(57)【要約】【課題】温度上昇があっても安定した嵌合力でナックルに装着することができ、しかも、回転速度検出等の検出の安定して行うことが可能な車輪用軸受装置を提供する。【解決手段】外径面に転走面２８，２９を有する内輪２４Ａ、２４Ｂと、内径面に転走面２６，２７を有する外輪２５と、外輪２５の外側転走面２６，２７と内輪２４Ａ、２４Ｂの内側転走面２８，２９との間に転動自在に収容された転動体３０とを備え、少なくとも外輪２５が冷間ローリングにて成形されて、外輪２５の外径面５０の軸方向中央部に環状凹部５１が形成された車輪用軸受装置である。外輪２５の環状凹部５１に、耐熱性の合成樹脂からなる樹脂バンド１７を充填する。樹脂バンド１７にセンサユニットを配置した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外径面に転走面を有する内輪と、内径面に転走面を有する外輪と、外輪の外側転走面と内輪の内側転走面との間に転動自在に収容された転動体とを備え、少なくとも外輪が冷間ローリングにて成形されて、外輪の外径面の軸方向中央部に環状凹部が形成された車輪用軸受装置であって、
前記外輪の環状凹部に、耐熱性の合成樹脂からなる樹脂バンドを充填するとともに、この樹脂バンドにセンサユニットを配置したことを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項２】
前記樹脂バンドの外周面に周方向溝を形成し、この周方向溝に周方向に連続した信号排出用電極を配置したことを特徴とする請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項３】
前記外輪が嵌入されるナックルに、バネ要素にて付勢されて接触子が前記信号排出用電極に接触するプローブを配置したことを特徴とする請求項２に記載の車輪用軸受装置。
【請求項４】
前記センサユニットが回転速度検出ユニットであることを特徴とする請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項５】
前記センサユニットが、外輪変位量検出ユニットであることを特徴とする請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項６】
前記センサユニットが、温度検出ユニットであることを特徴とする請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項７】
前記センサユニットが、振動検出ユニットであることを特徴とする請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項８】
前記樹脂バンドに、線膨張係数がナックルの線膨張係数よりも大きい樹脂を用いたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の車輪用軸受装置。
【請求項９】
前記樹脂バンドの最大外径部を、外輪の外径面よりも５０μｍ以下の範囲で突出させたことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項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、自動車等の車両において車輪を車体に対して回転自在に支持するための車輪用軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車輪用軸受装置には、第１世代と称される複列の転がり軸受を単独に使用する構造から、外方部材に車体取付フランジを一体に有する第２世代に進化し、さらに、車輪取付フランジを一体に有するハブ輪の外周に複列の転がり軸受の一方に内側転走面が一体に形成された第３世代、さらには、ハブ輪に等速自在継手が一体化され、この等速自在継手を構成する外側継手部材の外周に複列の転がり軸受の他方の内側転走面が一体に形成された第４世代のものまで開発されている。
【０００３】
第１世代の車輪用軸受装置では、車体側のナックルに圧入する必要があり、組立や交換に工数が必要となる。しかしながら、第１世代の車輪用軸受装置は、第２世代や第３世代の車輪用軸受装置よりも安価に製造できるため、主に軽自動車や小型車用に使用される場合が多い。
【０００４】
第１世代と呼ばれる車輪用軸受装置（例えば、特許文献１）は、図１０に示すように、外径方向に延びるフランジ１０１を有するハブ輪１０２と、このハブ輪１０２に外側継手部材１０３が固定される等速自在継手１０４と、ハブ輪１０２の外周側に配設される軸受１００とを備える。
【０００５】
等速自在継手１０４は、前記外側継手部材１０３と、外側継手部材１０３に配設される内側継手部材（図示省略）と、この内側継手部材と外側継手部材１０３との間に配設されるボール（図示省略）と、このボールを保持する保持器（図示省略）とを備える。外側継手部材１０３は、内側継手部材は収納される椀形のマウス部１０７と、このマウス部１０７から突設される軸部（ステム部）１２３とからなる。
