JP2013147052A - 車輪用転がり軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】密封性を長期間にわたって維持することができる車輪用転がり軸受装置を提供する。
【解決手段】車輪を締め付ける複数のフランジ部１８が軸部１１の外周面に放射状に形成された内輪部材１０と、内輪部材１０の軸部１１の外周面に環状空間を隔てて配設された外輪部材５１と、内輪部材１０と外輪部材５１との間の環状空間に転動可能に配設された複数の転動体５６、５７とを備える。内輪部材１０は冷間鍛造によって形成される。フランジ部１８の車内側面の根元部近傍から外輪部材５１の車外側端部の外周面を越える領域にわたって車内側から車外側へ向けて軸方向へ変化しながら、しだいに大径をなすテーパ面３５が鍛造肌の状態で形成される。外輪部材５１の車外側端部の外周面にはシール部材６０が取り付けられ、このシール部材６０の先端部には、鍛造肌のテーパ面３５に摺接するシールリップ６４が形成されている。
【選択図】図３

Description

この発明は車輪用転がり軸受装置に関する。

車輪用転がり軸受装置において、車輪を締め付ける複数のフランジ部が軸部の外周面に放射状に形成された内輪部材と、この内輪部材の軸部の外周面に環状空間を隔てて配設された外輪部材と、内・外輪の両部材間の環状空間に転動可能に配設された複数の転動体とを備えた構造のものがある。
また、車輪用転がり軸受装置において、内輪部材の軸部の外周面に、冷間での側方押出によって複数のフランジ部が放射状に形成されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、内・外輪の両部材間の環状空間の車外側開口部からの泥水等の浸入を防止するため、外輪部材の車外側端部の内周面と、内輪部材の軌道肩部の外周面との間にシール部材が配設される。
このシール部材は、その外径側に形成されて外輪部材の車外側内周面に圧入固定される固定部と、内径側に形成されて内輪部材の軌道肩部の外周面に摺接されるシールリップとを有しているのが一般的である。
また、シール部材のシールリップと、鍛造品よりなる内輪部材の軌道肩部の外周面との密封性を確保するため、内輪部材の軌道肩部の外周面は旋削加工された旋削面によって構成される。

特開２００６−１１１０７０号公報

ところで、前記したような車輪用転がり軸受装置においては、シール部材のシールリップの先端部が、内輪部材の軌道肩部外周面の旋削面に摺接するため、シールリップの先端部が摩耗されると、シール不良が発生することが想定される。

この発明の目的は、前記問題点に鑑み、密封性を長期間にわたって維持することができる車輪用転がり軸受装置を提供することである。

前記課題を解決するために、この発明の請求項１に係る車輪用転がり軸受装置は、車輪を締め付ける複数のフランジ部が軸部の外周面に放射状に形成された内輪部材と、前記内輪部材の軸部の外周面に環状空間を隔てて配設された外輪部材と、前記内輪部材と前記外輪部材との間の環状空間に転動可能に配設された複数の転動体とを備えた車輪用転がり軸受装置であって、
前記内輪部材は冷間鍛造によって形成され、
前記フランジ部の車内側面の根元部近傍から前記外輪部材の車外側端部の外周面を越える領域にわたって車内側から車外側へ向けて軸方向へ変化しながら、しだいに大径をなすテーパ面が鍛造肌の状態で形成される一方、
前記外輪部材の車外側端部の外周面にはシール部材が取り付けられ、このシール部材の先端部には、前記鍛造肌のテーパ面に摺接するシールリップが形成されていることを特徴とする。

前記構成によると、冷間鍛造によって形成された内輪部材のフランジ部の車内側面の根元部近傍から外輪部材の車外側端部の外周面を越える領域にわたってテーパ面が鍛造肌（潤滑剤被膜で覆われた鍛造肌も含む）の状態で形成されるため、旋削加工によってテーパ面を旋削する手間を省くことができる。
また、シール部材のシールリップが鍛造肌のテーパ面に摺接する構造上、シールリップの先端部が所定量摩耗した場合には、シールリップの残された部分がテーパ面のうち、小径側に変位したテーパ面部分に摺接する。このため、長期間にわたって良好な密封性を確保することが可能となる。

