JP2008006930A - 車輪用軸受ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 駆動輪用および従動輪用の車輪用軸受ユニットにおいて、ハブ輪の低コスト化を図る。
【解決手段】 ホイール８０の内周に嵌合する円筒状のパイロット部７２を、ブレーキロータ７０の内径部に形成する。これによりハブ輪の形状、特にアウトボード側の形状が簡略化されるので、ハブ輪を冷間鍛造等で低コストに製作することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の車輪（駆動車輪、従動車輪を問わない）を支持する車輪用軸受ユニットに関する。

エンジンからの動力を駆動車輪に伝達するドライブシャフト１は、図３０に示すように、アウトボード側（車幅方向の車体側部の側）の固定型等速自在継手Ｊ１と、インボード側（車幅方向の車体中心の側）の摺動型等速自在継手Ｊ２とを中間軸２で結合した構成を有する。アウトボード側の等速自在継手Ｊ１は、車輪軸受３で回転自在に支持されたハブ輪４に結合され、インボード側の等速自在継手Ｊ２は、ディファレンシャル５に結合される。

車輪軸受３は、ハブ輪４の外周に固定した軸受内輪３ａと、車体側の懸架装置から延びるナックル部材６に固定した軸受外輪３ｂと、軸受内輪３ａと軸受外輪３ｂの間に複列配置した転動体３ｃとを有する。通常、ハブ輪４の外周に軸受内輪３ａを圧入することによって両者が固定される。軸受外輪３ｂとナックル部材６の固定は、軸受外輪３ｂのフランジ３ｂ１をナックル部材６にボルト止めして行うのが通例である。

従来のドライブシャフト１の車両への組付けは、予めハブ輪４および車輪軸受３をナックル部材６に固定した状態で、ドライブシャフト１のアウトボード側の軸端（外側継手部材７のステム部７ａ）をハブ輪４の内周に挿入し、ハブ輪４から突出した軸端にナット８を螺合させることによって行われる（例えば、特許文献１参照）。ナット８の締め付けに伴い、ドライブシャフト１の全体がアウトボード側にスライドし、外側継手部材７の肩部７ｂが軸受内輪３ａの端面に当接する。これにより、外側継手部材７とハブ輪４とが軸方向で位置決めされ、かつ車輪軸受３に所定の予圧が付与される。外側継手部材７のステム部７ａの外周面とハブ輪４の内周面は、図示しないスプラインで結合され、外側継手部材７に伝達されたエンジンの駆動力は、当該スプライン、さらにはハブ輪４を介して車輪に伝達される。

ハブ輪４のアウトボード側の軸端にはパイロット部４ａが形成されている。このパイロット部４ａの外周面にブレーキロータ９およびホイールＷの各内周面が嵌合している。
特開２００４−２７０８５５号公報

このように従来では、ハブ輪４にパイロット部４ａを設けているので、ハブ輪４の形状が複雑化している。そのため、ハブ輪の製造過程では、旋削工程が不可欠である。また、パイロット部には防錆塗装を施す必要もある。これらの点がハブ輪の高コスト化を招く要因になっている。

また、ドライブシャフトを車体へ組み付ける際には、車輪軸受３およびハブ輪４を組付けたナックル部材６を、予め中立位置からキングピンセンタを中心として旋回させた位置で待機させ、この状態でアウトボード側等速自在継手Ｊ１をハブ輪４に固定し、さらにナックル部材６を中立位置に戻してからインボード側等速自在継手Ｊ２をディファレンシャル５に固定するという煩雑な作業が必要となる。加えて、軸受外輪３ｂのナックル部材６へのボルト止めやナット８の締め込み等の多くの締結作業が必要となる。従って、ドライブシャフトの組付け工程が煩雑化しており、この点がコスト高の要因となっている。また、多くのナットやボルトを必要とし、部品点数が多くなることもコスト面で不利になっている。さらに、ナックル部材の旋回に伴ってドライブシャフトが旋回するので、広い作業スペースが必要となる点も問題となる。

ところで、ナットの締め付け作業は、アウトボード側等速自在継手Ｊ１の外側継手部材７とハブ輪４とを予め結合一体化しておくことで省略することができる。しかしながら、両者の結合部には、コーナリング中のモーメント荷重をはじめ、車両走行に伴って大荷重が作用するので、これに耐え得るような高強度を有しかつコスト的にも安価な結合構造が必要とされる。

そこで、本発明は、ハブ輪の低コスト化を図ることを目的とする。

また、車輪用軸受ユニットのナックル部材への組付け工程を簡略化することを目的とする。併せて、車輪用軸受ユニットの部品点数を削減し、構造を簡素化することを目的とする。

本発明では、上記目的を達成するために、内周に複数のアウタレースを有する外方部材と、前記アウタレースと対向する複数のインナレースを有する内方部材と、対向するアウタレースとインナレースとの間に配置された複数列の転動体と、ホイールに取り付けられるハブ輪とを備える車輪用軸受ユニットにおいて、ホイールの内周に嵌合するパイロット部を、ハブ輪以外の別部材に設けた。

これにより、ハブ輪の形状を簡略化することができ、ハブ輪を低コスト加工法、例えば冷間鍛造のみで形成することが可能となる。また、ハブ輪への防錆処理も不要となる。

パイロット部を設ける別部材としては、例えばブレーキロータが考えられる。通常、ブレーキロータは鋳造で製作されるので、ブレーキロータにパイロット部を形成しても、そのコストアップは最低限に抑えられる。

