JP4071965B2 - 駆動車輪用軸受装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の駆動車輪を支持する駆動車輪用軸受装置に関するもので、特に、ハブ輪と等速自在継手と複列の転がり軸受とをユニット化した駆動車輪用軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＦＲ車の後輪、ＦＦ車の前輪、あるいは４ＷＤ車の全輪といった自動車の駆動輪は、駆動車輪用軸受装置により懸架装置に支持する。近年、駆動車輪用軸受装置は軽量・コンパクト化を狙って、ハブ輪と等速自在継手と軸受部とをユニット化する傾向にある。
【０００３】
図４は従来の駆動車輪用軸受装置を示す縦断面図で、ハブ輪５０と、軸受部６０と、等速自在継手７０とをユニット化して構成している。ハブ輪５０は車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ５１を一体に有し、この車輪取付フランジ５１の円周等配位置には車輪を固定するためのハブボルト５２を植設している。
【０００４】
軸受部６０は外方部材６１と内方部材６２と複列の転動体６３、６３とからなり、外方部材６１は外周に車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ６４を一体に有し、内周には複列の転走面６１ａ、６１ａを形成している。一方、内方部材６２は、前記した外方部材６１の転走面６１ａ、６１ａに対向する複列の転走面５０ａ、７１ａを形成している。この一方の転走面５０ａはハブ輪５０の外周に一体形成し、他方の転走面７１ａは等速自在継手７０の外側継手部材７１の外周に一体形成している。複列の転動体６３、６３をこれら転走面６１ａ、５０ａと６１ａ、７１ａ間にそれぞれ収容し、保持器６５、６５で転動自在に保持している。この場合、内方部材６２はハブ輪５０と外側継手部材７１を指す。軸受部６０の端部にはシール６６、６７を装着し、軸受内部に封入した潤滑グリースの漏洩と、外部からの雨水やダスト等の侵入を防止している。
【０００５】
等速自在継手７０は外側継手部材７１と図示しない継手内輪、ケージ、およびトルク伝達ボールとからなる。外側継手部材７１はカップ状のマウス部７２と、このマウス部７２から軸方向に延びる軸部７３を有し、マウス部７２の内周には軸方向に延びる曲線状のトラック溝７２ａを形成している。
【０００６】
中空に形成した外側継手部材７１の軸部７３をハブ輪５０に内嵌すると共に、ハブ輪５０の内周面に硬化させた凹凸部５３と、端部に円筒状の小径段部５４を形成し、軸部７３を拡径してこの凹凸部５３に食い込ませ、その嵌合部を加締めてハブ輪５０と外側継手部材７１とを塑性結合させている（特開２００１−１８６０５号）。
【０００７】
前述の従来の駆動車輪用軸受装置では、セレーション等のトルク伝達手段に比べ嵌合部の緩みを防止でき、かつ嵌合部の摩耗を抑制することができるため、装置の耐久性と操縦安定性を向上させることができる。また、この結合部はトルク伝達手段と、ハブ輪と外側継手部材の結合手段とを併せ持つため、締結ナット等の固定手段が不要となり装置の一層の軽量・コンパクト化が達成できる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、駆動車輪用軸受装置において、車両旋回時に過大な曲げモーメント荷重が生じた時、ハブ輪と外側継手部材との突き合せ部が節となって繰り返し曲げ荷重を受けることになる。この時、薄肉のハブ輪の小径段部に過大な応力が発生し、強度、耐久性が低下する恐れがあった。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、塑性結合により、装置の軽量・コンパクト化を図ると共に、装置の強度、耐久性を向上させ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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
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、ハブ輪と等速自在継手と複列の転がり軸受とをユニット化し、この複列の転がり軸受における内側転走面のうち一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる円筒状の小径段部を前記ハブ輪に形成し、このハブ輪と前記等速自在継手の外側継手部材とを嵌合させ、この嵌合部で、前記ハブ輪の内周面に硬化させた凹凸部を形成し、この凹凸部に前記外側継手部材の嵌合部を拡径させて食い込ませることにより、前記ハブ輪と前記外側継手部材とを一体に塑性結合した駆動車輪用軸受装置において、前記凹凸部を、旋削加工によって形成された独立した環状溝と、これに直交するブローチ加工によって形成された軸方向溝で構成すると共に、このブローチ加工によって形成される溝径を前記小径段部の内径よりも小径とし、前記凹凸部の凸部が三角形状の尖塔形状に形成されている。
