JP2009257375A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加締加工に伴い内輪に発生するフープ応力を低減させ、内輪の変形を抑えて耐久性の向上を図ると共に、軸受予圧を長期間に亘って適正値に維持することができる車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】ハブ輪４の小径段部４ｂに内輪５が圧入され、小径段部４ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部７により、ハブ輪４に対して内輪５が軸方向に固定されたセルフリテイン構造の車輪用軸受装置において、内輪５の大端面５ｂに周状溝１８が形成され、この周状溝１８が、断面が略三角形に形成され、円弧状の溝底から内径側に向って接線方向に延び、大端面５ｂに対して鋭角の傾斜角βからなるテーパ面１８ａを有すると共に、当該周状溝１８に加締部７の一部が充足されている。
【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、ハブ輪の揺動加締によって内輪が固定されたセルフリテイン構造において、この加締加工に伴う内輪の変形を抑えると共に、ハブ輪の強度を高めて耐久性の向上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は、懸架装置に対して車輪を複列の転がり軸受を介して回転自在に支承するもので、駆動輪用のものと従動輪用のものとがある。その従来構造の代表的な一例として、図１３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。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１３の左側）、中央寄り側をインナー側（図１３の右側）という。

この車輪用軸受装置は従動輪用の第３世代と称され、ハブ輪５１と内輪５２と外輪５３、および複列のボール５４、５４とを備えている。ハブ輪５１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、外周にアウター側の内側転走面５１ａと、この内側転走面５１ａから軸方向に延びる小径段部５１ｂが形成されている。また、車輪取付フランジ５５の円周等配位置には車輪を固定するためのハブボルト５６が植設されている。

ハブ輪５１の小径段部５１ｂには、外周にインナー側の内側転走面５２ａが形成された内輪５２が圧入されている。そして、ハブ輪５１の小径段部５１ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部５１ｃにより、ハブ輪５１に対して内輪５２が軸方向へ抜けるのを防止している。

外輪５３は、外周に車体取付フランジ５３ｂを一体に有し、内周に複列の外側転走面５３ａ、５３ａが形成されている。これら複列の外側転走面５３ａ、５３ａと、これらに対向する内側転走面５１ａ、５２ａの間には複列のボール５４、５４が転動自在に収容されている。

ハブ輪５１は、炭素の含有量が０．４０〜０．８０重量％である炭素鋼製の素材に鍛造を施すことにより一体に形成され、斜格子で示した部分、すなわち、車輪取付フランジ５５の基部から内側転走面５１ａ、および小径段部５１ｂに亙って高周波焼入れ等によって表面が硬化処理されている。なお、加締部５１ｃは、鍛造後の素材硬さの生のままとしている。一方、内輪５２は、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼のような高炭素鋼製とし、芯部まで焼入れ硬化されている。

加締部５１ｃは、通常、図１４乃至図１６に示す加工工程を経て形成される。具体的には、図１４に示すように、塑性加工によって形成される小径段部５１ｂの加締部５１ｃは、塑性加工前に予め円筒部５７として形成されている。一方、加締治具５８は、一端面の中央部にノーズ部５９が形成され、このノーズ部５９の周縁から外周部に亙って加締部５１ｃを成形するための加工面６０が形成されている。この加締治具５８は、ハブ輪５１の軸心Ｌに対して所定の傾斜角αが付与されている。

そして、図１５に示すように、加締治具５８のノーズ部５９が円筒部５７の内径５７ａに進入され、円筒部５７の端部に加工面６０が所定の軸力で押し当てられる。さらに、図１６に示すように、加締治具５８を所定の方向に回転させて加締治具５８が揺動運動されることにより、円筒部５７の端部が塑性変形して加工面６０の形状が転移され、所望の形状からなる加締部５１ｃが形成される。

このように、加締部５１ｃが鍛造後の素材硬さの生のままとされているため、加締部５１ｃに亀裂等の損傷が発生することを防止すると共に、この加締部５１ｃによりハブ輪５１に固定される内輪５２の直径が実用上問題になる程度変化するのを防止できる。そして、この内輪５２がその固定作業に伴って損傷する可能性を低くすると共に、予圧を適正値に維持でき、しかも部品点数、部品加工、組立工数の削減によってコスト低減が図れる。
特開平１１−１２９７０３号公報

