JP2007211902A

JP2007211902A - 車輪用軸受装置

Info

Publication number: JP2007211902A
Application number: JP2006032729A
Authority: JP
Inventors: Hikari Umekida; 光梅木田; Shigeaki Fukushima; 茂明福島; Kiyoshige Yamauchi; 清茂山内; Hitohiro Ozawa; 仁博小澤; Hiroshi Kawamura; 浩志河村
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2006-02-09
Filing date: 2006-02-09
Publication date: 2007-08-23

Abstract

【課題】ハブ輪と外側継手部材の結合状態を確実に保持する。
【解決手段】拡径加締めによる塑性変形により、ハブ輪１０と外側継手部材４０の軸方向の位置決めを行う位置決め手段Ａを構成する。ハブ輪１０と外側継手部材４０の外周面相互間に、ハブ輪１０および外側継手部材４０と係合する係止部材５０を介在させ、これにより、位置決め手段の機能低下時にもハブ輪１０と外側継手部材４０の結合状態を確実に保持する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等の車輪を支持するための車輪用軸受装置、特に車輪を取り付けるフランジを有するハブ輪と、等速自在継手の外側継手部材と、複列の転動体を有する軸受とをユニット化した車輪用軸受装置に関する。

車輪用軸受装置の一態様として、軸受の一方のインナレースをハブ輪に直接形成したものが知られている。この場合、他方のインナレースは、ハブ輪の外周に嵌合した内輪の外周面に形成され（特許文献１）、あるいはハブ輪の内周に嵌合した外側継手部材の外周面に形成される場合が多い（特許文献２）。

これらの車輪用軸受装置では、ハブ輪と外側継手部材の軸方向位置決めを行う必要がある。この位置決め手段としては、例えば一方の部材の軸端にナットを螺合させるもの、両部材の端部同士を溶接するもの、一方の部材の軸端から突出した他方の部材の軸端を外径方向に塑性変形させるもの（以下、揺動加締めと称す）、あるいは、両者の円筒状の嵌合面を拡径または縮径させるもの（以下、拡径加締めもしくは縮径加締めと称す）等が知られている（特許文献１〜３を参照）。
特開２００１−１８６０４号公報特開２００１−１８６０５号公報特開２００１−２００３４０号公報

上記のような車輪用軸受装置において、何らかの理由、例えば軸受装置の負荷荷重（車両旋回時のモーメント荷重等）が過大となった場合や位置決め手段の強度そのものに不良があった場合、位置決め手段としての機能が低下し、ハブ輪と外側継手部材の結合強度が不足するおそれがある。

本発明の課題は、位置決め手段の機能低下時にもハブ輪と外側継手部材の結合状態を確実に保持できる車輪用軸受装置を提供することにある。

前記課題を解決するため、本発明は、車輪を取り付けるフランジを有するハブ輪と、ハブ輪に嵌合された外側継手部材と、複列の転動体を有する軸受と、ハブ輪と外側継手部材の軸方向の位置決めを行う位置決め手段とを有する車輪用軸受装置において、ハブ輪および外側継手部材間に、両部材と軸方向で係合する係止部材を介在させたことを特徴とする。

このように、本発明の車輪用軸受装置では、ハブ輪および外側継手部材間に、両部材と軸方向で係合する係止部材を介在させたから、何らかの理由で位置決め手段の機能低下が生じても、ハブ輪と外側継手部材の結合状態を確実に保持することができる。

係止部材は、ハブ輪と外側継手部材の嵌合面間に介在させたり、あるいはハブ輪と外側継手部材の外周面間に介在させることができる。

係止部材を、半径方向に弾性変形可能とすることにより、係止部材の装着作業を容易化することができる。

以上のように、本発明によれば、何らかの理由で位置決め手段の機能が低下した際にも、ハブ輪と外側継手部材の結合状態を確実に保持できる。従って、車輪軸受装置に対する信頼性を増すことができる。

以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。

まず、図１に従って基本的構成を説明する。本発明の実施形態にかかる車輪用軸受装置は、ハブ輪１０と、軸受２０と、等速自在継手３０とを主要な構成要素としている。ここで、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といい、図では左側がアウトボード側となる。一方、車両の中央寄りとなる側をインボード側といい、図では右側がインボード側となる。

ハブ輪１０は、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フランジ１４を備えており、フランジ１４の円周方向等間隔位置にホイールディスクを固定するためのハブボルト１５を植え込んである。ハブ輪１０のフランジ１４寄りの外周面にアウトボード側のインナレース１２を形成してある。ハブ輪１０は軸心部に軸方向の貫通孔を有し、インボード側の内周面に嵌合面１６が形成され、アウトボード側の内周面に凹凸部１７が形成されている。

