WO2011152497A1 - 車輪用軸受装置 - Google Patents

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WO2011152497A1
WO2011152497A1 PCT/JP2011/062727 JP2011062727W WO2011152497A1 WO 2011152497 A1 WO2011152497 A1 WO 2011152497A1 JP 2011062727 W JP2011062727 W JP 2011062727W WO 2011152497 A1 WO2011152497 A1 WO 2011152497A1
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inner ring
wheel
bearing device
end surface
large end
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井上　靖之
山本　一成
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Ntn株式会社
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    • F16C41/007—Encoders, e.g. parts with a plurality of alternating magnetic poles

Definitions

  • the present invention relates to a wheel bearing device that rotatably supports a wheel of an automobile or the like with respect to a suspension device, and more particularly to a self-retained structure in which an inner ring is fixed by swinging and tightening a hub ring, thereby increasing the rigidity of the inner ring.
  • the present invention relates to a wheel bearing device that suppresses deformation of an inner ring accompanying caulking and improves the quality of the inner ring.
  • Wheel bearing devices for vehicles such as automobiles are those that rotatably support a wheel via a double row rolling bearing with respect to a suspension device, and there are a drive wheel and a driven wheel.
  • a double-row angular ball bearing having a desired bearing rigidity, exhibiting durability against misalignment, and having a small rotational torque from the viewpoint of improving fuel efficiency is often used.
  • a wheel bearing device for a driven wheel as shown in FIG. 4 is known.
  • the side closer to the outer side of the vehicle in a state assembled to the vehicle is referred to as the outer side (left side in the drawing), and the side closer to the center is referred to as the inner side (right side in the drawing).
  • the double row rolling bearing 52 includes an inner member 53, an outer member 54, and double row balls 55, 55 accommodated between the members 53, 54 so as to roll freely.
  • the inner member 53 refers to a hub wheel 51 and an inner ring 57 that is press-fitted and fixed to the hub wheel 51.
  • the hub wheel 51 integrally has a wheel mounting flange 56 for attaching a wheel (not shown) to an end portion on the outer side, and a hub bolt 56a for fastening the wheel at a circumferentially equidistant position of the wheel mounting flange 56.
  • a wheel mounting flange 56 for attaching a wheel (not shown) to an end portion on the outer side
  • a hub bolt 56a for fastening the wheel at a circumferentially equidistant position of the wheel mounting flange 56.
  • one (outer side) inner rolling surface 51a and an axial small-diameter step portion 51b extending in the axial direction from the inner rolling surface 51a are formed on the outer periphery, and an inner ring 57 is formed on the small-diameter step portion 51b. It is press-fitted through shimeshiro.
  • the end portion of the small diameter step portion 51b is plastically deformed radially outward to form a crimped portion 51c, and the inner ring 57 is fixed to the hub wheel 51 in the axial direction by the crimped portion 51c.
  • An inner raceway 57a on the other (inner) side is formed on the outer periphery of the inner ring 57.
  • the outer member 54 integrally has a vehicle body mounting flange 54b fixed to a knuckle (not shown) constituting a suspension device on the outer periphery, and double row inner rolling of the inner member 53 on the inner periphery. Double row outer rolling surfaces 54a, 54a facing the surfaces 51a, 57a are formed.
  • the double-row rolling bearing 52 holds the double-row balls 55, 55 accommodated between the rolling surfaces 54a, 51a and 54a, 57a, and the double-row balls 55, 55 so as to roll freely. Instruments 58 and 58.
  • a seal 59 and a sensor cap 60 are attached to both ends of the outer member 54 to seal the opening of the annular space formed between the outer member 54 and the inner member 53.
  • the seal 59 and the sensor cap 60 prevent leakage of the lubricating grease sealed inside the bearing and intrusion of rainwater and dust from the outside into the bearing.
  • the pulsar ring 61 is press-fitted into the outer diameter portion 57 b of the inner ring 57.
  • the pulsar ring 61 includes a support ring 62 formed in an annular shape, and a magnetic encoder 63 integrally joined to the side surface of the support ring 62 by vulcanization adhesion or the like.
  • the magnetic encoder 63 constitutes a rotary encoder for detecting the rotational speed of the wheel by mixing magnetic powder such as ferrite in an elastomer such as rubber and alternately magnetizing the magnetic poles N and S in the circumferential direction.
  • the support ring 62 is formed from a ferromagnetic steel plate by pressing to have a substantially L-shaped cross section, and a cylindrical portion 62a that is press-fitted into the outer diameter portion 57b of the inner ring 57, and extends radially inward from the cylindrical portion 62a. And a standing plate portion 62b.
  • a magnetic encoder 63 is joined to the inner side surface of the upright plate portion 62b.
  • the sensor cap 60 is fitted and fixed to the opening end of the outer member 54 on the inner side, and closes the opening of the outer member 54.
  • the sensor cap 60 includes a bottomed cylindrical cap body 64 formed by injection molding a synthetic resin, and a cored bar 65 integrally molded in the opening of the cap body 64.
