車輪用軸受装置
【課題】軽量・コンパクト化と共に、低コスト化を図りつつ、クリープを防止して耐久性を向上させた車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】車輪を回転自在に支承する車輪用軸受２を備えた第１世代構造の車輪用軸受装置において、ハブ輪１の基部４の内周に車輪用軸受２が圧入される嵌合部１０と、この嵌合部１０からインナー側に縮径する位置決め部１１が形成され、外輪１５のインナー側の端部外周に外径面１５ｂから僅かに小径に形成された小径部１５ｃと、この小径部１５ｃを介して漸次インナー側に縮径する位置決め部３０が形成されると共に、これら位置決め部１１、３０の傾斜角θが、５°≦θ≦４５°に設定されたテーパ面に形成されて嵌合され、ハブ輪１に対して外輪１５が軸方向に位置決めされている。
【解決手段】車輪を回転自在に支承する車輪用軸受２を備えた第１世代構造の車輪用軸受装置において、ハブ輪１の基部４の内周に車輪用軸受２が圧入される嵌合部１０と、この嵌合部１０からインナー側に縮径する位置決め部１１が形成され、外輪１５のインナー側の端部外周に外径面１５ｂから僅かに小径に形成された小径部１５ｃと、この小径部１５ｃを介して漸次インナー側に縮径する位置決め部３０が形成されると共に、これら位置決め部１１、３０の傾斜角θが、５°≦θ≦４５°に設定されたテーパ面に形成されて嵌合され、ハブ輪１に対して外輪１５が軸方向に位置決めされている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両の車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置、詳しくは、軽量・コンパクト化と共に、低コスト化を図りつつ、クリープを防止して耐久性を向上させた車輪用軸受装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から自動車等の車輪を支持する車輪用軸受装置は、車輪を取り付けるためのハブ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、駆動輪用と従動輪用とがある。構造上の理由から、駆動輪用では内輪回転方式が、従動輪用では内輪回転と外方部材回転の両方式が一般的に採用されている。この車輪用軸受装置には、懸架装置を構成するナックルとハブ輪との間に複列アンギュラ玉軸受等からなる車輪用軸受を嵌合させた第１世代と称される構造から、外方部材の外周に直接車体取付フランジまたは車輪取付フランジが形成された第２世代構造、また、ハブ輪の外周に一方の内側転走面が直接形成された第３世代構造、あるいは、ハブ輪と等速自在継手の外側継手部材の外周にそれぞれ内側転走面が直接形成された第４世代構造とに大別されている。
【０００３】
こうした車輪用軸受装置において、近年、省資源あるいは公害等の面から燃費向上に対する要求は厳しいものがある。自動車部品において、特に、車輪用軸受装置の軽量化はこうした要求に応える要因として注目され、強く望まれて久しい。しかし、一方、軽量化のためにハブ輪を中空構造にすることが考えられるが、この軽量化に伴い剛性の低下が生じる。すなわち、大きな荷重がかかった時にハブ輪に変形が生じ、異常振動や内側転走面の早期剥離、あるいは、ハブ輪と、このハブ輪に圧入された内輪とが相対回転する、所謂クリープが生じることがある。ここで、クリープとは、嵌合シメシロ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、嵌合面が鏡面化し、場合によっては、かじりを伴い焼付きや溶着する現象をいう。
【０００４】
こうした問題を解決したものとして、図１０に示すような車輪用軸受装置が知られている。この車輪用軸受装置は、ハブ輪６０と車輪用軸受５０、およびシャフト５７を主要な構成としている。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１０の左側）、中央寄り側をインナー側（図１０の右側）という。
【０００５】
ハブ輪６０はＦＣ２５等のねずみ鋳鉄あるいはＦＣＤ４５等の球状黒鉛鋳鉄からなり、円筒状の基部６１の一端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ６２を一体に有し、この車輪取付フランジ６２の円周等配位置に車輪を固定するハブボルト用のボルト孔６３が植設されている。また、車輪取付フランジ６２の外端部から軸方向に延びる円筒状のブレーキドラム６４が連設され、その内周にシュー面６５が形成されている。ハブ輪６０の基部６１の内周部には車輪用軸受５０が嵌合され、シャフト５７に対して車輪を回転自在に支承している。
【０００６】
車輪用軸受５０は、内周に複列の外側転走面５１ａ、５１ａが形成された外輪５１と、外周にこれら複列の外側転走面５１ａ、５１ａに対向する内側転走面５２ａがそれぞれ形成された一対の内輪５２、５２と、これら内輪５２と外輪５１の両転走面間に保持器５３、５３を介して転動自在に収容された複列のボール５４、５４と、外輪５１と内輪５２との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシール５５、５５とを備えている。そして、内輪５２、５２の小径（正面）側の端面が突合せ状態で衝合し、所謂背面合せタイプの複列のアンギュラ玉軸受を構成している。
【０００７】
外輪５１および内輪５２は、炭素量が比較的少ないＳＣｒ４２０やＳＣＭ４１５等の浸炭鋼からなる鋼板をプレス加工あるいはローリング加工（以下、塑性加工と言う）によって形成されている。そして、浸炭焼入れによって表面硬さを５０〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。
【０００８】
ここで、一対の内輪５２、５２の内周面５２ｂ、５２ｂにセレーション（またはスプライン）５６、５６が形成されている。そして、一対の内輪５２、５２がシャフト５７の軸部５８に圧入されることにより、これらのセレーション５６、５６が軸部５８に食い込み、長期間に亘ってクリープを確実に防止することができ、耐久性を向上させることができる。
【０００９】
シャフト５７は、車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ６６を一体に有し、この車体取付フランジ６６から肩部６７を介して軸方向に延びる軸部５８が突設されている。軸部５８の端部には、ねじ部５９が形成されている。
【００１０】
ハブ輪６０の基部６１の内周には車輪用軸受５０が嵌合される嵌合部６８と、この嵌合部６８のインナー側の端部に鍔部６９が形成されると共に、アウター側の端部には止め輪７０が装着され、車輪用軸受５０の外輪５１が、この止め輪７０と鍔部６９とで挟持された状態で軸方向に位置決め固定されている。一方、車輪用軸受５０の内輪５２、５２は、シャフト５７の軸部５８に圧入されると共に、シャフト５７の肩部６７と固定ナット７１に挟持された状態で軸方向に位置決め固定されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００８−２６７５１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
然しながら、従来の車輪用軸受装置では、ハブ輪６０の基部６１に鍔部６９を形成することで、基部６１自体が軸方向に長くなり、ホイールスペースを制約する。特に、フロントホイールでは、ブレーキ装置だけでなく、操舵機能も有するため、極力省スペースに軸受部を収めることが望ましい。
【００１３】
前述した以外の軸方向の位置決めを行う構造として、止め輪付軸受や外輪の外周に鍔を一体に有する軸受があるが、この種の位置決め構造では、クリープによって嵌合部が摩耗する恐れがある。このクリープを防止する方法として、ハウジングと外輪とのシメシロを大きくすることが一般的であるが、シメシロを大きくすることにより、軸受内部すきまが減少し、最終的な組立後の軸受予圧が過大になって短寿命になる恐れがあった。
【００１４】
特に、トラック用の大径の車輪用軸受では、相手ハウジングの寸法公差や外輪の外径寸法公差が、乗用車用の車輪用軸受に比べて大きいため、組立後の予圧のバラツキが大きくなって過大予圧になる可能性がある。
【００１５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、軽量・コンパクト化と共に、低コスト化を図りつつ、クリープを防止して耐久性を向上させた車輪用軸受装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
