(57)【要約】【課題】低コスト化、小型軽量化を図りつつ、剛性を高めて長寿命化を可能とした車輪支持用軸受ユニットを提供する。【解決手段】静止輪２、回転輪４、転動体２０を具備した車輪支持用軸受ユニットであって、回転輪は、ハブ１０及び内輪構成体１２を備え、ハブを加締めて内輪構成体が一体化されることで構成されており、内輪構成体には、車体内方側の内径端部に面取り部１２ａが形成され、ハブには、加締後に内輪構成体を挟持させるべく、加締前の状態において、車体内方側端部を内輪構成体の端面１２ｉよりも円筒状に延出させた加締め部１０ｅが設けられ、加締め部の内周部を、段差１０ｇを境にして車体内方側ｅ２の径寸法が車体外方側ｅ１よりも大径に設定し、段差は、内輪構成体の面取り部の形成起点ｐ３と軸方向に対して同位相を成す位置ｐ１と、加締後に加締め部の内径端部となる位置ｐ２との間の円周領域のいずれかの部位に周方向に沿って位置付ける。【選択図】図１
2009019706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体構成部材に固定される静止輪と、車輪構成部材が固定されて当該車輪構成部材とともに回転する回転輪と、当該静止輪及び当該回転輪にそれぞれ形成されて相互に対向する複列の軌道面間へ転動可能に組み込まれた複数の転動体とを具備した車輪支持用軸受ユニットであって、
回転輪は、円筒状を成すハブ及び当該ハブに外嵌される環状を成す内輪構成体を備え、前記ハブには、車輪構成部材を固定するために拡径方向へ突出するフランジが設けられているとともに、前記静止輪の車体外方側の軌道面と対向する軌道面が形成されているのに対し、前記内輪構成体には、前記静止輪の車体内方側の軌道面と対向する軌道面が形成され、前記ハブの車体内方側の端部を加締めることによって前記内輪構成体が当該ハブと一体化されることで、前記回転輪が構成されており、
前記内輪構成体には、前記車体内方側の内径端部に全周に亘って面取り部が形成されているとともに、前記ハブには、加締め後に内輪構成体を当該ハブに形成された係合部との間で挟持させるべく、加締め前に前記内輪構成体を外嵌させた状態において、前記車体内方側の端部を当該内輪構成体の車体内方側の端面よりも当該車体内方側へ円筒状に延出させた加締め部が設けられ、
当該加締め部は、その内周部が段差構造を成し、段差を境にして前記車体内方側の内径寸法が車体外方側の内径寸法よりも大径に設定されており、当該段差は、前記内輪構成体の面取り部の前記車体外方側の形成起点位置と軸方向に対して同位相を成す位置と、加締め後に前記加締め部の内径端部となる位置との間に亘る円周領域のいずれかの部位に周方向に沿って位置付けられていることを特徴とする車輪支持用軸受ユニット。
【請求項２】
前記段差構造は、加締め部の内周部の前記車体外方側と車体内方側とを、なだらかな凹曲面状に連続させて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の車輪支持用軸受ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車や鉄道車両などの車輪を車体に対して回転自在に支持する車輪支持用軸受ユニットに関し、特に、当該車輪支持用軸受ユニットの長寿命化を図るためのユニット構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車や鉄道車両など、様々な車両の車輪を支持するための各種のハブユニット軸受(車輪支持用軸受ユニット(以下、単に軸受ユニットという))が知られている。
例えば、図３には、このような軸受ユニット構成の一例として、自動車の車輪を回転自在に支持するためのハブユニット軸受(以下、軸受ユニットＡという)の構成が例示されている。
【０００３】
