(57)【要約】【課題】加締加工に伴う内輪のフープ応力を抑えると共に、加締後のすきま範囲を抑えて軸受の低フリクション化を図った車輪用軸受装置を提供する。【解決手段】ハブ輪４の小径段部４ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部４ｃによって内輪５が所定の軸受予圧が付与された状態で軸方向に固定された第３世代構造の車輪用軸受装置において、内輪５の小端面５ｂ側の肉厚ｈ１がハブ輪４の肩部１６の段差Ｈより大きく、小端面５ｂ側の面積Ａ１が内輪５の内径ｄの１１以上に設定されると共に、ボール３のアウター側の位置に対応する軸方向位置から内輪５の内側転走面５ａの溝底位置に対応する軸方向位置までの軸方向範囲Ｌ２内に配置されるように設定されているので、加締加工時の内輪５の弾性変形の感度を落とし、加締後のすきまのバラツキを抑えて軸受の低フリクション化を図ることができる。【選択図】図２
2014134231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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に対向する一方の内側転走面と、この内側転走面から肩部を介して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圧入され、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転動自在に収容された複列の転動体とを備え、
前記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、
前記内輪の小端面側の肉厚が前記ハブ輪の肩部の段差よりも大きく、前記内輪の小端面の位置が、前記複列の転動体のうちインナー側の転動体のアウター側の位置に対応する軸方向位置から前記内輪の内側転走面の溝底位置に対応する軸方向位置までの軸方向範囲内に配置されるように設定されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項２】
前記内輪の小端面側の面積の無次元値を当該内輪の内径の無次元値で除した値が１１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。
【請求項３】
前記ハブ輪のインナー側の端部に凹部が形成され、この凹部が前記ハブ輪の肩部の軸方向位置に相当する深さまで形成され、前記小径段部が円筒状に形成されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項４】
前記ハブ輪の小径段部に断面が略矩形状に形成された間座が外嵌され、前記加締部と前記ハブ輪の肩部との間に前記内輪と間座が挟持された状態で、当該内輪が前記ハブ輪に固定されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項５】
前記複列の転動体のうちインナー側の転動体のピッチ円直径がアウター側の転動体のピッチ円直径よりも大径に設定され、前記複列の転動体のサイズが同じで、前記インナー側の転動体の個数が前記アウター側の転動体の個数よりも多く設定されている請求項１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フープ応力を抑えると共に、軸受の低フリクション化を図った車輪用軸受装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。特に、自動車の懸架装置に対して車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置は、低コスト化は言うまでもなく、燃費向上のための軽量・コンパクト化が進んでいる。その従来構造の代表的な一例として、図８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。
【０００３】
この車輪用軸受装置５０は従動輪用の第３世代と称され、内方部材５１と外方部材６０、および両部材５１、６０間に転動自在に収容された複列のボール５６、５６とを備えている。内方部材５１は、ハブ輪５２と、このハブ輪５２に圧入された内輪５３とからなる。
【０００４】
ハブ輪５２は、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５４を一体に有し、この車輪取付フランジ５４の円周等配位置に車輪を固定するためのハブボルト（図示せず）が固定されるボルト挿通孔５５が形成されている。また、ハブ輪５２の外周には一方の内側転走面５２ａと、この内側転走面５２ａから段付部６１を介して軸方向に延びる軸状の小径段部５２ｂが形成されている。そして、外周に他方の内側転走面５３ａが形成された内輪５３がこの小径段部５２ｂに圧入されている。
【０００５】
内輪５３の小端面５３ｃをハブ輪５２の段付部６１に突き当てた状態で、小径段部５２ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて加締部５２ｃが形成されている。すなわち、この加締部５２ｃとハブ輪５２の段付部６１とで内輪５３を挟持し、ハブ輪５２に対して内輪５３が固定されている。そして、加締部５２ｃは内輪５３の大端面５３ｂに沿って密着した状態で塑性変形して形成され、内輪５３を押え付けて所望の軸力を確保することができる。
【０００６】
