JP4969836B2 - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車輪を回転自在に支承する複列円錐ころ軸受からなる車輪用軸受装置、特に、組立性およびシールの密封性能の向上を図った車輪用軸受装置に関するものである。

従来から自動車等の車輪を支持する車輪用軸受装置は、車輪を取り付けるためのハブ輪を転がり軸受を介して回転自在に支承するもので、駆動輪用と従動輪用とがある。構造上の理由から、駆動輪用では内輪回転方式が、従動輪用では内輪回転と外輪回転の両方式が一般的に採用されている。この車輪用軸受装置には、懸架装置を構成するナックルとハブ輪との間に複列アンギュラ玉軸受等からなる車輪用軸受を嵌合させた第１世代と称される構造から、外方部材の外周に直接車体取付フランジまたは車輪取付フランジが形成された第２世代構造、また、ハブ輪の外周に一方の内側転走面が直接形成された第３世代構造、あるいは、ハブ輪と等速自在継手の外側継手部材の外周にそれぞれ内側転走面が直接形成された第４世代構造とに大別されている。

車輪は懸架装置に対して、複列の転がり軸受により回転自在に支承されるが、オフロードカーやトラック等、車体重量が嵩む車両には複列円錐ころ軸受が使用されている。こうした車輪用軸受装置の一例を図９に示す。この車輪用軸受装置５０は、外周にナックル（図示せず）に取り付けられるための車体取付フランジ５１ｂを一体に有し、内周に複列の外側転走面５１ａ、５１ａが形成された外方部材５１と、外周に複列の外側転走面５１ａ、５１ａに対向する複列の内側転走面５２ａ、５４ａが形成された内方部材５５と、両転走面間に収容された複列の円錐ころ５６、５６と、これら複列の円錐ころ５６、５６を転動自在に保持する第１および第２の保持器５７、５８とを備えた複列円錐ころ軸受からなる。

内方部材５５は、一端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ５３を一体に有し、外周に前記外方部材５１の複列の外側転走面５１ａ、５１ａに対向する一方の内側転走面５２ａと、この内側転走面５２ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部５２ｂが形成され、内周にトルク伝達用のセレーション５２ｃが形成されたハブ輪５２と、このハブ輪５２の小径段部５２ｂに圧入され、外周に前記外方部材５１の複列の外側転走面５１ａ、５１ａに対向する他方の内側転走面５４ａが形成された内輪５４とからなり、駆動輪側の第３世代構造を構成している。

なお、車輪取付フランジ５３の周方向等配に車輪を締結するハブボルト６１が植設されると共に、外方部材５１と内方部材５５との間に形成される環状空間の開口部にはシール５９、６０が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から軸受内部に雨水やダスト等が侵入するのを防止している。シール５９は単体のシールリングで構成され、また、シール６０は、組み合わせシールリングで構成されている。

ハブ輪５２および内輪５４の内側転走面５２ａ、５４ａの大径側には円錐ころ５６を案内する大鍔５２ｄ、５４ｂが形成されると共に、ハブ輪５２の内側転走面５２ａの小径側には円錐ころ５６を保持するための小鍔が形成されていない。また、第１および第２の保持器５７、５８は、合成樹脂を射出成形によって形成され、特に、車輪取付フランジ５３側の第１の保持器５７は、未組み込み状態で、円錐ころ５６をポケット内に脱落阻止状態に保持してころアセンブリを構成することができる。

ここで、この車輪用軸受装置５０の組立は、図１０（ａ）に示すように、先ず、第１の保持器５７によって円錐ころ５６が脱落不能に保持されたころアセンブリが外方部材５１における外側転走面５１ａの内周に配置される。その直後にシール５９が外方部材５１の端部内周に圧入され、この状態でハブ輪５２が外方部材５１の内側に挿入される。次いで、第２の保持器５８により内輪５４の内側転走面５４ａの外周に円錐ころ５６を保持した状態で、内輪５４が外方部材５１の内側に挿入される。そして、この挿入作業に伴って内輪５４がハブ輪５２の小径段部５２ｂに圧入される。最後に、内輪５４の端部外周面と外方部材５１の端部内周面との間にシール６０が装着される。このように、ハブ輪５２の外周に直接内側転走面５２ａが形成され、端部に車輪取付フランジ５３有する第３世代構造の車輪用軸受装置５０において、組立作業を能率良く行って、車輪用軸受装置５０のコスト低減を図ることができる。
特開２０００−６５０４９号公報

