JP6505961B2 - 車輪用軸受装置 - Google Patents
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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、ハブ輪の揺動加締によって内輪が固定されたセルフリテイン構造において、この加締加工に伴う内輪の変形を抑えると共に、ハブ輪の強度を高めて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。
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。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。
こうした車輪用軸受装置において、内輪回転タイプのものでは、ハブ輪に嵌合される内輪を軸方向に固定する方式として、ハブ輪のインナー側の端部を加締めて固定するセルフリテイン構造が採用されている。従来構造の代表的な一例として、図７に示すような駆動輪用の車輪用軸受装置が知られている。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、ハブ輪５１と、このハブ輪５１に圧入された車輪用軸受とからなる。図７（ａ）に示すように、ハブ輪５１は、外周に軸方向に延びる円筒状の小径段部５１ａが形成され、車輪用軸受を構成する内輪５２が圧入されている。そして、内輪５２は、小径段部５１ａの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部５４によって予圧が付与された状態で固定されている。内輪５２の内側転走面５２ａの大径側には円錐ころ５３を案内するための大鍔５２ｂが形成されている。
そして、加締前のハブ輪５１における小径段部５１ａの端部に、所定の深さｄを有する中空状の円筒部５５が形成されている。この深さｄが深いほど、加締加工による内輪５２の径方向外方への変形量は小さくなるが、加締強度（内輪固定力）が減少する。
一方、インナー側の内輪５２の内径端部に所定の深さδの段差部５６が形成されている。この段差部５６は、内側転走面５２ａの大径端に対応する位置から大端面５２ｄに亙って、深さδ＝０．５〜１．０ｍｍの範囲に形成されている。また、内輪５２における内径端部の面取り部５２ｃは、曲率半径ｒ１がＲ１．０〜２．５の範囲の円弧面を有している。内輪５２における面取り部５２ｃの曲率半径ｒ１を１．０ｍｍよりも小さく設定すると、車両の運転中に曲げモーメント荷重が装置に負荷された時、加締部５４の根元部分に応力集中が起こり、微小クラック等の損傷が発生する恐れがある。逆に、曲率半径ｒ１が２．５ｍｍを超えると、円筒部５５を塑性変形する際、内輪５２を径方向外方に押し広げることになり、内輪５２の大鍔５２ｂが傾斜すると共に、外径等にフープ応力が発生して好ましくない。
このように、加締部５４側の内輪５２の内径端部に所定の段差部５６を形成すると共に、面取り部５２ｃの曲率半径ｒ１を所定の範囲に設定することにより、加締荷重によって生じる内輪５２の変形を抑制し、外径等に発生するフープ応力を軽減すると共に、加締部５４に微小クラック等の損傷が発生するのを抑えることができる。
さらに内輪５２だけでなく、図７（ｂ）に示すように、小径段部５１ａの端部に環状溝５７を形成し、揺動加締による内輪５２、特に、大鍔５２ｂの変形を防止している。この環状溝５７は円筒部５５の外周に、内輪５２における内側転走面５２ａの大径端に対応する位置から内輪５２の大端面５２ｄを越えて形成され、深さｎ＝０．５〜１．０ｍｍの範囲に設定されると共に、両端部に所定の曲率半径Ｒｉ、Ｒｏからなる円弧面５７ａ、５７ｂが形成されている。インナー側の円弧面５７ａの曲率半径Ｒｉは、内輪５２の面取り部５２ｃの曲率半径ｒ１よりも大きく、アウター側の円弧面５７ｂの曲率半径Ｒｏよりも小さく設定され（ｒ１≦Ｒｉ≦Ｒｏ）、ＲｉがＲ１〜１０の範囲に設定されている。
このように、円筒部５５の外周面に環状溝５７を形成することにより、加締加工時に円筒部５５が変形し易くなり、内輪５２の変形を抑えることができる（例えば、特許文献１参照。）。
