JP4115352B2 - 駆動車輪用軸受装置およびその製造方法 - Google Patents
駆動車輪用軸受装置およびその製造方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車両の駆動車輪（前輪駆動車の前輪、後輪駆動車の後輪、４ＷＤ車の全輪）を車体に対して支持し、エンジンからの回転トルクを駆動車輪に伝達する駆動車輪用軸受装置およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車両の駆動車輪用軸受装置には、そのサイズや用途に応じて種々の形式のものが提案されている。例えば図５に示す駆動車輪用軸受装置は、ハブ輪５１と複列の転がり軸受５２とをユニット化し、そのハブ輪５１の内周に等速自在継手５３の外側継手部材５４を、セレーション６６を介してトルク伝達可能に嵌合した構成を備えている。
【０００３】
複列の転がり軸受５２は、内周に複列の外側転走面５５ａ、５５ａが形成され、外周には車体（図示せず）に固定される車体取付フランジ５５ｂを一体に有する外方部材５５と、この外側転走面５５ａ、５５ａに対向する複列の内側転走面のうち、一方の内側転走面５１ａが外周に直接形成されたハブ輪５１と、ハブ輪５１の小径段部５１ｂに圧入され、他方の内側転走面５６ａが外周に形成された別体の内輪５６と、前記外側転走面５５ａ、５５ａと内側転走面５１ａ、５６ａ間に収容された複列の転動体５７、５７とで主要部が構成されている。複列の転動体５７、５７は、図示しない保持器によって転動自在に保持されている。また、複列の転がり軸受５２の端部にはシール５８、５８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、外部からの雨水やダスト等の侵入を防止している。
【０００４】
ハブ輪５１は、内周にトルク伝達用のセレーション（またはスプライン）６０が形成されると共に、端部外周には車輪（図示せず）を取付けるための車輪取付フランジ５９を一体に有している。この車輪取付フランジ５９の円周方向等配に、車輪を締結するためのハブボルト６１が植設されている。
【０００５】
等速自在継手５３は、外側継手部材５４と、図示しない内側継手部材と、この内側継手部材と外側継手部材５４間に収容されたトルク伝達ボールと、このトルク伝達ボールを円周方向等配に保持するケージとを備えている。外側継手部材５４は、カップ部６３と、このカップ部６３の底部をなす肩部６４と、この肩部６４から軸方向に延びるステム部６５を有している。このステム部６５の外周面には、ハブ輪５１のセレーション６０に噛合するセレーション（またはスプライン）６６が形成され、そして端部には雄ねじ６７が形成されている。
【０００６】
外側継手部材５４のステム部６５をハブ輪５１に内嵌し、ハブ輪５１に形成されたセレーション６０とステム部６５のセレーション６６を係合させることによりトルク伝達可能とし、その端部を固定ナット６８により締結することにより、等速自在継手５３が複列の転がり軸受５２に分離可能に固定されている。
【０００７】
この駆動車輪用軸受装置では、内輪５６をハブ輪５１の小径段部５１ｂに圧入した後、その小径段部５１ｂの端部を径方向外方に塑性変形させることにより加締部６２が形成され、この加締部６２でハブ輪５１に対して内輪５６を軸方向に固定して複列の転がり軸受５２がユニット化されている。このようなユニット化により、固定ナットで締付トルクを調整して予圧管理をせずとも複列の転がり軸受５２の予圧管理を行なうことができる、所謂セルフリテイン構造の第３世代型駆動車輪用軸受装置を提供することができる（例えば、特許文献１参照。）
【０００８】
また、図６に示すような部品点数を減少させた構造も既に知られている。この駆動車輪用軸受装置は、外側継手部材７１と、車輪（図示せず）に取付けられ、外周に複列の転がり軸受７０の一方の内側転走面７２ａを形成したハブ輪７２と、車体（図示せず）に固定され、内周に複列の外側転走面７３ａが形成された外方部材７３と、前記ハブ輪７２に外嵌固定され、外周に複列の転がり軸受７０の他方の内側転走面７４ａが形成された別体の内輪７４と、これら外側転走面７３ａ、７３ａと内側転走面７２ａ、７４ａ間に転動自在に収容される複列の転動体７５、７５とで構成されている。
【０００９】
外側継手部材７１の端部には外周に雄ねじ７１ｂが形成された円筒部７１ａを一体に有している。また、前記ハブ輪７２の円筒部７２ｂの内周には雌ねじ７２ｃが形成され、これらの雄ねじ７１ｂと雌ねじ７２ｃを所定の締付トルクで締結することにより、複列の転がり軸受７０に所望の予圧を付与することができる。
【００１０】
さらに、外側継手部材７１とハブ輪７２を結合した後、これらの結合を確固なものとするため、円筒部７１ａの雄ねじ７１ｂの外周端と、円筒部７２ｂの雌ねじ７２ｃをスミ肉溶接することによって外側継手部材７１とハブ輪７２とが一体固着されている。これにより、従来のセレーションおよび固定ナット等が不要となり、部品点数および加工工数を減らして製造コストを低減することができる（例えば、特許文献２参照。）。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１１−５４０４号公報（第３、４頁、第１図）
【特許文献２】
特開２０００−１６００７号公報（第２頁、第１図）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした先行特許のうち前者の駆動車輪用軸受装置では、別体の内輪５６をハブ輪５１の小径段部５１ｂに圧入させた後、その小径段部５１ｂの端部を径方向外方に塑性変形させることにより加締部６２が形成され、この加締部６２でハブ輪５１に対して内輪５６を軸方向に固定して複列の転がり軸受５２をユニット化しているが、等速自在継手５３の外側継手部材５４にステム部６５を突設し、トルク伝達用のセレーション６６およびハブ輪５１に固定するための雄ねじ６７を形成しなければならない。この構成では装置の軽量化が阻害されるだけでなく、それらの加工に手間がかかっていた。
【００１３】
また、塑性変形により加締部６２を形成する際にハブ輪５１の内径部およびセレーション６０が変形し、内径部の仕上げ切削やブローチ加工によるセレーション６０の修正のためにどうしても後加工が必要であった。この後加工では、切粉や工具潤滑剤が軸受のシール５８、５８に直接吹きかからないように保護する必要があり、後加工とシール保護のため加工工数がさらに増大して製造コストの高騰から免れない。
【００１４】
一方、後者の駆動車輪用軸受装置では、こういった問題はないものの、雄ねじ７１ｂと雌ねじ７２ｃとを所定の締付トルクに調整して複列の転がり軸受７０に所望の予圧を付与しなければならず、その締結作業とトルク管理に多大な工数を要する。この種のセルフリテイン構造の駆動車輪用軸受装置において、部品点数と作業工数を削減して低コスト化を図り、かつ軽量コンパクト化を達成することができる駆動車輪用軸受装置が望まれていた。
【００１５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、低コストで軽量コンパクトな第３世代セルフリテイン構造の駆動車輪用軸受装置およびその製造方法を提供することを目的としている。
【００１６】
【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に記載の発明は、ハブ輪と複列の転がり軸受と等速自在継手とをユニット化した駆動車輪用軸受装置であって、一端に車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の転がり軸受の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が形成されたハブ輪と、前記小径段部に外嵌され、前記複列の転がり軸受の他方の内側転走面が形成された内輪とからなる内方部材と、外周に車輪取付フランジを一体に有し、内周に前記内側転走面に対向する複列の外側転走面が形成された外方部材と、これら転走面間に収容された複列の転動体とを備えた複列の転がり軸受と、カップ部と、このカップ部の底部をなす肩部を有する外側継手部材とを備えた等速自在継手とからなる駆動車輪用軸受装置において、前記ハブ輪の小径段部の端部を径方向に塑性変形させ、その端面がフラットになるように加締部を形成し、この加締部で前記ハブ輪に対して前記内輪を軸方向に固定すると共に、前記外側継手部材の肩部の端面に環状の凹凸部からなる接合部を形成し、前記外側継手部材の肩部と前記ハブ輪の加締部を溶接により接合した構成を採用した。
