(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、
一端部に車輪取付フランジを一体に有し、この車輪取付フランジ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所定のシメシロを介して圧入された少なくとも一つの内輪からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、
この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体とを備え、
前記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り前記内輪が軸方向に固定された車輪用軸受装置において、
前記小径段部の加締前の端部が中空状の円筒部として形成され、この円筒部の外周面に０．５〜１．０ｍｍの深さで、前記内輪の内側転走面の大径端に対応する位置から前記内輪の大端面を越えて円筒状の溝底を有する環状溝が形成され、この環状溝の両側に所定の曲率半径Ｒｉ、Ｒｏからなる円弧面が形成され、これら円弧面のうちインナー側の円弧面の曲率半径Ｒｉがアウター側の円弧面の曲率半径Ｒｏよりも小さく、Ｒ１〜１０の範囲に設定されると共に、
前記小径段部に高周波焼入れによって所定の硬化層が形成され、この硬化層が前記環状溝におけるアウター側の円弧面の起点で止められていることを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項２】
前記硬化層の表面硬さが５０〜６４ＨＲＣの範囲に設定されると共に、前記加締部が鍛造後の表面硬さ２５ＨＲＣ以下の生のまま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】
前記内輪の加締部側の面取り部が、所定の曲率半径ｒ１からなる円弧面を有し、前記環状溝におけるインナー側の円弧面の曲率半径Ｒｉよりも小さく、Ｒ１．０〜２．５の範囲に設定されている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
【請求項４】
前記円筒部における前記内輪の加締部側の大端面からの深さが前記環状溝の幅よりも小さく設定されている請求項１乃至３いずれか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変形を抑えると共に、ハブ輪の強度を高めて耐久性の向上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は、懸架装置に対して車輪を複列の転がり軸受を介して回転自在に支承するもので、駆動輪用のものと従動輪用のものとがある。この車輪用軸受装置には、所望の軸受剛性を有し、ミスアライメントに対しても耐久性を発揮すると共に、燃費向上の観点から回転トルクが小さい複列アンギュラ玉軸受が多用されている。その従来構造の代表的な一例として、図３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。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（図面左側）、中央寄り側をインナー側（図面右側）という。
【０００３】
この車輪用軸受装置は第３世代と称され、ハブ輪５１と内輪５２と外輪５３、および複列のボール５４、５４を備えている。ハブ輪５１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５５を一体に有し、外周にアウター側の内側転走面５１ａと、この内側転走面５１ａから軸方向に延びる小径段部５１ｂが形成されている。また、車輪取付フランジ５５の円周等配位置には車輪を固定するためのハブボルト５６が植設されている。
【０００４】
ハブ輪５１の小径段部５１ｂには、外周にインナー側の内側転走面５２ａが形成された内輪５２が圧入されている。そして、ハブ輪５１の小径段部５１ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部５１ｃにより、ハブ輪５１に対して内輪５２が軸方向へ抜けるのを防止している。
【０００５】
外輪５３は、外周に車体取付フランジ５３ｂを一体に有し、内周に複列の外側転走面５３ａ、５３ａが形成されている。これら複列の外側転走面５３ａ、５３ａと、これらに対向する内側転走面５１ａ、５２ａの間には複列のボール５４、５４が転動自在に収容されている。
【０００６】
ハブ輪５１は、炭素の含有量が０．４０〜０．８０重量％である炭素鋼製の素材に鍛造を施すことにより一体に形成され、斜格子で示した部分、すなわち、車輪取付フランジ５５の基部から内側転走面５１ａ、および小径段部５１ｂに亙って高周波焼入れ等によって表面が硬化処理されている。なお、加締部５１ｃは、鍛造後の素材表面硬さの生のままとしている。一方、内輪５２は、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼のような高炭素鋼製とし、芯部まで焼入れ硬化されている。
【０００７】
これにより、低コストで充分な耐久性を有する車輪用軸受装置が実現でき、加締部５１ｃに亀裂等の損傷が発生することを防止すると共に、この加締部５１ｃによりハブ輪５１に固定される内輪５２の直径が実用上問題になる程度変化するのを防止できる。そして、この内輪５２がその固定作業に伴って損傷する可能性を低くすると共に、予圧を適正値に維持でき、しかも部品点数、部品加工、組立工数の削減によってコスト低減が図れる。
