(57)【要約】【課題】軸受寿命の延命化を図ると共に高剛性で且つ耐荷重性能に優れた軸受ユニットを提供する。【解決手段】車体に対して車輪を回転自在に連結するためのハブ(スピンドル)１２に嵌合可能な回転輪(内輪)４と、当該内輪に対して相対回転可能に対向配置可能な静止輪(外輪)２と、内外輪の対向面にそれぞれ形成された軌道面(静止軌道面２ｓ、回転軌道面４ｓ)間に転動自在に組み込まれた複数の転動体6,8とを備え、スピンドルに内輪(回転輪構成体１６)を嵌合させた状態でスピンドルの軸端部を加締めることにより、内輪(回転輪構成体)をスピンドルに固定している軸受ユニットであって、加締め前における内輪(回転輪構成体)の軌道面の曲率半径Ｒ１は、加締め後における内輪(回転輪構成体)の軌道面の曲率半径Ｒ２に比べて大きく設定されている。【選択図】図２
2008095715.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体に対して車輪を回転自在に連結するためのスピンドルに嵌合可能な内輪と、当該内輪に対して相対回転可能に対向配置可能な外輪と、内外輪の対向面にそれぞれ形成された軌道面間に転動自在に組み込まれた複数の転動体とを備え、スピンドルに内輪を嵌合させた状態でスピンドルの軸端部を加締めることにより、内輪をスピンドルに固定している軸受ユニットであって、
加締め前における内輪の軌道面の曲率半径は、加締め後における内輪の軌道面の曲率半径に比べて大きく設定されていることを特徴とする軸受ユニット。
【請求項２】
加締め前における内輪の軌道面の曲率半径は、加締め後における軌道面の曲率半径に比べて、０.３％〜０.４％程度大きく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の軸受ユニット。
【請求項３】
加締め前における内輪の軌道面には、その曲率半径が加締め後における軌道面の曲率半径に比べて０.３％〜０.４％程度大きくなるように、研削処理が施されることを特徴とする請求項２に記載の軸受ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する軸受ユニットに関し、特に、加締め処理後における内輪の軌道溝の変形防止を図るための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の車輪(例えば、ディスクホイール)を車体(例えば、懸架装置(サスペンション))に対して回転自在に支持するための各種の軸受ユニットが知られている。その一例として図１(ａ)には、駆動輪用の軸受ユニットが示されており、当該軸受ユニットは、車体側に固定されて常時非回転状態に維持される静止輪(外輪)２と、静止輪２の内側に対向して設けられ且つ車輪側に接続されて車輪と共に回転する回転輪(内輪)４と、静止輪２と回転輪４との間に複列(例えば２列)で回転可能に組み込まれた複数の転動体6,8とを備えている。
【０００３】
この場合、静止輪２は中空円筒状を成しており、回転輪４の外周を覆うように配置されており、静止輪２と回転輪４との間には、軸受ユニット内部を密封するためのシール部材(車輪側のリップシール１０ａ、車体側のパックシール１０ｂ)が設けられている。なお、リップシール１０ａは、静止輪２の車輪側の固定面２ｎ-1に固定され、回転輪４の摺動面４ｎ-1に対して摺動自在に位置決めされており、一方、パックシール１０ｂは、静止輪２の車体側の固定面２ｎ-2に固定され、後述する回転輪構成体１６に対して摺動自在に位置決めされている。また、転動体6,8として図面では、玉を例示しているが、軸受ユニットの構成や種類に応じて、コロが適用される場合もある。
【０００４】
静止輪(外輪)２には、その外周側から外方に向って突出した固定フランジ２ａが一体成形されており、固定フランジ２ａの固定孔２ｂに固定用ボルト(図示しない)を挿入し、これを車体側に締結することで、静止輪２を図示しない懸架装置(ナックル)に固定することができる。また、回転輪(内輪)４には、例えば自動車のディスクホイール(図示しない)を支持しつつ共に回転する略円筒形状のハブ(スピンドル)１２が設けられており、ハブ１２には、ディスクホイールが固定されるハブフランジ１２ａが突設されている。
