JP2010042733A - 駆動車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内輪の押込み量を確保すると共に、揺動加締時に伴う内輪の変形を抑えて耐久性の向上を図った駆動車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】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１３により内輪５が固定され、加締部１３の端面にフェイススプライン１３ａが形成された駆動車輪用軸受装置において、小径段部１ｂの加締前の端部が中空状の円筒部２２として形成され、この外周面に内輪５の内側転走面５ａの大径端から面取り部５ｃにかかり、大端面５ｂを越える範囲に所定の深さの環状溝２３が形成されると共に、この両側に曲率半径Ｒｉ、Ｒｏからなる円弧面２３ａ、２３ｂが形成され、円弧面２３ａの曲率半径Ｒｉが円弧面２３ｂの曲率半径Ｒｏよりも小さく、Ｒ１〜１０の範囲に設定され、環状溝２３の一部が内輪５の面取り部５ｃに密着され、残りの部分が内輪５と接触せず空間が残存する。
【選択図】図５

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駆動車輪用軸受装置に関するもので、特に、軸受部と等速自在継手とを着脱自在にユニット化した駆動車輪用軸受装置に関する。

自動車等の車両のエンジン動力を車輪に伝達する動力伝達装置は、エンジンから車輪へ動力を伝達すると共に、悪路走行時における車両のバウンドや車両の旋回時に生じる車輪からの径方向や軸方向変位、およびモーメント変位を許容する必要があるため、エンジン側と駆動車輪側との間に介装されるドライブシャフトの一端を摺動型の等速自在継手を介してディファレンシャルに連結し、他端を固定型の等速自在継手を含む駆動車輪用軸受装置を介して車輪に連結している。

近年、省資源あるいは公害等の面から燃費向上に対する要求は厳しいものがある。自動車部品において、中でも車輪用軸受装置の軽量化はこうした要求に応える要因として注目され、強く望まれて久しい。従来から軽量化を図った車輪用軸受装置に関する提案は種々のものがあるが、それと共に自動車等の組立現場あるいは補修市場において、組立・分解作業を簡略化して低コスト化を図ることも重要な要因となっている。

図８に示す駆動車輪用軸受装置は、こうした要求を満たした代表的な一例である。この駆動車輪用軸受装置は、複列の転がり軸受５１と等速自在継手５２とを着脱自在にユニット化して構成されている。複列の転がり軸受５１は、車体に取り付けるための車体取付フランジ５３ｂを一体に有し、内周に複列の外側転走面５３ａ、５３ａが形成された外方部材５３と、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５４ｂを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面５３ａ、５３ａの一方に対向する内側転走面５４ａと、この内側転走面５４ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部５４ｃが形成されたハブ輪５４、およびこのハブ輪５４の小径段部５４ｃに圧入され、外周に前記複列の外側転走面５３ａ、５３ａの他方に対向する内側転走面５５ａが形成された内輪５５からなる内方部材５６と、両転走面間に保持器５７を介して転動自在に収容された複列の転動体５８、５８とを備えている。そして、内輪５５は、小径段部５４ｃの端部を塑性変形させて形成した加締部５９によってハブ輪５４に対して軸方向に固定されている。さらに、この加締部５９の端面にフェイススプライン５９ａが形成されている。ここで、加締部５９のフェイススプライン５９ａは加締加工時に同時に形成されている。

また、外方部材５３と内方部材５６との間に形成される環状空間の開口部にはシール６０、６１が装着され、軸受内部に封入されたグリースの外部への漏洩と、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５２は、外側継手部材６２と継手内輪６３、ケージ６４、およびトルク伝達ボール６５とを備え、外側継手部材６２は、カップ状のマウス部６６と、このマウス部６６の底部をなす肩部６７と、この肩部６７から軸方向に延びる中空状の軸部６８を一体に有し、軸部６８の内周には雌ねじ６８ａが形成されている。また、肩部６７の端面にフェイススプライン６７ａが形成されている。このフェイススプライン６７ａは、加締部５９の端面に形成されたフェイススプライン５９ａに係合し、ドライブシャフト（図示せず）からの回転トルクが等速自在継手５２および内方部材５６を介して車輪取付フランジ５４ｂに伝達される。

