CN101970150A - 外圈制造方法、多排角接触轴承用外圈、多排角接触轴承及车轮用轴承装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够延长轴承寿命，且使滚动体能够稳定滚动的外圈制造方法、多排角接触轴承用外圈及车轮用轴承装置。并且本发明提供强度和刚性都良好，能够实现长寿命化且能够实现高质量化的多排角接触轴承。内圈和外圈中的至少一者通过冷轧加工成形。冷轧加工前的坯料的硬度为洛氏硬度HRC30以下。对在内径面具有向内径侧突出的周向凸起部的坯料实施冷轧加工而成形。

Description

外圈制造方法、多排角接触轴承用外圈、多排角接触轴承及车轮用轴承装置

技术领域

本发明涉及在机动车等车辆中用于将车轮相对于车身旋转自如地支承的车轮用轴承装置、能够在车轮用轴承装置的轴承中使用的多排角接触轴承、这样的多排角接触轴承用内圈及多排角接触轴承用外圈的制造方法。

背景技术

作为车轮用轴承装置，从被称为第一代的单独使用多排滚动轴承的结构，发展到在外部构件上一体地具有车身安装凸缘的第二代，进而发展到在一体地具有车轮安装凸缘的轮毂圈的外周上一体地形成多排滚动轴承的一个内侧轨道面的第三代，进而开发出在轮毂圈上一体化等速万向接头，在构成该等速万向接头的外侧接头构件的外周上一体地形成多排滚动轴承的另一个内侧轨道面的***车轮用轴承装置。

第一代的车轮用轴承装置需要向车身侧的转向节压入，因而为了装配、更换而需要工时。然而，第一代的车轮用轴承装置能够比第二代和第三代的车轮用轴承装置低价地制造，因此主要在轻型机动车和小型车用中使用的情况较多。

如图21所示，被成为第一代的车轮用轴承装置(例如，专利文献1)具有：具有沿外径方向延伸的凸缘101的轮毂圈102；外侧接头构件103与该轮毂圈102卡合的等速万向接头104；配置在轮毂圈102的外周侧的轴承100。

等速万向接头104具有：所述外侧接头构件103；配置在外侧接头构件103上的内侧接头构件(省略图示)；配置在该内侧接头构件和外侧接头构件103之间的滚珠(省略图示)；保持该滚珠的保持器(省略图示)。外侧接头构件103由收纳内侧接头构件的碗形的口部107和从该口部107突出设置的杆轴123构成。

此外，轮毂圈102具有筒部113和所述凸缘101，在凸缘101的外端面114(与接头侧相反的端面)上形成有大径的第一部115a和小径的第二部115b，在第一部115a中外嵌有制动盘140，在第二部115b上外嵌有转向盘(省略图示)。

如图22所示，轴承100具有：在内周形成有多排外侧轨道面120、121外圈105；在外周形成有与外侧轨道面对置的内侧轨道面118、119的一对内圈108、109；滚动自如地收纳在外圈105的外侧轨道面120、121与内圈108、109的内侧轨道面118、119之间的多排滚动体122。如图21所示，在轮毂圈102的筒部113的外周面设有切口部116，在切口部116嵌合内圈108、109。另外，在轮毂圈102的凸缘101上设有螺栓安装孔112，用于将转向盘及制动盘140固定到该凸缘101上的轮毂螺栓141安装在该螺栓安装孔112中。

在轮毂圈102的筒部113中***有外侧接头构件103的杆轴123。在杆轴123的与口部相反的端部形成有螺钉部124，在该螺钉部124与口部107之间形成有花键部125。另外，在轮毂圈102的筒部113的内周面(内径面)形成有花键部126，在该杆轴123***轮毂圈102的筒部113时，杆轴123侧的花键部125与轮毂圈102侧的花键部126卡合。

并且，在从筒部113突出的杆轴123的螺钉部124螺旋安装有螺母构件127，连结轮毂圈102与外侧接头构件103。此时，螺母构件127的内端面(内面)128与筒部113的外端面129抵接，并且口部107的背面130与内圈109的端面131抵接。即，通过紧固螺母构件127，轮毂圈102经由内圈108、109而由螺母构件127和口部107挟持。此时，在轮毂圈102的切口端面132与内圈108的端面133抵接，并且口部107的背面130与内圈109的端面131抵接的状态下，内圈108、109的对合面135、136对合。这种情况下，外圈105的外径面成为嵌合面105a，向车身侧的转向节145的内径面145a压入。

对于轴承的内圈108、109、外圈105及滚动体(钢珠)122，通常使用SUJ2等高碳素铬轴承钢或与其相当的材料。并且，通过普通淬火等而整体被硬化到58～64HRC。其中，HRC为洛氏硬度为C标尺的硬度。

此外，外圈105通过将短圆筒体的原材料切削成形。然而，作为外圈105的形状需要在内径面上成形轨道面、密封嵌合部(密封安装面)等，除去的重量(物质损失＝投入重量-制品重量)变多，材料成本增加相应的量。

因此，近几年，提出有能够实现材料成本的降低的利用轧制加工而成形的部件。这种情况下，首先，通过热锻造等成形坯件。该坯件是比完成状态的外圈直径小的粗形状的坯件。接下来，通过冷轧或热轧等使其扩径。然后，通过车削加工成对制品附加磨削余量(取代)的形状。并且，将热硬化处理进行到芯部，通过磨削制成。

在成形坯件时，存在对外圈单体进行热锻造的情况以及将外圈和一个内圈同时锻造，在锻造工序的最终工序切离的被称为所谓的“双切削”的方法(专利文献2)。另外，作为通过冷轧成形的方法也存在各种各样(专利文献3、专利文献4、专利文献5及专利文献6等)。

通常的冷轧加工通过如图24所示的冷轧加工机进行。具有内径用心轴150和外径用成形辊151。在心轴150的外周面形成有将外圈105的内径面成形的外圈内径面成形部152，在成形辊151的外径面上形成有将外圈105的外径面成形的外圈外径面成形部153。

外圈内径面成形部152具有轨道面成形部152a、152a和密封嵌合部成形部152b、152b。另外，外圈外径面成形部153具有环状凹部成形部153a和嵌合面成形部153b、153b。

这种情况下，坯件160由如图23所示的基本上内外径呈平滑的短圆筒体形成，如图24所示，将该坯件160外嵌于心轴150，并在由心轴150和成形辊153夹着坯件160的状态下使成形辊153绕其轴心旋转。由此，能够成形如图25所示的形状的外圈105。

此外，在图25所示的外圈105中，在其外径面(转向节压入面)105a的轴向中央部设置有环状凹部155。通过形成该环状凹部155，在外圈105的内径面105b上设置向内径侧鼓出的凸部156。并且，在该凸部156的两侧形成有轨道面120、121。

另外，为了实现轻量化及低成本化，提出有通过冲压加工成形内外圈的轴承(多排角接触轴承)(专利文献7)。

即，如图26所示，专利文献7所述的多排角接触轴承包括：具有多排轨道171、172的冲压钢板制的外圈173；具有与外圈173的多排轨道171、172分别对应的轨道174、175的多个内圈176、177；配置在外圈173的多排轨道171、172与内圈176、177的轨道174、175之间的多排滚动体178。且固定在内嵌该滚动轴承的外圈173的壳体180上。

另外，在外圈173的外周面的与多排轨道171、172之间对应的部位形成凹部161，在该凹部161与壳体180之间安装有对外圈173及壳体180弹发施力的弹性体162。内圈176、177隔着环状间隔件163外嵌于省略图示的轴上。此外，该环状间隔件163是用于防止内圈176、177沿轴向分散的部件。

【专利文献1】日本特开2007-120771号公报

【专利文献2】日本特公平5-66215号公报

【专利文献3】日本实开昭62-63419号公报

【专利文献4】日本特开平3-90239号公报

【专利文献5】日本专利第2539751号公报

【专利文献6】日本特开2006-181638号公报

【专利文献7】日本特开2004-245260号公报

然而，在如图24所示的冷轧加工中，塑性变形量多，位于多排轨道面之间的肩部的与轨道面相连的部分、位于轨道面与端部的密封嵌合部之间的沉孔部的偏向密封嵌合部侧的部位等可能会产生微小裂缝。

