JP2007331457A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】軽量・コンパクト化と共に、低コスト化を図った車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】一端部に車輪取付フランジ17を一体に有し、この車輪取付フランジ17から軸方向に延びる円筒状の小径段部1bが形成されたハブ輪1と、小径段部1bに所定のシメシロを介して圧入され、複列の転がり軸受からなる車輪用軸受2と、ハブ輪1にトルク伝達可能に内嵌され、ねじ手段を介して分離可能に結合された等速自在継手3とを備えた車輪用軸受装置において、ハブ輪1が鋼板からプレス加工によって形成され、車輪取付フランジ17が、基部20から径方向外方に延びる取付部17aと、これから軸方向に所定深さ突出して形成された凸部17bとで構成されると共に、等速自在継手3における外側継手部材10の軸部16に表面が硬化されたセレーション16aが形成され、これをハブ輪1の内周面に圧入させて食い込ませた。
【選択図】図1

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車輪用軸受装置、詳しくは、軽量・コンパクト化と共に、低コスト化を図った車輪用軸受装置に関するものである。
従来から自動車等の車輪を支持する車輪用軸受装置は、車輪を取り付けるためのハブ輪を複列の転がり軸受を介して回転自在に支承するもので、駆動輪用と従動輪用とがある。構造上の理由から、駆動輪用では内輪回転方式が、従動輪用では内輪回転と外輪回転の両方式が一般的に採用されている。この車輪用軸受装置には、懸架装置を構成するナックルとハブ輪との間に複列アンギュラ玉軸受等からなる車輪用軸受を嵌合させた第1世代と称される構造から、外方部材の外周に直接車体取付フランジまたは車輪取付フランジが形成された第2世代構造、また、ハブ輪の外周に一方の内側転走面が直接形成された第3世代構造、あるいは、ハブ輪と等速自在継手の外側継手部材の外周にそれぞれ内側転走面が直接形成された第4世代構造とに大別されている。
この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3に示すようなものが知られている。この車輪用軸受装置50は第1世代構造と呼称され、駆動輪WとブレーキロータB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。
ハブ輪51は、一端部に駆動輪WおよびブレーキロータBを取り付けるための車輪取付フランジ54を一体に有し、この車輪取付フランジ54から軸方向に延びる円筒状の小径段部51aが形成されている。
複列の転がり軸受52は、懸架装置を構成するナックルNに嵌合され、内周に複列の外側転走面55a、55aが形成された外輪55と、外周に複列の外側転走面55a、55aに対向する内側転走面56aが形成された一対の内輪56、56と、両転走面55a、56a間に保持器57を介して転動自在に収容された複列のボール58、58とを備えた複列のアンギュラ玉軸受で構成されている。
等速自在継手53は、カップ状のマウス部(図示せず)とこのマウス部の底部をなす肩部59と、この肩部59から軸方向に延びる軸部60とを一体に有する外側継手部材61を備えている。この外側継手部材61はセレーションを介して前記ハブ輪51にトルク伝達可能に内嵌されている。そして、複列の転がり軸受52の内輪56に肩部59が突き合わされるまで軸部60がハブ輪51に内嵌されると共に、軸部60の端部に形成された雄ねじ62に固定ナット63が所定の締め付けトルクで締結され、ハブ輪51と外側継手部材61とが軸方向分離可能に結合されている。
こうした車両の駆動輪W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の内輪56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た場合、ハブ輪51と、ハブ輪51に内嵌された外側継手部材61における軸部60のセレーション間に周方向のすきまがあれば、外側継手部材61と内輪56との当接面で急激なスリップによる、所謂スティックスリップ音が発生する。
この対策手段として、この従来の車輪用軸受装置50では、外側継手部材61の肩部59と当接する部分等に摩擦抵抗を小さくする表面処理が施され、スムーズな滑りが得られてスティックスリップ音を抑制する効果を発揮できる。
特開2000−110840号公報
然しながら、この従来の車輪用軸受装置では、内輪56の端面等にグリース溝等からなる表面処理が施され、当接する相手部材との摩擦抵抗を小さくしてスティックスリップ音を抑制することができるが、複数の部位にこうした表面処理をする必要があり、加工工数が嵩み低コスト化を阻害する要因となっていた。
また、この種の車輪用軸受装置では、ハブ輪51は鍛造加工や鋳造によって成形された後、車輪取付フランジ54をはじめ各部位が旋削加工され、複列の転がり軸受52が嵌合される小径段部51aの外周が熱処理されて最終的に研削加工されている。このような製造工程を採用する以上、この種の従来構造では低コスト化に限界があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、軽量・コンパクト化と共に、低コスト化を図った車輪用軸受装置を提供することを目的としている。