さらにアウトボード側等速自在継手を有する車輪用軸受ユニットでは、外方部材の外周面を車体側のナックル部材の内周面に嵌合組込みし、アウトボード側等速自在継手の最大外径寸法をナックル部材の最小内径寸法よりも小さくする。ここで、「等速自在継手」の用語は、ブーツ、ブーツバンド等の付属品も含むものとする。これら付属品も含めたアウトボード側等速自在継手の最大外径寸法がナックル部材の最小内径寸法よりも小さく設定される（以下のインボード側等速自在継手でも同じ）。

かかる構成から、アウトボード側等速自在継手の外側継手部材とハブ輪とを結合した状態で、アウトボード側から外方部材をナックル部材に組込み嵌合することにより、軸受ユニットをナックル部材に固定することが可能となる。かかる作業は、軸受ユニットを車軸方向へ押し込むだけで行うことができ、しかも基本的に外方部材をナックル部材にボルト止めする必要もない。従って、軸受ユニットの車両への組付け作業を簡略化することができる。なお、外側継手部材とハブ輪の結合は、素材の塑性流動を利用した塑性結合や溶接等を用いて行う他、従来と同様にナットを用いて行うこともできる。

嵌合組込みに際し、外方部材の外周面をナックル部材の内周面に圧入すれば、圧入と同時に外方部材とナックル部材とを強固に結合することができる。圧入により軸受隙間が負隙間に設定される。この際、従来のように、ナットの締め付けトルクを管理して予圧付与作業を行う必要がなく、予圧付与作業が簡略化される。

ハブ輪とアウトボード側等速自在継手の外側継手部材を結合する手段としては塑性結合が考えられる。一例として、ハブ輪および外側継手部材のうち、何れか一方に設けられた雄部を、他方に設けられ、雄部と異形の雌部に圧入することにより、ハブ輪と外側継手部材とを塑性結合したものが挙げられる。この場合、圧入に伴って生じる塑性流動により、雄部と雌部の接合部分に存在する空隙の一部または全てが充足されるので、雄部と雌部を強固に結合し、一体化することができる。しかもこの結合は、雄部と雌部の何れか一方を他方に圧入するだけで行われるので作業性も良好である。

アウトボード側等速自在継手とインボード側等速自在継手を中間軸を介して連結し、両側の等速自在継手の最大外径寸法をナックル部材の最小内径寸法よりも小さくすることにより、車輪用軸受ユニットを、アウトボード側およびインボード側等速自在継手を有するドライブシャフトと、ハブ輪とを一体化したアセンブリの状態で車体に組み付けることができる。この組み付けは、ナックル部材の内周に、インボード側等速自在継手およびアウトボード側等速自在継手を順次挿入し、次いで外方部材をナックル部材の内周に圧入することにより行われる。

本発明によれば、ハブ輪の低コスト化を図ることができる。

また、ハブ輪、軸受、およびアウトボード側等速自在継手を含む車輪用軸受ユニットの車両への組付け工程を簡略化することができる。併せて、当該軸受ユニットの部品点数を削減し、構造を簡素化すると共に、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ユニットの実施形態を以下に詳述する。

図１に本発明にかかる車輪用軸受ユニットの第１の実施形態を示す。この軸受ユニットは、駆動車輪用のもので、ハブ輪１０、軸受部２０、およびアウトボード側等速自在継手３０で構成される。

ハブ輪１０は中空状で、その外周面に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ１１を備えている。この車輪取付フランジ１１の円周方向に複数の雌ねじ１２が形成され、この雌ねじ１２にはブレーキロータ７０およびホイール８０を固定するためのホイールボルト（図示省略）が螺合される。従来と異なり、ハブ輪１０のアウトボード側にはパイロット部が設けられておらず、車輪取付フランジ１１のアウトボード側端面がハブ輪１０の中で最もアウトボード側に位置している。ハブ輪１０のアウトボード側の内周面は、インボード側に向けて概略直線的に縮径するテーパ状になっている。ハブ輪１０の外周面に形成された小径段部１３には、内輪２８が適当な締め代をもって圧入されている。

ハブ輪１０の小径段部１３のインボード側軸端には揺動加締めが施される。揺動加締めは、小径段部１３の円筒状軸端を内輪２８のインボード側端面を超えるまで延ばし、その突出部分の内径側で加締め具を揺動させて突出部分を外径側に塑性変形させるものである。塑性変形により形成されたフランジ１７を内輪２８のインボード側端面に密着させることにより、内輪２８とハブ輪１０の軸方向位置決めがなされる。内輪２８とハブ輪１０の軸方向位置決めは、図１０に示すように、内輪２８の内周面と小径段部１３の外周面との間に止め輪２９を介在させて行ってもよい。十分な抜け止め耐力が得られるのであれば、図１１に示すように、内輪２８を小径段部１３の外周面に圧入するだけでも良い。

軸受部２０は、背面配列した複列アンギュラ玉軸受構造で、複列のインナレース２１およびアウタレース２２と、対向するインナレース２１とアウタレース２２との間に配置した転動体２３と、アウトボード側（図面左側）の転動体列およびインボード側（図面右側）の転動体列をそれぞれ円周方向等間隔に保持する保持器２４とを有する。図示例では、アウトボード側のインナレース２１がハブ輪１０の外周面に、インボード側のインナレース２１が内輪２８の外周面に形成されている。この場合、ハブ輪１０および内輪２８が複列のインナレースを有する内方部材２５を構成する。

