JP4157323B2 - Drive wheel bearing device - Google Patents
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- F16D2003/22326—Attachments to the outer joint member, i.e. attachments to the exterior of the outer joint member or to the shaft of the outer joint member
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ための駆動車輪用軸受装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、自動車の懸架装置に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置は、燃費向上のための軽量化が進んでいる。特に、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車輪用軸受装置においては、さらに操縦安定性のため、剛性アップを図るユニット化が急速に進んでいる。
【0003】
従来の駆動車輪用軸受装置は、図7に示すように、ハブ輪50と複列の転がり軸受60と等速自在継手70とをユニット化して構成している。複列の内側転走面のうち一方の内側転走面51をハブ輪50の外周に形成し、他方の内側転走面72を等速自在継手70の外側継手部材71の外周にそれぞれ形成している。ハブ輪50は、円筒部52の一端部に車輪(図示せず)を取り付けるための車輪取付フランジ53を一体に有し、この車輪取付フランジ53の円周等配位置には車輪を固定するためのハブボルト54を植設している。円筒部52の車輪取付フランジ寄りの外周に前記内側転走面51を形成している。
【0004】
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73と、このマウス部73の底部をなす肩部74と、この肩部74から軸方向に延びるステム部75を有し、マウス部73の内周には軸方向に延びる曲線状のトラック溝76を形成すると共に、肩部74の外周に前記内側転走面72を形成している。この肩部74にハブ輪50の円筒部52の端面を突合せた状態で、ステム部75をハブ輪50の円筒部52に内嵌している。このようにハブ輪50と外側継手部材71との軸方向の位置決めをすることにより、内側転走面51、72の溝ピッチを規定し、軸受内部すきまを設定している。また、ステム部75は、マウス部73と連通した貫通孔77を設けることにより中空としている。このため、マウス部73に充填した潤滑グリースの漏洩を防止するため、貫通孔77のマウス部73側端部にはエンドプレート78を装着している。
【0005】
複列の転がり軸受60は、外方部材61と複列の転動体62を備えている。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63を一体に有し、内周には複列の外側転走面64、64を形成している。これら外側転走面64、64と、これに対向するハブ輪50の内側転走面51、および外側継手部材71の内側転走面72間に、保持器65、65によって複列の転動体62、62を転動自在に保持している。また、外方部材61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。
【0006】
ハブ輪50の内径には硬化させた凹凸部55を形成し、ステム部75の嵌合部75bを拡径することにより、この嵌合部75bを凹凸部55に食い込ませ、外側継手部材71とハブ輪50とを一体に塑性結合している。このような拡径をプレス加工により行う場合、図8に示すように、ステム部75をハブ輪50の円筒部52に内嵌した後、受け部材80によりハブ輪50の車輪取付フランジ53の側面を支持すると共に、ハブ輪50の外径部を拘束した状態で、加締治具(ポンチ)81を貫通孔77に押し込むことにより拡径させる。この加締治具81は、ステム部75の貫通孔77の内径よりも僅かに大径に形成した大径部81aを有している(特願2001−50846号参照)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
駆動車輪用軸受装置において、車両旋回時、装置に曲げモーメント荷重が負荷された場合、車輪取付フランジ53側(アウトボード側)の荷重は塑性結合部で受けることになる。この塑性結合部を含む外側継手部材71のステム部75が曲げられ、繰返し応力が発生する。こうした回転曲げ外力が作用する条件下で、塑性結合部に充分な強度を確保する必要がある。一方、この塑性結合部に充分な強度がある場合は、ステム部75に形成した小径段部75aと嵌合部75bの繋ぎ部Aが最弱部となり疲労破損する恐れがある。これは切欠き効果による応力集中が発生するためで、繋ぎ部Aの強度アップを図る必要があった。
【0008】