  • a mounting portion 66 protruding in the axial direction is integrally formed on the radially outer portion of the cap body 64, and an insertion hole 67 is formed at a position corresponding to the magnetic encoder 63 of the mounting portion 66.
  • An annular groove 67a is formed in the insertion hole 67, and the sensor unit 69 is inserted through an elastic ring 68 such as an O-ring.
  • the amount of eccentricity of the annular groove 67a can be regulated to a predetermined value, and sealing performance can be secured to prevent foreign matters such as rainwater and dust from entering the cap 60 from the outside (for example, , See Patent Document 1).
  • the inner ring 57 when the end portion of the small diameter step portion 51b of the hub wheel 51 is swung and swaged, the inner ring 57 is pushed outward in the radial direction.
  • the inner ring 57 since the inner ring 57 is deformed, a large hoop stress is generated in the outer diameter portion 57b and the durability may be lowered. Therefore, the outer diameter portion 57b of the inner ring 57 has a large diameter of the inner raceway surface 57a. In some cases, it extends in a spire shape from the side, and the outer diameter D is formed larger than the pitch circle diameter PCD of the balls 55.
  • the grinding width of the large end surface 71 is increased with respect to the grinding width of the small end surface 70 of the inner ring 57.
  • the grinding width ratio between the small end surface 70 and the large end surface 71 of the inner ring 57 is increased, not only the cycle time during width grinding of the inner ring 57 is increased, but also a so-called black skin residue is generated, in which turning marks remain on the large end surface 71.
  • the present invention has been made in view of such a conventional problem.
  • the wheel bearing device of the first to third generation structure in which the inner ring is fixed by the rocking caulking of the hub ring, it is accompanied by caulking.
  • An object of the present invention is to provide a wheel bearing device that improves the product quality by suppressing the deformation of the inner ring and improving the durability, and preventing the black skin residue in the width grinding process of the inner ring.
  • the invention according to claim 1 of the present invention includes an outer member in which a double row outer rolling surface is integrally formed on the inner periphery, and a wheel for attaching a wheel to one end.
  • a hub wheel having a mounting flange integrally formed with a small-diameter step portion extending in the axial direction from the wheel mounting flange, and at least one inner ring press-fitted into the small-diameter step portion of the hub wheel via a predetermined shimoshiro
  • the inner ring is fixed in the axial direction by a caulking portion formed by plastically deforming an end portion of the small-diameter step portion radially outward.
  • the outer diameter of the inner ring is larger than the pitch circle diameter of the rolling elements. Is formed in a ratio B / A of the grinding width A of the grinding width B and the small end surface of the large end face of the inner ring is set to B / A ⁇ 10.
  • the inner ring is fixed in the axial direction with respect to the hub wheel by the crimping part formed by press-fitting the inner ring into the small diameter step part of the hub wheel and plastically deforming the end of the small diameter step part radially outward.
  • the outer diameter of the inner ring is formed to be larger than the pitch circle diameter of the rolling elements, and the grinding width B of the large end face of the inner ring and the grinding width A of the small end face Since the ratio B / A is set to B / A ⁇ 10, it is possible to improve the durability by suppressing deformation of the inner ring due to the caulking process, and to prevent the black skin residue in the inner ring width grinding process.
  • a wheel bearing device with improved quality can be provided.
  • the ratio B / C between the grinding width B of the large end face of the inner ring and the wall thickness C of the inner ring is set to B / C ⁇ 0.8.
  • a chamfered portion is formed at a corner portion between the large end surface of the inner ring and the outer diameter, and the chamfered portion has an outer diameter of the caulking portion and a predetermined radial dimension. If it is formed through a surface drawn from the position separated from the inner ring to the inner raceway surface side of the inner ring, it is possible to improve the durability by suppressing deformation of the inner ring accompanying caulking.
  • the chamfered portion may be constituted by an arc surface having a predetermined radius of curvature and a tapered surface formed by inclining from the large end surface.
  • the chamfered portion is formed through a step portion having a slight step from the large end surface, the length of the flat portion of the outer diameter portion is secured. Meanwhile, the black skin residue can be prevented.
  • the step is set in a range of 0.05 to 1.5 mm, it disappears by grinding the large end face, and the cycle time at the inner ring width grinding is reduced. Without increasing, it is possible to prevent the occurrence of black skin residue on the large end face, and to secure the length of the flat portion of the outer diameter portion of the inner ring and maintain the fitting force such as the seal.
  • the wheel bearing device integrally has an outer member in which a double row outer rolling surface is integrally formed on the inner periphery, and a wheel mounting flange for mounting the wheel at one end.
  • the hub wheel is formed with a small-diameter step portion extending in the axial direction from the mounting flange, and at least one inner ring press-fitted into the small-diameter step portion of the hub ring through a predetermined shimoshiro.
  • a wheel bearing device in which the inner ring is fixed in the axial direction by a caulking portion formed by plastically deforming an end of the small diameter step portion radially outward.