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、円筒状の基部の一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有するハブ輪と、車体に取り付けられるための車体取付フランジを一体に有するシャフトと、このシャフトと前記基部との間に嵌合され、前記車輪を回転自在に支承する車輪用軸受とを備え、この車輪用軸受が、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外輪と、外周に前記複列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、これら内輪と前記外輪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た車輪用軸受装置において、前記ハブ輪の基部の内周に前記車輪用軸受が圧入される嵌合部と、この嵌合部からインナー側に縮径する位置決め部が形成され、前記外輪のインナー側の端部外周に漸次インナー側に縮径する位置決め部が形成されると共に、これら位置決め部が所定の傾斜角からなるテーパ面に形成されて嵌合され、前記ハブ輪に対して前記外輪が軸方向に位置決めされている。
【００１７】
このように、車輪を回転自在に支承する車輪用軸受を備えた第１世代構造の車輪用軸受装置において、ハブ輪の基部の内周に車輪用軸受が圧入される嵌合部と、この嵌合部からインナー側に縮径する位置決め部が形成され、外輪のインナー側の端部外周に漸次インナー側に縮径する位置決め部が形成されると共に、これら位置決め部が所定の傾斜角からなるテーパ面に形成されて嵌合され、ハブ輪に対して外輪が軸方向に位置決めされているので、低コスト化で軽量・コンパクト化を図ることができると共に、楔効果によって耐クリープ性を高め、耐久性を向上させた車輪用軸受装置を提供することができる。
【００１８】
好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記位置決め部の傾斜角θが、５°≦θ≦４５°に設定されていれば、位置決め部に負荷される荷重の径方向分力が大きくなって耐クリープ性が低下するのを防止すると共に、ハブ輪への組立時のガイド面としての機能を有し、ハブ輪への組立時における軸方向の位置決め精度を確保することができる。
【００１９】
また、請求項３に記載の発明のように、前記外輪の外径面から僅かに小径に形成された小径部が形成され、この小径部を介して前記位置決め部が形成されていれば、小径部が逃げ部となり、ハブ輪との嵌合状態を良好にすることができる。
【００２０】
また、請求項４に記載の発明のように、前記外輪の外径面と前記位置決め部の繋ぎ部が所定の曲率半径からなる円弧状に形成されていれば、ハブ輪へ外輪を圧入する際、かじり等が発生するのを防止して安定した組立を行うことができる。
【００２１】
好ましくは、請求項５に記載の発明のように、前記繋ぎ部の曲率半径Ｒｏが、０．５Ｒ≦Ｒ≦５．０Ｒに設定されていれば、ダイヤモンドドレッサーで成形砥石をドレスしながら同時研削する場合、砥石のダレを防止し、寸法・形状を安定して成形することができると共に、外輪の幅寸法を増大させることなく位置決め部のテーパ面を確保し、軽量・コンパクト化を図ることができる。
【００２２】
また、請求項６に記載の発明のように、前記外輪の外径面と位置決め部が総型砥石によって同時に研削加工されていれば、外径面と位置決め部の同軸度が確保され、外輪の位置決め精度を高めることができると共に、寸法・形状が安定し、かじり等が発生するのを防止することができる。
【００２３】
また、請求項７に記載の発明のように、前記ハブ輪または外輪の位置決め部の近傍に環状の逃げ部が形成され、この逃げ部に弾性部材が装着されていれば、嵌合部に雨水等の異物が侵入するのを防止することができ、気密性を向上させることができる。
【００２４】
また、請求項８に記載の発明のように、前記ハブ輪の位置決め部と前記外輪の位置決め部の当接面にグリースまたはシーリング剤が塗布されていれば、嵌合部に雨水等の異物が侵入するのを防止して、気密性を向上させることができると共に、耐クリープ性が向上する。
【００２５】
また、請求項９に記載の発明のように、前記ハブ輪の嵌合部に環状溝が形成され、この環状溝に止め輪が装着されると共に、この前記止め輪と前記位置決め部とで前記車輪用軸受の外輪が挟持された状態で軸方向に位置決め固定されていても良い。
【００２６】
また、請求項１０に記載の発明のように、前記車輪用軸受の内輪が前記シャフトの軸部に圧入されると共に、この軸部の端部にねじ部が形成され、当該内輪が前記シャフトの肩部と固定ナットに挟持された状態で軸方向に位置決め固定され、この固定ナットを所定の締付トルクで緊締することにより、前記車輪用軸受に所定の予圧が付与されていれば、軸受剛性を高め、転がり疲労寿命を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る車輪用軸受装置は、円筒状の基部の一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有するハブ輪と、車体に取り付けられるための車体取付フランジを一体に有するシャフトと、このシャフトと前記基部との間に嵌合され、前記車輪を回転自在に支承する車輪用軸受とを備え、この車輪用軸受が、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外輪と、外周に前記複列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、これら内輪と前記外輪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た車輪用軸受装置において、前記ハブ輪の基部の内周に前記車輪用軸受が圧入される嵌合部と、この嵌合部からインナー側に縮径する位置決め部が形成され、前記外輪のインナー側の端部外周に漸次インナー側に縮径する位置決め部が形成されると共に、これら位置決め部が所定の傾斜角からなるテーパ面に形成されて嵌合され、前記ハブ輪に対して前記外輪が軸方向に位置決めされているので、低コスト化で軽量・コンパクト化を図ることができると共に、楔効果によって耐クリープ性を高め、耐久性を向上させた車輪用軸受装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【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の車輪用軸受を示す縦断面図である。
【図３】（ａ）は、図２の一方のシール単体を示す拡大断面図、（ｂ）は、図２の他方のシール単体を示す拡大断面図である。
【図４】図２の位置決め部を示す要部拡大図である。
【図５】図４の外輪の研削工程を示す説明図である。
【図６】図４の変形例を示す要部拡大図である。
【図７】図６の外輪の研削工程を示す説明図である。
【図８】図４の他の変形例を示す要部拡大図である。
【図９】図４の他の変形例を示す要部拡大図である。
【図１０】従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
円筒状の基部の一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有するハブ輪と、車体に取り付けられるための車体取付フランジを一体に有するシャフトと、このシャフトと前記基部との間に嵌合され、前記車輪を回転自在に支承する車輪用軸受とを備え、この車輪用軸受が、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外輪と、外周に前記複列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、これら内輪と前記外輪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た車輪用軸受装置において、前記ハブ輪の基部の内周に前記車輪用軸受が圧入される嵌合部と、この嵌合部からインナー側に縮径する位置決め部が形成され、前記外輪のインナー側の端部外周に外径面から僅かに小径に形成された小径部と、この小径部を介して漸次インナー側に縮径する位置決め部が形成されると共に、これら位置決め部が傾斜角θが、５°≦θ≦４５°に設定されたテーパ面に形成されて嵌合され、前記ハブ輪に対して前記外輪が軸方向に位置決めされている。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づ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は、図１の車輪用軸受を示す縦断面図、図３（ａ）は、図２の一方のシール単体を示す拡大断面図、（ｂ）は、図２の他方のシール単体を示す拡大断面図、図４は、図２の位置決め部を示す要部拡大図、図５は、図４の外輪の研削工程を示す説明図、図６は、図４の変形例を示す要部拡大図、図７は、図６の外輪の研削工程を示す説明図、図８は、図４の他の変形例を示す要部拡大図、図９は、図４の他の変形例を示す要部拡大図である。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１の左側）、中央寄り側をインナー側（図１の右側）という。
【００３１】
