JP2008284920A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】円周方向のガタや軸心ずれの抑制を図ることができ、しかも、製作コストの低減を図ることができて実用化が可能な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、前記等速自在継手３の外側継手部材は内側継手部材が内装されるマウス部１１を備え、ハブ輪１の端部が加締られてハブ輪１に外嵌される転がり軸受２の内輪２４に対して予圧が付与された車輪用軸受装置である。外側継手部材のマウス部１１のハブ輪対応面４０とハブ輪１の端部加締部３１とが一体化される凹凸嵌合構造Ｍを備える。マウス部１１の底壁１２に硬度がハブ輪１の端部加締部３１の硬度よりも高い径方向に延びる凸部４１を形成し、マウス部側の凸部４１のハブ輪１の端部加締部３１に対する押圧によりハブ輪１の端部加締部３１に凸部４１に嵌合する径方向に延びる凹部４２を形成して、凸部４１と凹部４２との嵌合接触部位全域が密接する凹凸嵌合構造Ｍを構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等の車両において車輪を車体に対して回転自在に支持するための車輪用軸受装置に関する。

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車輪用軸受装置（駆動車輪用軸受装置）において、ハブ輪と等速自在継手との組立・分解の利便化を図るため、ハブ輪と等速自在継手とをボルト結合を行うものがある（特許文献１）。

この場合の車輪用軸受装置は、図５に示すように、外径方向に延びるフランジ１０１を有するハブ輪１０２と、このハブ輪１０２に外側継手部材１０３が固定される等速自在継手１０４と、ハブ輪１０２の外周側に配設される転がり軸受１００とを備える。

等速自在継手１０４は、前記外側継手部材１０３と、この外側継手部材１０３の椀形部（マウス部）１０７内に配設される内側継手部材１０８と、この内側継手部材１０８と外側継手部材１０３との間に配設されるボール１０９と、このボール１０９を保持する保持器１１０とを備える。また、内側継手部材１０８の中心孔の内周面にはスプライン部１１１が形成され、この中心孔に図示省略のシャフトの端部スプライン部が挿入されて、内側継手部材１０８側のスプライン部１１１とシャフト側のスプライン部とが係合される。

また、ハブ輪１０２は、筒部１１３と前記フランジ１０１とを有し、フランジ１０１の外端面１１４（反継手側の端面）には、図示省略のホイールおよびブレーキロータが装着される短筒状のパイロット部１１５が突設されている。

そして、筒部１１３の椀形部１０７側端部の外周面に切欠部１１６が設けられ、この切欠部１１６に前記転がり軸受１００の内方部材を構成する内輪１１７が嵌合されている。ハブ輪１０２の筒部１１３の外周面のフランジ近傍には第１内側軌道面１１８が設けられ、内輪１１７の外周面に第２内側軌道面１１９が設けられている。なお、ハブ輪１０２のフランジ１０１にはボルト装着孔１１２が設けられて、ホイールおよびブレーキロータをこのフランジ１０１に固定するためのハブボルトがこのボルト装着孔１１２に装着される。

転がり軸受１００の外方部材１０５は、その内周に２列の外側軌道面１２０、１２１が設けられる。外方部材１０５の第１外側軌道面１２０とハブ輪１０２の第１内側軌道面１１８とが対向し、外方部材１０５の第２外側軌道面１２１と、内輪１１７の軌道面１１９とが対向し、これらの間に転動体１２２が介装される。

ハブ輪１０２の筒部１１３には仕切壁１２４が設けられ、この仕切壁１２４の貫通孔１２４ａに連結用ボルト部材１２５が挿通されている。また、椀形部１０７の底壁１２６にはねじ孔１２７が設けられ、このねじ孔１２７に前記ボルト部材１２５が螺着される。

そして、椀形部１０７の底壁１２６のハブ輪対向面と、ハブ輪１０２の筒部１１３の椀形部対向面とに、それぞれフェーススプライン１２８、１２９を設け、これらが嵌合している。ここで、フェーススプライン１２８、１２９とは、径方向に延びる複数の凸条と径方向に延びる複数の凹条とが周方向に沿って交互に配設されたものである。

このフェーススプライン１２８、１２９によって、ハブ輪１０２側と等速自在継手側との周方向のずれを無くすようにしている。
アメリカ特許４８９３９６０号公報

しかしながら、等速自在継手側のフェーススプライン１２８と、ハブ輪側のフェーススプライン１２９はそれぞれ別個に機械加工にて形成される。このため、両スプラインの凹凸を合わせる必要があり、円周方向のガタや軸ズレ等が生じやすい。このように、円周方向のガタがあると、回転トルクの伝達性に劣るとともに、異音が発生するおそれもあった。また、周方向のガタおよび同軸度（ハブ輪と等速自在継手との軸ズレ）を所定の範囲（小範囲）に納めるためには、各フェーススプライン１２８、１２９を高精度に仕上げることが要求される。このため、コスト高となって実用化が困難である。

