JP2010133482A - 転がり軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】耐クリープ性を確保しつつスプライン穴の内径収縮量を抑制可能な転がり軸受装置を簡易な構成で実現する。
【解決手段】ハブユニット１（転がり軸受装置）は、ナックル２０（車体側部材）に固定され内周部に複列の軌道面２ａ，２ｂを有する外輪２（非回転部材）と、ブレーキディスクロータ３０（車輪側部材）に固定され外周部に軌道面３ｂを有する内軸３（回転部材）と、内軸３に一体形成された嵌め合い部３ａに外嵌圧入され外周部に軌道面４ａを有する内輪４と、軌道面２ａ，２ｂと軌道面４ａ，３ｂ間にそれぞれ配置された転動体５を備える。内輪４が嵌め合い部３ａに外嵌圧入される前の内軸３の単体状態において、嵌め合い部３ａの基端側部位３ａ２の外径Ｄ２が嵌め合い部３ａの先端側部位３ａ１の外径Ｄ１に比して小さく形成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、転がり軸受装置に関し、特に自動車の車体と車輪間に介装される転がり軸受装置に関する。

この種の転がり軸受装置を採用した駆動輪用の転がり軸受装置として、例えば図６に示すように、内軸１００（回転部材）の車両インナ側端に一体形成された円筒状の嵌め合い部１０１に内輪１１０を外嵌圧入するようにしたものが知られている。この転がり軸受装置では、内軸１００に車軸や等速ジョイントのスプライン軸とスプライン結合するスプライン穴１０２が形成されている。このような構成により、内輪１１０の外嵌圧入によって嵌め合い部１０１が図６にて矢印で示すように内側に撓み、スプライン穴１０２の車両インナ側部位が図６にて二点鎖線で誇張して示すように径方向に収縮する。

近年、車両に過大な横Ｇが発生した場合においても内輪１１０が内軸１００に対してクリープ（円周方向の滑り、位置ずれ）しないよう耐クリープ性を向上させる観点から、嵌め合い部１０１と内輪１１０間の締め代を大きく設定する傾向にあるが、締め代を大きく設定すればするほど、スプライン穴１０２の内径収縮量が大きくなってしまう。特に、内輪１１０とスプライン穴１０２が軸方向で重なり合っている嵌め合い部１０１の基端側部位ｃでの内径収縮が顕著であり、その基端側部位ｃの内径ｂ（例えば、スプライン穴１０２の小径）が車両アウタ側のスプライン穴１０２の内径ａに比べて小さくなりすぎると、車軸や等速ジョイントのスプライン軸をスプライン穴１０２に挿入できなくなる等の組み付け不具合が発生するおそれが高い。このため、内軸１００に内輪１１０を組み付けた状態での上記内径ａ，ｂの寸法が何れも規定の範囲内に収まるよう、スプライン穴１０２の径寸法の公差レンジを大幅に絞って（規格上限側に圧縮して）穴加工を行っているのが実状であり、コスト上昇の要因（例えば、ブローチ寿命の低下）となっている。これを解消するために、例えば下記特許文献１に記載された転がり軸受装置では、スプライン穴のビトゥインピン径を、車両インナ側へ拡径するテーパ状に形成するようにしている。この特許文献１に記載された転がり軸受装置によれば、内輪を嵌め合い部に外嵌圧入することによりスプライン穴の内径が収縮しても、車軸や等速ジョイントのスプライン軸をスプライン穴に容易に挿入することが可能である。

特開２００８−２５２４号公報

しかしながら、スプライン穴のビトゥインピン径寸法が所望の範囲内に収まるようにスプライン穴を拡径する加工は、その加工方法次第で実施が困難となり、却って加工コストの上昇を招くおそれがある。