この車輪用軸受装置は従動輪用であって、ハブ輪１と車輪用軸受２、およびシャフト３を主要な構成としている。ハブ輪１はＦＣ２５等のねずみ鋳鉄あるいはＦＣＤ４５等の球状黒鉛鋳鉄からなり、円筒状の基部４の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５を一体に有し、基部４の内周部に車輪用軸受２が嵌合され、シャフト３に対して車輪を回転自在に支承している。
【００３２】
シャフト３は、車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ６を一体に有し、この車体取付フランジ６から肩部７を介して軸方向に延びる軸部８が突設され、この軸部８の端部にねじ部９が形成されている。
【００３３】
シャフト３はＳ４５Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼で形成され、肩部７から軸部８に亙って高周波焼入れによって表面硬さを５０〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。これにより、軸部７等に負荷される曲げ荷重に対して充分な機械的強度を有し、車輪用軸受２の嵌合部の耐フレッティング性が向上する。
【００３４】
ハブ輪１の基部４の内周には車輪用軸受２が嵌合される嵌合部１０と、この嵌合部１０のインナー側の端部に後述する位置決め部１１が形成されると共に、アウター側の端部に形成された環状溝１２に止め輪１３が装着され、車輪用軸受２の外輪１５が、この止め輪１３と位置決め部１１とで挟持された状態で軸方向に位置決め固定されている。
【００３５】
一方、車輪用軸受２の内輪１６、１７は、シャフト３の軸部８に圧入されると共に、シャフト３の肩部７と固定ナット１４に挟持された状態で軸方向に位置決め固定されている。ここで、固定ナット１４を所定の締付トルクで緊締することにより、所定の軸受予圧が付与されている。なお、ハブ輪１のアウター側の端部開口部には図示しないエンドキャップが装着され、外部から車輪用軸受２に雨水やダスト等が侵入するのを防止している。
【００３６】
車輪用軸受２は、図２に拡大して示すように、内周にそれぞれ外向きに開いたテーパ状の複列の外側転走面１５ａ、１５ａが一体に形成された外輪（外方部材）１５と、外周にこれら複列の外側転走面１５ａ、１５ａに対向するテーパ状の内側転走面１６ａが形成された一対の内輪１６、１７と、両転走面間に保持器１８を介して転動自在に収容された複列の転動体（円錐ころ）１９、１９とを備えている。内輪１６、１７の内側転走面１６ａの大径側には転動体１９を案内するための大鍔部１６ｂが形成されると共に、小径側には転動体１９の脱落を防止するための小鍔部１６ｃが形成されている。そして、一対の内輪１６、１７の小径側端面が突き合された状態でセットされ、背面合せタイプの車輪用軸受を構成している。
【００３７】
ここで、一対の内輪１６、１７は基本的には、寸法・形状等、同一仕様であるが、内輪１６、１７の大径側の構成が異なる。具体的には、アウター側の内輪１６に対してインナー側の内輪１７の内径面取り部の大きさが異なる。これにより、シャフト３の肩部７の面取り寸法を大きく設定することができ、軸部７に負荷される曲げ荷重に対して充分な機械的強度を確保することができる（図１参照）。
【００３８】
外輪１５と一対の内輪１６、１７との間に形成される環状空間の開口部にはシール２０、２１が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの外部への漏洩と、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。
【００３９】
アウター側のシール２０は、図３（ａ）に拡大して示すように、外輪１５のアウター側の端部内周に圧入された芯金２２と、この芯金２２に加硫接着によって一体に接合されたシール部材２３とからなる一体型シールで構成されている。芯金２２は、オーステナイト系ステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）からプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成されている。シール部材２３はＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエンゴム）等の合成ゴムからなり、内輪１６の外径に所定の径方向シメシロを介して摺接する二股状のラジアルリップ２３ａ、２３ｂを一体に有している。
【００４０】
一方、インナー側のシール２１は、（ｂ）に拡大して示すように、断面が略Ｌ字状に形成されて互いに対向配置された環状のシール板２４とスリンガ２５とからなる、所謂パックシールを構成している。シール板２４は、外輪１５のインナー側の端部内周に圧入される芯金２６と、この芯金２６に一体に加硫接着されたシール部材２７とからなる。芯金２６はオーステナイト系ステンレス鋼板、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板からプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成されている。
【００４１】
シール部材２７はＮＢＲ等の合成ゴムからなり、径方向外方に傾斜して形成された一対のサイドリップ２７ａ、２７ｂと、このサイドリップ２７ｂの内径側に軸受内方側に傾斜して形成されたグリースリップ２７ｃを有している。
【００４２】
スリンガ２５は、オーステナイト系ステンレス鋼板、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板からプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成され、内輪１７の外径に圧入される円筒部２５ａと、この円筒部２５ａから径方向外方に延びる立板部２５ｂとからなる。そして、シール部材２７の一対のサイドリップ２７ａ、２７ｂが立板部２５ｂに所定の軸方向シメシロを介して摺接されると共に、グリースリップ２７ｃが円筒部２５ａに所定の径方向シメシロを介して摺接されている。また、符号２８は、立板部２５ｂのアウター側の側面に接合されたパッキン部材で、スリンガ２５と内輪１７の外径との嵌合部の気密性を高めている。
【００４３】
なお、シール部材２３、２７の材質としては、ＮＢＲ以外にも、例えば、耐熱性に優れたＨＮＢＲ（水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム）、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレンゴム）等をはじめ、ＡＣＭ（ポリアクリルゴム）や、ＦＫＭ（フッ素ゴム）、あるいはシリコンゴム等を例示することができる。
【００４４】
外輪１５と内輪１６、１７および転動体１９はＳＵＪ２等の高炭素クロム鋼で形成され、ズブ焼入れによって芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。また、一対の内輪１６、１７の小径側端部には環状溝１６ｄ、１６ｄが形成され、この環状溝１６ｄに連結環２９が装着されている。この連結環２９は、工具鋼やばね鋼等の鋼板をプレス加工により断面略コの字状に、全体として有端のリング状に形成され、表面に調質あるいは焼入れにより４０〜５５ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。なお、ここでは、車輪用軸受２として転動体１９に円錐ころを使用した複列円錐ころ軸受で構成された車輪用軸受２を例示したが、これに限らず転動体にボールを使用した複列アンギュラ玉軸受で構成されていても良い。
【００４５】
ここで、本実施形態では、図４に示すように、ハブ輪１のインナー側の端部内周に位置決め部１１が形成されている。この位置決め部１１は、嵌合部１０から漸次インナー側に縮径する所定の傾斜角θからなるテーパ面に形成されている。一方、外輪１５は、ハブ輪１との嵌合状態を良好にするため、インナー側の端部外周に、ハブ輪１の嵌合部１０に嵌合する外径面１５ｂから僅かに小径に形成された逃げ部となる小径部１５ｃが形成され、この小径部１５ｃから漸次インナー側に縮径する位置決め部３０が形成されている。この位置決め部３０は所定の傾斜角θからなるテーパ面に形成され、ハブ輪１の位置決め部１１に嵌合し、ハブ輪１のアウター側の端部に装着された止め輪１３とで挟持された状態で、ハブ輪１に対して外輪１５が軸方向に位置決め固定されている（図１参照）。
【００４６】
このように、本実施形態では、ハブ輪１と外輪１５がそれぞれテーパ嵌合する位置決め部１１、３０を備えているので、低コスト化で軽量・コンパクト化を図ることができると共に、楔効果によって耐クリープ性を高め、耐久性を向上させた車輪用軸受装置を提供することができる。
【００４７】
なお、傾斜角θは４５°以下、好ましくは、５°≦θ≦４５°に設定されている。傾斜角θが４５°を超えると、位置決め部１１、３０に負荷される荷重の径方向分力が小さくなって耐クリープ性が低下すると共に、ハブ輪１への組立時のガイド面としての機能が低下する。また、傾斜角θが５°未満では、ハブ輪１への組立時に、軸方向の位置決め精度が低下して好ましくない。