アウタレース２２は、リング状一体の外方部材２６の内周面に形成されている。外方部材２６の外周面２６ａは、止め輪溝２６ｂを除く全体が均一径の円筒面状である。従来の外方部材と異なり、ナックル部材６に取り付けるためのフランジは設けられていない。外方部材２６の軸方向両端の内周面には、シール２７ａ、２７ｂが圧入固定されている。外方部材２６の外周面２６ａとナックル部材６の内周面６ａとの間には止め輪５３が介在しており、この止め輪５３が外方部材２６およびナックル部材６と軸方向で係合することで、外方部材２６のナックル部材６からの抜け止めがなされている。図１では、止め輪５３をインボード側の転動体２３とアウトボード側の転動体２３の軸方向中心線Ｏ上に配置した場合を例示している。

アウトボード側のシール２７ａは、芯金をゴム等の弾性材料で被覆して内径側に複数（例えば３つ）のシールリップを形成した構成で、芯金を外方部材２６の内周面に圧入することで外方部材２６に固定される。シールリップは、ハブ輪１０の外周面とフランジ部１１のインボード側端面にそれぞれ接触している。

インボード側のシール２７ｂは、カセットシールと呼ばれるもので、芯金の内径側に形成した複数（例えば３つ）のシールリップを断面逆Ｌ字型のスリンガに接触させた構成を有する。芯金を外方部材２６の内周面に圧入し、スリンガを内輪２８の外周面に圧入することで、シール２７ｂが開口部に固定される。これらシール２７ａ、２７ｂによって軸受部２０の両端開口部が密封され、内部に充填されたグリースの漏洩ならびに外部からの水や異物の侵入を防止するようになっている。

なお、図示例の軸受部２０では、転動体２３としてボールを例示しているが、車重が嵩む場合等には、円錐ころを転動体２３として使用することもできる。

アウトボード側等速自在継手３０は、図４に示すように、中間軸２のアウトボード側の一端に設けられ、内周面にトラック溝が形成された外側継手部材３１と、外側継手部材３１のトラック溝と対向するトラック溝が外周面に形成された内側継手部材３２と、外側継手部材３１のトラック溝と内側継手部材３２のトラック溝との間に組み込まれたトルク伝達ボール３３と、外側継手部材３１と内側継手部材３２との間に介在してトルク伝達ボール３３を円周方向等間隔に保持するケージ３４とで構成される。内側継手部材３２は、その内周に挿入した中間軸２のアウトボード側の軸端とセレーションを介して結合されている。

外側継手部材３１は、例えば冷間鍛造によって製作され、内側継手部材３２、ケージ３４およびトルク伝達ボール３３を収容したマウス部３１ａと、マウス部３１ａから軸方向に一体的に延びる中実のステム部３１ｂとを有する。マウス部３１ａの開口側の外周面と中間軸２の外周面には、それぞれブーツバンド３６を介して蛇腹状ブーツ３７の大径開口端および小径開口端が固定されている。このように外側継手部材３１と中間軸２の間の空間をブーツ３７で被覆することにより、グリースが外部へ漏洩したり、あるいは継手内部へ水やダスト等の異物が侵入したりする事態を防止している。

外側継手部材３１のステム部３１ｂは、後述の各種結合構造によりハブ輪１０と結合される。結合方法としては、ナットを用いるような可逆的な結合方法も採用することもできるが、好ましくは、ハブ輪１０と外側継手部材３１の可逆的な分離・結合が許容されていない非分離の結合構造を採用するのが望ましい。

ハブ輪１０と外側継手部材３１とを非分離に結合する際、図１に示すように、外側継手部材３１の肩面３８を内輪２８のインボード側の端面と当接させ、さらに内輪２８のアウトボード側の端面もハブ輪１０と軸方向で当接させることで、複列のインナレース２１の間隔が規定寸法に保持され、軸受部２０に予圧（予備予圧）が付与される。

外方部材２６の外周面２６ａは、車体側のナックル部材６の内周面６ａに嵌合組込みされる。

ここでいう嵌合組込みは、外方部材２６をナックル部材６に嵌合することにより両者の組込みが完了することを意味する。この組込みは、例えば外方部材２６の円筒面状の外周面２６ａをナックル部材６の円筒状内周面６ａにアウトボード側から圧入することにより行うことができる。

必要に応じて、ナックル部材６の内周面６ａのインボード側端部には、外方部材２６の端面と軸方向で係合する凸部６ｂが設けられる。凸部６ｂを設けた場合、図１に示すように、アウトボード側から圧入した外方部材２６のインボード側端面が凸部６ｂに当接すると同時に、ナックル部材６の内周面６ａに形成した止め輪溝６ｃと外方部材２６の外周面２６ａに形成した止め輪溝２６ｂとが対向し、外方部材２６の止め輪溝２６ｂに収容した止め輪５３が弾性的に拡径してナックル部材６および外方部材２６の双方と軸方向で係合する。外方部材２６の圧入だけでも十分な固定力が得られる場合は、図１０に示すように、ナックル部材６の凸部６ｂを省略することができ、あるいは図１１に示すように止め輪５３を省略することができる。

図１０に示すように、止め輪５３をインボード側の転動体２３とアウトボード側の転動体２３の軸方向中心線Ｏよりもアウトボード側に配設した場合、外方部材２６の圧入時における止め輪５３のナックル部材内周面６ａに対する摺動距離を短縮できるので、止め輪５３の引きずりによるナックル部材内周面６ａの損傷回避を図ることができる。

このように外方部材２６の外周面２６ａに圧入面を設け、この外方部材２６をナックル部材６の内周に圧入固定することにより、従来のように、フランジ付き外方部材をナックル部材の複数箇所にボルト止めする場合に比べ、ボルトの締結作業を省略でき、その分だけ部品点数や作業工数を減じて低コスト化を図ることができる。