この従来の車輪用軸受装置では、ハブ輪５１における小径段部５１ａの端部を揺動加締する際、内輪５２が径方向外方に押し広げられることになっても内輪５２が変形するのを防止することができる。然しながら、内輪５２の内側転走面５２ａの位置とハブ輪５１の小径段部５１ａの端部に形成される環状溝５７の位置関係によっては、内輪５２のフープ応力による変形を抑えることができない恐れがある。特に、ハブ輪５１の小径段部５１ａの外周面に高周波焼入れによる硬化層を形成する場合、その硬化層の範囲によって揺動加締による小径段部５１ａの変形部位が異なるため、内輪５２の変形を防止できないだけでなく、加締部５４に微小クラック等の損傷が発生する恐れがあった。
ここで、内輪５２の幅寸法を長くして剛性を高めることもできるが、内輪５２の幅が長くなれば軽量・コンパクト化が阻害されるだけでなく、コストアップの要因になって好ましくない。
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、ハブ輪の揺動加締によって内輪が固定された第１乃至第３世代構造の車輪用軸受装置において、内輪の内側転走面の位置とハブ輪の小径段部の端部に形成される環状溝の位置関係に着眼し、加締加工に伴う内輪の変形を抑え、ハブ輪の強度を高めて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、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により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、前記小径段部の端部の外周面に環状溝が形成され、前記環状溝のアウター側の縁部は前記内輪のインナー側の大端面よりアウター側に位置し、前記環状溝のインナー側の縁部は前記内輪のインナー側の大端面よりインナー側に位置しており、前記小径段部の外周面に高周波焼入れによって所定の硬化層が形成されると共に、この硬化層のインナー側の境界と前記環状溝のアウター側の縁部との間は非硬化層であって、前記非硬化層は軸方向距離が４．５ｍｍ以内に設定されており、かつ、前記内輪の前記内側転走面と前記転動体との前記接触位置は、前記硬化層のインナー側の境界と前記環状溝のアウター側の縁部との間に設けられている。
このように、ハブ輪の小径段部に内輪が圧入され、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、ハブ輪に対して内輪を軸方向に固定したセルフリテイン構造の車輪用軸受装置において、小径段部の端部の外周面に環状溝が形成され、環状溝のアウター側の縁部は内輪のインナー側の大端面よりアウター側に位置し、環状溝のインナー側の縁部は内輪のインナー側の大端面よりインナー側に位置しており、前記小径段部の外周面に高周波焼入れによって所定の硬化層が形成されると共に、この硬化層のインナー側の境界と環状溝のアウター側の縁部との間は非硬化層であって、非硬化層は軸方向距離が４．５ｍｍ以内に設定されており、かつ、内輪の内側転走面と転動体との接触位置は、硬化層のインナー側の境界と環状溝のアウター側の縁部との間に設けられているので、硬化層による加締加工に伴う内輪のフープ応力を抑え、ハブ輪の強度を高めて耐久性の向上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、前記環状溝のアウター側の縁部と前記小径段部の外周面上で、前記内輪の内側転走面のエッジ部に対応する軸方向位置との軸方向距離が２．５ｍｍ以上に設定されていても良い。
また、請求項３に記載の発明のように、前記内輪の外径部のインナー側に小径部が形成されていれば、軽量化を図りつつ、内輪のフープ応力を抑制することができると共に、内輪の大端面側の体積を調整して加締加工による軸受内部すきまへの影響を最小限に抑えることができる。
また、請求項４に記載の発明のように、前記環状溝におけるインナー側の円弧面の曲率半径Ｒｉが前記内輪における面取り部の曲率半径ｒ１よりも大きく、かつアウター側の円弧面の曲率半径Ｒｏよりも小さく（ｒ１≦Ｒｉ≦Ｒｏ）、当該曲率半径ＲｉがＲ１〜１０の範囲に設定されていれば、加締加工時に端部が変形し易くなると共に、内輪押込み量を確保して内輪の変形を抑えることができる。