本発明は、上記課題に鑑みて、円周方向のガタや軸心ずれの抑制を図ることができ、しかも、製作コストの低減を図ることができて実用化が可能な車輪用軸受装置を提供する。

本発明の車輪用軸受装置は、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、前記等速自在継手の外側継手部材は、内側継手部材が内装されるマウス部を備え、ハブ輪の端部が加締られてハブ輪に外嵌される転がり軸受の内輪に対して予圧が付与された車輪用軸受装置であって、前記外側継手部材のマウス部の底壁のハブ輪対応面とハブ輪の端部加締部とが一体化される凹凸嵌合構造を備え、マウス部のハブ輪対応面に硬度がハブ輪の端部加締部の硬度よりも高い径方向に延びる凸部を形成し、マウス部側の凸部のハブ輪の端部加締部に対する押圧によりハブ輪の端部加締部に前記凸部に嵌合する径方向に延びる凹部を形成して、凸部と凹部との嵌合接触部位全域が密接する前記凹凸嵌合構造を構成したものである。

本発明の車輪用軸受装置によれば、凹凸嵌合構造は、マウス部側の凸部とその凸部に嵌合するハブ輪の端部加締部の凹部との嵌合接触部位全域が密着しているので、この嵌合構造において、円周方向においてガタが生じる隙間が形成されない。また、マウス部側の凸部をハブ輪の端部加締部に対して押圧することによって、前記凸部に嵌合する径方向に延びる凹部を形成することができ、ハブ輪の端部加締部には、別途凹部を形成しておく必要がない。

外側継手部材のマウス部のハブ輪対応面に、径方向に延びる複数の凸条と径方向に延びる複数の凹条とが周方向に沿って交互に配設されるフェーススプラインを形成し、このフェーススプラインの径方向に延びる凸条を前記凹凸嵌合構造の凸部とすることができる。

凹凸嵌合構造の凸部は、その頂部がシャープエッジとなる断面三角形状体にて構成するのが好ましい。このように、凸部がシャープエッジを有するものでは、ハブ輪の端部加締部に対して押圧する際、ハブ輪の端部加締部への凸部の食い込み性が向上する。

外側継手部材のマウス部の底壁に、マウス部側の凸部によるハブ輪の端部加締部への押圧状態においてハブ輪の孔部に嵌入する軸合わせ用突起部を設けるのが好ましい。このように、軸合わせ用突起部を設けた場合、外側継手部材のマウス部とハブ輪との同軸度を確保しつつ押圧することができる。

外側継手部材のマウス部のハブ輪対応面の凹凸嵌合構造の凸部の硬度を、ハブ輪の端部加締部の硬度よりも、ＨＲＣで３０ポイント以上高くするのが好ましい。

本発明では、凹凸嵌合構造において、円周方向においてガタが生じる隙間が形成されないので、回転トルクの伝達性に優れるとともに、異音の発生も生じさせない。また、周方向のガタおよび同軸度（ハブ輪と等速自在継手との軸ズレ）を所定の範囲（小範囲）に納めることが可能となって、トルク伝達性の向上を図ることができ、安定した回転伝達ができる。しかも、従来のように、別個に形成したフェーススプラインの噛み合わせでなく、マウス部側に凸部を形成しておいて、ハブ輪の端部加締部にこの凸部を押し付ければよいので、凸部を高精度に仕上げることが要求されない。このため、低コスト化を図れて、実用化を達成できる。さらに、凹凸嵌合構造は、その嵌合接触部位全域が隙間無く密着しているので、トルク伝達部位の強度が向上する。

フェーススプラインの径方向に延びる凸条を凹凸嵌合構造の凸部とすれば、凹凸嵌合構造の範囲が全周にわたって配設され、回転トルク伝達性の向上を図ることができる。しかも、フェーススプラインの形成も容易であり、コスト低減に寄与する。

凹凸嵌合構造の凸部は、その頂部がシャープエッジとなる断面三角形状体にて構成しているので、ハブ輪の端部加締部に対して押圧する際、ハブ輪の端部加締部への凸部の食い込み性が向上する。このため、凸部に嵌合する凹部を安定して形成することができる。

