JP2014020404A - Wheel bearing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車等の車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置、特に、車輪を駆動・非駆動に切り替えるクラッチ機能を備えた車輪用軸受装置に関するものである。 The present invention relates to a wheel bearing device for rotatably supporting a wheel of an automobile or the like, and more particularly to a wheel bearing device having a clutch function for switching a wheel between driving and non-driving.
4輪駆動の自動車には、前輪または後輪を、車輪用軸受装置に備えられたクラッチ機能で選択的に従動輪に切り替え可能としたものがある。このようなクラッチ機能付きの車輪用軸受装置50は、図7に示すように、駆動系の車軸51に同軸的に外装されたハブシャフト52と、このハブシャフト52の軸方向中央に外嵌された転がり軸受としての複列円錐ころ軸受53と、この複列円錐ころ軸受53に軸方向に並列して配置されたカプラーリング54とを備えて構成されている。そして、車輪用軸受装置50は、車軸51とハブシャフト52との間に配置された深溝玉軸受55および針状ころ軸受56によって、車軸51に同軸的に軸支されている。なお、Gは、軸方向に摺動可能なギアリングである。
In some four-wheel drive vehicles, a front wheel or a rear wheel can be selectively switched to a driven wheel by a clutch function provided in a wheel bearing device. As shown in FIG. 7, such a wheel bearing
ハブシャフト52は、車軸51と同軸的に形成されたスリーブ部57と、このスリーブ部57の一端側(車輪側)に形成され径方向外方に向かって延設されたフランジ部58と、スリーブ部57の他端側(車体中央側)に形成され径方向外方に向かって折り曲げて形成された折曲部59とを有している。さらに、折曲部59近傍のスリーブ部57の外周面には、複数のスプライン凹条(スプライン溝)60aと複数のスプライン凸条60bとが交互に形成されたスプライン部60が形成されている。このスプライン部60は、カプラーリング54の内周面に形成され、複数のスプライン凹条(スプライン溝)61aと複数のスプライン凸条61bとが交互に形成された内周側スプライン部61と噛合するよう構成されている。また、フランジ部58には貫通孔(締結孔)58aが形成されており、この貫通孔(締結孔)58aにボルトなどの締結部材BOを通過させることにより、回転体としての車輪のホイール(図示せず)に締結することができる。
The
複列円錐ころ軸受53は、内輪62と、外輪63と、内外輪62、63の間に介在され軸方向に二列に並んだ転動体としての円錐ころ64、65とを備えて構成されている。
詳細には、内輪62は、第1の軌道部66aを有する第1の内輪部材66と、第2の軌道部67aを有する第2の内輪部材67とに分割されて構成されている。そして、第1の内輪部材66と第2の内輪部材67とは互いに接していると共に、第1の内輪部材66側の端面66bはハブシャフト52のフランジ部58の根元部分に当接し、また第2の内輪部材67側の端面67bはカプラーリング54の端面と当接している。このため、ハブシャフト52のフランジ部58の根元部分とハブシャフト52の折曲部59との間で、カプラーリング54と複列円錐ころ軸受53を構成する内輪62(第1の内輪部材66および第2の内輪部材67)とが固定され、これらがハブシャフト52に対して回転しないように構成されることとなる。
The double-row tapered roller bearing 53 includes an
Specifically, the
一方、外輪63は、第1の軌道部63aと第2の軌道部63bとを有すると共に、径方向外方に向かって延設されたフランジ部63cを有している。このフランジ部63cは、車体のステアリングナックル(懸架装置)等に取り付けられて固定される。なお、68はシール部材である。
On the other hand, the
カプラーリング54は、全体が環状であって、複列円錐ころ軸受53の他端側側面(第2の内輪部材67側の端面67b)に当接するよう軸方向に並べて配置されており、カプラーリング54の外周面には、複数のスプライン凹条(スプライン溝)69aと複数のスプライン凸条69bとが交互に形成された外周側スプライン部69が形成されている。この外周側スプライン部69は、ギアリングGのスプライン部G1と噛合するよう構成されている。
The
そして、図8も参照して、カプラーリング54の内周側スプライン部61のスプライン凸条61bの軸方向他端側における内周縁部は、曲面状に面取り加工が施されて、他端側面取り部70とされている。この他端側面取り部70は、その全体がハブシャフト52のスプライン部60よりも軸方向外側に位置するように形成されている。具体的には、カプラーリング54の軸方向他端側における側面71から他端側面取り部70の一端部(ハブシャフト52のスプライン部60側)71aまでの距離をL、カプラーリング54の軸方向他端側における側面71から、ハブシャフト52のスプライン部60のスプライン凹条(スプライン溝)60aの終点部60cまでの距離をXとすると、距離Lが距離Xよりも小さくなるように形成されている。これにより、ハブシャフト52の軸方向他端部を折り曲げて押しつける際にその折曲部分の曲げ半径を大きくすることができ、そのため折曲部59の根元部分に割れ(加締割れ)が生じてしまうのを有効に抑制することができる(例えば、特許文献1参照。)。
Referring also to FIG. 8, the inner peripheral edge of the
この従来の車輪用軸受装置50では、ハブシャフト52の軸方向他端部を折り曲げて押しつける際、その折曲部分の曲げ半径を大きくすることができ、そのため折曲部59の根元部分に割れが生じてしまうのを有効に抑制することができるが、ハブシャフト52のスプライン部60にカプラーリング54の内周側スプライン部61を噛合させ、ハブシャフト52の軸方向他端部を折り曲げてカプラーリング54を加締固定させる際、加締治具(図示せず)が揺動しながら加締めるため、カプラーリング54が振れ回る恐れがある。これにより、加締精度が低下したり、カプラーリング54とハブシャフト52との間に芯ズレが発生したりする可能性がある。
In this conventional wheel bearing
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、加締加工の精度向上を図ると共に、ハブ輪とギヤ部材の同軸度の向上を図って信頼性を高めた車輪用軸受装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a wheel bearing device that improves the accuracy of caulking and improves the concentricity of the hub wheel and the gear member to improve reliability. The purpose is to do.
