JP2007261379A

JP2007261379A - 車輪用軸受装置

Info

Publication number: JP2007261379A
Application number: JP2006087909A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kamikawa; 剛上川; Masaru Deguchi; 勝出口; Yoichi Tsuzaki; 洋一津崎; Changxin Yu; 長シン于
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2006-03-28
Filing date: 2006-03-28
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2026-03-28
Also published as: CN101356064A; JP5023533B2; CN101356064B

Abstract

【課題】カプラーリングの端面を転がり軸受のシール部材の端面から所定寸法離すことにより、カプラーリングのシール部材への干渉を回避するようにした車輪用軸受装置を提供すること。
【解決手段】外輪２１、内輪２４、転動体及びシール部材２６を有する転がり軸受２と、中心に駆動軸４を支持する中心孔１６を備えるとともに、外周に転がり軸受２の内輪を嵌入して転がり軸受２を装着した内軸１と、内軸１の軸端に固定されたカプラーリング３とを備えた車輪用軸受装置である。また、内軸１の軸端をかしめることにより、カプラーリング３及び転がり軸受２を内輪２４の軸方向に固定するかしめ部１５と、カプラーリング３の端面と転がり軸受２のシール部材２６の端面との干渉を回避する回避手段とを備える。これにより、シール部材２６の変形を回避して車輪用軸受装置の寿命を長期化する。
【選択図】図１

Description

本発明は、主として自動車に用いられる車輪用軸受装置に関し、特に、駆動軸側の車輪用軸受装置におけるカプラーリング周りの構造に関する。

２ＷＤ（２輪駆動）と４ＷＤ（４輪駆動）との切換えが可能なパートタイム４ＷＤ車用の車輪用軸受装置として、駆動力を断続する切替えが可能なものがある。この車輪用軸受装置においては、駆動軸からの駆動力を車輪用軸受装置を構成する内軸に対し断続する切換機構が設けられている。この切換機構においては、内軸のインナー側（車輪が装着される側の反対側）端部に、外周に外周側スプラインを形成したカプラーリングが取り付けられ、このカプラーリングに隣接して駆動軸の端部が配置されるとともに、この駆動軸の端部にはカプラーリングの外周に形成されたスプラインと同径のスプラインが形成されている。また、この切換機構には、これら隣接する両スプラインに係合するように軸方向に摺動するギアリングが設けられている。そして、この切換機構は、ギアリングを両スプラインに跨って係合する位置に移動させることにより、駆動軸の駆動力を内軸に伝達し、ギアリングを駆動軸側のスプラインのみと係合する位置に移動させることにより、駆動軸の駆動力を内軸に伝達しないように操作される。このような構成の車輪用軸受装置としては、例えば、特許文献１がある。

また、上記切換機構においては、カプラーリングの内周面に内周側スプラインを形成するとともに、内軸の軸端にスプラインが形成されている。カプラーリングを内軸軸端のスプラインにスプライン係合させることにより、カプラーリングと内軸との回転方向の結合が行われている。また、カプラーリング及び転がり軸受を内軸からの抜け止めを行うとともに与圧を与えるために、カプラーリングの側面を転がり軸受の内輪の端面に当接させ、さらに、内軸の軸端を径方向外方に塑性変形させて固定する方法、すなわち軸端にかしめ部を形成して固定する方法が採られている。なお、このような車輪用軸受装置を用いると、２ＷＤ走行時において従動輪となる２輪が、駆動系（アスクルシャフト、デファレンシャル、プロペラシャフト等）を回転させることがないので、燃費の向上、振動や騒音の低下、駆動部品の耐久性向上等を図ることができる。
特表２００３−５０７６８３号公報

上記取り付けにおいては、転がり軸受の内輪の端面にカプラーリングの端面が押し付けられるように取り付けられているため、転がり軸受のシール部材の端面にカプラーリング外周側のスプライン加工部の端面が接触することがあり得る。また、カプラーリングの外周側スプラインの端面には、スプライン加工時のバリが付着あるいは連結したままとなっていることがあり得る。このため、転がり軸受の内輪の端面にカプラーリングの端面を押し付けるようにかしめ止めすることにより、スプライン加工部の端面のバリがシール部材の端面を押圧することが起こり得る。また、このような押圧、すなわち、カプラーリングの端面によるシール部材端面への干渉が行われることにより、シール部材の形状を変形させるようなことがあると、シール部材の本来の機能であるごみの侵入防止機能を低下させることが起こり得る。

