(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周に複列の軌道面を有する外方部材と、これら軌道面に対向する軌道面を有する内方部材と、対向する軌道面間に介在した複列の転動体とを備え、上記内方部材が、車輪取付用のハブフランジを外周に有し中心に貫通孔を有するハブ輪と、このハブ輪のインボード側端の外周に嵌合した内輪とでなり、これらハブ輪および内輪に前記各列の軌道面を形成し、前記ハブ輪の前記貫通孔に等速ジョイントの外輪のステム部が挿通されこのステム部の先端に螺合するナットの締め付けにより前記ハブ輪が等速ジョイントの外輪と結合されて前記内輪のインボード側に向く端面が前記等速ジョイントの外輪に設けられたアウトボード側に向く段面に押し付けられる駆動輪支持用の車輪用軸受装置において、
前記内輪の内周面に、この内輪のインボード側の端面まで続く段差部を設け、前記ハブ輪の加締加工により前記内輪の前記段差部に係合する塑性変形部分を設け、前記内輪の前記段差部の深さは、前記ハブ輪の前記塑性変形部分の係合により車両への組立工程における内輪の抜けを防止できる程度に小さな深さとし、前記塑性変形部分は全周を拡径させる拡径加締めされた部分であってこの塑性変形部分の前記段差部内の端面側に向く面はこの段差部内の端面に隙間なく接触し、この塑性変形部分は前記内輪の端面から突出しないものとし、前記内輪の前記段差部に続く内径面部分であるハブ輪嵌合面を研削仕上げ面として、このハブ輪嵌合面と前記段差部内の端面との繋がり部を尖り形状とし、前記内輪は表面から芯部までの全体を焼入れ処理により硬化させた車輪用軸受装置。
【請求項２】
請求項１において、前記段差部内の前記端面を内輪の軸方向に対して傾斜したテーパ面とした車輪用軸受装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記繋がり部の軸方向範囲を、ボール接触角の延長線上にかからない範囲とした車輪用軸受装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記ハブ輪の軌道面は焼入れ処理した表面硬化処理面とし、前記加締加工部は非熱処理部とした車輪用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車等の車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、駆動輪支持用の車輪用軸受装置として、図４および図５に示すものが提案されている（例えば特許文献１）。これは、外方部材２１と内方部材２２の対向する軌道面２３，２４間に複数にボール２５を介在させ、上記内方部材２２を、車輪取付用のハブフランジ２９ａを外周に有するハブ輪２９と、このハブ輪２９のインボード側端の外周に嵌合した内輪３０とで構成した形式のものである。ハブ輪２９の中心の貫通孔３１には、等速ジョイントの外輪３３のステム部３３ａが挿通されてスプライン嵌合され、等速ジョイント外輪３３の段面３３ｂが内輪３０のインボード側端面３０ａに押し当てられる。この状態で、前記ステム部３３ａの先端にナット３４を螺合させることにより、等速ジョイント外輪３３とナット３４とで内方部材２２が幅締めされる。
【０００３】
この提案例では、ハブ輪２９のインボード側端部の外周に形成した段部３５に内輪３０を外嵌させると共に、内輪３０のインボード側端部の内周に段差部３６を形成し、ハブ輪２９のインボード側端を前記内輪３０の段差部３６に加締めている。これにより、車両への組付け時に発生する外力による内輪３０の抜けを防止している。
【特許文献１】特開平９−１６４８０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記した車輪用軸受装置では、以下のような問題が有る。
（１）ハブ輪２９の加締部２９ｂが大きいため、内輪３０のインボード側端部を形成する段差部３６の径方向段差を、図５のように半径差で５〜７mm程度とする必要がある。このように段差部３６の段差を大きくすると、内輪３０のインボード側端面３０ａの面積が小さくなるので、等速ジョイント外輪３３の段面３３ｂとの接触面圧が大きくなる。そのため、実車において、摩耗や異音発生の原因となる。