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、外周に懸架装置を構成するナックル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保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体とを備えた車輪用軸受装置において、前記ハブ輪の小径段部の端部に硬化処理されたリング状のギヤ部材が装着され、このギヤ部材は、外周にギヤ部が形成され、内周に前記小径段部の外周面に形成されたハブスプラインと噛合するスプライン部が形成されると共に、前記ハブスプラインと前記ギヤ部材のスプライン部との間に予圧が付与されている。
In order to achieve such an object, the invention according to
このように、ハブ輪と、このハブ輪に嵌合される内輪を備えた内方部材に、4輪/2輪の切替を選択的に行うギヤ部材が固定された第2または第3世代構造の車輪用軸受装置において、ハブ輪の小径段部の端部に硬化処理されたリング状のギヤ部材が装着され、このギヤ部材は、外周にギヤ部が形成され、内周に小径段部の外周面に形成されたハブスプラインと噛合するスプライン部が形成されると共に、ハブスプラインとギヤ部材のスプライン部との間に予圧が付与されているので、嵌合部の周方向のガタを殺し、加締加工の精度向上を図ることができ、ハブ輪とギヤ部材の同軸度の向上を図って信頼性を高めた車輪用軸受装置を提供することができる。 As described above, the second or third generation structure in which the gear member that selectively switches between the four wheels and the two wheels is fixed to the inner member having the hub wheel and the inner ring fitted to the hub wheel. In the wheel bearing device, a ring-shaped gear member that is hardened is attached to an end portion of the small-diameter step portion of the hub wheel. The gear member has a gear portion formed on the outer periphery and a small-diameter step portion on the inner periphery. A spline portion that meshes with the hub spline formed on the outer peripheral surface is formed, and since a preload is applied between the hub spline and the spline portion of the gear member, the play in the circumferential direction of the fitting portion is killed, It is possible to improve the accuracy of the caulking process, and to provide a wheel bearing device with improved reliability by improving the coaxiality of the hub wheel and the gear member.
好ましくは、請求項2に記載の発明のように、前記ハブスプラインに軸線に対して所定の角度傾斜した捩れ角が設けられていれば、ギヤ部材の挿入初期をすきまとすることができ、スプライン位相合わせが容易にでき、組立作業性が向上する。
Preferably, if the hub spline is provided with a torsion angle inclined at a predetermined angle with respect to the axis as in the invention described in
また、請求項3に記載の発明のように、前記ハブスプラインの全域に亙って高周波焼入れによって所定の硬化層が形成されていれば、ハブスプラインの摩耗を抑制することができると共に、許容トルクが高くなり、耐久性を向上させることができる。また、加締加工の一層の精度向上が図れ、最終製品での強度保証が可能になる。
If the predetermined hardened layer is formed by induction hardening over the entire area of the hub spline as in the invention described in
また、請求項4に記載の発明のように、前記ハブスプラインの近傍またはその一部に懸かる範囲に亙って高周波焼入れによって所定の硬化層が形成されていれば、嵌合部に予圧を容易に付与でき、組立作業性が向上することができる。
Further, as in the invention described in
また、請求項5に記載の発明のように、前記ギヤ部材が炭素0.15〜0.45wt%からなる鋼材で形成されると共に、ズブ焼入れによって芯部まで硬化処理され、その表面硬さが40HRC以上に設定されていれば、適度な硬度のギヤ部を得ることができ、ギヤ部やスプライン部だけでなく所望の強度を確保することができる。
Further, as in the invention described in
また、請求項6に記載の発明のように、前記ギヤ部材がMo0.15〜0.3wt%含有されたクロムモリブデン鋼で形成され、浸炭焼入れによって表面に所定の硬化層が形成され、その表面硬さが40HRC以上に設定されていれば、脆さを抑制することができ、加締加工時の微小クラックの発生を確実に防止することや駆動力が負荷された際の強度を確保することができる。
Further, as in the invention described in
また、請求項7に記載の発明のように、前記ハブスプラインのスプライン凸条の端面が所定の曲率半径Rからなる単一の円弧で形成され、この曲率半径Rが、前記ギヤ部材のインナー側の端面からスプライン凸条の端縁までの寸法Aよりも大きく(R>A)、かつ、前記スプライン凸条の高さhよりも大きく(R>h)なるように設定されていれば、加締加工後の加締部の根元部が大きく丸みを有する形状になり、応力集中し易いV字状になるのを防止することができ、加締加工時に加締部やギヤ部材に加締割れや使用時にクラックが発生するのを効果的に抑制することができる。
Further, as in the invention according to
また、請求項8に記載の発明のように、前記ギヤ部材の前記内輪との接触面の表面粗さがRa1.6以下に設定されると共に、前記加締部との接触幅が1mm以上に設定されていれば、内輪とギヤ部材が密着して当接面の摩擦抵抗が確実に大きくなると共に、内輪を押込み、所望の軸力を確保することができ、外力が加わった時に軸力がゼロになって軸受予圧が抜けるのを防止することができる。
In addition, as in the invention described in
