(57)【要約】【課題】内輪の肉厚の最適化を図って軽量・コンパクト化と低コスト化を図ると共に、軸受の耐久性の向上を図った車輪用軸受およびこれを備えた車輪用軸受装置を提供する。【解決手段】外方部材１０の外径面１０ｂと環状凹部２５の繋ぎ部２７が外側転走面１０ａの曲率中心と略同心の円弧状に形成され、当該外方部材１０がパイプ材から冷間ローリング加工により略均等な肉厚に形成されると共に、内輪１１の内径面１１ｄと肩部２８の繋ぎ部２９が内側転走面１１ａの曲率中心と略同心の円弧状に形成され、当該内輪１１がパイプ材から冷間ローリング加工により略均等な肉厚に形成され、内側転走面１１ａの溝底部の肉厚Ｔｍｉが外側転走面１０ａの溝底部の肉厚Ｔｍｏよりも大きく（Ｔｍｉ≧Ｔｍｏ）、かつ、内輪１１の接触角α方向の肉厚Ｔｉが外方部材１０の接触角α方向の肉厚Ｔｏよりも厚く（Ｔｉ≧Ｔｏ）設定されている。【選択図】図２
2010230079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周に径方向内方に突出する環状凸部と、この環状凸部の両側に複列の円弧状の外側転走面と、外周の中央部に環状凹部とがパイプ材から塑性加工により形成された外方部材と、
外周に前記複列の外側転走面に対向する円弧状の内側転走面と、この内側転走面の外径側から軸方向に延びる円筒状の肩部とがパイプ材から塑性加工により形成された一対の内輪と、
これら内輪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を備え、
前記外側転走面の曲率半径が前記内側転走面の曲率半径よりも大きく設定されると共に、
前記内輪の小径側端面が突合せ状態で衝合し、背面合せタイプの複列のアンギュラ玉軸受を構成する車輪用軸受において、
前記外方部材の外径面と前記環状凹部の繋ぎ部が前記外側転走面の曲率中心と略同心で所定の曲率半径からなる円弧状に形成され、当該外方部材が略均等な肉厚に設定されると共に、前記内輪の内径面と前記肩部の繋ぎ部が前記内側転走面の曲率中心と略同心の円弧状に形成され、当該内輪が略均等な肉厚に設定され、前記内側転走面の溝底部の肉厚Ｔｍｉが前記外側転走面の溝底部の肉厚Ｔｍｏよりも大きく（Ｔｍｉ≧Ｔｍｏ）なるように設定されていることを特徴とする車輪用軸受。
【請求項２】
前記内輪の接触角方向の肉厚Ｔｉが前記外方部材の接触角方向の肉厚Ｔｏよりも厚く（Ｔｉ≧Ｔｏ）なるように設定されている請求項１に記載の車輪用軸受。
【請求項３】
前記外方部材の接触角方向の肉厚Ｔｏが、前記外側転走面の溝底部の肉厚Ｔｍｏよりも大きく（Ｔｏ≧Ｔｍｏ）設定されると共に、前記内輪の接触角方向の肉厚Ｔｉが、前記内側転走面の溝底部の肉厚Ｔｍｉよりも大きく（Ｔｉ≧Ｔｍｉ）設定されている請求項１または２に記載の車輪用軸受。
【請求項４】
前記外方部材の繋ぎ部の曲率半径Ｒｍｏが、前記ボールの半径をＲｗとした時、Ｒｍｏ＝１．５〜１．８Ｒｗの範囲になるよう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。
【請求項５】
前記外方部材と内輪が冷間のローリング加工によって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。
【請求項６】
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肩部を介して軸方向に延びる円筒状の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所定のシメシロを介して圧入され、ナックルに内嵌された前記請求項１乃至５いずれかに車輪用軸受とを備え、前記ハブ輪に等速自在継手の外側継手部材がセレーションを介して内嵌され、前記一対の内輪が前記ハブ輪の肩部と前記外側継手部材の肩部とで挟持され、所定の軸受予圧が付与されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項７】
前記外方部材の接触角方向の作用線上で、当該外方部材と前記ナックルとの間に空間が設けられ、または／および前記内輪の接触角方向の作用線上で、当該内輪と前記ハブ輪の小径段部との間に空間が設けられている請求項６に記載の車輪用軸受装置。
【請求項８】
