JP2007290591A - Bearing device for driving wheel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車等の車両の駆動車輪を回転自在に支承する駆動車輪用軸受装置に関するもので、詳しくは、軸受部と等速自在継手とを着脱自在にユニット化すると共に、トルク伝達部の形状・寸法を厳密に規制せずに周方向のがたつきを抑え、信頼性と操縦安定性を図った駆動車輪用軸受装置に関する。 The present invention relates to a drive wheel bearing device that rotatably supports a drive wheel of a vehicle such as an automobile. Specifically, the bearing unit and a constant velocity universal joint are detachably unitized, and the torque transmission unit The present invention relates to a bearing device for a drive wheel that suppresses rattling in the circumferential direction without strictly regulating the shape and dimensions, and achieves reliability and steering stability.
自動車等の車両のエンジン動力を車輪に伝達する動力伝達装置は、エンジンから車輪へ動力を伝達すると共に、悪路走行時における車両のバウンドや車両の旋回時に生じる車輪からの径方向や軸方向変位、およびモーメント変位を許容する必要があるため、エンジン側と駆動車輪側との間に介装されるドライブシャフトの一端を摺動型の等速自在継手を介してディファレンシャルに連結し、他端を固定型の等速自在継手を含む駆動車輪用軸受装置を介して車輪に連結している。 A power transmission device that transmits engine power of a vehicle such as an automobile to a wheel transmits power from the engine to the wheel, and also causes radial or axial displacement from the wheel that occurs when the vehicle bounces or turns when traveling on a rough road. In addition, one end of the drive shaft that is interposed between the engine side and the drive wheel side is connected to the differential through a sliding type constant velocity universal joint, and the other end is It is connected to the wheel via a drive wheel bearing device including a fixed type constant velocity universal joint.
この駆動車輪用軸受装置として従来から種々の構造のものが提案されているが、例えば図8に示すようなものが知られている。この駆動車輪用軸受装置は、駆動輪(図示せず)を一端部に装着するハブ輪51と、このハブ輪51を回転自在に支承する複列の転がり軸受52、およびハブ輪51に連結され、ドライブシャフト(図示せず)の動力をハブ輪51に伝達する固定型の等速自在継手53を備えている。
Various types of drive wheel bearing devices have been proposed in the past. For example, a device as shown in FIG. 8 is known. This bearing device for a drive wheel is connected to a
ハブ輪51は、一端部に駆動輪を取り付けるための車輪取付フランジ54を一体に有し、外周に内側転走面51aと、この内側転走面51aから軸方向に延びる円筒状の小径段部51bが形成されている。複列の転がり軸受52は、外周に懸架装置(図示せず)に固定される車体取付フランジ55bを一体に有し、内周に複列の外側転走面55a、55aが形成された外方部材55と、この外方部材55に複列のボール56、56を介して内挿された内方部材57とからなる。
The
内方部材57は、ハブ輪51と、このハブ輪51の小径段部51bに圧入され、外周に内側転走面58aが形成された別体の内輪58とからなる。そして、ハブ輪51の小径段部51bの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部51cにより、ハブ輪51に対して内輪58が軸方向に固定されている。
The
等速自在継手53は、カップ状のマウス部59と、このマウス部59の底部をなす肩部60と、この肩部60から軸方向に延びる軸部61とを一体に有する外側継手部材62を備えている。そして、ハブ輪51にこの外側継手部材62がトルク伝達可能に内嵌されている。すなわち、ハブ輪51の内周に雌スプライン63が形成されると共に、外側継手部材62の軸部61の外周に雄スプライン64が形成され、両スプライン63、64が噛合されている。
The constant velocity
ハブ輪51の内周面の外端部には係止段部65が形成されると共に、この係止段部65に対応する軸部61の先端部には係止溝66が形成され、この係止溝66に予め止め輪67が装着されている。外側継手部材62の軸部61がハブ輪51に内嵌される際、止め輪67が縮径しながら雌スプライン63内を通過する。そして、ハブ輪51の加締部51cと肩部60との間に軸方向のすきまが残存する位置で止め輪67が係止段部65に整合し、この状態で、その直径が弾性的に復元して止め輪67が係止段部65と係止溝66との間に掛け渡し自在となり、ハブ輪51と外側継手部材62とが軸方向に分離可能に結合されている。また、外側継手部材62の肩部60にはシールリング68が外嵌され、このシールリング68のリップが加締部51cの内端面に当接し、加締51cと肩部60とのすきまを塞いでいる。
A
ここで、雄スプライン64は、内端側に向う程円周方向に関する幅が広くなるテーパスプライン歯とされている。一方、雌スプライン63は、外端側に向う程円周方向に関する幅が広くなるテーパスプライン歯とされている。そして、雄スプライン64が雌スプライン63に挿入されるに伴って歯面が密着して円周方向にがたつきなく係合される。
Here, the
さらに、ハブ輪51の開口部に塞ぎ部材となるキャップ69が装着されている。このキャップ69の中心部には円形の通孔69aが形成されると共に、軸部61の外端面の中心部にねじ孔61aが形成されている。そして、通孔69aに挿通されたボルト70をねじ孔61aに螺合し緊締されている。これにより、ボルト70にはキャップ69の弾性変形に基いて軸力が付与されたままの状態となるため、ボルト70が不用意に緩むのを防止すると共に、両スプライン63、64の係合部の円周方向がたつきを一層防止することができる。
Further, a
こうした車両の駆動輪には、エンジン低速回転時、例えば車両発進時に、エンジンから摺動型の等速自在継手(図示せず)を介して大きなトルクが負荷され、ドライブシャフトに捩じれが生じることが知られている。その結果、このドライブシャフトを支持する複列の転がり軸受52の内方部材57にも捩じれが生じることになる。このようにドライブシャフトに大きな捩じれが発生しても、ここでは、ハブ輪51の雌スプライン63と、ハブ輪51に内嵌される軸部61の雄スプライン64との間の円周方向がたつきを防止したので、耳障りな歯打ち音の発生を長期間に亘って防止することができる。
