JP5906021B2 - 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車輪用軸受装置、特に、軽量・コンパクト化を図ると共に、軸受剛性を増大させ、軸受の長寿命化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、所望の軸受剛性を有し、ミスアライメントに対しても耐久性を発揮すると共に、燃費向上の観点から回転トルクが小さい複列アンギュラ玉軸受が多用されている。この複列アンギュラ玉軸受は、固定輪と回転輪との間に複数のボールを介在させ、このボールに所定の接触角を付与して固定輪および回転輪に接触させている。

また、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。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６の左側）、中央寄り側をインナー側（図６の右側）という。

こうした複列の転がり軸受で構成された車輪用軸受装置において、従来は左右両列の軸受が同一仕様のため、静止時には充分な剛性を有するが、車両の旋回時には必ずしも最適な剛性が得られていない。すなわち、静止時の車重は複列の転がり軸受の略中央に作用するように車輪との位置関係が決められているが、旋回時には、旋回方向の反対側（右旋回の場合は車両の左側）の車軸に、より大きなラジアル荷重やアキシアル荷重が負荷される。したがって、旋回時には、インナー側の軸受列よりもアウター側の軸受列の剛性を高めることが有効とされている。そこで、装置を大型化させることなく高剛性化を図った車輪用軸受装置として、図６に示すものが知られている。

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５１ｃを一体に有し、内周に複列の外側転走面５１ａ、５１ｂが形成された外方部材５１と、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、外周に複列の外側転走面５１ａ、５１ｂ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小径段部５２ｂが形成されたハブ輪５２、およびこのハブ輪５２の小径段部５２ｂに外嵌され、複列の外側転走面５１ａ、５１ｂに対向する他方の内側転走面５４ａが形成された内輪５４からなる内方部材５５と、これら両転走面間に収容された複列のボール５６、５７と、これら複列のボール５６、５７を転動自在に保持する保持器５８、５９とを備えた複列アンギュラ玉軸受で構成されている。

内輪５４は、ハブ輪５２の小径段部５２ｂを径方向外方に塑性変形させて形成した加締部５２ｃによって軸方向に固定されている。そして、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シール６０、６１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。

ここで、アウター側のボール５６のピッチ円直径Ｄ１が、インナー側のボール５７のピッチ円直径Ｄ２よりも大径に設定されている。これに伴い、ハブ輪５２の内側転走面５２ａが内輪５４の内側転走面５４ａよりも拡径され、あわせて外方部材５１のアウター側の外側転走面５１ａがインナー側の外側転走面５１ｂよりも拡径されている。そして、アウター側のボール５６がインナー側のボール５７よりも多数収容されている。このように、各ピッチ円直径Ｄ１、Ｄ２をＤ１＞Ｄ２に設定することにより、車両の静止時だけでなく旋回時においても剛性が向上し、車輪用軸受装置５０の長寿命化を図ることができる（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００４−１０８４４９号公報

こうした車輪用軸受装置５０において、外方部材５１は鍛造加工によって成形されるが、車体取付フランジ５１ｃよりアウター側の部分については、型抜きの面から、アウター側に向って小径化するのが一般的である。この場合、軸受剛性アップや長寿命化のためにアウター側のボール５６列のピッチ円直径Ｄ１を拡大するには一定の制限があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、軽量・コンパクト化を図ると共に、軸受剛性を増大させ、軸受の長寿命化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、内周に複列の外側転走面が一体に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、およびこのハブ輪の小径段部に圧入され、外周に前記複列の外側転走面に対向する内側転走面が形成された少なくとも一つの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転動自在に収容された複列の転動体とを備え、前記複列の転動体のうちアウター側の転動体のピッチ円直径がインナー側の転動体のピッチ円直径よりも大径に設定された車輪用軸受装置において、前記外方部材が、前記ピッチ円直径の違いに伴い、外周面が、アウター側の外周面からナックルが外嵌されるインナー側の円筒状の外周面に向って軸方向に傾斜して延びる段差部を介して漸次小径に形成される第１の外周面と、前記インナー側の円筒状の外周面のアウター側の近傍に、径方向外方に突出する複数の取付部が形成され、その最外径面が前記外方部材のアウター側の外周面にテーパ状に繋がる第２の外周面とを備え、前記取付部に前記外方部材の端面と平行な取付面が形成され、この取付面に前記ナックルに固定ボルトを介して締結されるための袋孔状のねじ孔が形成されている。

