JP4152863B2 - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Description

この発明は、自動車等における車輪用軸受装置に関し、特に車輪を駆動・非駆動に切替えるクラッチ機能を有する車輪用軸受装置に関する。

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の従来例を図４に示す。この車輪用軸受装置は、車体側に取付けられる外方部材３１と、この外方部材３１の内周の複列の軌道面３１ａに対向する軌道面３２ａを有する内方部材３２と、対向する軌道面３１ａ、３２ａ間に介在した複列の転動体３３とからなる。内方部材３２は、車輪取付用のフランジ３４ａを有するハブ輪３４と、このハブ輪３４の外周に軸方向に並んで嵌合する２つの内輪３５，３６とで構成され、各内輪３５，３６はその外周に各列の軌道面３２ａを有する。

ハブ輪３４の内周には、駆動軸となる等速ジョイント外輪（図示せず）の軸部が、軸受３８，３９を介して回転自在に支持される。ハブ輪３４のインボード側端の外周にはリングギヤ４０がスプライン状部４０ｂで、相対回転が生じないように嵌合されており、等速ジョイント外輪の軸部大径部外周に形成されたギヤ部４２に噛み合うスライドギヤ４３が軸方向にスライドすることにより、このスライドギヤ４３を介してハブ輪３４のリングギヤ４０と等速ジョイント外輪のギヤ部４２とが選択的に連結される。すなわち、連結時には等速ジョイント外輪がハブ輪３４と一体となって、等速ジョイントの回転トルクがハブ輪を介して車輪に伝達される。したがって、ハブ輪３４に取付けられる車輪が駆動輪となる。また、非連結時には等速ジョイント外輪に対してハブ輪３４は回転自在となって、ハブ輪３４に取付けられる車輪は従動輪となる。
このように車輪用軸受装置にクラッチ機能を持たせた場合、エンジンに近い部分にクラッチを設けたものに比べて、従動輪とした場合における車輪の回転が駆動伝達系の余分な箇所まで伝わらず、燃費が優れたものとなる。
米国特許第５９８４４２２号明細書

上記構成の車輪用軸受装置では、リングギヤ４０がインボード側の内輪３６の幅面とハブ輪３４のインボード側端の加締部３４ｃとで挟まれて軸方向に固定されているが、リングギヤ４０に等速ジョイントからの駆動力が負荷されるとハブ輪３４が捩じれ、内輪３６とリングギヤ４０とが相互に微小に動いて両部材４０，３６の接触面に摩耗が生じる恐れがある。この摩耗が生じると、内輪３６をクランプする軸力が無くなり、軸受予圧が減少してガタが発生する。また、急発進時には、内輪３６とリングギヤ４０との接触面にスティックスリップが生じ、かん高い異音が発生することがある。

この発明の目的は、駆動切替え用のギヤを有しながら、内方部材の内輪幅面でのフレッティング摩耗や、軸受ガタの発生を防止でき、急発進時に発生するスティックスリップ音も防止できる車輪用軸受装置を提供することである。

この発明の車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面を有する外方部材と、これら軌道面に対向する軌道面を有する内方部材と、対向する軌道面間に介在した複列の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置において、上記内方部材は、外周に車輪取付用のフランジを有するハブ輪の外周に、上記複列の軌道面のうちのインボード側の軌道面を形成した内輪を有し、この内輪のインボード側端の外周をギヤ部に形成し、かつ内周にスプライン状部を形成し、上記ハブ輪のインボード側端の外周にスプライン状部を形成して内輪のスプライン状部と噛み合わせたことを特徴とする。上記スプライン状部は、例えばセレーションであっても良い。
この構成によると、内輪の外周にギヤ部を形成し、内輪をスプライン状部でハブ輪に噛み合わせたため、上記ギヤ部から内方部材に回転を伝達することができ、上記ギヤ部を駆動切替えのための噛み合いクラッチの構成部分として利用することができる。また、専用のリングギヤを設けたものと異なり、内輪に一体にギヤ部を設けたため、内輪の幅面にフレッティング摩耗が生じることがない。そのため、内輪をハブ輪にクランプする軸力の低下が生じず、軸受ガタの発生を防止できる。また急発進時に従来例のように内輪からスティックスリップ音が発生することも防止できる。

この発明において、上記内方部材は、外周に車輪取付用のフランジを有するハブ輪の外周に、アウトボード側の軌道面を形成した内輪を嵌合させ、インボード側の内輪に上記ギヤ部およびスプライン状部を形成したものとしても良い。すなわち、第２世代、または第１世代型の車輪用軸受装置であっても良い。
また、上記内方部材は、外周に車輪取付用のフランジを有するハブ輪のインボード側端の外周に、上記複列の軌道面のうちのアウトボード側の軌道面をハブ輪に直接形成したものであっても良い。すなわち、第３世代型の車輪用軸受装置であっても良い。
この発明の上記各構成ものにおいて、上記転動体は、ボールの他に、例えば円すいころであっても良い。

