JP2008163979A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量・コンパクト化と共に、低コスト化を図った車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】一端部に車輪取付フランジ５を有し、外周に小径段部１ｂが形成されたハブ輪１と、これに圧入された車輪用軸受２とを備え、車輪用軸受２が、内周に複列の外側転走面７ａが形成された外方部材７と、複列の外側転走面７ａに対向する内側転走面８ａ、９ａが形成された一対の内輪８、９と、両転走面間に収容された複列のボール１１と、外方部材７と内輪８、９との間の開口部に装着された一対のシール１５とを備えた車輪用軸受装置において、外方部材７と内輪８、９が鋼板から塑性加工によって形成されると共に、内輪８、９の一端部に径方向外方に延びる肩部１４が形成され、この肩部１４にシール１５が加硫接着により一体に接合されると共に、外方部材７の両端部に円筒部１３が形成され、これにシール１５が摺接されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等の車両の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、低コスト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方部材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。

従来から、内輪および外輪（外方部材）が鋼板からプレス加工によって形成された構造のアンギュラ玉軸受が知られている。例えば、図５に示すアンギュラ玉軸受５０は、磁気ハードディスク装置等に使用されるものであるが、外輪５１および一対の内輪５２、５３は、ステンレス鋼板からプレス加工またはローリング加工によって形成されている。

外輪５１は、内周面の略中間部に径方向内方に突出する環状凸部５１ａが形成され、この環状凸部５１ａの両側の内周面に外側転走面５１ｂ、５１ｃが形成されている。この外輪５１は、外周面がハウジング５４の穴に嵌合され、一端部に形成されたフランジ５１ｄがハウジング５４の端面に当接されて、軸方向の位置決めが行われている。また、環状凸部５１ａにより、外輪５１の外周面には環状凹部５１ｅが形成され、この環状凹部５１ｅに接着剤が充填されてハウジング５４の穴に外輪５１が固定されている。

一方、内輪５２、５３は、外輪５１の複列の外側転走面５１ｂ、５１ｃの内側に軸方向の両側からそれぞれ嵌合される。これら内輪５２、５３の軸方向外端外周には、湾曲肩部５２ａ、５３ａが形成され、この湾曲肩部５２ａ、５３ａに内側転走面５２ｂ、５３ｂが形成されている。そして、複列のボール５６、５６がこれらの内側転走面５２ｂ、５３ｂと外輪５１の複列の外側転走面５１ｂ、５１ｃとの間に配置され、保持器５７、５７により各列毎に保持されている。

内輪５２、５３の内周面には、軸部材５５に隙間嵌めされる嵌合部５２ｃ、５３ｃが形成されている。内輪５２、５３が軸部材５５に軸方向から隙間嵌めされた後、一方の内輪５２の湾曲肩部５２ａに重量が一定の円筒形の重錘５９が乗せられ、この重錘５９の重量により、内輪５２、ボール５６、外輪５１、ボール５６を経由して他方の内輪５３が押圧され、湾曲肩部５３ａが軸部材５５の鍔部５５ａに当接するまで嵌合される。これにより、アンギュラ玉軸受５０に適正な予圧が設定される。

この隙間嵌めが完了すると、一方の内輪５２の湾曲肩部５２ａと軸部材５５との間の隙間に接着剤６０が充填され、この接着剤６０で一方の内輪５２の嵌め外れが防止されると共に、軸部材５５の鍔部５５ａで他方の内輪５３の嵌め外れが防止される。
実開平６−１８３５号公報

然しながら、この種のプレス製のアンギュラ玉軸受を車輪用軸受として使用した場合、シール性を確保するためにシール装置（図示せず）を外輪５１と内輪５２、５３との間に形成される環状空間の開口部に装着する必要があるが、部品点数が増えるだけでなく、シールスペースを確保するための構造変更が余儀なくされ、加工コストと共に組立工数が嵩んでコストアップは否めない。

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、低コスト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所定のシメシロを介して圧入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収容された複列の転動体と、前記内方部材と外方部材との間に形成される環状空間の開口部に装着された一対のシールとを備えた車輪用軸受装置において、前記外方部材と内方部材が鋼板から塑性加工によって形成されると共に、前記一対のシールのうち少なくとも一方のシールが前記外方部材または内方部材のどちらか一方の部材に一体に接合されている。

このように、一端部に車輪取付フランジを一体に有するハブ輪と、複列の転がり軸受で構成された第１乃至第３世代構造の車輪用軸受装置において、外方部材と内方部材が鋼板から塑性加工によって形成されると共に、一対のシールのうち少なくとも一方のシールが外方部材または内方部材のどちらか一方の部材に一体に接合されているので、部品点数が削減できると共に、組立工数が大幅に削減でき、低コスト化を図ることができる。

