JP2017137885A - ハブユニット軸受及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】玉が溝肩部に乗り上げるのを防止すると共に、密封性とエンコーダ出力とを確保したハブユニット軸受を、研削割れや研削戻りを防止して安価に実現する。【解決手段】溝肩部２４ａとスリンガ嵌合面２０ａとの間に、傾斜した段差面３０を設け、段差面とスリンガ嵌合面との間に、断面が円弧形状で径方向内側に凹んだ逃げ部を設ける。内輪軌道５ｂとスリンガ嵌合面２０ａとは、総型の回転砥石２６ａにより同時に研削され、段差面３０は、接触角、或は回転砥石２６ａの切り込み角よりも大きな傾斜角を有しており、砥石端面３４の延長線は、逃げ部３１の底部３３よりもスリンガ嵌合面２０ａ側で、逃げ部３１と交差する。【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持するハブユニット軸受、及びその製造方法に関する。

図５，６（特許文献１）は、自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する為のハブユニット軸受の従来構造の１例を示している。このハブユニット軸受１は、懸架装置に支持固定されて回転しない外輪２と、車輪を支持固定した状態で回転するハブ３とを、互いに同心に配置している。そして、外輪２の内周面に設けた、複列の外輪軌道４ａ，４ｂと、ハブ３の外周面に設けた、複列の内輪軌道５ａ，５ｂとの間に、転動体である玉６を、各列毎に複数個ずつ配置している。玉６は、それぞれ保持器７により、転動自在に保持されている。
ハブ３は、ハブ本体１８と、ハブ本体１８の軸方向内端部に外嵌固定した内輪１９とから成る。そして、軸方向外側の内輪軌道５ａはハブ本体１８の軸方向中間部外周面に、軸方向内側の内輪軌道５ｂは内輪１９の外周面に、それぞれ形成されている。ハブ本体１８の外周面には、車輪を支持固定する為のハブフランジ１７が設けられている、。尚、軸方向に関して「外」とは、自動車への組み付け状態で車両の幅方向外側を言い、各図の左側。反対に、車両の幅方向中央側となる、各図の右側を、軸方向に関して「内」と言う。

外輪２の内周面とハブ３の外周面との間で、玉６を設置した内部空間８の両端開口は、シールリング９と組み合わせシールリング１０とによって、それぞれ全周に亙り塞いでいる。これにより、内部空間８内に存在するグリースが外部空間に漏洩する事の防止と、外部空間に存在する水分や塵芥等の異物が内部空間８内に侵入する事の防止とを図っている。シールリング９は、弾性材製で円環状のシール部材１１と、シール部材１１を補強する円環状の芯金１２とを備えている。芯金１２を外輪２の軸方向外端部に締り嵌めで内嵌固定した状態で、シール部材１１を構成する複数本のシールリップの先端縁をハブ本体１８の軸方向中間部外周面に、全周に亙り摺接させている。

組み合わせシールリング１０は、スリンガ１３とシールリング１４とを組み合わせて成る。スリンガ１３は、金属板を曲げ加工する事により断面Ｌ字形で全体を円環状に構成したもので、円筒部１５と、円筒部１５の軸方向内端縁から径方向外方に折れ曲がった円輪部１６とから成る。この様なスリンガ１３は、円筒部１５を、内輪１９の軸方向内端部外周面に設けた円筒状のスリンガ嵌合面２０に締り嵌めで外嵌（圧入）する事により、内輪１９に固定している。円輪部１６の軸方向内側面には、車輪の回転速度を検出する為のエンコーダ２７が固定されている。
シールリング１４は、弾性材製で円環状のシール部材２１と、シール部材２１を補強する円環状の芯金２２とを備えている。この様なシールリング１４は、芯金２２の外周縁部に設けた円筒部２３を、外輪２の軸方向内端部内周面に締り嵌めで内嵌（圧入）する事により、外輪２に固定している。又、この状態で、シール部材２１を構成する複数本のシールリップの先端縁をスリンガ１３の表面に、全周に亙り摺接させている。