請求項２に係る車輪用転がり軸受装置は、請求項１に記載の車輪用転がり軸受装置であって、
内輪部材の車外側端部には、車輪がその中心孔において嵌込まれる嵌合部が形成され、
前記嵌合部の車外側端面には、冷間鍛造による鍛造凹部が形成され、
フランジ部の肉厚寸法をｔ１とし、前記鍛造凹部の内周面とテーパ面との間の肉厚寸法をｔ２としたときに「ｔ１≒ｔ２」の関係になるように設定されていることを特徴とする。

前記構成によると、フランジ部の肉厚寸法をｔ１とし、前記鍛造凹部の内周面とテーパ面との間の肉厚寸法をｔ２としたときに「ｔ１≒ｔ２」の関係になるように設定されることで、テーパ面が形成される部分の肉厚寸法が、フランジ部の肉厚寸法よりも大きくなって内輪部材の重量が増大されることを抑制することができる。

請求項３に係る車輪用転がり軸受装置は、請求項２に記載した車輪用転がり軸受装置であって、
内輪部材の軸部の外周面のフランジ部の根元部近傍には、軌道肩部をもって内輪軌道面が形成され、
前記内輪軌道面の曲率半径をｒ１とし、前記内輪軌道面の円弧の中心から円弧範囲の両端をとおる角度領域に対応する鍛造凹部の内周面の部分の曲率半径をｒ２としたときに「ｒ１＋ｔ１≒ｒ２」の関係となるように設定されていることを特徴とする。

前記構成によると、「ｒ１＋ｔ１≒ｒ２」の関係となるように設定されることで、内輪軌道面の円弧の中心から円弧範囲の両端をとおる角度領域に対応する部分の肉厚寸法が、フランジ部の肉厚寸法よりも大きくなって内輪部材の重量が増大されることを抑制することができる。

この発明の実施例１に係る車輪用転がり軸受装置を示す軸方向に沿う断面図である。 同じく内輪部材を鍛造凹部側から示す図１のＩＩ矢視図ある。 同じく内輪部材の軸部、嵌合軸部及びフランジ部を拡大して示す軸方向断面図である。 この発明の実施例２に係る車輪用転がり軸受装置の内輪部材の軸部、嵌合軸部及びフランジ部を拡大して示す軸方向断面図である。 同じく内輪部材を嵌合軸部側から示す斜視図である。

この発明を実施するための形態について実施例にしたがって説明する。

この発明の実施例１に係る車輪用転がり軸受装置を図１〜図３にしたがって説明する。
図１に示すように、車輪用軸受装置（車輪用ハブユニット）は、内輪部材１０と、外輪部材５１と、転動体５６、５７とを備えてユニット化されている。
内輪部材１０は、冷間鍛造によって形成され、軸部１１と、この軸部１１の一端側に形成されかつ軸部１１よりも大径で車輪（図示しない）の中心孔が嵌込まれる嵌合軸部４０と、軸部１１と嵌合軸部４０との間に位置するフランジ基部２３と、このフランジ基部２３の外周面に外径方向へ放射状に延出された複数のフランジ部１８とを一体に有する。

複数のフランジ部１８には、車輪を締め付けるハブボルト２５が圧入によって配置されるボルト孔２１が貫設されている。
また、嵌合軸部４０には、フランジ部１８側にブレーキロータ５５の中心孔が嵌込まれるブレーキロータ用嵌合部４１が形成され、先端側にブレーキロータ用嵌合部４１よりも若干小径で車輪の中心孔が嵌込まれる車輪用嵌合部４２が形成されている。
また、嵌合軸部４０の車外側端面の中心部には、冷間鍛造による鍛造凹部４６が形成されている。

