JP2006248373A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 スティックスリップ音を確実に抑制すると共にハブ輪と等速自在継手の突き合わせ部分での摩耗を抑制する。
【解決手段】 外輪１０５、ハブ輪１０１、内輪１０２、複列の転動体１０３，１０４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の内径に等速自在継手１０６のステム部１２７を挿入してスプライン嵌合させた車輪用軸受装置において、ハブ輪１０１にブレーキロータ１４２をインロー構造でもって取り付け、ブレーキロータ１４２の回転中心に貫通穴１４４を設けると共にその貫通穴１４４の内径をハブ輪１０１の内径よりも小さくし、ブレーキロータ１４２のインボード側端面１４２ａとステム部１２７のスプライン軸端面１２７ａとを突き合わせ、ハブ輪１０１の加締部１１１と継手外輪１１５の肩部１１６との間に軸方向すきまｎを設ける。
【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４は駆動輪用軸受装置で、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（図示せず）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３２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３２と対向するトラック溝３３が外周面に形成された継手内輪３４と、継手外輪１５のトラック溝３２と継手内輪３４のトラック溝３３との間に組み込まれたボール３５とからなる。継手外輪１５は、継手内輪３４およびボール３５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、外周面にスプライン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３１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の内径に形成された雌ねじ部２９にボルト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３１の内周面に形成されたスプライン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２００４−３５３７２４号公報

ところで、前述した駆動輪用軸受装置では、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、ステム部２７のスプライン２６，２８を介して継手外輪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との間で急激な相対滑りが発生する。この急激な相対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、図５に示すような構造の軸受装置がある（例えば、特許文献１参照）。この軸受装置は、継手外輪１５のステム部２７の円筒部からスプライン２６へ繋がるテーパ部３６を設けると共に、ハブ輪１の内径部にも前述のテーパ部３６と対応するようにインボード側内径円筒部からスプライン２８に繋がるテーパ部３７を設けている。

等速自在継手６のハブ輪１への組み付け時、継手外輪１５のステム部２７をハブ輪１の内径に挿入し、ステム部２７のテーパ部３６をハブ輪１の内径のテーパ部３７に当接させた上で、ハブ輪１のアウトボード側端面から突出したステム部２７の先端の雄ねじ部２９’にナット３０’を螺合させることにより締め付け固定している。この状態で、ハブ輪１の加締部１１と継手外輪１５の肩部１６との間に軸方向すきまｍが形成され、両者が突き合わされることがなくなることから、スティックスリップ音が発生することはない。

しかしながら、前述した構造の場合、ステム部２７のテーパ部３６とハブ輪１のテーパ部３７との突き合わせ部分でナット３０’による締め付け力をすべて受け持つため、非常に接触面圧が高い状態となっている。このような状態で、継手外輪１５のステム部２７からハブ輪１への回転トルク伝達が繰り返されると、長期使用時にはその部分での著しい摩耗が発生する可能性が高いという懸念があった。

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、スティックスリップ音を確実に抑制すると共に、ハブ輪と等速自在継手の突き合わせ部分での摩耗を抑制し得る車輪用軸受装置を提供することにある。

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等速自在継手の継手外輪のステム部を挿入してスプライン嵌合さ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。

スティックスリップ音の発生を防止するためには、ハブ輪の加締部と継手外輪の肩部とを突き合わせないようにした構造が必要であり、この構造を実現するためには、ハブ輪にステム部を軸方向に固定した時の締結力のすべてを、ハブ輪の加締部と継手外輪の肩部との突き合わせ部分以外の箇所で受け持つ構造を必要とし、さらに、突き合わせ状態での接触面圧による摩耗を抑制し得る構造とする必要がある。

この車輪用軸受装置において、本発明は、車輪取付フランジにブレーキロータをインロー構造でもって取り付け、ブレーキロータの回転中心に貫通穴を設けると共にその貫通穴の内径周縁部のインボード側端面をステム部との突き合わせ面とし、ハブ輪の加締部と継手外輪の肩部との間に軸方向すきまを設けたことを特徴とする。

