JP2010105472A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱処理による歪が低減された車輪用軸受装置を提供すること。
【解決手段】車輪用軸受装置は、同軸となるように互いに一体的に連結された内輪としてのフランジシャフト６およびハブシャフトと、複数のボールを介してこれらのシャフトに回転自在に連結された外輪とを備えている。フランジシャフト６は、熱処理による表面硬化処理がなされた環状の軌道面１８をその外周面に有し、ハブシャフトは、その一部が貫通孔２０に内嵌され、フランジシャフト６に設けられた突き当て部としての筒状端部２６がハブシャフトの外周に形成された環状段部に突き当てられている。突き当て部２６には、熱処理による表面硬化処理がされており、フランジシャフト６において、突き当て部２６の熱処理硬化領域Ｔ４と軌道面１８の熱処理硬化領域Ｔ２とが分離されている。
【選択図】図３

Description

この発明は、例えばドライブシャフトの先端側に等速ジョイントを介して取り付けられ、車輪を回転可能に保持するための車輪用軸受装置に関する。

自動車等の車両には、車輪を回転可能に保持するための車輪用軸受装置が用いられている。この種の車輪用軸受装置には、例えば、同軸となるように互いに一体的に連結された内輪としての筒状体および軸体と、複数の転動体を介して筒状体および軸体に回転自在に連結された外輪とを備えるものがある（例えば特許文献１参照）。
この特許文献１に係る車輪用軸受装置では、軸体(基部)の一部が筒状体（外筒）に内嵌され、筒状体に設けられた突き当て部としての筒状端部が当該軸体の外周に形成された環状段部に突き当てられている。また、筒状体には、熱処理（浸炭焼入れまたは浸炭窒化焼入れ）が施されている。筒状体の外周部には、軌道面から突き当て部まで連続して延びる環状の浸炭焼入れ部が形成されている。
特開２００１−２２７５４９号公報

前述の特許文献１において、筒状体の軌道面および突き当て部は、それぞれ、転動体および軸体の環状段部と当接する部分である。したがって、これらの部分を焼入れにより硬化させることで、当該部分の摩耗等を抑制することができる。しかしながら、特許文献１では筒状体の全体が加熱されるので、当該筒状体の熱処理歪が大きくなり切削加工等の後加工を熱処理後に行う必要が生じる場合がある。

そこで、この発明の目的は、熱処理による歪が低減された車輪用軸受装置を提供することである。

前記目的を達成するための請求項１記載の発明は、車輪を回転可能に保持する車輪用軸受装置であって、同軸となるように互いに一体的に連結された内輪としての筒状体（１３）および軸体（２２，２３，１０７）と、複数の転動体（８）を介して前記筒状体および軸体に回転自在に連結された外輪（９）とを含み、前記筒状体は、熱処理による表面硬化処理がなされた環状の軌道面（１８）をその外周面に有し、前記軸体は、その一部が前記筒状体に内嵌され、前記筒状体に設けられた突き当て部としての筒状端部（２６）が当該軸体の外周に形成された環状段部（２５）に突き当てられており、前記突き当て部には、熱処理による表面硬化処理がされており、前記筒状体において、前記突き当て部の熱処理硬化領域（Ｔ4）と前記軌道面の熱処理硬化領域（Ｔ２）とが分離されていることを特徴とする車輪用軸受装置（１，１０１）である。

この項において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものである。なお、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
この発明によれば、筒状体の全体を加熱するのではなく、その表層部のみを加熱して硬化させるので、熱処理により筒状体に加わる熱量を低減することができる。これにより、熱処理による筒状体の歪を低減することができる。また、筒状体において、突き当て部の熱処理硬化領域と軌道面の熱処理硬化領域とを分離させて、筒状体における熱処理硬化領域を小さくすることにより、熱処理による筒状体の歪をさらに低減することができる。これにより、切削加工等の熱処理後の加工を省略することができる。したがって、車輪用軸受装置の生産効率を高めることができ、車輪用軸受装置の製造コストを低減することができる。

