(57)【要約】【課題】  転がり軸受と、この転がり軸受の外輪が内周に嵌合する環状のハウジングとを備え、ハウジングがひけ巣の無い良質の鋳造品である車輪用軸受装置を提供する。【解決手段】  転がり軸受と、この転がり軸受の外輪が内周に圧入された環状の車輪取付用ハウジング７とを備える。ハウジング７は、脱型時には押し湯の堰４６が一体で、脱型後に前記堰４６が除去された鋳造品である。除去前の堰４６の、長さ方向と平面視で垂直な方向の断面形状は、水平方向を長辺、上下方向を短辺とする長方形とし、長辺の長さＡを短辺の長さＢの２倍よりも短くする。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転がり軸受と、この転がり軸受の外輪が内周に圧入された環状の車輪取付用ハウジングとを備えた車輪用軸受装置であって、前記ハウジングは、脱型時には押し湯の堰が一体で、脱型後に前記堰が除去された鋳造品であり、除去前の堰の、長さ方向と平面視で垂直な方向の断面形状を、水平方向を長辺、上下方向を短辺とする長方形とし、長辺の長さを短辺の長さの２倍よりも短くしたことを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項２】
請求項１において、前記ハウジングは球状黒鉛鋳鉄からなる車輪用軸受装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記ハウジングの外周に車輪取付用のフランジを有する車輪用軸受装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の車輪用軸受装置のハウジングの鋳造方法であって、前記ハウジングの鋳造に用いる鋳型は、中心線が上下方向を向くハウジング用キャビティと、このハウジング用キャビティに堰を介して連通する押し湯用キャビティとを有し、前記堰の長さ方向と平面視で垂直な方向の断面形状を、水平方向を長辺、上下方向を短辺とする長方形とし、長辺の長さを短辺の長さの２倍よりも短くしたことを特徴とする車輪用軸受装置のハウジングの鋳造方法。
【請求項５】
請求項４において、前記鋳型は、上型と下型と中子とを有し、下型と中子間に前記ハウジング用キャビティが形成され、上型に、前記押し湯用キャビティにおける少なくとも前記堰よりも上側の部分が形成された車輪用軸受装置のハウジングの鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、トラック、バス等の大型車両用のアクスルユニットとして使用される車輪用軸受装置およびそのハウジングの鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大型車両用のアクスルユニットとして、例えば特許文献１に開示された構造のものが知られている。図５に示すように、このアクスルユニットは、ユニット化された複列の転がり軸受２と、この転がり軸受２の外輪４が内周に嵌合する環状のハウジング７とを備え、ハウジング７の一端に、ボルト３１により車輪のホイール取付け用ハブ３２およびブレーキロータ３３を取付けたものである。ホイールはハブ３２に取付けられる。
【特許文献１】特開２００３−３１２２０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この種のアクスルユニットでは、ハウジング７が鋳造品であることが多い。ハウジング７の材料としては球状黒鉛鋳鉄が多く使用されるが、この球状黒鉛鋳鉄は、凝固時にマッシー凝固という特殊な過程を経るため、ねずみ鋳鉄に比べて凝固収縮によるひけ巣が出来やすい。ひけ巣が出来ると、製品の強度低下を招く。ひけ巣を防止するには、最終凝固部位に押し湯を行うことが有効であるが、ハウジング７の形状に合った適切な方法で押し湯を行う必要がある。
【０００４】