この発明において、上記ハブ輪のインボード側端の外周に、内輪のインボード側の幅面を押し付けるフランジ状の加締部を設け、この加締部により内輪をハブ輪に対して軸方向に固定しても良い。
加締部で内輪をハブ輪に固定する構成は、内輪を簡単な構成，作業で固定できる反面、ナット固定に比べると、軸方向の締め付けの確実性に劣るが、このような簡素な加締部を用いても、この発明の内輪にギヤを設けた構成であると、内輪幅面でのフレッティング摩耗や、軸受ガタの発生等が防止される。

この発明における上記各構成において、上記内輪の材質を、炭素含有量が０．３〜０．８％の炭素鋼、浸炭鋼、または軸受鋼であって、軌道面、幅面、内径面、ギヤ部、およびスプライン状部の表面に硬化層を設け、またはずぶ焼入れを施すことで、表面硬さを５８ＨＲＣ以上としても良い。
内輪の軌道面の表面硬さを５８ＨＲＣ以上と硬くすることで、転動寿命が向上する。また、ギヤ部やスプライン状部は、ギヤ部から入力される駆動を伝達する部位であって、接触圧が高く作用し、内輪における他の各表面部分においても、内輪のギヤ部に駆動力が負荷されてハブ輪が捩じれることにより、ハブ輪に対して内輪に微小な動きが起き、強い接触圧で擦れ合うことになる。このようなハブ輪に捩じれ等が生じても、各部の表面硬さが５８ＨＲＣ以上と高くされているため、内輪の摩耗を小さく抑えることができ、軸受ガタの発生をより確実に防止できる。

また、この発明における上記各構成の場合に、上記ハブ輪のインボード側端の外周に、内輪のインボード側の幅面を押し付けるフランジ状の加締部を設け、この加締部により内輪をハブ輪に対して軸方向に固定し、ハブ輪の材質を、炭素含有量が０．３〜０．８％の炭素鋼、浸炭鋼、または軸受鋼とし、フランジの基部からインボード側端のスプライン状部までの部分に表面硬さが５８ＨＲＣ以上の硬化層を設け、上記加締部は硬化層の未形成部分として母材硬さを２５ＨＲＣ以下としても良い。
ハブ輪においても、そのフランジの基部からインボード側端のスプライン状部までの部分の表面硬さを５８ＨＲＣ以上と硬くすることで、接触に対する摩耗や、剛性向上の面で好ましい。上記加締部は、２５ＨＲＣ以下と柔らかいことが、加締作業の容易性や、加締時の亀裂防止等のために好ましい。

この発明の車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面を有する外方部材と、これら軌道面に対向する軌道面を有する内方部材と、対向する軌道面間に介在した複列の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置において、上記内方部材が、外周に車輪取付用のフランジを有するハブ輪の外周に、上記複列の軌道面のうちのインボード側の軌道面を形成した内輪を有し、この内輪のインボード側端の外周をギヤ部に形成し、かつ内周にスプライン状部を形成し、上記ハブ輪のインボード側端の外周にスプライン状部を形成して上記内輪のスプライン状部とかみ合わせたため、駆動切替え用のギヤを有しながら、内方部材の内輪幅面でのフレッティング摩耗や、軸受ガタの発生を防止でき、急発進時に発生するスティックスリップ音も防止することができる。

この発明の第１の実施形態を図１と共に説明する。なお、この明細書において、車輪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といい、車両の中央寄りとなる側をインボード側という。この実施形態の車輪用軸受装置は、車輪を駆動・非駆動に切り替えるクラッチ機能のためのギヤ付きのものであって、第２世代に分類されるものである。この車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面１ａを有する外方部材１と、これら軌道面１ａにそれぞれ対向する軌道面２ａを有する内方部材２と、これら複列の軌道面１ａ，２ａ間に介在した複列の転動体３とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する。転動体３は円すいころからなり、各列毎に保持器７で保持されている。軌道面１ａ，２ａは、接触角が背面合わせとなるように形成されている。外方部材１は固定側の部材となるものであって、外周に車体取付フランジ１ｂを有する一体の部材である。内方部材２は回転側の部材となるものであって、外周のアウトボード側端に車輪取付フランジ４ａを有するハブ輪４と、このハブ輪４の外周に軸方向に並べて嵌合された２個の内輪５，６とを有する。これら内輪５，６の外周には、上記各列の軌道面２ａが形成されている。ハブ輪４の車輪取付フランジ４ａには、車輪（図示せず）がボルト１８で取付けられる。ハブ輪４の内周には、等速ジョイント外輪（図示せず）の軸部が軸受８，９を介して回転自在に支持される。内外の部材２，１間に形成される環状空間の両端は一対のシール部材１０，１１で密封されている。