こうした従来の車輪用軸受装置５０では、ころアセンブリを外方部材５１に組み込んだ直後にシール５９が装着され、その後、ハブ輪５２が外方部材５１に挿入されるが、図１０（ｂ）に示すように、ハブ輪５２が外方部材５１に挿入される前の状態では、ころアセンブリが矢印の方向に移動してシール５９に干渉する恐れがある。この場合、例えば、第１の保持器５７がシール５９に接触してシール５９が移動したり、あるいは、シール５９が変形や損傷して所望の密封性能が発揮できなくなる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、組立性およびシールの密封性能の向上を図った車輪用軸受装置を提供することを目的としている。

係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１記載の発明は、外周に懸架装置に取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周にそれぞれ外向きに開いたテーパ状の複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面に対向するテーパ状の一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪に嵌合され、外周に前記複列の外側転走面に対向するテーパ状の他方の内側転走面が形成された内輪または等速自在継手の外側継手部材からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の円錐ころと、前記外方部材と内方部材とで形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備え、背面合せタイプの複列円錐ころ軸受で構成された車輪用軸受装置において、前記保持器が合成樹脂から射出成形によって形成され、前記円錐ころが内径側へ脱落しないように保持可能に構成されていると共に、前記シールのうちアウター側のシールが、前記外方部材の端部内周に圧入される円筒部を有する芯金と、この芯金に一体接合され、前記車輪取付フランジのインナー側の基部、またはこの基部に圧入される断面が略Ｌ字状のスリンガに摺接するラジアルリップを一体に有するシール部材とを備え、前記芯金に係止部が設けられ、この係止部が前記ラジアルリップよりインナー側に、前記保持器の大径側端面の外周面よりも内径側に延び、当該係止部と前記保持器とが所定の軸方向すきまを介して対峙し、前記円錐ころと保持器とからなるころアセンブリの移動が拘束されている。

このように、外周に車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、アウター側の端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周に一方の内側転走面が直接形成されたハブ輪、およびこのハブ輪に嵌合され、外周に他方の内側転走面が形成された内輪または等速自在継手の外側継手部材からなる内方部材と、両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の円錐ころと、外方部材と内方部材とで形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備え、背面合せタイプの複列円錐ころ軸受で構成された第３または第４世代構造の車輪用軸受装置において、保持器が合成樹脂から射出成形によって形成され、円錐ころが内径側へ脱落しないように保持可能に構成されていると共に、シールのうちアウター側のシールが、外方部材の端部内周に圧入される円筒部を有する芯金と、この芯金に一体接合され、車輪取付フランジのインナー側の基部、またはこの基部に圧入される断面が略Ｌ字状のスリンガに摺接するラジアルリップを一体に有するシール部材とを備え、芯金に係止部が設けられ、この係止部がラジアルリップよりインナー側に、保持器の大径側端面の外周面よりも内径側に延び、当該係止部と保持器とが所定の軸方向すきまを介して対峙し、円錐ころと保持器とからなるころアセンブリの移動が拘束されているので、軸受組立時、外方部材にころアセンブリが嵌挿された状態で、円錐ころおよび保持器が移動してシール部材に干渉し、シール部材が変形や損傷あるいはシール自体が移動するのを防止することができ、シールの密封性能の向上を図ることができる。

また、請求項２に記載の発明のように、前記芯金の円筒部の端部が径方向内方に屈曲形成されて前記係止部が構成されていても良い。

また、請求項３に記載の発明のように、前記芯金の背面が前記係止部とされていても良い。

また、請求項４に記載の発明のように、前記内方部材が、前記ハブ輪と、このハブ輪に内嵌された外側継手部材とからなり、この外側継手部材が、カップ状のマウス部と、このマウス部の底部をなし、外周に前記内側転走面が直接形成された肩部、およびこの肩部から軸方向に延びる軸部が一体に形成され、この軸部の端部を塑性変形させて前記ハブ輪に加締ることにより前記ハブ輪と外側継手部材とが一体に塑性結合されていれば、ナット等で強固に緊締して予圧量を管理する必要がなく、軽量・コンパクト化を図ることができると共に、ハブ輪の強度・耐久性を向上させ、かつ長期間その予圧量を維持することができる。

好ましくは、請求項５に記載の発明のように、前記ハブ輪の内径に硬化した凹凸部が形成され、前記軸部の端部に形成された中空状の嵌合部を拡径させて当該凹凸部に食い込ませることにより、前記ハブ輪と外側継手部材とが一体に塑性結合されていれば、一層軽量・コンパクト化を図ることができる。