本発明に係る車輪用軸受装置は、外周に懸架装置を構成するナックル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保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体とを備えた車輪用軸受装置において、前記ハブ輪の小径段部の端部に硬化処理されたリング状のギヤ部材が装着され、このギヤ部材は、外周にギヤ部が形成され、内周に前記小径段部の外周面に形成されたハブスプラインと噛合するスプライン部が形成されると共に、前記ハブスプラインと前記ギヤ部材のスプライン部との間に予圧が付与されているので、嵌合部の周方向のガタを殺し、加締加工の精度向上を図ることができ、ハブ輪とギヤ部材の同軸度の向上を図って信頼性を高めた車輪用軸受装置を提供することができる。 A wheel bearing device according to the present invention has a vehicle body mounting flange integrally attached to a knuckle constituting a suspension device on an outer periphery, and an outer side in which a double row outer rolling surface is integrally formed on an inner periphery. And a hub wheel integrally having a wheel mounting flange for mounting a wheel at one end thereof and having a cylindrical small-diameter step portion extending in the axial direction on the outer periphery, and a small-diameter step portion of the hub wheel having a predetermined diameter An inner member comprising at least one inner ring that is press-fitted through a nip and having a double-row inner rolling surface facing the double-row outer rolling surface on the outer periphery; and the inner member and the outer member In a wheel bearing device including a double row rolling element that is rotatably accommodated between both rolling surfaces of a side member via a cage, the end portion of the small-diameter step portion of the hub wheel is cured. A ring-shaped gear member is mounted, and this gear member has a gear on the outer periphery. And a spline portion that meshes with a hub spline formed on the outer peripheral surface of the small-diameter step portion is formed on the inner periphery, and a preload is applied between the hub spline and the spline portion of the gear member. As a result, it is possible to eliminate the backlash in the circumferential direction of the fitting part, improve the accuracy of the caulking process, and provide a wheel bearing device with improved reliability by improving the coaxiality of the hub wheel and the gear member. can do.
外周に懸架装置を構成するナックル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、内周に複列のテーパ状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、外周にこの車輪取付フランジから肩部を介して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に対向するテーパ状の内側転走面が形成された一対の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保持器を介して転動自在に収容された複列の円錐ころとを備え、前記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って前記内輪が軸方向に固定された車輪用軸受装置において、前記ハブ輪の小径段部の端部に硬化処理されたリング状のギヤ部材が装着され、このギヤ部材は、外周にギヤ部が形成され、内周に前記小径段部の外周面に形成されたハブスプラインと噛合するスプライン部が形成されると共に、前記ハブスプラインに軸線に対して所定の角度傾斜した捩れ角が設けられ、当該ハブスプラインと前記ギヤ部材のスプライン部との間に予圧が付与されている。 An outer member integrally having a vehicle body mounting flange to be attached to a knuckle constituting a suspension device on the outer periphery, a double row tapered outer rolling surface formed integrally on the inner periphery, and a wheel on one end A hub wheel integrally having a wheel mounting flange for mounting a wheel and having a cylindrical small-diameter step portion extending in an axial direction from the wheel mounting flange via a shoulder portion on the outer periphery, and a small-diameter step portion of the hub wheel An inner member consisting of a pair of inner rings that are press-fitted through a predetermined squeeze and have a tapered inner rolling surface facing the outer rolling surface of the double row on the outer periphery, and the inner member and the A double row tapered roller that is rotatably accommodated via a cage between both rolling surfaces of the outer member, and plastically deforms the end portion of the small diameter step portion of the hub wheel radially outward. A wheel shaft in which the inner ring is fixed in the axial direction by a caulking portion formed by In the apparatus, a hardened ring-shaped gear member is attached to the end of the small-diameter step portion of the hub wheel, the gear member has a gear portion formed on the outer periphery, and an outer peripheral surface of the small-diameter step portion on the inner periphery. A spline portion that meshes with the hub spline formed on the shaft is formed, and a torsion angle that is inclined by a predetermined angle with respect to the axis is provided on the hub spline, and between the hub spline and the spline portion of the gear member. Preload is applied.