外方部材６０は、外周に車体に取り付けられるための車体取付フランジ（図示せず）を一体に有し、内周に複列の外側転走面６０ａ、６０ａが形成されている。そして、それぞれの転走面６０ａ、５２ａと６０ａ、５３ａ間に複列のボール５６、５６が収容され、保持器５７、５７によりこれら複列のボール５６、５６が転動自在に保持されている。また、外方部材６０の端部にはシール５８、５９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。
【０００７】
ハブ輪５２はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中炭素鋼で形成され、内側転走面５２ａをはじめ、シール５８が摺接するシールランド部、および小径段部５２ｂ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５２ｃは、鍛造後の素材表面硬さ２５ＨＲＣ以下の未焼入れ部としている。一方、内輪５３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。
【０００８】
また、外方部材６０は、前記ハブ輪５２と同様、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中炭素鋼で形成され、複列の外側転走面６０ａ、６０ａに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。
【０００９】
ここで、図９に拡大して示すように、内輪５３の内径面には環状の凹み部６２が設けられている。この凹み部６２は、内輪５３の内側転走面５３ａが設けられた軸方向範囲Ｗの略全範囲に亙って設定されている。そして、凹み部６２は、軸方向の中央が最も深く円弧状の断面形状とされている。
【００１０】
内輪５３の内径面に凹み部６２が設けられているので、内輪５３をハブ輪５２に圧入しても、圧入に伴う拡径力が内輪５３の外径面における内側転走面５３ａの部分に作用することが緩和され、内輪５３の内側転走面５３ａのフープ応力の増大が抑制される。また、加締部５２ｃの加締加工による内側転走面５３ａのフープ応力の増大もこの凹み部６２によって緩和される。そのため、内輪５３の径方向や幅方向の肉厚を厚くすることなく、ハブ輪５２の小径段部５２ｂへの圧入に伴って内側転走面５３ａに生ずるフープ応力の増加を抑制することができる（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００８−１９８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
こうした従来の車輪用軸受装置５０では、内輪５３の圧入および加締部５２ｃの加締加工に伴う内輪５３の内側転走面５３ａに生ずるフープ応力を抑制することができる。近年、この種の加締タイプの車輪用軸受装置には、フープ応力の抑制による内輪５３の耐久性の向上と共に、燃費向上のための軽量・コンパクト化に加えて軸受部の低フリクション化が要求されている。
【００１３】
この低フリクション化には、軸受の加締後のすきま、具体的には、負すきまレンジ（範囲）を小さくすることが有効であるとされている。すなわち、フープ応力の抑制とこの低フリクションの両方を考慮した軸受仕様を検討することが重要である。
【００１４】
なお、軸受のフリクションと軸受の加締後のすきまとの関係は、図１０に模式的に示すような関係にあることが知られている。すなわち、加締後のすきまがきつい側の負すきまのバラツキを抑えることができれば、図中の斜線部が抑えられるため、全体として低フリクション化を実現することができる。
【００１５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、加締加工に伴う内輪のフープ応力を抑えると共に、加締後のすきま範囲を抑えて軸受の低フリクション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。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１記載の発明は、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に対向する一方の内側転走面と、この内側転走面から肩部を介して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圧入され、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転動自在に収容された複列の転動体とを備え、前記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、前記内輪の小端面側の肉厚が前記ハブ輪の肩部の段差よりも大きく、前記内輪の小端面の位置が、前記複列の転動体のうちインナー側の転動体のアウター側の位置に対応する軸方向位置から前記内輪の内側転走面の溝底位置に対応する軸方向位置までの軸方向範囲内に配置されるように設定されている。
ここで、「インナー側の転動体のアウター側の位置」とは、インナー側の転動体におけるアウター側の最も外側の位置を意味する。
【００１７】
