JP2012192817A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】別体のパイロット部材に回り止め構造を付加してクリープを防止すると共に、密封性の向上を図った車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】車輪取付フランジ17の根元部に円筒状の嵌合面19aが形成され、この嵌合面19aに圧入される円筒状の嵌合部11を有する別体のパイロット部材20が固定されると共に、嵌合面19aとパイロット部材20の嵌合部11の端部にキー溝12a、12bがそれぞれ形成され、このキー溝12に、パイロット部材20の回り止め機構となるキー13が係止されている。
【選択図】図3

Description

本発明は、自動車等の車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置、特に、車輪取付フランジの根元部に別体のパイロット部材が固定された車輪用軸受装置に関するものである。
従来から自動車等の車輪を支持する車輪用軸受装置は、車輪を取り付けるためのハブ輪を転がり軸受を介して回転自在に支承するもので、この転がり軸受には、一般的に、所望の軸受剛性を有し、ミスアライメントに対しても耐久性を発揮すると共に、燃費向上の観点から回転トルクが小さい複列アンギュラ玉軸受が多用されている。一方、オフロードカーやトラック等、車体重量が嵩む車両には複列円錐ころ軸受が使用されている。
このような車輪用軸受の代表的な一例を図24に示す。この車輪用軸受50は、外輪51と、一対の内輪52と、これら外輪51と一対の内輪52との間に収容され、一対の保持器53により転動自在に保持された複列の円すいころ54からなる複列の円すいころ軸受で構成されている。
外輪51の一端には、径方向外方に延びる車輪取付フランジ55が一体に形成され、車輪(図示せず)がハブボルト56によって固定される。そして、車輪取付フランジ55の根元部に別体の円筒状のパイロット部材57が嵌着されている。このパイロット部材57は、外周にディスクブレーキロータ58と車輪を径方向に案内するパイロット面57a、57bが形成されている。また、内周にハブキャップ59が嵌合されると共に、一端部が径方向内方に突出して内輪52の外径との間に僅かな径方向すきまを介して対峙し、ラビリンスシールが形成されている。
このように、外輪51に車輪取付フランジ55を一体に有し、その根元部に別体の円筒状のパイロット部材57が嵌着されているので、外輪51の製作が容易になるばかりでなく、軸受の組立も通常の方法で自動組立機によってできると共に、ブレーキ部品を規格品そのまま使用でき、かつ軸受の負荷容量を増大させることができる(例えば、特許文献1参照。)。
実開昭63−64919号公報
然しながら、従来の車輪用軸受50では、別体のパイロット部材57が径方向のシメシロのみの圧入固定となっているため、クリープが発生する恐れがあると共に、嵌合部から泥水等が浸入する恐れがあった。ここで、クリープとは、嵌合シメシロ不足や嵌合面の加工精度不良等により円筒部材が周方向に微動し、嵌合面が鏡面化し、場合によっては、かじりを伴う潤滑不良や溶着する現象をいう。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、別体のパイロット部材に回り止め構造を付加してクリープを防止すると共に、密封性の向上を図っ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、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、外周に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を備え、前記外方部材と内方部材のうち一方の部材の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する車輪用軸受装置において、前記車輪取付フランジの根元部に円筒状の嵌合面が形成され、この嵌合面に圧入される円筒状の嵌合部を有する別体のパイロット部材が固定されると共に、前記嵌合部に当該パイロット部材の回り止め機構が設けられている。
このように、外方部材または内方部材の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する車輪用軸受装置において、車輪取付フランジの根元部に円筒状の嵌合面が形成され、この嵌合面に圧入される円筒状の嵌合部を有する別体のパイロット部材が固定されると共に、嵌合部に当該パイロット部材の回り止め機構が設けられているので、別体のパイロット部材が長期間に亘ってクリープするのを確実に防止することができると共に、パイロット部材を強圧入する必要がないので、圧入によって車輪取付フランジが変形するのを防止することができる。また、パイロット部材の材質が鋼製に限らず、例えば、アルミ合金や合成樹脂のような材質でも適用することができる。これにより、アルミホイールとの固着を回避することができる。
また、請求項2に記載の発明のように、前記車輪取付フランジの嵌合面と前記パイロット部材の嵌合部のそれぞれ端部にキー溝が形成され、このキー溝にキーが係止されていても良い。
また、請求項3に記載の発明のように、前記車輪取付フランジの嵌合面に雌セレーションが形成されると共に、この雌セレーションに係合する雄セレーションが前記パイロット部材の嵌合部に形成されていても良い。
好ましくは、請求項4に記載の発明のように、前記雌セレーションと雄セレーションの嵌合部に予圧が付与され、周方向のガタが殺されていれば、予圧自体が径方向のシメシロではなく周方向のシメシロとなるため、パイロット部材の圧入によって車輪取付フランジが変形するの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、前記パイロット部材の嵌合部の端面に凸部が形成されると共に、当該パイロット部材の突き合わせ面となる前記車輪取付フランジの嵌合面の壁面に凹部が形成され、この凹部に前記凸部が係止されていれば、パイロット部材の圧入によって車輪取付フランジが変形するのを防止することができる。
好ましくは、請求項6に記載の発明のように、前記凹部が周方向に複数形成されていれば、効率良く両者を係止させることができ、パイロット部材の固定作業を向上させることができる。