本発明は、かかる状況に鑑み成されたものであって、カプラーリングの端面を転がり軸受のシール部材の端面から所定寸法離すことにより、カプラーリングのシール部材への干渉を回避するようにした車輪用軸受装置を提供することを目的とする。

本発明の車輪用軸受装置は、外輪、内輪、転動体およびシール部材を有する転がり軸受と、中心に駆動軸を支持する中心孔を備えるとともに外周に転がり軸受の内輪を嵌入して転がり軸受を装着した内軸と、内軸の軸端に固定されたカプラーリングとを具備している。また、内軸の軸端をかしめることにより、カプラーリング及び転がり軸受を内軸の軸方向に固定するかしめ部と、前記カプラーリングの端面と転がり軸受のシール部材の端面との干渉を回避する回避手段を備えている。本発明は、このような構成を特徴とするので、転がり軸受とカプラーリングとをかしめ部により固定したときに、転がり軸受のシール部材がカプラーリングの端面により押圧されて変形するようなことがない。これにより、シール部材による転がり軸受内へのごみの侵入防止機能が維持されて、転がり軸受の長寿命化が図れる。

前記回避手段を、カプラーリングの外周直径を前記内輪の肩部の直径より小さくした構成としてもよい。このように構成すれば、軸方向の寸法を大きくすることなく回避手段の構成を簡略化することができる。

また、前記回避手段として、カプラーリングの端面と転がり軸受のシール部材の端面とが所定寸法離れるように、前記内輪の端面に対向するカプラーリングの端面又は内輪の端面に突出部を形成してもよい。このようにすれば、軸方向の寸法は突出部を形成する分大きくなるが、前述のようにカプラーリングの外周直径を小さくしなくてもよい。したがって、カプラーリングの外面に形成するスプラインの設計製作が容易化される。

本発明によれば、転がり軸受及びカプラーリングを内軸の軸端をかしめして固定するときに、カプラーリングの端面、特に外周側スプラインの端面が転がり軸受のシール部材端面を押圧して、シール部材を変形させるようなことがない。したがって、シール部材による転がり軸受内へのごみの侵入防止機能が損なわれるようなことがなく、転がり軸受の長寿命化が図れる。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について図１に基づき説明する。なお、図１は実施の形態１に係る車輪用軸受装置の縦断面図である。

本実施の形態に係る車輪用軸受装置は、内軸１と、転がり軸受２と、カプラーリング３とを備えている。
内軸１は、軸部１１と、軸部１１のアウター側端部に径方向外方に延びるように形成されたフランジ部１２と、フランジ部１２よりもさらにアウター側に突出して設けられた円筒形のインロー部１３とを有している。なお、車輪のホイール（図示しない）がボルト１２ａによりフランジ部１２に締結されている。また、軸部１１の軸方向中央部の外周面には、内軸１を車体の懸架装置に対して回動自在に支持するための転がり軸受２が取り付けられている。この転がり軸受２としては複列円錐ころ軸受が利用されている。複列円錐ころ軸受は、一般に、重量の大きな車体からかかる大きなラジアル荷重、アキシャル荷重、モーメント荷重を受けるために用いられる。

内軸１の軸部１１のインナー側端部の外周面には、スプライン１４が形成されている。このスプライン１４は、カプラーリング３を固定するためのものである。カプラーリング３は後述するように、駆動軸４からの駆動力を断続する切換機構を構成する。また、スプライン１４が形成されている軸端は、組立時に、径方向外方に塑性変形させてかしめ部１５を形成している。このかしめ部１５は、転がり軸受２とカプラーリング３とを軸部１１上において軸方向に移動しないように固定するとともに与圧を与えるために形成される。

軸部１１の中心には、駆動軸４を支持するための中心孔１６が形成されている。中心孔１６には、駆動軸を支持するためにアウター側よりに玉軸受１７が取り付けられ、インナー側よりに、シェルニードル軸受１８が取り付けられている。玉軸受１７は深溝玉軸受とされ、内軸１のフランジ部１２と略同じ軸方向位置に配置されている。また、シェルニードル軸受１８は、転がり軸受２としての複列円錐ころ軸受のインナー側円錐ころ２５と略同じ軸方向位置に配置されている。このように二つの軸受１７、１８を設けることで、内軸１と駆動軸４とが互いに同軸状態で強固に支持され、車輪用軸受装置の剛性が高まる。また、インナー側の軸受をシェルニードル軸受１８とすることで、当該軸受１８を取り付けた部分における内軸１の肉厚を確保しやすくしている。

