WO2015050143A1 - 複列円すいころ軸受ユニットおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

複列の円すいころの転動面と、第１内輪軌道７および第２内輪軌道８との当接状態を良好にできる複列円すいころ軸受ユニットの構造およびその製造方法を提供する。ハブ本体１２ａの嵌合面部１３ａに第１内輪１０および第２内輪１１を圧入により外嵌する前の状態での第１内輪軌道７の傾斜角度θ_１および第２内輪軌道７、８の傾斜角度θ₂と、嵌合面部１３ａに第１内輪１０および第２内輪１１を圧入により外嵌することに伴って生じる第１内輪軌道７の傾斜角度減少量δθ_aおよび第２内輪軌道８の傾斜角度減少量δθ_bと、かしめ部１５を形成することに伴って生じる第１内輪軌道７の傾斜角度増大量δθ_kとを調整する。これにより、かしめ部１５を形成した後の状態での第１内輪軌道７の傾斜角度φ_１と第２内輪軌道８の傾斜角度Θ₂とを、それぞれの適正範囲内に収める。

Description

複列円すいころ軸受ユニットおよびその製造方法

　本発明は、小型トラック、大型乗用車などの、比較的重量が嵩む自動車において、車輪を懸架装置に対して回転自在に支持するために用いられる、複列円すいころ軸受ユニットおよびその製造方法に関する。

　図９は、小型トラック、大型乗用車などの、比較的重量が嵩む自動車において、駆動輪を懸架装置に対して回転支持するために用いられる、複列円すいころ軸受ユニットを示している。この複列円すいころ軸受ユニットは、外径側軌道輪部材である外輪１と、内径側軌道輪部材であるハブ２と、複数個の円すいころ３とを備える。

　外輪１は、内周面に複列の外輪軌道４、５を、外周面に懸架装置のナックルに結合固定するための静止側フランジ６を、それぞれ備える。複列の外輪軌道４、５のうち、軸方向片側である軸方向内側に位置する第１外輪軌道４と、軸方向他側である軸方向外側に位置する第２外輪軌道５は、軸方向に関して互いに離れる方向に向かうほど直径が大きくなる方向に傾斜した、部分円すい面により構成される。なお、軸方向に関して「内」とは、自動車への組み付け状態で車両の幅方向中央側をいい、図１および図９においては右側、図３および図８においては上側である。一方、軸方向に関して「外」とは、車両の幅方向外側をいい、図１および図９の左側、図３および図８の下側である。

　ハブ２は、外輪１の内径側に、外輪１と同心に配置されている。ハブ２は、外周面のうち、軸方向内端部および中間部に複列の内輪軌道７、８を、軸方向外端寄り部分で外輪１の内径側から軸方向に突出した部分に、車輪を支持固定するための回転側フランジ９を、それぞれ備える。複列の内輪軌道７、８のうち、軸方向内側に位置する第１内輪軌道７と、軸方向外側に位置する第２内輪軌道８は、軸方向に関して互いに離れる方向に向かうほど直径が大きくなる方向に傾斜した部分円すい面により構成される。

　ハブ２は、外周面に第１内輪軌道７が形成された円環状の第１内輪１０と、外周面に第２内輪軌道８が形成された円環状の第２内輪１１と、回転側フランジ９が一体に形成された、軸部材であるハブ本体１２とにより構成される。第１内輪軌道７（第２内輪軌道８）は、第１内輪１０（第２内輪１１）の外周面の小径側端部に設けられた小鍔部と大径側端部に設けられた大鍔部との間に設けられている。第２内輪１１は、ハブ本体１２の外周面の軸方向内端部から中間部にかけて設けられた円筒状の嵌合面部１３の軸方向外半部に、圧入により締り嵌めで外嵌されている。第１内輪１０は、嵌合面部１３の軸方向内半部に、圧入により締り嵌めで外嵌されている。第１内輪１０の大径側端面は、ハブ本体１２の軸方向内端部に設けられた円筒部１４を、径方向外方に塑性変形させることにより形成された、かしめ部１５により抑えつけられている。したがって、第１内輪１０および第２内輪１１は、嵌合面部１３の軸方向外端部に存在する段差面１６とかしめ部１５により軸方向両側から挟持された状態で、ハブ本体１２に対して結合固定されている。

　円すいころ３は、第１外輪軌道４と第１内輪軌道７との間と、第２外輪軌道５と第２内輪軌道８との間とに、それぞれ複数個ずつ、保持器１７により保持された状態で転動自在に配置されている。外輪１の軸方向内端部内周面と第１内輪１０の大径側端部外周面との間、および、外輪１の軸方向外端部内周面と第２内輪１１の大径側端部外周面との間には、それぞれ組み合わせシールリング１８が組み付けられ、円すいころ３を設置した円筒状空間の軸方向両端開口が塞がれている。ハブ本体１２の径方向中心部には、駆動軸の先端部を挿入してスプライン係合させるためのスプライン孔１９が設けられている。

　ハブ２を組み立てる際には、かしめ部１５を形成することに伴って、第１内輪１０が、その大径側端部が小径側端部よりも弾性的に大きく拡径するように弾性変形することに伴い、第１内輪軌道７の傾斜角度が変化する。したがって、日本国特許第４０１９５４８号公報に記載されているように、第１内輪軌道７の傾斜角度の変化を考慮して、かしめ部１５を形成する前の状態での第１内輪軌道７の傾斜角度を調整する必要がある。このような調整がなされないと、円すいころ３の転動面とそれぞれの軌道４、５、７、８との当接状態が不正規になり、複列円すいころ軸受ユニットの耐久性確保が難しくなる可能性がある。なお、第１内輪軌道７の傾斜角度とは、第１内輪軌道７の、第１内輪１０の中心軸に対する傾斜角度をいう。第２内輪軌道８の傾斜角度とは、第２内輪軌道８の、第２内輪１１の中心軸に対する傾斜角度をいう。

　しかしながら、第１内輪軌道７の傾斜角度の変化を考慮して、かしめ部１５を形成する前の状態での第１内輪軌道７の傾斜角度を調整したのみでは、ハブ２を組み立てた後における、第１内輪軌道７の傾斜角度と第２内輪軌道８の傾斜角度を適正範囲内とし、特に、これらの傾斜角度を同一とするには十分ではない。このように、複列円すいころ軸受ユニットの耐久性を向上させる観点からは、いまだ改良の余地がある。