かかる軸受ユニットＡは、車体構成部材(一例として、懸架装置のナックル(図示しない))に固定される静止輪２と、車輪構成部材(一例として、車輪のディスクホイール(図示しない))に固定されて当該ディスクホイールとともに回転する回転輪４とを備えている。また、軸受ユニットＡには、複数の転動体(一例として、玉)２０が、静止輪２及び回転輪４にそれぞれ形成された相互に対向する複列(２列)の軌道面6o,8o間及び軌道面6i,8i間へ転動可能に組み込まれている。この場合、転動体２０は、環状を成す保持器２２に形成されたポケット内に１つずつ回転自在に保持された状態で、軌道面6o,8o間及び軌道面6i,8i間を転動している。
【０００４】
静止輪２には、その外周面から外方(拡径方向)に向かって突出した固定フランジ２ｆが一体成形されており、当該固定フランジ２ｆを貫通する固定孔２ｈ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(サスペンション)のナックルに固定することができる。
【０００５】
一方、回転輪４には、略円筒形を成すハブ１０が設けられており、当該ハブ１０は、ブレーキのブレーキロータ(図示しない)を介して車輪のディスクホイール(図示しない)に固定され、当該ディスクホイールとともに回転するように構成されている。なお、かかるハブ１０には、その軸方向(図３の左右方向)の一方側(車輪側(同図の左側)、以下、アウトボード側という)に、ブレーキロータ及びディスクホイールを固定(外嵌)するためのハブフランジ１０ｆが周方向に沿って連続して突設されているとともに、静止輪２の一方(アウトボード側)の軌道面６ｏと対向する軌道面８ｏが周方向に沿って連続して形成されている。
【０００６】
この場合、ハブフランジ１０ｆは、静止輪２を越えて外方(ハブ１０の拡径方向)に向かって延出しており、その延出縁付近には、周方向に沿って複数の貫通孔(ボルト孔)１０ｈが設けられている。また、図示しないブレーキロータ及びディスクホイールにも、それぞれ当該ボルト孔１０ｈと連通可能な貫通孔が周方向に沿って複数個(一例として、ボルト孔１０ｈと同数個)設けられている。そして、ハブボルト１０ｂをボルト孔１０ｈから前記貫通孔へ挿通し、ハブナット(図示しない)で締結(供締め)することにより、ブレーキロータ及びディスクホイールをハブフランジ１０ｆに対して位置決めして固定することができる。
【０００７】
また、ハブ１０には、その軸方向(図３の左右方向)の他方側(車体内方側(同図の右側)、以下、インボード側という)に環状の内輪構成体１２が外嵌されるようになっている。その際、内輪構成体１２をハブ１０に対して位置決め固定する構造(方法)は、軸受ユニットＡのタイプによって各種態様が知られている。例えば、特許文献１には、内輪構成体１２がハブ１０に対して加締め固定された軸受ユニット構成が一例として開示されており、かかる軸受ユニットにおいては、静止輪２と回転輪４との間へ保持器２２に保持された複数の転動体２０が組み込まれた状態で、内輪構成体１２をハブ１０の外周部に形成された係合部１０ｓまで外嵌した後、ハブ１０のインボード側端部(同図の右端)を加締めることにより、当該内輪構成体１２が当該ハブ１０のインボード側に固定されている。なお、内輪構成体１２は、静止輪２のインボード側の軌道面６ｉと対向する軌道面８ｉが外周部に形成され、ハブ１０とともに回転輪４を構成する部材のことを指す。
【０００８】
この場合、加締め後に内輪構成体１２を係合部１０ｓとの間で挟持させるべく、ハブ１０には、図２(ａ)に示すような内輪構成体１２を加締め固定する前の状態、具体的には、内輪構成体１２のアウトボード側の端面１２ｏをハブ１０の係合部１０ｓに当て付けた状態において、インボード側の端部を当該内輪構成体１２のインボード側の端面１２ｉよりもインボード側へ円筒状に延出させた円筒部１０ｅ(加締め後に、同図(ｂ)に示す加締め部１０ｄとなる部分)が予め設けられている。
【０００９】