ここで、装置のサイズを変更せずにステム部75の肉厚を厚くすることによって強度を増大させようとすると、貫通孔77の径が小さくなってプレス加工に支障を来たすだけでなく、装置の軽量化を阻害することになり強度アップには限界がある。また、ステム部75の外径を上げて強度を増大させるには、転がり軸受の負荷容量不足等、レイアウト上の制約があり困難な場合が多い。
【0009】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、軽量・コンパクト化を達成すると共に、大きなモーメント荷重が装置に作用しても塑性結合部が充分な強度を有し、かつステム部の強度アップが図れ、耐久性のある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、一端に車輪取付フランジを一体に有する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であって、別体の内輪を前記ハブ輪の円筒部に圧入し、このハブ輪に前記等速自在継手の外側継手部材に形成したステム部を内嵌すると共に、前記ハブ輪の内径に硬化させた凹凸部を形成し、前記ステム部に形成した嵌合部を拡径させて前記凹凸部に食い込ませることにより、前記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、前記凹凸部を周方向溝と軸方向溝を略直交させた交叉溝で構成し、前記周方向溝の縦断面における凸部の先端角度が略90度で、かつアウトボード側の傾斜角が鋭角となる非対称形状に形成した構成を採用した。
【0011】
このように、1〜3世代の駆動車輪用軸受装置において、車両旋回時、装置に曲げモーメント荷重が負荷され、塑性結合部を含む外側継手部材のステム部が曲げられ、繰返し応力が発生しても、凹凸部に嵌合部を充分食い込ませることできると共に、引抜き方向の凸部のせん断面積を大きくして引抜き耐力等の静的結合力を増大させると共に、塑性結合部の疲労寿命を向上させることができる。
【0012】
また、請求項2に記載の発明は、一端に車輪取付フランジを一体に有する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であって、前記複列の転がり軸受の一方の内側転走面を前記ハブ輪の外周に、他方の内側転走面を前記等速自在継手の外側継手部材の外周にそれぞれ形成し、前記ハブ輪に前記外側継手部材に形成したステム部を内嵌すると共に、前記ハブ輪の内径に硬化させた凹凸部を形成し、前記ステム部に形成した嵌合部を拡径させて前記凹凸部に食い込ませることにより、前記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、前記凹凸部を周方向溝と軸方向溝を略直交させた交叉溝で構成し、前記周方向溝の縦断面における凸部の先端角度が略90度で、かつアウトボード側の傾斜角が鋭角となる非対称形状に形成した構成を採用した。
【0013】
このような4世代の駆動車輪用軸受装置において、さらなる軽量・コンパクト化を達成すると共に、大きなモーメント荷重が装置に作用しても塑性結合部が充分な強度を有し、かつステム部の強度アップが図れ、耐久性のある駆動車輪用軸受装置を提供することができる。
【0014】
さらに、請求項3に記載の発明のように、前記軸方向溝の横断面における凸部の先端角度を略90度に形成すれば、嵌合部の凹凸部への食い込み量が充分確保でき、塑性結合部のトルク伝達能力等の静的結合力と疲労寿命を向上させることができる。
【0015】
また、請求項4に記載の発明のように、前記ステム部に形成した小径段部から嵌合部への立上げ部の表面に圧縮残留応力を付与することにより、装置に回転曲げ外力が作用する条件下で、塑性結合部に充分強度がある場合、繰返し応力に対し最弱部となる小径段部と嵌合部との繋ぎ部の耐久性を向上させることができる。
【0016】
また、請求項5に記載の発明のように、前記圧縮残留応力を、高周波焼入れによる所定の硬化層を形成することにより付与すれば、ステム部における最弱部の強度アップを図ることができ、ステム部の耐久性を向上させることができる。
【0017】
好ましくは、請求項6に記載の発明のように、前記硬化層の終縁部の表面硬さを焼戻しにより30〜45HRCの範囲に設定すれば、ステム部の強度アップと共に、嵌合部を拡径させた時の塑性変形に伴うクラックを防止することができる。
【0018】
また、請求項7に記載の発明のように、前記嵌合部の立上げ部の表面に、ローラバニッシュまたはショットピーニングにより圧縮残留応力を形成すれば、立上げ部に応力が集中しても強度アップを図ることができ、疲労寿命を向上させることができる。
【0019】
好ましくは、請求項7に記載の発明のように、前記圧縮残留応力を100MPa以上とすれば、材料の疲労限に対して充分効果が見込める。
【0020】
【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装置の第1の実施形態を示す縦断面図である。
【0021】
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。
【0022】