また、外方部材２６をナックル部材６に圧入することで、圧入後の外方部材２６には、ラジアル方向の縮径力が作用し、この縮径力によって軸受隙間が縮小する。従って、上記予備予圧量を加味して圧入代を適切に設定すれば、圧入後に適正量の負隙間（例えば０〜１００μｍ、好ましくは０〜３０μｍ）を得ることが可能となる。この場合、ナットの締め込みによる予圧付与作業が不要となるので、軸受ユニットの組付け作業性を更に向上させることができる。なお、０よりも大きい正隙間であると、軸受剛性が不充分となって耐久性が低下し、負隙間量が１００μｍを上回ると、逆に予圧が過大となって異常発熱の原因となる点が問題となる。

かかる嵌合組込みにおいては、アウトボード側等速自在継手３０の最大外径寸法Ｄ１をナックル部材６の最小内径寸法Ｄｎよりも小さくする（Ｄ１＜Ｄｎ）。これにより、まずアウトボード側等速自在継手３０をナックル部材６の内周に挿入し、引き続いて軸受部２０の外方部材２６をナックル部材６の内周に圧入することにより、ハブ輪１０、軸受部２０およびアウトボード側等速自在継手３０を予めアセンブリにした状態で車両に組付けることが可能となる。この組み付け時には、アセンブリの押し込み方向が一定となるので、組み付け時の作業性も良好となる。

ここで、ナックル部材６の「最小内径寸法Ｄｎ」は、ナックル部材６のうちで最も内径側に存在する部分の内径寸法を意味する。図１に示す実施形態のように、ナックル部材６の内周面に凸部６ｂを設けた場合、凸部６ｂの内径寸法が「最小内径寸法」となる。図１０に示すように凸部６ｂを省略した場合、ナックル部材６の内周面６ａが「最小内径寸法」となる。

また、アウトボード側等速自在継手の「最大外径寸法Ｄ１」は、ブーツ３７およびブーツバンド３６等の付属品も含めた状態で、最も外径側に存在する部分の外径寸法をいう。例えば図１に示すアウトボード側等速自在継手３０では、ブーツ最大径部３７ａの外径寸法がアウトボード側等速自在継手３０の最大外径寸法Ｄ１となる。

併せて図４に示すように、ドライブシャフト１のインボード側等速自在継手４０の最大外径寸法Ｄ２をナックル部材６の最小内径寸法Ｄｎよりも小さくすれば（Ｄ２＜Ｄｎ）、ドライブシャフト１とハブ輪１０と軸受部２０とを予めアセンブリにした状態（以下、ドライブシャフトアセンブリと呼ぶ）でも車両への組み付けが可能となる。すなわち、ドライブシャフトアセンブリを、インボード側等速自在継手４０、中間軸２、アウトボード側等速自在継手３０の順に順次ナックル部材６の内周に挿入し、次いで外方部材２６の外周面２６ａをナックル部材６の内周面に圧入することにより、車両への組み付けが完了する。これにより、組付け作業現場での作業工数を減じることができ、作業性が高まる。この場合、従来工程のようにナックル部材６を旋回させる必要もないので、作業スペースも最小限で足りる。インボード側等速自在継手４０の最大外径寸法Ｄ２は、アウトボード側等速自在継手３０の場合と同様に、ブーツ３７およびブーツバンド３６等の付属品も含めた状態でのインボード側等速自在継手４０の最大外径寸法を意味する。

図５に示すように、外方部材２６の外周面２６ａのうち、シール２７ａ、２７ｂの外径側領域と、これに対向するナックル部材６の内周面６ａとの間に隙間５５を形成するのが望ましい。隙間５５は、図示のように、外方部材２６の外周面２６ａにヌスミ部５６を形成する他、ナックル部材６の内周面６ａにヌスミ部（図示省略）を形成することによっても形成可能である。なお、外方部材２６とナックル部材との間の圧入代は、アウタレース２２の外径側領域で確保されていれば足りるので、同図に破線で示すように、さらにアウタレース２２間の外径側領域にヌスミ部５７を形成してもよい。これにより、圧入面積が減じられるので、圧入時の作業性をより高めることができ、その一方で、圧入時には軸受部２０に規定の予圧を付与することができる。

外方部材２６の圧入に際し、各アウタレース２２の外径側で圧入代を均一に設定しておけば、軸受部２０に付与される予圧量を安定化させることができる。

図６に示すように、ナックル部材６の内周面６ａに形成した止め輪溝６ｃのアウトボード壁面６ｃ１をテーパ面状に形成することもできる。この場合、外方部材２６を矢印で示すようにアウトボード側に所定の力で引き抜けば、テーパ面６ｃ１の案内で止め輪５３が縮径するので、ドライブシャフトアセンブリをナックル部材６から分離することが可能となり、当該アセンブリの保守点検作業や交換作業の作業性を高めることができる。嵌合組込み時の抜け止め効果と交換時の作業性の両立から、テーパ面６ｃ１の角度θは１５°〜３０°の範囲に設定するのが望ましい。

ハブ輪１０と外側継手部材３１とは塑性結合で一体化される。この塑性結合は、図１に示すように、ハブ輪１０と外側継手部材３１のうち、何れか一方の部材に雄部５１を形成すると共に、他方の部材に雄部５１と異形の雌部５２を形成し、雄部５１と雌部５２を相互に圧入することによって行われる。図１では、雄部５１を外側継手部材３１のステム部３１ｂに形成すると共に、雌部５２を同じくハブ輪１０のインボード側端部に形成した場合を例示している。雄部５１および雌部５２のうち、何れか一方は断面真円形状に形成され、他方は断面非真円形状に形成される。図７（ａ）は、その一例として、雄部５１をセレーションのような歯形面に形成すると共に、雌部５２を円筒面状に形成した場合を例示している。断面非真円状の雄部５１は冷間鍛造や転造で効率的にかつ精度良く形成することができる。