この状態で、円筒部１０ｅの先端にインボード側から金型１４を当て付け、当該金型１４に対してアウトボード方向、並びに拡径方向(図２(ａ)においては上方向)へ力を加えることで、円筒部１０ｅの全体をアウトボード側並びに拡径側へ押圧し、その延出長さ寸法が縮小するとともに、径寸法が拡大するように当該円筒部１０ｅを徐々に塑性変形させていく。そして、円筒部１０ｅを内輪構成体１２の面取り部１２ａに当接(密着)させるまで金型１４を押圧することで、図２(ｂ)に示すように、ハブ１０のインボード側の端部に加締め部１０ｄを形成する。なお、このような加締め方法を平押し加締めという。
【００１０】
これにより、内輪構成体１２は、図３に示すようにハブ１０の係合部１０ｓと加締め部１０ｄとの間に挟み込まれた(締め付けられた)状態でハブ１０に対して固定され、当該内輪構成体１２をハブ１０と一体化させることで回転輪４が構成されている。なお、その際、内輪構成体１２をハブ１０に対して平押し加締めすると同時に、軸受ユニットＡ(より具体的には、転動体２０)に対して所定の予圧を与えることができる。
【００１１】
このような加締固定によれば、例えば、内輪構成体１２をハブ１０の係合部１０ｓまで外嵌した後、インボード側からナットなどの締結部材により締め付けることで、当該内輪構成体１２をハブ１０のインボード側に固定した場合と比較して、部品点数削減による低コスト化を図ることが可能となるとともに、省スペース化(小型化)や軽量化を図ることも可能となる。
【特許文献１】特開２００５−２９９６８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、金型１４からハブ１０の円筒部１０ｅに対して押圧力を加えて加締める際、当該円筒部１０ｅが塑性変形するのみならず、塑性変形中の円筒部１０ｅから作用される締付力によって、内輪構成体１２が極僅かに膨張変形、特に拡径方向へ微小変形してしまう場合がある。この場合、金型１４から円筒部１０ｅに対して加わる押圧力、すなわち円筒部１０ｅから内輪構成体１２に対して作用される締付力の程度によっては、内輪構成体１２に内部応力が集中し、拡径方向への微小変形が生ずるだけに止まらず、当該内輪構成体１２に損傷(例えば、亀裂や割れなど)が生じてしまう虞がある。
【００１３】
このような内輪構成体１２の損傷が生じた場合、当該内輪構成体１２の交換作業やハブ１０自体の交換作業などが必要となり、軸受ユニットＡの組み立て工程において余計な手戻りが発生してしまう。また、このような状態のまま軸受ユニットＡが組み立てられた場合、内輪構成体１２の軌道面８ｉに歪みなどが生じて転動体２０をスムーズに回転させることができず、軸受ユニットＡの寿命を早期に低下させる結果を招いてしまう。
【００１４】
本発明は、このような課題を解決するためになされており、その目的は、低コスト化及び小型軽量化を図りつつ、その剛性を高めて長寿命化を図ることを可能とした車輪支持用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】
【００１５】
このような目的を達成するために、本発明に係る車輪支持用軸受ユニットは、車体構成部材に固定される静止輪と、車輪構成部材が固定されて当該車輪構成部材とともに回転する回転輪と、当該静止輪及び当該回転輪にそれぞれ形成されて相互に対向する複列の軌道面間へ転動可能に組み込まれた複数の転動体とを具備している。かかる車輪支持用軸受ユニットにおいて、回転輪は、円筒状を成すハブ及び当該ハブに外嵌される環状を成す内輪構成体を備え、前記ハブには、車輪構成部材を固定するために拡径方向へ突出するフランジが設けられているとともに、前記静止輪の車体外方側の軌道面と対向する軌道面が形成されているのに対し、前記内輪構成体には、前記静止輪の車体内方側の軌道面と対向する軌道面が形成され、前記ハブの車体内方側の端部を加締めることによって前記内輪構成体が当該ハブと一体化されることで、前記回転輪が構成されている。この場合、前記内輪構成体には、前記車体内方側の内径端部に全周に亘って面取り部が形成されているとともに、前記ハブには、加締め後に内輪構成体を当該ハブに形成された係合部との間で挟持させるべく、加締め前に前記内輪構成体を外嵌させた状態において、前記車体内方側の端部を当該内輪構成体の車体内方側の端面よりも当該車体内方側へ円筒状に延出させた加締め部が設けられている。その際、当該加締め部は、その内周部が段差構造を成し、段差を境にして前記車体内方側の内径寸法が車体外方側の内径寸法よりも大径に設定されており、当該段差は、前記内輪構成体の面取り部の前記車体外方側の形成起点位置と軸方向に対して同位相を成す位置と、加締め後に前記加締め部の内径端部となる位置との間に亘る円周領域のいずれかの部位に周方向に沿って位置付けられている。