【特許文献１】特開平１１−１２９７０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
然しながら、この従来の車輪用軸受装置において、ハブ輪５１における小径段部５１ｂの端部を揺動加締する際、内輪５２が径方向外方に押し広げられることになり、内輪５２が変形するのは否めない。ここで、内輪５２の幅寸法を長くして剛性を高めることもできるが、内輪５２の幅が長くなれば軽量・コンパクト化が阻害されるだけでなく、コストアップの要因になって好ましくない。加締加工によって内輪５２に発生するフープ応力は内輪押込み量（加締量）と相関関係があり、内輪押込み量が大きくなるとフープ応力が増加する傾向にある。したがって、内輪割れ等に繋がる過大フープ応力、例えば、２５０ＭＰａ以上のフープ応力の発生を防止するためには、内輪押込み量を小さくする必要があるが、単にこの内輪押込み量を小さくするだけでは内輪押込み量が不足して内輪５２の固定力を確保することができないため、フープ応力を抑えると共に、適切な内輪押込み量が得られる手法等が求められていた。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもので、ハブ輪の揺動加締によって内輪が固定された第１乃至第３世代構造の車輪用軸受装置において、加締加工に伴う内輪の変形を抑えると共に、ハブ輪の強度・耐久性の向上を図っ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】
【００１０】
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、この車輪取付フランジ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所定のシメシロを介して圧入された少なくとも一つの内輪からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体とを備え、前記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り前記内輪が軸方向に固定された車輪用軸受装置において、前記小径段部の加締前の端部が中空状の円筒部として形成され、この円筒部の外周面に０．５〜１．０ｍｍの深さで、前記内輪の内側転走面の大径端に対応する位置から前記内輪の大端面を越えて円筒状の溝底を有する環状溝が形成され、この環状溝の両側に所定の曲率半径Ｒｉ、Ｒｏからなる円弧面が形成され、これら円弧面のうちインナー側の円弧面の曲率半径Ｒｉがアウター側の円弧面の曲率半径Ｒｏよりも小さく、Ｒ１〜１０の範囲に設定されると共に、前記小径段部に高周波焼入れによって所定の硬化層が形成され、この硬化層が前記環状溝におけるアウター側の円弧面の起点で止められている。
【００１１】
このように、ハブ輪の小径段部に内輪が圧入され、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り、ハブ輪に対して内輪を軸方向に固定したセルフリテイン構造の車輪用軸受装置において、小径段部の加締前の端部が中空状の円筒部として形成され、この円筒部の外周面に０．５〜１．０ｍｍの深さで、内輪の内側転走面の大径端に対応する位置から内輪の大端面を越えて円筒状の溝底を有する環状溝が形成され、この環状溝の両側に所定の曲率半径Ｒｉ、Ｒｏからなる円弧面が形成され、これら円弧面のうちインナー側の円弧面の曲率半径Ｒｉがアウター側の円弧面の曲率半径Ｒｏよりも小さく、Ｒ１〜１０の範囲に設定されると共に、小径段部に高周波焼入れによって所定の硬化層が形成され、この硬化層が環状溝におけるアウター側の円弧面の起点で止められているので、所定の内輪固定力を確保して加締加工による内輪の変形を抑制すると共に、ハブ輪の強度・耐久性の向上を図った車輪用軸受装置を提供することができる。
【００１２】
好ましくは、請求項２の発明のように、前記硬化層の表面硬さが５０〜６４ＨＲＣの範囲に設定されると共に、前記加締部が鍛造後の表面硬さ２５ＨＲＣ以下の生のままとされていれば、ハブ輪のフレッティング摩耗が抑制されて強度および耐久性が向上すると共に、加締部の加工性が向上し、塑性変形によるクラック等の発生を防止することができる。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明のように、前記内輪の加締部側の面取り部が、所定の曲率半径ｒ１からなる円弧面を有し、前記環状溝におけるインナー側の円弧面の曲率半径Ｒｉよりも小さく、Ｒ１．０〜２．５の範囲に設定されていれば、加締荷重によって生じる内輪の外径の弾性変形を抑制して外径に発生するフープ応力を軽減すると共に、加締部に微小クラック等の損傷が発生するのを抑えることができる。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明のように、前記円筒部における前記内輪の加締部側の大端面からの深さが前記環状溝の幅よりも小さく設定されていれば、円筒部の塑性変形がし易くなると共に、所定の内輪固定力を得ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る車輪用軸受装置は、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、この車輪取付フランジ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所定のシメシロを介して圧入された少なくとも一つの内輪からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体とを備え、前記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り前記内輪が軸方向に固定された車輪用軸受装置において、前記小径段部の加締前の端部が中空状の円筒部として形成され、この円筒部の外周面に０．