【００１７】
このように、ハブ輪の小径段部の端部を径方向に塑性変形させ、その端面がフラットになるように加締部を形成し、この加締部で内輪を軸方向に固定すると共に、前記外側継手部材の肩部の端面に環状の凹凸部からなる接合部を形成し、外側継手部材の肩部とハブ輪の加締部を溶接により接合したので、第３世代のセルフリテイン構造からなる駆動車輪用軸受装置を提供することができ、予め設定した軸受部の負すきまを維持することができると共に、従来のような外側継手部材のステム部を省略することができ、軽量化を達成することができる。また、セレーションやねじ等の加工工程も不要となって低コスト化を実現することができる。
【００１９】
また、請求項２に記載の発明は、前記外側継手部材の肩部を中空に形成したので、溶接過程において放熱効果を促進し、溶接部近傍の部位の熱影響を最小限に止めることができる。
【００２０】
また、請求項３に記載の発明は、前記小径段部の内径に、塑性変形による縮径分を許容するための大径部を形成すると共に、前記肩部から軸方向に延びるガイド部を突設し、このガイド部を前記小径段部の大径部を越えて内嵌したので、ハブ輪と外側継手部材との芯合わせを容易に、かつ正確に行なうことができる。
【００２１】
また、請求項４に記載の発明は、前記ハブ輪の外周面に、シールランド部、内側転走面および小径段部に亙って高周波誘導加熱による焼入れにより、表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層を形成すると共に、前記小径段部の端部を未焼入れ部としたので、ハブ輪の摩耗および耐久性が向上すると共に、端部の加工性を向上させ、塑性変形時のクラック等を抑制することができ、所望の塑性結合部の強度を得ることができる。さらに、表面に硬化層が形成されていない未焼入れ部であるから、溶接強度に影響を及ぼす有害な炭素が析出しておらず、溶接強度を一層高めることができる。
【００２２】
また、本発明のうち請求項５に記載の方法発明は、ハブ輪と複列の転がり軸受と等速自在継手とをユニット化する駆動車輪用軸受装置の製造方法であって、一端に車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の転がり軸受の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が形成されたハブ輪と、前記小径段部に外嵌され、前記複列の転がり軸受の他方の内側転走面が形成された内輪とからなる内方部材と、外周に車輪取付フランジを一体に有し、内周に前記内側転走面に対向する複列の外側転走面が形成された外方部材と、これら転走面間に収容された複列の転動体とを備えた複列の転がり軸受と、カップ部と、このカップ部の底部をなす肩部を有する外側継手部材とを備えた等速自在継手とをユニット化する駆動車輪用軸受装置の製造方法において、前記ハブ輪の小径段部の端部を径方向に塑性変形させ、その端面がフラットになるように加締部を形成し、この加締部で前記ハブ輪に対して前記内輪を軸方向に固定すると共に、前記外側継手部材の肩部の端面に環状の凹凸部からなる接合部を形成し、前記外側継手部材と前記ハブ輪とを芯合わせした状態で衝合させ、高速パルス方式によるプロジェクション溶接により前記肩部と前記加締部を接合した構成を採用した。
【００２３】
このように、ハブ輪の小径段部の端部を径方向に塑性変形させ、その端面がフラットになるように加締部を形成し、この加締部でハブ輪に対して内輪を軸方向に固定すると共に、前記外側継手部材の肩部の端面に環状の凹凸部からなる接合部を形成し、外側継手部材とハブ輪とを芯合わせした状態で衝合させ、高速パルス方式によるプロジェクション溶接により肩部と加締部を接合する方法を採用したので、極短時間で溶接されるため、接合部の近傍のシールや軸受内に封入したグリースの熱劣化を抑制することができる。接合部は、凸部と加締部の端面が溶融して接合されると共に、このナゲットが凹部に許容される。そして、溶接条件を細部にわたって管理することにより、このナゲットのサイズを操作することも可能で、正確に、かつ強固な接合部を形成することができるので、溶接後のハブ輪と外側継手部材の位置関係のバラツキを極めて小さく抑制することができる。
したがって、複列の転がり軸受と等速自在継手を、実車での使用条件に合わせて自由に最適な仕様のものを組み合わせることができ、製品の信頼性を向上させることができ、かつ開発費や開発期間を大幅に短縮して製品のコストを下げることができる。
【００２５】
また、請求項６に記載の発明のように、前記外側継手部材を肌焼き鋼で形成し、浸炭焼入れによりその表面に所定の硬化層を形成すると共に、少なくとも前記肩部に、防浸炭あるいは浸炭焼入れ後に浸炭層を除去して非硬化層を形成しても良い。これにより、溶接部位は低炭素量となって溶接強度を高めることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基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実施形態を示す縦断面図である。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。
【００２７】
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されている。ハブ輪１は、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼からなり、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。この車輪取付フランジ４の円周方向等配に車輪を締結するためのハブボルト４ａが植設されている。外周には複列の転がり軸受２におけるアウトボード側の内側転走面１ａ、およびこの内側転走面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。そしてハブ輪１の外周面には、シールランド部、内側転走面１ａおよび小径段部１ｂに亙って高周波誘導加熱による焼入れにより、表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層が形成されている。なお、小径段部１ｂのインボード側端部は鍛造後の素材表面硬さ２４ＨＲＣ以下の未焼入れ部としている。これにより、ハブ輪１の摩耗および耐久性が向上すると共に、端部の加工性を向上させ、塑性変形時のクラック等を抑制することができ、塑性結合部において所望の強度を得ることができる。
【００２８】
複列の転がり軸受２は、ハブ輪１と別体の内輪５とからなる内方部材６と、外方部材７と、複列の転動体８、８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が形成されている。複列の転動体８、８がこれら転走面７ｂ、１ａおよび７ｂ、５ａ間にそれぞれ収容され、保持器９、９で転動自在に保持されている。複列の転がり軸受２の端部にはシール１０、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の雨水やダスト等の侵入を防止している。ここでは、複列の転がり軸受２は転動体８、８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。