こうした従来の駆動車輪用軸受装置は、両スプライン63、64をテーパスプライン歯として楔状に係合させることにより、係合部における円周方向がたつきを防止し、耳障りな歯打ち音の発生を長期間に亘って防止することができる特徴を有している。然しながら、軸部61の雄スプライン64は、例えば、転造による仕上げ加工を前提としているため、大きなテーパ角を形成することは困難で、0.75〜1.25°範囲が限界である。このテーパ角が小さいほど寸法精度のバラツキが雄スプライン64の軸方向の係合位置を変化させ、ひいては、車輪取付フランジ54と等速自在継手53のセンターとの距離を大きく変化させることになり、車両駆動系の特性上好ましくない。
In such a conventional drive wheel bearing device, both the
また、両スプライン64、63の楔効果によるハブ輪51の膨張が軸受すきまに影響するため、ボルト70によって軸方向に大きな軸力を与えることはできない。さらには、逆にテーパ角を大きくすると、トルク伝達時に両スプライン64、63の係合部に発生する軸方向の離反力が増加するため、締結部の信頼性や強度に悪影響し、係合部から異音が発生することになり好ましくない。
Further, since the expansion of the
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、分解・組立時の作業性を向上させて低コスト化を図ると共に、係合部の周方向ガタをなくして信頼性と操縦安定性を図った駆動車輪用軸受装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such circumstances, and improves the workability at the time of disassembling / assembling to reduce the cost, and eliminates the backlash in the circumferential direction of the engaging portion, thereby improving reliability and steering stability. An object of the present invention is to provide a bearing device for a drive wheel that achieves the above.
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項1記載の発明は、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、前記両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、等速自在継手を構成し、前記ハブ輪にねじ手段を介して軸方向に分離可能に結合された外側継手部材とを備え、この外側継手部材が、カップ状のマウス部と、このマウス部の底部をなす肩部と、この肩部から軸方向に延びる軸部とを一体に有し、この軸部が前記ハブ輪にトルク伝達手段を介して内嵌された駆動車輪用軸受装置において、前記トルク伝達手段が、前記軸部の外周に凸歯が複数等配されて形成された嵌合プロファイルと、この嵌合プロファイルに対応し、前記ハブ輪の内周に、前記凸歯に係合する断面アリ溝状の凹溝が複数等配されて形成された嵌合プロファイルとで構成され、前記凸歯が断面略台形に形成され、所定の圧力角を有すると共に、その歯面に軸心に対し軸方向に所定の傾斜角が形成され、前記肩部から軸部の凸歯に亙って高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に所定の硬化層が形成されている。
In order to achieve the object, the invention according to
このように、一端部に車輪取付フランジを一体に有するハブ輪と複列の転がり軸受および等速自在継手がねじ手段を介して着脱自在にユニット化され、ハブ輪に対して等速自在継手がトルク伝達手段を介して結合された駆動車輪用軸受装置において、トルク伝達手段が、軸部の外周に凸歯が複数等配されて形成された嵌合プロファイルと、この嵌合プロファイルに対応し、ハブ輪の内周に、凸歯に係合する断面アリ溝状の凹溝が複数等配されて形成された嵌合プロファイルとで構成され、凸歯が断面略台形に形成され、所定の圧力角を有すると共に、その歯面に軸心に対し軸方向に所定の傾斜角が形成され、肩部から軸部の凸歯に亙って高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に所定の硬化層が形成されているので、過度の圧入力を必要とせず、容易に挿入の最終段階で周方向のガタがない強固な嵌合状態を得ることができると共に、熱処理変形による係合部の組合せ公差幅を抑え、かつ、トルク伝達時に凸歯および凹溝の係合部に発生する径方向外方の分力を抑制することができる。 As described above, the hub wheel integrally having the wheel mounting flange at one end, the double row rolling bearing and the constant velocity universal joint are detachably unitized through the screw means, and the constant velocity universal joint is connected to the hub wheel. In the drive wheel bearing device coupled through the torque transmission means, the torque transmission means corresponds to the fitting profile formed by arranging a plurality of convex teeth on the outer periphery of the shaft portion, and the fitting profile. It is composed of a fitting profile formed by arranging a plurality of concave grooves having a cross-sectional dovetail shape engaging with the convex teeth on the inner periphery of the hub wheel, and the convex teeth are formed in a substantially trapezoidal cross section with a predetermined pressure. A predetermined inclination angle is formed on the tooth surface in the axial direction with respect to the axial center, and the surface hardness is predetermined in the range of 58 to 64 HRC by induction hardening from the shoulder portion to the convex teeth of the shaft portion. As the hardened layer is formed, excessive There is no need for input, and it is possible to easily obtain a strong fitting state with no play in the circumferential direction at the final stage of insertion, while suppressing the combined tolerance range of the engaging portions due to heat treatment deformation, and projecting during torque transmission It is possible to suppress the radially outward component force generated at the engaging portions of the teeth and the groove.