此外，为了保证轴承必需的硬度，对外圈坯件在冷轧加工(以下简称CRF，CRF：COLD ROLL FORMING)/宽度车削后进行淬火回火。因此，具有微小裂缝的外圈在进行热处理后可能发展成龟裂，龟裂比热处理前的深度进得更深，存在即使在热处理后的研磨工序中也无法除去的可能性。另外，由于龟裂的发展，也存在外圈自身断裂的可能性。

在车辆转弯行驶时，基于离心力的来自轮胎的力矩负载使轴承倾斜，由此滚动体在排间肩部的轨道面的肩部附近滚动。特别是对于转弯外侧的轴承，在力矩负载施加得大的轨道面的肩部附近滚动时，对轨道面施加的面压力变高。在急速转弯等转弯的横向加速度大时，滚动体与轨道面的接触椭圆不收在轨道面内而伸出(越上肩部)，对轨道面的肩附近的端部施加的面压力进一步变高。若在该面压力高的部分存在通过研磨工序无法除去的微小裂缝，则在转弯行驶时滚动体在微小裂缝上滚动，引发轨道面的早期损伤，导致轴承寿命变短。

即使在不存在裂缝时，若轨道槽的肩部附近在进行CRF之际在心轴与辊之间被轧制时角部(肩部等)不充足，则在肩部的形状上产生不均，滚动体变得容易越上肩部。在这样的情况下，由于不均变大，因此会产生寿命短的情况。因此，若希望通过车削除去微小裂缝和不充足部分，则对CRF后的形状附加余量，浪费使用材料而引起材料成本增加，工序增加而使效率变差，加工成本也上升。

另外，为了使辊与心轴之间充足，使坯件的端部为稍微出现缝脊(バリ)的形状。因此辊与心轴的空间沿轴向比坯件稍长。因此，在轧制初期坯件偏的情况下坯件的举动不稳定，从偏的部位在轧制初期向对辊与心轴容易仿形的部位急剧移动。此外，存在心轴与辊的形状未被正确地转印而引起不充足的情况，在形成轴承时容易产生越上肩部，导致轴承寿命变短。

在图26所示的轴承中，在外圈173的外周面的轴向中央部形成凹部161，弹性体162嵌合于该凹部161。这是为了防止外圈173的外周面变形，并使径向间隙不产生堵塞，是外圈自身的刚性不足的起因。另外，在一对内圈176、177之间设有间隙，它们的对置面未对合。这是无法高精度地构成内圈176、177的起因。

因此，在现有的图26所示的轴承中，部件数量增加，装配性差，且成本变高。另外，由于精度差，因此产生内部间隙的不均。轴承的运转状态下的内部间隙的大小是左右声响、振动、发热、疲劳寿命等性能的重要要素，若该内部间隙存在不均，则制品不稳定并且会导致轴承寿命的下降。

此外，在车轮用轴承装置中，轮毂圈的小径台阶部(嵌入轴承的内圈的小径部)的拐角部通常由单一的曲率半径构成的圆弧面(单一R)形成。在此，在为了实现轻量化为进行低截面化的车轮用轴承装置中，为了确保内圈刚性，需要在限定的空间内使与内圈的大端面的对接部长度(接触面积)变大。然而，在增大该对接部长度的情况下，拐角部变得过小，尤其是在车辆转弯时反复经由车轮安装凸缘对轮毂圈施加大的力矩负载时，在拐角部产生过大的应力，轮毂圈的机械强度明显下降，耐久性可能减小。

在此，在为了减小在拐角部产生的应力而增大单一R的曲率半径时，拐角部与内圈的倒角部产生干扰。该拐角部与内圈的倒角部的干扰引发错误校准(ミスアライメント)，内圈的耐久性可能下降。因此，必须在加工拐角时极力抑制尺寸偏差，这导致制造成本增加，且考虑热处理变形引起的不均等的情况下，尺寸偏差的限制存在极限。

作为解决这样的课题的技术，本申请人提出如图27所示的车轮用轴承装置。该车轮用轴承装置中，轮毂圈181的肩部182和小径台阶部183拐角部A由多个曲率半径b、构成的复合R构成，并且设定为曲率半径b比采用单一R的情况的最大曲率半径a小且曲率半径c比曲率半径a大(b＜a＜c)。由此，能够确保在限定的空间内与内圈184的大端面185的对接部长度X而提高内圈184的刚性，并且抑制在拐角部A产生应力，提供能够使轮毂圈181的耐久性提高的车轮用轴承装置。另外，在拐角部A的加工中，无需必要以上地抑制尺寸偏差，能够防止内圈184的与倒角部186的干扰，能够实现低成本化。

然而，在为了实现轻量化而进行低截面化的状态下，在轮毂圈181的拐角部A，在曲率半径c与小径台阶部183及曲率半径b与肩部182的尺寸自身小的情况下，即使将轮毂圈181的拐角部A变更为这样的复合R，大幅提高耐久性也存在极限。

发明内容

因此，本发明的第一目的在于提供能够延长轴承寿命，且使滚动体能够稳定滚动的外圈制造方法、多排角接触轴承用外圈及车轮用轴承装置。本发明的第二目的在于提供强度和刚性都良好，能够实现长寿命化且能够实现高质量化的多排角接触轴承。本发明的第三目的在于提供实现轻量/小型化且实现了轮毂圈的强度/耐久性的提高的车轮用轴承装置。

本发明的外圈制造方法为在车轮用轴承装置中使用的多排角接触轴承的外圈制造方法，其中，对在内径面具有向内径侧突出的周向凸起部的坯件实施冷轧加工而成形。在此，冷轧加工(冷滚压)是指，不进行加热而保持冷状态(常温)地使坯件(成形原材料)旋转并同时进行轧制的加工方法。即，将内外径比工件(加工后的完成品)小的坯件由设计成希望加工的形状的两个夹具(内径用和外径用)夹持，使其旋转并同时进行轧制、滚压，从而形成工件的加工方法。

由于在车轮用轴承装置中使用的多排角接触轴承的外圈作为其形状而在内径面具有轨道面和密封嵌合部等，因此在外圈的内径面形成有凹凸部。因此，如本发明的外圈制造方法这样，使用设置有内径面的向内径侧突出的周向凸起部的坯件，从而能够防止肩部等的角部变得不充足，能够成形轨道面、密封嵌合部等。即，若通过在内径面形成有凸部的坯件进行冷轧，则能够使容易产生裂缝的部位充足。因此，无需进行“为了除去微小裂缝、不充足部分，将坯件的壁厚CRF成形为设置有余量的形状而使其变大，在CRF成形后将余量部分除去”这一作业。

坯件优选在内径面具有构成多排轨道面之间的肩部的周向凸起部，或在内径面具有构成沉孔的周向凸起部。

冷轧与削去原材料多余的部分的切削加工不同，能够将比制品外径细的坯件***而成形，不会产生材料的浪费。另外，由于加工时间短、工具寿命长等，因此与切削加工相比生产性提高。进而，虽然使用的工具(成形辊及心轴)需要根据加工品而替换，但能够得到稳定的加工精度。此外，与切削加工不同，纤维流向(纤维状金属组织)未被切断。因此，加工制品的寿命长，能够得到高强度。

本发明的多排角接触轴承用外圈为根据上述外圈制造方法制造出的多排角接触轴承用外圈，其中，外圈的表面中的、除宽面以外的表面为冷轧加工面或磨削加工面。

由于宽面以外的表面可以为冷轧加工面或磨削加工面，因此该外圈在加工性方面优良，且能够实现材料成本及加工成本的降低。

外圈优选将被球化退火而硬度为80～94HRB的SUJ2等高碳素铬轴承钢作为坯件成形，或者将碳为0.45～0.80wt％、铬为小于1.0wt％的、被球化退火而硬度为80～88HRB的碳素钢作为坯件成形。其中，HRB为洛氏硬度B标尺的硬度。

在此，球化退火是指使钢中的碳化物球状化，使其均匀地分散的热处理。因此，通过进行球化退火，能够使塑性加工、机械加工容易进行，或改善机械性能。

本发明的多排角接触轴承的内圈和外圈中的至少一方通过冷轧加工成形，所述多排角接触轴承中，冷轧加工前的坯件的硬度为洛氏硬度HRC30以下。在此冷轧(冷滚压)是指，不进行加热而保持冷状态(常温)地使原材料(坯件)旋转并同时进行轧制的加工方法。