本発明に係る車輪用軸受装置は、外周に懸架装置に取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周にそれぞれ外向きに開いたテーパ状の複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面に対向するテーパ状の一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪に嵌合され、外周に前記複列の外側転走面に対向するテーパ状の他方の内側転走面が形成された内輪または等速自在継手の外側継手部材からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の円錐ころと、前記外方部材と内方部材とで形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備え、背面合せタイプの複列円錐ころ軸受で構成された車輪用軸受装置において、前記保持器が合成樹脂から射出成形によって形成され、前記円錐ころが内径側へ脱落しないように保持可能に構成されていると共に、前記シールのうちアウター側のシールが、前記外方部材の端部内周に圧入される円筒部を有する芯金と、この芯金に一体接合され、前記車輪取付フランジのインナー側の基部、またはこの基部に圧入される断面が略Ｌ字状のスリンガに摺接するラジアルリップを一体に有するシール部材とを備え、前記芯金に係止部が設けられ、この係止部が前記ラジアルリップよりインナー側に、前記保持器の大径側端面の外周面よりも内径側に延び、当該係止部と前記保持器とが所定の軸方向すきまを介して対峙し、前記円錐ころと保持器とからなるころアセンブリの移動が拘束されているので、軸受組立時、外方部材にころアセンブリが嵌挿された状態で、円錐ころおよび保持器が移動してシール部材に干渉し、シール部材が変形や損傷あるいはシール自体が移動するのを防止することができ、シールの密封性能の向上を図ることができる。

外周に懸架装置に取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周にそれぞれ外向きに開いたテーパ状の複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面に対向するテーパ状の一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪に所定のシメシロを介して圧入され、外周に前記複列の外側転走面に対向するテーパ状の他方の内側転走面が形成された内輪からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の円錐ころと、前記外方部材と内方部材とで形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備え、背面合せタイプの複列円錐ころ軸受で構成された車輪用軸受装置において、前記保持器が合成樹脂から射出成形によって形成され、前記円錐ころが内径側へ脱落しないように保持可能に構成されていると共に、前記シールのうちアウター側のシールが、前記外方部材の端部内周に圧入される円筒部を有する芯金と、この芯金に一体接合され、前記車輪取付フランジのインナー側の基部に摺接するラジアルリップを一体に有するシール部材とを備え、前記円筒部の端部が径方向内方に屈曲形成されて係止部が構成され、この係止部が前記ラジアルリップよりインナー側に、前記保持器の大径側端面の外周面よりも内径側に延び、当該係止部と前記保持器とが所定の軸方向すきまを介して対峙し、前記円錐ころと保持器とからなるころアセンブリの移動が拘束されている。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図、図２は、図１の側面図、図３（ａ）は、図１の要部拡大図、（ｂ）は、図１の変形例を示す要部拡大図である。なお、以下の説明では、車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウター側（図面左側）、中央寄り側をインナー側（図面右側）という。

この車輪用軸受装置は第３世代と呼称される駆動輪用であって、内方部材１と外方部材２、および両部材１、２間に転動自在に収容された複列の円錐ころ３、３とを備えている。内方部材１は、ハブ輪４と、このハブ輪４に所定のシメシロを介して圧入された内輪５とからなる。

ハブ輪４は、一端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ６を一体に有し、外周にテーパ状の一方（アウター側）の内側転走面４ａと、この内側転走面４ａから軸方向に延びる小径段部４ｂが形成され、内周にトルク伝達用のセレーション（またはスプライン）４ｃが形成されている。車輪取付フランジ６にはハブボルト６ａが周方向等配に植設されると共に、これらハブボルト６ａ間に予め鍛造工程において円孔６ｂが形成されている。この円孔６ｂは軽量化に寄与できるだけでなく、装置の組立・分解工程において、レンチ等の締結治具をこの円孔６ｂから挿入することができ、組立・分解作業を簡便化することができる。

内輪５は、外周にテーパ状の他方（インナー側）の内側転走面５ａが形成され、ハブ輪４の小径段部４ｂに圧入されている。内輪５はＳＵＪ２等の高炭素クロム鋼で形成され、ズブ焼入れによって芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。なお、ハブ輪４および内輪５の内側転走面４ａ、５ａの大径側にころ案内用の大鍔４ｄ、５ｂが一体に形成されている。一方、内側転走面４ａ、５ａの小径側にはころ保持用の小鍔は形成されておらず、内側転走面４ａ、５ａの小径端部からストレートに延びる円筒部４ｅ、５ｃが形成されている。

ハブ輪４はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼で形成され、内側転走面４ａをはじめ、車輪取付フランジ６のインナー側に円弧状に形成された基部６ｃから小径段部４ｂに亙って高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。これにより、シール８のシールランド部となる基部６ｃの耐摩耗性が向上すると共に、車輪取付フランジ６に負荷される回転曲げ荷重に対して充分な機械的強度を有し、内輪５の嵌合部となる小径段部４ｂの耐フレッティング性が向上する。