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、円周等配に車輪固定用のハブボルトを植設している。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の範囲に硬化層を形成している。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。
【0023】
なお、凹凸部5は、図2に示すような複数列の溝を略直交させた形状を例示することができる。(a)は互いに傾斜した螺旋溝6で、(b)は軸方向溝と独立した環状溝との交叉溝6’でアヤメローレット状を形成することができる。また、凹凸部5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。
【0024】
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とからなる。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と後述する等速自在継手3の外側継手部材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の外周にそれぞれ一体に形成している。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10、10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11a、11b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。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。
【0025】
等速自在継手3は外側継手部材14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ステム部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。
【0026】
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のステム部17に小径段部17aと嵌合部17bを形成している。ハブ輪1に形成したインロウ部1bをこの小径段部17aに圧入し、インロウ部1bの端面19を外側継手部材14の肩部16に突合せる。次にハブ輪1の内径に嵌合したステム部17の嵌合部17b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とを一体に塑性結合させる。これにより、この塑性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。
【0027】
ここで、ハブ輪1の内径に形成した凹凸部5において、図3は、前述した交叉溝6’のうち、旋削等で形成した複数の独立した環状溝12の断面形状を示す。(a)に示すように、凸部12aの先端角度2βを鋭角にすれば、拡径時の食い込み量が増し、ハブ輪1とステム部17の嵌合部17bの抜け耐力等、静的結合力は強固となる。しかし、一方、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1と外側継手部材14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。こうした繰返し応力が作用した場合、せん断力を受ける凸部12aの断面積が減少するため、個々の凸部12aの疲労寿命は低下して好ましくない。逆に、凸部12aの先端角度を鈍角にすれば、拡径時の食い込み量が減り、静的結合力が低下して好ましくない。したがって、(b)に示すように、凸部12aの先端角度2αは、バランス的に90度前後に設定することが望ましい。
【0028】
図3(c)は、凸部12aの先端角度(β+γ)を90度に設定すると共に、アウトボード側の傾斜角βを30度、一方、インボード側の傾斜角γを60度とし、β<γに設定している。このように、アウトボード側の傾斜角βを立て、非対称形状とすることにより、引抜き方向の凸部12aのせん断面積を大きくして引抜き耐力等の静的結合力を増大させると共に、塑性結合部の疲労寿命を向上させることができる。
【0029】
また、図4は、交叉溝6’のうち、ブローチ加工等で形成した複数の軸方向溝13の断面形状を示す。(a)に示すように、凸部13aの先端角度2βを鋭角にすれば、拡径時の食い込み量が増し、ステム部17からハブ輪1へのトルク伝達能力等、静的結合力が強固になる。しかし、一方、前述した環状溝12と同様、繰返し応力が作用した場合、せん断力を受ける凸部13aの断面積が減少するため、個々の凸部13aの疲労寿命は低下して好ましくない。逆に、(b)に示すように、凸部13aの先端角度2γを鈍角にすれば、拡径時の食い込み量が減り、静的結合力が低下して好ましくない。したがって、(c)に示すように、凸部13aの先端角度2αは、バランス的に90度前後に設定することが望ましい。
【0030】
