JP4609990B2 - 駆動車輪用軸受装置 - Google Patents

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Description

本発明は、自動車等の車両の駆動車輪を支持する駆動車輪用軸受装置、詳しくは、車輪用軸受と等速自在継手とを備え、独立懸架式サスペンションに装着された駆動輪（ＦＦ車の前輪、ＦＲ車あるいはＲＲ車の後輪、および４ＷＤ車の全輪）を懸架装置に対して回転自在に支持する駆動車輪用軸受装置に関するものである。
自動車等の車両のエンジン動力を車輪に伝達する動力伝達装置は、エンジンから車輪へ動力を伝達すると共に、悪路走行時における車両のバウンドや車両の旋回時に生じる車輪からの径方向や軸方向変位、およびモーメント変位を許容する必要があるため、例えば、エンジン側と駆動車輪側との間に介装されるドライブシャフトの一端が摺動型の等速自在継手を介してディファレンシャルに連結され、他端が固定型の等速自在継手を含む駆動車輪用軸受装置を介して駆動輪に連結されている。
この駆動車輪用軸受装置として従来から種々の構造のものが提案されているが、例えば図４に示すようなものが知られている。この駆動車輪用軸受装置５０は、駆動輪（図示せず）を一端部に装着するハブ輪５１と、このハブ輪５１を回転自在に支承する複列の転がり軸受５２、およびハブ輪５１に連結され、ドライブシャフト（図示せず）の動力をハブ輪５１に伝達する固定型の等速自在継手５３を備えている。
ハブ輪５１は、一端部に駆動輪を取り付けるための車輪取付フランジ５４を一体に有し、外周に内側転走面５１ａと、この内側転走面５１ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部５１ｂが形成されている。複列の転がり軸受５２は、外周に懸架装置（図示せず）に固定される車体取付フランジ５５ｂを一体に有し、内周に複列の外側転走面５５ａ、５５ａが形成された外方部材５５と、この外方部材５５に複列のボール５６、５６を介して内挿される内方部材５７とからなる。
内方部材５７は、ハブ輪５１と、このハブ輪５１の小径段部５１ｂに圧入され、外周に内側転走面５８ａが形成された別体の内輪５８とからなる。そして、ハブ輪５１の小径段部５１ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部５１ｃにより、ハブ輪５１に対して内輪５８が軸方向に固定されている。
等速自在継手５３は、カップ状のマウス部５９とこのマウス部５９の底部をなす肩部６０と、この肩部６０から軸方向に延びる軸部６１とを一体に有する外側継手部材６２を備えている。前記内方部材５７にこの外側継手部材６２がトルク伝達可能に内嵌されている。すなわち、ハブ輪５１の内周にセレーション６３が形成されると共に、外側継手部材６２の軸部６１の外周にセレーション６４が形成され、両セレーション６３、６４が噛合されている。そして、ハブ輪５１の加締部５１ｃに肩部６０が突き合わされるまで外側継手部材６２の軸部６１がハブ輪５１に内嵌されると共に、軸部６１の端部に形成された雄ねじ６５に固定ナット６６が所定の締め付けトルクで締結され、ハブ輪５１と外側継手部材６２とが軸方向分離可能に結合されている。
こうした車両の駆動輪には、エンジン低速回転時、例えば車両発進時に、エンジンから摺動型の等速自在継手（図示せず）を介して大きなトルクが負荷され、ドライブシャフトに捩じれが生じることが知られている。その結果、このドライブシャフトを支持する複列の転がり軸受５２の内方部材５７にも捩じれが生じることになる。このようにドライブシャフトに大きな捩じれが発生した場合、ハブ輪５１のセレーション６３と、ハブ輪５１に内嵌された外側継手部材６２における軸部６１のセレーション６４との間に周方向のすきまがあれば、外側継手部材６２と内方部材５７との当接面で急激なスリップによるスティックスリップ音が発生する。
この対策手段として、この従来の駆動車輪用軸受装置５０において、外側継手部材６２の肩部６０と当接する部分、すなわち、ハブ輪５１の加締部５１ｃが平坦面に形成されている。これにより、加締部５１ｃと肩部６０とが面接触し、固定ナット６６の緊締力に基いて加締部５１ｃに加えられる面圧を小さくすることができ、加締部５１ｃの塑性変形と固定ナット６６の弛みを防止すると共に、肩部６０と加締部５１ｃとの当接面で急激なスリップによるスティックスリップ音が発生するのを防止することができる。
特開平１１−５４０４号公報
この従来の駆動車輪用軸受装置は、ハブ輪５１の加締部５１ｃが平坦面に形成されているため、加締部５１ｃと肩部６０とが面接触し、固定ナット６６の緊締力に基いて加締部５１ｃに加えられる面圧を小さくでき、加締部５１ｃの塑性変形と固定ナット６６の弛みを防止すると共に、肩部６０と加締部５１ｃとの当接面で急激なスリップによるスティックスリップ音が発生するのを防止することができる特徴を有している。しかしながら、加締部５１ｃと肩部６０との接触部分の摩擦力を増すだけでは、外側継手部材６２の軸部６１に大きなトルクが負荷された場合に軸部６１の捩れを抑制することができない。したがって、その部位に急激なスリップによるスティックスリップ音が発生し、さらにはこれに伴い、接触部にフレッティング摩耗が発生する恐れがあった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、騒音低減と共に、フレッティング摩耗を防止し、耐久性の向上を図っ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。