このように、複列の転動体のうちアウター側の転動体のピッチ円直径がインナー側の転動体のピッチ円直径よりも大径に設定された第２または第３世代構造の車輪用軸受装置において、外方部材が、ピッチ円直径の違いに伴い、外周面が、アウター側の外周面からナックルが外嵌されるインナー側の円筒状の外周面に向って軸方向に傾斜して延びる段差部を介して漸次小径に形成される第１の外周面と、インナー側の円筒状の外周面のアウター側の近傍に、径方向外方に突出する複数の取付部が形成され、その最外径面が外方部材のアウター側の外周面にテーパ状に繋がる第２の外周面とを備え、取付部に外方部材の端面と平行な取付面が形成され、この取付面にナックルに固定ボルトを介して締結されるための袋孔状のねじ孔が形成されているので、軽量・コンパクト化を図ると共に、軸受剛性を増大させ、軸受の長寿命化を図った車輪用軸受装置を提供することができる。

好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記外方部材が、前記複列の外側転走面のうちアウター側の転走面から軸方向に傾斜して延びる段差部を介してインナー側の外側転走面が一体に形成され、前記複列の外側転走面にそれぞれ肩部が形成されると共に、これら肩部が所定の溝深さに形成され、少なくとも両肩部間の段差部が鍛造面に形成されていれば、外側転走面の溝深さが厳しく規制され、肩乗り上げによってエッジロードが発生するのが防止できると共に、旋削加工によって削除される部位を可及的に減少せしめてマテリアルロスの削減ができる。

また、請求項３に記載の発明のように、前記ハブ輪が、外周に前記複列の外側転走面の一方に対向する内側転走面と、この内側転走面から軸方向に傾斜して延びる段差部を介して前記小径段部が形成され、前記段差部が鍛造面に形成されていれば、旋削加工によって削除される部位を可及的に減少せしめてマテリアルロスの削減ができ、低コスト化を図ることができる。

また、請求項４に記載の発明のように、前記外方部材の複列の外側転走面に所定の硬化層が形成されると共に、前記段差部が非硬化部で、当該複列の外側転走面の硬化層が非連続とされていれば、列間の薄肉化を達成することができると共に、取付面のねじ孔の加工をし易くすることができる。

また、請求項５に記載の発明のように、前記複列の転動体列のうちアウター側の転動体列が２列の転動体列とされ、これら２列の転動体列のうち外側の転動体列のピッチ円直径が内側の転動体列のピッチ円直径よりも大径に設定されると共に、この内側の転動体列のピッチ円直径が前記インナー側の転動体列のピッチ円直径よりも大径に設定されていれば、高負荷容量化を図って軸受の長寿命化を達成することができる。

また、請求項６に記載の発明のように、前記転動体の接触角が同一に設定されると共に、前記アウター側の２列の転動体の外径が同一に設定され、前記インナー側の転動体の外径よりも小径に設定されていても良い。

また、請求項７に記載の発明のように、前記アウター側の２列の転動体列のうち外側の転動体列の転動体個数が、内側の転動体列の転動体個数よりも多く設定されると共に、この内側の転動体列の転動体個数が、前記インナー側の転動体列の転動体個数よりも多く設定されていれば、高負荷容量化を図って軸受の長寿命化を達成すると共に、軽量・コンパクト化を図ることができる。

また、請求項８に記載の発明のように、前記複列の転動体列のうちインナー側の転動体列が２列の転動体列とされ、これら２列の転動体列のうち外側の転動体列のピッチ円直径が内側の転動体列のピッチ円直径よりも大径に設定されていれば、高負荷容量化を図って軸受の長寿命化を達成することができる。

