車輪用軸受装置
【課題】自動車の組立工場等での組立工数の削減が可能で、生産性に優れるとともに、コスト低減を図ることが可能な車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】転がり軸受２は、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２４と、外輪の外側転走面２６，２７と内輪の内側転走面２６，２７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。少なくとも外輪２５が冷間ローリングにて成形されて、組立られた状態の転がり軸受２がハブ輪１に圧入により一体化される。
【解決手段】転がり軸受２は、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２４と、外輪の外側転走面２６，２７と内輪の内側転走面２６，２７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。少なくとも外輪２５が冷間ローリングにて成形されて、組立られた状態の転がり軸受２がハブ輪１に圧入により一体化される。
【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】
このような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る。このため、第１世代の車輪用軸受装置では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、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は、図６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にブレーキロータが外嵌され、第２部１１５ｂにホイールが外嵌される。
【０００７】
軸受１００は、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１２０，１２１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。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。
【００１０】
また、軸受１００の外輪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。
【００１１】
図６に示すものでは、軸受１００は外輪１０５と内輪１０８，１０９とも旋削等で成形されている。しかしながら、近年では、軽量・低コスト化を図るために、外輪と内輪とを、板材またはパイプ材からプレス成形する方法が提案されている（特許文献１、特許文献２、及び特許文献３）。
【特許文献１】特開２００４−３４０３１１号公報
【特許文献２】実開平６−１８３５号公報
【特許文献３】アメリカ特許第５１７７８６９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところが、図６に示すものであっても、特許文献１〜特許文献３等に示すものであっても、組立作業や交換作業に工数を必要とすることの改善がなされていないままである。すなわち、特許文献１〜特許文献３等に示すものでも、等速自在継手の外側継手部材の肩部（マウス部１０７の端面１３０）にて内輪に予圧を与えるものであるので、自動車の組立工場への出荷前に、軸受にハブ輪を嵌入する工程を行えず、この工程を組立工場で行う必要があった。このため、自動車の組立工場での組立工数が多く、生産性の向上を図ることができなかった。
【００１３】
本発明は、上記課題に鑑みて、自動車の組立工場等での組立工数の削減が可能で、生産性に優れるとともに、コスト低減を図る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】
【００１４】
本発明の車輪用軸受装置は、内周に複列の外側転走面が形成された外輪と、外周に外側転走面に対向する内側転走面が形成された一対の内輪と、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複列の転動体とを備え、少なくとも外輪が冷間ローリングにて成形されて、前記外輪、内輪、転動体が組立られた状態でハブ輪に圧入により一体化されるものである。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。
【００１５】
本発明の車輪用軸受装置は、組立られた状態の転がり軸受がハブ輪に圧入により一体化されるものであるので、客先（自動車の組立工場等）において、軸受にハブ輪を圧入する工程を省略することができる。
【００１６】
また、外輪が冷間ローリング（冷間転造）にて成形されるので、外輪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組成硬化する。そのため、加工製品は強い強度を得ることができる。
【００１７】
外輪の内径面の軸方向中央部に内径側に膨出する膨出部を設けることによって、外輪の外径面の軸方向中央部に周方向凹部を設けるのが好ましい。すなわち、外輪の内径面の軸方向中央部に内径側に膨出する膨出部を設けることによって、内径面に転走面を形成することができる。しかも、外輪の肉厚を軸方向に沿ってほぼ一定に維持できる。
【００１８】