好ましくは、請求項2に記載の発明のように、前記凸歯および凹溝の歯面における圧力角が0〜−30°の範囲に設定されていれば、トルク伝達時においてハブ輪の膨張量と係合部に発生する離反力の増大を効果的に抑制することができる。
Preferably, as in the invention described in
さらに好ましくは、請求項3に記載の発明のように、前記凸歯および凹溝の歯面における傾斜角が2〜7°の範囲に設定されていれば、歯面の組合せ公差幅を±1mm以下に抑えることができ、肩部と加締部の端面との軸方向すきまを確保することができる。
More preferably, as in the invention described in
また、請求項4に記載の発明のように、前記小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部により、前記ハブ輪に対して前記内輪が軸方向に固定されると共に、前記肩部と加締部の端面との間に所定の軸方向すきまが介在するように前記外側継手部材の軸部が前記嵌合プロファイルを介して前記ハブ輪に嵌合されていれば、セルフリテイン構造を提供することができ、ねじ手段を強固に緊締することなく軸受予圧を長期間維持することができると共に、外側継手部材に大きなトルクが負荷され捩じれが生じても、スティックスリップ音が発生することはない。 According to a fourth aspect of the present invention, the inner ring is fixed in the axial direction with respect to the hub ring by a caulking portion formed by plastically deforming the end portion of the small diameter step portion radially outward. The shaft portion of the outer joint member is fitted to the hub wheel via the fitting profile such that a predetermined axial clearance is interposed between the shoulder portion and the end surface of the crimping portion. Thus, a self-retaining structure can be provided, the bearing preload can be maintained for a long time without firmly tightening the screw means, and even if a large torque is applied to the outer joint member and the torsion occurs, the stick There is no slip noise.
また、請求項5に記載の発明のように、前記ハブ輪における嵌合プロファイルの凹溝に高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に所定の硬化層が形成されていれば、凸歯との係合部の強度向上により軽量化ができると共に、耐摩耗性が向上し、長期間に亙って耐久性を確保することができる。 Further, as in the fifth aspect of the present invention, if a predetermined hardened layer is formed in the concave groove of the fitting profile in the hub wheel by induction hardening in a range of 58 to 64 HRC, convex teeth Thus, the weight of the engaging portion can be reduced, the wear resistance can be improved, and the durability can be ensured over a long period of time.
