JP2005195168A - 車輪用軸受およびそれを備えたセミフローティングタイプの車輪用軸受装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】
軽量・コンパクト化を図ると共に、雨水やダスト等の侵入とデフオイルの漏れを防止できる車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】
一端部に車輪取付フランジ６を一体に有し、外周に軸方向に延びる円筒状の小径段部７と、内周に駆動軸Ｄ／Ｓに係合するセレーション８が形成されたハブ輪１と、小径段部７に圧入され、外周に内側転走面１０ａが形成された一対の内輪１０とからなる内方部材３と、車軸管Ｎに固定される車体取付フランジ４ｂを有し、内周に内側転走面１０ａに対向する複列の外側転走面４ａが形成された外方部材４と、この外方部材４と内方部材３の両転走面間に収容された複列の転動体５と、この転動体５を転動自在に保持する保持器１１と、内方部材３と外方部材４の環状空間を密封するシール１２とを備え、ハブ輪１のアウトボード側端部に内径部を閉塞する隔壁９が一体に形成されている。
【選択図】図１
軽量・コンパクト化を図ると共に、雨水やダスト等の侵入とデフオイルの漏れを防止できる車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】
一端部に車輪取付フランジ６を一体に有し、外周に軸方向に延びる円筒状の小径段部７と、内周に駆動軸Ｄ／Ｓに係合するセレーション８が形成されたハブ輪１と、小径段部７に圧入され、外周に内側転走面１０ａが形成された一対の内輪１０とからなる内方部材３と、車軸管Ｎに固定される車体取付フランジ４ｂを有し、内周に内側転走面１０ａに対向する複列の外側転走面４ａが形成された外方部材４と、この外方部材４と内方部材３の両転走面間に収容された複列の転動体５と、この転動体５を転動自在に保持する保持器１１と、内方部材３と外方部材４の環状空間を密封するシール１２とを備え、ハブ輪１のアウトボード側端部に内径部を閉塞する隔壁９が一体に形成されている。
【選択図】図１
Description
本発明は、自動車等の車輪を懸架装置に対して回転自在に支承する車輪用軸受装置、特に、駆動輪を複列の転がり軸受で支承する車輪用軸受およびそれを備えたセミフローティングタイプの車輪用軸受装置に関するものである。
トラック等のようにフレーム構造の車体を有する自動車では、駆動輪のアクスル構造として、従来フルフローティングタイプを採用するものが多い。また、最近の駆動輪の支持構造には、組立性の向上、軽量・コンパクト化等を狙って、複列の転がり軸受をユニット化した構造が多く採用されるようになっている。その従来構造の一例として、図４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、車軸管５１の中にデファレンシャル（図示せず）と連結された駆動軸５２が挿通され、車軸管５１の外径面に複列の円錐ころ軸受５３が装着されている。この複列の円錐ころ軸受５３により回転自在に支承されたハブ輪５４が、ハブボルト５５を介して駆動軸５２のフランジ５６に連結されている。複列の円錐ころ軸受５３の内輪５７は、左右一対のものが連結環５８で結合され、車軸管５１の端部に外嵌されると共に、固定ナット５９で締付固定されている。複列の円錐ころ軸受５３の外輪６０は、ハブ輪５４に内嵌され、その両端をフランジ５６とブレーキロータ６１により挟持された状態で軸方向に固定されている。これら内外輪５７、６０間の環状空間には、複列の円錐ころ６２が保持器６３により回転自在に収容され、両端部にはシール６４が装着されて軸受内部が密封されている。
内輪５７の内方端部には環状段部６５が形成され、弾性部材からなるシールリング６６が装着されている。また、一対の内輪５７、５７の突合せ部外周面には、環状凹部６７が形成され、この環状凹部６７に弾性部材からなるシールリング６８が装着されている。これにより、外部から車軸管５１内への泥水の浸入やデフオイルの外部への漏れを防止し、軸受内部へのデフオイルの浸入も防止している。
特開２００１−９９１７２号公報
しかしながら、このような従来の車輪用軸受装置は、ハブ輪５４と車軸管５１間に複列の円錐ころ軸受５３が装着されると共に、車軸管５１に駆動軸５２が挿通され、この駆動軸５２のフランジ５６とハブ輪５４とをハブボルト５５によって連結する構造のため、装置の軽量・コンパクト化に限界があり、さらに、部品点数も多く組立が煩雑であった。
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもので、軽量・コンパクト化を図ると共に、雨水やダスト等の侵入とデフオイルの漏れを防止できる車輪用軸受装置を提供することを目的とする。