請求項２記載の発明は、前記突き当て部に対する表面硬化処理は、少なくとも前記突き当て部の端面（２６ａ）全周域に行われていることを特徴とする請求項１記載の車輪用軸受装置である。
この発明によれば、突き当て部の摩耗を確実に抑制することができる。すなわち、突き当て部の端面は、環状段部に当接する部分であり、相対的に摩耗し易い部分である。したがって、少なくとも突き当て部の端面全周域に表面硬化処理を行い、当該端面全周域を硬化させることにより、突き当て部の摩耗を確実に抑制することができる。

請求項３記載の発明は、前記軸体は、駆動源からの駆動力を車輪に伝達するための等速ジョイント（３）の一部（２８）と一体形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の車輪用軸受装置である。
この発明によれば、軸体と等速ジョイントの一部とを一体形成することにより、軸体と等速ジョイントの一部を連結するための部材（例えばボルトやナット）を削減することができる。また、車輪用軸受装置が組み付けられる車両全体としての部品点数を削減することもできる。

以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る車輪用軸受装置１が備えられた車両の概略構成を示す模式図である。
図１を参照して、左右一対の車輪用軸受装置１，１は、それぞれ、ドライブシャフト２の先端側に等速ジョイント３を介して取り付けられている。左右の車輪４，４は、それぞれ対応する車輪用軸受装置１によって回転可能に保持されている。エンジン５からの駆動力はドライブシャフト２に与えられ、ドライブシャフト２から等速ジョイント３を介して車輪用軸受装置１に伝達される。そして車輪用軸受装置１に保持された車輪４が回転される。

この実施形態は、エンジン５からドライブシャフト２等を介して伝達される駆動力を、車輪４に伝達するための車輪用軸受装置１の改良を内容としている。以下では、本発明の一実施形態に係る車輪用軸受装置１について具体的に説明する。
図２は、車輪用軸受装置１の概略構成を示す図解的な縦断面図である。
図２を参照して、車輪用軸受装置１は、フランジシャフト６およびハブシャフト７と、複数のボール８（転動体）を介してこれらのシャフト６，７に回転自在に連結された外輪９とを備えている。フランジシャフト６およびハブシャフト７は、同軸となるように一体回転可能に連結されている。フランジシャフト６およびハブシャフト７は、車輪用軸受装置１の内輪として機能する。

車輪用軸受装置１は、外輪９に形成されたフランジ９ａを介して図示しない懸架装置に固定されている。また、車輪４（図１参照）は、フランジシャフト６に形成されたフランジ１２に固定されている。エンジン５からの駆動力は、ハブシャフト７に伝達される。エンジン５からの駆動力がハブシャフト７に伝達されることで、ハブシャフト７およびフランジシャフト６とともに車輪４が一体回転する。

また、車輪用軸受装置１は、例えば複列アンギュラ玉軸受として機能するように構成されている。複数のボール８は、それぞれ環状をなす２つの列を構成している。一方の列を構成する複数のボール８は、フランジシャフト６と外輪９との間で保持されている。また、他方の列を構成する複数のボール８は、ハブシャフト７と外輪９との間で保持されている。車輪用軸受装置１の内部すきまは例えば負すきまとされており、各ボール８には予圧が与えられている。

また、外輪９の内周側には、それぞれ環状をなす一対のシール１０，１１が配置されている。一方のシール１０は、外輪９の一端部（図２では左側の開口端部）とフランジシャフト６との間に配置されている。また、他方のシール１１は、外輪９の他端部（図２では右側の開口端部）とハブシャフト７との間に配置されている。これらのシール１０，１１によって、車輪用軸受装置１の内部（フランジシャフト６およびハブシャフト７と外輪９との間）に異物（例えば水や埃など）が進入することが防止されている。各シール１０，１１は、外輪９によって保持されており、フランジシャフト６およびハブシャフト７と外輪９とが相対回転すると、フランジシャフト６またはハブシャフト７に摺動するようになっている。