また、ハブ輪と外側継手部材と間の周方向ガタを抑制して、外側継手部材との当接面で急激なスリップによるスティックスリップ音が発生するのを防止することを他の目的としている。
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項1に記載の発明は、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、この車輪取付フランジ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と、このハブ輪の小径段部に所定のシメシロを介して圧入され、複列の転がり軸受からなる車輪用軸受と、前記ハブ輪にトルク伝達可能に内嵌され、ねじ手段を介して軸方向に分離可能に結合された等速自在継手とを備えた車輪用軸受装置において、前記ハブ輪が鋼板からプレス加工によって形成されると共に、前記等速自在継手における外側継手部材の軸部に表面が硬化されたセレーションが形成され、このセレーションを当該ハブ輪の内周面に圧入させて食い込ませた。
このように、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、この車輪取付フランジ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と、このハブ輪の小径段部に所定のシメシロを介して圧入され、複列の転がり軸受からなる車輪用軸受と、ハブ輪にトルク伝達可能に内嵌され、ねじ手段を介して軸方向に分離可能に結合された等速自在継手とを備えた車輪用軸受装置において、ハブ輪が鋼板からプレス加工によって形成されると共に、等速自在継手における外側継手部材の軸部に表面が硬化されたセレーションが形成され、このセレーションを当該ハブ輪の内周面に圧入させて食い込ませたので、軽量・コンパクト化と共に、低コスト化を図ることができる。また、ハブ輪と外側継手部材と間の周方向ガタを抑制して、外側継手部材との当接面で急激なスリップによるスティックスリップ音が発生するのを防止することができる。
好ましくは、請求項2に記載の発明のように、前記車輪取付フランジが、この車輪取付フランジの基部から径方向外方に延びる取付部と、これら取付部の間で軸方向に所定深さ突出して形成された凸部とで構成されていれば、厚肉の鋼板を使用しなくても車輪取付フランジの強度・剛性を高めることができると共に、加工性を向上させて一層低コスト化を図ることができる。
また、請求項3に記載の発明のように、前記車輪取付フランジの周方向等配位置にハブボルトを固定するための複数のボルト孔が打ち抜き加工によって穿設され、このボルト孔の縁部が軸方向に突出して形成されていれば、所定のハブボルトの嵌合面を確保することができる。
また、請求項4に記載の発明のように、前記ハブ輪のアウター側の端部に車輪を支持し、鋼板からプレス加工によって形成されたカップ状のパイロット部材が嵌合されると共に、このパイロット部材と前記外側継手部材とで前記ハブ輪が挟持された状態で固定されていれば、ハブ輪の開口端部を閉塞して結合部に外部から雨水やダスト等が侵入するのを阻止し、結合部が発錆するのを防止することができる。
また、請求項5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、前記車輪用軸受が予圧が付与された状態で前記ハブ輪に対して軸方向に固定されていれば、車輪用軸受に付与された予圧を長期間に亘って維持するセルフリテイン構造を提供することができると共に、固定ボルト等によって予圧を管理する手間が省け、組立ラインにおける管理工数を削減して低コスト化を図ることができる。
本発明に係る車輪用軸受装置は、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、この車輪取付フランジ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と、このハブ輪の小径段部に所定のシメシロを介して圧入され、複列の転がり軸受からなる車輪用軸受と、前記ハブ輪にトルク伝達可能に内嵌され、ねじ手段を介して軸方向に分離可能に結合された等速自在継手とを備えた車輪用軸受装置において、前記ハブ輪が鋼板からプレス加工によって形成されると共に、前記等速自在継手における外側継手部材の軸部に表面が硬化されたセレーションが形成され、このセレーションを当該ハブ輪の内周面に圧入させて食い込ませたので、軽量・コンパクト化と共に、低コスト化を図ることができる。また、ハブ輪と外側継手部材と間の周方向ガタを抑制して、外側継手部材との当接面で急激なスリップによるスティックスリップ音が発生するのを防止することができる。
一端部に車輪取付フランジを一体に有し、この車輪取付フランジ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と、このハブ輪の小径段部に所定のシメシロを介して圧入され、複列の転がり軸受からなる車輪用軸受と、前記ハブ輪にトルク伝達可能に内嵌され、ねじ手段を介して軸方向に分離可能に結合された等速自在継手とを備えた車輪用軸受装置において、前記ハブ輪が鋼板からプレス加工によって形成され、前記車輪取付フランジが、この車輪取付フランジの基部から径方向外方に延びる取付部と、これら取付部の間で軸方向に所定深さ突出して形成された凸部とで構成されると共に、前記等速自在継手における外側継手部材の軸部に表面が硬化されたセレーションが形成され、このセレーションを当該ハブ輪の内周面に圧入させて食い込ませた。
