JP2006341661A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
当接する相手部材との当接面積を増大させて面圧を抑制し、スムーズな滑りによりスティックスリップ音を防止した車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】
ハブ輪２の小径段部２ｂに内輪３が圧入され、ハブ輪２にトルク伝達可能に内嵌される外側継手部材１３が、固定ナットによってハブ輪２に対して分離可能に締結された車輪用軸受装置において、小径段部２ｂの端面１２が内輪３の大端面３ｂと略面一になるように、小径段部２ｂが軸方向に延びて形成され、両端面の段差δが０〜１０μｍの範囲に設定されているので、固定ナットの緊締力により、内輪３が軸方向に弾性変形して小径段部２ｂとの段差δがなくなり、実質的に内輪３と小径段部２ｂが外側継手部材１３に当接する。これにより、外側継手部材１３との当接面積を増大させて接触面圧が抑制され、スムーズな滑りによりスティックスリップ音を防止できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、自動車等の車両の駆動車輪を支持する車輪用軸受装置、詳しくは、独立懸架式サスペンションに装着された駆動輪（ＦＦ車の前輪、ＦＲ車あるいはＲＲ車の後輪、および４ＷＤ車の全輪）を懸架装置に対して回転自在に支持する車輪用軸受装置に関するものである。

自動車等の車両のエンジン動力を車輪に伝達する動力伝達装置は、エンジンから車輪へ動力を伝達すると共に、悪路走行時における車両のバウンドや車両の旋回時に生じる車輪からの径方向や軸方向変位、およびモーメント変位を許容する必要があるため、例えば、エンジン側と駆動車輪側との間に介装されるドライブシャフトの一端が摺動型の等速自在継手を介してディファレンシャルに連結され、他端が固定型の等速自在継手を含む車輪用軸受装置を介して駆動輪に連結されている。

この車輪用軸受装置として従来から種々の構造のものが提案されているが、例えば図４に示すようなものが知られている。この車輪用軸受装置５０は、駆動輪ＷとブレーキロータＢを一端部に装着するハブ輪５１と、このハブ輪５１を回転自在に支承する複列の転がり軸受５２、およびハブ輪５１に連結され、ドライブシャフト（図示せず）の動力をハブ輪５１に伝達する固定型の等速自在継手５３を備えている。

ハブ輪５１は、一端部に駆動輪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５４を一体に有し、この車輪取付フランジ５４から軸方向に延びる円筒状の小径段部５１ａが形成されている。

複列の転がり軸受５２は、懸架装置を構成するナックルＮとハブ輪５１の小径段部５１ａ間に装着され、内周に複列の外側転走面５５ａ、５５ａが形成された外輪５５と、外周に複列の外側転走面５５ａ、５５ａに対向する内側転走面５６ａが形成された一対の内輪５６、５６と、両転走面５５ａ、５６ａ間に保持器５７を介して転動自在に収容された複列のボール５８、５８とを備えた複列のアンギュラ玉軸受からなる。

等速自在継手５３は、カップ状のマウス部（図示せず）とこのマウス部の底部をなす肩部５９と、この肩部５９から軸方向に延びる軸部６０とを一体に有する外側継手部材６１を備えている。この外側継手部材６１はセレーションを介して前記ハブ輪５１にトルク伝達可能に内嵌されている。そして、複列の転がり軸受５２の内輪５６に肩部５９が突き合わされるまで軸部６０がハブ輪５１に内嵌されると共に、軸部６０の端部に形成された雄ねじ６２に固定ナット６３が所定の締め付けトルクで締結され、ハブ輪５１と外側継手部材６１とが軸方向分離可能に結合されている。

こうした車両の駆動輪Ｗには、エンジン低速回転時、例えば車両発進時に、エンジンから摺動型の等速自在継手（図示せず）を介して大きなトルクが負荷され、ドライブシャフトに捩じれが生じることが知られている。その結果、このドライブシャフトを支持する複列の転がり軸受５２の内輪５６にも捩じれが生じることになる。このようにドライブシャフトに大きな捩じれが発生した場合、ハブ輪５１と、ハブ輪５１に内嵌された外側継手部材６１における軸部６０のセレーション間に周方向のすきまがあれば、外側継手部材６１と内輪５６との当接面で急激なスリップによる、所謂スティックスリップ音が発生する。

