(57)【要約】【課題】製造コストの低減が可能となり、かつ、取り付ける相手部材の材質による影響を受けることがなく、所定の硬度を有する軌道面を備えた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との間に配設される２列の玉３ａ，３ｂとを備えている。内軸１の外周面１１および外輪２の内周面１２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断面湾曲形状の環状軌道部材４が設けられている。軌道部材４は、プレス加工品とされ、圧入により嵌め込まれている。【選択図】      図１
2006153054.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、全体が環状であって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】
前記軌道部材は、前記内軸の外周面および前記外輪の内周面に、圧入により嵌め込まれている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
【請求項４】
前記外輪は、その外輪と連結される車輌側の相手部材と同種の材質とされ、その外輪の内周面に前記軌道部材が設けられている請求項１〜３のいずれか一項に記載の車輪用軸受装置。
【請求項５】
前記内軸は、揺動鍛造にて径方向外方に拡げられるよう形成された車輪側部材の取り付け用のフランジ部を有している請求項１〜４のいずれか一項に記載の車輪用軸受装置。
【請求項６】
前記内軸の外周面に前記軌道部材が設けられ、前記フランジ部は、前記内軸の外周面に設けられた当該軌道部材の近傍位置に設けられている請求項５に記載の車輪用軸受装置。
【請求項７】
前記内軸の端部に形成された穴に嵌め込むと共に前記フランジ部の車輪側部材の取付面よりも軸方向に突出して当該フランジ部に前記車輪側部材を取り付ける際のガイドとなるガイド部材を有し、前記ガイド部材は、前記車輪側部材の金属材料とのイオン化傾向の差が鉄よりも小さい材質による金属メッキが施されている請求項５または６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となり、かつ、取り付ける相手部材の材質による影響を受けることがなく、所定の硬度を有する軌道面を備えた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、内軸と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。そして、熱処理され硬度が高められた断面湾曲形状の軌道部材を用いることで、寿命を延ばし、車輪用軸受装置の径方向（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。
また、別部材である軌道部材を設けることにより、外輪、内軸の材質が、例えば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、外輪、内軸に、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。例えば、外輪をアルミ鋳物製とすることで、近年採用されている車体側部材であるアルミ製のナックルとの連結が行え、また、加工が容易であってかつ量産が可能であり、軸受装置の軽量化が図れる。
【０００８】
また、前記軌道部材は、全体が環状であって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いるのが好ましい。この構成によれば、軌道部材が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。そして、外輪と内軸との間においてスムーズな回転を行わせることが可能となる。
【０００９】
また、前記軌道部材は、前記内軸の外周面および前記外輪の内周面に、圧入により嵌め込まれているのが好ましい。この構成によれば、軌道部材をしっかりと組み付けることが可能となり、さらに、その組み付けは非常に簡単であり、製造工数を低減させることができる。
【００１０】
また、前記外輪は、その外輪と連結される車輌側の相手部材と同種の材質とされ、その外輪の内周面に前記軌道部材が設けられているのが好ましい。この構成によれば、車輪用軸受装置の外輪に取り付けられる車輌側の相手部材が例えばアルミ製であっても、外輪の材質をアルミ製とすることで、軸受装置と相手部材との間において電食を起こさせることがなく、アルミ側が軸受装置に溶着し軸受装置の取り外しができなくなることを防止できる。
【００１１】
また、前記内軸は、前記軌道部材の配設位置近傍に、揺動鍛造にて径方向外方に拡げられるよう形成された車輪側部材の取り付け用のフランジ部を有しているのが好ましい。この構成によれば、容量の小さいプレス機を用いてフランジ部を得ることができるため、設備費、製作コストの低減が可能となる。つまり、円柱状の素材に対し、その軸心方向である一軸方向にのみ加圧するプレス機を用いて、軸心方向の圧縮力を作用させて成形する場合は、その軸心方向に直交する方向にフランジ部を広げる必要があるために、２５００〜３０００ｔｏｎ級のプレス機が必要であるが、本発明の揺動鍛造によれば、フランジ部を徐々に径外方へ広げていくことができるため、８００ｔｏｎ級程度の容量の小さいプレス機によりフランジ部を成形することができる。
