JP2007062732A

JP2007062732A - 駆動車輪用軸受装置

Info

Publication number: JP2007062732A
Application number: JP2006280641A
Authority: JP
Inventors: Akira Sera; 昌世良; Akira Torii; 晃鳥居
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2006-10-13
Filing date: 2006-10-13
Publication date: 2007-03-15

Abstract

【課題】加締め部の接触面積を増大させ、加締め部の強度を向上させ得る構造を具備した駆動車輪用軸受装置を提供することにある。
【解決手段】ハブ輪１、等速自在継手および複列の軸受部をユニット化し、軸受部の複列の軌道面のうち、少なくとも一方の軌道面および車輪取付フランジを前記ハブ輪１のアウトボード側に形成し、前記等速自在継手の継手外輪の軸部２０を前記ハブ輪１にセレーション２１，２２を介して内嵌し、前記継手外輪の軸端部３５を径方向外方へ加締めてハブ輪１の車輪取付フランジ側端面３９に固着した駆動車輪用軸受装置において、前記ハブ輪１の車輪取付フランジ側端面３９の少なくとも加締め部３８と接触する部位と内径セレーション端部との間に、径方向外方へ向けて内径が漸増するテーパ面４０を形成する。
【選択図】図３

Description

本発明は駆動車輪用軸受装置に関し、詳しくは、自動車の駆動車輪を車体に回転自在に支持する駆動車輪用軸受装置に関する。

自動車の駆動車輪用軸受装置には、そ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に示す駆動車輪用軸受装置は、ハブ輪１、等速自在継手２および複列の軸受部３をユニット化したもので、ハブ輪１、複列の転動体４，５、外輪６および等速自在継手２を主要な構成要素としている（例えば、特許文献１参照）。

前記ハブ輪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のアウトボード側端部には、ホイール案内部１０およびブレーキ案内部１１を有するパイロット部１２が一体的に形成されている。

等速自在継手２は、シャフト３３の一端に設けられ、内周面にトラック溝１３が形成された継手外輪１４と、その継手外輪１４のトラック溝１３と対向するトラック溝１５が外周面に形成された継手内輪１６と、前記継手外輪１４のトラック溝１３と継手内輪１６のトラック溝１５との間に組み込まれたボール１７と、継手外輪１４と継手内輪１６間に介在してボール１７を支持する保持器１８とからなる。

前記継手外輪１４は、継手内輪１６、ボール１７および保持器１８を収容したマウス部１９と、そのマウス部１９から軸方向に一体的に延び、外周面にセレーション２１（以下、外径セレーションと称す）が形成された軸部２０を有する。この軸部２０をハブ輪１の貫通孔に挿入し、そのハブ輪１の内周面に形成されたセレーション２２（以下、内径セレーションと称す）と前記軸部２０の外径セレーション２１とを嵌合させることによりトルク伝達可能としている。また、前記マウス部１９と軸部２０との間に位置する肩部２４の外周面にインボード側の軌道面８が形成され、前記ハブ輪１の外周面に形成されたアウトボード側の軌道面７とで複列の軌道面７，８を構成する。

外輪６は、内周面に前記ハブ輪１および継手外輪１４の軌道面７，８と対向する軌道面２５，２６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２７を備えている。この車体取付フランジ２７は、車体の懸架装置から延びるナックル（図示せず）にボルトで固定されている。

軸受部３は、複列のアンギュラ玉軸受構造で、ハブ輪１および継手外輪１４の外周面に形成された軌道面７，８と外輪６の内周面に形成された軌道面２５，２６との間に転動体４，５を介在させ、各列の転動体４，５を保持器２８，２９により円周方向等間隔に支持した構造を有する。

軸受部３の両端開口部には、外輪６とハブ輪１および継手外輪１４との環状空間を密封する一対のシール３０，３１が外輪６の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。

この軸受装置では、継手外輪１４の軸端部３５を塑性変形によりハブ輪１のパイロット部１２内に位置する車輪取付フランジ側端面３６に加締め、その加締め部２３により継手外輪１４をハブ輪１に固着すると共に、この加締めでもってハブ輪１のインボード側端部に継手外輪１４の肩部２４を突き合わせ、これにより予圧管理を行っている。

継手外輪１４の軸端部３５を塑性変形によりハブ輪１の車輪取付フランジ側端面３６に加締めて加締め部２３を形成するには揺動加締め方法が採用されている。この揺動加締め方法は、図５（ａ）に示すようにハブ輪１、等速自在継手２の継手外輪１４および複列の軸受部３を組み付けたアッセンブリを、前記継手外輪１４をベース（図示せず）上に載置した状態で起立保持し、同図（ｂ）に示すように加締め用ポンチ３７を継手外輪１４の軸心に対して揺動させながら回転させ、その状態で加締め用ポンチ３７の下端面に形成された加工面により継手外輪１４の軸端部３５に所定の荷重をかけ、加締め用ポンチ３７を下死点まで下降させることにより継手外輪１４の軸端部３５をハブ輪１の車輪取付フランジ側端面３６に加締めている。
特開２００２−１２０５０７