（２）ハブ輪２９の加締部２９ｂを内輪３０のインボード側端より内側（アウトボード側）に収めようとすると、内輪３０の段差部３６の軸方向長さを、図５のように７〜８mm程度にする必要がある。このように内輪段差部３６の軸方向長さが長くなると、ボール接触角を成す直線上に内輪段差部３６が位置する傾向があり、そのため、運転時の負荷荷重による内輪変形が大きくなって短寿命となる可能性がある。また、内輪段差部３６の軸方向長さが長くなると、それだけハブ輪２９に対する内輪３０の嵌め合い長さ（面積）が減少するので、内輪クリープが発生し、軸受寿命が低下する可能性がある。これらの問題は、内輪全体の幅寸法を長くすれば回避できるが、それでは軸方向に余分なスペースが必要になる。
（３）また、ハブ輪２９の加締部２９ｂが大きいことから、揺動加締加工において、加締工具が内輪３０と干渉し、加工が困難である。
【０００５】
そこで、内輪の内周面に、内輪端面の内周縁に相当する深さの段差部を設け、ハブ輪の加締加工により、内輪の前記段差部に係合する塑性変形部分を設けたものを提案した（特願２００４−３０５００９号）。
この提案例によれば、内輪の段差部を内輪端面の内周縁というごく限られた範囲の深さとしたため、内輪の抜け耐力を確保しながら、段差部をできるだけ小さなものとできる。このため、段差部を設けながら内輪端面の面積の減少を少なくできて、等速ジョイント外輪の段面との接触面圧の増加が抑制され、摩耗や異音の発生を防止できる。
しかし、車両への組付工程で発生する外力により、内輪がハブ輪に対して僅かに軸方向に移動することがある。移動したままであると、内外の軌道面の位置関係がずれるため、軸受寿命などの軸受機能に悪影響が生じる。そのため、内輪の移動を戻す処理が必要となり、車両への組付工程が煩雑となる。
【０００６】
この発明の目的は、軸受機能へ悪影響を及ぼすことなく、車両への組付工程における内輪抜けを防止でき、かつ上記組付工程における内輪移動量を小さくすることができる車輪用軸受装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面を有する外方部材と、これら軌道面に対向する軌道面を有する内方部材と、対向する軌道面間に介在した複列の転動体とを備え、上記内方部材が、車輪取付用のハブフランジを外周に有し中心に貫通孔を有するハブ輪と、このハブ輪のインボード側端の外周に嵌合した内輪とでなり、これらハブ輪および内輪に前記各列の軌道面を形成し、前記ハブ輪の前記貫通孔に等速ジョイントの外輪のステム部が挿通されこのステム部の先端に螺合するナットの締め付けにより前記ハブ輪が等速ジョイントの外輪と結合されて前記内輪のインボード側に向く端面が前記等速ジョイントの外輪に設けられたアウトボード側に向く段面に押し付けられる駆動輪支持用の車輪用軸受装置において、
前記内輪の内周面に、この内輪のインボード側の端面まで続く段差部を設け、前記ハブ輪の加締加工により前記内輪の前記段差部に係合する塑性変形部分を設け、前記内輪の前記段差部の深さは、前記ハブ輪の前記塑性変形部分の係合により車両への組立工程における内輪の抜けを防止できる程度に小さな深さとし、前記塑性変形部分は全周を拡径させる拡径加締めされた部分であってこの塑性変形部分の前記段差部内の端面側に向く面はこの段差部内の端面に隙間なく接触し、この塑性変形部分は前記内輪の端面から突出しないものとし、前記内輪の前記段差部に続く内径面部分であるハブ輪嵌合面を研削仕上げ面として、このハブ輪嵌合面と前記段差部内の端面との繋がり部を尖り形状とし、前記内輪は表面から芯部までの全体を焼入れ処理により硬化させたものである。
【０００８】
この構成によると、内輪の内周面に段差部を設け、ハブ輪の加締加工による塑性変形部分を前記段差部に係合させたので、車両への組付工程において発生する外力による内輪のハブ輪からの抜けを防止できる。内輪の段差部は、ハブ輪の塑性変形部分の係合により車両への組立工程における内輪の抜けを防止できる程度に小さな深さとしたため、内輪の抜け耐力を確保しながら、段差部をできるだけ小さなものとできる。このため、段差部を設けながら内輪端面の面積の減少を少なくできて、等速ジョイント外輪の段面との接触面圧の増加が抑制され、摩耗や異音の発生を防止できる。内輪の抜けが問題となるのは、車両への組付工程であり、組付完了後は等速ジョイント外輪とねじ止め等で強固に結合されるため、上記のように小さな段差部であっても、必要な抜け耐力が確保できる。
