(57)【要約】【課題】内軸、外輪に対する部分的な熱処理が省略できて製造コストの低減が可能となり、かつ、簡単な構成により長寿命とすることのできる車輪用軸受装置を提供する。【解決手段】内軸１と、内軸１の周囲に配設される外輪２と、内軸１と外輪２とにアンギュラコンタクトとなるよう内軸１と外輪２との間に設けられる転動体３ａ，３ｂとを備えている。外輪２の内周面１２に、外輪２とは別部材であって転動体用の軌道面を有する断面湾曲形状の環状軌道部材４ａ，４ｂが配設されている。軌道部材４ａ，４ｂの周面には、廻り止め用の凹凸面部が形成されている。【選択図】      図１
2006153052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内軸と、この内軸の周囲に配設される外輪と、前記内軸と外輪とにアンギュラコンタクトとなるよう当該内軸と外輪との間に設けられる転動体と、を備えた車輪用軸受装置において、前記内軸の外周面および前記外輪の内周面の少なくとも一方側に、前記内軸および前記外輪とは別部材であって前記転動体用の軌道面を有する断面湾曲形状の環状軌道部材が設けられ、前記軌道部材の周面には、廻り止め用の凹凸面部が形成されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項２】
前記軌道部材は、径方向の荷重を受ける第１円周部と、第１円周部の基端部側から設けられ軸心方向の荷重を受ける第２円周部と、を有し、前記凹凸面部は、前記第１円周部の周面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３】
前記軌道部材の軌道面側に玉からなる前記転動体が設けられ、その軌道部材の前記第１円周部の周面であって前記玉の中心を通る軸心直交面よりも前記第１円周部の先端部側の領域に、前記凹凸面部が形成されている請求項２に記載の車輪用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車輪用軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の車輪が装着される車輪用軸受装置（ハブユニット）として従来知られるものに、車輪のホイールやディスクブレーキのブレーキロータが取り付けられる内軸と、内軸に２列の転動体を介在させて外嵌状となり車体側と固定される外輪とを備えたものがある。そして、内軸の外周面、内軸に外嵌させた内輪部材の外周面、および外輪の内周面の２箇所には、転動体用の軌道面が夫々形成されている。
外輪および内軸は、例えば、Ｓ５５Ｃ（機械構造用炭素鋼鋼材）のような炭素鋼からなる素材が熱間鍛造されて形成され、さらに、高い硬度が必要な軌道面、及び、内軸においては車輪のホイールを取り付けるためのフランジ部の基部は、熱処理（高周波焼入れ焼き戻し）がされ、これにより性能を高め、かつ寿命を伸ばしている。しかし、このような熱処理は製造コストを高める要因のひとつであり、特に、複雑な形状である外輪の内周面や内軸の外周面における部分焼入れは、作業が困難であって製造コストが非常に高くなるという問題点がある。
そこで、管状の素材を冷間鍛造することで内軸を形成し、切削や研磨加工の範囲を縮小させて製造コストを低減させる構成が、例えば特許文献１のように提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２９４０３１号公報（特許請求の範囲）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載される軸受装置は、やはり軌道面の熱処理が必要とされ前記問題点を解決できるものではない。また、炭素鋼により形成された外輪や内軸と、これらに固定される相手部材とが異なる材質である場合、例えば相手部材がアルミ製部材である場合に、軸受装置と相手部材との間に生じる電食について、考慮された構成ではない。つまり、車輪用軸受装置と固定される相手部材、例えば、外輪に対するナックルや、内軸に対するホイールがアルミ製部材である場合、これらの間に生ずる隙間に浸入した水により、鉄とアルミとのイオン化傾向の差により相手部材側のアルミが腐食して車輪用軸受装置と溶着し、軸受装置の取り外しが困難になるという問題点があった。そして、この溶着が生じた場合、軸受装置を相手部材から取り外すために、ハンマーなどで打撃しているが、この衝撃により軸受装置を損傷させてしまうという問題点を有する。
【０００５】
