアウタ側のボール径とが同一であれば、ピッチ円直径が大きい側のボール数を増加させることができる。このため、軸受剛性の増大及び寿命の増大を図ることができる。しかも、ボールの数が増加することによって、軸受の負荷荷重容量が増大し、軸受の長寿命化を図ることができる。このため、車両の静止だけでなく、旋回時において剛性が向上し、装置の長寿命化を図ることができる。

圧入力でもって外輪２５をナックルＮに固定することができる。このため、ボルト部材等の固定具を使用する必要がなく、車体への装着作業の簡略化を図ることができるとともに、装着工具の減少を図ることができ、コストの低減および部品の管理の容易化を図ることができる。

次に図３に示す第２実施形態の車輪用軸受装置の軸受２では、前記図１に示す外輪２５が旋削加工にて成形したのに対して冷間ローリング加工にて成形している。ここで、冷間ローリングとは、冷間ローリング（冷間転造）とは、熱を加えずに冷たいまま（常温）で素材（ブランク）を回転させながら圧延していく加工方法である。すなわち、内外径がワーク（加工後の完成品）より小さな、基本的に内外径ストレートなブランク（素材）を、加工したい形状に設計された２つの治具（内径用と外径用）にはさんで回転させながら圧延（転造）し、ワークを形成する加工方法である。

この場合、図５に示すように、外輪２５は大径部２５ａ１と小径部２５ｂ１とを備え、大径部２５ａ１と小径部２５ｂ１との間に中間湾曲部２５ｃが形成されている。大径部２５ａ１の内径面に転走面２６が形成され、小径部２５ｂ１の内径面に転走面２７が形成されている。

具体的には、ほぼ外輪２５の形状となった素形状の外輪素材を、冷間ローリングにより成形する。この場合、外輪素材（ブランク）は、球状化焼鈍を行って、硬度をロックウェル硬さＨＲＢ１００以下、好ましくはＨＲＢ９４以下とする。なお、焼鈍（焼なまし）とは、金属材料が加工工程で不安定な状態になっている時、それを熱処理で安定な状態にすることである。ある温度まで加熱しその後徐冷する（ゆっくり冷やす）ことになる。焼鈍された状態では、その金属が最も安定した状態になるだけでなくその金属が柔らかい状態となる。この焼鈍の時、鋼の中の炭化物（Ｆｅ₃Ｃ）を微細な球状にする組織調整を球状化焼鈍と言う。

外輪２５の材質、すなわちブランクの材質を軸受鋼又は中炭素鋼とすることができ、球状化焼鈍としては、１回に限るものではなく、複数回行ってもよい。また、ブランクは炭素量が０．７７％以上の高炭素鋼であってもよい。この場合も球状化焼鈍が施される。

そして、この冷間ローリングによって成形されたものを、加熱炉等で焼入して表面硬化させた後、切削加工を行う。この場合、内径面の軸方向端部のシール装着溝５４，５５、転走面２６，２７、両端面５６，５７、及び外径面の嵌合面５０ａ，５０ａの切削を行う。このため、これらの切削を焼入鋼切削と呼ぶことができる。すなわち、焼入鋼切削は、単に切削のことであり、切削は通常生材の状態で行うので、熱処理後（焼入れ後）の切削であることを明確にするために焼入鋼切削と称した。焼き入れ後に切削を行うため、素材の熱処理変形をこの切削過程で除去することができる。焼入れを行うと、引張残留応力が残り易く、そのままでは疲労強度が低下する。このため、表面を切削すれば、最表面部に圧縮残留応力を付与させることができ、これにより疲労強度が向上する。なお、焼入れとは、鋼の硬度や強度を増加させる為に、変態点以上の適当な温度まで加熱した後、水、油などに入れて急冷する熱処理である（変態点とはそれ以上加熱すると金属の組織が変化する温度である）。また、通常の軸受製作の工程と同じように、冷間ローリング、旋削、熱処理、研磨の順序で加工しても良い。このように成形された外輪２５は、組立てられて軸受２を構成できる。組立てられた軸受２は、図４に示すように、ハブ輪１に装着され、ナックルＮに嵌合される。