前記内輪の内径面と前記ハブ輪の小径段部との嵌合幅Ａが、前記内径面の延長と接触角方向の作用線との交点間距離Ｂよりも小さく、かつ前記複列のボールのピッチＰよりも大きく（Ｐ＜Ａ＜Ｂ）設定されている請求項６または７に記載の車輪用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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、詳しくは、軽量・コンパクト化と低コスト化を図ると共に、軸受の耐久性の向上を図った車輪用軸受およびこれを備えた車輪用軸受装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
従来から、一般的な第１世代のアンギュラ玉軸受で構成された車輪用軸受として、図６に示すものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。この車輪用軸受５０は、内周に複列の円弧状の外側転走面５１ａが一体に形成された外方部材５１と、外周に複列の外側転走面５１ａ、５１ａに対向する円弧状の内側転走面５２ａが形成された一対の内輪５２、５２と、これら内輪５２と外方部材５１の両転走面間に保持器５３を介して転動自在に収容された複列のボール５４、５４とを備え、内輪５２の小径側端面５２ｂ、５２ｂが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、外方部材５１の両端部にシール５５、５５が装着されると共に、内輪５２の外径に摺接され、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。
【０００４】
また、図７に示すような、軽量化されたアンギュラ玉軸受からなる車輪用軸受も知られている（例えば、特許文献２参照。）。この車輪用軸受５９は、外方部材６０と内輪６１がパイプ材から冷間のローリング加工によって形成され、外方部材６０の外径の中央部を凹ませて環状凹部５６が形成され、内周に環状凸部５７が形成されている。そして、外方部材６０の外径と環状凹部５６の繋ぎ部の曲率半径Ｒが、ボール５４の半径をＲｗとした時、Ｒ＝１．５〜１．８Ｒｗの範囲と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。これにより、肩部５８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５４の接触楕円が肩部５８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。ここで、エッジロードとは、角部等に発生する過大な応力集中のことで、早期剥離の要因の一つとなる事象を言う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１２０７７１号公報
【特許文献２】特開２００８−２５６０７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
こうした車輪用軸受５０、５９では、内輪５２、６１の内側転走面５２ａに比べ、外方部材５１、６０の外側転走面５１ａの溝曲率半径が大きく設定されているが、通常、凹凸の接触となる外側転走面５１ａとボール５４との接触より、凸同士の接触となる内側転走面５２ａとボール５４との接触条件の方が厳しくなり、車両の走行時に生じる接触面圧は、外方部材５１、６０より内輪５２、６１の方が高くなる。
【０００７】
然しながら、車輪用軸受５９では、外方部材６０と内輪６１は略均等な肉厚に形成されているため、内輪６１の方が先に破損する恐れが高くなる。ここで、内輪６１の肉厚を全体的に厚くして強度・剛性を高めれば良いが、これでは、軽量化に逆行すると共に、加工性と精度低下を招来して好ましくない。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、内輪の肉厚の最適化を図って軽量・コンパクト化と低コスト化を図ると共に、軸受の耐久性の向上を図った車輪用軸受およびこれを備えた車輪用軸受装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、内周に径方向内方に突出する環状凸部と、この環状凸部の両側に複列の円弧状の外側転走面と、外周の中央部に環状凹部とがパイプ材から塑性加工により形成された外方部材と、外周に前記複列の外側転走面に対向する円弧状の内側転走面と、この内側転走面の外径側から軸方向に延びる円筒状の肩部とがパイプ材から塑性加工により形成された一対の内輪と、これら内輪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を備え、前記外側転走面の曲率半径が前記内側転走面の曲率半径よりも大きく設定されると共に、前記内輪の小径側端面が突合せ状態で衝合し、背面合せタイプの複列のアンギュラ玉軸受を構成する車輪用軸受において、前記外方部材の外径面と前記環状凹部の繋ぎ部が前記外側転走面の曲率中心と略同心で所定の曲率半径からなる円弧状に形成され、当該外方部材が略均等な肉厚に設定されると共に、前記内輪の内径面と前記肩部の繋ぎ部が前記内側転走面の曲率中心と略同心の円弧状に形成され、当該内輪が略均等な肉厚に設定され、前記内側転走面の溝底部の肉厚Ｔｍｉが前記外側転走面の溝底部の肉厚Ｔｍｏよりも大きく（Ｔｍｉ≧Ｔｍｏ）なるように設定されている。
