JP2004256039A - 駆動車輪用軸受装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】低コストで軽量コンパクトな第３世代セルフリテイン構造の分離型駆動車輪用軸受装置を提供すること。
【解決手段】複列の転がり軸受２は、外周に車輪取付フランジ４、内側転走面１ａおよび小径段部１ｂが形成され、内周に硬化させた凹凸部５が形成されたハブ輪１と、内側転走面６ａと小径段部６ｂが形成された内輪部材６と、外周に車体取付フランジ８ａ、内周に複列の外側転走面８ｂが形成された外方部材８と、複列の転動体９とを備え、内輪部材６の小径段部６ｂをハブ輪１に内嵌し、凹凸部５にこの嵌合部６ｃを拡径させて食い込ませてハブ輪１と内輪部材６とを塑性結合させた駆動車輪用軸受装置において、内輪部材６と外側継手部材１３の肩部１５の外周にセレーション２０、２１が形成され、これらに係合する連結環２２によって等速自在継手３からのトルクをハブ輪１に伝達するようにした。
【選択図】 図１
【解決手段】複列の転がり軸受２は、外周に車輪取付フランジ４、内側転走面１ａおよび小径段部１ｂが形成され、内周に硬化させた凹凸部５が形成されたハブ輪１と、内側転走面６ａと小径段部６ｂが形成された内輪部材６と、外周に車体取付フランジ８ａ、内周に複列の外側転走面８ｂが形成された外方部材８と、複列の転動体９とを備え、内輪部材６の小径段部６ｂをハブ輪１に内嵌し、凹凸部５にこの嵌合部６ｃを拡径させて食い込ませてハブ輪１と内輪部材６とを塑性結合させた駆動車輪用軸受装置において、内輪部材６と外側継手部材１３の肩部１５の外周にセレーション２０、２１が形成され、これらに係合する連結環２２によって等速自在継手３からのトルクをハブ輪１に伝達するようにした。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車両の駆動車輪（前輪駆動車の前輪、後輪駆動車の後輪、４ＷＤ車の全輪）を車体に対して支持する駆動車輪用軸受装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車両の駆動車輪用軸受装置には、そのサイズや用途に応じて種々の形式のものが提案されている。例えば図３に示す駆動車輪用軸受装置は、ハブ輪５１と複列の転がり軸受５２とをユニット化し、そのハブ輪５１の内周に等速自在継手５３の外側継手部材５４を、セレーション６６を介してトルク伝達可能に嵌合した構造を備えている。
【０００３】
複列の転がり軸受５２は、内周に複列の外側転走面５５ａ、５５ａが形成され、外周には車体（図示せず）に固定される車体取付フランジ５５ｂを一体に有する外方部材５５と、この外側転走面５５ａ、５５ａに対向する複列の内側転走面のうち、一方の内側転走面５１ａが外周に直接形成されたハブ輪５１と、ハブ輪５１の小径段部５１ｂに圧入され、他方の内側転走面５６ａが外周に形成された内輪５６と、前記外側転走面５５ａ、５５ａと内側転走面５１ａ、５６ａ間に収容された複列の転動体５７、５７とで主要部が構成されている。複列の転動体５７、５７は、図示しない保持器によって転動自在に保持されている。また、複列の転がり軸受５２の端部にはシール５８、５８が装着され、軸受内部に封入した潤滑グリースの漏洩と、外部からの雨水やダスト等の侵入を防止している。
【０００４】
ハブ輪５１は、内周にトルク伝達用のセレーション（またはスプライン）６０が形成されると共に、端部外周には車輪（図示せず）を取付けるための車輪取付フランジ５９を一体に有している。この車輪取付フランジ５９の円周方向等配に、車輪を締結するためのハブボルト６１が植設されている。
【０００５】
この駆動車輪用軸受装置では、内輪５６をハブ輪５１の小径段部５１ｂに圧入させた後、その小径段部５１ｂの端部を径方向外方に塑性変形させることにより加締部６２が形成され、この加締部６２でハブ輪５１に別体の内輪５６を軸方向に固定して複列の転がり軸受５２をユニット化している。このようなユニット化により、固定ナット等の締結手段を使用せずとも複列の転がり軸受５２の予圧管理を行なうことができ、所謂セルフリテイン構造の第３世代型駆動車輪用軸受装置を提供することができる。
【０００６】
等速自在継手５３は、外側継手部材５４と、図示しない内側継手部材と、この内側継手部材と外側継手部材５４間に収容されたトルク伝達ボールと、このトルク伝達ボールを円周方向等配に保持するケージとを備えている。外側継手部材５４は、カップ状のマウス部６３と、このマウス部６３の底部をなす肩部６４と、この肩部６４から軸方向に延びるステム部６５を有している。このステム部６５の外周面にはセレーション（またはスプライン）６６が形成され、端部には雄ねじ６７が形成されている。
【０００７】
外側継手部材５４のステム部６５をハブ輪５１に内嵌し、ハブ輪５１に形成されたセレーション６０とステム部６５のセレーション６６を係合させることにより、トルク伝達可能とし、その端部を固定ナット６８により締結することにより、等速自在継手５３を複列の転がり軸受５２に分離可能に固定している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−５４０４号公報（第３、４頁、第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした駆動車輪用軸受装置において、内輪５６をハブ輪５１の小径段部５１ｂに圧入させた後、その小径段部５１ｂの端部を径方向外方に塑性変形させることにより加締部６２が形成され、この加締部６２でハブ輪５１に別体の内輪５６を軸方向に固定して複列の転がり軸受５２をユニット化しているが、塑性変形によりハブ輪５１の内径部およびセレーション６０が変形し、内径部の仕上げ切削やブローチ加工によるセレーション６０修正のための後加工が必要であった。
【００１０】
この後加工では、切粉や工具潤滑剤が軸受のシール５８、５８に直接吹きかからないように保護する必要があり、後加工とシール保護のため加工工数が増大して製造コストの高騰を招来していた。
【００１１】
また、外側継手部材５４のステム部６５に形成されたセレーション６６によりトルクを伝達する構造では、セレーション６６、６０の加工工数が増えるだけでなく、相当量の軸方向寸法が必要となり、軸受装置全体の軸方向寸法が長くなって軽量コンパクト化に限界があった。
