JP3622458B2 - Rolling bearing unit for wheel support - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明に係る車輪支持用転がり軸受ユニットは、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に利用する。
【0002】
【従来の技術】
自動車の車輪は、車輪支持用転がり軸受ユニットにより懸架装置に支持する。図17は、従来から広く実施されている車輪支持用転がり軸受ユニットの第1例を示している。この車輪支持用転がり軸受ユニット1は、請求項1に記載した内側部材に相当する、ハブ2と、内輪3と、外輪4と、複数個の転動体5、5とを備える。このうちのハブ2の外周面の外端部(外とは、自動車への組み付け状態で幅方向外寄りとなる側を言い、図4〜6を除く各図の左側となる。反対に幅方向中央寄りとなる側を内と言い、図4〜6を除く各図の右側となる。)には、車輪を支持する為の第一のフランジ6を形成している。又、このハブ2の中間部外周面には第一の内輪軌道7を、同じく内端部には外径寸法が小さくなった段部8を、それぞれ形成している。
【0003】
上記段部8には、外周面に第二の内輪軌道9を形成した、上記内輪3を外嵌している。又、上記ハブ2の内端部には雄ねじ部10を形成し、この雄ねじ部10の先端部を、上記内輪3の内端面よりも内方に突出させている。そして、この雄ねじ部10に螺合したナット11と上記段部8の段差面12との間で上記内輪3を挟持する事により、この内輪3を上記ハブ2の所定位置に結合固定している。尚、上記雄ねじ部10の先端部外周面には、係止凹部14を形成している。そして、上記ナット11を所定のトルクで緊締した後、このナット11の一部で上記係止凹部14に整合する部分を直径方向内方にかしめ付ける事により、このナット11の緩み止めを図っている。
【0004】
又、上記外輪4の内周面には、上記第一の内輪軌道7と対向する第一の外輪軌道15及び上記第二の内輪軌道9に対向する第二の外輪軌道16を形成している。そして、これら第一、第二の内輪軌道7、9と第一、第二の外輪軌道15、16との間に上記転動体5、5を、それぞれ複数個ずつ設けている。尚、図示の例では、転動体5、5として玉を使用しているが、重量の嵩む自動車用の転がり軸受ユニットの場合には、これら転動体としてテーパころを使用する場合もある。
【0005】
上述の様な車輪支持用転がり軸受ユニット1を自動車に組み付けるには、上記外輪4の外周面に形成した第二のフランジ17により、この外輪4を懸架装置に固定し、上記第一のフランジ6に車輪を固定する。この結果、この車輪を懸架装置に対し回転自在に支持する事ができる。
【0006】
又、米国特許第5490732号明細書には、図18に示す様な構造の車輪支持用転がり軸受ユニット1が記載されている。この従来構造の第2例の場合には、外周面に第一のフランジ6を設けたハブ18の外周面に第一の内輪41と第二の内輪3とを外嵌している。そして、上記ハブ18の内端部で第二の内輪3の内端面よりも内方に突出した部分を直径方向外方に折り曲げる事によりかしめ部19を形成し、このかしめ部19と上記ハブ18の中間部外周面で上記第一のフランジ6の基部に設けた段差面12aとの間で、上記第一、第二の内輪41、3を挟持している。即ち、上記ハブ18の内端部で上記第二の内輪3よりも内方に突出した部分に形成した円筒部を直径方向外方にかしめ広げる事で上記かしめ部19を形成し、このかしめ部19により上記第一、第二の内輪41、3を、上記段差面12aに向け抑え付けている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
図17に示した従来構造の第1例の場合には、雄ねじ部10の先端部に係止凹部14を形成する作業、及びナット11の一部を直径方向内方にかしめ付ける作業が必要になる。この為、車輪支持用転がり軸受ユニット1の部品製造作業及び組立作業が面倒になり、コストが嵩む。
【0008】
又、図18に示した第2例の構造の場合、ハブ18に対して第一、第二の内輪41、3を結合固定する為のかしめ部19を、上記ハブ18に形成する必要がある。従って、上記ハブ18を、上記かしめ部19を形成可能な材料により造る必要がある。図18に示した第2例の構造の場合には、上記ハブ18自体には内輪軌道を設けず、このハブ18に外嵌した第一、第二の内輪41、3の外周面に第一、第二の内輪軌道7、9を設けている為、上記ハブ18の材料として上記かしめ部19を形成し易い、炭素の含有率が0.45重量%未満の炭素鋼を使用できる。但し、上述の様なかしめ部19の加工に伴い、上記ハブ18に外嵌した第二の内輪3には大きな荷重が加わる。この為、上記第二の内輪3が変形して、転がり軸受ユニットの(正又は負の)内部隙間が、所望値からずれる可能性がある。そして、上記内部隙間が適正値からずれた場合には、上記第二の内輪3の外周面に形成した第二の内輪軌道9の転がり疲れ寿命の低下を招く事になる。
【0009】
この様な不都合は、図17に示した構造と図18に示した構造とを組み合わせ、ハブ2に第一のフランジ6と第一の内輪軌道7とを設けた構造で、内輪3を上記ハブ2に対しかしめ部19により結合固定する構造の場合にも発生する。更に、この様な構造を採用した場合には、図18に示した従来構造のハブ18の様に、上記ハブ2を炭素の含有率が0.45重量%未満の炭素鋼により造ると、第一の内輪軌道7部分の硬度を十分に高くできず、十分な耐久性を確保できない。
本発明はこの様な事情に鑑みて、低コストでしかも十分な耐久性を有する車輪支持用転がり軸受ユニットを提供すべく発明したものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、一端部外周面に第一のフランジ(6)を、中間部外周面に第一の内輪軌道(7)を、それぞれ形成した内側部材(2b、2c、51)と、この内側部材(2b、2c、51)の他端部に形成された、上記第一の内輪軌道(7)を形成した部分よりも外径寸法が小さくなった段部(8)と、外周面に第二の内輪軌道(9)を形成して上記段部(8)に外嵌した内輪(3)と、内周面に上記第一の内輪軌道(7)に対向する第一の外輪軌道(15)及び上記第二の内輪軌道(9)に対向する第二の外輪軌道(16)を、外周面に第二のフランジ(17)を、それぞれ形成した外輪(4)と、上記第一、第二の内輪軌道(7、9)と上記第一、第二の外輪軌道(15、16)との間に、それぞれ複数個ずつ設けられた転動体(5)とを備え、上記内側部材(2b、2c、51)の他端部で少なくとも上記段部(8)に外嵌した内輪(3)よりも突出した部分を直径方向外方にかしめ広げる事で形成したかしめ部(19、19a)により、上記段部(8)に外嵌した内輪(3)をこの段部(8)の段差面(12)に向け抑え付けて、この段部(8)に外嵌した内輪(3)を上記内側部材(2b、2c、51)に結合固定している。
特に、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットに於いては、上記内側部材(2b、2c、51)は少なくとも上記内輪(3)の突き当て面である段差面(12)を含む上記段部(8)の一端部分から、上記第一の内輪軌道(7)部分を含み、上記第一のフランジ(6)の基端部の側面部分までを連続して焼き入れ処理により硬化させると共に少なくとも上記内側部材(2b、2c、51)の他端部で上記内輪(3)よりも突出した部分には上記焼き入れ処理を施さずに生のままとしている。
【0011】
又、少なくとも上記段部の隅角部で、上記内輪を外嵌固定する円筒状の外周面とこの内輪の端面を突き当てる段差面との連続部に好ましくは、断面形状が四分の一円弧状である曲面部(隅R部)を形成する。そして、この曲面部の断面の曲率半径を、2.5±1.5mmの範囲に規制する。
【0012】
【0013】
【0014】
【作用】
上述の様に構成する本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットにより、懸架装置に対して車輪を回転自在に支持する作用は、従来から知られている車輪支持用転がり軸受ユニットと同様である。
特に、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、十分な耐久性を確保しつつ低コスト化を図れる。
【0015】
【0016】
又、内輪を軸受鋼等の高炭素鋼製とし、心部まで焼き入れ硬化させた場合には、かしめ部の加工に伴って上記内輪に大きな荷重が加わった場合でも、この内輪の変形を防止して、転がり軸受ユニットの(正又は負の)内部隙間が、所望値からずれる事を防止できる。即ち、内側部材の他端部で内輪よりも突出した部分又はこの内側部材に設けた円筒部をかしめ広げて上記かしめ部を形成する際には、この内側部材の他端部で内輪よりも突出した部分又は円筒部に、直径方向外方に向く大きな荷重を付与する必要がある。この結果、上記かしめ部の形成作業に伴って上記内輪の内周面及び端面に、大きな面圧が作用する。従って、上記内輪の硬度が低いと、上記面圧によりこの内輪が変形して、上記転がり軸受ユニットの内部隙間が所望値からずれてしまう。これに対して、上記内輪を軸受鋼等の高炭素鋼製とし、心部まで焼き入れ硬化させた場合には、この内輪の硬度が十分に高く、上記大きな面圧に拘らず、この内輪が変形する事を防止して、上記内部隙間を所望値に保てる。又、第二の内輪軌道の直径が変化したり、形状精度(真円度、断面形状)が悪化する事を防止して、この第二の内輪軌道の転がり疲れ寿命の低下防止を図れる。