然しながら、こうした加締部５１ｃは、円筒部５７の端部を押し潰しながら径方向外方に拡径させて形成されるため、図１７に示すように、内輪５２に拡径力（矢印にて示す）が働き、内輪の周方向の引張応力、所謂フープ応力が発生する。このフープ応力が過大となると、内輪５２の内側転走面５２ａの寿命低下の要因となると共に、内輪５２の外径に微小なクラックが生じる恐れがあった。

内輪５２に生じるフープ応力を低減させるためには、加締治具５８の軸力を低く抑えて加締加工度を小さく設定することもできるが、その場合、内輪５２の固定力が弱くなり、車両の旋回走行中に車輪用軸受装置に負荷されるモーメント荷重によって加締部５１ｃが変形し、軸受の予圧抜けが発生して所望の軸受寿命が得られないと言った課題があった。

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、加締加工に伴い内輪に発生するフープ応力を低減させ、内輪の変形を抑えて耐久性の向上を図ると共に、軸受予圧を長期間に亘って適正値に維持することができる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一体に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圧入された少なくとも一つの内輪からなり、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、前記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、前記外方部材と内方部材との間に形成された環状空間の開口部に装着されたシールとを備え、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前記ハブ輪に対して軸方向に固定された車輪用軸受装置において、前記内輪の大端面に周状溝が形成され、この周状溝に前記加締部の一部が充足されている。

このように、ハブ輪の小径段部に内輪が圧入され、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、ハブ輪に対して内輪を軸方向に固定したセルフリテイン構造の車輪用軸受装置において、内輪の大端面に周状溝が形成され、この周状溝に加締部の一部が充足されているので、加締部による分力が生じ、この分力が揺動加締による内輪の拡径力を相殺することになり、フープ応力が低減される。これにより、寿命低下の要因となる内輪の過大なフープ応力の発生を防止することができると共に、内輪の外径に微小なクラックが生じるのを抑制し、内輪の変形を抑えて耐久性の向上を図ることができる。そして、当初設定した軸受予圧を長期間に亘って適正値に維持することができる車輪用軸受装置を提供することができる。

好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記周状溝が、断面が略三角形に形成され、円弧状の溝底から内径側に向って接線方向に延びる所定の傾斜角からなるテーパ面を有していれば、効果的に内輪のフープ応力を低減させることができる。

さらに好ましくは、請求項３に記載の発明のように、前記傾斜角が、前記大端面に対して鋭角に形成され、１０〜２５°の範囲に設定されていれば、周状溝の深さが深くなるのを抑えて内輪の強度が低下するのを防止すると共に、効果的に内輪のフープ応力を低減させることができる。

また、請求項４に記載の発明のように、前記周状溝が複数形成されていれば、加締部の加工度を小さくすることなく分力を増大させ、内輪に生じるフープ応力を低減させることができる。

また、請求項５に記載の発明のように、前記周状溝が２つ形成され、外径側の周状溝が、内径側の周状溝と略同じ形状に形成されると共に、溝深さが僅かに浅く設定されていれば、内輪の加工上の基準面となる大端面の面積を確保することができる。

また、請求項６に記載の発明のように、前記加締部の端面が、揺動加締後に機械加工によって平坦に形成されていれば、等速自在継手の外側継手部材の肩部と加締部とが平坦面で当接され、肩部と加締部との面接触を確保することができる。したがって、固定ナットの緊締力によって加締部に加えられる面圧を小さくすることができ、加締部の摩耗だけでなく、塑性変形と固定ナットの弛みを防止することができると共に、加締部と肩部との当接面で急激なスリップによるスティックスリップ音が当接面に発生するのを防止することができる。

