JP4161875B2 - 車輪駆動用軸受ユニット - Google Patents

Description

この発明に係る車輪駆動用軸受ユニットは、等速ジョイントと車輪支持用軸受ユニットとを一体化したもので、独立懸架式サスペンションに支持された駆動輪｛ＦＦ車（前置エンジン前輪駆動車）の前輪、ＦＲ車（前置エンジン後輪駆動車）及びＲＲ車（後置エンジン後輪駆動車）の後輪、４ＷＤ車（四輪駆動車）の全輪｝を懸架装置に対して回転自在に支持すると共に、上記駆動輪を回転駆動する為に利用する。

車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する為に、外輪と内輪とを転動体を介して回転自在に組み合わせた車輪支持用転がり軸受ユニットが、各種使用されている。又、独立懸架式サスペンションに駆動輪を支持すると共に、この駆動輪を回転駆動する為の車輪支持用転がり軸受ユニットは、等速ジョイントと組み合わせて、デファレンシャルギヤと駆動輪との相対変位や車輪に付与された舵角に拘らず、駆動軸の回転を上記車輪に対して円滑に（等速性を確保して）伝達する必要がある。この様な目的で車輪支持用転がり軸受ユニットと等速ジョイントとを組み合わせて成る車輪駆動用軸受ユニットとして従来から、例えば特許文献１〜２に記載されたものが知られている。

図４は、このうちの特許文献１に記載された従来構造を示している。懸架装置に支持した状態で、使用時にも回転しない外輪１は、外周面にこの懸架装置に支持する為の第一の取付フランジ２を、内周面に複列の外輪軌道３、３を、それぞれ有する。上記外輪１の内側には、ハブ４と駆動部材５とを組み合わせて成る内輪部材６を配置している。このうちハブ４は、外周面の外（自動車への組み付け状態で車両の幅方向外側となる側で、図３を除く各図の左）端寄り部分に、特許請求の範囲に記載したフランジに相当する、車輪を支持する為の第二の取付フランジ７を、同じく内（自動車への組み付け状態で車両の幅方向内側となる側で、図３を除く各図の右）端寄り部分に第一の内輪軌道８を、それぞれ設けている。又、上記ハブ４の中心部には貫通孔９を設けて、このハブ４を中空円筒状に形成すると共に、この貫通孔９の外端部内周面に、この内周面から径方向外方に凹入する状態で（例えばねじ状、スプライン状、セレーション状、周方向並びに軸方向に網目状、或はこれら周方向並びに軸方向に対してそれぞれ傾斜させた網目状に）形成した１乃至は複数本の凹溝から成る係止部１０を設けている。

一方、上記駆動部材５は、中心部に第二の貫通孔１１を設けて中空円筒状に形成すると共に、上記ハブ４の貫通孔９に内嵌する為の軸部１２を外半部に、等速ジョイント１３を構成する等速ジョイント用外輪１４を内半部に、第二の内輪軌道１５を中間部外周面に、それぞれ設けている。この様な駆動部材５は、上記軸部１２を上記貫通孔９に内嵌すると共に、この貫通孔９の開口端面１６とこの軸部１２の内端部（基端部）に設けた段差面１７とを当接させた状態で、この軸部１２の外端部（先端部）のうちで上記係止部１０に対向する部分を径方向外方に塑性変形させる。そして、この様に塑性変形させつつこの部分の外周面を上記係止部１０に食い込ませる事により、上記駆動部材５を上記ハブ４に結合固定している。又、上記各外輪軌道３、３と上記第一、第二の内輪軌道８、１５との間にそれぞれ複数個ずつ転動体１８、１８を転動自在に設ける事により、上記ハブ４と上記駆動部材５とを組み合わせて成る上記内輪部材６を、上記外輪１の内側に回転自在に支持している。尚、上記貫通孔９の開口端面１６と上記軸部１２の段差面１７とを当接させると共に、この軸部１２の外端部外周面を上記係止部１０に食い込ませた状態で、上記各転動体１８、１８に適切な予圧が付与される。