また、請求項９に記載の発明のように、前記転動体の接触角が同一に設定されると共に、前記インナー側の２列の転動体の外径が同一に設定され、前記アウター側の転動体の外径よりも小径に設定されていても良い。

また、請求項１０に記載の発明のように、前記インナー側の２列の転動体列のうち外側の転動体列の転動体個数が、内側の転動体列の転動体個数よりも多く設定されていれば、高負荷容量化を図って軸受の長寿命化を達成すると共に、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、内周に複列の外側転走面が一体に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、およびこのハブ輪の小径段部に圧入され、外周に前記複列の外側転走面に対向する内側転走面が形成された少なくとも一つの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転動自在に収容された複列の転動体とを備え、前記複列の転動体のうちアウター側の転動体のピッチ円直径がインナー側の転動体のピッチ円直径よりも大径に設定された車輪用軸受装置において、前記外方部材が、前記ピッチ円直径の違いに伴い、外周面が、アウター側の円筒状の外周面からナックルが外嵌されるインナー側の円筒状の外周面に向って軸方向に傾斜して延びる段差部を介して漸次小径に形成される第１の外周面と、前記インナー側の円筒状の外周面のアウター側の近傍に、径方向外方に突出する複数の取付部が形成され、その最外径面が前記外方部材のアウター側の外周面にテーパ状に繋がる第２の外周面とを備え、前記取付部に前記外方部材の端面と平行な取付面が形成され、この取付面に前記ナックルに固定ボルトを介して締結されるための袋孔状のねじ孔が形成されているので、軽量・コンパクト化を図ると共に、軸受剛性を増大させ、軸受の長寿命化を図った車輪用軸受装置を提供することができる。

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の車輪用軸受装置の側面図である。 図１の車輪用軸受装置の外方部材単体を示す縦断面図である。 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。 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。 従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。

内周に複列の外側転走面が一体に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の一方に対向する内側転走面と、この内側転走面から軸方向に傾斜して延びる段差部を介して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転動自在に収容された複列の転動体とを備え、前記複列の転動体のうちアウター側の転動体のピッチ円直径がインナー側の転動体のピッチ円直径よりも大径に設定された車輪用軸受装置において、前記外方部材の複列の外側転走面のうちアウター側の転走面から軸方向に傾斜して延びる段差部を介してインナー側の外側転走面が一体に形成され、前記段差部が旋削加工されずに鍛造肌のままとされていると共に、前記外方部材が、前記ピッチ円直径の違いに伴い、外周面が、アウター側の外周面からインナー側の外周面に向って漸次小径に形成され、このインナー側の外周面から径方向外方に突出して複数の取付部が形成されると共に、この取付部に前記外方部材の端面と平行な取付面が形成され、この取付面に前記ナックルに固定ボルトを介して締結されるためのねじ孔が形成されている。

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の車輪用軸受装置の側面図である。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。

この車輪用軸受装置は第３世代と呼称される従動輪用であって、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転動体（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。

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）の内側転走面４ａと、この内側転走面４ａから軸方向に傾斜して延びる段差部７を介して小径段部４ｂ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ている。

内輪５は、外周に他方（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４ｂの端部を塑性変形させて形成した加締部８によって内輪５が軸方向に固定されている。なお、内輪５および転動体３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。

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のインナー側の基部６ｂ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。なお、加締部８は鍛造加工後の表面硬さのままとされている。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、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と共に、微小なクラック等の発生がなく加締部８の塑性加工をスムーズに行うことができる。

ここで、ハブ輪４は、素材となるバー材から鍛造加工により形成され、アウター側のシール１２のランド部となる基部６ｂをはじめ、内側転走面４ａと肩部７ａ、および小径段部４ｂが旋削加工によって所定の寸法に形成されると共に、段差部７が所定の傾斜角からなるテーパ面で形成されている。すなわち、この段差部７は旋削加工されずに鍛造肌のままとされている。これにより、内側転走面４ａの溝深さが厳しく規制され、肩乗り上げによってエッジロードが発生するのが防止できると共に、旋削加工によって削除される部位を可及的に減少せしめてマテリアルロスの削減ができ、低コスト化を図ることができる。