外方部材２は、外周にナックル（図示せず）に取り付けられるための車体取付フランジ２ｂを一体に有し、内周に内方部材１の複列の内側転走面４ａ、５ａに対向し、それぞれ外向きに開いたテーパ状の複列の外側転走面２ａ、２ａが一体に形成されている。これら両転走面間に複列の円錐ころ３、３が収容され、保持器７、７によって転動自在に保持されている。この外方部材２はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼で形成され、複列の外側転走面２ａ、２ａが高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。この車輪用軸受装置は、両転走面２ａ、４ａおよび２ａ、５ａに加わる力の作用方向の作用線が軸心に向うほど軸方向に離反する、所謂背面合せタイプの複列円錐ころ軸受を構成している。

また、外方部材２と内方部材１との間に形成される環状空間の開口部にはシール８、９が装着されている。具体的には、アウター側のシール８は、車輪取付フランジ６の基部６ｃに摺接する単体のシールで構成され、インナー側のシール９は、外方部材２の端部内周と内輪５の外周にそれぞれ装着される組み合わせシール、所謂パックシールで構成されている。これらのシール８、９によって、軸受内部に封入されたグリースの外部への漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。

本実施形態では、装置の剛性を確保しつつ、さらなる軽量化を図るために、図２に示すように、ハブ輪４の車輪取付フランジ６が可及的に薄肉に形成されると共に、この車輪取付フランジ６の強度・剛性を確保するためにリブ１０が形成されている。このリブ１０は、車輪取付フランジ６のインナー側の側面において、ハブボルト６ａの部位に基部６ｃから放射状に延びて肉厚に形成されている。なお、リブ１０は、基部６ｃから外径側に略ストレート形状に延びて形成されているため、ハブボルト６ａ間に形成される円孔６ｂの径を可及的に大きく設定することができ、ハブ輪４の強度・耐久性を確保しつつ、一層の軽量化を図ることができる。

また、外方部材２の車体取付フランジ２ｂには、ナックル（図示せず）への締結用のボルト孔１１が形成され、このボルト孔１１の周辺を避けて、各ボルト孔１１間の車体取付フランジ２ｂの外周にＲ形状の切欠き部１２が形成されている。この切欠き部１２は、ボルト孔１１のＰＣＤ（ピッチ円直径）より内径側まで形成され、フランジ部の余肉が除去され、軽量化が図られている。

ここで、本実施形態では、図３（ａ）に拡大して示すように、保持器７は、ＰＡ（ポリアミド）６６等の熱可塑性樹脂をベースにＧＦ（グラスファイバー）等の強化材が添加され、射出成形によって形成されて円錐ころ３が内径側へ脱落しないように保持している。
すなわち、保持器７におけるポケットの外径側開口部の幅は、円錐ころ３がテーパ状となった側面で接して外径側へ抜け出さずに案内される幅とされると共に、内径側開口部の幅は、円錐ころ３の対応部分の外径よりも若干狭い幅であって、保持器７の弾性変形により、内径側から円錐ころ３をポケット内に押込み可能で、かつ押込み完了状態では、円錐ころ３は自然には内径側へ脱落しない幅とされている。

また、アウター側のシール８は、芯金１３と、この芯金１３に一体に加硫接着されたシール部材１４とからなる。芯金１３は、オーステナイト系ステンレス鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）からプレス加工にて断面が略コの字状に形成されている。シール部材１４は、一対のサイドリップ１４ａ、１４ｂおよびラジアルリップ１４ｃが一体に形成され、車輪取付フランジ６の基部６ｃに摺接している。ここで、芯金１３の円筒部１３ａは、外方部材２の端部内周に圧入されるが、この円筒部１３ａの端部が径方向内方に屈曲形成されて係止部１５が構成されている。この係止部１５は外側転走面２ａの大径側に臨み、外方部材２にころアセンブリが嵌挿された状態で、円錐ころ３がアウター側に移動しないように拘束している。これにより、円錐ころ３および保持器７が移動してシール部材１４に干渉し、シール部材１４が変形や損傷あるいはシール８自体が移動するのを防止することができ、シール８の密封性能の向上を図ることができる。