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、本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態を示す縦断面図、図2(a)は、図1の軸受部を示す要部拡大図、(b)は、図1のシールを示す要部拡大図、図3は、本発明に係るハブ輪のハブスプライン部を示す要部拡大図、図4は、図3のIV矢視図、図5は、図1のハブ輪の硬化層パターンを示す要部拡大図、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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a wheel bearing device according to the present invention, FIG. 2 (a) is an enlarged view of a main part showing a bearing part of FIG. 1, and (b) is a seal of FIG. FIG. 3 is an enlarged view of a main part showing a hub spline part of the hub wheel according to the present invention, FIG. 4 is a view taken along arrow IV of FIG. 3, and FIG. The principal part enlarged view which shows a hardened layer pattern, FIG. 6 is a principal part enlarged view which shows the modification of FIG. In the following description, the side closer to the outer side of the vehicle when assembled to the vehicle is referred to as the outer side (left side in FIG. 1), and the side closer to the center is referred to as the inner side (right side in FIG. 1).
この車輪用軸受装置は駆動輪側に用いられ、内方部材1と外方部材2、および両部材1、2間に転動自在に収容された複列の転動体(円錐ころ)3、3とを備えている。内方部材1は、ハブ輪4と、このハブ輪4に塑性結合された一対の内輪5、7とからなる。
This wheel bearing device is used on the drive wheel side, and the
ハブ輪4は、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6を一体に有し、外周に車輪取付フランジ6から肩部4aを介して軸方向に延びる円筒状の小径段部4bが形成されている。また、車輪取付フランジ6の周方向等配位置に車輪を固定するハブボルト6aが植設されている。
The
一対の内輪5、7は、外周にテーパ状の内側転走面5aがそれぞれ形成され、ハブ輪4の小径段部4bに所定のシメシロを介して圧入されている。そして、図2(a)に拡大して示すように、これら内側転走面5aの大径側に転動体3を案内するための大鍔部5b、5bが形成されると共に、小径側には転動体3の脱落を防止するための小鍔部5c、5cが形成され、内輪5、7の小端面5d、5d(正面側端面)同士が突き合された状態でセットされた背面合せタイプの複列の円錐ころ軸受を構成している。なお、一対の内輪5、7は同一仕様で構成されているが、一対の内輪5、7のうちアウター側の内輪5の大径側の端部の面取り部がインナー側の内輪7よりも大きく形成されていることだけが基本的に異なる。
Each of the pair of
外方部材2は、図1に示すように、外周にナックル(図示せず)に取り付けられるための車体取付フランジ2bを一体に有し、内周に外向きに開いたテーパ状の複列の外側転走面2a、2aが一体に形成されている。そして、複列の転動体3、3が両転走面間に保持器8、8を介して転動自在に収容されている。また、ナックルに内嵌される外径面に環状溝9が形成され、この環状溝9にOリング等の弾性リング10が装着されることにより、ナックルとの嵌合部の気密性を向上させることができる。
As shown in FIG. 1, the
ハブ輪4はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中高炭素鋼(JIS規格のSC系機械構造用炭素鋼)で形成され、肩部4aから小径段部4bに亙って高周波焼入れによって表面硬さが58〜64HRCの範囲に所定の硬化層が形成されている。また、内輪5、7および転動体3はSUJ2等の高炭素クロム軸受鋼で形成され、ズブ焼入れにより芯部まで58〜64HRCの範囲で硬化処理されている。なお、後述する加締部4cは鍛造後の表面硬さのままの未焼入れ部とされている。これにより、加締加工が容易となり、加工時の微小クラックの発生を防止すると共に、車輪取付フランジ6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4の耐久性が向上する。
The
外方部材2は、ハブ輪4と同様、S53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中高炭素鋼で形成し、少なくとも複列の外側転走面2a、2aが高周波焼入れによって表面に58〜64HRCの範囲に所定の硬化処理が施されている。そして、外方部材2と内輪5、7との間に形成される環状空間の開口部にはシール11、11が装着され、軸受内部に封入した潤滑グリースの漏洩と、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。
The
シール11は、図2(b)に拡大して示すように、互いに対向配置されたスリンガ12と環状のシール板13とからなる、所謂パックシールで構成されている。スリンガ12は、オーステナイト系ステンレス鋼板(JIS規格のSUS304系等)やフェライト系のステンレス鋼板(JIS規格のSUS430系等)、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板(JIS規格のSPCC系等)からプレス加工にて断面が略L字状に形成され、内輪5、7の大鍔部5bに圧入される円筒部12aと、この円筒部12aから径方向外方に延びる立板部12bとからなる。
As shown in an enlarged view in FIG. 2B, the
一方、シール板13は、外方部材2の端部に内嵌される芯金14と、この芯金14に加硫接着により一体に接合されたシール部材15とからなる。芯金14は、オーステナイト系ステンレス鋼板、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板からプレス加工にて断面略L字状に形成されている。