ハブ輪４は、旋削加工後に高周波焼入れによって硬化処理が施されるが、好ましくは、研削加工の前に、段差部７がショットブラスト加工によってスケールが除去されれば、鍛造肌のままの段差部７の表面に付着したスケールが除去されると共に、それぞれの角部のバリ等も同時に除去されて滑らかに丸められ、スケールの脱落に起因する運転時の異音、異常振動、回転不調を確実に防止し、製品品質の向上を図ることができる。また、段差部７の表面に圧縮残留応力が形成され、ハブ輪４に負荷されるモーメント荷重等に対して強度・耐久性を向上させることができる。

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はなく、後述する取付面２ｃを有し、内周にハブ輪４の内側転走面４ａに対向するアウター側の外側転走面２ａと、この外側転走面２ａから軸方向に傾斜して延びる段差部１１を介して内輪５の内側転走面５ａに対向するインナー側の外側転走面２ｂが一体に形成されている。これら両転走面間に複列の転動体３、３が収容され、保持器９、１０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、２ｂ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。そして、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１２、１３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。なお、ここでは、転動体３にボールを使用した複列アンギュラ玉軸受で構成された車輪用軸受装置を例示したが、これに限らず、転動体３に円錐ころを使用した複列円錐ころ軸受で構成されていても良い。

本実施形態では、アウター側の転動体３のピッチ円直径ＰＣＤｏがインナー側の転動体３のピッチ円直径ＰＣＤｉよりも大径に設定されている。そして、複列の転動体３、３のサイズは同じであるが、このピッチ円直径ＰＣＤｏ、ＰＣＤｉの違いにより、アウター側の転動体３の個数がインナー側の転動体３の個数よりも多く設定されている。

ハブ輪４の外郭形状は、内側転走面４ａの溝底部から段差部７と、内輪５が突き合わされる肩部７ａを介して小径段部４ｂに続いている。また、ハブ輪４のアウター側の端部にはすり鉢状の凹所１４が形成されている。この凹所１４の深さは内側転走面４ａの溝底を越えて肩部７ａ付近までの深さとされ、ハブ輪４のアウター側の端部が略均一な肉厚となっている。また、ピッチ円直径ＰＣＤｏ、ＰＣＤｉの違いに伴い、ハブ輪４の内側転走面４ａは内輪５の内側転走面５ａよりも拡径して形成されている。

一方、外方部材２において、図３に示すように、ピッチ円直径ＰＣＤｏ、ＰＣＤｉの違いに伴い、アウター側の外側転走面２ａがインナー側の外側転走面２ｂよりも拡径して形成され、アウター側の外側転走面２ａの肩部１５から段差部１１を介して小径側の肩部１６に続き、インナー側の外側転走面２ｂに到っている。

ここで、外方部材２は、素材となるバー材から鍛造加工により形成され、両端面をはじめ、ナックル（図示せず）が外嵌されるインナー側の外周面ＢＢと、シールが装着されるシール嵌合面１９、２０と、複列の外側転走面２ａ、２ｂと、大径側の肩部１５と小径側の肩部１６が所定の旋削取代を残した状態で鍛造加工されている。

大径側の肩部１５と小径側の肩部１６が旋削加工によって所定の溝深さに形成されると共に、両肩部１５、１６間の段差部１１が所定の傾斜角からなるテーパ面で形成されている。すなわち、この段差部１１は旋削加工されずに鍛造肌のままとされている。これにより、外側転走面２ａ、２ｂの溝深さが厳しく規制され、肩乗り上げによってエッジロードが発生するのが防止できると共に、旋削加工によって削除される部位を可及的に減少せしめてマテリアルロスの削減ができ、低コスト化を図ることができる。

外方部材２が旋削加工後に高周波焼入れによって硬化処理が施されるが、複列の外側転走面２ａ、２ｂ間の段差部１１が硬化処理されず、それぞれの外側転走面２ａ、２ｂの硬化処理が非連続とされている。これにより、列間の薄肉化を達成することができると共に、取付面２ｃのねじ孔１８の加工をし易くすることができる。