特許４０１９５４８号公報

　本発明は、このような事情に鑑み、耐久性をより向上させることができる複列円すいころ軸受ユニットの構造およびこのような複列円すいころを実現するための製造方法を提供することを目的としている。

　本発明の複列円すいころ軸受ユニットは、
　内周面に、軸方向に関して互いに離れる方向に向かうほど直径が大きくなる方向に傾斜した部分円すい面によりそれぞれ構成された、第１外輪軌道および第２外輪軌道を有する外径側軌道輪部材と、
　外周面に、軸方向に関して互いに離れる方向に向かうほど直径が大きくなる方向に傾斜した部分円すい面によりそれぞれ構成された、第１内輪軌道および第２外輪軌道を有する内径側軌道輪部材と、
　第１外輪軌道と第１内輪軌道との間、および、第２外輪軌道と第２内輪軌道との間に、それぞれ複数個ずつ転動自在に設けられた円すいころと、
を備え、
　前記内径側軌道輪部材は、外周面に第１内輪軌道が形成された第１内輪と、外周面に第２内輪軌道が形成された第２内輪と、軸部材とを備え、第１内輪および第２内輪が、前記軸部材に圧入により外嵌され、かつ、該軸部材の軸方向片端部に塑性変形により形成されたかしめ部により、第１内輪の大径側端面を抑え付けることで、第１内輪および第２内輪が前記軸部材に結合固定されることにより構成される。

　特に、本発明の複列円すいころ軸受ユニットでは、
　前記軸部材に第１内輪を圧入により外嵌する前の状態での第１内輪軌道の傾斜角度θ₁と、
　前記軸部材に第２内輪を圧入により外嵌する前の状態での第２内輪軌道の傾斜角度θ₂と、
　前記軸部材に第１内輪を圧入により外嵌することに伴って生じる第１内輪軌道の傾斜角度減少量δθ_aと、
　前記軸部材に第２内輪を圧入により外嵌することに伴って生じる第２内輪軌道の傾斜角度減少量δθ_bと、
　前記かしめ部を形成することに伴って生じる第１内輪軌道の傾斜角度増大量δθ_kと、
　前記軸部材に対する第１内輪の圧入代ΔＸ₁と、
　前記軸部材に対する第２内輪の圧入代ΔＸ₂と、
の関係が、次式：
　－θ₁＋δθ_a（ΔＸ₁）＋θ₂－δθ_b（ΔＸ₂）＝δθ_k　
を満たし、 
　前記かしめ部を形成した後の状態での第１内輪軌道の傾斜角度φ₁と第２内輪軌道の傾斜角度Θ₂とが、それぞれの適正範囲内に収められていることを特徴とする。なお、好ましくは、前記かしめ部を形成した後の状態での第１内輪軌道の傾斜角度φ₁と第２内輪軌道の傾斜角度Θ₂とが、それぞれの適正範囲内で実質的に同一となる。

　本発明の複列円すいころ軸受ユニットの一態様では、
　前記軸部材に第１内輪を圧入により外嵌する前の状態での第１内輪の内径寸法と、前記軸部材に第２内輪を圧入により外嵌する前の状態での第２内輪の内径寸法とが実質的に等しく、
　前記軸部材の外周面のうち、第１内輪が外嵌される部分と第２内輪が外嵌される部分との間に段部が設けられ、前記軸部材の外周面のうちの第１内輪が外嵌される部分の、該軸部材に第１内輪を圧入により外嵌する前の状態での外径寸法が、前記軸部材の外周面のうちの第２内輪が外嵌される部分の、該軸部材に第２内輪を圧入により外嵌する前の状態での外径寸法よりも大きくなっている。

　この場合、前記段部の周囲で、第１内輪の小径側端面と第２内輪の小径側端面との間に間座が挟持されていることが好ましい。また、第１内輪および第２内輪の諸元が実質的に等しくなっていることが好ましい。

　本発明の複列円すいころ軸受ユニットの別態様では、
前記軸部材の外周面のうち、第１内輪が外嵌される部分と第２内輪が外嵌される部分とが互いに連続した単一円筒面により構成されており、前記軸部材に第１内輪を圧入により外嵌する前の状態での第１内輪の内径寸法が、前記軸部材に第２内輪を圧入により外嵌する前の状態での第２内輪の内径寸法よりも小さくなっている。

　この態様では、好ましくは、
　第１内輪が、内周面と大径側端面との連続部にＲ面取り部を有し、
　第２内輪が、内周面と大径側端面との連続部に、曲率半径が第１内輪のＲ面取り部の曲率半径よりも大きいＲ面取り部、または、軸方向幅寸法および径方向幅寸法が第１内輪のＲ面取り部の曲率半径よりも大きいＣ面取り部を有し、
　前記軸部材は、外周面のうち、第２内輪が外嵌される部分の軸方向他側に隣接する部分に、車輪を支持固定するための回転側フランジを有し、かつ、第２内輪のＲ面取り部またはＣ面取り部と対向する位置に存在する、前記軸部材の外周面と前記回転側フランジの軸方向片側面との連続部に、これらの面同士を滑らかに連続させる断面円弧形の隅Ｒ部を有する。

　本発明の複列円すいころ軸受ユニットの製造方法は、上述した構成を備える複列円すいころ軸受ユニットの製造方法であって、
　前記軸部材に第１内輪を圧入により外嵌する前の状態での第１内輪軌道の傾斜角度θ₁と、
　前記軸部材に第２内輪を圧入により外嵌する前の状態での第２内輪軌道の傾斜角度θ₂と、
　前記軸部材に第１内輪を圧入により外嵌することに伴って生じる第１内輪軌道の傾斜角度減少量δθ_aと、
　前記軸部材に第２内輪を圧入により外嵌することに伴って生じる第２内輪軌道の傾斜角度減少量δθ_bと、
　前記かしめ部を形成することに伴って生じる第１内輪軌道の傾斜角度増大量δθ_kとを調整することにより、
　前記かしめ部を形成した後の状態での第１内輪軌道の傾斜角度φ₁と第２内輪軌道の傾斜角度Θ₂とを、それぞれの適正範囲内に収めることを特徴とする。なお、好ましくは、前記かしめ部を形成した後の状態での第１内輪軌道の傾斜角度φ₁と第２内輪軌道の傾斜角度Θ₂とを、それぞれの適正範囲内で実質的に同一とする。