ここで、軸部６８の雌ねじ６８ａに締結ボルト６９が螺着され、この締結ボルト６９によって、外側継手部材６２と内方部材５６の対向する両フェイススプライン６７ａ、５９ａが圧接支持され、複列の転がり軸受５１と等速自在継手５２とが着脱自在にユニット化されている。これにより、軽量・コンパクト化を図ることができると共に、分解・組立作業が簡素化される。
特開昭６３−１８４５０１号公報

こうした駆動車輪用軸受装置は、加締部５９と同時にフェイススプライン５９ａが揺動加締時に形成されているので作業性が向上すると共に、加工工数を削減させて低コスト化を図ることができる。また、フェイススプライン５９ａ、６７ａによってトルクを伝達するようにしたので、軽量・コンパクト化が達成できると共に、分解・組立作業が簡素化できると言う特徴を備えている。然しながら、フェイススプライン５９ａが揺動加締時に同時に形成されることにより、内輪５５の端部は外向きの力を受けて拡径し、内輪５５には周方向の引張応力、所謂フープ応力が発生する。このフープ応力が大きいと揺動加締時に内輪５５が割損する恐れがある。例え、内輪５５が割損しなくても、過大なフープ応力は軸受の耐久性に悪影響を及ぼすと共に、このような状況下でこの部位の腐食が進展すると、環境下に存在する拡散性水素が内輪５５の組織内に侵入して金属粒界が破壊する、所謂遅れ破壊が発生し易くなって好ましくない。

そこで、フープ応力を転動疲労寿命の低下や遅れ破壊の発生に影響しない程度、例えば、２５０ＭＰａ程度の水準以下に抑えることが望ましいが、このフープ応力は、内輪５５の押込み量（フェイススプライン５９ａの加工量）と相関関係があり、押込み量が大きくなるとフープ応力が大きくなる。したがって、過大なフープ応力を抑制するためには、内輪５５の押込み量を小さくする必要があるが、単に押込み量を小さくするだけでは内輪５５の固定力が確保できず、内輪５５にクリープが発生したり、また、フェイススプライン５９ａの歯形が充分に成形されず、外側継手部材６２側のフェイススプライン６７ａとの係合にガタが発生する恐れがある。ここで、クリープとは、嵌合シメシロ不足や嵌合面の加工精度不良等により軸受が周方向に微動し、嵌合面が鏡面化し、場合によっては、かじりを伴い焼付きや溶着する現象をいう。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、内輪の押込み量を確保すると共に、揺動加締時に伴う内輪の変形を抑えて耐久性の向上を図った駆動車輪用軸受装置を提供することを目的としている。

係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１記載の発明は、複列の転がり軸受と等速自在継手が着脱自在に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、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、および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た少なくとも一つの内輪からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを備え、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内輪が前記ハブ輪に固定されると共に、前記等速自在継手が、カップ状のマウス部と、このマウス部の底部をなす肩部と、この肩部から軸方向に延び、雌ねじが形成された円筒状の軸部とを一体に有する外側継手部材を備え、この外側継手部材の肩部と前記加締部の端面にそれぞれフェイススプラインが形成され、前記ハブ輪のアウター側の端面に当接して前記軸部の雌ねじに螺着された締結ボルトによって前記両フェイススプラインが圧接支持され、前記複列の転がり軸受と等速自在継手とがトルク伝達可能に、かつ軸方向に分離可能に結合された駆動車輪用軸受装置において、前記小径段部の加締前の端部が中空状の円筒部として形成され、この円筒部の外周面に前記内輪の内側転走面の大径端に対応する位置から前記内輪の大端面を越えて所定の深さの環状溝が形成されると共に、当該環状溝の一部が前記内輪の面取り部に密着され、残りの部分が前記内輪と接触せず空間が残存するように前記円筒部の端部が塑性変形されている。

このように、ハブ輪の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内輪がハブ輪に固定されると共に、外側継手部材の肩部と加締部の端面にそれぞれフェイススプラインが形成され、ハブ輪のアウター側の端面に当接して軸部の雌ねじに螺着された締結ボルトによって両フェイススプラインが圧接支持され、複列の転がり軸受と等速自在継手とがトルク伝達可能に、かつ軸方向に分離可能に結合された駆動車輪用軸受装置において、小径段部の加締前の端部が中空状の円筒部として形成され、この円筒部の外周面に内輪の内側転走面の大径端に対応する位置から内輪の大端面を越えて所定の深さの環状溝が形成されると共に、当該環状溝の一部が内輪の面取り部に密着され、残りの部分が内輪と接触せず空間が残存するように円筒部の端部が塑性変形されているので、加締加工時に円筒部が変形し易くなり、所望のフェイススプラインの形状・寸法と内輪の押込み量を確保すると共に、揺動加締時に伴う内輪の変形を抑えて耐久性の向上を図った駆動車輪用軸受装置を提供することができる。