このように、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軸方向に固定された第３世代構造の車輪用軸受装置において、内輪の小端面側の肉厚がハブ輪の肩部の段差よりも大きく、内輪の小端面の位置が、複列の転動体のうちインナー側の転動体のアウター側の位置に対応する軸方向位置から内輪の内側転走面の溝底位置に対応する軸方向位置までの軸方向範囲内に配置されるように設定されているので、加締加工における内輪の弾性変形の感度を落とし、加締後のすきまのバラツキを抑えることにより、軸受の低フリクション化を図った車輪用軸受装置を提供することができる。
【００１８】
好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記内輪の小端面側の面積の無次元値を当該内輪の内径の無次元値で除した値が１１以上に設定されていれば、加締加工に伴う内輪のフープ応力を抑えると共に、加締後のすきまのバラツキを抑えることができ、軸受の低フリクション化を一層図ることができる。
【００１９】
また、請求項３に記載の発明のように、前記ハブ輪のインナー側の端部に凹部が形成され、この凹部が前記ハブ輪の肩部の軸方向位置に相当する深さまで形成され、前記小径段部が円筒状に形成されていれば、ハブ輪の軽量化を図ると共に、加締加工による内輪の膨張を抑え、内輪に生ずるフープ応力を低減させることができる。
【００２０】
また、請求項４に記載の発明のように、前記ハブ輪の小径段部に断面が略矩形状に形成された間座が外嵌され、前記加締部と前記ハブ輪の肩部との間に前記内輪と間座が挟持された状態で、当該内輪が前記ハブ輪に固定されていれば、内輪の変形を抑えてフープ応力を低減させ、内輪の耐久性の向上を図ると共に、軸受予圧を長期間に亘って適正値に維持することができる。
【００２１】
また、請求項５に記載の発明のように、前記複列の転動体のうちインナー側の転動体のピッチ円直径がアウター側の転動体のピッチ円直径よりも大径に設定され、前記複列の転動体のサイズが同じで、前記インナー側の転動体の個数が前記アウター側の転動体の個数よりも多く設定されていれば、アウター側に比べインナー側部分の軸受剛性を増大させることができ、軸受の長寿命化を図ることができると共に、内輪の肉厚を厚くすることができ、加締加工による内輪の変形を抑え、内側転走面の真円度が崩れるのを防止することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る車輪用軸受装置は、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に対向する一方の内側転走面と、この内側転走面から肩部を介して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圧入され、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転動自在に収容された複列の転動体とを備え、前記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、前記内輪の小端面側の肉厚が前記ハブ輪の肩部の段差よりも大きく、前記内輪の小端面の位置が、前記複列の転動体のうちインナー側の転動体のアウター側の位置に対応する軸方向位置から前記内輪の内側転走面の溝底位置に対応する軸方向位置までの軸方向範囲内に配置されるように設定されているので、加締加工における内輪の弾性変形の感度を落とし、加締後のすきまのバラツキを抑えることにより、軸受の低フリクション化を図った車輪用軸受装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】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。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】内輪の突当面積／内径と内輪の押し込み限界の関係を示すグラフである。
【図４】内輪を模式的に表した模式図である。
【図５】軸受のフリクションと軸受の加締後のすきまの関係を示す模式図である。
【図６】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７】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。
【図８】従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。
【図９】図８の要部拡大図である。
【図１０】軸受のフリクションと軸受の加締後のすきまの関係を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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に対向する一方の内側転走面と、この内側転走面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圧入され、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る環状空間の両側開口部に装着されたシールとを備え、前記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前記内輪が所定の軸受予圧が付与された状態で軸方向に固定された車輪用軸受装置において、前記内輪の小端面側の肉厚が前記ハブ輪の肩部の段差よりも大きく、前記内輪の小端面側の面積が前記内輪の内径の１１以上に無次元化して設定されると共に、前記内輪の小端面の位置が、前記複列の転動体のうちインナー側の転動体のアウター側の位置に対応する軸方向位置から前記内輪の内側転走面の溝底位置に対応する軸方向位置までの軸方向範囲内に配置されるように設定されている。