この発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、内軸や外輪に対する部分的な熱処理が省略できて製造コストの低減が可能であり、簡単な構成により長寿命とすることのできる車輪用軸受装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するためのこの発明の車輪用軸受装置は、内軸と、この内軸の周囲に配設される外輪と、前記内軸と外輪とにアンギュラコンタクトとなるよう当該内軸と外輪との間に設けられる転動体とを備えた車輪用軸受装置において、前記内軸の外周面および前記外輪の内周面の少なくとも一方側に、前記内軸および前記外輪とは別部材であって前記転動体用の軌道面を有する断面湾曲形状の環状軌道部材が設けられ、前記軌道部材の周面には、廻り止め用の凹凸面部が形成されていることを特徴としている。
【０００７】
このような構成の車輪用軸受装置によれば、軌道部材を別部材にすることにより、軌道面の硬度を高めるために組み付け前の軌道部材全体に対して熱処理を施すことができ、その結果、内軸、外輪に対して部分的な熱処理を施す必要がなくなり、製造コストの低減、設備費の削減が可能であり、かつ、所定の硬度を有する軌道面を得ることが可能となる。
内軸、外輪に別部材として設けた軌道部材に大きな荷重が作用しても、凹凸面部により軌道部材を周方向に移動させることが決してなく、軌道部材をしっかりと装着させることができる。簡単な構成により確実な廻り止めが可能となり、さらに軌道部材の装着が非常に簡単であり、製造工数を低減させることができる。
断面湾曲状の軌道部材を用いることにより、作用する径方向（ラジアル方向）の荷重を受けることができると共に、軸心方向（アキシャル方向）の荷重を受けることができる。
【０００８】
また、前記軌道部材は、径方向の荷重を受ける第１円周部と、第１円周部の基端部側から設けられ軸心方向の荷重を受ける第２円周部とを有し、前記凹凸面部は、前記第１円周部の周面に形成されているのが好ましい。この構成によれば、凹凸面部の凸部を内軸の外周面、外輪の内周面に食い込ませるよう軌道部材を装着させることにより、内軸および外輪に嵌合する第１円周部における径方向の弾発力と、その第１円周部の周面に形成される凹凸面部にて抵抗が増すことによる廻り止め作用との相乗効果により、一層効果的な廻り止めが可能となる。
【０００９】
また、前記軌道部材の軌道面側に玉からなる前記転動体が設けられ、その軌道部材の前記第１円周部の周面であって前記玉の中心を通る軸心直交面よりも前記第１円周部の先端部側の領域に、前記凹凸面部が形成されているのが好ましい。この構成によれば、凹凸面部と、接触角方向の玉の軌道接触部とが軸心方向に離れるため、凹凸面部における圧入により、軌道部材の軌道接触部に歪みを生じさせることがない。つまり、凹凸面部が形成される軌道部材の第１円周部の先端部に多少の歪みが生じても、軌道部材の軌道面の精度を損なうことがなく、軸受精度、軸受寿命に影響を与えることがない。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の車輪用軸受装置によれば、内軸、外輪とは別部材である軌道部材を用いることにより、軌道面の硬度を高めるために組み立て前の軌道部材全体に対して熱処理を施すことができ、その結果、内軸、外輪に対して部分的な熱処理を施す必要がなくなり、製造コストの低減、設備費の削減が可能となる。
大きな荷重が軌道部材に作用しても凹凸面部により軌道部材を周方向に移動させることが決してなく、軌道部材をしっかりと装着させることができる。さらに、軌道部材の軌道面の精度を損なうことがなく、簡単な構成により確実な廻り止めが可能となる。軌道部材の組み付けが非常に簡単であり、製造工数を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、この発明の実施の形態について添付図面を参照しながら詳述する。
図１はこの発明の実施の一形態に係る車輪用軸受装置を示す縦断面図である。この車輪用軸受装置は、内軸（ハブホイール）１と、内軸１の周囲に設けられた外輪２と、内軸１と外輪２との双方にアンギュラコンタクトとなるよう内軸１と外輪２との間に転動可能に設けられる転動体としての２列の玉３ａ，３ｂとを備えている。２列の玉３ａ，３ｂは夫々、所定の接触角Θ（図２参照）により内軸１と外輪２とに接しており、車輪用軸受装置は複列アンギュラ玉軸受１０を備えた構成とされている。
【００１２】