好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記加締部のフェイススプラインが、当該加締部と同時に塑性加工によって形成されていれば、加工工数が削減でき、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、前記環状溝が、前記内輪の内側転走面の大径端に対応する位置から大端面側の面取り部にかかり、前記大端面を僅かに越える範囲に形成されていれば、揺動加締により環状溝の一部が内輪の面取り部に密着され、残りの部分が内輪と接触せず空間が残存する状態となり、所定の内輪押込み量を確保しつつ揺動加締による内輪の変形を抑制することができる。

また、請求項４に記載の発明のように、前記環状溝の底面が前記円筒部の先端に向って漸次縮径するテーパ面に形成され、このテーパ面の傾斜角が１５°以下に設定されていていれば、揺動加締時の内輪に発生するフープ応力をさらに抑えることができる。

また、請求項５に記載の発明のように、前記環状溝の両側に所定の曲率半径Ｒｉ、Ｒｏからなる円弧面が形成され、これら円弧面のうちインナー側の円弧面の曲率半径Ｒｉがアウター側の円弧面の曲率半径Ｒｏよりも小さく（Ｒｉ≦Ｒｏ）、Ｒ１〜１０の範囲に設定されていても良い。

また、請求項６に記載の発明のように、前記内輪の大端面側の内径端部に曲率半径からなる円弧面を有する面取り部が形成され、この面取り部の曲率半径がＲ１．０〜２．５の範囲に設定されていれば、車両の運転中に曲げモーメント荷重が装置に負荷された時、加締部の根元部分に応力集中が起こるのを防止すると共に、揺動加締により内輪に過大なフープ応力が発生するのを防止することができる。

また、請求項７に記載の発明のように、前記環状溝の深さが０．５〜２．０ｍｍの深さに設定されていれば、内輪の変形を抑えつつ、所望の内輪押込み量を確保することができる。

また、請求項８に記載の発明のように、前記ハブ輪の小径段部に高周波焼入れによって表面硬さを５０〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層が形成され、この硬化層のインナー側の端が、前記環状溝におけるアウター側の起点から、アウター側は０〜４．０ｍｍ、インナー側は前記環状溝のアウター側円弧面の範囲内で０〜３．０ｍｍの範囲で止められていれば、小径段部における円筒部の加工性を向上させ、塑性変形によるクラック等の発生を防止することができる。

また、請求項９に記載の発明のように、前記ハブ輪の小径段部に２つの内輪が圧入され、これら２つの内輪の内側転走面の位置は同じで、加締側の内輪の内側転走面の大径端から大端面までの寸法が、他方の内輪の内側転走面の大径端から大端面までの寸法よりも長く設定されていれば、揺動加締時に伴う加締側の内輪の変形を抑えることができる。

本発明に係る駆動車輪用軸受装置は、複列の転がり軸受と等速自在継手が着脱自在に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、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、および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た少なくとも一つの内輪からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを備え、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内輪が前記ハブ輪に固定されると共に、前記等速自在継手が、カップ状のマウス部と、このマウス部の底部をなす肩部と、この肩部から軸方向に延び、雌ねじが形成された円筒状の軸部とを一体に有する外側継手部材を備え、この外側継手部材の肩部と前記加締部の端面にそれぞれフェイススプラインが形成され、前記ハブ輪のアウター側の端面に当接して前記軸部の雌ねじに螺着された締結ボルトによって前記両フェイススプラインが圧接支持され、前記複列の転がり軸受と等速自在継手とがトルク伝達可能に、かつ軸方向に分離可能に結合された駆動車輪用軸受装置において、前記小径段部の加締前の端部が中空状の円筒部として形成され、この円筒部の外周面に前記内輪の内側転走面の大径端に対応する位置から前記内輪の大端面を越えて所定の深さの環状溝が形成されると共に、当該環状溝の一部が前記内輪の面取り部に密着され、残りの部分が前記内輪と接触せず空間が残存するように前記円筒部の端部が塑性変形されているので、加締加工時に円筒部が変形し易くなり、所望のフェイススプラインの形状・寸法と内輪の押込み量を確保すると共に、揺動加締時に伴う内輪の変形を抑えて耐久性の向上を図った駆動車輪用軸受装置を提供することができる。

