JP2007198398A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ハブ輪と等速自在継手との連結構造において、充分な強度を確保する。
【解決手段】 内周に複列の軌道面が形成された外輪１０４と、その外輪１０４の軌道面１１０，１１１と対向する軌道面１０６，１０７が外周に形成されたハブ輪１０１および等速自在継手１０５の肩部１３０と、外輪１０４とハブ輪１０１および等速自在継手１０５の肩部１３０のそれぞれの軌道面１０６，１０７間に介装された複列の転動体１０２，１０３とを備え、ハブ輪１０１と等速自在継手１０５の外側継手部材１２１とを連結した車輪用軸受装置において、ハブ輪１０１の内径に外側継手部材１２１のステム部１２７を挿入して拡径加締めし、ステム部１２７の軸端をハブ輪１０１の内径の外側開口端で溶接一体化する。
【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２は駆動輪用軸受装置で、ハブ輪１、複列の転動体２，３、外輪４、等速自在継手５を主要な構成要素としている（例えば、特許文献１参照）。

ハブ輪１は、その外周面にアウトボード側の軌道面６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８を備えている。この車輪取付フランジ８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９が植設されている。一方、等速自在継手５の外側継手部材２１の肩部３０の外周面にインボード側の軌道面７が形成されている。なお、ハブ輪１の内径のアウトボード側には、ローレット２９が形成されている。このように、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６と、等速自在継手５の肩部３０の外周面に形成されたインボード側の軌道面７とで複列の軌道面を構成する。

外輪５は、内周面にハブ輪１および等速自在継手５の軌道面６，７と対向する複列の軌道面１０，１１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１２を備えている。この車体取付フランジ１２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１３を利用してボルト固定される。

軸受部１４は、複列のアンギュラ玉軸受構造で、ハブ輪１および等速自在継手５の外周面に形成された軌道面６，７と外輪４の内周面に形成された軌道面１０，１１との間に転動体２，３を介在させ、各列の転動体２，３を保持器１５，１６により円周方向等間隔に支持した構造を有する。軸受部１４の両端開口部には、ハブ輪１と等速自在継手５の外周面に摺接するように、外輪４とハブ輪１および等速自在継手５との環状空間を密封する一対のシール１７，１８が外輪４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５は、内周面にトラック溝１９が形成された外側継手部材２１と、その外側継手部材２１のトラック溝１９と対向するトラック溝２０が外周面に形成された内側継手部材２２と、外側継手部材２１のトラック溝１９と内側継手部材２２のトラック溝２０との間に組み込まれたボール２３と、外側継手部材２１と内側継手部材２２間に介在してボール２３を円周方向等間隔に保持するケージ２４とからなる。なお、内側継手部材２２の軸孔に中間シャフト２５が圧入されてスプライン嵌合されている。

外側継手部材２１は、内側継手部材２２、ケージ２４およびボール２３を収容したマウス部２６と、マウス部２６から軸方向に一体的に延びるステム部２７を有する。このステム部２７は、軸方向に貫通孔２８を有する中空状をなし、そのインボード側端部には、シールプレート３１が装着されている。

なお、外側継手部材２１と中間シャフト２５との間にブーツバンドにより蛇腹状ブーツ（図示せず）を締め付け固定することにより、グリースが外部へ漏洩したり、あるいは、外部から継手内部へ水やダスト等の異物が侵入したりすることを防止している。

等速自在継手５とハブ輪１との連結手段としては、等速自在継手５の外側継手部材２１のステム部２７をハブ輪１の内径に挿入して拡径加締めし、そのステム部２７の外周面をハブ輪１のローレット２９に食い込ませるようにしている（特許文献１の図１参照）。

このステム部２７をハブ輪１に拡径加締めすることでもって両者を結合させることによりトルク伝達可能としている。また、外側継手部材２１のパイロット部３２とハブ輪１のインボード側端面３３との突き合わせ状態で、ステム部２７のハブ輪１への拡径加締めにより軸受部１４に予圧を付与している。
特開２００１−１８６０５号公報（図１）

ところで、前述の特許文献１に開示された駆動輪用軸受装置では、等速自在継手５とハブ輪１との連結構造として、等速自在継手５の外側継手部材２１のステム部２７をハブ輪１の内径に挿入して拡径加締めし、そのステム部２７の外周面をハブ輪１のローレット２９に食い込ませるようにしている。