【０００６】
また、ハブ輪１０２は、筒部１１３と前記フランジ１０１とを有し、フランジ１０１の外端面１１４（反継手側の端面）には、大径の第１部１１５ａと小径の第２部１１５ｂとが形成され、第１部１１５ａにブレーキロータ１４０が外嵌され、第２部１１５ｂにホイール（図示省略）が外嵌される。
【０００７】
軸受１００は、図１１に示すように、内周に複列の外側転走面１２０、１２１が形成された外輪１０５と、外周に外側転走面に対向する内側転走面１１８、１１９が形成された一対の内輪１０８，１０９と、外輪１０５の外側転走面１２０、１２１と内輪１０８，１０９の内側転走面１１８、１１９との間に転動自在に収容された複列の転動体１２２とを備える。図１０に示すように、ハブ輪１０２の筒部１１３の外周面に切欠部１１６が設けられ、この切欠部１１６に内輪１０８、１０９が嵌合されている。また、ハブ輪１０２のフランジ１０１にはボルト装着孔１１２が設けられて、ホイールおよびブレーキロータ１４０をこのフランジ１０１に固定するためのハブボルト１４１がこのボルト装着孔１１２に装着される。
【０００８】
ハブ輪１０２の筒部１１３に外側継手部材１０３の軸部１２３が挿入される。軸部１２３は、その反マウス部の端部にねじ部１２４が形成され、このねじ部１２４とマウス部１０７との間にスプライン部１２５が形成されている。また、ハブ輪１０２の筒部１１３の内周面（内径面）にスプライン部１２６が形成され、この軸部１２３がハブ輪１０２の筒部１１３に挿入された際には、軸部１２３側のスプライン部１２５とハブ輪１０２側のスプライン部１２６とが係合する。
【０００９】
そして、筒部１１３から突出した軸部１２３のねじ部１２４にナット部材１２７が螺着され、ハブ輪１０２と外側継手部材１０３とが連結される。この際、ナット部材１２７の内端面（裏面）１２８と筒部１１３の外端面１２９とが当接するとともに、マウス部１０７の軸部側の端面１３０と内輪１０９の端面１３１とが当接する。すなわち、ナット部材１２７を締付けることによって、ハブ輪１０２が内輪１０８，１０９を介してナット部材１２７とマウス部１０７とで挟持される。この際、ハブ輪１０２の切欠端面１３２と、内輪１０８の端面１３３とが当接するとともに、マウス部１０７の端面１３０と内輪１０９の端面１３１とが当接した状態で、内輪１０８，１０９の突合面１３５，１３６が突き合される。この場合、外輪１０５の外径面が嵌合面１０５ａとなって、車体側のナックル１４５の内径面１４５ａに圧入される。
【００１０】
近年では、軽量化及びコスト低減化を図るために、内外輪をローリング加工にて成形した軸受（複列アンギュラ軸受）が提案されている（特許文献２）。ここで、冷間ローリング（冷間転造）とは、熱を加えずに冷たいまま（常温）で素材（ブランク）を回転させながら圧延していく加工方法である。すなわち、内外径がワーク（加工後の完成品）より小さな、基本的に内外径ストレートなブランク（素材）を、加工したい形状に設計された２つの治具（内径用と外径用）にはさんで回転させながら圧延（転造）し、ワークを形成する加工方法である。
【００１１】
特許文献２に記載の複列アンギュラ軸受は図１２に示すように、複列の軌道１５１、１５２を有するプレス鋼板製の外輪１５３と、外輪１５３の複列の軌道１５１、１５２の各々に対応する軌道１５４、１５５を有する内輪１５６，１５７と、外輪１５３の複列の軌道１５１、１５２と内輪１５６，１５７の軌道１５４、１５５との間に配置される複列の転動体１５８とを有するものである。図１２に示す軸受では、外輪１５３の外周面の軸方向中央部に凹部１６１を形成することによって、軌道１５１，１５２を成形することになる。
【００１２】
具体的には、冷間ローリング加工機は、図１４に示すように、内径用のマンドレル１７５と、外径用の成形ロール１７６とを備える。そして、マンドレル１７５に素材１７０を外嵌し、マンドレル１７５と成形ロール１７６とで素材１７０を挟んだ状態で、成形ロール１７６をその軸心廻りに矢印Ａのように回転させる。
【００１３】
ところで、図１３（ｂ）に示すような形状の外輪１５３を成形する場合、内径面の開口部にシール装着溝１６５、１６６が形成されているため、外輪素材１７０として、図１３（ａ）に示すような形状の素材を成形する。この外輪素材１７０は、その内径面が軸方向中間部の小径部１７１ａと、小径部１７１ａの両側に配設される中径部１７１ｂと、開口側の大径部１７１ｃとからなる円筒状体である。
【００１４】
外輪素材１７０を冷間ローリングにて外輪１５３を成形すれば、素材１７０の中径部１７１ｂが軌道１５１、１５２を構成し、開口側の大径部１７１ｃ、１７１ｃがシール装着溝１６５、１６６を構成する。
【特許文献１】特開２００７−１２０７７１号公報
【特許文献２】実開平６−１８３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