また、請求項7に記載の発明のように、前記パイロット部材の少なくとも露出する外表面に防錆皮膜が形成されていれば、発錆によってパイロット部材が車輪に固着し、補修時等に車輪の脱着が困難になるのを防止することができる。
好ましくは、請求項8に記載の発明のように、前記防錆皮膜がカチオン電着塗装によって形成され、この下地処理としてリン酸亜鉛処理が施されていれば、素材となる鋼材の表面が化学反応で粗面化されるため、塗料の食い付きが良くなって付着性が向上し、長期間に亘ってパイロット部材が発錆するのを防止することができる。
また、請求項9に記載の発明のように、前記車輪取付フランジの嵌合面と前記パイロット部材の嵌合部のうちどちらか一方に環状溝が形成され、この環状溝に弾性部材からなるシールリングが装着されていれば、パイロット部材の嵌合シメシロを小さく設定しても気密性を向上させることができ、組立作業性を一段と向上させることができる。
また、請求項10に記載の発明のように、前記パイロット部材の嵌合部にシール部材が一体に接合され、このシール部材のリップが前記嵌合面に弾性接触されていても良い。
また、請求項11に記載の発明のように、前記パイロット部材の嵌合部の端部にテーパ面が形成され、前記嵌合面とテーパ嵌合されていれば、パイロット部材が軸受部側に圧入し過ぎるのを防止することができる。
また、請求項12に記載の発明のように、前記車輪取付フランジの嵌合面に前記パイロット部材を圧入した際、前記車輪取付フランジが変形する方向と逆の方向に、当該車輪取付フランジが予め傾斜して形成されていれば、パイロット部材を圧入後、車輪取付フランジが変形して側面の面振れ精度が劣化するのを抑えることができる。
また、請求項13に記載の発明のように、前記パイロット部材に底部が一体に形成されていれば、エンドキャップ等の部品が廃止でき、部品点数を削減して低コスト化を図ることができる。
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、外周に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を備え、前記外方部材と内方部材のうち一方の部材の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する車輪用軸受装置において、前記車輪取付フランジの根元部に円筒状の嵌合面が形成され、この嵌合面に圧入される円筒状の嵌合部を有する別体のパイロット部材が固定されると共に、前記嵌合部に当該パイロット部材の回り止め機構が設けられているので、別体のパイロット部材が長期間に亘ってクリープするのを確実に防止することができると共に、パイロット部材を強圧入する必要がないので、圧入によって車輪取付フランジが変形するのを防止することができる。また、パイロット部材の材質が鋼製に限らず、例えば、アルミ合金や合成樹脂のような材質でも適用することができる。これにより、アルミホイールとの固着を回避することができる。
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の要部拡大図である。 (a)は、図1の車輪用軸受装置の変形例を示す縦断面図、(b)は、(a)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の実施形態を示す要部拡大図である。 図4のV−V線に沿った横断面図である。 本発明に係る車輪用軸受装置の第3の実施形態を示す要部拡大図である。 (a)は、図6のパイロット部材単体を示す断面図、(b)は、図6のA矢視図である。 (a)は、図6の車輪用軸受装置の変形例を示す縦断面図、(b)は、(a)のパイロット部材の嵌着前を示す説明図である。 本発明に係る車輪用軸受装置の第4の実施形態を示す縦断面図である。 図9の要部拡大図である。 本発明に係る車輪用軸受装置の第5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。 本発明に係る車輪用軸受装置の第6の実施形態を示す縦断面図である。 図13の車輪用軸受装置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7の実施形態を示す縦断面図である。 図15の要部拡大図である。 本発明に係る車輪用軸受装置の第8の実施形態を示す縦断面図である。 図17の車輪用軸受装置の変形例を示す縦断面図である。 (a)は、図18のパイロット部材の圧入後を示す要部拡大図、(b)は、(a)のパイロット部材の圧入前を示す説明図である。 本発明に係る車輪用軸受装置の第9の実施形態を示す縦断面図である。 図20の要部拡大図である。 本発明に係る車輪用軸受装置の第10の実施形態を示す縦断面図である。 図22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。
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転動体とを備えた車輪用軸受装置であって、前記車輪取付フランジの根元部に円筒状の嵌合面が形成され、この嵌合面に圧入される円筒状の嵌合部を有する別体のパイロット部材が固定されると共に、前記嵌合面とパイロット部材の嵌合部の端部にキー溝がそれぞれ形成され、このキー溝に、前記パイロット部材の回り止め機構となるキーが係止されている。
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、図2は、図1の要部拡大図、図3は、図1の車輪用軸受装置の変形例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。
この車輪用軸受は第2世代と呼称される従動輪用であって、回転側部材となる外方部材1と、複列の転動体(ボール)2、2を介して内嵌された一対の内輪3、3とを備えている。内輪3は、アクスル4に圧入され、固定ナット5を介して軸方向に固定されている。
外方部材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6を一体に有し、内周に複列の外側転走面1a、1aが一体に形成されている。車輪取付フランジ6の周方向等配にはボルト孔6aが形成され、これらボルト孔6aに車輪を締結するためのハブボルト(図示せず)が固定される。