【００１０】
このように、外方部材と一対の内輪がパイプ材から塑性加工によって形成され、外方部材が、内周に径方向内方に突出する環状凸部と、この環状凸部の両側に複列の円弧状の外側転走面と、外周の中央部に環状凹部が形成されると共に、内輪が、外周に複列の外側転走面に対向する円弧状の内側転走面と、この内側転走面の外径側から軸方向に延びる円筒状の肩部が形成され、外側転走面の曲率半径が内側転走面の曲率半径よりも大きく設定された背面合せタイプの複列のアンギュラ玉軸受で構成された車輪用軸受において、外方部材の外径面と環状凹部の繋ぎ部が外側転走面の曲率中心と略同心で所定の曲率半径からなる円弧状に形成され、当該外方部材が略均等な肉厚に設定されると共に、内輪の内径面と肩部の繋ぎ部が内側転走面の曲率中心と略同心の円弧状に形成され、当該内輪が略均等な肉厚に設定され、内側転走面の溝底部の肉厚Ｔｍｉが外側転走面の溝底部の肉厚Ｔｍｏよりも大きく（Ｔｍｉ≧Ｔｍｏ）なるように設定されているので、内輪の肉厚の最適化を図って軽量・コンパクト化と低コスト化を図ると共に、軸受の耐久性の向上を図った車輪用軸受を提供することができる。
【００１１】
好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記内輪の接触角方向の肉厚Ｔｉが前記外方部材の接触角方向の肉厚Ｔｏよりも厚く（Ｔｉ≧Ｔｏ）なるように設定されていれば、外方部材よりも高面圧となる内輪の強度・耐久性を向上させることができ、軸受の耐久性の向上を図ることができる。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明のように、前記外方部材の接触角方向の肉厚Ｔｏが、前記外側転走面の溝底部の肉厚Ｔｍｏよりも大きく（Ｔｏ≧Ｔｍｏ）設定されると共に、前記内輪の接触角方向の肉厚Ｔｉが、前記内側転走面の溝底部の肉厚Ｔｍｉよりも大きく（Ｔｉ≧Ｔｍｉ）設定されていれば、軽量化を図りつつ、強度・剛性を向上させることができる。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明のように、前記外方部材の繋ぎ部の曲率半径Ｒｍｏが、前記ボールの半径をＲｗとした時、Ｒｍｏ＝１．５〜１．８Ｒｗ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。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明のように、前記外方部材と内輪が冷間のローリング加工によって形成されていれば、肉厚を略均等にすることができると共に、形状、寸法を所定の精度に確保することができる。
【００１５】
また、本発明のうち請求項６に記載の発明は、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肩部を介して軸方向に延びる円筒状の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所定のシメシロを介して圧入され、ナックルに内嵌された前記請求項１乃至５いずれかに記載の車輪用軸受とを備え、前記ハブ輪に等速自在継手の外側継手部材がセレーションを介して内嵌され、前記一対の内輪が前記ハブ輪の肩部と前記外側継手部材の肩部とで挟持され、所定の軸受予圧が付与されている。
【００１６】
このように、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肩部を介して軸方向に延びる円筒状の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所定のシメシロを介して圧入され、ナックルに内嵌された前記車輪用軸受とを備え、ハブ輪に等速自在継手の外側継手部材がセレーションを介して内嵌され、一対の内輪がハブ輪の肩部と外側継手部材の肩部とで挟持され、所定の軸受予圧が付与されているので、軸受の強度・剛性が高くなり、転がり疲労寿命を向上させた駆動輪用の車輪用軸受装置を提供することができる。