図１３(ｂ)に示す外輪１５３では、外周面の軸方向中央部に凹部１６１を形成することによって、軌道１５１，１５２を成形することになる。このような外輪１５３を用いた軸受を、図１０に示す車輪用軸受装置に使用した場合、ナックルの内径面との間にこの凹部１６１によって空隙１７６（図１１参照）が形成される。
【００１６】
このような場合、凹部１６１によって、ナックルの内径面との嵌合面積が小さくなる。このため、固定のための嵌合力を十分に得ることができず、強固に固定することができないおそれがある。特に、ナックルの材質が鋼よりも線膨張係数の大きい軽合金製である場合、嵌合締代が温度上昇にともない減少し易く、クリープを起す場合があった。
【００１７】
本発明は、上記課題に鑑みて、温度上昇があっても安定した嵌合力でナックルに装着することができ、しかも、回転速度検出等の検出を安定して行うことが可能な車輪用軸受装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の車輪用軸受装置は、外径面に転走面を有する内輪と、内径面に転走面を有する外輪と、外輪の外側転走面と内輪の内側転走面との間に転動自在に収容された転動体とを備え、少なくとも外輪が冷間ローリングにて成形されて、外輪の外径面の軸方向中央部に環状凹部が形成された車輪用軸受装置であって、前記外輪の環状凹部に、耐熱性の合成樹脂からなる樹脂バンドを充填するとともに、この樹脂バンドにセンサユニットを配置したものである。
【００１９】
本発明の車輪用軸受装置は、冷間ローリングにて成形された外輪等の材料の歩溜まりの向上等を図ることができる。すなわち、冷間ローリングは、素材の余計な部分を削り落としていく切削加工とは異なり、製品外径より細い素材を盛り上げて成形することができ、材料のムダが生じない。また、加工時間が短いことと、工具が長寿命であることなどから、切削加工と比べて生産性が高くなる。さらに、使用する工具（ダイス）は加工品に応じて取り替える必要があるが、安定した加工精度を得ることができる。さらには、切削加工とは異なり、ファイバーフロー（繊維状金属組織）が切断されず、塑性変形によって被加工面が加工硬化する。そのため、加工製品は強い強度を得ることができる。
【００２０】
本発明では、外輪の環状凹部に、耐熱性の合成樹脂からなる樹脂バンドを充填するので、環状凹部によるナックルとの嵌合面面積の減少を回避することができる。しかも、樹脂バンドにセンサユニットを配置しているので、配置するセンサユニットに応じた車輪用軸受装置に関する各種の検査を行うことができる。
【００２１】
樹脂バンドの外周面に周方向溝を形成し、この周方向溝に周方向に連続した信号排出用電極を配置するようにできる。周方向に連続した信号排出用電極を配置することによって、軸受のナックルへの嵌合時に、周方向の位相合わせを行うことなく、信号排出用電極に、ナックル側の電極端子等に接触させることができる。
【００２２】
前記外輪が嵌入されるナックルに、バネ要素にて付勢されて接触子が前記信号排出用電極に接触するプローブを配置するのが好ましい。これによって、信号排出用電極からのプローブへの信号取出しが安定する。
【００２３】
センサユニットが回転速度検出ユニットであっても、外輪変位量検出ユニットであっても、温度検出ユニットであっても、振動検出ユニットであってもよい。
【００２４】
樹脂バンドに、線膨張係数がナックルの線膨張係数よりも大きい樹脂を用いるのが好ましい。このような樹脂のバンドを用いれば、線膨張係数がナックルの線膨張係数よりも大きいので、温度上昇によっても、嵌合締代の減少を防止できる。特に、樹脂として、ポリアミド系の合成樹脂であって、その線膨張係数が８〜１６×１０-5／℃程度とするのが好ましい。ここで、線膨張係数とは、単位温度（１℃）上昇した時の膨張率である。
【００２５】
樹脂バンドの最大外径部を、外輪の外径面よりも５０μｍ以下の範囲で突出させるのが好ましい。このように、樹脂バンドの最大外径部を突出させることによって、樹脂バンドをナックルの外輪嵌合面に安定して圧接させることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の車輪用軸受装置では、冷間ローリング成形にて外輪が成形されるので、製品の歩溜まり及び生産性の向上を図ることができて、コスト低減を達成できる。しかも、外輪は安定した加工精度及び強い強度を得ることができ、軸受の品質向上を達成できる。また、外輪の軽量化を図ることができて、低燃料化を達成できる。
【００２７】
また、環状凹部に樹脂バンドを充填するので、環状凹部によるナックルとの嵌合面面積の減少を回避することができ、安定した固定が可能となる。しかも、配置するセンサユニットに応じた車輪用軸受装置に関する各種の検査を行うことができ、高精度の機能を発揮させることができる。
【００２８】
周方向に連続した信号排出用電極を配置することによって、軸受のナックルへの嵌合時に、周方向の位相合わせを行うことなく、信号排出用電極に、ナックル側の電極端子等に接触させることができるため、組立作業性の向上を図ることができる。