複列の転がり軸受と等速自在継手が着脱自在に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、外周に車体に取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面の一方に対向する内側転走面と、この内側転走面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、および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、外周に前記複列の外側転走面の他方に対向する内輪からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを備え、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内輪が前記ハブ輪に固定されると共に、前記等速自在継手が、カップ状のマウス部と、このマウス部の底部をなす肩部と、この肩部から軸方向に延び、雌ねじが形成された円筒状の軸部とを一体に有する外側継手部材を備え、この外側継手部材の肩部と前記加締部の端面にそれぞれフェイススプラインが形成され、前記ハブ輪のアウター側の端面に当接して前記軸部の雌ねじに螺着された締結ボルトによって前記両フェイススプラインが圧接支持され、前記複列の転がり軸受と等速自在継手とがトルク伝達可能に、かつ軸方向に分離可能に結合された駆動車輪用軸受装置において、前記小径段部の加締前の端部が中空状の円筒部として形成され、この円筒部の外周面に前記内輪の内側転走面の大径端に対応する位置から前記内輪の大端面側の面取り部にかかり、前記大端面を僅かに越える範囲に所定の深さの環状溝が形成されると共に、この環状溝の両側に所定の曲率半径Ｒｉ、Ｒｏからなる円弧面が形成され、これら円弧面のうちインナー側の円弧面の曲率半径Ｒｉがアウター側の円弧面の曲率半径Ｒｏよりも小さく（Ｒｉ≦Ｒｏ）、Ｒ１〜１０の範囲に設定され、当該環状溝の一部が前記内輪の面取り部に密着され、残りの部分が前記内輪と接触せず空間が残存するように前記円筒部の端部が塑性変形されている。

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。
図１は、本発明に係る駆動車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図、図２は、図１の軸受部を示す縦断面図、図３は、等速自在継手部を示す縦断面図、図４は、図２の揺動加締前の軸受部を示す縦断面図、図５は、図４の要部拡大図、図６は、図５の変形例を示す要部拡大図である。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１の左側）、中央寄り側をインナー側（図１の右側）という。

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がユニット化された所謂第３世代と称される構成を備え、これに等速自在継手３が着脱自在に軸方向に連結されている。複列の転がり軸受２は、外方部材７と内方部材８と複列の転動体（ボール）９、９とを備えている。

外方部材７はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼からなり、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７ｂを一体に有し、内周には複列の外側転走面７ａ、７ａが一体に形成されている。そして、少なくとも複列の外側転走面７ａ、７ａは高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に所定の硬化層が形成されている（図４にクロスハッチングにて示す）。

一方、内方部材８は、前記した外方部材７の外側転走面７ａ、７ａに対向する複列の内側転走面１ａ、５ａが形成されている。これら複列の内側転走面１ａ、５ａのうち一方（アウター側）の内側転走面１ａがハブ輪１の外周に直接形成されると共に、他方（インナー側）の内側転走面５ａが内輪５の外周に形成されている。この場合、内方部材８はハブ輪１と内輪５を指す。そして、複列の転動体９、９がこれら両転走面間にそれぞれ収容され、保持器１０、１０によって転動自在に保持されている。また、外方部材７と内方部材８との間に形成される環状空間の開口部にはシール１１、１２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、外部から軸受内部に雨水やダスト等が侵入するのを防止している。

ハブ輪１は、図２に拡大して示すように、アウター側の端部に車輪（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。ハブ輪１はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼からなり、アウター側のシール１１のシールランド部となる車輪取付フランジ４のインナー側の基部４ａから小径段部１ｂに亙る外周面に高周波焼入れによって表面硬さを５０〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層２４が形成されている（図４にクロスハッチングにて示す）。なお、内側転走面１ａは表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に設定されると共に、後述する加締部１３は、鍛造加工後の硬さ（１３〜３０ＨＲＣ）のままとされている。これにより、シールランド部の耐摩耗性が向上するばかりでなく、車輪取付フランジ４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し、ハブ輪１の耐久性が一層向上する。なお、内輪５および転動体９はＳＵＪ２等の高炭素クロム鋼で形成され、ズブ焼入れにより芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。