内輪が冷間ローリング成形製またはプレス板製とされるのが好ましい。内輪が冷間ローリング成形製であれば、外輪と同様、歩溜まり及び生産性の向上を図るととともに、安定した加工精度を得ることができ、しかも、強い強度を得ることができる。また、内輪がプレス板製であっても、歩溜まり及び生産性の向上を図るととともに、安定した加工精度を得ることができる。
【００１９】
ハブ輪の端部が加締られてハブ輪に圧入された転がり軸受の内輪に対して予圧が付与されるものであってもよい。
【００２０】
外輪は、冷間ローリング成形後に熱処理を行った後の切削加工による焼入鋼切削が施されていてもよい。この焼入鋼切削は、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。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。
【００２１】
外輪の外径面に嵌合面が形成され、この嵌合面がナックルに圧入されるようにするのが好ましい。
【００２２】
前記車輪用軸受装置としては、駆動輪用であっても、従動輪用であってもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の車輪用軸受装置では、客先で軸受にハブ輪を圧入する工程を省略でき、客先での組立工数の削減を図ることができて、組立作業性の向上を図ることができる。また、少なくとも外輪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。
【００２４】
外輪の内径面の軸方向中央部に内径側に膨出する膨出部を設けることによって、内径面に転走面を形成することができ、外輪の成形の容易化を図ることができる。しかも、外輪の肉厚を軸方向に沿ってほぼ一定に維持でき、軽量化およびコスト低減を図ることができる。すなわち、外径面の軸方向中央部の周方向凹部を設けることによって、機能的に無駄な部位の肉部を省略することができ、軽量化を達成できる。
【００２５】
内輪が冷間ローリング成形製やプレス板製であれば、外輪と同様、内輪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、内輪は安定した加工精度及び強い強度を得ることができ、軸受の全体としての品質向上を達成できる。
【００２６】
ハブ輪の端部が加締られてハブ輪に圧入された転がり軸受の内輪に対して予圧が付与されるものでは、高品質の回転を得ることができる。
【００２７】
焼入鋼切削が施されている外輪では、最表面部に圧縮残留応力を付与させることができ、疲労強度が向上し、長期にわたって安定した機能を発揮することができる。
【００２８】
外輪に外径面に嵌合面が形成されてこの嵌合面がナックルに圧入されるものでは、組立作業の簡素化を一層図ることができる。
【００２９】
車輪用軸受装置としては、駆動輪用であっても、従動輪用であってもよく、それぞれの機能を有効に発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下本発明の実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。図２に第１実施形態の車輪用軸受装置（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、複列の転がり軸受２と、等速自在継手３とが一体化されてなる。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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１１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。
【００３６】
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の反マウス部側の端面４５には、孔部２２の開口部に沿って凹窪部４６が設けられ、この凹窪部４６にナット部材４３の座部が嵌合している。ハブ輪１のフランジ２１にはボルト装着孔３２が設けられて、ホイールおよびブレーキロータ９０をこのフランジ２１に固定するためのハブボルト３３がこのボルト装着孔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。
【００３７】
転がり軸受２は、図１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。この転がり軸受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。
【００３８】
外輪２５は、図３に示すように、外径面５０の軸方向中央部に周方向凹部５１が形成され、これに対応して内径面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の外側にシール溝５４，５５が形成されている。外輪２５の外径面５０のうち周方向凹部５１を省いた部位が、後述するように、ナックルＮに圧入される嵌合面５０ａ，５０ａとなる。
【００３９】
外輪２５は、パイプ材のブランク（素材）に冷間ローリング加工によって成形される。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。
【００４０】