【００２９】
信号排出用電極にバネ要素にて付勢されて接触子が接触するプローブを配置したものでは、信号の取出しの信頼性が向上し、センサユニットによる検出をより安定して行うことができる。
【００３０】
センサユニットが回転速度検出ユニットであっても、外輪変位量検出ユニットであっても、温度検出ユニットであっても、振動検出ユニットであってもよいので、検出したいエレメントに応じた車輪用軸受装置を構成することができる。
【００３１】
樹脂バンドを、線膨張係数がナックルの線膨張係数よりも大きい樹脂を用いることによって、温度上昇によっても、ナックルと軸受の外輪との嵌合締代の減少を防止できるので、安定した嵌合力を発揮できる。
【００３２】
樹脂バンドの最大外径部を突出させることによって、樹脂バンドをナックルの外輪嵌合面に圧接させることができ、軸受のナックルへの固定の信頼性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下本発明の実施の形態を図１〜図１０に基づいて説明する。図１に第１実施形態の複列アンギュラ軸受を用いた車輪用軸受装置（駆動車輪用軸受装置）を示し、この車輪用軸受装置は、ハブ輪１と、本発明に係る複列アンギュラ軸受２と、等速自在継手３とが一体化されてなる。
【００３４】
等速自在継手３は、外側継手部材としての外輪５と、外輪５の内側に配された内側継手部材としての内輪６と、外輪５と内輪６との間に介在してトルクを伝達する複数のボール７と、外輪５と内輪６との間に介在してボール７を保持するケージ８とを主要な部材として構成される。内輪６はその軸孔内径６ａに図示省略のシャフトの端部を圧入することによりスプライン嵌合してシャフトとトルク伝達可能に結合されている。
【００３５】
外輪５はマウス部１１とステム部（軸部）１２とからなり、マウス部１１は一端にて開口した椀状で、その内球面１３に、軸方向に延びた複数のトラック溝１４が円周方向等間隔に形成されている。そのトラック溝１４はマウス部１１の開口端まで延びている。内輪６は、その外球面１５に、軸方向に延びた複数のトラック溝１６が円周方向等間隔に形成されている。
【００３６】
外輪５のトラック溝１４と内輪６のトラック溝１６とは対をなし、各対のトラック溝１４，１６で構成されるボールトラックに１個ずつ、トルク伝達要素としてのボール７が転動可能に組み込んである。ボール７は外輪５のトラック溝１４と内輪６のトラック溝１６との間に介在してトルクを伝達する。この場合の等速自在継手は、ツェパー型を示しているが、各トラック溝の溝底に直線状のストレート部を有するアンダーカットフリー型等の他の等速自在継手であってもよい。
【００３７】
等速自在継手３の外輪５及び内輪６は、例えば、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼からなり、トラック溝１４、１６及び外輪５のマウス部１１の肩部（底壁外面１１ａ）から軸部１２の外周面（外径面）に高周波焼入れ等によって硬さが５８〜６４ＨＲＣ程度となる硬化処理が施されている。
【００３８】
ハブ輪１は、筒部２０と、筒部２０の反継手側の端部に設けられるフランジ部２１とを有する。また、ハブ輪１の筒部２０の孔部２２に外輪５の軸部１２が挿入される。軸部１２は、その反マウス部の端部にねじ部４０が形成され、このねじ部４０とマウス部１１との間にスプライン部４１が形成されている。また、ハブ輪１の筒部２０の内周面（内径面）にスプライン部４２が形成され、この軸部１２がハブ輪１の筒部２０に挿入された際には、軸部１２側のスプライン部４１とハブ輪１側のスプライン部４２とが係合する。
【００３９】
そして、筒部２０から突出した軸部１２のねじ部４０にナット部材４３が螺着され、ハブ輪１と外輪５とが連結される。この際、ハブ輪１のフランジ部２１にはボルト装着孔３２が設けられて、ハブボルト３３がボルト装着孔３２に装着される。なお、ハブ輪１は、例えば、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼からなり、少なくとも切欠部の底面乃至端面７０に高周波焼入れ等によって硬さが５８〜６４ＨＲＣ程度となる硬化処理が施されている。
【００４０】
転がり軸受２は、図２に示すように、内周に複列の外側転走面２６，２７が形成された外輪２５と、外周に外輪２５の外側転走面２６，２７に対向する内側転走面２８，２９が形成された一対の内輪２４Ａ、２４Ｂと、外輪２５の外側転走面２６，２７と内輪２４Ａ、２４Ｂの内側転走面２８，２９との間に転動自在に収容された複列の転動体３０とを備える。転動体３０は外輪２５と内輪２４Ａ、２４Ｂとの間に介在される保持器３１に保持される。転がり軸受２の両開口部（外輪２５と内輪２４Ａ、２４Ｂとの間の開口部）にはシール部材Ｓが装着されている。
【００４１】