また、段差部に続く内径部分であるハブ輪嵌合面を研削仕上げ面として、このハブ輪嵌合面と前記段差部内の端面との繋がり部を尖り形状としたので、前記塑性変形部分の前記段差部への密着が増す。このため、前記組付工程で外力が作用したときのハブ輪に対する内輪の移動量を小さくできる。
このように、この車輪用軸受装置では、軸受機能へ悪影響を及ぼすことなく、車両への組立工程における内輪抜けを防止でき、かつ組付工程における内輪移動量を小さくすることができる。
【０００９】
この発明において、前記段差部内の前記端面を内輪の軸方向に対して傾斜したテーパ面としても良い。
内輪の段差部内の前記端面を軸方向に対して傾斜したテーパ面とした場合、ハブ輪の塑性変形部分が加締加工されるときに、隙間なく接触するように塑性変形し、段差部との係合の信頼性が優れたものとなる。そのため、塑性変形部分の加締加工が容易である。
【００１０】
この発明において、前記繋がり部の軸方向範囲を、ボール接触角の延長線上にかからない範囲としても良い。
前記繋がり部の軸方向範囲が、ボール接触角の延長線上にかかる場合は、運転時の負荷荷重による内輪の変形が大きくなる可能性がある。上記のように軸方向範囲を、ボール接触角の延長線上にかからない範囲とすると、抜け耐力を確保しながら、運転時の負荷荷重による内輪の変形を小さくできるので、前記繋がり部の尖り形状が潰れることがなく、長期にわたり内輪移動量低減効果が維持される。
【００１１】
この発明において、前記ハブ輪の軌道面は焼入れ処理した表面硬化処理面とし、前記加締加工部は非熱処理部としても良い。
ハブ輪の軌道面は転動寿命の向上の点から、表面硬化処理面として硬度を高くすることが好ましいが、加締加工を行う部分は、加締加工の容易性の点から非熱処理部とすることが好ましい。内輪は、小部品であって軌道面を有し、かつハブ輪に内径面が嵌合することから、表面から芯部までの全体を焼入れ処理により硬化させたものとすることが、転動寿命や嵌合面の耐摩耗性の向上の点で好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面を有する外方部材と、これら軌道面に対向する軌道面を有する内方部材と、対向する軌道面間に介在した複列の転動体とを備え、上記内方部材が、車輪取付用のハブフランジを外周に有し中心に貫通孔を有するハブ輪と、このハブ輪のインボード側端の外周に嵌合した内輪とでなり、これらハブ輪および内輪に前記各列の軌道面を形成し、前記ハブ輪の前記貫通孔に等速ジョイントの外輪のステム部が挿通されこのステム部の先端に螺合するナットの締め付けにより前記ハブ輪が等速ジョイントの外輪と結合されて前記内輪のインボード側に向く端面が前記等速ジョイントの外輪に設けられたアウトボード側に向く段面に押し付けられる駆動輪支持用の車輪用軸受装置において、前記内輪の内周面に、この内輪のインボード側の端面まで続く段差部を設け、前記ハブ輪の加締加工により前記内輪の前記段差部に係合する塑性変形部分を設け、前記内輪の前記段差部の深さは、前記ハブ輪の前記塑性変形部分の係合により車両への組立工程における内輪の抜けを防止できる程度に小さな深さとし、前記塑性変形部分は全周を拡径させる拡径加締めされた部分であってこの塑性変形部分の前記段差部内の端面側に向く面はこの段差部内の端面に隙間なく接触し、この塑性変形部分は前記内輪の端面から突出しないものとし、前記内輪の前記段差部に続く内径面部分であるハブ輪嵌合面を研削仕上げ面として、このハブ輪嵌合面と前記段差部内の端面との繋がり部を尖り形状とし、前記内輪は表面から芯部までの全体を焼入れ処理により硬化させたため、軸受機能へ悪影響を及ぼすことなく、車両への組立工程における内輪抜けを防止でき、かつ上記組付工程における内輪移動量を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
この発明の一実施形態を図１ないし図３と共に説明する。この実施形態は、第３世代型の内輪回転タイプで、かつ駆動輪支持用の車輪用軸受装置に適用したものである。なお、この明細書において、車両に取付けた状態で車両の車幅方向外側寄りとなる側をアウトボード側と言い、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。
