JP2007261577A - 駆動車輪用軸受装置及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】塑性結合により、装置の軽量・コンパクト化を図ると共に、耐久性を向上させた駆動車輪用軸受装置の製造方法を提供する。
【解決手段】受け台Ｂに内方部材８を載置し、マンドレルＭをインボード側からアウトボード側方向に挿入することによって、その押込力でハブ輪１のインロウ部１ｂが、外側継手部材１４の肩部１６と受け台Ｂとで軸方向に圧縮され、この状態で嵌合部１７ｂ（クロスハッチング部）を拡径させるため、塑性結合後も圧縮応力が残留することになる。したがって、こうした塑性結合の際に、インロウ部１ｂと肩部１６との突き合せ部に軸方向のすきまは発生せず、軸受部２の内部すきまは当初設定した負すきまを維持することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、自動車等の駆動車輪を支持する駆動車輪用軸受装置及びその製造方法に関するもので、特に、ハブ輪と等速自在継手と複列の転がり軸受とをユニット化した駆動車輪用軸受装置及びその製造方法に関する。
ＦＲ車の後輪、ＦＦ車の前輪、あるいは４ＷＤ車の全輪といった自動車の駆動輪は、駆動車輪用軸受装置により懸架装置に支持する。近年、駆動車輪用軸受装置は軽量・コンパクト化を狙って、ハブ輪と等速自在継手と軸受部とをユニット化する傾向にある。
図６は従来の駆動車輪用軸受装置を示す縦断面図で、ハブ輪５０と、軸受部６０と、等速自在継手７０とをユニット化して構成している。ハブ輪５０は車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ５１を一体に有し、この車輪取付フランジ５１の円周等配位置には車輪を固定するためのハブボルト５２を植設している。
軸受部６０は外方部材６１と内方部材６２と複列の転動体６３、６３とからなり、外方部材６１は外周に車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ６４を一体に有し、内周には複列の転走面６１ａ、６１ａを形成している。一方、内方部材６２は、前記した外方部材６１の転走面６１ａ、６１ａに対向する複列の転走面５０ａ、７１ａを形成している。この一方の転走面５０ａはハブ輪５０の外周に一体形成し、他方の転走面７１ａは等速自在継手７０の外側継手部材７１の外周に一体形成している。複列の転動体６３、６３をこれら転走面６１ａ、５０ａと６１ａ、７１ａ間にそれぞれ収容し、保持器６５、６５で転動自在に保持している。この場合、内方部材６２はハブ輪５０と外側継手部材７１を指す。軸受部６０の端部にはシール６６、６７を装着し、軸受内部に封入した潤滑グリースの漏洩と、外部からの雨水やダスト等の侵入を防止している。
等速自在継手７０は外側継手部材７１と図示しない継手内輪、ケージ、およびトルク伝達ボールとからなる。外側継手部材７１はカップ状のマウス部７２と、このマウス部７２から軸方向に延びる軸部７３を有し、マウス部７２の内周には軸方向に延びる曲線状のトラック溝７２ａを形成している。
中空に形成した外側継手部材７１の軸部７３をハブ輪５０に内嵌すると共に、ハブ輪５０の内周面に凹凸部５３を形成し、軸部７３を拡径してこの凹凸部５３に食い込ませ、その嵌合部を加締めてハブ輪５０と外側継手部材７１とを塑性結合させている。
前述の従来の駆動車輪用軸受装置では、セレーション等のトルク伝達手段に比べ嵌合部の緩みを防止でき、かつ嵌合部の摩耗を抑制することができるため、装置の耐久性と操縦安定性を向上させることができる。また、この結合部はトルク伝達手段と、ハブ輪と外側継手部材の結合手段とを併せ持つため、締結ナット等の固定手段が不要となり装置の一層の軽量・コンパクト化が達成できる。
特開２００１−１８６０５号公報
しかしながら、こうした駆動車輪用軸受装置において、車両旋回時に過大な曲げモーメント荷重が生じた時、ハブ輪と外側継手部材との突き合せ部が節となって繰り返し曲げ荷重を受けることになる。この時、ハブ輪のインロウ部と外側継手部材の軸部、特に軸部の隅部に過大な応力が発生し、耐久性が低下する恐れがあった。また、繰り返し曲げ荷重によって、インロウ部や軸部が変形し、突合せ部に異常摩耗が発生する恐れがある。この摩耗によって摩耗粉が軸受内部に混入して寿命低下を招来する恐れもあった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、塑性結合により、装置の軽量・コンパクト化を図ると共に、こうした過大応力や摩耗の発生を抑制し、耐久性を向上させた駆動車輪用軸受装置及びその製造方法を提供することを目的としている。