  • the diameter is formed larger than the pitch circle diameter of the rolling elements, and the inner Since the ratio B / A between the grinding width B of the large end face and the grinding width A of the small end face is set to B / A ⁇ 10, the deformation of the inner ring associated with the caulking process is suppressed and the durability is improved. At the same time, it is possible to provide a wheel bearing device that prevents black skin residue in the width grinding process of the inner ring and improves product quality.
  • An inner member composed of an inner ring that is press-fitted into a small-diameter step portion of the hub wheel through a predetermined scissors and has an inner rolling surface that is opposed to the other of the outer rolling surfaces of the double row on the outer periphery; And a double row rolling element accommodated between the rolling surfaces of the outer member and the outer member via a cage, and plastically deforming the end of the small diameter step portion radially outward.
  • the outer diameter of the ring is formed to be larger than the pitch circle diameter of the rolling element, and a chamfered portion is formed at a corner between the large end surface of the inner ring and the outer diameter.
  • the ratio B / A between the grinding width B of the large end face and the grinding width A of the small end face of the inner ring is comprised of an outer diameter of the portion and a tapered surface inclined from a position separated by about 4 mm.
  • B / A ⁇ 10 and the ratio B / C with the wall thickness C of the inner ring is set to B / C ⁇ 0.8.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a wheel bearing device according to the present invention
  • FIG. 2 is an enlarged view showing a single inner ring of FIG. 1
  • FIG. 3 is an enlarged view showing a modification of FIG. is there.
  • This wheel bearing device is referred to as a third generation for driving wheels, and is a double row rolling element (ball) accommodated in a freely rollable manner between the inner member 1, the outer member 10, and both members 1, 10. 6 and 6.
  • the inner member 1 includes a hub ring 2 and an inner ring 3 that is press-fitted into the hub ring 2 through a predetermined scissors.
  • the inner ring 3 in which the serration (or spline) 2d for torque transmission is formed on the inner periphery and the other (inner side) inner raceway surface 3a is formed on the outer periphery is press-fitted into the small-diameter step portion 2b via a predetermined shimiro. Has been.
  • the end portion of the small diameter step portion 2b is plastically deformed radially outward to form a crimped portion 2c.
  • the inner ring 3 is sandwiched between the caulking portion 2c and the shoulder portion 11 of the hub wheel 2, and the inner ring 3 is fixed to the hub wheel 2 in the axial direction in a state where a predetermined bearing preload is applied.
  • the caulking portion 2c is formed by rocking caulking in a state where the caulking portion 2c is in close contact with the outer side of the inner ring 3 and presses the large end surface 3b of the inner ring 3 to ensure a desired axial force.
  • the outer member 10 integrally has a vehicle body mounting flange 10b for mounting to the vehicle body (not shown) on the outer periphery, and double row outer rolling surfaces 10a, 10a are integrally formed on the inner periphery. And the double row rolling elements 6 and 6 are accommodated between each rolling surface 10a, 2a and 10a, 3a, and these double row rolling elements 6 and 6 are rollably hold
  • the wheel bearing device for driving wheels called the third generation in which the inner raceway surface 2a is formed directly on the outer periphery of the hub wheel 2 is illustrated, but the wheel bearing device according to the present invention is The structure is not limited to such a structure, and for example, a first-generation or second-generation structure on the driven wheel or drive wheel side in which a pair of inner rings are press-fitted into the small-diameter step portion of the hub wheel may be used.
  • the wheel bearing apparatus comprised by the double row angular contact ball bearing which used the rolling elements 6 and 6 as the ball was illustrated, it is not restricted to this but is comprised by the double row tapered roller bearing which uses a tapered roller for a rolling element. May be.
  • the hub wheel 2 is formed of medium and high carbon steel containing 0.40 to 0.80% by weight of carbon such as S53C, and the inner ring surface 2a and the inner side of the wheel mounting flange 4 with which the outer seal 8 is in sliding contact.
  • the surface hardness is set in the range of 58 to 64 HRC by induction hardening from the base 4a to the small diameter step 2b.
  • the caulking portion 2c is an unquenched portion that remains in the range of the material surface hardness after forging of 13 to 30 HRC.
  • the inner ring 3 and the rolling element 6 are made of high carbon chrome bearing steel such as SUJ2, and are hardened in the range of 58 to 64 HRC to the core part by quenching.
  • the outer member 10 is made of medium and high carbon steel containing 0.40 to 0.80% by weight of carbon such as S53C, and at least the double row outer rolling surfaces 10a and 10a have high frequency. The surface hardness is set to a range of 58 to 64 HRC by quenching.
  • the inner ring 3 is formed such that the outer diameter portion a on the large end surface 3b side is larger than the pitch circle diameter PCD of the rolling elements 6.
  • a chamfered portion 12 is formed at a corner portion between the large end surface 3b of the inner ring 3 and the outer diameter portion a.