この他、雄部５１の形状としては、図８に示すように角筒面を採用することもできる。何れの形状であっても、断面真円状の雌部５２の内径寸法Ｄｆは、雄部５１の断面輪郭線に内接する円Ａの直径よりも大きく、外接する円Ｂの直径よりも小さい。

以上の形状を有する雄部５１を雌部５２の内周に圧入することで、接合部分に塑性流動が生じて両者間の隙間の全部または一部が充足される。これにより、ハブ輪１０と外側継手部材３１が塑性結合され、一体化される。

図９に示すように、圧入後、さらにステム部３１ｂの中実軸端の外周部（破線で示す）を加締め具５９で加締めてフランジ部５８を形成すれば、ハブ輪１０の抜け止め効果が更に高まる。圧入のみで十分な結合強度が得られるのであれば、この加締め工程を省略することもできる。

この結合構造においては、予め断面非真円状の雄部５１に熱処理を施して、図９に示すようにその表層Ｈを雌部５２よりも高硬度にしておくのが望ましい。これにより、圧入に伴う雄部５１の変形が抑えられ、雄部５１が雌部５２に食い込み易くなるので、結合強度をより一層高めることができる。図９に示す加締め加工を行う場合、加締めにより塑性変形させるステム部３１ｂの軸端部分は未焼入れとし、フランジ部５８の形成を容易なものとする。雄部５１の熱処理方法としては、焼入れ範囲および焼入れ深さのコントロールが容易な高周波焼入れが望ましい。雌部５２は基本的に熱処理を加えない生材とするが、雄部５１の表面硬度を越えなければ熱処理を施しても構わない。

以上の説明では、雄部５１を断面非真円状に形成し、雌部５２を断面真円状に形成する場合を例示したが、コスト面等で特に問題がなければ、これとは逆に雄部５１を断面真円状に形成し、雌部５２を断面非真円状に形成しても構わない。断面非真円状の雌部５２は例えばブローチ加工で形成することができる。この場合、断面非真円状の雌部５２を断面真円状の雄部５１よりも高硬度に形成する。

ところで、雄部５１を雌部５２に圧入すると、ハブ輪１０が僅かに拡径方向に変形し、その影響がインナレース２１におよぶ可能性がある。かかる事態は、図９に示すように、雄部５１と雌部５２の圧入部分を、インボード側およびアウトボード側の転動体２３の軸方向中心線Ｏ上に配置することにより、回避することができる。

ドライブシャフトアセンブリを車体に組付けた後、図１に示すように、ブレーキロータ７０およびホイール８０を組み付けることにより、車輪支持装置が構成される。ブレーキロータ７０は、車輪取付フランジ１１のアウトボード側端面とホイール８０との間に配置され、その端面は車輪取付フランジ１１のアウトボード側端面に密着している。

ブレーキロータ７０には、その円周方向複数箇所にホイールボルトを挿通するための孔７１が形成され、その内径端にホイール８０の内周面に嵌合する円筒状のパイロット部７２が形成されている。

このように、ブレーキロータ７０にパイロット部７２を形成すれば、従来に比べてハブ輪１０のアウトボード側の形状を簡略化することができる。そのため、ハブ輪１０の製作を冷間鍛造等の低コストの加工法で行うことが可能となり、かつハブ輪１０がパイロット部を持たないことから、ハブ輪１０への防錆処理も不要となる。以上から、ハブ輪１０の低コスト化を図ることができる。なお、ハブ輪１０は冷間鍛造のみで製作することも可能であるが、必要に応じてその一部に旋削加工を施して製作しても構わない。

ブレーキロータ７０は、鋳造法で製作するのが通例であるので、たとえパイロット部７２を設けることでブレーキロータ７０の形状が複雑化したとしても、その製作コストの上昇は最低限に抑えることができる。

図２および図３は、車輪用軸受ユニットの第２および第３の実施形態を示すものである。このうち、図２に示す第２の実施形態では、軸受部２０の複列のインナレース２１が何れもハブ輪１０の外周に圧入した一体構造の内輪２８外周面に形成されている。この場合、内輪２８が複列のインナレース２１を有する内方部材２５を構成する。図３に示す第３の実施形態は、図２に示す一体構造の内輪２８を軸方向で二分割してそれぞれハブ輪１０の外周面に圧入し、二つの内輪２８ａ、２８ｂの各外周面にインナレース２１を形成した例である。この実施形態では、二つの内輪２８ａ、２８ｂが複列のインナレース２１を有する内方部材２５を構成する。これ以外の構成は、図１に示す第１の実施形態と共通するので、共通する部材・要素に共通の参照番号を付して、重複説明の説明を省略する

以上の各実施形態では、転動体２３を保持器２４で保持した軸受部２０を例示しているが、軸受部２０として、図１２に示すように保持器を用いない総転動体形式を採用することもできる。総転動体形式であれば、保持器２４を使用する場合に比べて組み込み可能な転動体数が増えるので、個々の転動体の負荷荷重を低減することができる。従って、高荷重条件下でも軸受ユニットの寿命向上を図ることができる。総転動体形式は、インボード側の転動体列とアウトボード側の転動体列との負荷荷重に差がある場合は、高荷重側にのみ採用することができる。もちろん双方の転動体列が同程度の荷重条件である場合等は、双方を総転動体形式にすることもできる。通常は、インボード側のモーメント荷重が大きくなるので、インボード側の転動体列を総転動体形式にする。

