JP4549256B2 - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Description

この発明は、自動車等の車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置に関する。

この種の車輪用軸受装置の一例（例えば特許文献１）を図９に示す。この車輪用軸受装置は、第１世代に分類される複列外向きアンギュラ玉軸受型のものであり、内周に複列の軌道面２４を有する外輪２１と、これら軌道面２４にそれぞれ対向する軌道面２５を有する内輪２２と、これら複列の軌道面２４，２５間に介在する複列のボール２３とを備える。内輪２２は２つの個別内輪２２Ａを軸方向に並べたものであり、ボール２３は各列毎に保持器２６で保持されている。外輪２１と内輪２２の間に形成される環状空間の両端は一対のシール２７，２８で密封される。

このように、転動体としてボールを用いた車輪用軸受装置では、搬送途中および自動車メーカの組立工程において、内輪の分離しない非分離構造が採用される。上記車輪用軸受装置の場合、非分離構造として、
（１）外輪２１および内輪２２に軌道面２４，２５に隣接して軌道面２４，２５の溝底径よりも突出したカウンタボア部２９，３０が設けられ、軌道面２４，２５間に介在するボール２３が軸方向に抜脱するのをカウンタボア部２９で阻止するようにしている。
車輪用軸受装置の非分離構造の他の例として、
（２）外輪に上記形状のカウンタボア部を設けると共に、保持器の内径面に設けた爪を内輪に係合させ、ボールを介在させることにより非分離としたもの、
（３）軸方向に並んで内輪を構成する２つの個別内輪を連結リングで止めることで非分離としたもの、
等も知られている。これらの非分離構造のうち、（１）や（２）の構造が、経済性、組立性の観点から広く採用されている。

上記（１），（２）の非分離構造を採用するには外輪に段差状のカウンタボア部を設けることが不可欠の条件となる。この場合は軸受組立工程において、ボール・保持器のアッセンブリが外輪カウンタボア部を通過して軸受軌道部に挿入される。すなわち、図９の車輪用軸受装置の場合、軸受組立工程は以下の通りである。
ａ）外輪２１の内径面側にボール２３と保持器２６のアッセンブリを挿入。
ｂ）軸受内輪２２Ａを挿入。
ｃ）グリースを封入。
ｄ）シール２７，２８を圧入。
特開平１０−２６０１９５号公報

ところで、図９の車輪用軸受装置において、外輪２１の内径面のカウンタボア部２９の外輪端部側には、例えば同外輪２１の左端側を拡大して示す図１０のように、カウンタボア部２９に隣接してシール取付用面２１ａが設けられる。カウンタボア部２９とシール取付用面２１ａとの間の段面２９ｂは軸心に対して略垂直に内径側に延びている。また、前記段面２９ｂからカウンタボア部２９の内径面２９ａに続く角部は、図１１（Ａ）のような極小さい平坦状の面取り部２９ｃとしたり、図１１（Ｂ）のような極小さい断面円弧状の面取り部２９ｄとされる。その結果、上記した軸受組立工程において、ボール・保持器アッセンブリを外輪２１の内径面側に挿入する場合、図１２に拡大して示すようにボール２３が外輪２１のカウンタボア部２９に接触して通過する際に、その接触部に過大な応力がかかり、ボール表面に傷が発生する可能性がある。この傷は、軸受回転時に軌道輪に対して有害であり、軸受短寿命の原因となる。

この発明の目的は、運搬中や取り扱い時に内輪が外輪に対して分離しない非分離構造としながら、組立時にボールに傷が発生するのを防止して軸受長寿命化を可能とする車輪用軸受装置を提供することである。