この対策手段として、この従来の車輪用軸受装置５０では、外側継手部材６１の肩部５９と当接する部分等に摩擦抵抗を小さくする表面処理が施されている。具体的には、図５（ａ）（ｂ）に示すように、内輪５６の端面５６ｂ、５６ｃにグリース溝６４が円周方向に刻設されている。この表面処理でもって、当接する相手部材との間にグリース等の潤滑油が侵入し易くなることで摩擦抵抗を小さくし、スムーズな滑りが得られてスティックスリップ音を抑制する効果を発揮できる。
特開２０００−１１０８４９号公報

然しながら、この従来の車輪用軸受装置では、内輪５６の端面５６ｂ、５６ｃにグリース溝６４からなる表面処理が施され、当接する相手部材との摩擦抵抗を小さくしてスティックスリップ音を抑制することができるが、複数の部位にこうした表面処理をする必要があり、加工工数が嵩み低コスト化を阻害する要因となっていた。

また、この種の車輪用軸受装置では、外側継手部材６１における軸部５９の雄ねじ６２に固定ナット６３が螺着され、この固定ナット６３の緊締力（軸力）により、複列の転がり軸受５２の予圧量が調整・管理されるため、一定以上の緊締力が必要となる。然しながら、この緊締力とスティックスリップ音は比例関係にあり、スティックスリップ音の音圧、すなわち、摩擦エネルギーの蓄積量は、このように当接面積が減少して面圧が高くなる場合、抑制するには限界がある。したがって、当接面にグリース等の潤滑剤を塗布して摩擦係数を低下させても良いが、塗布されたグリースが緊締力によって外部に流出する恐れがあり、長期間に亘ってその効果を持続することは難しい。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、当接する相手部材との当接面積を増大させて面圧を抑制し、スムーズな滑りによりスティックスリップ音を防止した車輪用軸受装置を提供することを目的としている。

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、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、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が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪とからなり、前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、前記両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、前記ハブ輪にトルク伝達可能に内嵌されると共に、固定ナットを介して軸方向に分離可能に結合された等速自在継手とを備え、この等速自在継手の外側継手部材が前記内輪の大端面に突き合わせ状態に当接された車輪用軸受装置において、前記小径段部の端面が前記内輪の大端面と略面一になるように、前記小径段部が軸方向に延びて形成されている。

このように、外方部材と、ハブ輪およびこのハブ輪に圧入された内輪とからなる内方部材と、両部材間に収容された複数の転動体と、ハブ輪にトルク伝達可能に内嵌されると共に、固定ナットを介して軸方向に分離可能に結合された等速自在継手とを備え、この等速自在継手の外側継手部材が内輪の大端面に突き合わせ状態に当接された車輪用軸受装置において、小径段部の端面が内輪の大端面と略面一になるように、小径段部が軸方向に延びて形成されているので、固定ナットの緊締力により、内輪が軸方向に弾性変形して小径段部との段差がなくなり、実質的に内輪の大端面と小径段部の端面とが外側継手部材に当接することになる。これにより、外側継手部材との当接面積を増大させて接触面圧が抑制され、スムーズな滑りによりスティックスリップ音を防止した車輪用軸受装置を提供することができる。

好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記内輪の大端面と前記小径段部の端面との段差が０〜１０μｍの範囲に設定されていれば、固定ナットの緊締力により、内輪にはこの段差分だけしか軸力がかからず、軸受の予圧量のバラツキが緩和される。

また、請求項３に記載の発明のように、前記内輪の大端面における内径面取りが、可能な限り小さく形成されていれば、外側継手部材との当接面積が増大して接触面圧を一層抑制することができる。

また、請求項４に記載の発明のように、前記外側継手部材における軸部の外周にセレーションが形成され、このセレーションに軸線に対して所定の角度傾斜した捩れ角が設けられていれば、セレーションの嵌合部に予圧が付与され周方向のガタが殺され、ドライブシャフトに大きな捩じれが発生した場合でも、内輪と外側継手部材との当接面に急激なスリップが生じなく、スティックスリップ音を一層防止することができる。

また、請求項５に記載の発明のように、前記複列の内側転走面のうち、一方の内側転走面が前記ハブ輪の外周に直接形成され、他方の内側転走面が前記一つの内輪の外周に形成されていれば、ハブ輪の剛性が高くなり、耐久性が向上する。