ところで、等速自在継手２の継手外輪１４をハブ輪１に固定するための加締め部２３は、継手外輪１４の軸端部３５を、ハブ輪１の内径セレーション２２の端部周縁に沿ってそのハブ輪１の車輪取付フランジ側端面３６へ向けて塑性変形させることにより形成される。ここで、前記加締め部が接触する相手部材にセレーションが形成されていない構造のものと比較すると、前述の軸受装置では、ハブ輪１の端部に内径セレーション２２が形成されていることから、内径セレーション２２の歯と歯の間の分だけ、加締め部２３との接触面積が少なくなる。従って、この軸受装置のハブ輪１に引き抜き荷重が負荷された場合、加締め部２３の接触面積が少ない分、前述したセレーションなしの構造のものよりも加締め部２３の変形量が大きくなる。

また、前記軸受装置は、ハブ輪１の貫通孔に継手外輪１４の軸部２０を圧入してハブ輪１の内径セレーション２２と軸部２０の外径セレーション２１とを嵌合させるようにしているため、加締め部２３の形成前においては、継手外輪１４の軸部２０の外径セレーション２１がその軸端部３５に切り抜けた構造、つまり、前記軸端部３５が軸部２０の外径セレーション２１よりも小径となっている。そのため、ハブ輪１の内径セレーション２２と継手外輪１４の軸端部３５との間にすきまが存在する。

また、前記加締め部２３の形成後におけるハブ輪１の引き抜き荷重は、ハブ輪１の内径セレーション２２の端部から加締め部２３の全体で受けるが、その加締め部２３において、引き抜き荷重が負荷される位置は加締め部２３の変形根元部分から前記すきま分だけ離隔した位置になる。ここで、セレーションなしの構造であれば、加締め部の引き抜き荷重が負荷される位置が加締め部の変形根元部分となるが、ハブ輪１の端部に内径セレーション２２が形成された軸受装置では、加締め部２３の引き抜き荷重が負荷される位置が加締め部２３の変形根元部分から前記すきま分だけ離隔した位置になることから、セレーションなしの構造のものよりも加締め部２３の変形量が大きくなる。

さらに、ハブ輪１の車輪取付フランジ側端面３６の加締め部２３が接触する部分に焼入れ・焼戻し処理を施していない場合、引き抜き荷重を負荷したときにハブ輪１の加締め部２３との接触部分も変形し、その結果、継手外輪１４の軸部２０に対するハブ輪１の滑り量で引き抜き荷重を評価すると、滑り量が大きくなって引き抜き荷重が低下する。

そこで、本発明は前記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、加締め部の接触面積を増大させ、加締め部の強度を向上させ得る構造を具備した駆動車輪用軸受装置を提供することにある。

前記目的を達成するための技術的手段として、本発明は、ハブ輪、等速自在継手および複列の軸受部をユニット化し、その軸受部の複列の軌道面のうち、少なくとも一方の軌道面および車輪取付フランジを前記ハブ輪のアウトボード側に形成し、前記等速自在継手の継手外輪の軸部を前記ハブ輪にセレーションを介して内嵌し、前記継手外輪の軸端部を径方向外方へ加締めてハブ輪の車輪取付フランジ側端面に固着した駆動車輪用軸受装置において、前記ハブ輪の車輪取付フランジ側端面の少なくとも加締め部と接触する部位と内径セレーション端部との間に、径方向外方へ向けて内径が漸増するテーパ面を形成したことを特徴とする。なお、本発明は、前記軸受部の複列の軌道面のうち、他方の軌道面を等速自在継手の継手外輪に直接形成した構造を有する駆動車輪用軸受装置に適用されることが望ましい。

本発明では、ハブ輪の車輪取付フランジ側端面の加締め部と接触する部位と内径セレーション端部との間に、径方向外方へ向けて内径が漸増するテーパ面を形成したことにより、前記ハブ輪に引き抜き荷重が負荷された場合、その引き抜き荷重が加締め部だけでなく、ハブ輪の車輪取付フランジ側端面の加締め部と接触する部位と内径セレーション端部との間で接触する継手外輪の軸端部に作用させることができる。このように引き抜き荷重を加締め部と継手外輪の軸端部とに分配することにより、加締め部の変形量を小さくすることができて強度アップを図れる。

