JP2006188187A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 ハブ輪の加締部と継手外輪の肩部とを突き合わせた構造で、車両発進時でのスティックスリップ音の発生を確実に抑制する。
【解決手段】 内周に複列の軌道面が形成された外輪１０５と、外周に複列の軌道面のうちの一方の軌道面が形成されたハブ輪１０１と、そのハブ輪１０１の小径段部１１２に圧入され、外周に他方の軌道面が形成された内輪１０２と、外輪１０５とハブ輪１０１および内輪１０２の軌道面間に介装された複列の転動体１０３，１０４とを備え、ハブ輪１０１の小径段部１１２の端部を加締めることによりハブ輪１０１と内輪１０２を一体化し、ハブ輪１０１の内径にトルク伝達手段を介して等速自在継手１０６の継手外輪１１５を嵌合させ、ハブ輪１０１の加締部１１１と継手外輪１１５の肩部１１６を突き合わせた車輪用軸受装置において、ハブ輪１０１における未焼入れ状態の加締部１１１と継手外輪１１５における未焼入れ状態の肩部１１６との突合せ面１１１ａ，１１６ａに低摩擦コーティング膜１４０を形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は車輪用軸受装置に関し、詳しくは、自動車の懸架装置に対して駆動車輪（ＦＦ車の前輪、ＦＲ車の後輪、４ＷＤ車の全輪）を回転自在に支持する駆動車輪用軸受装置に関する。
自動車の車輪用軸受装置には、従動輪用と駆動輪用とがあり、それぞれの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は駆動輪用の軸受装置で、ハブ輪１および内輪２、複列の転動体３，４、外輪５、等速自在継手６を主要な構成要素としている。
ハブ輪１は、その外周面にアウトボード側の軌道面７が形成されると共に、車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ９を備えている。この車輪取付フランジ９の円周方向等間隔に、ホイールディスクを固定するためのハブボルト１０が植設されている。このハブ輪１の外周面に形成された小径段部１２に内輪２を嵌合させ、この内輪２の外周面にインボード側の軌道面８が形成されている。
内輪２は、クリープを防ぐために適当な締め代をもって圧入されている。ハブ輪１の外周面に形成されたアウトボード側の軌道面７と、内輪２の外周面に形成されたインボード側の軌道面８とで複列の軌道面を構成する。この内輪２をハブ輪１の小径段部１２に圧入し、ハブ輪１の小径段部１２の端部を外側に加締めることにより、その加締部１１でもって内輪２を抜け止めしてハブ輪１と一体化し、軸受部２０に予圧を付与している。
外輪５は、内周面にハブ輪１および内輪２の軌道面７，８と対向する複列の軌道面１３，１４が形成され、車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ１７を備えている。この車体取付フランジ１７は、車体の懸架装置（図示せず）から延びるナックルに取り付け孔１９を利用してボルト固定される。
軸受部２０は、複列のアンギュラ玉軸受構造で、ハブ輪１および内輪２の外周面に形成された軌道面７，８と外輪５の内周面に形成された軌道面１３，１４との間に転動体３，４を介在させ、各列の転動体３，４を保持器２１，２２により円周方向等間隔に支持した構造を有する。軸受部２０の両端開口部には、ハブ輪１と内輪２の外周面に摺接するように、外輪５とハブ輪１および内輪２との環状空間を密封する一対のシール２３，２４が外輪５の両端部内径に嵌合され、内部に充填されたグリースの漏洩ならびに外部からの水や異物の侵入を防止するようになっている。
等速自在継手６は、ドライブシャフトを構成する中間軸（図示せず）の一端に設けられ、内周面にトラック溝が形成された継手外輪１５と、その継手外輪１５のトラック溝と対向するトラック溝が外周面に形成された継手内輪（図示せず）と、継手外輪１５のトラック溝と継手内輪のトラック溝との間に組み込まれたボール（図示せず）とからなる。継手外輪１５は、継手内輪およびボールを収容したマウス部２５と、マウス部２５から軸方向に一体的に延び、外周面にセレーション部２６が形成されたステム部２７を有する。
