JP2023127823A - ハブユニット軸受及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コスト上昇を抑えつつ、軽量化を図ることができる、ハブユニット軸受の構造を実現する。【解決手段】ハブ輪８を、軸方向内側部の中央部に配置され、軸方向内側に開口した内側凹部１４と、内側凹部１４の径方向外側に配置され、内側凹部１４の内周面を画成する固定筒部１７とを有するものとし、固定筒部１７を、内輪９と径方向に重畳する部分に備えられた嵌合筒部１８と、かしめ部１９とから構成する。嵌合筒部１８の内周面を、軸方向外側部に配置された内周側小径面２０と、軸方向内側部に配置され、かつ、内周側小径面２０よりも大きな内径を有する内周側大径面２１と、内周側小径面２０と内周側大径面２１とをつなぐ内周側接続面２２とを有するものとする。そして、内周側接続面２２、内周側大径面２１及びかしめ部１９の内周面を機械加工面とし、内周側小径面２０を鍛造面とする。【選択図】図１

Description

本発明は、ハブユニット軸受及びその製造方法に関する。

自動車の車輪は、ハブユニット軸受により、車両の車体側部材に対して回転自在に支持されている。

ハブユニット軸受は、車体側部材に対して固定される静止輪である外輪の径方向内側に、車輪とともに回転する回転輪であるハブを、複数個の転動体を介して回転自在に支持することで構成されている。

特開２０１８－８５５６号公報（特許文献１）には、従動輪を、ハブユニット軸受を利用して、車体側部材に対して回転自在に支持する構造が開示されている。

特開２０１８－８５５６号公報に記載された構造では、ハブを、車輪を固定するための回転フランジを備えたハブ輪と、内輪とから構成している。内輪は、ハブ輪に外嵌され、ハブ輪の軸方向内側の端部に備えられたかしめ部により軸方向内側面が押さえ付けられている。

ハブユニット軸受は、懸架装置を構成するばねよりも路面側に配置される、いわゆるばね下荷重であることから、乗り心地や走行安定性などの走行性能を向上させるために、軽量化することが望まれている。

特開２０１８－８５５６号公報に記載された構造では、ハブ輪の軸方向外側部の径方向中央部に、軸方向外側に開口した外側凹部を形成し、かつ、ハブ輪の軸方向内側部の径方向中央部に、軸方向内側に開口した内側凹部を形成することで、ハブユニット軸受の軽量化が図られている。

特開２０１８－８５５６号公報

ハブユニット軸受を構成するハブ輪は、一般的に、素材に熱間鍛造加工を施してハブ輪中間素材を成形した後、ハブ輪中間素材に備えられた筒状部の先端部にかしめ部を形成するなどの工程を経て製造される。また、熱間鍛造後のハブ輪中間素材の表面は、全体が鍛造面となり、酸化スケールが形成される。このため、鍛造加工後にショットブラスト処理を施すことで、ハブ輪中間素材の表面から酸化スケールを除去することが行われる。ただし、熱間鍛造後のハブ輪中間素材の表面である鍛造面は、酸化スケールの除去後においても、脱炭層が残留しており、表面粗さも粗いため、引張強度が不足しやすくなる。

このような事情に鑑みて、熱間鍛造後のハブ輪中間素材の表面のうちで、強度が必要な部分には、旋削加工などの機械加工を施して、鍛造面（表面脱炭層）を除去することが行われている。具体的には、先端部にかしめ部を形成する筒状部の内周面は、かしめ部の形成後に内側凹部の内面となる面であるが、かしめ部を形成する際に大きな引張応力が作用するため、機械加工が施される。

近年、ハブユニット軸受のさらなる軽量化を図るために、ハブ輪に備えられた内側凹部の軸方向深さを大きくすることが考えられている。ただし、内側凹部の軸方向深さを大きくした場合、鍛造面を除去するための機械加工を施す軸方向範囲（面積）が増大し、加工コストが嵩む原因となる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、コスト上昇を抑えつつ、軽量化を図ることができる、ハブユニット軸受を提供することを目的とする。

本発明の一態様にかかるハブユニット軸受は、外輪と、ハブと、転動体とを備える。
前記外輪は、内周面に複列の外輪軌道を有し、使用時にも回転しない。
前記ハブは、外周面に複列の内輪軌道を有し、使用時に回転する。
前記転動体は、前記複列の外輪軌道と前記複列の内輪軌道との間に、それぞれの列ごとに転動自在に複数個ずつ配置されている。
前記ハブは、前記複列の内輪軌道のうち軸方向外側の内輪軌道を備えるハブ輪と、前記複列の内輪軌道のうち軸方向内側の内輪軌道を備える内輪とを有する。
前記ハブ輪は、軸方向内側部の径方向中央部に配置され、軸方向内側に開口した内側凹部と、前記内側凹部の径方向外側に配置され、前記内側凹部の内周面を画成する（自身の内周面として備える）固定筒部とを有する。
前記固定筒部は、前記内輪と径方向に重畳する部分に備えられた嵌合筒部と、前記嵌合筒部よりも軸方向内側に備えられたかしめ部とを有する。
前記内輪は、前記嵌合筒部に外嵌され、前記かしめ部により軸方向内側面が押さえ付けられている。
前記嵌合筒部の内周面は、軸方向外側部に配置された内周側小径面と、軸方向内側部に配置され、かつ、前記内周側小径面よりも大きな内径を有する内周側大径面と、前記内周側小径面と前記内周側大径面とをつなぐ内周側接続面とを有する。
前記内周側接続面、前記内周側大径面、及び、前記かしめ部の内周面は、機械加工面であるのに対し、前記内周側小径面は、鍛造面である。