具体的には、ほぼ外輪２５の形状となった素形状の外輪素材を、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。この場合、図３の破線で示したように、内径面５２の軸方向端部のシール溝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。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。
【００４１】
外輪２５の材質としては、ＳＣｒ４２０やＳＣＭ４１５等の浸炭鋼、ＳＣＭ４４０や冷間圧延鋼やＳ５３Ｃ等の炭素鋼やＳＵＪ２等の軸受鋼等を使用することができる。また、浸炭鋼の場合、浸炭焼入れによって硬化処理（熱処理）を行い、冷間圧延鋼や炭素鋼等の場合、高周波焼入れあるいは、ズブ焼きによって硬化処理（熱処理）を行う。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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、図４の破線で示すように、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。
【００４５】
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６５がハブ輪１のボス部端面７０に当接する。
【００４６】
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、図２に示すように、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６５に当接する。
【００４７】
このため、一対の内輪２４Ａ、２４Ｂが、その小径側の端面６６、６６である突合面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。
【００４８】
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Ｄ１１を、ナックルＮの内径面８０の内径寸法Ｄ１０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。
【００４９】
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。
【００５０】
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潤滑不良や溶着することをいう。
【００５１】
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２５ａが膨出部８１に当接している。
【００５２】
図２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を有する短円筒状の中心装着部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。
【００５３】
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。円盤部９２ａの貫孔の周縁部には、アウトボード側へ延びる外鍔部９３が設けられ、この外鍔部９３の内径孔と円盤部９２ａの貫孔でもって、前記軸心孔９１が構成される。
【００５４】
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。なお、円盤部９２ａには、ハブボルト３３が挿通される貫通孔９６が設けられている。
【００５５】
このように、ブレーキロータ９０が装着されることによって、外鍔部９３の外径面が、図示省略のホイールの内周に嵌合するホイールパイロット部９７を構成することになる。
【００５６】
本発明の車輪用軸受装置は、組立られた状態の転がり軸受２がハブ輪１に圧入により一体化されるものであるので、客先（自動車の組立工場等）において、軸受２にハブ輪１を圧入する工程を省略することができる。このため、客先での組立工数の削減を図ることができて、組立作業性の向上を図ることができる。
【００５７】
外輪２５が冷間ローリング（冷間転造）にて成形されるので、外輪２５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２５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２の品質向上を達成できる。本発明では、内輪２４も冷間ローリング成形製やプレス板製であるので、外輪２５と同様、内輪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、内輪２４は安定した加工精度及び強い強度を得ることができ、軸受の全体としての品質向上を達成できる。
【００５８】
外輪２５の内径面の軸方向中央部に内径側に膨出する膨出部５３を設けることによって、内径面に転走面２６，２７を形成することができ、外輪２５の成形の容易化を図ることができる。しかも、外輪２５の肉厚を軸方向に沿ってほぼ一定に維持でき、軽量化およびコスト低減を図ることができる。すなわち、外輪２５の外径面の軸方向中央部の周方向凹部５１を設けることによって、機能的に無駄な部位の肉部を省略することができ、軽量化を達成できる。
【００５９】
ハブ輪１の端部が加締られてハブ輪１に圧入された転がり軸受２の内輪２４に対して予圧が付与されるものでは、高品質の回転を得ることができる。本発明の外輪２５は、焼入鋼切削が施されているので、最表面部に圧縮残留応力を付与させることができ、疲労強度が向上し、長期にわたって安定した機能を発揮することができる。外輪２５の外径面に嵌合面５０ａが形成されてこの嵌合面５０ａがナックルＮに圧入されるものでは、組立作業の簡素化を一層図ることができる。