なお、総転動体形式の場合、転動体間の円周方向の隙間が大きすぎると、転動体同士が激しく衝突して打音や発熱を生じる可能性があるので、転動体間の総隙間Ｓを転動体２３の直径寸法Ｄｂよりも小さくする（特に転動体２３としてボールを使用する場合、総隙間Ｓはボール直径の約４０％以下に設定する）のが望ましい。

図１３に本発明の第４の実施形態を示す。この実施形態は、アウトボード側の転動体列のＰＣＤ（Ｐ１）とインボード側の転動体列のＰＣＤ（Ｐ２）との間に差を設けたものであり、高剛性化や長寿命化の効果が期待できる。これは、一方のＰＣＤを大きくすれば、軸受ユニットの軸方向寸法の増大なしに軸受スパン（両レース面に加わる力の作用方向の作用線と軸心との交点の間隔）の増大を図ることができること、組み込み可能な転動体数が増えること、等の理由による。図１３では、インボード側の転動体列のＰＣＤ（Ｐ２）を大きくした場合を例示しているが、図１４に示すように、反対にアウトボード側の転動体列のＰＣＤ（Ｐ１）を大きくしてもよい。また、インボード側の保持器２４とアウトボード側の保持器２４を異なる設計とすることで、何れか一方の側の保持器２４に他方の側より多い転動体を組み込んでも同様の効果が得られる。さらには、図１５（ａ）（ｂ）に示すように、インボード側の転動体２３の径とアウトボード側の転動体２３の径を異ならせても同様の効果が得られる。

駆動車輪用の軸受ユニットとしては、図１６〜図２０に示すように、アウトボード側のインナレース２１をハブ輪１０の外周面に形成し、インボード側のインナレース２１を外側継手部材３１の外周面に形成したタイプも使用することができる。このうち、図１６〜図１９は、中空状のステム部３１ｂの内周にハブ輪１０を嵌合して両者を非分離に結合した例であり、図２０は、逆に中空状ハブ輪１０の内周にステム部３１ｂを嵌合して両者を非分離に結合した例である。何れの軸受ユニットでも外側継手部材３１の肩面３８やアウトボード側端面３９がハブ輪１０と軸方向に当接することで、複列のインナレース２１間の寸法が規定され、かつ軸受部２０に予備予圧が付与されている。ハブ輪１０と外側継手部材３１が複列のインナレース２１を有する内方部材２５を構成する。以下、各軸受ユニットの構成を詳述する。

図１６は、車輪用軸受ユニットの第５の実施形態を示すものである。この実施形態では、図１に示す第１の実施形態と同様に、雄部５１と雌部５２を互いに異形に形成し、雄部５１を雌部５２に圧入することにより、ハブ輪１０と外側継手部材３１とが塑性結合されている。この場合、ハブ輪１０のうち、インボード側の中実端部１６の外周面に雄部５１が形成され、これに対向するステム部３１ｂの内周面に雌部５２が形成される。第１の実施形態と同様に、雄部５２の圧入後、図９に示す方法で、ハブ輪１０の中実軸端１６の外周部を加締めてフランジ部５８を形成することにより、さらに結合強度を高めることができる。

図１７は、車輪用軸受ユニットの第６の実施形態を示すもので、ハブ輪１０と外側継手部材３１とを拡径加締めで塑性結合した例である。この実施形態では、ハブ輪１０のインボード側の端部に他所より内径寸法を小さくした小径部１９が形成される。ステム部３１ｂの内周にハブ輪１０を挿入した後、ハブ輪１０の内周に小径部１９の内径寸法よりも大径のマンドレルを押し込んで小径部１９を拡径させ、ステム部３１ｂの内周面に圧接させることにより、ハブ輪１０と外側継手部材３１とが塑性結合される。予めステム部３１ｂの内周面にローレット加工等で凹凸部１５を形成し、この凹凸部１５を熱処理により硬化させておけば、小径部１９の拡径により凹凸部１５をハブ輪１０の外周面に確実に食い込ませることができ、ハブ輪１０と外側継手部材３１とを強固に塑性結合することが可能となる。

図１８は、車輪用軸受ユニットの第７の実施形態を示すもので、ハブ輪１０と外側継手部材３１とを揺動加締めで非分離に結合したものである。この揺動加締めでは、ハブ輪１０のインボード側の軸端を円筒状に形成し、加締め具の揺動により円筒部を外径側に塑性変形させてフランジ１７が形成される。フランジ１７を外側継手部材３１の端面に当接させることにより、外側継手部材３１の抜け止めが行なわれ、かつハブ輪１０の外周面とステム部３１ｂの内周面との間にスプライン６０を形成することで、ハブ輪１０と外側継手部材３１の回り止めがなされる。

図１９は本発明の第８の実施形態を示すもので、ハブ輪１０と外側継手部材３１とを溶接により非分離に結合したものである（溶接部分を符号６１で示す）。溶接法としては、レーザビーム溶接、プラズマ溶接、電子ビーム溶接、高速パルス方式によるプロジェクション溶接等を例示することができる。ハブ輪１０はステム部３１ｂの内周に圧入されており、この圧入嵌合面を介してトルクを伝達することができるため、溶接部６１にかかる負荷は小さく、従って、上記のように熱影響の少ない溶接法を採用することができる。

図２０は、本発明の第９の実施形態を示すもので、図１８に示す第７の実施形態と同様に、ハブ輪１０と外側継手部材３１とを揺動加締めで非分離に結合した例である。中空状ハブ輪１０の内周にステム部３１ｂを嵌合した点、およびステム部３１ｂのアウトボード側の軸端に揺動加締めを施した点が図１８に示す実施形態と異なる。