また、この実施例１においては、内輪部材１０の軸部１１は、フランジ部１８側が大径で先端側が小径に形成された段軸状に形成され、軸部１１の大径部１２の外周面には、車外側の内輪軌道面３２が形成される。
また、軸部１１の小径部１３の外周面には、車内側の内輪軌道面３３を外周面に有する内輪体３１が嵌め込まれる。さらに、軸部１１の先端部には、小径部１３と同径の端軸部１５が延出されている。この端軸部１５の先端部が径方向外方へかしめられてかしめ部１７が形成されることによって小径部１３の外周面に内輪体３１が固定される。

内輪部材１０の軸部１１に形成された車外側の内輪軌道面３２の軌道肩部３４に隣接するフランジ部１８の車内側面の根元部近傍から後述する外輪部材５１の車外側端部の外周面を越える領域にわたって車内側から車外側へ向けて軸方向へ変化しながら、しだいに大径をなすテーパ面３５が鍛造肌の状態で形成されている。
この実施例１において、テーパ面３５は、軌道肩部３４に隣接するフランジ部１８の車内側面の根元部近傍からフランジ部１８のボルト座面２２に接近する領域にわたって車内側から車外側へ向けて軸方向へ変化しながら、しだいに大径をなして形成されている。

また、この実施例１において、図３に示すように、軌道肩部３４の外周面からテーパ面３５及びフランジ部１８の車内側面全体にわたって、潤滑剤被膜３７に覆われている。
この潤滑剤被膜（リン酸塩被膜）３７は、内輪部材１０を冷間鍛造する前工程の被膜処理工程において、内輪部材１０に対応する素材の表面にリン酸塩が塗布されることで素材が被膜処理される。
そして、内輪部材１０の冷間鍛造後においても、軌道肩部３４の外周面からテーパ面３５及びフランジ部１８の車内側面全体にわたって旋削加工されることなく潤滑剤被膜３７が残された鍛造肌の状態となっている。
また、内輪部材１０の冷間鍛造の後、図１に示す網掛け部分に示す、車外側の内輪軌道面３２と、軌道肩部３４の一部と、大径部１２の外周面と、大径部１２と小径部１３との間の段差面と、小径部１３の外周面とが旋削加工された後、熱処理（焼き入れ処理）される。その後、熱処理部分の表面が研磨加工される。

外輪部材５１は円筒状に形成され、内輪部材１０の軸部１１外周面に環状空間を隔てて同一中心線上に配設される。
外輪部材５１の内周面には、車外側の外輪軌道面５２及び車内側の外輪軌道面５３が、車外側の内輪軌道面３２及び車内側の内輪軌道面３３に対応する軸方向位置にそれぞれ形成されている。そして、車外側の内輪軌道面３２及び車内側の内輪軌道面３３と車外側の外輪軌道面５２及び車内側の外輪軌道面５３との間には、各複数個の転動体５６、５７が保持器５８、５９によってそれぞれ保持された状態で転動可能に配置され、複列の転がり軸受（図１ではアンギュラ玉軸受）を構成する。

なお、内輪軌道面３２、３３と外輪軌道面５２、５３との間に配設される各複数個の転動体（玉）５６、５７には、軸部１１の端軸部１５をかしめてかしめ部１７を形成する際のかしめ力に基づいて所要とする軸方向の予圧が付与される。
また、外輪部材５１の外周面には固定フランジ５４が一体に形成される。この固定フランジ５４は、車両の懸架装置（図示しない）に支持されたナックル、キャリア等の車体側部材の取付面にボルトによって締結される。