【００１６】
なお、前記段差構造は、加締め部の内周部の前記車体外方側と車体内方側とをなだらかな凹曲面状に連続させて構成すればよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の車輪支持用軸受ユニットによれば、内輪構成体をハブに対して加締め固定することで、低コスト化及び小型軽量化を図りつつ、当該加締め時におけるユニット(ハブ及び内輪構成体)内部への応力集中を緩和することで、その剛性を高めて長寿命化を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の車輪支持用軸受ユニット(以下、単に軸受ユニットという)について、添付図面を参照して説明する。なお、本発明に係る車輪支持用軸受ユニットは、例えば、自動車や鉄道車両など、各種車両の車輪を回転自在に支持する軸受ユニットとして適用することができるが、ここでは、自動車の車輪を支持するハブユニット軸受として適用されている場合を一例として想定する。この場合、本発明に係る軸受ユニットの基本的構成は、一例として、上述した従来の軸受ユニットＡ(図３)と同様である場合を想定し、これと同一若しくは類似の構成部材については、以下、同一符号を付して説明する。その際、自動車の車体外方側(車輪側(図１(ａ)〜(ｄ)、及び図３の左側))をアウトボード側といい、その反対側、すなわち自動車の車体内方側(同各図の右側)をインボード側という。
【００１９】
なお、かかる軸受ユニットは、図３に示すような自動車の従動輪(前置エンジン後輪駆動(ＦＲ)車及び後置エンジン後輪駆動(ＲＲ)車の前輪、前置エンジン前輪駆動(ＦＦ)車の後輪)を支持するハブユニット軸受として構成してもよいし、自動車の駆動輪(ＦＲ車及びＲＲ車の後輪、ＦＦ車の前輪及び四輪駆動(４ＷＤ)車の全輪)を支持するハブユニット軸受として構成してもよい。
【００２０】
図１(ａ)〜(ｄ)には、本発明の一実施形態に係る軸受ユニットのハブ１０及び内輪構成体１２の構造が示されている。
かかる軸受ユニットには、車体構成部材(一例として、懸架装置のナックル(図示しない))に固定される静止輪２と、車輪構成部材(一例として、車輪のディスクホイール(図示しない))に固定されて当該ディスクホイールとともに回転する回転輪４と、静止輪２及び回転輪４にそれぞれ形成された相互に対向する複列(２列)の軌道面6o,8o間及び軌道面6i,8i間へ転動可能に組み込まれた複数の転動体(一例として、玉)２０が備えられている(図３参照)。
【００２１】
この場合、転動体２０は、環状を成す保持器２２に形成されたポケット内に１つずつ回転自在に保持された状態で、軌道面6o,8o間及び軌道面6i,8i間を転動している。これにより、各転動体２０は、その転動面が相互に接触することなく軌道面6o,8o間及び軌道面6i,8i間を転動することができ、結果として、当該各転動体２０が相互に接触して摩擦が生じることによる回転抵抗の増大や、焼付きなどを防止することができる。なお、軸受ユニットには、このような回転抵抗の増大や焼付きなどをさらに効果的に防止すべく、内部に潤滑剤(一例として、グリース)を封入することが好ましい。
【００２２】
なお、軌道面6o,8o間及び軌道面6i,8i間に組み込まれる転動体２０は、図３に示すような玉であってもよいし、玉に代えて各種のころ(円筒ころ、円すいころ及び球面ころなど)を転動体として軌道輪間に組み込んだ構成としてもよい。
【００２３】
