JP5641705B2 - Wheel bearing device - Google Patents
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Description
本発明は、自動車等の車両の駆動車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置、詳しくは、軽量・コンパクト化と共に、軸受の強度・耐久性の向上を図った車輪用軸受装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE
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複列の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。 2. Description of the Related Art Conventionally, a wheel bearing device for supporting a wheel of an automobile or the like supports a hub wheel for mounting a wheel rotatably via a double row rolling bearing, and includes a drive wheel and a driven wheel. For structural reasons, an inner ring rotation method is generally used for driving wheels, and an inner ring rotation method and an outer ring rotation method are generally used for driven wheels. This wheel bearing device has a structure called a first generation in which a wheel bearing composed of a double-row angular ball bearing or the like is fitted between a knuckle and a hub wheel constituting a suspension device, and is an outer member. 2nd generation structure with body mounting flange or wheel mounting flange formed directly on the outer periphery of the wheel, 3rd generation structure with one inner rolling surface formed directly on the outer periphery of the hub wheel, or constant speed with the hub wheel It is roughly classified into a fourth generation structure in which the inner rolling surface is directly formed on the outer periphery of the outer joint member of the universal joint.
従来、製造コストを低減する目的から、ハブ輪や複列アンギュラ玉軸受について、板材を用いて深絞り加工により製作することが考えられている。このように、ハブ輪や複列アンギュラ玉軸受を深絞り加工で製作する場合、母材として充分な強度を確保するために肉厚の厚い板材を用いると、加工がし難く、曲げ部分の形状・精度が低下し易いので、精度を向上させるための精密技術が要求され、プレス加工であるにもかかわらず、生産効率が悪くなってしまう。 Conventionally, for the purpose of reducing manufacturing costs, it has been considered to manufacture a hub ring and a double row angular ball bearing by deep drawing using a plate material. In this way, when manufacturing hub rings and double row angular contact ball bearings by deep drawing, if a thick plate is used to ensure sufficient strength as the base material, processing is difficult and the shape of the bent part・ Since the accuracy tends to decrease, a precision technique for improving the accuracy is required, and the production efficiency deteriorates despite the press working.
こうした課題を解決したものとして、図9に示すような車輪用軸受装置が知られている。この車輪用軸受装置50は第3世代構造と呼称され、ハブ輪51と複列アンギュラ玉軸受52とを備え、ハブ輪51は、中空の軸部53の一方の軸端側に、径方向外方に延出する複数の切り起し片54と、軸方向に沿って延出する複数の舌片55とが周方向交互に設けられた構造である。複列アンギュラ玉軸受52は、軸部53に外装され、切り起し片54の一側面に対して図示しない車輪やブレーキロータが軸方向に位置決めされた状態で装着され、切り起し片54に貫通固定されるハブボルト56によって固定される。また、各舌片55において、付根側には、径方向外向きの膨出部55aが設けられ、パイロット部が形成されている。
As a solution to these problems, a wheel bearing device as shown in FIG. 9 is known. This
複列アンギュラ玉軸受52は、内周に複列の外側転走面57a、57aが形成された外方部材57と、外周に一方の内側転走面51aが形成されたハブ輪51と、このハブ輪51の軸部53の小径段部53aに外嵌され、外周に内側転走面58aが形成された内輪58と、保持器59を介して配列された複列のボール60、60とを備えている。
The double row angular contact ball bearing 52 includes an
外方部材57の一方の軸端側には、径方向外方に延出する複数の切り起し片61と、軸方向に沿って延出する複数の舌片62とが周方向交互に設けられている。この切り起し片61の一側に対して図示しないナックルが軸方向に位置決めされた状態で装着され、図示しない固定ボルトにより固定されている。また、各舌片55とナックルの貫通孔内周面とを密に接触させるように互いの寸法関係を規定することにより、ナックルに対して複列アンギュラ玉軸受52の芯出しが行われる。そして、ハブ輪51の軸部53の小径段部53aの端部がローリング加締により径方向外方に屈曲され、内輪58が軸方向に固定されている。
A plurality of cut-and-raised
ハブ輪51および複列アンギュラ玉軸受52の外方部材57は、円筒管を母材として、冷間鍛造加工、切り込み加工、曲げ加工を経て製作されているので、精密技術を必要とせずに済むと共に、芯出しのための部品を後付けする必要がないので、製造コストを低減することができる。
The
然しながら、この従来の車輪用軸受装置50では、ハブ輪51や外方部材57の切り起し片54、61に大きなモーメント荷重が負荷された場合、切り起し片54、61が1枚の板材を径方向外方に延出させて形成しているだけのため、強度・剛性が不足し、所望の耐久性が得られないと言った課題がある。さらに、ハブボルト56がハブ輪51の切り起し片54に貫通固定されるが、ハブボルト56の圧入幅が板厚分の長さのため固定力が不足し、ハブボルト56が緩む恐れがあった。
However, in this conventional wheel bearing
ここで、母材として充分な強度を確保するために肉厚の厚い板材を用いると、加工がし難く、曲げ部分の形状・精度が低下し易いので、精度を向上させるための精密技術が要求される。これでは、プレス加工であるにもかかわらず、生産効率が悪くなってしまい製造コストがアップするだけでなく、軽量化を達成することが難しくなる。 Here, if a thick plate material is used to ensure sufficient strength as the base material, it is difficult to process and the shape and accuracy of the bent part are likely to deteriorate, so precision technology to improve accuracy is required. Is done. In this case, in spite of the press working, not only the production efficiency is deteriorated and the manufacturing cost is increased, but also it is difficult to achieve the weight reduction.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、軽量・コンパクト化と共に、軸受の強度・耐久性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。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a wheel bearing device in which the strength and durability of the bearing are improved together with reduction in weight and size.