この発明の目的は、転がり軸受と、この転がり軸受の外輪が内周に嵌合する環状のハウジングとを備え、ハウジングがひけ巣の無い良質の鋳造品である車輪用軸受装置、およびそのハウジングの鋳造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明にかかる車輪用軸受装置は、転がり軸受と、この転がり軸受の外輪が内周に圧入された環状の車輪取付用ハウジングとを備えた車輪用軸受装置であって、前記ハウジングは、脱型時には押し湯の堰が一体で、脱型後に前記堰が除去された鋳造品であり、除去前の堰の、長さ方向と平面視で垂直な方向の断面形状を、水平方向を長辺、上下方向を短辺とする長方形とし、長辺の長さを短辺の長さの２倍よりも短くしたことを特徴とする。上記堰の断面形状は、上下方向の断面についてであっても、あるいは堰の長さ方向と直交する断面についてであってもよい。
【０００６】
上記堰の断面形状は、同じ断面積である従来の堰と比べて、水平方向の長さが短い。そのため、押し湯が堰を流れる際に冷却しにくく、押し湯効果が長く持続する。これにより、ひけ巣の発生が効果的に防がれる。
【０００７】
前記ハウジングは球状黒鉛鋳鉄からなっていてもよい。
球状黒鉛鋳鉄はねずみ鋳鉄に比べてひけ巣が出来やすいが、この発明によればひけ巣の発生が効果的に防がれるため、ハウジングの材料に球状黒鉛鋳鉄を用いることができる。
【０００８】
前記ハウジングの外周に車輪取付用のフランジを有していてもよい。
外周にフランジがあると、このフランジの部分への湯回りが悪くなりやすいが、この発明によればハウジング用キャビティの周方向の各部に溶湯が均等に回りやすいため、ハウジングの外周に車輪取付用のフランジを設けることが可能である。
【０００９】
この発明にかかる車輪用軸受装置のハウジングの鋳造方法は、上記車輪用軸受装置のハウジングに適用され、このハウジングの鋳造に用いる鋳型は、中心線が上下方向を向くハウジング用キャビティと、このハウジング用キャビティに堰を介して連通する押し湯用キャビティとを有し、前記堰の長さ方向と平面視で垂直な方向の断面形状を、水平方向を長辺、上下方向を短辺とする長方形とし、長辺の長さを短辺の長さの２倍よりも短くしたことを特徴とする。上記堰の断面形状は、上下方向の断面についてであっても、あるいは堰の長さ方向と直交する断面についてであってもよい。
【００１０】
ハウジングの鋳型が、ハウジング用キャビティの中心線が上下方向を向くように成形されているため、環状であるハウジング用キャビティの周方向の各部に溶湯が均等に回りやすい。鋳鉄が液体から固体へ凝固する際の体積減少分だけ、押し湯用キャビティの溶湯が堰を介して補給される。凝固収縮による体積減少はハウジング用キャビティの上端近傍に現れるので、ハウジング用キャビティの上端に堰を設けておくのがよい。上記堰の断面形状は、同じ断面積である従来の堰と比べて、水平方向の長さが短い。そのため、押し湯用キャビティから補給される溶湯が堰を流れる際に冷却しにくく、押し湯効果が長く持続する。これにより、ひけ巣の発生が効果的に防がれる。
【００１１】
前記鋳型は、上型と下型と中子とを有し、下型と中子間に前記ハウジング用キャビティが形成され、上型に、前記押し湯用キャビティにおける少なくとも前記堰よりも上側の部分が形成されたものとすることができる。
鋳型を上記構成とすると、成形が容易である。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の車輪用軸受装置は、転がり軸受と、この転がり軸受の外輪が内周に圧入された環状の車輪取付用ハウジングとを備えた車輪用軸受装置であって、前記ハウジングは、脱型時には押し湯の堰が一体で、脱型後に前記堰が除去された鋳造品であり、除去前の堰の、長さ方向と平面視で垂直な方向の断面形状を、水平方向を長辺、上下方向を短辺とする長方形とし、長辺の長さを短辺の長さの２倍よりも短くしたため、ハウジングをひけ巣の無い良質の鋳造品とすることができる。
【００１３】
また、この発明の車輪用軸受装置のハウジングの鋳造方法は、上記車輪用軸受装置のハウジングに適用される方法であり、このハウジングの鋳造に用いる鋳型は、中心線が上下方向を向くハウジング用キャビティと、このハウジング用キャビティの上端に堰を介して連通する押し湯用キャビティとを有し、前記堰の長さ方向と平面視で垂直な方向の断面形状を、水平方向を長辺、上下方向を短辺とする長方形とし、長辺の長さを短辺の長さの２倍よりも短くしたため、ひけ巣を生じさせることなくハウジングを鋳造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
