JP2013049305A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量・コンパクト化を図ると共に、加工工数を削減し、組立作業を簡略化して低コスト化を図った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の内径にＬ字環１７が嵌合され、このＬ字環１７が炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中高炭素鋼からなり、小径段部４ｂの内径に圧入される円筒状の嵌合部１７ａと、この嵌合部１７ａから径方向外方に延びる円板部１７ｂとを備え、この円板部１７ｂの端面にフェイススプライン１８が形成されると共に、Ｌ字環１７の嵌合部１７ａに高周波焼入れによって表面硬さを５０〜６４ＨＲＣの範囲に所定の硬化層２１が形成されたセレーション１９が形成され、小径段部４ｂの内径面２０が未焼入れで、セレーション１９に切削加工しながら密着嵌合させてハブ輪４とＬ字環１７が一体にプレスカット接合されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車等の車両の車輪を支持する車輪用軸受装置、詳しくは、車輪用軸受と等速自在継手とを備え、独立懸架式サスペンションに装着された駆動輪（ＦＦ車の前輪、ＦＲ車あるいはＲＲ車の後輪、および４ＷＤ車の全輪）を懸架装置に対して回転自在に支持する車輪用軸受装置に関するものである。

自動車等の車両のエンジン動力を車輪に伝達する動力伝達装置は、エンジンから車輪へ動力を伝達すると共に、悪路走行時における車両のバウンドや車両の旋回時に生じる車輪からの径方向や軸方向変位、およびモーメント変位を許容する必要があるため、例えば、エンジン側と駆動車輪側との間に介装されるドライブシャフトの一端が摺動型の等速自在継手を介してディファレンシャルに連結され、他端が固定型の等速自在継手を含む車輪用軸受装置を介して駆動輪に連結されている。

この車輪用軸受装置として従来から種々の構造のものが提案されているが、例えば図７に示すようなものが知られている。この車輪用軸受装置は、ハブホイール（ハブ輪）５０と、転がり軸受としての複列のアンギュラ玉軸受５１と、等速ジョイント５２とを備えている。

等速ジョイント５２は、駆動軸５３の一端に一体状に連結された内輪（継手内輪）５４と、外輪（外側継手部材）５５と、これら内・外輪５４、５５の間に配設された複数のボール５６と、これら複数のボール５６を保持する保持器５７を備えている。

等速ジョイント５２の外輪５５の側壁部（肩部）５８も端面には、サイドフェーススプライン５９が形成されている。また、等速ジョイント５２の外輪５５の側壁部５８の中心部にはハブホイール５０と等速ジョイント５２とを一体状に連結するための連結ボルト６０が突出されている。

連結ボルト６０は、等速ジョイント５２の外輪５５と別体をなす頭部６１と軸部６２とを有する一方、等速ジョイント５２の外輪５５の側壁部５８の中心部には貫通孔６３が貫設されている。そして、等速ジョイント５２の外輪５５の貫通孔６３の内側開口部から連結ボルト６０の軸部６２が嵌挿され、頭部６１の下面が側壁部５８の内面に当接する位置まで軸部６２の根本部の大径部６２ａが圧入されることによって、等速ジョイント５２の外輪５５の側壁部５８から連結ボルト６０の軸部６２が突出されて固定される。連結ボルト６０の軸部６２の先端部には雄ねじ部６４が形成され、この雄ねじ部６４には締付ナット６５が螺着されている。

ハブホイール５０は、円筒状をなすハブ軸６６と、ハブ軸６６の一端部寄り外周面に形成されたフランジ６７とを一体に有している。そして、フランジ６７には、ブレーキロータ（図示しない）を間に挟んで車輪（図示しない）を取り付けるための複数本のハブボルト６８が所定ピッチでかつ圧入によって固定されている。また、ハブ軸６６の外周面には、外輪６９、内輪７０、複数のボール７１および保持器７２を備えた複列のアンギュラ玉軸受５１が組み付けられている。