ハブ輪に取り付けられたブレーキロータのインボード側端面をステム部との突き合わせ面とする構造としては、ブレーキロータのインボード側端面とステム部のスプライン軸端面とを突き合わせる以外に、ブレーキロータの内径周縁部を軸方向インボード側に延設し、その円筒部のインボード側端面と継手外輪のステム部のスプライン軸端面とを突き合わせるようにしてもよく、あるいは、ブレーキロータのインボード側端面と継手外輪のステム部のスプライン軸端面との間に円筒状部材を挿入し、ブレーキロータのインボード側端面とステム部のスプライン軸端面とを円筒状部材を介して突き合わせるようにしてもよい。

本発明では、ハブ輪の加締部と継手外輪の肩部を突合わせることなく、ハブ輪の加締部と継手外輪の肩部との間に軸方向すきまを設けたことにより、ハブ輪の加締部と継手外輪の肩部が非接触状態となることから、スティックスリップ音の発生源を取り除くことができる。

一方、ハブ輪にステム部を軸方向に固定した時の締結力のすべてを受け持つ構造としては、ブレーキロータのインボード側端面をステム部との突き合わせ面とした構造であることから、ハブ輪にステム部を軸方向に固定した時の締結力によって両者の突き合わせ状態での接触面圧が高い状態であるが、そのブレーキロータのインボード側でハブ輪とステム部がスプライン嵌合されていることによってトルク伝達経路から外れているので、ほとんど相対滑りが発生することなく、摩耗が発生し難い。

なお、本発明における構造では、ハブ輪の加締部と継手外輪の肩部との間に軸方向すきまが形成されることから、その軸方向すきまにシール部材を介装した構造とすることが望ましい。このようにすれば、外部からの水や異物の侵入を未然に防止することができる。

本発明によれば、車輪取付フランジにブレーキロータをインロー構造でもって取り付け、前記ブレーキロータの中心に貫通孔を設けると共にその貫通孔の内径周縁部のインボード側端面をステム部との突き合わせ面とし、ハブ輪の加締部と継手外輪の肩部との間に軸方向すきまを設けたことにより、ハブ輪の加締部と継手外輪の肩部を突合わせることなく、両者が非接触状態となることから、スティックスリップ音の発生源を取り除くことができ、スティックスリップ音の発生がなくなって、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。

また、ブレーキロータのインボード側端面をステム部の突き合わせ面としたことにより、ハブ輪にステム部を軸方向に固定した時の締結力によって両者の突き合わせ状態での接触面圧が高い状態であっても、そのブレーキロータのインボード側でハブ輪とステム部がスプライン嵌合されていることによってトルク伝達経路から外れているので、ほとんど相対滑りが発生することなく、摩耗が発生し難い。その結果、車輪用軸受装置の耐久性が向上し、車輪用軸受装置の長寿命化を図ることができる。

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〜図３に示す各実施形態は駆動輪用軸受装置で、内方部材であるハブ輪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、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、そ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。このハブ輪１０１は、ホイールディスク１４１およびブレーキロータ１４２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１４１およびブレーキロータ１４２を固定するためのハブボルト１１０が植設されている。

ブレーキロータ１４２は、ハブ輪１０１のアウトボード側端面１０１ａに形成されたブレーキロータパイロット部１４３で芯合わせできるようにインロー構造となっている。このブレーキロータ１４２の回転中心には、ハブ輪１０１の内径よりも小さい内径を有する貫通穴１４４が形成されている。一方、ホイールディスク１４１は、ブレーキロータ１４２のアウトボード側に形成されたホイールパイロット部１４５で芯合わせされた状態でブレーキロータ１４２と共にハブ輪１０１のハブボルト１１０にナット１４６で締め付け固定される。

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１３２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１３２と対向するトラック溝１３３が外周面に形成された継手内輪１３４と、継手外輪１１５のトラック溝１３２と継手内輪１３４のトラック溝１３３との間に組み込まれたボール１３５とからなる。継手外輪１１５は、継手内輪１３４およびボール１３５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、外周面にスプライン１２６が形成されたステム部１２７を有する。なお、このステム部１２７は、その軸中心に貫通孔１４７を有する中空状で、その内周面のインボード側には雌ねじ部１２９が形成されている。

