JP2012056528A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】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。
【解決手段】ハブ輪４が浸炭鋼からなる板材またはパイプ材から塑性加工によって形成され、車輪取付フランジ６が、径方向外方に延出して形成されたフランジ部７と、円板状に形成され、車輪およびブレーキロータをガイドするパイロット部８ｃが軸方向に延出して形成された別体のパイロット部材８とで構成され、フランジ部７とパイロット部材８の周方向等配にボルト挿通孔７ｂ、８ｂが形成され、これらボルト挿通孔にハブボルト６ａが圧入されてパイロット部材８がフランジ部７に一体に接合されると共に、フランジ部７のパイロット部材８との接合部の近傍に、内部から外部に亙って径方向外方に傾斜する貫通孔からなるドレーン２９が形成されている。
【選択図】図１

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。

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。

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。

こうした課題を解決したものとして、図１１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。

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。

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。

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（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００３−２５８０３号公報

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。また、切り起こし片５４に水が入り込み、錆浸食を引き起す恐れがある。

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。

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。

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、少なくとも前記ハブ輪が板材またはパイプ材から塑性加工によって形成され、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、前記車輪取付フランジが、径方向外方に延出して形成されたフランジ部と、円板状に形成され、前記車輪およびブレーキロータをガイドするパイロット部が軸方向に延出して形成された別体のパイロット部材とで構成され、前記フランジ部とパイロット部材の周方向等配にボルト挿通孔が形成され、これらボルト挿通孔にハブボルトが圧入されて前記パイロット部材が前記フランジ部に一体に接合されると共に、前記フランジ部とパイロット部材との接合部にドレーンが形成されている。

このように、少なくともハブ輪が板材またはパイプ材から塑性加工によって形成され、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車輪用軸受装置において、車輪取付フランジが、径方向外方に延出して形成されたフランジ部と、円板状に形成され、車輪およびブレーキロータをガイドするパイロット部が軸方向に延出して形成された別体のパイロット部材とで構成され、フランジ部とパイロット部材の周方向等配にボルト挿通孔が形成され、これらボルト挿通孔にハブボルトが圧入されてパイロット部材がフランジ部に一体に接合されると共に、フランジ部とパイロット部材との接合部にドレーンが形成されているので、車両の停車時、ハブ輪のフランジ部と、別体のパイロット部材との接合部に雨水や泥水等の異物が浸入したとしても、運転時に積極的にこのドレーンから排出させることができ、ハブ輪のフランジ部やパイロット部材が発錆するのを確実に防止することができる。

好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記外方部材が板材または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に取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、この車体取付フランジが、径方向外方に延出して形成されたフランジ部と、円板状に形成され、前記ナックルに内嵌されるパイロット部が軸方向に延出して形成された別体のパイロット部材とで構成されると共に、前記フランジ部とパイロット部材の周方向等配にボルト挿通孔が形成され、前記フランジ部とパイロット部材との接合部にドレーンが形成されていれば、一旦接合部の近傍に溜まった異物が、車両の停止時に限らず運転中においても排出され難い固定側となる外方部材においても、容易に排出させることができる。

また、請求項３に記載の発明のように、前記ドレーンが、前記フランジ部とパイロット部材のうちどちらか一方の内部から外部に亙って径方向外方に傾斜する貫通孔として形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、前記ドレーンが、前記フランジ部とパイロット部材の接合面のうち少なくとも一方の接合面に放射状に延びる切欠きとして形成されていても良い。

また、請求項５に記載の発明のように、前記ドレーンが前記ボルト挿通孔間に形成されていれば、強度低下を防止することができる。

また、請求項６に記載の発明のように、前記ハブ輪の開口部にエンドキャップが装着されていれば、外部から雨水や泥水等の異物が中空状のハブ輪内に浸入するのを防止し、発錆による耐久性の低下を抑制することができる。

また、請求項７に記載の発明のように、前記車輪取付フランジのパイロット部材が底部を有するカップ状に形成され、前記ハブ輪のアウター側の開口部が閉塞されていれば、外部から雨水や泥水等の異物が中空状のハブ輪内に浸入するのを防止し、発錆による耐久性の低下を抑制することができると共に、パイロット部材の剛性が高くなり、ハブ輪の耐久性を向上させることができる。