また、請求項５に記載の発明のように、前記内輪の加締部側の面取り部が、曲率半径ｒ１がＲ１．０〜２．５からなる円弧面を備えていれば、加締荷重によって生じる内輪の外径の弾性変形を抑制して外径に発生するフープ応力を軽減すると共に、加締部に微小クラック等の損傷が発生するのを抑えることができる。
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、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により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、前記小径段部の端部の外周面に環状溝が形成され、前記環状溝のアウター側の縁部は前記内輪のインナー側の大端面よりアウター側に位置し、前記環状溝のインナー側の縁部は前記内輪のインナー側の大端面よりインナー側に位置しており、前記小径段部の外周面上で、前記内輪の内側転走面のタッチ部に対応する軸方向位置との間は非硬化層であって、前記非硬化層は軸方向距離が４．５ｍｍ以内に設定されており、かつ、前記内輪の前記内側転走面と前記転動体との前記接触位置は、前記硬化層のインナー側の境界と前記環状溝のアウター側の縁部との間に設けられているので、加締加工に伴う内輪のフープ応力を抑え、ハブ輪の強度を高めて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。
外周に車体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、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、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一対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により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、前記小径段部の端部が加締前に中空状の円筒部として形成され、この円筒部の外周面に０．５〜１．０ｍｍの深さの環状溝が形成されると共に、この環状溝が、前記内輪のインナー側の端部から大端面を越えて形成され、円筒面の両側に所定の曲率半径Ｒｉ、Ｒｏからなる円弧面が形成されると共に、前記小径段部の外周面に高周波焼入れによって所定の硬化層が形成され、前記環状溝のアウター側の縁部と、前記硬化層のインナー側の境界との軸方向距離が４．５ｍｍ以上に、かつ前記小径段部の外周面上で、前記内輪の内側転走面のタッチ部に対応する軸方向位置との軸方向距離が２．５ｍｍ以上に設定されている。
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（ａ）は、図１の加締前のハブ輪と内輪の要部拡大を示す参考図、（ｂ）は、図１の加締前のハブ輪と内輪を示す要部拡大図、図３（ａ）は、図２の変形例を示す要部拡大図、（ｂ）は、（ａ）の変形例を示す要部拡大図、図４（ａ）は、図１の他の変形例を示す要部拡大図、（ｂ）は、（ａ）の変形例を示す要部拡大図、図５は、本発明に係る環状溝の位置によるハブ輪の膨張量の測定結果を示すグラフである。
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の加締前のハブ輪と内輪の要部拡大を示す参考図、（ｂ）は、図１の加締前のハブ輪と内輪を示す要部拡大図、図３（ａ）は、図２の変形例を示す要部拡大図、（ｂ）は、（ａ）の変形例を示す要部拡大図、図４（ａ）は、図１の他の変形例を示す要部拡大図、（ｂ）は、（ａ）の変形例を示す要部拡大図、図５は、本発明に係る環状溝の位置によるハブ輪の膨張量の測定結果を示すグラフである。