【0017】
尚、内側部材を構成する炭素鋼中の炭素の含有量を0.45〜1.10重量%とし、この内側部材の他端部で内輪よりも突出した部分又はこの他端部に形成した円筒部の硬度を、かしめ加工前に於いてHv200〜300とすれば、第一の内輪軌道部分の硬度を確保し、しかも上記内側部材の他端部で内輪よりも突出した部分又は上記円筒部のかしめ広げ作業を十分に行なえる。尚、内側部材を構成する炭素鋼中の炭素の含有量を0.45〜0.60重量%とすれば、鍛造後に焼鈍を行なわなくとも良い。又、鍛造後に冷却速度を簡易的に制御して、上記内側部材の他端部で内輪よりも突出した部分又は上記円筒部の硬さをHv200〜300にできる。これに対して、内側部材を構成する炭素鋼中の炭素の含有量を0.60〜1.10重量%とした場合には、鍛造後に焼鈍を行なう。
【0018】
【0019】
【発明の実施の形態】
図1〜4は、本発明の実施の形態の第1例を示している。本例の車輪支持用転がり軸受ユニット1aは、請求項1に記載した内側部材に相当するハブ2bと、内輪3と、外輪4と、複数個の転動体5、5とを備える。このうちのハブ2bの外周面の外端寄り部分には、車輪を支持する為の第一のフランジ6を形成している。又、この第一の内輪部材2bの中間部外周面には第一の内輪軌道7を、同じく内端部には外径寸法が小さくなった段部8を、それぞれ形成している。この様なハブ2bは、炭素の含有率が0.45〜1.10重量%である炭素鋼製の素材に鍛造を施す事により、一体に造っている。
【0020】
又、この様なハブ2bの一部外周面で図1に斜格子で示した部分、即ち、上記第一の内輪軌道7部分、上記第一のフランジ6の基端部の側面部分、及び上記段部8の基半部分(内輪3の突き当て面である段差面12から、この内輪3の嵌合部である円筒状の外周面の一部)には、高周波焼き入れ、浸炭焼き入れ、レーザ焼き入れ等の焼き入れ処理を施して、当該部分の硬度を、Hv550〜900程度に高くしている。尚、上記各焼き入れ処理のうち、高周波焼き入れ処理が、処理コストが低廉である為、最も好ましい。これに対して、浸炭焼き入れ処理は硬化させない部分に防炭メッキ処理を施す必要がある為、処理コストが嵩む。又、レーザ焼き入れ処理は設備費が嵩む。
【0021】
尚、上記斜格子で示した焼き入れ処理を施す部分のうち、上記第一の内輪軌道7部分は、上記転動体5の転動面との当接に基づいて大きな面圧を受ける為、転がり疲れ寿命を確保する為に硬化させる。又、上記第一のフランジ6の基端部の側面部分は、車輪を固定した上記第一のフランジ6から受けるモーメント荷重に拘らず、上記基端部分が変形する事を防止する為に硬化させる。更に、上記段部8の基半部分のうち、上記段部8の一部外周面部分は、上記内輪3の嵌合圧力及び上記複数の転動体5から上記内輪3が受けるラジアル荷重に拘らず、この段部8の外周面が変形するのを防止したり、更には、上記内輪3との嵌合部であるこの段部8の外周面に、フレッチング摩耗が発生する事を防止する為に硬化させる。又、上記段部8の段差面12部分は、後述するかしめ作業により上記内輪3に加わる軸方向荷重に拘らず、この段差面12が変形するのを防止したり、更には、上記内輪3の外端面との当接面であるこの段差面12に、フレッチング摩耗が発生する事を防止する為に硬化させる。又、上記段部8の外周面と上記段差面12との連続部である隅R部分は、応力集中により変形する事を防止する為に硬化させる。尚、好ましくは、この隅R部分の断面の曲率半径を、2.5±1.5mmの範囲に規制する。この部分の曲率半径が1mm未満になると、応力集中により亀裂等の損傷を発生する可能性が生じる。反対に、上記部分の曲率半径が4mmを超えると、上記内輪3の端部内周縁と干渉し易くなって、車輪支持用転がり軸受ユニットが難しくなる。
【0022】
尚、上記斜格子で示した焼き入れ硬化層の内端の軸方向位置(図1のイ点)は、上記内輪3の周囲に配置した複数個の転動体5の中心の軸方向位置(図1のロ点)よりも内側(図1の右側)で、後述するかしめ部19の基端(かしめ部の外径が段部8の外径よりも大きくなり始める部分)の軸方向位置(図1のハ点)よりも外側(図1の左側)とする。上記焼き入れ硬化層の内端位置をこの様に規制する理由は、上記段部8の外周面部分に存在する焼き入れ硬化層の表面積をできるだけ広くし、しかも上記かしめ部19の加工を容易にすると共に、上記焼き入れ硬化層の存在に基づいてこのかしめ部19に亀裂等の損傷が発生しない様にする為である。尚、上述の様な焼き入れ硬化層は、必要とする部分毎に不連続に形成しても良いが、図1に示した本例の様に、隣り合う焼き入れ硬化層同士を連続して形成すれば、ハブ2bの強度及び耐久性の向上を図れる。
【0023】
上記ハブ2bの内端部には、上記内輪3を固定する為のかしめ部19を構成する為の円筒部20を形成している。図示の例では、この円筒部20の肉厚は、図3に示した、この円筒部20を直径方向外方にかしめ広げる以前の状態で、先端縁に向かう程小さくなっている。この為に図示の例の場合には、上記ハブ2bの内端面に、凹部に向かう程次第に内径が小さくなるテーパ孔21を形成している。又、上記内輪3は、SUJ2等の高炭素クロム軸受鋼の様な高炭素鋼製とし、心部まで焼き入れ硬化させている。
【0024】
尚、上記ハブ2bを構成する炭素鋼中の炭素の含有量は前述の様に0.45〜1.10重量%とし、少なくとも上記ハブ2bの他端部に形成した円筒部20の硬度は、図3に示したかしめ加工前に於いてHv200〜300とする。この様な条件を満たす事により、前記第一の内輪軌道7部分に必要とする硬度(Hv550〜900)を確保し、しかも上記円筒部20のかしめ広げ作業を十分に行なえる。即ち、上記円筒部20をかしめ広げてかしめ部19とする際に、この円筒部20の硬度がHv300を越えていると、形成されたかしめ部19にクラックが発生したり、かしめが不十分となってかしめ部19と内輪3とが密着しなくなって上記ハブ2bに対するこの内輪3の締結力が小さくなったりする。又、上記かしめ部19を形成する為に要する荷重が過大になって、かしめ作業に伴って各軌道面や転動体5、5に圧痕等の損傷を生じ易くなる他、各部の寸法精度が悪化する可能性を生じる。又、ハブ2bの機械加工が困難になる。即ち、加工時間が長くなると共に工具寿命が低下し、コスト上昇を招く。
【0025】
上記ハブ2bを構成する炭素鋼中の炭素の含有量が1.10重量%を越えると、上記円筒部20の硬度をHv300以下に抑える事が難しくなる為、上記ハブ2bを構成する炭素鋼中の炭素の含有量の上限を1.10重量%とした。反対に、上記円筒部20の硬度がHv200に達しないと、この円筒部20をかしめる事により形成したかしめ部19の硬度を確保できず、やはりこのかしめ部19による上記内輪3の締結力が不足する。上記ハブ2bを構成する炭素鋼中の炭素の含有量が0.45重量%に達しないと、第一の内輪軌道7部分に必要とする硬さ(Hv550〜900)を確保できず、この第一の内輪軌道7部分の寿命が低下する為、上記ハブ2bを構成する炭素鋼中の炭素の含有量の下限を0.45重量%とした。
【0026】
尚、上記ハブ2bは、上述の様な理由で炭素の含有量を0.45〜1.10重量%とした炭素鋼に鍛造加工を施す事により造るが、炭素の含有量が0.45〜0.60重量%の場合には、鍛造後に焼鈍処理を施す必要はない。即ち、鍛造後の冷却速度を簡易的に制御する事により、少なくとも上記円筒部20の硬度をHv200〜300に範囲に収める事が可能である。従って、上記ハブ2bを鍛造加工により造った後、上記円筒部20をかしめ部19に加工する作業を、焼鈍処理を行なう事なく可能になって、このかしめ部19を備えた車輪支持用転がり軸受ユニットを低コストで造れる。
【0027】
これに対して、上記ハブ2bを構成する炭素鋼中の炭素の含有量を0.60〜1.10重量%とした場合には、上記ハブ2bを鍛造加工により造った後、焼鈍する必要がある。即ち、炭素鋼中の炭素の含有量を0.60〜1.10重量%とした場合でも、鍛造後の冷却速度を制御する事により、上記円筒部20の硬度をHv200〜300程度にする事は可能ではある。但し、冷却速度を相当に小さく(遅く)する必要がある為、長時間を要し、専用の設備も必要になる。この為、上記冷却速度を制御するよりも焼鈍を行なった方が、生産効率の確保並びに生産設備の簡素化の面から好ましい。又、一度焼鈍を行なった方が、上記ハブ2bの必要個所を焼き入れする際の焼き入れ性が良くなる。そこで、このハブ2bを鍛造加工により造った後、焼鈍処理を施して、少なくとも上記円筒部20の硬度をHv200〜300程度にする。尚、上記ハブ2bを構成する炭素鋼中の炭素の含有量を0.60〜1.10重量%とした場合で、鍛造後の冷却速度を遅くせず、焼鈍処理も行なわない場合には、前述した様な上記炭素鋼中の含有量が1.10重量%を越えた場合と同様の問題を生じる。ちなみに、上記炭素鋼中の含有量が1.10重量%を越えた場合には、鍛造後の冷却速度を遅くしたり、焼鈍処理を施した場合でも、上記円筒部20の硬度をHv300以下に抑える事が難しくなる。
【0028】