【００２９】
等速自在継手３は、外側継手部材１２と、図示しない内側継手部材とケージおよびトルク伝達ボールとを備えている。外側継手部材１２は、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼で形成され、カップ部１３と、このカップ部１３の底部をなし、フラットな端面１４ａを有する肩部１４を備えている。この肩部１４は中空に形成され、この内径にはエンドキャップ１５を装着して継手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。そして外側継手部材１２のトラック溝１３ａには高周波誘導加熱による焼入れにより、表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層が形成されている。また、少なくとも肩部１４の端面１４ａは鍛造後の素材表面硬さ２４ＨＲＣ以下の未焼入れ部としている。なお、この肩部１４を中実としても良いが、肩部１４を中空に形成することにより、後述する溶接における放熱効果を促進することができ、溶接部近傍の部位の熱影響を最小限に止めることができる。
【００３０】
ここで、ハブ輪１の小径段部１ｂに内輪５を圧入した後、小径段部１ｂの端部を径方向外方に塑性変形させ加締部１６を形成し、この加締部１６によってハブ輪１に対して内輪５を軸方向に固定している。この時、小径段部１ｂと内輪５を所定の寸法精度に設定すると共に、内輪５を保持した状態で小径段部１ｂの端部を所定の加締力によって加締加工することにより、転がり軸受２の内部すきまを所定の負すきまとして軸受剛性を向上させると共に、この負すきまを維持することができる、所謂第３世代のセルフリテイン構造を提供することができる。
【００３１】
さらに、ハブ輪１の小径段部１ｂの端部を塑性変形にて加締部１６を形成する際、その最終工程に平坦な加締治具（図示せず）を用いて加締部１６の端面１６ａをフラットな形状に仕上げている。そしてこの端面１６ａと前述した外側継手部材１２の肩部１４の端面１４ａとを同心状に位置決めして保持した状態で衝合させ、溶接によって両者を一体固着している。なお、加締部１６の端面１６ａの仕上げはプレス成形に限らず、別途旋削等の切削加工であっても良い。
【００３２】
本発明の実施形態では、ハブ輪１と複列の転がり軸受２とをサブユニット化したセルフリテイン構造により、予め設定した軸受部の負すきまを維持することができると共に、従来のような外側継手部材のステム部を省略することができ、軽量化を達成することができる。また、セレーションやねじ等の加工工程も不要となって低コスト化を実現することができる。
【００３３】
ここで、ハブ輪１と外側継手部材１２との溶接は、接合部近傍のシール１１や軸受内に封入したグリースの熱劣化を抑制するものであれば良く、高速パルス方式によるプロジェクション溶接以外にも、レーザ溶接、摩擦圧接等を例示することができる。なお、接合部の疲労強度が不足する場合等では、溶接部の外周面を切削等で除去しても良い。
【００３４】
本発明では、複列の転がり軸受と等速自在継手を、実車での使用条件に合わせて自由に最適な仕様のものを組み合わせることができ、製品の信頼性を向上させることができ、かつ開発費や開発期間を大幅に短縮して製品のコストを下げることができる。
【００３５】
また、ハブ輪１の小径段部１ｂの端部に形成した加締部１６および外側継手部材１２の肩部１４は、表面に硬化層が形成されていない未焼入れ部であるから、溶接強度に影響を及ぼす有害な炭素が析出しておらず、溶接強度を一層高めることができる。なお、これら以外に、外側継手部材１２をＳＣＲ４３０等の肌焼き鋼で形成し、所定の部位に浸炭焼入れによる硬化層を形成すると共に、肩部１４を防浸炭、あるいは浸炭焼入れ後に浸炭層を切削にて除去すれば、溶接部位は低炭素量となって溶接強度を高めることができる。
【００３６】
図２は、本発明に係る駆動車輪用軸受装置の他の実施形態を示す縦断面図である。なお、前述した実施形態と異なるのは外側継手部材とハブ輪との接合部の構成のみで、その他同一部品同一部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００３７】
ハブ輪１’の外周には複列の転がり軸受２におけるアウトボード側の内側転走面１ａ、およびこの内側転走面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。ここで、加締部１６を形成する際に小径段部１ｂ’の内径が縮径して寸法バラツキが生じるため、小径段部１ｂ’の内径には大径部１７が形成されている。この大径部１７によって塑性変形により生じる縮径分を許容することができる。そして、ハブ輪１’の外周面には、シールランド部、内側転走面１ａおよび小径段部１ｂ’に亙って高周波誘導加熱による焼入れにより、表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層が形成されている。なお、小径段部１ｂ’のインボード側端部は鍛造後の素材表面硬さ２４ＨＲＣ以下の未焼入れ部としている。
【００３８】
外側継手部材１８は、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼で形成され、カップ部１３と、このカップ部１３の底部をなす肩部１９と、この肩部１９から軸方向に延びるガイド部２０とを備えている。このガイド部２０は、ハブ輪１’の小径段部１ｂ’の内径に内嵌され、ハブ輪１’と外側継手部材１８とを同心状に位置決め保持することができる。そして、外側継手部材１８のトラック溝（図示せず）には高周波誘導加熱による焼入れにより、表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層が形成されている。また、少なくとも肩部１９の端面１９ａは鍛造後の素材表面硬さ２４ＨＲＣ以下の未焼入れ部としている。
【００３９】
肩部１９の端面１９ａは、フラットに形成されると共に、加締部１６との衝合部には突出した予め接合部２１が形成されている。この接合前の接合部２１は、図３に拡大して示すように、同心円状に形成された複数の凸部２１ａと、この凸部２１ａ間に形成された複数の凹部２１ｂとからなる。なお、この凸部２１ａは複数でなく単一のものであっても良い。
【００４０】
本実施形態では、外側継手部材１８とハブ輪１’との接合には、高速パルス方式によるプロジェクション溶接が用いられている。この溶接は、０．００４秒から０．００８秒の極短時間で溶接されるため、接合部２１の近傍のシール１１や軸受内に封入したグリースの熱劣化を抑制することができ好適である。肩部１９の接合部２１は、図４に示すように凸部２１ａと加締部１６の端面１６ａが溶融して接合されると共に、このナゲット（溶融部）が凹部２１ｂに許容される。また、溶接条件を細部にわたって管理することにより、このナゲットのサイズを操作することも可能で、正確に、かつ強固な接合部２１を形成することができるので、溶接後のハブ輪１’と外側継手部材１８の位置関係のバラツキを極めて小さく抑制することができる。
【００４１】
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。
【００４２】