このため、外輪２５の嵌合面５０ａがナックルＮの大径部８０ａに圧入され、外輪２５の嵌合面５０ｂがナックルＮの小径部８０ｂに圧入される。この場合も、ナックル嵌合面５０ａの外径寸法Ｄ１を、ナックルＮの内径面８０の大径部８０ａの内径寸法Ｄ１１よりも僅かに大きく設定するとともに、ナックル嵌合面５０ｂの外径寸法Ｄ２を、ナックルＮの内径面８０の小径部８０ｂの内径寸法Ｄ１２よりも僅かに大きく設定している。

ところで、図５に示すように、外輪２５のアウタ側の転走面２６における溝底２６ａから肩部２６ｂまでの高さを、外輪２５のインナ側の転走面２７における溝底２７ａから肩部２７ｂまでの高さよりも大きく設定している。すなわち、溝底２６ａから肩部２６ｂまでの高さをＨ１とし、溝底２７ａから肩部２７ｂまでの高さをＨ２としたときに、Ｈ１＞Ｈ２としている。

図３に示す軸受２及びこの軸受２を組み込んだ図４に示す車輪用軸受装置の他の構成は、前記図１に示す軸受２及びこの軸受２を組み込んだ図２に示す車輪用軸受装置と同様であるので、図１及び図２と同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

このため、図３に示す軸受２及びこの軸受２を組み込んだ図４に示す車輪用軸受装置は、前記図１に示す軸受２及びこの軸受２を組み込んだ図２に示す車輪用軸受装置と同様の作用効果を奏する。しかも、外輪２５が冷間ローリング（冷間転造）にて成形されるので、外輪２５の材料の歩溜まりの向上等を図ることができる。すなわち、冷間ローリングは、素材の余計な部分を削り落としていく切削加工とは異なり、製品外径より細い素材を盛り上げて成形することができ、材料のムダが生じない。また、加工時間が短いことと、工具が長寿命であることなどから、切削加工と比べて生産性が高くなる。さらに、使用する工具（ダイス）は加工品に応じて取り替える必要があるが、安定した加工精度を得ることができる。さらには、切削加工とは異なり、ファイバーフロー（繊維状金属組織）が切断されず、塑性変形によって被加工面が組成硬化する。そのため、加工製品は強い強度を得ることができる。

また、球状化焼鈍を行うことによって、塑性加工や機械加工を容易にし、あるいは機械的性質を改善することができる。このため、この車輪用軸受装置の生産性の向上を一層図ることができ、しかも製品として安定する。

外輪２５のアウタ側の転走面２６の肩高さを高くすることによって、転動体３０の肩部への乗り上げを回避することができ、安定した機能を長期にわたって発揮することができる。

この外輪２５として、冷間ローリング以外のプレス加工等の塑性加工を行ってもよい。
プレス加工であっても、歩溜まり及び生産性の向上を図るとともに、安定した加工精度を得ることができる。

また、図６に示す軸受２は、内輪２４Ａ、２４Ｂを冷間ローリングにより成形している。この場合の内輪２４Ａ、２４Ｂは、大径部６０Ａ１，６０Ｂ１と、小径部６１Ａ１、６１Ｂ１と、大径部６０Ａ１、６０Ｂ１と小径部６１Ａ１、６１Ｂ１との間のテーパ部６２Ａ１、６２Ｂ１とを備える。テーパ部６２Ａ１の外径面に転走面２８が形成され、テーパ部６２Ｂ１の外径面に転走面２９が形成される。

この内輪２４Ａ、２４Ｂも、図３に示す外輪２５と同様、ほぼ内輪２４Ａ、２４Ｂの形状となった素形状の内輪素材を、冷間ローリングにより成形する。この素材を、加熱炉等で焼入して表面硬化させた後、切削加工を行う。すなわち、焼入鋼切削を行う。この場合、ハブ輪嵌合面６４Ａ１、６４Ｂ１、両端面６５Ａ１，６６Ａ１、６５Ｂ１，６６Ｂ１、シール装着面６３Ａ１、６３Ｂ１、及び転走面２８（２９）が焼入鋼切削される。内輪２４Ｂの材質も、外輪２５と同様のものが使用される。内輪２４Ａ、２４Ｂとしては、冷間ローリング以外のプレス加工にて成形してもよい。