本発明の車輪用軸受装置は、玉３ａ，３ｂ用の軌道面を構成させるために、内軸１の外周面１１および外輪２の内周面１２のうちの少なくとも一方側の取り付け周面に、内軸１および外輪２とは別部材であって転動体用の軌道面を有する環状軌道部材４が設けられている。なお、図１の実施の形態においては、外輪２の内周面１２側にのみ２つの軌道部材４ａ，４ｂが設けられている。
【００１３】
図１において、内軸１は、軸受装置の軸心Ｃ方向を長手方向とする断面円形の軸部３１と、軸部３１の外周側の一端部に形成され図示しない車輪やブレーキロータが取り付けられる径方向外方のフランジ部７とを有している。そして、図２の要部断面図に示すように、内軸１の軸部３１の他端部寄りの小径外周面２２には、単一軌道である第１の内輪軌道が形成される内輪部材９が外嵌され、軸部３１の軸方向途中部の中径外周面２３には単一の第２の内輪軌道が形成されている。そして、軸部３１の一端部寄りの大径外周面２４およびフランジ部７の基部は、外輪２との間に設けられたシール部材３５のシール面とされている。また、軸部３１の他端部には、外周端部が径方向外方に広げられてかしめ部３２が形成され、かしめ部３２により内輪部材９が軸部３１に抜け止め固定されている。
【００１４】
図１において、外輪２は、内軸１と同軸とされる円筒部３４と、円筒部３４の外周に径方向外向きに形成されたフランジ部３３とを有している。そして、車輪用軸受装置は、このフランジ部３３を介して図示しない車体側に固定される。
外輪２の円筒部３４の内周面１２に、第１と第２の外輪軌道を形成する第１と第２の軌道部材４ａ，４ｂが軸心方向に、外輪２の軸方向荷重受圧肉部３６を挟んで、設けられている。そして、外輪２側に設けた軌道部材４ａ，４ｂ及び内軸１側の第１と第２の前記内輪軌道の間において、２列の玉３ａ，３ｂと、２つの冠形保持器３７ａ，３７ｂとが設けられている。
【００１５】
図３は本発明の車輪用軸受装置の他の実施の形態を示す縦断面図であり、図３の形態においては、外輪２の内周面１２と、さらに内軸１の外周面１１とが取り付け周面とされており、内軸１の軸部３１の軸方向途中部の中径外周面２３に第３の軌道部材４ｃを外嵌させ、この軌道部材４ｃの外周面側を単一の第２の内輪軌道としている。その他の構成は図１の形態と同様である。なお、内軸１に外嵌させる内輪部材９は、従来知られているアンギュラ玉軸受に用いられる内輪を用いることができ、内輪部材９は、従来使用される材質とすることができ、例えば、ステンレス鋼とすることができる。
【００１６】
軌道部材４ａ，４ｂ，４ｃ（以下、まとめて軌道部材４ともいう）は、全体形状が環状であってその断面が湾曲形状となるように板材をプレス加工してなるプレス加工品とされており、軌道部材４の材質としては、プレス加工が可能であってかつ熱処理（焼入れ焼き戻し）が可能な炭素鋼鋼板とすることができ、例えば、ＳＫ５やＳ７５ＣＭなどがある。
外輪２の内周面１２側に配設される軌道部材４ａ，４ｂは、内周面側が凹形状とされて軌道面を構成し、内軸１の外周面１１側に設けられる軌道部材４ｃは、外周面側が凹形状とされて軌道面を構成する。そして、この軌道部材４の軌道面側に玉３ａ，３ｂからなる転動体が設けられる。
また、軌道部材４はプレス加工されて断面湾曲形状とされることにより、その軌道面は寸法精度が高く表面状態も良好であるため、軌道部材４の組み付け後において、軌道面の寸法調整加工の省略化、または寸法調整加工時間の短縮が可能となる。
【００１７】
図４は、図１の車輪用軸受装置における第２の軌道部材４ｂを示す説明図であり、外輪２側の軌道部材４ｂ（４ａ）は、径方向の荷重を受ける第１円周部５ａと、第１円周部５ａの基端部５１側から径内方へ向かって設けられ軸心方向の荷重を受けることができる第２円周部６ａとを有している。
また、図５は、図３の車輪用軸受装置における軌道部材４ｂ，４ｃを示す説明図であり、外輪２側の軌道部材４ｂ（４ａ）は、図４に示すものと同じであり、説明を省略する。内軸１側の軌道部材４ｃは、径方向の荷重を受ける第１円周部５ｂと、第１円周部５ｂの基端部５１側から径外方へ向かって設けられ軸心方向の荷重を受けることができる第２円周部６ｂとを有している。
【００１８】
図４において、軌道部材４ｂは、外輪２の内周面１２に、軌道部材４ｂの外周面に形成された凹凸面部１８ａにより廻り止めされて設けられる。さらにこの凹凸面部１８ａは、軌道部材４ｂの第１円周部５ａの外周面に形成されている。なお、第１の軌道部材４ａにおいても同様に凹凸面部１８ａにて廻り止めされて固定される。
そして、図５においては、外輪２側の軌道部材４ｂが図４の形態の場合と同様に設けられ、さらに、軌道部材４ｃは、軌道部材４ｃの内周面に形成された凹凸面部１８ｂにより廻り止めされて、内軸１の外周面１１に設けられている。さらにこの凹凸面部１８ｂは、軌道部材４ｃの第１円周部５ｂの内周面に形成されている。
