JP2007298092A - 駆動車輪用軸受装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】装置の軽量・コンパクト化を図ると共に、内方部材のかしめ部と外側継手部材の肩部との当接面に発生する異音を長期間防止できる駆動車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】ハブ輪1と複列の転がり軸受2と等速自在継手3とがユニット化された駆動車輪用軸受装置であって、外側継手部材14の肩部19と転がり軸受2の内方部材8の内端面7aとの間に、メッシュで補強されたフッ素樹脂からなるスラスト軸受25が介在させてある。
【選択図】図1

Description

本発明は、自動車等の車輪を回転自在に支承する駆動車輪用軸受装置、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に関する。
例えば、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されている。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と共に、軸受部と等速自在継手とを分離可能とし、モジュール化と補修時の作業性向上を図る傾向にある。
図2に示す従来の駆動車輪用軸受装置は、内方部材50と、外方部材60と、等速自在継手70とをユニット化して構成してある。内方部材50は、ハブ輪51と、このハブ輪51に圧入された別体の内輪52とからなる。ハブ輪51は、車輪(図示せず)を取り付けるための車輪取付フランジ53を一体に有し、この車輪取付フランジ53の円周等配位置には車輪を固定するためのハブボルト54が植設している。ハブ輪52に形成した小径段部55に内輪52を圧入し、さらに、小径段部55の端部を径方向外方に塑性変形させて形成したかしめ部56により、内輪52が軸方向へ抜けるのを防止している。
外方部材60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61を一体に有し、内周には複列の外側転走面60aが形成してある。一方、内方部材50は、これら外方部材60の外側転走面60aに対向する内側転走面51a,52aがそれぞれハブ輪51と内輪52に一体形成してある。そして、内側転走面51a,52aと外側転走面60aとの間で複列の転動体(ボール)62が転走するようになっている。これは、いわゆる第3世代の車輪用軸受装置と呼称される構成をなしている。各列の転動体62は保持器63によって所定の間隔に保持される。また、外方部材60の端部にはシール64、65が装着してあり、軸受内部に封入した潤滑グリースの漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。
等速自在継手70は外側継手部材71と、継手内輪72と、ケージ73と、トルク伝達ボール74とからなる。外側継手部材71はカップ状のマウス部75と、このマウス部75から軸方向に延びる軸部76を有し、マウス部75の内周には軸方向に延びる曲線状のトラック溝71aが形成してある。一方、トラック溝71aに対向し、継手内輪72の外周には曲線状のトラック溝72aが形成してある。これらトラック溝71a、72aの曲率中心は、継手中心に対して互いに軸方向に等距離だけオフセットしている。すべてのトルク伝達ボール74はケージ73によって同一平面に保持される。したがって、両トラック溝71a、72a間に収容されたトルク伝達ボール74が、如何なる作動角においても常にその作動角の二等分面上に保持され、継手の等速性を担保している。
外側継手部材71の軸部76がセレーション76aを介してハブ輪51とトルク伝達可能に嵌合し、かつ、かしめ部56と外側継手部材71の肩部78とが当接した状態で、内方部材50と外側継手部材71とが固定ボルト77により着脱自在に締結されている。
上述の構成の駆動車輪用軸受装置において、運転時にしばしばスティックスリップ音が発生することがあった。この種の異音の発生は、内方部材50と外側継手部材71との間で伝達されるトルクの変動に伴い、かしめ部56と外側継手部材71の肩部78との当接面が擦れ合うことが原因であることが知られている。すなわち、前記トルクは外側継手部材71の軸部76に形成されたセレーション76aを介してハブ輪51に伝達されるが、このセレーション嵌合部の円周方向ガタが大きいと、車両の加速・減速の繰り返しにより異音が発生する。また、一般的に、固定ボルト77は高トルクで緊締されているが、トルク変動が繰り返し作用することにより生じる固定ボルト77の緩み、あるいは、前記当接面の摩耗等によって軸力が低下する。軸力が低下すると、前述した当接面でスティックスリップ現象が発生して異音が発生する。
こうした問題を解決するために、従来の駆動車輪用軸受装置においては、セレーション嵌合部の円周方向のガタを抑制すると共に、ハブ輪51に対して内輪52を固定するためのかしめ部56が平坦面に形成されている(特許文献1)。これにより、固定ボルト77の緊締によるかしめ部56の塑性変形が防止され、固定ボルト77が緩むのが抑制されると共に、当接面の接触面積を増大させて摩耗が抑制され、異音の発生を防止することができる。