【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、ハブ輪と複列の転がり軸受と等速自在継手とをユニット化した駆動車輪用軸受装置であって、一端に車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の転がり軸受の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が形成されたハブ輪と、前記小径段部に外嵌され、前記複列の転がり軸受の他方の内側転走面が形成された内輪とからなる内方部材と、外周に車輪取付フランジを一体に有し、内周に前記内側転走面に対向する複列の外側転走面が形成された外方部材と、これら転走面間に収容された複列の転動体とを備えた複列の転がり軸受と、カップ部と、このカップ部の底部をなす肩部を有する外側継手部材とを備えた等速自在継手とからなる駆動車輪用軸受装置において、前記ハブ輪の小径段部の端部を径方向に塑性変形させ、その端面がフラットになるように加締部を形成し、この加締部で前記ハブ輪に対して前記内輪を軸方向に固定すると共に、前記外側継手部材の肩部の端面に環状の凹凸部からなる接合部を形成し、前記外側継手部材の肩部と前記ハブ輪の加締部を溶接により接合したので、第３世代のセルフリテイン構造からなる駆動車輪用軸受装置を提供することができ、予め設定した軸受部の負すきまを維持することができると共に、従来のような外側継手部材のステム部を省略することができ、軽量化を達成することができる。また、セレーションやねじ等の加工工程も不要となって低コスト化を実現することができる。
【００４３】
また、本発明に係る駆動車輪用軸受装置の製造方法は、ハブ輪と複列の転がり軸受と等速自在継手とをユニット化する駆動車輪用軸受装置の製造方法であって、一端に車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の転がり軸受の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が形成されたハブ輪と、前記小径段部に外嵌され、前記複列の転がり軸受の他方の内側転走面が形成された内輪とからなる内方部材と、外周に車輪取付フランジを一体に有し、内周に前記内側転走面に対向する複列の外側転走面が形成された外方部材と、これら転走面間に収容された複列の転動体とを備えた複列の転がり軸受と、カップ部と、このカップ部の底部をなす肩部を有する外側継手部材とを備えた等速自在継手とをユニット化する駆動車輪用軸受装置の製造方法において、前記ハブ輪の小径段部の端部を径方向に塑性変形させ、その端面がフラットになるように加締部を形成し、この加締部で前記ハブ輪に対して前記内輪を軸方向に固定すると共に、前記外側継手部材の肩部の端面に環状の凹凸部からなる接合部を形成し、前記外側継手部材と前記ハブ輪とを芯合わせした状態で衝合させ、高速パルス方式によるプロジェクション溶接により前記肩部と前記加締部を接合する方法を採用したので、極短時間で溶接されるため、接合部の近傍のシールや軸受内に封入したグリースの熱劣化を抑制することができる。接合部は、凸部と加締部の端面が溶融して接合されると共に、このナゲットが凹部に許容される。そして、溶接条件を細部にわたって管理することにより、このナゲットのサイズを操作することも可能で、正確に、かつ強固な接合部を形成することができるので、溶接後のハブ輪と外側継手部材の位置関係のバラツキを極めて小さく抑制することができる。したがって、複列の転がり軸受と等速自在継手を、実車での使用条件に合わせて自由に最適な仕様のものを組み合わせることができ、製品の信頼性を向上させることができ、かつ開発費や開発期間を大幅に短縮して製品のコストを下げることができる。
【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】本発明に係る駆動車輪用軸受装置の他の実施形態を示す縦断面図である。
【図３】同上、溶接前の要部拡大図である。
【図４】同上、溶接後の要部拡大図である。
【図５】従来の駆動車輪用軸受装置を示す縦断面図である。
【図６】従来の他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、１’・・・・・・・・・・・・ハブ輪
１ａ、５ａ・・・・・・・・・・・内側転走面
１ｂ、１ｂ’・・・・・・・・・・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・・・・・・・・・・・・・・ハブボルト
５・・・・・・・・・・・・・・・内輪
６・・・・・・・・・・・・・・・内方部材
７・・・・・・・・・・・・・・・外方部材
７ａ・・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
７ｂ・・・・・・・・・・・・・・外側転走面
８・・・・・・・・・・・・・・・転動体
９・・・・・・・・・・・・・・・保持器
１０、１１・・・・・・・・・・・シール
１２、１８・・・・・・・・・・・外側継手部材
１３・・・・・・・・・・・・・・カップ部
１３ａ・・・・・・・・・・・・・トラック溝
１４、１９・・・・・・・・・・・肩部
１４ａ、１６ａ、１９ａ・・・・・端面
１５・・・・・・・・・・・・・・エンドキャップ
１６・・・・・・・・・・・・・・加締部
１７・・・・・・・・・・・・・・大径部
２０・・・・・・・・・・・・・・ガイド部
２１・・・・・・・・・・・・・・接合部
２１ａ・・・・・・・・・・・・・凸部
２１ｂ・・・・・・・・・・・・・凹部
５１、７２・・・・・・・・・・・ハブ輪
５１ａ、５６ａ、７２ａ、７４ａ・内側転走面
５１ｂ・・・・・・・・・・・・・小径段部
５２、７０・・・・・・・・・・・複列の転がり軸受
５３・・・・・・・・・・・・・・等速自在継手
５４・・・・・・・・・・・・・・外側継手部材
５５、７３・・・・・・・・・・・外方部材
５５ａ、７３ａ・・・・・・・・・外側転走面
５５ｂ・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
５６、７４・・・・・・・・・・・内輪
５７、７５・・・・・・・・・・・転動体
５８・・・・・・・・・・・・・・シール
５９・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
６０、６６・・・・・・・・・・・セレーション
６１・・・・・・・・・・・・・・ハブボルト
６２・・・・・・・・・・・・・・加締部
６３・・・・・・・・・・・・・・カップ部
６４・・・・・・・・・・・・・・肩部
６５・・・・・・・・・・・・・・ステム部
６７・・・・・・・・・・・・・・雄ねじ
６８・・・・・・・・・・・・・・固定ナット
７１ａ、７２ｂ・・・・・・・・・円筒部
７１ｂ・・・・・・・・・・・・・雄ねじ
７２ｃ・・・・・・・・・・・・・雌ねじ
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車両の駆動車輪（前輪駆動車の前輪、後輪駆動車の後輪、４ＷＤ車の全輪）を車体に対して支持し、エンジンからの回転トルクを駆動車輪に伝達する駆動車輪用軸受装置およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車両の駆動車輪用軸受装置には、そのサイズや用途に応じて種々の形式のものが提案されている。例えば図５に示す駆動車輪用軸受装置は、ハブ輪５１と複列の転がり軸受５２とをユニット化し、そのハブ輪５１の内周に等速自在継手５３の外側継手部材５４を、セレーション６６を介してトルク伝達可能に嵌合した構成を備えている。
【０００３】
複列の転がり軸受５２は、内周に複列の外側転走面５５ａ、５５ａが形成され、外周には車体（図示せず）に固定される車体取付フランジ５５ｂを一体に有する外方部材５５と、この外側転走面５５ａ、５５ａに対向する複列の内側転走面のうち、一方の内側転走面５１ａが外周に直接形成されたハブ輪５１と、ハブ輪５１の小径段部５１ｂに圧入され、他方の内側転走面５６ａが外周に形成された別体の内輪５６と、前記外側転走面５５ａ、５５ａと内側転走面５１ａ、５６ａ間に収容された複列の転動体５７、５７とで主要部が構成されている。複列の転動体５７、５７は、図示しない保持器によって転動自在に保持されている。また、複列の転がり軸受５２の端部にはシール５８、５８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、外部からの雨水やダスト等の侵入を防止している。
【０００４】