外輪２５は、外径面５０の軸方向中央部に環状凹部５１が形成され、これに対応して内径面５２の軸方向中央部に周方向凸部(膨出部)５３が設けられている。そして、この周方向凸部５３の両側に外側転走面２６，２７が形成され、さらに、外側転走面２６，２７の外側にシール装着溝５４，５５が形成されている。
【００４２】
環状凹部５１には、この環状凹部５１の形状に対応して樹脂バンド１７が充填されている。樹脂バンド１７は、例えば、ポリアミド系の合成樹脂からなり、その線膨張係数が８〜１６×１０-5／℃である。ここで、線膨張係数とは、単位温度（１℃）上昇した時の膨張率である。また、外径面１７ａは、図３に示すように、外輪２５の外径面５０よりδだけ突出している。このδとしては、０μｍ＜δ≦５０μｍとされる。
【００４３】
環状凹部５１の外径面１７ａに複数の周方向小溝１８が形成され、この周方向小溝１８に、周方向に連続した信号排出用電極１９が配置されている。また、環状凹部５１の底面には歪（ひずみ）ゲージが貼付されている。ここで、ひずみゲージとは、加えられた力に応じて発生する機械的な微小変化である「ひずみ」を電気信号として検出するものである。
【００４４】
具体的には、ひずみゲージは、電気絶縁物のベース上に抵抗体（抵抗線またはフォトエッチング加工した抵抗箔）を配設し、この抵抗体に引き出し線を接続したものである。このため、このベースを環状凹部５１の底面に付設し、引き出し線を信号排出用電極１９に接続することになる。すなわち、ひずみゲージは、測定対象物にひずみが発生すると、ひずみゲージのベースを経由して抵抗体（線・箔）にひずみが伝わるものである。
【００４５】
また、図１に示すように、ナックルＮにはプローブ８３が配置されている。プローブ８３は、プローブ本体８３ａと、このプローブ本体８３ａから突出する端子（接触子）８３ｂとを備える。ナックルＮに設けられた貫通孔８２に、プローブ８３のプローブ本体８３ａが嵌入される。
【００４６】
プローブ本体８３ａには弾性部材（バネ要素）が収容され、このばね要素によって接触子８３ｂを信号排出用電極１９側へ押圧付勢している。バネ要素としては、コイルスプリング等のバネ部材や弾性ゴム材等にて構成できる。このため、図４に示すように、接触子８３ｂが弾性的に、信号排出用電極１９に接触することになる。なお、図１に示すように、プローブ８３のプローブ本体８３ａにはリード線８４が接続されている。このリード線８４は図示省略の測定器に接続されている。測定器は、ゲージの抵抗値を電圧の変化に置き換え、それと増幅してデジタルまたはアナログデータとして取出すものである。
【００４７】
アウトボード側の内輪２４Ａと、インボード側の内輪２４Ｂとは共通の部品にて構成できる。なお、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トボード側（図面左側）と呼び、中央寄りをインボード側（図面右側）と呼ぶ。図２に示すように、内輪２４（２４Ａ，２４Ｂ）は、厚肉部８５と薄肉部８６とを有する短円筒体からなり、厚肉部８５と薄肉部８６との間の外径面に転走面２８（２９）が形成される。厚肉部８５の外径面がシール装着面６３となる。また、内径面がハブ輪嵌合面６４となる。
【００４８】
次にこの転がり軸受２の外輪２５の製造方法を説明する。この外輪製造方法は、図５に示すように、長尺状のパイプ材Ｐを所定寸に切断して、短寸の素材３４を成形する。その後、この素材３４に対して冷間ローリング加工を行うことになる。冷間ローリング（冷間転造）とは、熱を加えずに冷たいまま（常温）で素材（ブランク）を回転させながら圧延していく加工方法である。すなわち、内外径がワーク（加工後の完成品）より小さな、基本的に内外径ストレートなブランク（素材）を、加工したい形状に設計された２つの治具（内径用と外径用）にはさんで回転させながら圧延（転造）し、ワークを形成する加工方法である。
【００４９】
素材３４としては、図６に示すように、内径面３４ｂは、軸方向中央部の小径部３７と、この小径部３７の軸方向両側の中径部３８ａ、３８ｂと、開口部側の大径部３９ａ、３９ｂとを備えるのが好ましい。
【００５０】
外輪素材３４がＳＵＪ２のズブ焼入れ品であっても、ＳＵＪ２の高周波焼入れ品であっても、炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中高炭素鋼の高周波焼入れ品であってもよい。ここで、ズブ焼入れとは、品物全体（深部まで）を電気炉などで必要な温度まで高め，急冷して品物全体を堅い組織にする方法である。高周波焼入れとは、高周波電流の通じているコイルの間に品物を入れ、その表面に生じる渦電流に伴うジュール熱によって表面を加熱した後、急冷して表面のみ堅い組織にする方法である。
【００５１】
冷間ローリング工程では、図７に示すようなローリング装置にて冷間ローリング加工を行う。ローリング装置は、内径用のマンドレル４７と、外径用の成形ロール４８とを備える。マンドレル４７の外周面に、外輪２５の内径面を成形する外輪内径面成形部６７が形成され、成形ロール４８の外径面に、外輪２５の外径面を成形する外輪外径面成形部６８が形成されている。