又、上記等速ジョイント１３は、上記等速ジョイント用外輪１４と、等速ジョイント用内輪１９と、保持器２０と、複数個のボール２１とから成る。このうちの等速ジョイント用外輪１４の内周面の円周方向複数個所には外側係合溝２２を、それぞれこの円周方向に対し直角方向に形成している。又、上記等速ジョイント用内輪１９は、中心部にスプライン孔２３を、外周面の一部で上記各外側係合溝２２と整合する部分に内側係合溝２４を、それぞれ円周方向に対し直角方向に形成している。そして、これら各内側係合溝２４と上記各外側係合溝２２との間に上記各ボール２１を、上記保持器２０により保持した状態で、これら各係合溝２２、２４に沿う転動自在に設けている。尚、この様な等速ジョイント１３の構成各部の形状等に就いては、周知のツェッパ型或はバーフィールド型の等速ジョイントの場合と同様であり、本発明の要旨とは関係しないので、詳しい説明は省略する。

上述の様に構成する車輪駆動用軸受ユニットを車両に組み付ける際には、第一の取付フランジ２により外輪１を懸架装置に支持し、第二の取付フランジ７により車輪（駆動輪）をハブ４に固定する。又、エンジンによりトランスミッションを介して回転駆動される、図示しない駆動軸の先端部を、等速ジョイント１３を構成する等速ジョイント用内輪１９の内側にスプライン係合させる。自動車の走行時には、この等速ジョイント用内輪１９の回転を、複数のボール２１を介して内輪部材６に伝達し、上記車輪を回転駆動する。

ところで、上述の図４に示した従来構造の場合、駆動部材５を構成する軸部１２の外端部を径方向外方に塑性変形させつつ、この軸部１２の外端部外周面を上記ハブ４の貫通孔９に形成した係止部１０に食い込ませる事で、これらハブ４と駆動部材５とを結合固定する。この様に軸部１２の外端部を径方向外方に塑性変形させる場合、上記貫通孔９に上記軸部１２を内嵌した状態で、上記駆動部材５の中央部に設けた第二の貫通孔１１に、上記軸部１２の外端部内周面よりも僅かに大きな外径を有する押圧治具（マンドレル）を、軸方向に挿入する。そして、この様に押圧治具を挿入し、この押圧治具の外周面により上記軸部１２の内周面を径方向外方に押圧する事で、この軸部１２の外端部を軸方向に亙り徐々に径方向に外方に塑性変形させて、この軸部１２の外端部外周面を上記係止部１０に食い込ませる。

ところが、この様にして駆動部材５とハブ４とを結合固定する場合、上記軸部１２の外端部の塑性変形に伴って、この軸部１２の外端部と共に上記ハブ４の外端寄り部分も径方向外方に塑性変形する可能性がある。具体的には、上記軸部１２の外端部を上記押圧治具により径方向外方に押圧する際に、上記ハブ４の外端寄り部分で上記係止部１０と径方向に重畳する部分が、上記軸部１２の外端部と共に径方向外方に塑性変形する可能性がある。そして、この様にハブ４の外端寄り部分が径方向外方に塑性変形すると、このハブ４の外端寄り部分で第一の取付フランジ２の基端部（径方向内端部）に設けたブレーキロータを外嵌するパイロット部２５の外径が大きくなり（拡径し）、このパイロット部２５に上記ブレーキロータを取り付けにくくなる可能性がある。

又、上述の様に押圧治具により上記軸部１２の外端部を径方向外方に押圧する際、この軸部１２が軸方向に伸長する可能性もあり、この様な軸部１２の伸長と、上述の様なハブ４の外端寄り部分が径方向外方に塑性変形する事とが相まって、上記第一の取付フランジ２が軸方向に傾く可能性がある。即ち、この第一の取付フランジ２の外側面が、上記ハブ４の中心軸に直角に交わる仮想平面に対して傾く可能性がある。この様な第一の取付フランジ２の傾きは、この第一の取付フランジ２の外側面に当接する状態で取り付ける上記ブレーキロータを傾かせる可能性がある。そして、この様にブレーキロータが傾くと、このブレーキロータの側面とパッドのライニングとの摩擦時にこのパッドがブレーキロータの軸方向に変位する等、ジャダー（不快な騒音を伴う振動）が発生し易くなる。