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、ハブ輪と複列の転がり軸受とがユニット化して構成され、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる円筒状の小径段部と、内周にセレーションが形成されたハブ輪と、このハブ輪の小径段部に圧入され、外周に前記複列の転がり軸受の少なくとも一方の内側転走面が形成された内輪とからなる内方部材と、この内方部材に外挿され、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内方部材の両転走面間に収容された複列の転動体と、この転動体を転動自在に保持する保持器と、前記内方部材と外方部材の環状空間を密封するシールとを備え、前記ハブ輪のアウトボード側端部に内径部を閉塞する隔壁が一体に形成されている構成を採用した。
このように、車輪用軸受を構成するハブ輪のアウトボード側端部に内径部を閉塞する隔壁が一体に形成されているので、ハブ輪の剛性が増大し、車両運転時において、ハブ輪にモーメント荷重が負荷されても、ハブ輪が弾性変形するのを抑制することができ、軸受の耐久性を向上させることができる。
また、請求項２に記載の発明は、前記ハブ輪の外周に、前記複列の転がり軸受のうち一方の内側転走面が直接形成されているので、一層の軽量・コンパクト化と共に、軸受剛性の増大を図ることができ耐久性が向上する。
また、請求項３に記載の発明は、前記小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部により、前記ハブ輪に対して前記内輪が軸方向へ抜けるのを防止したので、従来のように内輪をナット等で強固に緊締して予圧量を管理する必要がないため、車両への組込性を簡便にすることができ、長期間その予圧量を維持することができる。さらに、部品点数を大幅に削減でき、組込性の向上と相俟って低コスト化と軽量・コンパクト化を達成することができる。
好ましくは、請求項４に記載の発明のように、前記車輪取付フランジのインボード側の基部から前記小径段部に亙り高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理され、前記加締部が、鍛造後の素材表面硬さ２５ＨＲＣ以下の未焼入れ部とされていれば、耐久性が向上すると共に、加締部を塑性変形させる時の加工性が向上し、その品質の信頼性が向上する。
また、本発明のうち請求項５に記載の発明は、車体の下面に支持された車軸管と、この車軸管の内方に挿通された駆動軸と、この駆動軸と前記車軸管の開口部との間に前記請求項１乃至４いずれかに記載の車輪用軸受が装着され、前記駆動軸と内方部材とがトルク伝達可能に結合されているので、剛性が高く、軽量・コンパクト化を図ったセミフローティングタイプの車輪用軸受装置を提供することができると共に、デフオイルの外部への流出と、外部から雨水やダスト等が駆動軸内に侵入してデフオイル内に混入するのを完全に防止することができる。
また、請求項６に記載の発明は、前記駆動軸と内方部材がセレーションを介して分離自在に結合されているので、装置の組込性が格段に向上する。
本発明に係る車輪用軸受は、ハブ輪と複列の転がり軸受とがユニット化して構成され、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる円筒状の小径段部と、内周にセレーションが形成されたハブ輪と、このハブ輪の小径段部に圧入され、外周に前記複列の転がり軸受の少なくとも一方の内側転走面が形成された内輪とからなる内方部材と、この内方部材に外挿され、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内方部材の両転走面間に収容された複列の転動体と、この転動体を転動自在に保持する保持器と、前記内方部材と外方部材の環状空間を密封するシールとを備え、前記ハブ輪のアウトボード側端部に内径部を閉塞する隔壁が一体に形成されているので、ハブ輪の剛性が増大し、車両運転時において、ハブ輪にモーメント荷重が負荷されても、ハブ輪が弾性変形するのを抑制することができ、軸受の耐久性を向上させることができる。
また、本発明に係る車輪用軸受装置は、車体の下面に支持された車軸管と、この車軸管の内方に挿通された駆動軸と、この駆動軸と前記車軸管の開口部との間に前記請求項１乃至４いずれかに記載の車輪用軸受が装着され、前記駆動軸と内方部材とがトルク伝達可能に結合されているので、剛性が高く、軽量・コンパクト化を図ったセミフローティングタイプの車輪用軸受装置を提供することができると共に、デフオイルの外部への流出と、外部から雨水やダスト等が駆動軸内に侵入してデフオイル内に混入するのを完全に防止することができる。