本発明の一態様にかかるハブユニット軸受では、前記内輪の内周面を、円筒面状の内輪円筒面と、前記内輪円筒面と前記内輪の軸方向内側面との間に備えられた面取り部とを有するものとし、前記内輪円筒面と前記面取り部との境界を、前記内周側小径面と前記内周側接続面との境界よりも軸方向外側に配置することができる。

本発明の一態様にかかるハブユニット軸受の製造方法は、本発明の一態様にかかる前記ハブユニット軸受の製造方法であり、鍛造工程と、機械加工工程と、かしめ工程と、を備える。
前記鍛造工程は、素材に鍛造加工を施して、軸方向内側部に円筒形状の筒状部を備えたハブ輪中間素材を得る工程である。
前記機械加工工程は、前記鍛造工程後でかつ前記かしめ工程前に、前記筒状部の内周面に対しては、軸方向内側半部にのみ機械加工を施し、前記筒状部を、軸方向外側部に配置され、かつ、円筒面状の鍛造面である内周側第１円筒面を内周面に有する厚肉筒部と、軸方向内側部に配置され、かつ、前記内周側第１円筒面よりも大きな内径を有する円筒面状の機械加工面である内周側第２円筒面を内周面に有する薄肉筒部と、前記厚肉筒部と前記薄肉筒部との間に配置され、かつ、前記内周側第１円筒面と前記内周側第２円筒面とをつなぐ機械加工面である内周側傾斜面を内周面に有する接続筒部とを有する段付円筒形状に加工する工程である。
前記かしめ工程は、前記筒状部に前記内輪を外嵌した後、前記筒状部の軸方向内側部を径方向外側に塑性変形させることで、前記筒状部から前記嵌合筒部及び前記かしめ部を形成する工程である。

本発明の一態様にかかるハブユニット軸受の製造方法では、前記筒状部の外周面を、軸方向外側に配置された外周側大径面と、軸方向内側に配置され、かつ、前記外周側大径面よりも小さな外径を有する外周側小径面とを有するものとし、前記外周側大径面と前記外周側小径面との境界を、前記筒状部の内周面に備えられた前記内周側傾斜面よりも軸方向内側に配置することができる。

本発明の一態様にかかるハブユニット軸受によれば、コストの上昇を抑えつつ、軽量化を図ることができる。

図１は、実施の形態の第１例にかかるハブユニット軸受を示す、断面図である。 図２は、実施の形態の第１例にかかるハブユニット軸受から内輪を取り出して示す、断面図である。 図３は、実施の形態の第１例に関して、筒状部に機械加工を施した後のハブ輪中間素材を示す断面図である。 図４は、図３の部分拡大図である。

［実施の形態の第１例］
実施の形態の第１例について、図１～図４を用いて説明する。

〔ハブユニット軸受の構造〕
ハブユニット軸受１は、内輪回転型で、かつ、従動輪用のいわゆる第３世代のハブユニット軸受である。ハブユニット軸受１は、外輪２と、ハブ３と、複数の転動体４ａ、４ｂとを備える。
なお、ハブユニット軸受１に関して、軸方向外側は、車両に組み付けた状態で車両の幅方向外側となる図１～図４の左側であり、軸方向内側は、車両に組み付けた状態で車両の幅方向中央側となる図１～図４の右側である。また、軸方向、径方向、及び、円周方向とは、特に断らない限り、ハブ３に関する各方向をいう。

外輪２は、中炭素鋼などの硬質金属製で、略円筒形状を有する。外輪２は、内周面に、複列の外輪軌道５ａ、５ｂを有しており、外周面の軸方向中間部に、径方向外側に向けて突出した静止フランジ６を有している。静止フランジ６は、円周方向複数箇所に、軸方向に貫通する支持孔７を有する。外輪２は、支持孔７へ挿通したボルトにより、車体側部材である懸架装置に対し支持固定され、使用時にも回転しない。

ハブ３は、外輪２の径方向内側に外輪２と同軸に配置されている。ハブ３には、車輪を構成するホイール及び制動用回転体が固定され、使用時に回転する。ハブ３は、中炭素鋼などの硬質金属製のハブ輪８と、高炭素クロム鋼などの硬質金属製の内輪９とを組み合わせてなる。ハブ３は、外周面のうち、複列の外輪軌道５ａ、５ｂと対向する部分に、複列の内輪軌道１０ａ、１０ｂを有している。

ハブ輪８は、内輪９を外嵌保持する軸部材である。本例のハブユニット軸受１は、従動輪用であるため、ハブ輪８は、等速ジョイントには接続されない。

ハブ輪８は、外周面の軸方向中間部に、軸方向外側の内輪軌道１０ａを有する。また、ハブ輪８は、外周面のうちで、軸方向外側の内輪軌道１０ａよりも軸方向外側に位置する部分に、径方向外側に向けて突出した回転フランジ１１を有し、軸方向外側の内輪軌道１０ａよりも軸方向内側に位置する部分に、軸方向内側を向いた段差面１２を有する。段差面１２には、後述するように内輪９の軸方向外側の端面が突き当てられる。