本发明的多排角接触轴承由于内圈和外圈中的至少一方通过冷轧(冷滚压)成形，因此能够实现通过冷轧成形的内圈等的材料的材料利用率的提高等。即，冷轧与削去原材料多余的部分的切削加工不同，能够将比制品外径细的原材料***而成形，不会产生材料的浪费。另外，由于加工时间短、工具寿命长等，因此与切削加工相比生产性提高。进而，虽然使用的工具(模具)需要根据加工品而替换，但能够得到稳定的加工精度。此外，与切削加工不同，纤维流向(纤维状金属组织)未被切断，通过塑性变形将被加工面组成硬化。因此，加工制品能够得到高强度。

在本发明中，由于在冷轧加工前使坯件的硬度达到洛氏硬度HRC30以下，因此能够使加工性优良且高精度地成形。尤其优选达到HRC25以下。

坯件可以使用轴承钢或中碳素钢，另外，优选被实施球化退火。也可以被实施多次球化退火。可以使用含碳量为0.77％以上的高碳素钢，此时，进一步优选通过实施球化退火而形成。

优选在冷轧后，至少对轨道面实施磨削加工。通过进行磨削加工，能够将轨道面高精度地加工。

本发明的第一车轮用轴承装置具有多排角接触轴承，所述车轮用轴承装置中，在该多排角接触轴承中使用了上述的外圈。

本发明的第二车轮用轴承装置具有：轮毂圈，在该轮毂圈的一端部一体地具有用于安装车轮的车轮安装凸缘，且该轮毂圈形成有从该车轮安装凸缘经由肩部沿轴向延伸的小径台阶部；车轮用轴承，该车轮用轴承经由规定的过盈量压入该轮毂圈的小径台阶部，该车轮用轴承具有：作为外部构件的外圈，在该外部构件的内周一体地形成有多排圆弧状的外侧轨道面；一对内圈，在该一对内圈的外周形成有与所述多排外侧轨道面对置的圆弧状的内侧轨道面；多排滚珠，该多排滚珠收容在这些内圈和所述外部构件的两轨道面之间；密封件，该密封件安装在形成于所述外部构件和内圈之间的环状空间的开口部，所述车轮用轴承在所述一对内圈的小端面对合的状态下顶合而构成背面对合型的多排角接触轴承，所述车轮用轴承装置中，所述一对内圈中的至少外置侧的内圈形成有从其内侧轨道面的大径侧沿轴向延伸的肩部，且壁厚设定为在整宽范围内大致均匀，并且，该内圈的大端部的内径部的曲率半径的中心位置与所述滚珠的曲率半径的中心位置设定为大致相同位置，且在所述内圈的接触角的作用线与所述轮毂圈交叉的位置，以所述内圈与轮毂圈不接触的方式确保间隙。

根据本发明的第二车轮用轴承装置，能够将内圈的壁厚设定为大致均匀，轮毂圈的拐角部(小径台阶部的车轮安装凸缘侧的转角部)的形状、尺寸的设计自由度扩大。

优选所述外置侧的内圈由管材经过冷轧加工而形成，如此，能够提高生产性，材料利用率高且低成本化。

另外，优选所述轮毂圈的肩部与所述小径台阶部的拐角部通过由曲率半径Rb、Rc形成的复合R构成，并且所述肩部侧的曲率半径Rb设定为小于使拐角R为单一R的情况下的最大曲率半径Ra即Rb＜Ra，并且所述小径台阶部侧的曲率半径Rc设定为大于所述曲率半径Ra即Rc＞Ra。

另外，优选所述轮毂圈的肩部与所述小径台阶部的角部通过由曲率半径Rb、Rc形成的复合R和将这些复合R平滑地连接的切线构成，并且在所述轮毂圈的外置侧端部通过锻造加工形成有沿轴向延伸的擂钵状的凹处，所述拐角部的壁厚设定为大致均匀。能够使其最小壁厚与使拐角R为单一R时的轮毂圈相比变大，能够实现轮毂圈的强度/耐久性的提高。

另外，所述曲率半径Rc设定为所述曲率半径Rb的2倍以上也可。进而，所述轮毂圈的拐角部的轴向尺寸La设定为径向尺寸Lr的1.5倍以上也可。

发明效果

根据本发明的外圈制造方法，由于通过冷轧成形成形外圈，因此能够实现制品的材料利用率及生产性的提高，能够达成成本降低。此外，外圈能够获得稳定的加工精度、长寿命及高强度，能够达成轴承的质量提高。另外，能够实现外圈的轻量化，能够达成低燃料费化。

另外，能够使容易产生微小裂缝的部位充足。因此，成形的制品的质量提高。即，若坯件在内径面具有构成多排的轨道面之间的肩部的周向凸起部，则外圈肩部(轨道面肩部)的充足情况变好，不会产生微小裂缝。由此，即使在车辆转弯时来自轮胎的力矩载荷使轴承倾斜，滚动体通过肩部附近的情况下，由于不存在微小裂缝，因此不会对滚动寿命产生不良影响。肩部不会成为不充足状态，肩部的形状不会产生不均，对于越上状况也不会产生个体差。

若坯件在内径面具有构成沉孔的周向凸起部，则通过将构成沉孔的周向凸起部的台阶在轧制(滚轧)开始时进入心轴的凹部，从而坯件能够位于辊与心轴的空间的宽度方向的正中央，轧制初期的举动稳定。由此，轧制变得左右均等，充足情况也变得左右均等。

此外，无需进行“为了除去微小裂缝、不充足部分，将坯件的壁厚CRF成形为设置有余量的形状而使其变大，在CRF成形后将余量部分除去”这一作业，能够实现生产性的提高及成本降低化。

由于宽面以外的表面可以为冷轧加工面或磨削加工面，因此该外圈加工性优良，且能够实现材料成本及加工成本的降低。

另外，通过进行球化退火，能够使塑性加工、机械加工容易，或改善机械性能。因此，能够进一步实现该车轮用轴承装置的生产性的提高，并使制品稳定。

在本发明的多排角接触轴承中，能够实现冷轧成形品(内圈及/或外圈)的材料利用率及生产性的提高，能够达成成本降低。此外，内圈及/或外圈能够得到稳定的加工精度及高强度，能够达成轴承的质量提高。另外，能够实现内圈及/或外圈的轻量化，能够达成低燃料费化。

尤其，通过使坯件的硬度达到洛氏硬度HRC30以下，能够实现加工精度的提高，能够成形高品质的内圈及/或外圈。因此，能够稳定地设计装配的轴承的内部间隙，使轴承稳定，能够达成轴承的长寿命化。尤其，由于冷轧成形品在强度方面和刚度方面都良好，因此冷轧成形品若为外圈，则无需使用现有这样的弹性体，能够实现部品点数的减少，能够达成装配性的提高及成本降低。

由于坯件使用轴承钢或中碳素钢，因此能够以低成本稳定地成形内圈及/或外圈。另外，通过进行球化退火，能够实现基于冷轧的加工性的提高。因此，通过进行球化退火，能够容易进行塑性加工、机械加工，或能够改善机械性能。尤其，在使用碳量为0.77％以上的高碳素钢，实施了球化退火的情况下，能够进一步实现基于冷轧的加工性的提高。

通过对轨道面实施磨削加工，能够将轨道面高精度地加工，滚动体在轨道面上的滚动能够顺畅地进行，能够得到高精度的旋转。

如本发明的第一车轮用轴承装置那样，由于使用所述外圈、多排角接触轴承，因此能够使用高品质的轴承，能够长期稳定地发挥功能。

根据本发明的第二车轮用轴承装置，能够实现轻量/小型化，并且轮毂圈的拐角部的形状、尺寸的设计自由度扩大，能够提供实现了轮毂圈的强度/耐久性的提高的车轮用轴承装置。

尤其，所述轮毂圈的肩部与所述小径台阶部的拐角部通过由曲率半径Rb、Rc形成的复合R构成，并且所述肩部侧的曲率半径Rb设定为小于使拐角R为单一R的情况下的最大曲率半径Ra即Rb＜Ra，并且，所述小径台阶部侧的曲率半径Rc设定为大于所述曲率半径Ra即Rc＞Ra，即使在车辆转弯时大的力矩载荷经由车轮安装凸缘作用于轮毂圈，也能够抑制在拐角部产生的应力，能够实现轻量/小型化。