この発明の車輪用軸受装置は、内外輪の複列の軌道面間に、複列のボールを介在させた複列外向きアンギュラ玉軸受型であり、外輪の両軌道面の外輪端部側にそれぞれ隣接して、内径面が外輪軌道面の溝底径よりも内径側に突出したカウンタボア部を有し、これらカウンタボア部の外輪端部側に隣接して前記カウンタボア部の内径よりも大径のシール取付用面を有する車輪用軸受装置において、前記各カウンタボア部とシール取付用面との間の段面における内径側部分を、それぞれテーパ状に切除された形状のテーパ状切除面とし、これらテーパ状切除面とカウンタボア部の内径面との角部に断面円弧状の面取り部を設け、前記テーパ状切除面は、軸受組立工程における前記ボールと保持器のアッセンブリを外輪の内径側へ挿入するときにボールをガイドする面であって、この各テーパ状切除面の入口径は外輪軌道面の溝底径よりも大径でシール取付用面よりも小径であり、前記テーパ状切除面、面取り部、およびカウンタボア部の内径面が研削加工面であり、前記内輪の外径面に、内輪の各列の軌道面の、複列の列間側にそれぞれ隣接して、これら軌道面の溝底径よりも外径側に突出したカウンタボア部を設けたことを特徴とする。

この構成によると、カウンタボア部が外輪軌道面の溝底径よりも内径側に突出しているため、運搬時等に内輪が外輪に対して分離しない非分離構造とできる。カウンタボア部が外輪軌道面の溝底径よりも内径側に突出しているが、カウンタボア部とシール取付用面との間の段面における内径側部分がテーパ状切除面とされ、このテーパ状切除面とカウンタボア部内径面との角部に断面円弧状の面取り部が設けられている。そのため、組立工程におけるボール・保持器アッセンブリの外輪内径側への挿入において、ボールと外輪の接触面積が広くなってボールに過大な応力が発生せず、ボールに傷が発生するのを防止できる。したがって、組み立て時に傷が発生したボールが起因となる車輪用軸受装置の短寿命化を回避することができる。

この発明において、前記テーパ状切除面は、外径が外輪の軌道面の溝底径よりも大径であっても良い。この構成の場合、組立工程におけるボール・保持器アッセンブリの外輪内径側への挿入において、ボールが確実にテーパ状切除面でガイドされてカウンタボア部を通過するので、ボールの傷発生を確実に防止できる。

この発明における上記各構成の場合に、外輪の軌道面、カウンタボア部の面取り部、およびシール取付用面を、互いに同時研削された研削面としても良い。
カウンタボア部の面取り部を研削加工面とすることで、旋削仕上げの場合と異なり、旋削加工痕でボールが傷付くという問題が生じない。また、カウンタボア部の面取り部を、外輪の軌道面、およびシール取付用面と同時研削することにより、研削加工時に各面の相互間で軸心等のずれが生じることが回避されて、各面の相互間の精度が高精度化される。また、同時研削によると、カウンタボア部の面取り部を研削するための専用の加工工程を付加しなくて済み、コスト増となるのを回避できる。

この発明の車輪用軸受装置は、複列のボールを介在させた複列外向きアンギュラ玉軸受型であり、外輪の両軌道面の外輪端部側にそれぞれ隣接して、内径面が外輪軌道面の溝底径よりも内径側に突出したカウンタボア部を有し、これらカウンタボア部の外輪端部側に隣接して前記カウンタボア部の内径よりも大径のシール取付用面を有する車輪用軸受装置において、前記各カウンタボア部とシール取付用面との間の段面における内径側部分を、それぞれテーパ状に切除された形状のテーパ状切除面とし、これらテーパ状切除面とカウンタボア部の内径面との角部に断面円弧状の面取り部を設け、前記テーパ状切除面は、軸受組立工程における前記ボールと保持器のアッセンブリを外輪の内径側へ挿入するときにボールをガイドする面であって、この各テーパ状切除面の入口径は外輪軌道面の溝底径よりも大径でシール取付用面よりも小径であり、前記テーパ状切除面、面取り部、およびカウンタボア部の内径面が研削加工面であり、前記内輪の外径面に、内輪の各列の軌道面の、複列の列間側にそれぞれ隣接して、これら軌道面の溝底径よりも外径側に突出したカウンタボア部を設けたため、運搬中や取り扱い時に内輪が外輪に対して分離しない非分離構造としながら、組立時にボールに傷が発生するのを防止して軸受長寿命化が可能となる。