この車輪用軸受装置は従動輪側の第２世代構造をなし、ハブ輪１と、このハブ輪１に圧入された車輪用軸受２とからなる。ハブ輪１は、アウター側の端部に径方向に複数突出して形成された車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ３を一体に有し、外周に肩部１ａを介して軸方向に延びる小径段部１ｂが形成されている。なお、車輪取付フランジ３の周方向等配位置にはハブボルト３ａが植設されている。
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、車輪取付フランジ３の基部となる肩部１ａから小径段部１ｂに亙って高周波焼入れによって５０〜６４ＨＲＣの範囲に表面が硬化処理されている。なお、後述する加締部８は鍛造後の表面硬さ２５ＨＲＣ以下の生のままとされている。これによりハブ輪１の強度が向上すると共に、後述する一対の内輪５、５の嵌合面におけるフレッティング摩耗が抑制されて耐久性が向上する。また、加締部８の加工性を向上させ、塑性変形によるクラック等の発生を防止することができる。
車輪用軸受２は、外周に車体（図示せず）に取り付けられるための車体取付フランジ４ｂを一体に有し、内周に複列の外側転走面４ａ、４ａが一体に形成された外方部材４と、外周に複列の外側転走面４ａ、４ａに対向する内側転走面５ａが形成された一対の内輪５、５と、両転走面間に保持器６、６を介して転動自在に収容された複列の転動体（ボール）７、７とを備え、一対の内輪５、５の小径側の端面（正面側端面）が突き合された状態でセットされた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４および内輪５、５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。なお、外方部材４は、高炭素クロム鋼に限らず、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼（ＪＩＳ規格のＳＣ系機械構造用炭素鋼）で形成し、少なくとも複列の外側転走面４ａ、４ａを高周波焼入れによって５８〜６４ＨＲＣの範囲に表面を硬化処理しても良い。
車輪用軸受２は、ハブ輪１の肩部１ａにアウター側の内輪５の大端面５ｄが衝合した状態で小径段部１ｂに所定のシメシロを介して圧入されている。そして、小径段部１ｂの端部を径方向外方に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。これにより、従来のように、固定ナットの締付トルク等を調整して予圧を管理することなく、長期間に亘って安定した予圧を維持できるセルフリテイン構造を提供することができる。
外方部材４と内輪５、５との間に形成される環状空間の開口部にはシール９、９が装着されている。これらシール９、９は、断面が略Ｌ字状に形成されて互いに対向配置された環状のシール板１０とスリンガ１１とからなる、所謂パックシールで構成されている。これらシール９、９により、軸受内部に封入された潤滑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、本実施形態では、転動体７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、例えば、転動体７に円すいころを用いた複列の円すいころ軸受で構成されていても良い。
本実施形態では、図２（ａ）、（ｂ）に拡大して示すように、加締前のハブ輪１における小径段部１ｂの端部に、所定の深さｄを有する中空状の円筒部１２が形成されている。この深さｄが深いほど、加締加工による内輪５の径方向外方への変形量は小さくなるが、加締強度（内輪固定力）が減少する。なお、加締部８を図中二点鎖線にて示す。
一方、加締側の内輪５における内径端部の面取り部５ｃは、曲率半径ｒ１がＲ１．０〜２．５の範囲の円弧面を有している。この内輪５における面取り部５ｃの曲率半径ｒ１を１．０ｍｍよりも小さく設定すると、車両の運転中に曲げモーメント荷重が装置に負荷された時、加締部８の根元部分に応力集中が起こり、微小クラック等の損傷が発生する恐れがある。逆に、曲率半径ｒ１が２．５ｍｍを超えると、円筒部１２を塑性変形する際、内輪５を径方向外方に押し広げることになり、内輪５の外径面５ｂが傾斜してフープ応力が発生して好ましくない。