另外，优选所述轮毂圈的肩部与所述小径台阶部的角部通过由曲率半径Rb、Rc形成的复合R和将这些复合R平滑地连接的切线构成，并且在所述轮毂圈的外置侧端部通过锻造加工形成有沿轴向延伸的擂钵状的凹处，所述拐角部的壁厚设定为大致均匀。与拐角部R为单一R时的轮毂圈相比，能够使其最小壁厚变大，从而能够实现轮毂圈的强度/耐久性的提高。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式的使用了多排角接触轴承的车轮用轴承装置的纵截面图。

图2是将所述车轮用轴承装置安装到转向节后的状态的截面图。

图3是表示所述多排角接触轴承的外圈加工工序的示意图。

图4是作为所述多排角接触轴承的外圈的原材料的坯件的截面图。

图5是表示基于冷轧加工机的外圈成形状态的示意图。

图6是所述轴承的外圈的放大截面图。

图7是所述车轮用轴承装置的轴承内圈的截面图。

图8是表示所述图6所示的车轮用轴承装置的轴承内圈的制造方法的截面图。

图9是表示所述图6所示的车轮用轴承装置的轴承内圈的其他制造方法的截面图。

图10是所述图1所示的车轮用轴承装置的变形例的截面图。

图11是所述图10所示的车轮用轴承装置的主要部分放大图。

图12A是所述图10所示的车轮用轴承装置的内圈的放大截面图。

图12B是所述图10所示的车轮用轴承装置的轮毂圈的放大截面图。

图13是表示本发明的第二实施方式的车轮用轴承装置的截面图。

图14是表示本发明的第三实施方式的车轮用轴承装置的截面图。

图15是表示本发明的第四实施方式的车轮用轴承装置的截面图。

图16是表示本发明的第五实施方式的车轮用轴承装置的截面图。

图17是表示本发明的第六实施方式的车轮用轴承装置的截面图。

图18是所述图17中车轮用轴承装置的多排角接触轴承的截面图。

图19是表示本发明的第七实施方式的车轮用轴承装置的截面图。

图20是表示本发明的第八实施方式的车轮用轴承装置的截面图。

图21是使用了现有的轴承的车轮用轴承装置的截面图。

图22是现有的轴承的纵截面图。

图23是用于将现有的轴承的外圈通过冷轧成形的坯件的截面图。

图24是表示基于冷轧加工机的现有的外圈成形状态的示意图。

图25是现有的轴承的外圈的截面图。

图26是现有的另一轴承的纵截面图。

图27是现有的又一轴承的纵截面图。

符号说明

2    多排角接触轴承

24   内圈

24A、24B  内圈

24C、24D  内圈

25   外圈

26    外侧轨道面

27    外侧轨道面

28    内侧轨道面

29    内侧轨道面

34    坯件

35    周向凸起部

36    周向凸起部

71    肩部

72    沉孔(カウンタボア)

具体实施方式

图2中示出使用了图1所示的第一实施方式的多排角接触轴承2的车轮用轴承装置，该车轮用轴承装置由轮毂圈1、本发明所涉及的多排角接触轴承2和等速万向接头3一体化而成。

等速万向接头3构成为，主要构件有：作为外侧接头构件的外圈5；在外圈5的内侧配置的作为内侧接头构件的内圈6；安装在外圈5和内圈6之间并传递转矩的多个滚珠7；安装在外圈5和内圈6之间并保持滚珠7的保持架8。内圈6通过将省略图示的轴的端部压入其轴孔内径6a进行花键嵌合而与轴能够传递转矩地结合。

外圈5包括口部11和杆轴部12，口部11为一端开口的碗状，在其内球面13内在圆周方向等间隔地形成有沿轴向延伸的多个滚道槽14，该滚道槽14延伸到口部11的开口端。在内圈6的外球面15，在圆周方向等间隔地形成有沿轴向延伸的多个滚道槽16。

外圈5的滚道槽14和内圈6的滚道槽16形成一对，在每一个由各对滚道槽14、16构成的滚珠滚道内装入有作为转矩传递要素的能够滚动的滚珠7。滚珠7安装在外圈5的滚道槽14和内圈6的滚道槽16之间来传递转矩。该情况的等速万向接头示出为球笼型，但也可以为在各滚道槽的槽底具有直线状的平滑部的免根切型等其他的等速万向接头。

等速万向接头3的外圈5及内圈6例如由S53C等含碳量0.40～0.80wt％的中碳素钢构成，从滚道槽14、16及外圈5的口部11的肩部到杆轴12的外周面(外径面)通过高频淬火等实施表面硬度达到58～64HRC程度的硬化处理。

如图1所示，轮毂圈1具有筒部20和在筒部20的外置侧的端部设置的凸缘部(车轮安装凸缘)21。另外，轮毂圈1的筒部20的孔部22中***外圈5的杆轴12。在杆轴12的与口部相反的端部形成有螺钉部40，在该螺钉部40与口部11之间形成有花键部41。另外，在轮毂圈1的筒部20的内周面(内径面)上形成有花键部42，在该杆轴12***轮毂圈1的筒部20时，杆轴12侧的花键部41与轮毂圈1侧的花键部42卡合。将安装到车辆的状态下的车辆的偏向外侧的一侧称为外置侧(图中左侧)，将偏向中央的一侧称为内置侧(图中右侧)。

并且，在从筒部20突出的杆轴12的螺钉部40上螺旋安装有螺母构件43，轮毂圈1与外圈5被连结。此时，在轮毂圈1的凸缘部21上设有螺栓安装孔32，轮毂螺栓33安装在螺栓安装孔32中。此外，轮毂圈1例如由S53C等含碳量0.40～0.80wt％的中碳素钢构成，另外，也可以对筒部20的外径面(轴承嵌合部即轮毂圈的小径台阶部的外径面至端面70)通过高频淬火等实施表面硬度达到58～64HRC程度的硬化处理。

多排角接触轴承(多排角接触球轴承)2具有：在内周形成有多排外侧轨道面26、27的作为外部构件的外圈25；在外周形成有与外圈25的外侧轨道面26、27对置的内侧轨道面28、29的一对内圈24A、24B；收容在外圈25的外侧轨道面26、27与内圈24A、24B的内侧轨道面28、29之间且滚动自如的多排滚动体30。滚动体30保持在安装于外圈25与内圈24A、24B之间的保持器31中。在多排角接触球轴承(滚动轴承)2的两开口部(外圈25与内圈24A、24B之间的开口部)安装有密封件S。

在外圈25的外径面50的轴向中央部形成有环状凹部51，与其对应地在内径面52的轴向中央部设置有周向凸部(鼓出部)53。并且，在该周向凸部53的两侧形成有外侧轨道面26、27，进而，在外侧轨道面26、27的外侧形成有密封嵌合部(密封槽)54、55。外圈25的外径面50中的除去环状凹部51的部位成为如后所述那样压入转向节N的嵌合面50a、50a。

外置侧的内圈24(24A)和内置侧的内圈24(24B)可以由通用的部件构成。如图7所示，内圈24A、24B由大径部(大端部)60、小径部(小端部)61和大径部60与小径部61之间的锥状部62构成。这种情况下，大径部60的外径面成为密封安装部(肩部)63，锥状部62的外径面成为轨道面28(29)。另外，小径部61的内径面成为轮毂圈嵌合面64。这种情况下，由于大径部60与小径部61为大致同一壁厚，因此在大径部60的内径侧形成壁厚削减部96。

接下来说明该角接触球轴承(滚动轴承)2的外圈25的制造方法。该外圈制造方法如图3所示，将长条状的管材P切断成规定尺寸，成形短尺寸的坯件34。然后，对该坯件34进行冷轧加工。冷轧是不进行加热而在常温下使坯件(成形原材料)旋转并同时进行轧制的加工方法。即，将内外径比工件(加工后的完成品)小的坯件由设计成希望加工的形状的两个夹具(内径用和外径用)夹持，使其旋转并同时进行轧制(滚压成形)，从而形成工件的加工方法。