【００１７】
また、請求項７に記載の発明のように、前記外方部材の接触角方向の作用線上で、当該外方部材と前記ナックルとの間に空間が設けられ、または／および前記内輪の接触角方向の作用線上で、当該内輪と前記ハブ輪の小径段部との間に空間が設けられていれば、軽量化を図ることができる。
【００１８】
また、請求項８に記載の発明のように、前記内輪の内径面と前記ハブ輪の小径段部との嵌合幅Ａが、前記内径面の延長と接触角方向の作用線との交点間距離Ｂよりも小さく、かつ前記複列のボールのピッチＰよりも大きく（Ｐ＜Ａ＜Ｂ）設定されていれば、軽量化を図りつつ、ハブ輪と内輪との間のクリープを防止するのに充分な嵌合力を確保することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る車輪用軸受は、内周に径方向内方に突出する環状凸部と、この環状凸部の両側に複列の円弧状の外側転走面と、外周の中央部を凹ませて環状凹部とがパイプ材から塑性加工により形成された外方部材と、外周に前記複列の外側転走面に対向する円弧状の内側転走面と、この内側転走面の外径側から軸方向に延びる円筒状の肩部とがパイプ材から塑性加工により形成された一対の内輪と、これら内輪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を備え、前記外側転走面の曲率半径が前記内側転走面の曲率半径よりも大きく設定されると共に、前記内輪の小径側端面が突合せ状態で衝合し、背面合せタイプの複列のアンギュラ玉軸受を構成する車輪用軸受において、前記外方部材の外径面と前記環状凹部の繋ぎ部が前記外側転走面の曲率中心と略同心で所定の曲率半径からなる円弧状に形成され、当該外方部材が略均等な肉厚に設定されると共に、前記内輪の内径面と前記肩部の繋ぎ部が前記内側転走面の曲率中心と略同心の円弧状に形成され、当該内輪が略均等な肉厚に設定され、前記内側転走面の溝底部の肉厚Ｔｍｉが前記外側転走面の溝底部の肉厚Ｔｍｏよりも大きく（Ｔｍｉ≧Ｔｍｏ）なるように設定されているので、内輪の肉厚の最適化を図って軽量・コンパクト化と低コスト化を図ると共に、軸受の耐久性の向上を図った車輪用軸受を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】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２】図１の車輪用軸受を示す拡大図である。
【図３】（ａ）は、図２の外方部材単体を示す縦断面図、（ｂ）は、同上、内輪単体を示す縦断面図である。
【図４】図２の外方部材と内輪の肉厚関係を示す要部拡大図である。
【図５】本発明に係る外方部材の製造工程を示す説明図である。
【図６】従来の車輪用軸受を示す縦断面図である。
【図７】他の従来の車輪用軸受を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
内周に径方向内方に突出する環状凸部と、この環状凸部の両側に複列の円弧状の外側転走面と、外周の中央部に環状凹部とがパイプ材から冷間のローリング加工により形成された外方部材と、外周に前記複列の外側転走面に対向する円弧状の内側転走面と、この内側転走面の外径側から軸方向に延びる円筒状の肩部とがパイプ材から冷間のローリング加工により形成された一対の内輪と、これら内輪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を備え、前記外側転走面の曲率半径が前記内側転走面の曲率半径よりも大きく設定されると共に、前記内輪の小径側端面が突合せ状態で衝合し、背面合せタイプの複列のアンギュラ玉軸受を構成する車輪用軸受において、前記外方部材の外径面と前記環状凹部の繋ぎ部が前記外側転走面の曲率中心と略同心で所定の曲率半径からなる円弧状に形成され、当該外方部材が略均等な肉厚に設定されると共に、前記内輪の内径面と前記肩部の繋ぎ部が前記内側転走面の曲率中心と略同心の円弧状に形成され、当該内輪が略均等な肉厚に設定され、前記内側転走面の溝底部の肉厚Ｔｍｉが前記外側転走面の溝底部の肉厚Ｔｍｏよりも大きく（Ｔｍｉ≧Ｔｍｏ）、かつ、前記内輪の接触角方向の肉厚Ｔｉが前記外方部材の接触角方向の肉厚Ｔｏよりも厚く（Ｔｉ≧Ｔｏ）設定されている。
【実施例】
【００２２】