図３に示すように、外輪部材５１の車外側端部の外周面にはシール部材６０が取り付けられている。このシール部材６０は、その本体部分が芯金６１によって構成されている。
芯金６１は、内外周に二つ折りされて円筒状に形成されかつ外輪部材５１の車外側端部の外周面に圧入固定される筒部６２と、この筒部６２の外径部６２ａの車外側端部からテーパ面３５に向けて延出された外径側延出部６３と、筒部６２の内径部６２ｂの車外側端部から径方向内方へ曲げ形成された内径側環状部６５とを有している。
そして、外径側延出部６３の先端部には、テーパ面３５に摺接するゴム弾性を有するシールリップ（アキシャルリップ）６４がその基部において加硫接着によって固着されている。
また、内径側環状部６５の内径端部には、軌道肩部３４の外周面に僅かな隙間を隔て、軌道肩部３４の外周面と協働してラビリンスを構成するゴム弾性を有するシールリップ（ラジアルリップ）６６がその基部において加硫接着によって固着されている。

この実施例１に係る車輪用転がり軸受装置は上述したように構成される。
したがって、冷間鍛造によって形成された内輪部材１０のフランジ部１８の車内側面の根元部近傍から外輪部材５１の車外側端部の外周面を越える領域、この実施例１では軌道肩部３４の車外側端部からフランジ部１８のボルト座面２２に接近する領域にわたってテーパ面３５が鍛造肌（潤滑剤被膜３７が残された鍛造肌）の状態で形成される。このため、旋削加工によってテーパ面３５を旋削する手間を省くことができる。
また、シール部材６０のシールリップ６４の先端部が鍛造肌のテーパ面３５に摺接する構造上、シールリップ６４の先端部が所定量摩耗した場合には、シールリップ６４の残された部分がテーパ面３５のうち、小径側に変位したテーパ面部分に摺接する。このため、長期間にわたって良好な密封性を確保することが可能となる。

次に、この発明の実施例２に係る車輪用転がり軸受装置を図４と図５にしたがって説明する。
この実施例２においては、内輪部材１１０の強度を確保しながら軽量化を図るために、内輪部材１１０の嵌合軸部１４０の車外側端面の中心部に、冷間鍛造による鍛造凹部１４６が実施例１で述べた鍛造凹部４６と比べて深く段差状に形成されている。
また、内輪部材１１０には、車外側の内輪軌道面１３２の軌道肩部１３４に隣接するフランジ部１１８の車内側面の根元部近傍からフランジ部１１８のボルト座面１２２に接近する領域にわたって車内側から車外側へ向けて軸方向へ変化しながら、しだいに大径をなすテーパ面１３５が実施例１と同様にして形成されている。
また、外輪部材（図示省略）の車外側端部の外周面には、実施例１と同様にして内輪部材１１０のテーパ面３５をシール面とするシール部材が取り付けられる。

特に、この実施例２において、図４に示すように、フランジ部１１８の肉厚寸法をｔ１とし、鍛造凹部１４６の内周面とテーパ面１３５との間の肉厚寸法をｔ２としたときに「ｔ１≒ｔ２」の関係になるように設定されている。
また、内輪部材１１０の車外側の内輪軌道面１３２の曲率半径をｒ１とし、車外側の内輪軌道面１３２の円弧の中心Ｏ１から円弧範囲の両端をとおる角度領域に対応する鍛造凹部１４６の内周面の部分の曲率半径をｒ２としたときに「ｒ１＋ｔ１≒ｒ２」の関係となるように設定されている。
なお、ｒ２の円弧の中心Ｏ２は、車外側の内輪軌道面１３２の円弧ｒ１の中心Ｏ１の近傍、又はｒ１の中心Ｏ１と同一中心に設定される。

また、この実施例２において、図５に示すように、内輪部材１１０の嵌合軸部１４０は、その全周のうち、複数のフランジ部１１８の根元部が存在するにおいては形成されることなく、複数のフランジ部１１８の根元部が存在していない部分に対してのみ複数の円弧部１４０ａが周方向へ所定間隔（フランジ部１１８の周方向の寸法）を隔て、かつ冷間鍛造によって同一中心に形成されている。そして複数の円弧部１４０ａによって嵌合軸部１４０が構成されている。