  • the chamfered portion 12 includes a tapered surface 12a having a predetermined inclination angle ⁇ with respect to the large end surface 3b and an arc surface 12b having a curvature radius r1.
  • the tapered surface 12a is formed to be inclined from a position separated from the outer diameter of the caulking portion 2c by a predetermined dimension W.
  • W is set to about 4 mm.
  • the measuring amount of the dial gauge is brought into contact with the large end surface 3b of the inner ring 3, and the movement amount is measured.
  • the eccentricity (variation) is set in consideration of ⁇ 1 mm.
  • the dimension of the outer diameter part a on the large end surface 3b side of the inner ring 3 is D1
  • the inner diameter dimension is d
  • the outer diameter dimension on the small end surface 3c side is D2
  • the outer diameter side chamfered part on the large end surface 3b side of the inner ring 3 is.
  • 12 and C1 and C2 are the radial dimensions of the chamfered portion 13 on the inner diameter side
  • C3 and C4 are the radial dimensions of the chamfered portion 14 on the outer diameter side and the chamfered portion 15 on the inner diameter side on the small end surface 3c side, respectively.
  • the large end surface 3b and the small end surface 3c of the inner ring 3 are simultaneously formed by grinding. However, when the grinding width ratio B / A between the large end surface 3b and the small end surface 3c of the inner ring 3 is increased, the cycle time during width grinding of the inner ring 3 is increased. In this embodiment, the ratio B / A between the grinding width B of the large end surface 3b and the grinding width A of the small end surface 3c is caused.
  • the ratio B / C between the grinding width B of the large end face 3b and the thickness C of the inner ring 3 is set to have a predetermined relationship.
  • the present applicant pays attention to the difference in the shape and dimensions of the inner ring and the relationship between the grinding cycle time and the presence or absence of the remaining black skin, and actually samples a large number of inner rings applied to wheel bearing devices such as automobiles. Width grinding of the inner ring was performed and it was verified that there was a predetermined relationship. The results are shown in Table 1.
  • the ratio B / A between the grinding width B of the large end surface 3b and the grinding width A of the small end surface 3c is set to B / A ⁇ 10
  • the ratio B / C between the grinding width B of the large end surface 3b and the wall thickness C of the inner ring 3 is set to B / C ⁇ 0.8, it is possible to reliably prevent the remaining black skin on the large end surface 3b.
  • the cycle time during width grinding of the inner ring 3 can be reduced.
  • the inner ring is prevented from being deformed due to the caulking process, and the durability is improved. It is possible to provide a wheel bearing device that prevents black skin residue in the width grinding process and improves product quality.
  • the inner ring is not limited to the inner ring described above, and may be an inner ring 16 as shown in FIG. That is, the inner ring 16 is formed such that the outer diameter portion a on the large end surface 3b side is larger than the pitch circle diameter PCD of the rolling element 6, and the angle between the large end surface 3b of the inner ring 16 and the outer diameter portion a.
  • An arcuate chamfered portion 17 having a radius of curvature r2 is formed in the portion.
  • the chamfered portion 17 is formed via a stepped portion 18 having a slight step ⁇ from a position separated from the outer diameter of the crimped portion 2c by a predetermined dimension W.
  • the seal 9 and the like are press-fitted and fixed to the outer diameter portion a of the inner ring 16, but if the chamfered portion 12 is constituted by the tapered surface 12a and the circular arc surface 12b as in the above-described embodiment, the outer diameter portion a. However, if the chamfered portion 17 is formed through a step as in this embodiment, the length of the flat portion of the outer diameter portion a may be reduced. It is possible to prevent black skin residue while ensuring the thickness.
  • the step ⁇ is set in the range of 0.05 to 1.5 mm. If this step ⁇ is less than 0.05 mm, it disappears due to grinding of the large end surface 3b, and not only the cycle time during the width grinding of the inner ring 16 increases, but also a black skin residue occurs on the large end surface 3b, resulting in turning marks. Remains. On the other hand, when the step ⁇ exceeds 1.5 mm, the length of the flat portion of the outer diameter portion a is shortened and the effect is halved.
  • an inner ring is press-fitted into a small-diameter step portion of a hub wheel, and the inner ring is fixed by a caulking portion formed by plastic deformation of an end portion of the small-diameter step portion. It can be applied to the next generation self-retained wheel bearing device.