ハブ軸６６は、外周に外輪６９の一方の軌道面６９ａに対応する軌道面６６ａと小径軸部７３が形成され、外輪６９の他方の軌道面６９ａに対応する軌道面７０ａが外周に形成された内輪７０が嵌込まれている。

ハブ軸６６の小径軸部７３の外周面と内輪７０の内周面には、相互に噛み合う外歯スプライン７４と内歯スプライン７５とがそれぞれ形成されている。また、内輪７０の端面には、等速ジョイント５２の外輪５５の側壁部５８端面のサイドフェーススプライン５９に噛み合うサイドフェーススプライン７６が形成されている。そして、ハブホイール５０と、等速ジョイント５２とはトルク伝達可能に一体状に連結される。

すなわち、ハブ軸６６の小径軸部７３外周面の外歯スプライン７４と、内輪７０の内周面の内歯スプライン７５と相互に噛み合わせてハブ軸６６の小径軸部７３に内輪７０をトルク伝達可能に嵌合する。ここで、先ず、等速ジョイント５２の外輪５５の側壁部５８の端面から突出された連結ボルト６０の軸部６２をハブホイール５０のハブ軸６６の内孔７７の一端側（車幅方向中心側）から他端側（車幅方向外側）に向けて挿通する。

その後、ハブ軸６６の内輪７０のサイドフェーススプライン７６と等速ジョイント５２の外輪５５の側壁部５８の端面のサイドフェーススプライン５９を噛み合わせながら、連結ボルト６０の軸部６２先端部の雄ねじ部６４をハブ軸６６の内孔７７の他端側に突出させた状態で、雄ねじ部６４に締付ナット６５が締め付けられる。

したがって、車両の走行時等の駆動軸５３のトルクは、等速ジョイント５２の内輪５４、複数のボール５６および外輪５５に順次伝達され、駆動軸５３と同方向に外輪５５が回転される。等速ジョイント５２に伝達されたトルクは、同等速ジョイント５２の外輪５５のサイドフェーススプライン５９と、ハブホイール５０側の内輪７０のサイドフェーススプライン７６との噛み合いによって内輪７０に伝達される。そして、内輪７０の内歯スプライン７５とハブ軸６６の外歯スプライン７４との噛み合いによってハブホイール５０に伝達され、車輪が回転駆動される。

ハブホイール５０側の内輪７０の端面にサイドフェーススプライン７６と、内歯スプライン７５を形成することによって、従来のハブホイールのハブ軸端部のかしめ部を廃止して、ハブホイール５０のハブ軸６６と、等速ジョイント５２の外輪５５とを良好にトルク伝達することができる。また、従来と異なりハブ軸端部のかしめ部を廃止した分だけ車輪支持装置の軸長を短縮化することができ、これによって軽量化を図ることができる。さらに、ハブホイール５０側の転がり軸受としてのアンギュラ玉軸受５１を構成する単品状態の内輪７０の端面にサイドフェーススプライン７６を、内周面に内歯スプライン７５を鍛造等によって容易に形成することができる。さらに、各スプライン７５、７６を形成した後、内輪７０の単品の状態で品質保証検査を容易に行うことができ、コスト低減においても有効である（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００９−７８６７６号公報

然しながら、こうした従来の車輪用軸受装置５０では、複列のアンギュラ玉軸受５１を構成するハブ軸６６の小径軸部７３と内輪７０に複数のスプライン、すなわち、小径軸部７３の外周面に外歯スプライン７４と、内輪７０の端面にサイドフェーススプライン７６、および内輪７０の内径面にそれぞれ内歯スプライン７５を形成する必要があるため、鍛造工数の増加や内輪７０の芯ズレ等の精度面での課題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、軽量・コンパクト化を図ると共に、加工工数を削減し、組立作業を簡略化して低コスト化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、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、およびこのハブ輪の小径段部に圧入され、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両側開口部に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、前記ハブ輪の小径段部の内径にＬ字環が嵌合され、このＬ字環が、前記小径段部の内径に圧入される円筒状の嵌合部と、この嵌合部から径方向外方に延びる円板部とを備え、この円板部の端面にフェイススプラインが形成されると共に、前記Ｌ字環の嵌合部に硬化されたセレーションが形成され、前記小径段部の内径面が未焼入れで、前記セレーションに切削加工しながら密着嵌合させて前記ハブ輪とＬ字環が一体にプレスカット接合されている。