ハブ輪４の外周の２個の内輪５，６のうち、インボード側の内輪６は、インボード側端の外周がギヤ部６ａに形成され、かつ内周のインボード側端の部分にスプライン状部６ｂが形成されている。ハブ輪４のインボード側端の外周にはスプライン状部４ｂが形成され、このスプライン状部４ｂに上記内輪６のスプライン状部６ｂが噛み合わされる。ハブ輪４のインボード側端は、内輪６の幅面を押し付けるフランジ状の加締部４ｃとされ、この加締部４ｃにより内輪６がハブ輪４に対して軸方向に締め付け固定される。内輪６のギヤ部６ａには、等速ジョイント外輪の軸部大径部に形成されたギヤ部１２と噛み合うリング状のスライドギヤ１３が、軸方向へのスライドによって選択的に噛み合う。スライドギヤ１３を介して、内輪６のギヤ部６ａと等速ジョイント外輪のギヤ部１２とが連結された状態で、駆動力が等速ジョイント外輪から内輪６およびハブ輪４を介して車輪に伝達される。すなわち、このときハブ輪４に支持される車輪は駆動輪となる。スライドギヤ１３が内輪６のギヤ部６ａに噛み合わない状態では、駆動力が車輪に伝達されず、このときハブ輪４に支持される車輪は従動輪となる。

ハブ輪４の外周の２個の内輪５，６のうち、アウトボード側の内輪５のインボード側端の外周には、環状のパルサリング１４が装着され、外方部材１には上記パルサリング１４に対峙する回転センサ１５が外周から内周に貫通して設置されている。パルサリング１４は、例えば円周方向に並べて磁極Ｎ，Ｓを設けた多極磁石からなる。回転センサ１５はホール素子等からなり、内方部材２の回転に伴うパルサリング１４の磁極変化を検出してセンサ信号として出力する。

内輪５，６およびハブ輪４の材質は、いずれも、炭素含有量が０．３〜０．８％の炭素鋼、浸炭鋼、または軸受鋼とされる。特に、インボード側の内輪６は、その軌道面２ａ、幅面、内径面、ギヤ部６ａ、およびスプライン状部６ｂの表面に硬化層１６が設けられ、これにより表面硬さが５８ＨＲＣ以上とされている。硬化層１６を設けるのに代えて、ずぶ焼入れを施して、表面硬さを５８ＨＲＣ以上としても良い。また、ハブ輪４における車輪取付フランジ４ａの基部からインボード側端のスプライン状部４ｂまでの部分にも、表面硬さが５８ＨＲＣ以上の硬化層１７が設けられている。ハブ輪４の加締部４ｃは、硬化層１７の未形成部分とし、その母材の硬さは２５ＨＲＣ以下とされている。

この構成の車輪用軸受装置によると、ハブ輪４の外周にスプライン嵌合される内輪６のインボード側端の外周に、等速ジョイント外輪のギヤ部１２に噛み合うスライドギヤ１３と噛合可能なギヤ部６ａを形成しているので、ギヤ部６ａへのスライドギヤ１３の噛み合いの有無により、クラッチ機能を持たせることができる。また、このギヤ部６ａは、内輪６に一体に設けているため、従来の内輪の幅面にリングギヤが接するものと異なり、フレッティング摩耗が生じることがない。このため、内輪６をハブ輪４にクランプする軸力を十分に確保できて軸受ガタの発生を防止できる。また、急発進時に従来例のように内輪６からスティックスリップ音が発生するのも防止できる。

内輪６は、ハブ輪４に対して加締部４ｃにより固定しているが、このような簡素な固定構造であっても、内輪６にギヤ部６ａを一体に設けているため、ギヤ部６ａの負荷にかかわらず、内輪６の確実な固定が行える。

内輪６は、その材質を、炭素含有量が０．３〜０．８％の炭素鋼、浸炭鋼、または軸受鋼とし、軌道面２ａ、幅面、内径面、ギヤ部６ａ、およびスプライン状部６ｂの表面に硬化層１６を設けるか、またはずぶ焼入れを施することで、表面硬さを５８ＨＲＣとしているので、転動寿命および各部の耐摩耗性の面で優れたものとなる。すなわち、軌道面２ａにおける転動寿命に優れ、また内輪６のギヤ部６ａに駆動力が負荷されてハブ輪４が捩じれることにより内輪６に微小な動きが起きても、内輪６の摩耗が小さく抑えられ、軸受ガタの発生をより確実に防止できる。