ハブ輪５１は、内周にトルク伝達用のセレーション（またはスプライン）６０が形成されると共に、端部外周には車輪（図示せず）を取付けるための車輪取付フランジ５９を一体に有している。この車輪取付フランジ５９の円周方向等配に、車輪を締結するためのハブボルト６１が植設されている。
【０００５】
等速自在継手５３は、外側継手部材５４と、図示しない内側継手部材と、この内側継手部材と外側継手部材５４間に収容されたトルク伝達ボールと、このトルク伝達ボールを円周方向等配に保持するケージとを備えている。外側継手部材５４は、カップ部６３と、このカップ部６３の底部をなす肩部６４と、この肩部６４から軸方向に延びるステム部６５を有している。このステム部６５の外周面には、ハブ輪５１のセレーション６０に噛合するセレーション（またはスプライン）６６が形成され、そして端部には雄ねじ６７が形成されている。
【０００６】
外側継手部材５４のステム部６５をハブ輪５１に内嵌し、ハブ輪５１に形成されたセレーション６０とステム部６５のセレーション６６を係合させることによりトルク伝達可能とし、その端部を固定ナット６８により締結することにより、等速自在継手５３が複列の転がり軸受５２に分離可能に固定されている。
【０００７】
この駆動車輪用軸受装置では、内輪５６をハブ輪５１の小径段部５１ｂに圧入した後、その小径段部５１ｂの端部を径方向外方に塑性変形させることにより加締部６２が形成され、この加締部６２でハブ輪５１に対して内輪５６を軸方向に固定して複列の転がり軸受５２がユニット化されている。このようなユニット化により、固定ナットで締付トルクを調整して予圧管理をせずとも複列の転がり軸受５２の予圧管理を行なうことができる、所謂セルフリテイン構造の第３世代型駆動車輪用軸受装置を提供することができる（例えば、特許文献１参照。）
【０００８】
また、図６に示すような部品点数を減少させた構造も既に知られている。この駆動車輪用軸受装置は、外側継手部材７１と、車輪（図示せず）に取付けられ、外周に複列の転がり軸受７０の一方の内側転走面７２ａを形成したハブ輪７２と、車体（図示せず）に固定され、内周に複列の外側転走面７３ａが形成された外方部材７３と、前記ハブ輪７２に外嵌固定され、外周に複列の転がり軸受７０の他方の内側転走面７４ａが形成された別体の内輪７４と、これら外側転走面７３ａ、７３ａと内側転走面７２ａ、７４ａ間に転動自在に収容される複列の転動体７５、７５とで構成されている。
【０００９】
外側継手部材７１の端部には外周に雄ねじ７１ｂが形成された円筒部７１ａを一体に有している。また、前記ハブ輪７２の円筒部７２ｂの内周には雌ねじ７２ｃが形成され、これらの雄ねじ７１ｂと雌ねじ７２ｃを所定の締付トルクで締結することにより、複列の転がり軸受７０に所望の予圧を付与することができる。
【００１０】
さらに、外側継手部材７１とハブ輪７２を結合した後、これらの結合を確固なものとするため、円筒部７１ａの雄ねじ７１ｂの外周端と、円筒部７２ｂの雌ねじ７２ｃをスミ肉溶接することによって外側継手部材７１とハブ輪７２とが一体固着されている。これにより、従来のセレーションおよび固定ナット等が不要となり、部品点数および加工工数を減らして製造コストを低減することができる（例えば、特許文献２参照。）。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１１−５４０４号公報（第３、４頁、第１図）
【特許文献２】
特開２０００−１６００７号公報（第２頁、第１図）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした先行特許のうち前者の駆動車輪用軸受装置では、別体の内輪５６をハブ輪５１の小径段部５１ｂに圧入させた後、その小径段部５１ｂの端部を径方向外方に塑性変形させることにより加締部６２が形成され、この加締部６２でハブ輪５１に対して内輪５６を軸方向に固定して複列の転がり軸受５２をユニット化しているが、等速自在継手５３の外側継手部材５４にステム部６５を突設し、トルク伝達用のセレーション６６およびハブ輪５１に固定するための雄ねじ６７を形成しなければならない。この構成では装置の軽量化が阻害されるだけでなく、それらの加工に手間がかかっていた。
【００１３】
また、塑性変形により加締部６２を形成する際にハブ輪５１の内径部およびセレーション６０が変形し、内径部の仕上げ切削やブローチ加工によるセレーション６０の修正のためにどうしても後加工が必要であった。この後加工では、切粉や工具潤滑剤が軸受のシール５８、５８に直接吹きかからないように保護する必要があり、後加工とシール保護のため加工工数がさらに増大して製造コストの高騰から免れない。
【００１４】
一方、後者の駆動車輪用軸受装置では、こういった問題はないものの、雄ねじ７１ｂと雌ねじ７２ｃとを所定の締付トルクに調整して複列の転がり軸受７０に所望の予圧を付与しなければならず、その締結作業とトルク管理に多大な工数を要する。この種のセルフリテイン構造の駆動車輪用軸受装置において、部品点数と作業工数を削減して低コスト化を図り、かつ軽量コンパクト化を達成することができる駆動車輪用軸受装置が望まれていた。
【００１５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、低コストで軽量コンパクトな第３世代セルフリテイン構造の駆動車輪用軸受装置およびその製造方法を提供することを目的としている。
【００１６】
【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に記載の発明は、ハブ輪と複列の転がり軸受と等速自在継手とをユニット化した駆動車輪用軸受装置であって、一端に車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の転がり軸受の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が形成されたハブ輪と、前記小径段部に外嵌され、前記複列の転がり軸受の他方の内側転走面が形成された内輪とからなる内方部材と、外周に車輪取付フランジを一体に有し、内周に前記内側転走面に対向する複列の外側転走面が形成された外方部材と、これら転走面間に収容された複列の転動体とを備えた複列の転がり軸受と、カップ部と、このカップ部の底部をなす肩部を有する外側継手部材とを備えた等速自在継手とからなる駆動車輪用軸受装置において、前記ハブ輪の小径段部の端部を径方向に塑性変形させ、その端面がフラットになるように加締部を形成し、この加締部で前記ハブ輪に対して前記内輪を軸方向に固定すると共に、前記外側継手部材の肩部の端面に環状の凹凸部からなる接合部を形成し、前記外側継手部材の肩部と前記ハブ輪の加締部を溶接により接合した構成を採用した。
【００１７】
このように、ハブ輪の小径段部の端部を径方向に塑性変形させ、その端面がフラットになるように加締部を形成し、この加締部で内輪を軸方向に固定すると共に、前記外側継手部材の肩部の端面に環状の凹凸部からなる接合部を形成し、外側継手部材の肩部とハブ輪の加締部を溶接により接合したので、第３世代のセルフリテイン構造からなる駆動車輪用軸受装置を提供することができ、予め設定した軸受部の負すきまを維持することができると共に、従来のような外側継手部材のステム部を省略することができ、軽量化を達成することができる。また、セレーションやねじ等の加工工程も不要となって低コスト化を実現することができる。
【００１９】
また、請求項２に記載の発明は、前記外側継手部材の肩部を中空に形成したので、溶接過程において放熱効果を促進し、溶接部近傍の部位の熱影響を最小限に止めることができる。
【００２０】
また、請求項３に記載の発明は、前記小径段部の内径に、塑性変形による縮径分を許容するための大径部を形成すると共に、前記肩部から軸方向に延びるガイド部を突設し、このガイド部を前記小径段部の大径部を越えて内嵌したので、ハブ輪と外側継手部材との芯合わせを容易に、かつ正確に行なうことができる。
【００２１】