具体来说，优选如图4所示，在坯件34的内径面34b上具有轴向中央部的小径部37、该小径部37的轴向两侧的中径部38a、38b以及开口部侧的大径部39a、39b。

对外圈原材料(坯件)34进行球化退火，使其硬度达到洛氏硬度HRC30以下，优选HRC25以下。具体来说，使用被球化退火而硬度为80～94HRB的SUJ2等高碳素铬轴承钢，或者，被球化退火而硬度为80～88HRB的碳量为0.45～0.80wt％、铬量为小于1.0wt％的成分的碳素钢。在此，球化退火是指使钢中的碳化物球状化，使其均匀地分散的热处理。因此，通过进行球化退火，能够使塑性加工、机械加工容易进行，或改善机械性能。即，退火(焼なまし)是指，在金属材料在加工工序中变为不稳定的状态时，使其在热处理中成为稳定的状态。加热到某一温度并在之后进行缓冷(缓慢冷却)。在进行退火后的状态下，该金属不仅达到最稳定的状态而且该金属成为柔软的状态。将该退火时使钢中的碳化物(Fe3C)成为微细的球状的组织调整称为球化退火。

在冷轧工序中通过图5所示的滚轧装置进行冷轧加工。滚轧装置具有内径用的心轴47和外径用的成形辊48。在心轴47的外周面形成有成形外圈25的内径面的外圈内径面成形部67，在成形辊48的外径面形成有成形外圈25的外径面的外圈外径面成形部68。

外圈内径面成形部67具有轨道面成形部67a、67a和密封嵌合部成形部67b、67b。在轨道面成形部67a、67a上，用于形成沉孔的沉孔成形部75、75设置在密封嵌合部成形部侧。另外，外圈外径面成形部68具有环状凹部成形部68a和压入面成形部68b、68b。

这种情况下，在心轴47上外嵌坯件34，以由心轴47和成形辊48夹持坯件34的状态使成形辊48绕其轴心旋转。由此，能够将外圈25成形。即，中径部38a、38b构成轨道面26、27，大径部39a、39b构成密封嵌合部54、55。

在坯件34的内径面上，在小径部37形成第一周向凸起部35，在中径部38a、38b形成第二周向凸起部36。于是，该第一周向凸起部35构成轨道面26、27之间的肩部71，由第二周向凸起部36构成沉孔72、72。

将形成轨道面26、27等的部件通过车削加工宽面56来进行整形，在加热炉等中进行淬火回火而使其硬化后进行磨削加工(研磨加工)，这种情况下，将宽面56以外的表面作为冷轧加工面或磨削加工面。关于淬火，若为SUJ2等高碳素铬轴承钢，则普通淬火也可，高频淬火也可。另外，若为碳量为0.45～0.80wt％、铬量为小于1.0wt％的成分的碳素钢，则为了确保作为轨道面必需的表面硬度优选高频淬火。在此，普通淬火是指将工件整体(到深部为止)通过电炉等加热到必要的温度后、使其急冷而使工件整体形成坚硬的组织的方法。高频淬火是指，将工件放入通有高频電流的线圈间，在通过伴随其表面产生的涡流的焦耳热将表面加热后，使其急冷而仅将表面形成高硬度的组织的方法。另外，宽面56的整形也可以为淬火回火后的车削加工(淬火钢切削)或磨削加工。

另外，也可以在将形成有轨道面26、27等的工件通过加热炉等淬火而使其表面硬化后，进行切削加工。这种情况下，如图6的虚线所示，进行内径面52的轴向端部的密封嵌合部54、55、轨道面26、27、端面(宽面)56、56及外径面的嵌合面50a、50a的切削。因此，它们的切削也可以称为淬火钢切削。即，淬火钢切削仅为切削，由于切削通常在原始材料(生材)的状态下进行，因此为了明确是热处理后(淬火后)的切削而称作淬火钢切削。由于在淬火后进行切削，因此能够将原材料的热处理变形在该切削过程中除去。若进行淬火，则容易残留拉伸残余应力，若不进行处理则疲劳强度下降。因此，若切削表面，则能够对最表面部赋予压缩残余应力，由此提高疲劳强度。在此需要说明的是，淬火是指为了增加钢的硬度、强度，将钢加热到相变点以上的适当温度后放入水、油等中急冷的热处理(相变点是指在加热到其以上时金属的组织产生变化的温度)。

在对使用被球化退火的硬度达到94HRB的高碳素铬轴承钢SUJ2的外圈坯件34进行冷轧加工后，未产生微小裂缝。但是，在对使用被球化退火的硬度达到89～94HRB的碳素钢S53C的外圈坯件34进行冷轧加工后，在轨道面26、27的偏向肩部71的部分、沉孔72及环状凹部51的底部产生了微小裂缝。另一方面，硬度88HRB以下未产生微小裂缝。

内圈24也与外圈25同样，通过对大致为内圈24的形状的原始形状的内圈原材料进行冷轧而成形。并且，在通过加热炉等进行淬火回火而使其硬化后，进行磨削加工(研磨加工)。即，将表面作为冷轧加工面或磨削加工面。

即使为这样的内圈24，也通过对为内圈24的形状的原始形状的内圈原材料进行冷轧而成形，在将该原材料通过加热炉等淬火而使表面硬化后，进行切削加工，即，也可以进行淬火钢切削。这种情况下，如图4的虚线，对轮毂圈嵌合面64、两端面65、66、密封安装部63及轨道面28(29)进行淬火钢切削。内圈24的材质也使用与外圈25相同的材料。这时的内圈构成原材料(坯件)与所述外圈原材料同样，进行球化退火，使硬度达到洛氏硬度HRC30以下，优选达到HRC25以下。

此外，内圈24可以例如如图8所示，首先，将中空的轴承钢材通过冷轧成形内圈构成原材料73(一对内圈一体连结的形状物)。即，该内圈构成原材料73由圆筒体构成，该圆筒体具有：轴向中央的圆筒状的主体部74；经由锥部75a、75b而与该主体部74的两端连接设置的端部大径部76a、76b。

将这样构成的内圈构成原材料73在其轴向中央切断，成形一对内圈24(24A)、24(24B)。即，沿着中央线L将内圈构成原材料73切断。此时，将内圈构成原材料73在通过加热炉等淬火而使其表面硬化后，进行冷轧加工或磨削加工。由此，端部大径部76a成为内圈24的大径部60，小径的主体部74成为内圈24的小径部61，锥部75a的外径面成为内圈24的轨道面28(29)。另外，也可以将内圈构成原材料73在通过加热炉等淬火而使其表面硬化后，进行切断及切削加工(淬火钢切削)。这种情况下，对轮毂圈嵌合面64、两端面65、66、密封安装部63及轨道面28(29)进行淬火钢切削。此外，将内圈构成原材料73切断成两个的作业在热处理前进行也可、在热处理后进行也可。这时的内圈构成原材料73也进行球化退火，硬度达到洛氏硬度HRC30以下，优选达到HRC25以下。

作为内圈构成原材料73也可以采用如图9所示那样的形状物。图9所示的内圈构成原材料73由圆筒体构成，该圆筒体具有：轴向中央部的大径部77；经由锥部78a，78b而与该大径部77的两端连接设置的端部大径部79a、79b。

沿着中央线L将内圈构成原材料73切断。此时，将内圈构成原材料73在通过加热炉等进行淬火而使其表面硬化后，进行切断及切削加工。此外，在图5所示的内圈构成原材料73中，其切断端面成为小径侧的端面(小端面)66，与此相对地，在图6所示的内圈构成原材料73中，其切断端面成为大径侧的端面(大端面)65。

接下来，说明上述那样构成的车轮用轴承装置的装配方法。首先，如图1所示，构成在轮毂圈1上装入轴承2的组合体。即，将装配状态的轴承2的内圈24A、24B的嵌合面64、64压入轮毂圈1的筒部20。此时，内圈24A的端面(大端面)65与轮毂圈1的切口部端面70抵接。

将这样装配的组合体和等速万向接头3的外圈5连结。此时，将外圈5的杆轴12***轮毂圈1的孔部22，在从孔部22向外置侧突出的螺钉部40螺旋安装螺母构件43。由此，口部11的背面11a与内置侧的内圈24B的端面65抵接。

因此，一对内圈24A、24B在其端面(对合面)66对合的状态下被夹在切口部端面70与口部11的背面11a之间，能够对内圈24A、24B施加预压。

这样构成的车轮用轴承装置中，多排角接触球轴承2的外圈25的转向节嵌合面50a压入转向节N的内径面80。这种情况下，将转向节嵌合面50a的外径尺寸D11设定为稍大于转向节N的内径面80的内径尺寸D10。即，设定为利用转向节嵌合面50a与转向节内径面80的过盈量来限制转向节N与外圈25的相对轴向及周向的错动。