【００１１】
このように、凹凸部を、旋削加工によって形成された独立した環状溝と、これに直交するブローチ加工によって形成された軸方向溝で構成すると共に、このブローチ加工によって形成される溝径を小径段部の内径よりも小径とし、凹凸部の凸部が三角形状の尖塔形状に形成されているので、平行な複数列の軸方向溝によって外側継手部材からハブ輪に効率良くトルクを伝達することができ、また、平行な複数列の環状溝によって両部材をガタなく軸方向に固着することができ、かつ、良好な食い込み性を確保できると共に、ブローチの歯がこの小径段部の内径を通過する際に生じる擦過傷を回避でき、最弱部とされるハブ輪の小径段部の強度、耐久性を確保することができる。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明は、前記複列の転がり軸受における内側転走面のうち一方を前記ハブ輪に、他方を前記外側継手部材にそれぞれ形成した、所謂第４世代構造を採用することにより、軸受部とハブ輪との嵌合等の嵌合部や部品点数を最小限にでき、嵌合部のミスアライメント等がハブ輪の車輪取付フランジに累積加算して、フランジ側面の面振れに悪影響を及ぼすのを抑制することができるので、装置の一層の軽量・コンパクト化を達成でき、かつ耐久性と操縦安定性を向上させることができる。
【００１６】
好ましくは、請求項３に記載の発明のように、前記内側転走面から小径段部の端面、および端部内径に至る表面に硬化層を形成すれば、この小径段部と円筒面で嵌合する外側継手部材の軸部との摩耗が抑制される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
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の実施形態を示す縦断面図である。
【００１９】
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と、等速自在継手３とをユニット化して構成している。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トボード側（図面左側）、中央寄り側をインボード側（図面右側）という。
【００２０】
ハブ輪１は、アウトボード側の端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ４を一体に有している。ハブ輪１の内周面には凹凸部５を形成し、熱処理によって表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層１０を形成する（図中散点模様にて示す）。熱処理としては、局部加熱ができ、硬化層深さの設定が比較的容易にできる高周波誘導加熱による焼入れが好適である。
【００２１】
なお、凹凸部５は、図２および図３に示すような複数列の溝を直交させた形状を例示することができる。図２は、アヤメローレット状の凹凸部５を、ブローチ加工を含む工程で形成するもので、先ず（ａ）に示すように、ハブ輪１の内周に旋削等の切削加工によって平行な複数列の環状溝５ａを形成し、次いで、同図（ｂ）に示すように、ブローチ加工によって環状溝５ａと直交する平行な複数列の軸方向溝５ｂを形成する。環状溝５ａと軸方向溝５ｂの形成順序は特に問わず、前記とは逆に軸方向溝５ｂを先に形成しても良い。
【００２２】
ここで、ハブ輪１の端部に形成した小径段部１ｂの内径をＤ１、環状溝５ａの内接円径をＤ２、溝底径をＤ４とし、一方、軸方向溝５ｂの溝底径をＤ３とした時、Ｄ１＞Ｄ３となるように設定することにより、内径Ｄ１部にブローチ加工の際、ブローチの歯が通過することによる発生する擦過傷を防止することができる。なお、本実施形態ではＤ１とＤ２との寸法関係はＤ１＞Ｄ２とし、Ｄ４とＤ１との寸法関係はＤ４＝Ｄ１に設定している。しかし、Ｄ４とＤ１のどちらが大径になっても良い。繰り返し曲げ応力に対して最弱部とされるハブ輪１の小径段部１ｂは、こうした擦過傷だけでなく、後述する外側継手部材１４の軸部１７とのインロウすきまとの関係が、微妙に強度、耐久性に影響することが本出願人の実施した耐久試験等で判ってきた。
【００２３】
本実施例では、ハブ輪１の小径段部１ｂと外側継手部材１４の軸部１７との径方向すきまを従来に比べ抑制し、０．５ｍｍ以下に設定した。このインロウ嵌合部の径方向すきまは、小さい程ハブ輪１の変形を抑制することができるため有利であるが、ここでは嵌合のし易さを考慮し、０．５０〜−０．１０ｍｍ、好ましくは０．３５〜−０．０５ｍｍに設定している。これにより、繰り返し曲げ荷重に対し、小径段部の変形を抑制し、その荷重を円筒面で確実に受けることができるので、装置の耐久性を格段に向上させることができる。