等速自在継手３０は、外周部にトラック溝３１を備えた内側継手部材３２と、内周部にトラック溝４１を備えた外側継手部材４０と、内側継手部材３２のトラック溝３１と外側継手部材４０のトラック溝４１との間に介在するボール３４と、すべてのボール３４を同一平面内に保持するためのケージ３６とで構成されている。内側継手部材３２は軸方向の貫通孔３３を有し、図示は省略してあるが、エンジン側に配置される等速自在継手と連結された駆動軸とセレーション結合するようになっている。外側継手部材４０は、マウス部４３とステム部４５とからなり、ステム部４５の嵌合面４５ａにてハブ輪１０の嵌合面１６と嵌合している。マウス部４３の肩面４４寄りの外周面にインボード側のインナレース４２を形成してある。マウス部４３の肩面４４がハブ輪１０の端面と当接することにより、インナレース１２，４２間の寸法が規定される。ステム部４５は、椀状のマウス部４３の底と連通した軸方向の貫通孔４６を設けることによって中空にしてある。

軸受２０は外方部材２１と複列の転動体２９とを含む。外方部材２１は車体（図示せず）に取り付けるためのフランジ２４を備え、内周面に複列の転動体２９のための複列のアウターレース２２を形成してある。軸受２０のアウトボード側のインナレース１２はハブ輪１０に一体に形成され、ハブ輪１０のインナレース１２および外側継手部材４０のインナレース４２と外方部材２１の複列のアウターレース２２との間に複列の転動体２９が組み込まれている。ここでは転動体２９としてボールを使用した複列アンギュラ玉軸受の場合を図示してあるが、重量の嵩む自動車用の車輪軸受装置の場合には、転動体として円すいころを使用した複列円すいころ軸受を採用する場合もある。外方部材２１の両端開口部にはシール２６，２８が装着され、軸受内部に充填し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。また、上述のようにステム部４５の貫通孔４６がマウス部４３と連通していることから、マウス部４３内に充填されたグリースの漏出を防止するため、貫通孔４６のマウス部４３側端部にエンドプレート３８を装着してある。このエンドプレート３８にはアルミニウムなどの軽量で熱伝導性のよい材料を採用するのが好ましい。また、エンドプレート３８に通気のための小穴（図示せず）を設けることによってマウス部４３の温度上昇を抑制することができる。

外側継手部材４０のステム部４５のうち、ハブ輪１０の嵌合面１６と嵌合する嵌合面４５ａよりもアウトボード側には、拡径加締めを施した塑性変形部４７が形成される。拡径加締めは、ステム部４５の塑性変形部４７に対応する領域を拡径方向に塑性変形させ、ハブ輪１０の内周面に設けた凹凸部１７にステム部４５の外周面を食い込ませることにより行われる。これによりハブ輪１０と外側継手部材４０とが塑性結合され、相互の軸方向の位置決めが行われる。この意味で、塑性変形部４７は位置決め手段Ａを構成する。ハブ輪１０と外側継手部材４０の塑性結合は、ステム部４５を拡径させるほか、ハブ輪１０を縮径させることで行うこともできる（縮径加締め）。拡径加締めは、例えばステム部４５の内周にその内径より大きな外径を有する冶具を挿入することにより、縮径加締めは、例えばハブ輪１０の外周にその外径より小さな内径を有する冶具を外挿することにより行うことができる。なお、ステム部４５を拡径させるときには、ハブ輪１０の外径を拘束するような治具を用い、一方、ハブ輪１０を縮径させて加締めるときには、ステム部４５の貫通孔４６の内径を拘束するような治具を用いることにより、精度の高い加締め加工を行うことができる。

凹凸部１７の具体的態様としては、ネジ、セレーション、あるいはアヤメローレット等が考えられる。凹凸部１７の硬度は、熱処理により、対向する相手側の部材の面（本実施形態でいえばステム部４５の軸端部付近４７の外周面）の硬度よりも高めておくのが望ましい。

本発明においては、ハブ輪１０と外側継手部材４０とが、両部材１０、４０間に介在させた係止部材５０で軸方向に結合される。係止部材５０は、ステム部４５の塑性変形部４７よりもインボード側に設けられ、ハブ輪１０および外側継手部材４０の双方と軸方向で係合する。図１では、係止部材５０をハブ輪１０および外側継手部材４０の外周面相互間に介在させた場合を例示している。