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Abstract

【課題】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、加締加工に伴う内輪の変形を抑えて耐久性を向上させると共に、内輪の幅研削工程における黒皮残りを防止して製品品質の向上を図った車輪用軸受装置を提供する。 【解決手段】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により内輪３が軸方向に固定された車輪用軸受装置において、内輪３の外径部ａがボール６のピッチ円直径ＰＣＤよりも大径に形成され、内輪３の大端面３ｂと外径部ａとの角部に面取り部１２が形成され、この面取り部１２が円弧面１２ｂと加締部２ｃの外径と略４ｍｍ離間した位置から傾斜して形成されたテーパ面１２ａとで構成されると共に、内輪３の大端面３ｂの研削幅Ｂと小端面３ｃの研削幅Ａとの比率がＢ／Ａ≦１０、かつ、肉厚Ｃとの比率がＢ／Ｃ≦０．８に設定されている。

Description

車輪用軸受装置
　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、内輪の剛性を高めて加締加工に伴う内輪の変形を抑えると共に、内輪の品質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は、懸架装置に対して車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、駆動輪用のものと従動輪用のものとがある。この車輪用軸受装置には、所望の軸受剛性を有し、ミスアライメントに対しても耐久性を発揮すると共に、燃費向上の観点から回転トルクが小さい複列アンギュラ玉軸受が多用されている。その従来構造の代表的な一例として、図４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。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３世代と称され、ハブ輪５１と複列の転がり軸受５２とがユニット化して構成されている。複列の転がり軸受５２は、内方部材５３と外方部材５４、および両部材５３、５４間に転動自在に収容された複列のボール５５、５５とを備えている。内方部材５３は、ハブ輪５１と、このハブ輪５１に圧入固定された内輪５７とを指す。
　ハブ輪５１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５６を一体に有し、この車輪取付フランジ５６の円周等配位置には車輪を締結するハブボルト５６ａが植設されている。また、外周に一方（アウター側）の内側転走面５１ａと、この内側転走面５１ａから軸方向に延びる軸状の小径段部５１ｂが形成され、この小径段部５１ｂに内輪５７が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５１ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて加締部５１ｃが形成され、この加締部５１ｃによってハブ輪５１に対して内輪５７が軸方向に固定されている。なお、内輪５７の外周には他方（インナー）側の内側転走面５７ａが形成されている。
　一方、外方部材５４は、外周に懸架装置を構成するナックル（図示せず）に固定される車体取付フランジ５４ｂを一体に有し、内周に前記内方部材５３の複列の内側転走面５１ａ、５７ａに対向する複列の外側転走面５４ａ、５４ａが形成されている。複列の転がり軸受５２は、これら両転走面５４ａ、５１ａおよび５４ａ、５７ａ間に収容された複列のボール５５、５５と、これら複列のボール５５、５５を転動自在に保持する保持器５８、５８とを備えている。
　外方部材５４の両端部にはシール５９およびセンサキャップ６０が装着され、外方部材５４と内方部材５３間に形成される環状空間の開口部を密封している。そして、これらシール５９およびセンサキャップ６０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。
　ここで、内輪５７の外径部５７ｂにパルサリング６１が圧入されている。このパルサリング６１は、円環状に形成された支持環６２と、この支持環６２の側面に加硫接着等で一体に接合された磁気エンコーダ６３とで構成されている。この磁気エンコーダ６３は、ゴム等のエラストマにフェライト等の磁性体粉が混入され、周方向に交互に磁極Ｎ、Ｓが着磁されて車輪の回転速度検出用のロータリエンコーダを構成している。
　支持環６２は、強磁性体の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５７の外径部５７ｂに圧入される円筒部６２ａと、この円筒部６２ａから径方向内方に延びる立板部６２ｂとを有している。この立板部６２ｂのインナー側の側面に磁気エンコーダ６３が接合されている。
　センサキャップ６０は外方部材５４のインナー側の開口端部に内嵌固定され、外方部材５４の開口部を閉塞している。このセンサキャップ６０は、合成樹脂を射出成形してなる有底円筒状のキャップ本体６４と、このキャップ本体６４の開口部に一体モールドされた芯金６５とからなる。
　キャップ本体６４の径方向外方部には軸方向に突出する取付部６６が一体に形成され、この取付部６６の前記磁気エンコーダ６３に対応する位置に挿入孔６７が形成されている。この挿入孔６７には環状溝６７ａが形成され、Ｏリング等の弾性リング６８を介してセンサユニット６９が挿入される。これにより、環状溝６７ａの偏心量を所定値に規制することができると共に、密封性を確保して外部から雨水やダスト等の異物がキャップ６０内に侵入するのを防止することができる（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５－２３３２３４号公報