ハブ輪と複列の転がり軸受とがユニット化して構成され、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる円筒状の小径段部と、内周に駆動軸に係合するセレーションが形成されたハブ輪と、このハブ輪の小径段部に圧入され、外周に内側転走面が形成された一対の内輪とからなる内方部材と、この内方部材に外挿され、車軸管に固定される車体取付フランジを有し、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内方部材の両転走面間に収容された複列の転動体と、この転動体を転動自在に保持する保持器と、前記内方部材と外方部材の環状空間を密封するシールとを備え、前記ハブ輪のアウトボード側端部に内径部を閉塞する隔壁が一体に形成されている。
以下、本発明の実施の形態を図面に基いて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図、図２は、その車輪用軸受を示す縦断面図である。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。
図１は、本発明に係る車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図、図２は、その車輪用軸受を示す縦断面図である。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。
この車輪用軸受装置は、ハブ輪１と複列の転がり軸受２とがユニット化して構成され、駆動軸Ｄ／Ｓに連結されている。複列の転がり軸受２は、内方部材３と外方部材４、および両部材３、４間に転動自在に収容された複列の転動体（円錐ころ）５、５とを備えている。ここで、内方部材３は、ハブ輪１と、このハブ輪１に圧入された一対の内輪１０、１０とを指す。ハブ輪１は、外周のアウトボード側の端部に車輪ＷおよびブレーキロータＢを取り付けるための車輪取付フランジ６を一体に有し、この車輪取付フランジ６から軸方向に延びる円筒状の小径段部７が形成されている。また、内周には駆動軸Ｄ／Ｓがトルク伝達可能に内嵌されるようにセレーション（またはスプライン）８と、アウトボード側端部に隔壁９が一体に形成されている。
一方、複列の転がり軸受２は、図２に示すように、内周に複列のテーパ状の外側転走面４ａ、４ａが形成され、車軸管Ｎに固定される車体取付フランジ４ｂが外周に形成された外方部材４と、この外方部材４に内挿され、外周に前記複列の外側転走面４ａ、４ａに対向するテーパ状の内側転走面１０ａが形成された一対の内輪１０、１０と、両転走面４ａ、１０ａ間に収容された複列の転動体５、５と、これら複列の転動体５、５を転動自在に保持する保持器１１とを有している。一対の内輪１０、１０には大径側端部に大鍔１０ｂが形成され転動体５を案内している。そして、一対の内輪１０、１０の正面側端面が突き合された状態でセットされ、所謂背面合せタイプの複列の円錐ころ軸受を構成している。外方部材４の両端部にはシール１２、１２が装着され、外方部材４と内輪１０との環状空間を密封している。このシール１２、１２により、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。さらに、インボード側のシール１２においては、ハブ輪１のセレーション８を通してデフオイルが軸受内部に侵入するのも防止している。
ここで、ハブ輪１の外周に形成された小径段部７に一対の内輪１０、１０が圧入され、小径段部７の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部１３により、ハブ輪１に対して内輪１０、１０が軸方向へ抜けるのを防止している。本実施形態では、このような第２世代のセルフリテイン構造を採用することにより、従来のように内輪をナット等で強固に緊締して予圧量を管理する必要がないため、車両への組込性を簡便にすることができ、長期間その予圧量を維持することができると共に、部品点数を大幅に削減でき、組込性の向上と相俟って低コスト化と軽量・コンパクト化を達成することができる。
ハブ輪１は、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼で形成され、車輪取付フランジ６のインボード側の基部および小径段部７に亙り高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている（図中クロスハッチングにて示す）。なお、加締部１３は、鍛造後の素材表面硬さ２５ＨＲＣ以下の未焼入れ部としている。これにより、耐久性が向上すると共に、加締部１３を塑性変形する時の加工性が向上し、クラック等を防止してその品質の信頼性が向上する。