さらに、内軸の外周面からフランジ部の基部にわたる揺動鍛造した領域は、表面粗さを小さくできるため、切削や研磨仕上げを行うことなく、その領域を外輪と内軸との間に配設されるシール部材のシール面とすることができる。
【００１２】
またこの場合において、前記内軸の外周面に前記軌道部材が設けられ、前記フランジ部は、前記内軸の外周面に設けられた当該軌道部材の近傍位置に設けられているのが好ましい。この構成によれば、従来行っていた、軌道面となる内軸の外周面及びフランジ部の基部における熱処理を不要とでき、設備費、生産コストの低減が可能となる。つまり、従来、内軸外周面に形成していた軌道面の硬度を所定の値に高めるために内軸に対して部分的な熱処理を行い、さらにこの軌道面の近傍に設けられるフランジ部の基部に対しても強度を上げるために熱処理を行っていた。しかし、内軸とは別部材であって予め熱処理した軌道部材を設けることで内軸外周面に対する部分的な熱処理が不要となり、かつ、揺動鍛造による加工硬化によりフランジ部の基部の熱処理も不要とできる。
【００１３】
また、前記内軸の端部に形成された穴に嵌め込むと共に前記フランジ部の車輪側部材の取付面よりも軸方向に突出して当該フランジ部に前記車輪側部材を取り付ける際のガイドとなるガイド部材を有し、前記ガイド部材は、前記車輪側部材の金属材料とのイオン化傾向の差が鉄よりも小さい材質による金属メッキが施されているのが好ましい。この構成によれば、フランジ部に取り付けられるその車輪側部材とガイド部材との間の隙間に浸入した水による電食を抑えることができる。例えば、車輪側部材がアルミ製であり、鉄を含む金属からなるガイド部材に亜鉛メッキを施した場合に、アルミとのイオン化傾向の差を鉄よりも小さくすることができ、車輪側部材とガイド部材との間の隙間に浸入した水による電食を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１４】
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。熱処理され硬度が高められた断面湾曲形状の軌道部材を用いることで、車輪用軸受装置の径方向の荷重を受けることができると共に、軸心方向の荷重を受けることができる。
車輪用軸受装置の外輪に取り付けられる相手部材が例えばアルミ製の部材であっても、外輪の材質をアルミ製とすることで、軸受装置と相手部材との間において電食を起こさせることがなく、アルミ側が軸受装置に溶着して軸受装置の取り外しができなくなることを防止できる。さらに、軌道面は所定の高い硬度を有することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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３参照）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。
【００１６】
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２つの軌道部材４ａ，４ｂが配設され、かつ、内軸１の外周面１１側に１つの軌道部材４ｃが設けられている。
【００１７】
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３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には軌道部材４ｃが外嵌され、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。
【００１８】
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の内周面１２に形成された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側に設けた内輪部材９と軌道部材４ｃの間において、２列に配設される玉３ａ，３ｂと、２つの冠形保持器３７ａ，３７ｂとが設けられている。
【００１９】
図２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２の形態においては、図１の内軸１の外周面１１に外嵌させた第３の軌道部材４ｃを省略し、軸部３１の中径外周面２３に直接、単一の第２の内輪軌道を形成したものであり、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。
【００２０】
軌道部材４ａ，４ｂが内周面１２に配設される外輪２の材質は、外輪２と連結される車輌側の相手部材と同種の材質としている。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。
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１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、両者の成分が同一の場合のほか、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。
【００２１】
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。