この発明の実施形態を図１と共に説明する。この実施形態の車輪用軸受装置１は、外輪回転タイプで、例えばトラック、バス等の従動輪用アクスルユニットに適用されるものである。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の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。
【００１５】
この車輪用軸受装置１は、転がり軸受２と、この転がり軸受２の外周に嵌合するハウジング７とからなる。転がり軸受２は、外周面に軌道面３ａを有する一対の内輪３と、この一対の内輪３の軌道面３ａに対向する複列の軌道面４ａを内周面に有する外輪４と、これら内外輪３，４間に組み込まれた複列の転動体５とを備えている。この実施形態の場合、転動体５は円すいころであって、円すいころ軸受として構成されている。転動体５である複列の円すいころは、背面組合せで配列され、各列毎に保持器６で保持されている。内輪３と外輪４間の軸受空間の両端は、シール８，９によりそれぞれ密封されている。
【００１６】
ハウジング７は環状の部材であり、その内周面１１は、前記外輪４が圧入される圧入面部１１ａと、この圧入面部１１ａに段差部１１ｂを介してアウトボード側へ続き前記圧入面部１１ａよりも小径な内側突出部１１ｃとからなる段付き円筒面状に形成されている。ハウジング７のアウトボード側の端面における周方向複数箇所に、車輪取付用のボルト孔１２が設けられている。
【００１７】
転がり軸受２は、その外輪４をハウジング７の内周面圧入面部１１ａにインボード側から圧入することにより、ハウジング７に組み込まれる。組み込んだ後、ハウジング７の内周に形成された環状の止め輪溝１３に止め輪１４が嵌め込まれる。転がり軸受２をハウジング７に組込んだ状態では、外輪４は、そのアウトボード側の端面がハウジング７の内周面段差部１１ｂに当接して、アウトボード側への移動が規制され、かつインボード側の端面が止め輪１４に当接して抜け止めされる。
【００１８】
ハウジング７は鋳造により製作されている。ハウジング７の材料としては、例えば球状黒鉛鋳鉄を用いることができる。その場合、硬さがＨＢ１３０〜３３０、材料疲労強度が２００ＭＰａ以上とする。球状黒鉛鋳鉄以外では、低、中炭素鋼やその他の鋳鉄を用いることができる。
【００１９】
図２（Ａ）はハウジング７を鋳造する鋳型の断面図である。鋳型４０は、上型４１と下型４２と中子４３とでなる。上型４１の凹部４１ａおよび下型４２の凹部４２ａに上下端部４３ａ，４３ｂをそれぞれ挿入させて中子４３が配置されており、下型４２と中子４３間にハウジング用キャビティ４４が形成されている。ハウジング用キャビティ４４の中心線Ｏは上下方向を向いている。また、ハウジング用キャビティ４４から径方向に離れた位置に、上型４１から下型４２にかけて押し湯用キャビティ４５が形成されている。押し湯用キャビティ４５の大部分は上型４１に位置している。
ハウジング用キャビティ４４の上端面外周部と押し湯用キャビティ４５の外周下部とが、堰４６を介して連通している。堰４６は上型４１と下型４２間に形成されており、上型４１でなる上面４６ａは、ハウジング用キャビティ４４側よりも押し湯用キャビティ４５側の方が上位となるよう傾斜し、下型４１でなる下面４６ｂは水平である。例えば、堰４６は、平面視でハウジング用キャビティ４４の中心線Ｏと押し湯用キャビティ４５の中心（図示せず）とを結ぶ方向に設けられるが、上記方向に対して斜めに設けてもよい。
このように、ハウジング用キャビティ４４を下型４２に形成し、押し湯用キャビティ４５を主に上型４１に形成し、堰４６を上型４１と下型４２間に形成すると、鋳型４０の成形が容易である。
【００２０】