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の車輪用軸受を示す拡大図、図３（ａ）は、図２の外方部材単体を示す縦断面図、（ｂ）は、図２の内輪単体を示す縦断面図、図４は、図２の外方部材と内輪の肉厚関係を示す要部拡大図、図５は、本発明に係る外方部材の製造工程を示す説明図である。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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。車輪取付フランジ５の周方向等配には車輪を締結するハブボルト５ａ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、鍛造後に熱処理はされず組織は生のままである。また、曲げ強度に対する疲労強度増加のために鍛造後に調質処理を行う方法や、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５０〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理をしても良い。
【００２５】
等速自在継手３は、外側継手部材６と、図示しない継手内輪とケージおよびトルク伝達ボールを備えている。外側継手部材６は、カップ状のマウス部７と、このマウス部７の底部となる肩部８と、この肩部８から軸方向に延びる軸部９を一体に有している。軸部９の外周にはハブ輪１のセレーション１ｃに係合するセレーション９ａと、このセレーション９ａの端部に雄ねじ９ｂが形成されている。
【００２６】
車輪用軸受２は、外方部材１０と一対の内輪１１、１１と、両部材間に収容された複列のボール１２、１２とを備え、懸架装置を構成するナックル１３に外方部材１０が内嵌されると共に、一対の内輪１１、１１がハブ輪１の小径段部１ｂに所定のシメシロを介して圧入されている。そして、内輪１１、１１の小径側（正面側）端面１１ｂ、１１ｂが突合せ状態で衝合され、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。
【００２７】
また、外側継手部材６の肩部８が内輪１１の大径側（背面）端面１１ｃと衝合するまでハブ輪１に外側継手部材６がセレーション１ｃ、９ａを介して内嵌されると共に、一対の内輪１１、１１がハブ輪１の肩部１ａと外側継手部材６の肩部８に挟持された状態で固定されている。さらに、雄ねじ９ｂに固定ナット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。これにより、軸受剛性が高くなると共に、軸受の転がり疲労寿命が向上した駆動輪用の車輪用軸受装置を提供することができる。
【００２８】
車輪用軸受２は、図２に拡大して示すように、外方部材１０の内周に複列の円弧状の外側転走面１０ａ、１０ａが形成されると共に、一対の内輪１１、１１の外周に、これら複列の外側転走面１０ａ、１０ａに対向する円弧状の内側転走面１１ａ、１１ａがそれぞれ形成されている。そして、両転走面間に保持器１４、１４を介して転動自在に複列のボール１２、１２が収容されると共に、外方部材１０と内輪１１との間に形成される環状空間の開口部にシール１５、１６が装着され、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。
【００２９】
アウター側のシール１５は、外方部材１０の両端部に形成された円筒状の嵌合部１７に圧入される芯金１８と、この芯金１８に加硫接着等により一体に接合され、ニトリルゴム等の合成ゴムからなるシール部材１９からなる一体型のシールを構成している。芯金１８は、オーステナイト系ステンレス鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）をプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成されている。また、シール部材１９は、内輪１１の外径に所定のシメシロを介して摺接される一対のラジアルリップ１９ａ、１９ｂを備えている。
【００３０】
インナー側のシール１６は、断面略Ｌ字状に形成された環状のシール板２０とスリンガ２１とからなる、所謂パックシールを構成している。シール板２０は、外方部材１０の嵌合部１７に圧入される芯金２２と、この芯金２２に一体に加硫接着されたシール部材２３とからなる。芯金２２は、オーステナイト系ステンレス鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）をプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成されている。また、シール部材２３は、径方向外方に傾斜して延びるサイドリップ２３ａと、二股状に形成されたグリースリップ２３ｂと中間リップ２３ｃとを備えている。