そして、所定の形状にプレス加工され熱処理がされた軌道部材４ａ，４ｂは、外輪２の内周面１２に圧入されて配設されており、また、熱処理がされた軌道部材４ｃに内軸１を圧入するようにして、軌道部材４ｃは内軸１の外周面１１に設けられている。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側に配設される軌道部材４ｃは、外周面側が凹形状とされて軌道面を構成する。なお、圧入により軌道部材４を装着させるが、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。
【００２２】
内軸１の外周面において、図１と図３に示すように、車輪側部材の取り付け用のフランジ部７は、第３の軌道部材４ｃの配設位置近傍に形成されており、このフランジ部７の成形は、次のように行うのが好ましい。内軸１となる断面円形の素材に対し、その軸心方向である一軸方向にのみ動作するプレス機により軸心方向の圧縮力を作用させて成形するのではなく、内軸１となる素材の一端部を、揺動かしめ具（図示せず）により熱間揺動鍛造して、その端部を徐々に筒形状から径方向外方に拡げ形成している。この揺動鍛造によれば加工硬化によりフランジ部７の基部の熱処理を不要とでき、さらに、軸部３１の大径外周面２４からフランジ部７の基部にわたる揺動鍛造された領域の表面は精度良く平滑状とされるため、切削や研磨加工などの２次加工を施すことなく、または、２次加工の時間を短縮させて、この領域を前記シール部材３５の良好なシール面とすることができる。
【００２３】
次に、図４において、軌道部材４ａ，４ｂが圧入されて装着される外輪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よりも開口端部側は、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ストレート状の内周面が形成され、外輪２の円筒部３４の両開口端部から、受圧肉部３６の両側部に夫々軌道部材４ａ，４ｂを圧入して装着している。
【００２４】
つまり、外輪２の内周面１２側が軌道部材４ａ，４ｂの取り付け周面とされ、外輪２の内周面１２は、軸心方向の左右両側の夫々において、軸心Ｃに平行な第１ストレート内周面１３と、傾斜する方向の第２ストレート内周面１４とを有している。第１ストレート内周面１３は、軸受の軸心Ｃに平行な方向にまっすぐであって軸心Ｃ方向に横断面形状が変化しない円筒内周面部であり、第２ストレート内周面１４は、第１ストレート内周面１３よりも外輪２の軸心方向中央側において形成されて、軸心Ｃに対して傾斜する方向にまっすぐの傾斜内周面部である。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おり、左右一方側の第１ストレート内周面１３とそれに連続する第２ストレート内周面１４と、他方側とは、縦断面において受圧肉部３６の軸心直交方向の仮想中心線により左右線対称とされている。また、断面台形の受圧肉部３６の左右両側周面が第２ストレート内周面１４，１４とされ、左右の第２ストレート内周面１４，１４の間は、断面台形の受圧肉部３６の最内周面２５が形成され、最内周面２５は、第１ストレート内周面１３，１３に平行である。
【００２５】
そして、断面湾曲形状の環状軌道部材４ａ，４ｂは夫々、前記第１ストレート内周面１３と前記第２ストレート内周面１４とに接触するよう、外輪２の内周面１２側に嵌め込まれている。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４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。
【００２６】
外輪２の内周面１２に圧入される軌道部材４ａ，４ｂは夫々、その外周面にプレス加工により形成された、外輪２の第１ストレート内周面１３に面接触する軸心Ｃに平行な方向にまっすぐの第３ストレート外周面１６と、外輪２の第２ストレート内周面１４に面接触する軸心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とを有している。一方、その内周面は、プレス加工により凹状となるアール形状とされて玉３ａ，３ｂの軌道面となる。
【００２７】
外輪２の縦断面において、図４に示すように、第２ストレート内周面１４と第１ストレート内周面１３との傾斜角度αは、３０°以上８０°以下に設定されている。この傾斜角度αを３０°以上とすることで軸心方向の荷重に対する負荷能力を高めることができ、さらに、８０°以下とすることで、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の外周面との隙間を大きくさせることがない。これにより、軌道部材４ａ，４ｂの夫々において、第３ストレート外周面１６と第４ストレート外周面１７を、外輪２の第１ストレート内周面１３と第２ストレート内周面１４に確実に面により接触させることができる。さらに、一般的に４０°程度に設定される接触角Θの方向の荷重を確実に受けることができる。
【００２８】