【０００５】
ハブフランジ１２ａは、静止輪(外輪)２を越えて外方(ハブ１２の半径方向外側)に向って延出しており、その延出縁付近には、周方向に沿って所定間隔で配置された複数のハブボルト１４が設けられている。この場合、複数のハブボルト１４をディスクホイールに形成されたボルト孔(図示しない)に差し込んでハブナット(図示しない)で締付けることにより、当該ディスクホイールをハブフランジ１２ａに対して位置決めして固定することができる。このとき、ハブ１２の車輪側に突設されたパイロット部１２ｄによって車輪の径方向の位置決めが成される。
【０００６】
また、ハブ１２(回転輪４)には、その車体側の嵌合面４ｎ-2に環状の回転輪構成体１６(ハブ１２と共に回転輪４を構成する内輪)が嵌合(外嵌)されるようになっている。この場合、例えば静止輪２と回転輪４との間に各転動体6,8を保持器１８で保持した状態で、回転輪構成体１６を嵌合面４ｎ-2に形成された段部１２ｂまで嵌合(外嵌)した後、ハブ１２の車体側端部の加締め領域１２ｃを塑性変形させて、当該加締め領域１２ｃを回転輪構成体１６の周端部１６ｓに沿って加締める(密着させる)ことで、当該回転輪構成体１６を回転輪４(ハブ１２)に固定することができる。
【０００７】
このとき、軸受ユニットには所定の予圧が付与された状態となり、この状態において、各転動体6,8は、互いに所定の接触角を成して静止輪２と回転輪４の軌道面(静止軌道面２ｓ、回転軌道面４ｓ)にそれぞれ接触して回転可能に組み込まれる。この場合、２つの接触点を結んだ作用線(図示しない)は、各軌道面2s,4sに直交し且つ各転動体6,8の中心を通り、軸受ユニットの中心線上の１点(作用点)で交わる。これにより背面組合せ形(ＤＢ)軸受が構成される。
【０００８】
なお、このような構成において、自動車走行中に車輪に作用した力は、全てディスクホイールから軸受ユニットを通じて懸架装置に伝達されることになり、その際、軸受ユニットには、各種の荷重(ラジアル荷重、アキシアル荷重、モーメント荷重など)が作用する。しかし、軸受ユニットは、上述したような背面組合せ形(ＤＢ)軸受となっているため、各種の荷重に対して高い剛性が維持される。
【０００９】
また、かかる軸受ユニットには、図示しない等速ジョイント(ＣＶＪ)が連結されるようになっている。具体的に説明すると、等速ジョイントと軸受ユニットとは、等速ジョイントの外輪(図示しない)を軸受ユニットの回転輪４(ハブ１２の加締め領域１２ｃ)に当接すると共に、等速ジョイントのスプライン軸(図示しない)を回転輪４(ハブ１２)のスプライン孔１２ｈに嵌入し、その嵌入先端をナット(図示しない)でパイロット部１２ｄに固定することで互いに連結されている。この構成において、例えばドライブシャフトの角度の変化に対応して当該等速ジョイントが自由に角度変化することで、所定トルクの駆動力が軸受ユニットを介してディスクホイールに円滑に伝達されることになる。
【００１０】
一方、図１(ｂ)には、従動輪用の軸受ユニットの一例が示されており、当該軸受ユニットにおいて、軸受ユニット内部を密封するためのシール部材として、車体側にはパックシールの代わりにカバー１０ｃが設けられている。カバー１０ｃは、車体側における軸受内部を軸受外部から密封するような円板形状を成しており、その基端は静止輪(外輪)２の固定面２ｎ-2に固定されている。なお、他の構成は上述した駆動輪用の軸受ユニット(図１(ａ))と同一であるため、図１(ｂ)上において同一符号を付して、その説明を省略する。
【００１１】
ところで、上述したような駆動輪用及び従動輪用の軸受ユニット(図１(ａ),(ｂ))において、回転輪４の軌道面(静止軌道面２ｓ、回転軌道面４ｓ)は、例えば軸受の転がり疲れ寿命や剛性、限界モーメント荷重などの特性を考慮して、最適な曲率半径に設定されている。具体的に説明すると、軌道面2s,4sの曲率半径を大きくすると、軸受の転がり疲れ寿命と剛性とが低下し、限界モーメント荷重が向上する。これに対して、軌道面2s,4sの曲率半径を小さくすると、軸受の転がり疲れ寿命と剛性とが向上し、限界モーメント荷重が低下する。従って、従来では、このように相反する特性のバランスをとって回転輪４の軌道面2s,4sの曲率半径が設定されている。
【００１２】