係る目的を達成すべく、本発明は、車輪取付フランジを一端に有するハブ輪と、カップ状のマウス部、このマウス部の底部をなす肩部、この肩部から軸方向に延びる軸部をそれぞれ一体に有する外側継手部材を備える等速自在継手と、車体に対して車輪を回転自在に支承する複列の転がり軸受とをユニット化し、この複列の転がり軸受における内側転走面のうち一方を前記ハブ輪の外周面に、他方を前記外側継手部材の外周面にそれぞれ形成し、前記ハブ輪の端面を前記外側継手部材の肩部に衝合させて両部材を嵌合し、この嵌合部で、前記ハブ輪の内周面に硬化させた凹凸部を形成し、この凹凸部に前記外側継手部材の嵌合部を拡径させて食い込ませることにより、前記ハブ輪と前記外側継手部材とを一体に塑性結合した駆動車輪用軸受装置の製造方法において、前記内方部材を受け台に載置する工程と、マンドレルを前記内方部材のインボード側からアウトボード側方向に挿入して前記嵌合部を拡径させる工程を備えた構成を採用した。
また、本発明は、車輪取付フランジを一端に有するハブ輪と、カップ状のマウス部、このマウス部の底部をなす肩部、この肩部から軸方向に延びる軸部をそれぞれ一体に有する外側継手部材を備える等速自在継手と、車体に対して車輪を回転自在に支承する複列の転がり軸受とをユニット化し、この複列の転がり軸受における内側転走面のうち一方を前記ハブ輪の外周面に、他方を前記外側継手部材の外周面にそれぞれ形成し、前記ハブ輪の端面を前記外側継手部材の肩部に衝合させて両部材を嵌合し、この嵌合部で、前記ハブ輪の内周面に硬化させた凹凸部を形成し、この凹凸部に前記外側継手部材の嵌合部を拡径させて食い込ませることにより、前記ハブ輪と前記外側継手部材とを一体に塑性結合した駆動車輪用軸受装置において、受け台に前記内方部材を載置し、マンドレルを前記内方部材のインボード側からアウトボード側方向に挿入することによって、前記嵌合部を拡径させたことを特徴とする。
本発明の駆動車輪用軸受装置の製造方法は、受け台に内方部材を載置し、マンドレルをインボード側からアウトボード側方向に挿入することによって、その押込力でハブ輪のインロウ部が、外側継手部材の肩部と受け台とで軸方向に圧縮され、この状態で嵌合部を拡径させるため、塑性結合後も圧縮応力が残留することになる。したがって、こうした塑性結合の際に、インロウ部と肩部との突き合せ部に軸方向のすきまは発生せず、軸受部の内部すきまは当初設定した負すきまを維持することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係る駆動車輪用軸受装置の実施形態を示す縦断面図である。
この駆動車輪用軸受装置は、ハブ輪１と、複列の転がり軸受２と、等速自在継手３とをユニット化して構成している。なお、以下の説明では、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（図面左側）、中央寄り側をインボード側（図面右側）という。
ハブ輪１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車輪取付フランジ４を一体に有している。ハブ輪１の内周面には凹凸部５を形成し、熱処理によって表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層１０を形成する（図中クロスハッチングにて示す）。熱処理としては、局部加熱ができ、硬化層深さの設定が比較的容易にできる高周波誘導加熱による焼入れが好適である。
なお、凹凸部５は、図２に示すような複数列の溝を直交させた形状を例示することができる。（ａ）は互いに傾斜した螺旋溝６で、（ｂ）は軸方向溝と独立した環状溝との交叉溝６’でアヤメローレット状を形成することができる。また、凹凸部５の凸部は良好な食い込み性を確保するために、三角形状等の尖塔形状に形成する。