内輪3は、外周に複列の外側転走面1a、1aに対向する内側転走面3aが形成されている。それぞれ内側転走面3aと複列の外側転走面1a、1aとの間には複列の転動体2、2が保持器7を介して転動自在に収容されている。そして、外方部材1とインナー側の内輪3との間に形成される環状空間の開口部のうちインナー側の開口部にシール8が装着されると共に、アウター側の開口部にはエンドキャップ9が装着され、軸受内部に封入されたグリースの外部への漏洩と、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。
外方部材1はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%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1a、1a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。一方、内輪3および転動体2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、車輪取付フランジ6の根元部に円筒状の嵌合面6bが形成され、この嵌合面6bに別体からなる円筒状のパイロット部材10が固定されている。前述したエンドキャップ9は、このパイロット部材10に嵌着されている。
パイロット部材10はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中高炭素鋼で形成され、図2に拡大して示すように、外周に、図示しないブレーキロータと車輪を径方向に案内するパイロット面10a、10bがそれぞれ形成されると共に、車輪取付フランジ6の嵌合面6bに軽圧入される円筒状の嵌合部11がパイロット面10a、10bよりも大径に形成されている。なお、パイロット部材10の材質としては、これ以外に、炭素量が少ない、例えば、S40C等の機械構造用炭素鋼(JIS規格のSC系)やSS400等の一般構造用圧延鋼材(JIS規格のSS系)、あるいは、STKM12A等の機械構造用炭素鋼管(JIS規格のSTKM系)等を例示することができる。
また、車輪取付フランジ6の嵌合面6bとパイロット部材10の嵌合部11の端部に、断面矩形状のキー溝12a、12bがそれぞれ形成され、このキー溝12に、パイロット部材10の回り止め機構となるキー13が係止されている。これにより、別体のパイロット部材10が長期間に亘ってクリープするのを確実に防止することができると共に、パイロット部材10を強圧入する必要がないので、圧入によって車輪取付フランジ6が変形するのを防止することができる。
本実施形態では、別体のパイロット部材10を車輪取付フランジ6の根元部に軽圧入すると共に、キー13によって回り止めを行っているため、パイロット部材10の材質は鋼製に限らず、例えば、アルミ合金や合成樹脂のような材質でも適用することができる。これにより、アルミホイールとの固着を回避することができる。
ここで、アルミホイールとの固着を回避するために、パイロット部材10の外表面にカチオン電着塗装によって所定の防錆皮膜を形成しても良い。このカチオン電着塗装の下地処理(前処理)としてリン酸亜鉛処理を施すのが好ましい。このリン酸亜鉛処理は、素材となる鋼材の表面が化学反応で粗面化されるため、塗料の食い付きが良くなって付着性が向上するからである。このように、パイロット部材10の表面に防錆皮膜を形成することにより、発錆によってパイロット部材10が車輪に固着し、補修時等に車輪の脱着が困難になるのを防止することができる。なお、防錆皮膜はカチオン電着塗装に限らず他の塗装膜であっても良く、また、メッキ処理であっても良い。
なお、ここでは、転動体2をボールとした複列アンギュラ玉軸受で構成された車輪用軸受装置を例示したが、これに限らず、転動体に円錐ころを使用した複列円錐ころ軸受で構成された車輪用軸受装置であっても良い。また、一対の内輪を備えた第2世代構造について説明したが、これに限らず、図示しないが、第1世代構造でも良いし、また、ハブ輪の外周に直接内側転走面が形成された第3世代構造であっても良い。
図3に、図1の車輪用軸受装置の変形例を示す。なお、前述した実施形態と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合を付して詳細な説明を省略する。(a)に示す車輪用軸受装置は第3世代と呼称される従動輪用であって、ハブ輪14と、このハブ輪14に圧入固定された内輪3からなる内方部材15と、この内方部材15に複列の転動体2、2を介して外挿された外方部材16とを備えている。
回転側部材となるハブ輪14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17を一体に有し、外周に内側転走面14aと、この内側転走面14aから肩部14cを介して軸方向に延びる小径段部14bが形成されている。車輪取付フランジ17にはハブボルト17aが周方向等配に植設されている。内輪3は、ハブ輪14の小径段部14bに所定のシメシロを介して圧入され、小径段部14bの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部14dによって所定の軸受予圧が付与された状態でハブ輪14に対して軸方向に固定されている。
ハブ輪14はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中高炭素鋼で形成され、車輪取付フランジ17のインナー側に断面が円弧状に形成された基部17bから肩部14cを介して小径段部14bに亙って高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に硬化処理されている。なお、加締部14dは鍛造加工後の表面硬さのままとされている。これにより、車輪取付フランジ17に負荷される回転曲げ荷重に対して充分な機械的強度を有し、内輪3の嵌合部となる小径段部14bの耐フレッティング性が向上すると共に、加締加工が容易にでき、また、この加締加工に伴う微小クラックの発生を防止することができる。