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一体に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圧入された少なくとも一つの内輪からなり、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、前記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、前記外方部材と内方部材との間に形成された環状空間の開口部に装着されたシールとを備え、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前記ハブ輪に対して軸方向に固定された車輪用軸受装置において、前記内輪の大端面に周状溝が形成され、この周状溝に前記加締部の一部が充足されているので、加締部による分力が生じ、この分力が揺動加締による内輪の拡径力を相殺することになり、フープ応力が低減される。これにより、寿命低下の要因となる内輪の過大なフープ応力の発生を防止することができると共に、内輪の外径に微小なクラックが生じるのを抑制し、内輪の変形を抑えて耐久性の向上を図ることができる。そして、当初設定した軸受予圧を長期間に亘って適正値に維持することができる車輪用軸受装置を提供することができる。

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一体に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転動体と、前記外方部材と内方部材との間に形成された環状空間の開口部に装着されたシールとを備え、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前記ハブ輪に対して軸方向に固定された車輪用軸受装置において、前記内輪の大端面に周状溝が形成され、この周状溝が、断面が略三角形に形成され、円弧状の溝底から内径側に向って接線方向に延び、前記大端面に対して鋭角の傾斜角からなるテーパ面を有すると共に、当該周状溝に前記加締部の一部が充足されている。

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は、図１の要部拡大図、図３は、図１の内輪単体を示す半断面図、図４乃至図６は本発明に係る加締部を形成する加工工程を示す説明図、図７は、図６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１の左側）、中央寄り側をインナー側（図１の右側）という。

この車輪用軸受装置は従動輪側の第３世代構造をなし、内方部材１と外方部材２、および両部材１、２間に転動自在に収容された複列の転動体（ボール）３、３とを備えている。内方部材１は、ハブ輪４と、このハブ輪４に所定のシメシロを介して圧入された内輪５とからなる。

ハブ輪４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６を一体に有し、この車輪取付フランジ６の円周等配位置に車輪を固定するためのハブボルト６ａが植設されている。また、ハブ輪４の外周には一方（アウター側）の円弧状の内側転走面４ａと、この内側転走面４ａから肩部４ｃを介して軸方向に延びる軸状の小径段部４ｂが形成されている。そして、外周に他方（インナー側）の円弧状の内側転走面５ａが形成された内輪５が、その小端面（正面側端面）５ｃをハブ輪４の肩部４ｃに突き当てた状態で小径段部４ｂに圧入されている。この内輪５は、ハブ輪４の小径段部４ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部７によって所定の軸受予圧が付与された状態で軸方向に固定されている。

外方部材２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２ｂを一体に有し、内周に前記内方部材１の内側転走面４ａ、５ａに対向する円弧状の複列の外側転走面２ａ、２ａが一体に形成されている。そして、それぞれの転走面２ａ、４ａと２ａ、５ａ間に複列の転動体３、３が収容され、保持器８、８によりこれら複列の転動体３、３が転動自在に保持されている。また、外方部材２と内方部材１との間に形成される環状空間の開口部にはシール９、１０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。なお、ここでは、転動体３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。

ハブ輪４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４ａをはじめ、シール９のシールランド部となる車輪取付フランジ６のインナー側の基部６ｂから小径段部４ｂに亙り高周波焼入れによって表面硬さを５０〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。なお、加締部７は、鍛造後の素材硬さの未焼入れ部とされている。

一方、内輪５および転動体３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。また、外方部材２は、前記ハブ輪４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２ａ、２ａ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。

本実施形態では、シール９、１０のうちアウター側のシール９は、外方部材２のアウター側端部の内周に所定のシメシロを介して圧入された芯金１１と、この芯金１１に接合されたシール部材１２とからなる一体型のシールで構成されている。芯金１１は、防錆処理された冷間圧延鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）をプレス加工にて形成されている。

一方、シール部材１２はニトリルゴム等の合成ゴムからなり、加硫接着によって芯金１１に一体に接合されている。このシール部材１２は、径方向外方に傾斜して形成された一対のサイドリップ１２ａ、１２ｂと、軸受内方側に傾斜して形成されたグリースリップ１２ｃとを有している。車輪取付フランジ６のインナー側の基部６ｂは断面が円弧状の曲面に形成され、この基部６ｂにサイドリップ１２ａ、１２ｂとグリースリップ１２ｃが所定のシメシロをもって摺接されている。