この２４Ａ、２４Ｂを使用した場合、図７に示すような組立状態では、内輪２４Ｂの端面６５Ｂ１にマウス部１１の底壁外面１１ａが当接することによって、予圧が付与される。すなわち、内輪２４Ａと内輪２４Ｂとが、ハブ輪１の外径面２０ａに圧入されて端面７０と底壁外面１１ａとの間に挟持された状態で、内輪２４Ａの端面６６Ａ１と内輪２４Ｂの端面６６Ｂ１とが突合せされてハブ輪１に装着される。

この場合も、図６に示すように、アウタ側のピッチ円直径をＰＣＤｏとし、インナ側のピッチ円直径をＰＣＤｉとした場合に、ＰＣＤｏ＞ＰＣＤｉとしている。

図６に示す軸受２及びこの軸受２を組み込んだ図７に示す車輪用軸受装置の他の構成は、前記図１に示す軸受２及びこの軸受２を組み込んだ図２に示す車輪用軸受装置と同様であるので、図１及び図２と同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

このため、図６に示す軸受２及びこの軸受２を組み込んだ図７に示す車輪用軸受装置は、前記図１に示す軸受２及びこの軸受２を組み込んだ図２に示す車輪用軸受装置と同様の作用効果を奏する。しかも、内輪２４Ａ、２４Ｂを冷間ローリング（冷間転造）にて成形しているので、内輪２４Ａ、２４Ｂの材料の歩溜まりの向上等を図ることができる。

次に図８に示す第４実施形態の車輪用軸受装置は、図６に示す軸受２において、外輪２５として図３に示す軸受２の外輪２５を使用したものである。他の構成は、図７に示す車輪用軸受装置と同様であるので、図７と同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

このため、図８に示す車輪用軸受装置は、図７に示す車輪用軸受装置と同様の作用効果、及び外輪２５、内輪２４Ａ、２４Ｂを冷間ローリング（冷間転造）にて成形した作用効果を奏することができる。

次に、図９に示す第５実施形態の車輪用軸受装置は、図３に示す軸受２を使用した車輪用軸受装置であって、ハブ輪１の軸部（筒部）２０のインナ側の端部を外径側へ加締めてその加締部７５をインナ側の内輪２４Ｂのインナ側端面６５Ｂに係合させている。

図９では、加締部７５にマウス部１１の底壁外面１１ａを当接させているが、当接させることなく、加締部７５の外端面７５ａと底壁外面１１ａとの間に隙間を設けてもよい。隙間を設けることによって、マウス部とハブ輪との接触による異音の発生を防止できる。

ところで、前記各実施形態では、駆動輪用であったが、図１０に示す第６実施形態のような従動輪用であってもよい。図１０では、軸受２として図９に示す軸受２を使用した。この場合のハブ輪１は、中実の軸部２０Ａと、この軸部２０Ａのアウタ側に設けられるフランジ部２１Ａとを備え、軸部２０Ａのアウタ側の端面にパイロット部４５Ａが設けられている。そして、ハブ輪１の軸部２０Ａの外径面２０Ａａに内輪２４Ａ、２４Ｂを圧入される。

また、軸部２０Ａのインナ側の端部に円筒部７６が設けられ、この円筒部７６が外径方向へ加締られ、この加締部７７をインナ側の内輪２４Ｂのインナ側端面６５Ｂに係合させている。これによって、アウタ側の内輪２４Ａの端面６５Ａがハブ輪１の端面７０に当接するとともに、インナ側の内輪２４Ｂの端面６５Ｂが加締部７７に当接して、内輪２４Ａの端面６６Ａと内輪２４Ｂの端面６６Ｂとが突合わされる。

次に図１１に示す第７実施形態では、インナ側の転動体３０のピッチ円直径ＰＣＤｉをアウタ側の転動体３０のピッチ円直径ＰＣＤｏよりも大きく設定している。

この場合の外輪２５は、図３に示す軸受２の外輪２５と同様、冷間ローリングにて成形されるが、図３の場合と相違して、アウタ側が小径部２５ｄとされ、インナ側が大径部２５ｅとされる。このため、アウタ側の小径部２５ｄの外径寸法をＤ３とし、インナ側の大径部２５ｅの外径寸法をＤ４とした場合、Ｄ３＜Ｄ４となる。