軸合わせ用突起部を設けた場合、外側継手部材のマウス部とハブ輪との同軸度を確保しつつ押圧することができる。このため、安定した押圧が可能となって、凹凸嵌合構造を高精度に形成できる。

外側継手部材のマウス部のハブ輪対応面の凹凸嵌合構造の凸部の硬度を、ハブ輪の端部加締部の硬度よりも、ＨＲＣで３０ポイント以上高くすることによって、より確実に凸部に嵌合する凹部を安定して形成することができる。

以下本発明の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。図１に車輪用軸受装置を示し、この車輪用軸受装置は、ハブ輪１と、複列の転がり軸受２と、等速自在継手３とが一体化されている。

等速自在継手３は、外側継手部材としての外輪５と、外輪５の内側に配された内側継手部材としての内輪６と、外輪５と内輪６との間に介在してトルクを伝達する複数のボール７と、外輪５と内輪６との間に介在してボール７を保持するケージ８とを主要な部材として構成される。内輪６はその軸孔内径６ａに図示省略のシャフトの端部を圧入することによりスプライン嵌合してシャフトとトルク伝達可能に結合されている。

外輪５は、底壁１２を有するマウス部１１を備え、その内球面１３に、軸方向に延びた複数のトラック溝１４が円周方向等間隔に形成されている。内輪６は、その外球面１５に、軸方向に延びた複数のトラック溝１６が円周方向等間隔に形成されている。底壁１２には、外径面１７ａが円筒面とされる円盤状の軸合わせ用突起部１７が設けられている。

外輪５のトラック溝１４と内輪６のトラック溝１６とは対をなし、各対のトラック溝１４，１６で構成されるボールトラックに１個ずつ、トルク伝達要素としてのボール７が転動可能に組み込んである。ボール７は外輪５のトラック溝１４と内輪６のトラック溝１６との間に介在してトルクを伝達する。ケージ８は外輪５と内輪６との間に摺動可能に介在し、外球面８ａにて外輪５の内球面１３と接し、内球面８ｂにて内輪６の外球面１５と接する。なお、この場合の等速自在継手は、各トラック溝１４、１６の溝底に直線状のストレート部を有さないツェパー型の等速自在継手を示しているが、各トラック溝１４、１６の溝底にストレート部を有するアンダーカットフリー型等の他の等速自在継手であってもよい。

ハブ輪１は、仕切壁１９を有する筒部２０と、筒部２０の反継手側の端部に設けられるフランジ２１とを有する。筒部２０の仕切壁１９よりも等速自在継手側の孔部２０ａは、前記底壁１２の軸合わせ用突起部１７が嵌合する円孔部４７と、この円孔部４７から反等速自在継手側に向かって縮径する第１テーパ部４８と、第１テーパ部４８から反等速自在継手側に向かって縮径する第２テーパ部４９と、第２テーパ部４９から反等速自在継手側に向かって縮径する第３テーパ部５０を備える。図４に示すように、円孔部４７の内径寸法Ｄを軸合わせ用突起部１７の外径寸法Ｄ１よりも僅かに大きく設定する。

また、ハブ輪１のフランジ２１の外端面（反継手側の端面）には、図示省略のホイールおよびブレーキロータが装着される短筒状のパイロット部３５が突設されている。フランジ２１にはボルト装着孔３２が設けられて、ホイールおよびブレーキロータをこのフランジ２１に固定するためのハブボルト３３がこのボルト装着孔３２に装着される。

転がり軸受２は、ハブ輪１の筒部２０の継手側に設けられた段差部２３に嵌合する内方部材２４と、ハブ輪１の筒部２０に外嵌される外方部材２５とを備える。外方部材２５は、その内周に２列の外側軌道面（アウターレース）２６、２７が設けられ、第１外側軌道面２６とハブ輪１の筒部外周に設けられる第１内側軌道面（インナーレース）２８とが対向し、第２外側軌道面２７と、内輪２４の外周面に設けられる第２内側軌道面（インナーレース）２９とが対向し、これらの間に転動体３０としてのボールが介装される。なお、外方部材２５の両開口部にはシール部材Ｓが装着されている。

この場合、ハブ輪１の継手側の端部を加締めて、その端部加締部３１にて内方部材（内輪）２４に予圧を付与するものである。これによって、内輪２４をハブ輪１に締結することができる。また、仕切壁１９には貫通孔３６を設けるとともに、マウス部１１の底壁１２にはねじ孔３７が設けられる。反等速自在継手側の孔部２０ｂから貫通孔３６に挿通されたボルト部材３８はそのねじ軸部３８ａがねじ孔３７に螺着される。この際、ボルト部材３８の頭部３８ｂが孔部２０ｂ側の仕切壁１９の端面３９に当接する。