すなわち、嵌合軸部が円筒状に形成されるものにおいては、複数のフランジ部の車外側面の根元部と嵌合軸部との結合部分に応力が集中して作用しやすくなるが、複数のフランジ部１１８の車外側面の根元部に対しては嵌合軸部１４０をなくすことで、当該部分に対する応力集中を解消することができる。
なお、この実施例２に係る車輪用転がり軸受装置のその他の構成は、実施例１と同様にして構成されるため、その説明は省略する。

この実施例２に係る車輪用転がり軸受装置は上述したように構成される。
したがって、この実施例２においても実施例１と同様の作用効果を奏する。
特に、この実施例２において、フランジ部１１８の肉厚寸法をｔ１とし、鍛造凹部１４６の内周面とテーパ面１３５との間の肉厚寸法をｔ２としたときに「ｔ１≒ｔ２」の関係になるように設定されることで、テーパ面１３５が形成される部分の肉厚寸法が、フランジ部１１８の肉厚寸法よりも大きくなって内輪部材１１０の重量が増大されることを抑制することができる。

また、内輪部材１１０の車外側の内輪軌道面１３２の曲率半径をｒ１とし、車外側の内輪軌道面１３２の円弧の中心Ｏから円弧範囲の両端をとおる角度領域に対応する鍛造凹部１４６の内周面の部分の曲率半径をｒ２としたときに「ｒ１＋ｔ１≒ｒ２」の関係となるように設定されることで、車外側の内輪軌道面１３２の円弧の中心Ｏから円弧範囲の両端をとおる角度領域に対応する部分の肉厚寸法が、フランジ部１１８の肉厚寸法よりも大きくなって内輪部材１１０の重量が増大されることを抑制することができる。

なお、この発明は前記実施例１に限定するものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の形態で実施することができる。

１０ 内輪部材
１１ 軸部
１８ フランジ部
３２、３３ 内輪軌道面
３４ 軌道肩部
３５ テーパ面
４０ 嵌合軸部
４６ 鍛造凹部
５１ 外輪部材
５２、５３ 外輪軌道面
６０ シール部材
６４ シールリップ

Claims (3)

1. 車輪を締め付ける複数のフランジ部が軸部の外周面に放射状に形成された内輪部材と、前記内輪部材の軸部の外周面に環状空間を隔てて配設された外輪部材と、前記内輪部材と前記外輪部材との間の環状空間に転動可能に配設された複数の転動体とを備えた車輪用転がり軸受装置であって、
   前記内輪部材は冷間鍛造によって形成され、
   前記フランジ部の車内側面の根元部近傍から前記外輪部材の車外側端部の外周面を越える領域にわたって車内側から車外側へ向けて軸方向へ変化しながら、しだいに大径をなすテーパ面が鍛造肌の状態で形成される一方、
   前記外輪部材の車外側端部の外周面にはシール部材が取り付けられ、このシール部材の先端部には、前記鍛造肌のテーパ面に摺接するシールリップが形成されていることを特徴とする車輪用転がり軸受装置。
2. 請求項１に記載の車輪用転がり軸受装置であって、
   内輪部材の車外側端部には、車輪がその中心孔において嵌込まれる嵌合部が形成され、
   前記嵌合部の車外側端面には、冷間鍛造による鍛造凹部が形成され、
   フランジ部の肉厚寸法をｔ１とし、前記鍛造凹部の内周面とテーパ面との間の肉厚寸法をｔ２としたときに「ｔ１≒ｔ２」の関係になるように設定されていることを特徴とする車輪用転がり軸受装置。
3. 請求項２に記載した車輪用転がり軸受装置であって、
   内輪部材の軸部の外周面のフランジ部の根元部近傍には、軌道肩部をもって内輪軌道面が形成され、
   前記内輪軌道面の曲率半径をｒ１とし、前記内輪軌道面の円弧の中心から円弧範囲の両端をとおる角度領域に対応する鍛造凹部の内周面の部分の曲率半径をｒ２としたときに「ｒ１＋ｔ１≒ｒ２」の関係となるように設定されていることを特徴とする車輪用転がり軸受装置。

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