【００６０】
ハブ輪１とは別部材をハブ輪１に取り付けることによって、ハブ輪１にホイールパイロット部９７を構成することができる。このため、ハブ輪１にはホイールの内周に嵌合するホイールパイロット部９７を一体に設ける必要がなく、ハブ輪全体の形状の簡素化を図ることができる。これによって、製造性の向上を図ってコスト低減を達成できる。しかも、ハブ輪１に取り付けられたホイールパイロット部９７が損傷した場合には、ハブ輪全体を交換することなく、別部材のホイールパイロット部９７のみを交換すればよく、コスト低減を図ることができる。
【００６１】
次に図５は他の実施形態を示し、この場合、内輪２４（２４Ｃ、２４Ｄ）がパイプ材から冷間ローリングにて成形するものではなく、図６に示す従来と同様のものを使用している。
【００６２】
この図５に示す車輪用軸受装置は従動用であって、ハブ輪１が、中実の軸部２０Ａと、この軸部２０Ａから突設されるフランジ部２１Ａとを有する。また、内輪２４Ｃ、２４Ｄ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。そしてその薄肉部８６の端面（突合端面）８６ａ、８６ａが突合された状態で、ハブ輪１の軸部２０Ａの外径面２０Ａａに圧入されている。
【００６３】
この場合、フランジ部２１Ａと軸部２０Ａとの間には、軸方向と直交する方向に延びる端面８７ａと、凹曲面８７ｂとが形成されたボス部８７が設けられている。このため、アウトボード側の内輪２４Ｃの厚肉部８５の内径面は、この凹曲面８７ｂに対応した凸曲面８８とされている。これに対して、インボード側の内輪２４Ｄの内径面には、このような凸曲面が形成されていない。
【００６４】
ハブ輪１のインボード側の端部は筒状部８９とされ、この筒状部８９のインボード側の端部が外径側へ加締られて、その加締部８９ａにて、インボード側の内輪２４Ｄの端面８５ａを介して、内輪２４に対して予圧が付与される。また、ハブ輪１のアウトボード側の端面にはパイロット部８４が設けられている。
【００６５】
図５の車輪用軸受装置の他の構成は、前記図１に示す車輪用軸受装置と同様であるので、図１に示す車輪用軸受装置と同一部材は同一符号を付してそれらの説明を省略する。このため、内輪２４が冷間ローリングにて成形していない点を省いて前記図１に示す車輪用軸受装置と同様の作用効果を奏する。
【００６６】
このように、本発明の車輪用軸受装置は、駆動輪用であっても、従動輪用であってもよく、それぞれの機能を有効に発揮することができる。
【００６７】
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、内輪２４を冷間ローリング等にて成形する場合、大径側の端部が外径方向へ屈曲したものであってもよい。また、図１に示す車輪用軸受装置では、ハブ輪１に図６に示すようなパイロット部（大径の第１部１１５ａと小径の第２部１１５ｂ）が形成されていないが、このようなパイロット部を形成したものであってもよい。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。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第１実施形態を示す車輪用軸受装置の縦断面図である。
【図２】前記車輪用軸受装置の軸受がナックルに圧入された状態の縦断面図である。
【図３】前記車輪用軸受装置の軸受の外輪の成形方法の説明図である。
【図４】前記車輪用軸受装置の軸受の内輪の成形方法の説明図である。
【図５】本発明の第２実施形態を示す車輪用軸受装置の縦断面図である。
【図６】従来の車輪用軸受装置の縦断面図である。
【符号の説明】
【００６９】
Ｎ ナックル
１ ハブ輪
２ 軸受
３ 等速自在継手
２４ 内輪
２５ 外輪
２６，２７ 外側転走面
２８，２９ 内側転走面
３０ 転動体
５０ａ ナックル嵌合面
５３ 膨出部
【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】
このような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る。このため、第１世代の車輪用軸受装置では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、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は、図６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にブレーキロータが外嵌され、第２部１１５ｂにホイールが外嵌される。
【０００７】
軸受１００は、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１２０，１２１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。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。
【００１０】
また、軸受１００の外輪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。
【００１１】