【００２４】
ここでは、凹凸部５は、環状溝５ａと、これに直交する軸方向溝５ｂとでアヤメローレット状の凹凸部５を例示したが、環状溝５ａに変えて一本の螺旋溝であっても環状溝５ａと変わらぬ機能を有し、旋削等で容易に形成することができる。
【００２５】
この他、図３に示すように、複数回のヘリカルブローチ加工によって第一の螺旋溝６ａを形成し、次いでこれとは軸対称に二回目のヘリカルブローチ加工を行なって第二の螺旋溝６ｂを形成することによってアヤメローレット状の凹凸部６を形成することもできる。ここで、第一の螺旋溝６ａを旋削等の切削加工によって形成しても良い。また、凹凸部５、６の凸部は良好な食い込み性を確保するために、三角形状等の尖塔形状に形成する。
【００２６】
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９、９とを備え、外方部材７は外周に車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ７ａを一体に有し、内周には複列の外側転走面７ｂ、７ｂを形成している。一方、内方部材８は、ハブ輪１と後述する外側継手部材１４を指し、外方部材７の外側転走面７ｂ、７ｂに対向するアウトボード側の内側転走面１ａをハブ輪１の外周に、またインボード側の内側転走面１４ａを外側継手部材１４の外周にそれぞれ形成している。複列の転動体９、９をこれら転走面７ｂ、１ａと７ｂ、１４ａ間にそれぞれ収容し、保持器１１、１１で転動自在に保持している。複列の転がり軸受２の端部にはシール１２、１３を装着し、軸受内部に封入した潤滑グリースの漏洩と、外部からの雨水やダスト等の侵入を防止している。
【００２７】
ハブ輪１の外周において、シール１２のシールリップが摺接するシールランド部、内側転走面１ａ、および外側継手部材１４の肩部１６と当接しインロウ部となる小径段部１ｂの表面に高周波焼入れによって硬化層１０’を形成している（図中散点模様にて示す）。ここで複列の転がり軸受２は転動体９、９をボールとした複列アンギュラ玉軸受を例示したが、これに限らず転動体に円すいころを使用した複列円すいころ軸受であっても良い。
【００２８】
等速自在継手３は外側継手部材１４と継手内輪Ｎ、ケージＣ、およびトルク伝達ボールＢとを備えている。外側継手部材１４はカップ状のマウス部１５と、このマウス部１５の底部をなす肩部１６と、この肩部１６から軸方向に延びる軸部１７を有し、マウス部１５の内周には軸方向に延びる曲線状のトラック溝１５ａを形成している。
【００２９】
外側継手部材１４を中空に形成し、この肩部１６の外周には前記した内側転走面１４ａを形成している。また、外側継手部材１４の軸部１７は小径段部１７ａと嵌合部１７ｂを有している。小径段部１７ａに圧入したハブ輪１の小径段部１ｂを、外側継手部材１４の肩部１６に突合せ、嵌合部１７ｂをハブ輪１に内嵌する。その後この嵌合部１７ｂの内径にマンドレルを挿入・抜脱させる等、適宜な手段で嵌合部１７ｂを拡径してハブ輪１の凹凸部５に食い込ませ、ハブ輪１と外側継手部材１４とを塑性結合させる。これにより、この結合部はトルク伝達手段と、ハブ輪１と外側継手部材１４の結合手段とを併せ持つため、従来のセレーション等のトルク伝達手段をハブ輪１や外側継手部材１４に形成する必要はなく、また、締結ナット等の固定手段も不要となるため、装置の一層の軽量・コンパクト化を実現することができる。
【００３０】
外側継手部材１４において、マウス部１５の内周に形成したトラック溝１５ａとシール１３が摺接するシールランド部から転走面１４ａ、および小径段部１７ａに亙って表面に硬化層１０”を施す。硬化処理として高周波誘導加熱による焼入れが好適である。また、拡径する嵌合部１７ｂは、鍛造後の素材表面硬さ２４ＨＲＣ以下の未焼入れ部とし、前記したハブ輪１の凹凸部５の表面硬さ５４〜６４ＨＲＣとの硬度差を３０ＨＲＣ以上に設定するのが好ましい。これにより、嵌合部１７ｂが凹凸部５に容易に、かつ深く食い込み、凹凸部５の先端が潰れることなく強固に両者を塑性結合することができる。
【００３１】
中空の外側継手部材１４の内径には鋼鈑をプレス加工によって成形したエンドキャップＥを装着して、マウス部１５に封入された潤滑グリースの外部への漏洩と外部からのダスト侵入を防止している。
【００３２】
以上、本発明の実施の形態、すなわち、複列の転がり軸受における内側転走面のうち一方をハブ輪に、他方を外側継手部材にそれぞれ形成した、所謂第４世代構造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。例えば、複列の転がり軸受の内側転走面うち一方の転走面をハブ輪に、他方の転走面を別体の内輪に形成し、この内輪をハブ輪の小径段部に圧入した、所謂第３世代構造であっても良い。