この実施形態に係る車輪用軸受装置１の一つの特徴は、熱処理によるフランジシャフト６の歪が低減されていることにある。以下では、フランジシャフト６およびハブシャフト７の形状等について説明し、次いで、フランジシャフト６の熱処理について説明する。
フランジシャフト６は、円筒状をなしている。フランジシャフト６は、円環状をなす板状のフランジ１２と、筒状体としての筒状部１３と、円筒状のいんろう部１４とを有している。フランジ１２、筒状部１３およびいんろう部１４は、それぞれが同軸となるように一体形成されている。フランジ１２は、筒状部１３の一端部（図２では左端部）の周囲に配置されている。フランジ１２は、筒状部１３の外周から径方向外方に延びている。また、いんろう部１４は、筒状部１３よりも車輪４側（図２では左側）に配置されている。いんろう部１４は、筒状部１３の一端部から車輪４側に突出している。

車輪４は、円環状をなす板状のブレーキディスクロータ（図示せず）をフランジ１２との間に挟み込んだ状態で当該フランジ１２に固定される。フランジ１２は、その車輪４側の端面が取付面１２ａとなっている。取付面１２ａは、円環状の平坦面となっている。ブレーキディスクロータは、その内周にいんろう部１４が嵌合された状態で取付面１２ａに沿って取り付けられる。ブレーキディスクロータの内周にいんろう部１４が嵌合されることで、ブレーキディスクロータがフランジ１２に対して位置決めされる。

また、フランジ１２の外周部には、複数の固定ボルト１５が取り付けられている（図２では、固定ボルト１５を１つだけ図示している。）。複数の固定ボルト１５は、フランジ１２の周方向に間隔を隔てて環状に配置されている。各固定ボルト１５の軸部１５ａは、取付面１２ａから車輪４側に突出している。ブレーキディスクロータおよび車輪４は、複数の固定ボルト１５とこれに対応する複数の固定ナット（図示せず）とによって一体的にフランジ１２に固定される。

一方、筒状部１３は、その一部がフランジ１２よりもドライブシャフト２側（図２では右側）に突出している。筒状部１３は、フランジ１２よりもドライブシャフト２側に突出する筒状の基部１６と、基部１６からドライブシャフト２側に延びる筒状の第１軌道形成部１７とを有している。シール１０は、基部１６の周囲に配置されており、基部１６の外周面に当接している。基部１６の外周面には、フランジシャフト６と外輪９との相対回転に伴ってシール１０が摺動する摺動面１９が設けられている。また、一方の列を構成する複数のボール８は、第１軌道形成部１７の周囲に配置されている。第１軌道形成部１７の外周面には、環状の第１軌道面１８が設けられている。

筒状部１３には、当該筒状部１３をフランジシャフト６の軸方向（図２では左右方向）に貫通する貫通孔２０が形成されている。筒状部１３の内周には、雌スプライン２１が形成されている。ハブシャフト７の一部（後述の嵌合部２２）は、貫通孔２０に嵌合されている。ハブシャフト７は、その一部が貫通孔２０に嵌合された状態でフランジシャフト６に連結されている。

ハブシャフト７は、貫通孔２０に嵌合された円筒状の嵌合部２２（軸体の一部）と、第１軌道形成部１７と対をなす円柱状の第２軌道形成部２３（軸体の一部）とを有している。嵌合部２２の外周には雄スプライン２４が形成されており、当該雄スプライン２４は、雌スプライン２１に噛み合わされている。これにより、フランジシャフト６およびハブシャフト７が一体回転可能に連結されている。

また、嵌合部２２の外径は、第２軌道形成部２３の外径よりも小さくされている。嵌合部２２および第２軌道形成部２３は、同軸となるように一体形成されている。嵌合部２２と第２軌道形成部２３との結合部には、環状段部２５が設けられている。嵌合部２２が貫通孔２０に嵌合した状態で、環状段部２５には、第１軌道形成部１７の先端部である筒状端部２６（以下では、「突き当て部２６」という。）が突き当てられている。