この発明の第１の実施形態を図１ないし図５と共に説明する。この実施形態の車輪用軸受装置Ａは、第１世代に分類される複列外向きアンギュラ玉軸受型のものである。この車輪用軸受装置Ａは、内周に複列の軌道面４を有する外輪１と、これら軌道面４にそれぞれ対向する軌道面５を有する内輪２と、これら複列の軌道面４，５間に介在する複列のボール３とを備える。内輪２は、２つの個別内輪２Ａを軸方向に並べたものである。ボール３は、各列毎に保持器６で保持されている。内外輪２，１間に形成される環状空間の両端は一対のシール７，８で密封されている。

外輪１の内径面の各列の軌道面４に隣接して軌道面４の溝底径より内径側に突出したカウンタボア部９が設けられ、かつ内輪２の外径面に、各列の軌道面５に隣接して軌道面５の溝底径よりも外径側に突出したカウンタボア部３９が設けられている。各カウンタボア部９，３９は、一般的なアンギュラ玉軸受で設けられている各軌道面４，５の溝底と同径のカウンタボア部よりも、内径側または外径側へそれぞれ突出する段差部として設けられたものである。これらカウンタボア部３，３９により、軌道面４，５間に介在するボール３が軸方向に抜脱するのを阻止するようにしている。

具体的には、カウンタボア部９の内径は、軌道面４の溝底径よりもボール径の１０〜２０％分だけ小さくされている。また、図１における外輪１の左端側を拡大して示す図２のように、各カウンタボア部９の外輪端部側には、カウンタボア部９に隣接してカウンタボア部９の内径よりも大径のシール取付用面１ａが形成されている。

カウンタボア部９とシール取付用１ａとの間の段面９ｂにおける内径側部分は、テーパ状に切除された形状のテーパ状切除面９ｂａとされている。さらに、前記テーパ状切除面９ｂａとカウンタボア部９の内径面９ａとの角部には、断面円弧状の面取り部９ｃが設けられている。前記テーパ状切除面９ｂａ、面取り部９ｃ、およびカウンタボア部内径面９ａは、研削加工により形成される。また、前記テーパ状切除面９ｂａの入口径つまり外径ａは、外輪軌道面４の溝底径ｂよりも大径（ａ＞ｂ）とされている。図１における右列側のカウンタボア部９とシール取付用面１ａの関係については拡大図を省略するが、前記した左列側と同様の構造とされている。

なお、図の右側のシール８は、シール部材８Ａと、このシール部材８Ａが摺接するスリンガ８Ｂとでなり、シール部材８Ａが外輪１の前記シール取付用面１ａに取付けられている。スリンガ８Ｂは軸受内輪２Ａの外径面に取付けられ、回転検出用の磁気エンコーダ４０が一体に設けられている。

この構成の車輪用軸受装置Ａは、上記のように外・内輪１，２のカウンタボア部９，３９により、軌道面４，５間に介在するボール３が軸方向に抜脱するのが阻止され、これにより、搬送途中および自動車メーカの組立工程において、内輪２が外輪１に対して分離しない非分離構造とされる。

この車輪用軸受装置Ａの組立は、ボール３と保持器６のアッセンブリを外輪１の各列の軌道面４に挿入してから、各列に対応する各軸受内輪２Ａを挿入する。ついで、グリースを封入した後に、シール７，８を圧入するという工程で行われる。この組立工程におけるボール・保持器アッセンブリの外輪内径側への挿入では、例えば外輪１の左端側からの挿入例を示す図３のように、ボール３が外輪１のカウンタボア部９を通過する。このとき、カウンタボア部９とシール取付用面１ａとの間の段面９ｂにおける内径側部分がテーパ状切除面９ｂａとされ、このテーパ状切除面９ｂａとカウンタボア部内径面９ａとの角部に断面円弧状の面取り部９ｃが設けられているので、ボール３と外輪１の接触面積が広くなってボール３に過大な応力が発生せず、ボール３に傷が発生するのを防止できる。このように、組立工程でのボール３の傷発生を無くすことで、軸受装置Ａが短寿命化するのを回避することができる。