【００１２】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、低コストで軽量コンパクトな第３世代セルフリテイン構造の分離型駆動車輪用軸受装置を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１記載の発明は、複列の転がり軸受と等速自在継手とが分離可能にユニット化された駆動車輪用軸受装置であって、前記複列の転がり軸受は、外周に車輪取付フランジを一体に有し、当該複列の転がり軸受の一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成され、内周に硬化させた凹凸部が形成されたハブ輪と、外周に前記複列の転がり軸受の他方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成された内輪部材と、外周に車体取付フランジを一体に有し、内周に前記内側転走面に対向する複列の外側転走面が形成された外方部材と、この外方部材と前記ハブ輪および内輪部材間に収容された複列の転動体とを備え、前記ハブ輪の小径段部と前記内輪部材とを突き合せ状態で、前記内輪部材の小径段部を前記ハブ輪に内嵌すると共に、このハブ輪の凹凸部に前記内輪部材の嵌合部を拡径させて食い込ませることにより、前記ハブ輪と内輪部材とを塑性結合させた駆動車輪用軸受装置において、前記内輪部材と外側継手部材の肩部の外周にセレーションが形成され、これらセレーションに係合するセレーションが内周に形成された連結環によって、前記等速自在継手からのトルクを前記ハブ輪に伝達するようにした構成を採用した。
【００１４】
このように、ハブ輪と内輪部材とを塑性結合させた駆動車輪用軸受装置において、内輪部材と外側継手部材の肩部の外周にセレーションが形成され、これらセレーションに係合するセレーションが内周に形成された連結環によって、等速自在継手からのトルクをハブ輪に伝達するようにしたので、従来のように、ハブ輪の小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させることにより加締部が形成され、この加締部でハブ輪に内輪部材を軸方向に固定して複列の転がり軸受をユニット化する構成と異なり、塑性変形に伴うハブ輪あるいは内輪部材の変形はなくなり、後加工を施す必要のない軸受部のサブユニットを提供することができると共に、低コストで軽量コンパクトな第３世代セルフリテイン構造の分離型駆動車輪用軸受装置を提供することができる。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明は、前記内輪部材と外側継手部材の肩部の外周に形成されたセレーションに、その軸線に対して所定角度傾斜した捩れ角を設けることにより、これら両セレーションと前記連結環のセレーションとの嵌合部に予圧が付与されているので、両セレーションの嵌合部における周方向のガタを殺すことができ、装置の信頼性を高めると共に、操縦安定性を向上させることができる。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明は、前記セレーションの表面に所定の硬化層が形成されているので、歯面の耐摩耗性を向上させると共に、セレーションの軸方向長さを短く設定することができ、装置の軸方向寸法が短くなって軽量コンパクト化を一層図ることができる。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明は、前記内輪部材に、前記外側継手部材に形成された中空状のステム部を嵌合させ、このステム部に形成された雌ねじに固定ボルトを螺合させて前記複列の転がり軸受と等速自在継手とを軸方向に締結させたので、外側継手部材のステム部を廃止することができ、装置の軽量コンパクト化を図ることができる。
【００１８】
また、請求項５に記載の発明のように、前記内輪部材のセレーション外径を当該内輪部材のシールランド外径よりも僅かに小径に形成させたので、従来同様、アウトボード側シールはこのセレーションを越えて容易に装着することができ、小スペース内に高機能シールを適用することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る駆動車輪用軸受装置の実施形態を図面に基いて詳細に説明する。図１は、本発明に係る駆動車輪用軸受装置の実施形態を示す縦断面図である。
【００２０】
この駆動車輪用軸受装置は、ハブ輪１と、複列の転がり軸受２と、等速自在継手３とをユニット化して構成されている。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トボード側（図面左側）、中央寄り側をインボード側（図面右側）という。
【００２１】
ハブ輪１は、アウトボード側の端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ４をアウトボード側端部に一体に有している。この車輪取付フランジ４の円周方向等配に、車輪を締結するためのハブボルト４ａが植設されている。外周には複列の転がり軸受２におけるアウトボード側の内側転走面１ａ、およびこの内側転走面１ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部１ｂが形成されている。また、内周には凹凸部５を形成し、熱処理によって表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層を形成している。熱処理としては、局部加熱ができ、硬化層深さの設定が比較的容易にできる高周波誘導加熱による焼入れが好適である。なお、凹凸部５は、旋削等により独立して形成した複数の環状溝と、ブローチ加工等により形成した複数の軸方向溝とを略直交させて構成した交叉溝、あるいは互いに傾斜した螺旋溝で構成した交叉溝でアヤメローレット状を形成することによって構成されている。また、凹凸部５の凸部は良好な食い込み性を確保するために、三角形状等の尖塔形状に形成されている。ハブ輪１の外周面には、シールランド部、内側転走面１ａおよび小径段部１ｂに亙って高周波誘導加熱による焼入れにより、表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層が形成されている。