本発明に係る車輪用軸受装置は、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、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が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪とからなり、前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、前記両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、前記ハブ輪にトルク伝達可能に内嵌されると共に、固定ナットを介して軸方向に分離可能に結合された等速自在継手とを備え、この等速自在継手の外側継手部材が前記内輪の大端面に突き合わせ状態に当接された車輪用軸受装置において、前記小径段部の端面が前記内輪の大端面と略面一になるように、前記小径段部が軸方向に延びて形成されているので、固定ナットの緊締力により、内輪が軸方向に弾性変形して小径段部との段差がなくなり、実質的に内輪の大端面と小径段部の端面とが外側継手部材に当接することになる。これにより、外側継手部材との当接面積を増大させて接触面圧が抑制され、スムーズな滑りによりスティックスリップ音を防止した車輪用軸受装置を提供することができる。

外周に車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面に対向する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たハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入され、外周に前記複列の外側転走面に対向する他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、前記両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、前記ハブ輪にトルク伝達可能に内嵌されると共に、固定ナットを介して軸方向に分離可能に結合された等速自在継手とを備え、この等速自在継手の外側継手部材が前記内輪の大端面に突き合わせ状態に当接された車輪用軸受装置において、前記小径段部の端面が前記内輪の大端面と略面一になるように、前記小径段部が軸方向に延びて形成され、前記両端面の段差が０〜１０μｍの範囲に設定されている。

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、本発明に係る駆動車輪用軸受装置の一実施形態を示す縦断面図、図２は図１の要部拡大図、図３は、等速自在継手を組み立てた状態を示す要部拡大図である。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、内方部材１と外方部材１０、および両部材１、１０間に転動自在に収容された複列の転動体（ボール）６、６とを備えている。内方部材１は、ハブ輪２と、このハブ輪２に所定のシメシロを介して圧入された内輪３とからなる。

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、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を有し、外周にアウトボード側の内側転走面２ａと、この内側転走面２ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部２ｂが形成され、内周にはセレーション（またはスプライン）２ｃが形成されている。小径段部２ｂには外周にインボード側の内側転走面３ａが形成された内輪３が圧入されている。また、車輪取付フランジ４には車輪を締結するハブボルト５が周方向等配に植設されている。

ハブ輪１は、車輪取付フランジ４のインボード側の基部から内側転走面２ａおよび小径段部２ｂの端面１２に亙って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。これにより、車輪取付フランジ４に負荷される回転曲げ荷重に対して充分な機械的強度を有すると共に、小径段部２ｂの耐フレッティング性が向上し、ハブ輪１の耐久性が一段と向上する。内輪３はＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れによって芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。

外方部材１０は、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼で形成され、外周に懸架装置を構成するナックル（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ１０ｂを一体に有し、内周に前記複列の内側転走面２ａ、３ａに対向する複列の外側転走面１０ａ、１０ａが形成されている。そして、複列の外側転走面１０ａ、１０ａが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。また、外方部材１０の両端部にはシール８、９が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部からの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。

ここで、内輪３の大端面３ｂの面積を大きくするために大端面３ｂ側の内径面取り１１が可能な限り小さく形成されている。さらに、本実施形態では、内輪３の大端面３ｂと略面一になるようにハブ輪２の小径段部２ｂがインボード側に延びて形成されている。具体的には、図２に拡大して示すように、大端面３ｂと小径段部２ｂの端面１２との段差δが０〜１０μｍになるように設定されている。

図３に示すように、等速自在継手（図示せず）を構成する外側継手部材１３は、肩部１４から軸方向に延びる軸部１５が一体に形成され、この軸部１５の外周には、ハブ輪２のセレーション２ｃに係合するセレーション（またはスプライン）１５ａが形成されている。このセレーション１５ａには、軸線に対して所定の角度傾斜した捩れ角が設けられ、外側継手部材１３の肩部１４が内輪３に当接するまで軸部１５がハブ輪２に内嵌され、ハブ輪２のセレーション６に圧入嵌合されている。これにより、セレーション６、１０ａの嵌合部に予圧が付与され周方向のガタが殺されている。

このように、ハブ輪２の小径段部２ｂに圧入された内輪３は、外側継手部材１３の肩部１４とハブ輪２とで挟持された状態で固定されるため、内輪３には段差δ分だけしか荷重がかからず、大端面３ｂの接触面圧を抑制することができる。すなわち、図示しない固定ナットの緊締力により、内輪３が軸方向に弾性変形して段差δがなくなり、実質的に内輪３の大端面３ｂと小径段部２ｂの端面１２とが肩部１４に当接することになる。これにより、予圧量のバラツキが緩和されると共に、当接する外側継手部材１３の肩部１４との当接面積を増大させて接触面圧が抑制され、スムーズな滑りによりスティックスリップ音を防止した車輪用軸受装置を提供することができる。