自動車（懸架装置、タイヤ等）の性能向上に伴い、高速でカーブを曲がった場合等に、ハブユニット軸受は、大きな旋回荷重を支持する必要がある。この時、転動体である玉が軌道面の溝肩に乗り上げて、玉が損傷するのを防止する事が求められている。一方、シール装置の密封性向上や、エンコーダの出力向上（磁束密度の向上）も求められている。
図５，６に示した特許文献１は、内輪１９の外径部を段付形状にして、大径側を溝肩部２４とし、小径側をスリンガ嵌合面２０とする事により、密封性能とエンコーダ２７の大きさ（被検出面の面積）を確保した上で、溝肩の高さを大きくして乗り上げ防止する構成を開示している。更に、シール装置である組み合わせシールリング１０は、他名番との共通化を可能として、コストダウンを実現している

上述した様なハブユニット軸受１を製造する場合、外輪２及びハブ３（ハブ本体１８、内輪１９）は、所定の形状及び寸法を得る為の旋削加工を施されてから、硬度や靱性を高める為の熱処理を施された後、外輪軌道４ａ，４ｂ及び内輪軌道５ａ，５ｂやスリンガ嵌合面２０の面精度や面粗さ等を整える為の研削加工を施されると言った様に、複数の工程を経て造られる。研削加工を効率良く行う方法として、図７に示す様に、軸方向内側の内輪軌道５ｂとスリンガ嵌合面２０と小径側端面２５とを、ダイヤモンドホイールで成形した総型の回転砥石２６により同時に研削する方法が、特許文献２に記載されている。

ところが、図７に示した様な方法で研削加工を行うと、次の様な不具合を生じる可能性がある。即ち、回転砥石２６は、概ね内輪軌道５ｂの接触角αの方向に切り込んで、研削加工されるが、この時、溝肩部２４が高い内輪１９を研削する場合、図７に示す様に、回転砥石２６と溝肩部２４とが干渉する為、スリンガ嵌合面２０を必要な幅で研削することができない（スリンガ１３との嵌合面の全面を研削できない）。従って、スリンガ嵌合面２０の研削加工を別工程で施工する必要があり、コストが増加してしまう。或は、内輪軌道５ｂとスリンガ嵌合面２０の同軸度が低下して、組み合わせシールリング１０の耐久性に悪影響を及ぼす可能性がある。

上記問題を回避する為に、例えば、図８に示す様に、溝肩部２４の高さを低くすればスリンガ嵌合面２０との同時研削が可能となるが、この場合も、以下の問題が発生する。即ち、スリンガ嵌合面２０を研削する回転砥石２６の周面（研削面）は回転砥石２６の回転軸Ｘとの交角が大きくなり、硬く（目詰り傾向に）作用するので、スリンガ嵌合面２０は、内輪軌道５ｂよりも研削割れや研削戻りを発生しやすい。更に、スリンガ嵌合面２０を研削する砥石は台形形状の為、クーラントは砥石の大径側（スリンガ嵌合面２０の軸方向内側）に移動しやすいのに加えて、回転砥石２６と溝肩部２４とが近接している為、溝肩部２４の近傍にはクーラントが到達し難い。研削割れや研削戻りの発生を防止するには、回転砥石２６の切り込み速度を落とす必要があり、その結果、サイクルタイムが長くなり、コストアップにつながる。

特開２０１１−１９６４５５号公報 特開２００６−３２９３２２号公報

本発明は、玉が溝肩部に乗り上げるのを防止すると共に、密封性とエンコーダ出力とを確保したハブユニット軸受、及びその製造方法を、研削割れや研削戻りを防止して安価に実現する事を目的とする。

本発明のハブユニット軸受は、互いに同心に配置された外輪及び内輪と、前記外輪の内周面に設けられた外輪軌道と前記内輪の外周面に設けられた内輪軌道との間に、転動自在に設けられた複数個の転動体と、スリンガとを備えている。
前記スリンガは、全体が円環状で、前記内輪の外周面の一部に設けられたスリンガ嵌合面に外嵌固定される円筒部を有しており、前記内輪軌道に隣接する部分に、前記スリンガ嵌合面よりも大径である溝肩部を設けている。

特に、本発明のハブユニット軸受は、前記溝肩部と前記スリンガ嵌合面との間に、傾斜した段差面を設け、前記段差面と前記スリンガ嵌合面との間に、断面が円弧形状で径方向内側に凹んだ逃げ部を設けている。
又、本発明のハブユニット軸受を製造する場合には、前記内輪軌道と前記スリンガ嵌合面とは、総型の回転砥石により同時に研削され、前記段差面は、前記内輪軌道の接触角、或は前記回転砥石の切り込み角よりも大きな傾斜角を有しており、前記スリンガ嵌合面を研削する前記回転砥石の端面の延長線は、前記逃げ部の底部よりも前記スリンガ嵌合面側で、前記逃げ部と交差する。