転がり軸受２としての複列円錐ころ軸受は、外輪２１、アウター側に配置される第１内輪２２及びインナー側に配置される第２内輪２３からなる内輪２４、複列の転動体としてのアウター側及びインナー側に配列された円錐ころ２５、アウター側及びインナー側に配置されたシール部材２６、アウター側及びインナー側に配置された保持器２７などを有する。

第１内輪２２のアウター側端面２２ａは、内軸１のフランジ部１２の基部近傍に位置する径方向面１２ｂと当接している。第２内輪２３は、第１内輪２２のインナー側に隣接密着して配置されている。第１内輪２２は、アウター側の円錐ころ２５の軌道面である第１内輪軌道２２ｂを有しており、第２内輪２３は、インナー側の円錐ころ２５の軌道面である第２内輪軌道２３ｂを有している。

一方、外輪２１は、第１内輪軌道２２ｂに対向する第１外輪軌道２１ａと、第２内輪軌道２３ｂに対向する第２外輪軌道２１ｂとを有する。また、外輪２１の外周面には、径方向外側に延びるフランジ部２９が設けられている。このフランジ部２９は車体の懸架装置（図示しない）に取り付けられる。そして、アウター側の円錐ころ２５が、第１内輪軌道２２ｂと第１外輪軌道２１ａとの間に配置され、インナー側の円錐ころ２５が、第２内輪軌道２３ｂと第２外輪軌道２１ｂとの間に配置されている。また、保持器２７は円錐ころ２５を等間隔に配置するとともに、外側に抜け出ないようにするものであって、樹脂射出成形品又は板金プレス成形品として形成されている。

シール部材２６は、車両の走行に伴い、泥水、砂利、小石等の異物が外輪２１と内輪２４との隙間から転がり軸受の内部に侵入するのを防止するものである。シール部材２６は、断面逆Ｌ字状の金属環にシールリップを取り付けたシールリング２６ａと、断面Ｌ字状の金属環のみからなるスリンガ２６ｂとを組み合わせたパックシールである。そして、シールリング２６ａが外輪２１の内周面に所定位置まで嵌めこまれ、スリンガ２６ｂが内輪２４の内周面に所定位置まで嵌め込まれて、それぞれが所定位置に取り付けられている。なお、本発明においては、特にこのシール部材２６に限定されるものではなく、一般的に周知の各種シール部材を用いることもできる。

カプラーリング３は、図１及び図２に示すように、リング状部材であって、内周面に内周側スプライン３１が形成され、外周面には外周側スプライン３２が形成されている。内周側スプライン３１は、軸部１１のインナー側端部に形成されたスプライン１４に噛み合うものである。カプラーリング３は、この内周側スプライン３１が軸部１１のスプライン１４に噛み合った状態で、第２内輪２３のインナー側端面に押圧されて取り付けられている。また、このようにカプラーリング３を第２内輪２３に押し付けながら取り付けるために、軸部１１の軸端を径方向に塑性変形させるかしめ部１５が形成されている。このかしめ部１５を形成することにより、軸方向の押圧力がカプラーリング３、第２内輪２３及び第１内輪２２をアウター側に押し付けるように作用する。また、このように、かしめ部１５による軸方向の押圧力により、カプラーリング３、第１内輪２２及び第２内輪２３の軸部１１に対する固定を確実なものとするとともに、カプラーリング３、第１内輪２２及び第２内輪２３に対し所定の与圧を付与することができる。