ここで、前記テーパ面の軸方向長さは２〜５ｍｍとすることが望ましい。その軸方向長さが２ｍｍより小さいと、引き抜き荷重を分配された前記継手外輪の軸端部でその引き抜き荷重を十分に受けることが困難となり、逆に、軸方向長さが５ｍｍより大きいと、継手外輪の軸端部を十分に塑性変形させることができず、確実に加締めきることが困難となる。また、前記テーパ面の角度を２０〜４０°の範囲とすることが望ましい。その角度が２０°より小さいと、引き抜き荷重を加締め部と継手外輪の軸端部とに分配する機能を発揮させることが困難となり、逆に、角度が４０°より大きいと、継手外輪の軸端部を十分に塑性変形させることができず、確実に加締めきることが困難となる。

本発明によれば、ハブ輪の車輪取付フランジ側端面の少なくとも加締め部と接触する部位と内径セレーション端部との間に、径方向外方へ向けて内径が漸増するテーパ面を形成したことにより、前記ハブ輪に引き抜き荷重が負荷された場合、その引き抜き荷重が加締め部だけでなく、ハブ輪の車輪取付フランジ側端面と内径セレーション端部との間で接触する継手外輪の軸端部に作用させることができ、加締め部と継手外輪の軸端部での引き抜き荷重の分配により、加締め部の変形量を小さくすることができて加締め部の強度アップが図れ、駆動車輪用軸受装置の長寿命化および信頼性の向上が図れる。

本発明に係る駆動車輪用軸受装置の実施形態を以下に詳述する。図１に示す実施形態の軸受装置は、ハブ輪と等速自在継手の継手外輪との加締め部分を除いて、図４に示す従来の軸受装置と基本的に同一であるため、その同一部分には同一参照符号を付す。

図１に示す実施形態の軸受装置は、ハブ輪１、等速自在継手２および複列の軸受部３をユニット化したもので、ハブ輪１、複列の転動体４，５、外輪６および等速自在継手２を主要な構成要素としている。

前記継手外輪１４は、継手内輪１６、ボール１７および保持器１８を収容したマウス部１９と、そのマウス部１９から軸方向に一体的に延び、外周面に外径セレーション２１が形成された軸部２０を有する。この軸部２０をハブ輪１の貫通孔に挿入し、そのハブ輪１の内周面に形成された内径セレーション２２と前記軸部２０の外径セレーション２１とを嵌合させることによりトルク伝達可能としている。また、前記マウス部１９と軸部２０との間に位置する肩部２４の外周面にインボード側の軌道面８が形成され、前記ハブ輪１の外周面に形成されたアウトボード側の軌道面７とで複列の軌道面７，８を構成する。

この軸受装置では、継手外輪１４の軸端部３５を塑性変形によりハブ輪１のパイロット部１２内に位置する車輪取付フランジ側端面３９に加締め、その加締め部３８により継手外輪１４をハブ輪１に固着すると共に、この加締めでもってハブ輪１のインボード側端部に継手外輪１４の肩部２４を突き合わせ、これにより予圧管理を行っている。

なお、前述した加締めは、従来と同様、揺動加締め方法により実現される。つまり、ハブ輪１、等速自在継手２の継手外輪１４および複列の軸受部３を組み付けたアッセンブリを、前記継手外輪１４をベース上に載置した状態で起立保持し〔図２（ａ）参照〕、加締め用ポンチ３７を継手外輪１４の軸心に対して揺動させながら回転させ、その状態で加締め用ポンチ３７の下端面に形成された加工面により継手外輪１４の軸端部３５に所定の荷重をかけ、加締め用ポンチ３７を下死点まで下降させることにより継手外輪１４の軸端部３５をハブ輪１の車輪取付フランジ側端面３９に塑性変形させて加締める〔図２（ｂ）参照〕。

この実施形態における軸受装置を示す図１において、Ａ部分の拡大図を図３に示す。同図に示すようにハブ輪１の車輪取付フランジ側端面３９を径方向外方へ向けてアウトボード側に傾斜させる。このように車輪取付フランジ側端面３９を傾斜させたことにより、継手外輪１４の軸端部３５をハブ輪１の車輪取付フランジ側端面３９に加締めたとき、その加締め部３８がハブ輪１の車輪取付フランジ側端面３９と密着し易くなって接触面積の増大が図れる。なお、この実施形態では、車輪取付フランジ側端面３９の全面に亘って傾斜させているが、この形態に限らず、少なくとも加締め部３８と接触する部位に傾斜面を設けるようにすればよい。ここで、前記加締め時、継手外輪１４の軸端部３５を十分に塑性変形させ、確実に加締めきるため、車輪取付フランジ側端面（傾斜面）３９の角度αは２０°以内とすればよい。この車輪取付フランジ側端面３９の角度が２０°より大きいと、継手外輪１４の軸端部３５を十分に塑性変形させることができず、確実に加締めきることが困難となる。