本発明に係る駆動車輪用軸受装置は、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、前記両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、等速自在継手を構成し、前記ハブ輪にねじ手段を介して軸方向に分離可能に結合された外側継手部材とを備え、この外側継手部材が、カップ状のマウス部と、このマウス部の底部をなす肩部と、この肩部から軸方向に延びる軸部とを一体に有し、この軸部が前記ハブ輪にトルク伝達手段を介して内嵌された駆動車輪用軸受装置において、前記トルク伝達手段が、前記軸部の外周に凸歯が複数等配されて形成された嵌合プロファイルと、この嵌合プロファイルに対応し、前記ハブ輪の内周に、前記凸歯に係合する断面アリ溝状の凹溝が複数等配されて形成された嵌合プロファイルとで構成され、前記凸歯が断面略台形に形成され、所定の圧力角を有すると共に、その歯面に軸心に対し軸方向に所定の傾斜角が形成され、前記肩部から軸部の凸歯に亙って高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に所定の硬化層が形成されているので、過度の圧入力を必要とせず、容易に挿入の最終段階で周方向のガタがない強固な嵌合状態を得ることができると共に、熱処理変形による係合部の組合せ公差幅を抑え、かつ、トルク伝達時に凸歯および凹溝の係合部に発生する径方向外方の分力を抑制することができる。 A bearing device for a driving wheel according to the present invention integrally has an outer member having a double row outer raceway formed on the inner periphery and a wheel mounting flange for mounting a wheel on one end, and a shaft on the outer periphery. A hub ring formed with a cylindrical small-diameter step portion extending in the direction, and at least one inner ring press-fitted into the small-diameter step portion of the hub ring, and the inner side of the double row facing the outer rolling surface of the double row An inner member in which a rolling surface is formed, a double-row rolling element that is rotatably accommodated between the both rolling surfaces, and a constant velocity universal joint are configured, and a screw means is attached to the hub wheel. An outer joint member coupled in an axially separable manner, the outer joint member comprising a cup-shaped mouth portion, a shoulder portion forming the bottom of the mouth portion, and a shaft portion extending in the axial direction from the shoulder portion And the shaft is internally fitted to the hub wheel via torque transmission means. In the bearing device, the torque transmission means corresponds to the fitting profile formed by arranging a plurality of convex teeth on the outer periphery of the shaft portion, and corresponds to the fitting profile, And a fitting profile formed by arranging a plurality of concave grooves having a cross-sectional dovetail shape engaging with the convex teeth, the convex teeth being formed in a substantially trapezoidal cross section, having a predetermined pressure angle, A predetermined inclination angle is formed in the tooth surface in the axial direction with respect to the axial center, and a predetermined hardened layer is formed in the range of 58 to 64 HRC by induction hardening from the shoulder portion to the convex teeth of the shaft portion. As a result, it is possible to obtain a strong fitting state with no circumferential backlash at the final stage of insertion easily without requiring excessive pressure input, and to increase the combined tolerance width of the engaging portion by heat treatment deformation. Convex teeth and concave grooves during torque transmission It is possible to suppress the component force in the radially outward occur engaging portion.
外周に車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面に対向する一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入され、外周に前記複列の外側転走面に対向する他方の内側転走面が形成された内輪からなる内方部材と、前記両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、等速自在継手を構成し、前記ハブ輪に締結ボルトを介して軸方向に分離可能に結合された外側継手部材とを備え、前記小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部により前記内輪が軸方向に固定されると共に、前記外側継手部材が、カップ状のマウス部と、このマウス部の底部をなす肩部と、この肩部から軸方向に延びる軸部とを一体に有し、前記肩部と加締部の端面との間に所定の軸方向すきまが介在するように前記軸部が前記ハブ輪にトルク伝達手段を介して内嵌された駆動車輪用軸受装置において、前記トルク伝達手段が、前記軸部の外周に凸歯が複数等配されて形成された嵌合プロファイルと、この嵌合プロファイルに対応し、前記ハブ輪の内周に、前記凸歯に係合する断面アリ溝状の凹溝が複数等配されて形成された嵌合プロファイルとで構成され、前記凸歯が断面略台形に形成され、0〜−30°の負の圧力角を有すると共に、その歯面に軸心に対し軸方向に2〜7°の傾斜角が形成され、前記肩部から軸部の凸歯に亙って高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に所定の硬化層が形成されている。 A vehicle body mounting flange is integrally formed on the outer periphery, an outer member having a double row outer rolling surface formed on the inner periphery, a wheel mounting flange is integrally formed on one end, and the double row outer rolling is formed on the outer periphery. One inner rolling surface facing the running surface, a hub ring formed with a cylindrical small-diameter stepped portion extending in the axial direction from the inner rolling surface, and a small-diameter stepped portion of the hub wheel are press-fitted to the outer periphery. An inner member formed of an inner ring on which the other inner rolling surface facing the outer rolling surface of the double row is formed, and a double row rolling element housed so as to roll freely between the two rolling surfaces; A constant velocity universal joint, and an outer joint member coupled to the hub wheel via a fastening bolt so as to be separable in the axial direction, and plastically deforming an end portion of the small diameter step portion radially outward. The inner ring is fixed in the axial direction by the formed caulking portion, and the outer joint member includes a cup-shaped mouth portion and The shoulder portion that forms the bottom of the mouth portion and the shaft portion that extends in the axial direction from the shoulder portion are integrally formed, and a predetermined axial clearance is interposed between the shoulder portion and the end surface of the crimping portion. In the drive wheel bearing device in which the shaft portion is fitted in the hub wheel via the torque transmission means, the torque transmission means is formed by a plurality of convex teeth arranged on the outer periphery of the shaft portion. And a fitting profile corresponding to the fitting profile and formed by arranging a plurality of concave grooves having a cross-sectional dovetail shape engaging the convex teeth on the inner periphery of the hub wheel. The convex teeth are formed in a substantially trapezoidal cross section, have a negative pressure angle of 0 to -30 °, and have an inclined angle of 2 to 7 ° in the axial direction with respect to the axial center on the tooth surface, Surface hardness is in the range of 58 to 64 HRC by induction hardening over the convex teeth of the shaft part Constant of the hardened layer is formed.