この種の駆動車輪用軸受装置において、前記トルクは、車両の加速・減速の繰り返しにより頻繁に変化し、外側継手部材71の軸部76はこのトルク伝達に伴って捩り方向に弾性変形するが、その変形量は前記トルクの変動によって頻繁に変化することになる。そして、軸部76を捩り方向に変形させようとする力、あるいは捩り変形した軸部76が元に戻ろうとする力が、前記当接面に作用する摩擦力よりも大きくなると、この当接面で微小な滑りが発生する。この場合、この当接面に作用する摩擦力が大きいと、滑りによってかしめ部56と肩部78とを擦るエネルギが大きくなって異音が発生することになる。
この異音を防止する技術が特許文献2に記載されている。
特開平11−5404号公報 特開2005−145315号公報
しかし、特開2005−145315号公報で開示されたスラスト軸受はダイヤモンドライクカーボン(DLC)やセラミックあるいはモリブデンの被膜が形成されてなるものや、プラスチックグリースが充填されてなるものである。DLCやセラミックあるいはモリブデンの被膜が形成されたスラスト軸受は、摺動によって被膜が摩耗するため長期間の対策にはならない。また、プラスチックグリースが充填されたスラスト軸受は、雨等によって油分が流出するため長期間の対策にはならない。
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもので、装置の軽量・コンパクト化を図ると共に、内方部材のかしめ部と外側継手部材の肩部との当接面に発生する異音を長期間防止できる駆動車輪用軸受装置を提供することを目的とする。
本発明は、ハブ輪と複列の転がり軸受と等速自在継手とがユニット化された駆動車輪用軸受装置であって、前記複列の転がり軸受が、一端に車輪取付フランジを一体に有し、内周にトルク伝達用のセレーションが形成されたハブ輪と、このハブ輪に外嵌された内輪とからなり、外周に複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材に複列の転動体を介して外嵌され、内周に前記複列の内側転走面に対向する複列の外側転走面が形成された外方部材とを備え、前記等速自在継手を構成する外側継手部材の肩部と前記内方部材の内端面とを突合せ状態で、前記外側継手部材の軸部がセレーションを介して前記ハブ輪にトルク伝達可能に内嵌され、ねじ手段を介して前記ハブ輪と外側継手部材とが着脱自在に締結された駆動車輪用軸受装置において、前記外側継手部材の肩部と前記内方部材の内端面との間に、メッシュで補強されたフッ素樹脂からなるスラスト軸受を介装させた構成を採用したことを特徴とするものである。スラスト軸受がメッシュで補強されたフッ素樹脂で形成されてなるので、摺動に対して摩耗することなく、雨等で成分が流出することなく、長期間の異音防止に効果がある。
前記メッシュの具体例を挙げるならば非鉄金属または炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維のいずれかであり、前記フッ素樹脂はたとえばPTFEである。
本発明は、ハブ輪と複列の転がり軸受と等速自在継手とがユニット化された駆動車輪用軸受装置であって、前記複列の転がり軸受が、一端に車輪取付フランジを一体に有し、内周にトルク伝達用のセレーションが形成されたハブ輪と、このハブ輪に外嵌された内輪とからなり、外周に複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材に複列の転動体を介して外嵌され、内周に前記複列の内側転走面に対向する複列の外側転走面が形成された外方部材とを備え、前記等速自在継手を構成する外側継手部材の肩部と前記内方部材の内端面とを突合せ状態で、前記外側継手部材の軸部がセレーションを介して前記ハブ輪にトルク伝達可能に内嵌され、ねじ手段を介して前記ハブ輪と外側継手部材とが着脱自在に締結された駆動車輪用軸受装置において、前記外側継手部材の肩部と前記内方部材の内端面との間に、メッシュで補強されたフッ素樹脂からなるスラスト軸受を介装させたので、直接外側継手部材の肩部と内方部材の内端面かしめ部とが当接することはなく、滑りによって肩部と内方部材の内端面を擦るエネルギが小さくなって異音の発生を防止することができる。さらに、耐摩耗性に優れるため、長期的な異音防止ができる。
前記メッシュが非鉄金属または炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維のいずれかであり、前記フッ素樹脂がPTFEであると、相手摺動面に対しても摩耗させることがなく、低コストである。
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。
まず、メッシュで補強されたフッ素樹脂からなるスラスト軸受について説明する。このスラスト軸受は、内部がメッシュで補強されたフッ素樹脂のシート材をリング状に打ち抜いたものであり、一般に市販されているシート材から製造することができる。