【００４８】
また、本実施形態では、図５に示すように、外輪１５の外径面１５ｂと位置決め部３０が総型砥石３２によって同時に研削加工によって形成されている。これにより、外径面１５ｂと位置決め部３０の同軸度が確保され、組立性が向上すると共に、外輪１５の位置決め精度を高めることができる。
【００４９】
図６は、図４の変形例である。前述した実施形態と同様、ハブ輪３１のインナー側の端部内周に位置決め部１１が形成されている。この位置決め部１１は、嵌合部１０から環状の逃げ部３１ａを介して漸次インナー側に縮径する所定の傾斜角θからなるテーパ面に形成されている。一方、外輪３３は、インナー側の端部外周に、ハブ輪３１の嵌合部１０に嵌合する外径面１５ｂから漸次インナー側に縮径する位置決め部３０が形成されている。この位置決め部３０は所定の傾斜角θからなるテーパ面に形成され、ハブ輪３１の位置決め部１１に嵌合されている。
【００５０】
本実施形態では、外輪３３の外径面１５ｂと位置決め部３０の繋ぎ部３３ａが所定の曲率半径Ｒｏからなる円弧状に形成されている。これにより、ハブ輪３１へ外輪３３を圧入する際、かじり等が発生するのを防止して安定した組立を行うことができる。
【００５１】
さらに、図７に示すように、外輪３３の外径面１５ｂと位置決め部３０および繋ぎ部３３ａが総型砥石３２’によって同時に研削加工によって形成されている。これにより、外径面１５ｂと位置決め部３０の同軸度が確保され、外輪３３の位置決め精度を高めることができると共に、繋ぎ部３３ａの寸法・形状が安定し、かじり等が発生するのを確実に防止することができる。
【００５２】
なお、繋ぎ部３３ａの曲率半径Ｒｏは０．５Ｒ≦Ｒ≦５．０Ｒに設定されている。この繋ぎ部３３ａの曲率半径Ｒｏが０．５未満では、ダイヤモンドドレッサーで成形砥石をドレスしながら同時研削する際、砥石がダレてしまい、寸法・形状が安定して成形できない可能性がある。また、５．０を超えると、位置決め部３０のテーパ面を確保することができなく、外輪３３の幅寸法が増大し、軽量・コンパクト化を阻害して好ましくない。
【００５３】
図８は、図４の他の変形例である。この実施形態は、前述した実施形態と基本的には外輪１５の小径部１５ｃに弾性部材３４が装着されていることが異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５４】
ハブ輪１のインナー側の端部内周に位置決め部１１が形成され、この位置決め部１１に嵌合する位置決め部３０が外輪１５の外径面１５ｂから小径部１５ｃを介してインナー側の端部外周に形成されている。そして、ハブ輪１と外輪１５の小径部１５ｃとの間に形成される環状空間にＯリング等からなる弾性部材３４が装着されている。これにより、嵌合部に雨水等の異物が侵入するのを防止することができ、気密性を向上させることができる。
【００５５】
図９は、図４の他の変形例である。この実施形態は、前述した実施形態と基本的には位置決め部の構成が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５６】
ハブ輪１のインナー側の端部内周に位置決め部１１が形成され、この位置決め部１１に嵌合する位置決め部３０が外輪１５の外径面１５ｂから小径部１５ｃを介してインナー側の端部外周に形成されている。そして、ハブ輪１の位置決め部１１と外輪１５の位置決め部３０との当接面にグリースが塗布されている（図中２点鎖線にて示す）。これにより、嵌合部に雨水等の異物が侵入するのを防止して、気密性を向上させることができると共に、耐クリープ性が向上する。
【００５７】
なお、グリースに変えてシーリング剤３５をハブ輪１の位置決め部１１と外輪１５の位置決め部３０との当接面間だけでなく、ハブ輪１の端面１ａと外輪１５の端面１５ｄにはみ出して塗布しても良い。これにより、一層嵌合部の気密性を向上させることができる。
【００５８】
シーリング剤３５としては、エポキシ樹脂系をはじめフェノール樹脂系、あるいは、ポリウレタン系やポリエチレン系接着剤等を例示することができる。また、液状ガスケットと称されるものでも良い。これは、変性エステル樹脂を主成分としたペースト状の不乾性で、剥離することなく嵌合部を閉塞することができる（商品名；スリーボンド１１２１）。また、変性エステル樹脂を主成分としたもの以外に、例えば、フェノール系、アクリル系、あるいはシリコン系樹脂を主成分としたものであっても良い。さらに、スティールパテのような硬化するパテや、シリコンシーリング剤のような非硬化の弾性パテでも良い。
【００５９】
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】
【００６０】
本発明に係る車輪用軸受装置は、内輪回転あるいは外輪回転に拘わらず、車輪を回転自在に支承し、外輪および内輪がプレス製の車輪用軸受を備えた第１世代構造の車輪用軸受装置に適用できる。無論、外輪および内輪がプレス製でない場合でも適用でき、また、第２世代構造の車輪用軸受装置にも適用できる。
【符号の説明】
【００６１】
１、３１ ハブ輪
２ 車輪用軸受
３ シャフト
４ ハブ輪の基部
５ 車輪取付フランジ
６ 車体取付フランジ
７ 肩部
８ 軸部
９ ねじ部
１０ 嵌合部
１１、３０ 位置決め部
１２、１６ｄ 環状溝
１３ 止め輪
１４ 固定ナット
１５、３３ 外輪
１５ａ 外側転走面
１５ｂ 外輪の外径面
１５ｃ 外輪の小径部
１５ｄ 外輪の端面
１６、１７ 内輪
１６ａ 内側転走面
１６ｂ 大鍔部
１６ｃ 小鍔部
１８ 保持器
１９ 転動体
２０ アウター側のシール
２１ インナー側のシール
２２、２６ 芯金
２３、２７ シール部材
２３ａ、２３ｂ ラジアルリップ
２４ シール板
２５ スリンガ
２５ａ 円筒部
２５ｂ 立板部
２７ａ、２７ｂ サイドリップ
２７ｃ グリースリップ
２８ パッキン部材
２９ 連結環
３１ａ 逃げ部
３２、３２’ 総型砥石
３４ 弾性部材
３５ シーリング剤
５０ 車輪用軸受
５１ 外輪
５１ａ 外側転走面
５２ 内輪
５２ａ 内側転走面
５２ｂ 内輪の内周面
５３ 保持器
５４ ボール
５５ シール
５６ セレーション
５７ シャフト
５８ シャフトの軸部
５９ ねじ部
６０ ハブ輪
６１ 基部
６２ 車輪取付フランジ
６３ ボルト孔
６４ ブレーキドラム
６５ シュー面
６６ 車体取付フランジ
６７ 肩部
６８ 嵌合部
６９ 鍔部
７０ 止め輪
Ｒｏ 繋ぎ部の曲率半径
θ 位置決め部の傾斜角
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両の車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置、詳しくは、軽量・コンパクト化と共に、低コスト化を図りつつ、クリープを防止して耐久性を向上させた車輪用軸受装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から自動車等の車輪を支持する車輪用軸受装置は、車輪を取り付けるためのハブ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、駆動輪用と従動輪用とがある。構造上の理由から、駆動輪用では内輪回転方式が、従動輪用では内輪回転と外方部材回転の両方式が一般的に採用されている。この車輪用軸受装置には、懸架装置を構成するナックルとハブ輪との間に複列アンギュラ玉軸受等からなる車輪用軸受を嵌合させた第１世代と称される構造から、外方部材の外周に直接車体取付フランジまたは車輪取付フランジが形成された第２世代構造、また、ハブ輪の外周に一方の内側転走面が直接形成された第３世代構造、あるいは、ハブ輪と等速自在継手の外側継手部材の外周にそれぞれ内側転走面が直接形成された第４世代構造とに大別されている。
【０００３】
こうした車輪用軸受装置において、近年、省資源あるいは公害等の面から燃費向上に対する要求は厳しいものがある。自動車部品において、特に、車輪用軸受装置の軽量化はこうした要求に応える要因として注目され、強く望まれて久しい。しかし、一方、軽量化のためにハブ輪を中空構造にすることが考えられるが、この軽量化に伴い剛性の低下が生じる。すなわち、大きな荷重がかかった時にハブ輪に変形が生じ、異常振動や内側転走面の早期剥離、あるいは、ハブ輪と、このハブ輪に圧入された内輪とが相対回転する、所謂クリープが生じることがある。ここで、クリープとは、嵌合シメシロ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、嵌合面が鏡面化し、場合によっては、かじりを伴い焼付きや溶着する現象をいう。
【０００４】
こうした問題を解決したものとして、図１０に示すような車輪用軸受装置が知られている。この車輪用軸受装置は、ハブ輪６０と車輪用軸受５０、およびシャフト５７を主要な構成としている。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１０の左側）、中央寄り側をインナー側（図１０の右側）という。