【００５２】
外輪内径面成形部６７は、転走面形成部６７ａ，６７ａと、シール溝形成部６７ｂ，６７ｂとを備える。また、外輪外径面成形部６８は、環状凹部形成部６８ａと、シール装着部位６８ｂ、６８ｂとを備える。
【００５３】
この場合、マンドレル４７に素材３４を外嵌し、マンドレル４７と成形ロール４８とで素材３４を挟んだ状態で、成形ロール４８をその軸心廻りに回転させる。これによって、外輪２５を成形することができる。すなわち、中径部３８ａ、３８ｂが転走面２６，２７を構成し、大径部３９ａ，３９ｂがシール装着溝５４、５５を構成する。
【００５４】
その後は、加熱炉等で焼入して表面硬化させた後、切削加工を行う。この場合、軸方向端部のシール装着溝５４，５５、転走面２６，２７、両端面５６，５７、及び外径面の嵌合面５０ａ，５０ａの切削を行う。このため、これらの切削を焼入鋼切削と呼ぶことができる。すなわち、焼入鋼切削は、単に切削のことであり、切削は通常生材の状態で行うので、熱処理後（焼入れ後）の切削であることを明確にするために焼入鋼切削と称した。焼き入れ後に切削を行うため、素材の熱処理変形をこの切削過程で除去することができる。また、焼入れを行うと、引張残留応力が残り易く、そのままでは疲労強度が低下する。このため、表面を切削すれば、最表面部に圧縮残留応力を付与させることができ、これにより疲労強度が向上する。
【００５５】
次に、前記のように構成される車輪用軸受装置の組立方法を説明する。まず、図１に示すように、ハブ輪１に軸受２が組み込まれたユニット体を構成する。すなわち、組立てられた状態の軸受２の内輪２４Ａ，２４Ｂの嵌合面６４，６４をハブ輪１の筒部２０の外径面２０ａに圧入する。この際、内輪２４Ａの端面８５ａがハブ輪１のボス部端面７０に当接する。
【００５６】
このように組立てられたユニット体と、等速自在継手３の外輪５とを連結する。この際、外輪５のステム軸部１２をハブ輪１の孔部２２に挿入し、孔部２２からアウトボード側に突出したねじ部４０にナット部材４３を螺着する。これによって、マウス部１１の底壁外面１１ａがインボード側の内輪２４Ｂの端面８５ａに当接する。この際、ナット部材４３の座面がハブ輪１にアウトボード側の端面４５の凹窪面４６に当接する。
【００５７】
このため、一対の内輪２４Ａ、２４Ｂが、その端面（突合面）８６ａ，８６ａが突合わされた状態で、ボス部端面７０とマウス部１１の底壁外面１１ａとの間に挟まれ、内輪２４Ａ、２４Ｂに予圧を付与することができる。
【００５８】
このように構成された車輪用軸受装置は、転がり軸受２の外輪２５のナックル嵌合面５０ａを、ナックルＮの内径面８０に圧入することになる。この場合、ナックル嵌合面５０ａの外径寸法Ｄ１、Ｄ２を、ナックルＮの内径面８０の内径寸法Ｄ１１、Ｄ１２よりも僅かに大きく設定する。すなわち、ナックル嵌合面５０ａとナックル内径面８０との締代によって、ナックルＮと外輪２５との相対的な軸方向及び周方向のずれを規制するように設定する。
【００５９】
この場合、例えば、外輪２５とナックルＮとの間のハメアイ面圧／ハメアイ面積をハメアイ荷重としたときに、このハメアイ荷重をこの転がり軸受の等価ラジアル荷重で割った値をクリープ発生限界係数とし、このクリープ発生限界係数を予め考慮して、外輪２５の設計仕様が設定される。
【００６０】
このため、ナックル嵌合面５０ａとナックル内径面８０との締代によって、外輪２５の軸方向の抜け及び周方向のクリープを防止できる。ここで、クリープとは、嵌合締代の不足や嵌合面の加工精度不良等により軸受が周方向に微動して嵌合面が鏡面化し、場合によってはかじりを伴い焼き付きや溶着することをいう。
【００６１】
また、ナックル内径面８０に、内径側に突出する膨出部８１が設けられ、アウトボード側から軸受２を圧入することによって、外輪２５のインボード側の端面２５が膨出部８１に当接している。ナックル内径面８０のアウタ側に止め輪８２が装着され、外輪２５は止め輪８２と膨出部８１とで挟持された状態で維持される。
【００６２】
図１に示すように、ハブ輪１にはブレーキロータ９０が装着される。ブレーキロータ９０は、軸心孔９１を有する中心装着部９２を備え、この中心装着部９２がハブ輪１のフランジ部２１に嵌合する。中心装着部９２は、貫孔を有する円盤部９２ａと、この円盤部９２ａの外径部からインボード側へ延びる短円筒状部９２ｂとを有する。
【００６３】
この場合、ハブ輪１のアウトボード側の端面（筒部２０のアウトボード側の端面４５と、これに連続して同一平面上に配設されるフランジ部２１のアウトボード側の端面とで構成されるハブ輪端面）に円盤部９２ａが当接するとともに、ハブ輪１のフランジ部２１の外径部２１ａに短円筒状部９２ｂの円盤部９２ａ側の内径面が当接する。すなわち、ハブ輪１のフランジ部２１の外径部２１ａが、このブレーキロータ９０を案内するブレーキパイロット部９５を構成する。
【００６４】