このように、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周に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、およびこのハブ輪の小径段部に圧入され、外周に他方の内側転走面が形成された内輪からなる内方部材を備えた車輪用軸受装置において、ハブ輪の小径段部の内径にＬ字環が嵌合され、このＬ字環が、小径段部の内径に圧入される円筒状の嵌合部と、この嵌合部から径方向外方に延びる円板部とを備え、この円板部の端面にフェイススプラインが形成されると共に、Ｌ字環の嵌合部に硬化されたセレーションが形成され、小径段部の内径面が未焼入れで、セレーションに切削加工しながら密着嵌合させてハブ輪とＬ字環が一体にプレスカット接合されているので、加工工数を削減し、組立作業を簡略化して低コスト化を図った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Ｌ字環が炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中高炭素鋼からなり、前記嵌合部が高周波焼入れによって表面硬さを５０〜６４ＨＲＣの範囲に所定の硬化層が形成されると共に、前記フェイススプラインが鍛造後の素材硬さのままとされていれば、所望の駆動力を伝達することができ、長期間に亘ってハブ輪とＬ字環の結合部の緩みを防止することができる。

また、請求項３に記載の発明のように、前記フェイススプラインが塑性加工によって形成されていれば、低コスト化を図ることができる。

また、請求項４に記載の発明のように、前記Ｌ字環のセレーションが転造加工によって形成されていれば、低コスト化を図ることができる。

また、請求項５に記載の発明のように、前記ハブ輪の小径段部の内径が前記Ｌ字環のセレーションの外径よりも小径に、かつ、当該セレーションの歯底径よりも大径に設定されると共に、前記Ｌ字環のセレーションの先端がエッジに形成されていれば、ハブ輪の小径段部の内径面にセレーションを容易に切削加工しながら密着嵌合させることができると共に、プレスカット接合時に発生したカットカスが小径段部とＬ字環との間に溜まることなく排出させることができる。

また、請求項６に記載の発明のように、前記ハブ輪が炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、前記内側転走面をはじめ、前記車輪取付フランジのインナー側の基部から前記小径段部に亙り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れば、容易にプレスカット接合でき、長期間に亘ってハブ輪と内輪の結合部の緩みを確実に防止することができる。

また、請求項７に記載の発明のように、前記フェイススプラインの歯底部が所定の曲率半径からなる円弧面に形成されると共に、圧力角が２０〜３０°の範囲に設定されていれば、駆動トルク負荷時に発生する歯底部の応力を緩和できると共に、トルク伝達効率や塑性加工性を両立することができる。

また、請求項８に記載の発明のように、前記複列の転動体のうちインナー側の転動体のピッチ円直径がアウター側の転動体のピッチ円直径よりも大径に設定され、前記複列の転動体のサイズが同じで、前記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ていれば、アウター側に比べインナー側部分の軸受剛性を増大させることができ、軸受の長寿命化を図ることができると共に、内輪の肉厚を厚くすることができ、圧入固定時に内輪の変形を抑え、内側転走面の真円度が崩れ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、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、およびこのハブ輪の小径段部に圧入され、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両側開口部に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、前記ハブ輪の小径段部の内径にＬ字環が嵌合され、このＬ字環が、前記小径段部の内径に圧入される円筒状の嵌合部と、この嵌合部から径方向外方に延びる円板部とを備え、この円板部の端面にフェイススプラインが形成されると共に、前記Ｌ字環の嵌合部に硬化されたセレーションが形成され、前記小径段部の内径面が未焼入れで、前記セレーションに切削加工しながら密着嵌合させて前記ハブ輪とＬ字環が一体にプレスカット接合されているので、加工工数を削減し、組立作業を簡略化して低コスト化を図った車輪用軸受装置を提供することができる。