上述の様に構成する、本発明のハブユニット軸受、及び本発明の製造方法によって造られたハブユニット軸受の場合、玉が溝肩部に乗り上げるのを防止すると共に、密封性とエンコーダ出力とを確保したハブユニット軸受を、研削割れや研削戻りを防止して安価に実現する事ができる。
即ち、溝肩部とスリンガ嵌合面との間の段差面を傾斜面とすると共に、傾斜面とスリンガ嵌合面との間に逃げ部を設けている。従って、総型の回転砥石により、内輪軌道とスリンガ嵌合面とを同時に研削する際に、スリンガ嵌合面の段差面近傍にクーラントが到達し易いので、研削割れや研削戻りの発生を抑制している。この結果、回転砥石の切り込み速度を落とす事無く、安定したスリンガ嵌合面の研削加工が可能となり、コストアップを防止する事ができる。

第１実施形態の内輪及びその製造方法を示す説明図。 図１の段差面近傍の拡大図。 第２実施形態の内輪及びその製造方法を示す説明図。 図３の段差面近傍の拡大図。 従来構造のハブユニット軸受を示す断面図。 図５の内輪部分の拡大図。 図５に示した内輪の製造方法の説明図。 図７の変形例の製造方法の説明図。

［第１実施形態］
図１，２は、本発明の第１実施形態を示している。尚、本実施形態の特徴は、内輪１９ａの軸方向内端部外周面の形状と、この部分の加工方法とを工夫した点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図５〜７に示した従来構造の場合と同様であるから、重複する図示並びに説明は省略若しくは簡略にし、以下、本実施形態の特徴部分を中心に説明する。

本実施形態の場合、内輪１９ａの外周面のうち、軸方向内端部に存在する円筒状のスリンガ嵌合面２０ａ部分と、スリンガ嵌合部２０ａよりも大径であり軸方向内側の内輪軌道５ｂに隣接する溝肩部２４ａとの間に、軸方向内側に向かうに従い小径となる方向に傾斜（傾斜角θ）した段差面３０を設けている。段差面３０は、溝肩部２４ａの軸方向内側端との繋ぎ目部分を、断面形状に関して半径Ｒ１である円弧形状により連続させている。
更に、段差面３０とスリンガ嵌合面２０ａとの間に、径方向内側に凹んだ逃げ部３１を全周に亙り設けている。逃げ部３１は、断面形状が半径Ｒ２の円弧形状に形成されており、その軸方向外端部の傾斜角度を段差面３０と同じ（傾斜角θ）にする事により、段差面３０と滑らかに連続している。

スリンガ嵌合面２０ａの軸方向内端部から、内輪１９ａの軸方向内端面（大径側端面）までの部分は、軸方向内側に向かうに従い小径となる方向に傾斜した傾斜面であるガイド部３２が設けられている。ガイド部３２は、スリンガ１３（図６参照）を内輪１９ａの軸方向内側からスリンガ嵌合面２０ａに圧入する際の乗り上げガイドとしての機能を有している。スリンガ嵌合面２０ａの軸方向内端部分とガイド部３２の外径側部分（軸方向外側部分）の繋ぎ目部分は、断面に関して半径Ｒ３である円弧形状により互いに連続しており、これらの部分全体を、角部がなく滑らかに連続した研削面（平滑面）としている。

本実施形態の場合には、内輪１９ａの製造工程の仕上げ段階（所定の形状及び寸法を得る為の旋削加工と、硬度や靭性を高める為の熱処理とを、順次行った後の段階）で、内輪１９ａの表面のうち、軸方向外端面である小径側端面２５部分と、内輪軌道５ｂ部分（溝肩部２４ａの軸方向外側面を含む）と、スリンガ嵌合面２０ａ部分と、ガイド部３２部分と、スリンガ嵌合面２０ａとガイド部３２との繋ぎ目部分とに、総型の回転砥石２６ａによって、同時に研削加工を施している。