図4(d)は、凸部13aを、先端角度2αからなる凸部13bと先端角度(β+γ)からなる非対称形状の凸部13cとで構成している。ここで、傾斜角βを30度、傾斜角γを60度とし、β<γに設定すると共に、隣合う凸部13cを対称に配置し、これら凸部13cの両側にそれぞれ凸部13bを設けることにより、円周全体の対称性は損なわない。したがって、回転方向により塑性結合部の強度は変わらず、位相における強度バランスは安定している。このように、軸方向溝13の凸部13aを、先端角度が略90度で、かつ傾斜角が異なる非対称形状と等角形状とで構成することにより、凸部13aの先端角度2αが等角のものと同等のトルク伝達能力等の静的結合力と疲労寿命を確保することができる。
【0031】
外側継手部材14は、S53C等の炭素0.40〜0.60wt%を含む中炭素鋼、あるいは、SCR430等の肌焼き鋼で形成している。ここで、図5(a)に示すように、シール11bが摺接するシールランド部から転走面14a、およびステム部17の小径段部17aに亙って表面に硬化層18を形成している。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。
【0032】
さらに回転曲げ外力が作用する条件下で、塑性結合部に充分強度がある場合、本出願人が実施した耐久試験等では、ステム部17に形成した小径段部17aと嵌合部17bの繋ぎ部が最弱部となり疲労破損することが検証されている。これは切欠き効果による応力集中が発生するためで、ステム部17のさらなる耐久性向上のためには繋ぎ部の強度アップを図る必要がある。本実施例では、図5(a)の上半分に示すように、硬化層18(クロスハッチングで示す)の範囲を、従来のように小径段部17aの略中央で止めることなく、小径段部17aと嵌合部17bの繋ぎ部まで延長している。
【0033】
図5(b)は、小径段部17aと嵌合部17bの繋ぎ部を示す要部拡大図であるが、硬化層18の範囲を小径段部17aから嵌合部17bへの立上げ部(テーパ部)20で止めている。こうした硬化層18の範囲を最弱部となる繋ぎ部まで延長することにより、硬化による疲労限自体の上昇が見込め、繰返し応力に対して充分な耐久性を発揮することができる。
【0034】
また、図5(c)は、立上げ部20を越え、環状溝12の最初の凸部12aまで硬化層18を形成している。装置に回転曲げ外力が作用する条件下で、塑性結合部に充分強度がある場合、小径段部17aと嵌合部17bの繋ぎ部が曲げ応力の起点となるため、少なくとも最初の凸部12aまで所定の硬化層18を形成することによって、さらに耐久性向上を図れることが判った。ここで、この硬化層18の終縁部18aは、拡径時に環状溝12の凸部12aに食い込み、その表面硬さがバラツキ、ムラがあるとクラック等を発生する恐れがあって好ましくない。したがって終縁部18aの焼入れ後、中周波焼戻し等を行なって表面硬さを30〜45HRCの範囲に規制している。本実施例では、高周波誘導加熱による焼入れ時に、銅合金やアルミニウム合金等、熱誘導性の良いコンセントリングを終縁部18aに配設し、硬化層範囲と表面硬さの公差範囲を規制している。さらに、中空のステム部17に冷却水を流す、所謂通水冷却法を併用しても効果的である。
【0035】
なお、外側継手部材14のシールランド部から転走面14a、およびステム部17の小径段部17a、および小径段部17aから嵌合部17bへの立上げ部20に亙って連続的に形成した硬化層18に限らず、図5(a)の下半分に示すように、硬化層18の範囲を、外側継手部材14のシールランド部、転走面14aから小径段部17aの略中央部で止め、さらに小径段部17aから嵌合部17bへの立上げ部20に不連続的な硬化層18を形成するようにしても良い。
【0036】
また、硬化層18の範囲を、外側継手部材14のシールランド部、転走面14aから小径段部17aの略中央部で止め、さらに小径段部17aから嵌合部17bへの立上げ部20の表面に、ローラバニッシュやショットピーニング法により、圧縮残留応力を形成するようにしても良い。したがって、繰返し曲げ応力により発生する表面の引張応力に対し、付与された少なくとも100MPaの圧縮残留応力が効果的に作用し、耐久性の向上が図れる。
【0037】
21は、中空状の外側継手部材14の内径に装着したエンドプレートで、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。
【0038】
図6は本発明に係る駆動車輪用軸受装置の第2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同一部位、同一部品には同一符号を付け、その詳細な説明を省略する。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’とをユニット化した第3世代構造をなしている。
【0039】
ハブ輪1’は、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、この車輪取付フランジ4の円周等配位置には車輪を固定するためのハブボルト(図示せず)を植設している。ハブ輪1’の外周にはアウトボード側の内側転走面1aとインロウ部22を形成している。このインロウ部22に別体の内輪23を圧入し、後述する外側継手部材14’の肩部16’と突合せ状態で組立てる。