また、インナー側のシール１０は、図２に拡大して示すように、互いに対向配置された環状のシール板１３とスリンガ１４とからなる、所謂パックシールで構成されている。シール板１３は外方部材２に装着された芯金１５と、この芯金１５に加硫接着により一体に接合されたシール部材１６とからなる。芯金１５は、オーステナイト系ステンレス鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）や防錆処理された冷間圧延鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）等の防錆能を有する鋼板からプレス加工にて断面略Ｌ字状に形成されている。シール部材１６は、ニトリルゴム等の合成ゴムからなり、径方向外方に傾斜して延びるサイドリップ１６ａと、二股状に形成されたグリースリップ１６ｂと中間リップ１６ｃとを有している。

一方、スリンガ１４は断面略Ｌ字状に形成され、内輪５の外径に圧入される円筒部１４ａと、この円筒部１４ａから径方向外方に延びる立板部１４ｂとを備えている。そして、シール部材１６のサイドリップ１６ａが立板部１４ｂに摺接されると共に、グリースリップ１６ｂと中間リップ１６ｃが円筒部１４ａに摺接されている。さらに、スリンガ１４の立板部１４ｂは、シール板１３と僅かな径方向すきまを介して対峙され、ラビリンスシール１７が構成されている。

ここで、本実施形態では、図３に拡大して示すように、内輪５の大端面（背面側端面）５ｂに周状溝１８が形成されている。この周状溝１８は、断面が略三角形に形成され、円弧状の溝底から内径側に向って接線方向に延びる所定の傾斜角βからなるテーパ面１８ａを有している。傾斜角βは、大端面５ｂに対して鋭角に形成され、具体的には、β＝１０〜２５°の範囲に設定されている。この傾斜角βが１０°未満では、後述する内輪５に発生するフープ応力を抑える効果が小さくなって好ましくない。一方、傾斜角βが２５°を超えると、加締部７との接触面を一定以上に確保するために必然的に周状溝１８の深さが深くなり、加工工数が増えてコストアップの要因となるだけでなく、内輪５の強度が低下して好ましくない。

次に、図４乃至図６を用いて加締部７を形成する加工工程について説明する。
図４に示すように、塑性加工によって形成される小径段部４ｂの加締部７は、塑性加工前に予め円筒部１９として形成されている。この円筒部１９の端部には円弧状の面取り部１９ａ、１９ｂがそれぞれ形成されている。一方、加締治具２０は、一端面の中央部にノーズ部２１が形成され、このノーズ部２１の周縁から外周部に亙って加締部７を成形するための加工面２２が形成されている。この加締治具２０は、ハブ輪４の軸心Ｌに対して所定の傾斜角αが付与されている。

そして、図５に示すように、加締治具２０のノーズ部２１が円筒部１９の内径に進入され、円筒部１９の端部に加工面２２が所定の軸力で押し当てられる。さらに、図６に示すように、加締治具２０を所定の方向に回転させて加締治具２０が揺動運動されることにより、円筒部１９の端部が塑性変形して内輪５の周状溝１８内に押し込まれ、加工面２２の形状が転移されて所望の形状からなる加締部７が形成される。

このような工程を経て加締部７は、円筒部１９の端部を押し潰しながら径方向外方に拡径させて形成されるため、内輪５に拡径による周方向のフープ応力が発生するが、図７に示すように、周状溝１８のテーパ面１８ａに密着して塑性変形された加締部７により、矢印に示すような分力が生じる。そして、この分力が揺動加締による内輪５の拡径力を相殺することになり、フープ応力が低減される。これにより、寿命低下の要因となる内輪５の過大なフープ応力の発生を防止することができると共に、内輪５の外径に微小なクラックが生じるのを抑制し、内輪５の変形を抑えて耐久性の向上を図ることができる。そして、当初設定した軸受予圧を長期間に亘って適正値に維持することができる車輪用軸受装置を提供することができる。