【００２２】
内輪部材６は、外周に複列の転がり軸受２におけるインボード側の内側転走面６ａが形成されている。そしてこの内側転走面６ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部６ｂが形成され、ハブ輪１の小径段部１ｂに所定の嵌合代をもって内嵌されている。小径段部６ｂの端部にはハブ輪１の凹凸部５に嵌合する嵌合部６ｃが形成され、ハブ輪１の小径段部１ｂと内輪部材６とを突き合せ状態にし、嵌合部６ｃの内径にマンドレルを挿入・抜脱させる等、嵌合部６ｃを適宜な手段で拡径してハブ輪１の凹凸部５に食い込ませ、ハブ輪１と内輪部材６とを塑性結合させる。この嵌合部６ｃは、鍛造後の素材表面硬さ２４ＨＲＣ以下の未焼入れ部とし、前記したハブ輪１の凹凸部５の表面硬さ５４〜６４ＨＲＣとの硬度差を３０ＨＲＣ以上に設定するのが好ましい。これにより、嵌合部６ｃが凹凸部５に容易に、かつ深く食い込み、凹凸部５の先端が潰れることなく強固に両者を塑性結合することができる。
【００２３】
複列の転がり軸受２は、ハブ輪１と内輪部材６とからなる内方部材７と、外方部材８と、複列の転動体９、９とを備え、外方部材８は外周に車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ８ａを一体に有し、内周には複列の外側転走面８ｂ、８ｂが形成されている。複列の転動体９、９がこれら転走面８ｂ、１ａと８ｂ、６ａ間にそれぞれ収容され、保持器１０、１０で転動自在に保持されている。複列の転がり軸受２の端部にはシール１１、１２が装着され、軸受内部に封入した潤滑グリースの漏洩と外部からの雨水やダスト等の侵入を防止している。ここでは、複列の転がり軸受２は転動体９、９をボールとした複列アンギュラ玉軸受を例示したが、これに限らず転動体に円すいころを使用した複列円すいころ軸受であっても良い。
【００２４】
等速自在継手３は、外側継手部材１３と、図示しない継手内輪部材とケージおよびトルク伝達ボールとを備えている。外側継手部材１３は、カップ状のマウス部１４と、このマウス部１４の底部をなす肩部１５と、この肩部１５から軸方向に延び、内輪部材６に所定の径方向すきまを介して内嵌されるステム部１６とを備えている。このステム部１６は中空に形成され、この内周には雌ねじ１７が形成されている。この雌ねじ１７に固定ボルト１８の雄ねじ１９を締結することによって、複列の転がり軸受２と等速自在継手３とがユニット化される。
【００２５】
内輪部材６の大径側端部の外周と外側継手部材１３の肩部１５の外周にはそれぞれセレーション（またはスプライン）２０、２１が形成され、この両セレーション２０、２１に跨って連結環２２が外嵌されている。図２に拡大して示すように、この連結環２２の内周には両セレーション２０、２１に係合するセレーション（またはスプライン）２３が形成され、等速自在継手３からのトルクが内輪部材６を介してハブ輪１に伝達される。
【００２６】
内輪部材６の外周面には、セレーション２０、シールランド部、内側転走面６ａおよび小径段部６ｂに亙って高周波誘導加熱による焼入れにより、表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層が形成されている。また、外側継手部材１３のの外周には、セレーション２１を含む肩部１５およびステム部１６に亙って高周波誘導加熱による焼入れにより、表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層が形成されている。一方、連結環２２の少なくともセレーション２３にも高周波誘導加熱等による焼入れにより、表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層が形成されている。これにより、歯面の耐摩耗性を向上させると共に、セレーション２０、２１、２３の軸方向長さを短く設定することができ、装置の軸方向寸法が短くなって軽量コンパクト化を図ることができる。
【００２７】
ここで、内輪部材６のセレーション２０と肩部１５のセレーション２３に、その軸線に対して所定角度傾斜した捩れ角を設け、連結環２２のセレーション２３との嵌合部に予圧が付与されるようにしている。捩れ角は０’〜５３’、好ましくは１０’〜３０’の範囲に設定されている。これにより、両セレーション２０、２１と連結環２２のセレーション２３の嵌合部における周方向のガタを殺し、装置の信頼性を高めると共に、操縦安定性を向上させることができる。なお、捩れ角が設けられた構成に限らず、例えば、両セレーション２０、２１の歯厚と連結環２２のセレーション２３の歯厚とがタイトになるように形成し、圧入してその嵌合部に予圧が付与されるようにしても良い。
【００２８】
従来、外側継手部材のステム部にセレーションが形成され、等速自在継手からのトルク伝達を行なっていたが、本発明に係る実施形態では、内輪部材６および肩部１５の外径にセレーション２０、２１が形成されているため、歯数を多く設定することができ、その分セレーション２０、２１の軸方向寸法を短縮することができる。したがって、ステム部１６のセレーション廃止と相俟って装置の軽量コンパクト化を達成することができる。ここで、内輪部材６のセレーション２０の外径φｄ１は、シールランド部の外径φｄ２よりも僅かに小径に形成されているため、シール１２はこのセレーション２０を越えて容易に装着することができ、小スペース内に高機能シールを適用することができる。
【００２９】
次に、図１を用いて、複列の転がり軸受２と等速自在継手３をユニット化する手順を説明する。先ず、内輪部材６のセレーション２０に連結環２２を外嵌し、外側継手部材１３のステム部１６を内輪部材６に嵌合させながら、連結環２２に肩部１５のセレーション２１を圧入していく。そして、固定ボルト１８を、ワッシャ２４を介してステム部１６の雌ねじ１７に螺合していくことにより、内輪部材６と肩部１５とを容易に衝合させることができる。
【００３０】