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第1の実施形態を示す縦断面図、図2(a)は、図1の軸部の嵌合プロファイルを示す正面図、(b)は、(a)のII−II線に沿った横断面図、図3は、図1の要部拡大図、図4は、圧力角に対するハブ輪の膨張量と係合部に発生する離反力を示すグラフ、図5は、傾斜角に対するハブ輪の膨張量と係合部に発生する離反力を示すグラフである。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ター側(図面左側)、中央寄り側をインナー側(図面右側)という。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of a bearing device for a drive wheel according to the present invention, FIG. 2 (a) is a front view showing a fitting profile of a shaft portion of FIG. 1, and FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 3A, FIG. 3 is an enlarged view of the main part of FIG. 1, and FIG. 4 shows the expansion amount of the hub wheel and the separation force generated in the engaging part with respect to the pressure angle. FIG. 5 is a graph showing the expansion amount of the hub wheel with respect to the inclination angle and the separation force generated in the engaging portion. In the following description, the side closer to the outer side of the vehicle in a state assembled to the vehicle is referred to as the outer side (left side in the drawing), and the side closer to the center is referred to as the inner side (right side in the drawing).
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を着脱自在にユニット化した、所謂第3世代と称される構成を備えている。
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(ボール)9、9とを備えている。外方部材7は、S53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中炭素鋼からなり、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7bを一体に有し、内周には複列の外側転走面7a、7aが形成されている。この複列の外側転走面7a、7aには、高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に硬化処理が施されている。
This drive wheel bearing device has a so-called third generation configuration in which the
The double-
一方、内方部材8は、前記した外方部材7の外側転走面7a、7aに対向する複列の内側転走面1a、5aが形成されている。これら複列の内側転走面1a、5aのうち一方(アウター側)の内側転走面1aがハブ輪1の外周に、他方(インナー側)の内側転走面5aが内輪5の外周にそれぞれ一体に形成されている。この場合、内方部材8はハブ輪1と内輪5を指す。そして、複列の転動体9、9がこれら両転走面間にそれぞれ収容され、保持器10、10によって転動自在に保持されている。また、外方部材7と内方部材8との間に形成された環状空間の開口部にはシール11、12が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から軸受内部に雨水やダスト等が侵入するのを防止している。
On the other hand, the
ハブ輪1は、アウター側の端部に車輪(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、この車輪取付フランジ4の周方向等配に車輪を固定するハブボルト4aが植設されている。そして、外周に車輪取付フランジ4の基部となるシールランド部13を介して内側転走面1aと、この内側転走面1aから軸方向に延びる円筒状の小径段部1bが形成されている。内輪5は、この小径段部1bに所定のシメシロを介して圧入され、さらに、小径段部1bの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部6により軸受予圧が付与された状態でハブ輪1に対して軸方向に固定されている。
The
ハブ輪1はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中炭素鋼からなり、アウター側のシール11が摺接するシールランド部13から内側転走面1aおよび小径段部1bに亙る外周面に高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に所定の硬化層32が形成されている(図中クロスハッチングにて示す)。なお、加締部6は鍛造加工後の表面硬さのままとされている。また、内輪5はSUJ2等の高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れにより芯部まで58〜64HRCの範囲で硬化処理されている。これにより、シールランド部13の耐摩耗性が向上するばかりでなく、車輪取付フランジ4に負荷される回転曲げ荷重に対して充分な機械的強度を有し、ハブ輪1の耐久性が一層向上する。また、小径段部1bと内輪5との間の嵌合面に発生するフレッティング摩耗を最小限に抑えることができる。なお、ここでは、ハブ輪1の外周に内側転走面1aが直接形成された第3世代構造を例示したが、これに限らず、図示はしないが、ハブ輪に一対の内輪が圧入された第1または第2世代構造であっても良い。また、転動体9にボールを使用した複列のアンギュラ玉軸受からなる構成を例示したが、転動体9に円錐ころを使用した複列の円錐ころ軸受であっても良い。
The
等速自在継手3は、外側継手部材14と継手内輪15とケージ16およびトルク伝達ボール17からなる。外側継手部材14は、カップ状のマウス部18と、このマウス部18の底部をなす肩部19と、この肩部19から軸方向に延びる中空状の軸部20とを有し、マウス部18の内周および継手内輪15の外周には軸方向に延びる曲線状のトラック溝18a、15aがそれぞれ形成されている。また、外側継手部材14はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中炭素鋼からなり、トラック溝18a、15aが高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に硬化処理されている。
