JP2008126950A

JP2008126950A - 駆動車輪用軸受装置

Info

Publication number: JP2008126950A
Application number: JP2006317338A
Authority: JP
Inventors: Hitohiro Ozawa; 仁博小澤; Kenta Yamazaki; 健太山崎; Manabu Hoshino; 学星野; Shinya Nakajo; 晋也中条
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2006-11-24
Filing date: 2006-11-24
Publication date: 2008-06-05

Abstract

【課題】曲げ方向のモーメント荷重に対する加締め部の耐久性を向上させた駆動車輪用軸受装置を提供する
【解決手段】ハブ輪１０の小径内周面１４および外周面１６を外側継手部材４０に嵌合させる。これにより、曲げ方向のモーメント荷重が作用した際、ハブ輪１０に外側継手部材４０から内径方向および外径方向の支持反力が与えられる。この二つの支持反力により、ハブ輪１０と外側継手部材４０の折れ曲がり現象が抑制されるので、加締め部Ａに生じる応力を下げることができ、加締め部Ａの耐久性向上を図ることが可能となる。
【選択図】図１

Description

この発明は自動車の駆動車輪を支持するための駆動車輪用軸受装置に関するもので、詳しくは、ハブ輪と等速自在継手の外側継手部材と複列の車輪軸受とをユニット化した駆動車輪用軸受装置に関する。

ＦＲ車の後輪、ＦＦ車の前輪、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を介して懸架装置に支持される。例えば、特許文献１に示されている駆動車輪用軸受装置では、等速自在継手の外側継手部材とハブ輪とを塑性結合により固定している。詳しくは、外側継手部材に設けられたステム部の端部を外径方向に加締めて塑性変形させることにより、外側継手部材とハブ輪とを軸方向に固定している。

特開２００５−１６２２０４号公報

車輌が旋回すると、駆動車輪用軸受装置に等速自在継手の中心軸とハブ輪の中心軸とを折曲させようとする方向のモーメント荷重（以下、曲げ方向のモーメント荷重と称す）が加わる。この場合、極端に大きなモーメント荷重が頻繁に作用すると、外側継手部材とハブ輪との加締め部が緩むおそれがある。

本発明の目的は、曲げ方向のモーメント荷重に対する加締め部の耐久性を向上させた駆動車輪用軸受装置を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明は、等速自在継手の外側継手部材と、車輪に取付けるためのフランジを有するハブ輪と、複列の転がり軸受とを備え、外側継手部材とハブ輪とを塑性結合してユニット化した駆動車輪用軸受装置において、ハブ輪の内周面および外周面を外側継手部材に嵌合させたことを特徴とする。

このように本発明では、ハブ輪の内周面および外周面を外側継手部材に嵌合させているので、曲げ方向のモーメント荷重が作用した際にも、ハブ輪に外側継手部材から内径方向および外径方向の支持反力が与えられる。この二つの支持反力により、ハブ輪と外側継手部材の折れ曲がり現象が抑制されるので、塑性結合部に生じる応力を下げることができ、塑性結合部の耐久性向上を図ることが可能となる。

なお、ここでの塑性結合は、ハブ輪と外側継手部材のうち、少なくとも何れか一方の部材の塑性変形を伴って両者を結合する方法をいい、代表例として、加締め治具の揺動で円筒状部分をフランジ状に塑性変形させる揺動加締めによる結合や、円筒状部分の内周に加締め治具を押し込んで円筒状部材を拡径方向に塑性変形させる拡径加締めによる結合等を挙げることができる。

ハブ輪の内周面を外側継手部材にスプライン嵌合させれば、ハブ輪と外側継手部材の間で確実にトルクを伝達することが可能となる。同時に、ハブ輪の外周面を外側継手部材に圧入嵌合、すなわち締め代をもって嵌合させれば、モーメント荷重を確実に支持することが可能となる。