また、ハブ輪４の材質も、炭素含有量が０．３〜０．８％の炭素鋼、浸炭鋼、または軸受鋼とし、車輪取付フランジ４ａの基部からインボード側端のスプライン状部４ｂまでの部分に表面硬さが５８ＨＲＣ以上の硬化層１７を設けているので、内輪５，６の微小な動きに起因するハブ輪４の摩耗も抑えることができ、軸受ガタの発生をより確実に防止できる。ハブ輪４の加締部４ｃは硬化層１７の未形成部分としているので、ハブ輪４のインボード側端を加締めて加締部４ｃとする処理を容易に行うことができる。

図２はこの発明の第２の実施形態を示す。この車輪用軸受装置は第３世代に分類されるものである。この実施形態の場合、図１に示す第１の実施形態において、２つの内輪５，６のうちアウトボード側の内輪５が省略されて、内方部材２はハブ輪４と内輪６とで構成される。内方部材２のアウトボード側の軌道面２ａは、ハブ輪４の外周に直接形成し、インボード側の軌道面２ａは内輪６の外周にそれぞれ形成される。その他の構成，効果は第１の実施形態の場合と同じである。

なお、上記各実施形態では、ハブ輪４に対してインボード側の内輪６を軸方向に固定するのに、ハブ輪４の外周のインボード側端に設けた加締部４ｃを内輪６の幅面に押し付けているが、これに代えて図３に示すように、ハブ輪４の外周のインボード側端に形成した雄ねじ部１９にナット２０を螺合させ、このナット２０の締め付けにより、内輪６をハブ輪４に軸方向に固定しても良い。

この発明の第１の実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。 この発明の第２の実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。 ハブ輪に対する内輪の軸方向の固定構造の他の例を示す部分断面図である。 従来例の断面図である。

符号の説明

１…外方部材
２…内方部材
１ａ，２ａ…軌道面
３…転動体
４…ハブ輪
４ａ…車輪取付フランジ
４ｂ…スプライン状部
４ｃ…加締部
５，６…内輪
６ａ…ギヤ部
６ｂ…スプライン状部
１６，１７…硬化層

Claims (7)

1. 内周に複列の軌道面を有する外方部材と、これら軌道面に対向する軌道面を有する内方部材と、対向する軌道面間に介在した複列の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置において、
   上記内方部材は、外周に車輪取付用のフランジを有するハブ輪の外周に、上記複列の軌道面のうちのインボード側の軌道面を形成した内輪を有し、この内輪のインボード側端の外周をギヤ部に形成し、かつ内周にスプライン状部を形成し、上記ハブ輪のインボード側端の外周にスプライン状部を形成して上記内輪のスプライン状部と噛み合わせたことを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 請求項１において、上記内方部材は、外周に車輪取付用のフランジを有するハブ輪の外周に、アウトボード側の軌道面を形成した内輪を嵌合させ、インボード側の内輪に上記ギヤ部およびスプライン状部を形成した車輪用軸受装置。
3. 請求項１において、上記内方部材は、外周に車輪取付用のフランジを有するハブ輪のインボード側端の外周に、上記複列の軌道面のうちのアウトボード側の軌道面をハブ輪に直接形成したものである車輪用軸受装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかにおいて、上記ハブ輪のインボード側端の外周に、内輪のインボード側の幅面を押し付けるフランジ状の加締部を設け、この加締部により内輪をハブ輪に対して軸方向に固定した車輪用軸受装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかにおいて、上記転動体が円すいころである車輪用軸受装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれかにおいて、上記内輪の材質を、炭素含有量が０．３〜０．８％の炭素鋼、浸炭鋼、または軸受鋼であって、軌道面、幅面、内径面、ギヤ部、およびスプライン状部の表面に硬化層を設け、またはずぶ焼入れを施すことで、表面硬さを５８ＨＲＣ以上とした車輪用軸受装置。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれかにおいて、上記ハブ輪のインボード側端の外周に、内輪のインボード側の幅面を押し付けるフランジ状の加締部を設け、この加締部により内輪をハブ輪に対して軸方向に固定し、ハブ輪の材質を、炭素含有量が０．３〜０．８％の炭素鋼、浸炭鋼、または軸受鋼とし、フランジの基部からインボード側端のスプライン状部までの部分に表面硬さが５８ＨＲＣ以上の硬化層を設け、上記加締部は硬化層の未形成部分として母材硬さを２５ＨＲＣ以下とした車輪用軸受装置。

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