以下、本発明の実施の形態を図面に基いて詳細に説明する。
図1は、本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態を示す縦断面図、図2(a)は、図1のハブ輪単体を示す縦断面図、(b)は、(a)の側面図である。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。
この車輪用軸受装置は第1世代構造をなし、ハブ輪1と、このハブ輪1に装着される車輪用軸受2とを備えている。ハブ輪1には等速自在継手3がトルク伝達自在に内嵌され、固定ボルト4を介してハブ輪1と等速自在継手3が分離可能に一体化されている。
車輪用軸受2は、ナックル5に内嵌され、内周に複列の外側転走面6a、6aが形成された外輪6と、外周に複列の外側転走面6a、6aに対向する内側転走面7aが形成された一対の内輪7、7と、両転走面間に保持器8を介して転動自在に収容された複列の転動体(ボール)9、9とを備え、背面合せタイプの複列のアンギュラ玉軸受を構成している。
等速自在継手3は、外側継手部材10と継手内輪11とケージ12およびトルク伝達ボール13とを備えている。外側継手部材10は、カップ状のマウス部14と、このマウス部14の底部をなす肩部15と、この肩部15から軸方向に延びる軸部16が一体に形成され、この軸部16の外周にセレーション(またはスプライン)16aが形成され、端部には雌ねじ16bが形成されている。ここで、セレーション16aは、高周波焼入れによって表面硬さを50〜64HRCの範囲に硬化処理が施される。
ハブ輪1は、アウター側の一端部に車輪(図示せず)を取り付けるための車輪取付フランジ17を有し、この車輪取付フランジ17から肩部1aを介して軸方向に延びる円筒状の小径段部1bがプレス加工によって形成されている。このハブ輪1は、炭素量が比較的少ないSCr420やSCM415等の浸炭鋼からなる鋼板からなる。そして、浸炭焼入れによって表面硬さを50〜64HRCの範囲に硬化処理されている。なお、後述する加締部19は、防浸炭により素材硬さの生のままとされている。ハブ輪1の材質としてこれ以外にも、SCM440や冷間圧延鋼鈑(JIS規格のSPCC系等)やS45C等の炭素鋼を例示することができる。冷間圧延鋼鈑や炭素鋼の場合、肩部1aから小径段部1bに亙って高周波焼入れによって表面硬さを50〜64HRCの範囲に硬化処理が施される。これにより、車輪取付フランジ17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すると共に、小径段部1bの耐フレッティング性が向上し、ハブ輪1の耐久性が一段と向上する。
ハブ輪1のアウター側の端部には、図示しない車輪を支持するカップ状のパイロット部材18が嵌合され、ハブ輪1の開口端部を閉塞している。これにより、結合部に外部から雨水やダスト等が侵入するのを阻止して結合部が発錆するのを防止することができる。このパイロット部材18は、炭素量が比較的少ないSCr420やSCM415等の浸炭鋼からなる鋼板からプレス加工によって形成されている。そして、浸炭焼入れによって表面硬さを50〜64HRCの範囲に硬化処理されている。
また、ハブ輪1の小径段部1bには車輪用軸受2が所定のシメシロを介して圧入され、アウター側の内輪7が肩部1aに衝合した状態で小径段部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19によって軸方向に固定されている。この加締部19に前述した外側継手部材10の肩部15が衝合するまでハブ輪1に軸部16が圧入され、ハブ輪1がパイロット部材18と外側継手部材10とで挟持された状態で固定ボルト4によって軸方向に分離自在に結合されている。これにより、車輪用軸受2に付与された予圧を長期間に亘って維持するセルフリテイン構造を提供することができると共に、固定ボルト4によって予圧を管理する手間が省け、組立ラインにおける管理工数を削減して低コスト化を図ることができる。
ここで、ハブ輪1に軸部16を圧入する際、表面が硬化されたセレーション16aがハブ輪1の内周面に食い込み、ハブ輪1と外側継手部材10と間の周方向ガタを抑制することができる。したがって、加締部19と外側継手部材10の肩部15との当接面で急激なスリップによるスティックスリップ音が発生するのを防止することができる。また、当然のことながら、ハブ輪1にセレーションを形成する加工工程を削減することができ、低コスト化を一層図ることができる。
次に、図2を用いて、ハブ輪1の構成について詳細に説明する。
ハブ輪1は、圧延鋼板を所定の外径からなる円板形の素材に打ち抜くと共に、深絞り加工後に底部を打ち抜くことによって小径段部1bが形成される。車輪取付フランジ17は、この車輪取付フランジ17の基部20から径方向外方に延びる略扇型をなす取付部17aと、これら取付部17a、17a間で軸方向に所定深さ突出して形成され、略扇型をなす凸部17bとで構成されている。このように、車輪取付フランジ17が、取付部17aと凸部17bとで構成される波型に形成されているので、厚肉の鋼板を使用しなくても車輪取付フランジ17の強度・剛性を高めることができると共に、加工性を向上させて低コスト化を図ることができる。