固定側部材となる外方部材16は、外周に図示しないナックルに取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16a、16aが一体に形成されている。この外方部材16はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%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16a、16a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、外方部材16と内方部材15との間に形成される環状空間の開口部にシール18、8が装着され、軸受内部に封入されたグリースの外部への漏洩と、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。
ハブ輪14のアウター側の端部には鍛造加工によってすり鉢状の凹所19が形成されて軽量化が図られると共に、この凹所19の開口部に、別体のパイロット部材20が嵌着される円筒状の嵌合面19aが形成されている。
パイロット部材20はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中高炭素鋼で形成され、(b)に拡大して示すように、外周に、図示しないブレーキロータと車輪を径方向に案内するパイロット面10a、10bがそれぞれ形成されると共に、車輪取付フランジ17の嵌合面19aに軽圧入される嵌合部11がパイロット面10a、10bよりも大径に形成されている。
そして、パイロット部材20がハブ輪14の凹所19に衝合するまで圧入されると共に、車輪取付フランジ17の嵌合面19aとパイロット部材20の嵌合部11の端部にそれぞれ形成されたキー溝12a、12bにキー13が係止されている。
図4は、本発明に係る車輪用軸受装置の第2の実施形態を示す要部拡大図、図5は、図4のV−V線に沿った横断面図である。なお、この実施形態は、前述した第1の実施形態(図1、2)と基本的にはパイロット部材の嵌合部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合を付して詳細な説明を省略する。
本実施形態では、車輪取付フランジ6’の根元部に円筒状の嵌合面21が形成され、この嵌合面21に雌セレーション(またはスプライン)21aが形成されている。そして、この雌セレーション21aに係合する雄セレーション(またはスプライン)22aが外周に形成された別体のパイロット部材22が固定されている。
パイロット部材22はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中高炭素鋼で形成され、外周に、図示しないブレーキロータと車輪を径方向に案内するパイロット面10a、10bがそれぞれ形成されると共に、雄セレーション22aがこれらパイロット面10a、10bよりも大径に形成されている。
また、図5に示すように、雌セレーション21aと雄セレーション22aの嵌合部には予圧が付与され、周方向のガタが殺されている。これにより、別体のパイロット部材22が長期間に亘ってクリープするのを確実に防止することができると共に、予圧自体が径方向のシメシロではなく周方向のシメシロとなるため、パイロット部材22の圧入によって車輪取付フランジ6’が変形するのを防止することができる。
図6は、本発明に係る車輪用軸受装置の第3の実施形態を示す要部拡大図、図7(a)は、図6のパイロット部材単体を示す断面図、(b)は、図6のA矢視図である。なお、この実施形態は、前述した第1の実施形態(図1、2)と基本的にはパイロット部材の回り止め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合を付して詳細な説明を省略する。
本実施形態では、外方部材1’は、そのアウター側の端部に車輪取付フランジ6”を一体に有し、その根元部に円筒状の嵌合面23が形成されている。そして、別体のパイロット部材24が固定されている。
パイロット部材24はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中高炭素鋼で形成され、図7(a)に示すように、外周に、図示しないブレーキロータと車輪を径方向に案内するパイロット面10a、10bがそれぞれ形成されると共に、嵌合部24aがこれらパイロット面10a、10bよりも大径に形成されている。
パイロット部材24の嵌合部24aの端面には凸部25が鍛造によって形成されている。一方、(b)に示すように、外方部材1’の嵌合面23の壁面23aに凹部26が鍛造によって形成されている。そして、このパイロット部材24が車輪取付フランジ6”の根元部に形成された嵌合面23に内嵌されると共に、凸部25が嵌合面23の壁面23aに形成された凹部26に係止されている。これにより、別体のパイロット部材24が長期間に亘ってクリープするのを防止することができると共に、パイロット部材24の圧入によって車輪取付フランジ6”が変形するのを防止することができる。
なお、ここでは、パイロット部材24の端面に凸部25が形成され、外方部材1’の嵌合面23の壁面23aに凹部26が形成され、これら凸部25と凹部26を係止させてパイロット部材24の回り止め構造としているが、このように単一の凹凸部に限らず、パイロット部材24の端面と壁面23aに複数の凹凸部を形成して係止させるようにしても良い。これにより、効率良く両者を係止させることができ、パイロット部材24の固定作業が向上する。
図8(a)は、図6の車輪用軸受装置の変形例を示す縦断面図である。なお、前述した実施形態と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合を付して詳細な説明を省略する。
この車輪用軸受装置は第3世代と呼称される従動輪用であって、ハブ輪27と、このハブ輪27に圧入固定された内輪3からなる内方部材28と、この内方部材28に複列の転動体2、2を介して外挿された外方部材16とを備えている。
ハブ輪27は、一端部に車輪取付フランジ17を一体に有し、外周に内側転走面14aと、この内側転走面14aから肩部14cを介して軸方向に延びる小径段部14bが形成されている。内輪3は、ハブ輪27の小径段部14bに所定のシメシロを介して圧入され、小径段部14bの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部14dによって所定の軸受予圧が付与された状態でハブ輪27に対して軸方向に固定されている。