ここでは、ころアセンブリの移動を拘束する手段として、シール８の芯金１３に係止部１５が形成され、この係止部１５を外側転走面２ａの大径側に配置したが、これに限らず、例えば、図３（ｂ）に示すように、保持器７’の外径側を延長すると共に、シール８’の芯金１３’における円筒部１３ａの端部に形成された係止部１５’をこの保持器７’の大径側端面に臨ませても良い。これにより、外方部材２にころアセンブリが嵌挿された状態で、円錐ころ３および保持器７’がアウター側に移動しないように拘束することができる。なお、ここでは、駆動輪側の第３世代構造を例示したが、本発明に係る車輪用軸受装置はこれに限らず、ハブ輪に内側転走面が一体に形成されたものであれば従動輪側であっても良い。

次に、図４〜図６を用いて本実施形態に係る車輪用軸受装置の組立方法について説明する。
まず、図４は、外方部材２のアウター側の部位の組立工程で、（ａ）〜（ｃ）に示すように、保持器７に円錐ころ３が保持されてころアセンブリが構成されると共に、このころアセンブリが、縦置きにされた外方部材２のアウター側の外側転走面２ａに嵌挿され、その後、外方部材２のアウターの端部にシール８が圧入される。また、図５および図６は、外方部材２のインナー側の部位の組立工程で、図５（ａ）に示すように、アウター側のころアセンブリが仮組みされた外方部材２は、この時点で反転されて縦置きにされる。この時、ころアセンブリが自重でアウター側に移動しようとするが、前述したように、シール８の芯金１３によって円錐ころ３が拘束されているため、円錐ころ３および保持器７がシール部材１４に干渉することはない。この外方部材２は、（ｂ）、（ｃ）に示すように、縦置きに載置されたハブ輪４に嵌挿され、アウター側の両転走面２ａ、４ａ間に円錐ころ３が収容されると共に、外方部材２のインナー側の外側転走面２ａにころアセンブリが嵌挿される。その後、図６（ａ）に示すように、ハブ輪４の小径段部４ｂに内輪５が圧入され、この内輪５の圧入に伴って、インナー側の両転走面２ａ、５ａ間に円錐ころ３が収容される。そして、最後に、（ｂ）、（ｃ）に示すように、外方部材２の端部内周と内輪５との間にインナー側のシール９が装着される。このように、本実施形態では、円錐ころ３と保持器７とをころアセンブリとして取り扱うことができ、組立時にこのころアセンブリの移動をシール８の芯金１３によって拘束することができるので、自動組立装置による組立の容易化ができ、組立工数の大幅な削減を図って製品の低コスト化を達成することができる。

図７は、本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図である。なお、この実施形態は、前述した実施形態（図１）と基本的には内輪の構成が異なるのみで、その他同一部品同一部位あるいは同一の機能を有する部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

この車輪用軸受装置は第３世代と呼称される駆動輪用であって、内方部材１’と外方部材２、および両部材１’、２間に転動自在に収容された複列の円錐ころ３、３とを備えている。内方部材１’は、ハブ輪４と、このハブ輪４に所定のシメシロを介して圧入された内輪５’とからなる。

内輪５’は、外周にテーパ状のインナー側の内側転走面５ａと、この内側転走面５ａの大径側に円錐ころ３を案内する大鍔５ｂが形成されている。また、内側転走面５ａの小径側には円錐ころ３の脱落を防止する小鍔５ｄが形成されている。こうした内輪５’を使用することにより、円錐ころ３と保持器７および内輪５’をサブユニットとして取り扱うことができると共に、軸受の標準化をはじめ設計自由度が拡がる。

図８（ａ）は、本発明に係る車輪用軸受装置の第３の実施形態を示す縦断面図、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大図である。なお、前述した実施形態と同一部品同一部位あるいは同一の機能を有する部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

この車輪用軸受装置は第４世代と呼称され、ハブ輪１６と複列の転がり軸受１７および等速自在継手１８とがユニット化して構成されている。複列の転がり軸受１７は、内方部材１９と外方部材２、および両部材１９、２間に転動自在に収容された複列の円錐ころ３、３とを備えている。内方部材１９は、ハブ輪１６と、このハブ輪１６に内嵌されて塑性結合された外側継手部材２０とからなる。

ハブ輪１６は、一端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ６を一体に有し、外周にテーパ状の一方（アウター側）の内側転走面４ａと、この内側転走面４ａの小径側からストレートに延びる円筒部（小径段部）４ｅが形成されている。ハブ輪１６はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼で形成され、内側転走面４ａをはじめ、車輪取付フランジ６の基部６ｃから円筒部４ｅに亙って高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。

また、ハブ輪１６の内周には凹凸部２１が形成され、高周波焼入れによって表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に表面が硬化処理されている。なお、凹凸部２１はアヤメローレット状に形成され、旋削等により独立して形成された複数の環状溝と、ブローチ加工等により形成された複数の軸方向溝とを略直交させて構成した交叉溝、あるいは、互いに傾斜した螺旋溝で構成した交叉溝からなる。また、凹凸部２１の凸部は良好な食い込み性を確保するために、その先端部が三角形状等の尖塔形状に形成されている。