また、小径部２５ｄの内径面に転走面２６が形成され、大径部２５ｅの内径面に転走面２７が形成されている。外輪２５の内径面の開口部にはシール装着溝５４、５５が設けられている。なお、小径部２５ｄと大径部２５ｅとの間には、内径側へ凸状となる湾曲部２５ｆが設けられている。

内輪２４Ｃ、２４Ｄは、図１に示す軸受２の内輪２４Ａ、２４Ｂと同様、大径部６０Ｃ、６０Ｄと、小径部６１Ｃ、６１Ｄと、大径部６０Ｃ、６０Ｄと小径部６１Ｃ、６１Ｄとの間の連設部６２Ｃ、６２Ｄとからなる。この場合、大径部６０Ｃ、６０Ｄの外径面がシール装着面６３Ｃ、６３Ｄとなり、連設部６２Ｃ、６２Ｄの外径面が転走面２８、２９となる。また、内輪２４Ｃ，２４Ｄの内径面がハブ輪嵌合面６４Ｃ、６４Ｄとなる。

また、ナックルＮの内径面８０は、アウタ側が小径部８０ｃとされ、インナ側が大径部８０ｄとされる。このため、外輪２５の小径部２５ｄがナックルＮの小径部８０ｃに圧入され、外輪２５の大径部２５ｅがナックルＮの大径部８０ｄに圧入される。ナックルＮの内径面８０のアウタ側の端部には内鍔部８３が設けられるとともに、ナックルＮの内径面８０の大径部８０ｄのインナ側には止め輪８４が嵌着される。このため、外輪２５がこの止め輪８４と内鍔部８３とで挟持された状態で固定される。

このため、ナックル嵌合面５０ｄの外径寸法Ｄ３を、ナックルＮの内径面８０の大径部８０ａの内径寸法Ｄ１３よりも僅かに大きく設定するとともに、ナックル嵌合面５０ｅの外径寸法Ｄ４を、ナックルＮの内径面８０の小径部８０ｂの内径寸法Ｄ１４よりも僅かに大きく設定している。

この場合、アウタ側の内輪２４Ｃの肉厚をインナ側の内輪２４Ｄよりも小さく（薄く）している。このため、アウタ側の転動体３０のピッチ円直径をインナ側の転動体３０のピッチ円直径よりも小さく設定している。すなわち、アウタ側のピッチ円直径をＰＣＤｏとし、インナ側のピッチ円直径をＰＣＤｉとした場合に、ＰＣＤｏ＜ＰＣＤｉとしている。

図１１の他の構成は、図４に示す車輪用軸受装置と同様である。このため、図４と同一部材は同一の符号を附してこれらの説明を省略する。

図１１の車輪用軸受装置では、インナ側の転動体３０のピッチ円直径をアウタ側の転動体３０のピッチ円直径よりも大きく設定しているので、軸方向寸法の増大なしに、軸受スパン（両転走面に加わる力の作用方向の作用線と軸心との交点の間隔）の増大を図ることができる。加えて、インナ側のボールの個数がアウタ側の個数よりも多く設定されるので、軽量・コンパクト化を図ることができると共に、軸受剛性の増大が図れる。また、インナ側のボールの個数が多くなることで、軸受の負荷容量が増大し、軸受の長寿命化を図ることができる。

次に図１２に示す第８実施形態では、内輪２４Ｃ、２４Ｄが冷間ローリング加工にて成形されている。内輪２４Ｃ、２４Ｄは、大径部６０Ｃ１，６０Ｄ１と、小径部６１Ｃ１、６１Ｄ１と、大径部６０Ｃ１、６０Ｄ１と小径部６１Ｃ１、６１Ｄ１との間のテーパ部６２Ｃ１、６２Ｄ１とを備える。テーパ部６２Ｃ１の外径面に転走面２８が形成され、テーパ部６２Ｄ１の外径面に転走面２９が形成される。また、内輪２４Ｃ、２４Ｄの内径面がハブ輪１の軸部（筒部）２０の外径面２０ａに嵌合するハブ輪嵌合面６４Ｃ１、６４Ｄ１となる。