さらに、好ましくは、研削加工の前に、段差部１１がショットブラスト加工によってスケールが除去されれば、段差部１１の表面に付着したスケールが除去されると共に、それぞれの角部のバリ等も同時に除去されて滑らかに丸められ、スケールの脱落に起因する運転時の異音、異常振動、回転不調を確実に防止し、製品品質の向上を図ることができる。また、段差部１１の表面に圧縮残留応力が形成され、強度・耐久性を向上させることができる。

こうした車輪用軸受装置において、アウター側の転動体３のピッチ円直径ＰＣＤｏをインナー側の転動体３のピッチ円直径ＰＣＤｉよりも大径（ＰＣＤｏ＞ＰＣＤｉ）に設定され、その分、外径ｄは同一であるが、転動体３の個数がアウター側の個数Ｚｏがインナー側の個数Ｚｉよりも多く（Ｚｏ＞Ｚｉ）設定されているため、有効に軸受スペースを活用してインナー側に比べアウター側部分の軸受剛性を増大させることができ、軸受の長寿命化を図ることができる。さらに、ハブ輪４のアウター側端部に凹所１４が外郭形状に沿って形成され、ハブ輪４のアウター側が均一な肉厚に設定されているので、装置の軽量・コンパクト化と高剛性化という相反する課題を解決することができる。

ここで、本実施形態では、ピッチ円直径ＰＣＤｏ、ＰＣＤｉの違いに伴い、外方部材２の外周面が、アウター側の円筒状の外周面ＡＡからインナー側の円筒状の外周面ＢＢに向って漸次小径に形成されている。そして、インナー側の外周面ＢＢの近傍に、周方向等配に複数（ここでは、４箇所）の取付部１７が形成され、この取付部１７に外方部材２の端面と平行な取付面２ｃが形成されている。取付部１７は、図２に示すように、インナー側の外周面ＢＢから径方向外方に突出して形成され、取付面２ｃには軸方向に延びるねじ孔１８が形成されている。図示しないナックルは、インナー側の外周面ＢＢに嵌合されると共に、この取付面２ｃに接合され、固定ボルト（図示せず）を介して外方部材２がナックルに締結される。

このように、本発明では、外方部材２の外周面が、ナックルに締結される車体取付フランジを有せず、アウター側からインナー側に向って漸次小径に形成されると共に、インナー側の端部に径方向外方に延びる取付部１７を有し、この取付部１７に取付面２ｃが形成され、ねじ孔１８に螺着される固定ボルトによって外方部材２がナックルに締結されているので、軽量・コンパクト化を図ると共に、軸受剛性を増大させ、軸受の長寿命化を図った車輪用軸受装置を提供することができる。

図４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、この第２の実施形態は、前述した第１の実施形態（図１）と、基本的にはアウター側の転動体列が複列で構成されている点が異なるだけで、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合を付して詳細な説明を省略する。

この車輪用軸受装置は従動輪用の第３世代と呼称され、内方部材２１と外方部材２２、および両部材２１、２２間に転動自在に収容された３列の転動体（ボール）３ａ、３ｂ、３列とを備えている。内方部材２１は、ハブ輪２３と、このハブ輪２３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、アウター側の端部に車輪取付フランジ６を一体に有し、外周に一方（アウター側）の複列の内側転走面２３ａ、２３ｂと、これらの複列の内側転走面２３ａ、２３ｂから軸方向に傾斜して延びる段差部７を介して小径段部４ｂが形成されている。

内輪５は、外周に他方（インナー側）の内側転走面５ａが形成され、ハブ輪２３の小径段部４ｂに圧入されて背面合せタイプの３列アンギュラ玉軸受を構成すると共に、小径段部４ｂの端部を塑性変形させて形成した加締部８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る。

ハブ輪２３はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面２３ａ、２３ｂをはじめ、車輪取付フランジ６のインナー側の基部６ｂ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。