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、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された内輪とからなり、前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、前記両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、前記内方部材にトルク伝達可能に内嵌される軸部を一体に有し、等速自在継手を構成する外側継手部材とを備え、前記小径段部の端部を径方向に塑性変形させて形成した加締部により、前記ハブ輪に対して前記内輪が軸方向に固定されると共に、前記加締部に前記外側継手部材の肩部が当接された状態で前記外側継手部材が軸方向に分離可能に締結された駆動車輪用軸受装置において、前記加締部の内径面と前記軸部の基部とで形成される環状空間に、この環状空間よりも大きな体積を有するエラストマからなる円環状の摩擦部材が弾性装着され、この摩擦部材の弾性変形によって前記環状空間が充足されて大きな接触圧が発生している構成を採用した。
このように、ハブ輪と、このハブ輪に圧入された内輪とを備え、ハブ輪の端部を径方向に塑性変形させて形成した加締部により、ハブ輪と内輪とが一体化されたセルフリテイン構造の駆動車輪用軸受装置において、加締部の内径面と軸部の基部とで形成される環状空間に、この環状空間よりも大きな体積を有するエラストマからなる円環状の摩擦部材が弾性装着され、この摩擦部材の弾性変形によって前記環状空間が充足されて大きな接触圧が発生しているので、軸部に大きなトルクが負荷されてもその捩れを抑制し、スティックスリップ音等の騒音を低減させると共に、それに伴うフレッティング摩耗を防止し、耐久性の向上を図った駆動車輪用軸受装置を提供することができる。
好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記外側継手部材の肩部の端面と前記加締部とが平坦面で当接されていれば、加締部に加えられる面圧が小さくなり、加締部の塑性変形と緊締力の減少が防止でき、スティックスリップ音等の騒音を低減させると共に、それに伴うフレッティング摩耗を一層防止することができる。
また、請求項３に記載の発明のように、前記加締部の内径面と前記軸部の基部とが所定の径方向すきまを介して円筒嵌合されていれば、大きなモーメント荷重が負荷されても充分な剛性を有すると共に、この径方向すきまに摩擦部材が密着して大きな接触圧を発生させることができる。
また、請求項４に記載の発明は、前記摩擦部材が、外周に前記加締部の内郭に沿ったテーパ面を有しているので、加締部の内径面を軸部に外嵌させた時に容易に弾性変形し、加締部の内径面と軸部の基部とで形成される環状空間に摩擦部材を効率良く充足させることができる。
本発明に係る駆動車輪用軸受装置は、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された内輪とからなり、前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、前記両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、前記内方部材にトルク伝達可能に内嵌される軸部を一体に有し、等速自在継手を構成する外側継手部材とを備え、前記小径段部の端部を径方向に塑性変形させて形成した加締部により、前記ハブ輪に対して前記内輪が軸方向に固定されると共に、前記外側継手部材の肩部が当接された状態で前記外側継手部材が軸方向に分離可能に締結された駆動車輪用軸受装置において、前記加締部の内径面と前記軸部の基部とで形成される環状空間に、この環状空間よりも大きな体積を有するエラストマからなる円環状の摩擦部材が弾性装着され、この摩擦部材の弾性変形によって前記環状空間が充足されて大きな接触圧が発生しているので、軸部に大きなトルクが負荷されてもその捩れを抑制し、スティックスリップ音等の騒音を低減させると共に、それに伴うフレッティング摩耗を防止し、耐久性の向上を図った駆動車輪用軸受装置を提供することができる。
内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪取付フランジを有し、外周に前記複列の外側転走面に対向する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、およびこのハブ輪の小径段部に圧入され、外周に前記複列の外側転走面に対向する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、前記両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、前記内方部材にトルク伝達可能に内嵌される軸部を一体に有し、等速自在継手を構成する外側継手部材とを備え、前記小径段部の端部を径方向に塑性変形させて形成した加締部により、前記ハブ輪に対して前記内輪が軸方向に固定されると共に、前記加締部に突き合わせ状態で前記外側継手部材が軸方向に分離可能に締結された駆動車輪用軸受装置において、前記外側継手部材の肩部の端面と前記加締部とが平坦面で当接されていると共に、前記加締部の内径面と前記軸部の基部とで形成される環状空間に、この環状空間よりも大きな体積を有するエラストマからなる円環状の摩擦部材が弾性装着されている。