この車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面３を形成した外方部材１と、これら各軌道面３に対向する軌道面４を形成した内方部材２と、これら外方部材１および内方部材２の軌道面３，４間に介在した複列の転動体５とで構成される。この車輪用軸受装置は、複列のアンギュラ玉軸受型とされていて、転動体５はボールからなり、各列毎に保持器６で保持されている。上記各軌道面３，４は断面円弧状であり、各軌道面３，４はボール接触角θが背面合わせとなるように形成されている。外方部材１と内方部材２の間の軸受空間の両端は、シール７，８によりそれぞれ密封されている。
【００１４】
外方部材１は固定側の部材となるものであって、車体の懸架装置（図示せず）におけるナックルに取付けるフランジ１ａを外周に有し、全体が一体の部品とされている。
内方部材２は回転側の部材となるものであって、外周に車輪取付用のハブフランジ９ａを有するハブ輪９と、このハブ輪９の軸部９ｂのインボード側端の外周に嵌合した内輪１０とでなる。これらハブ輪９および内輪１０に前記各列の軌道面４が形成されている。ハブ輪９は中心に貫通孔１１を有し、その軌道面４は、焼入れ処理による表面硬化処理面とされている。また、内輪１０は、表面から芯部までの全体が焼入れ処理により硬化させてある。
【００１５】
図２に拡大断面図で示すように、ハブ輪９のインボード側端の外周には、ハブ輪９の他の部分の外周よりも小径となった段差部状の内輪嵌合面部１５が形成され、この内輪嵌合面部１５に内輪１０が嵌合する。内輪１０の内周面におけるインボード側端には、この内輪１０のインボード側の端面１０ａまで続き、この端面１０ａの内周縁に相当する深さの段差部１６が設けられる。この段差部１６は、内輪１０の軌道面４のボール接触角θの延長線Ｌ（図２）よりもインボード側に位置している。段差部１６の内面は、円筒面からなるストレート部１６ａと、このストレート部１６ａの端部から内輪１０の内周面に続く端面１６ｂとでなる形状とされている。この端面１６ｂは、内輪１０の軸方向に対して傾斜したテーパ面とされている。
【００１６】
段差部１６は旋削加工され、この旋削加工の後に段差部１６に続く内輪内径面部分であるハブ輪嵌合面１０ｂが研削されて仕上げ面とされる。これにより、図３（Ａ）に拡大断面図で示すように、前記ハブ輪嵌合面１０ｂと前記段差部１６内の端面１６ｂとの繋がり部１６ｂａが尖り形状とされる。前記繋がり部１６ｂａの軸方向範囲Ｗ（図２）は、前記ボール接触角θの延長線Ｌ上にかからない範囲とされている。この繋がり部１６ｂａの軸方向範囲Ｗは、Ｗ＞０（すなわち、図３の繋がり部１６ｂａが、接触角の延長線Ｌの右側／インボード側に位置すること）という範囲のことである。
【００１７】
比較例として、図３（Ｂ）には、前記ハブ輪嵌合面１０ｂを研削した後で、前記段差部１６を旋削加工した場合の拡大断面図を示している。この比較例では、前記ハブ輪嵌合面１０ｂと前記段差部１６内の端面１６ｂとの繋がり部１６ｂａがＲ０．３（mm）の断面円弧状の曲面部となっている。
【００１８】
ハブ輪９のインボード側端には、内輪１０の段差部１６の内面におけるテーパ面とされた上記端面１６ｂに係合する塑性変形部分９ｂが、加締加工により設けてある。なお、図２は塑性変形部分９ｂの加締加工後の状態を示す。塑性変形部分９ｂは、内輪１０の端面１０ａから突出しないものとしてある。また、塑性変形部分９ｂは、段差部１６のストレート部１６ａとの間に径方向の隙間が生じるように形成されている。上記加締加工は、プレス加工等の方法で全周に渡り行われる。この加締加工は、ハブ輪９のインボード側端の全周を拡径させる拡径加締めによって行われる。ハブ輪９の加締加工を行う塑性変形部分９ｂは非熱処理部とされている。また、ハブ輪９の加締加工を行う塑性変形部分９ｂは、加締前の状態では円筒状の部分とされ、その円筒状部分は、ハブ輪９の他の箇所よりも内径が大きくて肉厚が薄い部分とされる。
【００１９】
なお、この発明の車輪用軸受装置は、例えば小型乗用車から大型乗用車にわたる一般的な乗用車に適用されるものであり、これら一般的な乗用車に適用される各部の寸法のものとされている。
【００２０】
この車輪用軸受装置の車両への組付けにおいては、等速ジョイント１２の片方の継手部材となる外輪１３のステム部１３ａをハブ輪９の貫通孔１１に挿通させ、ステム部１３ａの外周のスプライン１３ａａと貫通孔１１の内周面のスプライン溝１１ａとをスプライン嵌合させ、ステム部１３ａの先端に螺合するナット１４の締め付けにより、等速ジョイント外輪１３を内方部材２に結合する。このとき、等速ジョイント外輪１３に設けられたアウトボード側に向く段面１３ｂが、内輪１０のインボード側に向く端面１０ａに押し付けられ、等速ジョイント外輪１３とナット１４とで内方部材２が幅締めされる。