また、この実施形態では、前記テーパ状切除面９ｂａの外径ａを、外輪軌道面４の溝底径ｂよりも大径（ａ＞ｂ）としているので、組立工程におけるボール・保持器アッセンブリの外輪内径側への挿入において、ボール３が確実にテーパ状切除面９ｂａでガイドされてカウンタボア部９を通過でき、ボール３の傷発生を確実に防止できる。

さらに、この実施形態では、前記テーパ状切除面９ｂａ、面取り部９ｃ、カウンタボア部内径面９ａを研削加工面としているので、これら各面の粗さが旋削加工の場合に比べて改善されることになり、組立工程でのボール３の傷発生を無くす上で効果がある。

図４は、外輪１の前記テーパ状切除面９ｂａ、カウンタボア部９の面取り部９ｃおよび内径面９ａを研削加工面とする加工方法の一例を示す。この加工方法では、テーパ状切除面９ｂａ、カウントボア部９の面取り部９ｃおよび内径面９ａを、軌道面４、およびシール取付用面１ａと共に、同じ砥石２０の各部分で同時研削する。砥石２０は、これら面取り部９ｃ、内径面９ａ、軌道面４、およびシール取付用面１ａの仕上がり状態の断面形状に沿う断面形状の外径面を持つものである。このように、同じ砥石２０でカウンタボア部９の面取り部９ｃを、軌道面４、およびシール取付用面１ａと共に同時研削することにより、各面９ｃ，９ａ，４，１ａの相互間で軸心等のずれが生じることが回避され、各面９ｃ，９ａ，４，１ａの相互間の精度が高精度化される。また、面取り部９ｃを研削するための専用の加工工程を付加しなくて済み、コスト増となるのを回避できる。

なお、外輪１における段面９ｂの内径側部分を前記テーパ状切除面９ｂａとするのに代えて、図５に示す参考提案例では、前記段面９ｂと、カウンタボア部内径面９ａとの間に、これら段面９ｂおよびカウンタボア部内径面９ａに滑らかに続く断面円弧状の面取り部９ｄを設けている。

この場合に、外輪１の前記面取り部９ｄを、図４の場合と同様に、軌道面４、およびシール取付用面１ａと共に、同じ砥石の各部分で同時研削しても良い。このように、前記面取り部９ｄを、軌道面４、およびシール取付用面１ａと同時研削することにより、各面４，１ａ，９ｄの相互間の精度が向上し、かつ面取り部９ｄを研削するための専用の加工工程を付加しなくて済み、コスト増となるのを回避できる。

図６は、この発明の他の実施形態を示す。この車輪用軸受装置Ｂは、第２世代に分類される複列外向きアンギュラ玉軸受型であり、外輪回転タイプでかつ従動輪支持用のものである。この車輪用軸受装置Ｂは、内周に複列の軌道面４を有するハブ輪兼用の外輪１と、これら軌道面４にそれぞれ対向する軌道面５を有する内輪２と、これら複列の軌道面４，５間に介在する複列のボール３とを備える。ハブ輪兼用外輪１は、外周に車輪取付用のフランジ１ｂを有する。車両への組付けにおいて、前記フランジ１ｂには、そのボルト挿通孔１２に圧入固定したるハブボルト１３、およびこのハブボルト１３に螺合するハブナット（図示せず）により、ブレーキ装置のブレーキロータと車輪（いずれも図示せず）とが重ねて取付けられる。内輪２が２つの個別内輪２Ａを軸方向に並べたものであることは、先の実施形態の場合と同じである。この内輪２の内径面に車軸（図示せず）が固定される。ボール３は、各列毎に保持器６で保持されている。内外輪２，１間に形成される環状空間の両端は一対のシール７，８で密封されている。