内輪５はハブ輪１の小径段部１ｂに所定のシメシロを介して圧入され、小径段部１ｂの端部を塑性変形（揺動加締）させて形成した加締部１３によって所望の軸受予圧が付与された状態で軸方向に固定されている。そして、加締部１３の端面には、揺動加締時にフェイススプライン１３ａが塑性加工によって形成されている。なお、ここでは、転動体９にボールを使用した複列のアンギュラ玉軸受を例示したが、これに限らず、転動体９に円錐ころを使用した複列の円錐ころ軸受であっても良い。

等速自在継手３は、図３に拡大して示すように、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からなる。外側継手部材１４は、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円筒状の軸部２０とを有し、マウス部１８の内周および継手内輪１５の外周には軸方向に延びる曲線状のトラック溝１８ａ、１５ａがそれぞれ形成されている。また、肩部１９の端面には加締部１３のフェイススプライン１３ａに係合するフェイススプライン１９ａが鍛造加工により形成されると共に、軸部２０には雌ねじ２０ａが形成されている。外側継手部材１４はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼からなり、トラック溝１８ａは高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。

これらの複列の転がり軸受２および等速自在継手３は、図１に示すように、軸部２０の雌ねじ２０ａに締結ボルト２１が螺着されることによって、外側継手部材１４の肩部１９とハブ輪１の加締部１３との対向する両フェイススプライン１９ａ、１３ａが圧接支持され、着脱自在にユニット化されている。

ここで、図４に示すように、ハブ輪１の小径段部１ｂは、塑性加工前に予め略均一な肉厚からなる円筒部２２として形成されている。この円筒部２２の端部には円弧状の面取り部２２ａ、２２ｂがそれぞれ形成されている。そして、図５に拡大して示すように、内輪５の大端面５ｂ側（加締部側）の内径端部に曲率半径ｒｉがＲ１．０〜２．５からなる円弧面を有する面取り部５ｃが形成されている。この面取り部５ｃの曲率半径ｒｉを１．０ｍｍよりも小さく設定すると、車両の運転中に曲げモーメント荷重が装置に負荷された時、加締部１３の根元部分に応力集中が起こり、微小クラック等の損傷が発生する恐れがある。逆に、曲率半径ｒｉが２．５ｍｍを超えると、円筒部２２を塑性変形する際、内輪５を径方向外方に押し広げることになり、内輪５の外径に過大なフープ応力が発生して好ましくない。

また、円筒部２２の外周面に深さｔからなる環状溝（アンダーカット）２３が形成されている。この環状溝２３は、内輪５における内側転走面５ａの大径端に対応する位置から内輪５の面取り部５ｃにかかり、大端面５ｂを僅かに越える範囲に形成されている。そして、この環状溝２３の両側にはそれぞれ曲率半径Ｒｉ、Ｒｏからなる円弧面２３ａ、２３ｂが形成されている。

本実施形態では、環状溝２３の深さｔは０．５〜２．０ｍｍ、インナー側の円弧面２３ａの曲率半径Ｒｉは、内輪５の面取り部５ｃの曲率半径ｒｉよりも大きく、アウター側の円弧面２３ｂの曲率半径Ｒｏよりも小さく設定され（ｒｉ≦Ｒｉ≦Ｒｏ）、Ｒｉ＝Ｒ１〜１０の範囲に形成されている。このように、円筒部２２の外周面に環状溝２３を形成することにより、加締加工時に円筒部２２が変形し易くなり、内輪５の変形を抑えることができる。ただし、環状溝２３の深さｔが０．５ｍｍよりも小さいとその効果が薄れ、また、深さｔが２．０ｍｍを超えると、内輪押込み量が不足して所望の内輪５の固定力が得られない。すなわち、加締後は、環状溝２３の一部が内輪５の面取り部５ｃに密着されるが、この環状溝２３の空間が残存する状態となる。

また、ハブ輪１の外周に形成される硬化層２４のインナー側の端は、この環状溝２３におけるアウター側の円弧面２３ｂの起点から、アウター側は４．０ｍｍまで、インナー側は環状溝２３に掛かり円弧面２３ｂの範囲内で３．０ｍｍまでの範囲で止められている。硬化層２４のインナー側の端の位置を前記の範囲とすることで、小径段部１ｂの内輪嵌合部の加締加工による拡径量が小さくなり、内輪５のフープ応力を小さくすることができる。更に、拡径部分の開始位置を加締部１３側に近づけることができ、小径段部１ｂにおける円筒部２２の加締加工性を向上させることができる。また、硬化層２４のインナー側の端を円弧面２３ｂの範囲内までとすることで、硬化層２４の塑性変形によるクラック等の発生を防止することができる。