このように、加締部８側の内輪５の内径端部の面取り部５ｃの曲率半径ｒ１を所定の範囲に設定することにより、加締荷重によって生じる内輪５の変形を抑制し、外径面５ｂに発生するフープ応力を軽減すると共に、加締部８に微小クラック等の損傷が発生するのを抑えることができる。
さらに、小径段部１ｂの端部に環状溝（アンダーカット）１３を形成し、揺動加締による内輪５の変形を防止している。この環状溝１３は円筒部１２の外周に形成されている。この環状溝１３は、内輪５における内側転走面５ａと転動体７との接触位置Ｐ（以下、タッチ部Ｐという）に対応する軸方向位置から内輪５の大端面５ｄを越えて形成され、深さｎ＝０．５〜１．０ｍｍの範囲に設定されると共に、円筒面１３ａの両端部に所定の曲率半径Ｒｉ、Ｒｏからなる円弧面１３ｂ、１３ｃが形成されている。インナー側の円弧面１３ｂの曲率半径Ｒｉは、内輪５の面取り部５ｃの曲率半径ｒ１よりも大きく、アウター側の円弧面１３ｃの曲率半径Ｒｏよりも小さく設定され（ｒ１≦Ｒｉ≦Ｒｏ）、ＲｉがＲ１〜１０の範囲に設定されている。
このように、円筒部１２の外周面に環状溝１３を形成することにより、加締加工時に円筒部１２が変形し易くなり、内輪５の変形を抑えることができる。ただし、環状溝１３の深さｎが０．５ｍｍよりも小さいとその効果が薄れ、また、深さｎが１．０ｍｍを超えると、内輪押込み量（加締力）が不足して所望の内輪５の固定力が得られない。
ここで、環状溝１３のアウター側の縁部は、小径段部１ｂの外周面に形成された硬化層１４のインナー側の境界から所定の軸方向距離ａを隔てて設定されている。本出願人が実施した試験では、小径段部１ｂの外周面に硬化層１４を形成しない場合、加締加工によって小径段部１ｂの膨張が環状溝１３のアウター側の縁部から４．５ｍｍ付近で始まることが検証されている（図５参照）。
ここで、図３（ａ）に示すように、環状溝１３のアウター側の縁部から４．５ｍｍ付近で小径段部１ｂの膨張が始まるため、小径段部１ｂの外周面上で、内輪５”の内側転走面５ａのタッチ部Ｐに対応する軸方向位置と環状溝１３のアウター側の縁部との軸方向距離ｂ’を、ｂ’≧４．５ｍｍに設定することにより、加締加工に伴う内輪５”のタッチ部Ｐのフープ応力を抑えることができる。
ここで、内輪５”のエッジ部から大端面５ｄまでの幅寸法が拡大して重量が増加する場合、図３（ｂ）に示すように、内輪１５の外径部のインナー側を削除して小径部１６を設け、前述した図２（ａ）に示す内輪１５のエッジ部から大端面５ｄまでの重量と同等に設定することにより、軽量化を図りつつ、内輪１５のフープ応力を抑制することができる。また、内輪１５の大端面側の体積が同等なので、加締加工による軸受内部すきまへの影響を最小限に抑えることができる。
また、図４（ａ）に示すように、小径段部１ｂの外周面上で、内輪１５’の内側転走面５ａのエッジ部Ｑに対応する軸方向位置と環状溝１３のアウター側の縁部との軸方向距離ｃ’を、ｃ’≧４．５ｍｍに設定することにより、加締加工に伴う内輪１５’の内側転走面５ａのフープ応力を抑えることができる。
ここで、内輪１５’のエッジ部から大端面５ｄまでの幅寸法が拡大して重量が増加する場合、図４（ｂ）に示すように、内輪１７の外径部のインナー側を削除して小径部１６を設け、前述した図２（ｂ）に示す内輪５’のエッジ部から大端面５ｄまでの重量と同等に設定することにより、軽量化を図りつつ、内輪１７のフープ応力を抑制することができる。また、内輪１７の大端面側の体積が同等なので、加締加工による軸受内部すきまへの影響を最小限に抑えることができる。
次に、加締加工によって小径段部１ｂの膨張が環状溝１３のアウター側の縁部から４．５ｍｍ付近で始まることが検証されているので、硬化層１４の軸方向距離ａを０＜ａ＜４．５ｍｍ、つまり、環状溝１３のアウター側の縁部から４．５ｍｍ以内に設定することにより、硬化層１４による加締加工に伴う内輪５のフープ応力を抑え、ハブ輪１の強度を高めて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。