また、請求項４に記載の発明は、前記ハブ輪の外周面に、シールランド部、内側転走面および小径段部に亙って高周波誘導加熱による焼入れにより、表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層を形成すると共に、前記小径段部の端部を未焼入れ部としたので、ハブ輪の摩耗および耐久性が向上すると共に、端部の加工性を向上させ、塑性変形時のクラック等を抑制することができ、所望の塑性結合部の強度を得ることができる。さらに、表面に硬化層が形成されていない未焼入れ部であるから、溶接強度に影響を及ぼす有害な炭素が析出しておらず、溶接強度を一層高めることができる。
【００２２】
また、本発明のうち請求項５に記載の方法発明は、ハブ輪と複列の転がり軸受と等速自在継手とをユニット化する駆動車輪用軸受装置の製造方法であって、一端に車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の転がり軸受の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が形成されたハブ輪と、前記小径段部に外嵌され、前記複列の転がり軸受の他方の内側転走面が形成された内輪とからなる内方部材と、外周に車輪取付フランジを一体に有し、内周に前記内側転走面に対向する複列の外側転走面が形成された外方部材と、これら転走面間に収容された複列の転動体とを備えた複列の転がり軸受と、カップ部と、このカップ部の底部をなす肩部を有する外側継手部材とを備えた等速自在継手とをユニット化する駆動車輪用軸受装置の製造方法において、前記ハブ輪の小径段部の端部を径方向に塑性変形させ、その端面がフラットになるように加締部を形成し、この加締部で前記ハブ輪に対して前記内輪を軸方向に固定すると共に、前記外側継手部材の肩部の端面に環状の凹凸部からなる接合部を形成し、前記外側継手部材と前記ハブ輪とを芯合わせした状態で衝合させ、高速パルス方式によるプロジェクション溶接により前記肩部と前記加締部を接合した構成を採用した。
【００２３】
このように、ハブ輪の小径段部の端部を径方向に塑性変形させ、その端面がフラットになるように加締部を形成し、この加締部でハブ輪に対して内輪を軸方向に固定すると共に、前記外側継手部材の肩部の端面に環状の凹凸部からなる接合部を形成し、外側継手部材とハブ輪とを芯合わせした状態で衝合させ、高速パルス方式によるプロジェクション溶接により肩部と加締部を接合する方法を採用したので、極短時間で溶接されるため、接合部の近傍のシールや軸受内に封入したグリースの熱劣化を抑制することができる。接合部は、凸部と加締部の端面が溶融して接合されると共に、このナゲットが凹部に許容される。そして、溶接条件を細部にわたって管理することにより、このナゲットのサイズを操作することも可能で、正確に、かつ強固な接合部を形成することができるので、溶接後のハブ輪と外側継手部材の位置関係のバラツキを極めて小さく抑制することができる。
したがって、複列の転がり軸受と等速自在継手を、実車での使用条件に合わせて自由に最適な仕様のものを組み合わせることができ、製品の信頼性を向上させることができ、かつ開発費や開発期間を大幅に短縮して製品のコストを下げることができる。
【００２５】
また、請求項６に記載の発明のように、前記外側継手部材を肌焼き鋼で形成し、浸炭焼入れによりその表面に所定の硬化層を形成すると共に、少なくとも前記肩部に、防浸炭あるいは浸炭焼入れ後に浸炭層を除去して非硬化層を形成しても良い。これにより、溶接部位は低炭素量となって溶接強度を高めることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基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実施形態を示す縦断面図である。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。
【００２７】
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されている。ハブ輪１は、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼からなり、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。この車輪取付フランジ４の円周方向等配に車輪を締結するためのハブボルト４ａが植設されている。外周には複列の転がり軸受２におけるアウトボード側の内側転走面１ａ、およびこの内側転走面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。そしてハブ輪１の外周面には、シールランド部、内側転走面１ａおよび小径段部１ｂに亙って高周波誘導加熱による焼入れにより、表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層が形成されている。なお、小径段部１ｂのインボード側端部は鍛造後の素材表面硬さ２４ＨＲＣ以下の未焼入れ部としている。これにより、ハブ輪１の摩耗および耐久性が向上すると共に、端部の加工性を向上させ、塑性変形時のクラック等を抑制することができ、塑性結合部において所望の強度を得ることができる。
【００２８】
複列の転がり軸受２は、ハブ輪１と別体の内輪５とからなる内方部材６と、外方部材７と、複列の転動体８、８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が形成されている。複列の転動体８、８がこれら転走面７ｂ、１ａおよび７ｂ、５ａ間にそれぞれ収容され、保持器９、９で転動自在に保持されている。複列の転がり軸受２の端部にはシール１０、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の雨水やダスト等の侵入を防止している。ここでは、複列の転がり軸受２は転動体８、８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。
【００２９】
等速自在継手３は、外側継手部材１２と、図示しない内側継手部材とケージおよびトルク伝達ボールとを備えている。外側継手部材１２は、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼で形成され、カップ部１３と、このカップ部１３の底部をなし、フラットな端面１４ａを有する肩部１４を備えている。この肩部１４は中空に形成され、この内径にはエンドキャップ１５を装着して継手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。そして外側継手部材１２のトラック溝１３ａには高周波誘導加熱による焼入れにより、表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層が形成されている。また、少なくとも肩部１４の端面１４ａは鍛造後の素材表面硬さ２４ＨＲＣ以下の未焼入れ部としている。なお、この肩部１４を中実としても良いが、肩部１４を中空に形成することにより、後述する溶接における放熱効果を促進することができ、溶接部近傍の部位の熱影響を最小限に止めることができる。
【００３０】
ここで、ハブ輪１の小径段部１ｂに内輪５を圧入した後、小径段部１ｂの端部を径方向外方に塑性変形させ加締部１６を形成し、この加締部１６によってハブ輪１に対して内輪５を軸方向に固定している。この時、小径段部１ｂと内輪５を所定の寸法精度に設定すると共に、内輪５を保持した状態で小径段部１ｂの端部を所定の加締力によって加締加工することにより、転がり軸受２の内部すきまを所定の負すきまとして軸受剛性を向上させると共に、この負すきまを維持することができる、所謂第３世代のセルフリテイン構造を提供することができる。
【００３１】