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Ｌ字環の結合部を示す要部拡大図である。 図２のＬ字環単体を示す拡大断面図である。 図３のフェイススプライン部を示すＩＶ−ＩＶ線に沿った部分断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、ハブ輪にＬ字環を結合する工程を示す説明図である。 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。

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、およびこのハブ輪の小径段部に圧入され、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両側開口部に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、前記ハブ輪の小径段部の内径にＬ字環が嵌合され、このＬ字環が炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中高炭素鋼からなり、前記小径段部の内径に圧入される円筒状の嵌合部と、この嵌合部から径方向外方に延びる円板部とを備え、この円板部の端面にフェイススプラインが形成されると共に、前記Ｌ字環の嵌合部に高周波焼入れによって表面硬さを５０〜６４ＨＲＣの範囲に所定の硬化層が形成されたセレーションが形成され、前記小径段部の内径面が未焼入れで、前記セレーションに切削加工しながら密着嵌合させて前記ハブ輪とＬ字環が一体にプレスカット接合されている。

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図１のＬ字環の結合部を示す要部拡大図、図３は、図２のＬ字環単体を示す拡大断面図、図４は、図３のフェイススプライン部を示すＩＶ−ＩＶ線に沿った部分断面図、図５（ａ）〜（ｃ）は、ハブ輪にＬ字環を結合する工程を示す説明図である。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駆動輪側の第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の円周等配位置にハブボルトを固定するためのボルト孔６ａが形成されている。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から軸方向に延びる円筒状の小径段部４ｂが形成されている。内輪５は、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、ハブ輪４の小径段部４ｂに所定のシメシロを介して圧入されている。

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、後述するシール８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５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理（図中クロスハッチングにて示す）されている。また、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６０〜６４ＨＲＣの範囲で硬化処理されている。

外方部材２は、外周にナックル（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７、７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。この外方部材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。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８、９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。

アウター側のシール８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１０と、この芯金１０に加硫接着によって一体に接合されたシール部材１１とからなる一体型のシールで構成されている。芯金１０は、オーステナイト系ステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）や冷間圧延鋼板（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）からプレス加工にて断面略Ｌ字状に形成されている。

一方、シール部材１１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、径方向外方に傾斜して形成され、断面が円弧状に形成された基部６ｂに所定の軸方向シメシロをもって摺接するサイドリップ１１ａとダストリップ１１ｂおよび軸受内方側に傾斜して形成され、基部６ｂに所定の径方向シメシロを介して摺接するグリースリップ１１ｃとを有している。

なお、シール部材１１の材質としては、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。

一方、インナー側のシール９は、図２に拡大して示すように、互いに対向配置されたスリンガ１２と環状のシール板１３とからなる、所謂パックシールで構成されている。スリンガ１２は、強磁性体の鋼板、例えば、フェライト系のステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ４３０系等）、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板からプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成され、内輪５の外径面５ｂに圧入される円筒部１２ａと、この円筒部１２ａから径方向外方に延びる立板部１２ｂとからなる。

また、立板部１２ｂのインナー側の側面には、ゴム等のエラストマにフェライト等の磁性体粉が混入された磁気エンコーダ１４が一体に加硫接着されている。この磁気エンコーダ１４は、周方向に交互に磁極Ｎ、Ｓが着磁され、車輪の回転速度検出用のロータリエンコーダを構成している。

一方、シール板１３は、外方部材２の端部に内嵌される芯金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板、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板からプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成され、外方部材２に金属嵌合される円筒部１５ａと、この円筒部１５ａから径方向内方に延びる内径部１５ｂとを備えている。

シール部材１６はＮＢＲ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、この内径側で、二股状に形成されたグリースリップ１６ｂとダストリップ１６ｃを有している。サイドリップ１６ａはスリンガ１２の立板部１２ｂのアウター側の側面に所定の軸方向のシメシロを介して摺接すると共に、グリースリップ１６ｂとダストリップ１６ｃは円筒部１２ａに所定の径方向のシメシロを介して摺接している。なお、シール部材１６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、ＥＰＤＭ等をはじめ、耐熱性、耐薬品性に優れたＡＣＭ、ＦＫＭ、あるいはシリコンゴム等を例示することができる。