ハブ輪と外側継手部材の組み立て時において、先ずハブ輪の内周面と外側継手部材のスプライン嵌合を行ってからハブ輪外周面を外側継手部材に圧入嵌合するようにすれば、組み付け作業を能率よく行うことができる。このためには、外側継手部材における前記スプライン嵌合の嵌合始点Ｐ１を前記圧入嵌合の嵌合始点Ｐ２よりも軸端側に配し、且つ、前記外側継手部材のスプライン嵌合始点Ｐ１と圧入嵌合始点Ｐ２との軸方向距離Ｌ１を、ハブ輪における前記スプライン嵌合の嵌合始点Ｑ１と前記圧入嵌合の嵌合始点Ｑ２との軸方向距離Ｌ２よりも大きく設定すればよい（図１参照）。これとは逆にスプライン嵌合に先立って圧入嵌合が行われるようにすると、両部材が圧入された状態で雄側スプラインと雌側スプラインの位相合わせを行わなければならず、組み立て作業が困難となる。尚、ここでいうスプライン嵌合始点とは、外側継手部材とハブ輪との組み立て時において、これらに形成されたスプラインが最初に嵌合する点のことを言う。また、圧入嵌合始点とは、組み立て時において両部材が最初に圧入嵌合する部分のことを言う。

以上のように、本発明によると、駆動車輪用軸受装置に加わる曲げ方向のモーメント荷重に対する塑性結合部の耐久性を向上させることができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に従って詳細に説明する。

図１に示すように、本発明の実施形態に係る駆動車輪用軸受装置は、ハブ輪１０と、複列の転がり軸受からなる軸受装置２０と、等速自在継手３０とを主要な構成要素としている。図１において、左側がアウトボード側、右側がインボード側となる。尚、アウトボード側とは、車両に組み付けた状態で駆動軸３７の軸端側、すなわち車両の外側寄りとなる側を言い、アウトボード側と反対側、すなわち車両の中央寄りとなる側をインボード側と言う（以下の説明においても同様）。

ハブ輪１０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フランジ１１を備えており、フランジ１１の円周方向等間隔位置にホイールディスクを固定するためのハブボルト（図示せず）を植え込まれる。ハブ輪１０のフランジ１１寄りの外周面にアウトボード側のインナーレース１２を形成してある。ハブ輪１０は軸心部に軸方向の貫通孔を有しており、この貫通孔のアウトボード側部分に大径内周面１３、インボード側部分に小径内周面１４が設けられる。ハブ輪１０の小径内周面１４には、雌スプラインが形成される。

等速自在継手３０は、外周部にトラック溝３１を備えた内側継手部材３２と、内周部にトラック溝４１を備えた外側継手部材４０と、内側継手部材３２のトラック溝３１と外側継手部材４０のトラック溝４１との間に介在するボール３４と、すべてのボール３４を同一平面内に保持するためのケージ３６とで構成されている。内側継手部材３２は軸方向の貫通孔３３を有し、エンジン側に配置される等速自在継手と連結された駆動軸３７とスプライン結合される。外側継手部材４０は、マウス部４３とステム部４５とを主に備える。本実施形態では、ステム部４５の軸方向寸法を短く形成することにより、軽量化及び低コスト化を図っている。ステム部４５の外周面には雄スプラインが形成される。ステム部４５の外径側には、マウス部４３から軸方向に突出した環状の突出部４４が形成される。マウス部４３の外周面のうち、突出部４４寄りの位置にインボード側のインナーレース４２が形成される。

外側継手部材４０のステム部４５のアウトボード側端部は、ハブ輪１０と塑性結合され、この塑性結合により両部材が固定される。図１に示す実施形態では、ステム部４５のアウトボード側端部に設けられた円筒部４８を、加締め治具の揺動で外径方向フランジ状に塑性変形させた、いわゆる揺動加締めにより両部材を塑性結合した場合を示している（図１に加締め部Ａで示す）。尚、塑性結合は揺動加締めによる結合に限らず、例えばステム部４５のアウトボード側端部に形成した円筒部の内周に加締め治具を押込み、この円筒部を拡径方向に塑性変形させてハブ輪１０の小径内周面１４に押し付ける、いわゆる拡径加締めにより両部材を結合してもよい。