また、外方部材４は、ハブ輪１と同様、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼で形成され、複列の外側転走面４ａ、４ａおよびシール１２が装着される端部内周面に高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。一方、内輪１０は、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れにより芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲で硬化処理されている。なお、ここでは、転動体５、５を円錐ころとした複列円錐ころ軸受を例示したが、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あっても良い。
本実施形態では、ハブ輪１のアウトボード側端部に隔壁９が一体に形成されているので、セミフローティングタイプの車輪用軸受装置であってもハブ輪１の剛性が高く、車両運転時において、ハブ輪１にモーメント荷重が負荷されても、ハブ輪１が弾性変形するのを抑制することができる。したがって、装置の軽量・コンパクトを達成し、かつ軸受の耐久性を向上させることができると共に、デフオイルの外部への流出と、外部から雨水やダスト等が駆動軸内に侵入してデフオイル内に混入するのを完全に防止することができる。
図３は、本発明に係る車輪用軸受の第２の実施形態を示す縦断面図である。この実施形態は、前述した実施形態とハブ輪の構成が異なるのみで、前述した第１の実施形態と同一部品同一部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
この車輪用軸受は、ハブ輪１４と複列の転がり軸受１５とがユニット化して構成されている。複列の転がり軸受１５は、内方部材１６と外方部材４、および両部材１６、４間に転動自在に収容された複列の転動体５、５とを備えている。ここで、内方部材１６は、ハブ輪１４と、このハブ輪１４に圧入された内輪１０とを指す。ハブ輪１４は、外周の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６を一体に有し、複列の転がり軸受１５のアウトボード側の内側転走面１４ａと、この内側転走面１４ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部７が形成されている。また、内周には図示しない駆動軸がトルク伝達可能に内嵌されるようにセレーション（またはスプライン）８と、アウトボード側端部に隔壁９が一体に形成されている。
ここで、ハブ輪１４の外周には内輪１０の大鍔１０ｂに相当する鍔部１４ｂと、内輪１０の正面側端面が当接する段部１４ｃが形成され、背面合せタイプの複列の円錐ころ軸受を構成している。また、ハブ輪１４の小径段部７に内輪１０が圧入され、小径段部７の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部１３により、ハブ輪１４に対して内輪１０が軸方向へ抜けるのを防止している。本実施形態では、このような第３世代のセルフリテイン構造を採用することにより、前述した実施形態と同様、予圧量を管理する必要がないので車両への組込性を簡便にすることができ、かつ長期間その予圧量を維持することができる。
また、ハブ輪１４の外周に内側転走面１４ａが直接形成され、さらにハブ輪１４のアウトボード側端部に隔壁９が一体に形成されているので、ハブ輪１４の剛性が増大し、車両運転時において、ハブ輪１４にモーメント荷重が負荷されても、ハブ輪１４が弾性変形するのを一層抑制することができる。したがって、装置の軽量・コンパクト化を達成し、かつ軸受の耐久性を向上させることができると共に、デフオイルの外部への流出と、外部から雨水やダスト等が駆動軸内に侵入してデフオイル内に混入するのを完全に防止することができる。
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。
本発明に係る車輪用軸受装置は、駆動軸と車軸管の開口部に車輪用軸受が装着されたセミフローティングタイプの駆動輪側の車輪用軸受装置に適用できる。
１、１４・・・・・・ハブ輪
２、１５・・・・・・複列の転がり軸受
３、１６・・・・・・内方部材
４・・・・・・・・・外方部材
４ａ・・・・・・・・外側転走面