しかしながら、上述した従来の軸受ユニット(図１(ａ),(ｂ))のように、車体側端部の加締め領域１２ｃを塑性変形させて回転輪構成体１６を回転輪４(ハブ１２)に加締め固定する場合、そのときの加締め力の大きさによっては回転輪構成体１６が変形し、その回転軌道面４ｓの曲率半径が変化することで、上記特性のバランスが崩れてしまう場合がる。この場合、回転輪構成体１６の変形の態様としては、次に２つに大別される。
【００１３】
即ち、加締め領域１２ｃを塑性変形させた際に回転輪４(ハブ１２)の嵌合面４ｎ-2が膨張し、そのときの膨張量や膨張方向に応じて回転輪構成体１６がラジアル方向に変形する態様、また、加締め領域１２ｃを塑性変形させる圧力が回転輪構成体１６の周端部１６ｓに作用した際に、そのときの圧力分布により回転輪構成体１６の外径側が回転軌道面４ｓに向けて倒れ込むように変形する態様がある。
【００１４】
そこで、例えば特許文献１には、加締め前後の軸受ユニットの軸方向寸法を比較することで、回転輪構成体１６の変形状態を測定する技術が提案されている。しかし、かかる技術では、軸受全体の変形を測定することはできるが、回転輪構成体１６の回転軌道面４ｓの曲率半径の変化を測定することはできない。このため、例えば軸受全体に変形が生じなかったとしても回転軌道面４ｓの曲率半径が変化すると、上述した軸受の転がり疲れ寿命や剛性、限界モーメント荷重などの特性のバランスが崩れてしまう。
【００１５】
特に、回転軌道面４ｓの曲率半径の変化では、その曲率半径が最適な設計値よりも小さくなる傾向にあり、その場合、限界を超えるモーメント荷重が軸受に負荷されると、転動体８が回転軌道面４ｓを外れて転動するようになり、その結果、軸受を長期に亘って連続して使用することが困難になってしまう。
【特許文献１】特開２００１−５０８３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、軸受寿命の延命化を図ると共に高剛性で且つ耐荷重性能に優れた軸受ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
このような目的を達成するために、本発明は、車体に対して車輪を回転自在に連結するためのスピンドルに嵌合可能な内輪と、当該内輪に対して相対回転可能に対向配置可能な外輪と、内外輪の対向面にそれぞれ形成された軌道面間に転動自在に組み込まれた複数の転動体とを備え、スピンドルに内輪を嵌合させた状態でスピンドルの軸端部を加締めることにより、内輪をスピンドルに固定している軸受ユニットであって、加締め前における内輪の軌道面の曲率半径は、加締め後における内輪の軌道面の曲率半径に比べて大きく設定されている。
【００１８】
この場合、加締め前における内輪の軌道面の曲率半径は、加締め後における軌道面の曲率半径に比べて、０.３％〜０.４％程度大きく設定されている。また、加締め前における内輪の軌道面には、その曲率半径が加締め後における軌道面の曲率半径に比べて０.３％〜０.４％程度大きくなるように、研削処理が施される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、軸受寿命の延命化を図ると共に高剛性で且つ耐荷重性能に優れた軸受ユニットを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施の形態に係る軸受ユニットについて、添付図面を参照して説明する。
本実施の形態は、上述した駆動輪用及び従動輪用の軸受ユニット(図１(ａ),(ｂ))と同様に、スピンドル(ハブ)１２に内輪(回転輪構成体１６)を嵌合させた状態でハブ１２の軸端部(車体側端部)を加締めることにより、回転輪構成体１６をハブ１２に固定する軸受ユニットを想定する。そして、加締め前における回転輪構成体１６の軌道面(回転軌道面４ｓ)の曲率半径を、加締め後における回転輪構成体１６の回転軌道面４ｓの曲率半径に比べて大きく設定したことを特徴としている。なお、その他の構成は、上述した軸受ユニット(図１(ａ),(ｂ))と同様であるため、以下では、特徴部分の説明にとどめる。
【００２１】