また、軸受ユニットには、ユニットの内部を外部から遮蔽して密封状態(気密状態、及び液密状態)に保つために各種の密封装置が設けられており、当該密封装置を設けることで、軸受ユニットの外部から異物(例えば、泥水や塵埃など)が内部に侵入することを防止しているとともに、内部に封入された潤滑剤(例えば、グリースや潤滑油など)が外部へ漏洩することを防止している。
【００２４】
一例として、図３に示す構成においては、軸受ユニットのインボード側に円板状のカバー部材(以下、インボードキャップという)２６が設けられているのに対し、アウトボード側にはシール部材(以下、アウトボードシールという)２４が設けられており、これらのインボードキャップ２６及びアウトボードシール２４を設けることで、ユニット内部の密封性(気密性及び液密性)を保っている。なお、図３に示すようなインボードキャップ２６に代えて、インボード側にもシール部材(例えば、シール、スリンガ及び芯金を組み合わせた構造を成す、いわゆるパックシールなど)を設けた構成であってもよい。
【００２５】
本実施形態において、内輪構成体１２には、インボード側の内径端部に全周に亘って面取り部１２ａが形成されているとともに、ハブ１０には、加締めによって当該内輪構成体１２の面取り部１２ａに沿って塑性変形し、加締め後に内輪構成体１２をハブ１０の本体(具体的には、ハブ１０の外周部に形成された係合部１０ｓ)との間で挟持させるべく、図１(ａ)に示すような加締め前に内輪構成体１２を当該ハブ１０に外嵌させた状態において、インボード側の端部を当該内輪構成体１２のインボード側の端面１２ｉよりも当該インボード側へ円筒状に延出させた加締め部が予め設けられている。なお、以下の説明においては、便宜上、図１(ｃ),(ｄ)に示す加締め後における部位１０ｄを加締め部といい、同図(ａ),(ｂ)に示す加締め前の加締め部１０ｄの状態を円筒部１０ｅという。
【００２６】
円筒部１０ｅは、その内周部が段差構造を成し、段差１０ｇを境にしてインボード側の内径寸法を、アウトボード側の内径寸法よりも大径に設定して構成されている。すなわち、円筒部１０ｅは、その内周部に対し、段差１０ｇを境にしてアウトボード側に比較的小径の円筒部分(以下、円筒小径部という)ｅ１が設けられているとともに、インボード側に比較的大径の円筒部分(以下、円筒大径部という)ｅ２が設けられた構造を成している。
【００２７】
この場合、段差１０ｇは、内輪構成体１２の面取り部１２ａのアウトボード側の形成起点位置ｐ３と軸方向(図１(ｃ)の左右方向)に対して同位相を成す位置(以下、最内位置という)ｐ１と、加締め後に加締め部１０ｄの内径端部となる位置(別の捉え方をすれば、加締め時に金型１４と接触する位置(以下、最外位置という))ｐ２との間に亘る円周領域のいずれかの部位に周方向に沿って位置付けられている。
【００２８】
なお、段差１０ｇの位置は、最内位置ｐ１と最外位置ｐ２との間に亘る円周領域に位置付けられている限り、ハブ１０の材質や内輪構成体１２の大きさなどに応じて任意に設定することができるが、図１(ａ),(ｃ)に示すように、内輪構成体１２を加締め固定する前の状態、すなわち、内輪構成体１２のアウトボード側の端面１２ｏをハブ１０の係合部１０ｓに当て付けた状態において、当該内輪構成体１２のインボード側の端面１２ｉと軸方向に対して同位相を成す位置ｐｇに設定すること、さらに具体的には、当該位置ｐｇにそのアウトボード側の起点(円筒小径部ｅ１との連続点)が位置付けられるように段差１０ｇを構成することが好ましい。
【００２９】
また、図１(ａ)〜(ｃ)に示す構成において、かかる段差構造(すなわち、段差１０ｇ)は、一例として、円筒部１０ｅの内周部のアウトボード側(円筒小径部ｅ１)とインボード側(円筒大径部ｅ２)とをなだらかな凹曲面状(いわゆる所定の曲率半径を有するＲ状)に連続させて構成されている。なお、段差構造(すなわち、段差１０ｇ)の形状は、このような凹曲面状に限定されず、例えば、段差が円筒小径部ｅ１と円筒大径部ｅ２とが成す角度が直角あるいは鈍角に設定されるように、これらを連続させた形状としてもよい。