这种情况下，例如在以外圈25与转向节N之间的配合面压力/配合面积作为配合载荷时，以该配合载荷除以该滚动轴承的等效径向载荷所得的值作为蠕变产生极限系数，预先考虑该蠕变产生极限系数来设定外圈25的设计规格。

因此，利用转向节嵌合面50a与转向节内径面80的过盈量能够防止外圈25的轴向的脱落及周向的蠕变。在此，蠕变是指，嵌合过盈量的不足或嵌合面的加工精度不良等导致轴承在周向微动而使嵌合面镜面化，根据情况的不同而伴随粘着产生烧结或熔接。

另外，在转向节内径面80设置有向内径侧突出的鼓出部81，通过从外置侧压入轴承2，外圈25的内置侧的端面56与鼓出部81抵接。

如图2所示，在轮毂圈1上安装有制动盘90。制动盘90具备具有轴心孔98的短圆筒状的中心安装部92，该中心安装部92嵌合于轮毂圈1的凸缘部21。

中心安装部92具有：具有贯穿孔的圆盘部92a；从该圆盘部92a的外径部向内置侧延伸的短圆筒状部92b。在圆盘部92a的贯穿孔的周缘部设置有向外置侧延伸的外凸肩部99，由该外凸肩部99的内径孔与圆盘部92a的贯穿孔构成所述轴心孔98。

这种情况下，圆盘部92a与轮毂圈1的外置侧的端面(由筒部20的外置侧的端面45以及与其连续而设置在同一平面上的凸缘部21的外置侧的端面构成的轮毂圈端面)抵接，并且短圆筒状部92b的圆盘部92a侧的内径面与轮毂圈1的凸缘部21的外径部21a抵接。即，轮毂圈1的凸缘部21的外径部21a构成引导该制动盘90的制动器引导部95。此外，在圆盘部92a上设置有供轮毂螺栓33插通的贯通孔88。

这样，通过安装制动盘90，外凸肩部99的外径面构成与省略图示的转向盘的内周嵌合的转向盘引导部。

在本发明的外圈制造方法中，由于通过冷轧加工成形外圈25，因此能够实现制品的材料利用率及生产率的提高，能够达到成本降低。此外，外圈25能够获得稳定的加工精度、长寿命及高强度，能够达成轴承2的质量提高。另外，能够实现外圈25的轻量化，能够达成低燃料费化。尤其，所述多排角接触轴承能够实现冷轧成形品(内圈及外圈)的材料利用率及生产性的提高，能够达到成本降低。此外，内圈24及外圈25能够获得稳定的加工精度及高强度，能够达成轴承的质量提高。另外，能够实现内圈24及外圈25的轻量化，能够达成低燃料费化。

另外，由于在坯件34上具有成为轨道面26、27之间的肩部71的周向凸起部35(小径部37)，因此外圈轨道面肩部的充足情况良好，不会产生微小裂缝。由此，即使在车辆转弯行驶时来自轮胎的力矩载荷使轴承倾斜，滚动体30通过肩部71附近的情况下，由于不存在微小裂缝，因此不会对滚动寿命产生不良影响。肩部71不会成为不充足状态，肩部的形状不会产生不均，对于越上状况也不会产生个体差。由于在内径面具有构成沉孔72的周向凸起部36(中径部38a、38b)，因此通过将周向凸起部36在轧制(冷轧)开始时进入心轴47的凹部(沉孔成形部75、75)，从而坯件34能够位于成形辊48与心轴47的空间的宽度方向的正中央，轧制初期的举动稳定。由此，轧制变得左右均等，充足情况也变得左右均等。即，能够使容易产生微小裂缝的部位充足，成形的制品的质量提高。

此外，无需进行“为了除去微小裂缝、不充足部分，将坯件的壁厚CRF成形为设置有余量的形状而使其变大，在CRF成形后将余量部分除去”这一作业，能够实现生产性的提高及成本降低化。

另外，通过进行球化退火，能够使塑性加工、机械加工容易，或改善机械性能。因此，能够进一步实现该车轮用轴承装置的生产性的提高，并使制品稳定。

由于宽面56以外的外圈表面可以作为冷轧加工面或磨削加工面，因此该外圈的加工性良好，且能够实现材料成本及加工成本的降低。

由于本发明的车轮用轴承装置是将所述外圈25在多排角接触轴承中使用的装置，因此能够使用高品质的轴承2，能够长期稳定地发挥功能。

尤其，通过使坯件34的硬度达到洛氏硬度HRC30以下，能够实现加工精度的提高，能够成形高品质的内圈24及外圈25。因此，能够稳定地设计装配的轴承的内部间隙，使轴承稳定，能够达成轴承的长寿命化。尤其，由于冷轧成形品在强度方面和刚性方面都良好，因此冷轧成形品若为外圈25，则无需使用现有那样的弹性体，能够实现部品点数的减少，能够达成装配性的提高及成本降低。

在使用图8、图9所示的内圈构成原材料73的结构中，若将通过冷轧成形的内圈构成原材料73在其轴向中央切断，则能够形成一对内圈24A、24B。因此，一对内圈24A、24B分别通过冷轧成形。若这样通过冷轧成形，则能够实现材料利用率及生产性的提高，能够得到稳定的加工精度。

此外，由于使其壁厚在轴向全长大致相同，因此能够在轴向两端部侧的内径部通过非切削加工稳定而可靠地形成壁厚削减部96(参照图1等)，从而能够实现制造出的内圈24A、24B的轻量化。

另外，在所述图1所示那样的内圈24中，使外置侧的内圈24A中的大径侧的壁厚形成为比图21所示的现有的内圈薄壁。另外，在图10所示的部件中，如图11所示那样，在接触角α的作用线L与轮毂圈1交叉的位置，使内圈24A与轮毂圈1不接触，确保与轮毂圈1之间的间隙。这种情况下，如图11所示，轮毂圈1的拐角部B(轮毂圈1的小径台阶部1a的凸缘21侧的转角部)通过由曲率半径Rb、Rc形成的复合R构成。

如图12A所示，内圈24设定为使滚珠30的曲率半径Rw(或内侧轨道面8a的曲率半径)的中心位置与大径部60中的内径部18的曲率半径Ri的中心位置为大致相同位置。由此，能够将内圈24的壁厚设定为大致均匀，并且接下来说明的轮毂圈1的拐角部B的形状、尺寸的设计自由度也扩大，能够提高轮毂圈1的强度/耐久性。

如图12B所示，轮毂圈1的拐角部B通过由曲率半径Rb、Rc形成的复合R构成，端面70侧的曲率半径Rb设定为小于使拐角R为单一R的情况下的最大曲率半径Ra。另外，内置侧的曲率半径Rc设定为大于使拐角R为单一R的情况下的最大曲率半径Ra(Rb＜Ra＜Rc)，该曲率半径Rc设定为曲率半径Rb的2倍以上(Rc≥2×Rb)。

并且，拐角部B由复合R和将这些复合R平滑地连接的切线23构成，并且拐角部B的轴向尺寸La设定为径向尺寸Lr的1.5倍以上(La≥1.5×Lr)。由此，即使在车辆转弯时大的力矩载荷经由车轮安装凸缘21作用于该轮毂圈1，也能够抑制在拐角部B产生的应力，能够实现轻量/小型化，且能够提供实现了轮毂圈1的强度/耐久性的提高的车轮用轴承装置。另外，在该图10等所示的车轮用轴承装置中，在转向节内径面80的外置侧安装有挡圈82，维持外圈25由挡圈82和鼓出部81挟持的状态。

接下来，图13示出第二实施方式的多排角接触轴承，这时的车轮用轴承装置为外圈旋转型。即，轴承2具有在外径面的外置侧具有车轮安装凸缘21的外圈(外部构件)87。在车轮安装凸缘21上设置有螺栓安装孔32，在该螺栓安装孔32上安装有轮毂螺栓33。并且，在该外圈87的内径面上设置有外侧轨道面26、27。

另外，在外圈87的外置侧的端面87a设置有引导部89。该引导部89由外置侧的端面87a侧的大径的制动器引导部89a和端面相反侧的小径的转向盘引导部89b构成。

这时的内圈24与所述图1所示的内圈24同样。在外圈87的内径面的两端侧形成有密封安装部69、69b，另外，内圈24A、24B的大径部60的外径面成为密封安装部63，锥状部62的外径面成为轨道面28(29)。因此，在外圈87与内圈24A、24B之间的开口部安装有密封件S。