上記ハブ2bの内端部に上記内輪3を固定すべく、上述の様な円筒部20の先端部をかしめ広げるには、上記ハブ2bが軸方向にずれ動かない様に固定した状態で、図2に示す様に、押型22を上記円筒部20の先端部に強く押し付ける。この押型22の先端面(図2の左端面)中央部には、上記円筒部20の内側に押し込み自在な円錐台状の凸部23を形成し、この凸部23の周囲に断面円弧状の凹部24を、この凸部23の全周を囲む状態で形成している。尚、この凹部24の断面形状、並びに外径R24及び深さD24は、上記円筒部20を塑性変形させて上記かしめ部19を形成する際に、この円筒部20を構成する金属(炭素鋼)に圧縮方向の力を付与しつつ、所定の形状及び大きさを有する上記かしめ部19を形成する様に規制する。即ち、上記凹部24の断面形状は、この凹部24により上記円筒部20の先端部を塑性変形させる事により得られるかしめ部19の断面形状が、基端部から先端部に向かう程厚さ寸法が漸次小さくなる様に、特にこの厚さ寸法が先端部で急激に小さくなる様に、外径側に向かう程曲率半径が小さくなる複合曲面としている。又、外径R24は、形成すべきかしめ部19の外径R19と同じか、このかしめ部19の外径R19よりも僅かに小さい程度(R24≦R19)にしている。更に、深さD24は、上記内輪3の内端部内周面及び内端面との間で上記円筒部20の先端部を挟持する事により上記かしめ部19を形成した状態で、上記押型22の先端面と上記内輪3の内端面との間に隙間25が残留する様に規制する。
【0029】
上述の様な形状並びに寸法の凸部23と凹部24とを有する押型22を上記円筒部20の先端部に押し付ければ、この円筒部20の先端部を直径方向外方にかしめ広げて、上記かしめ部19を形成する事ができる。そして、このかしめ部19とハブ2bの内端部に形成した段部8の段差面12との間で上記内輪3を挟持して、この内輪3を上記ハブ2bに固定できる。図示の例の場合には、上記円筒部20の内端面を塑性変形させる事により上記かしめ部19を形成する最終段階で、上記凹部24の内面からこのかしめ部19の外径面に、直径方向内方に向く圧縮力が作用する。従って、このかしめ部19の外周縁に亀裂等の損傷が発生する事を、有効に防止できる。又、上記かしめ部19の基端部外径面が当接する、上記内輪3の内端開口周縁部には、断面円弧状の曲面部26を形成している。従って、上記かしめ部19の基端部の曲率半径が小さくなる事はなく、この基端部にも無理な応力が加わりにくくなる。
【0030】
上述の様に本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、上記ハブ2bを、炭素の含有量が0.45〜1.10重量%の炭素鋼製とし、前記第一の内輪軌道7部分を焼き入れ処理により硬化させている為、上記第一の内輪軌道7表面の転がり疲れ寿命を、転動体5、5から繰り返し加えられる負荷に拘らず、十分に確保できる。一方、上記円筒部20には焼き入れ処理を施す事なく、生のままとしている。この為、上記円筒部20を塑性変形させる為に要する力が徒に大きくなったり、或は上記円筒部20を塑性変形させる場合にこの円筒部20に亀裂等の損傷が発生し易くなる事はない。従って、上述の様に第一の内輪軌道7部分の硬度を高くしてこの第一の内輪軌道7部分の転がり疲れ寿命を確保した場合でも、上記ハブ2bと内輪3とを結合する為のかしめ部19の加工が面倒になる事はない。しかも、上記内輪3を軸受鋼等の高炭素鋼製とし、心部まで焼き入れ硬化させている為、上記かしめ部19の加工に伴って上記内輪3に大きな荷重が加わった場合でも、この内輪3の変形を防止して、転がり軸受ユニットの内部隙間が、所望値からずれる事を防止できる。又、上記内輪3の外周面に形成した第二の内輪軌道9の直径が変化したり、精度が悪化する事を防止して、この第二の内輪軌道9の転がり疲れ寿命の低下防止を図れる。
【0031】
更に、図示の例の場合には、かしめ部19を形成する為の円筒部20の肉厚を先端縁に向かう程小さくしている為、上記ハブ2bを炭素の含有量が0.45〜1.10重量%の炭素鋼により造った場合でも、上記円筒部20の先端部を前述の様な押型22により塑性変形させて上記かしめ部19を形成する為に要する力が、徒に大きくなる事がない。この為、かしめ作業に伴ってかしめ部19に亀裂等の損傷が発生したり、或はかしめ部19により固定する内輪3に、この内輪3の直径を予圧や転がり疲れ寿命等の耐久性に影響を及ぼす程大きく変える様な力が作用する事を、より確実に防止できる。特に、図示の例では、かしめ部19の先端部に圧縮応力を作用させると共に、このかしめ部19の基端部の曲率半径を大きくしている為、このかしめ部19の損傷防止をより有効に図れる。尚、転動体5、5を設けた空間27の外端開口部はシールリング28により、内端開口部は蓋体29により、それぞれ塞いで、上記空間27に塵芥が進入したり、或はこの空間から潤滑油等が漏出するのを防止している。
【0032】
次に、図1〜4に示す様な構造を実現する場合に於ける、各部の寸法の適正値に就いて説明する。尚、この値は、一般的な乗用車に組み込む車輪支持用転がり軸受ユニットの場合、即ち、ハブ2bに固定すべき内輪3の内径r3 が20〜60mm程度、同じく長さ寸法L3 が15〜40mm程度の場合で、ハブ2bの材質を、炭素の含有量が0.45〜1.10重量%である炭素鋼とし、内輪3の材質をSUJ2等の高炭素クロム軸受鋼とした場合に関するものである。
先ず、上記かしめ部19を加工する以前に於ける上記円筒部20の先端部の厚さ寸法t20は、1.5〜5mmの範囲が好ましい。又、この円筒部20の基端部の厚さ寸法T20は、5〜10mmの範囲が好ましい。これら先端部及び基端部の厚さ寸法t20及びT20をこの範囲に規制すれば、かしめ部19に亀裂等の損傷が発生する事を防止し、且つ、このかしめ部19による上記内輪3の支持剛性を確保できる。
即ち、変形量が多くなる円筒部20の先端部を薄肉にし、この先端部を容易に塑性変形できる様にして、上記損傷の発生防止を有効に図れる。又、上記内輪3を前記段差面12に向け抑え付ける為に利用する、上記円筒部20の基端部を厚肉にして、上記内輪3の支持強度を十分に確保できる。
【0033】
又、上記円筒部20の長さ寸法L20は、8〜20mm程度とする事が好ましい。この長さ寸法L20が小さ過ぎる(L20<8mm)と、上記かしめ部19を十分に形成できなかったり、或は形成時にかしめ部19の一部に亀裂等の損傷が発生し易くなる。これに対して、上記長さ寸法L20が大き過ぎる(L20>20mm)と、ハブ2bの内端部に存在する中空部の長さ寸法が長くなり過ぎて、このハブ2bの強度が低くなり、上記内輪3に加わるラジアル荷重に基づいて上記ハブ2bの内端部が変形し易くなる。尚、上述の様な寸法に規制した円筒部20を塑性変形させて上記かしめ部19とする作業は、鍛造加工、揺動プレス加工により行なう事が好ましい。
【0034】
又、複数の転動体5から上記内輪3に加わる荷重の作用線(転動体5の接触角を表す図2の鎖線αに一致する)は、この内輪3の内周面と前記段部8との嵌合面を通過し、上記かしめ部19を通過する事がない様にする。この様に規制する理由は、上記荷重が、かしめ部19を直径方向内方に直接変形させる力として働かない様にして、このかしめ部19が変形或は破損するのを防止する為である。
【0035】
次に、上記内輪3のうち、第二の内輪軌道9よりも外側寄り部分(図3のA−A線部分)の断面積S3 と、当該部分に於けるハブ2bの断面積S2bとの関係に就いては、S3 <S2bとし、更に好ましくはS3 ≦0.94S2bとする。これら各部の断面積をこの様に規制する理由は、上記ハブ2bに対する上記内輪3の支持強度を確保する為である。
即ち、上記かしめ部19と前記段差面12との間で上記内輪3を挟持した状態で、この内輪3を軸方向に押圧してこの内輪3の回転を防止する力(軸力)は、上記ハブ2b及び内輪3の軸方向に亙る歪み量の差で定まる。即ち、かしめ加工中は、内輪3の弾性変形量がハブ2bの弾性変形量よりも大きい。そして、かしめ加工終了後は、これら内輪3及びハブ2bが弾性復帰して、この内輪3に軸方向の力(軸力)が付与される。内輪3を構成する材料とハブ2bを構成する材料とは、弾性係数がほぼ同じである為、上述の様にS3 <S2bとすれば、かしめ加工中の弾性変形量はハブ2bよりも内輪3の方が大きい。従って、各部の断面積をこの様に規制すれば、上記内輪3に十分な圧縮荷重を付与し続けて、上記内輪3がハブ2bに対して回転する、所謂クリープの発生を有効に防止できる。
【0036】
次に、内輪3の周囲に配置した複数の転動体5が玉である場合、この転動体5の中心Oから上記内輪3の内端面までの距離LO3は、転動体5の直径D5 の0.75倍以上(LO3≧0.75D5 )とする事が好ましい。この距離LO3を或る程度以上確保する理由は、上記かしめ部19の形成作業に伴って、上記転動体5の転動面が当接する、前記第二の内輪軌道9部分の直径が大きくなったり、精度(真円度、断面形状)が悪化する事を防止する為である。即ち、この距離LO3が小さ過ぎると、上記かしめ部19の基端部が上記第二の内輪軌道9の内径側部分に存在する様になって、上記かしめ部19の形成作業に伴い、上記第二の内輪軌道9部分の直径が無視できない程度に大きくなったり上記精度が悪化する可能性が生じる。
【0037】
次に、前述したかしめ部19の外径R19は、内輪3の内径r3 と、この内輪3の外端部で上記第二の内輪軌道9から外れた部分の外径R3 との関係で、次の範囲に規制する事が好ましい。
r3 +0.7(R3 −r3 )≦R19≦r3 +1.3(R3 −r3 )
上記かしめ部19の外径R19をこの範囲に規制する事により、このかしめ部19に割れ等の損傷が発生する事を防止し、且つ、上記ハブ2bに対する上記内輪3の支持強度を確保できる。