図６に示すものでは、軸受１００は外輪１０５と内輪１０８，１０９とも旋削等で成形されている。しかしながら、近年では、軽量・低コスト化を図るために、外輪と内輪とを、板材またはパイプ材からプレス成形する方法が提案されている（特許文献１、特許文献２、及び特許文献３）。
【特許文献１】特開２００４−３４０３１１号公報
【特許文献２】実開平６−１８３５号公報
【特許文献３】アメリカ特許第５１７７８６９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところが、図６に示すものであっても、特許文献１〜特許文献３等に示すものであっても、組立作業や交換作業に工数を必要とすることの改善がなされていないままである。すなわち、特許文献１〜特許文献３等に示すものでも、等速自在継手の外側継手部材の肩部（マウス部１０７の端面１３０）にて内輪に予圧を与えるものであるので、自動車の組立工場への出荷前に、軸受にハブ輪を嵌入する工程を行えず、この工程を組立工場で行う必要があった。このため、自動車の組立工場での組立工数が多く、生産性の向上を図ることができなかった。
【００１３】
本発明は、上記課題に鑑みて、自動車の組立工場等での組立工数の削減が可能で、生産性に優れるとともに、コスト低減を図る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】
【００１４】
本発明の車輪用軸受装置は、内周に複列の外側転走面が形成された外輪と、外周に外側転走面に対向する内側転走面が形成された一対の内輪と、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複列の転動体とを備え、少なくとも外輪が冷間ローリングにて成形されて、前記外輪、内輪、転動体が組立られた状態でハブ輪に圧入により一体化されるものである。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。
【００１５】
本発明の車輪用軸受装置は、組立られた状態の転がり軸受がハブ輪に圧入により一体化されるものであるので、客先（自動車の組立工場等）において、軸受にハブ輪を圧入する工程を省略することができる。
【００１６】
また、外輪が冷間ローリング（冷間転造）にて成形されるので、外輪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組成硬化する。そのため、加工製品は強い強度を得ることができる。
【００１７】
外輪の内径面の軸方向中央部に内径側に膨出する膨出部を設けることによって、外輪の外径面の軸方向中央部に周方向凹部を設けるのが好ましい。すなわち、外輪の内径面の軸方向中央部に内径側に膨出する膨出部を設けることによって、内径面に転走面を形成することができる。しかも、外輪の肉厚を軸方向に沿ってほぼ一定に維持できる。
【００１８】
内輪が冷間ローリング成形製またはプレス板製とされるのが好ましい。内輪が冷間ローリング成形製であれば、外輪と同様、歩溜まり及び生産性の向上を図るととともに、安定した加工精度を得ることができ、しかも、強い強度を得ることができる。また、内輪がプレス板製であっても、歩溜まり及び生産性の向上を図るととともに、安定した加工精度を得ることができる。
【００１９】
ハブ輪の端部が加締られてハブ輪に圧入された転がり軸受の内輪に対して予圧が付与されるものであってもよい。
【００２０】
外輪は、冷間ローリング成形後に熱処理を行った後の切削加工による焼入鋼切削が施されていてもよい。この焼入鋼切削は、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。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。
【００２１】
外輪の外径面に嵌合面が形成され、この嵌合面がナックルに圧入されるようにするのが好ましい。
【００２２】
前記車輪用軸受装置としては、駆動輪用であっても、従動輪用であってもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の車輪用軸受装置では、客先で軸受にハブ輪を圧入する工程を省略でき、客先での組立工数の削減を図ることができて、組立作業性の向上を図ることができる。また、少なくとも外輪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。
【００２４】
外輪の内径面の軸方向中央部に内径側に膨出する膨出部を設けることによって、内径面に転走面を形成することができ、外輪の成形の容易化を図ることができる。しかも、外輪の肉厚を軸方向に沿ってほぼ一定に維持でき、軽量化およびコスト低減を図ることができる。すなわち、外径面の軸方向中央部の周方向凹部を設けることによって、機能的に無駄な部位の肉部を省略することができ、軽量化を達成できる。
【００２５】
内輪が冷間ローリング成形製やプレス板製であれば、外輪と同様、内輪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、内輪は安定した加工精度及び強い強度を得ることができ、軸受の全体としての品質向上を達成できる。
【００２６】
ハブ輪の端部が加締られてハブ輪に圧入された転がり軸受の内輪に対して予圧が付与されるものでは、高品質の回転を得ることができる。
【００２７】
焼入鋼切削が施されている外輪では、最表面部に圧縮残留応力を付与させることができ、疲労強度が向上し、長期にわたって安定した機能を発揮することができる。
【００２８】
外輪に外径面に嵌合面が形成されてこの嵌合面がナックルに圧入されるものでは、組立作業の簡素化を一層図ることができる。
