JP2006242257A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
軽量・コンパクト化を図ると共に、ハブ輪に加締固定される内輪の耐久性と信頼性を向上させた車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】
ハブ輪２の小径段部２ｂに内輪３と環状のスペーサリング４が外嵌され、小径段部２ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部２ｃで、スペーサリング４を介して内輪３がハブ輪２に固定された車輪用軸受装置において、スペーサリング４が断面矩形状をなし、円周方向に一箇所スリット１１が形成された有端リングで構成されているので、加締加工に伴う内輪３の変形を抑制して内輪３に作用するフープ応力を緩和することができると共に、加締加工において、このスペーサリング４に径方向外方の力が加わっても端面が開き、スペーサリング４が拡径してこの力を緩和することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等の車輪を懸架装置に対して回転自在に支承する車輪用軸受装置、特に、ハブ輪に加締固定される内輪の耐久性向上を図った車輪用軸受装置に関するものである。

自動車等の車両の車輪用軸受装置には、駆動輪用のものと従動輪用のものとがある。特に、自動車の懸架装置に対して車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置は、低コスト化は言うまでもなく、燃費向上のための軽量・コンパクト化が進んでいる。その従来構造の代表的な一例として、図５に示すような従動輪用の車輪用軸受装置が知られている。

この車輪用軸受装置は第３世代と称され、ハブ輪５１と内輪５２と外輪５３、および複列の転動体５４、５４とを備えている。ハブ輪５１は、その一端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ５５を一体に有し、外周に内側転走面５１ａと、この内側転走面５１ａから軸方向に延びる小径段部５１ｂが形成されている。また、車輪取付フランジ５５の円周等配位置には車輪を固定するためのハブボルト５６が植設されている。

ハブ輪５１の小径段部５１ｂには、外周に内側転走面５２ａが形成された内輪５２および後述するスペーサリング５７が外嵌されている。そして、ハブ輪５１の小径段部５１ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部５１ｃにより、スペーサリング５７を内輪５２の大端面５２ｂに向け押え付け、ハブ輪５１に対して内輪５２が軸方向へ抜けるのを防止している。

外輪５３は、外周に車体取付フランジ５３ｂを一体に有し、内周に複列の外側転走面５３ａ、５３ａが形成されている。この複列の外側転走面５３ａ、５３ａと対向する内側転走面５１ａ、５２ａの間には複列の転動体５４、５４が転動自在に収容されている。

ハブ輪５１は、炭素の含有量が０．４０〜０．８０重量％である炭素鋼製の素材に鍛造を施すことにより一体に形成され、車輪取付フランジ５５の基部から内側転走面５１ａ、および小径段部５１ｂに亙って高周波焼入れ等によって表面が硬化処理されている。なお、加締部５１ｃは、鍛造後の素材表面硬さの生のままとしている。一方、内輪５２は、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼のような高炭素鋼製とし、芯部まで焼入れ硬化されている。

ここで、ハブ輪５１の小径段部５１ｂには、内輪５２の軸方向内方側に鋼等の充分な剛性を有するスペーサリング５７が外嵌されている。このスペーサリング５７は、断面が矩形状をなし円環状に形成されている。そして、スペーサリング５７と内輪５２とをハブ輪５１の段差面５１ｄと加締部５１ｃとの間で挟持することにより、内輪５２とスペーサリング５７がハブ輪５１に結合固定されている。

これにより、加締部５１ｃの加締強度を充分に大きくした場合でも、内輪５２が径方向外方に弾性変形するのを防止することができる。すなわち、加締部５１ｃの成形時には、通常この加締部５１ｃに隣接する内輪５２の内周面に径方向外方に向いた力が加わるところ、このスペーサリング５７が力を受ける。したがって、加締部５１ｃの形成に伴って内輪５２の内径が変形するのを抑制することができ、内輪５２の損傷を防止することができると共に、軸受の予圧を長期間に亘って適正値に維持することができる。
特開平９−２２０９０４号公報