【０００５】
ハブ輪６０はＦＣ２５等のねずみ鋳鉄あるいはＦＣＤ４５等の球状黒鉛鋳鉄からなり、円筒状の基部６１の一端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ６２を一体に有し、この車輪取付フランジ６２の円周等配位置に車輪を固定するハブボルト用のボルト孔６３が植設されている。また、車輪取付フランジ６２の外端部から軸方向に延びる円筒状のブレーキドラム６４が連設され、その内周にシュー面６５が形成されている。ハブ輪６０の基部６１の内周部には車輪用軸受５０が嵌合され、シャフト５７に対して車輪を回転自在に支承している。
【０００６】
車輪用軸受５０は、内周に複列の外側転走面５１ａ、５１ａが形成された外輪５１と、外周にこれら複列の外側転走面５１ａ、５１ａに対向する内側転走面５２ａがそれぞれ形成された一対の内輪５２、５２と、これら内輪５２と外輪５１の両転走面間に保持器５３、５３を介して転動自在に収容された複列のボール５４、５４と、外輪５１と内輪５２との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシール５５、５５とを備えている。そして、内輪５２、５２の小径（正面）側の端面が突合せ状態で衝合し、所謂背面合せタイプの複列のアンギュラ玉軸受を構成している。
【０００７】
外輪５１および内輪５２は、炭素量が比較的少ないＳＣｒ４２０やＳＣＭ４１５等の浸炭鋼からなる鋼板をプレス加工あるいはローリング加工（以下、塑性加工と言う）によって形成されている。そして、浸炭焼入れによって表面硬さを５０〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。
【０００８】
ここで、一対の内輪５２、５２の内周面５２ｂ、５２ｂにセレーション（またはスプライン）５６、５６が形成されている。そして、一対の内輪５２、５２がシャフト５７の軸部５８に圧入されることにより、これらのセレーション５６、５６が軸部５８に食い込み、長期間に亘ってクリープを確実に防止することができ、耐久性を向上させることができる。
【０００９】
シャフト５７は、車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ６６を一体に有し、この車体取付フランジ６６から肩部６７を介して軸方向に延びる軸部５８が突設されている。軸部５８の端部には、ねじ部５９が形成されている。
【００１０】
ハブ輪６０の基部６１の内周には車輪用軸受５０が嵌合される嵌合部６８と、この嵌合部６８のインナー側の端部に鍔部６９が形成されると共に、アウター側の端部には止め輪７０が装着され、車輪用軸受５０の外輪５１が、この止め輪７０と鍔部６９とで挟持された状態で軸方向に位置決め固定されている。一方、車輪用軸受５０の内輪５２、５２は、シャフト５７の軸部５８に圧入されると共に、シャフト５７の肩部６７と固定ナット７１に挟持された状態で軸方向に位置決め固定されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００８−２６７５１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
然しながら、従来の車輪用軸受装置では、ハブ輪６０の基部６１に鍔部６９を形成することで、基部６１自体が軸方向に長くなり、ホイールスペースを制約する。特に、フロントホイールでは、ブレーキ装置だけでなく、操舵機能も有するため、極力省スペースに軸受部を収めることが望ましい。
【００１３】
前述した以外の軸方向の位置決めを行う構造として、止め輪付軸受や外輪の外周に鍔を一体に有する軸受があるが、この種の位置決め構造では、クリープによって嵌合部が摩耗する恐れがある。このクリープを防止する方法として、ハウジングと外輪とのシメシロを大きくすることが一般的であるが、シメシロを大きくすることにより、軸受内部すきまが減少し、最終的な組立後の軸受予圧が過大になって短寿命になる恐れがあった。
【００１４】
特に、トラック用の大径の車輪用軸受では、相手ハウジングの寸法公差や外輪の外径寸法公差が、乗用車用の車輪用軸受に比べて大きいため、組立後の予圧のバラツキが大きくなって過大予圧になる可能性がある。
【００１５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、軽量・コンパクト化と共に、低コスト化を図りつつ、クリープを防止して耐久性を向上させた車輪用軸受装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
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、円筒状の基部の一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有するハブ輪と、車体に取り付けられるための車体取付フランジを一体に有するシャフトと、このシャフトと前記基部との間に嵌合され、前記車輪を回転自在に支承する車輪用軸受とを備え、この車輪用軸受が、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外輪と、外周に前記複列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、これら内輪と前記外輪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た車輪用軸受装置において、前記ハブ輪の基部の内周に前記車輪用軸受が圧入される嵌合部と、この嵌合部からインナー側に縮径する位置決め部が形成され、前記外輪のインナー側の端部外周に漸次インナー側に縮径する位置決め部が形成されると共に、これら位置決め部が所定の傾斜角からなるテーパ面に形成されて嵌合され、前記ハブ輪に対して前記外輪が軸方向に位置決めされている。
【００１７】
このように、車輪を回転自在に支承する車輪用軸受を備えた第１世代構造の車輪用軸受装置において、ハブ輪の基部の内周に車輪用軸受が圧入される嵌合部と、この嵌合部からインナー側に縮径する位置決め部が形成され、外輪のインナー側の端部外周に漸次インナー側に縮径する位置決め部が形成されると共に、これら位置決め部が所定の傾斜角からなるテーパ面に形成されて嵌合され、ハブ輪に対して外輪が軸方向に位置決めされているので、低コスト化で軽量・コンパクト化を図ることができると共に、楔効果によって耐クリープ性を高め、耐久性を向上させた車輪用軸受装置を提供することができる。
【００１８】
好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記位置決め部の傾斜角θが、５°≦θ≦４５°に設定されていれば、位置決め部に負荷される荷重の径方向分力が大きくなって耐クリープ性が低下するのを防止すると共に、ハブ輪への組立時のガイド面としての機能を有し、ハブ輪への組立時における軸方向の位置決め精度を確保することができる。
【００１９】
また、請求項３に記載の発明のように、前記外輪の外径面から僅かに小径に形成された小径部が形成され、この小径部を介して前記位置決め部が形成されていれば、小径部が逃げ部となり、ハブ輪との嵌合状態を良好にすることができる。
【００２０】
また、請求項４に記載の発明のように、前記外輪の外径面と前記位置決め部の繋ぎ部が所定の曲率半径からなる円弧状に形成されていれば、ハブ輪へ外輪を圧入する際、かじり等が発生するのを防止して安定した組立を行うことができる。
【００２１】
好ましくは、請求項５に記載の発明のように、前記繋ぎ部の曲率半径Ｒｏが、０．５Ｒ≦Ｒ≦５．０Ｒに設定されていれば、ダイヤモンドドレッサーで成形砥石をドレスしながら同時研削する場合、砥石のダレを防止し、寸法・形状を安定して成形することができると共に、外輪の幅寸法を増大させることなく位置決め部のテーパ面を確保し、軽量・コンパクト化を図ることができる。
【００２２】
また、請求項６に記載の発明のように、前記外輪の外径面と位置決め部が総型砥石によって同時に研削加工されていれば、外径面と位置決め部の同軸度が確保され、外輪の位置決め精度を高めることができると共に、寸法・形状が安定し、かじり等が発生するのを防止することができる。
【００２３】
また、請求項７に記載の発明のように、前記ハブ輪または外輪の位置決め部の近傍に環状の逃げ部が形成され、この逃げ部に弾性部材が装着されていれば、嵌合部に雨水等の異物が侵入するのを防止することができ、気密性を向上させることができる。
【００２４】
また、請求項８に記載の発明のように、前記ハブ輪の位置決め部と前記外輪の位置決め部の当接面にグリースまたはシーリング剤が塗布されていれば、嵌合部に雨水等の異物が侵入するのを防止して、気密性を向上させることができると共に、耐クリープ性が向上する。
【００２５】
また、請求項９に記載の発明のように、前記ハブ輪の嵌合部に環状溝が形成され、この環状溝に止め輪が装着されると共に、この前記止め輪と前記位置決め部とで前記車輪用軸受の外輪が挟持された状態で軸方向に位置決め固定されていても良い。