このステム部１２７をハブ輪１０１の貫通孔１３１に挿入し、ステム部１２７の内径に形成された雌ねじ部１２９に、ブレーキロータ１４２の貫通穴１４４からボルト１３０を挿入して螺合させることにより、等速自在継手１０６をハブ輪１０１に締め付け固定している。このステム部１２７の外周面およびハブ輪の貫通孔１３１の内周面に形成されたスプライン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。なお、等速自在継手１０６のハブ輪１０１への固定は、ステム部１２７の先端に形成された雄ねじ部にナットを螺合させることにより実現することも可能である。

ここで、等速自在継手１０６をハブ輪１０１に軸方向に固定した時の締結力のすべてを受け持つ構造として、図１〜図３に示す各実施形態があり、これによりハブ輪１０１の加締部１１１と継手外輪１１５の肩部１１６とを突き合わせないようにしてスティックスリップ音の発生を防止する。

図１に示す実施形態の軸受装置においては、ブレーキロータ１４２の内径周縁部のインボード側端面１４２ａと継手外輪１１５のステム部１２７のスプライン軸端面１２７ａとを突き合わせる。ここで、ステム部１２７の軸方向長さは、ハブ輪１０１の加締部１１１の軸方向端面からブレーキロータ１４２のインボード側端面１４２ａまでの長さよりも若干長くしていることから、ブレーキロータ１４２のインボード側端面１４２ａと継手外輪１１５のステム部１２７のスプライン軸端面１２７ａとの突き合わせ状態で、ハブ輪１０１の加締部１１１と継手外輪１１５の肩部１１６との間に軸方向すきまｎが形成される。なお、両者の軸方向すきまｎは、例えば２ｍｍ以下が好ましい。

図２に示す他の実施形態の軸受装置においては、ブレーキロータ１４２の内径周縁部を軸方向インボード側に延設し、その円筒部１４２ｂのインボード側端面１４２ａを継手外輪１１５のステム部１２７のスプライン軸端面１２７ａとを突き合わせる。この実施形態の場合、前述した図１の実施形態と比較して、ステム部１２７の軸方向長さを短くすることができるので、等速自在継手１０１の部品コストを低減することができる。なお、この実施形態でも、図１の実施形態と同様、ブレーキロータ１４２の円筒部１４２ｂのインボード側端面１４２ａと継手外輪１１５のステム部１２７のスプライン軸端面１２７ａとの突き合わせ状態で、ハブ輪１０１の加締部１１１と継手外輪１１５の肩部１１６との間に軸方向すきまｎが形成される。

図３に示す実施形態の軸受装置においては、ブレーキロータ１４２の内径周縁部のインボード側端面１４２ａと継手外輪１１５のステム部１２７のスプライン軸端面１２７ａとの間に円筒状部材１４８を挿入し、ブレーキロータ１４２のインボード側端面１４２ａとステム部１２７のスプライン軸端面１２７ａとを円筒状部材１４８を介して突き合わせる。この円筒状部材１４８は、圧縮強度や耐摩耗性などが適正であれば、その材料は特に規定されない。従って、アルミニウム製のものを使用すれば、軽量化に寄与することができる。なお、この実施形態でも、図１および図２の実施形態と同様、円筒状部材１４８を介して、ブレーキロータ１４２のインボード側端面１４２ａとステム部１２７のスプライン軸端面１２７ａとの突き合わせ状態で、ハブ輪１０１の加締部１１１と継手外輪１１５の肩部１１６との間に軸方向すきまｎが形成される。

以上で説明した各実施形態における軸受装置では、ハブ輪１０１の貫通孔１３１に継手外輪１１５のステム部１２７を挿入して両者のスプライン１２６，１２８を嵌合させる。この際、継手外輪１１５の肩部１１６がハブ輪１０１の加締部１１１に当接する前に、ステム部１２７の軸端面１２７ａをブレーキロータ１４２のインボード側端面１４２ａに直接的に、あるいは円筒状部材１４８を介して突き合わせることにより、ハブ輪１０１に対して継手外輪１１５を軸方向で位置規制することができる。

このようにして、ブレーキロータ１４２のインボード側端面１４２ａとステム部１２７の軸端面１２７ａとの突き合わせ状態で、ブレーキロータ１４２の貫通穴１４４からボルト１３０を挿入してステム部１２７の内径の雌ねじ部１２９に螺合させることにより、等速自在継手１０６をハブ輪１０１に締め付け固定して軸力を付与する。