On the other hand, the
シール部材15はNBR(アクリロニトリル−ブタジエンゴム)等の合成ゴムからなり、径方向外方に傾斜して延びる一対のサイドリップ15a、15bと、軸受内方側に傾斜して延びるグリースリップ15cを一体に有している。そして、サイドリップ15a、15bはスリンガ12の立板部12bの側面に所定の軸方向シメシロを介して摺接すると共に、グリースリップ15cはスリンガ12の円筒部12aに所定の径方向シメシロを介して摺接している。なお、シール部材15の材質としては、例示したNBR以外にも、例えば、耐熱性に優れたHNBR(水素化アクリロニトリル・ブタジエンゴム)、EPDM(エチレンプロピレンゴム)等をはじめ、耐熱性、耐薬品性に優れたACM(ポリアクリルゴム)、FKM(フッ素ゴム)、あるいはシリコンゴム等を例示することができる。
The
本実施形態では、図2(a)に示すように、外方部材2の複列の外側転走面2a、2a間に、径方向に貫通してセンサ挿入孔16が形成され、このセンサ挿入孔16に回転速度センサ17が挿入されている。この回転速度センサ17は、ホール素子、磁気抵抗素子(MR素子)等、磁束の流れ方向に応じて特性を変化させる磁気検出素子と、この磁気検出素子の出力波形を整える波形成形回路が組み込まれたICとからなり、合成樹脂を射出成形によって一体にモールドされている。そして、センサ挿入孔16に挿入される軸状の挿入部17aと、外方部材2の外部に位置する非挿入部17bとを有している。挿入部17aの外周には環状溝18が形成され、この環状溝18にOリング等からなる弾性リング19が装着されている。また、非挿入部17bは、外方部材2のセンサ取付部20に着座する形状に形成され、側方に延びる取付片(図示せず)を介して締結されている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2A, a
一方、回転速度センサ17に所定の径方向すきま(エアギヤップ)を介して対峙するパルサリング21がアウター側の内輪5の小鍔部5c側の外周に外嵌固定されている。このパルサリング21は、凹凸部21aからなる平歯車状に形成されている。これにより、ハブ輪4の回転に伴い円周上交互に磁界の方向が変化し、回転速度センサ17によって車輪の回転速度を検出することができる。
On the other hand, a
ハブ輪4と内輪5、7との一体化は、ハブ輪4の小径段部4bに内輪5、7が所定のシメシロを介して圧入されると共に、この小径段部4bの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部4cによって行なわれている(図1参照)。
The integration of the
なお、本実施形態では、転動体3が円錐ころからなる複列円錐ころ軸受で構成された車輪用軸受装置を例示したが、本発明に係る車輪用軸受装置はこれに限らず、例えば、図示はしないが、転動体3にボールを用いた複列アンギュラ玉軸受で構成されていても良い。
In the present embodiment, the wheel bearing device in which the rolling
また、図1に示すように、ハブ輪4の内周には、図示しない等速自在継手を構成する外側継手部材の軸部が転がり軸受22、23を介して回転自在に支持されている。これらの転がり軸受22、23のうち、アウター側の転がり軸受22は深溝玉軸受からなり、インナー側の転がり軸受23はシェル形の針状ころ軸受からなる。
Further, as shown in FIG. 1, a shaft portion of an outer joint member constituting a constant velocity universal joint (not shown) is rotatably supported on the inner circumference of the
ここで、図2(a)に示すように、内輪7はハブ輪4に対してリング状のギヤ部材24を介して加締部4cによって軸方向に固定されている。このギヤ部材24は、外周にギヤ部24aが形成されると共に、内周にスプライン部24bが形成されている。この内周のスプライン部24bは、ハブ輪4の小径段部4bのインナー側の外周面に形成されたハブスプライン25と噛み合っている。
Here, as shown in FIG. 2A, the
ギヤ部材24は、そのインナー側の端面に当接する加締部4cからの加締圧力によりインナー側の内輪7に向かって押し付けられており、内輪7の大端面7aに密着した状態で固定されている。この加締部4cより作用する加締圧力により、ギヤ部材24および一対の内輪部材5、7のハブ輪4に対する固定が確実なものとなる。
The
また、ギヤ部材24のギヤ部24aがリング状のスライドギヤ28と噛み合う。このスライドギヤ28は、軸方向へのスライドによって外側継手部材26のギヤ部27と選択的に噛み合う。すなわち、このスライドギヤ28を介して、ギヤ部材24と外側継手部材のギヤ部27が連結された状態で、駆動力が等速自在継手からギヤ部材24およびハブ輪4を介して車輪に伝達される。この時、ハブ輪4に支持される車輪は駆動輪となる。また、スライドギヤ28がギヤ部材24に噛み合わない状態では、駆動力が車輪に伝達されず、この時、ハブ輪4に支持される車輪は従動輪となり、4輪/2輪の切替が選択的に行われる。
Further, the
本実施形態では、ギヤ部材24が、クロム鋼等、炭素量が中炭素鋼以下の鋼材から形成されている。具体的には、炭素0.15〜0.45wt%、好ましくは、炭素0.38〜0.43wt%の鋼材から形成されている。そして、ズブ焼入れ(焼入焼戻し)により芯部まで40〜55HRC(392〜600HV)の範囲で硬化処理されている。これにより、ハブ輪4の加締部4cを加締加工する際に、ギヤ部材24を介して軸力を付与することが可能になり、所望の軸力を確保することができる。さらに、ギヤ部材24の内周のスプライン部24bの摩耗を抑制することができると共に、許容トルクが高くなり、強度、耐久性を向上させることができる。
In the present embodiment, the
このように、S53C等の中高炭素鋼からなるハブ輪4に対し、ギヤ部材24のCrの量が略0.09〜0.12wt%と増大し、粘り強さが高くなる。また、炭素量が高炭素鋼のものを用いてズブ焼きするとHRC60(700HV)程度の硬さとなるが、本発明では、炭素量が中炭素鋼以下の鋼材からズブ焼きにより硬化処理されているので、適度な硬度のギヤ部を得ることができる。すなわち、加締部4cの表面硬さ260HVに対して略132〜340HVの硬度差ができ、ギヤ部24aやスプライン部24bだけでなく所望の強度を確保することができる。したがって、加締工程において、ギヤ部材24に過大な応力が発生して変形や微小クラックが生じるのを防止することができると共に、加締部4cを形成する時、ハブ輪4の小径段部4bの端部を径方向外方に塑性変形させることができ、加締部4cに微小クラック等の加締不具合が発生するのを防止し、長期間に亙って初期に設定された軸受予圧を維持することができる。