さらに、ハブ輪１の小径段部１ｂの端部を塑性変形にて加締部１６を形成する際、その最終工程に平坦な加締治具（図示せず）を用いて加締部１６の端面１６ａをフラットな形状に仕上げている。そしてこの端面１６ａと前述した外側継手部材１２の肩部１４の端面１４ａとを同心状に位置決めして保持した状態で衝合させ、溶接によって両者を一体固着している。なお、加締部１６の端面１６ａの仕上げはプレス成形に限らず、別途旋削等の切削加工であっても良い。
【００３２】
本発明の実施形態では、ハブ輪１と複列の転がり軸受２とをサブユニット化したセルフリテイン構造により、予め設定した軸受部の負すきまを維持することができると共に、従来のような外側継手部材のステム部を省略することができ、軽量化を達成することができる。また、セレーションやねじ等の加工工程も不要となって低コスト化を実現することができる。
【００３３】
ここで、ハブ輪１と外側継手部材１２との溶接は、接合部近傍のシール１１や軸受内に封入したグリースの熱劣化を抑制するものであれば良く、高速パルス方式によるプロジェクション溶接以外にも、レーザ溶接、摩擦圧接等を例示することができる。なお、接合部の疲労強度が不足する場合等では、溶接部の外周面を切削等で除去しても良い。
【００３４】
本発明では、複列の転がり軸受と等速自在継手を、実車での使用条件に合わせて自由に最適な仕様のものを組み合わせることができ、製品の信頼性を向上させることができ、かつ開発費や開発期間を大幅に短縮して製品のコストを下げることができる。
【００３５】
また、ハブ輪１の小径段部１ｂの端部に形成した加締部１６および外側継手部材１２の肩部１４は、表面に硬化層が形成されていない未焼入れ部であるから、溶接強度に影響を及ぼす有害な炭素が析出しておらず、溶接強度を一層高めることができる。なお、これら以外に、外側継手部材１２をＳＣＲ４３０等の肌焼き鋼で形成し、所定の部位に浸炭焼入れによる硬化層を形成すると共に、肩部１４を防浸炭、あるいは浸炭焼入れ後に浸炭層を切削にて除去すれば、溶接部位は低炭素量となって溶接強度を高めることができる。
【００３６】
図２は、本発明に係る駆動車輪用軸受装置の他の実施形態を示す縦断面図である。なお、前述した実施形態と異なるのは外側継手部材とハブ輪との接合部の構成のみで、その他同一部品同一部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００３７】
ハブ輪１’の外周には複列の転がり軸受２におけるアウトボード側の内側転走面１ａ、およびこの内側転走面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。ここで、加締部１６を形成する際に小径段部１ｂ’の内径が縮径して寸法バラツキが生じるため、小径段部１ｂ’の内径には大径部１７が形成されている。この大径部１７によって塑性変形により生じる縮径分を許容することができる。そして、ハブ輪１’の外周面には、シールランド部、内側転走面１ａおよび小径段部１ｂ’に亙って高周波誘導加熱による焼入れにより、表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層が形成されている。なお、小径段部１ｂ’のインボード側端部は鍛造後の素材表面硬さ２４ＨＲＣ以下の未焼入れ部としている。
【００３８】
外側継手部材１８は、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼で形成され、カップ部１３と、このカップ部１３の底部をなす肩部１９と、この肩部１９から軸方向に延びるガイド部２０とを備えている。このガイド部２０は、ハブ輪１’の小径段部１ｂ’の内径に内嵌され、ハブ輪１’と外側継手部材１８とを同心状に位置決め保持することができる。そして、外側継手部材１８のトラック溝（図示せず）には高周波誘導加熱による焼入れにより、表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層が形成されている。また、少なくとも肩部１９の端面１９ａは鍛造後の素材表面硬さ２４ＨＲＣ以下の未焼入れ部としている。
【００３９】
肩部１９の端面１９ａは、フラットに形成されると共に、加締部１６との衝合部には突出した予め接合部２１が形成されている。この接合前の接合部２１は、図３に拡大して示すように、同心円状に形成された複数の凸部２１ａと、この凸部２１ａ間に形成された複数の凹部２１ｂとからなる。なお、この凸部２１ａは複数でなく単一のものであっても良い。
【００４０】
本実施形態では、外側継手部材１８とハブ輪１’との接合には、高速パルス方式によるプロジェクション溶接が用いられている。この溶接は、０．００４秒から０．００８秒の極短時間で溶接されるため、接合部２１の近傍のシール１１や軸受内に封入したグリースの熱劣化を抑制することができ好適である。肩部１９の接合部２１は、図４に示すように凸部２１ａと加締部１６の端面１６ａが溶融して接合されると共に、このナゲット（溶融部）が凹部２１ｂに許容される。また、溶接条件を細部にわたって管理することにより、このナゲットのサイズを操作することも可能で、正確に、かつ強固な接合部２１を形成することができるので、溶接後のハブ輪１’と外側継手部材１８の位置関係のバラツキを極めて小さく抑制することができる。
【００４１】
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。
【００４２】
【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、ハブ輪と複列の転がり軸受と等速自在継手とをユニット化した駆動車輪用軸受装置であって、一端に車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の転がり軸受の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が形成されたハブ輪と、前記小径段部に外嵌され、前記複列の転がり軸受の他方の内側転走面が形成された内輪とからなる内方部材と、外周に車輪取付フランジを一体に有し、内周に前記内側転走面に対向する複列の外側転走面が形成された外方部材と、これら転走面間に収容された複列の転動体とを備えた複列の転がり軸受と、カップ部と、このカップ部の底部をなす肩部を有する外側継手部材とを備えた等速自在継手とからなる駆動車輪用軸受装置において、前記ハブ輪の小径段部の端部を径方向に塑性変形させ、その端面がフラットになるように加締部を形成し、この加締部で前記ハブ輪に対して前記内輪を軸方向に固定すると共に、前記外側継手部材の肩部の端面に環状の凹凸部からなる接合部を形成し、前記外側継手部材の肩部と前記ハブ輪の加締部を溶接により接合したので、第３世代のセルフリテイン構造からなる駆動車輪用軸受装置を提供することができ、予め設定した軸受部の負すきまを維持することができると共に、従来のような外側継手部材のステム部を省略することができ、軽量化を達成することができる。また、セレーションやねじ等の加工工程も不要となって低コスト化を実現することができる。
【００４３】