【００３０】
なお、段差１０ｇの大きさ(すなわち、円筒小径部ｅ１と円筒大径部ｅ２との径差(径寸法比率))は、ハブ１０の材質や内輪構成体１２の大きさなどに応じて任意に設定すればよいため、特に限定されない。
ここで、円筒小径部ｅ１は、円筒部１０ｅを加締める際にハブ１０に作用する荷重(押圧荷重)、並びに軸受ユニットの回転中にハブ１０に作用する各種の荷重(ラジアル荷重、アキシアル荷重及びモーメント荷重など)を負荷することとなり、その負荷能力は、当該円筒小径部ｅ１の肉厚(内外径寸法差)(図１(ｂ)に示す距離ｔ１)によって左右される。
一方、円筒大径部ｅ２の肉厚(内外径寸法差)(図１(ｂ)に示す距離ｔ２)は、円筒部１０ｅを加締める際における円筒大径部ｅ２の塑性変形のしやすさに直結し、その作業効率を左右することとなる。
【００３１】
このため、円筒小径部ｅ１の肉厚ｔ１、及び円筒大径部ｅ２の肉厚ｔ２は、円筒小径部ｅ１が上記の各種荷重を負荷可能となるとともに、円筒大径部ｅ２が加締め時における十分な作業効率を確保可能となるように、これらの関係に基づいて相対的にその比率を設定する必要がある。したがって、円筒大径部ｅ２の肉厚(内外径寸法差)(図１(ｂ)に示す距離ｔ２)が最大でも円筒小径部ｅ１の肉厚ｔ１の８０％程度となるように、これらの肉厚を設定することが好ましく、より好ましくは、円筒大径部ｅ２の肉厚ｔ２が円筒小径部ｅ１の肉厚ｔ１の９０％程度となるようにこれらの肉厚を設定すればよい。円筒小径部ｅ１の肉厚ｔ１と円筒大径部ｅ２の肉厚ｔ２との比率をこのような設定とすることで、円筒部１０ｅの加締め時や軸受ユニットの回転中にハブ１０へ作用する各種の荷重に対する内部応力が円筒小径部ｅ１と円筒大径部ｅ２との境界、すなわち段差１０ｇの近傍に集中することを有効に回避することができる。また、加締め時における作業効率も十分に確保することができる。
【００３２】
一例として、本実施形態においては、円筒小径部ｅ１の肉厚ｔ１を約５．０[ｍｍ]、円筒大径部ｅ２の肉厚ｔ２を約４．５[ｍｍ]に設定し、これらの肉厚比を約９０％(ｔ２／ｔ１＝０．９０)に設定している。また、円筒小径部ｅ１の肉厚ｔ１と円筒大径部ｅ２の肉厚ｔ２との差(図１(ｂ)に示す距離ｔ３)、すなわち、段差１０ｇの大きさｔ３を約０．５[ｍｍ]に設定するとともに、当該段差１０ｇを曲率半径が約５．０[ｍｍ]に設定されたＲ状として円筒小径部ｅ１と円筒大径部ｅ２とをなだらかな凹球面状に連続させた段差構造としている。
【００３３】
その際、円筒小径部ｅ１、円筒大径部ｅ２及び段差１０ｇの形成は、ハブ１０(円筒部１０)の材質などに応じて任意の方法で行えばよい。例えば、ハブ１０が各種の金属製(一例として、鋼製)である場合、所定の金型を用いてハブ１０(円筒部１０ｅ)を鋳造することができ、当該ハブ１０(円筒部１０ｅ)の成形と同時に円筒小径部ｅ１、円筒大径部ｅ２及び段差１０ｇを形成することができる。
あるいは、ハブ１０(円筒部１０)を各種の方法により成形した後、当該成形後のハブ１０(円筒部１０)に対して削り加工などを施すことで、円筒小径部ｅ１、円筒大径部ｅ２及び段差１０ｇを形成してもよい。
【００３４】
以上のような構成を成す軸受ユニットにおいて、円筒部１０ｅを加締めることによって内輪構成体１２をハブ１０に対して一体固定させる場合、その作業は、従来の軸受ユニットＡと同様に上述したような平押し加締めにより行うことができる。
【００３５】
具体的には、円筒部１０ｅの先端にインボード側から金型１４を当て付け、当該金型１４に対してアウトボード方向、並びに拡径方向(図１(ａ)においては上方向)へ力を加えることで、円筒部１０ｅの全体をアウトボード側、並びに拡径側へ押圧し、その延出長さ寸法が縮小するとともに、径寸法が拡大するように当該円筒部１０ｅを内輪構成体１２の面取り部１２ａに沿って徐々に塑性変形させていく。その際、円筒部１０ｅの内周部には段差１０ｇが設けられているため、当該円筒部１０ｅの塑性変形は当該段差１０ｇ(より具体的には、位置ｐｇ)を起点として、延出長さ寸法を縮小させる方向、並びに径寸法を拡大させる方向へ向かってそれぞれ徐々に進行させることができる。