さらに、嵌合部２２が貫通孔２０に嵌合した状態で、嵌合部２２の先端部２２ａは、貫通孔２０から車輪４側に突出している。嵌合部２２の先端部２２ａは、その全周にわたって外側に押し広げられるようにかしめられている。筒状部１３は、嵌合部２２の先端部２２ａ（かしめ部）によってドライブシャフト２側に押し付けられている。これにより、筒状部１３が、嵌合部２２の先端部２２ａと環状段部２５との間で保持されている。

また、第２軌道形成部２３の外径は、第１軌道形成部１７の外径とほぼ等しくされている。フランジシャフト６およびハブシャフト７が連結された状態で、第１軌道形成部１７の外周面と第２軌道形成部２３の外周面とは、ほぼ連なっている。他方の列を構成する複数のボール８は、第２軌道形成部２３の周囲に配置されており、第２軌道形成部２３の外周面には、環状の第２軌道面２７が設けられている。

また、この実施形態では、等速ジョイント３の一部が、嵌合部２２および第２軌道形成部２３と一体形成されている。等速ジョイント３は、例えばボール型の等速ジョイントであり、ドライブシャフト２（図１参照）と一体回転可能に連結された内輪（図示せず）と、複数のボール（図示せず）を介して内輪に連結されたカップ状の外輪２８とを備えている。嵌合部２２および第２軌道形成部２３には、外輪２８が一体形成されている。嵌合部２２および第２軌道形成部２３と外輪２８とを一体形成することにより、嵌合部２２および第２軌道形成部２３と外輪２８を連結するための部材（例えばボルトやナット）を削減することができる。また、車両全体としての部品点数を削減することもできる。

エンジン５からの駆動力はドライブシャフト２に与えられ、等速ジョイント３の内輪および複数のボールを介して、ハブシャフト７に伝達される。これにより、フランジシャフト６およびハブシャフト７が外輪９に対して相対回転し、フランジシャフト６の回転に伴って車輪４が回転する。このようにして、エンジン５からの駆動力が車輪４に伝達される。

図３は、フランジシャフト６の図解的な縦断面図である。この図３において、ハッチングが施された範囲は、熱処理により硬化された領域（熱処理硬化領域）である。
図２および図３を参照して、フランジシャフト６は、例えば炭素鋼などの金属製の部材である。フランジシャフト６の一部には、熱処理による表面硬化処理が施されている。より具体的には、雌スプライン２１、第１軌道面１８、摺動面１９および突き当て部２６に焼き入れが行われている。焼き入れとしては、例えば高周波焼き入れが挙げられる。

雌スプライン２１に対する熱処理は、雄スプライン２４との噛み合い長に応じた所定の軸方向長さで雌スプライン２１の全周にわたって行われている。雌スプライン２１には、環状の熱処理硬化領域Ｔ１が形成されている。これにより、雌スプライン２１において、少なくとも雄スプライン２４が当接する範囲が硬化されている。したがって、雄スプライン２４と雌スプライン２１との摺動により雄スプライン２４が摩耗することが抑制されている。雌スプライン２１に対する焼入れ深さは、ほぼ一定とされている。

また、第１軌道面１８に対する熱処理は、ほぼ一定の焼入れ深さで第１軌道面１８の全周にわたって行われている。第１軌道面１８には、環状の熱処理硬化領域Ｔ２が形成されている。これにより、第１軌道面１８において、少なくともボール８が当接する範囲が硬化されている。同様に、摺動面１９に対する熱処理は、ほぼ一定の焼入れ深さで摺動面１９の全周にわたって行われている。摺動面１９には、環状の熱処理硬化領域Ｔ３が形成されている。これにより、摺動面１９において、少なくともシール１０が当接する範囲が硬化されている。したがって、第１軌道面１８および摺動面１９は、それぞれボール８およびシール１０との摺動により摩耗することが抑制されている。第１軌道面１８の熱処理硬化領域Ｔ２と、摺動面１９の熱処理硬化領域Ｔ３とは、例えば、フランジシャフト６の表面および内部において繋がっている。