【実施例１】
【００２５】
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は、図１の要部拡大図、図３は、内輪の突当面積／内径と内輪の押し込み限界の関係を示すグラフ、図４は、内輪を模式的に表した模式図、図５は、軸受のフリクションと軸受の加締後のすきまとの関係を示す模式図である。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。
【００２６】
図１に示す車輪用軸受装置は駆動輪側の第３世代構造をなし、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転動体（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。
【００２７】
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、この車輪取付フランジ６の円周等配位置にハブボルト６ａが植設されている。また、ハブ輪４の外周には一方（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から軸方向に延びる円筒状の小径段部４ｂが形成されている。
【００２８】
また、内輪５は、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、ハブ輪４の小径段部４ｂに所定のシメシロを介して圧入され、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４ｂの端部を塑性変形させて形成した加締部４ｃによって内輪５が軸方向に固定されている。これにより、軽量・コンパクト化を図ることができる。なお、内輪５および転動体３、３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。
【００２９】
ハブ輪４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４ａをはじめ、後述するシール８のシールランド部となる車輪取付フランジ６のインナー側の基部６ｂから小径段部４ｂ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。なお、加締部４ｃは鍛造加工後の表面硬さの生のままとされている。これにより、車輪取付フランジ６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４ｂ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４ｃの塑性加工をスムーズに行うことができる。
【００３０】
外方部材２は、外周にナックル（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ２ｂを一体に有し、内周に前記内方部材１の内側転走面４ａ、５ａに対向する円弧状の複列の外側転走面２ａ、２ａが一体に形成されている。そして、それぞれの転走面２ａ、４ａと２ａ、５ａ間に複列の転動体３、３が収容され、保持器７、７によりこれら複列の転動体３、３が転動自在に保持されている。
【００３１】
この外方部材２は、前記ハブ輪４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２ａ、２ａ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。また、外方部材２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。
【００３２】
アウター側のシール８は、外方部材２のアウター側端部の内周に所定のシメシロを介して圧入された芯金１０と、この芯金１０に加硫接着によって一体に接合されたシール部材１１とからなる一体型のシールで構成されている。芯金１０は、オーステナイト系ステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）や冷間圧延鋼板（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）からプレス加工にて断面略Ｌ字状に形成されている。
【００３３】
一方、シール部材１１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、断面が円弧状に形成された基部６ｂに所定の軸方向シメシロをもって摺接するサイドリップ１１ａとダストリップ１１ｂおよび軸受内方側に傾斜して形成され、基部６ｂに所定の径方向シメシロを介して摺接するグリースリップ１１ｃとを有している。
【００３４】
なお、シール部材１１の材質としては、ＮＢＲ以外にも、例えば、耐熱性に優れたＨＮＢＲ（水素化アクリロニトリル・ブタジエンゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）等をはじめ、耐熱性、耐薬品性に優れたＡＣＭ（ポリアクリルゴム）、ＦＫＭ（フッ素ゴム）、あるいはシリコンゴム等を例示することができる。
【００３５】