特開２００１−１８６０５号公報 特開２００３−２４６２０４号公報

本発明の車輪駆動用軸受ユニットは、上述の様な事情に鑑み、駆動部材を構成する軸部の外端部を径方向外方に塑性変形させて、この外端部外周面をハブを構成する貫通孔の係止部に食い込ませても、このハブの外端寄り部分に設けたフランジが傾いたり、ブレーキロータを外嵌するパイロット部の外径が大きくなったりする事を防止できる構造を実現すべく発明したものである。

本発明の車輪駆動用軸受ユニットは、外輪と、ハブと、駆動部材と、複数個の転動体とを備える。
このうちの外輪は、内周面に複列の外輪軌道を有し、使用時にも回転しない。
又、上記ハブは、車輪を支持する為のフランジを外周面の外端寄り部分に、第一の内輪軌道を外周面の内端寄り部分に、貫通孔を中心部に、それぞれ設けている。
又、上記駆動部材は、中空円筒状に形成したもので、上記貫通孔に内嵌する為の軸部を外半部に設けると共に、内半部を等速ジョイントを構成する等速ジョイント用外輪とし、第二の内輪軌道を外周面の中間部に設けている。
又、上記各転動体は、上記各外輪軌道と上記第一、第二の内輪軌道との間にそれぞれ複数個ずつ転動自在に設けられている。
そして、上記軸部を上記貫通孔に内嵌した状態で、この軸部の外端部を径方向外方に塑性変形させ、凹凸係合させる事により、上記ハブと上記駆動部材とを結合固定している。
特に、本発明の車輪駆動用軸受ユニットに於いては、上記軸部の内周面のうちで少なくとも上記フランジと径方向に重畳する部分を、軸方向外側から内側に向かうに従って内径が大きくなる方向に傾斜した円すい凹面としている。又、これと共に、その外周面をこの円すい凹面と同方向に同傾斜角で傾斜する円すい凸面とした押圧治具により、上記円すい凹面を押圧する事で、上記軸部の外周面を上記係止部に食い込ませている。

上述の様に構成する本発明の車輪駆動用軸受ユニットの場合には、駆動部材を構成する軸部の外端部を径方向外方に塑性変形させつつこの外端部外周面とハブを構成する貫通孔とを凹凸係合させても、このハブの外端寄り部分に設けたフランジが傾いたり、ブレーキロータを外嵌するパイロット部の外径が大きくなったり（拡径）する事を防止できる。即ち、上記軸部の内周面のうちで少なくとも上記フランジと径方向に重畳する部分を、外側から内側に向かうに従って内径が大きくなる方向に傾斜した円すい凹面としている。この為、上記軸部のうちで上記フランジと径方向に重畳する部分の肉厚が、軸方向に関しての外側程大きくなり、この肉厚が大きくなる軸方向外側部分の実質的な塑性変形量（拡径量）を小さくできる。

しかも、上記軸部の内周面を円すい凹面にする事に伴って、この軸部の外端部を径方向外方に塑性変形させる押圧治具の外周面を、この円すい凹面と同方向に同傾斜角で傾斜する円すい凸面としている。そして、この様な外周面を有する押圧治具により上記円すい凹面を押圧する為、上記軸部の外端部外周面を上記係止部に食い込ませる際、この軸部の外端部外周面の全体を同時に上記係止部に食い込ませる事ができる。この為、上記軸部の外端部外周面を上記係止部に食い込ませる構造でも、この軸部の塑性変形に基づく上記ハブの外端寄り部分の変形を抑えられる。そして、このハブの外端寄り部分に設けた上記フランジが傾いたり、上記パイロット部が拡径する事がなくなり（不都合が生じない程度の極僅かになり）、ジャダーが発生し易くなったり、上記ブレーキロータが取り付けにくくなったりする事を防止できる。