【００２９】
車輪用軸受装置としては、駆動輪用であっても、従動輪用であってもよく、それぞれの機能を有効に発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下本発明の実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。図２に第１実施形態の車輪用軸受装置（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、複列の転がり軸受２と、等速自在継手３とが一体化されてなる。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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１１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。
【００３６】
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の反マウス部側の端面４５には、孔部２２の開口部に沿って凹窪部４６が設けられ、この凹窪部４６にナット部材４３の座部が嵌合している。ハブ輪１のフランジ２１にはボルト装着孔３２が設けられて、ホイールおよびブレーキロータ９０をこのフランジ２１に固定するためのハブボルト３３がこのボルト装着孔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。
【００３７】
転がり軸受２は、図１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。この転がり軸受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。
【００３８】
外輪２５は、図３に示すように、外径面５０の軸方向中央部に周方向凹部５１が形成され、これに対応して内径面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の外側にシール溝５４，５５が形成されている。外輪２５の外径面５０のうち周方向凹部５１を省いた部位が、後述するように、ナックルＮに圧入される嵌合面５０ａ，５０ａとなる。
【００３９】
外輪２５は、パイプ材のブランク（素材）に冷間ローリング加工によって成形される。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。
【００４０】
具体的には、ほぼ外輪２５の形状となった素形状の外輪素材を、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。この場合、図３の破線で示したように、内径面５２の軸方向端部のシール溝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。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。
【００４１】
外輪２５の材質としては、ＳＣｒ４２０やＳＣＭ４１５等の浸炭鋼、ＳＣＭ４４０や冷間圧延鋼やＳ５３Ｃ等の炭素鋼やＳＵＪ２等の軸受鋼等を使用することができる。また、浸炭鋼の場合、浸炭焼入れによって硬化処理（熱処理）を行い、冷間圧延鋼や炭素鋼等の場合、高周波焼入れあるいは、ズブ焼きによって硬化処理（熱処理）を行う。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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、図４の破線で示すように、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。
【００４５】
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６５がハブ輪１のボス部端面７０に当接する。
【００４６】
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、図２に示すように、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６５に当接する。
【００４７】
このため、一対の内輪２４Ａ、２４Ｂが、その小径側の端面６６、６６である突合面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。
【００４８】
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Ｄ１１を、ナックルＮの内径面８０の内径寸法Ｄ１０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。
【００４９】
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。
【００５０】
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潤滑不良や溶着することをいう。
【００５１】
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２５ａが膨出部８１に当接している。
【００５２】