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項1に記載の発明は、内周に複列の円弧状の外側転走面が一体に形成された外方部材と、アウター側の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、外周に前記複列の転走面の一方に対向する円弧状の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部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の他方に対向する円弧状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ボールと、前記外方部材と内方部材との間に形成された環状空間の開口部に装着されたシールとを備え、前記小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部によって、前記ハブ輪に対して前記内輪が軸方向に固定されたセルフリテイン構造の車輪用軸受装置において、前記ハブ輪と内輪および外方部材が板材またはパイプ材から冷間の塑性加工によって形成され、前記外方部材の外径の軸方向中央部を凹ませて環状凹部と、内周に、前記複列の外側転走面の間に径方向内方に突出する環状凸部がフラット形状に形成されると共に、前記外径と環状凹部の繋ぎ部が所定の曲率半径からなる円弧状に形成され、この部位が略均等な肉厚に設定され、前記繋ぎ部の曲率半径Rが、前記ボールの半径をRwとした時、R=1.5〜2.5Rwの範囲になるように設定されている。
In order to achieve such an object, the invention described in
このように、ハブ輪の小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部によって、ハブ輪に対して内輪が軸方向に固定されたセルフリテイン構造の車輪用軸受装置において、ハブ輪と内輪および外方部材が板材またはパイプ材から冷間の塑性加工によって形成され、外方部材の外径の軸方向中央部を凹ませて環状凹部と、内周に、複列の外側転走面の間に径方向内方に突出する環状凸部がフラット形状に形成されると共に、外径と環状凹部の繋ぎ部が所定の曲率半径からなる円弧状に形成され、この部位が略均等な肉厚に設定され、繋ぎ部の曲率半径Rが、ボールの半径をRwとした時、R=1.5〜2.5Rwの範囲になるように設定されているので、軽量・コンパクト化と共に、肩部に亀裂が発生するのを防止し、かつ、旋回モーメント負荷時にボールの接触楕円が肩部を乗り上げてエッジロードが発生するのを防止することができ、軸受の強度・耐久性の向上を図った車輪用軸受装置を提供することができる。また、肉厚が薄くなり剛性が低下することもなく、また、肉厚が厚くなり塑性加工の加工性が低下することもない。 As described above, the self-retaining structure wheel bearing in which the inner ring is axially fixed to the hub ring by the caulking portion formed by plastically deforming the end of the small-diameter stepped portion of the hub ring radially outward. In the device, the hub ring, the inner ring, and the outer member are formed from a plate material or pipe material by cold plastic working, and the axially central portion of the outer diameter of the outer member is recessed to form an annular recess and an inner periphery . An annular convex portion projecting radially inward between the outer rolling surfaces of the row is formed in a flat shape, and a connecting portion between the outer diameter and the annular concave portion is formed in an arc shape having a predetermined radius of curvature. The parts are set to have a substantially uniform thickness, and the radius of curvature R of the joint is set to be in the range of R = 1.5 to 2.5 Rw when the radius of the ball is Rw.・ Along with compactness, it prevents cracks in the shoulder and Can contact ellipse of the ball at the moment the load is prevented from edge load is generated riding a shoulder, it is possible to provide a wheel bearing apparatus with improved strength and durability of the bearing. Further, the thickness is not reduced and the rigidity is not lowered, and the thickness is increased and the workability of the plastic working is not lowered.
また、請求項2に記載の発明のように、前記車輪取付フランジの周方向等配にハブボルト挿通孔が打ち抜き加工によって穿設されると共に、これらハブボルト挿通孔の打ち抜き後にバーリング加工によってハブボルト挿通孔の縁部が突出して形成されていれば、ハブボルトの圧入幅を確保することができ、長期間に亘ってハブボルトが緩むのを防止して固定力を高めることができる。 According to a second aspect of the present invention, hub bolt insertion holes are formed by punching in the circumferential direction of the wheel mounting flange, and the hub bolt insertion holes are formed by burring after punching of the hub bolt insertion holes. If the edge is formed so as to protrude, the press-fitting width of the hub bolt can be ensured, and the hub bolt can be prevented from loosening over a long period of time, thereby increasing the fixing force.
また、請求項3に記載の発明のように、前記車体取付フランジの周方向等配に固定ボルト挿通孔が打ち抜き加工によって穿設されると共に、これら固定ボルト挿通孔の打ち抜き後にバーリング加工によって固定ボルト挿通孔の縁部が突出して形成されていれば、固定ボルトの圧入幅を確保することができ、長期間に亘って固定ボルトが緩むのを防止して固定力を高めることができる。 According to a third aspect of the present invention, the fixing bolt insertion holes are formed in the circumferentially equidistant of the vehicle body mounting flange by punching, and the fixing bolts are fixed by burring after the fixing bolt insertion holes are punched. If the edge of the insertion hole protrudes, the press-fitting width of the fixing bolt can be ensured, and the fixing bolt can be prevented from loosening over a long period of time and the fixing force can be increased.