図２１に、車輪用軸受ユニットの第１０の実施形態を示す。

この軸受ユニットでは、外方部材２６は、一対の軸受外輪２６１、２６２と、軸受外輪２６１、２６２間に配置したリング状の間座２６３とで構成される。両軸受外輪２６１、２６２の内周面にはそれぞれアウタレース２２が形成されている。ハブ輪１０の外周面には複列のインナレース２１が直接形成されており、これによりハブ輪１０が内方部材２５を構成する。図面ではハブ輪１０のインボード側の端面を外側継手部材３１の肩面３８に当接させているが、ハブ輪１０と外側継手部材３１との間に十分な結合強度が確保されていれば、両者間に隙間を介在させることもできる。

軸受部２０の両端開口部を密封するシール２７ａ、２７ｂのうち、アウトボード側のシール２７ａは、外径端をゴム等の弾性材料で被覆して複数（例えば２つ）のシールリップを形成した芯金２７１と、シールリップと接触するスリンガ２７２とで構成される。芯金２７１はハブ輪１０の外周面に圧入固定され、スリンガ２７２はアウトボード側の軸受外輪２６２の内周面に圧入固定される。スリンガ２７２のアウトボード側の端部は、フランジ１１のインボード側端面に近接してラビリンスシールを構成する。

軸受外輪２６１、２６２および間座２６３の外周面は、何れも円筒面状である。軸受外輪２６１、２６２の外周面２６ａはナックル部材６の内周面６ａに圧入されるが、間座２６３の外径寸法は、軸受外輪２６１、２６２の外径寸法よりも僅かに小さく、ナックル部材６の内周面との間には僅かな隙間がある。間座２６３は、図２３に示すように周方向で二分割されている。

アウトボード側の軸受外輪２６２は、インボード側の転動体２３とアウトボード側の転動体２３との間の軸方向中心線Ｏよりもアウトボード側に配置された止め輪５３で位置決めされる。この止め輪５３としては、図２２に示すように、円周方向両端に外径側へ延びた操作部５３ａを有するＣ型が使用可能である。止め輪５３をナックル部材６の内周面に形成した止め輪溝に嵌め込み、かつ操作部５３ａをナックル部材６に形成した軸方向の切欠き６ｄに収容することにより、止め輪５３が軸受外輪２６２のアウトボード側端面と係合して外方部材２６の位置決めが行なわれる。

この軸受ユニットの組立は、以下の手順で行なわれる。

まず図２４に示すように、ハブ輪１０の外周にアウトボード側のシール２７ａの芯金２７１を圧入固定する。

次に、図２５に示すように、ハブ輪１０の外周に転動体２３を組み込んでインナレース２１に収容する。この際、転動体２３は予め保持器２４のポケットに収容した状態でハブ輪１０の外周に組み込まれる。次いで、アウトボード側の軸受外輪２６２をハブ輪１０の外周に挿入する。この際、予め軸受外輪２６２の内周面にスリンガ２７２を圧入しておく。軸受外輪２６２をアウトボード側に押し進めると、芯金２７１に形成したシールリップがスリンガ２７２の内周面に接触し、シール２７ａが構成される。また、軸受外輪２６２のアウタレース２２に転動体２３が収容される。

次に図２６に示すように、インボード側の軸受外輪２６１をハブ輪１０の外周に挿入する。この際、軸受外輪２６１をアウトボード側の軸受外輪２６２に接触させる等して規定位置よりもアウトボード側に位置させることにより、軸受外輪２６１のインボード側端部とハブ輪１０との間にボール径Ｄよりも大きな隙間δが形成されるので、この隙間δから転動体２３を軸受外輪２６１とハブ輪１０の間の空間に挿入する。規定数の転動体２３を挿入したところで、インボード側の開口部から保持器２４を押し込んでポケットに転動体２３を収容し、各転動体２３を円周方向等間隔に保持する。

次に図２７に示すように、軸受外輪２６１、２６２の間に隙間を形成し、当該隙間にハブ輪１０を挟むようにして分割間座２６３を挿入する。これにより、インボード側の軸受外輪２６１が規定位置に配置され、インボード側の転動体２３がインナレース２１およびアウタレース２２に所定の接触角をもって収容される。

その後、図２８に示すように、インボート側の軸受外輪２６１とハブ輪１０との間に開口部にカセットシールを圧入し、シール２７ｂを構成する。

以上の組立が完了した後、ハブ輪１０をアウトボード側等速自在継手３０の外側継手部材３１と非分離に結合する。この時の結合方法は任意であり、図１に示す実施形態と同様に、雄部５１を雌部５２に圧入して塑性結合させる他、上記拡径加締め、揺動加締め、あるいは溶接等の手段で結合することもできる。その後、ナックル部材６の内周に、インボード側等速自在継手４０、中間軸２、アウトボード側等速自在継手３０の順で挿入し、最後に止め輪５３を拡径させながら外方部材２６を圧入し、インボード側の軸受外輪２６１を凸部６ｂに当接させる。その後、止め輪５３を弾性的に縮径させて軸受外輪２６２のアウトボード側端面に係合させることにより、ドライブシャフトアセンブリの組み付けが完了する。

以上の構成であれば、一対の軸受外輪２６１、２６２の間に、後入れ可能の間座２６３を配置しているので、ハブ輪１０に直接インナレース２１を形成している場合でも複列の転動体２３を外方部材２６とハブ輪１０の間の空間に組み込むことができる。従って、図１〜図３に示す各実施形態での内輪２８、２８ａ、２８ｂが不要となり、部品点数の削減による低コスト化を図ることが可能となる。