ハブ輪27はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中高炭素鋼で形成され、車輪取付フランジ17のインナー側に断面が円弧状に形成された基部17bから肩部14cを介して小径段部14bに亙って高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に硬化処理されている。
ハブ輪27のアウター側の端部には鍛造加工によってすり鉢状の凹所29が形成されて軽量化が図られると共に、この凹所29の開口部に、別体のパイロット部材30が嵌着される円筒状の嵌合面29aが形成されている。
パイロット部材30はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中高炭素鋼で形成され、外周に、パイロット面10a、10bがそれぞれ形成されると共に、車輪取付フランジ17の嵌合面29aに軽圧入される嵌合部30aがパイロット面10a、10bよりも大径に形成されている。
パイロット部材30の嵌合部30aの端面には凸部25が鍛造によって形成されている。一方、車輪取付フランジ17の嵌合面29aに凹部26が鍛造によって形成されている。そして、このパイロット部材24が車輪取付フランジ6”の根元部に形成された嵌合面29aに内嵌されると共に、凸部25が嵌合面29aの壁面29bに形成された凹部26に係止されている。これにより、別体のパイロット部材30が長期間に亘ってクリープするのを防止することができると共に、パイロット部材30の圧入によって車輪取付フランジ17が変形するのを防止することができる。
図9は、本発明に係る車輪用軸受装置の第4の実施形態を示す要部拡大図、図10は、図9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、2)と基本的にはパイロット部材の嵌合部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合を付して詳細な説明を省略する。
この車輪用軸受は第2世代と呼称される従動輪用であって、外方部材1と、複列の転動体2、2を介して内嵌された一対の内輪3、3とを備えている。外方部材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6を一体に有し、内周に複列の外側転走面1a、1aが一体に形成されている。車輪取付フランジ6の周方向等配にはボルト孔6aが形成され、これらボルト孔6aに車輪を締結するためのハブボルト(図示せず)が固定される。
ここで、本実施形態では、車輪取付フランジ6の根元部に円筒状の嵌合面6bが形成され、この嵌合面6bに別体からなる円筒状のパイロット部材31が固定されている。そして、このパイロット部材31にエンドキャップ9が嵌着されている。
パイロット部材31はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中高炭素鋼で形成され、外周に、パイロット面10a、10bがそれぞれ形成されると共に、車輪取付フランジ6の嵌合面6bに軽圧入される円筒状の嵌合部11がパイロット面10a、10bよりも大径に形成されている。
また、図10に拡大して示すように、車輪取付フランジ6の嵌合面6bとパイロット部材31の嵌合部11の端部に、断面矩形状のキー溝12a、12bがそれぞれ形成され、このキー溝12に、パイロット部材31の回り止め機構となるキー13が係止されている。これにより、別体のパイロット部材31が長期間に亘ってクリープするのを確実に防止することができると共に、パイロット部材31を強圧入する必要がないので、圧入によって車輪取付フランジ6が変形するのを防止することができる。
さらに、このパイロット部材31の端部にシール部材32が加硫接着によって一体に接合されている。シール部材32はNBR(アクリロニトリル−ブタジエンゴム)等の合成ゴムからなり、径方向外方に突出するリップ32aを有している。なお、シール部材32の材質としては、例示したNBR以外にも、例えば、耐熱性に優れたHNBR(水素化アクリロニトリル・ブタジエンゴム)、EPDM(エチレンプロピレンゴム)等をはじめ、耐熱性、耐薬品性に優れたACM(ポリアクリルゴム)、FKM(フッ素ゴム)、あるいはシリコンゴム等を例示することができる。
このリップ32aは嵌合面6bに弾性接触し、軸受内部に封入されたグリースの外部への漏洩と、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。本実施形態では、パイロット部材31にシール部材32が接合され、シール部材32のリップ32aが嵌合面6bに弾性接触しているので、パイロット部材31の嵌合シメシロを小さく設定しても気密性を向上させることができ、組立作業性を一段と向上させることができる。
図11は、本発明に係る車輪用軸受装置の第5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、前述した第2の実施形態(図4)と基本的にはパイロット部材の嵌合部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合を付して詳細な説明を省略する。
この車輪用軸受は第2世代と呼称される従動輪用であって、外方部材1”と、複列の転動体2、2を介して内嵌された一対の内輪3、3とを備えている。外方部材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6’を一体に有し、内周に複列の外側転走面1a、1aが一体に形成されている。本実施形態では、図12に拡大して示すように、車輪取付フランジ6’の根元部に円筒状の嵌合面21が形成され、この嵌合面21に雌セレーション21aが形成されている。そして、この雌セレーション21aに係合する雄セレーション22aが外周に形成された別体のパイロット部材33が固定されている。
パイロット部材33はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中高炭素鋼で形成され、外周に、パイロット面10a、10bがそれぞれ形成されると共に、雄セレーション22aがこれらパイロット面10a、10bよりも大径に形成されている。
さらに、このパイロット部材33のアウター側の端部にシール部材34が加硫接着によって一体に接合されている。シール部材34はNBR等の合成ゴムからなり、径方向外方に突出するリップ34aを有している。このリップ34aは嵌合面21に弾性接触し、軸受内部に封入されたグリースの外部への漏洩と、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。