しかしながら、その拡径加締め部分の軸方向長さが短い場合、ハブ輪１と等速自在継手５を強固に連結することが困難となり、ハブ輪１と等速自在継手５の連結強度を充分に確保することが困難になるおそれがあった。

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、ハブ輪と等速自在継手との連結構造において、充分な強度を確保し得る車輪用軸受装置を提供することにある。

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、内周に複列の軌道面が形成された外方部材と、その外方部材の軌道面と対向する軌道面が外周に形成されたハブ輪を含む内方部材と、外方部材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、内方部材のハブ輪と等速自在継手の外側継手部材とを連結した車輪用軸受装置において、ハブ輪の内径に外側継手部材のステム部を挿入して拡径加締めし、ステム部の軸端をハブ輪の内径の外側開口端で溶接一体化したことを特徴とする。

本発明では、ハブ輪の内径に外側継手部材のステム部を挿入して拡径加締めし、ステム部の軸端をハブ輪の内径の外側開口端で溶接一体化したことにより、ハブ輪と等速自在継手の結合強度低下分を補うことができ、ハブ輪と等速自在継手との連結構造において、充分な強度を確保することが実現容易となる。

本発明は、前述の構成における内方部材が、複列の軌道面のうちの一方の軌道面を形成したハブ輪と、そのハブ輪の端部に突き合わされ、複列の軌道面のうちの他方の軌道面を形成した肩部を持つ等速自在継手の外側継手部材とで構成された車輪用軸受装置に適用可能である。

また、本発明は、前述の構成における内方部材が、複列の軌道面のうちの一方の軌道面および小径段部を外周面に形成したハブ輪と、その小径段部に嵌合され、複列の軌道面のうちの他方の軌道面を外周面に形成した内輪で構成された車輪用軸受装置にも適用可能である。

本発明によれば、ハブ輪の内径に外側継手部材のステム部を挿入して拡径加締めし、ステム部の軸端をハブ輪の内径の外側開口端で溶接一体化したことにより、ハブ輪と等速自在継手の結合強度低下分を補うことができ、ハブ輪と等速自在継手との連結構造において、充分な強度を確保することが実現容易となる。このようにハブ輪と等速自在継手との連結構造において、充分な強度を確保することができることから、車輪用軸受装置の耐久性および信頼性を向上させることができる。

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軸受装置で、ハブ輪１０１、複列の転動体１０２，１０３、外輪１０４、等速自在継手１０５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１０６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１０８を備えている。この車輪取付フランジ１０８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１０９が植設されている。このハブ輪１０１の内径のアウトボード側には、ローレット１２９が形成されている。一方、等速自在継手１０５の外側継手部材１２１の肩部１３０の外周面にインボード側の軌道面１０７が形成されている。

このように、ハブ輪１０１と等速自在継手１０５の肩部１３０とで内方部材を構成している。また、このハブ輪１０１の外周面に形成されたアウトボード側の軌道面１０６と、等速自在継手１０５の肩部１３０の外周面に形成されたインボード側の軌道面１０７とで複列の軌道面を構成する。

外方部材である外輪１０４は、内周面にハブ輪１０１および等速自在継手１０５の軌道面１０６，１０７と対向する複列の軌道面１１０，１１１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１１２を備えている。この車体取付フランジ１１２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１１３を利用してボルト固定される。

軸受部１１４は、複列のアンギュラ玉軸受構造で、ハブ輪１０１および等速自在継手１０５の外周面に形成された軌道面１０６，１０７と外輪１０４の内周面に形成された軌道面１１０，１１１との間に転動体１０２，１０３を介在させ、各列の転動体１０２，１０３を保持器１１５，１１６により円周方向等間隔に支持した構造を有する。軸受部１１４の両端開口部には、ハブ輪１０１と等速自在継手１０５の外周面に摺接するように、外輪１０４とハブ輪１０１および等速自在継手１０５との環状空間を密封する一対のシール１１７，１１８が外輪１０４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１０５は、内周面にトラック溝１１９が形成された外側継手部材１２１と、その外側継手部材１２１のトラック溝１１９と対向するトラック溝１２０が外周面に形成された内側継手部材１２２と、外側継手部材１２１のトラック溝１１９と内側継手部材１２２のトラック溝１２０との間に組み込まれたボール１２３と、外側継手部材１２１と内側継手部材１２２間に介在してボール１２３を円周方向等間隔に保持するケージ１２４とからなる。なお、内側継手部材１２２の軸孔に中間シャフト１２５が圧入されてスプライン嵌合されている。