本発明の目的は、耐クリープ性を確保しつつスプライン穴の内径収縮量を良好に抑制可能な転がり軸受装置を簡易な構成で実現することにある。

課題を解決するための手段および発明の効果

上記課題を解決するために、本発明は、車両インナ側にて車体側部材に固定され内周部に複列の軌道面を有する非回転部材と、車両アウタ側にて車輪側部材に固定され外周部に複列の軌道面の一に対応する軌道面を有する回転部材と、回転部材の車両インナ側端に一体形成された円筒状の嵌め合い部に外嵌圧入され外周部に複列の軌道面の他に対応する軌道面を有する内輪と、回転部材及び内輪の軌道面と非回転部材の軌道面との間にそれぞれ配置される転動体とを備えた転がり軸受装置であって、内輪が嵌め合い部に外嵌圧入される前の回転部材の単体状態において、嵌め合い部の基端側部位の外径が該嵌め合い部の先端側部位の外径に比して小さく形成されていることを特徴とする。この場合、例えば、内輪に対する嵌め合い部の基端側部位での締め代が１０〜２０μｍに設定され、内輪に対する嵌め合い部の先端側部位での締め代が５０〜７０μｍに設定されていると好適である。

本発明の転がり軸受装置では、内輪が嵌め合い部に外嵌圧入される前の回転部材の単体状態において、嵌め合い部の基端側部位の外径が嵌め合い部の先端側部位の外径に比して小さく形成されている。

これによれば、嵌め合い部の基端側部位では内輪に対する締め代を、通常設定される締め代（例えば、４０〜５０μｍ）に比べて小さくすることができ、嵌め合い部の先端側部位では内輪に対する締め代を、通常設定される締め代に比べて大きくすることができる。このため、嵌め合い部の先端側部位と内輪とが強い締結力で嵌着し合うので、耐クリープ性を向上させることができる。また、嵌め合い部の基端側部位と内輪とが弱い締結力で嵌着し合うので、内輪の外嵌圧入に伴う基端側部位の撓み量を低減することができ、その基端側部位の内径の収縮を良好に抑制することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図１は本発明に係る転がり軸受装置を備えたハブユニット１の縦断面図である。なお、以下の説明において、車両インナ側とは図１における左側を示し、車両アウタ側とは図１における右側を示すものとする。

ハブユニット１は、例えば前輪駆動車の前輪用（駆動輪用）のものであり、複列外向きのアンギュラ玉軸受構造とされている。具体的には、ハブユニット１は、車体側のナックル２０（車体側部材）に固定される外輪２（非回転部材）と、この外輪２の中心軸線Ｏと同軸に配置されて車輪側のタイヤホイール（図示省略）及びブレーキディスクロータ３０（車輪側部材）に固定される内軸３（回転部材）と、内軸３の車両インナ側端に一体形成された嵌め合い部３ａの外周面に嵌着される内輪４と、外輪２と内軸３及び内輪４との間にて周方向に配置される複列の転動体５とを備えている。

外輪２の内周面には、車両インナ側に配列された転動体５用の軌道面２ａと、車両アウタ側に配列された転動体５用の軌道面２ｂとが形成されている。外輪２の外周面には、径方向に突出形成された車体取付フランジ部２ｃが形成されている。

内軸３の外周面には、外輪２の軌道面２ｂに対向する軌道面３ｂ（軌道面の一）が形成され、軌道面３ｂよりもさらに車両アウタ側には、径方向に突出形成された車輪取付フランジ部３ｃが形成されている。内軸３には、外輪２の中心軸線Ｏと同軸のスプライン穴３ｄが形成されている。スプライン穴３ｄは、等速ジョイント４０のスプライン軸４１とスプライン結合される。

内輪４は、内軸３の段部３ｅの肩面に押し当てられるまで嵌め合い部３ａに外嵌圧入され、嵌め合い部３ａと一体化されている。内輪４の外周面には、外輪２の軌道面２ａに対向する軌道面４ａ（軌道面の他）が形成されている。内輪４の軌道面４ａの軌道底径は、内軸３の軌道面３ｂの軌道底径とほぼ同径となるように構成されている。