このような従来の車輪用軸受装置では、加締作業に伴って予圧や転がり疲労寿命等の耐久性に影響を及ぼす程、内輪５２の内径を大きく変形させるような力が作用するのを防止することができる。然しながら、内輪５２に生ずる応力を緩和するスペーサリング５７は、内輪５２との間でフレッティング摩耗が発生するのを防止するため焼入れ硬化されているが、加締作業に伴ってこのスペーサリング５７が径方向外方に押し拡げられることになりスペーサリング５７自体にフープ応力が発生するのは否めない。

ここで、このフープ応力が許容限度を超えるような大きい値になった場合にはスペーサリング５７自体が破損する恐れがある。また、フープ応力が許容限度以下の場合であっても、この部位に腐食が発生し、環境下に存在する拡散性水素がスペーサリング５７の組織内に侵入して金属粒界が破壊する、所謂「遅れ破壊」が発生する恐れがある。これでは軸受の予圧を長期間に亘って適正値に維持することは難しく、耐久性や信頼性の面で改善の余地がある。

本発明は、このような従来の問題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、ハブ輪に加締固定される内輪の耐久性と信頼性を向上させた車輪用軸受装置を提供することを目的とする。

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、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、この車輪取付フランジから軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に外嵌された内輪と環状のスペーサリングとからなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、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転動体とを備え、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と前記ハブ輪に形成された段差面との間に、前記内輪とスペーサリングが挟持された状態で前記ハブ輪に固定された車輪用軸受装置において、前記スペーサリングが、断面が矩形状をなし円環状に形成された有端リングで構成されている。

このように、ハブ輪の小径段部に内輪と環状のスペーサリングが外嵌され、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り、ハブ輪にスペーサリングを介して内輪を軸方向に固定した、所謂セルフリテイン構造の車輪用軸受装置において、スペーサリングが、断面が矩形状をなし円環状に形成された有端リングで構成されているので、加締加工に伴う内輪の変形を抑制して内輪に作用するフープ応力を緩和することができると共に、加締加工において、このスペーサリングに径方向外方の力が加わっても端面が開き、スペーサリングが拡径してこの力を緩和することができる。したがって、内輪の耐久性と信頼性を向上させることができると共に、長期間に亘って適正な軸受予圧を維持することができる。

また、前記スペーサリングが、請求項２に記載の発明のように、円周方向に一箇所スリットが形成された有端リングで構成されていても良いし、また、請求項３に記載の発明のように、一対のＣ字状のリング片からなり、その端面同士を突き合わせて全体として円環状に構成されていても良い。

また、請求項４に記載の発明のように、前記スペーサリングが硬化処理され、少なくともその表面が５０ＨＲＣ以上に硬化処理されていれば、フレッティング摩耗の発生を防止することができる。

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形成された外方部材と、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、この車輪取付フランジから軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に外嵌された内輪と環状のスペーサリングとからなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、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転動体とを備え、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と前記ハブ輪に形成された段差面との間に、前記内輪とスペーサリングが挟持された状態で前記ハブ輪に固定された車輪用軸受装置において、前記スペーサリングが、断面が矩形状をなし円環状に形成された有端リングで構成されているので、加締加工に伴う内輪の変形を抑制して内輪に作用するフープ応力を緩和することができると共に、加締加工において、このスペーサリングに径方向外方の力が加わっても端面が開き、スペーサリングが拡径してこの力を緩和することができる。したがって、内輪の耐久性と信頼性を向上させることができると共に、長期間に亘って適正な軸受予圧を維持することができる。

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、一端部に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、およびこのハブ輪の小径段部に外嵌され、外周に前記複列の外側転走面に対向する他方の内側転走面が形成された内輪と環状のスペーサリングと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転動体とを備え、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と前記ハブ輪に形成された段差面との間に、前記内輪とスペーサリングが挟持された状態で前記ハブ輪に固定された車輪用軸受装置において、前記スペーサリングが断面矩形状をなし、円周方向に一箇所スリットが形成された有端リングで構成されている。