外方部材２２は、前述した実施形態と同様、外周にナックル（図示せず）に取り付けられる取付面２ｃを有し、内周にハブ輪２３の内側転走面２３ａ、２３ｂに対向するアウター側の複列の外側転走面２２ａ、２２ｂと、これら複列の外側転走面２２ａ、２２ｂから軸方向に傾斜して延びる段差部１１を介して内輪５の内側転走面５ａに対向するインナー側の外側転走面２ｂが一体に形成されている。これら各転走面間に３列の転動体３ａ、３ｂ、３が収容され、保持器２４、１０によって転動自在に保持されている。

外方部材２２はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、３列の外側転走面２２ａ、２２ｂ、２ｂ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。

ここで、本実施形態では、アウター側の複列の転動体３ａ、３ｂ列のうち外側の転動体３ａ列のピッチ円直径ＰＣＤｏａが内側の転動体３ｂ列のピッチ円直径ＰＣＤｏｂよりも大径（ＰＣＤｏａ＞ＰＣＤｏｂ）に設定されると共に、これらアウター側の複列の転動体３ａ、３ｂ列のピッチ円直径ＰＣＤｏａ、ＰＣＤｏｂがインナー側の転動体３列のピッチ円直径ＰＣＤｉよりも大径（ＰＣＤｏａ＞ＰＣＤｏｂ＞ＰＣＤｉ）に設定されている。また、アウター側の複列の転動体３ａ、３ｂの外径ｄ１が同一に設定されると共に、インナー側の転動体３の外径ｄよりも小径（ｄ１＜ｄ）に設定されている。

また、３列の転動体３ａ、３ｂ、３の接触角が同一に設定されると共に、転動体３ａ列の転動体個数Ｚａが、転動体３ｂ列の転動体個数Ｚｂよりも多く（Ｚａ＞Ｚｂ）、さらには、転動体３ｂ列の転動体個数Ｚｂが、転動体３列の転動体個数Ｚよりも多く（Ｚｂ＞Ｚｉ）に設定されている。これにより、高負荷容量化を図って軸受の長寿命化を達成すると共に、軽量・コンパクト化を図った車輪用軸受装置を提供することができる。

また、保持器２４はＰＡ（ポリアミド）６６からなる熱可塑性の合成樹脂から射出成形によって形成され、さらに、ＧＦ（ガラスファイバー）からなる繊維状強化材が１０〜５０ｗｔ％添加されている。これにより、強度・剛性が高くなり、回転角速度のズレが生じても損傷することなく長期間に亘って耐久性を向上させることができる。なお、保持器２４はこのような材質以外に、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ＰＡ６・１２等の射出成形可能な合成樹脂を例示することができる。また、繊維状強化材としては、ＧＦに限らず、これ以外に、ＣＦ（炭素繊維）やアラミド繊維、ホウ素繊維等を例示することができる。

ここで、保持器９ａは一体の冠型で構成され、転動体３ａ、３ｂを保持するポケットのすきまが従来の一般的なスナップオンタイプのすきま０．１５〜０．３０ｍｍの２倍、すなわち、０．３０〜０．６０ｍｍの範囲に設定されている。これにより、回転角速度のズレが生じても損傷することなく一層耐久性を向上させることができる。

図５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。なお、この第３の実施形態は、前述した第１の実施形態（図１）と、基本的にはインナー側の転動体列が複列で構成されている点が異なるだけで、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合を付して詳細な説明を省略する。

この車輪用軸受装置は従動輪用の第３世代と呼称され、内方部材２５と外方部材２６、および両部材２５、２６間に転動自在に収容された３列の転動体（ボール）３、３ｃ、３ｄ列とを備えている。内方部材２５は、ハブ輪２７と、このハブ輪２７に所定のシメシロを介して圧入された内輪２８とからなる。

ハブ輪２７は、アウター側の端部に車輪取付フランジ６を一体に有し、外周に一方（アウター側）の複列の内側転走面４ａと、この内側転走面４ａから軸方向に傾斜して延びる段差部７を介して小径段部４ｂが形成されている。

内輪２８は、外周に他方（インナー側）の複列の内側転走面２８ａ、２８ｂが形成され、ハブ輪２７の小径段部４ｂに圧入されて背面合せタイプの３列アンギュラ玉軸受を構成すると共に、小径段部４ｂの端部を塑性変形させて形成した加締部８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る。