このステム部２７をハブ輪１の貫通孔に挿入し、ハブ輪１の加締部１１に継手外輪１５の肩部１６を突き合わせた状態で、ステム部２７の端部に形成された雄ねじ部２９にナット３０を締め付けることによって、等速自在継手６をハブ輪１に固定している。このステム部２７の外周面および貫通孔の内周面に形成されたセレーション部２６，２８により両者を嵌合させることによりトルク伝達可能となっている。
特開２００３−９７５８８号公報 特開２００３−１３６９０８号公報 特開２００３−１１８３０９号公報
ところで、前述した駆動輪用の軸受装置では、例えば車両発進時、軸受部２０のハブ輪１の加締部１１と等速自在継手６の継手外輪１５の肩部１６との間で、カッキン音と通称されるスティックスリップ音が発生するおそれがある。
このスティックスリップ音は、車両発進時、静止状態にある軸受部２０のハブ輪１に対して等速自在継手６の継手外輪１５から回転トルクが負荷されると、セレーション部２６，２８を介してその継手外輪１５からハブ輪１へ回転トルクを伝達しようとするが、継手外輪１５のねじれによりハブ輪１の加締部１１と継手外輪１５の肩部１６との間で急激な滑りが発生する。この急激な滑りが原因となってスティックスリップ音が発生する。
前述したスティックスリップ音を未然に防止する手段として、継手外輪１５の肩部１６の端面に凹凸部またはショットピーニング部を形成することにより、ハブ輪１の加締部１１と継手外輪１５の肩部１６との突合せ部での摩擦抵抗を大きくしたり（例えば、特許文献１，３参照）、あるいは、ハブ輪１の加締部１１の平坦な端面に凹溝を形成すると共にその凹溝内にグリースを充填することにより、ハブ輪１の加締部１１と継手外輪１５の肩部１６との突合せ部での摩擦抵抗を小さくする手段が講じられている（例えば、特許文献２参照）。
しかしながら、現在主流となっているタイプの車輪用軸受装置、すなわち、ハブ輪１の加締部１１と継手外輪１５の肩部１６とを突き合わせた構造を有する車輪用軸受装置では、スティックスリップ音を未然に防止する前述の手段、つまり、ハブ輪１の加締部１１と継手外輪１５の肩部１６との突合せ部での摩擦抵抗を大きくしたり、逆に小さくしたりする構造では、スティックスリップ音防止対策として十分とはいえないことが、本出願人が実施した実験により明らかとなった。
そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、ハブ輪の加締部と継手外輪の肩部とを突き合わせた構造を有する車輪用軸受装置において、車両発進時でのスティックスリップ音の発生を確実に抑制することにある。
本発明を適用する対象は、内周に複列の軌道面が形成された外輪と、一端に車輪取付フランジを有すると共に外周に複列の軌道面を有し、ハブ輪と内輪からなる内方部材と、前記外輪と内方部材のそれぞれの軌道面間に介装された複列の転動体とを備え、前記ハブ輪の小径段部の端部を加締めることによりハブ輪と内輪を一体化し、前記ハブ輪の内径にトルク伝達手段を介して等速自在継手の継手外輪を嵌合させ、ハブ輪の加締部と継手外輪の肩部を突き合わせた車輪用軸受装置である。この車輪用軸受装置としては、外輪の外周に車体取付フランジを有し、ハブ輪の外周に、複列の軌道面のうちの一方の軌道面が形成されているものがある。
この車輪用軸受装置において、本発明は、前記ハブ輪の加締部と継手外輪の肩部は同程度の表面硬さを有し、それらハブ輪の加締部と継手外輪の肩部との突合せ部に低摩擦構造を設けたことを特徴とする。ここで、同程度の表面硬さを有するハブ輪の加締部と継手外輪の肩部としては、例えば、未焼入れ状態のハブ輪の加締部と継手外輪の肩部がある。
本発明では、同程度の表面硬さを有するハブ輪の加締部と継手外輪の肩部との突合せ部に低摩擦構造を設けたことにより、前述の加締部と継手外輪の肩部との突合せ部での相対的な滑りがスムーズになる。このことから、車両発進時、静止状態にある軸受部のハブ輪に対して等速自在継手の継手外輪から回転トルクが負荷された場合、継手外輪のねじれによりハブ輪の加締部と継手外輪の肩部との間で急激な滑りが発生することなく、緩やかな滑りとなることで、スティックスリップ音の発生を抑制できる。
なお、前述の低摩擦構造としては、ハブ輪の加締部と継手外輪の肩部との突合せ部に低摩擦コーティング膜を形成する手段や、ハブ輪の加締部と継手外輪の肩部との突合せ部の面粗さをＲａ１．０以下とする手段が好適である。