また、請求項4に記載の発明のように、前記車輪取付フランジが円形に形成され、この車輪取付フランジのインナー側の側面に、環状の基部から放射状に延び、僅かに厚肉に設定されたリブが形成されていれば、ハブ輪の軽量化を図りつつ、車輪取付フランジの強度・剛性を高めることができ、大きなモーメント荷重がこの車輪取付フランジに負荷されても耐久性を確保することができる。
Further, as in the invention according to
また、請求項5に記載の発明のように、前記車輪取付フランジが、環状の基部から放射状に延びる4〜6つに分割されて形成されていれば、ハブ輪の軽量・コンパクト化を図ることができると共に、外方部材をナックルに締結する際に、この車輪取付フランジに邪魔されることなく、締付工具等にて容易に固定ボルトを締結することができ、組立作業を簡便化することができる。
If the wheel mounting flange is divided into four to six extending radially from the annular base as in the invention described in
また、請求項6に記載の発明のように、前記車輪取付フランジの外縁部にブレーキロータの円筒状の内径部が所定の嵌合すきまを介して外嵌され、前記車輪取付フランジに対して径方向にガイドされていれば、従来のようなパイロット部が不要となり、ハブ輪の軽量化を図ることができる。 Further, as in the invention described in claim 6 , a cylindrical inner diameter portion of the brake rotor is externally fitted to an outer edge portion of the wheel mounting flange via a predetermined fitting clearance, and has a diameter with respect to the wheel mounting flange. If guided in the direction, a pilot portion as in the prior art becomes unnecessary, and the hub wheel can be reduced in weight.
また、請求項7に記載の発明のように、前記ブレーキロータの内縁部がインナー側に屈曲して形成され、この内縁部が前記車輪取付フランジのアウター側の端部に接触されていれば、車輪取付フランジに大きなモーメント荷重が負荷された時、このブレーキロータによって変形を抑えることができ、車輪取付フランジの剛性を高めることができる。
Further, as in the invention according to
また、請求項8に記載の発明のように、前記内輪が、前記内側転走面の大径側から軸方向に延び、前記インナー側のシールの嵌合部または摺接部となる円筒状の肩部と、この肩部から径方向内方に屈曲して形成された大端部、および前記内側転走面の小径側から軸方向に延びる円筒状の小端部を備え、この小端部が前記ハブ輪の肩部に突合せ状態で前記小径段部に圧入されると共に、当該内輪が前記加締部によって所定の軸受予圧が付与された状態で軸方向に固定されていれば、内輪を均一な肉厚で精度良く形成することができ、強度・剛性を高めることができると共に、所望の軸受予圧を容易に付与することができる。
Further, as in the invention described in
また、請求項9に記載の発明のように、前記板材またはパイプ材が、塑性加工前にA1変態点以下の温度で加熱され、組織の板状のパーライトを分断して球状化焼鈍されていれば、素材が軟化して塑性加工がし易くなり、高精度に仕上げることができる。
Further, as in the invention described in
また、請求項10に記載の発明のように、前記ハブ輪が、熱処理前に所定の温度へ加熱または均熱した後、所定の速度で冷却する応力除去焼きなましが実施されていれば、塑性加工により発生した内部応力を減らすことができるため、熱処理による変形を抑えることができると共に、その後の研削加工等の取代を小さくすることができる。
Further, as in the invention according to
本発明に係る車輪用軸受装置は、内周に複列の円弧状の外側転走面が一体に形成された外方部材と、アウター側の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、外周に前記複列の転走面の一方に対向する円弧状の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部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の他方に対向する円弧状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ボールと、前記外方部材と内方部材との間に形成された環状空間の開口部に装着されたシールとを備え、前記小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部によって、前記ハブ輪に対して前記内輪が軸方向に固定されたセルフリテイン構造の車輪用軸受装置において、前記ハブ輪と内輪および外方部材が板材またはパイプ材から冷間の塑性加工によって形成され、前記外方部材の外径の軸方向中央部を凹ませて環状凹部と、内周に、前記複列の外側転走面の間に径方向内方に突出する環状凸部がフラット形状に形成されると共に、前記外径と環状凹部の繋ぎ部が所定の曲率半径からなる円弧状に形成され、この部位が略均等な肉厚に設定され、前記繋ぎ部の曲率半径Rが、前記ボールの半径をRwとした時、R=1.5〜2.5Rwの範囲になるように設定されているので、軽量・コンパクト化と共に、肩部に亀裂が発生するのを防止し、かつ、旋回モーメント負荷時にボールの接触楕円が肩部を乗り上げてエッジロードが発生するのを防止することができ、軸受の強度・耐久性の向上を図った車輪用軸受装置を提供することができる。また、肉厚が薄くなり剛性が低下することもなく、また、肉厚が厚くなり塑性加工の加工性が低下することもない。 The wheel bearing device according to the present invention has an outer member in which a double-row arc-shaped outer rolling surface is integrally formed on the inner periphery, and a wheel mounting flange for mounting the wheel on the outer end. A hub wheel having an arcuate inner rolling surface facing one of the double-row rolling surfaces on the outer periphery, and a cylindrical small-diameter stepped portion extending in the axial direction from the inner rolling surface, And an inner member formed of an inner ring that is press-fitted into a small-diameter step portion of the hub wheel via a predetermined shimiro and has an arc-shaped inner rolling surface facing the other of the outer rolling surfaces of the double row on the outer periphery. And a double row of balls accommodated between the rolling surfaces of the inner member and the outer member via a cage, and the outer member and the inner member. And a seal attached to the opening of the annular space, and the end of the small diameter step is plastically deformed radially outward. In the self-retaining wheel bearing device in which the inner ring is fixed in the axial direction with respect to the hub ring by the crimped portion, the hub ring, the inner ring, and the outer member are cold plastic from a plate material or a pipe material. An annular convex portion formed by machining and having an axial central portion of the outer diameter of the outer member recessed, and an annular convex portion projecting radially inward between the outer rolling surfaces of the double row on the inner periphery Is formed in a flat shape, and the connecting portion between the outer diameter and the annular recess is formed in an arc shape having a predetermined radius of curvature, and this portion is set to a substantially uniform thickness, and the curvature radius R of the connecting portion is set. However, when the radius of the ball is Rw, it is set to be in the range of R = 1.5 to 2.5Rw, so it is possible to prevent the shoulder from cracking with light weight and compactness. And contact with the ball when turning moment is applied Circle can be prevented from edge load is generated riding a shoulder, it is possible to provide a wheel bearing apparatus with improved strength and durability of the bearing. Further, the thickness is not reduced and the rigidity is not lowered, and the thickness is increased and the workability of the plastic working is not lowered.