一方、インナー側のシール９は、図２に拡大して示すように、互いに対向配置されたスリンガ１２と環状のシール板１３とからなる、所謂パックシールで構成されている。スリンガ１２は、強磁性体の鋼板、例えば、フェライト系のステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ４３０系等）、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板からプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成され、内輪５の外径面５ｄに圧入される円筒部１２ａと、この円筒部１２ａから径方向外方に延びる立板部１２ｂとからなる。
【００３６】
一方、シール板１３は、外方部材２の端部に内嵌される芯金１４と、この芯金１４に加硫接着により一体に接合されたシール部材１５とからなる。芯金１４は、オーステナイト系ステンレス鋼板、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板からプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成されている。
【００３７】
一方、シール部材１５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１５ａと、この内径側で、二股状に形成されたダストリップ１５ｂとグリースリップ１５ｃを有している。サイドリップ１５ａはスリンガ１２の立板部１２ｂのアウター側の側面に所定の軸方向のシメシロを介して摺接すると共に、ダストリップ１５ｂとグリースリップ１５ｃは円筒部１２ａに所定の径方向のシメシロを介して摺接している。なお、シール部材１５の材質としては、例示したＮＢＲ以外にも、例えば、耐熱性に優れたＨＮＢＲ、ＥＰＤＭ等をはじめ、耐熱性、耐薬品性に優れたＡＣＭ、ＦＫＭ、あるいはシリコンゴム等を例示することができる。
【００３８】
なお、ここでは、転動体３にボールを使用した複列の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３に円錐ころを使用した複列の円錐ころ軸受で構成されたものであっても良い。
【００３９】
この種の加締タイプの車輪用軸受装置においては、軸受の加締後のすきまは、加締前の軸受すきまに対して、加締加工によって内輪５が弾性変形することにより、すきまが減少することが判っているが、すきまのバラツキ（範囲）に関しては、加締前のすきまのバラツキが、例えば、２０μｍであったとすれば、加締加工によって加締後のすきまのバラツキは全体にシフトするのではなく、例えば、４０μｍに増加する。これは内輪５の弾性変形のバラツキによる増加であると考えられる。
【００４０】
本出願人は、加締加工によるすきま減少量に大きく影響する内輪の弾性変形のバラツキ、換言すれば、内輪の弾性変形の感度を落とし、加締後のすきまのバラツキを抑えることにより、軸受の低フリクション化を図ることを着想した。
【００４１】
内輪５の固定は、内輪５の小端面５ｂがハブ輪４の肩部１６に衝合するまでハブ輪４の小径段部４ｂに内輪５が圧入され、円筒状に形成された小径段部４ｂの端部４ｃ’を加締治具（加締パンチ）によって内輪５の大端面５ｃに沿って密着した状態で径方向外方に塑性変形させ、内輪５を軸方向に弾性変形（圧縮）させながら加締部４ｃが形成され、所定の軸受予圧が付与された状態で内輪５が軸方向に固定される。
【００４２】
加締後のすきまのバラツキ（範囲）は、加締前の初期すきまのバラツキと加締加工によるすきま減少量のバラツキの総和であるが、本実施形態では、内輪５において、内側転走面５ａの転動体３との接触点Ｐ（以下、タッチ位置Ｐという。）からアウター側（軸受内方側）の部分が、加締加工によるすきま減少量のバラツキに大きく影響するものと着眼し、内輪５の小端面５ｂ側の肉厚が厚く設定されている。
【００４３】
具体的には、内輪５の小端面５ｂ側の肉厚ｈ１が、ハブ輪４の肩部１６の段差Ｈよりも大きく（ｈ１≧Ｈ）設定されると共に、内輪５のタッチ位置Ｐから小端面５ｂまでの距離Ｌ１が短く設定され、内輪５の内径ｄに対する小端面５ｂ側の面積Ａ１の比率、具体的には、内輪５の小端面５ｂ側の面積Ａ１の無次元値を内径ｄの無次元値で除した値が１１以上に設定されている（Ａ１／ｄ≧１１）。さらに、内輪５の小端面５ｂの位置が、インナー側の転動体３のアウター側の位置（転動体３のうちアウター側の最も外側の位置）に対応する軸方向位置から内側転走面５ａの溝底位置に対応する軸方向位置までの軸方向範囲Ｌ２内に配置されるように設定されている。これにより、加締加工における内輪５の弾性変形の感度を落とし、加締後のすきまのバラツキを抑えることにより、軸受の低フリクション化を図ることができる。
【００４４】
これは、本出願人が検証した図３の内輪の突当面積／内径と内輪の押し込み限界の関係からも判るように、内輪５の内径ｄに対する内輪５の小端面５ｂ側の面積Ａ１の比率が１１以上であれば、内輪５の弾性変形の感度が低くなる傾向にある。すなわち、図４に示すように、内輪を模式的に表して考えると、内輪５が加締加工によって軸方向に収縮する時、タッチ位置Ｐよりアウター側の部分Ｌ１がすきまの変化に大きく影響する。
【００４５】
ここで、ある荷重が加わった場合の内輪５の変形量は以下の式により求めることができる。σ＝εＥであるから、Ｆ／ΔＬ×Ｅ／Ｌ０となり、ΔＬ＝（Ｆ×Ｌ０）／（Ａ×Ｅ）
なお、σは応力、εは歪み、Ｅは鋼のヤング率、Ｆは軸力、Ａは内輪の断面積、ΔＬは内輪の変形量、Ｌ０は内輪の幅寸法である。