回転砥石２６ａの回転中心軸Ｘは、内輪軌道５ｂを転走する各玉６（図６参照）の接触角αの方向と直角な方向に配置し、且つ、回転砥石２６ａの切り込み送り方向は、接触角αの方向にほぼ一致させている。本実施形態では、段差面３０の傾斜角θは、接触角α（砥石の切り込み角）より大きくして（θ＞α）、スリンガ嵌合面２０ａ部分を研削する回転砥石２６ａの砥石端面３４と段差面３０との間部分に、クーラントが通過可能な隙間を確保している。本構成により、図２の矢印Ａが示す経路により、研削面であるスリンガ嵌合面２０ａの段差面３０寄り部分に、クーラントが到達し易くしている。

又、逃げ部３１の最小径部である底部３３よりも軸方向内側（スリンガ嵌合面２０ａ側）で、逃げ部３１と砥石端面３４の延長線とが交差するようにしている。
本構成により、段差面３０と砥石端面３４の間を通過したクーラント（図２の矢印Ａ）、及び、遠心力により砥石端面３４に沿って移動（図２の矢印Ｂ）した後に外周端から振り切られたクーラントは、逃げ部３１の軸方向内半部（底部３３よりもスリンガ嵌合面２０ａ側の円弧部分）に付着する。そして、逃げ部３１に付着したクーラントは、内輪１９ａの回転による遠心力により、逃げ部３１の軸方向内半部の円弧面を外径側に移動して、研削面であるスリンガ嵌合面２０ａの段差面３０寄り近傍部分に容易に到達する。この様に、スリンガ嵌合面２０ａの段差面３０寄り部分に十分なクーラントが供給されるので、研削割れや研削戻りを防止することができる。従って、回転砥石２６ａの切り込み速度を落とすことなく、内輪１９ａの研削加工が可能である。

尚、溝肩部２４ａと段差面３０との間には、半径Ｒ１である円弧形状の面取りを設けており、逃げ部３１への開口面積を大きくしているので、段差面３０と砥石端面３４との間を直接通過するクーラントの量を増やす事ができる。本実施形態は、溝肩部２４ａとスリンガ嵌合面２０ａの径方向の寸法差が小さい、或いは溝肩部２４ａの軸方向の寸法に余裕があり、段差面３０の傾斜角θと軸受の接触角α（砥石の切り込み角）との差を大きく取れる（傾斜角θを大きくしても溝肩部２４ａの径方向高さを確保できる）場合に特に有効である。言い換えれば、段差面３０と砥石端面３４の間を直接通過（矢印Ａの経路）するクーラントが、逃げ部３１に到達しやすい場合に適している。

上述の様に構成する本実施形態のハブユニット軸受及びその製造方法の場合、玉が溝肩部に乗り上げるのを防止すると共に、密封性とエンコーダ出力とを確保したハブユニット軸受を、研削割れや研削戻りを防止して安価に実現する事ができる。
即ち、内輪軌道５ｂの溝肩部２４ａを大径にしているので、玉６が溝肩部２４ａに乗り上げるのを抑制して、玉６が損傷を受ける事を防止する事ができる。又、スリンガ１３の径方向寸法を大きくできるので、密封装置及びエンコーダを小型化する必要がなく、密封性及びエンコーダ出力を確保する事ができる。
更に、小径側端面２５と内輪軌道５ｂとスリンガ嵌合面２０ａの全面とを、総型の回転砥石２６ａにより、切り込み速度を落とす（サイクルタイムを長くする）ことなく同時に研削可能であるので、安価に内輪１９ａを製造する事ができる。

［第２実施形態］
図３，４は、本発明の第２実施形態を示している。本実施形態の場合、シール嵌合面２０ａに対して溝肩部２４ｂの径方向高さを大きく（径差を大きく）すると共に、溝肩部２４ｂと段差面３０ａとの繋ぎ目（稜部）は、円弧形状ではなく、尖った角部に形成している。又、傾斜面である段差面３０ａの傾斜角θａは、第１実施形態の段差面３０の傾斜角θよりも小さくしている（θａ＜θ、θａ＞α）。
更に、内輪１９ｂの軸方向内端面の内径側部分に軸方向内側に突出した膨出部３５を設ける事により、内輪１９ｂの外周面は、大径側から順番に、溝肩部２４ｂ、スリンガ嵌合面２０ａ、膨出部３５とから成る３段の段付形状に形成されている。膨出部３５は、図示しないＣＶＪ（等速ジョイント）等と当接、或は、ハブ本体１８の軸方向内端の加締部に当接（不図示）して、ハブユニット軸受に予圧を付与する軸力を支承する部位であり、軸力による内輪１９ｂの膨張の影響を緩和（軸力を膨出部３５の変形で吸収する）している。