なお、ここでは、転動体６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。また、ここでは、第３世代構造の車輪用軸受装置を例示したが、これに限らず、車輪用軸受装置に等速自在継手の外側継手部材が連結され、この外側継手部材１３に固定ナットを締結することによって軸受の予圧を付与する第１あるいは第２世代構造であっても良い。

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、ハブ輪と、このハブ輪に圧入された内輪とを備え、この内輪に突き合わせ状態で外側継手部材が内嵌され、この外側継手部材に締結された固定ナットの緊締力によって内輪を固定するようにした車輪用軸受装置に適用できる。

本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態を示す縦断面図である。 図１の要部拡大図である。 図１の車輪用軸受装置に等速自在継手を組み立てた状態を示す要部拡大図である。 従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。 （ａ）は、図４の内輪単体を示す部分斜視図である。 （ｂ）は、同上、内輪単体を示す部分斜視図である。

符号の説明

１・・・・・・・・・・・内方部材
２・・・・・・・・・・・ハブ輪
２ａ、３ａ・・・・・・・内側転走面
２ｂ・・・・・・・・・・小径段部
２ｃ、１５ａ・・・・・・セレーション
３・・・・・・・・・・・内輪
３ｂ・・・・・・・・・・大端面
４・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
５・・・・・・・・・・・ハブボルト
６・・・・・・・・・・・転動体
７・・・・・・・・・・・保持器
８、９・・・・・・・・・シール
１０・・・・・・・・・・外方部材
１０ａ・・・・・・・・・外側転走面
１０ｂ・・・・・・・・・車体取付フランジ
１１・・・・・・・・・・内径面取り
１２・・・・・・・・・・小径段部の端面
１３・・・・・・・・・・外側継手部材
１４・・・・・・・・・・肩部
１５・・・・・・・・・・軸部
５０・・・・・・・・・・車輪用軸受装置
５１・・・・・・・・・・ハブ輪
５１ａ・・・・・・・・・小径段部
５２・・・・・・・・・・複列の転がり軸受
５３・・・・・・・・・・等速自在継手
５４・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
５５・・・・・・・・・・外方部材
５５ａ・・・・・・・・・外側転走面
５６・・・・・・・・・・内輪
５６ａ・・・・・・・・・内側転走面
５６ｂ、５６ｃ・・・・・端面
５７・・・・・・・・・・保持器
５８・・・・・・・・・・ボール
５９・・・・・・・・・・肩部
６０・・・・・・・・・・軸部
６１・・・・・・・・・・外側継手部材
６２・・・・・・・・・・雄ねじ
６３・・・・・・・・・・固定ナット
６４・・・・・・・・・・グリース溝
Ｂ・・・・・・・・・・・ブレーキロータ
Ｎ・・・・・・・・・・・ナックル
Ｗ・・・・・・・・・・・車輪
δ・・・・・・・・・・・段差

Claims (5)

1. 内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、
   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が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪とからなり、前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、
   前記両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、
   前記ハブ輪にトルク伝達可能に内嵌されると共に、固定ナットを介して軸方向に分離可能に結合された等速自在継手とを備え、
   この等速自在継手の外側継手部材が前記内輪の大端面に突き合わせ状態に当接された車輪用軸受装置において、
   前記小径段部の端面が前記内輪の大端面と略面一になるように、前記小径段部が軸方向に延びて形成されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 前記内輪の大端面と前記小径段部の端面との段差が０〜１０μｍの範囲に設定されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
3. 前記内輪の大端面における内径面取りが、可能な限り小さく形成されている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
4. 前記外側継手部材における軸部の外周にセレーションが形成され、このセレーションに軸線に対して所定の角度傾斜した捩れ角が設けられている請求項１乃至３いずれかに記載の車輪用軸受装置。
5. 前記複列の内側転走面のうち、一方の内側転走面が前記ハブ輪の外周に直接形成され、他方の内側転走面が前記一つの内輪の外周に形成されている請求項１乃至４いずれかに記載の車輪用軸受装置。

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