外側継手部材１２１は、内側継手部材１２２、ケージ１２４およびボール１２３を収容したマウス部１２６と、マウス部１２６から軸方向に一体的に延び、軸方向に貫通孔１２８を有する中空状のステム部１２７とからなる。この中空状をなすステム部１２７のインボード側端部には、シールプレート１３１が装着されている。なお、外側継手部材１２１と中間シャフト１２５との間にブーツバンドにより蛇腹状ブーツ（図示せず）を締め付け固定することにより、グリースが外部へ漏洩したり、あるいは外部から継手内部へ水やダスト等の異物が侵入したりすることを防止している。

等速自在継手１０５とハブ輪１０１との連結手段としては、等速自在継手１０５の外側継手部材１２１のステム部１２７をハブ輪１０１の内径に挿入して拡径加締めし、そのステム部１２７の軸端をハブ輪１０１のアウトボード側端面１３４で溶接一体化する（図中のクロスハッチング部分が溶接部１３５を示す）。この拡径加締めでは、外側継手部材１２１のステム部１２７を内径側から外径側へ向けて拡径させることにより塑性変形させ、そのステム部１２７の外径面をハブ輪１０１の内径面に形成されたローレット１２９に食い込ませる。

この外側継手部材１２１のステム部１２７をハブ輪１０１の内径に拡径加締めすることでもって両者を結合させることによりトルク伝達可能としている。外側継手部材１２１のパイロット部１３２とハブ輪１０１のインボード側端面１３３との突き合わせ状態で、外側継手部材１２１のステム部１２７とハブ輪１０１のアウトボード側端面１３４との溶接（溶接部１３５）により軸受部１１４に予圧を付与している。

なお、前述した拡径加締めによるハブ輪１０１と外側継手部材１２１との連結では、ローレット以外の他の凹凸構造による塑性変形を利用することも可能である。また、ローレットは、ハブ輪１０１のアウトボード側内径に形成する以外に、外側継手部材１２１のステム部１２７の外径面に形成することも可能である。

この実施形態の車輪用軸受装置において、ハブ輪１０１の内径に外側継手部材１２１のステム部１２７を挿入して拡径加締めし、ステム部１２７の軸端をハブ輪１０１の内径のアウトボード側端面１３４で溶接一体化したことにより、ハブ輪１０１と等速自在継手１０５の結合強度低下分を補うことができ、ハブ輪１０１と等速自在継手１０５との連結構造において、充分な強度を確保することが実現容易となる。また、外側継手部材１２１のステム部１２７が中空状をなすことから、溶接時における放熱性を向上させることができて溶接時の熱的悪影響を回避することができる。また、車輪用軸受装置の軽量化を図ることもできる。

また、ハブ輪１０１と等速自在継手１０５の拡径加締め構造において、ハブ輪１０１に対する等速自在継手１０５の組み付け前に、ハブ輪１０１のローレット１２９を熱処理により硬化させるのが通常である。一方、ハブ輪１０１と等速自在継手１０５の連結構造において、ステム部１２７の軸端をハブ輪１０１の内径のアウトボード側端面１３４で溶接することから、その溶接部１３５が図中のクロスハッチング部分となる。この溶接時の熱影響でもってハブ輪１０１のローレット先端部分が硬化されることから、ハブ輪１０１に対する等速自在継手１０５の組み付け前に、ハブ輪１０１のローレット軸方向全域に亘って熱処理する必要がなくなり、ローレット先端部分を除く軸方向長さの短い領域のみについて熱処理により硬化させるだけで済むため、熱処理時間の短縮化が図れて作業性が改善される。

また、溶接部１３５の外径は、等速自在継手１０５の内側継手部材１２２にスプライン嵌合により連結される中間シャフト１２５の外径よりも大きく設定することが好ましい。このようにすれば、等速自在継手１０５のステム部１２７および加締め部１３１の強度を中間シャフト１２５よりも向上させることができ、ハブ輪１０１と等速自在継手１０５との連結構造における強度を確保することができる。