また、カプラーリング３は、駆動軸４からの駆動力を断続する切換機構の一構成要素を成す。また、この切換機構を構成するために、カプラーリング３に隣接して駆動軸４の端部が配置されている。そして、この駆動軸４の端部にはカプラーリング３の外周側スプライン３２と同径のスプライン４１が形成されている。これら外周側スプライン３２と駆動軸４側のスプライン４１とは、互いに同軸の関係にある。また、駆動軸４側のスプライン４１には、軸方向に摺動可能なギアリング５のスプライン５１が噛み合わされている。そして、ギアリング５を軸方向に移動させることにより、駆動軸４の駆動力が内軸１に伝達されるように構成されている。すなわち、ギアリング５をアウター側に移動すると、ギアリング５が駆動軸４側のスプライン４１とカプラーリング３の外周側スプライン３２との両者に噛み合った状態（図１に示す状態）となり、これにより駆動軸４の駆動力が内軸１に伝達される。一方、ギアリング５をインナー側に移動させると、ギアリング５は、駆動軸４側のスプライン４１とは噛み合っているがカプラーリング３の外周側スプライン３２には噛み合っていない状態（図示省略）となる。このように、ギアリング５を軸方向に摺動させることにより、内軸１への駆動力を断続する切換えを行うことができる。なお、特に図示しないが、ギアリング５の摺動は、エアや油圧など適宜の動力手段を用いた摺動機構によりなされる。

また、カプラーリング３を第２内輪２３のインナー側端面に当接して取り付けたときに、カプラーリング３のスプライン加工部の端面がインナー側のシール部材２６の端面に当接しないようにするために、カプラーリング３の外周直径ｄ１は、第２内輪２３の肩部２３ｃの直径より小さく形成されている。この実施の形態におけるシール部材２６の端面は、スリンガ２６ｂを構成する断面Ｌ字状の金属環の側面をいう。また、本発明におけるカプラーリング３の外周直径ｄ１とは、カプラーリング３の外周面に形成される外周側スプライン３２の山部の頂上を連ねる外周面の直径をいう。実施の形態１においては、このように外周側スプライン３２の外周直径ｄ１を、第２内輪２３の肩部２３ｃの直径ｄ２より小さくする構成が、本発明におけるカプラーリングの端面と転がり軸受のシール部材の端面との干渉を回避する回避手段である。

上記構成からなる車輪用軸受装置においては、カプラーリング３は次のようにして取り付けられる。
軸部１１の軸端をかしめる前に、軸端のインナー側から転がり軸受２としての複列円錐ころ軸受をアウター側へ挿入する。続いて、カプラーリング３の内周側スプライン３１を軸部１１のインナー側軸端部に形成されているスプライン１４に噛み合わせつつ、カプラーリング３を軸部１１に嵌め合わせる。続いて、軸部１１の軸端をかしめ加工してかしめ部１５を形成する。そして、かしめ部を形成することにより、カプラーリング３、第１内輪２２及び第２内輪２３をアウター側に押し付けるように固定する。これにより、カプラーリング３、第１内輪２２及び第２内輪２３を軸部に固定するとともに、カプラーリング３、第１内輪２２及び第２内輪２３に対し所定の与圧を付与する。このとき、カプラーリング３の外周直径ｄ１が第２内輪２３の肩部２３ｃの直径ｄ２より小さく形成されているので、カプラーリング３の外周側スプライン３２の端面にバリが形成されていても、このバリがシール部材２６の端面を押圧するような干渉を避けることができる。なお、この実施の形態において、仮にカプラーリング３の端面によりシール部材２６の端面が押圧されたときには、スリンガ２６ｂが内部に押し込まれてシールリング２６ａとスリンガ２６ｂとの間隔寸法が変化したり、あるいはスリンガ２６ｂが変形したりする。このため、シールリング２６ａのシールリップが変形されて、進入するごみの排出機能が損なわれるようなことが起こり得る。

このように構成される本実施の形態によれば、カプラーリング３の端面により転がり軸受２のシール部材２６が押圧されて変形するようなことがない。したがって、シール部材２６による転がり軸受内へのごみの侵入防止機能が損なわれるようなことがなく、転がり軸受２の寿命を長期化することができる。

（実施の形態２）
次に、本発明に係る実施の形態２について図２に基づき説明する。なお、図２において実施の形態１と同一の要素に同一の符号を付し、その説明を省略する。

実施の形態２は、実施の形態１における前述の回避手段を変更したものである。この実施の形態に係る回避手段は、カプラーリング３の端面とシール部材２６の端面とが所定寸法離れるように、第２内輪２３のインナー側端面に突出部２３１を形成したものである。このように構成すると、組み付けた状態においてシール部材２６の端面とカプラーリング３の外周側スプライン３２の端面とが対面する状態となっていても、両者は所定の寸法離れた状態に置かれる。したがって、シール部材２６の端面がカプラーリング３の外周側スプライン３２の端面により干渉されることがない。