内周に複列の円弧状の外側転走面が一体に形成された外方部材と、アウター側の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、外周に前記複列の転走面の一方に対向する円弧状の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部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の他方に対向する円弧状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ボールと、前記外方部材と内方部材との間に形成された環状空間の開口部に装着されたシールとを備え、前記小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部によって、前記ハブ輪に対して前記内輪が軸方向に固定された車輪用軸受装置において、前記ハブ輪と内輪および外方部材が板材またはパイプ材から塑性加工によって形成されると共に、前記車輪取付フランジの周方向等配にハブボルト挿通孔が打ち抜き加工によって穿設され、これらハブボルト挿通孔の打ち抜き後にバーリング加工によって前記ハブボルト挿通孔の縁部が突出して形成されている。 The outer member integrally formed with the outer circumferential rolling surface of the double-row arc shape on the inner periphery and the wheel mounting flange for attaching the wheel to the end portion on the outer side are integrally formed, and the double-row on the outer periphery. A hub ring formed with an arcuate inner rolling surface facing one of the rolling surfaces, a cylindrical small-diameter step portion extending in the axial direction from the inner rolling surface, and a predetermined diameter on the small-diameter step portion of the hub ring. An inner member formed by an inner ring that is press-fitted through an outer periphery and has an arc-shaped inner rolling surface facing the other of the outer rolling surfaces of the double row on the outer periphery, and the inner member and the outer member. A double row of balls accommodated in a rollable manner via a cage between both rolling surfaces of the member and an opening of an annular space formed between the outer member and the inner member. The hub is formed by a crimped portion formed by plastically deforming an end portion of the small-diameter stepped portion radially outward. In the wheel bearing device in which the inner ring is fixed in the axial direction, the hub ring, the inner ring, and the outer member are formed of a plate material or a pipe material by plastic working, and the wheel mounting flange is equally spaced in the circumferential direction. The hub bolt insertion holes are formed by punching, and the edge of the hub bolt insertion hole protrudes by burring after the hub bolt insertion holes are punched.
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は、図1のA部拡大図、図4は、図1のB部拡大図、図5は、図1のハブ輪単体を示す縦断面図、図6は、図1の外方部材単体を示す縦断面図である。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1の左側)、中央寄り側をインナー側(図1の右側)という。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of a wheel bearing device according to the present invention, FIG. 2 is a side view of FIG. 1, FIG. 3 is an enlarged view of part A of FIG. 1, and FIG. 1 is an enlarged view of a portion B in FIG. 1, FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a single hub wheel in FIG. 1, and FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a single outer member in FIG. In the following description, the side closer to the outer side of the vehicle when assembled to the vehicle is referred to as the outer side (left side in FIG. 1), and the side closer to the center is referred to as the inner side (right side in FIG. 1).
この車輪用軸受装置は従動輪側の第3世代構造と呼称され、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ボール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。
This wheel bearing device is referred to as a third generation structure on the driven wheel side, and includes a plurality of