さらに、溶接部１３５は、ステム部１２７の円周方向に沿う全周あるいは複数箇所のいずれであってもよい。その溶接部１３５をステム部１２７の円周方向に沿う全周とすれば、ハブ輪１０１と等速自在継手１０５の連結構造における強度を十分に確保することができる。一方、溶接部１３５を円周方向に沿う複数箇所とすれば、溶接作業の短縮化を図ることができて作業性の改善が図れる。

溶接の手法としては、レーザ溶接、電子ビーム溶接、ＦＳＷ（摩擦攪拌接合法）、アーク溶接のいずれでも採用することが可能である。例えば、ビーム照射の自由度が高い電子ビーム溶接を採用した場合、ビームの焦点位置を調整して５００℃程度の予熱工程あるいは後熱処理工程を設けることにより、ハブ輪などに中炭素鋼を使用しても焼割れが発生することはない。

また、真空中で放射するビームは、電磁集束レンズにて焦点位置を自在に設定することができ、レーザビーム溶接やプラズマ溶接に比べ、深くてシャープなビードを形成することができる。その結果、軸受の軌道面への熱影響を最小限に抑制することができる。

さらに、電磁集束レンズによる焦点位置調整と共に、偏向レンズを被溶接部間に介在させることにより、偏向フィールドにＸＹ座標を付与することができ、ビームを指定した座標に自在に移動させることができる。こうした電子ビーム溶接によって形成したビード表面はほとんど酸化されないため、製品の美観のみならず、安定した品質や加工環境の清浄度を保つことができる。

なお、他の溶接手法として、レーザを熱源として用いるレーザ溶接の場合、熱の集中性が高く、かつ、低入熱溶接が可能である。特に、高エネルギー密度でかつ高速性に優れるレーザ溶接が有効である。

また、ＦＳＷ（摩擦攪拌接合法）は、微結晶体からなる鉄基材料の非溶融接合方法であり、特に微結晶体が持つ強度、耐食性などの優れた特性を維持した接合方法である。また、このＦＳＷ（摩擦攪拌接合法）は、接合部で発生する摩擦熱で容易に融点以下の高温となり、金属被加工物に塑性流動を起こし、両側の金属部分が攪拌接合する方法で、接合面の形状によっては、直線接合、曲線接合が可能である。

以上で説明した実施形態では、内方部材に形成された複列の軌道面の一方、つまり、インボード側の軌道面１０７を等速自在継手１０５の肩部１３０の外周面に形成したタイプの車輪用軸受装置に適用した場合を例示したが、本発明はこれに限定されることなく、ハブ輪のインボード側端部に小径段部を形成し、その小径段部に別体の内輪を圧入した構造で、その内輪の外周面にインボード側の軌道面を形成したタイプの車輪用軸受装置にも適用可能である。

本発明の実施形態で、車輪用軸受装置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。

符号の説明

１０１ 内方部材（ハブ輪）
１０２，１０３ 転動体
１０４ 外方部材（外輪）
１０５ 等速自在継手
１０６，１０７ 軌道面
１１０，１１１ 軌道面
１２１ 外側継手部材
１２７ ステム部
１２９ ローレット
１３０ 肩部
１３５ 溶接部

Claims (3)

1. 内周に複列の軌道面が形成された外方部材と、その外方部材の軌道面と対向する軌道面が外周に形成されたハブ輪を含む内方部材と、前記外方部材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、前記内方部材のハブ輪と等速自在継手の外側継手部材とを連結した車輪用軸受装置において、前記ハブ輪の内径に外側継手部材のステム部を挿入して拡径加締めし、前記ステム部の軸端をハブ輪の内径の外側開口端で溶接一体化したことを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 前記内方部材は、複列の軌道面のうちの一方の軌道面を形成したハブ輪と、そのハブ輪の端部に突き合わされ、複列の軌道面のうちの他方の軌道面を形成した肩部を持つ等速自在継手の外側継手部材とで構成されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
3. 前記内方部材は、複列の軌道面のうちの一方の軌道面および小径段部を外周面に形成したハブ輪と、前記小径段部に嵌合され、複列の軌道面のうちの他方の軌道面を外周面に形成した内輪で構成されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。