ハブ輪８は、軸方向外側部の径方向中央部に、軸方向外側に開口した外側凹部１３を有する。外側凹部１３は、ハブ輪８の軸方向外側の端面にのみ開口している。本例では、外側凹部１３の内面全体を、鍛造面（熱間鍛造面）としている。

外側凹部１３の内面は、内周面１３ａと底面１３ｂとからなる。外側凹部１３の内周面１３ａは、軸方向外側に配置された第１傾斜面１３ａ１と、軸方向内側に配置された第２傾斜面１３ａ２とからなる。第１傾斜面１３ａ１の内径は、軸方向外側の内輪軌道１０ａの外径とほぼ同じである。ハブ輪８の中心軸Ｏに対する第２傾斜面１３ａ２の傾斜角度は、前記中心軸Ｏに対する第１傾斜面１３ａ１の傾斜角度よりも大きい。本例では、外側凹部１３の軸方向深さを大きく確保するために、外側凹部１３の底面１３ｂを、軸方向外側の内輪軌道１０ａよりも軸方向内側に配置している。外側凹部１３の底面１３ｂは、前記中心軸Ｏに直交する仮想平面上に存在する平坦面である。

ハブ輪８は、軸方向内側部の径方向中央部に、軸方向内側に開口した内側凹部１４を有する。内側凹部１４は、ハブ輪８の軸方向内側の端面にのみ開口している。本例では、内側凹部１４の内面は、後に詳述するように、全体が機械加工面ではなく、一部が機械加工面であり、残部が鍛造面である。

内側凹部１４の内面は、内周面１４ａと底面１４ｂとからなる。内側凹部１４の内周面１４ａは、後述する固定筒部１７（嵌合筒部１８及びかしめ部１９）により画成される。本例では、内側凹部１４の軸方向深さを大きく確保するために、内側凹部１４の底面１４ｂを、軸方向内側の内輪軌道１０ｂよりも軸方向外側に配置している。内側凹部１４の底面１４ｂは、前記中心軸Ｏに直交する仮想平面上に存在する平坦面であり、径方向中央部に円すい凹部１４ｂ１を有する。内側凹部１４の底面１４ｂは、外側凹部１３の底面１３ｂよりも大きな直径を有する。

ハブ輪８は、外側凹部１３の底面１３ｂと内側凹部１４の底面１４ｂとの間に、中実部である隔壁部１５を有する。隔壁部１５は、軸方向外側の内輪軌道１０ａと軸方向内側の内輪軌道１０ｂとの間に配置されており、段差面１２と径方向に重畳している。

ハブ輪８は、軸方向外側の端部で、かつ、外側凹部１３の径方向外側に、パイロット部１６を有する。パイロット部１６は、ホイール及び制動用回転体をがたつきのない隙間嵌めで外嵌するためのもので、略円筒形状を有している。

ハブ輪８は、軸方向内側部で、かつ、内側凹部１４の径方向外側に、固定筒部１７を有する。固定筒部１７は、ハブ輪８に対して内輪９を固定するためのもので、略円筒形状を有している。

固定筒部１７は、嵌合筒部１８と、かしめ部１９とからなる。

嵌合筒部１８は、固定筒部１７のうちで、内輪９と径方向に重畳する部分に備えられている。別の言い方をすれば、嵌合筒部１８は、固定筒部１７の軸方向外側部から軸方向中間部にわたる範囲に備えられている。これに対し、かしめ部１９は、固定筒部１７のうちで、内輪９から軸方向内側に突出した部分に備えられている。別の言い方をすれば、かしめ部１９は、嵌合筒部１８よりも軸方向内側に配置されており、固定筒部１７の軸方向内側の端部に備えられている。

本例では、嵌合筒部１８及びかしめ部１９のそれぞれの内周面が、内側凹部１４の内周面１４ａを構成する。

嵌合筒部１８の内周面は、軸方向外側部に配置された内周側小径面２０と、軸方向内側部に配置された内周側大径面２１と、内周側小径面２０と内周側大径面２１とをつなぐ、内周側接続面２２とを有する。

内周側小径面２０は、熱間鍛造による抜き勾配はついているが、軸方向にわたりほぼ内径が変化しない円筒面である。内周側小径面２０の軸方向外側の端部は、内側凹部１４の底面１４ｂの径方向外側の端部に対し、隅Ｒ部２３を介して滑らかに接続されている。

内周側大径面２１は、軸方向にわたりほぼ内径が変化しない円筒面である。内周側大径面２１は、内周側小径面２０よりも大きな内径を有する。

内周側接続面２２は、軸方向内側に向かうほど内径が直線的又は曲線的に大きくなる。

かしめ部１９の内周面１９ａは、略円弧形の断面形状を有しており、軸方向内側に向かうほど内径が曲線的に大きくなる。かしめ部１９の内周面１９ａの軸方向外側の端部は、内周側大径面２１の軸方向内側の端部に滑らかにつながっている。かしめ部１９の内周面１９ａの軸方向内側の端部は、かしめ部１９の軸方向内側面１９ｂの径方向内側の端部に滑らかにつながっている。かしめ部１９の軸方向内側面１９ｂは、前記中心軸Ｏに直交する仮想平面上に存在する平坦面である。