低摩擦コーティング膜を突合せ部に形成する場合、ハブ輪の加締部あるいは等速自在継手の肩部の少なくともいずれか一方の突合せ面に形成すればよい。また、突合せ部の面粗さを規定する手段の場合、その突合せ部の面粗さがＲａ１．０より大きいと、ハブ輪の加締部と継手外輪の肩部との間で緩やかな滑りを得ることが困難となって不適である。
本発明によれば、同程度の表面硬さを有するハブ輪の加締部と継手外輪の肩部との突合せ部に低摩擦構造を設けたことにより、前述の加締部と継手外輪の肩部との突合せ部での相対的な滑りがスムーズになる。このことから、車両発進時、静止状態にある軸受部のハブ輪に対して等速自在継手の継手外輪から回転トルクが負荷された場合、継手外輪のねじれによりハブ輪の加締部と継手外輪の肩部との間で急激な滑りが発生することなく、緩やかな滑りとなることで、スティックスリップ音の発生を抑制でき、静粛性の向上が図れて搭乗者の違和感を解消することができる。
本発明に係る車輪用軸受装置の実施形態を以下に詳述する。図１に示す実施形態は、駆動輪用の軸受装置で、ハブ輪１０１および内輪１０２、複列の転動体１０３，１０４、外輪１０５、等速自在継手１０６を主要な構成要素としている。
ハブ輪１０１は、その外周面にアウトボード側の軌道面１０７が形成されると共に、車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ１０９を備えている。この車輪取付フランジ１０９の円周方向等間隔に、ホイールディスクを固定するためのハブボルト１１０が植設されている。このハブ輪１０１の外周面に形成された小径段部１１２に内輪１０２を嵌合させ、この内輪１０２の外周面にインボード側の軌道面１０８が形成されている。
内輪１０２は、クリープを防ぐために適当な締め代をもって圧入されている。ハブ輪１０１の外周面に形成されたアウトボード側の軌道面１０７と、内輪１０２の外周面に形成されたインボード側の軌道面１０８とで複列の軌道面を構成する。この内輪１０２をハブ輪１０１の小径段部１１２に圧入し、ハブ輪１０１の小径段部１１２の端部を外側に加締めることにより、その加締部１１１でもって内輪１０２を抜け止めしてハブ輪１０１と一体化し、軸受部１２０に予圧を付与している。
外輪１０５は、内周面にハブ輪１０１および内輪１０２の軌道面１０７，１０８と対向する複列の軌道面１１３，１１４が形成され、車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ１１７を備えている。この車体取付フランジ１１７は、車体の懸架装置（図示せず）から延びるナックルに取り付け孔１１９を利用してボルト固定される。
軸受部１２０は、複列のアンギュラ玉軸受構造で、ハブ輪１０１および内輪１０２の外周面に形成された軌道面１０７，１０８と外輪１０５の内周面に形成された軌道面１１３，１１４との間に転動体１０３，１０４を介在させ、各列の転動体１０３，１０４を保持器１２１，１２２により円周方向等間隔に支持した構造を有する。軸受部１２０の両端開口部には、ハブ輪１０１と内輪１０２の外周面に摺接するように、外輪１０５とハブ輪１０１および内輪１０２との環状空間を密封する一対のシール１２３，１２４が外輪１０５の両端部内径に嵌合され、内部に充填されたグリースの漏洩ならびに外部からの水や異物の侵入を防止するようになっている。
等速自在継手１０６は、ドライブシャフトを構成する中間軸（図示せず）の一端に設けられ、内周面にトラック溝が形成された継手外輪１１５と、その継手外輪１１５のトラック溝と対向するトラック溝が外周面に形成された継手内輪（図示せず）と、継手外輪１１５のトラック溝と継手内輪のトラック溝との間に組み込まれたボール（図示せず）とからなる。継手外輪１１５は、継手内輪およびボールを収容したマウス部１２５と、マウス部１２５から軸方向に一体的に延び、外周面にセレーション部１２６が形成されたステム部１２７を有する。
このステム部１２７をハブ輪１０１の貫通孔に挿入し、ハブ輪１０１の加締部１１１に継手外輪１１５の肩部１１６を突き合わせた状態で、ステム部１２７の端部に形成された雄ねじ部１２９にナット１３０を締め付けることによって、等速自在継手１０６をハブ輪１０１に固定している。このステム部１２７の外周面および貫通孔の内周面に形成されたセレーション部１２６，１２８により両者を嵌合させることにより、トルク伝達可能となる。
この実施形態の軸受装置において、図２（ａ）（ｂ）に示すハブ輪１０１の加締部１１１と継手外輪１１５の肩部１１６は、同程度の表面硬さを有し、例えば、未焼入れ状態としている。このハブ輪１０１における未焼入れ状態の加締部１１１と継手外輪１１５における未焼入れ状態の肩部１１６との突合せ部に低摩擦構造を設ける。