また、図３においては、内軸１の外周面１１側についても第３の軌道部材４ｃの取り付け周面とされ、軌道部材４ｃを設ける場合においても同様に、軌道部材４ｃを、内軸１の外周面１１に形成された軸心Ｃに平行な方向にまっすぐの第１ストレート外周面２６と、一定の角度にて軸心Ｃに対して傾斜する方向にまっすぐの第２ストレート外周面２７とに面により接触させるよう、内軸１の外周面１１側に設ければよい。そして、内軸１の第１ストレート外周面２６は、前記中径外周面２３の一部にて構成され、第２ストレート外周面２７は、中径外周面２３から大径外周面２４へと段付き形状とさせる第２軸方向荷重受圧肉部３８の傾斜側周面にて構成され、相互の傾斜角度は３０°以上８０°以下に設定されている。第２軸方向荷重受圧肉部３８は、内軸１の外周面１１の一端部寄りにおいて径方向外方へ隆起するよう形成されており、かつ、径方向外方に向かって軸方向幅寸法がしだいに縮小するよう形成されている。そして、第３の軌道部材４ｃにおいても、第１ストレート外周面２６に面接触する第３ストレート内周面２８と、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とを有している。
【００２９】
つまり、本発明において、内軸１の外周面１１および外輪２の内周面１２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とは別部材の軌道部材４が設けられ、取り付け周面は、軌道部材４が接触する軸心に平行な方向にまっすぐの第１ストレート周面と、軌道部材が接触する軸心に対して傾斜する方向にまっすぐの第２ストレート周面とを有しているといえる。これにより、断面湾曲状の軌道部材４を、取り付け周面の第１ストレート周面および第２ストレート周面に面により接触させることができるため、作用する径方向の荷重を第１ストレート周面を介して、及び、軸心方向の荷重を第２ストレート周面を介して、内軸１、外輪２に確実に伝達させることができ、さらに、第１ストレート周面と第２ストレート周面とにより、接触角方向の荷重を受けることができる。また、接触面圧を小さくさせることができる。
さらに、軌道部材４は、前記第１ストレート周面に面接触する軸心に平行な方向にまっすぐの第３ストレート周面と、前記第２ストレート周面に面接触する軸心に対して傾斜する方向にまっすぐの第４ストレート周面とを有しているといえる。この構成によれば、軌道部材４を内軸１、外輪２に対して確実に面により接触させて荷重を伝達させることができる。また、軌道部材４を取り付け周面に装着させる際に、軌道部材４の位置決めが簡単となり製作工数の低減が図れ、組み付けの寸法精度が良く、品質が安定したものとできる。さらに、荷重が作用しても軌道部材４がずれるおそれがない。
【００３０】
また、軌道部材４の厚さは、１．５ｍｍ以上４ｍｍ以下に設定されている。なお、この厚さは、プレス加工された後の寸法であり、断面形状の円弧に沿った全幅において、最小厚さが１．５ｍｍ以上であり、最大厚さが４ｍｍ以下とされている。これにより、小さな容量のプレス機を用いることにより軌道部材４を成型することができ、さらに、軌道部材４の軌道面において最大せん断応力が生じる深さの１０倍程度の厚さを有するために、軌道部材４は十分な強度を有する。そして、予め熱処理がされ硬度が高められたこの軌道部材４を用いることで、寿命を延ばすことができる。さらに、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。
【００３１】
図５は、図２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６は、図１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５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。
【００３２】
図５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６においては、外輪２側の軌道部材４ｂが図５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。
これにより、外輪２側の軌道部材４ｂにおいて、凹凸面部１８ａの凸部を、外輪２の内周面１２に食い込ませるよう軌道部材４ｂを装着させることにより、外輪２に嵌合する第１円周部５ａにおける径方向の弾発力と、その第１円周部５ａの周面に形成される凹凸面部１８ａ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。また、内軸１側の軌道部材４ｃについても、同様に効果的に廻り止めが可能となる。
【００３３】
図８は、外輪２側に設けられる軌道部材４ｂの変形例（図５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９は、内軸１側の軌道部材４ｃの変形例（図６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８と図９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いる。つまり、凹凸面部１８ａ，１８ｂと、接触角方向の玉３ｂの軌道接触部とを軸心方向に離すことにより、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ることができる。
【００３４】