図13は、本発明に係る車輪用軸受装置の第6の実施形態を示す縦断面図、図14は、図13の車輪用軸受装置の変形例を示す縦断面図である。なお、この実施形態は、前述した第1の実施形態(図1)と基本的にはパイロット部材の嵌合部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合を付して詳細な説明を省略する。
この車輪用軸受は第2世代と呼称される従動輪用であって、外方部材1と、複列の転動体2、2を介して内嵌された一対の内輪3、3とを備えている。外方部材1は、アウター側の端部に車輪取付フランジ6を一体に有し、内周に複列の外側転走面1a、1aが一体に形成されている。そして、車輪取付フランジ6の根元部に円筒状の嵌合面6bが形成され、この嵌合面6bに別体からなる円筒状のパイロット部材35が固定されている。
パイロット部材35はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中高炭素鋼で形成され、外周に、パイロット面10a、10bがそれぞれ形成されると共に、車輪取付フランジ6の嵌合面6bに軽圧入される円筒状の嵌合部35aがパイロット面10a、10bよりも大径に形成されている。
また、車輪取付フランジ6の嵌合面6bとパイロット部材35の嵌合部35aの端部に、断面矩形状のキー溝12が形成され、このキー溝12にキー13が係止されている。さらに、嵌合部35aの外周面に環状溝36が形成され、この環状溝36にOリング等の弾性部材からなるシールリング37が装着されている。そして、このシールリング37が車輪取付フランジ6の嵌合面6bに弾性接触されている。
これにより、パイロット部材35が長期間に亘ってクリープするのを確実に防止することができると共に、パイロット部材35を強圧入する必要がないので、圧入によって車輪取付フランジ6が変形するのを防止することができる。さらに、パイロット部材35の嵌合シメシロを小さく設定しても気密性を向上させることができ、組立作業性を一段と向上させることができる。
図14は、前述した第6の実施形態の変形例で、基本的にはシールリングの装着部位が異なるだけで、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様の機能を有する部品や部位には同じ符合を付して詳細な説明を省略する。
この車輪用軸受は第2世代と呼称される従動輪用であって、外方部材38と、複列の転動体2、2を介して内嵌された一対の内輪3、3とを備えている。外方部材38は、アウター側の端部に車輪取付フランジ6を一体に有し、内周に複列の外側転走面1a、1aが一体に形成されている。そして、車輪取付フランジ6の根元部に円筒状の嵌合面6bが形成され、この嵌合面6bに別体からなる円筒状のパイロット部材10が固定されている。
また、車輪取付フランジ6の嵌合面6bとパイロット部材10の嵌合部11の端部に、断面矩形状のキー溝12が形成され、このキー溝12にキー13が係止されている。さらに、車輪取付フランジ6の嵌合面6bの内周面に環状溝36が形成され、この環状溝36にシールリング37が装着されている。そして、このシールリング37がパイロット部材10の嵌合部11に弾性接触されている。これにより、前述した実施形態と同様、パイロット部材10が長期間に亘ってクリープするのを確実に防止することができると共に、パイロット部材10を強圧入する必要がないので、圧入によって車輪取付フランジ6が変形するのを防止することができる。さらに、パイロット部材10の嵌合シメシロを小さく設定しても気密性を向上させることができ、組立作業性を一段と向上させることができる。
図15は、本発明に係る車輪用軸受装置の第7の実施形態を示す縦断面図、図16は、図15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5の実施形態(図11)とパイロット部材の嵌合部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合を付して詳細な説明を省略する。
この車輪用軸受は第2世代と呼称される従動輪用であって、外方部材1”と、複列の転動体2、2を介して内嵌された一対の内輪3、3とを備えている。外方部材1”は、アウター側の端部に車輪取付フランジ6’を一体に有し、内周に複列の外側転走面1a、1aが一体に形成されている。そして、図16に拡大して示すように、車輪取付フランジ6’の根元部に円筒状の嵌合面21が形成され、この嵌合面21に雌セレーション21aが形成されている。そして、この雌セレーション21aに係合する雄セレーション22aが外周に形成された別体のパイロット部材39が固定されている。
パイロット部材39はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中高炭素鋼で形成され、外周に、パイロット面10a、10bがそれぞれ形成されると共に、車輪取付フランジ6の嵌合面21に軽圧入される円筒状の嵌合部39aがパイロット面10a、10bよりも大径に形成されている。
さらに、嵌合部39aの外周面に環状溝36が形成され、この環状溝36にシールリング37が装着されている。そして、このシールリング37が車輪取付フランジ6の嵌合面21に弾性接触されている。これにより、パイロット部材39が長期間に亘ってクリープするのを確実に防止することができると共に、圧入によって車輪取付フランジ6が変形するのを防止することができ、嵌合部39aの気密性を向上させることができる。
図17は、本発明に係る車輪用軸受装置の第8の実施形態を示す縦断面図、図18は、図17の車輪用軸受装置の変形例を示す縦断面図、図19(a)は、図18のパイロット部材の圧入後を示す要部拡大図、(b)は、(a)のパイロット部材の圧入前を示す説明図である。なお、前述した実施形態と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合を付して詳細な説明を省略する。
この車輪用軸受は第3世代と呼称される従動輪用であって、回転側部材となる外方部材1と、複列の転動体2、2を介して内嵌された内方部材40とを備えている。内方部材40は、ハブ輪41と、このハブ輪41に固定された内輪3とからなる。