Thus, with respect to the
なお、ギヤ部材24の材質として、Mo(モリブデン)を略0.15〜0.3wt%添加したSCM440やSCM430等のクロムモリブデン鋼を採用しても良い。そして、浸炭焼入れによって表面に所定の硬化層を形成し、その表面硬さを40〜55HRCの範囲に設定すれば、脆さを抑制することができ、加締加工時の微小クラックの発生を確実に防止することや駆動力が負荷された際の強度を確保することができる。
Note that the
また、本実施形態では、内輪7の大端面7aが熱処理後の研削加工によって、表面粗さがRa0.63以下に設定されると共に、この内輪7の大端面7aに当接するギヤ部材24のアウター側の側面24cが研削加工によって、面粗さがRa1.6以下、好ましくは、Ra0.63以下に設定されている。これにより、内輪7とギヤ部材24が密着し、当接面の摩擦抵抗が大きくなって、ハブスプライン25に負荷されるトルクが軽減され、耐久性の向上を図った車輪用軸受装置を提供することができる。なお、Raは、JISの粗さ形状パラメータの一つで(JIS B0601−1994)、算術平均粗さのことで、平均線から絶対値偏差の平均値を言う。
Further, in the present embodiment, the surface roughness of the
さらに、ギヤ部材24と加締部4cとの接触幅Wが1mm以上に設定されている。これにより、加締部4cによってギヤ部材24を介して内輪7を押込み、所望の軸力を確保することができる。すなわち、通常、車両の走行時に入力される最大軸力20kNに対し、外力が加わった時に軸力がゼロになって軸受予圧が抜けないことが必要となる。ここで、本出願人が実施した加締加工試験おいて、押込み量を変化させて軸力を測定した結果、この軸力の下限値20kNを確保するには、ギヤ部材24と加締部4cとの接触幅Wが少なくとも1mm必要であることが判明した。
Furthermore, the contact width W between the
ここで、図3に拡大して示すように、ハブ輪4の小径段部4bの外周にハブスプライン25がホブ加工によって形成されている。このハブスプライン25のスプライン凸条25aの端面、すなわち、ハブスプライン25のスプライン凸条25aの端縁Bと、スプライン凹条25bの底部Cとの範囲が所定の曲率半径Rからなる単一の円弧で形成されている。この曲率半径Rは、ギヤ部材24のインナー側の端面24dからスプライン凸条25aの端縁Bまでの寸法Aよりも大きく(R>A)、また、スプライン凸条25aの高さhよりも大きくなるように設定されている(R>h)。これにより、加締加工後の加締部4cの根元部が大きく丸みを有する形状になり、応力集中し易いV字状になるのを防止することができる。したがって、加締加工時に加締部4cやギヤ部材24に加締割れや使用時にクラックが発生するのを効果的に抑制し、耐久性の向上を図った車輪用軸受装置を提供することができる。なお、ハブスプライン25は、ホブ加工以外に、振動プレスや転造加工によって形成しても良い。
Here, as shown in an enlarged view in FIG. 3, a
さらに、このハブスプライン25には、図4に示すように、軸線に対して所定の角度傾斜した捩れ角αが設けられ、加締前のスプライン凸条25aとギヤ部材24のスプライン部24bとの嵌合にシメシロがあるように予圧が付与されている。これにより、ギヤ部材24の挿入初期をすきまとすることができ、スプライン位相合わせが容易にでき、組立作業性が向上すると共に、嵌合部の周方向のガタを殺し、加締加工の精度向上を図ることができ、ハブ輪4とギヤ部材24の同軸度の向上を図って信頼性を高めた車輪用軸受装置を提供することができる。
Further, as shown in FIG. 4, the
ここで、捩れ角αは5°以下、好ましくは1〜3°の範囲に設定されている。また、ここでいうシメシロとは、ハブ輪4のハブスプライン25とギヤ部材24のスプライン部24bとの接触長さL1において、ギヤ部材24のスプライン部24bの歯の間隔より、ハブスプライン25のスプライン凸条25aの歯厚(捩れ角α付で、接触長さを投影した時の歯厚)を差し引いた時に、マイナスとなる状態をいう。このように、ハブスプライン25に捩れ角を付け、加締前の歯面ハメアイをシメシロありの状態とし、その歯面シメシロを、スプライン挿入初期はすきまとし、挿入途中からシメシロがある(圧入状態)となる様なハメアイにする。これにより、ハブ輪4とギヤ部材24が加締前に歯面接触で固定するため、加締加工時にギヤ部材24が振れ回ることがなく、安定した加締が可能になる。また、ギヤ部材24が振れ回らないことで、ギヤ部材24とハブ輪4の同軸度が向上する。
Here, the twist angle α is set to 5 ° or less, preferably 1 to 3 °. Further, the term “smoke” as used herein refers to the spline of the
なお、ここでは、ハブスプライン25に捩れ角αが設けられ、ギヤ部材24のスプライン部24bとの間に予圧を付与するようにしたが、これに限らず、例えば、ハブスプライン25のスプライン凸条25aの歯厚とギヤ部材24のスプライン部24bの歯厚をタイトになるように形成し、ギヤ部材24を圧入してその嵌合部に予圧を付与するようにしても良い。
Here, the
図5にハブ輪4の硬化層パターンを示すが、肩部4aから小径段部4bのハブスプライン25の近傍またはその一部に懸かる範囲に亙って高周波焼入れによって表面硬さが50〜64HRCの範囲に所定の硬化層29(図中クロスハッチングにて示す)が形成されている。これにより、嵌合部に予圧を容易に付与でき、組立作業性が向上することができる。
FIG. 5 shows a hardened layer pattern of the
また、図6に示すように、ハブ輪4’の肩部4aから小径段部4bのハブスプライン25の全域に亙って高周波焼入れによって表面硬さが50〜64HRCの範囲に所定の硬化層30(図中クロスハッチングにて示す)を形成するようにしても良い。これにより、ハブスプライン25の摩耗を抑制することができると共に、許容トルクが高くなり、耐久性を向上させることができる。また、加締加工の一層の精度向上が図れ、最終製品での強度保証が可能になる。
Further, as shown in FIG. 6, a predetermined