上記外径R19が上記範囲よりも大きい方向にずれると、上記損傷が発生し易くなる。反対に、上記外径R19が上記範囲よりも小さい方向にずれると、上記支持強度を確保する事が難しくなる。
【0038】
更に、前記曲面部26の断面形状は、次の様に規制する事が好ましい。先ず、この曲面部26の始点寄りに傾斜面部分を設け、この傾斜面部分が上記内輪3の中心軸に対し傾斜する角度θ26を、10〜45度とする。又、上記内輪3の内周面と上記傾斜面部分とを連続させる部分の曲率半径r26を、2〜8mmとする。更に、上記傾斜面部分と上記内輪3の端面とを連続させる部分の曲率半径R26を、3〜10mmとする。
上記曲面部26の断面形状をこの様に規制する事により、前記円筒部20を塑性変形させて上記かしめ部19を形成する際に、このかしめ部19の基端部分に過大な応力が発生する事がなくなり、この基端部分の破損防止を図れる。
【0039】
又、上記円筒部20を塑性変形させて(かしめ広げて)上記かしめ部19を形成する作業は、図5〜6に示す様な揺動プレス装置43を使用して行なう事が好ましい。この揺動プレス装置43は、押型22と、抑え治具44と、ホルダ45とを備える。このうちのホルダ45は、十分に大きな剛性を有する金属材により有底円筒状に構成しており、底部46の上面は、ハブ2bの外端部をがたつきなく突き当て自在な形状としている。又、上記抑え治具44は、それぞれが半円弧形に構成した治具素子47、47を組み合わせる事により全体を円輪状に構成したもので、内周縁部に円筒状の抑え部48を備える。又、これら各治具素子47、47の外周縁並びに上記ホルダ45の上端開口部内周面は、上方に向かう程直径が大きくなる方向に傾斜したテーパ面としている。上記各治具素子47、47を、通孔49、49を挿通した図示しないボルトにより、上記ホルダ45の上部内周面に設けた取付部51に結合固定する過程で上記各治具素子47、47は、上記テーパ面同士の係合に基づき、直径方向内方に変位する。そして、これら各治具素子47、47により構成する上記抑え治具44の抑え部48の内周面を、内輪3の外周面に強く押し付ける。この様に構成する為、上記抑え治具44は、上記内輪3の外径が、寸法公差(50μm)の範囲内でずれても、この内輪3を十分に強く抑え付ける事ができる。
【0040】
上記円筒部20をかしめ広げて上記かしめ部19を形成する際には、上記ホルダ45を介して上記ハブ2bを上方に押圧しつつ、上記押型22を揺動回転させる。即ち、この押型22の中心軸と上記ハブ2bの中心軸とを角度θだけ傾斜させた状態で、この押型22を、このハブ2bの中心軸を中心として回転させる。この様な揺動プレスにより上記かしめ部19を形成する際には、上記押型22の円周方向の一部が前記円筒部20を押圧する事になり、上記かしめ部19への加工作業は部分的に且つ円周方向に連続して進行する事になる。この為、一般的な鍛造加工により上記かしめ部19を形成する場合に比べて、加工時に上記円筒部20に加える荷重を小さくできる。尚、上記抑え治具44は、上記押型22によるかしめ部19の加工時に上記ハブ2bが振れる事を防止して、各軌道面や転動体5、5等、構成各部の寸法並びに形状精度が悪化する事を防止する。
【0041】
尚、上記押型22の傾斜角度(揺動角度)θ、揺動回転速度、押し付け荷重等は、上記かしめ部19を加工すべき車輪支持用転がり軸受ユニットの大きさ等に応じて設計的に定めるが、例えば、前述した様な形状及び寸法の円筒部20を有する、一般的な乗用車用の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合、次の範囲に定める。先ず、傾斜角度θに関しては、0.5〜5.0度程度が好ましい。この傾斜角度θが0.5度未満の場合には、上記円筒部20を塑性変形させて上記かしめ部19とする為に要する荷重が大きくなり、各軌道面、転動体の寸法精度並びに形状精度が悪化したり、圧痕等が生じ易くなる。反対に、上記傾斜角度θが5度を越えると、上記円筒部20を塑性変形させて上記かしめ部19とする際に上記ハブ2bが直径方向に振られて、前記抑え治具44によってこのハブ2bを十分に保持できなくなり、やはり各軌道面、転動体の寸法精度並びに形状精度が悪化したり、圧痕等が生じ易くなる。
【0042】
又、揺動回転速度に関しては、100〜500r.p.m.(min-1 )程度が好ましい。この揺動回転速度が100r.p.m.未満の場合には、加工時間が徒に長くなる。反対に、500r.p.m.を越えると、加工硬化により、得られるかしめ部19が硬くなり、割れ等の損傷を発生し易くなる。
更に、上記押し付け荷重に関しては、15〜50t程度が好ましい。この押し付け荷重が15t未満の場合には、上記円筒部20を十分に塑性変形させる事ができず、良好なかしめ部19を得られない為、上記ハブ2bに対する前記内輪3の結合強度が不足する。反対に、上記押し付け荷重が50tを越えると、各軌道面、転動体の寸法精度並びに形状精度が悪化したり、圧痕等が生じ易くなる。
尚、上述の様な揺動プレス装置43によりかしめ部19を形成する事による作用・効果は、上記ハブ2b及び内輪3を構成する金属材料の種類に関係なく得られる。
【0043】
次に、図7は、本発明の実施の形態の第2例を示している。本例は、車輪の回転速度を検出する為の回転速度検出装置付の車輪支持用転がり軸受ユニットに、本発明を適用したものである。この為に本例の場合には、内輪3の内端部に、この内輪3の肩部30よりも小径で、この肩部30よりも内方に突出する段部31を形成している。そして、この肩部30に、回転速度検出装置を構成するトーンホイール32の基端部(図7の左端部)を外嵌固定している。このトーンホイール32の一部は、上記肩部30の内端面で上記段部31の基端部(図7の左端部)周囲部分に突き当てて、軸方向(図7の左右方向)に亙る位置決めを図っている。又、外輪4の内端開口部には合成樹脂製或は金属製のカバー33を嵌合固定し、このカバー33に包埋したセンサ34を、上記トーンホイール32に対向させて、回転速度検出装置を構成している。
【0044】
本例の場合、上述の様に内輪3の内端部に段部31を形成し、ハブ2bの内端部に形成したかしめ部19により、この段部31を抑え付けている。この様な段部31を形成した分、上記かしめ部19と、上記内輪3の外周面に形成した第二の内輪軌道9との軸方向距離が離れる。この結果、上記かしめ部19の形成に伴う上記第二の内輪軌道9の寸法変化をより小さく抑える事ができる。更には、この第二の内輪軌道9部分だけでなく、上記肩部30の外径が大きくなる事も防止できる。従って、この肩部30にシールリングやトーンホイールを外嵌したり、この肩部30の外周面にシールリップを摺接させたりする場合に、シールリングやトーンホイールの機能が損なわれる事を防止できる。尚、本例の場合も、内輪3の周囲に配置した複数の転動体5が玉である場合、この転動体5の中心Oから上記第二の内輪部材3の内端面までの距離LO3は、転動体5の直径D5 の0.75倍以上(LO3≧0.75D5 )とする事が好ましい。その他の部分の構成及び作用は、上述した第1例の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。尚、本例の場合(並びに以下に述べる第3〜5例及び参考例の第1〜6例の場合)も、ハブのうちで焼き入れ硬化している部分を斜格子で表している。
【0045】
次に、図8は、本発明の実施の形態の第3例を示している。前述した第1例及び上述した第2例が、何れも、回転しない外輪4の内側にハブ2bを回転自在に設けていたのに対して、本例の場合には、外輪4の側が回転する様にし、この外輪4の内径側に、請求項1に記載した内側部材に相当する軸部材51と、内輪3とを配置している。即ち、本例の場合には、この外輪4が、車輪と共に回転する。回転側と静止側とが、直径方向で内外逆になり、それに伴って軸方向の内外が一部逆になった以外の構成及び作用は、前述した第1例の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【0046】
次に、図9は、本発明の実施の形態の第4例を示している。前述した第1〜2例及び上述した第3例が、何れも、回転駆動しない従動輪(FR車及びRR車の前輪、FF車の後輪)を回転自在に支持する為の車輪支持用転がり軸受ユニットに本発明を適用していたのに対して、本例の場合には、駆動輪(FR車及びRR車の後輪、FF車の前輪、4WD車の全輪)を回転自在に支持する為の車輪支持用転がり軸受ユニットに本発明を適用したものである。
【0047】
この為に本例の場合には、内側部材に相当する、ハブ2cを円筒状に形成すると共に、このハブ2cの内周面に雌スプライン部35を形成している。そして、この雌スプライン部35に、等速ジョイント36に付属で、外周面に雄スプライン部を形成した駆動軸37を挿入している。一方、上記ハブ2cの内端部外周面に形成した段部8には内輪3を外嵌しており、この内輪3の内端面内径寄り部分に段部38を形成している。そして、上記ハブ2cの内端部に形成したかしめ部19を、上記段部38に向けかしめ付けている。この状態で上記かしめ部19は、上記内輪3の内端面よりも内方に突出する事はない。従って、上記等速ジョイント36の本体部分39の外端面は、上記内輪3の内端面に当接している。この様に、本体部分39の外端面を内輪3の内端面に当接させた状態で、上記駆動軸37の先端部で上記ハブ2cの外端面よりも突出した部分にナット40を螺合し、更に緊締する事により、上記内輪3とハブ2cとを、軸方向に亙り強く挟持している。