ハブ輪4は、アウター側の端部に車輪(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、外周に一方(アウター側)の円弧状の内側転走面4aと、この内側転走面4aから肩部4bを介して軸方向に延びる円筒状の小径段部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間には円孔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作業を簡便化することができる。
The
図3に拡大して示すように、車輪取付フランジ6には周方向等配にハブボルト挿通孔7が打ち抜き加工によって穿設されると共に、これらハブボルト挿通孔7の打ち抜き後にバーリング加工によってハブボルト挿通孔7の縁部が突出して形成されている。これにより、ハブボルト6aの圧入幅を確保することができ、長期間に亘ってハブボルト6aが緩むのを防止して固定力を高めることができる。また、車輪取付フランジ6のインナー側の側面には、環状の基部6cから放射状に延び、ハブボルト挿通孔7の縁部に至る部分に僅かに厚肉に設定されたリブ6dが形成されている(図2参照)。これにより、ハブ輪4の軽量化を図りつつ、車輪取付フランジ6の強度・剛性を高めることができ、大きなモーメント荷重がこの車輪取付フランジ6に負荷されても耐久性を確保することができる。
As shown in an enlarged view in FIG. 3, hub
また、図3に示すように、車輪取付フランジ6のアウター側の側面には、車輪およびブレーキロータ(図示せず)をガイドするパイロット部材8が溶接によって一体に接合されている。このパイロット部材8には、その端部にインロウ部9が形成され、車輪取付フランジ6の段差部に所定の嵌合すきまを介して内嵌されている。このインロウ部9によってパイロット部材8とハブ輪4との芯出し精度を高めることができる。
Further, as shown in FIG. 3, a
内輪5は、図1に示すように、外周に他方(インナー側)の円弧状の内側転走面5aが形成されると共に、この内側転走面5aの大径側から軸方向に延び、後述するシール22の嵌合部となる円筒状の肩部10と、この肩部10から径方向内方に屈曲して形成された大端部11、および内側転走面5aの小径側から軸方向に延びる円筒状の小端部12を備えている。そして、この小端部12がハブ輪4の肩部4bに突合せ状態で小径段部4cに圧入されて背面合せタイプの複列アンギュラ玉軸受を構成すると共に、小径段部4cの端部を塑性変形させて形成した加締部4dによって所定の軸受予圧が付与された状態で軸方向に固定され、所謂セルフリテイン構造を構成している。このような構成を採用することにより、均一な肉厚で精度良く形成することができ、強度・剛性を高めることができると共に、所望の軸受予圧を容易に付与することができる。
As shown in FIG. 1, the
外方部材2は、インナー側の端部にナックル(図示せず)に取り付けられるための車体取付フランジ13を一体に有し、内周に径方向内方に突出する環状凸部14と、この環状凸部14の両側に複列の円弧状の外側転走面2a、2aが一体に形成されている。また、複列の外側転走面2a、2aの両端部に後述するシール21、22の嵌合部15、16が形成される。
The
車体取付フランジ13には周方向等配に固定ボルト挿通孔17が打ち抜き加工によって穿設されると共に、これら固定ボルト挿通孔17の打ち抜き後にバーリング加工によって固定ボルト挿通孔17の縁部が突出して形成されている。これにより、固定ボルト(図示せず)の圧入幅を確保することができ、長期間に亘って固定ボルトが緩むのを防止して固定力を高めることができる。また、車体取付フランジ13は環状の基部13aから放射状に延び、固定ボルト挿通孔17の近傍を除く部分を切欠いて4〜6つ(ここでは4つ)に分割されて形成されている(図2参照)。これにより、外方部材2の軽量・コンパクト化を図ることができる。
Fixing bolt insertion holes 17 are formed in the vehicle
また、図4に示すように、車体取付フランジ13には、ナックルに内嵌されるパイロット部材18が溶接によって一体に接合されている。このパイロット部材18は、車体取付フランジ13のインナー側の側面に形成されたインロウ部19に所定の嵌合すきまを介して内嵌されている。このインロウ部19によってパイロット部材18と外方部材2との芯出し精度を高めることができる。
Further, as shown in FIG. 4, a
内方部材1と外方部材2の両転走面間には複列のボール3、3が収容され、保持器20、20によって転動自在に保持されている。そして、内方部材1と外方部材2との間に形成される環状空間の開口部にはシール21、22が装着され、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。
Between both rolling surfaces of the
アウター側のシール21は、外方部材2のアウター側端部の内周に圧入される芯金23と、この芯金23に加硫接着により一体に接合されたシール部材24とからなる一体型のシールで構成されている。芯金23は、オーステナイト系ステンレス鋼鈑(JIS規格のSUS304系等)や冷間圧延鋼鈑(JIS規格のSPCC系等)をプレス加工にて形成されている。
The outer-
一方、シール部材24はNBR(アクリロニトリル−ブタジエンゴム)等の合成ゴムからなり、径方向外方に傾斜して形成されたサイドリップ24aとダストリップ24b、および軸受内方側に傾斜して形成されたグリースリップ24cを一体に有している。そして、フランジ部7のインナー側の基部6cは断面が円弧状の曲面に形成され、この基部6cにサイドリップ24aとダストリップ24bが所定のシメシロをもって摺接されると共に、グリースリップ24cが所定の径方向すきまを介して対峙し、ラビリンスシールが構成されている。
On the other hand, the
一方、インナー側のシール22は、図4に拡大して示すように、互いに対向配置された環状のシール板25とスリンガ26とからなる、所謂パックシールで構成されている。シール板25は、外方部材2の端部内周に圧入された芯金27と、この芯金27に加硫接着により一体に接合されたシール部材28とからなる。芯金27は、オーステナイト系ステンレス鋼鈑(JIS規格のSUS304系等)や防錆処理された冷間圧延鋼鈑(JIS規格のSPCC系等)等の防錆能を有する鋼板からプレス加工にて断面略L字状に形成されている。
On the other hand, as shown in an enlarged view in FIG. 4, the
シール部材28はNBR等の合成ゴムからなり、径方向外方に傾斜して延びるサイドリップ28aと、二股状に形成されたグリースリップ28bとダストリップ28cとを有している。
The seal member 28 is made of a synthetic rubber such as NBR, and includes a
一方、スリンガ26は、オーステナイト系ステンレス鋼鈑(JIS規格のSUS304系等)や防錆処理された冷間圧延鋼鈑(JIS規格のSPCC系等)等の防錆能を有する鋼板からプレス加工によって断面略L字状に形成され、内輪5の肩部10に圧入される円筒部26aと、この円筒部26aから径方向外方に延びる立板部26bとを備えている。そして、シール部材28のサイドリップ28aが立板部26bに所定の軸方向シメシロを介して摺接されると共に、グリースリップ28bとダストリップ28cが円筒部26aに所定の径方向シメシロを介して摺接されている。さらに、スリンガ26における立板部26bは、シール板25と僅かな径方向すきまを介して対峙し、ラビリンスシールが構成されている。
On the other hand, the