【００３１】
一方、スリンガ２１は、オーステナイト系ステンレス鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）やフェライト系ステンレス鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＵＳ４３０系等）、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）をプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成され、内輪１１の外径に圧入される円筒部２１ａと、この円筒部２１ａから径方向外方に延びる立板部２１ｂとからなる。そして、シール部材２３のサイドリップ２３ａが立板部２１ｂに摺接されると共に、グリースリップ２３ｂと中間リップ２３ｃが円筒部２１ａにそれぞれ摺接されている。
【００３２】
ここで、外方部材１０および内輪１１は、ＳＵＪ２等の軸受鋼やＳＣｒ４２０やＳＣＭ４１５等の浸炭鋼からなる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、図５（ａ）に示すように、鋼材バー３０から所定の寸法に切断されたビレット３１を熱間鍛造および旋削加工により素材となるパイプ材３２に形成されるか、（ｂ）に示すように、鋼管３３を所定の寸法に切断して素材となるパイプ材３４に形成されている。このような工程で製作されたパイプ材３２、３４が、（ｃ）に示すように、外方部材１０の場合、内周金型３５に外挿された状態で、内周金型３５と外周金型３６との間に挟持されると共に、両金型３５、３６を互いに逆方向に回転させながら接近させることにより、パイプ材３２、３４が所定の形状・寸法に成形される。ここで、素材となるパイプ材３２、３４が両金型３５、３６によって薄肉化され、これに伴い、幅方向にも圧延されるが、外周金型３６の鍔部３６ａで両端面を規制することにより、より高精度な外方部材１０を製作することができる。
【００３３】
そして、ＳＵＪ２の場合はズブ焼入れや高周波焼入れにより芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理される。また、浸炭鋼の場合は浸炭焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理される。外方部材１０および内輪１１の材質としてこれ以外にも、ＳＵＳ４４０Ｃ等のステンレス鋼やＳ５３Ｃ等の炭素鋼を例示することができる。
【００３４】
一方、炭素鋼の場合、少なくとも外方部材１０においては複列の外側転走面１０ａ、１０ａが高周波焼入れによる全体加熱によって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されると共に、内輪１１においては内側転走面１１ａが高周波焼入れによる全体加熱によって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施される。そして、これらの両転走面１０ａ、１１ａは、研削加工によって所定の寸法、精度に形成され、その後、必要に応じて超仕上げ加工が施される。
【００３５】
次に、図３を用いて、外方部材１０および内輪１１の構成について詳細に説明する。
外方部材１０は、（ａ）に示すように、素材となるパイプ材から塑性加工により、内周に径方向内方に突出する環状凸部２４と、この環状凸部２４の両側に複列の円弧状の外側転走面１０ａ、１０ａが形成されると共に、両端部にシール１５、１６の嵌合部１７、１７が形成される。そして、複列の外側転走面１０ａ、１０ａをはじめ、嵌合部１７は、塑性加工後の熱処理の後に研削加工によって所定の寸法、精度に形成される。なお、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、必要に応じてさらに熱処理後に研削加工が施される。これにより、生産性が向上して歩留まりが良く、また、低コスト化ができると共に、従来の軸受と同等の精度や密封性を確保することができる。
【００３６】