本実施形態では、転がり軸受２の内部すきまを負すきまとし、軸受剛性を向上させると共に、内輪部材６の嵌合部６ｃを拡径させることにより、ハブ輪１の凹凸部５に嵌合部６ｃを塑性結合させ、この負すきまを維持することができる、所謂第３世代のセルフリテイン構造を採用している。したがって、従来のように、ハブ輪の小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させることにより加締部が形成され、この加締部でハブ輪に内輪部材を軸方向に固定して複列の転がり軸受をユニット化する構成と異なり、塑性変形に伴うハブ輪あるいは内輪部材の変形はなくなり、後加工を施す必要のない軸受部のサブユニットを提供することができると共に、低コストで軽量コンパクトな第３世代セルフリテイン構造の分離型駆動車輪用軸受装置を提供することができる。
【００３１】
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。
【００３２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係る駆動車輪用軸受装置は、複列の転がり軸受と等速自在継手とが分離可能にユニット化された駆動車輪用軸受装置であって、前記複列の転がり軸受は、外周に車輪取付フランジを一体に有し、当該複列の転がり軸受の一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成され、内周に硬化させた凹凸部が形成されたハブ輪と、外周に前記複列の転がり軸受の他方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成された内輪部材と、外周に車体取付フランジを一体に有し、内周に前記内側転走面に対向する複列の外側転走面が形成された外方部材と、この外方部材と前記ハブ輪および内輪部材間に収容された複列の転動体とを備え、前記ハブ輪の小径段部と前記内輪部材とを突き合せ状態で、前記内輪部材の小径段部を前記ハブ輪に内嵌すると共に、このハブ輪の凹凸部に前記内輪部材の嵌合部を拡径させて食い込ませることにより、前記ハブ輪と内輪部材とを塑性結合させた駆動車輪用軸受装置において、前記内輪部材と外側継手部材の肩部の外周にセレーションが形成され、これらセレーションに係合するセレーションが内周に形成された連結環によって、前記等速自在継手からのトルクを前記ハブ輪に伝達するようにしたので、従来のように、ハブ輪の小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させることにより加締部が形成され、この加締部でハブ輪に内輪部材を軸方向に固定して複列の転がり軸受をユニット化する構成と異なり、塑性変形に伴うハブ輪あるいは内輪部材の変形はなくなり、後加工を施す必要のない軸受部のサブユニットを提供することができると共に、低コストで軽量コンパクトな第３世代セルフリテイン構造の分離型駆動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】
【図１】本発明に係る駆動車輪用軸受装置の実施形態を示す縦断面図である。
【図２】同上、要部拡大図である。
【図３】従来の駆動車輪用軸受装置を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
１ａ、６ａ・・・・・・・・・・・内側転走面
１ｂ、６ｂ・・・・・・・・・・・小径段部
２・・・・・・・・・・・・・・・複列の転がり軸受
３・・・・・・・・・・・・・・・等速自在継手
４・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
４ａ・・・・・・・・・・・・・・ハブボルト
５・・・・・・・・・・・・・・・凹凸部
６・・・・・・・・・・・・・・・内輪部材
６ｃ・・・・・・・・・・・・・・嵌合部
７・・・・・・・・・・・・・・・内方部材
８・・・・・・・・・・・・・・・外方部材
８ａ・・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
８ｂ・・・・・・・・・・・・・・外側転走面
９・・・・・・・・・・・・・・・転動体
１０・・・・・・・・・・・・・・保持器
１１、１２・・・・・・・・・・・シール
１３・・・・・・・・・・・・・・外側継手部材
１４・・・・・・・・・・・・・・マウス部
１５・・・・・・・・・・・・・・肩部
１６・・・・・・・・・・・・・・ステム部
１７・・・・・・・・・・・・・・雌ねじ
１８・・・・・・・・・・・・・・固定ボルト
１９・・・・・・・・・・・・・・雄ねじ
２０、２１、２３・・・・・・・・セレーション
２４・・・・・・・・・・・・・・ワッシャ
５１・・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
５１ａ、５６ａ・・・・・・・・・内側転走面
５１ｂ・・・・・・・・・・・・・小径段部
５２・・・・・・・・・・・・・・複列の転がり軸受
５３・・・・・・・・・・・・・・等速自在継手
５４・・・・・・・・・・・・・・外側継手部材
５５・・・・・・・・・・・・・・外方部材
５５ａ・・・・・・・・・・・・・外側転走面
５５ｂ・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
５６・・・・・・・・・・・・・・内輪
５７・・・・・・・・・・・・・・転動体
５８・・・・・・・・・・・・・・シール
５９・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
６０、６６・・・・・・・・・・・セレーション
６１・・・・・・・・・・・・・・ハブボルト
６２・・・・・・・・・・・・・・加締部
６３・・・・・・・・・・・・・・マウス部
６４・・・・・・・・・・・・・・肩部
６５・・・・・・・・・・・・・・ステム部
６７・・・・・・・・・・・・・・雄ねじ
６８・・・・・・・・・・・・・・固定ナット
ｄ１・・・・・・・・・・・・・・セレーション外径
ｄ２・・・・・・・・・・・・・・シールランド外径