以下、本発明の実施の形態を図面に基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（ａ）は図１におけるスペーサリングの縦断面図、（ｂ）は正面図である。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トボード側（図面左側）、中央寄り側をインボード側（図面右側）という。

この車輪用軸受装置は従動輪側の第３世代と称され、内方部材１と外方部材１０、および両部材１、１０間に転動自在に収容された複列の転動体（ボール）６、６とを備えている。
内方部材１は、ハブ輪２と、このハブ輪２に外嵌された内輪３およびスペーサリング４とからなる。

ハブ輪２は、アウトボード側の端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ５を一体に有し、この車輪取付フランジ５の円周等配位置に車輪を固定するためのハブボルト５ａが植設されている。また、ハブ輪２の外周には内側転走面２ａと、この内側転走面２ａから軸方向に延びる軸状の小径段部２ｂが形成されている。そして、外周に内側転走面３ａが形成された内輪３と、この内輪３のインボード側にスペーサリング４が小径段部２ｂに外嵌され、さらに、この小径段部２ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部２ｃとハブ輪２の段差面２ｄとの間に内輪３とスペーサリング４とが挟持された状態でハブ輪２に結合固定されている。

外方部材１０は、外周に車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ１０ｂを一体に有し、内周に複列の外側転走面１０ａ、１０ａが形成されている。そして、それぞれの転走面１０ａ、２ａと１０ａ、３ａ間に複列の転動体６、６が収容され、保持器７、７によりこれら複列の転動体６、６が転動自在に保持されている。また、外方部材１０の端部にはシール８、９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。

ここでは、ハブ輪２の外周に直接内側転走面２ａが形成された第３世代と呼称される車輪用軸受装置を例示したが、本発明に係る車輪用軸受装置はこうした構造に限定されず、例えば、ハブ輪の小径段部に一対の内輪を圧入した、第１世代あるいは第２世代構造の加締固定される構造であっても良い。なお、転動体６、６をボールとした複列アンギュラ玉軸受を例示したが、これに限らず転動体に円すいころを使用した複列円すいころ軸受であっても良い。

ハブ輪２は、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中炭素鋼で形成され、アウトボード側の内側転走面２ａをはじめ、シール８が摺接するシールランド部、および小径段部２ｂに亙り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２ｃは、鍛造後の素材表面硬さ２５ＨＲＣ以下の未焼入れ部としている。一方、内輪３は、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れにより芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲で硬化処理されている。

また、外方部材１０は、ハブ輪２と同様、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中炭素鋼で形成され、複列の外側転走面１０ａ、１０ａ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。

本実施形態では、スペーサリング４はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中炭素鋼からなり、熱処理によって表面硬さを５０〜６０ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。図２に拡大して示すように、スペーサリング４は断面が矩形状をなし円環状に形成されている。なお、このスペーサリング４は、周方向に一箇所スリット１１が形成されて有端リングを構成している。このスペーサリング４によって加締加工に伴う内輪３の変形を抑制して内輪３に作用するフープ応力を緩和することができると共に、加締加工において、このスペーサリング４に径方向外方の力が加わってもスリット１１が開き、スペーサリング４が拡径してこの力を緩和することができる。したがって、内輪３の耐久性と信頼性を向上させることができると共に、長期間に亘って適正な軸受予圧を維持することができる。

なお、ここでは、スペーサリング４が中炭素鋼からなり、切削加工により形成されたものを例示したが、これに限らず、冷間圧延鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系）あるいは肌焼き鋼板（ＪＩＳ規格のＳＣＲ系）をプレス加工により打ち抜いて形成しても良い。

図３に示すスペーサリング１２は、前述したスペーサリング４の変形例で、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中炭素鋼、あるいはＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れにより芯部まで少なくとも５０ＨＲＣに硬化処理されている。このスペーサリング１２は、断面が矩形状をなす一対のＣ字状リング片１３、１３からなり、その端面１３ａ、１３ａ同士を突き合わせて全体として円環状に構成されている。このスペーサリング１２の外径側を治具で拘束した後加締加工されるが、このスペーサリング１２により、加締加工に伴う内輪３の変形を抑制して内輪３に作用するフープ応力を緩和することができると共に、加締加工において、このスペーサリング１２に径方向外方の力が加わっても、スペーサリング１２の衝合部が開いてこの力を緩和することができる。