【0048】
尚、本例の構造で、内輪3の周囲に配置した複数の転動体5が玉である場合、好ましくは、この転動体5の中心Oから上記段部38の段差面までの距離L38を、転動体5の直径D5 (図3参照)の0.75倍以上(L38≧0.75D5 )とする。その他の部分の構成及び作用は、前述した第1例の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【0049】
尚、本例の場合には、ハブ2cとして中空円筒状のものを使用している為、このハブ2cの断面積を内輪3の断面積よりも大きくする事が難しい場合も考えられる。但し、本例の構造は、使用状態では上記ナット38の緊締に基づく軸力により、上記内輪3をハブ2cの段差面12に強く押し付けるので、この内輪3から上記かしめ部19に、このかしめ部19を緩める方向に作用する力は限られたものとなる。従って、上記断面積の関係を満たせなくても、上記かしめ部19の耐久性が損なわれる事はない。
【0050】
次に、図10は、本発明の実施の形態の第5例を示している。本例の場合には、ハブ2cの内端部に形成したかしめ部19aを、内輪3の内端面に向けかしめ付けて、このかしめ部19aを、この内輪3の内端面よりも軸方向内方に突出させている。又、このかしめ部19aの内側面側に円輪状の平坦面42を形成し、この平坦面42と等速ジョイント36の本体部分39の外端面とを当接させている。上記かしめ部19aは、生のままの炭素鋼であるが、上記平坦面42により上記本体部分39の外端面と広い面積で当接するので、ナット40の緊締時にも、当接部に加わる面圧が極端に高くなる事はない。従って、長期間に亙る使用に拘らず、上記かしめ部19aがへたる事を防止して、このかしめ部19aのへたりにより、上記ナット40の緩みや転動体5、5設置部分のがたつきが発生する事を有効に防止できる。その他の部分の構成及び作用は、上述した第4例の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【0051】
次に、図11〜13は、本発明から外れる本発明の参考例の第1〜3例を示している。上述した本発明の実施の形態の第1〜5例の場合には、何れもかしめ部19を形成する部材に施す焼き入れ硬化層を連続的に形成していたのに対し、参考例の第1〜3例の場合、上記焼き入れ硬化層は、特に必要とする部分毎に不連続に形成している。即ち、図11に示した参考例の第1例の場合は、第一の内輪軌道7部分と段差面12及びこの段差面12の内周寄り部に存在する隅R部とにのみ、図12に示した参考例の第2例の場合は、第一の内輪軌道7部分と段差面12及び上記隅R部及び段部8の基半部外周面とにのみ、図13に示した参考例の第3例の場合は、第一の内輪軌道7部分及び第一のフランジ6の基端部分と段差面12及び上記隅R部及び段部8の基半部外周面とにのみ、それぞれ上記焼き入れ硬化層を形成している。但し、前述した通り、上記焼き入れ硬化層は、上述の様に特に必要とする部分毎に不連続に形成するよりも、図1、7、8、9、10に示した本発明の実施の形態の第1〜5例の様に、隣り合う焼き入れ硬化層同士を連続して形成した方が、上記焼き入れ硬化層を施す部材の強度及び耐久性の向上を図れる。その他の部分の構成及び作用は、前述した本発明の実施の形態の第1例の場合と同様である。
【0052】
次に、図14は、やはり本発明から外れる、本発明の参考例の第4例を示している。本参考例の車輪支持用転がり軸受ユニットは、第一、第二の内輪軌道7、9を、ハブ2dの段部8aに外嵌した第一、第二の内輪41、3の外周面に、それぞれ形成している。この様な第一、第二の各内輪41、3は、共にSUJ2等の高炭素クロム軸受鋼の様な高炭素鋼製とし、心部まで焼き入れ硬化させている。又、これら第一、第二の内輪41、3は、上記段部8aに外嵌した状態で、上記ハブ2dの内端部に形成したかしめ部19と第一のフランジ6の基部に形成した段差面12との間に挟持している。
【0053】
又、本参考例の場合、上記ハブ2dは、炭素の含有量が0.45重量%未満の炭素鋼とする事が可能となる。そして、図14に斜格子で示した部分、即ち、上記第一のフランジ6の基端部分、上記段差面12を含む上記段部8aの基端部分、及び上記段部8aの外周面の内端寄り部を除く部分に焼き入れ処理を施して、当該部分の硬度を高くしている。但し、少なくとも上記かしめ部19を形成する部分である上記ハブ2dの円筒部20には、上記焼き入れ処理を施さずに生のままとしている。尚、ハブ2dの上記各部分に焼き入れ処理を施す理由、及び上記斜格子で示した焼き入れ硬化層の内端の軸方向位置(図14のイ点)を規制する理由は、前述した本発明の実施の形態の第1例の場合と同様である。
【0054】
上述の様に構成する本参考例の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合、ハブ2d自体には内輪軌道を設けていない為、このハブ2dの材料としてかしめ部19を形成し易い、炭素の含有量が0.45重量%未満の炭素鋼を使用できる。但し、上記ハブ2dは上述の図14に斜格子で示した部分に焼き入れ硬化層を形成している。この為、上記焼き入れ硬化層を形成した部分にフレッチング摩耗が発生したり、或はこの焼き入れ硬化層を形成した部分が変形する事を防止して、上記ハブ2dの強度及び耐久性を確保できる。一方、少なくとも上記ハブ2dに設けた円筒部20に、上記焼き入れ処理を施さず生のままとしている為、上記ハブ2dと第一、第二の内輪41、3とを結合する為のかしめ部19の加工が面倒になったり、このかしめ部19に損傷が発生する事はない。
【0055】
又、上記段部8aに外嵌する第二の内輪3を軸受鋼等の高炭素鋼製とし、心部まで焼き入れ硬化させている。この為、前述した本発明の実施の形態の第1例の内輪3の場合と同様、上記ハブ2dに形成するかしめ部19の加工に伴って上記第二の内輪3に大きな荷重が加わった場合でも、この第二の内輪3の変形を防止して、転がり軸受ユニットの内部隙間が、所望値からずれる事を防止できる。又、この第二の内輪3の外周面に形成した第二の内輪軌道9の直径が変化したり、精度が悪化する事を防止して、この第二の内輪軌道9の転がり疲れ寿命の低下防止を図れる。尚、本参考例の場合、上記ハブ2dを、炭素の含有量が0.45〜1.10重量%の炭素鋼製とする事もできる。この場合には、上記ハブ2dの強度及び耐久性は更に向上する。その他の部分の構成及び作用は、前述した本発明の実施の形態の第1例の場合と同様である。
【0056】
尚、本参考例(並びに後述する参考例の第5〜6例)の場合、上記ハブ2dを構成する炭素鋼中の炭素の含有量を0.20〜1.10重量%の範囲に規制し、少なくとも上記円筒部20の硬度を、かしめ加工前でHv200〜300とする。上記ハブ2dは、この様な条件を満たす炭素鋼に鍛造加工を施す事により造る。又、上記ハブ2dを構成する炭素鋼中の炭素の含有量が0.20〜0.60重量%の範囲である場合には、鍛造加工後、上記円筒部20をかしめ広げる以前に於いて、少なくともこの円筒部20に焼鈍処理を施さない。これに対して、上記ハブ2dを構成する炭素鋼中の炭素の含有量が0.60〜1.10重量%の範囲である場合には、鍛造加工後、上記円筒部20をかしめ広げる以前に於いて、少なくともこの円筒部20に焼鈍処理を施す。ハブ2dの硬度、鍛造加工後に於ける焼鈍の要否に就いては、前述の本発明の実施の形態の第1例の場合と同様である。
【0057】
次に、図15〜16は、やはり本発明から外れる本発明の参考例の第5〜6例を示している。これら第5〜6例の場合には、ハブ2dに施す焼き入れ硬化層を、転がり軸受の使用時に、特に大きな荷重を受ける部分にのみ形成している。即ち、図15に示した参考例の第5例の場合は、段差面12を含む上記段部8aの基端部分にのみ、図16に示した参考例の第6例の場合は、上記段差面12を含む上記段部8aの基端部分及び上記第一のフランジ6の基端部分にのみ、それぞれ上記焼き入れ硬化層を形成している。その他の部分の構成及び作用は、上述した参考例の第4例の場合と同様である。
【0058】
又、図示は省略したが、以上に述べた各実施の形態で、各かしめ部19と内輪(第二の内輪)3とは、必ずしも対向部分の全面に亙って密接しなくても良い。対向部分の一部に隙間が存在しても、本発明の作用・効果は同様に得られる。尚、上記かしめ部19を形成する以前に於ける円筒部20の硬度はHv200〜300程度であるが、この円筒部20をかしめ広げて上記かしめ部19とした状態では、加工硬化によりこのかしめ部19の硬度は、Hv200〜300よりも大きくなる。
【0059】
【発明の効果】
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、以上に述べた通り構成され作用するので、低コストでしかも十分な耐久性を有する車輪支持用転がり軸受ユニットを実現できる。
更に、図示の例の様に、かしめ部を形成する為の円筒部の形状を、この円筒部を直径方向外方にかしめ広げる以前の状態で、先端縁に向かう程小さくする事により、かしめ部に亀裂等の損傷が発生する事を防止すると共に、このかしめ部によりハブに固定される内輪の直径が実用上問題になる程変化する事を防止できる。そして、この内輪がその固定作業に基づいて損傷する可能性を低くすると共に予圧を適正値に維持でき、しかも部品点数、部品加工、組立工数の減少により、コスト低減を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の第1例を示す半部断面図。