凹凸面部１８ａ，１８ｂは、セレーション形状とすることができ、図７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。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。
【００３５】
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５と図８に示すように、外輪２の内周面１２の第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、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。
【００３６】
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６と図９に示すように、内軸１の外周面１１の第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、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。
【００３７】
また、図５と図８において、凹凸面部１８ａは、軌道部材４ｂ（４ａ）の第１円周部５ａの外周面が有する、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に形成されている。また、図６と図９において、凹凸面部１８ｂは、第３の軌道部材４ｃの第１円周部５ｂの内周面が有する第３ストレート内周面２８に形成されている。
【００３８】
そして、図１と図２に示すように、内軸１の一端部１ａには、車輪側部材をフランジ部７の取付面７ａに取り付ける際のガイドとなるガイド部材８を嵌め込んで取り付けている。図２に示すように、車輪側部材としては車輪のホイール４１とブレーキロータ４２がある。ガイド部材８は、内軸１（フランジ部７）と別部材とされ、内軸１の一端部１ａの端面に形成した凹穴３９に、接着や溶接によらずに、プレス機による圧入にて嵌め込み、フランジ部７の取付面７ａよりも突出状となる。ガイド部材８は、内軸１または外輪２の端部に圧入により嵌め込むことで装着できるため、取り付けが簡単であり、製作工数を低減させることができる。
ガイド部材８は、車輪側部材の金属材料とのイオン化傾向の差が鉄よりも小さい材質による金属メッキが施されたものとすることができ、さらに、このメッキがされた鋼板をプレス加工により段付きの有底短円筒形状として形成することができる。つまり、車輪側部材がアルミ製である場合に、例えば、ガイド部材８を亜鉛メッキされたものとすることにより、アルミとのイオン化傾向の差を鉄よりも小さくすることで、フランジ部７に取り付けられる車輪側部材とガイド部材８との間の隙間に浸入した水による電食を抑えることができる。
【００３９】
図１０は、軸部１の一端部１ａに嵌め込んだガイド部材８の半裁縦断面図であり、図２と図１０において、ガイド部材８は、内軸１の一端部１ａに形成した断面円形の凹穴３９に嵌め込ませる短円筒状の嵌込部１９と、この嵌込部１９の軸心方向一端部から径方向外方へ広がる環状平板部２０と、この環状平板部２０の外周縁から軸心に平行な方向に折れ曲がって延伸する円筒部２１とを有している。従って、この円筒部２１は、短円筒状の嵌込部１９と同軸とされ、嵌込部１９よりも径が大きい。そして、ガイド部材８の環状平板部２０の背面と、フランジ部７の取付面７ａとは接触することなく対面状となって相互の間に隙間ｇが形成されている。
フランジ部７の取付面７ａは、軸受装置の軸心Ｃに直交する平面として形成され、ガイド部材８の環状平板部２０においても軸心Ｃに直交する平面となるよう、ガイド部材８は取り付けられる。
【００４０】
さらに、図１０において、内軸１に形成した凹穴３９内には、ガイド部材８の嵌込部１９の軸心方向他端面を当接させる位置決め部４０が形成されている。図１０に示す位置決め部４０は凹穴３９の底壁面とされ、ガイド部材８を凹穴３９に圧入して嵌め込んだ際に、ガイド部材８の軸心方向の位置決めを行わせる規制部材である。ガイド部材８の嵌込部１９は、底壁３０を有して有底短円筒形状とされ、この底壁３０が凹穴３９の位置決め部４０に当接して、ガイド部材８の環状平板部２０がフランジ部７の固定面７ａと所定の隙間ｇを有するよう、ガイド部材８を凹穴３９に嵌め込む。なお、図示しないが、位置決め部４０は、凹孔３０の底壁面とする以外に、凹穴３９の内周面から内方へ突出する突出部や内鍔部とすることもできる。
【００４１】
ガイド部材８の嵌込部１９の外周面は、凹穴３９の内周面に密着して嵌合するよう構成され、嵌込部１９の外周面は、抜け止め用の凹凸面部（図示せず）が形成されるのが好ましい。例えば、嵌込部１９の外周面をセレーション形状とすることができる。
また、凹穴３９の開口角部には面取り部４３が形成されており、ガイド部材８の環状平板部２０の内周縁部においても、ガイド部材８の環状平板部２０がフランジ部７及び内軸１に接触することを防止している。
【００４２】