【0040】
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を備えている。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’と別体の内輪23を指し、これら外方部材7の外側転走面7b、7bに対向する複列の内側転走面1a、23aをハブ輪1と内輪23の外周にそれぞれ一体形成している。また、それぞれの転走面7b、1aと7b、23a間には、保持器10によって転動自在に保持した複列の転動体9、9を収容している。
【0041】
ハブ輪1’は、S53C等の炭素0.40〜0.60wt%を含む中炭素鋼で形成している。このハブ輪1’は、シール11aが摺接するシールランド部から内側転走面1a、およびインロウ部22に亙り、高周波焼入れによって表面を硬化処理している。一方、内輪23は、炭素0.95〜1.10wt%からなる高炭素クロム軸受鋼で形成し、芯部まで焼入れ硬化させている。
【0042】
等速自在継手3’の外側継手部材14’は、カップ状をなすマウス部15と、このマウス部15の底部になる肩部16’と、この肩部16’から軸方向に延びるステム部17’とからなっている。ステム部17’はハブ輪1のインロウ部22を圧入する小径段部17a’と嵌合部17bからなり、この嵌合部17bはアウトボード側に開口した中空状に形成している。
【0043】
また、外側継手部材14’は、S53C等の炭素0.40〜0.60wt%を含む中炭素鋼からなる。また、前述した第1の実施形態と同様、マウス部15の内周に形成した軸方向曲線状に延びるトラック溝15aと、肩部16’からステム部17’の小径段部17a’、および小径段部17aから嵌合部17bへの立上げ部20’の表面に高周波焼入れによる硬化層を形成している。なお、嵌合部17b’は未焼入れで生のままとしている。
【0044】
ハブ輪1’のアウトボード側内径に硬化させた凹凸部5を形成し、ステム部17’の嵌合部17b’を拡径させて食い込ませ、ハブ輪1’と外側継手部材14’を一体に塑性結合している。なお、凹凸部5の交叉溝形状については、前述した第1の実施形態と同様のためその説明を省略する。
【0045】
なお、本実施形態では、第3、4世代構造を例示したが、これに限らず、装置のアウトボード側にハブ輪と外側継手部材の塑性結合部を有する構造であれば、従来の第1、2世代構造であっても良い。すなわち、それぞれの構造の特徴を損なうことなく、車両旋回時、装置に曲げモーメント荷重が負荷され、塑性結合部を含む外側継手部材のステム部が曲げられ、繰返し応力が発生しても、塑性結合部の静的、動的な強度アップを図ると共に、さらに回転曲げ外力が作用する条件下で、塑性結合部に充分強度がある場合でも、ステム部に形成した小径段部と嵌合部の繋ぎ部の動的な強度アップを図って、ステム部の疲労寿命を向上させることができる。
【0046】
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。
【0047】
【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、以下に挙げるような格別な効果を奏する。
▲1▼ハブ輪と複列の転がり軸受と等速自在継手をユニット化した駆動車輪用軸受装置において、ハブ輪の内径に形成した凹凸部を、周方向溝と軸方向溝を略直交させて構成し、この周方向溝の縦断面における凸部の先端角度が略90度で、かつアウトボード側の傾斜角が鋭角となる非対称形状に形成したので、車両旋回時、装置に曲げモーメント荷重が負荷され、塑性結合部を含む外側継手部材のステム部が曲げられ、繰返し応力が発生しても、凸部のせん断面積を大きくして塑性結合部の静的結合力と疲労寿命を向上させることができる。
▲2▼さらに、回転曲げ外力が作用する条件下で、塑性結合部に充分強度がある場合でも、ステム部に形成した小径段部から嵌合部への立上げ部の表面に圧縮残留応力を付与したので、焼入れ硬化による疲労限自体の上昇、すなわち動的な強度アップを図ることができ、ステム部の疲労寿命を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第1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を示す縦断面図で、互いに傾斜した螺旋溝で構成したアヤメローレット形状を示す。
(b)は同上、軸方向、および独立した環状溝で構成したアヤメローレット形状を示す。
【図3】(a)は、本発明に係るハブ輪の凹凸部を構成する環状溝の形状を説明した縦断面図である。
(b)は、同上環状溝の実施形態を示す縦断面図である。
(c)は、同上環状溝の他の実施形態を示す縦断面図である。
【図4】(a)、(b)は、本発明に係るハブ輪の凹凸部を構成する軸方向溝の形状を説明した横断面図である。
(c)は、同上軸方向溝の実施形態を示す横断面図である。