本例では、内側凹部１４の内周面１４ａを構成する、嵌合筒部１８及びかしめ部１９のそれぞれの内周面のうち、軸方向内側半部に位置する、内周側接続面２２、内周側大径面２１及びかしめ部１９の内周面１９ａを、機械加工面としている。具体的には、内周側接続面２２、内周側大径面２１、及び、かしめ部１９の内周面１９ａを、旋削加工による旋削面としている。このため、内周側接続面２２、内周側大径面２１、及び、かしめ部１９の内周面１９ａからは、鍛造面（表面脱炭層）が除去されている。また、本例では、かしめ部１９の軸方向内側面１９ｂについても、機械加工面、すなわち、旋削面としている。なお、機械加工面として、研削面、研磨面を採用することもできる。

これに対し、内側凹部１４の内周面１４ａの軸方向外側半部を構成する内周側小径面２０は、鍛造面である。ただし、内周側小径面２０からは、ショットブラスト処理によって酸化スケールが除去されている。また、本例では、内側凹部１４の底面１４ｂ及び隅Ｒ部２３についても、鍛造面である。

回転フランジ１１は、略円輪形状を有しており、径方向中間部の円周方向複数箇所に、軸方向に貫通する取付孔２４を有する。取付孔２４のそれぞれには、図示しないスタッドが圧入される。スタッドの先端部には、図示しないナットが螺合される。これにより、車輪を構成するホイール及び制動用回転体を、回転フランジ１１の軸方向外側に固定する。本発明を実施する場合には、回転フランジに雌ねじ孔を形成し、該雌ねじ孔にハブボルトを直接螺合することにより、ホイール及び制動用回転体を、回転フランジの軸方向外側に固定しても良い。

内輪９は、円環形状を有しており、外周面の軸方向中間部に軸方向内側の内輪軌道１０ｂを有する。内輪９は、ハブ輪８に備えられた嵌合筒部１８に締り嵌めで外嵌されている。また、内輪９の軸方向外側の端面は、段差面１２に突き当てられており、内輪９の軸方向内側面は、かしめ部１９により押さえ付けられている。したがって、内輪９は、段差面１２とかしめ部１９との間で、軸方向両側から挟持されている。これにより、ハブ輪８と内輪９とを結合して、ハブ３を構成している。また、転動体４ａ、４ｂに、適正な予圧を付与している。

図２に示すように、内輪９は、内周面の軸方向中間部に、円筒面状の内輪円筒面９ａを有する。内輪円筒面９ａの内径は、軸方向にわたりほぼ一定である。

内輪９は、内周面の軸方向内側部に、面取り部９ｂを有する。本例では、面取り部９ｂを、曲面部９ｂ１とテーパ面部９ｂ２とから成る複合面としている。面取り部９ｂ（テーパ面部９ｂ２）の軸方向外側の端部は、内輪円筒面９ａの軸方向内側の端部に滑らかにつながっている。面取り部９ｂ（曲面部９ｂ１）の軸方向内側の端部は、内輪９の軸方向内側面の径方向内側の端部に滑らかにつながっている。

面取り部９ｂは、径方向寸法Ｈよりも大きな軸方向寸法Ｌを有する。軸方向寸法Ｌは、径方向寸法Ｈの３倍～４倍程度（図示の例では３．３倍）の大きさを有する。これにより、内輪円筒面９ａと面取り部９ｂとの境界Ｂ１を、嵌合筒部１８の内周面に備えられた内周側小径面２０と内周側接続面２２との境界Ｂ２よりも軸方向外側に配置している。

外輪２の内周面とハブ３の外周面との間には、円環形状を有する環状空間２５が備えられている。環状空間２５には、潤滑剤（グリース）が封入されている。

転動体４ａ、４ｂは、複列の外輪軌道５ａ、５ｂと複列の内輪軌道１０ａ、１０ｂとの間に、それぞれの列ごとに複数個ずつ、保持器２６ａ、２６ｂにより保持された状態で転動自在に配置されている。本例では、それぞれの転動体４ａ、４ｂとして、玉（鋼球）を使用しているが、玉に代えて円すいころを使用することもできる。また、軸方向外側の転動体４ａのピッチ円直径と、軸方向内側の転動体４ｂのピッチ円直径とを、互いに同じとしているが、軸方向外側の転動体のピッチ円直径と、軸方向内側の転動体のピッチ円直径とを、互いに異ならせることもできる。

本例のハブユニット軸受１は、環状空間２５に水分や埃などの異物が侵入したり、環状空間２５に封入したグリースが外部に漏洩したりすることを防止するために、外輪２の内周面の軸方向外側の端部とハブ輪８の外周面の軸方向中間部との間に、第１シールリング２７を設けている。さらに、外輪２の内周面の軸方向内側の端部と内輪９の外周面（肩部）との間に、第２シールリング２８を設けている。これにより、環状空間２５の軸方向両側の端部開口を、第１シールリング２７及び第２シールリング２８により塞いでいる。図示の例では、第２シールリング２８は、エンコーダ２９を備えている。このため、懸架装置などに支持固定した図示しない回転速度センサを、エンコーダ２９に対向させることで、車輪の回転速度を検出することが可能になり、ＡＢＳなどの車両制御装置の制御に利用することができる。

〔ハブユニット軸受の製造方法〕
次に、ハブユニット軸受１を構成するハブ３の製造方法について説明する。

〈鍛造工程〉
先ず、中炭素鋼などの硬質金属製の素材に、鍛造加工、具体的には熱間鍛造加工を施すことによって、図３に示したようなハブ輪中間素材３０を得る。具体的には、素材をＡ３変態点（たとえば８００℃程度）以上の温度に加熱し、金型を用いて、据え込み加工や成形加工などの熱間鍛造加工（塑性加工）を多段階で施し、ハブ輪中間素材３０を得る。