その低摩擦構造としては、図２（ａ）に示すようにハブ輪１０１の加締部１１１の平坦な突合せ面１１１ａに低摩擦コーティング膜１４０を形成する。この低摩擦コーティング膜１４０を形成する低摩擦材としては、グリース、ボンデ、二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）、ポリ四弗化エチレン樹脂などのうちから任意に選択して使用すればよい。なお、前述した低摩擦コーティング膜は、継手外輪１１５の肩部１１６の突合せ面１１６ａに形成することも可能である。
また、他の低摩擦構造としては、ハブ輪１０１の加締部１１１と継手外輪１１５の肩部１１６との突合せ部の面粗さをＲａ１．０以下とする。つまり、ハブ輪１０１の加締部１１１の突合せ面１１１ａと継手外輪１１５の肩部１１６の突合せ面１１６ａにおける両者の面粗さをＲａ１．０以下とする。このように両者の突合せ面１１１ａ，１１６ａの面粗さをＲａ１．０以下とする手段としては、その突合せ面１１１ａ，１１６ａを研磨加工により実現可能である。なお、ハブ輪１０１の加締部１１１の突合せ面１１１ａはその加締加工によりＲａ１．０以下とすることが容易であることから、継手外輪１１５の肩部１１６の突合せ面１１６ａを研磨加工によりＲａ１．０以下とすればよい。
この実施形態のように、例えば未焼入れ状態にある同程度の表面硬さを有するハブ輪１０１の加締部１１１と継手外輪１１５の肩部１１６との突合せ部に、低摩擦コーティング膜やＲａ１．０以下の面粗さ等による低摩擦構造を設けたことにより、前述の加締部１１１と継手外輪１１５の肩部１１６との突合せ面１１１ａ，１１６ａでの相対的な滑りがスムーズになる。
このことから、車両発進時、静止状態にある軸受部１２０のハブ輪１０１に対して等速自在継手１０６の継手外輪１１５から回転トルクが負荷された場合、継手外輪１１５のねじれによりハブ輪１０１の加締部１１１と継手外輪１１５の肩部１１６との間で急激な滑りが発生することなく、緩やかな滑りとなることで、スティックスリップ音の発生を抑制できる。
本発明に係る車輪用軸受装置の実施形態を示す断面図である。 （ａ）は図１のハブ輪の加締部を示す要部拡大断面図、（ｂ）は図１の継手外輪の肩部を示す要部拡大断面図である。 車輪用軸受装置の従来例を示す断面図である。
符号の説明
１０１ ハブ輪
１０２ 内輪
１０３，１０４ 転動体
１０５ 外輪
１０６ 等速自在継手
１０７，１０８ 軌道面
１１１ 加締部
１１１ａ 突合せ部（突合せ面）
１１２ 小径段部
１１３，１１４ 軌道面
１１５ 継手外輪
１１６ 肩部
１１６ａ 突合せ部（突合せ面）
１４０ 低摩擦構造（低摩擦コーティング膜）

Claims (5)

  1. 内周に複列の軌道面が形成された外輪と、一端に車輪取付フランジを有すると共に外周に複列の軌道面を有し、ハブ輪と内輪からなる内方部材と、前記外輪と内方部材のそれぞれの軌道面間に介装された複列の転動体とを備え、前記ハブ輪の小径段部の端部を加締めることによりハブ輪と内輪を一体化し、前記ハブ輪の内径にトルク伝達手段を介して等速自在継手の継手外輪を嵌合させ、ハブ輪の加締部と継手外輪の肩部を突き合わせた車輪用軸受装置において、前記ハブ輪の加締部と継手外輪の肩部は同程度の表面硬さを有し、それらハブ輪の加締部と継手外輪の肩部との突合せ部に低摩擦構造を設けたことを特徴とする車輪用軸受装置。
  2. 前記同程度の表面硬さを有するハブ輪の加締部と継手外輪の肩部は未焼入れ状態である請求項１に記載の車輪用軸受装置。
  3. 前記低摩擦構造として、ハブ輪の加締部と継手外輪の肩部との突合せ部に低摩擦コーティング膜を形成した請求項１又は２に記載の車輪用軸受装置。
  4. 前記低摩擦構造として、ハブ輪の加締部と継手外輪の肩部との突合せ部の面粗さをＲａ１．０以下とした請求項１又は２に記載の車輪用軸受装置。
  5. 前記外輪の外周に車体取付フランジを有し、ハブ輪の外周に、複列の軌道面のうちの一方の軌道面が形成されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の車輪用軸受装置。
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