５〜１．０ｍｍの深さで、前記内輪の内側転走面の大径端に対応する位置から前記内輪の大端面を越えて円筒状の溝底を有する環状溝が形成され、この環状溝の両側に所定の曲率半径Ｒｉ、Ｒｏからなる円弧面が形成され、これら円弧面のうちインナー側の円弧面の曲率半径Ｒｉがアウター側の円弧面の曲率半径Ｒｏよりも小さく、Ｒ１〜１０の範囲に設定されると共に、前記小径段部に高周波焼入れによって所定の硬化層が形成され、この硬化層が前記環状溝におけるアウター側の円弧面の起点で止められているので、所定の内輪固定力を確保して加締加工による内輪の変形を抑制すると共に、ハブ輪の強度・耐久性の向上を図った車輪用軸受装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
外周に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形成された外方部材と、一端部に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所定のシメシロを介して圧入され、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保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体とを備え、前記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り前記内輪が軸方向に固定された車輪用軸受装置において、前記小径段部の加締前の端部が中空状の円筒部として形成され、この円筒部の外周面に０．５〜１．０ｍｍの深さで、前記内輪の内側転走面の大径端に対応する位置から前記内輪の大端面を越えて環状溝が形成され、この環状溝の両側に所定の曲率半径Ｒｉ、Ｒｏからなる円弧面が形成され、これら円弧面のうちインナー側の円弧面の曲率半径Ｒｉがアウター側の円弧面の曲率半径Ｒｏよりも小さく、Ｒ１〜１０の範囲に設定されると共に、前記小径段部に高周波焼入れによって表面硬さが５０〜６４ＨＲＣの範囲の硬化層が形成され、この硬化層が前記環状溝におけるアウター側の円弧面の起点で止められ、前記加締部が鍛造後の表面硬さ２５ＨＲＣ以下の生のままとされている。
【実施例】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基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一実施形態を示す縦断面図、図２（ａ）は、図１の加締前のハブ輪と内輪とを示す要部拡大図である。
【００１８】
この車輪用軸受装置は従動輪側の第３世代と称され、内方部材１と外方部材１０、および両部材１、１０間に転動自在に収容された複列の転動体（ボール）６、６とを備えている。内方部材１は、ハブ輪２と、このハブ輪２に所定のシメシロを介して圧入された内輪３とからなる。
【００１９】
ハブ輪２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４を一体に有し、この車輪取付フランジ４の円周等配位置に車輪を固定するためのハブボルト５が植設されている。また、ハブ輪２の外周には一方（アウター側）の内側転走面２ａが直接形成され、この内側転走面２ａから軸方向に延びる小径段部２ｂが形成されている。そして、外周に他方（インナー側）の内側転走面３ａが形成された内輪３がこの小径段部２ｂに圧入され、さらに、小径段部２ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部２ｃにより、ハブ輪２に対して内輪３が軸方向へ抜けるのを防止している。
【００２０】
また、ハブ輪２はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中炭素鋼で形成され、アウター側の内側転走面２ａをはじめ、シール８が摺接するシールランド部、および小径段部２ｂに亙り高周波焼入れによって表面硬さを５０〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層１１が形成されている。なお、加締部２ｃ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３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。
【００２１】
外方部材１０は、外周に車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ１０ｂを一体に有し、内周には複列の外側転走面１０ａ、１０ａが形成されている。この外方部材１０は、ハブ輪２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、少なくとも複列の外側転走面１０ａ、１０ａ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。そして、それぞれの転走面１０ａ、２ａと１０ａ、３ａ間に複列の転動体６、６が収容され、保持器７、７によりこれら複列の転動体６、６が転動自在に保持されている。また、外方部材１０の端部にはシール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。