　然しながら、この従来の車輪用軸受装置において、ハブ輪５１における小径段部５１ｂの端部を揺動加締する際、内輪５７が径方向外方に押し広げられることになる。ここで、内輪５７が変形することにより、外径部５７ｂに大きなフープ応力が発生して耐久性が低下する恐れがあるため、内輪５７は、外径部５７ｂが内側転走面５７ａの大径側から尖塔状に延び、外径Ｄがボール５５のピッチ円直径ＰＣＤよりも大径に形成される場合がある。
　この場合、内輪５７の小端面７０の研削幅に対して大端面７１の研削幅が増加する。この内輪５７の小端面７０と大端面７１の研削幅比が大きくなると、内輪５７の幅研削時のサイクルタイムが増加するばかりでなく、大端面７１に旋削目が残る、所謂黒皮残りが発生する恐れがある。すなわち、小端面７０と大端面７１を同時に研削加工するため、大端面７１側のサイクルタイムに時間を設定すると、小端面７０側のサイクルタイムに対して増加することになり、逆に、小端面７０側のサイクルタイムに時間を設定すると、大端面７１の研削が完了していない状態になって黒皮残りが発生する恐れがある。
　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、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、加締加工に伴う内輪の変形を抑えて耐久性を向上させると共に、内輪の幅研削工程における黒皮残りを防止して製品品質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、前記内輪の外径が前記転動体のピッチ円直径よりも大径に形成されると共に、前記内輪の大端面の研削幅Ｂと小端面の研削幅Ａとの比率Ｂ／Ａが、Ｂ／Ａ≦１０に設定されている。
　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が軸方向に固定されたセルフリテイン構造の車輪用軸受装置において、内輪の外径が転動体のピッチ円直径よりも大径に形成されると共に、内輪の大端面の研削幅Ｂと小端面の研削幅Ａとの比率Ｂ／Ａが、Ｂ／Ａ≦１０に設定されているので、加締加工に伴う内輪の変形を抑えて耐久性を向上させると共に、内輪の幅研削工程における黒皮残りを防止して製品品質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。
　好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記内輪の大端面の研削幅Ｂと当該内輪の肉厚Ｃとの比率Ｂ／Ｃが、Ｂ／Ｃ≦０．８に設定されていれば、内輪の幅研削時のサイクルタイムが減少し、大端面の黒皮残りを確実に防止することができる。
　また、請求項３に記載の発明のように、前記内輪の大端面と外径との角部に面取り部が形成され、この面取り部が、前記加締部の外径と所定の径方向寸法だけ離間した位置から前記内輪の内側転走面側に引き込まれた面を介して形成されていれば、加締加工に伴う内輪の変形を抑えて耐久性を向上させることができる。
　また、請求項４に記載の発明のように、前記面取り部が前記加締部の外径から略４ｍｍ離間した位置から形成されていれば、加締加工時、内輪の大端面にダイヤルゲージの測定端子を当接させて内輪の移動量を測定し、内輪の押込み量を管理することができる。
　また、請求項５に記載の発明のように、前記面取り部が、所定の曲率半径からなる円弧面と前記大端面から傾斜して形成されたテーパ面とで構成されていても良い。
　また、請求項６に記載の発明のように、前記面取り部が、前記大端面から僅かな段差を有する段部を介して形成されていれば、外径部のフラット部の長さを確保しつつ、黒皮残りを防止することができる。
　また、請求項７に記載の発明のように、前記段差が０．０５～１．５ｍｍの範囲に設定されていれば、大端面の研削加工によって消滅し、内輪の幅研削時のサイクルタイムが増加することなく、大端面に黒皮残りが発生するのが防止できると共に、内輪の外径部のフラット部の長さを確保してシール等の嵌合力を維持することができる。
　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、前記内輪の外径が前記転動体のピッチ円直径よりも大径に形成されると共に、前記内輪の大端面の研削幅Ｂと小端面の研削幅Ａとの比率Ｂ／Ａが、Ｂ／Ａ≦１０に設定されているので、加締加工に伴う内輪の変形を抑えて耐久性を向上させると共に、内輪の幅研削工程における黒皮残りを防止して製品品質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。
本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態を示す縦断面図である。 図１の内輪単体を示す拡大図である。 図２の変形例を示す拡大図である。 従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。
　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、外周に前記複列の外側転走面の一方に対向する内側転走面と、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、前記内輪の外径が前記転動体のピッチ円直径よりも大径に形成され、前記内輪の大端面と外径との角部に面取り部が形成され、この面取り部が、円弧面と前記加締部の外径と略４ｍｍだけ離間した位置から傾斜して形成されたテーパ面とで構成されると共に、前記内輪の大端面の研削幅Ｂと小端面の研削幅Ａとの比率Ｂ／Ａが、Ｂ／Ａ≦１０に設定され、かつ、当該内輪の肉厚Ｃとの比率Ｂ／Ｃが、Ｂ／Ｃ≦０．８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一実施形態を示す縦断面図、図２は、図１の内輪単体を示す拡大図、図３は、図２の変形例を示す拡大図である。
　この車輪用軸受装置は駆動輪用の第３世代と呼称され、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に所定のシメシロを介して圧入された内輪３とからなる。