The constant velocity
ここで、外側継手部材14の軸部20が短軸で構成され、アウター側の端部に雌ねじ20aが形成されている。そして、図2に示すように、外周に凸歯21aが複数(3〜10)等配された嵌合プロファイル21が形成されている。この凸歯21aは、エンドミル等の機械加工によって断面が略台形に形成され、所定の圧力角αを有すると共に、その歯面には軸心に対し軸方向に所定の傾斜角βが形成されている。一方、ハブ輪1の内周には、この嵌合プロファイル21に対応した凹溝22aが複数等配された嵌合プロファイル22が形成されている。この凹溝22aは、鍛造加工によって断面がアリ溝状に形成され、凸歯21aに対応して所定の圧力角αを有すると共に、その歯面には軸心に対し軸方向に所定の傾斜角βが形成されている。
Here, the
図4に示すグラフは、軸力およびトルクを一定として、トルク伝達時における圧力角αに対するハブ輪1の膨張量と係合部に発生する離反力を示しているが、これらの凸歯21aおよび凹溝22aの圧力角αは、膨張量と離反力が共に増大しない±30°の範囲に設定されている。好ましくは、圧力角αが負の領域、すなわち、0〜−30°の範囲に設定すれば、ハブ輪1における凹溝22aの断面形状がアリ溝状になり、ハブ輪1の膨張を効果的に抑制することができる。ここで、圧力角αの定義は、図2(c)に示すように、凸歯21aが周方向外方に向かい、歯幅が増加する状態を負(α<0)とし、逆に歯幅が減少する状態正(α>0)とする。
The graph shown in FIG. 4 shows the amount of expansion of the
また、図5に示すグラフは、軸力およびトルクを一定として、トルク伝達時における傾斜角βに対するハブ輪1の膨張量と係合部に発生する離反力を示しているが、凸歯21aおよび凹溝22aの傾斜角βは、膨張量と離反力が共に増大しない2〜7°、好ましくは、3〜6°の範囲に設定されている。この傾斜角βは、小さくなるにしたがって凸歯21aおよび凹溝22aの組合せ公差幅が拡大するが、β=2〜7°に設定することにより、組合せ公差幅を±1mm以下に抑えることができ、後述する肩部19と加締部6の端面との軸方向すきまδを確保することができる。なお、ここでは、凸歯21aおよび凹溝22aの強度と経済面を考慮してモジュールmが3〜10に設定されている(概略歯数3〜10)。ここで、m=d/z(d:嵌合プロファイルの軸方向径方向共の平均径、z:歯数または溝数)。
The graph shown in FIG. 5 shows the expansion amount of the
また、外側継手部材14の肩部19から軸部20の凸歯21aに亙って高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に所定の硬化層33が形成されている(図中クロスハッチングにて示す)。一方、この凸歯21aに係合するハブ輪1における嵌合プロファイル22の凹溝22aにも高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に所定の硬化層34が形成されている(図中クロスハッチングにて示す)。これにより、凸歯21aと凹溝22aの係合部の強度向上により軽量化ができると共に、耐摩耗性が向上し、長期間に亙って耐久性を確保することができる。なお、凸歯21aと凹溝22aの両方の歯面に硬化処理するのではなく、凸歯21aのみに硬化処理することによって、熱処理変形による係合部の組合せ公差幅を抑えることができ、肩部19と加締部6の端面との軸方向すきまδを確保することができる。
Further, a predetermined
そして、図1に示すように、肩部19と加締部6の端面との間に所定の軸方向すきまδが介在するように外側継手部材14の軸部20がこれら嵌合プロファイル21、22を介してハブ輪1に嵌合されると共に、ワッシャ23を介して締結ボルト24が軸部20の雌ねじ20aに螺合され、ハブ輪1と外側継手部材14とが軸方向に分離可能に結合されている。なお、ここでは、肩部19と加締部6とが接触しないよう、軸方向すきまδは、凸歯21aおよび凹溝22aの組合せ公差幅を考慮して1mm以上に設定されている。また、ワッシャ23には塗膜あるいはゴム等のエラストマからなるシール層23aがコーティングされている。これにより、ハブ輪1とワッシャ23の当接部における密封性が向上する。
As shown in FIG. 1, the
このように、嵌合プロファイル21、22が所定の圧力角αを有し、軸心に対し軸方向に所定の傾斜角βが形成された凸歯21aおよび凹溝22aでそれぞれ構成されているため、過度の圧入力を必要とせず、容易に挿入の最終段階で周方向のガタがない強固な嵌合状態を得ることができると共に、トルク伝達時に凸歯21aおよび凹溝22aの係合部に発生する径方向外方の分力を抑制することができ、軸受すきまに悪影響を及ぼすことはない。したがって、ガタのない強固な結合が実現でき、軽量・コンパクト化を図ることができると共に、肩部19と加締部6の端面との間に軸方向すきまδが形成されているので、セルフリテイン構造を提供することができ、締結ボルト24を強固に緊締することなく軸受予圧を長期間維持することができると共に、外側継手部材14に大きなトルクが負荷され捩じれが生じても、スティックスリップ音が発生することはない。
As described above, the
さらに、本実施形態では、図3に拡大して示すように、肩部19の外周に環状溝19aが形成され、この環状溝19aにOリング等からなる弾性リング25が装着され、肩部19と加締部6との間に形成される環状空間の開口部が液密的に閉塞されている。これにより、肩部19と加締部6の端面との間に軸方向すきまδが形成されていても凸歯21aおよび凹溝22aの係合部に雨水やダスト等の異物が侵入するのを防止し、係合部の発錆を長期間に亘って防止することができる。
Furthermore, in the present embodiment, as shown in an enlarged view in FIG. 3, an
図6は、本発明に係る駆動車輪用軸受装置の第2の実施形態を示す縦断面図、図7は、図6の要部拡大図である。なお、この実施形態は前述した第1の実施形態と締結部と密封構造が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。 FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of the bearing device for a drive wheel according to the present invention, and FIG. 7 is an enlarged view of a main part of FIG. In this embodiment, only the fastening portion and the sealing structure are different from those of the first embodiment described above, and other parts having the same parts or the same functions are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted. .