【００２２】
ここでは、ハブ輪２の外周に直接内側転走面２ａが形成された第３世代と呼称される車輪用軸受装置を例示したが、本発明に係る車輪用軸受装置はこうした構造に限定されず、例えば、ハブ輪の小径段部に一対の内輪を圧入した、第１世代あるいは第２世代構造であっても良い。なお、転動体６、６をボールとした複列アンギュラ玉軸受を例示したが、これに限らず転動体６に円すいころを使用した複列円すいころ軸受であっても良い。
【００２３】
ここで、図２に示すように、内輪３の大端面３ｂ側（加締部側）の内径端部に曲率半径ｒ１がＲ１〜２．５からなる円弧面を有する面取り部３ｃが形成されている。この面取り部３ｃの曲率半径ｒ１を１．０ｍｍよりも小さく設定すると、車両の運転中に曲げモーメント荷重が装置に負荷された時、加締部２ｃの根元部分に応力集中が起こり、微小クラック等の損傷が発生する恐れがある。逆に、曲率半径ｒ１が２．５ｍｍを超えると、円筒部１２を塑性変形する際、内輪３を径方向外方に押し広げることになり、内輪３の外径に過大なフープ応力が発生して好ましくない。なお、加締部２は図中二点鎖線にて示す。
【００２４】
一方、加締前におけるハブ輪２の小径段部２ｂの端部は中空状の円筒部１２として形成され、この円筒部１２の底面１２ａは、内輪３のインナー側の大端面３ｂから所定の寸法（深さ）ａになるように形成されている。また、円筒部１２の外周面に深さｂからなる環状溝１３が形成されている。この環状溝１３は、内輪３における内側転走面３ａの大径端に対応する位置から内輪３の面取り部３ｂにかかり、大端面３ｂを僅かに越える範囲に形成されている。そして、この環状溝１３の両側にはそれぞれ曲率半径Ｒｉ、Ｒｏからなる円弧面１３ａ、１３ｂが形成されている。なお、円筒部１２の底面１２ａの寸法ａが環状溝１３の幅よりも大きくなると円筒部１２が変形し易くなるものの、加締力が不足して所定の内輪固定力が得られない。
【００２５】
本実施形態では、環状溝１３の深さｂは０．５〜１．０ｍｍ、インナー側の円弧面１３ａの曲率半径Ｒｉは、内輪３の面取り部３ｃの曲率半径ｒ１よりも大きく、アウター側の円弧面１３ｂの曲率半径Ｒｏよりも小さく設定され（ｒ１≦Ｒｉ≦Ｒｏ）、Ｒｉ＝Ｒ１〜１０の範囲に形成されている。円筒部１２の外周面に環状溝１３を形成することにより、加締加工時に円筒部１２が変形し易くなり、内輪３の変形を抑えることができる。ただし、環状溝１３の深さｂが０．５ｍｍよりも小さいとその効果が薄れ、また、深さｂが１．０ｍｍを超えると、内輪押込み量（加締力）が不足して所望の内輪３の固定力が得られない。
【００２６】
また、ハブ輪２の外周に形成される硬化層１１は、この環状溝１３におけるアウター側の円弧面１３ｂの起点で止められている。これにより、小径段部２ｂにおける円筒部１２の加工性を向上させ、塑性変形によるクラック等の発生を防止することができる。
【００２７】
このように、本実施形態では、加締前のハブ輪２における小径段部２ｂの端部が中空状の円筒部１２として形成され、この円筒部１２の外周面に所定の深さｂの環状溝１３が形成されると共に、この環状溝１３の両側に所定の曲率半径Ｒｉ、Ｒｏからなる円弧面１３ａ、１３ｂが形成され、環状溝１３の幅が所定の範囲に設定されているので、加締加工時に円筒部１２が変形し易くなり、所定の内輪固定力を確保して加締加工による内輪３の変形を抑制すると共に、ハブ輪２の強度・耐久性の向上を図った車輪用軸受装置を提供することができる。
【００２８】
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】
【００２９】
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を圧入し、小径段部の端部を塑性変形させて形成した加締部によって内輪を固定した第１世代乃至第３世代のセルフリテイン構造の車輪用軸受装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１の加締前のハブ輪と内輪を示す要部拡大図である。
【図３】従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１・・・・・・・・・内方部材
２・・・・・・・・・ハブ輪
２ａ、３ａ・・・・・内側転走面
２ｂ・・・・・・・・小径段部
２ｃ・・・・・・・・加締部
３・・・・・・・・・内輪
３ｂ・・・・・・・・大端面
３ｃ・・・・・・・・面取り部
４・・・・・・・・・車輪取付フランジ
５・・・・・・・・・ハブボルト
６・・・・・・・・・転動体
７・・・・・・・・・保持器
８、９・・・・・・・シール
１０・・・・・・・・外方部材
１０ａ・・・・・・・外側転走面
１０ｂ・・・・・・・車体取付フランジ
１１・・・・・・・・硬化層
１２・・・・・・・・円筒部
１２ａ・・・・・・・底面
１３・・・・・・・・環状溝
１３ａ、１３ｂ・・・円弧面
５１・・・・・・・・ハブ輪
５１ａ、５２ａ・・・内側転走面
５１ｂ・・・・・・・小径段部
５１ｃ・・・・・・・加締部
５２・・・・・・・・内輪
５３・・・・・・・・外輪
５３ａ・・・・・・・外側転走面
５３ｂ・・・・・・・車体取付フランジ
５４・・・・・・・・ボール
５５・・・・・・・・車輪取付フランジ
５６・・・・・・・・ハブボルト
ａ・・・・・・・・・円筒部の底面と内輪の大端面の寸法
ｂ・・・・・・・・・環状溝の深さ
ｒ１・・・・・・・・内輪の面取り部の曲率半径
Ｒｉ、Ｒｏ・・・・・環状溝の円弧面の曲率半径
【図１】
0004521878.tif 000002
【図２】
0004521878.tif 000003
【図３】
0004521878.tif 000004