なお、ここでは、転動体３にボールを使用した複列の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３に円錐ころを使用した複列の円錐ころ軸受で構成されたものであっても良い。

ここで、ハブ輪４の小径段部４ｂの内径にＬ字環１７が嵌合され、この端面にフェイススプライン１８が鍛造加工によって形成されている。Ｌ字環１７は、小径段部４ｂの内径に圧入固定される円筒状の嵌合部１７ａと、この嵌合部１７ａから径方向外方に延びる円板部１７ｂとを備え、この円板部１７ｂの端面にフェイススプライン１８が形成されている。

Ｌ字環１７の外周にはセレーション（またはスプライン）１９が転造加工によって形成されている。そして、ハブ輪４の小径段部４ｂにこのＬ字環１７が所定のシメシロを介して圧入され、未焼入れである小径段部４ｂの内径面２０にセレーション１９が密着嵌合されてハブ輪４とＬ字環１７が一体に結合される、所謂プレスカット接合されている。

ここでは、小径段部４ｂの内径面２０の内径ｄ０が、Ｌ字環１７のセレーション１９の外径ｄ１よりも小径に、かつ、セレーション１９の歯底径ｄ２よりも大径に設定されている（ｄ１＞ｄ０＞ｄ２）。そして、Ｌ字環１７のセレーション１９の先端をエッジに形成することにより、ハブ輪４の小径段部４ｂの内径面２０にセレーション１９を容易に切削加工しながら密着嵌合させることができると共に、プレスカット接合時に発生したカットカスが小径段部４ｂとＬ字環１７との間に溜まることなく排出させることができる。また、こうしたプレスカット接合を採用することにより、所望の駆動力を伝達することができ、長期間に亘ってハブ輪４とＬ字環１７との結合部の緩みを防止することができる。

フェイススプライン１８は、図示しない等速自在継手側に形成されたフェイススプラインに噛合し、エンジンからの回転トルクを伝達する。Ｌ字環１７はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中高炭素鋼からなり、図３に示すように、少なくとも小径段部４ｂに圧入される嵌合部１７ａが高周波焼入れによって表面硬さを５０〜６４ＨＲＣ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。なお、フェイススプライン１８は鍛造後の素材硬さのままとされている。

フェイススプライン１８は、図４に拡大して示すように、歯底部１８ａが所定の曲率半径Ｒからなる円弧面に形成されると共に、圧力角αが２０〜３０°の範囲に設定されている。ここで、圧力角αを大きくすれば、トルク負荷時の離反力が大きくなる一方、トルク伝達効率が低下する。また、圧力角αを小さくすれば、歯底部１８ａが細くなって歯自体の強度が低下し、加工も難しくなる。本実施形態では、圧力角αを２０〜３０°の範囲に設定し、歯底部１８ａを円弧面に形成することにより、駆動トルク負荷時に発生する歯底部１８ａの応力を緩和することができると共に、トルク伝達効率や塑性加工性を両立させることができる。

このように、本実施形態では、ハブ輪４にＬ字環１７がプレスカット接合され、このＬ字環１７の端面にフェイススプライン１８が形成されているので、軽量・コンパクト化を図ると共に、加工工数を削減し、組立作業を簡略化して低コスト化を図った車輪用軸受装置を提供することができる。

図５に、前述した実施形態の変形例を示す。（ａ）に示すように、ハブ輪４の小径段部４ｂに内輪５が圧入されると共に、小径段部４ｂの内径面２０にＬ字環２２が圧入される。ここで、Ｌ字環２２は、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中高炭素鋼からなり、ハブ輪４の小径段部４ｂに圧入される嵌合部１７ａと、この嵌合部１７ａから径方向外方に延びる円板部２２ａとを備えている。そして、嵌合部１７ａが高周波焼入れによって表面硬さを５０〜６４ＨＲＣの範囲に所定の硬化層２１が形成されている。