ハブ輪41は、インナー側の端部にアクスル(図示せず)固定されるための固定フランジ42を一体に有し、外周に外方部材1の複列の外側転走面1a、1aの一方に対向する内側転走面41aと、この内側転走面41aから軸方向に延びる小径段部41bが形成されている。一方、内輪3は、ハブ輪41の小径段部41bに所定のシメシロを介して圧入され、外周に複列の外側転走面1a、1aの他方に対向する内側転走面3aが形成されている。そして、この内輪3は、ハブ輪41の小径段部41bの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部41c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。
ハブ輪41はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面41aをはじめ、固定フランジ41aのアウター側の基部42aから小径段部4bに亙って高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に硬化処理されている。なお、加締部41cは鍛造加工後の表面硬さのままとされている。これにより、内輪3の嵌合部となる小径段部41bの耐フレッティング性が向上すると共に、加締加工が容易にでき、また、この加締加工に伴う微小クラックの発生を防止することができる。
ここで、本実施形態では、車輪取付フランジ6の根元部に円筒状の嵌合面6bが形成され、この嵌合面6bに別体からなる円筒状のパイロット部材43が固定されている。パイロット部材43はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中高炭素鋼で形成され、外周に、図示しないブレーキロータと車輪を径方向に案内するパイロット面10a、10bがそれぞれ形成されると共に、車輪取付フランジ6の嵌合面6bに軽圧入される円筒状の嵌合部11がパイロット面10a、10bよりも大径に形成されている。
パイロット部材43は、前述した実施形態と同様、キー13を介して外方部材1に固定されると共に、前述したエンドキャップに代わり、底部43aが一体に形成されている。これにより、別体のパイロット部材43が長期間に亘ってクリープするのを確実に防止することができると共に、部品点数を削減して低コスト化を図ることができる。
図18に、前述した実施形態(図17)の変形例を示す。この車輪用軸受装置は、基本的には前述した第1の実施形態(図3)とパイロット部材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様の機能を有する部品や部位には同じ符合を付して詳細な説明を省略する。
この車輪用軸受装置は第3世代と呼称される従動輪用であって、ハブ輪14と、このハブ輪14に圧入固定された内輪3からなる内方部材15と、この内方部材15に複列の転動体2、2を介して外挿された外方部材16とを備えている。
本実施形態では、ハブ輪14のアウター側の端部には鍛造加工によってすり鉢状の凹所19が形成されると共に、この凹所19の開口部に、別体のパイロット部材44が嵌着される円筒状の嵌合面19aが形成されている。
パイロット部材44はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中高炭素鋼で形成され、外周に、パイロット面10a、10bがそれぞれ形成されると共に、車輪取付フランジ17の嵌合面19aに軽圧入される嵌合部11がパイロット面10a、10bよりも大径に形成されている。
パイロット部材44はハブ輪14の凹所19に衝合するまで圧入されると共に、車輪取付フランジ17の嵌合面19aにパイロット部材44がキー13を介して固定されている。そして、パイロット部材44は、前述した実施形態と同様、底部43aが一体に形成されている。これにより、部品点数を削減して低コスト化を図ることができる。
ここで、本実施形態では、図19に示すように、(a)のパイロット部材44を圧入する前の車輪取付フランジ17が、(b)に示すように、予め外径部がアウター側に僅かな傾斜角αだけ傾斜して形成されている。これにより、パイロット部材44を圧入後、車輪取付フランジ17が変形して側面の面振れ精度が劣化するのを抑えることができる。
図20は、本発明に係る車輪用軸受装置の第9の実施形態を示す縦断面図、図21は、図20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6の実施形態(図13)とパイロット部材の嵌合部の構成が一部異なるだけで、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合を付して詳細な説明を省略する。
この車輪用軸受は第2世代と呼称される従動輪用であって、外方部材1と、複列の転動体2、2を介して内嵌された一対の内輪3、3とを備えている。外方部材1は、アウター側の端部に車輪取付フランジ6を一体に有し、この車輪取付フランジ6の根元部に円筒状の嵌合面6b’が形成され、この嵌合面6b’に別体からなる円筒状のパイロット部材45が固定されている。
パイロット部材45はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中高炭素鋼で形成され、外周に、ブレーキロータBRと車輪(図示せず)を径方向に案内するパイロット面10a、10bがそれぞれ形成されると共に、嵌合部35aがこれらパイロット面10a、10bよりも大径に形成されている。
本実施形態では、図21に拡大して示すように、嵌合部35aの外周面に環状溝36が形成され、この環状溝36にOリング等の弾性部材からなるシールリング37が装着されている。そして、このシールリング37が車輪取付フランジ6の嵌合面6b’に弾性接触されている。さらに、パイロット部材45の嵌合部35aのアウター側の端部がテーパ面45aに形成され、車輪取付フランジ6の嵌合面6b’とテーパ嵌合されると共に、このテーパ嵌合部の端部に、断面矩形状のキー溝12’が形成され、このキー溝12’にキー13’が係止されている。これにより、パイロット部材45が軸受部側に圧入し過ぎて車輪取付フランジ6のアウター側の側面6cと段差が生じるのを防止することができる。