この車輪用軸受装置Ｂにおいても、内輪非分離構造とするために、外輪１の軌道面４に隣接して、軌道面４の溝底径よりも内径側に突出したカウンタボア部９が設けられ、また内輪２の軌道面５に隣接して、軌道面５の溝底径よりも外径側に突出したカウンタボア部３９が設けられる。外輪１のカウンタボア部９およびその近傍の構造は、図２の場合と同じである。

図７は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態の車輪用軸受装置Ｃは、第３世代に分類される複列外向きアンギュラ玉軸受型であり、内輪回転タイプでかつ駆動輪支持用のものである。この車輪用軸受装置Ｃは、内周に複列の軌道面４を有する外輪１と、これら各軌道面４に対向する軌道面５を有する内輪２と、これら内外輪２，１の軌道面４，５間に介在した複列のボール３とを備える。ボール３は、各列毎に保持器６で保持されている。内外輪２，１間の軸受空間の両端は、シール７，８によりそれぞれ密封されている。

外輪１は固定側の部材となるものであって、車体取付フランジ（図示せず）を外周に有し、その車体取付フランジが車体に設置されたナックルにボルト（いずれも図示せず）で締結される。内輪２は回転側の部材となるものであって、外周に車輪取付用のフランジ１０ａを有するハブ輪１０と、このハブ輪１０のインボード側端の外周に嵌合した片側内輪１１とでなり、前記複列の軌道面５におけるアウトボード側列の軌道面５がハブ輪１０に、インボード側列の軌道面５が片側内輪１１にそれぞれ形成されている。ハブ輪１０はインボード側端の外周に段差部とされた内輪嵌合面１０ｂを有し、この内輪嵌合面１０ｂに片側内輪１１が嵌合する。ハブ輪１０のフランジ１０ａには、そのボルト挿通孔１２に圧入固定したハブボルト１３、およびこのハブボルト１３に螺合するハブナット（図示せず）により、ディスクブレーキ装置のブレーキロータと車輪（いずれも図示せず）とが重ねて取付けられる。

ハブ輪１０は中央孔１９を有し、この中央孔１９に、等速ジョイント１４の片方の継手部材となる外輪１５のステム部１５ａが挿通されてスプライン嵌合され、ステム部１５ａの先端に螺合するナット１６の締め付けにより、等速ジョント外輪１５が内輪２に結合される。このとき、等速ジョイント外輪１５に設けられたアウトボード側に向く段面１５ｂが、片側内輪１１のインボード側に向く端面１１ａに押し付けられ、等速ジョイント外輪１５とナット１６とで内輪２が幅締めされる。

この車輪用軸受装置Ｃにおいては、外輪１に挿入したボール保持器アセンブリが軸受組立工程で外輪１から脱落しないように、外輪１の軌道面４に隣接して、軌道面４の溝底径よりも内径側に突出したカウンタボア部９が設けられる。カウンタボア部９，およびその近傍の構造は図２の場合と同じである。

図８は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態の車輪用軸受装置Ｄは、第４世代に分類される複列外向きアンギュラ玉軸受型であり、内輪回転タイプでかつ駆動輪支持用のものである。この車輪用軸受装置Ｄは、内周に複列の軌道面４を有する外輪１と、これら各軌道面４に対向する軌道面５を有する内輪２と、これら内外輪２，１の軌道面４，５間に介在した複列のボール３とを備える。ボール３は、各列毎に保持器６で保持されている。内外輪２，１間の軸受空間の両端は、シール７，８によりそれぞれ密封されている。