また、取付部17aの周方向等配位置にはハブボルト(図示せず)固定されるボルト孔21が打ち抜き加工によって穿設されている。このボルト孔21は、所定の嵌合面を確保するために、取付部17aのインナー側の側面に別体のリング部材22が溶接によって接合されている。なお、リング部材22を接合する代わりにボルト孔21を打ち抜き後にバーリング加工によってボルト孔21の縁部を突出させて形成しても良い。
本実施形態では、ハブ輪1が絞り加工、バーリング等の塑性加工で形成され、実質的に機械加工なしに製造されているので、生産性が向上すると共に、歩溜まりが良く低コスト化ができる。なお、ここでは、車輪用軸受2として転動体9にボールを使用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。また、ここでは、第1世代構造の車輪用軸受装置を例示したが、これに限らず、図示しないが、車輪用軸受の外輪にナックルに固定するための車体取付フランジを一体に有する第2世代構造であっても良い。
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。
本発明に係る車輪用軸受装置は、ハブ輪と、このハブ輪に圧入される車輪用軸受とを備え車輪用軸受装置に適用できる。
本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態を示す縦断面図である。 (a)は、図1のハブ輪単体を示す縦断面図である。 (b)は、(a)の側面図である。 従来の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、15・・・・・・・肩部
1b・・・・・・・・・・小径段部
2・・・・・・・・・・・車輪用軸受
3・・・・・・・・・・・等速自在継手
4・・・・・・・・・・・固定ボルト
5・・・・・・・・・・・ナックル
6・・・・・・・・・・・外輪
6a・・・・・・・・・・外側転走面
7・・・・・・・・・・・内輪
7a・・・・・・・・・・内側転走面
8・・・・・・・・・・・保持器
9・・・・・・・・・・・転動体
10・・・・・・・・・・外側継手部材
11・・・・・・・・・・継手内輪
12・・・・・・・・・・ケージ
13・・・・・・・・・・トルク伝達ボール
14・・・・・・・・・・マウス部
16・・・・・・・・・・軸部
16a・・・・・・・・・セレーション
16b・・・・・・・・・雌ねじ
17・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
17a・・・・・・・・・取付部
17b・・・・・・・・・凸部
18・・・・・・・・・・パイロット部材
19・・・・・・・・・・加締部
20・・・・・・・・・・基部
21・・・・・・・・・・ボルト孔
22・・・・・・・・・・リング部材
50・・・・・・・・・・車輪用軸受装置
51・・・・・・・・・・ハブ輪
51a・・・・・・・・・小径段部
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
56・・・・・・・・・・内輪
56a・・・・・・・・・内側転走面
57・・・・・・・・・・保持器
58・・・・・・・・・・ボール
59・・・・・・・・・・肩部
60・・・・・・・・・・軸部
61・・・・・・・・・・外側継手部材
62・・・・・・・・・・雄ねじ
63・・・・・・・・・・固定ナット
B・・・・・・・・・・・ブレーキロータ
N・・・・・・・・・・・ナックル
W・・・・・・・・・・・車輪

Claims (5)

  1. 一端部に車輪取付フランジを一体に有し、この車輪取付フランジ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と、
    このハブ輪の小径段部に所定のシメシロを介して圧入され、複列の転がり軸受からなる車輪用軸受と、
    前記ハブ輪にトルク伝達可能に内嵌され、ねじ手段を介して軸方向に分離可能に結合された等速自在継手とを備えた車輪用軸受装置において、
    前記ハブ輪が鋼板からプレス加工によって形成されると共に、前記等速自在継手における外側継手部材の軸部に表面が硬化されたセレーションが形成され、このセレーションを当該ハブ輪の内周面に圧入させて食い込ませたことを特徴とする車輪用軸受装置。
  2. 前記車輪取付フランジが、この車輪取付フランジの基部から径方向外方に延びる取付部と、これら取付部の間で軸方向に所定深さ突出して形成された凸部とで構成されている請求項1に記載の車輪用軸受装置。
  3. 前記車輪取付フランジの周方向等配位置にハブボルトを固定するための複数のボルト孔が打ち抜き加工によって穿設され、このボルト孔の縁部が軸方向に突出して形成されている請求項1または2に記載の車輪用軸受装置。
  4. 前記ハブ輪のアウター側の端部に車輪を支持し、鋼板からプレス加工によって形成されたカップ状のパイロット部材が嵌合されると共に、このパイロット部材と前記外側継手部材とで前記ハブ輪が挟持された状態で固定されている請求項1乃至3いずれかに記載の車輪用軸受装置。
  5. 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、前記車輪用軸受が予圧が付与された状態で前記ハブ輪に対して軸方向に固定されている請求項1乃至4いずれかに記載の車輪用軸受装置。
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