【図2】第1例の構造の製造時に内輪を固定する為、ハブの内端部をかしめ広げる状態を示す部分拡大断面図。
【図3】同じくハブの内端部をかしめ広げる以前の状態で示す部分拡大断面図。
【図4】図3のA−A断面図。
【図5】揺動プレス装置の要部縦断面図。
【図6】揺動プレス装置に組み込む抑え治具の平面図。
【図7】本発明の実施の形態の第2例を示す半部断面図。
【図8】同第3例を示す半部断面図。
【図9】同第4例を示す半部断面図。
【図10】同第5例を示す半部断面図。
【図11】本発明の参考例の第1例を示す半部断面図。
【図12】同第2例を示す半部断面図。
【図13】同第3例を示す半部断面図。
【図14】同第4例を示す半部断面図。
【図15】同第5例を示す半部断面図。
【図16】同第6例を示す半部断面図。
【図17】従来構造の第1例を示す半部断面図。
【図18】同第2例を示す断面図。
【符号の説明】
1、1a 車輪支持用ハブユニット
2、2a、2b、2c、2d ハブ
3 内輪(第二の内輪)
4 外輪
5 転動体
6 第一のフランジ
7 第一の内輪軌道
8、8a 段部
9 第二の内輪軌道
10 雄ねじ部
11 ナット
12、12a 段差面
13 第二の内輪部材
14 係止凹部
15 第一の外輪軌道
16 第二の外輪軌道
17 第二のフランジ
18 ハブ
19、19a かしめ部
20 円筒部
21 テーパ孔
22 押型
23 凸部
24 凹部
25 隙間
26 曲面部
27 空間
28 シールリング
29 蓋体
30 肩部
31 段部
32 トーンホイール
33 カバー
34 センサ
35 雌スプライン部
36 等速ジョイント
37 駆動軸
38 段部
39 本体部分
40 ナット
41 第一の内輪
42 平坦面
43 揺動プレス装置
44 抑え治具
45 ホルダ
46 底部
47 治具素子
48 抑え部
49 通孔
50 取付部
51 軸部材 [0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The wheel support rolling bearing unit according to the present invention is used for rotatably supporting the wheel of an automobile with respect to a suspension device.
[0002]
[Prior art]
The wheels of the automobile are supported on the suspension device by a rolling bearing unit for supporting the wheels. FIG. 17 shows a first example of a wheel bearing rolling bearing unit that has been widely used in the past. This wheel supporting rolling bearing unit 1 isCorresponding to the inner member according to claim 1,A
[0003]
The
[0004]
A first
[0005]
In order to assemble the wheel bearing rolling bearing unit 1 as described above to an automobile, the
[0006]
US Pat. No. 5,490,732 describes a wheel bearing rolling bearing unit 1 having a structure as shown in FIG. In the case of the second example of this conventional structure, the first
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the case of the first example of the conventional structure shown in FIG. 17, it is necessary to perform the operation of forming the
[0008]
Further, in the case of the structure of the second example shown in FIG. 18, it is necessary to form a
[0009]
Such inconvenience is a structure in which the structure shown in FIG. 17 and the structure shown in FIG. 18 are combined and the
In view of such circumstances, the present invention was invented to provide a rolling bearing unit for supporting a wheel that is low in cost and has sufficient durability.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The wheel support rolling bearing unit of the present invention includes inner members (2b, 2c, 2c, 2c, 1c) each formed with a first flange (6) on the outer peripheral surface of one end and a first inner ring raceway (7) on the outer peripheral surface of the intermediate portion. 51) and a stepped portion (8) having a smaller outer diameter than the portion where the first inner ring raceway (7) is formed, which is formed at the other end of the inner member (2b, 2c, 51). A second inner ring raceway (9) is formed on the outer peripheral surface and the inner ring (3) is externally fitted to the stepped portion (8), and the inner ring is opposed to the first inner ring raceway (7). An outer ring (4) formed with one outer ring raceway (15) and a second outer ring raceway (16) facing the second inner ring raceway (9), and a second flange (17) on the outer peripheral surface, respectively. There are not a plurality of each between the first and second inner ring raceways (7, 9) and the first and second outer ring raceways (15, 16). And provided with rolling elements (5) provided, and at the other end of the inner member (2b, 2c, 51), at least a portion protruding from the inner ring (3) externally fitted to the stepped portion (8) is diametrically The inner ring (3) fitted to the stepped portion (8) is pressed against the stepped surface (12) of the stepped portion (8) by the crimped portions (19, 19a) formed by caulking outward. The inner ring (3) externally fitted to the step (8) is coupled and fixed to the inner member (2b, 2c, 51).