また、本発明に係る駆動車輪用軸受装置の製造方法は、ハブ輪と複列の転がり軸受と等速自在継手とをユニット化する駆動車輪用軸受装置の製造方法であって、一端に車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の転がり軸受の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が形成されたハブ輪と、前記小径段部に外嵌され、前記複列の転がり軸受の他方の内側転走面が形成された内輪とからなる内方部材と、外周に車輪取付フランジを一体に有し、内周に前記内側転走面に対向する複列の外側転走面が形成された外方部材と、これら転走面間に収容された複列の転動体とを備えた複列の転がり軸受と、カップ部と、このカップ部の底部をなす肩部を有する外側継手部材とを備えた等速自在継手とをユニット化する駆動車輪用軸受装置の製造方法において、前記ハブ輪の小径段部の端部を径方向に塑性変形させ、その端面がフラットになるように加締部を形成し、この加締部で前記ハブ輪に対して前記内輪を軸方向に固定すると共に、前記外側継手部材の肩部の端面に環状の凹凸部からなる接合部を形成し、前記外側継手部材と前記ハブ輪とを芯合わせした状態で衝合させ、高速パルス方式によるプロジェクション溶接により前記肩部と前記加締部を接合する方法を採用したので、極短時間で溶接されるため、接合部の近傍のシールや軸受内に封入したグリースの熱劣化を抑制することができる。接合部は、凸部と加締部の端面が溶融して接合されると共に、このナゲットが凹部に許容される。そして、溶接条件を細部にわたって管理することにより、このナゲットのサイズを操作することも可能で、正確に、かつ強固な接合部を形成することができるので、溶接後のハブ輪と外側継手部材の位置関係のバラツキを極めて小さく抑制することができる。したがって、複列の転がり軸受と等速自在継手を、実車での使用条件に合わせて自由に最適な仕様のものを組み合わせることができ、製品の信頼性を向上させることができ、かつ開発費や開発期間を大幅に短縮して製品のコストを下げることができる。
【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】本発明に係る駆動車輪用軸受装置の他の実施形態を示す縦断面図である。
【図３】同上、溶接前の要部拡大図である。
【図４】同上、溶接後の要部拡大図である。
【図５】従来の駆動車輪用軸受装置を示す縦断面図である。
【図６】従来の他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、１’・・・・・・・・・・・・ハブ輪
１ａ、５ａ・・・・・・・・・・・内側転走面
１ｂ、１ｂ’・・・・・・・・・・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・・・・・・・・・・・・・・ハブボルト
５・・・・・・・・・・・・・・・内輪
６・・・・・・・・・・・・・・・内方部材
７・・・・・・・・・・・・・・・外方部材
７ａ・・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
７ｂ・・・・・・・・・・・・・・外側転走面
８・・・・・・・・・・・・・・・転動体
９・・・・・・・・・・・・・・・保持器
１０、１１・・・・・・・・・・・シール
１２、１８・・・・・・・・・・・外側継手部材
１３・・・・・・・・・・・・・・カップ部
１３ａ・・・・・・・・・・・・・トラック溝
１４、１９・・・・・・・・・・・肩部
１４ａ、１６ａ、１９ａ・・・・・端面
１５・・・・・・・・・・・・・・エンドキャップ
１６・・・・・・・・・・・・・・加締部
１７・・・・・・・・・・・・・・大径部
２０・・・・・・・・・・・・・・ガイド部
２１・・・・・・・・・・・・・・接合部
２１ａ・・・・・・・・・・・・・凸部
２１ｂ・・・・・・・・・・・・・凹部
５１、７２・・・・・・・・・・・ハブ輪
５１ａ、５６ａ、７２ａ、７４ａ・内側転走面
５１ｂ・・・・・・・・・・・・・小径段部
５２、７０・・・・・・・・・・・複列の転がり軸受
５３・・・・・・・・・・・・・・等速自在継手
５４・・・・・・・・・・・・・・外側継手部材
５５、７３・・・・・・・・・・・外方部材
５５ａ、７３ａ・・・・・・・・・外側転走面
５５ｂ・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
５６、７４・・・・・・・・・・・内輪
５７、７５・・・・・・・・・・・転動体
５８・・・・・・・・・・・・・・シール
５９・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
６０、６６・・・・・・・・・・・セレーション
６１・・・・・・・・・・・・・・ハブボルト
６２・・・・・・・・・・・・・・加締部
６３・・・・・・・・・・・・・・カップ部
６４・・・・・・・・・・・・・・肩部
６５・・・・・・・・・・・・・・ステム部
６７・・・・・・・・・・・・・・雄ねじ
６８・・・・・・・・・・・・・・固定ナット
７１ａ、７２ｂ・・・・・・・・・円筒部
７１ｂ・・・・・・・・・・・・・雄ねじ
７２ｃ・・・・・・・・・・・・・雌ねじ
Claims (6)
- ハブ輪と複列の転がり軸受と等速自在継手とをユニット化した駆動車輪用軸受装置であって、一端に車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の転がり軸受の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が形成されたハブ輪と、前記小径段部に外嵌され、前記複列の転がり軸受の他方の内側転走面が形成された内輪とからなる内方部材と、外周に車輪取付フランジを一体に有し、内周に前記内側転走面に対向する複列の外側転走面が形成された外方部材と、これら転走面間に収容された複列の転動体とを備えた複列の転がり軸受と、カップ部と、このカップ部の底部をなす肩部を有する外側継手部材とを備えた等速自在継手とからなる駆動車輪用軸受装置において、
前記ハブ輪の小径段部の端部を径方向に塑性変形させ、その端面がフラットになるように加締部を形成し、この加締部で前記ハブ輪に対して前記内輪を軸方向に固定すると共に、前記外側継手部材の肩部の端面に環状の凹凸部からなる接合部を形成し、前記外側継手部材の肩部と前記ハブ輪の加締部を溶接により接合したことを特徴とする駆動車輪用軸受装置。 - 前記外側継手部材の肩部を中空に形成した請求項１に記載の駆動車輪用軸受装置。
- 前記小径段部の内径に、塑性変形による縮径分を許容するための大径部を形成すると共に、前記肩部から軸方向に延びるガイド部を突設し、このガイド部を前記小径段部の大径部を越えて内嵌した請求項１または２に記載の駆動車輪用軸受装置。
- 前記ハブ輪の外周面に、シールランド部、内側転走面および小径段部に亙って高周波誘導加熱による焼入れにより、表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層を形成すると共に、前記小径段部の端部を未焼入れ部とした請求項１乃至３いずれかに記載の駆動車輪用軸受装置。
- ハブ輪と複列の転がり軸受と等速自在継手とをユニット化する駆動車輪用軸受装置の製造方法であって、一端に車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の転がり軸受の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が形成されたハブ輪と、前記小径段部に外嵌され、前記複列の転がり軸受の他方の内側転走面が形成された内輪とからなる内方部材と、外周に車輪取付フランジを一体に有し、内周に前記内側転走面に対向する複列の外側転走面が形成された外方部材と、これら転走面間に収容された複列の転動体とを備えた複列の転がり軸受と、カップ部と、このカップ部の底部をなす肩部を有する外側継手部材とを備えた等速自在継手とをユニット化する駆動車輪用軸受装置の製造方法において、
前記ハブ輪の小径段部の端部を径方向に塑性変形させ、その端面がフラットになるように加締部を形成し、この加締部で前記ハブ輪に対して前記内輪を軸方向に固定すると共に、前記外側継手部材の肩部の端面に環状の凹凸部からなる接合部を形成し、前記外側継手部材と前記ハブ輪とを芯合わせした状態で衝合させ、高速パルス方式によるプロジェクション溶接により前記肩部と前記加締部を接合したことを特徴とする駆動車輪用軸受装置の製造方法。 - 前記外側継手部材を肌焼き鋼で形成し、浸炭焼入れによりその表面に所定の硬化層を形成すると共に、少なくとも前記肩部に、防浸炭あるいは浸炭焼入れ後に浸炭層を除去して非硬化層を形成した請求項５に記載の駆動車輪用軸受装置の製造方法。
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