図２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を有する短円筒状の中心装着部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。
【００５３】
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。円盤部９２ａの貫孔の周縁部には、アウトボード側へ延びる外鍔部９３が設けられ、この外鍔部９３の内径孔と円盤部９２ａの貫孔でもって、前記軸心孔９１が構成される。
【００５４】
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。なお、円盤部９２ａには、ハブボルト３３が挿通される貫通孔９６が設けられている。
【００５５】
このように、ブレーキロータ９０が装着されることによって、外鍔部９３の外径面が、図示省略のホイールの内周に嵌合するホイールパイロット部９７を構成することになる。
【００５６】
本発明の車輪用軸受装置は、組立られた状態の転がり軸受２がハブ輪１に圧入により一体化されるものであるので、客先（自動車の組立工場等）において、軸受２にハブ輪１を圧入する工程を省略することができる。このため、客先での組立工数の削減を図ることができて、組立作業性の向上を図ることができる。
【００５７】
外輪２５が冷間ローリング（冷間転造）にて成形されるので、外輪２５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２５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２の品質向上を達成できる。本発明では、内輪２４も冷間ローリング成形製やプレス板製であるので、外輪２５と同様、内輪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、内輪２４は安定した加工精度及び強い強度を得ることができ、軸受の全体としての品質向上を達成できる。
【００５８】
外輪２５の内径面の軸方向中央部に内径側に膨出する膨出部５３を設けることによって、内径面に転走面２６，２７を形成することができ、外輪２５の成形の容易化を図ることができる。しかも、外輪２５の肉厚を軸方向に沿ってほぼ一定に維持でき、軽量化およびコスト低減を図ることができる。すなわち、外輪２５の外径面の軸方向中央部の周方向凹部５１を設けることによって、機能的に無駄な部位の肉部を省略することができ、軽量化を達成できる。
【００５９】
ハブ輪１の端部が加締られてハブ輪１に圧入された転がり軸受２の内輪２４に対して予圧が付与されるものでは、高品質の回転を得ることができる。本発明の外輪２５は、焼入鋼切削が施されているので、最表面部に圧縮残留応力を付与させることができ、疲労強度が向上し、長期にわたって安定した機能を発揮することができる。外輪２５の外径面に嵌合面５０ａが形成されてこの嵌合面５０ａがナックルＮに圧入されるものでは、組立作業の簡素化を一層図ることができる。
【００６０】
ハブ輪１とは別部材をハブ輪１に取り付けることによって、ハブ輪１にホイールパイロット部９７を構成することができる。このため、ハブ輪１にはホイールの内周に嵌合するホイールパイロット部９７を一体に設ける必要がなく、ハブ輪全体の形状の簡素化を図ることができる。これによって、製造性の向上を図ってコスト低減を達成できる。しかも、ハブ輪１に取り付けられたホイールパイロット部９７が損傷した場合には、ハブ輪全体を交換することなく、別部材のホイールパイロット部９７のみを交換すればよく、コスト低減を図ることができる。
【００６１】
次に図５は他の実施形態を示し、この場合、内輪２４（２４Ｃ、２４Ｄ）がパイプ材から冷間ローリングにて成形するものではなく、図６に示す従来と同様のものを使用している。
【００６２】
この図５に示す車輪用軸受装置は従動用であって、ハブ輪１が、中実の軸部２０Ａと、この軸部２０Ａから突設されるフランジ部２１Ａとを有する。また、内輪２４Ｃ、２４Ｄ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。そしてその薄肉部８６の端面（突合端面）８６ａ、８６ａが突合された状態で、ハブ輪１の軸部２０Ａの外径面２０Ａａに圧入されている。
【００６３】
この場合、フランジ部２１Ａと軸部２０Ａとの間には、軸方向と直交する方向に延びる端面８７ａと、凹曲面８７ｂとが形成されたボス部８７が設けられている。このため、アウトボード側の内輪２４Ｃの厚肉部８５の内径面は、この凹曲面８７ｂに対応した凸曲面８８とされている。これに対して、インボード側の内輪２４Ｄの内径面には、このような凸曲面が形成されていない。
【００６４】
ハブ輪１のインボード側の端部は筒状部８９とされ、この筒状部８９のインボード側の端部が外径側へ加締られて、その加締部８９ａにて、インボード側の内輪２４Ｄの端面８５ａを介して、内輪２４に対して予圧が付与される。また、ハブ輪１のアウトボード側の端面にはパイロット部８４が設けられている。
【００６５】
図５の車輪用軸受装置の他の構成は、前記図１に示す車輪用軸受装置と同様であるので、図１に示す車輪用軸受装置と同一部材は同一符号を付してそれらの説明を省略する。このため、内輪２４が冷間ローリングにて成形していない点を省いて前記図１に示す車輪用軸受装置と同様の作用効果を奏する。
【００６６】
このように、本発明の車輪用軸受装置は、駆動輪用であっても、従動輪用であってもよく、それぞれの機能を有効に発揮することができる。
【００６７】