【００３６】
この場合、円筒部１０ｅが塑性変形されて加締め部１０ｄが成形されるまでの間、これらから内輪構成体１２に対しては所定の締付力が作用され、これに対する内部応力が発生する。この状態において、円筒部１０ｅの内周部、具体的には段差１０ｇは、アウトボード側(円筒小径部ｅ１)とインボード側(円筒大径部ｅ２)とをなだらかな凹曲面状(所定の曲率半径(一例として、約５．０[ｍｍ])を有する凹球面状)に連続させた構造となっているため、当該段差１０ｇ及びこの近傍に加締め時の内部応力が集中することを有効に回避して分散させることができる。
【００３７】
これにより、円筒部１０ｅを加締める際に発生する内部応力による内輪構成体１２の膨張を抑制することができる。この場合、円筒部１０ｅの段差１０ｇ(より具体的には、位置ｐｇ)よりもインボード側、すなわち、円筒大径部ｅ２は、アウトボード方向並びに拡径方向へ大きく塑性変形するのに対し、段差１０ｇ(位置ｐｇ)よりもアウトボード側、すなわち、円筒小径部ｅ１はその塑性変形の程度が非常に小さい。このため、円筒小径部ｅ１から内輪構成体１２の内周面１２ｓに対して作用される締付力が格段に抑制され、内輪構成体１２の径方向への膨張(すなわち、拡径変形)を極微小な寸法に抑制することができる。
【００３８】
なお、円筒部１０ｅを内輪構成体１２の面取り部１２ａに当接(密着)させるまで金型１４を押圧することで、図１(ｄ)に示すように、当該面取り部１２ａに沿ってハブ１０のインボード側の端部に加締め部１０ｄを形成することができる。
【００３９】
この結果、内輪構成体１２は、ハブ１０の係合部１０ｓと加締め部１０ｄとの間に挟み込まれた(締め付けられた)状態でハブ１０に対して固定され、当該内輪構成体１２をハブ１０と一体化させることができ、これにより回転輪４を構成することができる(図３参照)。なお、その際、内輪構成体１２をハブ１０に対して平押し加締めすると同時に、軸受ユニット(より具体的には、転動体２０)に対して所定の予圧を与えることができる。
【００４０】
なお、内輪構成体１２をハブ１０に対して加締め固定する方法は、このような平押し加締めには限定されず、円筒部１０ｅの全体をアウトボード側並びに拡径側へ押圧する際、金型１４をすりこぎ状に揺動させながら円筒部１０ｅを塑性変形させることによって加締めていく方法(いわゆる、揺動加締め)を採ってもよい。このような揺動加締めによっても、これと同時に軸受ユニット(より具体的には、転動体２０)に対して所定の予圧を与えることができる。
【００４１】
いずれの加締め方法によって内輪構成体１２をハブ１０に対して一体固定させた場合であっても、例えば、内輪構成体１２をハブ１０の係合部１０ｓまで外嵌した後、インボード側からナットなどの締結部材により締め付けることで、当該内輪構成体１２をハブ１０に対して一体的に固定した場合と比較して、部品点数削減による低コスト化を図ることができるとともに、省スペース化(小型化)や軽量化を図ることができる。
【００４２】
したがって、加締め前の状態において円筒部１０ｅを上述したような段差構造とすることで、軸受ユニットの低コスト化及び小型軽量化を図りつつ、加締め固定を行うことによる軸受ユニット(ハブ１０及び内輪構成体１２)の内部への応力集中を緩和し、その剛性を高めて軸受ユニットの長寿命化を図ることが可能となる。
【００４３】