また、前記ハブ輪１の車輪取付フランジ側端面３９と内径セレーション２２の端部との間に、径方向外方へ向けて内径が漸増するテーパ面４０を形成する。このようにテーパ面４０を形成したことにより、ハブ輪１に引き抜き荷重が負荷された場合、その引き抜き荷重が加締め部３８だけでなく、ハブ輪１の車輪取付フランジ側端面３９と内径セレーション２２の端部との間で接触する継手外輪１４の軸端部３５にも作用させることができる。このように引き抜き荷重を加締め部３８と継手外輪１４の軸端部３５とに分配することにより、加締め部３８の変形量を従来よりも小さくすることができる。

ここで、前記テーパ面４０の軸方向長さｔは、継手外輪１４の軸端部３５で引き抜き荷重を十分に受けることができ、かつ、継手外輪１４の軸端部３５を十分に塑性変形させることができて確実に加締めきることを容易にするため、２〜５ｍｍとすればよい。また、前記テーパ面４０の角度βは、引き抜き荷重を加締め部３８と継手外輪１４の軸端部３５とに分配する機能を発揮させることができ、かつ、継手外輪１４の軸端部３５を十分に塑性変形させることができて確実に加締めきることを容易にするため、２０〜４０°の範囲とすればよい。なお、前記ハブ輪１の車輪取付フランジ側端面３９とテーパ面４０との間、およびテーパ面４０と内径セレーション２２の端部との間を繋ぐ部位は、加締めによる過度の応力集中を回避するため、１〜５ｍｍの曲率半径Ｒ_１，Ｒ_２を有する円弧状に形成すればよい。曲率半径が１ｍｍより小さいと、加締めによる応力集中により亀裂などの損傷を生じる可能性があり、逆に、曲率半径が５ｍｍより大きいと、継手外輪１４の軸端部３５を十分に塑性変形させることができず、確実に加締めきることが困難となる。

前述した実施形態において、ハブ輪１に引き抜き荷重を負荷したとき、加締め部３８が接触するハブ輪１の車輪取付フランジ側端面３９の変形を防止するため、図３の斜線部４１に高周波焼入れ・焼戻し処理を施せばよい。この高周波焼入れ・焼戻し処理は、ハブ輪１の内径面にその軸方向全体に亘って施すようにしてもよく、その場合、ハブ輪１の軸方向両端面は焼き抜けされる。

なお、前述した実施形態では、複列の軌道面７，８のうち、インボード側の軌道面８を等速自在継手２の継手外輪１４に直接的に形成した構造の駆動車輪用軸受装置について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、前記インボード側の軌道面をハブ輪の小径段部に圧入した別体の内輪の外周面に形成した構造の駆動車輪用軸受装置にも適用可能である。

本発明に係る駆動車輪用軸受装置の実施形態を示す断面図である。本発明の実施形態において、加締め部を形成する揺動加締め方法を説明するためのもので、（ａ）は加締め前の状態を示す断面図、（ｂ）は加締め後の状態を示す断面図である。図１のＡ部分の要部拡大断面図である。駆動車輪用軸受装置の従来例を示す断面図である。従来例において、加締め部を形成する揺動加締め方法を説明するためのもので、（ａ）は加締め前の状態を示す断面図、（ｂ）は加締め後の状態を示す断面図である。

符号の説明

１ハブ輪
２等速自在継手
３軸受部
７一方の軌道面
８他方の軌道面
９車輪取付フランジ
１４継手外輪
２０軸部
２１，２２セレーション
３５軸端部
３８加締め部
３９車輪取付フランジ側端面（傾斜面）
４０テーパ面
β テーパ面の角度
ｔテーパ面の軸方向長さ

Claims

ハブ輪、等速自在継手および複列の軸受部をユニット化し、その軸受部の複列の軌道面のうち、少なくとも一方の軌道面および車輪取付フランジを前記ハブ輪のアウトボード側に形成し、前記等速自在継手の継手外輪の軸部を前記ハブ輪にセレーションを介して内嵌し、前記継手外輪の軸端部を径方向外方へ加締めてハブ輪の車輪取付フランジ側端面に固着した駆動車輪用軸受装置において、
前記ハブ輪の車輪取付フランジ側端面の少なくとも加締め部と接触する部位と内径セレーション端部との間に、径方向外方へ向けて内径が漸増するテーパ面を形成したことを特徴とする駆動車輪用軸受装置。
前記テーパ面の軸方向長さが２〜５ｍｍである請求項１に記載の駆動車輪用軸受装置。
前記テーパ面の角度を２０〜４０°の範囲とした請求項１又は２に記載の駆動車輪用軸受装置。