ハブ輪中間素材３０は、ハブ輪８のおおよその形状を有する。具体的には、ハブ輪中間素材３０は、軸方向内側の端部の形状を除き、ハブ輪８とほぼ同じ形状を有している。ただし、ハブ輪中間素材３０の表面性状は、ハブ輪８の表面性状とは異なる。ハブ輪中間素材３０の表面は、全体が鍛造面である。なお、ハブ輪中間素材３０には、鍛造工程後、後述する機械加工工程の前に、ショットブラスト処理を施して、表面から酸化スケールが除去されるが、本例では、ショットブラスト処理後のハブ輪中間素材３０の表面についても、鍛造面と呼ぶ。

ハブ輪中間素材３０は、軸方向外側部の径方向中央部に、軸方向外側に開口した外側凹部１３を有している。つまり、ハブ輪８に備えられた外側凹部１３は、鍛造工程によって成形され、その後の工程で加工が施されていない。

ハブ輪中間素材３０は、軸方向内側部に、円筒形状の筒状部３１を有する。筒状部３１は、その後の工程を経て固定筒部１７に加工される。筒状部３１の内周面は、鍛造工程後の状態で、熱間鍛造による抜き勾配はついているが、軸方向にわたりほぼ内径が変化しない円筒面である。ただし、後述する機械加工により形成される内周側第１円筒面３２ａと内周側第２円筒面３３ａとの径方向寸法差が大きい場合には、鍛造工程後の状態で、筒状部の内周面を、段付き円筒面としておくこともできる。また、筒状部３１の外周面についても、鍛造工程後の状態で、熱間鍛造による抜き勾配はついているが、軸方向にわたりほぼ外径が変化しない円筒面である。ただし、後述する機械加工により形成される外周大径面３１ａと外周側小径面３１ｂとの径方向寸法差が大きい場合には、鍛造工程後の状態で、筒状部の外周面を、段付き円筒面としておくこともできる。

筒状部３１の径方向内側には、筒状部３１を固定筒部１７に加工した後の状態で内側凹部１４となる、凹部３６が備えられている。

〈機械加工工程〉
次に、ハブ輪中間素材３０の表面の一部に、旋削加工（切削加工）及び研削加工などの機械加工を施す。具体的には、上述した鍛造工程の後で、かつ、後述するかしめ工程の前に、ハブ輪中間素材３０を構成する筒状部３１の内周面に対しては、軸方向内側半部にのみ旋削加工を施す。これにより、筒状部３１を、図３及び図４に示すように、径方向の厚さ寸法が相互に異なる、厚肉筒部３２と薄肉筒部３３と接続筒部３４とを有する、段付円筒形状に加工する。

厚肉筒部３２は、筒状部３１の軸方向外側部に配置されている。厚肉筒部３２は、円筒面状の鍛造面である内周側第１円筒面３２ａを内周面に有する。内周側第１円筒面３２ａの内径は、熱間鍛造による抜き勾配はついているが、軸方向にわたりほぼ一定であり、ハブ輪８の嵌合筒部１８の内周面を構成する内周側小径面２０の内径と同じである。つまり、ハブ輪中間素材３０の内周側第１円筒面３２ａは、その後の工程で加工が施されることなく、内周側小径面２０となる。

薄肉筒部３３は、筒状部３１の軸方向内側部に配置されている。薄肉筒部３３は、円筒面状の機械加工面である内周側第２円筒面３３ａを内周面に有する。内周側第２円筒面３３ａの内径は、軸方向にわたりほぼ一定であり、厚肉筒部３２の内周側第１円筒面３２ａの内径よりも大きい。内周側第２円筒面３３ａは、その後の工程を経て、ハブ輪８の嵌合筒部１８の内周面を構成する内周側大径面２１、並びに、かしめ部１９の内周面１９ａ及び軸方向内側面１９ｂに加工される。

接続筒部３４は、筒状部３１の軸方向中間部に配置されている。別の言い方をすれば、接続筒部３４は、厚肉筒部３２と薄肉筒部３３との間に配置されている。接続筒部３４は、内周側第１円筒面３２ａと内周側第２円筒面３３ａとをつなぐ、機械加工面である内周側傾斜面３４ａを内周面に有する。内周側傾斜面３４ａの内径は、軸方向内側に向かうほど直線的に大きくなる。内周側傾斜面３４ａは、その後の工程を経て、ハブ輪８の嵌合筒部１８の内周面を構成する内周側接続面２２となる。

上述のように、内周側第２円筒面３３ａ及び内周側傾斜面３４ａのそれぞれは、鍛造面（表面脱炭層）が除去されるとともに、表面粗さが小さくなった、機械加工面である。これに対し、機械加工工程後の筒状部３１の内周面を構成する残りの内周側第１円筒面３２ａは、旋削加工が施されておらず、鍛造面のままである。

つまり、本例では、鍛造工程後の筒状部３１の内周面の軸方向全範囲に機械加工を施すのではなく、続くかしめ工程において大きな引張応力が加わる軸方向内側半部に対してのみ機械加工を施し、筒状部３１の内周面にそれぞれが機械加工面である内周側第２円筒面３３ａ及び内周側傾斜面３４ａを形成する。これに対し、鍛造工程後の筒状部３１の内周面のうちで、かしめ工程においても大きな引張応力が加わることのない軸方向外側半部には、機械加工を施さずに、当該部分の内周面に鍛造面のままである内周側第１円筒面３２ａを形成している。