等速自在継手１８は、外側継手部材２０と継手内輪２２、ケージ２３、およびトルク伝達ボール２４とからなる。外側継手部材２０はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼からなり、カップ状のマウス部２５と、このマウス部２５の底部をなす肩部２６と、この肩部２６から軸方向に延びる円筒状の軸部２７とが一体に形成されている。この軸部２７は、ハブ輪１６に所定の径方向すきまを介して円筒嵌合するインロウ部２７ａと、このインロウ部２７ａの端部に嵌合部２７ｂがそれぞれ形成されている。

マウス部２５の内周には曲線部を有する軸方向に延びるトラック溝２５ａが形成されると共に、継手内輪２２の外周には、このトラック溝２５ａに対応するトラック溝２２ａが形成されている。そして、これら両トラック溝２５ａ、２２ａ間にケージ２３を介してトルク伝達ボール２４が収容されている。また、肩部２６の外周には、外方部材２の複列の外側転走面２ａ、２ａに対向するテーパ状のインナー側の内側転走面２０ａと、この内側転走面２０ａの大径側に円錐ころ３を案内する大鍔２０ｂと、小径側からストレートに延びる円筒部２０ｃとがそれぞれ一体に形成されている。そして、トラック溝２５ａと、シール２８が嵌合する肩部２６から内側転走面２０ａおよび軸部２７に亙って高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。ここで、軸部２７のうち嵌合部２７ｂは鍛造後の生のままとされている。

外方部材２の複列の外側転走面２ａ、２ａと、これらに対向する複列の内側転走面４ａ、２０ａ間には複列の円錐ころ３、３が収容され、保持器７’、７’によって転動自在に保持されている。また、外方部材２の両端部にはシール２８、２８が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から軸受内部に雨水やダスト等が侵入するのを防止している。これらの複列の転がり軸受１７は背面合せタイプの複列円錐ころ軸受を構成している。

ここで、本実施形態では、図８（ｂ）に示すように、円錐ころ３は保持器７’によって内径側へ脱落しないように保持されると共に、シール２８の芯金２９と所定の軸方向すきまを介して対峙し、ころアセンブリがこの芯金２９によってその移動が拘束されている。

シール２８は、芯金２９と、この芯金２９に一体に加硫接着されたシール部材３０とからなる環状のシール板３１と、このシール板３１に対向配置され、断面が略Ｌ字状に形成されたスリンガ３２とで構成されている。芯金２９およびスリンガ３２は、オーステナイト系ステンレス鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）からプレス加工にて形成されている。一方、シール部材３０は、一対のサイドリップ３０ａ、３０ｂおよびラジアルリップ３０ｃが一体に形成され、スリンガ３２に摺接している。ここで、芯金２９の背面側が係止部３３を構成し、保持器７’の大径側と対峙している。これにより、軸受組立時、円錐ころ３および保持器７’が移動してシール部材３０に干渉し、シール部材３０が変形や損傷するのを防止することができ、シール２８の密封性能の向上を図ることができる。

次に、本実施形態に係る車輪用軸受装置の組立方法を図８（ａ）を用いて説明する。
まず、保持器７’に円錐ころ３が保持されころアセンブリが構成されると共に、このころアセンブリを外方部材２の複列の外側転走面２ａ、２ａに嵌挿して仮組みされる。その後、外方部材２の両端部にシール２８を構成するシール板３１がそれぞれ装着され、車輪取付フランジ６の基部６ｃにスリンガ３２が圧入されたハブ輪１６と、肩部２６にスリンガ３２が圧入された外側継手部材２０とが外方部材２の両側から嵌挿される。そして、ハブ輪１６の円筒部４ｅの端面に外側継手部材２０の円筒部２０ｃが衝合され、突合せ状態になるまでハブ輪１６に軸部２７が内嵌される。さらに、この軸部２７における嵌合部２７ｂの内径にマンドレル等の拡径治具を押し込んで嵌合部２７ｂを拡径し、この嵌合部２７ｂをハブ輪１６の凹凸部２１に食い込ませて加締め、ハブ輪１６と外側継手部材２０とが一体に塑性結合される。これにより、従来のようにナット等で強固に緊締して予圧量を管理する必要がないため、軽量・コンパクト化を図ることができると共に、ハブ輪１６の強度・耐久性を向上させ、かつ長期間その予圧量を維持することができる。なお、ハブ輪１６の開口端部と中空の軸部２７にはエンドキャップ３４、３５が装着され、塑性結合部に雨水等が浸入してその部位が発錆するのを防止すると共に、マウス部２５内に封入されたグリースが外部に漏洩するのを防止している。