以下、本発明の実施の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一実施形態を示す縦断面図、図２は図１の要部拡大図である。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。
この駆動車輪用軸受装置は、内方部材１と外方部材１０、および両部材１、１０間に転動自在に収容された複列の転動体（ボール）６、６とを備えている。内方部材１は、ハブ輪２と、このハブ輪２に圧入された別体の内輪３とからなる。
ハブ輪２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、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５が植設されている。また、ハブ輪２の外周には内側転走面２ａと、この内側転走面２ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部２ｂが形成されている。そして、外周に内側転走面３ａが形成された内輪３がこの小径段部２ｂに圧入され、さらに、小径段部２ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部２ｃにより、ハブ輪２に対して内輪３が軸方向へ抜けるのを防止している。ここで、加締部２ｃは、後述する肩部１２に面接触するように平坦面に形成されている。
外方部材１０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１０ｂを一体に有し、内周には前記内方部材１の内側転走面２ａ、３ａに対向する複列の外側転走面１０ａ、１０ａが形成されている。そして、それぞれの転走面１０ａ、２ａと１０ａ、３ａ間に複列の転動体６、６が保持器７、７を介して転動自在に収容されている。また、外方部材１０の端部にはシール装置８、９が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩を防止すると共に、外部から軸受内部に雨水やダスト等が侵入するのを防止している。
等速自在継手１１は、カップ状のマウス部（図示せず）の底部をなす肩部１２と、この肩部１２から軸方向に延びる軸部１３とを一体に有する外側継手部材１４を備えている。この外側継手部材１４は、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中炭素鋼で形成され、肩部１２から軸部１３に亙って高周波焼入れによって表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。
外側継手部材１４は前記内方部材１にトルク伝達可能に内嵌されている。すなわち、ハブ輪２の内周にセレーション（またはスプライン）１５が形成されると共に、外側継手部材１４の軸部１３の外周にセレーション（またはスプライン）１６が形成され、両セレーション１５、１６が噛合されている。そして、ハブ輪２の加締部２ｃに肩部１２が突き合わされるまで外側継手部材１４の軸部１３がハブ輪２に内嵌されると共に、軸部１３の端部に形成された雄ねじ１７に固定ナット１８が所定の締め付けトルクで締結され、ハブ輪２と外側継手部材１４とが軸方向分離可能に結合されている。
ハブ輪２は、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中炭素鋼で形成され、内側転走面２ａをはじめ、シール装置８が摺接するシールランド部、および小径段部２ｂに亙り高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層１９が形成されている（図中クロスハッチングにて示す）。こうした高周波焼入れパターンによりハブ輪２の強度が向上すると共に、内輪３の嵌合面におけるフレッティング摩耗が抑制されて耐久性が向上する。なお、加締部２ｃは、鍛造後の素材表面硬さ２５ＨＲＣ以下の未焼入れ部としている。
一方、内輪３は、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れにより芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲で硬化処理されている。また、外方部材１０は、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中炭素鋼で形成され、複列の外側転走面１０ａ、１０ａが高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。なお、本実施形態では、転動体６にボールを使用した複列アンギュラ玉軸受を例示したが、これに限らず、例えば、転動体６に円すいころを用いた複列の円すいころ軸受であっても良い。
本実施形態では、図２に拡大して示すように、外側継手部材１４の肩部１２の端面１２ａと加締部２ｃとが平坦面で当接されていると共に、加締部２ｃの内径面２０と軸部１３の基部１３ａとで形成される環状空間内に合成樹脂等からなる環状の摩擦部材２１が弾性装着されている。すなわち、この加締部２ｃの内径面２０と軸部１３の基部１３ａとが摩擦部材２１を介して円筒嵌合されている。これにより、固定ナット１８の緊締力に基いて加締部２ｃに加えられる面圧を小さくすることができ、加締部２ｃの塑性変形と固定ナット１８の弛みを防止すると共に、大きなモーメント荷重が負荷されても充分な剛性を発揮する。