【００３３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係る駆動車輪用軸受装置は、ハブ輪と等速自在継手の外側継手部材との嵌合部を、ハブ輪の内周面に硬化させた凹凸部を形成し、この凹凸部に外側継手部材の嵌合部を拡径させて食い込ませることにより、ハブ輪と外側継手部材とを一体に塑性結合した駆動車輪用軸受装置において、凹凸部を、旋削加工によって形成された独立した環状溝と、これに直交するブローチ加工によって形成された軸方向溝で構成すると共に、このブローチ加工によって形成される溝径を小径段部の内径よりも小径とし、凹凸部の凸部が三角形状の尖塔形状に形成されているので、平行な複数列の軸方向溝によって外側継手部材からハブ輪に効率良くトルクを伝達することができ、また、平行な複数列の環状溝によって両部材をガタなく軸方向に固着することができ、かつ、良好な食い込み性を確保できると共に、ブローチの歯がこの小径段部の内径を通過する際に生じる擦過傷を確実に防止することができ、最弱部とされるハブ輪の小径段部の強度、耐久性を確保できる。
【００３４】
また、ハブ輪の小径段部と外側継手部材の軸部とをインロウ部とし、その径方向すきまを、シメシロを含む０．５ｍｍ以下に抑制したことにより、繰り返し曲げ荷重に対し、小径段部の変形を抑制し、その荷重を円筒面で確実に受けることができるので、装置の耐久性を格段に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る駆動車輪用軸受装置の実施形態を示す縦断面図である。
【図２】（ａ）は本発明に係るハブ輪の凹凸部形状を示す縦断面図である。
（ｂ）は同上、軸方向溝を示す要部側面図である。
【図３】本発明に係るハブ輪の凹凸部の形成工程を示す縦断面図である。
【図４】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・・・・・・・・・・・・ハブ輪
１ａ、１４ａ・・・・・・・内側転走面
１ｂ、１７ａ・・・・・・・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
５、６・・・・・・・・・・凹凸部
５ａ・・・・・・・・・・・環状溝
５ｂ・・・・・・・・・・・軸方向溝
６ａ・・・・・・・・・・・第一の螺旋溝
６ｂ・・・・・・・・・・・第二の螺旋溝
７・・・・・・・・・・・・外方部材
７ａ・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
７ｂ・・・・・・・・・・・外側転走面
８・・・・・・・・・・・・内方部材
９・・・・・・・・・・・・転動体
１０、１０’、１０”・・・・硬化層
１１・・・・・・・・・・・保持器
１２、１３・・・・・・・・シール
１４・・・・・・・・・・・外側継手部材
１５・・・・・・・・・・・マウス部
１５ａ・・・・・・・・・・トラック溝
１６・・・・・・・・・・・肩部
１７・・・・・・・・・・・軸部
１７ｂ・・・・・・・・・・嵌合部
５０・・・・・・・・・・・ハブ輪
５０ａ、６１ａ、７１ａ・・転走面
５１・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
５２・・・・・・・・・・・ハブボルト
５３・・・・・・・・・・・凹凸部
５４・・・・・・・・・・・小径段部
６０・・・・・・・・・・・軸受部
６１・・・・・・・・・・・外方部材
６２・・・・・・・・・・・内方部材
６３・・・・・・・・・・・転動体
６４・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
６５・・・・・・・・・・・保持器
６６、６７・・・・・・・・シール
７０・・・・・・・・・・・等速自在継手
７１・・・・・・・・・・・外側継手部材
７２・・・・・・・・・・・マウス部
７２ａ・・・・・・・・・・トラック溝
７３・・・・・・・・・・・軸部
Ｂ・・・・・・・・・・・・トルク伝達ボール
Ｃ・・・・・・・・・・・・ケージ
Ｄ１・・・・・・・・・・・小径段部の内径
Ｄ２・・・・・・・・・・・環状溝の内接円径
Ｄ３・・・・・・・・・・・軸方向溝の溝底径
Ｄ４・・・・・・・・・・・環状溝の溝底径
Ｅ・・・・・・・・・・・・エンドキャップ
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の駆動車輪を支持する駆動車輪用軸受装置に関するもので、特に、ハブ輪と等速自在継手と複列の転がり軸受とをユニット化した駆動車輪用軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＦＲ車の後輪、ＦＦ車の前輪、あるいは４ＷＤ車の全輪といった自動車の駆動輪は、駆動車輪用軸受装置により懸架装置に支持する。近年、駆動車輪用軸受装置は軽量・コンパクト化を狙って、ハブ輪と等速自在継手と軸受部とをユニット化する傾向にある。