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車両の駆動車輪（前輪駆動車の前輪、後輪駆動車の後輪、４ＷＤ車の全輪）を車体に対して支持する駆動車輪用軸受装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車両の駆動車輪用軸受装置には、そのサイズや用途に応じて種々の形式のものが提案されている。例えば図３に示す駆動車輪用軸受装置は、ハブ輪５１と複列の転がり軸受５２とをユニット化し、そのハブ輪５１の内周に等速自在継手５３の外側継手部材５４を、セレーション６６を介してトルク伝達可能に嵌合した構造を備えている。
【０００３】
複列の転がり軸受５２は、内周に複列の外側転走面５５ａ、５５ａが形成され、外周には車体（図示せず）に固定される車体取付フランジ５５ｂを一体に有する外方部材５５と、この外側転走面５５ａ、５５ａに対向する複列の内側転走面のうち、一方の内側転走面５１ａが外周に直接形成されたハブ輪５１と、ハブ輪５１の小径段部５１ｂに圧入され、他方の内側転走面５６ａが外周に形成された内輪５６と、前記外側転走面５５ａ、５５ａと内側転走面５１ａ、５６ａ間に収容された複列の転動体５７、５７とで主要部が構成されている。複列の転動体５７、５７は、図示しない保持器によって転動自在に保持されている。また、複列の転がり軸受５２の端部にはシール５８、５８が装着され、軸受内部に封入した潤滑グリースの漏洩と、外部からの雨水やダスト等の侵入を防止している。
【０００４】
ハブ輪５１は、内周にトルク伝達用のセレーション（またはスプライン）６０が形成されると共に、端部外周には車輪（図示せず）を取付けるための車輪取付フランジ５９を一体に有している。この車輪取付フランジ５９の円周方向等配に、車輪を締結するためのハブボルト６１が植設されている。
【０００５】
この駆動車輪用軸受装置では、内輪５６をハブ輪５１の小径段部５１ｂに圧入させた後、その小径段部５１ｂの端部を径方向外方に塑性変形させることにより加締部６２が形成され、この加締部６２でハブ輪５１に別体の内輪５６を軸方向に固定して複列の転がり軸受５２をユニット化している。このようなユニット化により、固定ナット等の締結手段を使用せずとも複列の転がり軸受５２の予圧管理を行なうことができ、所謂セルフリテイン構造の第３世代型駆動車輪用軸受装置を提供することができる。
【０００６】
等速自在継手５３は、外側継手部材５４と、図示しない内側継手部材と、この内側継手部材と外側継手部材５４間に収容されたトルク伝達ボールと、このトルク伝達ボールを円周方向等配に保持するケージとを備えている。外側継手部材５４は、カップ状のマウス部６３と、このマウス部６３の底部をなす肩部６４と、この肩部６４から軸方向に延びるステム部６５を有している。このステム部６５の外周面にはセレーション（またはスプライン）６６が形成され、端部には雄ねじ６７が形成されている。
【０００７】
外側継手部材５４のステム部６５をハブ輪５１に内嵌し、ハブ輪５１に形成されたセレーション６０とステム部６５のセレーション６６を係合させることにより、トルク伝達可能とし、その端部を固定ナット６８により締結することにより、等速自在継手５３を複列の転がり軸受５２に分離可能に固定している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−５４０４号公報（第３、４頁、第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした駆動車輪用軸受装置において、内輪５６をハブ輪５１の小径段部５１ｂに圧入させた後、その小径段部５１ｂの端部を径方向外方に塑性変形させることにより加締部６２が形成され、この加締部６２でハブ輪５１に別体の内輪５６を軸方向に固定して複列の転がり軸受５２をユニット化しているが、塑性変形によりハブ輪５１の内径部およびセレーション６０が変形し、内径部の仕上げ切削やブローチ加工によるセレーション６０修正のための後加工が必要であった。
【００１０】
この後加工では、切粉や工具潤滑剤が軸受のシール５８、５８に直接吹きかからないように保護する必要があり、後加工とシール保護のため加工工数が増大して製造コストの高騰を招来していた。
【００１１】
また、外側継手部材５４のステム部６５に形成されたセレーション６６によりトルクを伝達する構造では、セレーション６６、６０の加工工数が増えるだけでなく、相当量の軸方向寸法が必要となり、軸受装置全体の軸方向寸法が長くなって軽量コンパクト化に限界があった。
【００１２】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、低コストで軽量コンパクトな第３世代セルフリテイン構造の分離型駆動車輪用軸受装置を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１記載の発明は、複列の転がり軸受と等速自在継手とが分離可能にユニット化された駆動車輪用軸受装置であって、前記複列の転がり軸受は、外周に車輪取付フランジを一体に有し、当該複列の転がり軸受の一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成され、内周に硬化させた凹凸部が形成されたハブ輪と、外周に前記複列の転がり軸受の他方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成された内輪部材と、外周に車体取付フランジを一体に有し、内周に前記内側転走面に対向する複列の外側転走面が形成された外方部材と、この外方部材と前記ハブ輪および内輪部材間に収容された複列の転動体とを備え、前記ハブ輪の小径段部と前記内輪部材とを突き合せ状態で、前記内輪部材の小径段部を前記ハブ輪に内嵌すると共に、このハブ輪の凹凸部に前記内輪部材の嵌合部を拡径させて食い込ませることにより、前記ハブ輪と内輪部材とを塑性結合させた駆動車輪用軸受装置において、前記内輪部材と外側継手部材の肩部の外周にセレーションが形成され、これらセレーションに係合するセレーションが内周に形成された連結環によって、前記等速自在継手からのトルクを前記ハブ輪に伝達するようにした構成を採用した。
【００１４】