外輪５のマウス部１１の底壁１２のハブ輪対応面４０とハブ輪１の端部加締部３１とが凹凸嵌合構造Ｍを介して一体化される。凹凸嵌合構造Ｍは、ハブ輪対応面４０に設けた径方向に延びる凸部４１と、端部加締部３１の外端面３１ａに設けられて凸部４１に嵌合する凹部４２とからなり、凸部４１とその凸部４１に嵌合する凹部４２との嵌合接触部位全域が密着している。すなわち、底壁１２のハブ輪対応面４０に図３に示すように、全周にわたって多数の凸部４１が配置され、全凸部４１とこれに嵌合する全凹部４２とがタイトフィットしている。

次に、凹凸嵌合構造Ｍの嵌合方法を説明する。この場合、底壁１２のハブ輪対応面４０に、径方向に延びる複数の凸条４３と径方向に延びる複数の凹条４４とが周方向に沿って交互に配設されるフェーススプライン４５を形成する。このフェーススプライン４５に熱硬化処理を施す。そして、この硬化処理されたフェーススプライン４５の凸条４３を凹凸嵌合構造Ｍの凸部４１とする。この場合の凸部４１は、その頂部４１ａがシャープエッジとなる断面三角形状体にて構成している。また、ハブ輪１の端部加締部３１は熱硬化処理を行わない生材としておく。

この熱硬化処理としては、高周波焼入れや浸炭焼入れ等の種々の熱処理を採用することができる。ここで、高周波焼入れとは、高周波電流の流れているコイル中に焼入れに必要な部分を入れ、電磁誘導作用により、ジュール熱を発生させて、伝導性物体を加熱する原理を応用した焼入れ方法である。また、浸炭焼入れとは、低炭素材料の表面から炭素を浸入／拡散させ、その後に焼入れを行う方法である。この場合、凸部４１の硬度を端部加締部３１の硬度よりもＨＲＣで３０ポイント以上大きくするのが好ましい。

そして、図４に示すように、外輪５とハブ輪１との軸心を合わせて、外輪５の軸合わせ用突起部１７をハブ輪１の孔部２０ａの円孔部４７に嵌入する。この際、円孔部４７の内径寸法Ｄを軸合わせ用突起部１７の外径寸法Ｄ１よりも僅かに大きく設定しているので、調芯用として機能し、外輪５とハブ輪１とは軸心が合った状態で、軸合わせ用突起部１７を円孔部４７に嵌入することができる。

そして、図１および図４に示すように、マウス部１１のフェーススプライン４５、すなわち、凹凸嵌合構造Ｍのステム側の凸部４１を端部加締部３１の外端面３１ａに押圧する。この際、凸部４１の硬度が端部加締部３１の硬度よりもＨＲＣで３０ポイント以上大きいので、押圧していけば、この凸部４１が端部加締部３１の外端面３１ａに食い込んでいき、凸部４１が、この凸部４１が嵌合する凹部４２を、周方向全周に沿って形成していくことになる。なお、マウス部１１ａの開口端面に軸方向荷重を付与することによって、押圧することになるが、この軸方向荷重の付与は、例えば、シリンダ機構、ボールネジ機構等の種々の軸方向往復動機構を用いることができる。また、フェーススプライン４５は、従来からの公知公用の手段である転造加工、切削加工、プレス加工、引き抜き加工等の種々の加工方法によって、形成することがきる。

これによって、マウス部１１側の凸部４１と、これに嵌合する凹部４２との嵌合接触部位の全体が密着している。すなわち、端部加締部３１の外端面３１ａに凸部４１の形状の転写を行うことになる。

本発明では、凹凸嵌合構造Ｍは、マウス部側の凸部４１とその凸部４１に嵌合するハブ輪１の端部加締部３２の凹部４２との嵌合接触部位全域が密着しているので、この嵌合構造において、円周方向においてガタが生じる隙間が形成されない。このため、回転トルクの伝達性に優れるとともに、異音の発生も生じさせない。また、周方向のガタおよび同軸度（ハブ輪と等速自在継手との軸ズレ）を所定の範囲（小範囲）に納めることが可能となって、トルク伝達性の向上を図ることができ、安定した回転伝達ができる。