また、請求項８に記載の発明のように、前記車体取付フランジのパイロット部材が底部を有するカップ状に形成され、前記外方部材のインナー側の開口部が閉塞されていれば、外部から雨水や泥水等の異物が中空状のハブ輪内に浸入するのを防止し、発錆による耐久性の低下を抑制することができると共に、密封性が高くなり耐久性を向上させることができる。

また、請求項９に記載の発明のように、前記ハブ輪のフランジ部が環状の基部から放射状に延び、前記ボルト挿通孔の近傍を除く部分を切欠いて４〜６つに分割されて形成されていれば、軽量化を一層図ることができる。

また、請求項１０に記載の発明のように、前記パイロット部材の前記フランジ部に対応する位置の外縁部にインロウ部が一体に形成され、当該フランジ部に所定の嵌合すきまを介して外嵌されていれば、インロウ部によってフランジ部とパイロット部材との組立精度を良くすることができる。

好ましくは、請求項１１に記載の発明のように、前記インロウ部が前記フランジ部の外縁部の形状に沿った円弧状に形成されていれば、フランジ部とパイロット部材との組立精度を一層良くすることができる。

また、請求項１２に記載の発明のように、前記内輪が板材またはパイプ材から塑性加工によって形成され、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。

また、請求項１３に記載の発明のように、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が形成され、内周に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ていれば、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、軸受の耐久性を向上させることができる。

また、請求項１４に記載の発明のように、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れば、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。

また、請求項１５に記載の発明のように、前記ハブ輪とパイロット部材がオーステナイト系ステンレス鋼鈑で形成されていれば、接合部に雨水や泥水等の異物が浸入しても発錆を防止することができる。

また、請求項１６に記載の発明のように、前記フランジ部とパイロット部材の接合面に防錆処理が施されていれば、接合部に雨水や泥水等の異物が浸入しても発錆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、少なくとも前記ハブ輪が板材またはパイプ材から塑性加工によって形成され、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、前記車輪取付フランジが、径方向外方に延出して形成されたフランジ部と、円板状に形成され、前記車輪およびブレーキロータをガイドするパイロット部が軸方向に延出して形成された別体のパイロット部材とで構成され、前記フランジ部とパイロット部材の周方向等配にボルト挿通孔が形成され、これらボルト挿通孔にハブボルトが圧入されて前記パイロット部材が前記フランジ部に一体に接合されると共に、前記フランジ部とパイロット部材との接合部にドレーンが形成されているので、車両の停車時、ハブ輪のフランジ部と、別体のパイロット部材との接合部に雨水や泥水等の異物が浸入したとしても、運転時に積極的にこのドレーンから排出させることができ、ハブ輪のフランジ部やパイロット部材が発錆するのを確実に防止することができる。

（ａ）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、（ｂ）は、（ａ）の一方のシールを示す拡大図、（ｃ）は、（ａ）の他方のシールを示す拡大図である。 図１の側面図である。 図１のＡ部拡大図である。 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。 図４の側面図である。 図４のＢ部拡大図である。 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。 本発明に係る車輪用軸受装置の第４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５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６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。

インナー側の端部外周にナックルに取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、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、少なくとも前記ハブ輪が板材またはパイプ材から塑性加工によって形成され、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、前記車輪取付フランジが、径方向外方に延出して形成されたフランジ部と、円板状に形成され、前記車輪およびブレーキロータをガイドするパイロット部が軸方向に延出して形成された別体のパイロット部材とで構成され、前記フランジ部とパイロット部材の周方向等配にボルト挿通孔が形成され、これらボルト挿通孔にハブボルトが圧入されて前記パイロット部材が前記フランジ部に一体に接合されると共に、前記フランジ部の前記パイロット部材との接合部の近傍に、内部から外部に亙って径方向外方に傾斜する貫通孔からなるドレーンが形成されている。