したがって、最終的に内側凹部１４の内周面１４ａとなる、機械加工工程後の筒状部３１の内周面には、軸方向外側から順に、鍛造面である内周側第１円筒面３２ａと、機械加工面である内周側傾斜面３４ａと、機械加工面である内周側第２円筒面３３ａとが備えられている。

さらに、機械加工工程後の筒状部３１の外周面は、軸方向外側に配置された外周側大径面３１ａと、軸方向内側に配置された外周側小径面３１ｂとを有する。

外周側大径面３１ａの外径は、軸方向にわたりほぼ一定である。また、外周側大径面３１ａの外径は、内輪９の内周面を構成する内輪円筒面９ａの内径よりも少しだけ大きい。外周側大径面３１ａの軸方向外側の端部は、隅Ｒ部３５を介して段差面１２に接続されている。

外周側小径面３１ｂは、外周側大径面３１ａよりも小さな外径を有している。外周側小径面３１ｂは、軸方向外側部に配置された緩傾斜部３１ｂ１と、軸方向中間部に配置された直線部３１ｂ２と、軸方向内側部に配置された傾斜直線部３１ｂ３とからなる。

緩傾斜部３１ｂ１の外径は、軸方向内側に向かうほど緩やか（曲線的）に小さくなる。緩傾斜部３１ｂ１の軸方向外側の端部は、外周側大径面３１ａに接続されている。直線部３１ｂ２の外径は、軸方向にわたりほぼ一定である。傾斜直線部３１ｂ３の外径は、軸方向内側に向かうほど直線的に小さくなる。

本例では、筒状部３１の外周面に備えられた、外周側大径面３１ａと外周側小径面３１ｂ（緩傾斜部３１ｂ１）との境界Ｂ３を、筒状部３１の内周面に備えられた内周側傾斜面３４ａよりも少しだけ軸方向内側に配置している。このため、厚肉筒部３２の外周面及び接続筒部３４のそれぞれの外周面は、外周側大径面３１ａにより構成されており、薄肉筒部３３の外周面の大部分は、外周側小径面３１ｂにより構成されている。また、前記境界Ｂ３は、薄肉筒部３３の外周面に備えられている。

本例の機械加工工程では、筒状部３１の内周面に対しては、内周側第２円筒面３３ａ及び内周側傾斜面３４ａを形成する旋削加工のみを施すが、ハブ輪中間素材３０のその他の部分については、機械加工を適宜施すことができる。具体的には、ハブ輪中間素材３０の外周面のうち、軸方向中間部から軸方向内側の端部にわたる範囲に、総型砥石を使用した研削加工を施す。具体的には、軸方向外側の内輪軌道１０ａ及び筒状部３１の外周面などに、研削加工を施す。また、回転フランジ１１の軸方向外側面に対して旋削加工を施す。

〈かしめ工程〉
次に、ハブ輪中間素材３０の周囲に、外輪２と転動体４ａ、４ｂとを配置し、かつ、筒状部３１に内輪９を外嵌する。具体的には、例えば、転動体４ａ、４ｂを保持器２６ａ、２６ｂに保持した状態で、外輪２の複列の外輪軌道５ａ、５ｂの径方向内側に配置し、かつ、外輪２の軸方向外側の端部に、第１シールリング２７を内嵌して外輪組立体を得る。次いで、前記外輪組立体の径方向内側に、ハブ輪中間素材３０を軸方向外側から挿入する。最後に、内輪９を、ハブ輪中間素材３０の筒状部３１に圧入により外嵌する。ただし、このような組立手順については、特に限定されず、矛盾を生じない限り、順番を入れ替えたり、同時に実施したりすることができる。

本例では、図４に示すように、筒状部３１に内輪９を締り嵌めで外嵌した状態で、内輪９の内周面に備えられた内輪円筒面９ａと面取り部９ｂとの境界Ｂ１が、筒状部３１の外周面に備えられた、外周側大径面３１ａと外周側小径面３１ｂとの境界Ｂ３よりも軸方向外側に位置している。

また、筒状部３１に内輪９を締り嵌めで外嵌した状態で、前記境界Ｂ１は、筒状部３１の内周面に備えられた内周側第１円筒面３２ａと内周側傾斜面３４ａとの境界Ｂ４（＝Ｂ２）よりも軸方向外側に位置している。このため、内輪９の内輪円筒面９ａは、筒状部３１を構成する厚肉筒部３２に対してのみ締り嵌めで外嵌されている。これにより、厚肉筒部３２には、内輪９から嵌合圧縮応力が加わる。これに対し、筒状部３１に内輪９を外嵌した状態で、内輪９の面取り部９ｂと、筒状部３１を構成する薄肉筒部３３及び接続筒部３４のそれぞれの外周面との間には、隙間が存在している。なお、本例を実施する場合に、前記境界Ｂ１を、内周側第１円筒面３２ａと内周側傾斜面３４ａとの境界Ｂ４の近傍部分と、同じ軸方向位置に配置することもできる。