このように、ハブ輪と内輪部材とを塑性結合させた駆動車輪用軸受装置において、内輪部材と外側継手部材の肩部の外周にセレーションが形成され、これらセレーションに係合するセレーションが内周に形成された連結環によって、等速自在継手からのトルクをハブ輪に伝達するようにしたので、従来のように、ハブ輪の小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させることにより加締部が形成され、この加締部でハブ輪に内輪部材を軸方向に固定して複列の転がり軸受をユニット化する構成と異なり、塑性変形に伴うハブ輪あるいは内輪部材の変形はなくなり、後加工を施す必要のない軸受部のサブユニットを提供することができると共に、低コストで軽量コンパクトな第３世代セルフリテイン構造の分離型駆動車輪用軸受装置を提供することができる。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明は、前記内輪部材と外側継手部材の肩部の外周に形成されたセレーションに、その軸線に対して所定角度傾斜した捩れ角を設けることにより、これら両セレーションと前記連結環のセレーションとの嵌合部に予圧が付与されているので、両セレーションの嵌合部における周方向のガタを殺すことができ、装置の信頼性を高めると共に、操縦安定性を向上させることができる。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明は、前記セレーションの表面に所定の硬化層が形成されているので、歯面の耐摩耗性を向上させると共に、セレーションの軸方向長さを短く設定することができ、装置の軸方向寸法が短くなって軽量コンパクト化を一層図ることができる。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明は、前記内輪部材に、前記外側継手部材に形成された中空状のステム部を嵌合させ、このステム部に形成された雌ねじに固定ボルトを螺合させて前記複列の転がり軸受と等速自在継手とを軸方向に締結させたので、外側継手部材のステム部を廃止することができ、装置の軽量コンパクト化を図ることができる。
【００１８】
また、請求項５に記載の発明のように、前記内輪部材のセレーション外径を当該内輪部材のシールランド外径よりも僅かに小径に形成させたので、従来同様、アウトボード側シールはこのセレーションを越えて容易に装着することができ、小スペース内に高機能シールを適用することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る駆動車輪用軸受装置の実施形態を図面に基いて詳細に説明する。図１は、本発明に係る駆動車輪用軸受装置の実施形態を示す縦断面図である。
【００２０】
この駆動車輪用軸受装置は、ハブ輪１と、複列の転がり軸受２と、等速自在継手３とをユニット化して構成されている。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トボード側（図面左側）、中央寄り側をインボード側（図面右側）という。
【００２１】
ハブ輪１は、アウトボード側の端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ４をアウトボード側端部に一体に有している。この車輪取付フランジ４の円周方向等配に、車輪を締結するためのハブボルト４ａが植設されている。外周には複列の転がり軸受２におけるアウトボード側の内側転走面１ａ、およびこの内側転走面１ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部１ｂが形成されている。また、内周には凹凸部５を形成し、熱処理によって表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層を形成している。熱処理としては、局部加熱ができ、硬化層深さの設定が比較的容易にできる高周波誘導加熱による焼入れが好適である。なお、凹凸部５は、旋削等により独立して形成した複数の環状溝と、ブローチ加工等により形成した複数の軸方向溝とを略直交させて構成した交叉溝、あるいは互いに傾斜した螺旋溝で構成した交叉溝でアヤメローレット状を形成することによって構成されている。また、凹凸部５の凸部は良好な食い込み性を確保するために、三角形状等の尖塔形状に形成されている。ハブ輪１の外周面には、シールランド部、内側転走面１ａおよび小径段部１ｂに亙って高周波誘導加熱による焼入れにより、表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層が形成されている。
【００２２】
内輪部材６は、外周に複列の転がり軸受２におけるインボード側の内側転走面６ａが形成されている。そしてこの内側転走面６ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部６ｂが形成され、ハブ輪１の小径段部１ｂに所定の嵌合代をもって内嵌されている。小径段部６ｂの端部にはハブ輪１の凹凸部５に嵌合する嵌合部６ｃが形成され、ハブ輪１の小径段部１ｂと内輪部材６とを突き合せ状態にし、嵌合部６ｃの内径にマンドレルを挿入・抜脱させる等、嵌合部６ｃを適宜な手段で拡径してハブ輪１の凹凸部５に食い込ませ、ハブ輪１と内輪部材６とを塑性結合させる。この嵌合部６ｃは、鍛造後の素材表面硬さ２４ＨＲＣ以下の未焼入れ部とし、前記したハブ輪１の凹凸部５の表面硬さ５４〜６４ＨＲＣとの硬度差を３０ＨＲＣ以上に設定するのが好ましい。これにより、嵌合部６ｃが凹凸部５に容易に、かつ深く食い込み、凹凸部５の先端が潰れることなく強固に両者を塑性結合することができる。
【００２３】
複列の転がり軸受２は、ハブ輪１と内輪部材６とからなる内方部材７と、外方部材８と、複列の転動体９、９とを備え、外方部材８は外周に車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ８ａを一体に有し、内周には複列の外側転走面８ｂ、８ｂが形成されている。複列の転動体９、９がこれら転走面８ｂ、１ａと８ｂ、６ａ間にそれぞれ収容され、保持器１０、１０で転動自在に保持されている。複列の転がり軸受２の端部にはシール１１、１２が装着され、軸受内部に封入した潤滑グリースの漏洩と外部からの雨水やダスト等の侵入を防止している。ここでは、複列の転がり軸受２は転動体９、９をボールとした複列アンギュラ玉軸受を例示したが、これに限らず転動体に円すいころを使用した複列円すいころ軸受であっても良い。