メッシュは、フッ素樹脂を補強可能なものであれば材質、形状を問う必要はないが、網目状であればフッ素樹脂を効果的に補強可能であり、耐クリープ性が高くなるので望ましい。メッシュの材質としては、圧縮強度および引張強度の高い材料が採用できる。一例として、鉄鋼・アルミニウム・ステンレス鋼・銅・銅合金などの金属メッシュ、アラミド繊維・カーボン繊維・ガラス繊維等を用いた非金属メッシュが挙げられる。金属メッシュとしては、非鉄金属が相手材に対して攻撃性が少なくて好ましい。たとえば、アルミニウム、銅、錫またはこれらの合金が挙げられる。これらのなかで、機械的強度と低摩擦特性が優れる銅または銅合金のメッシュが好ましく、特に青銅製のメッシュが好ましい。
フッ素樹脂は自己潤滑性に優れた合成樹脂であり、四フッ化エチレン樹脂(PTFE)、四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂(PFA)、四フッ化エチレン−エチレン共重合樹脂(ETFE)、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合樹脂(FEP)等が存在する。これらのフッ素樹脂のなかで、特に自己潤滑性に優れ、低価格のPTFEが最も好ましい。
メッシュで補強されたフッ素樹脂からなるスラスト軸受を製造するのは、メッシュをフッ素樹脂シートでサンドイッチする方法や、メッシュにフッ素樹脂を付着させて加圧、過熱する方法がある。
スラスト軸受の好ましい厚さを例示するならば0.5mm〜3.5mmの範囲である。0.5mm未満では取扱い感が悪く、また、十分な強度を得ることができない。3.5mmを越えると材料コストが嵩み、軸長さが長くなる。
図1に本発明の第1の実施の形態を示す。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たものである。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(図面左側)となる側をアウトボード側、中央寄り側(図面右側)をインボード側という。
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、外周には複列の転がり軸受2の一方の内側転走面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。そして、内周にはセレーション(またはスプライン)5が形成されている。小径段部1bには外周に複列の転がり軸受2の他方の内側転走面6aが形成された別体の内輪6が圧入されている。この内輪6は、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かしめ部7によって軸方向に固定されている。ここで、かしめ部7の内端面7aは、かしめ治具によって平坦面に形成されている。
ハブ輪1は、S53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中炭素鋼で形成され、車輪取付フランジ4のアウトボード側の基部および内側転走面1aをはじめ、小径段部1bに亙って高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に硬化処理されている。なお、かしめ部7は、鍛造後の素材表面硬さ24HRC以下の未焼入れ部としている。一方、内輪6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54〜64HRCの範囲で硬化処理されている。
複列の転がり軸受2は、ハブ輪1と内輪6とからなる内方部材8と、この内方部材8に複列の転動体(ボール)10を介して外嵌された外方部材9とを備えている。この外方部材9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9bを一体に有し、内周には前記内側転走面1a、6aに対向する複列の外側転走面9a、9aが形成されている。また、複列の転動体10は保持器11で転動自在に保持されている。そして、複列の転がり軸受2の端部にはシール12、13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、外部からの雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。
外方部材9は、S53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中炭素鋼からなり、外側転走面9aは高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に硬化処理されている。このような構造はセルフリテイン形式の第3世代の車輪用軸受と呼称され、従来のようにナット等で強固に緊締して予圧量を管理する必要がないため、車両への組込性を簡便にすることができると共に、かつ、長期間その予圧量を維持することができる。なお、ここでは、複列の転がり軸受2として転動体10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よい。