筒状部３１に内輪９を締り嵌めで外嵌した後は、筒状部３１の軸方向内側部に備えられた薄肉筒部３３を、径方向外側に向けて塑性変形させる。これにより、筒状部３１から固定筒部１７（嵌合筒部１８及びかしめ部１９）を形成する。具体的には、厚肉筒部３２、接続筒部３４、及び薄肉筒部３３の軸方向外側部から嵌合筒部１８を形成し、かつ、薄肉筒部３３の軸方向中間部ないし内側部からかしめ部１９を形成する。これにより、内周側第１円筒面３２ａは、そのまま鍛造面である内周側小径面２０となり、内周側第２円筒面３３ａは、それぞれが機械加工面である、内周側大径面２１、並びに、かしめ部１９の内周面１９ａ及び軸方向内側面１９ｂとなり、内周側傾斜面３４ａは、機械加工面である内周側接続面２２となる。

上述のように筒状部３１の軸方向内側部を径方向外側に塑性変形させることで、ハブ輪中間素材３０からハブ輪８を形成する。そして、ハブ輪８と内輪９とを結合固定してハブ３を構成し、かつ、転動体４ａ、４ｂに適正な予圧を付与する。その後、外輪２の軸方向内側の端部と内輪９との間に、第２シールリング２８を装着し、ハブユニット軸受１として完成する。

以上のような構成を有し、上述のように製造される本例のハブユニット軸受１によれば、コストの上昇を抑えつつ、軽量化を図ることができる。
すなわち、本例では、ハブ輪８に備えられた内側凹部１４の内周面１４ａの軸方向全範囲を機械加工面とするのではなく、一部を機械加工面とし、残りを鍛造面としている。具体的には、内側凹部１４の内周面１４ａの軸方向内側半部を構成する、内周側接続面２２、内周側大径面２１、及び、かしめ部１９の内周面１９ａについては、機械加工面とし、内側凹部１４の内周面１４ａの軸方向外側半部を構成する内周側小径面２０については、鍛造面としている。

このため本例では、上述のようなハブ輪８を製造するために、機械加工工程において、ハブ輪中間素材３０を構成する筒状部３１の内周面に対し、軸方向全範囲に機械加工を施すのではなく、筒状部３１の内周面のうちで、続いて行うかしめ工程で大きな引張応力が加わる軸方向内側半部にのみ、機械加工を施している。具体的には、筒状部３１の内周面の軸方向内側半部に対してのみ旋削加工を施し、鍛造面（表面脱炭層）が除去されるとともに、表面粗さが小さくなった、内周側第２円筒面３３ａ及び内周側傾斜面３４ａを形成している。

一方、筒状部３１の内周面の軸方向外側半部を構成する内周側第１円筒面３２ａについては、かしめ工程においても大きな引張応力が加わらないこと、及び、内輪９の内輪円筒面９ａと径方向に重畳する位置に配置されており、筒状部３１に内輪９を締り嵌めで外嵌した際に嵌合圧縮応力が加わることから、鍛造面のままでも、輪断といった割れなどの問題が生じる可能性が低い。このため、筒状部３１の内周面の軸方向外側半部には機械加工を施さず、内周側第１円筒面３２ａを鍛造面のままとしている。

以上のように本例では、ハブユニット軸受１の軽量化のために、内側凹部１４の軸方向深さを大きくした場合にも、機械加工工程において、筒状部３１の内周面に機械加工を施す軸方向範囲（面積）を小さくできるため、加工工数の増加を抑え、加工コストの上昇を抑えることができる。この結果、本例のハブユニット軸受１によれば、コストの上昇を抑えつつ、軽量化を図ることができる。

また、本例では、かしめ工程において、筒状部３１に内輪９を外嵌した状態で、内輪９の内周面に備えられた内輪円筒面９ａと面取り部９ｂとの境界Ｂ１を、筒状部３１の外周面に備えられた外周側大径面３１ａと外周側小径面３１ｂとの境界Ｂ３よりも軸方向外側に位置させている。このため、筒状部３１の軸方向内側部を径方向外側に塑性変形させる際に、前記境界Ｂ３から内輪９に加わる径方向外向きの力を小さくすることができる。このため、内輪９に変形が生じることを防止できる。さらに本例では、前記境界Ｂ１を、筒状部３１の内周面に備えられた内周側第１円筒面３２ａと内周側傾斜面３４ａとの境界Ｂ４よりも軸方向外側に位置させて、前記境界Ｂ１と前記境界Ｂ３との軸方向距離を大きくしているため、前記境界Ｂ３から内輪９に加わる力を十分に小さくできる。

また、本例では、ハブ輪８の軸方向外側部に備えられた外側凹部１３の内面全体を鍛造面としているため、旋削加工を省略することができ、加工コストの上昇を抑えられる。

さらに本例では、ハブ輪８に関して、外側凹部１３の底面１３ｂを軸方向外側の内輪軌道１０ａよりも軸方向内側に配置し、かつ、内側凹部１４の底面１４ｂを軸方向内側の内輪軌道１０ｂよりも軸方向外側に配置するとともに、段差面１２を隔壁部１５と径方向に重畳する位置に配置している。このため、ハブユニット軸受１の軽量化と剛性確保との両立を図ることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、発明の技術思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本発明を実施する場合に、筒状部を構成する厚肉筒部と薄肉筒部と接続筒部に関して、軸方向寸法比及び厚さ寸法比については、実施の形態で示した大きさの関係に限定されず、適宜変更することができる。

本発明を実施する場合に、ハブ輪に備えられたかしめ部の形状及び外側凹部の形状、並びに、内輪の内周面に備えられた面取り部の形状については、実施の形態で説明した形状に限定されず、適宜変更することができる。