【０００３】
図４は従来の駆動車輪用軸受装置を示す縦断面図で、ハブ輪５０と、軸受部６０と、等速自在継手７０とをユニット化して構成している。ハブ輪５０は車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ５１を一体に有し、この車輪取付フランジ５１の円周等配位置には車輪を固定するためのハブボルト５２を植設している。
【０００４】
軸受部６０は外方部材６１と内方部材６２と複列の転動体６３、６３とからなり、外方部材６１は外周に車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ６４を一体に有し、内周には複列の転走面６１ａ、６１ａを形成している。一方、内方部材６２は、前記した外方部材６１の転走面６１ａ、６１ａに対向する複列の転走面５０ａ、７１ａを形成している。この一方の転走面５０ａはハブ輪５０の外周に一体形成し、他方の転走面７１ａは等速自在継手７０の外側継手部材７１の外周に一体形成している。複列の転動体６３、６３をこれら転走面６１ａ、５０ａと６１ａ、７１ａ間にそれぞれ収容し、保持器６５、６５で転動自在に保持している。この場合、内方部材６２はハブ輪５０と外側継手部材７１を指す。軸受部６０の端部にはシール６６、６７を装着し、軸受内部に封入した潤滑グリースの漏洩と、外部からの雨水やダスト等の侵入を防止している。
【０００５】
等速自在継手７０は外側継手部材７１と図示しない継手内輪、ケージ、およびトルク伝達ボールとからなる。外側継手部材７１はカップ状のマウス部７２と、このマウス部７２から軸方向に延びる軸部７３を有し、マウス部７２の内周には軸方向に延びる曲線状のトラック溝７２ａを形成している。
【０００６】
中空に形成した外側継手部材７１の軸部７３をハブ輪５０に内嵌すると共に、ハブ輪５０の内周面に硬化させた凹凸部５３と、端部に円筒状の小径段部５４を形成し、軸部７３を拡径してこの凹凸部５３に食い込ませ、その嵌合部を加締めてハブ輪５０と外側継手部材７１とを塑性結合させている（特開２００１−１８６０５号）。
【０００７】
前述の従来の駆動車輪用軸受装置では、セレーション等のトルク伝達手段に比べ嵌合部の緩みを防止でき、かつ嵌合部の摩耗を抑制することができるため、装置の耐久性と操縦安定性を向上させることができる。また、この結合部はトルク伝達手段と、ハブ輪と外側継手部材の結合手段とを併せ持つため、締結ナット等の固定手段が不要となり装置の一層の軽量・コンパクト化が達成できる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、駆動車輪用軸受装置において、車両旋回時に過大な曲げモーメント荷重が生じた時、ハブ輪と外側継手部材との突き合せ部が節となって繰り返し曲げ荷重を受けることになる。この時、薄肉のハブ輪の小径段部に過大な応力が発生し、強度、耐久性が低下する恐れがあった。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、塑性結合により、装置の軽量・コンパクト化を図ると共に、装置の強度、耐久性を向上させ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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
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、ハブ輪と等速自在継手と複列の転がり軸受とをユニット化し、この複列の転がり軸受における内側転走面のうち一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる円筒状の小径段部を前記ハブ輪に形成し、このハブ輪と前記等速自在継手の外側継手部材とを嵌合させ、この嵌合部で、前記ハブ輪の内周面に硬化させた凹凸部を形成し、この凹凸部に前記外側継手部材の嵌合部を拡径させて食い込ませることにより、前記ハブ輪と前記外側継手部材とを一体に塑性結合した駆動車輪用軸受装置において、前記凹凸部を、旋削加工によって形成された独立した環状溝と、これに直交するブローチ加工によって形成された軸方向溝で構成すると共に、このブローチ加工によって形成される溝径を前記小径段部の内径よりも小径とし、前記凹凸部の凸部が三角形状の尖塔形状に形成されている。
【００１１】