ハブ輪4は、図5に示すように、炭素量が比較的少ないSCr420やSCM415等の浸炭鋼からなる板材またはパイプ材をプレス加工または冷間のローリング加工(以下、塑性加工という)によって形成されている。具体的には、パイプ材からプレス加工および冷間のローリング加工によって形成されている。また、塑性加工でバリが発生する両端面は加工後に旋削加工されるか、必要に応じて研削加工が施される。そして、浸炭焼入れによって表面硬さを50〜64HRCの範囲に硬化処理されている。なお、加締部4dは、防浸炭により素材硬さの生のままとされている。さらに、内側転走面4aが研削加工によって所定の寸法、精度に形成されている。その後、必要に応じて超仕上げ加工が施される。これにより、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、小径段部4cの耐フレッティング性が向上してハブ輪4の耐久性が一段と向上すると共に、微小なクラック等の発生がなく加締部4dの塑性加工をスムーズに行うことができる。
As shown in FIG. 5, the
ここで、ハブ輪4の材質としてこれ以外にも、SCM440等の浸炭鋼、あるいは冷間圧延鋼鈑(JIS規格のSPCC系等)やS45C等の炭素鋼を例示することができる。冷間圧延鋼鈑や炭素鋼の場合、内側転走面4aをはじめ、アウター側のシール21のシールランド部となる基部6cから小径段部4cに亙って高周波焼入れによって表面硬さを50〜64HRCの範囲に硬化処理が施される。
Here, as the material of the
外方部材2は、図6に示すように、SCr420やSCM415等の浸炭鋼からなる板材およびパイプ材から塑性加工によって形成されている。具体的には、パイプ材からプレス加工および冷間のローリング加工によって形成されている。そして、浸炭焼入れによって表面硬さを50〜64HRCの範囲に硬化処理されている。外方部材2の材質としてこれ以外にも、SCM440等の浸炭鋼、あるいは冷間圧延鋼鈑やS45C等の炭素鋼を例示することができる。冷間圧延鋼鈑や炭素鋼の場合、少なくとも外方部材2の複列の外側転走面2a、2aが高周波焼入れによって表面硬さを50〜64HRCの範囲に硬化処理が施されている。そして、複列の外側転走面2a、2aが研削加工によって所定の寸法、精度に形成されている。なお、その後、必要に応じて超仕上げ加工が施される。
As shown in FIG. 6, the
内輪5は、SUJ2等の軸受鋼やSCr420やSCM415等の浸炭鋼からなるパイプ材から塑性加工によって形成されている。そして、ズブ焼入れや浸炭焼入れによって表面硬さを50〜64HRCの範囲に硬化処理されている。さらに、内側転走面5aが研削加工によって所定の寸法、精度に形成されている。なお、その後、必要に応じて超仕上げ加工が施される。内輪5の材質としてこれ以外にも、SCM440等の浸炭鋼、あるいは冷間圧延鋼鈑やS45C等の炭素鋼を例示することができる。冷間圧延鋼鈑や炭素鋼の場合、少なくとも内側転走面5aが高周波焼入れによって表面硬さを50〜64HRCの範囲に硬化処理が施されている。
The
このように、本実施形態では、ハブ輪4と内輪5および外方部材2が板材またはパイプ材から塑性加工によって形成されているので、軽量・コンパクト化と共に、軸受の強度・耐久性の向上を図った車輪用軸受装置を提供することができる。
As described above, in the present embodiment, the
さらに、本実施形態では、塑性加工前に素材となる板材あるいはパイプ材が、A1変態点以下の温度で加熱され、組織の板状Fe3C(パーライト)を分断して球状化、所謂球状化焼鈍されている。これにより、素材が軟化して塑性加工がし易くなり、高精度に仕上げることができる。また、塑性加工により発生した内部応力を減らすために、適切な温度へ加熱または均熱した後、適切な速度で冷却する、所謂応力除去焼きなましが実施されている。これにより、塑性加工により発生した内部応力を減らすことができるため、熱処理による変形を抑えることができると共に、その後の研削加工等の取代を小さくすることができる。さらに、研削等の取代が小さいため、加工性が向上し、また、肉厚確保による強度アップを図ることができる。 Furthermore, in this embodiment, the plate material or pipe material used as a raw material before plastic working is heated at a temperature equal to or lower than the A1 transformation point, and the plate-like Fe 3 C (pearlite) in the structure is divided into spheroids, so-called spheroidization. Has been annealed. Thereby, a raw material softens and it becomes easy to carry out plastic working, and it can finish with high precision. In order to reduce the internal stress generated by plastic working, so-called stress-relief annealing is performed in which the sample is heated or soaked to an appropriate temperature and then cooled at an appropriate rate. Thereby, since the internal stress generated by the plastic working can be reduced, the deformation due to the heat treatment can be suppressed and the machining allowance for the subsequent grinding or the like can be reduced. Furthermore, since a machining allowance for grinding or the like is small, workability is improved, and strength can be increased by securing a wall thickness.
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、図8は、図7の側面図である。なお、この実施形態は、前述した実施形態(図1)と基本的にはハブ輪と外方部材の構成が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。 FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of the wheel bearing device according to the present invention, and FIG. 8 is a side view of FIG. This embodiment basically differs from the above-described embodiment (FIG. 1) only in the configuration of the hub wheel and the outer member, and is the same for other parts and parts having the same function or the same function. Reference numerals are assigned and detailed description is omitted.