この内輪２４Ｃ、２４Ｄも、ほぼ内輪２４Ｃ、２４Ｄの形状となった素形状の内輪素材を、冷間ローリングにより成形する。この素材を、加熱炉等で焼入して表面硬化させた後、切削加工を行う。すなわち、焼入鋼切削を行う。この場合、ハブ輪嵌合面６４Ｃ１、６４Ｄ１、両端面６５Ｃ１，６６Ｄ１、６５Ｃ１，６６Ｄ１、シール装着面６３Ｃ１、６３Ｄ１、及び転走面２８（２９）が焼入鋼切削される。また、通常の軸受製作の工程と同じように、冷間ローリング、旋削、熱処理、研磨の順序で加工しても良い。

この場合も図１１に示す車輪用軸受装置と同様、アウタ側の内輪２４Ｃの肉厚をインナ側の内輪２４Ｄよりも小さく（薄く）している。このため、アウタ側の転動体３０のピッチ円直径をインナ側の転動体３０のピッチ円直径よりも小さく設定している。アウタ側のピッチ円直径をＰＣＤｏとし、インナ側のピッチ円直径をＰＣＤｉとした場合に、ＰＣＤｏ＜ＰＣＤｉとしている。

図１２の他の構成は、図１１に示す車輪用軸受装置と同様である。このため、図１１と同一部材は同一の符号を附してこれらの説明を省略する。

このため、図１２に示す車輪用軸受装置は、図１１に示す車輪用軸受装置と同様の作用効果を奏する。

次に図１３に示す第９実施形態の車輪用軸受装置は、外輪２５の外径面のナックルＮへの圧入前に装着されて外輪２５の抜けを規制する規制手段９０を設けている。規制手段９０は、外輪２５のアウタ側の端部に装着される装着体９１にて構成される。この装着体９１は、外輪２５のアウタ側の端部に圧入によって外嵌固定される短筒部９１ａと、この短筒部９１ａのアウタ側の端縁部から内径側へ延びる内鍔部９１ｂと、短筒部９１ａから外径方向へ傾斜状に突設される起立片部９１ｃとを備える。起立片部９１ｃは短筒部９１ａの周壁に周方向に沿って略Ｕ字状の切り込みを所定ピッチで複数個形成し、この切り込みの内部を外径方向へ起立させたものである。

このため、起立片部９１cは、周方向に沿って所定ピッチで複数本設けられることになる。各起立片部９１cは図１３（ａ）に示すような自由状態では、短筒部９１ａから所定角度で傾斜するように突出している。この状態から起立片部９１cに外径方向から内径方向への外力が作用すれば、起立片部９１cは、その基端部（インナ側端部）を中心にその先端側（アウタ側）が、図１３（ｂ）に示す矢印Ｂのように、内径側へ揺動する。そして、その外力が解除されれば、図１３（ａ）に示す状態に復帰する。

この場合、ナックルＮの内径面８０のアウタ側の端部には凹溝９２が設けられ、この凹溝９２に、図１３（ｃ）に示すように、起立片部９１cが係合する。すなわち、凹溝９２は、アウタ側の第１傾斜面９２ａと、第１傾斜面９２ａからアール状コーナ部９２ｂを介して連設される第２傾斜面９２ｃと、第２傾斜面９２ｃからアール状コーナ部９２ｄを介して連設される鉛直面９２ｅと、鉛直面９２ｅに連設される面取り部９２ｆとからなる。第１傾斜面９２ａは、アウタ側からインナ側に向かって拡径するように傾斜し、第２傾斜面９２ｃは、アウタ側からインナ側に向かって縮径するように傾斜する。

次に、この規制手段９０を使用した装着方法を説明する。まず、装着体９１を外輪２５のアウタ側の端部に図１３（ａ）に示すように装着する。その後、外輪２５を矢印ＡのようにナックルＮの内径面８０に圧入していく。この際、図１３（ｃ）に示すように、起立片部９１ｃがナックルＮの内径面８０のアウタ側の端面９３に達すれば、この端面９３によって、内径側へ押圧されて矢印Ｂのように揺動する。そして、起立片部９１ｃが端面９３を通過すれば、図１３（ｃ）に示すように、起立片部９１ｃは矢印Ｃのように揺動して自由状態に戻り、起立片部９１ｃの端面９５が第１傾斜面９２ａに当接する。