【００２４】
等速自在継手３は、外側継手部材１３と、図示しない継手内輪部材とケージおよびトルク伝達ボールとを備えている。外側継手部材１３は、カップ状のマウス部１４と、このマウス部１４の底部をなす肩部１５と、この肩部１５から軸方向に延び、内輪部材６に所定の径方向すきまを介して内嵌されるステム部１６とを備えている。このステム部１６は中空に形成され、この内周には雌ねじ１７が形成されている。この雌ねじ１７に固定ボルト１８の雄ねじ１９を締結することによって、複列の転がり軸受２と等速自在継手３とがユニット化される。
【００２５】
内輪部材６の大径側端部の外周と外側継手部材１３の肩部１５の外周にはそれぞれセレーション（またはスプライン）２０、２１が形成され、この両セレーション２０、２１に跨って連結環２２が外嵌されている。図２に拡大して示すように、この連結環２２の内周には両セレーション２０、２１に係合するセレーション（またはスプライン）２３が形成され、等速自在継手３からのトルクが内輪部材６を介してハブ輪１に伝達される。
【００２６】
内輪部材６の外周面には、セレーション２０、シールランド部、内側転走面６ａおよび小径段部６ｂに亙って高周波誘導加熱による焼入れにより、表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層が形成されている。また、外側継手部材１３のの外周には、セレーション２１を含む肩部１５およびステム部１６に亙って高周波誘導加熱による焼入れにより、表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層が形成されている。一方、連結環２２の少なくともセレーション２３にも高周波誘導加熱等による焼入れにより、表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層が形成されている。これにより、歯面の耐摩耗性を向上させると共に、セレーション２０、２１、２３の軸方向長さを短く設定することができ、装置の軸方向寸法が短くなって軽量コンパクト化を図ることができる。
【００２７】
ここで、内輪部材６のセレーション２０と肩部１５のセレーション２３に、その軸線に対して所定角度傾斜した捩れ角を設け、連結環２２のセレーション２３との嵌合部に予圧が付与されるようにしている。捩れ角は０’〜５３’、好ましくは１０’〜３０’の範囲に設定されている。これにより、両セレーション２０、２１と連結環２２のセレーション２３の嵌合部における周方向のガタを殺し、装置の信頼性を高めると共に、操縦安定性を向上させることができる。なお、捩れ角が設けられた構成に限らず、例えば、両セレーション２０、２１の歯厚と連結環２２のセレーション２３の歯厚とがタイトになるように形成し、圧入してその嵌合部に予圧が付与されるようにしても良い。
【００２８】
従来、外側継手部材のステム部にセレーションが形成され、等速自在継手からのトルク伝達を行なっていたが、本発明に係る実施形態では、内輪部材６および肩部１５の外径にセレーション２０、２１が形成されているため、歯数を多く設定することができ、その分セレーション２０、２１の軸方向寸法を短縮することができる。したがって、ステム部１６のセレーション廃止と相俟って装置の軽量コンパクト化を達成することができる。ここで、内輪部材６のセレーション２０の外径φｄ１は、シールランド部の外径φｄ２よりも僅かに小径に形成されているため、シール１２はこのセレーション２０を越えて容易に装着することができ、小スペース内に高機能シールを適用することができる。
【００２９】
次に、図１を用いて、複列の転がり軸受２と等速自在継手３をユニット化する手順を説明する。先ず、内輪部材６のセレーション２０に連結環２２を外嵌し、外側継手部材１３のステム部１６を内輪部材６に嵌合させながら、連結環２２に肩部１５のセレーション２１を圧入していく。そして、固定ボルト１８を、ワッシャ２４を介してステム部１６の雌ねじ１７に螺合していくことにより、内輪部材６と肩部１５とを容易に衝合させることができる。
【００３０】
本実施形態では、転がり軸受２の内部すきまを負すきまとし、軸受剛性を向上させると共に、内輪部材６の嵌合部６ｃを拡径させることにより、ハブ輪１の凹凸部５に嵌合部６ｃを塑性結合させ、この負すきまを維持することができる、所謂第３世代のセルフリテイン構造を採用している。したがって、従来のように、ハブ輪の小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させることにより加締部が形成され、この加締部でハブ輪に内輪部材を軸方向に固定して複列の転がり軸受をユニット化する構成と異なり、塑性変形に伴うハブ輪あるいは内輪部材の変形はなくなり、後加工を施す必要のない軸受部のサブユニットを提供することができると共に、低コストで軽量コンパクトな第３世代セルフリテイン構造の分離型駆動車輪用軸受装置を提供することができる。
【００３１】
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。
【００３２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係る駆動車輪用軸受装置は、複列の転がり軸受と等速自在継手とが分離可能にユニット化された駆動車輪用軸受装置であって、前記複列の転がり軸受は、外周に車輪取付フランジを一体に有し、当該複列の転がり軸受の一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成され、内周に硬化させた凹凸部が形成されたハブ輪と、外周に前記複列の転がり軸受の他方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成された内輪部材と、外周に車体取付フランジを一体に有し、内周に前記内側転走面に対向する複列の外側転走面が形成された外方部材と、この外方部材と前記ハブ輪および内輪部材間に収容された複列の転動体とを備え、前記ハブ輪の小径段部と前記内輪部材とを突き合せ状態で、前記内輪部材の小径段部を前記ハブ輪に内嵌すると共に、このハブ輪の凹凸部に前記内輪部材の嵌合部を拡径させて食い込ませることにより、前記ハブ輪と内輪部材とを塑性結合させた駆動車輪用軸受装置において、前記内輪部材と外側継手部材の肩部の外周にセレーションが形成され、これらセレーションに係合するセレーションが内周に形成された連結環によって、前記等速自在継手からのトルクを前記ハブ輪に伝達するようにしたので、従来のように、ハブ輪の小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させることにより加締部が形成され、この加締部でハブ輪に内輪部材を軸方向に固定して複列の転がり軸受をユニット化する構成と異なり、塑性変形に伴うハブ輪あるいは内輪部材の変形はなくなり、後加工を施す必要のない軸受部のサブユニットを提供することができると共に、低コストで軽量コンパクトな第３世代セルフリテイン構造の分離型駆動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】