另外，图13所示的车轮用轴承装置安装于卡车等从动轮用的车轴上，将车轮支承为旋转自如。因此，内圈24A，24B压入于车轴。另外，在外圈87的内置侧的端部设置有用于检测车轮的旋转速度的磁编码器84。

接下来，图14示出第三实施方式的多排角接触轴承，这种情况下，作为从动侧的车轮用轴承装置，轮毂圈1具有实心的轴部20A和从该轴部20A突出设置的凸缘部21A。在该凸缘部21A、轮毂圈1的凸缘部21上设有螺栓安装孔32，用于将转向盘及制动盘固定到该凸缘部21上的轮毂螺栓33安装在该螺栓安装孔32中。

轮毂圈1的内置侧的端部形成为筒状部91，该筒状部91的内置侧的端部向外径侧压紧，该压紧部91a与内圈24B的壁厚削减部96卡合(嵌合)。另外，在轮毂圈1的外置侧的端面设置有引导部93。

另外，该图14中的外圈25不是冷轧成形品，是具备具有螺钉孔83a的车身安装用凸缘83的部件。内圈24A、24B与图14所示的内圈24、24同样。

接下来，表示第四实施方式的图15的角接触轴承和表示第五实施方式的图16的角接触轴承是在轮毂圈1的外径面形成轴承2的外侧轨道面28的所谓的第三代的车轮用轴承装置中使用的部件。即，在图12的车轮用轴承装置中，在轮毂圈1的轴部(筒部)20的内置侧，在外周面设置有小径部94，在该小径部94上嵌合内圈24。在轮毂圈1的筒部20的外周面的凸缘附近设置有内侧轨道面28。

并且，外圈25的外侧轨道面26与轮毂圈1的内侧轨道面28对置，外圈25的外侧轨道面27与内圈24的轨道面29对置，在它们之间安装有滚动体30。这时的内圈24与所述图1所示的内圈24B同样。

这种情况下，在将等速万向接头3的杆轴12***轮毂圈1的孔部22而安装后，口部11的背面11a与内圈24的端面65抵接。因此，内圈24的端面66与小径部94的端面94a抵接，能够对内圈24赋予预压。

在轮毂圈1的外置侧的端面设置有引导部93。引导部93由外置侧的端面侧的大径的制动器引导部93a和端面相反侧的小径的转向盘引导部93b构成。

另外，图16所示的车轮用轴承装置与图14所示的车轮用轴承装置同样，轮毂圈1具有实心的轴部20A和从该轴部20A突出设置的凸缘部21A。并且，在轴部20A的内置侧的外径面(外周面)形成有小径部94，在该小径部94上嵌合内圈24。这时的内圈24与所述图1所示的内圈24B同样。

图16所示的车轮用轴承装置与图14所示的车轮用轴承装置同样，轮毂圈1的内置侧的端部形成为筒状部91，该筒状部91的内置侧的端部向外径侧压紧，该压紧部91a与内圈24B的壁厚削减部96卡合(嵌合)。另外，在轮毂圈1的外置侧的端面设置有引导部93。

在图14及图16所示的车轮用轴承装置中，将轮毂圈1的轴部20A的内置侧的端部外径部向外径方向压紧，使该压紧部91a与内圈24的削减部96卡合，从而将内圈24与轮毂圈1一体化。因此，能够使轴承2稳定地向轮毂圈1安装，能够长期稳定地发挥转矩传递功能。

即使为图14～图16所示的车轮用轴承装置，内圈24也通过冷轧加工成形，使冷轧加工前的坯件34的硬度达到洛氏硬度HRC30以下。因此，能够实现内圈24的材料利用率及生产性的提高，能够达成成本降低。此外，内圈24能够获得稳定的加工精度及高强度，能够达成轴承的质量提高。另外，能够实现内圈24的轻量化，能够达成低燃料化。尤其，通过使坯件的硬度达到洛氏硬度HRC30以下，能够实现加工精度的提高，能够成形高品质的内圈24。

在图17所示的第六实施方式的车轮用轴承装置中，外圈25是通过对在内径面34b具有向内径侧突出的周向凸起部35、36的坯件34实施冷轧加工而成形的部件。另外，如图18所示，内圈24(24A、24B)与图21所示的现有的车轮用轴承装置同样，由具有厚壁部85和薄壁部86的短圆筒体构成，在厚壁部85与薄壁部86之间的外径面形成轨道面28(29)。厚壁部85的外径面成为密封安装部63。另外，内径面成为轮毂圈嵌合面64。即，内圈24(24A、24B)并非通过冷轧成形。

即使为该图17所示的部件，向转向节N压入轴承2，但也在转向节内径面80的外置侧安装有挡圈82，维持外圈25由挡圈82和鼓出部81挟持的状态。这时，也将多排角接触球轴承(滚动轴承)2的外圈25的与转向节N的嵌合面50a的外径尺寸D11设定为稍大于转向节N的内径面80的内径尺寸D10。

另外，轮毂圈1的筒部20压入轴承2的内圈24A、24B的嵌合面64、64，内圈24A的端面85a与轮毂圈1的切口部端面70抵接。并且，在连结等速万向接头3的外圈5后的状态下，口部11的背面11a与内置侧的内圈24B的端面85a抵接。此时，螺母构件43的支承面与轮毂圈1的外置侧的端面45的凹陷面46抵接。

因此，一对内圈24A，24B在它们的端面(对合面)86a、86a对合的状态下，夹在切口部端面70与口部11的背面11a之间，能够对内圈24A、24B赋予预压。

这种情况下，将从轮毂圈1的外置侧的端面45突出的圆筒部49的外径部49a作为引导制动盘90的轴心孔98的内径面的制动器引导部。

在图17的车轮用轴承装置中，仅外圈25为冷轧成形品，与图1所示的外圈25同样。这种情况下，内圈24(24C、24D)并非通过冷轧成形的部件，而使用与图21所示的现有同样的部件。

该图19所示的第七实施方式的车轮用轴承装置为从动用，轮毂圈1具有实心的轴部20A和从该轴部20A突出设置的凸缘部21A。另外，内圈24C、24D由具有厚壁部95和薄壁部96的短圆筒体构成，在厚壁部95与薄壁部96之间的外径面形成轨道面28(29)。并且，在其薄壁部96的端面(对合端面)96a、96a对合的状态下，向轮毂圈1的轴部20A的外径面20Aa压入。

这种情况下，在凸缘部21A与轴部20A之间设置有凸台部(ボス部)97，该凸台部97形成有沿与轴向正交的方向延伸的端面97a和凹曲面97b。因此，外置侧的内圈24C的厚壁部95的内径面形成为与该凹曲面97b对应的凸曲面98。与此相对地，在内置侧的内圈24D的内径面上未形成有这样的凸曲面。

轮毂圈1的内置侧的端部形成为筒状部91，该筒状部91的内置侧的端部向外径侧压紧，通过该压紧部91a经由内置侧的内圈24D的端面95a对内圈24赋予预压。另外，在轮毂圈1的外置侧的端面设置有引导部84。

在所述图18和图19所示的多排角接触轴承中，仅外圈25为冷轧成形品，因此无法得到基于内圈为冷轧成形品所获得的作用效果，但能够得到基于外圈25为冷轧成形品所获得的作用效果。

图20所示的第八实施方式的车轮用轴承装置为从动轮侧的第二代结构，具有轮毂圈1和安装在该轮毂圈1上的车轮用轴承2。轮毂圈1在外置侧的端部具有车轮安装凸缘21A，在外周形成有从该车轮安装凸缘21A经由肩部(切口端面)70沿轴向延伸的小径台阶部1b。并且，车轮用轴承21经由规定的过盈量压入小径台阶部1b，通过使小径台阶部1b的端部塑性变形而形成的压紧部91a将轴承以被赋予预压的状态沿轴向固定。轮毂圈20由S53C等含碳量0.40～0.80wt％的中高碳素钢形成，从肩部70到小径台阶部1b通过高频淬火而形成表面硬度在50～64HRC范围内的硬化层H1(由图中下半部分的十字影线表示)。另外，压紧部91a保持锻造加工后的组织/硬度。