このように、凹凸部を、旋削加工によって形成された独立した環状溝と、これに直交するブローチ加工によって形成された軸方向溝で構成すると共に、このブローチ加工によって形成される溝径を小径段部の内径よりも小径とし、凹凸部の凸部が三角形状の尖塔形状に形成されているので、平行な複数列の軸方向溝によって外側継手部材からハブ輪に効率良くトルクを伝達することができ、また、平行な複数列の環状溝によって両部材をガタなく軸方向に固着することができ、かつ、良好な食い込み性を確保できると共に、ブローチの歯がこの小径段部の内径を通過する際に生じる擦過傷を回避でき、最弱部とされるハブ輪の小径段部の強度、耐久性を確保することができる。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明は、前記複列の転がり軸受における内側転走面のうち一方を前記ハブ輪に、他方を前記外側継手部材にそれぞれ形成した、所謂第４世代構造を採用することにより、軸受部とハブ輪との嵌合等の嵌合部や部品点数を最小限にでき、嵌合部のミスアライメント等がハブ輪の車輪取付フランジに累積加算して、フランジ側面の面振れに悪影響を及ぼすのを抑制することができるので、装置の一層の軽量・コンパクト化を達成でき、かつ耐久性と操縦安定性を向上させることができる。
【００１６】
好ましくは、請求項３に記載の発明のように、前記内側転走面から小径段部の端面、および端部内径に至る表面に硬化層を形成すれば、この小径段部と円筒面で嵌合する外側継手部材の軸部との摩耗が抑制される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
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の実施形態を示す縦断面図である。
【００１９】
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と、等速自在継手３とをユニット化して構成している。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トボード側（図面左側）、中央寄り側をインボード側（図面右側）という。
【００２０】
ハブ輪１は、アウトボード側の端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ４を一体に有している。ハブ輪１の内周面には凹凸部５を形成し、熱処理によって表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層１０を形成する（図中散点模様にて示す）。熱処理としては、局部加熱ができ、硬化層深さの設定が比較的容易にできる高周波誘導加熱による焼入れが好適である。
【００２１】
なお、凹凸部５は、図２および図３に示すような複数列の溝を直交させた形状を例示することができる。図２は、アヤメローレット状の凹凸部５を、ブローチ加工を含む工程で形成するもので、先ず（ａ）に示すように、ハブ輪１の内周に旋削等の切削加工によって平行な複数列の環状溝５ａを形成し、次いで、同図（ｂ）に示すように、ブローチ加工によって環状溝５ａと直交する平行な複数列の軸方向溝５ｂを形成する。環状溝５ａと軸方向溝５ｂの形成順序は特に問わず、前記とは逆に軸方向溝５ｂを先に形成しても良い。
【００２２】
ここで、ハブ輪１の端部に形成した小径段部１ｂの内径をＤ１、環状溝５ａの内接円径をＤ２、溝底径をＤ４とし、一方、軸方向溝５ｂの溝底径をＤ３とした時、Ｄ１＞Ｄ３となるように設定することにより、内径Ｄ１部にブローチ加工の際、ブローチの歯が通過することによる発生する擦過傷を防止することができる。なお、本実施形態ではＤ１とＤ２との寸法関係はＤ１＞Ｄ２とし、Ｄ４とＤ１との寸法関係はＤ４＝Ｄ１に設定している。しかし、Ｄ４とＤ１のどちらが大径になっても良い。繰り返し曲げ応力に対して最弱部とされるハブ輪１の小径段部１ｂは、こうした擦過傷だけでなく、後述する外側継手部材１４の軸部１７とのインロウすきまとの関係が、微妙に強度、耐久性に影響することが本出願人の実施した耐久試験等で判ってきた。
【００２３】
本実施例では、ハブ輪１の小径段部１ｂと外側継手部材１４の軸部１７との径方向すきまを従来に比べ抑制し、０．５ｍｍ以下に設定した。このインロウ嵌合部の径方向すきまは、小さい程ハブ輪１の変形を抑制することができるため有利であるが、ここでは嵌合のし易さを考慮し、０．５０〜−０．１０ｍｍ、好ましくは０．３５〜−０．０５ｍｍに設定している。これにより、繰り返し曲げ荷重に対し、小径段部の変形を抑制し、その荷重を円筒面で確実に受けることができるので、装置の耐久性を格段に向上させることができる。
【００２４】
ここでは、凹凸部５は、環状溝５ａと、これに直交する軸方向溝５ｂとでアヤメローレット状の凹凸部５を例示したが、環状溝５ａに変えて一本の螺旋溝であっても環状溝５ａと変わらぬ機能を有し、旋削等で容易に形成することができる。
【００２５】
この他、図３に示すように、複数回のヘリカルブローチ加工によって第一の螺旋溝６ａを形成し、次いでこれとは軸対称に二回目のヘリカルブローチ加工を行なって第二の螺旋溝６ｂを形成することによってアヤメローレット状の凹凸部６を形成することもできる。ここで、第一の螺旋溝６ａを旋削等の切削加工によって形成しても良い。また、凹凸部５、６の凸部は良好な食い込み性を確保するために、三角形状等の尖塔形状に形成する。