摩擦部材２１としては、耐摩耗性に優れ安定した摩擦トルクを発生する弾性材料であれば良く、ゴムや合成樹脂のエラストマ、詳しくは、ＰＡ６、ＰＡ６６、ＰＡ１２、ＰＡ４６等のポリアミド樹脂、あるいは、ＰＥＴ、ＰＢＴ等の熱可塑性ポリアステル樹脂、さらにこれらの樹脂にガラス繊維等の各種充填材を配合したものを例示することができる。
また、摩擦部材２１は、図３に模式的に示すように、加締部２ｃの内径面２０と軸部１３の基部１３ａとで形成される環状空間の体積よりも大きく、また、加締部２ｃの内径面２０を軸部１３に外嵌させた時に容易に弾性変形する形状、例えば、外周に加締部２ｃの内郭に沿ったテーパ面２１ａを有する円環状が好ましい。
この摩擦部材２１は、固定ナット１８によってハブ輪２と外側継手部材１４とを緊締する際弾性変形し、加締部２ｃの内径面２０と軸部１３の基部１３ａの環状空間を充足して大きな接触圧が発生する。これにより、軸部１３に大きなトルクが負荷されてもその捩れを抑制してスティックスリップ音等の騒音を低減させると共に、それに伴うフレッティング摩耗を防止し、耐久性の向上を図った駆動車輪用軸受装置を提供することができる。
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。
本発明に係る駆動車輪用軸受装置は、ハブ輪と、このハブ輪に圧入された内輪とを備え、ハブ輪の端部を径方向に塑性変形させて形成した加締部により、ハブ輪と内輪を一体化したセルフリテイン構造の駆動車輪用軸受装置に適用できる。
本発明に係る駆動車輪用軸受装置の一実施形態を示す縦断面図である。 図１の要部拡大図である。 本発明に係る摩擦部材の装着状態を示す模式図である。 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・・・・・・・・・・・内方部材
２・・・・・・・・・・・ハブ輪
２ａ、３ａ・・・・・・・内側転走面
２ｂ、２４ｂ・・・・・・小径段部
２ｃ・・・・・・・・・・加締部
３・・・・・・・・・・・内輪
４・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
５・・・・・・・・・・・ハブボルト
６・・・・・・・・・・・転動体
７・・・・・・・・・・・保持器
８、９・・・・・・・・・シール
１０・・・・・・・・・・外方部材
１０ａ・・・・・・・・・外側転走面
１０ｂ・・・・・・・・・車体取付フランジ
１１・・・・・・・・・・等速自在継手
１２・・・・・・・・・・肩部
１２ａ・・・・・・・・・端面
１３・・・・・・・・・・軸部
１３ａ・・・・・・・・・基部
１４・・・・・・・・・・外側継手部材
１５、１６・・・・・・・セレーション
１７・・・・・・・・・・雄ねじ
１８・・・・・・・・・・固定ナット
１９・・・・・・・・・・硬化層
２０・・・・・・・・・・内径面
２１・・・・・・・・・・摩擦部材
２１ａ・・・・・・・・・テーパ面
５０・・・・・・・・・・駆動車輪用軸受装置
５１・・・・・・・・・・ハブ輪
５１ａ、５８ａ・・・・・内側転走面
５１ｂ・・・・・・・・・小径段部
５１ｃ・・・・・・・・・加締部
５２・・・・・・・・・・複列の転がり軸受
５３・・・・・・・・・・等速自在継手
５４・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
５５・・・・・・・・・・外方部材
５５ａ・・・・・・・・・外側転走面
５５ｂ・・・・・・・・・車体取付フランジ
５６・・・・・・・・・・ボール
５７・・・・・・・・・・内方部材
５８・・・・・・・・・・内輪
５９・・・・・・・・・・マウス部
６０・・・・・・・・・・肩部
６１・・・・・・・・・・軸部
６２・・・・・・・・・・外側継手部材
６３、６４・・・・・・・セレーション
６５・・・・・・・・・・雄ねじ
６６・・・・・・・・・・固定ナット

Claims (4)

  1. 内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、
    一端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された内輪とからなり、前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、
    前記両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、
    前記内方部材にトルク伝達可能に内嵌される軸部を一体に有し、等速自在継手を構成する外側継手部材とを備え、
    前記小径段部の端部を径方向に塑性変形させて形成した加締部により、前記ハブ輪に対して前記内輪が軸方向に固定されると共に、前記加締部に前記外側継手部材の肩部が当接された状態で前記外側継手部材が軸方向に分離可能に締結された駆動車輪用軸受装置において、
    前記加締部の内径面と前記軸部の基部とで形成される環状空間に、この環状空間よりも大きな体積を有するエラストマからなる円環状の摩擦部材が弾性装着され、この摩擦部材の弾性変形によって前記環状空間が充足されて大きな接触圧が発生していることを特徴とする駆動車輪用軸受装置。
  2. 前記外側継手部材の肩部の端面と前記加締部とが平坦面で当接されている請求項１に記載の駆動車輪用軸受装置。
  3. 前記加締部の内径面と前記軸部の基部とが所定の径方向すきまを介して円筒嵌合されている請求項１または２に記載の駆動車輪用軸受装置。
  4. 前記摩擦部材が、外周に前記加締部の内郭に沿ったテーパ面を有している請求項１乃至３いずれかに記載の駆動車輪用軸受装置。
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