複列の転がり軸受２は、外方部材７と内方部材８と複列の転動体９、９とからなり、外方部材７は外周に車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ７ａを一体に有し、内周には複列の外側転走面７ｂ、７ｂを形成している。一方、内方部材８は、ハブ輪１と後述する外側継手部材１４を指し、外方部材７の外側転走面７ｂ、７ｂに対向するアウトボード側の内側転走面１ａをハブ輪１の外周に、またインボード側の内側転走面１４ａを外側継手部材１４の外周にそれぞれ形成している。複列の転動体９、９をこれら転走面７ｂ、１ａと７ｂ、１４ａ間にそれぞれ収容し、保持器１１、１１で転動自在に保持している。複列の転がり軸受２の端部にはシール１２、１３を装着し、軸受内部に封入した潤滑グリースの漏洩と、外部からの雨水やダスト等の侵入を防止している。
ハブ輪１において、図３（ａ）に示すように、シール１２のシールリップが摺接するシールランド部１８、内側転走面１ａ、および外側継手部材１４の肩部１６と当接するインロウ部１ｂの表面、さらにはこのインロウ部１ｂの端面１９に高周波焼入れによって硬化層１０’を形成している（図中クロスハッチングにて示す）。
図３（ｂ）にインロウ部１ｂの端部を拡大して示しているが、硬化層１０’は端面１９およびインロウ部１ｂの端部内径にまで一部達するように設定している。これによって、円筒面で嵌合するインロウ部１ｂと後述する外側継手部材１４の小径段部１７ａとの摩耗を抑制することができる。さらに、インロウ部１ｂの端面１９には、内径側にグリース溜まり部２０を形成している。ここでは端面１９に凹部を形成した形状を例示しているが、これに限らず、例えば内径側に大きな面取りを形成してグリース溜まり部としても良い。ここで複列の転がり軸受２は転動体９、９をボールとした複列アンギュラ玉軸受を例示したが、これに限らず転動体に円すいころを使用した複列円すいころ軸受であっても良い。
ハブ輪の端面と外側継手部材の肩部との衝合面にグリースを介在させたので、突き合せ部の摩耗を抑制すると共に、外側継手部材を介してトルクを伝達する際、外側継手部材の軸部が捩じれ、ハブ輪の端面との間で相対滑り音、所謂スティックスリップ音が発生するのを抑制することができる。また、ハブ輪の端面にグリース溜まり部を設けることによって、摩耗とスティックスリップ音発生をさらに抑制することができる。
ハブ輪の内側転走面から軸方向に延びる円筒状のインロウ部を形成し、このインロウ部を含み、内側転走面から端面に至る表面に硬化層を形成したので、過大な曲げモーメント荷重においても充分な耐久性を有すると共に、繰り返し曲げ荷重で端面が摩耗し、その摩耗粉が軸受内部に侵入して軸受寿命を低下させることはない。また、ハブ輪の端面からインロウ部の端部内径に至る表面に硬化層を形成すれば、このインロウ部と円筒面で嵌合する外側継手部材の軸部との摩耗が抑制される。
等速自在継手３は外側継手部材１４と図示しない継手内輪、ケージ、およびトルク伝達ボールとを備えている。外側継手部材１４はカップ状のマウス部１５と、このマウス部１５の底部をなす肩部１６と、この肩部１６から軸方向に延びる軸部１７を有し、マウス部１５の内周には軸方向に延びる曲線状のトラック溝１５ａを形成している。
外側継手部材１４を中空に形成し、この肩部１６の外周には前記した内側転走面１４ａを形成している。また、外側継手部材１４の軸部１７は小径段部１７ａと嵌合部１７ｂを有している。小径段部１７ａに圧入したハブ輪１のインロウ部１ｂの端面１９を、外側継手部材１４の肩部１６に突合せ、嵌合部１７ｂをハブ輪１に内嵌する。その後この嵌合部１７ｂの内径にマンドレルを挿入・抜脱させる等、適宜な手段で嵌合部１７ｂを拡径してハブ輪１の凹凸部５に食い込ませ、ハブ輪１と外側継手部材１４とを塑性結合させる。これにより、この結合部はトルク伝達手段と、ハブ輪１と外側継手部材１４の結合手段とを併せ持つため、従来のセレーション等のトルク伝達手段をハブ輪１や外側継手部材１４に形成する必要はなく、また、締結ナット等の固定手段も不要となるため、装置の一層の軽量・コンパクト化を実現することができる。また、こうした塑性結合によって装置の軽量・コンパクト化が図れると共に、車両旋回時に過大な曲げモーメント荷重が生じても、外側継手部材の軸部、また軸部の隅部に過大な応力が発生するのを抑制することができ、充分な耐久性を有している。