ハブ輪２７はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面４ａをはじめ、車輪取付フランジ６のインナー側の基部６ｂ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。

外方部材２６は、前述した実施形態と同様、外周にナックル（図示せず）に取り付けられる取付面２ｃを有し、内周にハブ輪２７の内側転走面４ａに対向するアウター側の外側転走面２ａと、この外側転走面２ａから軸方向に傾斜して延びる段差部１１を介して内輪２８の複列の内側転走面２８ａ、２８ｂに対向するインナー側の複列の外側転走面２６ａ、２６ｂが一体に形成されている。これら各転走面間に３列の転動体３、３ｃ、３ｄが収容され、保持器９、２９によって転動自在に保持されている。

外方部材２６はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、３列の外側転走面２ａ、２６ａ、２６ｂ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。

ここで、本実施形態では、インナー側の複列の転動体３ｃ、３ｄ列のうち外側の転動体３ｄ列のピッチ円直径ＰＣＤｏｄが内側の転動体３ｃ列のピッチ円直径ＰＣＤｏｃよりも大径（ＰＣＤｏｄ＞ＰＣＤｏｃ）に設定されると共に、アウター側の転動体３列のピッチ円直径ＰＣＤｏが、これらインナー側の複列の転動体３ｃ、３ｄ列のピッチ円直径ＰＣＤｏｃ、ＰＣＤｏｄよりも大径（ＰＣＤｏ＞ＰＣＤｉｃ＞ＰＣＤｉｄ）に設定されている。また、インナー側の複列の転動体３ｃ、３ｄの外径ｄ２が同一に設定されると共に、アウター側の転動体３の外径ｄよりも小径（ｄ２＜ｄ）に設定されている。

また、３列の転動体３、３ｃ、３ｄの接触角が同一に設定されるとともに、インナー側の複列の転動体３ｃ、３ｄのうち外側の転動体３ｄ列の転動体個数Ｚｄが、内側の転動体３ｃ列の転動体個数Ｚｃよりも多く（Ｚｄ＞Ｚｃ）設定されている。これにより、高負荷容量化を図って軸受の長寿命化を達成すると共に、軽量・コンパクト化を図った車輪用軸受装置を提供することができる。

また、保持器２９はＰＡ６６からなる熱可塑性の合成樹脂から射出成形によって形成され、さらに、ＣＦからなる繊維状強化材が５〜３０ｗｔ％添加されている。これにより、強度・剛性が高くなり、回転角速度のズレが生じても損傷することなく長期間に亘って耐久性を向上させることができる。

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、従動輪用の第２または第３世代構造の車輪用軸受装置に適用することができる。

１、２１、２５ 内方部材
２、２２、２６ 外方部材
２ａ、２ｂ、２２ａ、２２ｂ、２６ａ、２６ｂ 外側転走面
２ｃ 取付面
３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ 転動体
４、２３、２７ ハブ輪
４ａ、５ａ、２３ａ、２３ｂ、２８ａ、２８ｂ 内側転走面
４ｂ 小径段部
５、２８ 内輪
６ 車輪取付フランジ
６ａ ハブボルト
６ｂ 基部
７、１１ 段差部
７ａ 肩部
８ 加締部
９、１０、２４、２９ 保持器
１２ アウター側のシール
１３ インナー側のシール
１４ 凹所
１５ 大径側の肩部
１６ 小径側の肩部
１７ 取付部
１８ ねじ孔
１９、２０ シール嵌合面
５０ 車輪用軸受装置
５１ 外方部材
５１ａ アウター側の外側転走面
５１ｂ インナー側の外側転走面
５１ｃ 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 加締部
５３ 車輪取付フランジ
５４ 内輪
５５ 内方部材
５６、５７ ボール
５８、５９ 保持器
６０、６１ シール
６２ グリース封入治具
６２ａ、６２ｂ ノズル
ＡＡ 外方部材のアウター側の外周面
ＢＢ 外方部材のインナー側の外周面
ｄ、ｄ１、ｄ２ 転動体の外径
Ｄ１ アウター側のボールのピッチ円直径
Ｄ２ インナー側のボールのピッチ円直径
ＰＣＤｉ、ＰＣＤｉｃ、ＰＣＤｉｄ インナー側のボールのピッチ円直径
ＰＣＤｏ、ＰＣＤｏａ、ＰＣＤｏｂ アウター側のボールのピッチ円直径
Ｚｃ、Ｚｄ、Ｚｉ インナー側の転動体の個数
Ｚａ、Ｚｂ、Ｚｏ アウター側の転動体の個数