【００２６】
また、請求項１０に記載の発明のように、前記車輪用軸受の内輪が前記シャフトの軸部に圧入されると共に、この軸部の端部にねじ部が形成され、当該内輪が前記シャフトの肩部と固定ナットに挟持された状態で軸方向に位置決め固定され、この固定ナットを所定の締付トルクで緊締することにより、前記車輪用軸受に所定の予圧が付与されていれば、軸受剛性を高め、転がり疲労寿命を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る車輪用軸受装置は、円筒状の基部の一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有するハブ輪と、車体に取り付けられるための車体取付フランジを一体に有するシャフトと、このシャフトと前記基部との間に嵌合され、前記車輪を回転自在に支承する車輪用軸受とを備え、この車輪用軸受が、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外輪と、外周に前記複列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、これら内輪と前記外輪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た車輪用軸受装置において、前記ハブ輪の基部の内周に前記車輪用軸受が圧入される嵌合部と、この嵌合部からインナー側に縮径する位置決め部が形成され、前記外輪のインナー側の端部外周に漸次インナー側に縮径する位置決め部が形成されると共に、これら位置決め部が所定の傾斜角からなるテーパ面に形成されて嵌合され、前記ハブ輪に対して前記外輪が軸方向に位置決めされているので、低コスト化で軽量・コンパクト化を図ることができると共に、楔効果によって耐クリープ性を高め、耐久性を向上させた車輪用軸受装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【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の車輪用軸受を示す縦断面図である。
【図３】（ａ）は、図２の一方のシール単体を示す拡大断面図、（ｂ）は、図２の他方のシール単体を示す拡大断面図である。
【図４】図２の位置決め部を示す要部拡大図である。
【図５】図４の外輪の研削工程を示す説明図である。
【図６】図４の変形例を示す要部拡大図である。
【図７】図６の外輪の研削工程を示す説明図である。
【図８】図４の他の変形例を示す要部拡大図である。
【図９】図４の他の変形例を示す要部拡大図である。
【図１０】従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
円筒状の基部の一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有するハブ輪と、車体に取り付けられるための車体取付フランジを一体に有するシャフトと、このシャフトと前記基部との間に嵌合され、前記車輪を回転自在に支承する車輪用軸受とを備え、この車輪用軸受が、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外輪と、外周に前記複列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、これら内輪と前記外輪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た車輪用軸受装置において、前記ハブ輪の基部の内周に前記車輪用軸受が圧入される嵌合部と、この嵌合部からインナー側に縮径する位置決め部が形成され、前記外輪のインナー側の端部外周に外径面から僅かに小径に形成された小径部と、この小径部を介して漸次インナー側に縮径する位置決め部が形成されると共に、これら位置決め部が傾斜角θが、５°≦θ≦４５°に設定されたテーパ面に形成されて嵌合され、前記ハブ輪に対して前記外輪が軸方向に位置決めされている。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づ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は、図１の車輪用軸受を示す縦断面図、図３（ａ）は、図２の一方のシール単体を示す拡大断面図、（ｂ）は、図２の他方のシール単体を示す拡大断面図、図４は、図２の位置決め部を示す要部拡大図、図５は、図４の外輪の研削工程を示す説明図、図６は、図４の変形例を示す要部拡大図、図７は、図６の外輪の研削工程を示す説明図、図８は、図４の他の変形例を示す要部拡大図、図９は、図４の他の変形例を示す要部拡大図である。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１の左側）、中央寄り側をインナー側（図１の右側）という。
【００３１】
この車輪用軸受装置は従動輪用であって、ハブ輪１と車輪用軸受２、およびシャフト３を主要な構成としている。ハブ輪１はＦＣ２５等のねずみ鋳鉄あるいはＦＣＤ４５等の球状黒鉛鋳鉄からなり、円筒状の基部４の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５を一体に有し、基部４の内周部に車輪用軸受２が嵌合され、シャフト３に対して車輪を回転自在に支承している。
【００３２】
シャフト３は、車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ６を一体に有し、この車体取付フランジ６から肩部７を介して軸方向に延びる軸部８が突設され、この軸部８の端部にねじ部９が形成されている。
【００３３】
シャフト３はＳ４５Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼で形成され、肩部７から軸部８に亙って高周波焼入れによって表面硬さを５０〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。これにより、軸部７等に負荷される曲げ荷重に対して充分な機械的強度を有し、車輪用軸受２の嵌合部の耐フレッティング性が向上する。
【００３４】
ハブ輪１の基部４の内周には車輪用軸受２が嵌合される嵌合部１０と、この嵌合部１０のインナー側の端部に後述する位置決め部１１が形成されると共に、アウター側の端部に形成された環状溝１２に止め輪１３が装着され、車輪用軸受２の外輪１５が、この止め輪１３と位置決め部１１とで挟持された状態で軸方向に位置決め固定されている。
【００３５】
一方、車輪用軸受２の内輪１６、１７は、シャフト３の軸部８に圧入されると共に、シャフト３の肩部７と固定ナット１４に挟持された状態で軸方向に位置決め固定されている。ここで、固定ナット１４を所定の締付トルクで緊締することにより、所定の軸受予圧が付与されている。なお、ハブ輪１のアウター側の端部開口部には図示しないエンドキャップが装着され、外部から車輪用軸受２に雨水やダスト等が侵入するのを防止している。
【００３６】
車輪用軸受２は、図２に拡大して示すように、内周にそれぞれ外向きに開いたテーパ状の複列の外側転走面１５ａ、１５ａが一体に形成された外輪（外方部材）１５と、外周にこれら複列の外側転走面１５ａ、１５ａに対向するテーパ状の内側転走面１６ａが形成された一対の内輪１６、１７と、両転走面間に保持器１８を介して転動自在に収容された複列の転動体（円錐ころ）１９、１９とを備えている。内輪１６、１７の内側転走面１６ａの大径側には転動体１９を案内するための大鍔部１６ｂが形成されると共に、小径側には転動体１９の脱落を防止するための小鍔部１６ｃが形成されている。そして、一対の内輪１６、１７の小径側端面が突き合された状態でセットされ、背面合せタイプの車輪用軸受を構成している。
【００３７】
ここで、一対の内輪１６、１７は基本的には、寸法・形状等、同一仕様であるが、内輪１６、１７の大径側の構成が異なる。具体的には、アウター側の内輪１６に対してインナー側の内輪１７の内径面取り部の大きさが異なる。これにより、シャフト３の肩部７の面取り寸法を大きく設定することができ、軸部７に負荷される曲げ荷重に対して充分な機械的強度を確保することができる（図１参照）。
【００３８】
外輪１５と一対の内輪１６、１７との間に形成される環状空間の開口部にはシール２０、２１が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの外部への漏洩と、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。
【００３９】
アウター側のシール２０は、図３（ａ）に拡大して示すように、外輪１５のアウター側の端部内周に圧入された芯金２２と、この芯金２２に加硫接着によって一体に接合されたシール部材２３とからなる一体型シールで構成されている。芯金２２は、オーステナイト系ステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）からプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成されている。シール部材２３はＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエンゴム）等の合成ゴムからなり、内輪１６の外径に所定の径方向シメシロを介して摺接する二股状のラジアルリップ２３ａ、２３ｂを一体に有している。