この駆動車輪用軸受装置は、前述した実施形態と同様、ハブ輪1と複列の転がり軸受2と等速自在継手26を着脱自在にユニット化した第3世代と称される構成をなしている。等速自在継手26における外側継手部材27の軸部20は短軸で構成され、外周に凸歯21aが複数等配された嵌合プロファイル21が形成されている。そして、この軸部20の端部に雄ねじ28が突設され、肩部29と加締部6の端面との間に所定の軸方向すきまδが介在するように外側継手部材27の軸部20が嵌合プロファイル21、22を介してハブ輪1に嵌合されると共に、固定ナット30が軸部20の雄ねじ28に螺合され、ハブ輪1と外側継手部材27とが軸方向に分離可能に結合されている。
As in the above-described embodiment, this drive wheel bearing device has a configuration called a third generation in which the
ハブ輪1のアウター側の端部にはエンドキャップ31が装着され、ハブ輪1の開口端部が閉塞されると共に、図7に拡大して示すように、肩部29と加締部6が金属嵌合され(図中丸部)、肩部29と加締部6との間に形成される環状空間の開口部が閉塞されている。これにより、凸歯21aおよび凹溝22aの係合部に雨水やダスト等の異物が侵入するのを防止して係合部の発錆を長期間に亘って防止することができ、発錆による係合部の固着を防止して補修時の分解作業性を向上させることができる。なお、図示するように、肩部29と加締部6の表面に塗膜あるいはゴム等のエラストマからなるシール層35がコーティングされていれば、加締部6の発錆を防止して所定の強度を確保し、初期に設定された軸受予圧を長期間に亘って維持することができる。
An
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。 The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to such an embodiment, and is merely an example, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Of course, the scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further, the equivalent meanings described in the scope of claims and all modifications within the scope of the scope of the present invention are included. Including.
本発明に係る駆動車輪用軸受装置は、ハブ輪を有する軸受部と等速自在継手とをトルク伝達可能に連結され、ねじ手段により両者が着脱自在にユニット化された駆動車輪用軸受装置に適用することができる。 The drive wheel bearing device according to the present invention is applied to a drive wheel bearing device in which a bearing portion having a hub ring and a constant velocity universal joint are connected so as to be able to transmit torque, and both are detachably unitized by screw means. can do.
1・・・・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
1a、5a・・・・・・・・・・・・内側転走面
1b・・・・・・・・・・・・・・・小径段部
2・・・・・・・・・・・・・・・・複列の転がり軸受
3、26・・・・・・・・・・・・・等速自在継手
4・・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
4a・・・・・・・・・・・・・・・ハブボルト
5・・・・・・・・・・・・・・・・内輪
6・・・・・・・・・・・・・・・・加締部
7・・・・・・・・・・・・・・・・外方部材
7a・・・・・・・・・・・・・・・外側転走面
7b・・・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
8・・・・・・・・・・・・・・・・内方部材
9・・・・・・・・・・・・・・・・転動体
10・・・・・・・・・・・・・・・保持器
11、12・・・・・・・・・・・・シール
13・・・・・・・・・・・・・・・シールランド部
14、27・・・・・・・・・・・・外側継手部材
15・・・・・・・・・・・・・・・継手内輪
15a、18a・・・・・・・・・・トラック溝
16・・・・・・・・・・・・・・・ケージ
17・・・・・・・・・・・・・・・トルク伝達ボール
18・・・・・・・・・・・・・・・マウス部
19、29・・・・・・・・・・・・肩部
19a・・・・・・・・・・・・・・環状溝
20・・・・・・・・・・・・・・・軸部
20a・・・・・・・・・・・・・・雌ねじ
21、22・・・・・・・・・・・・嵌合プロファイル
21a・・・・・・・・・・・・・・凸歯
22a・・・・・・・・・・・・・・凹溝
23・・・・・・・・・・・・・・・ワッシャ
23a、35・・・・・・・・・・・シール層
24・・・・・・・・・・・・・・・締結ボルト
25・・・・・・・・・・・・・・・弾性リング
28・・・・・・・・・・・・・・・雄ねじ
30・・・・・・・・・・・・・・・固定ナット
31・・・・・・・・・・・・・・・エンドキャップ
32、33、34・・・・・・・・・硬化層
51・・・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
51a、58a・・・・・・・・・・内側転走面
51b・・・・・・・・・・・・・・小径段部
51c・・・・・・・・・・・・・・加締部
52・・・・・・・・・・・・・・・複列の転がり軸受
53・・・・・・・・・・・・・・・等速自在継手
54・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
55・・・・・・・・・・・・・・・外方部材
55a・・・・・・・・・・・・・・外側転走面
55b・・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
56・・・・・・・・・・・・・・・転動体
57・・・・・・・・・・・・・・・内方部材
58・・・・・・・・・・・・・・・内輪
59・・・・・・・・・・・・・・・マウス部
60・・・・・・・・・・・・・・・肩部
61・・・・・・・・・・・・・・・軸部
61a・・・・・・・・・・・・・・ねじ孔
62・・・・・・・・・・・・・・・外側継手部材
63・・・・・・・・・・・・・・・雌スプライン