好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記シールがエラストマーからなり、加硫接着により接合されて対向する他方の部材に摺接されていれば、所望のシール性を確保することができる。

また、請求項３に記載の発明のように、前記内輪の一端部に径方向外方に延びる肩部が形成され、この肩部に前記シールが接合されると共に、前記外方部材の両端部に円筒部が形成され、この円筒部に前記シールが摺接されていても良いし、また、請求項４に記載の発明のように、前記外方部材の両端部に径方向内方に延びる肩部が形成され、この肩部に前記シールが接合されると共に、前記内輪の一端部に軸方向に延びる円筒状の肩部が形成され、この肩部に前記シールが摺接されていても良い。

また、請求項５に記載の発明のように、前記ハブ輪の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が直接形成され、この内側転走面から肩部を介して前記小径段部が形成されると共に、前記内輪が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、その小径側端面が前記肩部に突合せ状態で衝合されていれば、ハブ輪の強度・剛性を高めると共に、装置の軽量・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所定のシメシロを介して圧入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収容された複列の転動体と、前記内方部材と外方部材との間に形成される環状空間の開口部に装着された一対のシールとを備えた車輪用軸受装置において、前記外方部材と内方部材が鋼板から塑性加工によって形成されると共に、前記一対のシールのうち少なくとも一方のシールが前記外方部材または内方部材のどちらか一方の部材に一体に接合されているので、生産性が向上すると共に、歩溜まりが良く、また、部品点数が削減できると共に、組立工数が大幅に削減でき、低コスト化を図ることができる。

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と、このハブ輪の小径段部に圧入された複列の転がり軸受からなる車輪用軸受とを備え、この車輪用軸受が、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、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一対の内輪と、前記両転走面間に収容された複列の転動体と、前記外方部材と内輪との間に形成される環状空間の開口部に装着された一対のシールとを備えた車輪用軸受装置において、前記内輪の一端部に径方向外方に延びる肩部が形成され、この肩部に前記シールが加硫接着により一体に接合されると共に、前記外方部材の両端部に円筒部が形成され、この円筒部に前記シールが摺接されている。

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の外方部材単体を示す縦断面図、（ｂ）は、内輪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１世代構造をなし、ハブ輪１と、このハブ輪１に装着される車輪用軸受２とを備えている。ハブ輪１には等速自在継手３がトルク伝達自在に内嵌され、固定ナット４を介してハブ輪１と等速自在継手３が分離可能に一体化されている。

ハブ輪１は、アウター側の一端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ５を有し、外周にこの車輪取付フランジ５から肩部１ａを介して軸方向に延びる円筒状の小径段部１ｂ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）１ｃが形成されている。このハブ輪１はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、肩部１ａから小径段部１ｂ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。

車輪用軸受２は、ナックル６に内嵌され、内周に複列の外側転走面７ａ、７ａが形成された外方部材７と、外周にこれら複列の外側転走面７ａ、７ａに対向する内側転走面８ａ、９ａが形成された一対の内輪８、９と、両転走面間に保持器１０、１０を介して転動自在に収容された複列の転動体（ボール）１１、１１とを備えている。そして、内輪８、９の小径（正面）側の端面８ｂ、９ｂが突合せ状態で衝合し、所謂背面合せタイプの複列のアンギュラ玉軸受を構成している。

外方部材７および内輪８、９は、炭素量が比較的少ないＳＣｒ４２０やＳＣＭ４１５等の浸炭鋼からなる鋼板をプレス加工あるいはローリング加工（以下、塑性加工と言う）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７および内輪８、９の材質としてこれ以外にも、ＳＣＭ４４０や冷間圧延鋼鈑（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、少なくとも外方部材７においては複列の外側転走面７ａ、７ａ、内輪８、９においては内側転走面８ａ、９ａ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、転がり疲労寿命を向上させている。なお、これらの転走面は、必要に応じて研削、超仕上げ加工が施される。

次に、図２を用いて、外方部材７および内輪８、９の構成について詳細に説明する。
外方部材７は、圧延鋼板を所定の外径からなる円板形の素材に打ち抜くと共に、この素材が深絞り加工によってカップ状に形成され、その後、底部を打ち抜くことによって円筒状に形成される。そして、（ａ）に示すように、この円筒状の素材の内周面に塑性加工により、径方向内方に突出する環状凸部１２が形成される。さらに、この環状凸部１２の両側に複列の外側転走面７ａ、７ａが塑性加工により形成されると共に、両端部に後述するシール１４のシールランド部となる円筒部１３、１３が形成される。