本発明の車輪用軸受装置は、冷間ローリング成形にて外輪２５が成形されるので、製品の歩溜まり及び生産性の向上を図ることができて、コスト低減を達成できる。しかも、外輪は安定した加工精度及び強い強度を得ることができ、軸受の品質向上を達成できる。また、外輪の軽量化を図ることができて、低燃費化を達成できる。
【００６５】
また、環状凹部５１に樹脂バンド１７を充填するので、環状凹部５１によるナックルＮとの嵌合面面積の減少を回避することができ、安定した固定が可能となる。しかも、配置するセンサユニットに応じた車輪用軸受装置に関する各種の検査を行うことができ、高精度の機能を発揮させることができる。
【００６６】
周方向に連続した信号排出用電極１９を配置することによって、軸受２のナックルＮへの嵌合時に、周方向の位相合わせを行うことなく、信号排出用電極１９に、ナックルＮ側の電極端子８３ｂを接触させることができ、組立作業性の向上を図ることができる。
【００６７】
信号排出用電極１９にバネ要素にて付勢されて接触子８３ｂが接触するプローブ８３を配置したものでは、信号の取出しの信頼性が向上し、センサユニットによる検出をより安定して行うことができる。
【００６８】
また、図１に示す車輪用軸受装置では、外輪変位量検出ユニットが配置されるので、外輪の変位量を検出することによって、軸受への作用荷重を演算することができる。
【００６９】
樹脂バンド１７を、線膨張係数がナックルの線膨張係数よりも大きい樹脂を用いることによって、温度上昇によっても、ナックルＮと軸受２の外輪２５との嵌合締代の減少を防止できるので、安定した嵌合力を発揮できる。
【００７０】
樹脂バンド１７の最大外径部を突出させることによって、樹脂バンド１７をナックルの外輪嵌合面８０に圧接させることができ、軸受２のナックルへの固定の信頼性の向上を図ることができる。
【００７１】
次に図８は第２実施形態を示し、この場合、内輪２４Ａ、２４Ｂも冷間ローリング加工にて成形している。内輪２４（２４Ａ，２４Ｂ）は、大径部６０と、小径部６１と、大径部６０と小径部６１との間のテーパ状部６２とからなる。この場合、大径部６０の外径面がシール装着面６３となり、テーパ状部６２の外径面が転走面２８（２９）となる。また、小径部６１の内径面がハブ輪嵌合面６４となる。
【００７２】
内輪２４も、外輪２５と同様、ほぼ内輪２４の形状となった素形状の内輪素材を、冷間ローリングにより成形する。この素材を、加熱炉等で焼入して表面硬化させた後、切削加工を行う。すなわち、焼入鋼切削を行う。この場合、ハブ輪嵌合面６４、両端面６５，６６、シール装着面６３、及び転走面２８（２９）が焼入鋼切削される。内輪２４の材質も、外輪２５と同様のものが使用される。内輪２４としては、冷間ローリング以外のプレス加工にて成形してもよい。
【００７３】
この装置が組立て状態で、マウス部１１の底壁外面１１ａ（図１参照）がインボード側の内輪２４Ｂの端面６５に当接するとともに、内輪２４Ａの端面６６と内輪２４Ｂの端面６６とが突合される。
【００７４】
この場合も、外輪２５の環状凹部５１に、耐熱性の合成樹脂からなる樹脂バンド１７を充填するとともに、この樹脂バンド１７にセンサユニット（外輪変位量検出ユニット等）が配置されている。
【００７５】
このため、この図８に示す軸受２を使用した車輪用軸受装置においても、前記図１に示す車輪用軸受装置と同様の作用効果を奏する。
【００７６】
次に図９は第３実施形態を示し、この場合、センサユニットとして、回転速度検出ユニットである。すなわち、環状凹溝５１に貫通孔９６を設け、この貫通孔９６に樹脂バンド１７と一体化する樹脂連設部９７を嵌合させ、貫通孔９６から内径側へ突設した突設部端面に回転速度センサ（図示省略）を設けている。また、インボード側の内輪２４Ｂの小径部の外径面に、磁気エンコーダ９８を設けている。
【００７７】
磁気エンコーダ９８は、例えば、ゴム等のエラストマにフェライト等の磁性体粉を混入させたものにて構成されたゴム磁石からなり、周方向に交互にＮ、Ｓ極が形成されている。回転速度センサは、ホール素子、磁気抵抗素子（ＭＲ素子）等、磁束の流れ方向に応じて特性を変化させる磁気検出素子と、この磁気検出素子の出力波形を整える波形回路が組み込まれたＩＣとからなる。また、回転速度センサと、信号排出用電極１９とが接続され、回転速度センサからの信号を信号排出用電極１９を介して制御手段に送られる。
【００７８】
前記のように構成された回転速度検出装置では、車輪（図示省略）の回転に伴って内輪２４と共に磁気エンコーダ９８が回転すると、磁気エンコーダ９８に対向する回転速度センサの出力が変化する。この回転速度センサの出力が変化する周波数は車輪の回転速度に比例するため、回転速度センサの出力信号が図示省略の制御手段に入力されることによって、ＡＢＳを制御することになる。
【００７９】
このため、この図９に示す軸受２を使用した車輪用軸受装置においても、前記図１に示す車輪用軸受装置と同様の作用効果を奏する。この場合、回転速度検出装置（回転速度検出ユニット）によって、安定してＡＢＳを制御することができる。
【００８０】