本実施の形態の軸受ユニットにおいて、図２(ａ)には、加締め前における回転輪構成体１６の断面図が示されており、その回転軌道面４ｓの曲率半径はＲ１に設定されている。また、図２(ｂ)には、曲率半径Ｒ１の回転軌道面４ｓを有する回転輪構成体１６を嵌合面４ｎ-2に形成された段部１２ｂまで嵌合(外嵌)した後、ハブ１２の車体側端部の加締め領域１２ｃを塑性変形させて、当該加締め領域１２ｃを回転輪構成体１６の周端部１６ｓに沿って加締める(密着させる)ことで、当該回転輪構成体１６を回転輪４(ハブ１２)に固定した状態が示されている。
【００２２】
この場合、加締め後における回転軌道面４ｓの曲率半径をＲ２とすると、加締め前における回転軌道面４ｓの曲率半径Ｒ１は、加締め後における回転軌道面４ｓの曲率半径Ｒ２に比べて、０.３％〜０.４％程度大きく設定(Ｒ１＝1.003〜1.004×Ｒ２)することが好ましい。このとき、加締め前における回転輪構成体１６の回転軌道面４ｓには、その曲率半径Ｒ１が加締め後における回転軌道面４ｓの曲率半径Ｒ２に比べて０.３％〜０.４％程度大きくなるように、研削処理が施される。なお、研削処理は、既存の研削機械を利用して行えば良いので、その説明は省略する。
【００２３】
ここで、加締め前における回転軌道面４ｓの曲率半径Ｒ１の設定方法としては、まず、駆動輪用及び従動輪用の軸受ユニットに用いる回転輪構成体１６を複数用意し、それぞれの回転軌道面４ｓの曲率半径を測定する。この場合、回転軌道面４ｓは、例えば軸受の転がり疲れ寿命や剛性、限界モーメント荷重などの特性を考慮して、その曲率半径は、予め転動体８の輪郭に合わせた一定の最適値に設定されている。このため、複数の回転輪構成体１６の回転軌道面４ｓの曲率半径は、相互に略同一値をとる。
【００２４】
次に、最適値に設定された回転輪構成体１６をスピンドル(ハブ)１２に嵌合(外嵌)した状態で、ハブ１２の車体側端部の加締め領域１２ｃを回転輪構成体１６の周端部１６ｓに沿って加締めることで、当該回転輪構成体１６を回転輪４(ハブ１２)に固定する。なお、加締め処理では、既存の揺動加締め処理を加締め領域１２ｃに施した。このとき、加締め後における回転輪構成体１６の回転軌道面４ｓの曲率半径の変化を測定する。そして、かかる測定を複数の回転輪構成体１６の全てについて行った後、各変化量の合計を測定回数で割算することで、曲率半径の変化量の平均値をとる。
【００２５】
出願人の実験結果では、このとき得られた平均値は、最適値よりも０.３％〜０.４％程度小さくなることが判明した。そこで、加締め前における回転輪構成体１６の回転軌道面４ｓに研削処理を施して、その曲率半径Ｒ１を最適値よりも０.３％〜０.４％程度大きく設定した。これによれば、加締め後における回転軌道面４ｓの曲率半径Ｒ２を最適値にすることができる。この結果、軸受寿命の延命化を図ると共に高剛性で且つ耐荷重性能に優れた軸受ユニットを実現することができる。
【００２６】
なお、上述した実施の形態では、静止輪(外輪)２と回転輪(内輪)４の双方にフランジ(固定フランジ２ａ、ハブフランジ１２ａ)を設けた軸受ユニット(図１(ａ),(ｂ))を例示したが、これに限定されることは無く、ハブ１２の軸端部(車体側端部)を加締めることで回転輪構成体１６をハブ１２に固定する軸受ユニットであれば、任意の軸受に適用することができる。例えば、外内輪2,4のいずれか一方のフランジを設けたタイプの軸受や、等速ジョイントのスプライン軸を止め輪により回転輪４(ハブ１２)のスプライン孔１２ｈに対して抜け止め固定するタイプの軸受にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】(ａ)は、駆動輪用の軸受ユニットの構成を示す断面図、(ｂ)は、従動輪用の軸受ユニットの構成を示す断面図。
【図２】(ａ)は、加締め前における回転輪構成体の全体を示す断面図、(ｂ)は、加締め後における回転輪構成体を一部拡大して示す断面図。
【符号の説明】
【００２８】
２  静止輪(外輪)
４  回転輪(内輪)
6,8  転動体
１２  ハブ(スピンドル)
１６  内輪(回転輪構成体)
Ｒ１  加締め前における内輪(回転輪構成体)の軌道面の曲率半径
Ｒ２  加締め後における内輪(回転輪構成体)の軌道面の曲率半径
【図１】
2008095715.tif 000003
【図２】
2008095715.tif 000004