また、図４（ａ）（ｂ）に示すように、受け台Ｂに内方部材８を載置し、マンドレルＭをインボード側からアウトボード側方向に挿入することによって、その押込力でハブ輪１のインロウ部１ｂが、外側継手部材１４の肩部１６と受け台Ｂとで軸方向に圧縮され、この状態で嵌合部１７ｂ（クロスハッチング部）を拡径させるため、塑性結合後も圧縮応力が残留することになる。したがって、こうした塑性結合の際に、インロウ部１ｂと肩部１６との突き合せ部に軸方向のすきまは発生せず、軸受部２の内部すきまは当初設定した負すきまを維持することができる。
外側継手部材１４において、図５に示すように、マウス部１５の内周に形成したトラック溝１５ａと、シール１３が摺接するシールランド部２１から転走面１４ａ、および軸部１７の小径段部１７ａに亙って表面に硬化層１０”を形成している。硬化処理として高周波誘導加熱による焼入れが好適である。また、拡径する嵌合部１７ｂは、鍛造後の素材表面硬さ２４ＨＲＣ以下の未焼入れ部とし、前記したハブ輪１の凹凸部５の表面硬さ５４〜６４ＨＲＣとの硬度差を３０ＨＲＣ以上に設定するのが好ましい。これにより、嵌合部１７ｂが凹凸部５に容易に、かつ深く食い込み、凹凸部５の先端が潰れることなく強固に両者を塑性結合することができる。
車両旋回時に過大な曲げモーメント荷重が生じた時、ハブ輪１と外側継手部材１４との突き合せ部が節となって繰り返し曲げ荷重を受けることになる。この時、ハブ輪１のインロウ部１ｂと外側継手部材１４の軸部１７、特に小径段部１７ａの隅部２２には過大な応力が発生し、耐久性が低下する恐れがある。また、繰り返し曲げ荷重によって、インロウ部１ｂや小径段部１７ａが変形して突合せ部に異常摩耗が発生し、軸受内部にその摩耗粉が混入して寿命低下を招来する恐れもある。しかし、本実施形態のように、内側転走面１４ａから隅部２２を含む小径段部１７ａの表面に硬化層１０”を形成することによって、捩じりトルクに対して強度、耐久性が向上すると共に、繰り返し曲げ荷重によってインロウ部１ｂと肩部１６の突き合せ部に相対滑りが生じても、摩耗の発生を抑制することができる。
図示はしていないが、中空状の外側継手部材１４の内径にエンドキャップを装着して、マウス部１５に封入された潤滑グリースの外部への漏洩と外部からのダスト侵入を防止している。
ハブ輪１のインロウ部１ｂと外側継手部材１４の小径段部１７ａは、それぞれ円筒面で嵌合し、繰り返し曲げ荷重に対して充分な剛性を有している。通常、嵌合するためのこの種のインロウ部には０．５〜１．０ｍｍの径方向すきまを設け、組込みの際の案内面とするのが一般的であるが、本実施形態では、組込み性を若干犠牲にし、この径方向すきまを可能な限り小さく設定している。インロウ部１ｂや小径段部１７ａの加工の工程能力、および耐久試験結果から、この嵌合部の径方向すきまを若干の締代も含む０．５ｍｍ〜−０．１ｍｍ、好ましくは０．３５〜−０．０５ｍｍに設定すれば耐久性向上に効果的であることを検証した。
ハブ輪のインロウ部と外側継手部材の軸部との径方向すきまを０．５ｍｍ以下に設定した。これにより、繰り返し曲げ荷重に対し、インロウ部の変形を抑制し、その荷重を円筒面で確実に受けることができるので、装置の耐久性を格段に向上させることができる。
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
本発明に係る駆動車輪用軸受装置の製造方法は、ハブ輪と等速自在継手と複列の転がり軸受とをユニット化した駆動車輪用軸受装置の製造方法に適用できる。
本発明に係る駆動車輪用軸受装置の実施形態を示す縦断面図である。 （ａ）は本発明に係るハブ輪の凹凸部形状を示す縦断面図で、互いに傾斜した螺旋溝で構成したアヤメローレット形状を示す。 （ｂ）は同上、軸方向溝と独立した環状溝との交叉溝で構成したアヤメローレット形状を示す。 （ａ）は、本発明に係る駆動車輪用軸受装置のハブ輪の縦断面図である。 （ｂ）は、（ａ）の要部拡大断面図である。 （ａ）は、本発明に係る駆動車輪用軸受装置の塑性結合方法を示す説明図である。 （ｂ）は、（ａ）の要部拡大図である。 本発明に係る駆動車輪用軸受装置の外側継手部材の縦断面図である。 従来の駆動車輪用軸受装置を示す縦断面図である。
符号の説明
１・・・・・・・・・・・・ハブ輪
１ａ、１４ａ・・・・・・・内側転走面