図２（Ｂ）に示すように、堰４６の長さ方向に平面視で垂直な方向の断面形状は、水平方向を長辺、上下方向を短辺とする長方形であり、長辺の長さＡは短辺の長さＢの２倍よりも短くなっている。すなわち、２Ｂ＞Ａの関係が成り立つ。従来の一般的な堰４６´の断面形状は図３のように周方向に細長い形状であり、長辺の長さＡ´と短辺の長さＢ´とは２Ｂ´＜Ａ´の関係とされていた。したがって、この発明の車輪用軸受装置のハウジング７を鋳造する鋳型４０の堰４６は、断面積が同じである従来製品用の堰４６´と比較して、水平方向にかなり短いと言える。
【００２１】
ハウジング７の鋳型４０は、ハウジング用キャビティ４４の中心線Ｏが上下方向を向くように成形されているため、環状であるハウジング用キャビティ４４の周方向の各部に溶湯が均等に回りやすい。鋳鉄が液体から固体へ凝固する際の体積減少分だけ、押し湯用キャビティ４５の溶湯が堰４６を通ってハウジング用キャビティ４４の上端に補給される。凝固収縮による体積減少はハウジング用キャビティの上端近傍に現れるので、押し湯をハウジング用キャビティ４４の上端に補給するのが効果的である。堰４６の断面形状は、同じ断面積である従来の堰４６´と比べて、水平方向の長さＡが短いため、押し湯用キャビティ４５から補給される溶湯が堰４６を流れる際に冷却しにくく、押し湯効果が長く持続する。これにより、ひけ巣の発生が効果的に防がれる。
【００２２】
図４は異なる実施形態を示す。この実施形態の車輪用軸受装置１は、外輪回転タイプで、例えばトラック、バス等の駆動輪用アクスルユニットに適用される。この実施形態が前記実施形態と異なる点は、ハウジング７の外周に車輪およびブレーキロータ取付用のフランジ２１を有することである。フランジ２１には、周方向の複数箇所にボルト挿通孔２２が設けられており、フランジ２１の両側に配した車輪（図示せず）およびブレーキロータ（図示せず）を、ボルト挿通孔２２に挿通したボルト（図示せず）により、フランジ２１に結合するようになっている。ハウジング７のアウトボード側の端面に設けたボルト孔２３は、車軸結合用である。なお、車軸（図示せず）は、内輪３の内周に嵌合する筒軸（図示せず）の内周部に、回転自在に挿通される。
【００２３】
この実施形態の車輪用軸受装置１のハウジング７についても、前記実施形態の場合とほぼ同様の方法で鋳造することができる。ハウジング７の外周にフランジ２１を有するため、前記実施形態の鋳型４０と比べて、ハウジング用キャビティ４４、押し湯用キャビティ４５、および堰４６の配置を変えることになる。堰４６の断面形状は前記同様とするのが良く、それにより前記同様の作用効果が得られる。
【００２４】
上記各実施形態では第１世代タイプの車輪用軸受装置としたが、この発明は単列ころ軸受タイプの車輪用軸受装置にも適用できる。
また、上記各実施形態では、転がり軸受２を円すいころ軸受型としているが、アンギュラ玉軸受等の玉軸受型としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明の実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。
【図２】（Ａ）は同車輪用軸受装置のハウジングの鋳造に用いる鋳型の断面図、（Ｂ）はIIＢ−IIＢ断面図である。
【図３】堰の断面形状の比較例を示す図である。
【図４】この発明の異なる実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。
【図５】従来のアクスルユニットの断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１…車輪用軸受装置
２…転がり軸受
３…内輪
４…外輪
７…ハウジング
２１…フランジ
４０…鋳型
４１…上型
４２…下型
４３…中子
４４…ハウジング用キャビティ
４５…押し湯用キャビティ
４６…堰
Ｏ…中心線
【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】
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