ハブ輪１０の小径内周面１４及び外周面１６は、外側継手部材４０と嵌合する。詳しくは、ハブ輪１０の小径内周面１４と外側継手部材４０のステム部４５の外周面とが嵌合すると共に、ハブ輪１０の外周面１６と外側継手部材４０の突出部４４の内周面とが嵌合する。さらに詳しくは、ハブ輪１０の小径内周面１４に形成された雌スプラインと外側継手部材４０のステム部４５の外周面に形成された雄スプラインとが嵌合し、両部材がトルク伝達可能にスプライン結合すると共に、ハブ輪１０の外周面１６と外側継手部材４０の突出部４４の内周面とが圧入嵌合する。図１に、このスプライン結合部をＳ１で示し、圧入嵌合部をＳ２で示す。尚、本実施形態では、スプライン嵌合部Ｓ１の軸方向寸法を圧入嵌合部Ｓ２の軸方向寸法よりも大きく設定している。

このように、ハブ輪１０の小径内周面及び外周面１６を外側継手部材４０と嵌合させることにより、車輪用軸受装置の曲げ方向のモーメント荷重に対する加締め部Ａの耐久性を向上させることができる。具体的には、曲げ方向のモーメント荷重が作用した際、ハブ輪１０には、外側継手部材４０のステム部４５から外径方向の支持反力が与えられると共に、外側継手部材４０の突出部４４から内径方向の支持反力が与えられる。この二つの支持反力により、ハブ輪１０と外側継手部材４０の折れ曲がり現象が抑制されるため、加締め部Ａに生じる応力を下げることができ、加締め部Ａの耐久性向上が図られる。本実施形態では、ハブ輪１０の外周面１６が外側継手部材４０と圧入嵌合されることにより、モーメント負荷時における支持力が高められるため、加締め部Ａの耐久性をさらに向上させることができる。

また、ハブ輪１０と外側継手部材４０とがスプライン結合することにより、両部材間でトルクを確実に伝達することができる。さらに、ハブ輪１０の小径内周面１４の雌スプライン及び外側継手部材４０のステム部４５の雄スプラインは、双方を軸方向に形成してもよいが、何れか一方又は双方のスプライン溝を軸方向に対して僅かに傾斜して形成させることにより、対向するスプライン間にねじれ角を設けることが好ましい。このようにねじれ角を有するスプライン同士を嵌合させることで、スプライン結合部に部分的に圧入部分が形成されるため、軸受装置の回転時のガタツキや、トルク荷重による滑りフレッティング摩耗の発生を確実に防止することができる。あるいは、このスプラインの嵌合を、大径合わせ、歯面合わせの少なくとも何れか一方を圧入嵌合としてもよい。これにより、両部材をガタなく嵌合させることができる。

ところで、ハブ輪１０と外側継手部材４０の組み立て時において、先ずハブ輪１０の小径内周面１４と外側継手部材４０のステム部４５とをスプライン嵌合させてから、ハブ輪１０の外周面１６を外側継手部材４０の突出部４４の内周面に圧入嵌合するようにすると、組立作業を効率よく行うことができる。このためには、ステム部４５外周の雄スプラインのスプライン嵌合始点となるアウトボード側端部Ｐ１を、突出部４４の内周面の圧入嵌合始点となるアウトボード側端部Ｐ２よりもアウトボード側に配し、且つ、Ｐ１とＰ２との軸方向距離Ｌ１を、ハブ輪１０内周の雌スプラインのスプライン嵌合始点となるインボード側端部Ｑ１とハブ輪１０の外周面の圧入嵌合始点となるインボード側端部Ｑ２との軸方向距離Ｌ２よりも大きく取ればよい（Ｌ１＞Ｌ２）。

軸受装置２０は外方部材２１と複列の転動体２９を含む。外方部材２１は車体（図示せず）に取り付けるためのフランジ２４を備え、内周面に複列の転動体２９のための複列のアウターレース２２を形成してある。ハブ輪１０のインナーレース１２および外側継手部材４０のインナーレース４２と外方部材２１の複列のアウターレース２２との間に複列の転動体２９が組み込まれている。ここでは転動体２９としてボールを使用した複列アンギュラ玉軸受の場合を図示してあるが、重量の嵩む自動車用の車輪軸受装置の場合には、転動体として円すいころを使用した複列円すいころ軸受を採用する場合もある。外方部材２１の両端開口部にはシール２６，２８が装着され、軸受内部に充填し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。