　この場合、好ましくは、前記傾斜角度θ₁と前記傾斜角度θ₂とを実質的に等しくし、次式：
　δθ_a（ΔＸ₁）－δθ_b（ΔＸ₂）＝δθ_k　
を満たすように、前記調整を行う。

　より具体的には、前記軸部材に対する前記第１内輪の圧入代ΔＸ₁を調整することにより、前記傾斜角度減少量δθ_aを調整し、前記軸部材に対する前記第２内輪の圧入代ΔＸ₂を調整することにより、前記傾斜角度減少量δθ_bを調整することができる。

　本発明の複列円すいころ軸受ユニットの製造方法の一態様では、
前記軸部材に第１内輪を圧入により外嵌する前の状態での第１内輪の内径寸法と、前記軸部材に第２内輪を圧入により外嵌する前の状態での第２内輪の内径寸法とを実質的に等しくし、
　前記軸部材の外周面のうち、第１内輪が外嵌される部分と第２内輪が外嵌される部分との間に段部を設け、前記軸部材の外周面のうちの第１内輪が外嵌される部分の、該軸部材に第１内輪を圧入により外嵌する前の状態での外径寸法を、前記軸部材の外周面のうちの第２内輪が外嵌される部分の、該軸部材に第２内輪を圧入により外嵌する前の状態での外径寸法よりも大きくして、前記圧入代ΔＸ_１、ΔＸ_２をそれぞれ調整する。

　この場合、好ましくは、前記段部の周囲で、第１内輪の小径側端面と第２内輪の小径側端面との間に間座を挟持する。また、好ましくは、第１内輪および第２内輪の諸元を実質的に等しくする。

　一方、本発明の複列円すいころ軸受ユニットの製造方法の別態様では、
前記軸部材の外周面のうち、第１内輪が外嵌される部分と第２内輪が外嵌される部分とを互いに連続した単一円筒面とし、
　前記軸部材に第１内輪を圧入により外嵌する前の状態での第１内輪の内径寸法を、前記軸部材に第２内輪を圧入により外嵌する前の状態での第２内輪の内径寸法よりも小さくして、前記圧入代ΔＸ_１、ΔＸ_２をそれぞれ調整する。

　この場合、好ましくは、第１内輪の内周面と大径側端面との連続部に、Ｒ面取り部を設け、第２内輪の内周面と大径側端面との連続部に、第１内輪のＲ面取り部の曲率半径よりも大きな曲率半径を有するＲ面取り部、または、第１内輪のＲ面取り部の曲率半径よりも大きい、軸方向幅寸法および径方向幅寸法を有するＣ面取り部を設けると共に、
　前記軸部材の外周面のうち、第２内輪を外嵌する部分の軸方向他側に隣接する部分に、車輪を支持固定するための回転側フランジを設け、かつ、第２内輪のＲ面取り部またはＣ面取り部と対向する位置に存在する、前記軸部材の外周面と前記回転側フランジの軸方向片側面との連続部に、これらの面同士を滑らかに連続させる断面円弧形の隅Ｒ部を設ける。

　本発明の複列円すいころ軸受ユニットおよびその製造方法では、かしめ部の形成に伴う第１内輪軌道の傾斜角度増大量δθ_kだけでなく、軸部材に第１内輪および第２内輪を圧入により外嵌することに伴う第１内輪軌道の傾斜角度減少量δθ_aおよび第２内輪軌道の傾斜角度減少量δθ_bをも考慮して、前記かしめ部を形成した後の状態での第１内輪軌道の傾斜角度φ_１および第２内輪軌道の傾斜角度Θ₂の調整を行うため、これらの傾斜角度φ₁、Θ₂を、それぞれの適正範囲の中央値（最も理想的な値）に十分に近づけることができる。この結果、複列の内輪軌道および複列の外輪軌道と円すいころの転動面との当接状態を向上させることができる。これにより、複列円すいころ軸受ユニットの耐久性をより向上させることができる。

図１は、本発明の実施の形態の第１例を、一部の部品を省略した状態で示す断面図である。 図２は、図１のａ部拡大図である。 図３は、ハブの組立方法を工程順に示す図である。 図４（Ａ）は、ハブの組み立てに伴って生じる、第１内輪軌道の傾斜角度の変化を示す線図であり、図４（Ｂ）は、第２内輪軌道の傾斜角度の変化を示す線図である。 図５は、第１内輪および第２内輪の圧入代と、第１内輪軌道および第２内輪軌道の傾斜角度減少量との関係を示す線図である。 図６は、第１内輪および第２内輪の圧入代と、第１内輪軌道および第２内輪軌道の傾斜角度減少量と、第１内輪軌道の傾斜角度増大量との関係を示す線図である。 図７は、第１内輪および第２内輪の圧入代と、圧入後の第１内輪軌道および第２内輪軌道の傾斜角度と、第１内輪軌道の傾斜角度増大量との関係を示す線図である。 図８は、本発明の実施の形態の第２例を示す、第１内輪および第２内輪とハブ本体とを、互いに組み合わせる前の状態で示す断面図である。 図９は、従来の車輪支持用の複列円すいころ軸受ユニットの１例を示す断面図である。

　　［実施の形態の第１例］
　図１～図７は、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例の特徴は、主に、ハブ２ａを組み立てた状態での第１内輪軌道７および第２内輪軌道８の傾斜角度を適正範囲に収めるために、各部分の寸法などを調整する点にある。本例の対象となる車輪支持用複列円すいころ軸受ユニットは、図９に示した従来構造と同様に、外輪１と、ハブ２ａと、複数個の円すいころ３とを備える。なお、図１は、本例の車輪支持用複列円すいころ軸受ユニットを、外輪１、複数個の円すいころ３、１対の保持器１７および１対の組み合わせシールリング１８など、一部の部品を省略した状態で示している。