また、軌道部材４は、内軸１および外輪２に対して圧入により嵌め込むのが好ましく、軌道部材４をより一層しっかりと組み付けることができる。
【００１９】
図７は、外輪２側に設けられる軌道部材４ｂの変形例（図４の変形例）であり、この凹凸面部１８ａは、第１円周部５ａの外周面において、玉３ｂの中心ｃを通る軸心直交面ｆよりも第１円周部５ａの先端部５２側の領域に部分的に形成されている。また、図８は、内軸１側の軌道部材４ｃの変形例（図５の変形例）であり、この凹凸面部１８ｂは、第１円周部５ｂの内周面において、玉３ｂの中心ｃを通る軸心直交面ｆよりも第１円周部５ｂの先端部５２側の領域に部分的に形成されている。つまり、図７と図８の軌道部材４においては、凹凸面部１８ａ，１８ｂにおける圧入による軌道部材４の歪みが、第１円周部５ａ，５ｂの先端部５２側の部分にのみ生ずるようされており、基端部５１側に形成される軌道面側においては圧入による影響を抑えている。つまり、軌道面における玉３ａ，３ｂの接触部の変形を防いでいる。
【００２０】
凹凸面部１８ａ，１８ｂは、セレーション形状とすることができ、図６の軌道部材４ｂの要部を示す横断面図に示すように、凹凸面部１８ａは、軌道部材４ｂの外周面に周方向に連続して形成される凹凸波形とされており、軌道部材４ｂが周方向均一に嵌め込まれるよう、全周にわたって形成されるのが好ましい。また、この凹凸断面形状は角形であってもよい。また、外輪２、内軸１に対して凹凸面部１８ａ，１８ｂにおける圧入により軌道部材４を装着させるが、軌道部材４のプレス加工後の形状が、装着後においてもそのまま維持されるよう軌道部材４は装着される。つまり、内軸１及び外輪２への組み付け後の軌道部材４の形状は、プレス加工後で組み付け前の軌道部材４の形状とほぼ同様となるようされている。この凹凸面部１８ａ，１８ｂは、軌道部材４をプレスにて成形する際に同時に成形することができる。または、プレス加工後、切削加工して成形することができる。
【００２１】
次に、図２により軌道部材４ａ，４ｂが装着される外輪２の円筒部３４の内周面１２形状について説明すると、内周面１２の軸心方向中央部は径方向内方へ隆起する軸方向荷重受圧肉部３６が形成され、この受圧肉部３６は、内方に向かって軸方向幅寸法がしだいに縮小する断面台形とされている。そして、受圧肉部３６の両側周面が、軸心Ｃに対して傾斜する方向にまっすぐの第２ストレート内周面１４，１４とされ、受圧肉部３６よりも開口端部側が、受圧肉部３６の径方向外方側から連続する軸心Ｃに平行な方向にまっすぐの第１ストレート内周面１３，１３が形成されている。また、第１ストレート内周面１３と第２ストレート内周面１４とは円弧部を介して連続している。そして、軌道部材４ａ，４ｂは、外輪２の円筒部３４の両開口端部から、受圧肉部３６の両側部に圧入され、図４と図７に示すように、第１ストレート内周面１３に、軌道部材４ｂ（４ａ）の第１円周部５ａの外周面が凹凸面部１８ａにおいて密着し、前記第２ストレート内周面１４に第２円周部６ａの外周面が密着する。なお、凹凸面部１８ａが形成される第１円周部５ａは、凹凸波形を有さない平滑面による第１ストレート内周面１３に密着して嵌合されている。また、第１ストレート内周面１３と第２ストレート内周面１４との間の円弧部と、軌道部材４ａ，４ｂの外周面中央部との間には僅かに隙間を有するよう、軌道部材４ａ，４ｂは配設されている。これにより、軌道部材４ａ，４ｂを圧入した際に、確実に第１ストレート内周面１３と第２ストレート内周面１４とに軌道部材４ａ，４ｂの外周面を接触させることができる。
【００２２】
また、軌道部材４ｃが装着される内軸１の外周面１１形状について図３により説明すると、内軸１の外周面１１の中径外周面２３から径方向外方へ隆起して大径外周面２４へと段付き形状とさせる第２軸方向荷重受圧肉部３８が、内軸１の一端部寄りに形成され、この受圧肉部３８は、径外方へ向かって軸方向寸法がしだいに縮小するよう形成されている。そして、中径外周面２３の一部が軸心Ｃに平行な方向にまっすぐな第１ストレート外周面２６とされ、受圧肉部３８の傾斜状側周面が、軸心Ｃに対して一定の傾斜角度で傾斜する方向にまっすぐな第２ストレート外周面２７とされている。そして、軌道部材４ｃは、内軸１の他端部側から、受圧肉部３８の側部に圧入によって外嵌され、図５と図８に示すように、内軸１の前記第１ストレート外周面２６に、軌道部材４ｃの第１円周部５ｂの内周面が凹凸面部１８ｂにおいて密着し、前記第２ストレート外周面２７に第２円周部６ｂの内周面が密着する。なお、凹凸面部１８ｂが形成された第１円周部５ｂは、凹凸波形を有さない平滑面による第１ストレート外周面２６に密着して嵌合されている。