また、マウス部側の凸部４１をハブ輪の端部加締部３１に対して押圧することによって、前記凸部４１に嵌合する径方向に延びる凹部４２を形成することができ、ハブ輪１の端部加締部３１には、別途凹部を形成しておく必要がない。すなわち、従来のように、別個に形成したフェーススプラインの噛み合わせでなく、マウス部側に凸部４１を形成しておいて、ハブ輪１の端部加締部３１にこの凸部４２を押し付ければよいので、凸部４２を高精度に仕上げることが要求されない。このため、低コスト化を図れて、実用化を達成できる。さらに、凹凸嵌合構造Ｍは、その嵌合接触部位全域が隙間無く密着しているので、トルク伝達部位の強度が向上する。

フェーススプライン４５の径方向に延びる凸条４３を凹凸嵌合構造Ｍの凸部４１とするので、凹凸嵌合構造Ｍの範囲が全周にわたって配設され、回転トルク伝達性の向上を図ることができる。しかも、フェーススプライン４５の形成も容易であり、コスト低減に寄与する。

凹凸嵌合構造Ｍの凸部４１は、その頂部がシャープエッジとなる断面三角形状体にて構成しているので、ハブ輪１の端部加締部３１に対して押圧する際、ハブ輪１の端部加締部３１への凸部４１の食い込み性が向上する。このため、凸部４１に嵌合する凹部４２を安定して形成することができる。

軸合わせ用突起部１７を設けているので、マウス部１１とハブ輪１との同軸度を確保しつつ押圧することができる。このため、安定した押圧が可能となって、凹凸嵌合構造を高精度に形成できる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、凹凸嵌合構造Ｍの凸部４１の数、周方向配設ピッチ等は任意に変更できる。すなわち、前記実施形態では、凹凸嵌合構造Ｍの凸部４１を、フェーススプライン４５の凸条４３で構成していたが、このような凸条４３で構成することなく、径方向に延びる凸部４１が周方向にそって所定ピッチで配設されたものであってもよい。なお、凸部４１側と、凸部４１にて形成される端部加締部３２との硬度差としては、前記したようにＨＲＣで３０ポイント以上とするのが好ましいが、凸部４１が圧入可能であれば３０ポイント未満であってもよい。また、フェーススプライン４５は、特表２００１−５１４９６９号公報に記載の方法を用いても形成することができる。

本発明の実施形態を示す車輪用軸受装置の断面図である。 前記車輪用軸受装置の等速自在継手の断面図である。 前記車輪用軸受装置の等速自在継手の側面図である。 前記車輪用軸受装置の分解状態の断面図である。 従来の車輪用軸受装置の断面図である。

符号の説明

１ ハブ輪
２ 軸受
３ 等速自在継手
１１ マウス部
１２ 底壁
１７ 軸合わせ用突起部
３１ 端部加締部
４０ ハブ輪対応面
４１ 凸部
４１ａ 頂部
４２ 凹部
４３ 凸条
４４ 凹条
４５ フェーススプライン
Ｍ 凹凸嵌合構造

Claims (5)

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、前記等速自在継手の外側継手部材は内側継手部材が内装されるマウス部を備え、ハブ輪の端部が加締られてハブ輪に外嵌される転がり軸受の内輪に対して予圧が付与された車輪用軸受装置であって、
   前記外側継手部材のマウス部の底壁のハブ輪対応面とハブ輪の端部加締部とが一体化される凹凸嵌合構造を備え、マウス部のハブ輪対応面に硬度がハブ輪の端部加締部の硬度よりも高い径方向に延びる凸部を形成し、マウス部側の凸部のハブ輪の端部加締部に対する押圧によりハブ輪の端部加締部に前記凸部に嵌合する径方向に延びる凹部を形成して、凸部と凹部との嵌合接触部位全域が密接する前記凹凸嵌合構造を構成したことを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 前記外側継手部材のマウス部のハブ輪対応面に、径方向に延びる複数の凸条と径方向に延びる複数の凹条とが周方向に沿って交互に配設されるフェーススプラインを形成し、このフェーススプラインの径方向に延びる凸条を前記凹凸嵌合構造の凸部としたことを特徴とする請求項１に記載の車輪用軸受装置。
3. 前記凹凸嵌合構造の凸部は、その頂部がシャープエッジとなる断面三角形状体にて構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車輪用軸受装置。
4. 外側継手部材のマウス部の底壁に、マウス部側の凸部によるハブ輪の端部加締部への押圧状態においてハブ輪の孔部に嵌入する軸合わせ用突起部を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の車輪用軸受装置。
5. 前記外側継手部材のマウス部のハブ輪対応面の凹凸嵌合構造の凸部の硬度を、ハブ輪の端部加締部の硬度よりも、ＨＲＣで３０ポイント以上高くしたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の車輪用軸受装置。

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