一方、内輪８（９）は、外方部材７と同様、圧延鋼板を所定の外径からなる円板形の素材に打ち抜くと共に、この素材が深絞り加工によってカップ状に形成され、その後、底部を打ち抜くことによって円筒状に形成される。そして、（ｂ）に示すように、この円筒状の素材の外周面に塑性加工により、内側転走面８ａ（９ａ）と、この内側転走面８ａ（９ａ）から径方向外方に延びる肩部１４が形成される。

内輪８、９の肩部１４、１４はハブ輪１の肩部１ａと等速自在継手３に当接され、これらの肩部１ａと等速自在継手３に挟持された状態でハブ輪１の小径段部１ｂに圧入固定されている。そして、固定ナット４を所定の締付トルクで緊締することにより、所定の軸受予圧が付与されている。

ここで、本実施形態では、内輪８、９の肩部１４にシール１５が一体に接合されている。すなわち、シール１５はニトリルゴム等からなるエラストマーからなり、一対のラジアルリップを備え、加硫接着により肩部１４に一体に接合されている。そして、図１に示すように、外方部材７の円筒部１３に摺接して軸受内部に封入されたグリースの漏洩と、外部から雨水やダスト等の異物が軸受内部に侵入するのを防止している。これにより、所望のシール性を確保して部品点数が削減できると共に、組立工数が大幅に削減でき、低コスト化を図ることができる。

また、本実施形態では、外方部材７および内輪８、９が塑性加工で形成され、実質的に機械加工なしに製造されているので生産性が向上すると共に、歩溜まりが良く低コスト化ができる。なお、ここでは、車輪用軸受２として転動体９にボールを使用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。

図３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、前述した第１の実施形態とハブ輪の構成が一部異なるだけで、その他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詳細な説明を省略する。

この車輪用軸受装置は第３世代構造をなし、外方部材７と、ハブ輪１６およびこのハブ輪１６に圧入固定された内輪９からなる内方部材１７とを備えている。ハブ輪１６には等速自在継手３がトルク伝達自在に内嵌され、固定ナット４を介してハブ輪１６と等速自在継手３が分離可能に一体化されている。

ハブ輪１６は、アウター側の一端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ５を有し、外周に複列の外側転走面７ａ、７ａのうちアウター側の外側転走面７ａに対向する内側転走面１６ａと、この内側転走面１６ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部１６ｂ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）１ｃが形成されている。このハブ輪１６はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、後述するアウター側のシール１８のシールランド部となるフランジ基部５ａから内側転走面１６ａおよび小径段部１６ｂ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。

内輪９はハブ輪１６の小径段部１６ｂに圧入され、その小径側端面９ｂがハブ輪１６の肩部１６ｃに突合せ状態で衝合して背面合せタイプの複列のアンギュラ玉軸受を構成している。そして、内輪９の肩部１４はハブ輪１６の肩部１６ｃと等速自在継手３に当接され、肩部１ａと等速自在継手３に挟持された状態で、固定ナット４を所定の締付トルクで緊締することにより、所定の軸受予圧が付与されている。

ここで、本実施形態では、内輪９の肩部１４にシール１５が一体に接合されると共に、外方部材７のアウター側の円筒部１３にエラストマー製のシール１８が装着されている。これらのシール１５、１８は、外方部材７のインナー側の円筒部１３とフランジ基部５ａにそれぞれ摺接して軸受内部に封入されたグリースの漏洩と、外部から雨水やダスト等の異物が軸受内部に侵入するのを防止している。これにより、ハブ輪１６の強度・剛性を高めると共に、所望のシール性を確保して装置の軽量・コンパクト化を図ることができる。

図４は、本発明に係る車輪用軸受装置の第３の実施形態を示す縦断面図である。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１世代構造をなし、ハブ輪１と、このハブ輪１に装着される車輪用軸受１９とを備えている。車輪用軸受１９は、内周に複列の外側転走面７ａ、７ａが形成された外方部材２０と、外周にこれら複列の外側転走面７ａ、７ａに対向する内側転走面８ａ、９ａが形成された一対の内輪２１、２２と、両転走面間に保持器１０、１０を介して転動自在に収容された複列の転動体１１、１１とを備えている。

外方部材２０および内輪２１、２２は、炭素量が比較的少ないＳＣｒ４２０やＳＣＭ４１５等の浸炭鋼からなる鋼板を塑性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。なお、これらの転走面は、必要に応じて研削、超仕上げ加工が施される。

外方部材２０は、内周面に複列の外側転走面７ａ、７ａが形成されると共に、これら複列の外側転走面７ａ、７ａの外端側に径方向内方に延びる肩部２３が塑性加工により形成されている。そして、これら肩部２３にエラストマー製のシール２４、２４が加硫接着により一体に接合されている。なお、肩部２３は機械加工により段差部２３ａが形成され、ナックル６の鍔部６ａに係合して位置決めされている。