　外輪１は、内周面に形成された複列の外輪軌道４、５と、外周面に形成され、懸架装置のナックルに結合固定するための静止側フランジ６とを備える。複列の外輪軌道４、５のうち、軸方向内側に位置する第１外輪軌道４と、軸方向外側に位置する第２外輪軌道５とは、軸方向に関して互いに離れる方向に向かうほど直径が大きくなる方向に傾斜した部分円すい面により構成される。

　ハブ２ａは、外輪１の内径側に、外輪１と同心に配置されている。ハブ２ａは、外周面の軸方向内端部および中間部にそれぞれに形成された、複列の内輪軌道７、８と、軸方向外端寄り部分で外輪１の内径側から軸方向に突出した部分に形成された、車輪を支持固定するための回転側フランジ９とを備える。複列の内輪軌道７、８のうち、軸方向内側に位置する第１内輪軌道７と、軸方向外側に位置する第２内輪軌道８とは、軸方向に関して互いに離れる方向に向かうほど直径が大きくなる方向に傾斜した部分円すい面により構成される。

　ハブ２ａは、外周面に第１内輪軌道７を形成した円環状の第１内輪１０と、外周面に第２内輪軌道８を形成した円環状の第２内輪１１と、予圧調整に用いる円環状の間座２０と、回転側フランジ９を一体に形成したハブ本体１２ａとにより構成される。第１内輪軌道７（第２内輪軌道８）は、第１内輪１０（第２内輪１１）の外周面の小径側端部に設けられた小鍔部と大径側端部に設けられた大鍔部との間部分に設けられている。第２内輪１１は、ハブ本体１２ａの外周面の軸方向内端部から中間部に掛けて設けられた円筒状の嵌合面部１３ａの軸方向外半部に圧入することにより、締り嵌めで外嵌されている。第１内輪１０は、嵌合面部１３ａの軸方向内半部に圧入することにより、締り嵌めで外嵌されている。間座２０は、第１内輪１０の小径側端面と第２内輪１１の小径側端面との間に挟持されている。第１内輪１０の大径側端面は、ハブ本体１２ａの軸方向内端部に設けられた円筒部１４を径方向外方に塑性変形させることで形成されたかしめ部１５により抑え付けられている。したがって、第１内輪１０および第２内輪１１と、間座２０とは、嵌合面部１３ａの軸方向外端部に存在する段差面１６とかしめ部１５とにより軸方向両側から挟持され、ハブ本体１２ａに対し結合固定されている。

　円すいころ３は、第１外輪軌道４と第１内輪軌道７との間と、第２外輪軌道５と第２内輪軌道８との間とに、それぞれ複数個ずつ、保持器１７により保持された状態で転動自在に設けられている。外輪１の軸方向内端部内周面と第１内輪１０の大径側端部外周面との間、および、外輪１の軸方向外端部内周面と第２内輪１１の大径側端部外周面との間には、それぞれ組み合わせシールリング１８が組み付けられ、円すいころ３を設置した円筒状空間の軸方向両端開口が塞がれている。ハブ本体１２の径方向中心部には、駆動軸の先端部を挿入してスプライン係合させるためのスプライン孔１９が設けられている。

　図３（Ａ）～図３（Ｆ）は、本例の車輪支持用転がり軸受ユニットを構成するハブ２ａの組立方法を工程順に示している。ハブ２ａを組み立てるために、まず、図３（Ａ）に示した第２内輪１１を、図３（Ｂ）に示すように、ハブ本体１２ａの嵌合面部１３ａの軸方向外端部に、軸方向内側から圧入により外嵌する。次に、図３（Ｃ）に示すように、嵌合面部１３ａのうち、第２内輪１１の軸方向内側に隣接する部分である軸方向中間部に設けられた段部２１の周囲に、間座２０を隙間嵌めで外嵌する。次いで、図３（Ｄ）に示した第１内輪１０を、図３（Ｅ）に示すように、嵌合面部１３ａのうち、間座２０の軸方向内側に隣接する部分である軸方向内端寄り部分に、軸方向内側から圧入することにより、締り嵌めで外嵌する。そして、図３（Ｆ）に示すように、ハブ本体１２ａの軸方向内端部に設けられた円筒部１４のうち、第１内輪１０よりも軸方向内側に突出した部分を外径側に塑性変形させることで、かしめ部１５を形成して、かしめ部１５により第１内輪１０の大径側端面（軸方向内端面）を抑え付ける。

　本例の車輪支持用複列円すいころ軸受ユニットについては、次の前提事項１および２が成立する。

　＜前提事項１＞
　嵌合面部１３ａに第１内輪１０および第２内輪１１を圧入により外嵌することにより、第１内輪１０および第２内輪１１が拡径方向に弾性変形する。具体的には、小径側の肉が大径側の肉よりも薄いため、小径側が大径側よりも比較的大きく拡径する態様で弾性変形する。このような弾性変形に伴い、第１内輪軌道７および第２内輪軌道８の傾斜角度が減少する。すなわち、嵌合面部１３ａに第１内輪１０を圧入により外嵌する前の状態（自由状態）での第１内輪軌道７の傾斜角度θ₁と、嵌合面部１３ａに第１内輪１０を圧入により外嵌した後の第１内輪軌道７の傾斜角度Θ₁との関係は、図４（Ｂ）の左半部に示すように、θ₁＞Θ₁となる。また、嵌合面部１３ａに第２内輪１１を圧入により外嵌する前の状態（自由状態）での第２内輪軌道８の傾斜角度θ₂と、嵌合面部１３ａに第２内輪１１を圧入により外嵌した後の第２内輪軌道８の傾斜角度Θ₂との関係は、図４（Ａ）に示すように、θ₂＞Θ₂となる。なお、嵌合面部１３ａに第１内輪１０（または第２内輪１１）を圧入により外嵌することに伴って生じる第１内輪軌道７（または第２内輪軌道８）の傾斜角度減少量（絶対値）δθ_a＝θ₁－Θ₁（またはδθ_b＝θ₂－Θ₂）と、嵌合面部１３ａに対する第１内輪１０（または第２内輪１１）の圧入代ΔＸ₁（またはΔＸ₂）との関係は、実験や弾性ＦＥＭ解析によって具体的に求められ、図５に示すように、ほぼ直線（比例関係）になる。