　ハブ輪２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４を一体に有し、この車輪取付フランジ４の円周等配位置に車輪を固定するためのハブボルト５が植設されている。このハブ輪２の外周には一方（アウター側）の内側転走面２ａと、この内側転走面２ａから肩部１１を介して軸方向に延びる円筒状の小径段部２ｂが形成されると共に、内周にトルク伝達用のセレーション（またはスプライン）２ｄが形成され、外周に他方（インナー側）の内側転走面３ａが形成された内輪３が小径段部２ｂに所定のシメシロを介して圧入されている。
　そして、内輪３の小端面３ｃをハブ輪２の肩部１１に突き当てた状態で、小径段部２ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて加締部２ｃが形成されている。すなわち、この加締部２ｃとハブ輪２の肩部１１とで内輪３を挟持し、所定の軸受予圧が付与された状態でハブ輪２に対して内輪３が軸方向に固定されている。加締部２ｃは内輪３のインナー側の外郭に沿って密着した状態で揺動加締によって形成され、内輪３の大端面３ｂを押え付けて所望の軸力が確保されている。
　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が一体に形成されている。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と内方部材１との間に形成される環状空間の開口部にはシール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。
　なお、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世代と呼称される駆動輪用の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、従動輪、駆動輪側の第１世代あるいは第２世代構造であっても良い。また、転動体６、６をボールと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、これに限らず転動体に円すいころを使用した複列円すいころ軸受で構成されていても良い。
　ハブ輪２はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０～０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面２ａをはじめ、アウター側のシール８が摺接する車輪取付フランジ４のインナー側の基部４ａから小径段部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１３～３０ＨＲＣの範囲のままの未焼入れ部とされている。
　一方、内輪３および転動体６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、前記ハブ輪２と同様、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０～０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、少なくとも複列の外側転走面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。
　ここで、本実施形態では、内輪３は、その大端面３ｂ側の外径部ａが転動体６のピッチ円直径ＰＣＤよりも大径に形成されている。これにより、内輪３の肉厚増加によって剛性が高くなり、加締加工に伴う内輪３の変形を抑えてフープ応力を効果的に防止し、内輪３の耐久性を向上させることができる。
　また、図２に拡大して示すように、内輪３の大端面３ｂと外径部ａとの角部に面取り部１２が形成されている。この面取り部１２は、大端面３ｂに対して所定の傾斜角θからなるテーパ面１２ａと曲率半径ｒ１の円弧面１２ｂで構成されている。なお、テーパ面１２ａは、加締部２ｃの外径と所定の寸法Ｗだけ離間した位置から傾斜して形成されている。ここで、Ｗは略４ｍｍに設定されている。加締加工時、内輪３の押込み量を管理するため、内輪３の大端面３ｂにダイヤルゲージの測定端子を当接させて移動量を測定するが、測定端子の幅略２ｍｍに、測定位置の偏心量（バラツキ）±１ｍｍを考慮して設定されている。
　ここで、内輪３の大端面３ｂ側の外径部ａの寸法をＤ１、内径寸法をｄ、小端面３ｃ側の外径寸法をＤ２、内輪３の大端面３ｂ側における外径側の面取り部１２と内径側の面取り部１３の径方向寸法をそれぞれＣ１、Ｃ２、小端面３ｃ側における外径側の面取り部１４と内径側の面取り部１５の径方向寸法をそれぞれＣ３、Ｃ４とした場合、大端面３ｂ側の肉厚Ｃは、Ｃ＝（Ｄ１－ｄ）／２、小端面３ｃ側の肉厚Ｅは、Ｅ＝（Ｄ２－ｄ）／２、大端面３ｂの研削幅Ｂは、Ｂ＝Ｃ－（Ｃ１＋Ｃ２）、小端面３ｃの研削幅Ａは、Ａ＝Ｅ－（Ｃ３＋Ｃ４）となる。
　内輪３の大端面３ｂと小端面３ｃは研削加工によって同時に形成されるが、内輪３の大端面３ｂと小端面３ｃの研削幅比Ｂ／Ａが大きくなると、内輪３の幅研削時のサイクルタイムが増加するばかりでなく、大端面３ｂに黒皮残りが発生して旋削目が残るため、本実施形態では、大端面３ｂの研削幅Ｂと小端面３ｃの研削幅Ａとの比率Ｂ／Ａ、および大端面３ｂの研削幅Ｂと内輪３の肉厚Ｃとの比率Ｂ／Ｃが所定の関係になるように設定されている。
　本出願人は、内輪の形状・寸法の違いと、研削加工のサイクルタイムと黒皮残り有無との関係に着目し、自動車等の車輪用軸受装置に適用される内輪を多数サンプリングして実際に内輪の幅研削を行い、所定の関係があることを検証した。その結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１から判るように、大端面３ｂの研削幅Ｂと小端面３ｃの研削幅Ａとの比率Ｂ／Ａが小さくなる程、また、大端面３ｂの研削幅Ｂと内輪３の肉厚Ｃとの比率Ｂ／Ｃが小さくなる程、内輪３の幅研削時のサイクルタイムが減少し、大端面３ｂの黒皮残りを防止することができる。