ここで、外側転走面１０ａから環状凸部２４の肩高さを適切に確保するために、外方部材１０の塑性加工時、環状凸部２４の内径をフラットに形成されると共に、外方部材１０の中央部を径方向内方に凹ませて環状凹部２５を形成し肩部２６に素材を充足させるようにしている。ここで、環状凹部２５は、前記外方部材１０の接触角方向の作用線上で、当該外方部材１０と前記ナックル１３との間に空間が設けられている。
【００３７】
一方、内輪１１は、（ｂ）に示すように、素材となるパイプ材から塑性加工により、外周に円弧状の内側転走面１１ａと、この内側転走面１１ａの外径側から軸方向に延びる円筒状の肩部２８が形成されると共に、内輪１１の内径面１１ｄと肩部２８との繋ぎ部２９を円弧状に形成して肩部２８に素材を充足させるようにしている。ここで、この肩部２８はアウター側のシール１５のシールランド部、およびインナー側のシール１６の嵌合面となり、塑性加工後の熱処理後に内側転走面１１ａと同時に総形砥石によって研削加工され、所定の寸法、精度に形成される。なお、外方部材１０と同様、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、必要に応じてさらに熱処理後に研削加工が施される。これにより、生産性が向上して歩留まりが良く、また、低コスト化ができると共に、従来の軸受と同等の精度や密封性を確保することができる。繋ぎ部２９は、前記内輪１１の接触角方向の作用線上で、当該内輪１１と前記ハブ輪１の小径段部１ｂとの間に空間が設けられている。
【００３８】
また、図４に拡大して示すように、外方部材１０の外径面１０ｂと環状凹部２５との繋ぎ部２７が曲率半径Ｒｍｏからなる円弧状に形成され、この繋ぎ部２７と曲率半径Ｒｏからなる外側転走面１０ａの曲率中心とが略同一位置になるように設定されると共に、ボール１２の半径をＲｗとした時、この曲率半径Ｒｍｏ＝１．５〜１．８Ｒｗの範囲に設定されている。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、肩部２６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１２の接触楕円が肩部２６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。
【００３９】
なお、繋ぎ部２７の曲率半径Ｒｍｏがボール１２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モーメント負荷時の応力に耐えられず、また、ボール１２の半径Ｒｗの１．８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。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、肩部２６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１２の接触楕円が肩部２６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。
【００４０】
また、内輪１１の繋ぎ部２９が曲率半径Ｒｍｉからなる円弧状に形成され、この繋ぎ部２９と曲率半径Ｒｉからなる内側転走面１１ａの曲率中心とが略同一位置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、肩部２８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１２の接触楕円が肩部２８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。
【００４１】
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２７、２９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２７、２９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や肉厚となる状態は含むことを意味する。
【００４２】
一般的に、内輪の内側転走面は外方部材の外側転走面と異なり、内輪の内側転走面の曲率半径が外方部材の外側転走面の曲率半径よりも小さく設定されているが、車両の旋回走行時に各転走面が受ける接触面圧は、内輪の内側転走面はボールと凸同士の接触状態となるため、内輪の方が外方部材よりも高くなる。そのため、特に、薄肉の内輪および外方部材を使用した場合、旋回走行時に各転走面が受ける接触面圧により、外方部材の外径側と、内輪の内径側のそれぞれ接触角方向の作用線上の応力が破損する限界値以下でなければならない。