【００２６】
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９、９とを備え、外方部材７は外周に車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ７ａを一体に有し、内周には複列の外側転走面７ｂ、７ｂを形成している。一方、内方部材８は、ハブ輪１と後述する外側継手部材１４を指し、外方部材７の外側転走面７ｂ、７ｂに対向するアウトボード側の内側転走面１ａをハブ輪１の外周に、またインボード側の内側転走面１４ａを外側継手部材１４の外周にそれぞれ形成している。複列の転動体９、９をこれら転走面７ｂ、１ａと７ｂ、１４ａ間にそれぞれ収容し、保持器１１、１１で転動自在に保持している。複列の転がり軸受２の端部にはシール１２、１３を装着し、軸受内部に封入した潤滑グリースの漏洩と、外部からの雨水やダスト等の侵入を防止している。
【００２７】
ハブ輪１の外周において、シール１２のシールリップが摺接するシールランド部、内側転走面１ａ、および外側継手部材１４の肩部１６と当接しインロウ部となる小径段部１ｂの表面に高周波焼入れによって硬化層１０’を形成している（図中散点模様にて示す）。ここで複列の転がり軸受２は転動体９、９をボールとした複列アンギュラ玉軸受を例示したが、これに限らず転動体に円すいころを使用した複列円すいころ軸受であっても良い。
【００２８】
等速自在継手３は外側継手部材１４と継手内輪Ｎ、ケージＣ、およびトルク伝達ボールＢとを備えている。外側継手部材１４はカップ状のマウス部１５と、このマウス部１５の底部をなす肩部１６と、この肩部１６から軸方向に延びる軸部１７を有し、マウス部１５の内周には軸方向に延びる曲線状のトラック溝１５ａを形成している。
【００２９】
外側継手部材１４を中空に形成し、この肩部１６の外周には前記した内側転走面１４ａを形成している。また、外側継手部材１４の軸部１７は小径段部１７ａと嵌合部１７ｂを有している。小径段部１７ａに圧入したハブ輪１の小径段部１ｂを、外側継手部材１４の肩部１６に突合せ、嵌合部１７ｂをハブ輪１に内嵌する。その後この嵌合部１７ｂの内径にマンドレルを挿入・抜脱させる等、適宜な手段で嵌合部１７ｂを拡径してハブ輪１の凹凸部５に食い込ませ、ハブ輪１と外側継手部材１４とを塑性結合させる。これにより、この結合部はトルク伝達手段と、ハブ輪１と外側継手部材１４の結合手段とを併せ持つため、従来のセレーション等のトルク伝達手段をハブ輪１や外側継手部材１４に形成する必要はなく、また、締結ナット等の固定手段も不要となるため、装置の一層の軽量・コンパクト化を実現することができる。
【００３０】
外側継手部材１４において、マウス部１５の内周に形成したトラック溝１５ａとシール１３が摺接するシールランド部から転走面１４ａ、および小径段部１７ａに亙って表面に硬化層１０”を施す。硬化処理として高周波誘導加熱による焼入れが好適である。また、拡径する嵌合部１７ｂは、鍛造後の素材表面硬さ２４ＨＲＣ以下の未焼入れ部とし、前記したハブ輪１の凹凸部５の表面硬さ５４〜６４ＨＲＣとの硬度差を３０ＨＲＣ以上に設定するのが好ましい。これにより、嵌合部１７ｂが凹凸部５に容易に、かつ深く食い込み、凹凸部５の先端が潰れることなく強固に両者を塑性結合することができる。
【００３１】
中空の外側継手部材１４の内径には鋼鈑をプレス加工によって成形したエンドキャップＥを装着して、マウス部１５に封入された潤滑グリースの外部への漏洩と外部からのダスト侵入を防止している。
【００３２】
以上、本発明の実施の形態、すなわち、複列の転がり軸受における内側転走面のうち一方をハブ輪に、他方を外側継手部材にそれぞれ形成した、所謂第４世代構造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。例えば、複列の転がり軸受の内側転走面うち一方の転走面をハブ輪に、他方の転走面を別体の内輪に形成し、この内輪をハブ輪の小径段部に圧入した、所謂第３世代構造であっても良い。
【００３３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係る駆動車輪用軸受装置は、ハブ輪と等速自在継手の外側継手部材との嵌合部を、ハブ輪の内周面に硬化させた凹凸部を形成し、この凹凸部に外側継手部材の嵌合部を拡径させて食い込ませることにより、ハブ輪と外側継手部材とを一体に塑性結合した駆動車輪用軸受装置において、凹凸部を、旋削加工によって形成された独立した環状溝と、これに直交するブローチ加工によって形成された軸方向溝で構成すると共に、このブローチ加工によって形成される溝径を小径段部の内径よりも小径とし、凹凸部の凸部が三角形状の尖塔形状に形成されているので、平行な複数列の軸方向溝によって外側継手部材からハブ輪に効率良くトルクを伝達することができ、また、平行な複数列の環状溝によって両部材をガタなく軸方向に固着することができ、かつ、良好な食い込み性を確保できると共に、ブローチの歯がこの小径段部の内径を通過する際に生じる擦過傷を確実に防止することができ、最弱部とされるハブ輪の小径段部の強度、耐久性を確保できる。