（ｂ）に示すように、Ｌ字環２２は内輪５の大端面５ｃに密着するまで圧入され、小径段部４ｂの内径面２０にセレーション１９が密着嵌合されてハブ輪４とＬ字環２２が一体にプレスカット接合される。

次に、（ｃ）に示すように、Ｌ字環２２をハブ輪４に接合した後、揺動加締によって円板部２２ａの端面にフェイススプライン１８が形成される。このように、ハブ輪４の小径段部４ｂに内輪５を圧入固定し、その後、ハブ輪４の小径段部４ｂにＬ字環２２を接合した後、揺動加締によりこのＬ字環２２の端面にフェイススプライン１８が形成されるため、フェイススプライン１８の同軸度や直角度等の加工精度を可及的に向上させることができる。

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、前述した実施形態（図１）と基本的には左右の転動体のピッチ円直径が異なるだけで、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３世代構造をなし、内方部材２３と外方部材２８、および両部材２３、２８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２３は、ハブ輪２４と、このハブ輪２４に所定のシメシロを介して圧入された内輪２５とからなる。

ハブ輪２４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、外周に一方（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から軸方向に延びる円筒状の小径段部２４ａが形成されている。内輪２５は、外周に他方（インナー側）の円弧状の内側転走面２５ａが形成され、ハブ輪２４の小径段部２４ａに所定のシメシロを介して圧入されている。

外方部材２８は、外周に車体取付フランジ２ｂを一体に有し、内周に内方部材２３の内側転走面４ａ、２５ａに対向する円弧状の複列の外側転走面２ａ、２８ａ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２８ａ、２５ａ間に複列の転動体３、３が収容され、保持器７、２９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。

ここで、本実施形態では、複列の転動体３、３のうちインナー側の転動体３のピッチ円直径ＰＣＤｉがアウター側の転動体３のピッチ円直径ＰＣＤｏよりも大径に設定されている。そして、複列の転動体３、３のサイズは同じであるが、このピッチ円直径ＰＣＤｏ、ＰＣＤｉの違いにより、インナー側の転動体３の個数がアウター側の転動体３の個数よりも多く設定されている。

このように、インナー側の転動体３のピッチ円直径ＰＣＤｉをアウター側の転動体３のピッチ円直径ＰＣＤｏよりも大径に設定し、その分、インナー側の転動体３の個数がアウター側の転動体３の個数よりも多く設定しているため、アウター側に比べインナー側部分の軸受剛性を増大させることができ、軸受の長寿命化を図ることができる。

ハブ輪２４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、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２４ａに亙り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（図中クロスハッチングにて示す）されている。

また、外方部材２８は、ハブ輪２４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、２８ａ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。また、内輪２５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６０〜６４ＨＲＣの範囲で硬化処理されている。

このように、本実施形態では、ハブ輪２４にＬ字環２２がプレスカット接合され、このＬ字環２２の端面にフェイススプライン１８が形成されているので、軽量・コンパクト化を図ると共に、加工工数を削減し、組立作業を簡略化して低コスト化を図った車輪用軸受装置を提供することができる。

さらに、インナー側の転動体３のピッチ円直径ＰＣＤｉがアウター側の転動体３のピッチ円直径ＰＣＤｏよりも大径に設定されているので、内輪２５の肉厚を厚くすることができ、プレスカット接合時に内輪２５の変形を抑え、内側転走面２５ａの真円度が崩れるのを防止することができる。

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、小径段部の内径にＬ字環が結合されると共に、このＬ字環の端面にフェイススプラインが形成された車輪用軸受装置に適用することができる。