　具体的には、大端面３ｂの研削幅Ｂと小端面３ｃの研削幅Ａとの比率Ｂ／Ａを、Ｂ／Ａ≦１０に設定することにより大端面３ｂの黒皮残りを防止することができ、さらに、大端面３ｂの研削幅Ｂと内輪３の肉厚Ｃとの比率Ｂ／Ｃを、Ｂ／Ｃ≦０．８に設定することにより大端面３ｂの黒皮残りを確実に防止すると共に、内輪３の幅研削時のサイクルタイムを減少させることができる。これにより、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、加締加工に伴う内輪の変形を抑えて耐久性を向上させると共に、内輪の幅研削工程における黒皮残りを防止して製品品質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。
　また、前述した内輪に限らず、例えば、図３に示すような内輪１６であっても良い。すなわち、この内輪１６は、その大端面３ｂ側の外径部ａが転動体６のピッチ円直径ＰＣＤよりも大径に形成されると共に、内輪１６の大端面３ｂと外径部ａとの角部に曲率半径ｒ２からなる円弧状の面取り部１７が形成されている。この面取り部１７は、加締部２ｃの外径と所定の寸法Ｗだけ離間した位置から僅かな段差δからなる段部１８を介して形成されている。
　内輪１６の外径部ａにはシール９等が圧入固定されるが、前述した実施形態のように、面取り部１２が、テーパ面１２ａと円弧面１２ｂで構成されていれば、外径部ａのフラット部が少なくなってシール９の嵌合力が不足することがあるが、この実施形態のように、面取り部１７が段差を介して形成されていれば、外径部ａのフラット部の長さを確保しつつ、黒皮残りを防止することができる。
　なお、段差δは、０．０５～１．５ｍｍの範囲に設定されている。この段差δが０．０５ｍｍ未満では、大端面３ｂの研削加工によって消滅し、内輪１６の幅研削時のサイクルタイムが増加するばかりでなく、大端面３ｂに黒皮残りが発生して旋削目が残る。一方、段差δが１．５ｍｍを超えると、外径部ａのフラット部の長さが短くなって効果が半減するので好ましくない。
　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る。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が圧入され、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が固定された第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　内方部材
２　ハブ輪
２ａ、３ａ　内側転走面
２ｂ　小径段部
２ｃ　加締部
２ｄ　セレーション
３、１６　内輪
３ｂ　大端面
３ｃ　小端面
４　車輪取付フランジ
４ａ　基部
５　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　肩部
１２、１３、１４、１５、１７　内輪の面取り部
１２ａ　テーパ面
１２ｂ　円弧面
１８　段部
５１　ハブ輪
５１ａ、５７ａ　内側転走面
５１ｂ　小径段部
５１ｃ　加締部
５２　複列の転がり軸受
５３　内方部材
５４　外方部材
５４ａ　外側転走面
５４ｂ　車体取付フランジ
５５　ボール
５６　車輪取付フランジ
５６ａ　ハブボルト
５７　内輪
５７ｂ　外径部
５８　保持器
５９　シール
６０　センサキャップ
６１　パルサリング
６２　支持環
６２ａ　円筒部
６２ｂ　立板部
６３　磁気エンコーダ
６４　キャップ本体
６５　芯金
６６　取付部
６７　挿入孔
６７ａ　環状溝
６８　弾性リング
６９　センサユニット
７０　内輪の小端面
７１　内輪の大端面
ａ　内輪の大端面側の外径部
Ａ　内輪の小端面側の研削幅
Ｂ　内輪の大端面側の研削幅
ｄ　内輪の内径寸法
Ｃ　内輪の大端面側の肉厚
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４　内輪の面取り部の径方向寸法
Ｄ、Ｄ１　内輪の大端面側の外径寸法
Ｄ２　内輪の小端面側の外径寸法
Ｅ　内輪の小端面側の肉厚
ＰＣＤ　ボールのピッチ円直径
ｒ１、ｒ２　面取り部の円弧面の曲率半径
Ｗ　加締部の外径とテーパ面との離間寸法
δ　内輪の大端面の段差
θ　面取り部のテーパ面の傾斜角

Claims (7)

  1. 　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、
    　前記内輪の外径が前記転動体のピッチ円直径よりも大径に形成されると共に、前記内輪の大端面の研削幅Ｂと小端面の研削幅Ａとの比率Ｂ／Ａが、Ｂ／Ａ≦１０に設定されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
  2. 　前記内輪の大端面の研削幅Ｂと当該内輪の肉厚Ｃとの比率Ｂ／Ｃが、Ｂ／Ｃ≦０．８に設定されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
  3. 　前記内輪の大端面と外径との角部に面取り部が形成され、この面取り部が、前記加締部の外径と所定の径方向寸法だけ離間した位置から前記内輪の内側転走面側に引き込まれた面を介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. 　前記面取り部が前記加締部の外径から略４ｍｍ離間した位置から形成されている請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の車輪用軸受装置。
  5. 　前記面取り部が、所定の曲率半径からなる円弧面と前記大端面から傾斜して形成されたテーパ面とで構成されている請求項４に記載の車輪用軸受装置。
  6. 　前記面取り部が前記大端面から僅かな段差を有する段部を介して形成されている請求項４または５に記載の車輪用軸受装置。
  7. 　前記段差が０．０５～１．５ｍｍの範囲に設定されている請求項６に記載の車輪用軸受装置。
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