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（ａ）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、（ｂ）は、（ａ）の一方のシールを示す拡大図、（ｃ）は、（ａ）の他方のシールを示す拡大図、図２は、図１の側面図、図３は、図１のＡ部拡大図である。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。

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は、径方向外方に延出して形成されたフランジ部７と、このフランジ部７に一体に接合された別体のパイロット部材８とで構成されている。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８ａが形成されている。この円孔８ａ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８ａ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。

フランジ部７は環状の基部７ａから放射状に延び、周方向等配にボルト挿通孔７ｂが打ち抜き加工によって形成されると共に、これらボルト挿通孔７ｂ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２参照）。これにより、ハブ輪４の軽量化を図ることができる。一方、パイロット部材８は円板状に形成され、周方向等配にボルト挿通孔８ｂが形成されると共に、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８ｃが軸方向に延出して形成されている。

パイロット部材８は、フランジ部７に対応する位置の外縁部にインロウ部９が一体に形成され、フランジ部７に所定の嵌合すきまを介して外嵌されている。このインロウ部９によってフランジ部７とパイロット部材８との組立精度を良くすることができると共に、ハブ輪４の回転精度を向上させることができる。インロウ部９は、フラット形状でも良いが、フランジ部７の外縁部の形状に沿った円弧状に形成することにより、フランジ部７とパイロット部材８との組立精度を一層良くすることができる。また、フランジ部７とパイロット部材８に形成されたボルト挿通孔７ｂ、８ｂにハブボルト６ａを圧入することによって他の固定手段を介すことなく２部材を固定することができると共に、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。

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に突合せ状態で内輪５が小径段部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。

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の両端部には後述するシール２１、２２の嵌合部１５、１６が形成される。

車体取付フランジ１３は、径方向外方に延出して形成されたフランジ部１７と、このフランジ部１７に一体に接合された別体のパイロット部材１８とで構成されている。フランジ部１７は、環状の基部１７ａから放射状に延び、周方向等配にボルト挿通孔１７ｂが打ち抜き加工によって穿設されると共に、これらボルト挿通孔１７ｂ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）。一方、パイロット部材１８は円板状に形成され、周方向等配にボルト挿通孔１８ａが打ち抜き加工によって形成されると共に、ナックルが外嵌されるパイロット部１８ｂが軸方向に延出して形成されている。パイロット部材１８は、車体取付フランジ１７に対応する位置の外縁部にインロウ部１９が一体に形成され、フランジ部１７に所定の嵌合すきまを介して外嵌されている。このインロウ部１９によってフランジ部１７とパイロット部材１８との組立精度を良くすることができる。

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。

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。

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７ａは断面が円弧状の曲面に形成され、この基部７ａにサイドリップ２４ａとダストリップ２４ｂが所定の軸方向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。

一方、インナー側のシール２２は、（ｂ）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や防錆処理された冷間圧延鋼鈑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。

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。

一方、スリンガ２６は、フェライト系ステンレス鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＵＳ４３０系等）やオーステナイト系ステンレス鋼鈑、あるいは防錆処理された冷間圧延鋼鈑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。

ハブ輪４は、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、ハブ輪４の本体部分は、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、パイロット部材８は、板材からプレス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、少なくともハブ輪４の本体部分が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、フランジ部７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。

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ランド部となる基部７ａ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、加締部４ｄは塑性加工後の未焼入れ部とされている。

外方部材２は、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、外方部材２の本体部分は、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、パイロット部材１８は、板材からプレス加工によって形成されている。そして、少なくとも外方部材２の本体部分が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。

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。そして、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。

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が鋼板から塑性加工によって形成され、車輪取付フランジ６が、径方向外方に延出して形成されたフランジ部７と、円板状に形成された別体のパイロット部材８とで構成されると共に、フランジ部７とパイロット部材８の周方向等配にボルト挿通孔７ｂ、８ｂが形成され、これらボルト挿通孔７ｂ、８ｂにハブボルト６ａが圧入されてパイロット部材８がフランジ部７に一体に接合されているので、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。