図８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９は、図８の変形例を示す縦断面図、図１０は、図８の他の変形例を示す縦断面図である。なお、この実施形態は前述した実施形態（図１）を駆動輪用に適用したもので、基本的には図１に示す実施形態と軸受部の構成が異なるだけで、その他前述した実施形態と同一部品同一部位あるいは同一機能を有する部品、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駆動輪側の第２世代構造をなし、ハブ輪２３と、このハブ輪２３に装着される車輪用軸受２４とを備えている。ハブ輪２３は、アウター側の端部に車輪取付フランジ６を有し、外周にこの車輪取付フランジ６から肩部２３ａを介して軸方向に延びる小径段部２３ｂが形成され、内周にトルク伝達用のセレーション（またはスプライン）２３ｃが形成されている。そして、小径段部２３ｂに車輪用軸受２４が所定のシメシロを介して圧入され、小径段部２３ｂの端部を塑性変形させて形成した加締部７によって軸受予圧が付与された状態で軸方向に固定されている。ハブ輪２３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、肩部２３ａから小径段部２３ｂに亙って高周波焼入れによって表面硬さを５０〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。

車輪用軸受２４は、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２ｂを一体に有し、内周に複列の外側転走面２ａ、２ａが一体に形成された外方部材２と、外周に複列の外側転走面２ａ、２ａに対向する内側転走面５ａがそれぞれ形成された内輪２５、５と、両転走面間に保持器８、８を介して転動自在に収容された複列の転動体３、３と、外方部材２と内輪２５、５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１０、１０とを備えている。内輪２５は、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れによって芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。

ここで、本実施形態では、一対の内輪２５、５のうち、インナー側の内輪５の大端面５ｂに周状溝１８が形成されている。これにより、前述した実施形態と同様、周状溝１８のテーパ面１８ａに加締部７の一部が押し込まれて充足され、この分力によって内輪５の拡径力が相殺され、揺動加締で内輪５に生じるフープ応力を低減することができる。

図９に示す車輪用軸受装置は、前述した車輪用軸受装置（図８）の変形例で、基本的には車輪用軸受の一部の構成だけが異なる。なお、その他前述した実施形態と同一部品同一部位あるいは同一機能を有する部品、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駆動輪側の第１世代構造をなし、ハブ輪２３と、このハブ輪２３に装着される車輪用軸受２６とを備えている。車輪用軸受２６は、内周に複列の外側転走面２ａ、２ａが一体に形成された外方部材２７と、外周に複列の外側転走面２ａ、２ａに対向する内側転走面５ａがそれぞれ形成された内輪２５、５と、両転走面間に保持器８、８を介して転動自在に収容された複列の転動体３、３と、外方部材２７と内輪２５、５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１０、１０とを備えている。

外方部材２７はＳＵＪ２等の高炭素クロム鋼で形成され、ズブ焼入れによって芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。

ここで、本実施形態では、一対の内輪２５、５のうち、インナー側の内輪５の大端面５ｂに周状溝１８が形成され、前述した実施形態と同様、周状溝１８のテーパ面１８ａに密着して加締部７が押し込まれ、この分力によって内輪５の拡径力が相殺されて揺動加締で内輪５に生じるフープ応力を低減することができる。

図１０に示す車輪用軸受装置は、前述した車輪用軸受装置（図８）の他の変形例で、基本的には車輪用軸受の構成が異なる。なお、その他前述した実施形態と同一部品同一部位あるいは同一機能を有する部品、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駆動輪側の第２世代構造をなし、ハブ輪２３と、このハブ輪２３に装着される車輪用軸受２８とを備えている。車輪用軸受２８は、内周にそれぞれ外向きに開いたテーパ状の複列の外側転走面２９ａ、２９ａが一体に形成された外方部材２９と、外周に複列の外側転走面２９ａ、２９ａに対向するテーパ状の内側転走面３０ａがそれぞれ形成された内輪３０、３１と、両転走面間に保持器３２、３２を介して転動自在に収容された複列の転動体（円錐ころ）３３、３３と、外方部材２９と内輪３０、３１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１０、１０とを備えている。

内輪３０、３１は、内側転走面３０ａの大径側に転動体３３を案内するための大鍔３０ｂ、および小径側に転動体３３の脱落を防止するための小鍔３０ｃがそれぞれ形成されている。内輪３０、３１および転動体３３はＳＵＪ２等の高炭素クロム鋼で形成され、ズブ焼入れによって芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。

外方部材２９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、複列の外側転走面２９ａ、２９ａ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。