このように構成される実施の形態２によれば、実施の形態１の場合と同様に、カプラーリング３の端面により転がり軸受２のシール部材２６が押圧されて変形するようなことがない。したがって、シール部材２６による転がり軸受内へのごみの侵入防止機能が損なわれるようなことがなく、転がり軸受２の寿命を長期化することができる。また、この実施の形態においては、突出部２３１を設けることにより、この分軸方向の寸法が大きくなるが、実施の形態１の場合のようにカプラーリング３の外周直径を小さくする必要がない。したがって、カプラーリング３の外周側スプライン３２及び駆動軸４のスプライン４１の適切な設計及び製作が容易になる。

（実施の形態３）
次に、本発明に係る実施の形態３について図３に基づき説明する。なお、図３において実施の形態１と同一の要素に同一の符号を付し、その説明を省略する。

実施の形態３は、実施の形態１における前述の回避手段を変更したものである。この実施の形態に係る回避手段はカプラーリング３の端面とシール部材２６の端面とが所定寸法離れるように第２内輪２３のインナー側端面に対向するカプラーリング３の端面部分に突出部３０１を形成した構成である。この突出部３０１は、図３に示すように、カプラーリング３の外周側スプライン３２の端面を斜めにカットすることにより、第２内輪２３のインナー側端面に対向するカプラーリング３の端面部分を突出する形状としたものである。このように構成すると、組み付けた状態においてシール部材２６の端面とカプラーリング３の外周側スプライン３２の端面とが対面する状態となっていても、両者は所定の寸法離れた状態に置かれる。したがって、シール部材２６の端面がカプラーリング３の外周側スプライン３２の端面により干渉されることがない。

以上のように構成された実施の形態３によれば、実施の形態２の場合と比較して、突出部を形成する端面が対向する端面の反対側に変わった点が異なるのみであるので、実施の形態２の場合と同様の効果を奏することができる。

（変型例）
上記実施の形態は、次のように変形することができる。
（１）各実施の形態において、転がり軸受２としての複列円錐ころ軸受の第１内輪を軸部１１と一体化した構成としてもよい。

（２）また、各実施の形態における複列円錐ころ軸受は、比較的大型の車両に適するが一般的によく用いられる複列の玉軸受に変更することも可能である。
（３）実施の形態２及び実施の形態３において、突出部２３１、３０１は、前述のように、シール部材２６の端面とカプラーリング３の外周側スプラインの端面との間に所定の間隔を採ることができるものであって、カプラーリング３からの軸方向の押圧力を第２内輪２３に確実に伝達できるものであればよい。したがって、各突出部２３１、３０１の形状は、前述の形状に拘泥されるものではなく、例えば、実施の形態２において、突出部２３１を段状に形成せずに実施の形態３のように角部をカット状に形成して突出させるようにしてもよい。同様に、実施の形態３において、突出部３０１を実施の形態２のように段状に突出させるようにしてもよい。

実施の形態１に係る車輪用軸受装置の断面図である。実施の形態２に係る車輪用軸受装置の要部断面図である。実施の形態３に係る車輪用軸受装置の要部断面図である。

符号の説明

ｄ１…（カプラーリングの）外周直径、ｄ２…（内輪の肩部の）直径、１…内軸、２…転がり軸受、３…カプラーリング、４…駆動軸、１５…かしめ部、１６…中心孔、２１…外輪、２３ｃ…肩部、２４…内輪、２６…シール部材、２３１、３０１…突出部。

Claims

外輪、内輪、転動体及びシール部材を有する転がり軸受と、中心に駆動軸を支持する中心孔を備えるとともに、外周に転がり軸受の内輪を嵌入して転がり軸受を装着した内軸と、内軸の軸端に固定されたカプラーリングと、内軸の軸端をかしめることによりカプラーリング及び転がり軸受を内軸の軸方向に固定するかしめ部と、前記カプラーリングの端面と転がり軸受のシール部材の端面との干渉を回避する回避手段とを備えていることを特徴とする車輪用軸受装置。
前記回避手段は、カプラーリングの外周直径を前記内輪の肩部の直径より小さくした構成であることを特徴とする請求項１記載の車輪用軸受装置。
前記回避手段は、カプラーリングの端面と転がり軸受のシール部材の端面とが所定寸法離れるように、前記内輪に対向するカプラーリングの端面又は前記内輪の端面に突出部を形成した構成であることを特徴とする請求項１記載の車輪用軸受装置。