なお、複列円錐ころ軸受からなる複列の転がり軸受１７では、軸受組立時、円錐ころ３、３が各転走面の母線方向に擦れ合うため、拡径加締工程で安定した軸受内部すきまを確保することは難しい。すなわち、これら各面同士の当接部からグリース等の潤滑剤が退避して金属接触に近い状態となり、これら各当接部の摩擦係数が大きくなる。このため、大鍔４ｄ、２０ｂに円錐ころ３、３がスムーズに移動せずに不整列な状態で組み立てられる。例えば、この内部すきまを負とすべき場合にも正の内部すきまのままとなり、所望の予圧を付与できなくなる可能性がある。特に、円錐ころ３、３の中心軸が正規の自転軸に対して傾いてしまう、所謂スキューが発生すると、このような問題がさらに顕著になる。

本実施形態では、このような不具合を避けるために、前述した拡径加締工程では、ハブ輪１６と外側継手部材２０および外方部材２とを、相対的に揺動（往復回転）もしくは回転（一方向回転）させつつ塑性結合が行われる。実際には、ハブ輪１６を作業台の上面に縦置きに支持した状態で、外方部材２をこのハブ輪１６に対して揺動させつつ、外側継手部材２０の軸部２７に拡径治具を押し込んで両者を塑性結合するようにしている。こうすることにより、複列の円錐ころ３、３はスムーズに各転走面上を擦り上って大鍔４ｄ、２０ｂに安定して整列され、所定の予圧を精度良く付与することができる。

なお、ハブ輪１６と外側継手部材２０とを塑性結合する手段として例示した構成以外にも、例えば、図示はしないが、ハブ輪に外側継手部材の軸部を内嵌すると共に、この軸部の端部を径方向外方に塑性変形させて加締部を形成し、この加締部で両部材を軸方向に固定する、所謂揺動加締方式を採用しても良い。

以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

本発明に係る車輪用軸受装置は、一端部に車輪取付フランジを有し、外周に内側転走面が直接形成されたハブ輪を有する第３または第４世代構造の車輪用軸受装置に適用することができる。

本発明に係る車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図である。 図１の側面図である。 （ａ）は、図１の要部拡大図である。 （ｂ）は、図１の変形例を示す要部拡大図である。 図１の車輪用軸受装置の組立において、アウター側の部位の組立方法を示す説明図で、（ａ）は、円錐ころと保持器とを組み立ててころアセンブリにする工程、（ｂ）は、外方部材にころアセンブリを組み立てる工程、（ｃ）は、外方部材にシールを装着する工程である。 図１の車輪用軸受装置の組立において、インナー側の部位の組立方法を示す説明図で、（ａ）は、外方部材を反転する工程、（ｂ）は、ハブ輪に外方部材を嵌挿する工程、（ｃ）は、外方部材にころアセンブリおよびシールを組み立てる工程である。 図１の車輪用軸受装置の組立において、同じくインナー側の部位の組立方法を示す説明図で、（ａ）は、ハブ輪の小径段部に内輪を圧入する工程、（ｂ）、（Ｃ）は、外方部材と内輪間にシールを装着する工程である。 本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図である。 （ａ）は、本発明に係る車輪用軸受装置の第３の実施形態を示す縦断面図である。 （ｂ）は、（ａ）の要部拡大図である。 従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。 （ａ）は、図９の車輪用軸受装置の組立方法を示す説明図である。 （ｂ）は、（ａ）の要部拡大図である。