ここで、本実施形態では、一対の内輪３０、３１のうち、インナー側の内輪３１の大端面３０ｄに周状溝１８が形成され、前述した実施形態と同様、周状溝１８のテーパ面１８ａに密着して加締部７が押し込まれ、この分力によって内輪３１の拡径力が相殺されて揺動加締で内輪３１に生じるフープ応力を低減することができる。

なお、ここでは、加締部７は、加締治具による塑性変形によって形成されているが、駆動輪側の車輪用軸受装置では、揺動加締後に、旋削加工等の機械加工によって端面を平坦に形成しても良い。これにより、図示しない等速自在継手の外側継手部材の肩部と加締部とが平坦面で当接され、肩部と加締部との面接触を確保することができる。したがって、固定ナットの緊締力によって加締部に加えられる面圧を小さくすることができ、加締部の摩耗だけでなく、塑性変形と固定ナットの弛みを防止することができると共に、加締部と肩部との当接面で急激なスリップによる、所謂スティックスリップ音が当接面に発生するのを防止することができる。

図１１は、本発明に係る車輪用軸受装置の第３の実施形態を示す縦断面図、図１２は、図１１の要部拡大図である。なお、この実施形態は、基本的には前述した第１の実施形態（図１）の内輪の構成だけが異なるだけで、その他前述した実施形態と同一部品同一部位あるいは同一機能を有する部品、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従動輪側の第３世代構造をなし、内方部材３４と外方部材２、および両部材３４、２間に転動自在に収容された複列の転動体３、３とを備えている。内方部材３４は、ハブ輪４と、このハブ輪４に所定のシメシロを介して圧入された内輪３５とからなる。

内輪３５は、外周に内側転走面５ａが形成され、ハブ輪４の小径段部４ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部７によって所定の軸受予圧が付与された状態で軸方向に固定されている。この内輪３５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。

ここで、本実施形態では、図１２に拡大して示すように、内輪３５の大端面３５ｂに２つの周状溝１８、３６が形成されている。外径側に位置する周状溝３６は、断面が、円弧状の溝底から内径側に向って接線方向に延びる所定の傾斜角βからなるテーパ面３６ａを有し、内径側の周状溝１８と略同じ形状に形成され、周状溝１８に比べ溝深さが僅かに浅く設定されている。これにより、内輪３５の加工上の基準面となる大端面３５ｂの面積を確保することができると共に、加締部７の加工度を小さくすることなく分力を増大させ、内輪３５に生じるフープ応力を低減させることができる。

このように本実施形態では、加締部７が小径段部４ｂの端部を押し潰しながら径方向外方に拡径させて形成され、内輪３５には拡径によるフープ応力が発生するが、加締部７が塑性変形によって２つの周状溝１８、３６のテーパ面１８ａ、３６ａに密着した状態で充足されるので、内輪３５に拡径方向とは逆方向の分力が生じる。そして、この分力が揺動加締による内輪３５の拡径力を相殺することになり、フープ応力が一層低減される。これにより、寿命低下の要因となる内輪３５の過大なフープ応力の発生を防止することができると共に、内輪３５の外径に微小なクラックが生じるのを抑制し、内輪３５の変形を抑えて耐久性の向上を図ることができ、また、軸受予圧を長期間に亘って適正値に維持することができる。

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、ハブ輪の小径段部に内輪が圧入され、小径段部の端部を塑性変形させて形成した加締部によって内輪が軸方向に固定された第１世代乃至第３世代のセルフリテイン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。 図１の要部拡大図である。 図１の内輪単体を示す半断面図である。 本発明に係る加締部を形成する加工工程を示す説明図である。 同上、加締部の加工工程を示す説明図である。 同上、加締部の加工工程を示す説明図である。 図６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。 図８の変形例を示す縦断面図である。 図８の他の変形例を示す縦断面図である。 本発明に係る車輪用軸受装置の第３の実施形態を示す縦断面図である。 図１１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。 本発明に係る加締部を形成する加工工程を示す説明図である。 同上、加締部の加工工程を示す説明図である。 同上、加締部の加工工程を示す説明図である。 図１６の要部拡大図である。