図５に示すグラフは本出願人が実施した試験結果で、（ａ）が、小径段部１ｂの外周面に高周波焼入れによる熱処理を施していない場合、（ｂ）が、小径段部１ｂの外周面に高周波焼入れによる熱処理を施した場合である。ここで、横軸が環状溝（アンダーカット）１３の軸方向位置を示し、縦軸はハブ輪１の小径段部１ｂの加締加工に伴う膨張量を示している。
また、熱処理を施しても、環状溝１３のアウター側の縁部から２．５ｍｍ付近で小径段部１ｂの膨張が始まることが試験結果によって検証されているため、小径段部１ｂの外周面上で、内輪５の内側転走面５ａのタッチ部Ｐに対応する軸方向位置と環状溝１３のアウター側の縁部との軸方向距離ｂを、ｂ≧２．５ｍｍに設定することにより、加締加工に伴う内輪５のタッチ部Ｐのフープ応力を抑えることができる。
また、図２（ｂ）に示すように、小径段部１ｂの外周面上で、内輪５’の内側転走面５ａのエッジ部（内側転走面５ａと外径面５ｂとの交点）Ｑに対応する軸方向位置と環状溝１３のアウター側の縁部との軸方向距離ｃを、ｃ≧２．５ｍｍに設定することにより、加締加工に伴う内輪５’の内側転走面５ａのフープ応力を抑えることができる。
図６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（図１）と基本的にはハブ輪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世代構造をなし、内方部材１８と外方部材４、および両部材１８、４間に転動自在に収容された複列の転動体７、７とを備えている。内方部材１８は、ハブ輪１９と、このハブ輪１９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１９は、アウター側の端部に車輪取付フランジ３を一体に有し、外周に一方（アウター側）の内側転走面１９ａと、この内側転走面１９ａから軸方向に延びる小径段部１９ｂが形成されている。
ハブ輪１８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１９ａをはじめ、後述するシール２０のシールランド部となる車輪取付フランジ３のインナー側の基部３ｂから小径段部１９ｂ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。これにより、車輪取付フランジ３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１９ｂ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。
外方部材４と内方部材１８との間に形成される環状空間の両側開口部にシール２０、９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２０は、外方部材４のアウター側の端部内周に圧入された芯金２１と、この芯金２１に加硫接着によって一体に接合されたシール部材２２とからなる一体型シールで構成されている。
ここで、前述した実施形態と同様、加締前のハブ輪１９の小径段部１９ｂの端部に環状溝（アンダーカット）が形成され、この環状溝のアウター側の縁部と硬化層（図示せず）のインナー側の境界との軸方向距離および内輪５の内側転走面５ａに対応する軸方向位置との距離が所定値に設定されているので、加締加工に伴う内輪５のフープ応力を抑えることができ、耐久性を向上させた車輪用軸受装置を提供することができる。
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。
１、１９ ハブ輪
１ａ 肩部
１ｂ、１９ｂ 小径段部
２ 車輪用軸受
３ 車輪取付フランジ
３ａ ハブボルト
３ｂ 車輪取付フランジのインナー側の基部
４ 外方部材
４ａ 外側転走面
４ｂ 車体取付フランジ
５、５’、５”、１５、１５’、１７ 内輪
５ａ、１９ａ 内側転走面
５ｂ 内輪の外径面
５ｃ 内輪の端部内径の面取り部
５ｄ 内輪の大端面
６ 保持器
７ 転動体
８ 加締部
９ シール
１０ シール板
１１ スリンガ
１２ 円筒部
１３ 環状溝
１３ａ 円筒面
１３ｂ、１３ｃ 円弧面
１４ 硬化層
１６ 小径部
１８ 内方部材
２０ アウター側のシール