符号の説明

１、１’、１９・・・・・・・・・・内方部材
２・・・・・・・・・・・・・・・・外方部材
２ａ・・・・・・・・・・・・・・・外側転走面
２ｂ・・・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
３・・・・・・・・・・・・・・・・円錐ころ
４、１６・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
４ａ、５ａ、２０ａ・・・・・・・・内側転走面
４ｂ・・・・・・・・・・・・・・・小径段部
４ｃ・・・・・・・・・・・・・・・セレーション
４ｄ、５ｂ、２０ｂ・・・・・・・・大鍔
４ｅ、５ｃ、１３ａ、２０ｃ・・・・円筒部
５、５’・・・・・・・・・・・・・内輪
６・・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
６ａ・・・・・・・・・・・・・・・ハブボルト
６ｂ・・・・・・・・・・・・・・・円孔
６ｃ・・・・・・・・・・・・・・・基部
７、７’・・・・・・・・・・・・・保持器
８、８’、９、２８・・・・・・・・シール
１０・・・・・・・・・・・・・・・リブ
１１・・・・・・・・・・・・・・・ボルト孔
１２・・・・・・・・・・・・・・・切欠き部
１３、１３’、２９・・・・・・・・芯金
１４、３０・・・・・・・・・・・・シール部材
１４ａ、１４ｂ、３０ａ、３０ｂ・・サイドリップ
１４ｃ、３０ｃ・・・・・・・・・・ラジアルリップ
１５、１５’、３３・・・・・・・・係止部
１７・・・・・・・・・・・・・・・複列の転がり軸受
１８・・・・・・・・・・・・・・・等速自在継手
２０・・・・・・・・・・・・・・・外側継手部材
２１・・・・・・・・・・・・・・・凹凸部
２２・・・・・・・・・・・・・・・継手内輪
２２ａ、２５ａ・・・・・・・・・・トラック溝
２３・・・・・・・・・・・・・・・ケージ
２４・・・・・・・・・・・・・・・トルク伝達ボール
２５・・・・・・・・・・・・・・・マウス部
２６・・・・・・・・・・・・・・・肩部
２７・・・・・・・・・・・・・・・軸部
２７ａ・・・・・・・・・・・・・・インロウ部
２７ｂ・・・・・・・・・・・・・・嵌合部
３１・・・・・・・・・・・・・・・シール板
３２・・・・・・・・・・・・・・・スリンガ
３４、３５・・・・・・・・・・・・エンドキャップ
５０・・・・・・・・・・・・・・・車輪用軸受装置
５１・・・・・・・・・・・・・・・外方部材
５１ａ・・・・・・・・・・・・・・外側転走面
５１ｂ・・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
５２・・・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
５２ａ、５４ａ・・・・・・・・・・内側転走面
５２ｂ・・・・・・・・・・・・・・小径段部
５２ｃ・・・・・・・・・・・・・・セレーション
５２ｄ、５４ｂ・・・・・・・・・・大鍔
５３・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
５４・・・・・・・・・・・・・・・内輪
５５・・・・・・・・・・・・・・・内方部材
５６・・・・・・・・・・・・・・・円錐ころ
５７・・・・・・・・・・・・・・・第１の保持器
５８・・・・・・・・・・・・・・・第２の保持器
５９、６０・・・・・・・・・・・・シール
６１・・・・・・・・・・・・・・・ハブボルト

Claims (5)

1. 外周に懸架装置に取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周にそれぞれ外向きに開いたテーパ状の複列の外側転走面が形成された外方部材と、
   一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面に対向するテーパ状の一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪に嵌合され、外周に前記複列の外側転走面に対向するテーパ状の他方の内側転走面が形成された内輪または等速自在継手の外側継手部材からなる内方部材と、
   この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の円錐ころと、
   前記外方部材と内方部材とで形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備え、背面合せタイプの複列円錐ころ軸受で構成された車輪用軸受装置において、
   前記保持器が合成樹脂から射出成形によって形成され、前記円錐ころが内径側へ脱落しないように保持可能に構成されていると共に、前記シールのうちアウター側のシールが、前記外方部材の端部内周に圧入される円筒部を有する芯金と、この芯金に一体接合され、前記車輪取付フランジのインナー側の基部、またはこの基部に圧入される断面が略Ｌ字状のスリンガに摺接するラジアルリップを一体に有するシール部材とを備え、前記芯金に係止部が設けられ、この係止部が前記ラジアルリップよりインナー側に、前記保持器の大径側端面の外周面よりも内径側に延び、当該係止部と前記保持器とが所定の軸方向すきまを介して対峙し、前記円錐ころと保持器とからなるころアセンブリの移動が拘束されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 前記芯金の円筒部の端部が径方向内方に屈曲形成されて前記係止部が構成されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
3. 前記芯金の背面が前記係止部とされている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
4. 前記内方部材が、前記ハブ輪と、このハブ輪に内嵌された外側継手部材とからなり、この外側継手部材が、カップ状のマウス部と、このマウス部の底部をなし、外周に前記内側転走面が直接形成された肩部、およびこの肩部から軸方向に延びる軸部が一体に形成され、この軸部の端部を塑性変形させて前記ハブ輪に加締ることにより前記ハブ輪と外側継手部材とが一体に塑性結合されている請求項１乃至３いずれかに記載の車輪用軸受装置。
5. 前記ハブ輪の内径に硬化した凹凸部が形成され、前記軸部の端部に形成された中空状の嵌合部を拡径させて当該凹凸部に食い込ませることにより、前記ハブ輪と外側継手部材とが一体に塑性結合されている請求項４に記載の車輪用軸受装置。
   

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