＜前提事項２＞
　かしめ部１５を形成することにより、第１内輪１０のうちの大径側端部が拡径方向に弾性変形することに伴い、第１内輪軌道７の傾斜角度が増大する。すなわち、かしめ部１５を形成する前の状態での第１内輪軌道７の傾斜角度Θ₁と、かしめ部１５を形成した後の第１内輪軌道７の傾斜角度φ₁との関係は、図４（Ｂ）の右半部に示すように、Θ₁＜φ₁となる。なお、前提事項２に関して、かしめ部１５を形成することに伴って生じる第１内輪軌道７の傾斜角度増大量（絶対値）δθ_k（＝φ₁－Θ₁）は、実験や弾塑性ＦＥＭ解析によって具体的に求めることができる。

　本例の場合、前提事項１および２を考慮して、ハブ２ａを組み立てた状態、すなわち、かしめ部１５を形成した状態での、第１内輪軌道７の傾斜角度φ₁と、第２内輪軌道８の傾斜角度Θ₂とを、互いに同一の適正範囲内に収める（高精度でφ₁＝Θ₂とする）ようにしている。

　まず、前提事項１より、次の（１）式および（２）式が成立する。なお、嵌合面部１３ａに対する第１内輪１０（または第２内輪１１）の圧入代がΔＸ₁（またはΔＸ₂）である場合の第１内輪軌道７（または第２内輪軌道８）の傾斜角度減少量δθ_a（またはδθ_b）を、δθ_a（ΔＸ₁）（またはδθ_b（ΔＸ₂））と表記する。
　　Θ₁　＝　θ₁－δθ_a（ΔＸ₁）　　・・・（１）
　　Θ₂　＝　θ₂－δθ_b（ΔＸ₂）　　・・・（２）

　次に、上述した前提事項２より、次の（３）式が成立する。
　　φ₁　＝　Θ₁＋δθ_k　＝　θ₁－δθ_a（ΔＸ₁）＋δθ_k　　・・・（３）

　なお、かしめ部１５の形成に際して、第２内輪軌道８の傾斜角度Θ₂は変化しない。

　ハブ２ａを組み立てた状態での、第１内輪軌道７の傾斜角度φ₁と、第２内輪軌道８の傾斜角度Θ₂とを、互いに同一の適正範囲内に収める（高精度でφ₁＝Θ₂とする）ためには、（２）式＝（３）式となるように、すなわち、次の（４）式の関係を満たすようにすればよい。
　　－θ₁＋δθ_a（ΔＸ₁）＋θ₂－δθ_b（ΔＸ₂）　＝　δθ_k　　・・・（４）

　特に、θ₁＝θ₂とする場合には、次の（５）式の関係を満たすようにする。
　　δθ_a（ΔＸ₁）－δθ_b（ΔＸ₂）　＝　δθ_k　　・・・（５）

　圧入代ΔＸ₁、ΔＸ₂には、それぞれ上限値および下限値を設定する必要がある。すなわち、圧入代ΔＸ₁、ΔＸ₂を大きくし過ぎると、嵌合面部１３ａに第１内輪１０および第２内輪１１を圧入することで、第１内輪１０および第２内輪１１に作用するフープ応力（円周方向応力）が過大になる。この結果、第１内輪１０および第２内輪１１に割れが生じやすくなったり、第１内輪軌道７および第２内輪軌道８の寿命低下を招きやすくなったりする。そこで、これらの不都合が発生しないようにするために、圧入代ΔＸ₁、ΔＸ₂には、それぞれ上限値ΔＭを設定する必要がある。一方、圧入代ΔＸ₁、ΔＸ₂を小さくし過ぎると、嵌合面部１３ａと第１内輪１０または第２内輪１１との嵌合部にクリープが生じやすくなる。したがって、このような不都合が発生しないようにするために、圧入代ΔＸ₁、ΔＸ₂には、それぞれ下限値Δｍを設定する必要がある。つまり、圧入代ΔＸ₁、ΔＸ₂は、次の（６）式の範囲内に収める必要がある。
　　Δｍ≦（ΔＸ₁、ΔＸ₂）≦ΔＭ　　・・・（６）

　以上の説明をまとめると、図６および図７に示すように、（６）式の範囲内で、（５）式（θ₁＝θ₂とする場合）または（４）式（θ₁≠θ₂とする場合）の関係を満足するような設計を行えば、上述のような不都合を生じることなく、ハブ２ａを組み立てた状態での、第１内輪軌道７の傾斜角度φ₁と、第２内輪軌道８の傾斜角度Θ₂とを、互いに同一の適正範囲内に収める（高精度でφ₁＝Θ₂とする）ことができる。

　そこで、本例の場合には、第１内輪１０および第２内輪１１として、材質、嵌合面部１３ａに第１内輪１０および第２内輪１１を圧入により外嵌する前の状態（自由状態）での形状および寸法などの諸元が、製造上不可避な誤差を除いて実質的に等しいものを使用している。つまり、嵌合面部１３ａに第１内輪１０および第２内輪１１を圧入により外嵌する前の状態での、第１内輪１０の内径寸法ｄ_１と、第２内輪１１の内径寸法ｄ₂を実質的に等しく（ｄ₁＝ｄ₂と）し、かつ、第１内輪軌道７の傾斜角度θ_１と、第２内輪軌道８の傾斜角度θ₂を実質的に等しく（θ₁＝θ₂と）している。