本発明を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した様に、円すい凹面の中心軸に対する傾斜角を１０度以下とする。
この様に傾斜角を規制すれば、上記軸部の外端部を径方向外方に塑性変形させる際の軸方向分力を、径方向に加わる荷重の１８％以下と小さくでき、この軸部を効果的に塑性変形させる事ができる。
尚、上記円すい凹面の傾斜角が１０度を超えた場合には、上記軸方向分力が大きくなり過ぎて、上記塑性変形させる為の荷重を大きくする必要がある他、上記軸部の塑性変形に基づく上記ハブの外端寄り部分の塑性変形量が増大する可能性がある。
或いは、請求項３に記載した様に、貫通孔の外端部内周面又は上記軸部の外端部外周面に、当該周面から径方向に凹入する状態で形成した凹溝、又は、複数の凹部と凸部とを周方向及び軸方向に交互に隣り合わせて成る係止部を設ける。

図１〜３は、本発明の実施例を示している。尚、本発明の特徴は、駆動部材５ａを構成する軸部１２ａの外端部を径方向外方に塑性変形させる事により、この軸部１２ａの外端部外周面をハブ４ａを構成する貫通孔９の係止部１０ａに食い込ませる構造で、このハブ４ａの外端寄り部分に設けた第二の取付フランジ７が傾いたり、ブレーキロータを外嵌するパイロット部２５の外径が大きくなったりする事を防止すべく、上記軸部１２ａの内周面の構造を工夫した点にある。車輪駆動用軸受ユニットの基本構成自体は、前述の図４に示した従来構造と同様であるので、同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。

本実施例の車輪駆動用軸受ユニットを構成する上記ハブ４ａは、外周面の外端寄り部分に、特許請求の範囲に記載したフランジに相当する、車輪を支持する為の第二の取付フランジ７を、同じく内端寄り部分に第一の内輪軌道８を、それぞれ設けている。又、上記ハブ４ａの中心部には貫通孔９を設けて、このハブ４ａを中空円筒状に形成すると共に、この貫通孔９の外端部内周面に、この内周面から径方向外方に凹入する状態で（例えばねじ状、スプライン状、セレーション状、周方向並びに軸方向に網目状、或はこれら周方向並びに軸方方向に対してそれぞれ傾斜させた網目状に）形成した１乃至は複数本の凹溝から成る、又は、（例えば底部並びに頂部をそれぞれ矩形状とした）複数の凹部と凸部とを周方向及び軸方向に交互に隣り合わせて成る係止部１０ａを設けている。尚、この係止部１０ａは、上記駆動部材５ａの軸部１２ａの外端部外周面に設けても良い。

又、上記駆動部材５ａは、中心部に第二の貫通孔１１を設けて中空円筒状に形成すると共に、上記ハブ４ａの貫通孔９に内嵌する為の軸部１２ａを外半部に、等速ジョイント１３（図４参照）を構成する等速ジョイント用外輪１４を内半部に、第二の内輪軌道１５を中間部外周面に、それぞれ設けている。この様な駆動部材５ａは、上記軸部１２ａを上記貫通孔９に内嵌すると共に、この貫通孔９の開口端面１６とこの軸部１２ａの内端部（基端部）に設けた段差面１７とを当接させた状態で、この軸部１２ａの外端部（先端部）のうちで上記係止部１０ａに対向する部分を径方向外方に塑性変形させる。そして、この様に塑性変形させつつこの部分の外周面を上記係止部１０ａに食い込ませる事により、上記駆動部材５ａを上記ハブ４ａに結合固定している。尚、上記貫通孔９の開口端面１６と上記軸部１２ａの段差面１７とを当接させると共に、この軸部１２ａの外端部外周面を上記係止部１０ａに食い込ませた状態で、各転動体１８、１８に適切な予圧が付与される。