Claims (10)

1. 内周に複列の外側転走面が一体に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、およびこのハブ輪の小径段部に圧入され、外周に前記複列の外側転走面に対向する内側転走面が形成された少なくとも一つの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転動自在に収容された複列の転動体とを備え、
   前記複列の転動体のうちアウター側の転動体のピッチ円直径がインナー側の転動体のピッチ円直径よりも大径に設定された車輪用軸受装置において、
   前記外方部材が、前記ピッチ円直径の違いに伴い、外周面が、アウター側の外周面からナックルが外嵌されるインナー側の円筒状の外周面に向って軸方向に傾斜して延びる段差部を介して漸次小径に形成される第１の外周面と、前記インナー側の円筒状の外周面のアウター側の近傍に、径方向外方に突出する複数の取付部が形成され、その最外径面が前記外方部材のアウター側の外周面にテーパ状に繋がる第２の外周面とを備え、前記取付部に前記外方部材の端面と平行な取付面が形成され、この取付面に前記ナックルに固定ボルトを介して締結されるための袋孔状のねじ孔が形成されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 前記外方部材が、前記複列の外側転走面のうちアウター側の転走面から軸方向に傾斜して延びる段差部を介してインナー側の外側転走面が一体に形成され、前記複列の外側転走面にそれぞれ肩部が形成されると共に、これら肩部が所定の溝深さに形成され、少なくとも両肩部間の段差部が鍛造面に形成されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
3. 前記ハブ輪が、外周に前記複列の外側転走面の一方に対向する内側転走面と、この内側転走面から軸方向に傾斜して延びる段差部を介して前記小径段部が形成され、前記段差部が鍛造面に形成されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
4. 前記外方部材の複列の外側転走面に所定の硬化層が形成されると共に、前記段差部が非硬化部で、当該複列の外側転走面の硬化層が非連続とされている請求項２に記載の車輪用軸受装置。
5. 前記複列の転動体列のうちアウター側の転動体列が２列の転動体列とされ、これら２列の転動体列のうち外側の転動体列のピッチ円直径が内側の転動体列のピッチ円直径よりも大径に設定されると共に、この内側の転動体列のピッチ円直径が前記インナー側の転動体列のピッチ円直径よりも大径に設定されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
6. 前記転動体の接触角が同一に設定されると共に、前記アウター側の２列の転動体の外径が同一に設定され、前記インナー側の転動体の外径よりも小径に設定されている請求項５に記載の車輪用軸受装置。
7. 前記アウター側の２列の転動体列のうち外側の転動体列の転動体個数が、内側の転動体列の転動体個数よりも多く設定されると共に、この内側の転動体列の転動体個数が、前記インナー側の転動体列の転動体個数よりも多く設定されている請求項５または６に記載の車輪用軸受装置。
8. 前記複列の転動体列のうちインナー側の転動体列が２列の転動体列とされ、これら２列の転動体列のうち外側の転動体列のピッチ円直径が内側の転動体列のピッチ円直径よりも大径に設定されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
9. 前記転動体の接触角が同一に設定されると共に、前記インナー側の２列の転動体の外径が同一に設定され、前記アウター側の転動体の外径よりも小径に設定されている請求項８に記載の車輪用軸受装置。
10. 前記インナー側の２列の転動体列のうち外側の転動体列の転動体個数が、内側の転動体列の転動体個数よりも多く設定されている請求項８または９に記載の車輪用軸受装置。

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