前記実施形態においては、センサユニットとして、温度検出ユニットや振動検出ユニット等であってもよい。温度検出ユニットとしては、温度センサを使用することになるが、温度センサには接触式と非接触式とがある。この場合のセンサとしては、非接触式である放射温度計を用いる。このような放射温度計には、熱型、量子型等がある。ここで、熱型とは、赤外線を受けたセンサ素子の温度変化を利用するものであり、量子型とは、赤外線の光量子の変化を受けたセンサ素子の温度変化を利用するものである。
【００８１】
このように、外輪２５の温度を検出することによって、軸受２の異常発熱を検出することができる。このようなときに、警報等を発するようにでき、車輪用軸受装置が異常状態であることが分かり、故障や事故を未然に防止できる。
【００８２】
また、振動検出ユニットとしては、例えば圧電素子を用い、交流信号を印加することでその交流信号の周波数で機械的な振動を生じさせる電気−機械変換機能を振動子として、振動を加えることでその振動の周波数の交流信号を生じさせる電気−機械変換機能を振動検出センサとして利用することができる。
【００８３】
このように、外輪２５の振動を検出することによって、軸受２の異常振動を検出することができる。このようなときに、警報等を発するようにでき、車輪用軸受装置が異常状態であることが分かり、故障や事故を未然に防止できる。
【００８４】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、前記実施形態では、軸受２のトルク伝達手段としての転動体をボール３０にて構成したが、円錐ころを使用するものであってもよい。外輪２５を成形するブランクとして、前記実施形態では、パイプ材にて成形していたが、丸棒状のバー材を所定寸に切断し、この切断片を熱間鍛造等にて成形するようにしてもよい。また、前記実施形態では、突合面が突合わされた状態で一対の内輪が装着されるものであったが、ハブ輪の外径面に外輪の外側転走面が対向する内側転走面が形成されるとともに、ハブ輪の外径面のインボード側に段付部が形成されて、この段付部に、外周に外側転走面に対向する内側転走面が形成された内輪を嵌合させたものであってもよい。さらに、ハブ輪と複列の転がり軸受と等速自在継手とがユニット化された車輪用軸受装置であって、ハブ輪の外径面に、外輪の第１外側転走面が対向する第１内側転走面が形成されるとともに、等速自在継手の外側継手部材の外径面に、外輪の第２外側転走面が対向する第２内側転走面が形成されたものであってもよい。
【００８５】
なお、図９において、磁気エンコーダ９８がインボード側の内輪２４Ｂに付設されているが、これは、樹脂バンド１７側に配置される回転速度センサに対向（対面）させるためである。このため、回転速度センサに対向（対面）可能であれば、磁気エンコーダ９８をアウトボード側の内輪２４Ａに付設してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の第１実施形態を示す車輪用軸受装置の断面図である。
【図２】前記車輪用軸受装置の転がり軸受の拡大断面図である。
【図３】前記車輪用軸受装置の樹脂バンドの拡大断面図である。
【図４】前記車輪用軸受装置の要部拡大断面図である。
【図５】前記車輪用軸受装置の転がり軸受の外輪製造方法を示す簡略工程図である。
【図６】前記車輪用軸受装置の転がり軸受の外輪製造方法に用いるブランクの断面図である。
【図７】冷間ローリング加工機の簡略図である。
【図８】本発明の第２実施形態を示す車輪用軸受装置の転がり軸受の断面図である。
【図９】本発明の第３実施形態を示す車輪用軸受装置の転がり軸受の断面図である。
【図１０】従来の車輪用軸受装置の軸受の縦断面図である。
【図１１】従来の軸受の縦断面図である。
【図１２】従来の他の軸受の縦断面図である。
【図１３】従来の他の軸受の製造方法を示し、（ａ）は従来の軸受の外輪形成素材の断面図であり、（ｂ）は従来の軸受の外輪の断面図である。
【図１４】従来の軸受の外輪の製造に使用される製造装置の簡略図である。
【符号の説明】
【００８７】
１７    樹脂バンド
１７ａ  外径面
１８    周方向小溝
１９    信号排出用電極
２４    内輪
２４Ａ，２４Ｂ  内輪
２５    外輪
２６，２７    外側転走面
２８，２９    転走面
３０    転動体
５０    外径面
５１    環状凹部
Ｎ      ナックル
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2009156399.tif 000011
【図１０】
2009156399.tif 000012
【図１１】
2009156399.tif 000013
【図１２】
2009156399.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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