特に組み込み性に問題がなければ、アウトボード側のシール２７ａとして、図１に示すシール２７ａと同様に、芯金の内径端にシールリップを有し、芯金の外周面を外方部材２６の内周面に圧入するタイプを使用することもできる。

以上の各実施形態では、外方部材２６の外周面２６ａをその全体にわたって円筒面状に形成し、この外周面２６ａをナックル部材６の内周面６ａに嵌合組込みする場合を例示しているが、図２９に示すように、外方部材２６の外周面２６ａにフランジ２６ｃを形成し、このフランジ２６ｃをナックル部材６にボルト止めしてもよい。この場合、外方部材２６の外周面２６ａとナックル部材６の内周面６ａとは隙間嵌めで嵌合させる。ハブ輪１０と外側継手部材３１の結合法は特に問わず、図示のように雄部５１を異形の雌部５２に圧入して塑性結合する他、拡径加締め、揺動加締め、溶接等の結合法で結合することもできる。従来と同様にナットでハブ輪１０と外側継手部材３１とを結合してもよい。

さらに以上の各実施形態では、車輪用軸受ユニットとして、アウトボード側等速自在継手３０を有する駆動車輪用のものを例示しているが、これ以外にも等速自在継手を具備しない従動車輪用の軸受ユニットにも本発明を適用することが可能である。

第１の実施形態にかかる車輪用軸受ユニットの断面図である。 第２の実施形態にかかる車輪用軸受ユニットの断面図である。 第３の実施形態にかかる車輪用軸受ユニットの断面図である。 ドライブシャフトの断面図である。 外方部材とナックル部材の圧入部を拡大して示す断面図である。 外方部材とナックル部材の圧入部を拡大して示す断面図である。 （ａ）図はハブ輪と外側継手部材の結合部分における雄部の断面図、（ｂ）図は同じく雌部の断面図である。 雄部の他の構成例を示す断面図である。 ハブ輪と外側継手部材の塑性結合工程を示す断面図である。 車輪用軸受ユニットの要部を拡大して示す断面図である。 車輪用軸受ユニットの要部を拡大して示す断面図である。 総転動体式の軸受構造を示す正面図である。 第４の実施形態にかかる車輪用軸受ユニットの断面図である。 異なるＰＣＤを有する転動体を概略図示する側面図である。 径の異なる転動体を概略図示する側面図である。 第５の実施形態にかかる車輪用軸受ユニットの断面図である。 第６の実施形態にかかる車輪用軸受ユニットの断面図である。 第７の実施形態にかかる車輪用軸受ユニットの断面図である。 第８の実施形態にかかる車輪用軸受ユニットの断面図である。 第９の実施形態にかかる車輪用軸受ユニットの断面図である。 第１０の実施形態にかかる車輪用軸受ユニットの断面図である。 止め輪の断面図である。 間座の断面図である。 車輪用軸受ユニットの組立工程を示す断面図である。 車輪用軸受ユニットの組立工程を示す断面図である。 車輪用軸受ユニットの組立工程を示す断面図である。 車輪用軸受ユニットの組立工程を示す断面図である。 車輪用軸受ユニットの組立工程を示す断面図である。 第１１の実施形態にかかる車輪用軸受ユニットの断面図である。 車両の懸架装置周りの概略構造を示す断面図である。

符号の説明

１ ドライブシャフト
２ 中間軸
６ ナックル部材
６ａ 内周面
６ｂ 凸部
１０ ハブ輪
１１ 車輪取付フランジ
２０ 軸受部
２１ インナレース
２２ アウタレース
２３ 転動体
２４ 保持器
２５ 内方部材
２６ 外方部材
２６ａ 外周面
２７ａ シール
２７ｂ シール
２８ 内輪
２８ａ 内輪
２８ｂ 内輪
３０ アウトボード側等速自在継手
３１ 外側継手部材
３１ａ マウス部
３１ｂ ステム部
３２ 内側継手部材
３３ トルク伝達ボール
３４ ケージ
３６ ブーツバンド
３７ ブーツ
３８ 肩面
４０ インボード側等速自在継手
５１ 雄部
５２ 雌部
５３ 止め輪
５６ ヌスミ部
７０ ブレーキロータ
７２ パイロット部
８０ ホイール
Ｄｎ ナックル部材の最小内径寸法
Ｄ１ アウトボード側等速自在継手の最大外径寸法
Ｄ２ インボード側等速自在継手の最大外径寸法

Claims (5)

1. 内周に複数のアウタレースを有する外方部材と、前記アウタレースと対向する複数のインナレースを有する内方部材と、対向するアウタレースとインナレースとの間に配置された複数列の転動体と、ホイールに取り付けられるハブ輪とを備える車輪用軸受ユニットにおいて、
   ホイールの内周に嵌合するパイロット部を、ハブ輪以外の別部材に設けたことを特徴とする車輪用軸受ユニット。
2. ハブ輪を冷間鍛造で成形した請求項１記載の車輪用軸受ユニット。
3. さらにアウトボード側等速自在継手を備え、外方部材の外周面が車体側のナックル部材の内周面に嵌合組込みされ、アウトボード側等速自在継手の最大外径寸法がナックル部材の最小内径寸法よりも小さい請求項１または２記載の車輪用軸受ユニット。
4. ハブ輪およびアウトボード側等速自在継手の外側継手部材のうち、何れか一方に設けられた雄部を、他方に設けられ、雄部と異形の雌部に圧入することにより、ハブ輪と外側継手部材とを塑性結合した請求項３記載の車輪用軸受ユニット。
5. 請求項１〜４の何れかに記載した車輪用軸受ユニットと、ブレーキロータとを備え、ブレーキロータにパイロット部を設けたことを特徴とする車輪支持装置。

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