In particular, in the rolling bearing unit for supporting a wheel of the present invention, the inner member (2b, 2c, 51) includes the stepped portion (12) including at least a step surface (12) which is an abutting surface of the inner ring (3). 8) From the one end portion of the first inner ring raceway (7) portionA side surface portion of the base end portion of the first flange (6)Are hardened continuously by quenching treatment, and at least the other end portion of the inner member (2b, 2c, 51) protrudes from the inner ring (3) without being subjected to the quenching treatment. I'm leaving.
[0011]
Preferably, at least at the corners of the stepped portion, the cross-sectional shape is preferably a quarter of a circle on the continuous portion of the cylindrical outer peripheral surface on which the inner ring is fitted and fixed and the stepped surface that abuts the end surface of the inner ring. An arcuate curved surface portion (corner R portion) is formed. And the curvature radius of the cross section of this curved surface part is regulated to the range of 2.5 ± 1.5 mm.
[0012]
[0013]
[0014]
[Action]
The action of rotatably supporting the wheel with respect to the suspension device by the wheel supporting rolling bearing unit of the present invention configured as described above is the same as that of the conventionally known wheel supporting rolling bearing unit.
In particular, in the case of the rolling bearing unit for supporting a wheel according to the present invention, the cost can be reduced while ensuring sufficient durability.
[0015]
[0016]
or,Inner ringIs made of high carbon steel such as bearing steel and hardened to the core,Caulking partEven when a large load is applied to the inner ring as a result of this processing, deformation of the inner ring can be prevented and the (positive or negative) internal gap of the rolling bearing unit can be prevented from deviating from a desired value. That is,Inner memberA portion protruding from the inner ring at the other end of theProvided on this inner memberWhen the caulking part is formed by caulking the cylindrical part,Inner memberIt is necessary to apply a large load directed outward in the diametrical direction to a portion protruding from the inner ring or the cylindrical portion at the other end. As a result, a large surface pressure acts on the inner peripheral surface and the end surface of the inner ring in association with the forming operation of the caulking portion. Therefore, if the hardness of the inner ring is low, the inner ring is deformed by the surface pressure, and the internal clearance of the rolling bearing unit deviates from a desired value. On the other hand, when the inner ring is made of high carbon steel such as bearing steel and is hardened and hardened to the core, the hardness of the inner ring is sufficiently high. The internal gap can be kept at a desired value by preventing deformation. or,secondIt is possible to prevent the diameter of the inner ring raceway from changing and the shape accuracy (roundness, cross-sectional shape) from deteriorating, thereby preventing the rolling fatigue life of the second inner ring raceway from being lowered.
[0017]
still,Inner memberThe carbon content in the carbon steel constituting the steel is 0.45 to 1.10% by weight.Inner memberIf the hardness of the part protruding from the inner ring at the other end of the cylinder or the cylindrical part formed at the other end is Hv 200 to 300 before caulking,firstTo ensure the hardness of the inner ring raceway part and the aboveInner memberIt is possible to sufficiently perform the caulking and expanding operation of the portion protruding from the inner ring at the other end of the inner ring or the cylindrical portion. still,Inner memberIf the carbon content in the carbon steel constituting the steel is 0.45 to 0.60% by weight, annealing may not be performed after forging. In addition, the cooling rate is simply controlled after forging, and the aboveInner memberThe hardness of the part which protruded from the inner ring | wheel at the other end part or the said cylindrical part can be set to Hv200-300. On the contrary,Inner memberWhen the carbon content in the carbon steel constituting is 0.60 to 1.10% by weight, annealing is performed after forging.