ここで、図４(ａ),(ｂ)には、ハブ１０の円筒部１０ｅに対して段差１０ｇを設けた本実施形態に係る軸受ユニット(以下、本件ユニットという)(図１(ａ)〜(ｄ)参照)と、円筒部１０ｅに対して当該段差１０ｇが設けられていない従来の軸受ユニット(以下、比較ユニットという)(図２(ａ),(ｂ)参照)の２つの軸受ユニットの加締め作業終了時における、ハブ１０及び内輪構成体１２の径方向膨張量を測定した実験結果が示されている。具体的には、本件ユニットと比較ユニットが同一の軸力となるまで、両ユニットの円筒部１０ｅをそれぞれ加締めた際におけるハブ１０及び内輪構成体１２の径方向への変位分布の状態が、有限解析法(ＦＥＭ)によって解析したハブ１０及び内輪構成体１２の径方向膨張量の分布として示されている。なお、図４(ａ)には、本件ユニットのハブ１０及び内輪構成体１２の径方向膨張量分布が示されているのに対し、同図(ｂ)には、比較ユニットのハブ１０及び内輪構成体１２の径方向膨張量分布が示されている。
【００４４】
この場合、本件ユニットの円筒部１０ｅの円筒小径部ｅ１の肉厚ｔ１は約５．０[ｍｍ]、円筒大径部ｅ２の肉厚ｔ２は約４．５[ｍｍ]に設定し、これらの肉厚比を約９０％(ｔ２／ｔ１＝０．９０)に設定した。また、円筒小径部ｅ１の肉厚ｔ１と円筒大径部ｅ２の肉厚ｔ２との差(図１(ｂ)に示す距離ｔ３)、すなわち、段差１０ｇの大きさｔ３は約０．５[ｍｍ]に設定するとともに、当該段差１０ｇを曲率半径が約５．０[ｍｍ]に設定されたＲ状とし、円筒小径部ｅ１と円筒大径部ｅ２とをなだらかな凹球面状に連続させた段差構造とした。なお、比較ユニットは、円筒部１０ｅに対して段差１０ｇが設けられていないことを除き、各種の部材構成を本件ユニットと同一としており、これらのサイズ(寸法)は上述した本件ユニットと同一に設定した。
【００４５】
図４(ａ),(ｂ)に示すように、内輪構成体１２に発生した径方向膨張量は、比較ユニットが１．２００ｅ−２[ｍｍ]から６．０００ｅ−２[ｍｍ]の範囲内であったのに対し(同図(ｂ))、本件ユニットは１．２００ｅ−２[ｍｍ]から４．８００ｅ−２[ｍｍ]の範囲内であり(同図(ａ))、本件ユニットの方が格段に小さかった。結果として、その径方向への膨張寸法は、比較ユニットが４４[μｍ]であったのに対し、本件ユニットは３７[μｍ]に抑制されることが実験により検証された。
【００４６】
また、本件ユニットにおいて、ハブ１０に発生した径方向膨張は、内輪構成体１２のインボード側の端面１２ｉと軸方向に対して同位相を成す位置ｐｇ(段差１０ｇのアウトボード側の起点)よりもアウトボード側で、極低レベル(０から６．０００ｅ−３[ｍｍ]の範囲内)の径方向膨張量分布が比較ユニットよりも広範囲に及んでいた。すなわち、本件ユニットのハブ１０に発生する径方向膨張は、比較ユニットと比較して顕著に低減されることが実験により検証された。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態に係る車輪支持用軸受ユニットの構成を示す図であって、(ａ)は、ハブの円筒部を加締める前の状態を示す図、(ｂ)は、円筒部の段差構造を説明するための図、(ｃ)は、段差を設けた円筒部を加締めて加締め部が形成される状態を示す図、(ｄ)は、加締め後において加締め部が形成された状態を示す図。
【図２】従来の車輪支持用軸受ユニットの構成を示す図であって、(ａ)は、ハブの円筒部を加締める前の状態を示す図、(ｂ)は、加締め後において加締め部が形成された状態を示す図。
【図３】車輪支持用軸受ユニットの構成例を示す断面図。
【図４】加締め時におけるハブ及び内輪構成体に発生する径方向膨張量の分布状態を示す図であって、(ａ)は、本実施形態に係る車輪支持用軸受ユニットの膨張量分布状態を示す図、(ｂ)は、従来の車輪支持用軸受ユニットの膨張量分布状態を示す図。
【符号の説明】
【００４８】
２  静止輪
４  回転輪
１０  ハブ
１０ｄ  加締め部
１０ｅ  円筒部
１０ｇ  段差
１２  内輪構成体
１２ａ  面取り部
２０  転動体
ｅ１  円筒小径部
ｅ２  円筒大径部
ｐ１  最内位置
ｐ２  最外位置
ｐ３  面取り部アウトボード側起点
ｐｇ  段差アウトボード側起点
【図１】
2009019706.tif 000003
【図２】
2009019706.tif 000004
【図３】
2009019706.tif 000005
【図４】
2009019706.tif 000006