この車輪用軸受装置は従動輪側の第3世代構造と呼称され、内方部材29と外方部材30、および両部材29、30間に転動自在に収容された複列のボール3、3とを備えている。内方部材29は、ハブ輪31と、このハブ輪31に圧入された内輪5とからなる。
This wheel bearing device is referred to as a third generation structure on the driven wheel side, and includes an inner member 29 and an
ハブ輪31は、アウター側の端部に車輪WおよびブレーキロータBRを取り付けるための車輪取付フランジ32を一体に有し、外周に一方の円弧状の内側転走面4aと、この内側転走面4aから肩部4bを介して軸方向に延びる円筒状の小径段部4cが形成されている。車輪取付フランジ32にはハブボルト6aが周方向等配に植設されている。
The
車輪取付フランジ32は、環状の基部6cから放射状に延びる4〜6つ(ここでは5つ)に分割されて形成されている(図8参照)。そして、ハブボルト挿通孔7が打ち抜き加工によって穿設されると共に、これらハブボルト挿通孔7の打ち抜き後にバーリング加工によってハブボルト挿通孔7の縁部が突出して形成されている。これにより、ハブ輪31の軽量・コンパクト化を図ることができると共に、外方部材30をナックルに締結する際に、この車輪取付フランジ32に邪魔されることなく、締付工具等にて容易に固定ボルトを締結することができ、組立作業を簡便化することができる。
The
ハブ輪31はS45C等の炭素鋼からなるパイプ材から塑性加工によって形成されている。また、塑性加工でバリが発生する両端面は加工後に旋削加工されるか、必要に応じて研削加工が施される。そして、内側転走面4aをはじめアウター側のシールランド部となる基部6cから小径段部4cに亙って高周波焼入れによって表面硬さを50〜64HRCの範囲に硬化処理が施される。なお、加締部4dは素材硬さの生のままとされている。
The
ここで、本実施形態では、車輪取付フランジ32の外縁部がブレーキロータBRのパイロット部として機能している。すなわち、ブレーキロータBRの円筒状の内径部33が車輪取付フランジ32の外縁部に所定の嵌合すきまを介して外嵌され、車輪取付フランジ32に対して径方向にガイドされている。これにより、従来のようなパイロット部が不要となり、ハブ輪31の軽量化を図ることができる。
Here, in the present embodiment, the outer edge portion of the
また、ブレーキロータBRの内縁部34がインナー側に屈曲して形成され、この内縁部34が車輪取付フランジ32のアウター側の端部に接触されている。これにより、車輪取付フランジ32に大きなモーメント荷重が負荷された時、このブレーキロータBRによって変形を抑えることができ、車輪取付フランジ32の剛性を高めることができる。
The
外方部材30はS45C等の炭素鋼からなるパイプ材から塑性加工によって形成され、インナー側の端部にナックルKに取り付けられるための車体取付フランジ35を一体に有し、内周に径方向内方に突出する環状凸部14と、この環状凸部14の両側に複列の円弧状の外側転走面2a、2aが一体に形成されている。また、複列の外側転走面2a、2aの両端部にシール21、22の嵌合部となる嵌合部15、16が形成されている。そして、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50〜64HRCの範囲に硬化処理が施されている。
The
本実施形態では、車体取付フランジ35には、周方向等配に固定ボルト挿通孔17が打ち抜き加工によって穿設されると共に、これら固定ボルト挿通孔17の打ち抜き後にバーリング加工によって固定ボルト挿通孔17の縁部が突出して形成されている。また、車体取付フランジ13は外方部材30の外径から放射状に延び、固定ボルト挿通孔17の近傍を除く部分を切欠いて4〜6つ(ここでは5つ)に分割されて形成されている(図8参照)。これにより、外方部材2の軽量・コンパクト化を図ることができる。
In the present embodiment, the fixing bolt insertion holes 17 are formed in the vehicle
また、外方部材30のインナー側の端部内周30aが旋削加工によって所定の寸法に形成され、ナックルKのパイロット部として機能している。すなわち、ナックルKの円筒状の嵌合部38が外方部材30の端部内周30aに所定の嵌合すきまを介して内嵌されている。これにより、ナックルKへの組立性が向上すると共に、ナックルKとの接触面が増え、車体取付フランジ35に大きなモーメント荷重が負荷された時、ナックルKによって変形を抑えることができ、外方部材30の剛性を高めることができる。
Further, the inner
ここで、本実施形態では、外側転走面2aから環状凸部14の肩高さを適切に確保するために、外方部材30の塑性加工時、環状凸部14の内径をフラット形状に形成すると共に、外方部材30の軸方向中央部を凹ませて環状凹部36を形成し肩部37に素材を充足させるようにしている。
Here, in this embodiment, in order to appropriately secure the shoulder height of the annular
そして、外方部材30の外径と環状凹部36との繋ぎ部36aの曲率半径Rが所定の範囲になるように設定されている。具体的には、ボール3の半径をRwとした時、この曲率半径Rは、R=1.5〜2.5Rwの範囲になるように設定されている。これにより、この部位の肉厚が略均等に形成できると共に、肩部37に亀裂が発生するのを防止し、かつ、旋回モーメント負荷時にボール3の接触楕円が肩部37を乗り上げてエッジロードが発生するのを防止することができる適切な肩高さを確保することができ、軸受の耐久性を向上させることができる。ここで、略均等とは、成形前のパイプ材の肉厚が均等であり、繋ぎ部36aも円弧を形成する目的以外に特に塑性流動させることなく成形を行った結果得られた形状の肉厚の状態を意味し、繋ぎ部36aの円弧を形成する際の材料の肉の変位により僅かに肉薄となったり肉厚となる状態は含むことを意味する。
And the curvature radius R of the connection part 36a of the outer diameter of the
繋ぎ部36aの曲率半径Rがボール3の半径Rwの1.5倍より小さい場合、肉厚が薄くなり剛性が低下して旋回モーメント負荷時の応力に耐えられず、また、ボール3の半径Rwの2.5倍を超えた場合、肉厚が厚くなり塑性加工の加工性が低下するだけでなく、従来の鍛造成形品と大差ない形状となって軽量・コンパクト化に総じて寄与しなくなるためである。
When the radius of curvature R of the joint portion 36a is smaller than 1.5 times the radius Rw of the
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。 The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to such an embodiment, and is merely an example, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Of course, the scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further, the equivalent meanings described in the scope of claims and all modifications within the scope of the scope of the present invention are included. Including.