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。この実施形態は、本発明に係る車輪用軸受装置を駆動輪側に適用したもので、前述した第１の実施形態と同一部品同一部位あるいは同一機能を有する部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

ハブ輪１４は、アウトボード側の端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ５を一体に有し、外周に内側転走面２ａと、この内側転走面２ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部２ｂが形成され、内周に図示しない等速自在継手の外側継手部材が嵌合するセレーション（またはスプライン）１４ａが形成されている。そして、内輪３とスペーサリング４が小径段部２ｂに外嵌され、この小径段部２ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部２ｃにより、スペーサリング４を介して内輪３が軸方向へ抜けるのを防止している。

本実施形態においても前述した実施形態と同様、小径段部２ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部２ｃとハブ輪１４の段差面２ｄとの間に内輪３とスペーサリング４とが挟持された状態でハブ輪１４に結合固定されているので、加締作業に伴う内輪３の変形を抑制して内輪３に作用するフープ応力を緩和することができる。したがって、内輪３の耐久性と信頼性を向上させることができると共に、長期間に亘って適正な軸受予圧を維持することができる。

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、ハブ輪の小径段部に内輪を圧入し、小径段部の端部を塑性変形させて形成した加締部によって内輪を固定した第１世代乃至第３世代のセルフリテイン構造の車輪用軸受装置に適用できる。

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。 （ａ）は、スペーサリングを示す縦断面図である。 （ｂ）は、同上、正面図である。 図２に示すスペーサリングの変形例を示す正面図である。 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。 従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。

符号の説明

１・・・・・・・・・内方部材
２、１４・・・・・・ハブ輪
２ａ、３ａ・・・・・内側転走面
２ｂ・・・・・・・・小径段部
２ｃ・・・・・・・・加締部
２ｄ・・・・・・・・段差面
３・・・・・・・・・内輪
４、１２・・・・・・スペーサリング
５・・・・・・・・・車輪取付フランジ
５ａ・・・・・・・・ハブボルト
６・・・・・・・・・転動体
７・・・・・・・・・保持器
８、９・・・・・・・シール
１０・・・・・・・・外方部材
１０ａ・・・・・・・外側転走面
１０ｂ・・・・・・・車体取付フランジ
１１・・・・・・・・スリット
１３・・・・・・・・リング片
１３ａ・・・・・・・・端面
１４ａ・・・・・・・・セレーション
５１・・・・・・・・ハブ輪
５１ａ、５２ａ・・・内側転走面
５１ｂ・・・・・・・小径段部
５１ｃ・・・・・・・加締部
５１ｄ・・・・・・・段差面
５２・・・・・・・・内輪
５２ｂ・・・・・・・大端面
５３・・・・・・・・外輪
５３ａ・・・・・・・外側転走面
５３ｂ・・・・・・・車体取付フランジ
５４・・・・・・・・転動体
５５・・・・・・・・車輪取付フランジ
５６・・・・・・・・ハブボルト
５７・・・・・・・・スペーサリング

Claims (4)

1. 内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、
   一端部に車輪取付フランジを一体に有し、この車輪取付フランジから軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に外嵌された内輪と環状のスペーサリングとからなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、
   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転動体とを備え、
   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と前記ハブ輪に形成された段差面との間に、前記内輪とスペーサリングが挟持された状態で前記ハブ輪に固定された車輪用軸受装置において、
   前記スペーサリングが、断面が矩形状をなし円環状に形成された有端リングで構成されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 前記スペーサリングが円周方向に一箇所スリットが形成された有端リングで構成されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
3. 前記スペーサリングが一対のＣ字状のリング片からなり、その端面同士を突き合わせて全体として円環状に構成されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
4. 前記スペーサリングが硬化処理され、少なくともその表面が５０ＨＲＣ以上に硬化処理されている請求項１乃至３いずれかに記載の車輪用軸受装置。

Images