１、２３ 内方部材
２、２８ 外方部材
２ａ、２８ａ 外側転走面
２ｂ 車体取付フランジ
３ 転動体
４、２４ ハブ輪
４ａ、５ａ、２５ａ 内側転走面
４ｂ、２４ａ 小径段部
５、２５ 内輪
５ｂ 内輪の外径面
５ｃ 内輪の大端面
６ 車輪取付フランジ
６ａ ボルト孔
６ｂ 車輪取付フランジのインナー側の基部
７、２９ 保持器
８ アウター側のシール
９ インナー側のシール
１０、１５ 芯金
１１、１６ シール部材
１１ａ、１６ａ サイドリップ
１１ｂ、１６ｂ ダストリップ
１１ｃ、１６ｃ グリースリップ
１２ スリンガ
１２ａ、１５ａ 円筒部
１２ｂ 立板部
１３ シール板
１４ 磁気エンコーダ
１５ｂ 内径部
１７、２２ Ｌ字環
１７ａ 嵌合部
１７ｂ、２２ａ 円板部
１８ フェイススプライン
１８ａ 歯底部
１９ セレーション
２０ 小径段部の内径面
２１ Ｌ字環の硬化層
５０ ハブホイール
５１ 複列のアンギュラ玉軸受
５２ 等速ジョイント
５３ 駆動軸
５４、７０ 内輪
５５、６９ 外輪
５６、７１ ボール
５７、７２ 保持器
５８ 側壁部
５９、７６ サイドフェーススプライン
６０ 連結ボルト
６１ 頭部
６２ 軸部
６２ａ 大径部
６３ 貫通孔
６４ 雄ねじ部
６５ 締付ナット
６６ ハブ軸
６６ａ、６９ａ、７０ａ 軌道面
６７ フランジ
６８ ハブボルト
７３ 小径軸部
７４ 外歯スプライン
７５ 内歯スプライン
７７ 内孔
ｄ０ 小径段部の内径面の内径
ｄ１ Ｌ字環のセレーションの外径
ｄ２ Ｌ字環のセレーションの歯底径
ＰＣＤｉ インナー側の転動体のピッチ円直径
ＰＣＤｏ アウター側の転動体のピッチ円直径
α フェイススプラインの圧力角
Ｒ フェイススプラインの歯底部の曲率半径

Claims (8)

1. 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、およびこのハブ輪の小径段部に圧入され、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両側開口部に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、
   前記ハブ輪の小径段部の内径にＬ字環が嵌合され、このＬ字環が、前記小径段部の内径に圧入される円筒状の嵌合部と、この嵌合部から径方向外方に延びる円板部とを備え、この円板部の端面にフェイススプラインが形成されると共に、
   前記Ｌ字環の嵌合部に硬化されたセレーションが形成され、前記小径段部の内径面が未焼入れで、前記セレーションに切削加工しながら密着嵌合させて前記ハブ輪とＬ字環が一体にプレスカット接合されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 前記Ｌ字環が炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中高炭素鋼からなり、前記嵌合部が高周波焼入れによって表面硬さを５０〜６４ＨＲＣの範囲に所定の硬化層が形成されると共に、前記フェイススプラインが鍛造後の素材硬さのままとされている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
3. 前記フェイススプラインが塑性加工によって形成されている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
4. 前記Ｌ字環のセレーションが転造加工によって形成されている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
5. 前記ハブ輪の小径段部の内径が前記Ｌ字環のセレーションの外径よりも小径に、かつ、当該セレーションの歯底径よりも大径に設定されると共に、前記Ｌ字環のセレーションの先端がエッジに形成されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
6. 前記ハブ輪が炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、前記内側転走面をはじめ、前記車輪取付フランジのインナー側の基部から前記小径段部に亙り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請求項１に記載の車輪用軸受装置。
7. 前記フェイススプラインの歯底部が所定の曲率半径からなる円弧面に形成されると共に、圧力角が２０〜３０°の範囲に設定されている請求項１乃至３いずれかに記載の車輪用軸受装置。
8. 前記複列の転動体のうちインナー側の転動体のピッチ円直径がアウター側の転動体のピッチ円直径よりも大径に設定され、前記複列の転動体のサイズが同じで、前記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ている請求項１に記載の車輪用軸受装置。

Images