(d)は、同上軸方向溝の他の実施形態を示す横断面図である。
【図5】(a)は、本発明に係る駆動車輪用軸受装置の第1の実施形態を示す縦断面図である。
(b)、(c)は、(a)の要部拡大図である。
【図6】本発明に係る駆動車輪用軸受装置の第2の実施形態を示す縦断面図である。
【図7】従来の駆動車輪用軸受装置を示す縦断面図である。
【図8】拡径方法を示す説明図である。
【符号の説明】
1、1’・・・・・・・・・・・・ハブ輪
1a、14a、23a・・・・・・内側転走面
1b、22・・・・・・・・・・・インロウ部
2、2’・・・・・・・・・・・・複列の転がり軸受
3、3’・・・・・・・・・・・・等速自在継手
4・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
5・・・・・・・・・・・・・・・凹凸部
6、6’・・・・・・・・・・・・溝
7・・・・・・・・・・・・・・・外方部材
7a・・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
7b・・・・・・・・・・・・・・外側転走面
8、8’・・・・・・・・・・・・内方部材
9・・・・・・・・・・・・・・・転動体
10・・・・・・・・・・・・・・保持器
11a、11b・・・・・・・・・シール
12・・・・・・・・・・・・・・環状溝
12a・・・・・・・・・・・・・凸部
13・・・・・・・・・・・・・・軸方向溝
13a、13b、13c・・・・・凸部
14、14’・・・・・・・・・・外側継手部材
15・・・・・・・・・・・・・・マウス部
15a・・・・・・・・・・・・・トラック溝
16、16’・・・・・・・・・・肩部
17、17’・・・・・・・・・・ステム部
17a、17a’・・・・・・・・小径段部
17b、17b’・・・・・・・・嵌合部
18・・・・・・・・・・・・・・硬化層
18a・・・・・・・・・・・・・終縁部
19・・・・・・・・・・・・・・端面
20、20’・・・・・・・・・・立上げ部
21・・・・・・・・・・・・・・エンドプレート
23・・・・・・・・・・・・・・内輪
50・・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
51、72・・・・・・・・・・・内側転走面
52・・・・・・・・・・・・・・円筒部
53・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
54・・・・・・・・・・・・・・ハブボルト
55・・・・・・・・・・・・・・凹凸部
60・・・・・・・・・・・・・・複列の転がり軸受
61・・・・・・・・・・・・・・外方部材
62・・・・・・・・・・・・・・転動体
63・・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
64・・・・・・・・・・・・・・外側転走面
65・・・・・・・・・・・・・・保持器
66、67・・・・・・・・・・・シール
70・・・・・・・・・・・・・・等速自在継手
71・・・・・・・・・・・・・・外側継手部材
73・・・・・・・・・・・・・・マウス部
74・・・・・・・・・・・・・・肩部
75・・・・・・・・・・・・・・ステム部
75a・・・・・・・・・・・・・小径段部
75b・・・・・・・・・・・・・嵌合部
76・・・・・・・・・・・・・・トラック溝
77・・・・・・・・・・・・・・貫通孔
78・・・・・・・・・・・・・・エンドプレート
80・・・・・・・・・・・・・・受け部材
81・・・・・・・・・・・・・・加締治具
81a・・・・・・・・・・・・・大径部
A・・・・・・・・・・・・・・・繋ぎ部
α、β、γ・・・・・・・・・・・傾斜角[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a drive wheel bearing device for supporting a drive wheel of an automobile or the like.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a wheel bearing device that rotatably supports a wheel with respect to a suspension device of an automobile has been reduced in weight for improving fuel efficiency. In particular, in drive wheel bearing devices for automobiles such as the rear wheels of FR vehicles, the front wheels of FF vehicles, or all wheels of 4WD vehicles, unitization for increasing rigidity is rapidly progressing for further steering stability.