係止部材５０は、例えば金属材料からなるプレス成形品である。図２に示すように、係止部材５０は、円筒部５３の両端部から内径方向に延在した係止部５１、５２を有する断面コの字型で、一部切り欠きリング状に形成され、これにより半径方向に弾性的に拡縮可能となっている。図３に示すように、係止部材５０の一方の係止部５１は、外側継手部材４０の肩面４４付近の外周面に設けられた環状溝４８と係合する。係止部材５０の他方の係止部５２は、ハブ輪１０のインボード側端部付近の外周面に設けられた環状溝１８と係合する。

係止部材５０の装着は、係止部材５０が半径方向に弾性変形可能であるために、容易に行うことができる。具体的には、軸受装置の組立前に、ハブ輪１０および外側継手部材４０の何れか一方の環状溝、例えば外側継手部材４０の環状溝４８に係止部材５０の係止部５１を嵌合し、その状態でハブ輪１０と外側継手部材４０とを突き合わせる。両部材１０、４０を互いに接近方向に押し込むと、押し込みに伴い、係止部材５０の他方の係止部５２が、ハブ輪１０のインボード側端部外周に設けたチャンファ（図示せず）に案内されて拡径し、ハブ輪１０の外周面上を滑る。ハブ輪１０の端面が外側継手部材４０の肩面４４と当接すると同時に、他方の係止部５２がハブ輪１０の環状溝１８と対向し、係止部材５０が弾性的に縮径して係止部５２が環状溝１８に嵌合する。これにより、係止部５１、５２は、それぞれ外側継手部材４０およびハブ輪１０と軸方向で係合する。

その後、適度の予圧を付与しながら拡径加締めを行って塑性変形部４７を形成することにより、ハブ輪１０と外側継手部材４０とが塑性結合され、図１に示す軸受装置が得られる。

このように、本発明では、ハブ輪１０と外側継手部材４０との間に、両部材１０、４０と軸方向で係合する係止部材５０を介在させているので、拡径加締め部分の緩み等により、位置決め手段Ａとしての機能が低下した際にも、係止部材５０の係合作用でハブ輪１０と外側継手部材４０の結合状態を確実に保持することができる。

本発明の実施形態は上記に限られない。例えば、図４および図５に示す実施形態は、ハブ輪１０および外側継手部材４０の円筒状の嵌合面１６、４５ａ間に、係止部材５０を介在させた場合を例示している。具体的には、ハブ輪１０および外側継手部材４０のそれぞれの嵌合面１６、４５ａに設けられた環状溝１８および４８と、係止部材５０とが軸方向で係合することにより、ハブ輪１０と外側継手部材４０とが軸方向に結合されている。この実施形態で示す係止部材５０は、いわゆる止め輪で、断面円形をなし、かつ円周方向の一部を切り欠いたリング状に形成される。環状溝１８および４８は、それぞれハブ輪１０内周およびステム部４５外周の各嵌合面１６、４５ａの対向する位置に形成される。

この実施形態での係止部材５０の装着は、以下のように行われる。まず、係止部材５０を縮径させて外側継手部材４０の環状溝４８内に収め、その状態でハブ輪１０をステム部４５のアウトボード側から外側継手部材４０の外周に嵌合する。ハブ輪１０のインボード側端面が外側継手部材４０の肩面４４と当接すると同時に、ハブ輪１０の環状溝１８と外側継手部材４０の環状溝４８とが対向し、係止部材５０が弾性的に拡径して環状溝１８および４８の双方に嵌合する。この状態では、係止部材５０の外径寸法は、ハブ輪１０の嵌合面１６の内径寸法よりも大きく、係止部材５０の内径寸法は、外側継手部材４０の嵌合面４５ａの外径寸法よりも小さい。これにより、係止部材５０が、ハブ輪１０および外側継手部材４０の双方と係合するので、上記と同様に、位置決め手段Ａの機能低下時にもハブ輪１０と外側継手部材４０の結合状態を確実に保持できる。