また、突き当て部２６に対する熱処理は、当該突き当て部２６の全周にわたって行われている。突き当て部２６には、環状の熱処理硬化領域Ｔ４が形成されている。突き当て部２６は、その端面２６ａの全周域と、外周部の一部と、内周部の一部とを含む範囲が熱処理により硬化されている。突き当て部２６の外周部における熱処理硬化領域Ｔ４は、端面２６ａから第１軌道面１８の熱処理硬化領域Ｔ２に向かって延びており、その近傍にまで達している。しかし、突き当て部２６の熱処理硬化領域Ｔ４と第１軌道面１８の熱処理硬化領域Ｔ２とは、フランジシャフト６の表面および内部において繋がることなく、互いに分離されている。すなわち、突き当て部２６の熱処理硬化領域Ｔ４と第１軌道面１８の熱処理硬化領域Ｔ２とは、物理的につながらないよう、一定の距離（間隔）をあけて形成されている。突き当て部２６の外周部における熱処理硬化領域Ｔ４の焼き入れ深さは、第１軌道面１８に近づくに連れて減少されている。

突き当て部２６に熱処理を施して硬化させることにより、当該突き当て部２６の強度を向上させることができる。これにより、フランジシャフト６の耐久性を向上させることができる。また、突き当て部２６の端面２６ａの全周域を含む範囲を硬化させることにより、ハブシャフト７との摺動によって突き当て部２６が摩耗することを確実に抑制することができる。すなわち、突き当て部２６の端面２６ａは、ハブシャフト７（具体的には、環状段部２５）に当接する部分であるので、相対的に摩耗し易い部分である。したがって、突き当て部２６の端面２６ａの全周域を含む範囲を硬化させることにより、突き当て部２６の摩耗を確実に抑制することができる。

雌スプライン２１、第１軌道面１８、摺動面１９および突き当て部２６に対する熱処理は、同時に行われてもよいし、それぞれ別々に行われてもよい。また、これらの部分のうち複数箇所に対する熱処理のみ同時に行われてもよい。同時に熱処理を行うことにより、フランジシャフト６の生産効率を高めることができる。また、熱処理を別々に行うことにより、フランジシャフト６に加わる熱量の最大値を低減することができる。これにより、熱処理によるフランジシャフト６の歪を低減することができる。フランジシャフト６に対する熱処理の一例としては、第１軌道面１８および摺動面１９に対する熱処理を同時に行い、雌スプライン２１および突き当て部２６に対する熱処理をそれぞれ別々に行う方法が挙げられる。

以上のように本実施形態では、フランジシャフト６に熱処理を施して硬化させることにより、フランジシャフト６の強度を向上させることができる。また、フランジシャフト６の全体を加熱するのではなく、その表層部のみを加熱して硬化させるので、熱処理によりフランジシャフト６に加わる熱量を低減することができる。これにより、熱処理によるフランジシャフト６の歪を低減することができる。さらに、突き当て部２６の熱処理硬化領域Ｔ４と第１軌道面１８の熱処理硬化領域Ｔ２とを、フランジシャフト６の表面および内部において互いに分離させて、フランジシャフト６における熱処理硬化領域を小さくすることにより、熱処理によるフランジシャフト６の歪をさらに低減することができる。したがって、切削加工等の熱処理後の加工を省略することができる。これにより、車輪用軸受装置１の生産効率を高めることができ、車輪用軸受装置１の製造コストを低減することができる。

この発明の実施の形態の説明は以上であるが、この発明は、前述の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、前述の実施形態では、車輪用軸受装置１が駆動輪用のもの（例えばＦＦ式の自動車であれば前輪用）である場合について説明したが、これに限らず、本発明が適用される車輪用軸受装置は、従動輪用のものであってもよい。