[0003]
As shown in FIG. 7, the conventional bearing device for a drive wheel comprises a
[0004]
The constant velocity
[0005]
The double
[0006]
By forming a hardened concave and
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the drive wheel bearing device, when a bending moment load is applied to the device during turning of the vehicle, the load on the
[0008]
Here, if the strength is increased by increasing the thickness of the
[0009]
The present invention has been made in view of such circumstances, and achieves light weight and compactness, and the plastic coupling portion has sufficient strength even when a large moment load acts on the apparatus, and the stem portion An object of the present invention is to provide a bearing device for a drive wheel that can increase strength and is durable.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the invention according to
[0011]
Thus, in the first to third generation drive wheel bearing devices, when the vehicle turns, a bending moment load is applied to the device, the stem portion of the outer joint member including the plastic coupling portion is bent, and repeated stress is generated. In addition, the fitting portion can be sufficiently cut into the uneven portion, and the shear area of the convex portion in the drawing direction is increased to increase the static bonding force such as the pulling strength, and the fatigue life of the plastic bonding portion is improved. be able to.
[0012]
The invention according to
[0013]
In such a 4th generation drive wheel bearing device, it is possible to achieve further weight reduction and compactness, and the plastic joint has sufficient strength even when a large moment load is applied to the device, and the strength of the stem is increased. Therefore, a durable drive wheel bearing device can be provided.
[0014]
Furthermore, as in the invention according to
[0015]
Further, as in the invention described in
[0016]
Moreover, if the compressive residual stress is applied by forming a predetermined hardened layer by induction hardening as in the invention described in
[0017]
Preferably, when the surface hardness of the end edge portion of the hardened layer is set in a range of 30 to 45 HRC by tempering as in the invention described in
[0018]
In addition, if compressive residual stress is formed on the surface of the rising portion of the fitting portion by roller burnishing or shot peening as in the invention described in
[0019]
Preferably, as in the invention described in
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of a drive wheel bearing device according to the present invention.
[0021]
This drive wheel bearing device comprises a
[0022]
The
[0023]
In addition, the uneven | corrugated |
[0024]
The double
[0025]
The constant velocity
[0026]
The outer
[0027]
Here, in the concavo-
[0028]
In FIG. 3C, the tip angle (β + γ) of the
[0029]
FIG. 4 shows a cross-sectional shape of a plurality of
[0030]
In FIG. 4D, the
[0031]
The outer
[0032]
Further, when the plastic joint portion has sufficient strength under the condition that the rotational bending external force acts, in the durability test conducted by the present applicant, the joint portion between the small
[0033]
FIG. 5B is an enlarged view of a main part showing a connecting portion between the small-diameter stepped
[0034]
In FIG. 5C, the
[0035]
It is formed continuously from the seal land portion of the outer
[0036]
Further, the range of the
[0037]
[0038]
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of the drive wheel bearing device according to the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same site | part and the same component as embodiment mentioned above, and the detailed description is abbreviate | omitted. This drive wheel bearing device has a third generation structure in which a hub wheel 1 ', a double row rolling bearing 2' and a constant velocity universal joint 3 'are unitized.
[0039]
The
[0040]
The double
[0041]
The
[0042]
The outer
[0043]
The outer joint member 14 'is made of medium carbon steel containing 0.40 to 0.60 wt% of carbon such as S53C. Similarly to the first embodiment described above, the
[0044]
The hardened
[0045]
In the present embodiment, the third and fourth generation structures have been exemplified. However, the present invention is not limited to this, and any conventional first structure can be used as long as the structure has the hub wheel and the plastic coupling portion of the outer joint member on the outboard side of the apparatus. A two-generation structure may be used. In other words, without damaging the characteristics of each structure, even when the vehicle is turning, a bending moment load is applied to the device, the stem portion of the outer joint member including the plastic coupling portion is bent, and even if repeated stress occurs, the plastic coupling The joint of the small-diameter step formed on the stem and the fitting part is connected even if the plastic joint has sufficient strength under the condition that the rotating and bending external force is applied, while increasing the static and dynamic strength of the part. The fatigue strength of the stem portion can be improved by increasing the dynamic strength of the portion.