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とを備えている。そして、外側継手部材14は、S53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中炭素鋼で形成され、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軸部20とを有している。マウス部18の内周には軸方向に延びる曲線状のトラック溝18aが形成され、このトラック溝18aと、肩部19の表面には、高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に硬化層が形成されている。
軸部20の外周には、ハブ輪1のセレーション5に噛合するセレーション(またはスプライン)21が形成され、また、中空に形成された軸部20の内周には雌ねじ22が形成されている。この雌ねじ22に固定ボルト23が座金24を介して所定の締付トルクで締結され、ハブ輪1と外側継手部材14とが着脱自在に一体に固定されている。これにより、外側継手部材14の軸部20の長さを短くすることができ、装置の軽量・コンパクト化が図れると共に、補修時、懸架装置を外すことなく、等速自在継手3を複列の転がり軸受2から分解することも可能となる。
実施例1
かしめ部7と外側継手部材14の肩部19との間にスラスト軸受25が介装されている。このスラスト軸受25は、銅合金メッシュで補強されたPTFEシート材(厚さ2mm)を円盤状に打ち抜いたものである。
実施例2
かしめ部7と外側継手部材14の肩部19との間にスラスト軸受25が介装されている。このスラスト軸受25は、炭素繊維メッシュで補強されたPTFEシート材(厚さ2mm)を円盤状に切り抜いたものである。
実施例3
かしめ部7と外側継手部材14の肩部19との間にスラスト軸受25が介装されている。このスラスト軸受25は、ガラス繊維メッシュで補強されたPTFEシート材(厚さ3.5mm)を円盤状に打ち抜いたものである。
実施例4
かしめ部7と外側継手部材14の肩部19との間にスラスト軸受25が介装されている。このスラスト軸受25は、アラミド繊維メッシュで補強されたPTFEシート材(厚さ3.5mm)を円盤状に切り抜いたものである。
このようなスラスト軸受25をかしめ部7と肩部19間に介装させることにより、直接かしめ部7と肩部19が当接することはなく、当接面、すなわち、かしめ部7とスラスト軸受25、および肩部19とスラスト軸受25に作用する摩擦力が格段に減少する。したがって、滑りによってかしめ部7と肩部19を擦るエネルギが小さくなって異音の発生を防止することができる。さらに、従来技術では耐摩耗性や潤滑成分の流出が生じていたが、これらの従来技術の問題点を解決することができる。
本発明の実施の形態を示す駆動車輪用軸受装置の縦断面図 従来の技術を示す駆動車輪用軸受装置の縦断面図
符号の説明
1 ハブ輪
1a 内側転走面
1b 小径段部
2 複列転がり軸受
3 等速自在継手
4 車輪取付フランジ
5 セレーション(またはスプライン)
6 内輪
6a 内側転走面
7 かしめ部
7a 内端面
8 内方部材
9 外方部材
9b 車体取付フランジ
10 転動体(ボール)
11 保持器
12、13 シール
14 外側継手部材
15 継手内輪
16 ケージ
17 トルク伝達ボール
18 マウス部
18a トラック溝
19 肩部
20 軸部
21 セレーション(またはスプライン)
22 雌ねじ
23 固定ボルト
24 座金
25 スラスト軸受

Claims (4)

  1. ハブ輪と複列の転がり軸受と等速自在継手とがユニット化された駆動車輪用軸受装置であって、
    前記複列の転がり軸受が、一端に車輪取付フランジを一体に有し、内周にトルク伝達用のセレーションが形成されたハブ輪と、このハブ輪に外嵌された内輪とからなり、外周に複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材に複列の転動体を介して外嵌され、内周に前記複列の内側転走面に対向する複列の外側転走面が形成された外方部材とを備え、前記等速自在継手を構成する外側継手部材の肩部と前記内方部材の内端面とを突合せ状態で、前記外側継手部材の軸部がセレーションを介して前記ハブ輪にトルク伝達可能に内嵌され、ねじ手段を介して前記ハブ輪と外側継手部材とが着脱自在に締結された駆動車輪用軸受装置において、
    前記外側継手部材の肩部と前記内方部材の内端面との間に、メッシュで補強されたフッ素樹脂からなるスラスト軸受を介装させたことを特徴とする駆動車輪用軸受装置。
  2. 前記メッシュが非鉄金属であることを特徴とする請求項1に記載の駆動車輪用軸受装置。
  3. 前記メッシュが炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維からなる群より選ばれる繊維であることを特徴とする請求項1に記載の駆動車輪用軸受装置。
  4. 前記フッ素樹脂がPTFEであることを特徴とする請求項1に記載の駆動車輪用軸受装置。
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