更に本実施例の場合には、上記軸部１２ａの内周面のうちで、少なくとも上記第二の取付フランジ７と径方向に重畳する部分を、軸方向外側から内側に向かうに従って内径が大きくなる方向に傾斜した円すい凹面状のテーパ面部２６としている。本実施例の場合、このテーパ面部２６の中心軸に対する傾斜角αを、１０度以下としている。

この様な本実施例の車輪駆動用軸受ユニットは、図３に示す様にして、上記ハブ４ａと駆動部材５ａとを結合固定する。即ち、上記ハブ４ａを、このハブ４ａの外端部が鉛直方向下側となる状態で、テーブル２７に載置する。このテーブル２７は、上記第二の取付フランジ７に固定した各スタッド２８と整合する位置に挿通孔２９をそれぞれ設けている。そして、これら各挿通孔２９に上記各スタッド２８を挿通すると共に、上記テーブル２７の上面と上記第二の取付フランジ７の外側面（図３の下側面）とを当接させた状態で、このテーブル２７に上記ハブ４ａを載置する。

そして、このハブ４ａの貫通孔９に上記軸部１２ａを内嵌した状態で、上記駆動部材５の中央部に設けた第二の貫通孔１１に、その先端部外周面を上記軸部１２ａのテーパ面部２６と同方向に同傾斜角αで傾斜する円すい凸面状のテーパ面部３０とした押圧治具（マンドレル）３１を、上側から下側に（軸方向内側から外側に）挿入する。本実施例の場合、上記押圧治具３１は、中炭素鋼により造ると共に、焼き入れ処理により表面硬さをＨ_R Ｃ（ロックウェル硬さＣスケール）で５６以上確保したものとしている。又、上記押圧治具３１に設けた上記テーパ面部３０は、上記軸部１２ａのテーパ面部２６にがたつきなく外嵌自在とすべく、軸方向外側から内側に向かうに従って外径が大きくなる方向に傾斜した円すい凸面状とし、上記テーパ面部２６と同様の傾斜角α並びに外径を有する。そして、この様な押圧治具３１を上述の様に挿入する事で、この押圧治具３１のテーパ面部３０により上記軸部１２ａのテーパ面部２６を径方向外方に押圧し、この軸部１２ａの外端部を全体に亙って同時に径方向に外方に塑性変形させて、この軸部１２ａの外端部外周面を上記係止部１０ａに食い込ませる。

上述の様に構成する本発明の車輪駆動用軸受ユニットの場合には、上記軸部１２ａの外端部を径方向外方に塑性変形させつつこの外端部外周面を上記係止部１０ａに食い込ませても、上記ハブ４ａの外端寄り部分に設けた第二の取付フランジ７が傾いたり、ブレーキロータを外嵌するパイロット部２５の外径が大きくなったり（拡径）する事を防止できる。即ち、上記軸部１２ａの内周面のうちで少なくとも上記第二の取付フランジ７と径方向に重畳する部分全体を、外側から内側に向かうに従って内径が大きくなる方向に傾斜した円すい凹面状のテーパ面部２６としている。この為、上記軸部１２ａのうちで上記第二の取付フランジ７と径方向に重畳する部分の肉厚が、軸方向に関しての外側程大きくなり、この肉厚が大きくなる軸方向外側部分の実質的な塑性変形量（拡径量）を小さくできる。

しかも、上記軸部１２ａの内周面を円すい凹面状のテーパ面部２６にする事に伴って、この軸部１２ａの外端部を径方向外方に塑性変形させる上記押圧治具３１の先端部外周面を、上記テーパ面部２６と同方向に同傾斜角αで傾斜する円すい凸面状のテーパ面部３０としている。そして、この様な外周面を有する押圧治具３１により上記テーパ面部２６を径方向外方に押圧する為、上記軸部１２ａの外端部外周面を上記係止部１０ａに食い込ませる際、この軸部１２ａの外端部外周面の全体を同時に（軸方向に関して時間的に前後させる事なく）上記係止部１０ａに食い込ませる事ができる。この為、上記軸部１２ａの外端部外周面を上記係止部１０ａに食い込ませても、この軸部１２ａの塑性変形に基づく上記ハブ４ａの外端寄り部分の塑性変形量を抑えられる。そして、このハブ４ａの外端寄り部分に設けた上記第二の取付フランジ７が傾いたり、上記パイロット部２５が拡径する事がなくなり（不都合が生じない程度の極僅かになり）、ジャダーが発生し易くなったり、上記ブレーキロータが取り付けにくくなったりする事を防止できる。