[0046]
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.
[0047]
【The invention's effect】
As described in detail above, the drive wheel bearing device according to the present invention has the following special effects.
(1) In a drive wheel bearing device in which a hub wheel, a double-row rolling bearing and a constant velocity universal joint are unitized, the concave and convex portions formed on the inner diameter of the hub wheel are arranged so that the circumferential groove and the axial groove are substantially orthogonal to each other. Since the tip end angle of the convex portion in the longitudinal section of the circumferential groove is approximately 90 degrees and the inclination angle on the outboard side is an acute angle , the bending moment load is applied to the device when the vehicle turns. Even if the stem part of the outer joint member including the plastic joint part is bent and a repeated stress occurs, the shear area of the convex part is increased to improve the static joint force and fatigue life of the plastic joint part. Can do.
(2) Furthermore, even if the plastic joint is sufficiently strong under the condition that the rotational bending external force acts, compressive residual stress is applied to the surface of the rising part from the small diameter step formed on the stem to the fitting part. Since it gave, the raise of the fatigue limit itself by quenching hardening, ie, a dynamic strength increase, can be aimed at, and the fatigue life of a stem part can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of a bearing device for a drive wheel according to the present invention.
FIG. 2 (a) is a longitudinal sectional view showing an uneven portion of a hub wheel according to the present invention, and shows an iris knurl shape formed by spiral grooves inclined with respect to each other.
(B) shows the same shape as above, the axial direction, and the iris knurl shape formed by independent annular grooves.
FIG. 3 (a) is a longitudinal sectional view for explaining the shape of an annular groove constituting the uneven portion of the hub wheel according to the present invention.
(B) is a longitudinal cross-sectional view which shows embodiment of an annular groove same as the above.
(C) is a longitudinal cross-sectional view which shows other embodiment of an annular groove same as the above.
4 (a) and 4 (b) are cross-sectional views illustrating the shape of an axial groove that constitutes the concavo-convex portion of the hub wheel according to the present invention.
(C) is a cross-sectional view showing an embodiment of the same axial groove.
(D) is a cross-sectional view showing another embodiment of the same axial groove.
FIG. 5 (a) is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of a drive wheel bearing device according to the present invention.
(B), (c) is the principal part enlarged view of (a).
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of the drive wheel bearing device according to the present invention.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a conventional drive wheel bearing device.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a diameter expansion method.
[Explanation of symbols]
1, 1 '·····················
Claims (8)
前記凹凸部を周方向溝と軸方向溝を略直交させた交叉溝で構成し、前記周方向溝の縦断面における凸部の先端角度が略90度で、かつアウトボード側の傾斜角が鋭角となる非対称形状に形成したことを特徴とする駆動車輪用軸受装置。A bearing device for a driving wheel in which a hub wheel integrally having a wheel mounting flange at one end, a constant velocity universal joint, and a double row rolling bearing are unitized, and one inner rolling surface of the double row rolling bearing is provided. On the outer periphery of the hub wheel, the other inner rolling surface is formed on the outer periphery of the outer joint member of the constant velocity universal joint, and the stem portion formed on the outer joint member is fitted in the hub wheel, The hub ring and the outer joint member are integrally plastically bonded by forming a hardened concave / convex portion on the inner diameter of the hub wheel and expanding the fitting portion formed on the stem portion to bite into the concave / convex portion. In the drive wheel bearing device,
The concavo-convex part is constituted by a cross groove in which a circumferential groove and an axial groove are substantially orthogonal to each other, the tip angle of the convex part in the longitudinal section of the circumferential groove is approximately 90 degrees, and the inclination angle on the outboard side is an acute angle. A bearing device for a drive wheel, characterized by being formed in an asymmetric shape.
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