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、内輪２４を冷間ローリング等にて成形する場合、大径側の端部が外径方向へ屈曲したものであってもよい。また、図１に示す車輪用軸受装置では、ハブ輪１に図６に示すようなパイロット部（大径の第１部１１５ａと小径の第２部１１５ｂ）が形成されていないが、このようなパイロット部を形成したものであってもよい。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。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第１実施形態を示す車輪用軸受装置の縦断面図である。
【図２】前記車輪用軸受装置の軸受がナックルに圧入された状態の縦断面図である。
【図３】前記車輪用軸受装置の軸受の外輪の成形方法の説明図である。
【図４】前記車輪用軸受装置の軸受の内輪の成形方法の説明図である。
【図５】本発明の第２実施形態を示す車輪用軸受装置の縦断面図である。
【図６】従来の車輪用軸受装置の縦断面図である。
【符号の説明】
【００６９】
Ｎ ナックル
１ ハブ輪
２ 軸受
３ 等速自在継手
２４ 内輪
２５ 外輪
２６，２７ 外側転走面
２８，２９ 内側転走面
３０ 転動体
５０ａ ナックル嵌合面
５３ 膨出部
【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輪と、外周に外輪の外側転走面に対向する内側転走面が形成された一対の内輪と、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複列の転動体とを備えた車輪用軸受装置であって、少なくとも外輪が冷間ローリングにて成形されて、前記外輪、内輪、転動体が組立られた状態でハブ輪に圧入により一体化されることを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項２】
前記外輪の内径面の軸方向中央部に内径側に膨出する膨出部を設けることによって、外輪の外径面の軸方向中央部に周方向凹部を設けたことを特徴とする請求項１に記載された車輪用軸受装置。
【請求項３】
内輪が冷間ローリング成形製またはプレス板製とされたことを特徴とする請求項１に記載された車輪用軸受装置。
【請求項４】
ハブ輪の端部が加締られてハブ輪に圧入された転がり軸受の内輪に対して予圧が付与されることを特徴とする請求項１に記載された車輪用軸受装置。
【請求項５】
外輪は、冷間ローリング成形後に熱処理を行った後の切削加工による焼入鋼切削が施されていることを特徴とする請求項１に記載された車輪用軸受装置。
【請求項６】
外輪の外径面に嵌合面が形成され、この嵌合面がナックルに圧入されることを特徴とする請求項１に記載された車輪用軸受装置。
【請求項７】
駆動輪用とされた請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の車輪用軸受装置。
【請求項８】
従動輪用とされた請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の車輪用軸受装置。
【請求項１】
内周に複列の外側転走面が形成された外輪と、外周に外輪の外側転走面に対向する内側転走面が形成された一対の内輪と、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複列の転動体とを備えた車輪用軸受装置であって、少なくとも外輪が冷間ローリングにて成形されて、前記外輪、内輪、転動体が組立られた状態でハブ輪に圧入により一体化されることを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項２】
前記外輪の内径面の軸方向中央部に内径側に膨出する膨出部を設けることによって、外輪の外径面の軸方向中央部に周方向凹部を設けたことを特徴とする請求項１に記載された車輪用軸受装置。
【請求項３】
内輪が冷間ローリング成形製またはプレス板製とされたことを特徴とする請求項１に記載された車輪用軸受装置。
【請求項４】
ハブ輪の端部が加締られてハブ輪に圧入された転がり軸受の内輪に対して予圧が付与されることを特徴とする請求項１に記載された車輪用軸受装置。
【請求項５】
外輪は、冷間ローリング成形後に熱処理を行った後の切削加工による焼入鋼切削が施されていることを特徴とする請求項１に記載された車輪用軸受装置。
【請求項６】
外輪の外径面に嵌合面が形成され、この嵌合面がナックルに圧入されることを特徴とする請求項１に記載された車輪用軸受装置。
【請求項７】
駆動輪用とされた請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の車輪用軸受装置。
【請求項８】
従動輪用とされた請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の車輪用軸受装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−１９７９０１（Ｐ２００９−１９７９０１Ａ）
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−４０１２０（Ｐ２００８−４０１２０）
【出願日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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