これを図４に当てはめると、すきま減少に関わる内輪５の変形は、（Ｆ×Ｌ１）／（Ａ１×Ｅ）で表すことができる。なお、Ａ１＝｛（ｈ１＋ｄ）２−ｄ２｝π／４
【００４６】
加締加工による荷重（軸力Ｆ）は一定で、同一材料を使用するためヤング率Ｅも同一と考えると、前述した式により、Ｌ１が短く、Ａ１が大きい（小端面５ｂの肉厚が厚い）方が、内輪５の変形が小さくなる、すなわち、加締加工による弾性変形の感度を低く抑えることができる。
【００４７】
また、内輪５の断面形状が略正方形となっており、内輪５の小端面５ｂ側の幅寸法が小さいほど、内輪５の弾性変形の感度が小さくなるが、内輪５の小端面５ｂの位置を、内輪５の内側転走面５ａの溝底位置に対応する軸方向位置よりインナー側に設定すると、車両走行時に転動体３が端部を転がることになり、異音や疲労剥離に影響するため好ましくない。一方、内輪５の小端面５ｂの位置を、転動体３のアウター側の位置に対応する軸方向位置から内輪５の内側転走面５ａの溝底位置に対応する軸方向位置の軸方向範囲に設定することにより、加締加工による内輪５の弾性変形の感度を小さく抑えることができると共に、軽量・コンパクト化され、内輪５およびハブ輪４の研削等の加工範囲を減らして低コスト化を図ることができる。
【００４８】
換言すれば、図５に示すように、バラツキ範囲を小さくできた分を、加締後のすきまがきつい側のバラツキ縮小に充て（図中の改善範囲部分）、全体のバラツキ範囲（図中の斜線にて示すバラツキ範囲）を小さくできることにより、全体として低フリクション化を実現することができる。
【実施例２】
【００４９】
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２）と基本的には左右の転動体のピッチ円直径が異なるだけで、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。
【００５０】
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１７と外方部材１８、および両部材１７、１８間に転動自在に収容された複列の転動体３、３とを備えている。内方部材１７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２０とからなる。
【００５１】
ハブ輪１９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から軸方向に延びる小径段部１９ａが形成されている。内輪２０は、外周に他方の円弧状の内側転走面２０ａが形成され、ハブ輪１９の小径段部１９ａに所定のシメシロを介して圧入され、小径段部１９ａの端部を塑性変形させて形成した加締部４ｃによって、所定の軸受予圧が付与された状態でハブ輪１９に対して軸方向に固定されている。
【００５２】
ハブ輪１９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、アウター側の内側転走面４ａをはじめ、車輪取付フランジ６のインナー側の基部６ｂから小径段部１９ａ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。一方、内輪２０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。
【００５３】
外方部材１８は、外周に車体取付フランジ（図示せず）を一体に有し、内周に複列の外側転走面２ａ、１８ａが一体に形成されている。この外方部材１８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、少なくとも複列の外側転走面２ａ、１８ａ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。
【００５４】
ここで、本実施形態では、複列の転動体３、３のうちインナー側の転動体３のピッチ円直径ＰＣＤｉがアウター側の転動体３のピッチ円直径ＰＣＤｏよりも大径に設定されている（ＰＣＤｉ＞ＰＣＤｏ）。そして、複列の転動体３、３のサイズは同じであるが、このピッチ円直径ＰＣＤｏ、ＰＣＤｉの違いにより、インナー側の転動体３の個数がアウター側の転動体３の個数よりも多く設定されている。
【００５５】
このように、インナー側の転動体３のピッチ円直径ＰＣＤｉをアウター側の転動体３のピッチ円直径ＰＣＤｏよりも大径に設定し、その分、インナー側の転動体３の個数がアウター側の転動体３の個数よりも多く設定しているため、アウター側に比べインナー側部分の軸受剛性を増大させることができ、軸受の長寿命化を図ることができると共に、加締加工による内輪２０の変形を抑え、内側転走面２０ａの真円度が崩れるのを防止することができる。
【００５６】
また、インナー側の転動体３のピッチ円直径ＰＣＤｉをアウター側の転動体３のピッチ円直径ＰＣＤｏよりも大径にしたことに伴い、内輪２０の肉厚が厚く設定されている。そして、前述した実施形態と同様、内輪２０の小端面２０ｂ側の肉厚ｈ２を、ハブ輪１９の肩部１６の段差Ｈよりも大きく（ｈ２≧Ｈ）設定されると共に、内輪２０のタッチ位置Ｐから小端面２０ｂまでの距離Ｌ１が短く設定され、内輪５の内径ｄに対する小端面２０ｂ側の面積Ａ２の比率が、無次元化して１１以上に設定されている（Ａ２／ｄ≧１１）。さらに、内輪２０の小端面２０ｂの位置が、複列の転動体３、３のうちインナー側の転動体３のアウター側の位置に対応する軸方向位置から内側転走面２０ａの溝底位置に対応する軸方向位置までの軸方向範囲Ｌ２内に配置されるように設定されている。
【００５７】