【００２３】
さらに、図４と図７において、軌道部材４ｂ（４ａ）において、第１円周部５ａの外周面は、外輪２の内周面１２に形成された前記第１ストレート内周面１３に接触する軸受軸心Ｃに平行な方向にまっすぐの第３ストレート外周面１６を有しており、この第３ストレート外周面１６に凹凸面部１８ａが形成されている。そして、第２円周部６ａの外周面は、外輪２の内周面１２に形成された前記第２ストレート内周面１４に面接触する軸受軸心Ｃに対して傾斜する方向にまっすぐの第４ストレート外周面１７を有している。
また、図５と図８において、第３の軌道部材４ｃにおいても、第１円周部５ｂの内周面は、内軸１の外周面１１に形成された第１ストレート外周面２６に接触する第３ストレート内周面２８を有しており、この第３ストレート内周面２８に凹凸面部１８ｂが形成されている。そして、第２円周部６ｂの内周面２９に、内軸１の外周面１１に形成された第２ストレート外周面２７に面接触する第４ストレート内周面２９を有している。
【００２４】
また、本発明において、外輪２の材質は、外輪２と連結される相手部材と同種の材質とするのが好ましい。例えば、連結される車体側の相手部材の取り付け部の材質がアルミ製である場合、外輪２もアルミ製としている。これにより、軸受装置と相手部材との隙間に浸入した水により、相互の間で電食が生じることがない。さらに、外輪２をアルミ鋳物製とし、生産性を高めることができる。つまり、内周面１２に対して軌道面を形成するための切削や研磨などの仕上げ加工をしないアルミ鋳物製の外輪２に対して、軌道部材４ａ，４ｂを装着させたものとすることができ、これにより、加工費を抑え、生産設備の省略化を図り、生産性を向上させることができる。
【００２５】
そして、内軸１においても取り付けられる相手部材と同種の材質とすることができ、内軸１の材質をアルミ製とすることもできる。この場合は図３に示すように、内軸１の外周面に別部材である軌道部材４ｃを設けている。このように、内軸１、外輪２の材質をアルミ製とすることで軸受装置の軽量化が図れる。
なお、外輪２、内軸１の材質を取り付ける相手部材と同種の材質としているが、ここで言う「同種」とは、両者の材質や成分が同一の場合のほか、材質や成分が異なっていてもイオン化傾向が同一（ほぼ同一）の場合を含む。
つまり、本発明では、内軸１、外輪２の材質が、アルミのように熱処理により硬度を高めることが不可能なものであっても適用することができ、さらに、内軸１、外輪２に、加工しやすい材料、生産性の良い材料、機能的な材料を選定することができる。
【００２６】
また、本発明の車輪用軸受装置は、図示する形態に限らずこの発明の範囲内において他の形態のものであっても良く、図１〜３は従動輪用の車輪用軸受装置として説明したが、図示しないが駆動輪側の車輪用軸受装置においても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の一形態に係る車輪用軸受装置を示す縦断面図である。
【図２】本発明に係る車輪用軸受装置の要部を示す断面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態に係る車輪用軸受装置を示す縦断面図である。
【図４】図１の車輪用軸受装置における軌道部材を示す説明図である。
【図５】図３の車輪用軸受装置における軌道部材を示す説明図である。
【図６】軌道部材の要部を示す横断面図である。
【図７】軌道部材の変形例を示す説明図である。
【図８】軌道部材の変形例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  内軸
２  外輪
３ａ  玉
３ｂ  玉
４  軌道部材
５ａ  第１円周部
５ｂ  第１円周部
６ａ  第２円周部
６ｂ  第２円周部
１１  外周面
１２  内周面
１８  凹凸面部
ｃ  中心
ｆ  軸心直交面
【図１】
2006153052.tif 000003
【図２】
2006153052.tif 000004
【図３】
2006153052.tif 000005
【図４】
2006153052.tif 000006
【図５】
2006153052.tif 000007
【図６】
2006153052.tif 000008
【図７】
2006153052.tif 000009
【図８】
2006153052.tif 000010