２１ 芯金
２２ シール部材
５１ ハブ輪
５１ａ 小径段部
５２ 内輪
５２ａ 内側転走面
５２ｂ 大鍔
５２ｃ 面取り部
５２ｄ 大端面
５３ 円錐ころ
５４ 加締部
５５ 円筒部
５６ 段差部
５７ 環状溝
５７ａ、５７ｂ 円弧面
ａ 環状溝のアウター側の縁部から硬化層の境界までの軸方向距離
ｂ、ｂ’ 内輪の内側転走面のタッチ部から環状溝のアウター側の縁部までの軸方向距離
ｃ、ｃ’ 内輪のエッジ部から環状溝のアウター側の縁部までの軸方向距離
ｄ 円筒部の深さ
ｎ 環状溝の深さ
Ｐ タッチ部
Ｑ エッジ部
ｒ１ 内輪の面取り部の曲率半径
Ｒｉ、Ｒｏ 環状溝の円弧面の曲率半径
δ 段差部の深さ
１ａ 肩部
１ｂ、１９ｂ 小径段部
２ 車輪用軸受
３ 車輪取付フランジ
３ａ ハブボルト
３ｂ 車輪取付フランジのインナー側の基部
４ 外方部材
４ａ 外側転走面
４ｂ 車体取付フランジ
５、５’、５”、１５、１５’、１７ 内輪
５ａ、１９ａ 内側転走面
５ｂ 内輪の外径面
５ｃ 内輪の端部内径の面取り部
５ｄ 内輪の大端面
６ 保持器
７ 転動体
８ 加締部
９ シール
１０ シール板
１１ スリンガ
１２ 円筒部
１３ 環状溝
１３ａ 円筒面
１３ｂ、１３ｃ 円弧面
１４ 硬化層
１６ 小径部
１８ 内方部材
２０ アウター側のシール
２１ 芯金
２２ シール部材
５１ ハブ輪
５１ａ 小径段部
５２ 内輪
５２ａ 内側転走面
５２ｂ 大鍔
５２ｃ 面取り部
５２ｄ 大端面
５３ 円錐ころ
５４ 加締部
５５ 円筒部
５６ 段差部
５７ 環状溝
５７ａ、５７ｂ 円弧面
ａ 環状溝のアウター側の縁部から硬化層の境界までの軸方向距離
ｂ、ｂ’ 内輪の内側転走面のタッチ部から環状溝のアウター側の縁部までの軸方向距離
ｃ、ｃ’ 内輪のエッジ部から環状溝のアウター側の縁部までの軸方向距離
ｄ 円筒部の深さ
ｎ 環状溝の深さ
Ｐ タッチ部
Ｑ エッジ部
ｒ１ 内輪の面取り部の曲率半径
Ｒｉ、Ｒｏ 環状溝の円弧面の曲率半径
δ 段差部の深さ
Claims (5)
- 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、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により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、前記小径段部の端部の外周面に環状溝が形成され、前記環状溝のアウター側の縁部は前記内輪のインナー側の大端面よりアウター側に位置し、前記環状溝のインナー側の縁部は前記内輪のインナー側の大端面よりインナー側に位置しており、前記小径段部の外周面に高周波焼入れによって所定の硬化層が形成されると共に、この硬化層のインナー側の境界と前記環状溝のアウター側の縁部との間は非硬化層であって、前記非硬化層は軸方向距離が４．５ｍｍ以内に設定されており、かつ、前記内輪の前記内側転走面と前記転動体との前記接触位置Ｐは、前記硬化層のインナー側の境界と前記環状溝のアウター側の縁部との間に設けられていることを特徴とする車輪用軸受装置。
- 前記環状溝のアウター側の縁部と前記小径段部の外周面上で、前記内輪の内側転走面のエッジ部に対応する軸方向位置との軸方向距離が２．５ｍｍ以上に設定されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
- 前記内輪の外径部のインナー側に小径部が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。
- 前記環状溝におけるインナー側の円弧面の曲率半径Ｒｉが前記内輪における面取り部の曲率半径ｒ１よりも大きく、かつアウター側の円弧面の曲率半径Ｒｏよりも小さく（ｒ１≦Ｒｉ≦Ｒｏ）、当該曲率半径ＲｉがＲ１〜１０の範囲に設定されている請求項１乃至３いずれかに記載の車輪用軸受装置。
- 前記内輪の加締部側の面取り部が、曲率半径ｒ１がＲ１．０〜２．５からなる円弧面を備えている請求項４に記載の車輪用軸受装置。
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