このように、本実施形態では、加締前のハブ輪１における小径段部１ｂの端部が中空状の円筒部２２として形成され、この円筒部２２の外周面に所定の深さｔの環状溝２３が形成されると共に、この環状溝２３の両側に所定の曲率半径Ｒｉ、Ｒｏからなる円弧面２３ａ、２３ｂが形成され、環状溝２３の幅が所定の範囲に設定されているので、加締加工時に円筒部２２が変形し易くなり、所望のフェイススプライン１３ａの形状・寸法と内輪５の押込み量を確保すると共に、揺動加締時に伴う内輪５の変形を抑えて耐久性の向上を図った駆動車輪用軸受装置を提供することができる。

図６は、図５に示した円筒部２２の変形例である。なお、この実施形態は前述したものと基本的には環状溝の形状だけが異なるだけで、その他同一部品や部位には同じ符号を付して重複した説明を省く。

ハブ輪１の小径段部１ｂは、塑性加工前に予め略均一な肉厚からなる円筒部２２として形成されている。この円筒部２２の外周面に深さｔからなる環状溝２３’が形成されている。この環状溝２３’は、内輪５における内側転走面５ａの大径端に対応する位置から内輪５の面取り部５ｃにかかり、大端面５ｂを僅かに越える範囲に形成されている。そして、この環状溝２３’の両側にはそれぞれ曲率半径Ｒｉ、Ｒｏからなる円弧面２３ａ、２３ｂが形成されている。

ここで、環状溝２３’の底面は円筒部２２の先端に向って漸次縮径するテーパ面に形成され、このテーパ面の傾斜角θは１５°以下、好ましくは１０°以下に設定されている。これにより、揺動加締時の内輪５に発生するフープ応力がさらに抑えられる。なお、この傾斜角θが１５°を超えると円筒部２２の肉厚が薄くなって強度低下を招き好ましくない。

図７は、本発明に係る駆動車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図である。なお、この実施形態は前述した第１の実施形態と基本的には複列の転がり軸受の構成が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

この駆動車輪用軸受装置は、ハブ輪２５と、このハブ輪２５に外嵌固定された複列の転がり軸受からなる車輪用軸受２６からなる、所謂第２世代と称される構成を備えている。車輪用軸受２６は、外周に車体取付フランジ７ｂを一体に有し、内周に複列の外側転走面７ａ、７ａが一体に形成された外方部材７と、外周に複列の外側転走面７ａ、７ａに対向する内側転走面５ａ、５ａが形成された２つの内輪２７、５と、両転走面間に保持器１０、１０を介して転動自在に収容された複列の転動体９、９とを備えている。外方部材７と２つの内輪２７、５との間に形成される環状空間の開口部にはシール２８、１２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、外部から軸受内部に雨水やダスト等が侵入するのを防止している。

ハブ輪２５は、アウター側の端部に車輪取付フランジ４を一体に有し、この車輪取付フランジ４から肩部２５ａを介して軸方向に延びる円筒状の小径段部２５ｂが形成されている。そして、車輪用軸受２６がハブ輪２５の小径段部２５ｂに所定のシメシロを介して肩部２５ａに衝合するまで圧入され、小径段部２５ｂの端部を塑性変形させて形成した加締部３０によって所望の軸受予圧が付与された状態で軸方向に固定されている。そして、加締部３０の端面には、揺動加締後にフェイススプライン３０ａが切削加工によって形成されている。

ハブ輪２５はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼からなり、車輪取付フランジ４の肩部２５ａから小径段部２５ｂに亙る外周面に高周波焼入れによって表面硬さを５０〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層２９が形成されている（図中クロスハッチングにて示す）。なお、加締部３０は、鍛造加工後の硬さのままとされている。これにより、車輪取付フランジ４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し、ハブ輪２５の耐久性が向上すると共に、加締部３０の塑性加工とフェイススプライン３０ａの切削加工が容易にできる。

ここで、本実施形態では、前述した実施形態と同様、加締前のハブ輪２５における小径段部２５ｂの端部が中空状の円筒部として形成され、この円筒部の外周面に環状溝２３が形成されると共に、この環状溝２３の幅が所定の範囲に設定されているので、加締加工時に円筒部が変形し易くなり、内輪５の押込み量を確保すると共に、揺動加締時に伴う内輪５の変形を抑えることができる。