この軸受装置では、ハブ輪１０１の加締部１１１と継手外輪１１５の肩部１１６を突合わせることなく、ハブ輪１０１の加締部１１１と継手外輪１１５の肩部１１６との間に軸方向すきまｎが形成されることにより、ハブ輪１０１の加締部１１１と継手外輪１１５の肩部１１６が非接触状態となることから、スティックスリップ音の発生源を取り除くことができる。

一方、ハブ輪１０１にステム部１２７を軸方向に固定した時の締結力のすべてを、ブレーキロータ１４２のインボード側端面１４２ａとステム部１２７のスプライン軸端面１２７ａの突き合わせ状態で受け持つ構造となっていることから、ハブ輪１０１にステム部１２７を軸方向に固定した時の締結力によって両者の突き合わせ状態での接触面圧が高い状態であるが、そのブレーキロータ１４２のインボード側でハブ輪１０１とステム部１２７がスプライン嵌合されていることによってトルク伝達経路から外れているので、ほとんど相対滑りが発生することなく、摩耗が発生し難い。

なお、ハブ輪１０１の加締部１１１と継手外輪１１５の肩部１１６との間に軸方向すきまｎが形成されていると、その軸方向すきまｎから泥水などが侵入し、錆発生によりハブ輪１０１とステム部１２７のスプライン嵌合が固着して分解が困難になるおそれがある。そのため、前述した各実施形態では、ハブ輪１０１の加締部１１１と継手外輪１１５の肩部１１６との間に軸方向すきまｎにＯリング等のシール部材１４９を介装した構造としている。このシール部材１４９により、外部からの水や異物の侵入を未然に防止することができる。

本発明に係る車輪用軸受装置の一つの実施形態で、ブレーキロータのインボード側端面とステム部のスプライン軸端面を突き合わせた形態を示す断面図である。 本発明の他の実施形態で、ブレーキロータの円筒部のインボード側端面とステム部のスプライン軸端面を突き合わせた形態を示す断面図である。 本発明の他の実施形態で、ブレーキロータのインボード側端面とステム部のスプライン軸端面を円筒状部材を介して突き合わせた形態を示す断面図である。 車輪用軸受装置の従来例を示す断面図である。 車輪用軸受装置の他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
１１２ 小径段部
１１３，１１４ 軌道面
１１５ 継手外輪
１１６ 肩部
１２７ ステム部
１２７ａ ステム部の軸端面
１２６，１２８ スプライン
１４２ ブレーキロータ
１４２ａ ブレーキロータのインボード側端面
１４２ｂ ブレーキロータの円筒部
１４４ ブレーキロータの貫通穴
１４８ 円筒状部材
１４９ シール部材
ｎ 軸方向すきま

Claims (6)

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等速自在継手の継手外輪のステム部を挿入してスプライン嵌合させた車輪用軸受装置において、前記車輪取付フランジにブレーキロータをインロー構造でもって取り付け、前記ブレーキロータの回転中心に貫通穴を設けると共にその貫通穴の内径周縁部のインボード側端面を前記ステム部との突き合わせ面とし、ハブ輪の加締部と継手外輪の肩部との間に軸方向すきまを設けたことを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 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に記載の車輪用軸受装置。
3. 前記ブレーキロータのインボード側端面とステム部のスプライン軸端面とを突き合わせた請求項１又は２に記載の車輪用軸受装置。
4. 前記ブレーキロータの内径周縁部を軸方向インボード側に延設し、その円筒部のインボード側端面と継手外輪のステム部のスプライン軸端面とを突き合わせた請求項１又は２に記載の車輪用軸受装置。
5. 前記ブレーキロータのインボード側端面と継手外輪のステム部のスプライン軸端面との間に円筒状部材を挿入し、ブレーキロータのインボード側端面とステム部のスプライン軸端面とを前記円筒状部材を介して突き合わせた請求項１又は２に記載の車輪用軸受装置。
6. 前記ハブ輪の加締部と継手外輪の肩部との間に設けられた軸方向すきまにシール部材を介装した請求項３〜５のいずれか一項に記載の車輪用軸受装置。

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