外輪２と内軸３との間には、転動体５を配置するための環状空間が形成されており、この環状空間は、車両アウタ側にてリング状のシール部材７により、車両インナ側にてリング状のシール部材８により、外輪２と内軸３及び内輪４とのそれぞれの相対回転を許容した状態で密封されている。

内軸３の嵌め合い部３ａは、内軸３の軌道面３ｂの軌道底径よりも小径の略円筒状に形成されている。嵌め合い部３ａの基端側部位３ａ２には、その内周部にスプライン穴３ｄが形成されている。すなわち、スプライン穴３ｄは、図２にて単体状態にある内軸３に示されるように、嵌め合い部３ａの内周部の中間部位を車両インナ側におけるスプライン加工開始位置Ｐとしており、嵌め合い部３ａの基端側部位３ａ２（スプライン加工開始位置Ｐから内軸３の段部３ｅの肩面に至るまでの軸長Ｌ２の部分）において、内輪４とスプライン穴３ｄとが軸方向に重なり合うように構成されている（図１参照）。

また、嵌め合い部３ａの先端側部位３ａ１（スプライン加工開始位置Ｐから嵌め合い部３ａの先端に至るまでの軸長Ｌ１の部分）の内径は、基端側部位３ａ２の内径（スプライン穴３ｄの大径及び小径）よりも大径に形成されている。

ところで、この実施形態では、嵌め合い部３ａの外径が軸方向で変化するように形成されている。すなわち、基端側部位３ａ２の外径Ｄ２が先端側部位３ａ１の外径Ｄ１に比して小さく形成されている。より具体的には、内輪４に対する基端側部位３ａ２での締め代が１０〜２０μｍ（嵌め合い部３ａの外径公差レンジの下限側とみることもできる）に設定され、内輪４に対する先端側部位３ａ１での締め代が５０〜７０μｍ（嵌め合い部３ａの外径公差レンジの上限側とみることもできる）に設定されており、嵌め合い部３ａの外周面がスプライン加工開始位置Ｐを境として段付き状に形成されている。なお、基端側部位３ａ２の外周面Ｓ２と、先端側部位３ａ１の外周面Ｓ１とには、旋削加工が施された後、仕上げ加工として研削加工が施されている。

以上の説明からも明らかなように、この実施形態によれば、嵌め合い部３ａの基端側部位３ａ２では内輪４に対する締め代が、通常設定される締め代（例えば、４０〜５０μｍ）に比べて小さく形成され、嵌め合い部３ａの先端側部位３ａ１では内輪４に対する締め代が、通常設定される締め代に比べて大きく形成されている。これにより、嵌め合い部３ａの先端側部位３ａ１と内輪４とが強い締結力で嵌着し合うので、耐クリープ性を向上させることができる。また、嵌め合い部３ａの基端側部位３ａ２と内輪４とが弱い締結力で嵌着し合うので、内輪４の外嵌圧入に伴う基端側部位３ａ２の撓み量を低減することができ、その基端側部位３ａ２の内径（スプライン穴３ｄの大径及び小径）の収縮を良好に抑制することができる。

（変形例１）
上記実施形態では、嵌め合い部３ａの外周面がスプライン加工開始位置Ｐを境として外径の小さい基端側部位３ａ２の外周面Ｓ２と、外径の大きい先端側部位３ａ１の外周面Ｓ１とに仕切られるように構成したが、これに代えて、例えば図３に示すように、外径の小さい基端側部位３ａ２の外周面Ｓ２と、外径の大きい先端側部位３ａ１の外周面Ｓ１とが、その中間に位置する外周面Ｓ３を介して接続されるように構成してもよい。

外周面Ｓ３は、スプライン加工開始位置Ｐから段部３ｅ側に延びる軸長Ｌ３（例えば、スプライン穴３ｄの小径（大径）の５〜２０％程度の長さ）のテーパ状あるいは曲面状に形成されている。この変形例１のように、基端側部位３ａ２の外周面Ｓ２がスプライン加工開始位置Ｐから段部３ｅ寄りに位置するように構成しても、上記実施形態と同様、基端側部位３ａ２の内径（スプライン穴３ｄの大径及び小径）の収縮を抑制することができる。