さらに、２つの内輪２７、５のうち加締側（インナー側）の内輪５の幅寸法がアウター側の内輪２７の幅寸法よりも長く設定されている。具体的には、内側転走面５ａの位置は同じで、内側転走面５ａの大径端から大端面５ｂまでの寸法Ｗｉが、内輪２７の内側転走面５ａの大径端から大端面５ｂまでの寸法Ｗｏよりも長く設定されている。これにより、揺動加締時に伴う加締側の内輪５の変形を抑えることができる。

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。

本発明に係る駆動車輪用軸受装置は、ハブ輪と複列の転がり軸受とが加締部によってユニット化された第１世代乃至第３世代構造の軸受部と等速自在継手とがフェイススプラインを介して着脱自在に連結された駆動車輪用軸受装置に適用することができる。

本発明に係る駆動車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図である。 図１の軸受部を示す縦断面図である。 図１の等速自在継手を示す縦断面図である。 図２の揺動加締前の軸受部を示す縦断面図である。 図４の要部拡大図である。 図５の変形例を示す要部拡大図である。 本発明に係る駆動車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図である。 従来の駆動車輪用軸受装置を示す縦断面図である。

符号の説明

１、２５・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
１ａ、５ａ・・・・・・・・・・・・内側転走面
１ｂ、２５ｂ・・・・・・・・・・・小径段部
２・・・・・・・・・・・・・・・・複列の転がり軸受
３・・・・・・・・・・・・・・・・等速自在継手
４・・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
４ａ・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジのインナー側の基部
５、２７・・・・・・・・・・・・・内輪
５ｂ・・・・・・・・・・・・・・・大端面
５ｃ、２２ａ、２２ｂ・・・・・・・面取り部
７・・・・・・・・・・・・・・・・外方部材
７ａ・・・・・・・・・・・・・・・外側転走面
７ｂ・・・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
８・・・・・・・・・・・・・・・・内方部材
９・・・・・・・・・・・・・・・・転動体
１０・・・・・・・・・・・・・・・保持器
１１、２８・・・・・・・・・・・・アウター側のシール
１２・・・・・・・・・・・・・・・インナー側のシール
１３、３０・・・・・・・・・・・・加締部
１３ａ、１９ａ、３０ａ・・・・・・フェイススプライン
１４・・・・・・・・・・・・・・・外側継手部材
１５・・・・・・・・・・・・・・・継手内輪
１５ａ、１８ａ・・・・・・・・・・トラック溝
１６・・・・・・・・・・・・・・・ケージ
１７・・・・・・・・・・・・・・・トルク伝達ボール
１８・・・・・・・・・・・・・・・マウス部
１９、２５ａ・・・・・・・・・・・肩部
２０・・・・・・・・・・・・・・・軸部
２０ａ・・・・・・・・・・・・・・雌ねじ
２１・・・・・・・・・・・・・・・締結ボルト
２２・・・・・・・・・・・・・・・円筒部
２３、２３’・・・・・・・・・・・環状溝
２３ａ、２３ｂ・・・・・・・・・・円弧面
２４、２９・・・・・・・・・・・・硬化層
２６・・・・・・・・・・・・・・・車輪用軸受
５１・・・・・・・・・・・・・・・複列の転がり軸受
５２・・・・・・・・・・・・・・・等速自在継手
５３・・・・・・・・・・・・・・・外方部材
５３ａ・・・・・・・・・・・・・・外側転走面
５３ｂ・・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
５４・・・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
５４ａ、５５ａ・・・・・・・・・・内側転走面
５４ｂ・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
５４ｃ・・・・・・・・・・・・・・小径段部
５５・・・・・・・・・・・・・・・内輪
５６・・・・・・・・・・・・・・・内方部材
５７・・・・・・・・・・・・・・・保持器
５８・・・・・・・・・・・・・・・転動体
５９・・・・・・・・・・・・・・・加締部
５９ａ、６７ａ・・・・・・・・・・フェイススプライン
６０、６１・・・・・・・・・・・・シール
６２・・・・・・・・・・・・・・・外側継手部材
６３・・・・・・・・・・・・・・・継手内輪
６４・・・・・・・・・・・・・・・ケージ
６５・・・・・・・・・・・・・・・トルク伝達ボール
６６・・・・・・・・・・・・・・・マウス部
６７・・・・・・・・・・・・・・・肩部
６８・・・・・・・・・・・・・・・軸部
６８ａ・・・・・・・・・・・・・・雌ねじ
６９・・・・・・・・・・・・・・・締結ボルト
ｒｉ・・・・・・・・・・・・・・・内輪の面取り部の曲率半径
Ｒｉ、Ｒｏ・・・・・・・・・・・・環状溝の円弧面の曲率半径
Ｗｉ、Ｗｏ・・・・・・・・・・・・内側転走面の大径端から大端面までの寸法
ｔ・・・・・・・・・・・・・・・・環状溝の深さ
θ・・・・・・・・・・・・・・・・環状溝の底面の傾斜角