さらに、本実施形態では、ハブ輪４のフランジ部７と、別体のパイロット部材８との接合部の近傍にドレーン２９が複数個穿設されている。このドレーン２９は、ドリル等の機械加工によってハブ輪４側に穿設され、図３に示すように、内部から外部に亙って径方向外方に傾斜する貫通孔として形成されている。なお、ドレーン２９は、ハブ輪４の強度低下を防止するためにボルト挿通孔７ｂ間に形成するのが好ましい。こうしたドレーン２９をハブ輪４のフランジ部７とパイロット部材８との接合部の近傍に形成することにより、車両の停車時、ハブ輪４のフランジ部７と、別体のパイロット部材８との接合部に雨水や泥水等の異物が浸入したとしても、運転時に積極的にこのドレーン２９から排出させることができ、ハブ輪４のフランジ部７やパイロット部材８が発錆するのを確実に防止することができる。なお、ここでは、ハブ輪４のフランジ部７側にドレーン２９を形成したが、これに限らず、パイロット部材８側に形成しても良い。

また、回転側部材となるハブ輪４側にドレーン２９を形成したものを例示したが、さらに、図示はしないが、固定側部材となる外方部材２のフランジ部１７と、別体のパイロット部材１８との接合部の近傍にドレーンを形成しても良い。これにより、一旦接合部の近傍に溜まった異物が、車両の停止時に限らず運転中においても排出され難い外方部材２側では、一層ドレーンの効果が多大となる。

ここで、ハブ輪４とパイロット部材８をオーステナイト系ステンレス鋼鈑で形成することにより、接合部に雨水や泥水等の異物が浸入しても発錆を防止することができるが、この種のステンレス鋼鈑は、ＳＣｒ４２０やＳＣＭ４１５等の浸炭鋼に比べ靭性が高く、加工性が劣り生産性が低下するため、ハブ輪４とパイロット部材８の接合面に防錆処理を施すのが好ましい。なお、防錆処理としては、カチオン電着塗装、レイデント塗装、アニオン電着塗装、フッ素系電着塗装等の防錆処理、あるいは、亜鉛メッキ、ユニクロメッキ、クロメートメッキ、ニッケルメッキ、クロムメッキ、無電解ニッケルメッキ、カニゼンメッキ等の金属メッキを例示することができる。

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、図５は、図４の側面図、図６は、図４のＢ部拡大図である。なお、この実施形態は、前述した実施形態（図１）と基本的にはドレーン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。

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３０と外方部材２、および両部材３０、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３０は、ハブ輪３１と、このハブ輪３１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３１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は、径方向外方に延出して形成されたフランジ部７と、このフランジ部７に一体に接合された別体のパイロット部材３３とで構成されている。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ると共に、これらハブボルト６ａ間には円孔８ａが形成されている。

ここで、本実施形態では、ハブ輪３１のフランジ部７と、別体のパイロット部材３３との接合部にドレーン３４が複数個形成されている。このドレーン３４は、プレス加工あるいはフライス盤等の機械加工によってハブ輪３１とパイロット部材３３の接合面に放射状に延びる切欠き３１ａ、３３ａとしてそれぞれ形成されている（図５、図６参照）。なお、ドレーン３４は、ハブ輪３１の強度低下を防止するためにボルト挿通孔７ｂ間に形成するのが好ましい。こうしたドレーン３４をハブ輪３１のフランジ部７とパイロット部材３３との接合部に形成することにより、車両の停車時、ハブ輪３１のフランジ部７と、別体のパイロット部材３３との接合部に雨水や泥水等の異物が浸入したとしても、運転時に積極的にこのドレーン３４から排出させることができ、ハブ輪３１のフランジ部７やパイロット部材３３が発錆するのを確実に防止することができる。なお、ここでは、ハブ輪３１とパイロット部材３３の両方にドレーン３４を形成したが、これに限らず、ハブ輪３１とパイロット部材３３のどちらか一方に形成しても良い。

図７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、この実施形態は、前述した実施形態（図１）と基本的にエンドキャップを装着した点が異なるだけで、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。