【００４３】
ここで、本実施形態では、図４に示すように、このような強度を備えた内輪１１で、内輪１１の接触角α方向の肉厚Ｔｉを外方部材１０の接触角α方向の肉厚Ｔｏよりも厚くなるように設定されている（Ｔｉ≧Ｔｏ）。これにより、外方部材１０よりも高面圧となる内輪１１の強度・耐久性を向上させることができ、軽量・コンパクト化と低コスト化を図ると共に、軸受の耐久性の向上を図った車輪用軸受２を提供することができる。
【００４４】
また、外方部材１０と内輪１１の溝底部の肉厚Ｔｍｏ、Ｔｍｉにおいても、内輪１１の溝底部の肉厚Ｔｍｉが、外方部材１０の溝底部の肉厚Ｔｍｏよりも厚くなるように設定されている（Ｔｍｉ≧Ｔｍｏ）。これにより、内輪１１の破損強度を高め、耐久性を向上させることができる。この種の薄肉形状の外方部材１０および内輪１１では、各転走面１０ａ、１１ａの溝底部の肉厚Ｔｍｏ、Ｔｍｉよりも、接触角方向の肉厚Ｔｏ、Ｔｉの方が強度に関しては支配的であるため、外方部材１０の接触角α方向の肉厚Ｔｏが、溝底部の肉厚Ｔｍｏよりも大きく設定されている（Ｔｏ≧Ｔｍｏ）。同様に、内輪１１の接触角α方向の肉厚Ｔｉが、溝底部の肉厚Ｔｍｉよりも大きく設定されている（Ｔｉ≧Ｔｍｉ）。これにより、軽量化を図りつつ、強度・剛性を向上させることができる。
【００４５】
さらに、本実施形態では、図２に示すように、内輪１１の内径面１１ｄとハブ輪１の小径段部１ｂとの嵌合幅Ａが、内径面１１ｄの延長と接触角α方向の作用線との交点間距離Ｂよりも小さく、かつ車輪用軸受２の複列のボール１２のピッチＰよりも大きく設定されている。これにより、軽量化を図りつつ、ハブ輪１と内輪１１との間のクリープを防止するのに充分な嵌合力を確保することができる。ここで、クリープとは、嵌合シメシロ不足や嵌合面の加工精度不良等により軸受が周方向に微動して嵌合面が鏡面化し、場合によってはかじりを伴い焼付きや溶着する現象をいう。
【００４６】
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。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
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一対の内輪とを備えた第１世代構造の車輪用軸受装置に適用できる。
【符号の説明】
【００４８】
１  ハブ輪
１ａ、８、２６、２８  肩部
１ｂ  小径段部
１ｃ、９ａ  セレーション
２  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  ハブボルト
６  外側継手部材
７  マウス部
９  軸部
９ｂ  雄ねじ
１０  外方部材
１０ａ  外側転走面
１０ｂ  外方部材の外径面
１１  内輪
１１ａ  内側転走面
１１ｂ  小径側端面
１１ｃ  大径側端面
１１ｄ  内輪の内径面
１２  ボール
１３  ナックル
１４  保持器
１５  アウター側のシール
１６  インナー側のシール
１７  嵌合部
１８、２２  芯金
１９、２３  シール部材
１９ａ、１９ｂ  ラジアルリップ
２０  シール板
２１  スリンガ
２１ａ  円筒部
２１ｂ  立板部
２３ａ  サイドリップ
２３ｂ  グリースリップ
２３ｃ  中間リップ
２４  環状凸部
２５  環状凹部
２７、２９  繋ぎ部
３０  鋼材バー
３１  ビレット
３２、３４  パイプ材
３３  鋼管
３５  内周金型
３６  外周金型
３６ａ  鍔部
５０、５９  車輪用軸受
５１、６０  外方部材
５１ａ  外側転走面
５２、６１  内輪
５２ａ  内側転走面
５２ｂ  小径側端面
５３  保持器
５４  ボール
５５  シール
５６  環状凹部
５７  環状凸部
５８  肩部
Ａ  内輪の嵌合部との嵌合幅
Ｂ  接触角方向の作用線と嵌合部との交点間距離
Ｐ  複列のボール間ピッチ
Ｒ、Ｒｍｏ  外方部材の繋ぎ部の曲率半径
Ｒｏ  外側転走面の曲率半径
Ｒｉ  内側転走面の曲率半径
Ｒｗ  ボールの半径
Ｔｉ  内輪の接触角方向の肉厚
Ｔｏ  外方部材の接触角方向の肉厚
Ｔｍｉ  内輪の溝底部の肉厚
Ｔｍｏ  外方部材の溝底部の肉厚
α  接触角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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