本発明に係る車輪用軸受装置は、車輪取付フランジを一体に有するハブ輪と、このハブ輪に圧入される内輪とからなる内方部材を備えた車輪用軸受装置に適用できる。 The wheel bearing device according to the present invention can be applied to a wheel bearing device including an inner member including a hub ring integrally having a wheel mounting flange and an inner ring press-fitted into the hub ring.
1、29 内方部材
2、30 外方部材
2a 外側転走面
3 ボール
4、31 ハブ輪
4a、5a 内側転走面
4b、10、37 肩部
4c 小径段部
4d 加締部
5 内輪
6、32 車輪取付フランジ
6a ハブボルト
6b 円孔
6c、13a 基部
7 ハブボルト挿通孔
8、18 パイロット部材
9、19 インロウ部
11 大端部
12 小端部
13、35 車体取付フランジ
14 環状凸部
15、16 嵌合部
17 固定ボルト挿通孔
20 保持器
21 アウター側のシール
22 インナー側のシール
23、27 芯金
24、28 シール部材
24a、28a サイドリップ
24b、28c ダストリップ
24c、28b グリースリップ
25 シール板
26 スリンガ
26a 円筒部
26b 立板部
33 ブレーキロータの内径部
34 ブレーキロータの内縁部
36 環状凹部
36a 繋ぎ部
50 車輪用軸受装置
51 ハブ輪
51a、58a 内側転走面
52 複列アンギュラ玉軸受
53 軸部
53a 小径段部
54、61 切り起し片
55、62 舌片
55a 膨出部
56 ハブボルト
57 外方部材
57a 外側転走面
58 内輪
59 保持器
60 ボール
BR ブレーキロータ
K ナックル
R 繋ぎ部の曲率半径
Rw ボールの半径
1, 29
Claims (10)
アウター側の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、外周に前記複列の転走面の一方に対向する円弧状の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部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の他方に対向する円弧状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ボールと、
前記外方部材と内方部材との間に形成された環状空間の開口部に装着されたシールとを備え、
前記小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部によって、前記ハブ輪に対して前記内輪が軸方向に固定されたセルフリテイン構造の車輪用軸受装置において、
前記ハブ輪と内輪および外方部材が板材またはパイプ材から冷間の塑性加工によって形成され、前記外方部材の外径の軸方向中央部を凹ませて環状凹部と、内周に、前記複列の外側転走面の間に径方向内方に突出する環状凸部がフラット形状に形成されると共に、前記外径と環状凹部の繋ぎ部が所定の曲率半径からなる円弧状に形成され、この部位が略均等な肉厚に設定され、前記繋ぎ部の曲率半径Rが、前記ボールの半径をRwとした時、R=1.5〜2.5Rwの範囲になるように設定されていることを特徴とする車輪用軸受装置。 An outer member in which a double-row arc-shaped outer rolling surface is integrally formed on the inner periphery;
A wheel mounting flange for mounting the wheel on the outer end is integrated, and an arcuate inner rolling surface facing one of the double row rolling surfaces on the outer periphery, and an axis extending from the inner rolling surface. A hub wheel formed with a cylindrical small-diameter step portion extending in the direction, and a circle that is press-fitted into the small-diameter step portion of the hub wheel through a predetermined shimoshiro and that opposes the other of the double-row outer rolling surfaces on the outer periphery An inner member composed of an inner ring formed with an arc-shaped inner rolling surface;
A double row of balls accommodated between the rolling surfaces of the inner member and the outer member via a retainer between the rolling surfaces;
A seal attached to an opening of an annular space formed between the outer member and the inner member;
In the wheel bearing device of the self-retained structure in which the inner ring is fixed in the axial direction with respect to the hub wheel by a crimping portion formed by plastically deforming an end portion of the small-diameter stepped portion radially outward.
The hub wheel and the inner ring and the outer member is formed by plastic working of the cold plate material or a pipe material, and the annular recess by recessing the axial center portion of the outer diameter of the outer member, the inner periphery, said double An annular convex portion protruding radially inward between the outer rolling surfaces of the row is formed in a flat shape, and a connecting portion between the outer diameter and the annular concave portion is formed in an arc shape having a predetermined radius of curvature, This part is set to a substantially uniform thickness, and the radius of curvature R of the joint is set to be in the range of R = 1.5 to 2.5 Rw, where Rw is the radius of the ball. A wheel bearing device characterized by that.
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