　また、（５）式の関係を満足させるために、嵌合面部１３ａのうち、第１内輪１０を外嵌する部分と第２内輪１１を外嵌する部分との間の位置であり、間座２０が内径側に位置する部分に、部分円すい面（テーパ面）状の段部２１を設けている。これにより、嵌合面部１３ａのうち、第１内輪１０を外嵌する軸方向内側部分を、第１内輪１０を圧入により外嵌する前の状態での外径寸法がＤ₁である大径部２２とし、第２内輪１１を外嵌する軸方向外側部分を、第２内輪１１を圧入により外嵌する前の状態での外径寸法がＤ₂（＜Ｄ₁）である小径部２３としている。そして、大径部２２と小径部２３との間に径差（Ｄ₂＜Ｄ₁）を設けることに基づいて、第１内輪１０の圧入代ΔＸ₁＝Ｄ₁－ｄ₁を、第２内輪１０の圧入代ΔＸ₂＝Ｄ₂－ｄ₂よりも、（６）式の範囲内で大きく（ΔＸ₁＞ΔＸ₂と）している。これにより、傾斜角度減少量δθ_a（ΔＸ₁）を傾斜角度減少量δθ_b（ΔＸ₂）よりも大きく（δθ_a（ΔＸ₁）＞δθ_b（ΔＸ₂）と）すると共に、傾斜角度減少量δθ_a（ΔＸ₁）、δθ_b（ΔＸ₂）同士の差δθ_a（ΔＸ₁）－δθ_b（ΔＸ₂）と、傾斜角度増大量δθ_kとを、実質的に等しくすることで、（５）式の関係を満足させるようにしている。

　上述のように、本例の複列円すいころ軸受ユニットおよびその製造方法の場合には、かしめ部１５の形成に伴う第１内輪軌道７の傾斜角度増大量δθ_kだけでなく、嵌合面部１３ａに第１内輪１０および第２内輪１１を圧入により外嵌することに伴う第１内輪軌道７の傾斜角度減少量δθ_a（ΔＸ₁）および第２内輪軌道８の傾斜角度減少量δθ_b（ΔＸ₂）をも考慮して、かしめ部１５を形成した後の状態での第１内輪軌道７の傾斜角度φ₁と第２内輪軌道８の傾斜角度Θ₂との調整を行う。このため、これらの傾斜角度φ₁、Θ₂を、互いに同一の適正範囲の中央値（最も理想的な値）に十分に近づける（高精度でφ₁＝Θ₂とする）ことができる。この結果、第１内輪軌道７および第２内輪軌道８、並びに、第１外輪軌道４および第２外輪軌道５と複数個の円すいころ３のそれぞれの転動面との当接状態を向上させることができる。したがって、車輪支持用複列円すいころ軸受ユニットの耐久性をより向上させることができる。

　また、本例の場合には、第１内輪１０および第２内輪１１として、材質、形状、寸法などの諸元が実質的に等しいものを使用する。このため、第１内輪軌道７および第２内輪軌道８に仕上げの研削加工を施す装置を共通化できるなどに基づいて、品質および生産性の確保と低コスト化とを図りやすい。また、第１内輪１０の小径側端面と第２内輪１１の小径側端面との間に間座２０を挟持すると共に、嵌合面部１３ａのうち、間座２０の内径側に位置する部分に、段部２１を設けている。このため、段部２１に第１内輪１０または第２内輪１１が外嵌された状態になることを防止して、圧入代ΔＸ₁またはΔＸ₂にばらつきが生じるなどの悪影響が及ぶことを防止できる。

　本発明は、従動輪用の車輪支持用複列円すいころ軸受ユニットや車輪支持用以外の複列円すいころ軸受ユニットに適用することもできる。また、本発明は、使用状態で外径側軌道輪部材が回転し、内径側軌道輪部材が回転しない複列円すいころ軸受ユニットに適用することもできる。

　また、本発明を実施する場合には、第１内輪の小径側端面と、第２内輪の小径側端面との間に、必ずしも間座を挟持する必要はない。また、本発明を実施する場合には、軸部材に第１内輪および第２内輪を圧入により外嵌する前の状態（自由状態）での第１内輪軌道の傾斜角度θ_１と、第２内輪軌道の傾斜角度θ₂とを互いに異ならせることもできるし、かしめ部を形成した後の状態での、第１内輪軌道の傾斜角度φ₁の適正範囲と第２内輪軌道の傾斜角度Θ₂の適正範囲とを互いに異ならせることもできる。

　　［実施の形態の第２例］
　図８は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合、ハブ本体１２ｂを構成する回転側フランジ９の付け根部分の強度を向上させるために、回転側フランジ９の内側面の径方向内端部（段差面１６）と嵌合面部１３との連続部に存在する隅Ｒ部２４ａの曲率半径を、実施の形態の第１例に係るハブ本体１２ａの隅Ｒ部２４の曲率半径よりも大きくしている。これに伴い、隅Ｒ部２４ａと対向する位置に配置される、第２内輪１１ａの内周面と大径側端面との連続部に存在するＲ面取り部２６ａの曲率半径も、実施の形態の第１例における第２内輪１１のＲ面取り部２６の曲率半径よりも大きくしている。これにより、Ｒ面取り部２６ａが隅Ｒ部２４ａと干渉して、第２内輪１１ａの大径側端面が段差面１６に当接しなくなることを防止している。したがって、本例の場合、第２内輪１１ａのＲ面取り部２６ａの曲率半径は、第１内輪１０の内周面と大径側端面との連続部に存在するＲ面取り部２５の曲率半径よりも大きくなっている。つまり、少なくともこの点で、第１内輪１０の諸元と第２内輪１１ａの諸元とは互いに異なっている。

　また、本例の場合には、（５）式の関係を満足させるために、嵌合面部１３のうち、第１内輪１０を外嵌する部分と第２内輪１１ａを外嵌する部分とを互いに連続した単一円筒面（自由状態での外径寸法Ｄ）とし、かつ、第１内輪１０の嵌合面部１３に圧入することにより、締り嵌めで外嵌する前の状態での内径寸法ｄ₁を、第２内輪１１ａの嵌合面部１３に圧入することにより、締り嵌めで外嵌する前の状態での内径寸法ｄ₂よりも小さく（ｄ₁＜ｄ₂と）することに基づいて、第１内輪１０の圧入代ΔＸ₁＝Ｄ－ｄ₁を、第２内輪１１ａの圧入代ΔＸ₂＝Ｄ－ｄ₂よりも、（６）式の範囲内で大きく（ΔＸ₁＞ΔＸ₂と）している。これにより、第１内輪軌道７の傾斜角度減少量δθ_a（ΔＸ₁）を第２内輪軌道８の傾斜角度減少量δθ_b（ΔＸ₂）よりも大きく（δθ_a（ΔＸ₁）＞δθ_b（ΔＸ₂）と）すると共に、これらの傾斜角度減少量δθ_a（ΔＸ₁）、δθ_b（ΔＸ₂）同士の差δθ_a（ΔＸ₁）－δθ_b（ΔＸ₂）と、傾斜角度増大量δθ_kとを、実質的に等しくすることで、（５）式の関係を満足させるようにしている。