又、本実施例の場合、上記軸部１２ａに設けたテーパ面部２６及び押圧治具３１のテーパ面部３０の中心軸に対する傾斜角αを１０度以下としている為、上記軸部１２ａの外端部を径方向外方に塑性変形させる際の軸方向分力を、径方向に加わる荷重の１８％以下と小さくでき、この軸部１２ａを効果的に塑性変形させる事ができる。尚、上記テーパ面部２６、３０の傾斜角αが１０度を超えた場合には、上記軸方向分力が大きくなり過ぎて、上記塑性変形させる為の荷重を大きくする必要がある他、上記軸部１２ａの塑性変形に基づく上記ハブ４ａの外端寄り部分の塑性変形量が増大する可能性がある。

本発明の実施例を示す断面図。 図１のＡ部に相当する拡大断面図。 ハブと駆動部材とを結合する工程を示す断面図。 従来の車輪駆動用軸受ユニットの１例を示す断面図。

符号の説明

１ 外輪
２ 第一の取付フランジ
３ 外輪軌道
４、４ａ ハブ
５、５ａ 駆動部材
６ 内輪部材
７ 第二の取付フランジ
８ 第一の内輪軌道
９ 貫通孔
１０、１０ａ 係止部
１１ 第二の貫通孔
１２、１２ａ 軸部
１３ 等速ジョイント
１４ 等速ジョイント用外輪
１５ 第二の内輪軌道
１６ 開口端面
１７ 段差面
１８ 転動体
１９ 等速ジョイント用内輪
２０ 保持器
２１ ボール
２２ 外側係合溝
２３ スプライン孔
２４ 内側係合溝
２５ パイロット部
２６ テーパ面部
２７ テーブル
２８ スタッド
２９ 挿通孔
３０ テーパ面部
３１ 押圧治具

Claims (3)

1. 内周面に複列の外輪軌道を有し、使用時にも回転しない外輪と、車輪を支持する為のフランジを外周面の外端寄り部分に、第一の内輪軌道を外周面の内端寄り部分に、貫通孔を中心部に、それぞれ設けたハブと、この貫通孔に内嵌する為の軸部を外半部に設けると共に、内半部を等速ジョイントを構成する等速ジョイント用外輪とし、第二の内輪軌道を外周面の中間部に設けた、中空円筒状の駆動部材と、上記各外輪軌道と上記第一、第二の内輪軌道との間にそれぞれ複数個ずつ転動自在に設けられた転動体とを備え、上記軸部を上記貫通孔に内嵌した状態で、この軸部の外端部を径方向外方に塑性変形させ、凹凸係合させる事により、上記ハブと上記駆動部材とを結合固定した車輪駆動用軸受ユニットに於いて、上記軸部の内周面のうちで少なくとも上記フランジと径方向に重畳する部分を、軸方向外側から内側に向かうに従って内径が大きくなる方向に傾斜した円すい凹面とすると共に、その外周面をこの円すい凹面と同方向に同傾斜角で傾斜する円すい凸面とした押圧治具により、上記円すい凹面を押圧する事で、上記軸部の外周面を上記係止部に食い込ませた事を特徴とする車輪駆動用軸受ユニット。
2. 円すい凹面の中心軸に対する傾斜角を１０度以下とした、請求項１に記載した車輪駆動用軸受ユニット。
3. 貫通孔の外端部内周面又は軸部の外端部外周面に、当該周面から径方向に凹入する状態で形成した凹溝から成る、又は、複数の凹部と凸部とを周方向及び軸方向に交互に隣り合わせて成る、係止部を設けている、請求項１又は請求項２に記載した車輪駆動用軸受ユニット。

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