本実施形態の場合、逃げ部３１に到達したクーラントのうち、底部３３よりもスリンガ嵌合面２０ａ側のクーラントは、内輪１９ｂの回転による遠心力により、逃げ部３１の軸方向内側の円弧面を外径側に移動して、スリンガ嵌合面２０ａの段差面３０ａ寄り近傍に到達する。一方、底部３３よりも段差面３０ａ側のクーラントは、内輪１９ｂの回転による遠心力で段差面３０ａに沿って外径側に移動した後、溝肩部２４ｂと段差面３０ａとの尖った繋ぎ目（稜部）から外径側に振り切られる（図４の矢印Ｃ）。前記稜部から飛ばされたクーラントは、回転砥石２６ａの砥石端面３４に付着し、回転砥石２６ａの遠心力により砥石端面３４に沿って内輪１９ｂ側に移動した後（矢印Ｂ）、回転砥石２６ａの外周端から飛ばされて、再び逃げ部３１に到達する。この様に、矢印Ａにより逃げ部３１に到達したクーラントの一部は、矢印Ｃ，Ｂの経路により還流する。

玉６の乗り上げ防止効果を高める、或いは密封性（エンコーダ出力）を高める為には、溝肩部２４ｂとスリンガ嵌合面２０ａとの径差を大きくする必要がある。本実施形態は、段差面３０ａの傾斜角θａと軸受の接触角α（砥石の切り込み角）を大きく取れない（傾斜角度θａを大きくすると溝肩部２４ｂの高さが確保できない）場合に特に有効である。即ち、段差面３０ａと砥石端面３４との間の隙間が狭く且つ深い為に、この隙間を通過するクーラントの量が制限されている場合に、砥石端面３４から飛ばされて逃げ部３１に到達するクーラントを、極力有効に活用する事ができる。その他の構成及び作用効果は、前述した第１実施形態と同じである。

本発明のハブユニット軸受は、車輪の回転支持に好適に適用できる。

１ ハブユニット軸受
２ 外輪
３ ハブ
４ａ，４ｂ 外輪軌道
５ａ，５ｂ 内輪軌道
６ 玉
７ 保持器
８ 内部空間
９ シールリング
１０ 組み合わせシールリング
１１ シール部材
１２ 芯金
１３ スリンガ
１４ シールリング
１５ 円筒部
１６ 円輪部
１７ ハブフランジ
１８ ハブ本体
１９、１９ａ、１９ｂ 内輪
２０、２０ａ スリンガ嵌合面
２１ シール部材
２２ 芯金
２３ 円筒部
２４、２４ａ，２４ｂ 溝肩部
２５ 小径側端面
２６，２６ａ 回転砥石
２７ エンコーダ
３０，３０ａ 段差面（傾斜面）
３１ 逃げ部
３２ ガイド部
３３ 底部
３４ 砥石端面
３５ 膨出部

Claims (2)

1. 互いに同心に配置された外輪及び内輪と、前記外輪の内周面に設けられた外輪軌道と前記内輪の外周面に設けられた内輪軌道との間に、転動自在に設けられた複数個の転動体と、スリンガとを備え、
   前記スリンガは、全体が円環状で、前記内輪の外周面の一部に設けられたスリンガ嵌合面に外嵌固定される円筒部を有しており、
   前記内輪軌道に隣接する部分に、前記スリンガ嵌合面よりも大径である溝肩部を設けているハブユニット軸受に於いて、
   前記溝肩部と前記スリンガ嵌合面との間に、傾斜した段差面を設け、
   前記段差面と前記スリンガ嵌合面との間に、断面が円弧形状で径方向内側に凹んだ逃げ部を設けている事を特徴とするハブユニット軸受。
2. 前記内輪軌道と前記スリンガ嵌合面とは、総型の回転砥石により同時に研削され、
   前記段差面は、前記内輪軌道の接触角、或は前記回転砥石の切り込み角よりも大きな傾斜角を有しており、
   前記スリンガ嵌合面を研削する前記回転砥石の端面の延長線は、前記逃げ部の底部よりも前記スリンガ嵌合面側で、前記逃げ部と交差する事を特徴とする請求項１に記載したハブユニット軸受の製造方法。
   

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