一方、内輪２１（２２）は、外方部材２０と同様、外周面に塑性加工により、内側転走面８ａ（９ａ）と、この内側転走面８ａから軸方向に延びる円筒状の肩部２５が形成される。そして、内輪２１、２２の肩部２５、２５はハブ輪１の肩部１ａと等速自在継手３に当接され、これらの肩部１ａと等速自在継手３に挟持された状態でハブ輪１の小径段部１ｂに圧入固定されている。そして、固定ナット４を所定の締付トルクで緊締することにより、所定の軸受予圧が付与されている。

ここで、本実施形態では、外方部材２０の肩部２３、２３にシール２４、２４が一体に接合され、これらのシール２４、２４が内輪２１、２２の肩部２５、２５に摺接して軸受内部に封入されたグリースの漏洩と、外部から雨水やダスト等の異物が軸受内部に侵入するのを防止している。これにより、部品点数が削減できると共に、組立工数が大幅に削減でき、低コスト化を図ることができる。

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、一端部に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た内輪とを備えた第１乃至第３世代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、図１の外方部材単体を示す縦断面図である。 （ｂ）は、同上、内輪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。 従来の内・外輪がプレス加工によって形成された構造のアンギュラ玉軸受を示す縦断面図である。

符号の説明

１、１６・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
１ａ、１４、１６ｃ、２３、２５・・肩部
１ｂ、１６ｂ・・・・・・・・・・・小径段部
１ｃ・・・・・・・・・・・・・・・セレーション
２、１９・・・・・・・・・・・・・車輪用軸受
３・・・・・・・・・・・・・・・・等速自在継手
４・・・・・・・・・・・・・・・・固定ナット
５・・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
５ａ・・・・・・・・・・・・・・・フランジ基部
６・・・・・・・・・・・・・・・・ナックル
６ａ・・・・・・・・・・・・・・・鍔部
７、２０・・・・・・・・・・・・・外方部材
７ａ・・・・・・・・・・・・・・・外側転走面
８、９、２１、２２・・・・・・・・内輪
８ａ、９ａ・・・・・・・・・・・・内側転走面
８ｂ、９ｂ・・・・・・・・・・・・小径側端面
１０・・・・・・・・・・・・・・・保持器
１１・・・・・・・・・・・・・・・転動体
１２・・・・・・・・・・・・・・・環状凸部
１３・・・・・・・・・・・・・・・円筒部
１５、１８、２４・・・・・・・・・シール
１７・・・・・・・・・・・・・・・内方部材
５０・・・・・・・・・・・・・・・アンギュラ玉軸受
５１・・・・・・・・・・・・・・・外輪
５１ａ・・・・・・・・・・・・・・環状凸部
５１ｂ、５１ｃ・・・・・・・・・・複列の外側転走面
５１ｄ・・・・・・・・・・・・・・フランジ
５１ｅ・・・・・・・・・・・・・・環状凹部
５２、５３・・・・・・・・・・・・内輪
５２ａ、５３ａ・・・・・・・・・・湾曲肩部
５２ｂ、５３ｂ・・・・・・・・・・内側転走面
５２ｃ、５３ｃ・・・・・・・・・・嵌合部
５４・・・・・・・・・・・・・・・ハウジング
５５・・・・・・・・・・・・・・・軸部材
５５ａ・・・・・・・・・・・・・・鍔部
５６・・・・・・・・・・・・・・・ボール
５７・・・・・・・・・・・・・・・保持器
５９・・・・・・・・・・・・・・・重錘
６０・・・・・・・・・・・・・・・接着剤

Claims (5)

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所定のシメシロを介して圧入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収容された複列の転動体と、
   前記内方部材と外方部材との間に形成される環状空間の開口部に装着された一対のシールとを備えた車輪用軸受装置において、
   前記外方部材と内方部材が鋼板から塑性加工によって形成されると共に、前記一対のシールのうち少なくとも一方のシールが前記外方部材または内方部材のどちらか一方の部材に一体に接合されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 前記シールがエラストマーからなり、加硫接着により接合されて対向する他方の部材に摺接されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
3. 前記内輪の一端部に径方向外方に延びる肩部が形成され、この肩部に前記シールが接合されると共に、前記外方部材の両端部に円筒部が形成され、この円筒部に前記シールが摺接されている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
4. 前記外方部材の両端部に径方向内方に延びる肩部が形成され、この肩部に前記シールが接合されると共に、前記内輪の一端部に軸方向に延びる円筒状の肩部が形成され、この肩部に前記シールが摺接されている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
5. 前記ハブ輪の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が直接形成され、この内側転走面から肩部を介して前記小径段部が形成されると共に、前記内輪が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、その小径側端面が前記肩部に突合せ状態で衝合されている請求項１乃至４いずれかに記載の車輪用軸受装置。

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