（変形例２）
また、上記実施形態及び変形例１に代えて、例えば図４に示すように、先端側部位３ａ１の肉厚がスプライン加工開始位置Ｐに対応する基端側部位３ａ２の肉厚よりも大きくなるように、先端側部位３ａ１と基端側部位３ａ２とが共通のテーパ状の外周面Ｓ４を有するように構成してもよい。この変形例２によっても、上記実施形態と同様、基端側部位３ａ２の内径（スプライン穴３ｄの大径及び小径）の収縮を抑制することができる。

（変形例３）
また、上記実施形態、変形例１及び２に代えて、例えば図５に示すように、外径の小さい基端側部位３ａ２の外周面Ｓ２の軸長を長くするとともに、外径の大きい先端側部位３ａ１の外周面Ｓ１の軸長を短くしてもよい。つまり、基端側部位３ａ２の外周面Ｓ２は、スプライン加工開始位置Ｐを超えて嵌め合い部３ａの先端側へ軸長Ｌ４（例えば、スプライン穴３ｄの小径（大径）の５〜２０％程度の長さ）だけ延び出した幅広の凹状面に形成されている。この変形例３のように、基端側部位３ａ２の外周面Ｓ２がスプライン加工開始位置Ｐから嵌め合い部３ａの先端側へ延び出すように構成すれば、外径の大きい先端側部位３ａ１の外周面Ｓ１がスプライン穴３ｄから遠ざかることで、基端側部位３ａ２の内径（スプライン穴３ｄの大径及び小径）の収縮をより効果的に抑制することができる。

本発明に係る転がり軸受装置を備えたハブユニットの縦断面図。 図１の内軸が単体状態にあるときの要部拡大図。 本発明の変形例１に係り、図２に相当する要部拡大図。 本発明の変形例２に係り、図２に相当する要部拡大図。 本発明の変形例３に係り、図２に相当する要部拡大図。 従来の転がり軸受装置において、内輪を内軸の嵌め合い部に外嵌圧入したときスプライン穴の内径が収縮する状態を示す縦断面図。

符号の説明

１ ハブユニット（転がり軸受装置）
２ 外輪（非回転部材）
３ 内軸（回転部材）
３ａ 嵌め合い部
３ａ１ 先端側部位
３ａ２ 基端側部位
Ｓ１ 外周面（先端側部位）
Ｓ２ 外周面（基端側部位）
Ｓ３，Ｓ４ 外周面
３ｄ スプライン穴
３ｅ 段部
Ｐ スプライン加工開始位置
４ 内輪
５ 転動体
２０ ナックル（車体側部材）
３０ ブレーキディスクロータ（車輪側部材）
４０ 等速ジョイント
４１ スプライン軸

Claims (2)

1. 車両インナ側にて車体側部材に固定され内周部に複列の軌道面を有する非回転部材と、車両アウタ側にて車輪側部材に固定され外周部に前記複列の軌道面の一に対応する軌道面を有する回転部材と、前記回転部材の車両インナ側端に一体形成された円筒状の嵌め合い部に外嵌圧入され外周部に前記複列の軌道面の他に対応する軌道面を有する内輪と、前記回転部材及び前記内輪の軌道面と前記非回転部材の軌道面との間にそれぞれ配置される転動体とを備えた転がり軸受装置であって、
   前記内輪が前記嵌め合い部に外嵌圧入される前の前記回転部材の単体状態において、前記嵌め合い部の基端側部位の外径が該嵌め合い部の先端側部位の外径に比して小さく形成されていることを特徴とする転がり軸受装置。
2. 前記内輪に対する前記嵌め合い部の基端側部位での締め代が１０〜２０μｍに設定され、前記内輪に対する前記嵌め合い部の先端側部位での締め代が５０〜７０μｍに設定されている請求項１に記載の転がり軸受装置。

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