１ｂ・・・・・・・・・・・インロウ部
２・・・・・・・・・・・・複列の転がり軸受
３・・・・・・・・・・・・等速自在継手
４・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
５・・・・・・・・・・・・凹凸部
６、６’・・・・・・・・・・溝
７・・・・・・・・・・・・外方部材
７ａ・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
７ｂ・・・・・・・・・・・外側転走面
８・・・・・・・・・・・・内方部材
９・・・・・・・・・・・・転動体
１０、１０’、１０”・・・・硬化層
１１・・・・・・・・・・・保持器
１２、１３・・・・・・・・シール
１４・・・・・・・・・・・外側継手部材
１５・・・・・・・・・・・マウス部
１５ａ・・・・・・・・・・トラック溝
１６・・・・・・・・・・・肩部
１７・・・・・・・・・・・軸部
１７ａ・・・・・・・・・・小径段部
１７ｂ・・・・・・・・・・嵌合部
１８、２１・・・・・・・・シールランド部
１９・・・・・・・・・・・端面
２０・・・・・・・・・・・グリース溜まり部
２２・・・・・・・・・・・隅部
５０・・・・・・・・・・・ハブ輪
５０ａ、６１ａ、７１ａ・・転走面
５１・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
５２・・・・・・・・・・・ハブボルト
５３・・・・・・・・・・・凹凸部
６０・・・・・・・・・・・軸受部
６１・・・・・・・・・・・外方部材
６２・・・・・・・・・・・内方部材
６３・・・・・・・・・・・転動体
６４・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
６５・・・・・・・・・・・保持器
６６、６７・・・・・・・・シール
７０・・・・・・・・・・・等速自在継手
７１・・・・・・・・・・・外側継手部材
７２・・・・・・・・・・・マウス部
７２ａ・・・・・・・・・・トラック溝
７３・・・・・・・・・・・軸部
Ｂ・・・・・・・・・・・・受け台
Ｍ・・・・・・・・・・・・マンドレル

Claims (2)

  1. 車輪取付フランジを一端に有するハブ輪と、カップ状のマウス部、このマウス部の底部をなす肩部、この肩部から軸方向に延びる軸部をそれぞれ一体に有する外側継手部材を備える等速自在継手と、車体に対して車輪を回転自在に支承する複列の転がり軸受とをユニット化し、この複列の転がり軸受における内側転走面のうち一方を前記ハブ輪の外周面に、他方を前記外側継手部材の外周面にそれぞれ形成し、前記ハブ輪の端面を前記外側継手部材の肩部に衝合させて両部材を嵌合し、この嵌合部で、前記ハブ輪の内周面に硬化させた凹凸部を形成し、この凹凸部に前記外側継手部材の嵌合部を拡径させて食い込ませることにより、前記ハブ輪と前記外側継手部材とを一体に塑性結合した駆動車輪用軸受装置の製造方法において、
    前記内方部材を受け台に載置する工程と、マンドレルを前記内方部材のインボード側からアウトボード側方向に挿入して前記嵌合部を拡径させる工程を備えたことを特徴とする駆動車輪用軸受装置の製造方法。
  2. 車輪取付フランジを一端に有するハブ輪と、カップ状のマウス部、このマウス部の底部をなす肩部、この肩部から軸方向に延びる軸部をそれぞれ一体に有する外側継手部材を備える等速自在継手と、車体に対して車輪を回転自在に支承する複列の転がり軸受とをユニット化し、この複列の転がり軸受における内側転走面のうち一方を前記ハブ輪の外周面に、他方を前記外側継手部材の外周面にそれぞれ形成し、前記ハブ輪の端面を前記外側継手部材の肩部に衝合させて両部材を嵌合し、この嵌合部で、前記ハブ輪の内周面に硬化させた凹凸部を形成し、この凹凸部に前記外側継手部材の嵌合部を拡径させて食い込ませることにより、前記ハブ輪と前記外側継手部材とを一体に塑性結合した駆動車輪用軸受装置において、
    受け台に前記内方部材を載置し、マンドレルを前記内方部材のインボード側からアウトボード側方向に挿入することによって、前記嵌合部を拡径させたことを特徴とする駆動車輪用軸受装置。
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