Claims (9)

1. 複列の転がり軸受と等速自在継手が着脱自在に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、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、
   一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、および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た少なくとも一つの内輪からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、
   この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを備え、
   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内輪が前記ハブ輪に固定されると共に、
   前記等速自在継手が、カップ状のマウス部と、このマウス部の底部をなす肩部と、この肩部から軸方向に延び、雌ねじが形成された円筒状の軸部とを一体に有する外側継手部材を備え、
   この外側継手部材の肩部と前記加締部の端面にそれぞれフェイススプラインが形成され、前記ハブ輪のアウター側の端面に当接して前記軸部の雌ねじに螺着された締結ボルトによって前記両フェイススプラインが圧接支持され、前記複列の転がり軸受と等速自在継手とがトルク伝達可能に、かつ軸方向に分離可能に結合された駆動車輪用軸受装置において、
   前記小径段部の加締前の端部が中空状の円筒部として形成され、この円筒部の外周面に前記内輪の内側転走面の大径端に対応する位置から前記内輪の大端面を越えて所定の深さの環状溝が形成されると共に、当該環状溝の一部が前記内輪の面取り部に密着され、残りの部分が前記内輪と接触せず空間が残存するように前記円筒部の端部が塑性変形されていることを特徴とする駆動車輪用軸受装置。
2. 前記加締部のフェイススプラインが、当該加締部と同時に塑性加工によって形成されている請求項１に記載の駆動車輪用軸受装置。
3. 前記環状溝が、前記内輪の内側転走面の大径端に対応する位置から大端面側の面取り部にかかり、前記大端面を僅かに越える範囲に形成されている請求項１または２に記載の駆動車輪用軸受装置。
4. 前記環状溝の底面が前記円筒部の先端に向って漸次縮径するテーパ面に形成され、このテーパ面の傾斜角が１５°以下に設定されている請求項１乃至３いずれかに記載の駆動車輪用軸受装置。
5. 前記環状溝の両側に所定の曲率半径Ｒｉ、Ｒｏからなる円弧面が形成され、これら円弧面のうちインナー側の円弧面の曲率半径Ｒｉがアウター側の円弧面の曲率半径Ｒｏよりも小さく（Ｒｉ≦Ｒｏ）、Ｒ１〜１０の範囲に設定されている請求項１乃至４いずれかに記載の駆動車輪用軸受装置。
6. 前記内輪の大端面側の内径端部に曲率半径からなる円弧面を有する面取り部が形成され、この面取り部の曲率半径がＲ１．０〜２．５の範囲に設定されている請求項１乃至５いずれかに記載の駆動車輪用軸受装置。
7. 前記環状溝の深さが０．５〜２．０ｍｍの深さに設定されている請求項１乃至６いずれかに記載の駆動車輪用軸受装置。
8. 前記ハブ輪の小径段部に高周波焼入れによって表面硬さを５０〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層が形成され、この硬化層のインナー側の端が、前記環状溝におけるアウター側の起点から、アウター側は０〜４．０ｍｍ、インナー側は前記環状溝のアウター側円弧面の範囲内で０〜３．０ｍｍの範囲で止められている請求項１乃至７いずれかに記載の駆動車輪用軸受装置。
9. 前記ハブ輪の小径段部に２つの内輪が圧入され、これら２つの内輪の内側転走面の位置は同じで、加締側の内輪の内側転走面の大径端から大端面までの寸法が、他方の内輪の内側転走面の大径端から大端面までの寸法よりも長く設定されている請求項１乃至８いずれかに記載の駆動車輪用軸受装置。

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