このように、起立片部９１ｃの端面９５が第１傾斜面９２ａに当接すれば、外輪２５のナックルＮからの抜けが規制される。したがって、抜け防止の信頼性が向上して、高品質の製品を提供することができる。なお、ナックルＮの内径面のアウタ側の端縁に切欠面９６が設けられ、この切欠面９６が起立片部９１ｃの揺動のガイドとなる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、図１等に示す車輪用軸受装置において、前記実施形態では、軸受２のトルク伝達手段としての転動体をボール３０にて構成したが、円錐ころを使用するものであってもよい。また、図１１と図１２に示す軸受２において、外輪２５を図１に示すような旋削加工等によって成形したものであっても、内輪２４Ｃ，２４Ｄを、冷間ローリング等の塑性加工によって成形したものであってもよい。各実施形態において、一対の内輪のうち、いずれか一方を冷間ローリング等の塑性加工で成形し、他方の旋削加工等によって成形したものであってもよい。

本発明の第１実施形態を示す車輪用軸受装置の軸受の拡大断面図である。 前記図１に示す車輪用軸受装置の断面図である。 本発明の第２実施形態を示す車輪用軸受装置の軸受の拡大断面図である。 前記図３に示す車輪用軸受装置の断面図である。 前記図３に示す軸受の外輪の拡大断面図である。 本発明の第３実施形態を示す車輪用軸受装置の軸受の拡大断面図である。 前記図６に示す車輪用軸受装置の断面図である。 本発明の第４実施形態を示す車輪用軸受装置の軸受の拡大断面図である。 本発明の第５実施形態を示す車輪用軸受装置の軸受の拡大断面図である。 本発明の第６実施形態を示す車輪用軸受装置の軸受の拡大断面図である。 本発明の第７実施形態を示す車輪用軸受装置の軸受の拡大断面図である。 本発明の第８実施形態を示す車輪用軸受装置の軸受の拡大断面図である。 本発明の第９実施形態を示す車輪用軸受装置のナックルへの装着方法を示す要部拡大断面図である。 従来の車輪用軸受装置の断面図である。 前記図１４に示す車輪用軸受装置の軸受の拡大断面図である。

符号の説明

２０ 軸部（筒部）
２０Ａ 軸部
２４Ａ，２４Ｂ 内輪
２４Ｃ，２４Ｄ 内輪
２５ 外輪
２６，２７ 外側転走面
２６ａ 溝底
２６ｂ 肩部
２７ａ 溝底
２７ｂ 肩部
２８，２９ 内側転走面
３０ 転動体
５０ａ ナックル嵌合面
５０ｂ ナックル嵌合面
７５ 加締部
７７ 加締部
８０ 内径面
９０ 規制手段

Claims (6)

1. 内周に複列の外側転走面が形成された外輪と、外周に外輪の外側転走面に対向する内側転走面が形成された一対の内輪と、外輪の外側転走面と内輪の内側転走面との間に転動自在に収容された転動体とを有する転がり軸受を備え、アウタ側の転動体のピッチ円直径とインナ側の転動体のピッチ円直径とを相違させた車輪用軸受装置であって、前記外輪と内輪との少なくとも一方を、プレス加工又はローリング加工を含む塑性加工品にて成形したことを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 前記塑性加工品は塑性加工前に球状化焼鈍が施されてなることを特徴とする請求項１に記載の車輪用軸受装置。
3. アウタ側の転動体のピッチ円直径をインナ側の転動体のピッチ円直径よりも大きく設定するとともに、外輪のアウタ側の転走面における溝底から肩部までの高さを、外輪のインナ側の転走面における溝底から肩部までの高さよりも大きく設定したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車輪用軸受装置。
4. ハブ輪と複列の転がり軸受と等速自在継手とがユニット化された車輪用軸受装置であって、前記転がり軸受の内輪がハブ輪の軸部に外嵌されるとともに、ハブ輪の軸部のインナ側の端部を外径側へ加締めてその加締部をインナ側の内輪のインナ側端面に係合させたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の車輪用軸受装置。
5. 前記外輪の外径面をナックルに圧入される嵌合面とするとともに、圧入力でもって外輪をナックルに固定したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の車輪用軸受装置。
6. 前記外輪の外径面のナックルへの圧入前に装着されて外輪の抜けを規制する規制手段を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の車輪用軸受装置。

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