车轮用轴承2在外周一体地具有用于向转向节(未图示)安装的车身安装凸缘83，由S53C等含碳量0.40～0.80wt％的中高碳素钢形成，多排外侧轨道面26、27通过高频淬火而形成表面硬度在54～64HRC范围内的硬化层H2(由图中下半部分的十字影线表示)。另一方面，内圈24A、24B由SUJ2等高碳素铬轴承钢构成，通过普通淬火使至芯部为止进行硬化处理而达到54～64HRC的范围。

这种情况下，外置侧的内圈24A与图1所示的轴承2的内圈24A同样，是通过冷轧成形的部件，内置侧的内圈24B与图18所示的轴承2的内圈24B同样，不是通过冷轧成形的部件。

轮毂圈1的拐角部B(小径台阶部1b的转角部)与图10～图12所示的车轮用轴承装置同样，通过由曲率半径Rb、Rc形成的复合R构成，小径台阶部1b侧的曲率半径Rc设定为大于肩部1a侧的曲率半径Rb，为其2倍以上(Rc≥2×Rb)。并且，拐角部B由复合R和将这些复合R平滑地连接的切线23构成，并且拐角部B的轴向尺寸La设定为径向尺寸Lr的1.5倍以上(La≥1.5×Lr)。由此，即使在车辆转弯时大的力矩载荷施加于轮毂圈20上，也能够抑制在拐角部B产生的应力，能够实现轻量/小型化，且能够实现轮毂圈20的强度/耐久性的提高。

另外，在轮毂圈1的外置侧的端部形成有沿轴向延伸的擂钵状的凹处44。该凹处44通过锻造加工形成，其深度至少到外置侧的滚珠30附近，且轮毂圈1的外置侧的壁厚以大致均匀的方式形成。

这样，在本实施方式中，外置侧的内圈24A中的大端部的壁厚形成为比现有的内圈薄壁，在接触角α的作用线L与轮毂圈1交叉的位置，确保与轮毂圈1之间的间隙，并且在轮毂圈1的外置侧端部形成有擂钵状的凹处44，因此，能够使轮毂圈1的外置侧的壁厚均匀化，与拐角R为单一R的轮毂圈相比，能够使其最小壁厚t变大。由此，即使大的力矩载荷施加到轮毂圈1上，也能够抑制在拐角部B产生的应力，能够实现轻量/小型化，且能够实现轮毂圈1的强度/耐久性的提高。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不局限于所述实施方式而能够进行各种变形，例如，在所述实施方式中，用于成形外圈25的坯件34由管材成形，但也可以使用将圆棒状的钢材棒切断成规定尺寸，将该切断片通过热锻造等粗成形并进行车削加工后的坯件。另外，在所述实施方式中，作为轴承2的转矩传递构件的滚动体由滚珠30构成，但也可以使用圆锥滚子作为滚动体。

工业上的可利用性

本发明的车轮用轴承装置为驱动轮用也可，为从动轮用也可，能够有效地发挥各自的功能。另外，能够适用于将多排滚动轴承单独使用的结构的第一代、在外部构件上一体地具有车身安装凸缘的第二代、在一体地具有车轮安装凸缘的轮毂圈的外周上一体地形成多排滚动轴承的一个内侧轨道面的第三代、以及在轮毂圈上一体化等速万向接头并在构成该等速万向接头的外侧接头构件的外周上一体地形成多排滚动轴承的另一个内侧轨道面的***车轮用轴承装置。

Claims (19)

1.一种外圈制造方法，该方法为在车轮用轴承装置中使用的多排角接触轴承的外圈制造方法，其特征在于，

对在内径面具有向内径侧突出的周向凸起部的坯件实施冷轧加工而成形。

2.根据权利要求1所述的外圈制造方法，其特征在于，

所述坯件在内径面具有构成多排轨道面之间的肩部的周向凸起部。

3.根据权利要求1或2所述的外圈制造方法，其特征在于，

所述坯件在内径面具有构成沉孔的周向凸起部。

4.一种多排角接触轴承用外圈，其为由权利要求1～3中任一项所述的外圈制造方法制造出的多排角接触轴承用外圈，其特征在于，

表面中的、除宽面以外的表面为冷轧加工面或磨削加工面。

5.根据权利要求4所述的多排角接触轴承用外圈，其特征在于，

使用被球化退火而硬度为80～94HRB的高碳素铬轴承钢而成形为所述坯件，且热处理后的硬度为58～64HRC。

6.根据权利要求4所述的多排角接触轴承用外圈，其特征在于，

使用被球化退火而硬度为80～88HRB的、碳为0.45～0.80wt％、铬为小于1.0wt％的碳素钢而成形为所述坯件，且热处理后的硬度为58～64HRC。

7.一种多排角接触轴承，其内圈和外圈中的至少一者通过冷轧加工而成形，所述多排角接触轴承的特征在于，

冷轧加工前的坯件的硬度为洛氏硬度HRC30以下。

8.根据权利要求7所述的多排角接触轴承，其特征在于，

所述坯件为轴承钢或中碳素钢。

9.根据权利要求7所述的多排角接触轴承，其特征在于，

所述坯件被实施了球化退火。

10.根据权利要求7所述的多排角接触轴承，其特征在于，

所述坯件被实施了多次球化退火。

11.根据权利要求7所述的多排角接触轴承，其特征在于，

坯件的含碳量为0.77％以上，且通过实施球化退火而形成。

12.根据权利要求7所述的多排角接触轴承，其特征在于，

在冷轧后，至少对轨道面实施磨削加工。

13.一种车轮用轴承装置，其具有多排角接触轴承，

所述车轮用轴承装置的特征在于，

在所述多排角接触轴承中使用了权利要求4～6中任一项所述的外圈。

14.一种车轮用轴承装置，其具有：

轮毂圈，在其一端部一体具有用于安装车轮的车轮安装凸缘，且该轮毂圈形成有从该车轮安装凸缘经由肩部沿轴向延伸的小径台阶部；

车轮用轴承，其经由规定的过盈量压入该轮毂圈的小径台阶部，

所述车轮用轴承具有：

外部构件，在其内周一体形成有圆弧状的多排外侧轨道面；

一对内圈，在该一对内圈的外周形成有与所述多排外侧轨道面对置的圆弧状的内侧轨道面；

多排滚珠，该多排滚珠收容在这些内圈和所述外部构件的两轨道面之间；

密封件，该密封件安装在形成于所述外部构件和内圈之间的环状空间的开口部，

所述车轮用轴承在所述一对内圈的小端面对合的状态下顶合而构成背面对合型的多排角接触轴承，

所述车轮用轴承装置的特征在于，

所述一对内圈中的至少外置侧的内圈形成有从其内侧轨道面的大径侧沿轴向延伸的肩部，且壁厚设定为在整宽范围内大致均匀，并且该内圈的大端部的内径部的曲率半径的中心位置与所述滚珠的曲率半径的中心位置设定为大致相同位置，且在所述内圈的接触角的作用线与所述轮毂圈交叉的位置，以所述内圈与轮毂圈不接触的方式确保间隙。

15.根据权利要求14所述的车轮用轴承装置，其特征在于，

所述外置侧的内圈由管材经过冷轧加工而形成。

16.根据权利要求14或15所述的车轮用轴承装置，其特征在于，

所述轮毂圈的肩部与所述小径台阶部的拐角部通过由曲率半径Rb、Rc形成的复合R构成，并且所述肩部侧的曲率半径Rb设定为小于使拐角R为单一R的情况下的最大曲率半径Ra即Rb＜Ra，并且所述小径台阶部侧的曲率半径Rc设定为大于所述曲率半径Ra即Rc＞Ra。

17.根据权利要求16所述的车轮用轴承装置，其特征在于，

所述轮毂圈的肩部与所述小径台阶部的拐角部通过由曲率半径Rb、Rc形成的复合R和将这些复合R平滑地连接的切线构成，并且在所述轮毂圈的外置侧端部通过锻造加工形成有沿轴向延伸的擂钵状的凹处，所述拐角部的壁厚设定为大致均匀。

18.根据权利要求16或17所述的车轮用轴承装置，其特征在于，

所述曲率半径Rc设定为所述曲率半径Rb的2倍以上。

19.根据权利要求16～18中任一项所述的车轮用轴承装置，其特征在于，

所述轮毂圈的拐角部的轴向尺寸La设定为径向尺寸Lr的1.5倍以上。

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