【００４０】
一方、インナー側のシール２１は、（ｂ）に拡大して示すように、断面が略Ｌ字状に形成されて互いに対向配置された環状のシール板２４とスリンガ２５とからなる、所謂パックシールを構成している。シール板２４は、外輪１５のインナー側の端部内周に圧入される芯金２６と、この芯金２６に一体に加硫接着されたシール部材２７とからなる。芯金２６はオーステナイト系ステンレス鋼板、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板からプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成されている。
【００４１】
シール部材２７はＮＢＲ等の合成ゴムからなり、径方向外方に傾斜して形成された一対のサイドリップ２７ａ、２７ｂと、このサイドリップ２７ｂの内径側に軸受内方側に傾斜して形成されたグリースリップ２７ｃを有している。
【００４２】
スリンガ２５は、オーステナイト系ステンレス鋼板、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板からプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成され、内輪１７の外径に圧入される円筒部２５ａと、この円筒部２５ａから径方向外方に延びる立板部２５ｂとからなる。そして、シール部材２７の一対のサイドリップ２７ａ、２７ｂが立板部２５ｂに所定の軸方向シメシロを介して摺接されると共に、グリースリップ２７ｃが円筒部２５ａに所定の径方向シメシロを介して摺接されている。また、符号２８は、立板部２５ｂのアウター側の側面に接合されたパッキン部材で、スリンガ２５と内輪１７の外径との嵌合部の気密性を高めている。
【００４３】
なお、シール部材２３、２７の材質としては、ＮＢＲ以外にも、例えば、耐熱性に優れたＨＮＢＲ（水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム）、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレンゴム）等をはじめ、ＡＣＭ（ポリアクリルゴム）や、ＦＫＭ（フッ素ゴム）、あるいはシリコンゴム等を例示することができる。
【００４４】
外輪１５と内輪１６、１７および転動体１９はＳＵＪ２等の高炭素クロム鋼で形成され、ズブ焼入れによって芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。また、一対の内輪１６、１７の小径側端部には環状溝１６ｄ、１６ｄが形成され、この環状溝１６ｄに連結環２９が装着されている。この連結環２９は、工具鋼やばね鋼等の鋼板をプレス加工により断面略コの字状に、全体として有端のリング状に形成され、表面に調質あるいは焼入れにより４０〜５５ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。なお、ここでは、車輪用軸受２として転動体１９に円錐ころを使用した複列円錐ころ軸受で構成された車輪用軸受２を例示したが、これに限らず転動体にボールを使用した複列アンギュラ玉軸受で構成されていても良い。
【００４５】
ここで、本実施形態では、図４に示すように、ハブ輪１のインナー側の端部内周に位置決め部１１が形成されている。この位置決め部１１は、嵌合部１０から漸次インナー側に縮径する所定の傾斜角θからなるテーパ面に形成されている。一方、外輪１５は、ハブ輪１との嵌合状態を良好にするため、インナー側の端部外周に、ハブ輪１の嵌合部１０に嵌合する外径面１５ｂから僅かに小径に形成された逃げ部となる小径部１５ｃが形成され、この小径部１５ｃから漸次インナー側に縮径する位置決め部３０が形成されている。この位置決め部３０は所定の傾斜角θからなるテーパ面に形成され、ハブ輪１の位置決め部１１に嵌合し、ハブ輪１のアウター側の端部に装着された止め輪１３とで挟持された状態で、ハブ輪１に対して外輪１５が軸方向に位置決め固定されている（図１参照）。
【００４６】
このように、本実施形態では、ハブ輪１と外輪１５がそれぞれテーパ嵌合する位置決め部１１、３０を備えているので、低コスト化で軽量・コンパクト化を図ることができると共に、楔効果によって耐クリープ性を高め、耐久性を向上させた車輪用軸受装置を提供することができる。
【００４７】
なお、傾斜角θは４５°以下、好ましくは、５°≦θ≦４５°に設定されている。傾斜角θが４５°を超えると、位置決め部１１、３０に負荷される荷重の径方向分力が小さくなって耐クリープ性が低下すると共に、ハブ輪１への組立時のガイド面としての機能が低下する。また、傾斜角θが５°未満では、ハブ輪１への組立時に、軸方向の位置決め精度が低下して好ましくない。
【００４８】
また、本実施形態では、図５に示すように、外輪１５の外径面１５ｂと位置決め部３０が総型砥石３２によって同時に研削加工によって形成されている。これにより、外径面１５ｂと位置決め部３０の同軸度が確保され、組立性が向上すると共に、外輪１５の位置決め精度を高めることができる。
【００４９】
図６は、図４の変形例である。前述した実施形態と同様、ハブ輪３１のインナー側の端部内周に位置決め部１１が形成されている。この位置決め部１１は、嵌合部１０から環状の逃げ部３１ａを介して漸次インナー側に縮径する所定の傾斜角θからなるテーパ面に形成されている。一方、外輪３３は、インナー側の端部外周に、ハブ輪３１の嵌合部１０に嵌合する外径面１５ｂから漸次インナー側に縮径する位置決め部３０が形成されている。この位置決め部３０は所定の傾斜角θからなるテーパ面に形成され、ハブ輪３１の位置決め部１１に嵌合されている。
【００５０】
本実施形態では、外輪３３の外径面１５ｂと位置決め部３０の繋ぎ部３３ａが所定の曲率半径Ｒｏからなる円弧状に形成されている。これにより、ハブ輪３１へ外輪３３を圧入する際、かじり等が発生するのを防止して安定した組立を行うことができる。
【００５１】
さらに、図７に示すように、外輪３３の外径面１５ｂと位置決め部３０および繋ぎ部３３ａが総型砥石３２’によって同時に研削加工によって形成されている。これにより、外径面１５ｂと位置決め部３０の同軸度が確保され、外輪３３の位置決め精度を高めることができると共に、繋ぎ部３３ａの寸法・形状が安定し、かじり等が発生するのを確実に防止することができる。
【００５２】
なお、繋ぎ部３３ａの曲率半径Ｒｏは０．５Ｒ≦Ｒ≦５．０Ｒに設定されている。この繋ぎ部３３ａの曲率半径Ｒｏが０．５未満では、ダイヤモンドドレッサーで成形砥石をドレスしながら同時研削する際、砥石がダレてしまい、寸法・形状が安定して成形できない可能性がある。また、５．０を超えると、位置決め部３０のテーパ面を確保することができなく、外輪３３の幅寸法が増大し、軽量・コンパクト化を阻害して好ましくない。
【００５３】
図８は、図４の他の変形例である。この実施形態は、前述した実施形態と基本的には外輪１５の小径部１５ｃに弾性部材３４が装着されていることが異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５４】
ハブ輪１のインナー側の端部内周に位置決め部１１が形成され、この位置決め部１１に嵌合する位置決め部３０が外輪１５の外径面１５ｂから小径部１５ｃを介してインナー側の端部外周に形成されている。そして、ハブ輪１と外輪１５の小径部１５ｃとの間に形成される環状空間にＯリング等からなる弾性部材３４が装着されている。これにより、嵌合部に雨水等の異物が侵入するのを防止することができ、気密性を向上させることができる。
【００５５】
図９は、図４の他の変形例である。この実施形態は、前述した実施形態と基本的には位置決め部の構成が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５６】
ハブ輪１のインナー側の端部内周に位置決め部１１が形成され、この位置決め部１１に嵌合する位置決め部３０が外輪１５の外径面１５ｂから小径部１５ｃを介してインナー側の端部外周に形成されている。そして、ハブ輪１の位置決め部１１と外輪１５の位置決め部３０との当接面にグリースが塗布されている（図中２点鎖線にて示す）。これにより、嵌合部に雨水等の異物が侵入するのを防止して、気密性を向上させることができると共に、耐クリープ性が向上する。
【００５７】
なお、グリースに変えてシーリング剤３５をハブ輪１の位置決め部１１と外輪１５の位置決め部３０との当接面間だけでなく、ハブ輪１の端面１ａと外輪１５の端面１５ｄにはみ出して塗布しても良い。これにより、一層嵌合部の気密性を向上させることができる。
【００５８】