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は、径方向外方に延出して形成されたフランジ部７と、このフランジ部７に一体に接合された別体のパイロット部材８とで構成されている。

本実施形態では、ハブ輪４の開口部にエンドキャップ３５、３６が装着されている。具体的には、ハブ輪４のアウター側の開口部となるパイロット部材８のパイロット部８ｃと、ハブ輪４の小径段部４ｃの内径にそれぞれエンドキャップ３５、３６が装着されている。

エンドキャップ３５は、オーステナイト系ステンレス鋼鈑や防錆処理された冷間圧延鋼鈑等の防錆能を有する鋼鈑からプレス加工にてカップ状に形成され、パイロット部８ｃの内径に所定のシメシロを介して圧入される円筒状の嵌合部３５ａと、この嵌合部３５ａから径方向内方に延びる底部３５ｂとを備えている。一方、エンドキャップ３６は、同じく、オーステナイト系ステンレス鋼鈑や防錆処理された冷間圧延鋼鈑等の防錆能を有する鋼鈑からプレス加工にてカップ状に形成され、小径段部４ｃの内径に所定のシメシロを介して圧入される円筒状の嵌合部３６ａと、この嵌合部３６ａから径方向内方に延びる底部３６ｂとを備えている。

本実施形態では、こうしたエンドキャップ３５、３６をハブ輪４の開口部に装着したので、外部から雨水や泥水等の異物が中空状のハブ輪４内に浸入するのを防止し、発錆による耐久性の低下を抑制することができる。

図８は、本発明に係る車輪用軸受装置の第４の実施形態を示す縦断面図である。なお、この実施形態は、前述した実施形態（図７）と基本的にハブ輪のパイロット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。

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３７と外方部材２、および両部材３７、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３７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。

車輪取付フランジ３８は、径方向外方に延出して形成されたフランジ部７と、このフランジ部７に一体に接合された別体のパイロット部材３９とで構成されている。このパイロット部材３９はカップ状に形成され、周方向等配にボルト挿通孔８ｂが形成されると共に、車輪およびブレーキロータ（図示せず）をガイドする軸方向に延出して形成されたパイロット部８ｃと、このパイロット部８ｃから径方向内方に延びる底部３９ａとを備えている。

本実施形態では、パイロット部材３９が底部３９ａを有するカップ状に形成され、アウター側の開口部が閉塞されているので、外部から雨水や泥水等の異物が中空状のハブ輪４内に浸入するのを防止し、発錆による耐久性の低下を抑制することができると共に、パイロット部材３９の剛性が高くなり、ハブ輪４の耐久性を向上させることができる。

図９は、本発明に係る車輪用軸受装置の第５の実施形態を示す縦断面図である。なお、この実施形態は、前述した実施形態（図８）と基本的には外方部材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。

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３７と外方部材２、および両部材３７、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。外方部材２は、インナー側の端部に車体取付フランジ４０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。

車体取付フランジ４０は、径方向外方に延出して形成されたフランジ部１７と、このフランジ部１７に一体に接合された別体のパイロット部材４１とで構成されている。このパイロット部材４１はカップ状に形成され、周方向等配にボルト挿通孔１８ａが打ち抜き加工によって形成されると共に、軸方向に延出して形成されるパイロット部１８ｂと、このパイロット部１８ｂから径方向内方に延びる底部４１ａとを備えている。

本実施形態では、車体取付フランジ４０のパイロット部材４１が底部４１ａを有するカップ状に形成され、外方部材２のインナー側の開口部が閉塞されているので、外部から雨水や泥水等の異物が中空状のハブ輪４内に浸入するのを防止し、発錆による耐久性の低下を抑制することができると共に、密封性が高くなり耐久性を向上させることができる。

図１０は、本発明に係る車輪用軸受装置の第６の実施形態を示す縦断面図である。なお、この実施形態は、前述した実施形態（図１）と基本的には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。

この車輪用軸受装置は、内方部材１と外方部材４２、および両部材１、４２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。外方部材４２は略円筒状に形成され、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。

そして、外方部材４２の外径と環状凹部４３との繋ぎ部４３ａ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、内径側の肩部４４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４４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４３ａ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４３ａ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。

