JP2007205411A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 外輪とナックルとの取り付け構造において、溶接による軸受部の変形を未然に防止する。
【解決手段】 内周に複列の軌道面が形成された外輪４と、その外輪４の軌道面１０，１１と対向する軌道面６，７が外周に形成されたハブ輪１および等速自在継手５の肩部３０と、外輪４とハブ輪１および等速自在継手５の肩部３０のそれぞれの軌道面６，７間に介装された複列の転動体２，３とを備え、ハブ輪１と等速自在継手５の外側継手部材２１とを連結した車輪用軸受装置において、外輪４の外周面のナックル取付位置のアウトボード側に突状部３５を設け、その突状部３５と接合するようにナックル１２を配置して突状部３５との接合部位で両者を溶接一体化する。
【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。例えば駆動輪用軸受装置は、ハブ輪、複列の転動体、外輪および等速自在継手を主要な構成要素としている（例えば、特許文献１，２参照）。

この種の車輪用軸受装置は、軸受部の一部を構成して転動体の軌道面が内周面に形成された外輪を、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ることにより、自動車に実装される。

この外輪とナックルとの取り付け構造としては、例えば、外輪の外周面に筒状スリーブを溶接で固定し、その筒状スリーブの軸方向両端部をナックルの基部に冷間加工により固定するようにしたものがある（特許文献１の図２参照）。

また、他の構造例としては、外輪の外周面に車体取付フランジを設け、その車体取付フランジに設けられた取り付け孔を利用してナックルにボルト止めにより固定するようにしたものがある（特許文献２の図１参照）。
特開２００３−５２０７２８号公報（図２） 特開２００２−８７００８号公報（図１）

ところで、前述の特許文献１に開示された車輪用軸受装置では、外輪とナックルとの取り付け構造において、外輪の外周面の軸方向両端部に筒状スリーブが溶接されている。その溶接部位が外輪の軌道面が形成された薄肉の軸方向両端部であることから、溶接時の熱影響で外輪、特に軌道面が形成された部位の変形が発生するおそれがある。

また、前述の特許文献２に開示された車輪用軸受装置では、外輪とナックルとの取り付け構造において、外輪の車体取付フランジにナックルをボルトにより固定するようにしている。従って、車体取付フランジの取り付け孔の加工や固定用部品としてのボルトが必要であり、外輪の取り付け孔加工に時間を要し、また、部品点数の増加を招くという問題もあった。

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、外輪とナックルとの取り付け構造において、溶接による軸受部の変形を未然に防止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、外方部材の外周面のナックル取付位置のアウトボード側に突状部を設け、その突状部と接合するようにナックルを配置して突状部との接合部位で両者を溶接一体化したことを特徴とする。

本発明では、外方部材の外周面のナックル取付位置のアウトボード側に突状部を設け、その突状部と接合するようにナックルを配置して突状部との接合部位で両者を溶接一体化したことにより、その溶接時、転動体の軌道面が形成された部位への熱影響を抑制することができ、その軸受部の変形を未然に防止することができる。

本発明は、外方部材の外周面のナックル取付位置のアウトボード側に突状部を設け、その突状部と接合するようにナックルを配置して突状部との接合部位で両者を溶接一体化すると共に、突状部がないインボード側でナックルと外方部材を溶接一体化することも可能である。このように、インボード側でも溶接することにより、外方部材とナックルとの取り付け状態がより一層強固となる。

なお、前述した構成における外方部材とナックルとの溶接は、円周方向全周に亘って形成する場合、あるいは、円周方向に沿って複数箇所で形成する場合のいずれであってもよい。円周方向全周に亘って溶接すれば、外方部材とナックルとの取り付け構造における強度を十分に確保することができ、一方、円周方向に沿って複数箇所で溶接すれば、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。

本発明によれば、外方部材の外周面のナックル取付位置のアウトボード側に突状部を設け、その突状部と接合するようにナックルを配置して突状部との接合部位で両者を溶接一体化したことにより、その溶接時、転動体の軌道面が形成された部位への熱影響を抑制することができ、その軸受部の変形を未然に防止することができる。従って、固定用ボルトなどの部品点数を増加させることなく、また、取り付け孔加工も不要であり、しかも、溶接時の熱影響を受けにくいことから、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は、ハブ輪１、複列の転動体２，３、外輪４および等速自在継手５を主要な構成要素とする駆動輪用軸受装置の全体を示し、図２は、その軸受装置における外輪とナックルの取り付け構造を示す。

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。このハブ輪１のアウトボード側開口端には、シールプレート１３が装着されている。また、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。一方、等速自在継手５の外側継手部材４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。