【図１】本発明に係る駆動車輪用軸受装置の実施形態を示す縦断面図である。
【図２】同上、要部拡大図である。
【図３】従来の駆動車輪用軸受装置を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
１ａ、６ａ・・・・・・・・・・・内側転走面
１ｂ、６ｂ・・・・・・・・・・・小径段部
２・・・・・・・・・・・・・・・複列の転がり軸受
３・・・・・・・・・・・・・・・等速自在継手
４・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
４ａ・・・・・・・・・・・・・・ハブボルト
５・・・・・・・・・・・・・・・凹凸部
６・・・・・・・・・・・・・・・内輪部材
６ｃ・・・・・・・・・・・・・・嵌合部
７・・・・・・・・・・・・・・・内方部材
８・・・・・・・・・・・・・・・外方部材
８ａ・・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
８ｂ・・・・・・・・・・・・・・外側転走面
９・・・・・・・・・・・・・・・転動体
１０・・・・・・・・・・・・・・保持器
１１、１２・・・・・・・・・・・シール
１３・・・・・・・・・・・・・・外側継手部材
１４・・・・・・・・・・・・・・マウス部
１５・・・・・・・・・・・・・・肩部
１６・・・・・・・・・・・・・・ステム部
１７・・・・・・・・・・・・・・雌ねじ
１８・・・・・・・・・・・・・・固定ボルト
１９・・・・・・・・・・・・・・雄ねじ
２０、２１、２３・・・・・・・・セレーション
２４・・・・・・・・・・・・・・ワッシャ
５１・・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
５１ａ、５６ａ・・・・・・・・・内側転走面
５１ｂ・・・・・・・・・・・・・小径段部
５２・・・・・・・・・・・・・・複列の転がり軸受
５３・・・・・・・・・・・・・・等速自在継手
５４・・・・・・・・・・・・・・外側継手部材
５５・・・・・・・・・・・・・・外方部材
５５ａ・・・・・・・・・・・・・外側転走面
５５ｂ・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
５６・・・・・・・・・・・・・・内輪
５７・・・・・・・・・・・・・・転動体
５８・・・・・・・・・・・・・・シール
５９・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
６０、６６・・・・・・・・・・・セレーション
６１・・・・・・・・・・・・・・ハブボルト
６２・・・・・・・・・・・・・・加締部
６３・・・・・・・・・・・・・・マウス部
６４・・・・・・・・・・・・・・肩部
６５・・・・・・・・・・・・・・ステム部
６７・・・・・・・・・・・・・・雄ねじ
６８・・・・・・・・・・・・・・固定ナット
ｄ１・・・・・・・・・・・・・・セレーション外径
ｄ２・・・・・・・・・・・・・・シールランド外径
Claims (5)
- 複列の転がり軸受と等速自在継手とが分離可能にユニット化された駆動車輪用軸受装置であって、前記複列の転がり軸受は、外周に車輪取付フランジを一体に有し、当該複列の転がり軸受の一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成され、内周に硬化させた凹凸部が形成されたハブ輪と、外周に前記複列の転がり軸受の他方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成された内輪部材と、外周に車体取付フランジを一体に有し、内周に前記内側転走面に対向する複列の外側転走面が形成された外方部材と、この外方部材と前記ハブ輪および内輪部材間に収容された複列の転動体とを備え、前記ハブ輪の小径段部と前記内輪部材とを突き合せ状態で、前記内輪部材の小径段部を前記ハブ輪に内嵌すると共に、このハブ輪の凹凸部に前記内輪部材の嵌合部を拡径させて食い込ませることにより、前記ハブ輪と内輪部材とを塑性結合させた駆動車輪用軸受装置において、
前記内輪部材と外側継手部材の肩部の外周にセレーションが形成され、これらセレーションに係合するセレーションが内周に形成された連結環によって、前記等速自在継手からのトルクを前記ハブ輪に伝達するようにしたことを特徴とする駆動車輪用軸受装置。 - 前記内輪部材と外側継手部材の肩部の外周に形成されたセレーションに、その軸線に対して所定角度傾斜した捩れ角を設けることにより、これら両セレーションと前記連結環のセレーションとの嵌合部に予圧が付与された請求項１に記載の駆動車輪用軸受装置。
- 前記セレーションの表面に所定の硬化層が形成されている請求項１または２に記載の駆動車輪用軸受装置。
- 前記内輪部材に、前記外側継手部材に形成された中空状のステム部を嵌合させ、このステム部に形成された雌ねじに固定ボルトを螺合させて前記複列の転がり軸受と等速自在継手とを軸方向に締結した請求項１乃至３いずれかに記載の駆動車輪用軸受装置。
- 前記内輪部材のセレーション外径を当該内輪部材のシールランド外径よりも僅かに小径に形成させた請求項１乃至４いずれかに記載の駆動車輪用軸受装置。
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