64・・・・・・・・・・・・・・・雄スプライン
65・・・・・・・・・・・・・・・係止段差
66・・・・・・・・・・・・・・・係止溝
67・・・・・・・・・・・・・・・止め輪
68・・・・・・・・・・・・・・・シールリング
69・・・・・・・・・・・・・・・キャップ
69a・・・・・・・・・・・・・・通孔
70・・・・・・・・・・・・・・・ボルト
m・・・・・・・・・・・・・・・・モジュール
d・・・・・・・・・・・・・・・・嵌合プロファイルの平均径
z・・・・・・・・・・・・・・・・歯数または溝数
α・・・・・・・・・・・・・・・・圧力角
β・・・・・・・・・・・・・・・・傾斜角
δ・・・・・・・・・・・・・・・・軸方向すきま
1 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・
Claims (5)
一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、
前記両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、
等速自在継手を構成し、前記ハブ輪にねじ手段を介して軸方向に分離可能に結合された外側継手部材とを備え、
この外側継手部材が、カップ状のマウス部と、このマウス部の底部をなす肩部と、この肩部から軸方向に延びる軸部とを一体に有し、この軸部が前記ハブ輪にトルク伝達手段を介して内嵌された駆動車輪用軸受装置において、
前記トルク伝達手段が、前記軸部の外周に凸歯が複数等配されて形成された嵌合プロファイルと、この嵌合プロファイルに対応し、前記ハブ輪の内周に、前記凸歯に係合する断面アリ溝状の凹溝が複数等配されて形成された嵌合プロファイルとで構成され、前記凸歯が断面略台形に形成され、所定の圧力角を有すると共に、その歯面に軸心に対し軸方向に所定の傾斜角が形成され、前記肩部から軸部の凸歯に亙って高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に所定の硬化層が形成されていることを特徴とする駆動車輪用軸受装置。 An outer member having a double row outer raceway formed on the inner periphery;
A hub wheel integrally having a wheel mounting flange for mounting a wheel at one end and having a cylindrical small-diameter step portion extending in the axial direction on the outer periphery, and at least one press-fitted into the small-diameter step portion of the hub ring An inner member formed of two inner rings and formed with a double-row inner rolling surface facing the double-row outer rolling surface;
A double row rolling element accommodated between the rolling surfaces so as to roll freely;
A constant velocity universal joint, and an outer joint member coupled to the hub wheel through a screw means so as to be separable in the axial direction;
The outer joint member integrally has a cup-shaped mouth portion, a shoulder portion that forms the bottom portion of the mouth portion, and a shaft portion that extends in the axial direction from the shoulder portion, and the shaft portion torques the hub wheel. In the bearing device for the drive wheel fitted through the transmission means,
The torque transmission means corresponds to the fitting profile formed by arranging a plurality of convex teeth on the outer periphery of the shaft portion, and is engaged with the convex teeth on the inner periphery of the hub wheel. And a fitting profile formed by arranging a plurality of concave grooves having a cross-sectional dovetail shape, the convex teeth having a substantially trapezoidal cross section, having a predetermined pressure angle, and having an axial center on the tooth surface In contrast, a predetermined inclination angle is formed in the axial direction, and a predetermined hardened layer is formed in the range of 58 to 64 HRC by surface induction hardening from the shoulder portion to the convex teeth of the shaft portion. A bearing device for a drive wheel characterized by the above.
Priority Applications (2)
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-
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- 2006-04-26 JP JP2006121693A patent/JP2007290591A/en active Pending
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