車輪取付用のハブフランジ９ａはハブ輪９のアウトボード側端に位置しており、このハブフランジ９ａにブレーキロータを介して車輪（いずれも図示せず）がボルト１７で取付けられる。
【００２１】
この構成の車輪用軸受装置によると、内輪１０の内周面に段差部１６を設け、ハブ輪９の加締加工による塑性変形部分９ｂを前記段差部１６に係合させたので、車両への組付工程において発生する外力による内輪１０のハブ輪９からの抜けを防止できる。内輪１０の段差部１６は、内輪１０の内周縁というごく限られた範囲のものとしたため、内輪１０の抜け耐力を確保しながら、段差部１６をできるだけ小さなものとできる。このため、段差部１６を設けながら内輪１０の端面１０ａの面積の減少が少なく、等速ジョイント外輪１３の段面１３ｂとの接触面圧の増加が抑制され、摩耗や異音の発生を防止できる。
【００２２】
また、段差部１６に続く内径部分であるハブ輪嵌合面１０ｂを研削仕上げ面として、このハブ輪嵌合面１０ｂと前記段差部１６内の端面１６ｂとの繋がり部１６ｂａを尖り形状としたので、加締加工による前記塑性変形部分９ｂの前記段差部１６への密着が増し、車両への組付工程で外力が作用したときのハブ輪９に対する内輪１０の移動量を小さくできる。
【００２３】
次の表１は、内輪段差部１６を図３（Ａ）の構造としたこの実施形態の車輪用軸受装置と、図３（Ｂ）に示す内輪段差部の構造とした比較例の車輪用軸受装置について、内輪引抜き試験を行った結果を示す。この場合の加締加工力は１４０ｋＮであり、内輪移動量は２０ｋＮ負荷時のものである。
【００２４】
【表１】
0005283315.tif 000002
【００２５】
この試験結果から、比較例の場合の内輪移動量（４７〜５０μｍ）に比べて、実施形態の場合の内輪移動量（３０〜３３μｍ）が小さくなっていることが分かる。
【００２６】
また、この実施形態では、段差部１６内の端面１６ｂを、内輪１０の軸方向に対して傾斜したテーパ面としたので、この端面１６ｂを垂直面とする場合に比べて、ハブ輪９の塑性変形部分９ｂが加締加工されるときに、隙間なく接触するように塑性変形し、段差部１６との係合の信頼性が優れたものとなる。そのため、塑性変形部分９ｂの加締加工が容易である。
【００２７】
また、段差部１６内の端面１６ｂとの繋がり部１６ｂａの軸方向範囲Ｗ（図２）をボール接触角θの延長線Ｌ上にかからない範囲としているので、車両への組付工程での負荷荷重による内輪変形で前記繋がり部１６ｂａの尖り形状が潰れることがなく、安定した内輪移動量低減効果が維持される。
【００２８】
さらに、この車輪用軸受装置では、ハブ輪９における軌道面４を焼入れ処理した表面硬化処理面としているため、転動寿命を確保できる。加締加工部である塑性変形部分９ｂは非熱処理部としているため、加締加工を容易に行える。内輪１０は小部品であって軌道面４を有し、かつハブ輪９に内径面が嵌合することから、前記したように表面から芯部までの全体を焼入れ処理により硬化させたものとすることで、転動寿命に優れ、かつ嵌合面の耐摩耗性に優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明の一実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。
【図２】同車輪用軸受装置の部分拡大断面図である。
【図３】（Ａ）は図２におけるＡ部の拡大断面図、（Ｂ）は前記Ａ部を別の構造とした比較例の拡大断面図である。
【図４】従来例の断面図である。
【図５】従来例の部分拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１…外方部材
２…内方部材
３…外方部材の軌道面
４…内方部材の軌道面
５…転動体
９…ハブ輪
９ａ…ハブフランジ
９ｂ…塑性変形部分
１０…内輪
１０ａ…内輪端面
１０ｂ…ハブ輪嵌合面
１１…貫通孔
１６…内輪の段差部
１６ｂ…内輪段差部内の端面
１６ｂａ…内輪の繋がり部
Ｗ…内輪繋がり部の軸方向範囲
【図１】
0005283315.tif 000003
【図２】
0005283315.tif 000004
【図３】
0005283315.tif 000005
【図４】
0005283315.tif 000006
【図５】
0005283315.tif 000007