　本例の複列円すいころ軸受ユニットおよびその製造方法の場合には、嵌合面部１３を単一円筒面としており、嵌合面部１３の軸方向中間部に応力集中源となる段部を設けていないため、実施の形態の第１例の場合に比べて、ハブ本体１２ｂの強度を確保する設計を行いやすく、ハブ本体１２ｂの生産性の確保と低コスト化とを図りやすい。その他の構成および作用は、実施の形態の第１例と同様である。

　なお、本例の場合、第２内輪１１ａのＲ面取り部２６ａを、Ｃ面取り部に変更することもできる。この場合、Ｃ面取り部の軸方向幅寸法および径方向幅寸法を、第１内輪１０のＲ面取り部２５の曲率半径（実施の形態の第１例の第２内輪１１のＲ面取り部２６の曲率半径）よりも大きくすれば、その分、回転側フランジ９の付け根部分に存在する隅Ｒ部２４ａの曲率半径を大きくでき、この付け根部分の強度を向上させることができる。

　１　外輪
　２、２ａ　ハブ
　３　円すいころ
　４　第１外輪軌道
　５　第２外輪軌道
　６　静止側フランジ
　７　第１内輪軌道
　８　第２内輪軌道
　９　回転側フランジ
　１０　第１内輪
　１１、１１ａ　第２内輪
　１２、１２ａ、１２ｂ　ハブ本体
　１３、１３ａ　嵌合面部
　１４　円筒部
　１５　かしめ部
　１６　段差面
　１７　保持器
　１８　組み合せシールリング
　１９　スプライン孔
　２０　間座
　２１　段部
　２２　大径部
　２３　小径部
　２４、２４ａ　隅Ｒ部
　２５　Ｒ面取り部　
　２６、２６ａ　Ｒ面取り部

Claims (14)