本実施形態では、図１に示すように、複列の転動体２９のうち、インボード側の転動体ＰＣＤがアウトボード側の転動体ＰＣＤよりも大きく形成されている。このように、転動体ＰＣＤを大きくすることで、軸受装置の高剛性化や長寿命化の効果が期待できる。これは、転動体ＰＣＤの拡大により、転動体２９の軸方向間隔を増大させることなく軸受スパン（両転走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。尚、上記とは逆に、アウトボード側の転動体ＰＣＤをインボード側の転動体ＰＣＤより大きく設定することによっても、同様の効果が得られる。もちろん、複列の転動体２９のＰＣＤを共に拡大すると、さらなる高剛性化、長寿命化が図られるが、何れか一方のみの転動体ＰＣＤを拡大することで、効率のよい設計が可能となる。

本発明は、上記の実施形態に限られない。以下、本発明の他の実施形態を説明する。尚、上記の実施形態と同様の構成、機能を有する箇所には同一の符号を付し、説明を省略する。

上記の実施形態では、軸方向寸法の短いステム部４５が設けられているが、これに限らず、ステム部４５を軸方向に延ばしてもよい。図２に示す駆動車輪用軸受装置では、ステム部４５をハブ輪１０のアウトボード側端面１７まで延ばしている。図１に示す駆動車輪用軸受装置では、加締め部Ａがハブ輪１０の大径内周面１３の奥側に設けられるため加工し難いが、本実施形態のように、ステム部４５を軸方向に延ばすことにより、加締め部Ａがハブ輪１０のアウトボード側端面１７に設けられるため、加締め部Ａの加工を容易に行うことができる。また、ハブ輪１０と外側継手部材４０のスプライン結合部の軸方向領域が拡大されるため、トルク負荷に対する強度を高めることができる。また、この構成によると、ハブ輪１０に大径内周面を設ける必要がなく、同一径に形成することができるため、ハブ輪１０の形成を容易化することができる。

また、上記の実施形態では、スプライン結合部Ｓ１と圧入嵌合部Ｓ２とが軸方向で重ねて設けられているが、これに限らず、図３に示すようにこれらを軸方向で離隔して設けても良い。このとき、ハブ輪１０の内周面１４とステム部４５の外周面とのスプライン嵌合部Ｓ１のインボード側に、さらに圧入嵌合部Ｓ３を設けることにより、ハブ輪１０と外側継手部材４０との固定強度が高められる。

本発明に係る駆動車輪用軸受装置の断面図である。他の例を示す駆動車輪用軸受装置の断面図である。他の例を示す駆動車輪用軸受装置の断面図である。

符号の説明

１０ハブ輪
２０軸受装置
３０等速自在継手
４０外側継手部材
４３マウス部
４４突出部
４５ステム部
Ａ加締め部（塑性結合部）
Ｓ１スプライン結合部
Ｓ２圧入嵌合部
Ｌ軸方向領域
Ｐスプライン嵌合始点

Claims

等速自在継手の外側継手部材と、車輪に取付けるためのフランジを有するハブ輪と、複列の転がり軸受とを備え、外側継手部材とハブ輪とを塑性結合してユニット化した駆動車輪用軸受装置において、
ハブ輪の内周面および外周面を外側継手部材に嵌合させたことを特徴とする駆動車輪用軸受装置。
ハブ輪の内周面を外側継手部材にスプライン嵌合すると共に、外周面を外側継手部材に圧入嵌合した請求項１記載の駆動車輪用軸受装置。
外側継手部材における前記スプライン嵌合の嵌合始点Ｐ１を前記圧入嵌合の嵌合始点Ｐ２よりも軸端側に配し、且つ、前記外側継手部材のスプライン嵌合始点Ｐ１と圧入嵌合始点Ｐ２との軸方向距離Ｌ１を、ハブ輪における前記スプライン嵌合の嵌合始点Ｑ１と前記圧入嵌合の嵌合始点Ｑ２との軸方向距離Ｌ２よりも大きく設定した請求項２記載の駆動車輪用軸受装置。