そして、フランジ部７の取付面７ａと、取付面７ａに対面状となるガイド部材８の環状平面２０との間の隙間ｇは、荷重が作用した際に生ずるフランジ部７のたわみによる軸心方向の変位量と、余裕寸法との和による値とされている。これにより、想定されるフランジ部７の軸心方向の変位量だけフランジ部７が変形しても、余裕寸法だけさらに隙間を残すことができ、フランジ部７が倒れる方向に変形してもフランジ部７の取付面７ａがガイド部座８の環状平板部２０に接触することがない。さらに、この隙間ｇを有するため、フランジ部７が変形しても、ガイド部材８がフランジ部７の変形を拘束することがなく、フランジ部７は作用する荷重に応じて弾性変形することができ、フランジ部７に集中応力が生ずることがない。なお、前記余裕寸法は、０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下とすることができ、隙間ｇにおいて異物の滞留を防止している。
【００４３】
本発明のガイド部材８の取り付け構造による作用について、図１０と、比較例を示す図１１により説明すると、図１１において、ガイド部材５０の環状平板部５１はフランジ部７の取付面７ａと隙間を有することなく接触している。この場合、フランジ部７に荷重が作用してフランジ部７が矢印Ａに示すように倒れる方向に変形した場合、フランジ部７の取付面７ａも軸心直交面から傾くように倒れる。これにより、凹穴５２に圧入にて嵌め込んだガイド部材５０は、接触している取付面７ａにより抜け出る方向に押し出されることとなる。しかし、本発明によれば、図１０に示すようにフランジ部７が倒れる方向に変形しても、隙間ｇにおいてその変形を逃がすことができ、内軸１または外輪２に圧入のみで嵌め込んだガイド部材８が、フランジ部７の変形により押し出されることが決してなく、ガイド部材８の脱落を防止でき、ガイド部材８を組み付けの際に嵌め込んだ初期状態のままとすることができる。
【００４４】
さらに、図１１の比較例において、ガイド部材５０の環状平板部５１とフランジ部７とは隙間を有さないため、ガイド部材５０の剛性が特に高い場合、フランジ部７に矢印Ａに示すように倒れる方向のモーメント荷重が作用すると、ガイド部材５０がフランジ部７の変形を抑えることとなる。これにより環状平板部５１の外周縁部と接するフランジ部７の基部おいて、局部的な集中応力が作用するおそれがある。フランジ部７の基部に応力が集中すると、内軸１の外周面１１に設けた軌道面に歪みを生じさせ、玉３ａ，３ｂの機能に影響を与えるおそれがある。しかし、図１０に示す本発明によれば、隙間ｇを設けることにより、フランジ部７は作用する荷重に応じて自由に弾性変形することができ、フランジ部７の基部に集中応力を生じさせず、軌道面や玉３ａ，３ｂに影響を与えることが決してない。
【００４５】
さらに、仮に、フランジ部７の基部側において取付面７ａから突出状となる円筒状のガイド部が、フランジ部７と一体として成形されていると、その部分においてフランジ部７の断面が急激に増大してフランジ部７の変形が拘束されるため、荷重が作用するとフランジ部７の基部において応力集中が生じてしまう。
しかし、ガイド部材８がフランジ部７と別部材とされ、隙間ｇを有することにより、フランジ部７はガイド部材８により変形が拘束されることなく、作用する荷重に応じて自由に弾性変形できるため、応力集中を生じさせることがない。
【００４６】
また、図１と図２に示す形態は、内軸１が回転側とされたものであり、内軸１に車輪側部材の取り付け用フランジ部７を形成し、内軸１にガイド部材８を嵌め込むようにしている。しかし、本発明は、図示しないが外輪２にフランジ部７を設けた外輪回転タイプの軸受装置にも適用できる。この場合、ガイド部材８は、外輪２の端部内周面に嵌め込むようにする。
さらに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、本発明を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】
【００４７】
【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３】図１の車輪用軸受装置の要部を示す断面図である。
【図４】図２の車輪用軸受装置の要部を示す断面図である。
【図５】図２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】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７】軌道部材の要部を示す横断面図である。
【図８】軌道部材の変形例を示す説明図である。
【図９】軌道部材の変形例を示す説明図である。
【図１０】本発明が有するガイド部材の取付け構造を説明する半裁縦断面図である。
【図１１】比較例となるガイド部材の取付け構造を説明する半裁縦断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
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
７  フランジ部
７ａ  取付面
８  ガイド部材
９  内輪部材
１１  外周面
１２  内周面
【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】
2006153054.tif 000007
【図６】
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【図７】
2006153054.tif 000009
【図８】
2006153054.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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