１ ハブユニット軸受
２ 外輪
３ ハブ
４ａ、４ｂ 転動体
５ａ、５ｂ 外輪軌道
６ 静止フランジ
７ 支持孔
８ ハブ輪
９ 内輪
９ａ 内輪円筒面
９ｂ 面取り部
９ｂ１ 曲面部
９ｂ２ テーパ面部
１０ａ、１０ｂ 内輪軌道
１１ 回転フランジ
１２ 段差面
１３ 外側凹部
１３ａ 内周面
１３ａ１ 第１傾斜面
１３ａ２ 第２傾斜面
１３ｂ 底面
１４ 内側凹部
１４ａ 内周面
１４ｂ 底面
１４ｂ１ 円すい凹部
１５ 隔壁部
１６ パイロット部
１７ 固定筒部
１８ 嵌合筒部
１９ かしめ部
１９ａ 内周面
１９ｂ 軸方向内側面
２０ 内周側小径面
２１ 内周側大径面
２２ 内周側接続面
２３ 隅Ｒ部
２４ 取付孔
２５ 環状空間
２６ａ、２６ｂ 保持器
２７ 第１シールリング
２８ 第２シールリング
２９ エンコーダ
３０ ハブ輪中間素材
３１ 筒状部
３１ａ 外周側大径面
３１ｂ 外周側小径面
３１ｂ１ 緩傾斜部
３１ｂ２ 直線部
３１ｂ３ 傾斜直線部
３２ 厚肉筒部
３２ａ 内周側第１円筒面
３３ 薄肉筒部
３３ａ 内周側第２円筒面
３４ 接続筒部
３４ａ 内周側傾斜面
３５ 隅Ｒ部
３６ 凹部

Claims (4)

1. 内周面に複列の外輪軌道を有し、使用時にも回転しない外輪と、
   外周面に複列の内輪軌道を有し、使用時に回転するハブと、
   前記複列の外輪軌道と前記複列の内輪軌道との間に、それぞれの列ごとに複数個ずつ配置された転動体と、を備え、
   前記ハブは、前記複列の内輪軌道のうち軸方向外側の内輪軌道を備えるハブ輪と、前記複列の内輪軌道のうち軸方向内側の内輪軌道を備える内輪と、を有し、
   前記ハブ輪は、軸方向内側部の径方向中央部に配置され、軸方向内側に開口した内側凹部と、前記内側凹部の径方向外側に配置され、前記内側凹部の内周面を画成する固定筒部と、を有し、
   前記固定筒部は、前記内輪と径方向に重畳する部分に備えられた嵌合筒部と、前記嵌合筒部よりも軸方向内側に備えられたかしめ部と、を有し、
   前記内輪は、前記嵌合筒部に外嵌され、前記かしめ部により軸方向内側面が押さえ付けられており、
   前記嵌合筒部の内周面は、軸方向外側部に配置された内周側小径面と、軸方向内側部に配置され、かつ、前記内周側小径面よりも大きな内径を有する内周側大径面と、前記内周側小径面と前記内周側大径面とをつなぐ内周側接続面とを有し、
   前記内周側接続面、前記内周側大径面、及び、前記かしめ部の内周面は、機械加工面であり、
   前記内周側小径面は、鍛造面である、
   ハブユニット軸受。
2. 前記内輪の内周面は、円筒面状の内輪円筒面と、前記内輪円筒面と前記内輪の軸方向内側面との間に備えられた面取り部とを有し、
   前記内輪円筒面と前記面取り部との境界が、前記内周側小径面と前記内周側接続面との境界よりも軸方向外側に配置されている、
   請求項１に記載したハブユニット軸受。
3. 請求項１～２のうちのいずれか１項に記載したハブユニット軸受の製造方法であって、
   鍛造工程と、機械加工工程と、かしめ工程と、を備え、
   前記鍛造工程は、素材に鍛造加工を施して、軸方向内側部に円筒形状の筒状部を備えたハブ輪中間素材を得る工程であり、
   前記機械加工工程は、前記鍛造工程後でかつ前記かしめ工程前に、前記筒状部の内周面に対しては、軸方向内側半部にのみ機械加工を施して、前記筒状部を、軸方向外側部に配置され、かつ、円筒面状の鍛造面である内周側第１円筒面を内周面に有する厚肉筒部と、軸方向内側部に配置され、かつ、前記内周側第１円筒面よりも大きな内径を有する円筒面状の機械加工面である内周側第２円筒面を内周面に有する薄肉筒部と、前記厚肉筒部と前記薄肉筒部との間に配置され、かつ、前記内周側第１円筒面と前記内周側第２円筒面とをつなぐ機械加工面である内周側傾斜面を内周面に有する接続筒部とを有する、段付円筒形状に加工する工程であり、
   前記かしめ工程は、前記筒状部に前記内輪を外嵌した後、前記筒状部の軸方向内側部を径方向外側に塑性変形させることで、前記筒状部から前記嵌合筒部及び前記かしめ部を形成する工程である、
   ハブユニット軸受の製造方法。
4. 前記筒状部の外周面は、軸方向外側に配置された外周側大径面と、軸方向内側に配置され、かつ、前記外周側大径面よりも小さな外径を有する外周側小径面と、を有し、
   前記外周側大径面と前記外周側小径面との境界は、前記内周側傾斜面よりも軸方向内側に配置されている、
   請求項３に記載したハブユニット軸受の製造方法。
   

Images