なお、係止部材５０の断面形状は円形に限らず、例えば図６に示すように、断面矩形とすることもできる。

上記実施形態では、拡径加締めで、位置決め手段Ａを形成する場合を例示したが、位置決め手段Ａの形成方法はこれに限らない。例えば、図７および図８に示すように、揺動加締めでステム部４５のアウトボード側端部を外径側に塑性変形させ、この塑性変形部４９で位置決め手段Ａを構成することもできる。両図のうち、図７は、図１に示す実施形態と同様に、ハブ輪１０および外側継手部材４０の外周面相互間に係止部材５０を介在させた場合を示し、図８は、図４に示す実施形態と同様に、ハブ輪１０および外側継手部材４０の嵌合面１６、４５ａ相互間に係止部材５０を介在させた場合を示す。なお、両図中の符号６０は、揺動加締めによる塑性変形部４９と嵌合面１６、４５ａとの間に形成されたセレーション（またはスプライン）を示す。

図９および図１０は、ステム部４５およびハブ輪１０のアウトボード側端部６１を溶接し、この溶接部分６１で位置決め手段Ａを構成した例である。このうち、図９は、図１に示す実施形態と同様に、ハブ輪１０および外側継手部材４０の外周面相互間に係止部材５０を介在させた場合を示し、図１０は、図４に示す実施形態と同様に、ハブ輪１０および外側継手部材４０の嵌合面相互間に係止部材５０を介在させた場合を示す。

図１１および図１２は、位置決め手段Ａとして、ナット６２を使用した例である。すなわち、ステム部４５の先端部に形成したねじ部にハブナット６２を螺合させ、ハブナット６２の端面をハブ輪１０に当接させることにより、外側継手部材４０とハブ輪１０とが軸方向で位置決めされている。図１１は、図１に示す実施形態と同様に、ハブ輪１０および外側継手部材４０の外周面相互間に係止部材５０を介在させた場合を示し、図１２は、図４に示す実施形態と同様に、ハブ輪１０および外側継手部材４０の嵌合面相互間に係止部材を介在させた場合を示している。

以上の説明では、外側継手部材４０にインボード側のインナレース４２を一体形成してあるが、これに限らず、例えば別途形成した内輪の外周面にインボード側のインナレース４２を形成し、この内輪をハブ輪１０の外周面に嵌合させることもできる。この他、インボード側のインナレース４２を形成した第１内輪、およびアウトボード側のインナレース１２を形成した第２内輪をそれぞれハブ輪１０の外周面に嵌合させることもできる。

また、以上の実施形態では、ハブ輪１０の内周に外側継手部材４０のステム部４５を嵌合した場合を例示したが、これとは逆にハブ輪１０の外周に外側継手部材４０のステム部４５を嵌合することもできる。また、以上の実施形態では、各位置決め手段Ａが軸受装置のアウトボート側端部に設けられているが、これを軸受装置のインボード側の端部に設けることもできる。

本発明の実施形態である車輪用軸受装置（拡径加締め）の断面図である。断面コの字型の係止部材５０の断面図である。図１における車輪用軸受装置の係止部材５０付近の拡大断面図である。他の実施形態を示す車輪用軸受装置（拡径加締め）の断面図である。断面円形の係止部材５０の断面図である。図４における車輪用軸受装置の係止部材５０付近の拡大断面図である。他の実施形態を示す車輪用軸受装置（揺動加締め）の断面図である。他の実施形態を示す車輪用軸受装置（揺動加締め）の断面図である。他の実施形態を示す車輪用軸受装置（溶接）の断面図である。他の実施形態を示す車輪用軸受装置（溶接）の断面図である。他の実施形態を示す車輪用軸受装置（ナット締結）の断面図である。他の実施形態を示す車輪用軸受装置（ナット締結）の断面図である。

符号の説明

１０ハブ輪
１２インナレース
１４フランジ
１６嵌合面
１８環状溝
２０軸受装置
２２アウターレース
２９転動体
３０等速自在継手
４０外側継手部材
４２インナレース
４５ステム部
４８環状溝
４５ａ嵌合面
５０係止部材
５１、５２係止部
Ａ位置決め手段

Claims

車輪を取り付けるフランジを有するハブ輪と、ハブ輪に嵌合された外側継手部材と、複列の転動体を有する軸受と、ハブ輪と外側継手部材の軸方向の位置決めを行う位置決め手段とを有する車輪用軸受装置において、
ハブ輪および外側継手部材間に、両部材と軸方向で係合する係止部材を介在させたことを特徴とする車輪用軸受装置。
前記係止部材を、ハブ輪と外側継手部材の嵌合面間に介在させた請求項１記載の車輪用軸受装置。
前記係止部材を、ハブ輪と外側継手部材の外周面間に介在させた請求項１記載の車輪用軸受装置。
係止部材を、半径方向に弾性変形可能とした請求項１〜３何れか記載の車輪用軸受装置。