シーリング剤３５としては、エポキシ樹脂系をはじめフェノール樹脂系、あるいは、ポリウレタン系やポリエチレン系接着剤等を例示することができる。また、液状ガスケットと称されるものでも良い。これは、変性エステル樹脂を主成分としたペースト状の不乾性で、剥離することなく嵌合部を閉塞することができる（商品名；スリーボンド１１２１）。また、変性エステル樹脂を主成分としたもの以外に、例えば、フェノール系、アクリル系、あるいはシリコン系樹脂を主成分としたものであっても良い。さらに、スティールパテのような硬化するパテや、シリコンシーリング剤のような非硬化の弾性パテでも良い。
【００５９】
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】
【００６０】
本発明に係る車輪用軸受装置は、内輪回転あるいは外輪回転に拘わらず、車輪を回転自在に支承し、外輪および内輪がプレス製の車輪用軸受を備えた第１世代構造の車輪用軸受装置に適用できる。無論、外輪および内輪がプレス製でない場合でも適用でき、また、第２世代構造の車輪用軸受装置にも適用できる。
【符号の説明】
【００６１】
１、３１ ハブ輪
２ 車輪用軸受
３ シャフト
４ ハブ輪の基部
５ 車輪取付フランジ
６ 車体取付フランジ
７ 肩部
８ 軸部
９ ねじ部
１０ 嵌合部
１１、３０ 位置決め部
１２、１６ｄ 環状溝
１３ 止め輪
１４ 固定ナット
１５、３３ 外輪
１５ａ 外側転走面
１５ｂ 外輪の外径面
１５ｃ 外輪の小径部
１５ｄ 外輪の端面
１６、１７ 内輪
１６ａ 内側転走面
１６ｂ 大鍔部
１６ｃ 小鍔部
１８ 保持器
１９ 転動体
２０ アウター側のシール
２１ インナー側のシール
２２、２６ 芯金
２３、２７ シール部材
２３ａ、２３ｂ ラジアルリップ
２４ シール板
２５ スリンガ
２５ａ 円筒部
２５ｂ 立板部
２７ａ、２７ｂ サイドリップ
２７ｃ グリースリップ
２８ パッキン部材
２９ 連結環
３１ａ 逃げ部
３２、３２’ 総型砥石
３４ 弾性部材
３５ シーリング剤
５０ 車輪用軸受
５１ 外輪
５１ａ 外側転走面
５２ 内輪
５２ａ 内側転走面
５２ｂ 内輪の内周面
５３ 保持器
５４ ボール
５５ シール
５６ セレーション
５７ シャフト
５８ シャフトの軸部
５９ ねじ部
６０ ハブ輪
６１ 基部
６２ 車輪取付フランジ
６３ ボルト孔
６４ ブレーキドラム
６５ シュー面
６６ 車体取付フランジ
６７ 肩部
６８ 嵌合部
６９ 鍔部
７０ 止め輪
Ｒｏ 繋ぎ部の曲率半径
θ 位置決め部の傾斜角
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の基部の一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有するハブ輪と、
車体に取り付けられるための車体取付フランジを一体に有するシャフトと、
このシャフトと前記基部との間に嵌合され、前記車輪を回転自在に支承する車輪用軸受とを備え、
この車輪用軸受が、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外輪と、
外周に前記複列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、
これら内輪と前記外輪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た車輪用軸受装置において、
前記ハブ輪の基部の内周に前記車輪用軸受が圧入される嵌合部と、この嵌合部からインナー側に縮径する位置決め部が形成され、前記外輪のインナー側の端部外周に漸次インナー側に縮径する位置決め部が形成されると共に、これら位置決め部が所定の傾斜角からなるテーパ面に形成されて嵌合され、前記ハブ輪に対して前記外輪が軸方向に位置決めされていることを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項２】
前記位置決め部の傾斜角θが、５°≦θ≦４５°に設定されている請求項１記載の車輪用軸受装置。
【請求項３】
前記外輪の外径面から僅かに小径に形成された小径部が形成され、この小径部を介して前記位置決め部が形成されている請求項１記載の車輪用軸受装置。
【請求項４】
前記外輪の外径面と前記位置決め部の繋ぎ部が所定の曲率半径からなる円弧状に形成されている請求項１記載の車輪用軸受装置。
【請求項５】
前記繋ぎ部の曲率半径Ｒｏが、０．５Ｒ≦Ｒ≦５．０Ｒに設定されている請求項４記載の車輪用軸受装置。
【請求項６】
前記外輪の外径面と位置決め部が総型砥石によって同時に研削加工されている請求項１記載の車輪用軸受装置。
【請求項７】
前記ハブ輪または外輪の位置決め部の近傍に環状の逃げ部が形成され、この逃げ部に弾性部材が装着されている請求項１記載の車輪用軸受装置。
【請求項８】
前記ハブ輪の位置決め部と前記外輪の位置決め部の当接面にグリースまたはシーリング剤が塗布されている請求項１記載の車輪用軸受装置。
【請求項９】
前記ハブ輪の嵌合部に環状溝が形成され、この環状溝に止め輪が装着されると共に、この前記止め輪と前記位置決め部とで前記車輪用軸受の外輪が挟持された状態で軸方向に位置決め固定されている請求項１記載の車輪用軸受装置。
【請求項１０】
前記車輪用軸受の内輪が前記シャフトの軸部に圧入されると共に、この軸部の端部にねじ部が形成され、当該内輪が前記シャフトの肩部と固定ナットに挟持された状態で軸方向に位置決め固定され、この固定ナットを所定の締付トルクで緊締することにより、前記車輪用軸受に所定の予圧が付与されている請求項１記載の車輪用軸受装置。
【請求項１】
円筒状の基部の一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有するハブ輪と、
車体に取り付けられるための車体取付フランジを一体に有するシャフトと、
このシャフトと前記基部との間に嵌合され、前記車輪を回転自在に支承する車輪用軸受とを備え、
この車輪用軸受が、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外輪と、
外周に前記複列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、
これら内輪と前記外輪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た車輪用軸受装置において、
前記ハブ輪の基部の内周に前記車輪用軸受が圧入される嵌合部と、この嵌合部からインナー側に縮径する位置決め部が形成され、前記外輪のインナー側の端部外周に漸次インナー側に縮径する位置決め部が形成されると共に、これら位置決め部が所定の傾斜角からなるテーパ面に形成されて嵌合され、前記ハブ輪に対して前記外輪が軸方向に位置決めされていることを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項２】
前記位置決め部の傾斜角θが、５°≦θ≦４５°に設定されている請求項１記載の車輪用軸受装置。
【請求項３】
前記外輪の外径面から僅かに小径に形成された小径部が形成され、この小径部を介して前記位置決め部が形成されている請求項１記載の車輪用軸受装置。
【請求項４】
前記外輪の外径面と前記位置決め部の繋ぎ部が所定の曲率半径からなる円弧状に形成されている請求項１記載の車輪用軸受装置。
【請求項５】
前記繋ぎ部の曲率半径Ｒｏが、０．５Ｒ≦Ｒ≦５．０Ｒに設定されている請求項４記載の車輪用軸受装置。
【請求項６】
前記外輪の外径面と位置決め部が総型砥石によって同時に研削加工されている請求項１記載の車輪用軸受装置。
【請求項７】
前記ハブ輪または外輪の位置決め部の近傍に環状の逃げ部が形成され、この逃げ部に弾性部材が装着されている請求項１記載の車輪用軸受装置。
【請求項８】
前記ハブ輪の位置決め部と前記外輪の位置決め部の当接面にグリースまたはシーリング剤が塗布されている請求項１記載の車輪用軸受装置。
【請求項９】
前記ハブ輪の嵌合部に環状溝が形成され、この環状溝に止め輪が装着されると共に、この前記止め輪と前記位置決め部とで前記車輪用軸受の外輪が挟持された状態で軸方向に位置決め固定されている請求項１記載の車輪用軸受装置。
【請求項１０】
前記車輪用軸受の内輪が前記シャフトの軸部に圧入されると共に、この軸部の端部にねじ部が形成され、当該内輪が前記シャフトの肩部と固定ナットに挟持された状態で軸方向に位置決め固定され、この固定ナットを所定の締付トルクで緊締することにより、前記車輪用軸受に所定の予圧が付与されている請求項１記載の車輪用軸受装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−４０６６４（Ｐ２０１３−４０６６４Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７９０５１（Ｐ２０１１−１７９０５１）
【出願日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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