[0018]
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1-4,The present inventionThe 1st example of this embodiment is shown. The wheel support rolling
[0020]
Further, a part of the outer peripheral surface of such a
[0021]
Of the portions subjected to the quenching treatment indicated by the oblique lattice, the first
[0022]
Note that the axial position (point a in FIG. 1) of the inner end of the hardened hardened layer indicated by the oblique lattice is the axial position of the center of the plurality of rolling
[0023]
A
[0024]
The carbon content in the carbon steel constituting the
[0025]
If the carbon content in the carbon steel constituting the
[0026]
The
[0027]
On the other hand, when the carbon content in the carbon steel constituting the
[0028]
In order to squeeze the tip of the
[0029]
If the pressing die 22 having the
[0030]
As described above, in the case of the rolling bearing unit for supporting a wheel of the present invention, the
[0031]
Furthermore, in the case of the illustrated example, since the thickness of the
[0032]
Next, the appropriate values of the dimensions of each part in the case of realizing the structure as shown in FIGS. Note that this value is the inner diameter r of the
First, the thickness dimension t of the tip of the
That is, it is possible to effectively prevent the occurrence of the damage by thinning the tip portion of the
[0033]
Also, the length L of the
[0034]
Further, the line of action of the load applied to the
[0035]
Next, the cross-sectional area S of the
That is, the force (axial force) for pressing the
[0036]
Next, when the plurality of rolling
[0037]
Next, the outer diameter R of the
rThree +0.7 (RThree -RThree ) ≦ R19≦ rThree +1.3 (RThree -RThree )
Outer diameter R of the
Outer diameter R19Is shifted in a direction larger than the above range, the damage is likely to occur. Conversely, the outer diameter R19Is shifted in a direction smaller than the above range, it is difficult to ensure the support strength.
[0038]
Further, the cross-sectional shape of the
By restricting the cross-sectional shape of the
[0039]
Moreover, it is preferable to perform the operation | work which plastically deforms the said cylindrical part 20 (caulking and expanding) and forms the said crimping
[0040]
When the
[0041]
The inclination angle (swinging angle) θ, the swinging rotational speed, the pressing load and the like of the pressing die 22 are determined in design according to the size and the like of the wheel support rolling bearing unit in which the
[0042]
In addition, the swinging rotation speed is 100 to 500 r.p.m. (min-1 ) Degree is preferred. When this rocking rotation speed is less than 100 r.p.m., the machining time becomes long. On the contrary, if it exceeds 500 r.p.m., the
Further, the pressing load is preferably about 15 to 50 t. When the pressing load is less than 15 t, the
In addition, the effect | action and effect by forming the crimping
[0043]
Next, FIG.The present invention2 shows a second example of the embodiment. In this example, the present invention is applied to a wheel bearing rolling bearing unit with a rotation speed detection device for detecting the rotation speed of a wheel. For this reason, in the case of this example, a
[0044]
In this example, the
[0045]
Next, FIG.The present invention3 shows a third example of the embodiment. In the first example and the second example described above, the
[0046]
Next, FIG.The present invention4 shows a fourth example of the embodiment. In both the first and second examples described above and the third example described above, wheel support rolling for rotatably supporting driven wheels (front wheels of FR and RR vehicles, rear wheels of FF vehicles) that are not rotationally driven. Whereas the present invention is applied to the bearing unit, in this example, the drive wheels (the rear wheels of the FR and RR vehicles, the front wheels of the FF vehicle, and all the wheels of the 4WD vehicle) are supported rotatably. The present invention is applied to a rolling bearing unit for supporting a wheel.
[0047]
For this reason, in this example,Corresponds to the inner member,The hub 2c is formed in a cylindrical shape, and a
[0048]
In the structure of this example, when the plurality of rolling
[0049]
In the case of this example, since a hollow cylindrical member is used as the hub 2c, it may be difficult to make the cross-sectional area of the hub 2c larger than the cross-sectional area of the
[0050]
Next, FIG.The present inventionThe 5th example of embodiment of this is shown. In the case of this example, the
[0051]
Next, FIGS. 11 to 13 show the present invention.Reference examples of the present invention that are not includedThe first1-3An exampleYes.Mentioned aboveEmbodiment of the present inventionIn the case of the first to fifth examples, the quench hardening layer applied to the member forming the
[0052]
Next, FIG.A fourth reference example of the present invention, which also departs from the present invention.An example is shown. BookreferenceThe wheel support rolling bearing unit of the example is formed with the first and second
[0053]
BookreferenceIn the example, the
[0054]
Book configured as abovereferenceIn the case of the wheel support rolling bearing unit of the example, since the inner ring raceway is not provided in the
[0055]
Further, the second
[0056]
BookreferenceExamples (and laterReference examples 5-6In the case of Example), the carbon content in the carbon steel constituting the
[0057]
Next, FIGS.Reference examples 5 to 6 of the present invention that also depart from the present inventionAn exampleYes.These second5-6In the case of the example, the hardened hardened layer applied to the
[0058]
Although not shown in the drawings, in each of the embodiments described above, each
[0059]
【The invention's effect】
Since the wheel-supporting rolling bearing unit of the present invention is configured and operates as described above, it is possible to realize a wheel-supporting rolling bearing unit having low cost and sufficient durability.
Further, as shown in the example in the figure, the shape of the cylindrical portion for forming the caulking portion is reduced toward the tip edge in a state before the cylindrical portion is caulked outward in the diametrical direction. It is possible to prevent the occurrence of damage such as cracks in the steel sheet, and to prevent the caulking portion from changing so that the diameter of the inner ring fixed to the hub becomes a problem in practice. Further, it is possible to reduce the possibility that the inner ring is damaged based on the fixing operation and to maintain the preload at an appropriate value, and to reduce the cost by reducing the number of parts, parts processing, and assembly man-hours.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a half sectional view showing a first example of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view showing a state in which the inner end of the hub is caulked to fix the inner ring during the manufacture of the structure of the first example.
FIG. 3 is a partially enlarged cross-sectional view showing a state before the inner end of the hub is caulked and spread.
4 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a main part of a rocking press device.
FIG. 6 is a plan view of a holding jig incorporated in a rocking press device.
FIG. 7 is a half sectional view showing a second example of an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a half sectional view showing the third example.
FIG. 9 is a half sectional view showing the fourth example.
FIG. 10 is a half sectional view showing the fifth example.
FIG. 11First reference example of the present inventionThe half part sectional view showing an example.
FIG. 122The half part sectional view showing an example.
FIG. 133The half part sectional view showing an example.
FIG. 144The half part sectional view showing an example.
FIG. 155The half part sectional view showing an example.
FIG. 166The half part sectional view showing an example.
FIG. 17 is a half sectional view showing a first example of a conventional structure.
FIG. 18 is a sectional view showing the second example.
[Explanation of symbols]
1, 1a Wheel support hub unit
2, 2a, 2b, 2c, 2d hub
3 Inner ring (second inner ring)
4 outer ring
5 Rolling elements
6 First flange
7 First inner ring raceway
8, 8a Step
9 Second inner ring raceway
10 Male thread
11 Nut
12, 12a Step surface
13 Second inner ring member
14 Locking recess
15 First outer ring raceway
16 Second outer ring raceway
17 Second flange
18 Hub
19, 19a Caulking part
20 Cylindrical part
21 Tapered hole
22 stamping die
23 Convex
24 recess
25 Clearance
26 Curved surface
27 space
28 Seal ring
29 Lid
30 shoulder
31 steps
32 tone wheel
33 Cover
34 sensors
35 Female spline section
36 Constant Velocity Joint
37 Drive shaft
38 steps
39 Body part
40 nuts
41 First inner ring
42 flat surface
43 Oscillating press device
44 Holding jig
45 Holder
46 Bottom
47 Jig elements
48 restraining part
49 through hole
50 Mounting part
51 Shaft member
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