外輪１は固定側の部材となるものであって、車体取付フランジ１ｃを外周に有し、その車体取付フランジ１ｃのボルト挿通孔１７を貫通するナックルボルト（図示せず）により、車体取付フランジ１ｃが車体に設置されたナックル（図示せず）に締結される。
内輪２は回転側の部材となるものであって、アウトボード側端に車輪取付用のフランジ１０ａを有するハブ輪１０と、このハブ輪１０の中央孔１９に挿入されて嵌合する等速ジョイント外輪１５とでなり、前記複列の軌道面５におけるアウトボード側列の軌道面５がハブ輪１０に、インボード側列の軌道面５が等速ジョイント外輪１５にそれぞれ形成されている。ハブ輪１０のフランジ１０ａには、そのボルト挿通孔１２を貫通するハブボルト１３、およびこのハブボルト１３に螺合するハブナット（図示せず）により、ブレーキ装置のブレーキロータと車輪（いずれも図示せず）とが重ねて取付けられる。

この車輪用軸受装置Ｄでも、車軸用軸受装置Ｃと同様に、外輪１に挿入したボール保持器アセンブリが軸受組立工程で外輪１から脱落しないように、外輪１の軌道面４に隣接して、軌道面４の溝底径よりも内径側に突出したカウンタボア部９が設けられる。カウンタボア部９，およびその近傍の構造は図２の場合と同じである。

この発明の第１の実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。 同車輪用軸受装置における外輪の一端部の拡大断面図である。 同車輪用軸受装置の組立工程における外輪へのボール・保持器アッセンブリの挿入説明図である。 外輪内径面の研削加工方法の説明図である。 参考提案例に係る外輪の例を示す部分拡大断面図である。 この発明の他の実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。 この発明のさらに他の実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。 この発明のさらに他の実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。 従来例の断面図である。 同従来例における外輪の一端部の拡大断面図である。 （Ａ）は同従来例における外輪のカウンタボア部の一例を示す部分拡大断面図、（Ｂ）はカウンタボア部の他の例を示す部分拡大断面図である。 同従来例の組立工程における外輪へのボール・保持器アッセンブリの挿入説明図である。

符号の説明

１…外輪 １ａ…シール取付用面
４…外輪軌道面
９…カウンタボア部
９ａ…カウンタボア部の内径面
９ｂ…段面
９ｂａ…テーパ状切除面
９ｃ…面取り部
９ｄ…面取り部
２０…砥石

Claims (3)

1. 内外輪の複列の軌道面間に、複列のボールを介在させた複列外向きアンギュラ玉軸受型であり、外輪の両軌道面の外輪端部側にそれぞれ隣接して、内径面が外輪軌道面の溝底径よりも内径側に突出したカウンタボア部を有し、これらカウンタボア部の外輪端部側に隣接して前記カウンタボア部の内径よりも大径のシール取付用面を有する車輪用軸受装置において、
   前記各カウンタボア部とシール取付用面との間の段面における内径側部分を、それぞれテーパ状に切除された形状のテーパ状切除面とし、これらテーパ状切除面とカウンタボア部の内径面との角部に断面円弧状の面取り部を設け、前記テーパ状切除面は、軸受組立工程における前記ボールと保持器のアッセンブリを外輪の内径側へ挿入するときにボールをガイドする面であって、この各テーパ状切除面の入口径は外輪軌道面の溝底径よりも大径でシール取付用面よりも小径であり、前記テーパ状切除面、面取り部、およびカウンタボア部の内径面が研削加工面であり、
   前記内輪の外径面に、内輪の各列の軌道面の、複列の列間側にそれぞれ隣接して、これら軌道面の溝底径よりも外径側に突出したカウンタボア部を設けたことを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 請求項１において、前記テーパ状切除面は、外径が外輪の軌道面の溝底径よりも大径である車輪用軸受装置。
3. 請求項１または請求項２において、外輪の軌道面、カウンタボア部の面取り部、およびシール取付用面を、互いに同時研削された研削面とした車輪用軸受装置。

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