図22は、本発明に係る車輪用軸受装置の第10の実施形態を示す縦断面図、図23は、図22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7の実施形態(図15、16)とパイロット部材の嵌合部の構成が一部異なるだけで、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合を付して詳細な説明を省略する。
この車輪用軸受は第2世代と呼称される従動輪用であって、外方部材46と、複列の転動体2、2を介して内嵌された一対の内輪3、3とを備えている。外方部材46は、アウター側の端部に車輪取付フランジ6’を一体に有し、内周に複列の外側転走面1a、1aが一体に形成されている。そして、図23に拡大して示すように、車輪取付フランジ6’の根元部に円筒状の嵌合面21’が形成され、この嵌合面21’に雌セレーション21aが形成されている。そして、この雌セレーション21aに係合する雄セレーション22aが外周に形成された別体のパイロット部材47が固定されている。
パイロット部材47はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中高炭素鋼で形成され、嵌合部39aのアウター側の端部がテーパ面47aに形成されている。さらに、このテーパ面47aにNBR等の合成ゴムからなるリップ48が加硫接着によって一体に接合されている。そして、車輪取付フランジ6’の嵌合面21’に弾性接触されている。これにより、パイロット部材47が軸受部側に圧入し過ぎて車輪取付フランジ6’のアウター側の側面6cと段差が生じるのを防止することができると共に、嵌合部39aの気密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、車輪取付フランジの根元部に別体のパイロット部材が固定された車輪用軸受装置に適用することができる。
1、1’、1”、16、38、46 外方部材
1a、16a 外側転走面
2 転動体
3 内輪
3a、14a、41a 内側転走面
4 アクスル
5 固定ナット
6、6’、6”、17 車輪取付フランジ
6a ボルト孔
6b、6b’、19a、21、21’、23、29a 嵌合面
6c 車輪取付フランジのアウター側の側面
7 保持器
8、18 シール
9 エンドキャップ
10、20、22、24、30、31、33、35、39、43、44、45、47 パイロット部材
10a、10b パイロット面
11、24a、30a、35a、39a 嵌合部
12、12’、12a、12a’、12b、12b’ キー溝
13、13’ キー
14、27、41 ハブ輪
14b、41b 小径段部
14c 肩部
14d、41c 加締部
15、28、40 内方部材
17a ハブボルト
17b 車輪取付フランジのインナー側の基部
19 凹所
21a 雌セレーション
22a 雄セレーション
23a、29 嵌合面の壁面
25 凹凸部
26 凹部
32、34 シール部材
32a、34a、48 リップ
36 環状溝
37 シールリング
42 固定フランジ
42a 固定フランジのアウター側の基部
43a 底部
45a、47a テーパ面
50 車輪用軸受
51 外輪
52 内輪
53 保持器
54 円すいころ
55 車輪取付フランジ
56 ハブボルト
57 パイロット部材
57a、57b パイロット面
58 ディスクブレーキロータ
59 ハブキャップ
BR ブレーキロータ
α 車輪取付フランジの傾斜角

Claims (13)

  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、
    外周に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を備え、
    前記外方部材と内方部材のうち一方の部材の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する車輪用軸受装置において、
    前記車輪取付フランジの根元部に円筒状の嵌合面が形成され、この嵌合面に圧入される円筒状の嵌合部を有する別体のパイロット部材が固定されると共に、前記嵌合部に当該パイロット部材の回り止め機構が設けられていることを特徴とする車輪用軸受装置。
  2. 前記車輪取付フランジの嵌合面と前記パイロット部材の嵌合部のそれぞれ端部にキー溝が形成され、このキー溝にキーが係止されている請求項1に記載の車輪用軸受装置。
  3. 前記車輪取付フランジの嵌合面に雌セレーションが形成されると共に、この雌セレーションに係合する雄セレーションが前記パイロット部材の嵌合部に形成されている請求項1に記載の車輪用軸受装置。
  4. 前記雌セレーションと雄セレーションの嵌合部に予圧が付与され、周方向のガタが殺されている請求項3に記載の車輪用軸受装置。
  5. 前記パイロット部材の嵌合部の端面に凸部が形成されると共に、当該パイロット部材の突き合わせ面となる前記車輪取付フランジの嵌合面の壁面に凹部が形成され、この凹部に前記凸部が係止されている請求項1に記載の車輪用軸受装置。
  6. 前記凹部が周方向に複数形成されている請求項5に記載の車輪用軸受装置。
  7. 前記パイロット部材の少なくとも露出する外表面に防錆皮膜が形成されている請求項1乃至6いずれかに記載の車輪用軸受装置。
  8. 前記防錆皮膜がカチオン電着塗装によって形成され、この下地処理としてリン酸亜鉛処理が施されている請求項7に記載の車輪用軸受装置。
  9. 前記車輪取付フランジの嵌合面と前記パイロット部材の嵌合部のうちどちらか一方に環状溝が形成され、この環状溝に弾性部材からなるシールリングが装着されている請求項1乃至8いずれかに記載の車輪用軸受装置。
  10. 前記パイロット部材の嵌合部にシール部材が一体に接合され、このシール部材のリップが前記嵌合面に弾性接触されている請求項1乃至8いずれかに記載の車輪用軸受装置。
  11. 前記パイロット部材の嵌合部の端部にテーパ面が形成され、前記嵌合面とテーパ嵌合されている請求項1乃至10いずれかに記載の車輪用軸受装置。
  12. 前記車輪取付フランジの嵌合面に前記パイロット部材を圧入した際、前記車輪取付フランジが変形する方向と逆の方向に、当該車輪取付フランジが予め傾斜して形成されている請求項1に記載の車輪用軸受装置。
  13. 前記パイロット部材に底部が一体に形成されている請求項1乃至12いずれかに記載の車輪用軸受装置。
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