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。 The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to such an embodiment, and is merely an example, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Of course, the scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further, the equivalent meanings described in the scope of claims and all modifications within the scope of the scope of the present invention are included. Including.
本発明に係る車輪用軸受装置は、ハブ輪と、このハブ輪に嵌合された内輪を備えた内方部材に、4輪/2輪の切替を選択的に行うギヤ部材が固定された第2または第3世代構造の車輪用軸受装置に適用することができる。 In the wheel bearing device according to the present invention, a gear member that selectively switches between four wheels and two wheels is fixed to an inner member having a hub wheel and an inner ring fitted to the hub wheel. It can be applied to a wheel bearing device of 2 or 3rd generation structure.
1 内方部材
2 外方部材
2a 外側転走面
2b 車体取付フランジ
3 転動体
4、4’ ハブ輪
4a 肩部
4b 小径段部
4c 加締部
5、7 内輪
5a 内側転走面
5b 大鍔部
5c 小鍔部
5d 小端面
6 車輪取付フランジ
6a ハブボルト
7a 内輪の大端面
8 保持器
9、18 環状溝
10、19 弾性部材
11 シール
12 スリンガ
12a 円筒部
12b 立板部
13 シール板
14 芯金
15 シール部材
15a、15b サイドリップ
15c グリースリップ
16 センサ挿入孔
17 回転速度センサ
17a 挿入部
17b 非挿入部
20 センサ取付部
21 パルサリング
21a 凹凸部
22、23 転がり軸受
24 ギヤ部材
24a ギヤ部
24b スプライン部
24c ギヤ部材のアウター側の側面
24d ギヤ部材のインナー側の側面
25 ハブスプライン
25a ハブスプラインのスプライン凸条
25b ハブスプラインのスプライン凹条
26 外側継手部材
27 外側継手部材のギヤ部
28 スライドギヤ
29、30 硬化層
50 車輪用軸受装置
51 車軸
52 ハブシャフト
53 複列円錐ころ軸受
54 カプラーリング
55 深溝玉軸受
56 針状ころ軸受
57 スリーブ部
58 フランジ部
58a 貫通孔
59 折曲部
60 スプライン部
60a ハブシャフトのスプライン凹条
60b ハブシャフトのスプライン凸条
60c ハブシャフトのスプライン凹条の終点部
61 内周側スプライン部
61a スプライン凹条
61b スプライン凸条
62 内輪
63 外輪
63a 外輪の第1の軌道部
63b 外輪の第2の軌道部
63c フランジ部
64、65 円錐ころ
66 第1の内輪部材
66a 内輪の第1の軌道部
66b 第1の内輪部材の端面
67 第2の内輪部材
67a 内輪の第2の軌道部
67b 第2の内輪部材の端面
68 シール部材
69 外周側スプライン部
69a カプラーリングのスプライン凹条
69b カプラーリングのスプライン凸条
70 他端側面取り部
71 カプラーリングの側面
71a 他端側面取り部の一端部
A ギヤ部材の端面からスプライン凸条の端縁までの寸法
B ハブスプラインのスプライン凸条の端縁
C スプライン凹条の底部
G ギアリング
G1 スプライン部
h スプライン凸条の高さ
L カプラーリングの側面から他端側面取り部の一端部までの距離
L1 ハブ輪のハブスプラインとギヤ部材のスプライン部との接触長さ
R スプライン凸条の曲率半径
W ギヤ部材と加締部または固定ナットとの接触幅
X カプラーリングの側面からハブシャフトのスプライン凹条の終点部までの距離
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inner member 2 Outer member 2a Outer rolling surface 2b Car body mounting flange 3 Rolling body 4, 4 'Hub wheel 4a Shoulder part 4b Small diameter step part 4c Clamping part 5, 7 Inner ring 5a Inner rolling surface 5b Large collar part 5c Small flange portion 5d Small end surface 6 Wheel mounting flange 6a Hub bolt 7a Large end surface 8 of inner ring Cage 9, 18 Annular groove 10, 19 Elastic member 11 Seal 12 Slinger 12a Cylindrical portion 12b Standing plate portion 13 Seal plate 14 Core metal 15 Seal Members 15a and 15b Side lip 15c Grease lip 16 Sensor insertion hole 17 Rotational speed sensor 17a Insertion portion 17b Non-insertion portion 20 Sensor mounting portion 21 Pulsar ring 21a Concavity and convexity portions 22 and 23 Rolling bearing 24 Gear member 24a Gear portion 24b Spline portion 24c Gear member Outer side surface 24d Gear member inner side surface 25 Hub spline 25a Hub spline Spline ridge 25b Hub spline spline ridge 26 Outer joint member 27 Outer joint member gear 28 Slide gear 29, 30 Hardened layer 50 Wheel bearing device 51 Axle 52 Hub shaft 53 Double row conical roller bearing 54 Coupler ring 55 Deep groove ball bearing 56 Needle roller bearing 57 Sleeve portion 58 Flange portion 58a Through