【００３４】
また、ハブ輪の小径段部と外側継手部材の軸部とをインロウ部とし、その径方向すきまを、シメシロを含む０．５ｍｍ以下に抑制したことにより、繰り返し曲げ荷重に対し、小径段部の変形を抑制し、その荷重を円筒面で確実に受けることができるので、装置の耐久性を格段に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る駆動車輪用軸受装置の実施形態を示す縦断面図である。
【図２】（ａ）は本発明に係るハブ輪の凹凸部形状を示す縦断面図である。
（ｂ）は同上、軸方向溝を示す要部側面図である。
【図３】本発明に係るハブ輪の凹凸部の形成工程を示す縦断面図である。
【図４】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・・・・・・・・・・・・ハブ輪
１ａ、１４ａ・・・・・・・内側転走面
１ｂ、１７ａ・・・・・・・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
５、６・・・・・・・・・・凹凸部
５ａ・・・・・・・・・・・環状溝
５ｂ・・・・・・・・・・・軸方向溝
６ａ・・・・・・・・・・・第一の螺旋溝
６ｂ・・・・・・・・・・・第二の螺旋溝
７・・・・・・・・・・・・外方部材
７ａ・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
７ｂ・・・・・・・・・・・外側転走面
８・・・・・・・・・・・・内方部材
９・・・・・・・・・・・・転動体
１０、１０’、１０”・・・・硬化層
１１・・・・・・・・・・・保持器
１２、１３・・・・・・・・シール
１４・・・・・・・・・・・外側継手部材
１５・・・・・・・・・・・マウス部
１５ａ・・・・・・・・・・トラック溝
１６・・・・・・・・・・・肩部
１７・・・・・・・・・・・軸部
１７ｂ・・・・・・・・・・嵌合部
５０・・・・・・・・・・・ハブ輪
５０ａ、６１ａ、７１ａ・・転走面
５１・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
５２・・・・・・・・・・・ハブボルト
５３・・・・・・・・・・・凹凸部
５４・・・・・・・・・・・小径段部
６０・・・・・・・・・・・軸受部
６１・・・・・・・・・・・外方部材
６２・・・・・・・・・・・内方部材
６３・・・・・・・・・・・転動体
６４・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
６５・・・・・・・・・・・保持器
６６、６７・・・・・・・・シール
７０・・・・・・・・・・・等速自在継手
７１・・・・・・・・・・・外側継手部材
７２・・・・・・・・・・・マウス部
７２ａ・・・・・・・・・・トラック溝
７３・・・・・・・・・・・軸部
Ｂ・・・・・・・・・・・・トルク伝達ボール
Ｃ・・・・・・・・・・・・ケージ
Ｄ１・・・・・・・・・・・小径段部の内径
Ｄ２・・・・・・・・・・・環状溝の内接円径
Ｄ３・・・・・・・・・・・軸方向溝の溝底径
Ｄ４・・・・・・・・・・・環状溝の溝底径
Ｅ・・・・・・・・・・・・エンドキャップ
Claims (3)
- ハブ輪と等速自在継手と複列の転がり軸受とをユニット化し、この複列の転がり軸受における内側転走面のうち一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる円筒状の小径段部を前記ハブ輪に形成し、このハブ輪と前記等速自在継手の外側継手部材とを嵌合させ、この嵌合部で、前記ハブ輪の内周面に硬化させた凹凸部を形成し、この凹凸部に前記外側継手部材の嵌合部を拡径させて食い込ませることにより、前記ハブ輪と前記外側継手部材とを一体に塑性結合した駆動車輪用軸受装置において、
前記凹凸部を、旋削加工によって形成された環状溝と、これに直交するブローチ加工によって形成された軸方向溝で構成すると共に、このブローチ加工によって形成される溝径を前記小径段部の内径よりも小径とし、前記凹凸部の凸部が三角形状の尖塔形状に形成されていることを特徴とする駆動車輪用軸受装置。 - 前記複列の転がり軸受における内側転走面のうち他方の内側転走面を前記外側継手部材に形成した請求項１に記載の駆動車輪用軸受装置。
- 前記内側転走面から小径段部の端面、および端部内径に至る表面に硬化層を形成した請求項１または２に記載の駆動車輪用軸受装置。
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