また前述の実施形態では、転動体としてボール８が用いられ、車輪用軸受装置１が複列アンギュラ玉軸受として機能するように構成されている場合について説明したが、転動体としてはボールに限らずころであってもよいし、車輪用軸受装置１は、複列アンギュラ玉軸受以外の軸受として機能するように構成されていてもよい。
また前述の実施形態では、フランジシャフト６の表面および内部において、第１軌道面１８の熱処理硬化領域Ｔ２と摺動面１９の熱処理硬化領域Ｔ３とが繋がっている場合について説明したが、これらの熱処理硬化領域Ｔ２，Ｔ３を、フランジシャフト６の表面および内部において分離させてもよい。この場合、熱処理によるフランジシャフト６の歪を一層低減することができる。

また前述の実施形態では、等速ジョイント３の外輪２８と軸体（嵌合部２２および第２軌道形成部２３）とが一体形成されている場合について説明したが、これに限らない。すなわち、例えば図４に示すように、等速ジョイント３の外輪１２８とハブシャフト１０７とが一体形成されていない車輪用軸受装置１０１に本発明が適用されてもよい。この図４において、前述の図１〜図３に示された各部と同等の構成部分については、図１〜図３と同一の参照符号を付してその説明を省略する。

この図４に示す車輪用軸受装置１０１では、等速ジョイント３の外輪１２８とハブシャフト１０７とが別の部材とされており、ボルト２９およびナット３０によって互いに連結されている。また、ハブシャフト１０７および外輪１２８の互いに対向する端部には、歯筋が軸方向Ｘ１と交差方向に延びる複数の歯からなる歯部３１，３２がそれぞれ形成されている。ハブシャフト１０７および外輪１２８は、互いの歯部３１，３２が噛み合わされており、動力伝達可能に連結されている。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

本発明の一実施形態に係る車輪用軸受装置が備えられた車両の概略構成を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る車輪用軸受装置の概略構成を示す図解的な縦断面図である。 フランジシャフトの図解的な縦断面図である。 本発明の他の実施形態に係る車輪用軸受装置の概略構成を示す図解的な縦断面図である。

符号の説明

１・・・車輪用軸受装置、３・・・等速ジョイント、８・・・ボール（転動体）、９・・・外輪、１３・・・筒状部（筒状体）、１８・・・第１軌道面（軌道面）、２２・・・嵌合部（軸体の一部）、２３・・・第２軌道形成部（軸体の一部）、２６・・・筒状端部（突き当て部）、２６ａ・・・（突き当て部の）端面、２５・・・環状段部、２８・・・外輪（等速ジョイントの一部）、１０１・・・車輪用軸受装置、１０７・・・ハブシャフト（軸体）、Ｔ２・・・（軌道面の）熱処理硬化領域、Ｔ４・・・（突き当て部の）熱処理硬化領域

Claims (3)

1. 車輪を回転可能に保持する車輪用軸受装置であって、
   同軸となるように互いに一体的に連結された内輪としての筒状体および軸体と、
   複数の転動体を介して前記筒状体および軸体に回転自在に連結された外輪とを含み、
   前記筒状体は、熱処理による表面硬化処理がなされた環状の軌道面をその外周面に有し、
   前記軸体は、その一部が前記筒状体に内嵌され、前記筒状体に設けられた突き当て部としての筒状端部が当該軸体の外周に形成された環状段部に突き当てられており、
   前記突き当て部には、熱処理による表面硬化処理がされており、前記筒状体において、前記突き当て部の熱処理硬化領域と前記軌道面の熱処理硬化領域とが分離されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 前記突き当て部に対する表面硬化処理は、少なくとも前記突き当て部の端面全周域に行われていることを特徴とする請求項１記載の車輪用軸受装置。
3. 前記軸体は、駆動源からの駆動力を車輪に伝達するための等速ジョイントの一部と一体形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の車輪用軸受装置。

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