1. 　内周面に、軸方向に関して互いに離れる方向に向かうほど直径が大きくなる方向に傾斜した部分円すい面によりそれぞれ構成された、第１外輪軌道および第２外輪軌道を有する外径側軌道輪部材と、
   　外周面に、軸方向に関して互いに離れる方向に向かうほど直径が大きくなる方向に傾斜した部分円すい面によりそれぞれ構成された、第１内輪軌道および第２外輪軌道を有する内径側軌道輪部材と、
   　第１外輪軌道と第１内輪軌道との間、および、第２外輪軌道と第２内輪軌道との間に、それぞれ複数個ずつ転動自在に設けられた円すいころと、
   を備え、
   　前記内径側軌道輪部材は、外周面に第１内輪軌道が形成された第１内輪と、外周面に第２内輪軌道が形成された第２内輪と、軸部材とを備え、第１内輪および第２内輪が、前記軸部材に圧入により外嵌され、かつ、該軸部材の軸方向片端部に塑性変形により形成されたかしめ部により、第１内輪の大径側端面を抑え付けることで、第１内輪および第２内輪が前記軸部材に結合固定されることにより構成され、
   　前記軸部材に第１内輪を圧入により外嵌する前の状態での第１内輪軌道の傾斜角度θ₁と、
   　前記軸部材に第２内輪を圧入により外嵌する前の状態での第２内輪軌道の傾斜角度θ₂と、
   　前記軸部材に第１内輪を圧入により外嵌することに伴って生じる第１内輪軌道の傾斜角度減少量δθ_aと、
   　前記軸部材に第２内輪を圧入により外嵌することに伴って生じる第２内輪軌道の傾斜角度減少量δθ_bと、
   　前記かしめ部を形成することに伴って生じる第１内輪軌道の傾斜角度増大量δθ_kと、
   　前記軸部材に対する第１内輪の圧入代ΔＸ₁と、
   　前記軸部材に対する第２内輪の圧入代ΔＸ₂と、
   の関係が、次式：
   　－θ₁＋δθ_a（ΔＸ₁）＋θ₂－δθ_b（ΔＸ₂）＝δθ_k　
   を満たし、
   　前記かしめ部を形成した後の状態での第１内輪軌道の傾斜角度φ₁と第２内輪軌道の傾斜角度Θ₂とが、それぞれの適正範囲内に収められていることを特徴とする、複列円すいころ軸受ユニット。
2. 　前記軸部材に第１内輪を圧入により外嵌する前の状態での第１内輪の内径寸法と、前記軸部材に第２内輪を圧入により外嵌する前の状態での第２内輪の内径寸法とが実質的に等しく、
   　前記軸部材の外周面のうち、第１内輪が外嵌される部分と第２内輪が外嵌される部分との間に段部が設けられ、前記軸部材の外周面のうちの第１内輪が外嵌される部分の、該軸部材に第１内輪を圧入により外嵌する前の状態での外径寸法が、前記軸部材の外周面のうちの第２内輪が外嵌される部分の、該軸部材に第２内輪を圧入により外嵌する前の状態での外径寸法よりも大きい、
   請求項１に記載の複列円すいころ軸受ユニット。
3. 　前記段部の周囲で、第１内輪の小径側端面と第２内輪の小径側端面との間に間座が挟持されている、請求項２に記載の複列円すいころ軸受ユニット。
4. 　第１内輪および第２内輪の諸元が実質的に等しい、請求項２に記載の複列円すいころ軸受ユニット。
5. 　前記軸部材の外周面のうち、第１内輪が外嵌される部分と第２内輪が外嵌される部分とが互いに連続した単一円筒面により構成されており、前記軸部材に第１内輪を圧入により外嵌する前の状態での第１内輪の内径寸法が、前記軸部材に第２内輪を圧入により外嵌する前の状態での第２内輪の内径寸法よりも小さい、請求項１に記載の複列円すいころ軸受ユニット。
6. 　第１内輪が、内周面と大径側端面との連続部にＲ面取り部を有し、
   　第２内輪が、内周面と大径側端面との連続部に、曲率半径が第１内輪のＲ面取り部の曲率半径よりも大きいＲ面取り部、または、軸方向幅寸法および径方向幅寸法が第１内輪のＲ面取り部の曲率半径よりも大きいＣ面取り部を有し、
   　前記軸部材は、外周面のうち、第２内輪が外嵌される部分の軸方向他側に隣接する部分に、車輪を支持固定するための回転側フランジを有し、かつ、第２内輪のＲ面取り部またはＣ面取り部と対向する位置に存在する、前記軸部材の外周面と前記回転側フランジの軸方向片側面との連続部に、これらの面同士を滑らかに連続させる断面円弧形の隅Ｒ部を有する、
   　請求項５に記載の複列円すいころ軸受ユニット。
7. 　内周面に、軸方向に関して互いに離れる方向に向かうほど直径が大きくなる方向に傾斜した部分円すい面によりそれぞれ構成された、第１外輪軌道および第２外輪軌道を有する外径側軌道輪部材と、
   　外周面に、軸方向に関して互いに離れる方向に向かうほど直径が大きくなる方向に傾斜した部分円すい面によりそれぞれ構成された、第１内輪軌道および第２外輪軌道を有する内径側軌道輪部材と、
   　第１外輪軌道と第１内輪軌道との間、および、第２外輪軌道と第２内輪軌道との間に、それぞれ複数個ずつ転動自在に設けられた円すいころと、
   を備え、
   　前記内径側軌道輪部材は、外周面に第１内輪軌道が形成された第１内輪と、外周面に第２内輪軌道が形成された第２内輪と、軸部材とを備え、第１内輪および第２内輪が、前記軸部材に圧入により外嵌され、かつ、該軸部材の軸方向片端部に塑性変形により形成されたかしめ部により、第１内輪の大径側端面を抑え付けることで、第１内輪および第２内輪が前記軸部材に結合固定されることにより構成された、
   複列円すいころ軸受ユニットの製造方法であって、
   　前記軸部材に第１内輪を圧入により外嵌する前の状態での第１内輪軌道の傾斜角度θ₁と、
   　前記軸部材に第２内輪を圧入により外嵌する前の状態での第２内輪軌道の傾斜角度θ₂と、
   　前記軸部材に第１内輪を圧入により外嵌することに伴って生じる第１内輪軌道の傾斜角度減少量δθ_aと、
   　前記軸部材に第２内輪を圧入により外嵌することに伴って生じる第２内輪軌道の傾斜角度減少量δθ_bと、
   　前記かしめ部を形成することに伴って生じる第１内輪軌道の傾斜角度増大量δθ_kとを調整することにより、
   　前記かしめ部を形成した後の状態での第１内輪軌道の傾斜角度φ₁と第２内輪軌道の傾斜角度Θ₂とを、それぞれの適正範囲内に収めることを特徴とする、
   複列円すいころ軸受ユニットの製造方法。
8. 　前記傾斜角度θ₁と前記傾斜角度θ₂とを実質的に等しくし、次式：
   　δθ_a（ΔＸ₁）－δθ_b（ΔＸ₂）＝δθ_k　
   を満たすように、前記調整を行う、
   請求項７に記載の複列円すいころ軸受ユニットの製造方法。
9. 　前記軸部材に対する前記第１内輪の圧入代ΔＸ₁を調整することにより、前記傾斜角度減少量δθ_aを調整し、
   　前記軸部材に対する前記第２内輪の圧入代ΔＸ₂を調整することにより、前記傾斜角度減少量δθ_bを調整する、
   　請求項７に記載の複列円すいころ軸受ユニットの製造方法。
10. 　前記軸部材に第１内輪を圧入により外嵌する前の状態での第１内輪の内径寸法と、前記軸部材に第２内輪を圧入により外嵌する前の状態での第２内輪の内径寸法とを実質的に等しくし、
    　前記軸部材の外周面のうち、第１内輪が外嵌される部分と第２内輪が外嵌される部分との間に段部を設け、前記軸部材の外周面のうちの第１内輪が外嵌される部分の、該軸部材に第１内輪を圧入により外嵌する前の状態での外径寸法を、前記軸部材の外周面のうちの第２内輪が外嵌される部分の、該軸部材に第２内輪を圧入により外嵌する前の状態での外径寸法よりも大きくして、前記圧入代ΔＸ_１、ΔＸ_２をそれぞれ調整する、請求項９に記載の複列円すいころ軸受ユニットの製造方法。
11. 　前記段部の周囲で、第１内輪の小径側端面と第２内輪の小径側端面との間に間座を挟持する、請求項１０に記載の複列円すいころ軸受ユニットの製造方法。
12. 　第１内輪および第２内輪の諸元を実質的に等しくする、請求項７に記載の複列円すいころ軸受ユニットの製造方法。
13. 　前記軸部材の外周面のうち、第１内輪が外嵌される部分と第２内輪が外嵌される部分とを互いに連続した単一円筒面とし、
    　前記軸部材に第１内輪を圧入により外嵌する前の状態での第１内輪の内径寸法を、前記軸部材に第２内輪を圧入により外嵌する前の状態での第２内輪の内径寸法よりも小さくして、前記圧入代ΔＸ_１、ΔＸ_２をそれぞれ調整する、請求項９に記載の複列円すいころ軸受ユニットの製造方法。
14. 　第１内輪の内周面と大径側端面との連続部に、Ｒ面取り部を設け、
    　第２内輪の内周面と大径側端面との連続部に、第１内輪のＲ面取り部の曲率半径よりも大きな曲率半径を有するＲ面取り部、または、第１内輪のＲ面取り部の曲率半径よりも大きい、軸方向幅寸法および径方向幅寸法を有するＣ面取り部を設け、
    　前記軸部材の外周面のうち、第２内輪を外嵌する部分の軸方向他側に隣接する部分に、車輪を支持固定するための回転側フランジを設け、かつ、第２内輪のＲ面取り部またはＣ面取り部と対向する位置に存在する、前記軸部材の外周面と前記回転側フランジの軸方向片側面との連続部に、これらの面同士を滑らかに連続させる断面円弧形の隅Ｒ部を設ける、
    　請求項１３に記載の複列円すいころ軸受ユニットの製造方法。

Images