これにより、加締加工における内輪２０の弾性変形の感度を落とし、加締後のすきまのバラツキを抑えることにより、軸受の低フリクション化を図ることができると共に、加締加工に伴う内輪２２のフープ応力を抑えて耐久性を向上させることができる。
【００５８】
さらに、本実施形態では、ハブ輪１９のインナー側の端部に鍛造加工による肉抜きによって凹部２１が形成されている。この凹部２１は、肩部１６の軸方向位置に相当する深さまで形成され、小径段部１９ａが円筒状に形成されている。これにより、ハブ輪１９の軽量化を図ると共に、加締加工による内輪２０の膨張を抑え、内輪２０の肉厚アップと相俟って、内輪２０に生ずるフープ応力を低減させることができる。
【実施例３】
【００５９】
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、前述した第２の実施形態（図６）と基本的には内輪と加締部との間に間座が介装されていることが異なるだけで、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。
【００６０】
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２２と外方部材１８、および両部材２２、１８に転動自在に収容された複列の転動体３、３とを備えている。内方部材２２は、ハブ輪２３と、このハブ輪２３に所定のシメシロを介して圧入された内輪２０とからなる。
【００６１】
ハブ輪２３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から軸方向に延びる小径段部２３ａが形成されている。そして、内輪２０がハブ輪２３の小径段部２３ａに所定のシメシロを介して圧入され、小径段部２３ａの端部を塑性変形させて形成した加締部４ｃによって、所定の軸受予圧が付与された状態でハブ輪２３に対して軸方向に固定されている。
【００６２】
ハブ輪２３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、アウター側の内側転走面４ａをはじめ、車輪取付フランジ６のインナー側の基部６ｂから小径段部２３ａ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。
【００６３】
ここで、本実施形態では、ハブ輪２３の小径段部２３ａに断面が略矩形状に形成された間座２４が外嵌され、加締部４ｃとハブ輪２３の肩部１６との間に内輪２０と間座２４が挟持された状態で、内輪２０がハブ輪２３に固定されている。この間座２４は鋼系の金属材料、具体的には、Ｓ４０Ｃ等の炭素０．３７〜０．４３重量％を含む炭素鋼からなり、高周波焼入れ等の熱処理によって表面硬さを４０〜５０ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。これにより、内輪２０の変形を抑えてフープ応力を低減させ、内輪２０の耐久性の向上を図ると共に、軸受予圧を長期間に亘って適正値に維持することができる。
【００６４】
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】
【００６５】
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、この内輪が加締部によって固定された加締タイプの第３世代構造の車輪用軸受装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１、１７、２２  内方部材
２、１８  外方部材
２ａ、１８ａ  外側転走面
２ｂ  車体取付フランジ
３  転動体
４、１９、２３  ハブ輪
４ａ、５ａ、２０ａ  内側転走面
４ｂ、１９ａ、２３ａ  小径段部
４ｃ  加締部
４ｃ’  小径段部の端部
５、２０  内輪
５ｂ、２０ｂ  内輪の小端面
５ｃ  内輪の大端面
６  車輪取付フランジ
６ａ  ハブボルト
６ｂ  車輪取付フランジのインナー側の基部
７  保持器
８  アウター側のシール
９  インナー側のシール
１０、１４  芯金
１１、１５  シール部材
１１ａ、１５ａ  サイドリップ
１１ｂ、１５ｂ  ダストリップ
１１ｃ、１５ｃ  グリースリップ
１２  スリンガ
１２ａ  円筒部
１２ｂ  立板部
１３  シール板
１６  ハブ輪の肩部
２１  凹部
２４  間座
５０  車輪用軸受装置
５１  内方部材
５２  ハブ輪
５２ａ、５３ａ  内側転走面
５２ｂ  小径段部
５２ｃ  加締部
５３  内輪
５３ｂ  内輪の大端面
５３ｃ  内輪の小端面
５４  車輪取付フランジ
５５  ボルト挿通孔
５６  ボール
５７  保持器
５８、５９  シール
６０  外方部材
６０ａ  外側転走面
６１  段付部
６２  凹み部
Ａ  内輪の断面積
Ａ１、Ａ２  内輪の小端面の面積
ｄ  内輪の内径
Ｅ  鋼のヤング率
Ｆ  軸力
ｈ１、ｈ２  内輪の小端面側の肉厚
Ｈ  ハブ輪の肩部の段差
Ｌ０  内輪の幅寸法
Ｌ１  内輪のタッチ位置から小端面までの距離
Ｌ２  インナー側の転動体のアウター側の位置から内側転走面の溝底位置までの範囲
ΔＬ  内輪の変形量
Ｐ  内輪のタッチ位置
Ｗ  内側転走面が設けられた軸方向範囲
ε  歪み
σ  応力
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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