hole 59 Folded portion 60 Spline portion 60a Hub shaft spline ridge 60b Hub shaft spline ridge 60c End point portion 61 of hub shaft spline ridge Inner peripheral side spline portion 61a Spline groove 61b Spline protrusion 62 Inner ring 63 Outer ring 63a First race portion 63b of outer ring Second race portion 63c of outer ring Flange portions 64, 65 Tapered rollers 66 First inner ring member 66a First track portion 66b End surface 67 of the first inner ring member Second inner ring member 67a Inner ring second raceway portion 67b Second inner ring member end face 68 Seal member 69 Outer peripheral side spline part 69a Coupler ring spline groove 69b Coupler ring spline protrusion 70 Other end side chamfer 71 Side surface 71a of the coupler ring One end portion A of the side surface of the other end A Dimension B from the end surface of the gear member to the end edge of the spline ridge C Edge of the spline ridge C of the hub spline Bottom G of the spline ridge Gear ring G1 Spline portion h Spline ridge height L Distance from the side of the coupler ring to one end of the other side chamfer L1 Contact length between the hub spline of the hub wheel and the spline of the gear member R Radius of curvature of the spline ridge W Gear Contact width X between the member and the caulking part or fixing nut X From the side of the coupler ring to the end of the spline groove on the hub shaft Distance to
Claims (8)
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保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体とを備えた車輪用軸受装置において、
前記ハブ輪の小径段部の端部に硬化処理されたリング状のギヤ部材が装着され、このギヤ部材は、外周にギヤ部が形成され、内周に前記小径段部の外周面に形成されたハブスプラインと噛合するスプライン部が形成されると共に、前記ハブスプラインと前記ギヤ部材のスプライン部との間に予圧が付与されていることを特徴とする車輪用軸受装置。 An outer member integrally having a vehicle body mounting flange for being attached to a knuckle constituting a suspension device on the outer periphery, and an outer rolling surface of a double row integrally formed on the inner periphery;
A hub wheel integrally having a wheel mounting flange for mounting a wheel at one end and having a cylindrical small-diameter stepped portion extending in the axial direction on the outer periphery, and a small diameter stepped portion of the hub wheel via a predetermined squeezing An inner member formed of at least one inner ring press-fitted and formed with a double-row inner rolling surface facing the double-row outer rolling surface on the outer periphery;
In a wheel bearing device comprising a double-row rolling element that is accommodated so as to roll freely between both rolling surfaces of the inner member and the outer member via a cage,
A hardened ring-shaped gear member is attached to the end of the small-diameter step portion of the hub wheel. The gear member has a gear portion formed on the outer periphery and formed on the outer peripheral surface of the small-diameter step portion on the inner periphery. A wheel bearing device, wherein a spline portion meshing with the hub spline is formed, and a preload is applied between the hub spline and the spline portion of the gear member.
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