４ｂ・・・・・・・・車体取付フランジ
５・・・・・・・・・転動体
６・・・・・・・・・車輪取付フランジ
７・・・・・・・・・小径段部
８・・・・・・・・・セレーション
９・・・・・・・・・隔壁
１０・・・・・・・・内輪
１０ａ、１４ａ・・・内側転走面
１０ｂ・・・・・・・大鍔
１１・・・・・・・・保持器
１２・・・・・・・・シール
１３・・・・・・・・加締部
１４ｂ・・・・・・・鍔部
１４ｃ・・・・・・・段部
５１・・・・・・・・車軸管
５２・・・・・・・・駆動軸
５３・・・・・・・・複列の円錐ころ軸受
５４・・・・・・・・ハブ輪
５５・・・・・・・・ハブボルト
５６・・・・・・・・フランジ
５７・・・・・・・・内輪
５８・・・・・・・・連結環
５９・・・・・・・・固定ナット
６０・・・・・・・・外輪
６１・・・・・・・・ブレーキロータ
６２・・・・・・・・円錐ころ
６３・・・・・・・・保持器
６４・・・・・・・・シール
６５・・・・・・・・環状段部
６６、６８・・・・・シールリング
Ｂ・・・・・・・・・ブレーキロータ
Ｄ／Ｓ・・・・・・・駆動軸
Ｎ・・・・・・・・・車軸管
Ｗ・・・・・・・・・車輪
２、１５・・・・・・複列の転がり軸受
３、１６・・・・・・内方部材
４・・・・・・・・・外方部材
４ａ・・・・・・・・外側転走面
４ｂ・・・・・・・・車体取付フランジ
５・・・・・・・・・転動体
６・・・・・・・・・車輪取付フランジ
７・・・・・・・・・小径段部
８・・・・・・・・・セレーション
９・・・・・・・・・隔壁
１０・・・・・・・・内輪
１０ａ、１４ａ・・・内側転走面
１０ｂ・・・・・・・大鍔
１１・・・・・・・・保持器
１２・・・・・・・・シール
１３・・・・・・・・加締部
１４ｂ・・・・・・・鍔部
１４ｃ・・・・・・・段部
５１・・・・・・・・車軸管
５２・・・・・・・・駆動軸
５３・・・・・・・・複列の円錐ころ軸受
５４・・・・・・・・ハブ輪
５５・・・・・・・・ハブボルト
５６・・・・・・・・フランジ
５７・・・・・・・・内輪
５８・・・・・・・・連結環
５９・・・・・・・・固定ナット
６０・・・・・・・・外輪
６１・・・・・・・・ブレーキロータ
６２・・・・・・・・円錐ころ
６３・・・・・・・・保持器
６４・・・・・・・・シール
６５・・・・・・・・環状段部
６６、６８・・・・・シールリング
Ｂ・・・・・・・・・ブレーキロータ
Ｄ／Ｓ・・・・・・・駆動軸
Ｎ・・・・・・・・・車軸管
Ｗ・・・・・・・・・車輪
Claims (6)
- ハブ輪と複列の転がり軸受とがユニット化して構成され、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる円筒状の小径段部と、内周にセレーションが形成されたハブ輪と、このハブ輪の小径段部に圧入され、外周に前記複列の転がり軸受の少なくとも一方の内側転走面が形成された内輪とからなる内方部材と、この内方部材に外挿され、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内方部材の両転走面間に収容された複列の転動体と、この転動体を転動自在に保持する保持器と、前記内方部材と外方部材の環状空間を密封するシールとを備え、前記ハブ輪のアウトボード側端部に内径部を閉塞する隔壁が一体に形成されていることを特徴とする車輪用軸受。
- 前記ハブ輪の外周に、前記複列の転がり軸受のうち一方の内側転走面が直接形成されている請求項１に記載の車輪用軸受。
- 前記小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部により、前記ハブ輪に対して前記内輪が軸方向へ抜けるのを防止した請求項１または２に記載の車輪用軸受。
- 前記車輪取付フランジのインボード側の基部から前記小径段部に亙り高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理され、前記加締部が、鍛造後の素材表面硬さ２５ＨＲＣ以下の未焼入れ部とされている請求項３に記載の車輪用軸受。
- 車体の下面に支持された車軸管と、この車軸管の内方に挿通された駆動軸と、この駆動軸と前記車軸管の開口部との間に前記請求項１乃至４いずれかに記載の車輪用軸受が装着され、前記駆動軸と内方部材とがトルク伝達可能に結合されていることを特徴とするセミフローティングタイプの車輪用軸受装置。
- 前記駆動軸と内方部材がセレーションを介して分離自在に結合されている請求項５に記載のセミフローティングタイプの車輪用軸受装置。
Priority Applications (4)
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