このように、ハブ輪１と等速自在継手５の肩部３０とで内方部材を構成している。また、このハブ輪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。

外方部材である外輪４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、車体の懸架装置（図示せず）から延びるナックル１２を取り付けるための後述の構造を具備する。

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、その軸方向に貫通孔２８を有する中空状のステム部２７とからなる。この中空状をなすステム部２７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３４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する。この拡径加締めでは、外側継手部材２１のステム部２７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２７の外径面をハブ輪１の内径面に形成されたローレット２９に食い込ませる。

この外側継手部材２１のステム部２７をハブ輪１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、ハブ輪１の内径へのステム部２７の拡径加締めによる固定でもって軸受部１４に予圧を付与している。

前述した外輪４とナックル１２との取り付け構造としては、外輪４の外周面のナックル取付位置のアウトボード側に突状部３５を設け、その突状部３５と接合するようにナックル１２の基部１２ａを配置して両者を溶接一体化する（図中のクロスハッチングで示す部位が溶接部３６となる）。つまり、ナックル１２の基部１２ａを外輪４の外周面に配置し、その基部１２ａのアウトボード側端面１２ｂを突状部３５のインボード側端面３５ａに当接させ、その状態で、ナックル１２と突状部３５との接合部位、すなわち、ナックル１２のアウトボード側端面１２ｂと突状部３５のインボード側端面３５ａとを溶接により固定する。また、ナックル１２の基部１２ａのインボード側端部１２ｃについても、外輪４の外周面のインボード側端部４ａで溶接一体化している（図中のクロスハッチングで示す部位が溶接部３７となる）。

この実施形態では、ナックル１２のアウトボード側とインボード側の両方について溶接一体化し、両者の取り付け構造での強度を充分に確保しているが、本発明はこれに限定されることなく、例えば、図３に示すようにナックル１２のアウトボード側のみで溶接するだけであってもよい。この場合であっても、取り付け構造での強度を確保することができる。

また、図４に示すようにナックル１２のアウトボード側とインボード側の両方について溶接一体化する場合、および図５に示すようにナックル１２のアウトボード側のみで溶接一体化する場合の両方について、ナックル１２のインボード側端部１２ｃに段差１２ｄを設けた構造とすれば、その溶接面積の増大により両者の取り付け構造での強度をより一層向上させることが可能となる。

以上のように、外輪４の外周面のナックル取付位置のアウトボード側に突状部３５を設け、その突状部３５と接合するようにナックル１２を配置して少なくとも突状部３５との接合部位で両者を溶接一体化したことにより、その溶接時、転動体２，３の軌道面１０，１１が形成された部位への熱影響を抑制することができ、その軸受部１４の変形を未然に防止することができる。また、従来のような固定用ボルトや取り付け孔加工が不要となる。

なお、溶接部３６，３７は、外輪４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３６，３７を外輪４の円周方向に沿う全周とすれば、外輪４とナックル１２の取り付け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３６，３７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。

なお、溶接部３６，３７を円周方向に沿う全周とする場合には、突状部３５は環状に形成されている必要があるが、溶接部３６，３７を円周方向に沿う複数箇所とする場合には、突状部３５は、必ずしも環状に形成する必要はなく、溶接部３６，３７と対応する部位のみに形成するだけでもよい。

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７を等速自在継手５の肩部３０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や、その他の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、車輪用軸受装置の全体構成を示す断面図である。 図１の車輪用軸受装置において、外輪とナックルの取り付け構造の一例を示す拡大断面図である。 図１の車輪用軸受装置において、外輪とナックルの取り付け構造の他例を示す拡大断面図である。 本発明の他の実施形態で、外輪とナックルの取り付け構造の一例を示す拡大断面図である。 本発明の他の実施形態で、外輪とナックルの取り付け構造の他例を示す拡大断面図である。

符号の説明

１ 内方部材（ハブ輪）
２，３ 転動体
４ 外方部材（外輪）
５ 等速自在継手
６，７ 軌道面
１０，１１ 軌道面
１２ ナックル
２１ 外側継手部材
３５ 突状部
３６，３７ 溶接部

Claims (4)

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、前記外方部材の外周面のナックル取付位置のアウトボード側に突状部を設け、その突状部と接合するようにナックルを配置して前記突状部との接合部位で両者を溶接一体化したことを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 前記突状部がないインボード側でナックルと外方部材を溶接一体化した請求項１に記載の車輪用軸受装置。
3. 前記外方部材とナックルとの溶接は、円周方向全周に亘って形成されている請求項１又は２に記載の車輪用軸受装置。
4. 前記外方部材とナックルとの溶接は、円周方向に沿って複数箇所で形成されている請求項１又は２に記載の車輪用軸受装置。

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