ここで、繋ぎ部４３ａ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。

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、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。

１、３０、３７ 内方部材
２、４２ 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、４４ 肩部
４ｃ 小径段部
４ｄ 加締部
５ 内輪
６、３２、３８ 車輪取付フランジ
６ａ ハブボルト
７ フランジ部
７ａ 基部
７ｂ、８ｂ、１７ｂ、１８ａ ボルト挿通孔
８、１８、３３、３９、４１ パイロット部材
８ａ 円孔
８ｃ、１８ｂ パイロット部
９、１９ インロウ部
１１ 大端部
１２ 小端部
１３、４０ 車体取付フランジ
１４ 環状凸部
１５、１６ 嵌合部
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
２９、３４ ドレーン
３１ａ、３３ａ 切欠き
３５、３６ エンドキャップ
３５ａ、３６ａ 嵌合部
３５ｂ、３６ｂ、３９ａ、４１ａ 底部
４３ 環状凹部
４３ａ 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
Ｒ 繋ぎ部の曲率半径
Ｒｗ ボールの半径

Claims (16)

1. 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、
   少なくとも前記ハブ輪が板材またはパイプ材から塑性加工によって形成され、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、
   前記車輪取付フランジが、径方向外方に延出して形成されたフランジ部と、円板状に形成され、前記車輪およびブレーキロータをガイドするパイロット部が軸方向に延出して形成された別体のパイロット部材とで構成され、前記フランジ部とパイロット部材の周方向等配にボルト挿通孔が形成され、これらボルト挿通孔にハブボルトが圧入されて前記パイロット部材が前記フランジ部に一体に接合されると共に、前記フランジ部とパイロット部材との接合部にドレーンが形成されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 前記外方部材が板材または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に取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、この車体取付フランジが、径方向外方に延出して形成されたフランジ部と、円板状に形成され、前記ナックルに内嵌されるパイロット部が軸方向に延出して形成された別体のパイロット部材とで構成されると共に、前記フランジ部とパイロット部材の周方向等配にボルト挿通孔が形成され、前記フランジ部とパイロット部材との接合部にドレーンが形成されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
3. 前記ドレーンが、前記フランジ部とパイロット部材のうちどちらか一方の内部から外部に亙って径方向外方に傾斜する貫通孔として形成されている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
4. 前記ドレーンが、前記フランジ部とパイロット部材の接合面のうち少なくとも一方の接合面に放射状に延びる切欠きとして形成されている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
5. 前記ドレーンが前記ボルト挿通孔間に形成されている請求項１乃至４いずれかに記載の車輪用軸受装置。
6. 前記ハブ輪の開口部にエンドキャップが装着されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
7. 前記車輪取付フランジのパイロット部材が底部を有するカップ状に形成され、前記ハブ輪のアウター側の開口部が閉塞されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
8. 前記車体取付フランジのパイロット部材が底部を有するカップ状に形成され、前記外方部材のインナー側の開口部が閉塞されている請求項２に記載の車輪用軸受装置。
9. 前記ハブ輪のフランジ部が環状の基部から放射状に延び、前記ボルト挿通孔の近傍を除く部分を切欠いて４〜６つに分割されて形成されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
10. 前記パイロット部材の前記フランジ部に対応する位置の外縁部にインロウ部が一体に形成され、当該フランジ部に所定の嵌合すきまを介して外嵌されている請求項１乃至９いずれかに記載の車輪用軸受装置。
11. 前記インロウ部が前記フランジ部の外縁部の形状に沿った円弧状に形成されている請求項１０に記載の車輪用軸受装置。
12. 前記内輪が板材またはパイプ材から塑性加工によって形成され、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る請求項１に記載の車輪用軸受装置。
13. 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が形成され、内周に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ている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
14. 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請求項１３に記載の車輪用軸受装置。
15. 前記ハブ輪とパイロット部材がオーステナイト系ステンレス鋼鈑で形成されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
16. 前記フランジ部とパイロット部材の接合面に防錆処理が施されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。

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