符号の説明

１、３４・・・・・・・・・・・内方部材
２、２７、２９・・・・・・・・外方部材
２ａ、２９ａ・・・・・・・・・外側転走面
２ｂ・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
３、３３・・・・・・・・・・・転動体
４、２３・・・・・・・・・・・ハブ輪
４ａ、５ａ、３０ａ・・・・・・内側転走面
４ｂ、２３ｂ・・・・・・・・・小径段部
４ｃ、２３ａ・・・・・・・・・肩部
５、２５、３０、３１、３５・・内輪
５ｂ、３０ｄ、３５ｂ・・・・・大端面
５ｃ・・・・・・・・・・・・・小端面
６・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
６ａ・・・・・・・・・・・・・ハブボルト
６ｂ・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジのインナー側の基部
７・・・・・・・・・・・・・・加締部
８、３２・・・・・・・・・・・保持器
９、１０・・・・・・・・・・・シール
１１、１５・・・・・・・・・・芯金
１２、１６・・・・・・・・・・シール部材
１２ａ、１２ｂ、１６ａ・・・・サイドリップ
１２ｃ、１６ｂ・・・・・・・・グリースリップ
１３・・・・・・・・・・・・・シール板
１４・・・・・・・・・・・・・スリンガ
１４ａ、１９・・・・・・・・・円筒部
１４ｂ・・・・・・・・・・・・立板部
１６ｃ・・・・・・・・・・・・中間リップ
１７・・・・・・・・・・・・・ラビリンスシール
１８、３６・・・・・・・・・・周状溝
１８ａ、３６ａ・・・・・・・・テーパ面
１９ａ、１９ｂ・・・・・・・・面取り部
２０・・・・・・・・・・・・・加締治具
２１・・・・・・・・・・・・・ノーズ部
２２・・・・・・・・・・・・・加工面
２３ｃ・・・・・・・・・・・・セレーション
２４、２６、２８・・・・・・・車輪用軸受
３０ｂ・・・・・・・・・・・・大鍔
３０ｃ・・・・・・・・・・・・小鍔
５１・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
５１ａ、５２ａ・・・・・・・・内側転走面
５１ｂ・・・・・・・・・・・・小径段部
５１ｃ・・・・・・・・・・・・加締部
５２・・・・・・・・・・・・・内輪
５３・・・・・・・・・・・・・外輪
５３ａ・・・・・・・・・・・・外側転走面
５３ｂ・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
５４・・・・・・・・・・・・・ボール
５５・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
５６・・・・・・・・・・・・・ハブボルト
５７・・・・・・・・・・・・・円筒部
５７ａ・・・・・・・・・・・・内径
５８・・・・・・・・・・・・・加締治具
５９・・・・・・・・・・・・・ノーズ部
６０・・・・・・・・・・・・・加工面
Ｌ・・・・・・・・・・・・・・軸心
α・・・・・・・・・・・・・・加締治具の傾斜角
β・・・・・・・・・・・・・・周状溝の傾斜角

Claims (6)

1. 内周に複列の外側転走面が一体に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圧入された少なくとも一つの内輪からなり、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、
   前記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、
   前記外方部材と内方部材との間に形成された環状空間の開口部に装着されたシールとを備え、
   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前記ハブ輪に対して軸方向に固定された車輪用軸受装置において、
   前記内輪の大端面に周状溝が形成され、この周状溝に前記加締部の一部が充足されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 前記周状溝が、断面が略三角形に形成され、円弧状の溝底から内径側に向って接線方向に延びる所定の傾斜角からなるテーパ面を有している請求項１に記載の車輪用軸受装置。
3. 前記傾斜角が、前記大端面に対して鋭角に形成され、１０〜２５°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。
4. 前記周状溝が複数形成されている請求項１乃至３いずれかに記載の車輪用軸受装置。
5. 前記周状溝が２つ形成され、外径側の周状溝が、内径側の周状溝と略同じ形状に形成されると共に、溝深さが僅かに浅く設定されている請求項４に記載の車輪用軸受装置。
6. 前記加締部の端面が、揺動加締後に機械加工によって平坦に形成されている請求項１乃至５いずれかに記載の車輪用軸受装置。

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