JP4628766B2

JP4628766B2 - 車輪用軸受装置

Info

Publication number: JP4628766B2
Application number: JP2004354798A
Authority: JP
Inventors: 啓藤村; 孝康田窪
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2004-12-08
Filing date: 2004-12-08
Publication date: 2011-02-09
Anticipated expiration: 2024-12-08
Also published as: JP2006161970A

Description

この発明は、自動車等の車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置に関する。

従来、駆動輪支持用の車輪用軸受装置として、図５に示すものが提案されている（例えば特許文献１）。これは、外方部材２１と内方部材２２の対向する転走面２３，２４間に複列にボール２５を介在させ、上記内方部材２２を、車輪取付用ハブフランジ２９ａを外周に有するハブ輪２９と、このハブ輪２９のインボード側端の外周に嵌合した内輪３０とで構成したものである。内輪３０は、ハブ輪２９に設けられた段部３５に嵌合する。ハブ輪３０の中央孔３１には、等速ジョイントの外輪３３のステム部３３ａが挿通されてスプライン嵌合され、等速ジョイント外輪３３の段面３３ｂが内輪３０のインボード側端面３０ａに押し当てられる。この状態で、前記ステム部３３ａの先端にナット３４を螺合させることにより、等速ジョイント外輪３３とナット３４とで内方部材２２が幅締めされる。

この種の車輪用軸受装置では、ハブ輪２９に嵌合させた内輪３０が、軸受装置の実車への組付けまでの間に不用意に抜けることを防止することが望まれる。同図の提案例では、内輪３０のインボード側端部の内周に段部３６を形成し、この段部３６を、ハブ輪２９の端部全周に設けた加締部２９ｂで抑え付けるようにしている。

同図の提案例は、次の改善を図ったものである。すなわち、従来の一般的な駆動輪支持用の車輪用軸受装置では、図５の提案例の内輪３０に段部３６を設けずに、内輪３０の端面を直接に加締部２９ｂで抑え付けている。その場合、加締部２９ｂが内輪３０よりも軸方向に突出するため、加締部２９ｂに、等速ジョイント外輪３３との突き当て面とするための追加工が、加締加工後に必要になる。図５の提案例のものでは、加締部２９ｂが内輪３０の段部３６外にはみ出さず、内輪３０の端面を突き当て面とすることができ、追加工が不要となる。
特開平９−１６４８０３号公報

しかし、同図の提案例は、次のような問題がある。
(1)加締加工において、加締工具が内輪３０の内径部と干渉し、加工が困難である。この場合、通常の揺動加締と異なり、加締外径部を抑えることができないため、軸方向に押し潰す要素の高い加締となる。その結果、ハブ輪２９の軸部の膨張量が過大となり、内輪３０に発生するフープ応力が高くなる。フープ応力が過大となると、内輪３０の割れや早期剥離を引き起こす原因となる。
(2) 内輪３０に段部３６を大きく設けると、内輪３０と等速ジョイント外輪３３の段面３３ｂとの突き合わせ面積が小さくなり、接触面圧が過大となる。すなわち、上記のように、等速ジョイント外輪３３とナット３４とで内方部材２２が幅締めされる。この時、内輪３０の端面と等速ジョイント外輪３３の段面３３ｂとが接触することになるが、内輪３０の端面の面積が小さいと、接触面圧が大きくなり、実車において摩耗や異音発生の原因となる。
なお、ハブ輪２９に加締部２９ｂを設けない車輪用軸受装置では、上記のような内輪３０の変形や面圧過大等の問題は生じないが、軸受出荷から車両への組付けまでに、振動等により内輪に不用意な抜けが生じることがある。

この発明の目的は、内輪の変形および内輪に発生するフープ応力を最小限に抑え、かつ軸受出荷から車両への組付けまでに振動等により内輪の抜けが生じるのを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、内周に複列の転走面を有する外方部材と、前記各転走面に対向する転走面を外周に有する内方部材と、これら対向する転走面の間に介在した複列の転走面を有する転動体とを備え、前記内方部材が車輪取付用のフランジを有するハブ輪とこのハブ輪のインボード側部の外周に嵌合した内輪とでなり、前記ハブ輪および内輪に各列の前記転走面が形成され、前記ハブ輪が等速ジョイントの外輪と結合されて前記内輪のインボード側を向く端面が前記等速ジョイントの外輪に設けられたアウトボード側を向く段面に押し付けられ、車体に対して駆動輪となる車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置に適用される。上記構成において、内輪の内径面におけるインボード側端の全周に、前記内径面よりも大径となる段部を設け、前記ハブ輪のインボード側端の付近の外周に環状凹部を設け、前記ハブ輪の前記環状凹部よりもインボード側の部分を外径側へ塑性変形させてその塑性変形部分を前記内輪の前記段部におけるインボード側を向く面に対向させることにより、内輪の抜け止めを行い、前記塑性変形部分と、前記内輪の段部におけるインボード側を向く面および内径面との間にいずれも隙間が有り、前記塑性変形部分が内輪よりもインボード側へ突出せず、内輪のインボード側の端面が等速ジョイント外輪に設けられたアウトボード側に向く段面との突き当て面となることを特徴とする。
この構成によると、ハブ輪のインボード側の端部を外径側へ塑性変形させて、その塑性変形部分を内輪のインボード側を向く面に対向させたため、軸受出荷から車両への組付けまでに振動等で内輪が不用意にハブ輪から抜けることが防止できる。この場合に、ハブ輪のインボード側端の付近の外周に環状凹部を設け、この環状凹部よりもインボード側の部分を塑性変形させるため、環状凹部により形成されるハブ輪のくびれ形状により、外径側への塑性変形加工が容易に行える。そのため加締加工で内輪を変形させることが回避でき、またハブ輪軸部の膨張量の過大により内輪にフープ応力が大きく発生することが回避される。

内輪の内径面におけるインボード側端の全周に、前記内径面よりも大径となる段部を設けているが、前記段部が設けられていると、塑性変形部分が内輪の段部外にはみ出さず、内輪の端面を等速ジョイント外輪の段面に対する突き当て面とすることができて、塑性変形部分を偏平化する追加工が不要となる。また、塑性変形部分が前記段部内におけるインボード側を向く端面のみに係合し、段部の内径面に接触しないため、フープ応力の発生をより確実に防止できる。

この発明の車輪用軸受装置は、内方部材が車輪取付用のフランジを有するハブ輪とこのハブ輪のインボード側部の外周に嵌合した内輪とでなり、前記ハブ輪および内輪に各列の前記転走面が形成された車輪用軸受装置において、前記ハブ輪のインボード側端の付近の外周に環状凹部を設け、前記ハブ輪の前記環状凹部よりもインボード側の部分を外径側へ塑性変形させてその塑性変形部分を前記内輪のインボード側を向く面に対向させることにより、内輪の抜け止めを行ったため、内輪の変形、および内輪に発生するフープ応力を最小限に抑え、かつ軸受出荷から車両への組付けまでに振動等により内輪の抜けが生じるこを防止することができる。

この発明の実施形態に関係する提案例を図１および図２と共に説明する。この発明の実施形態では、図４に示すように、塑性変形部分１２と内輪１０のインボード側を向く面１０ｂａとの間に隙間δ２を有するものとするが、まず図１，図２の提案例につき説明する。この提案例は、第３世代型の内輪回転タイプで、かつ駆動輪支持用の車輪用軸受装置に適用したものである。なお、この明細書において、車両に取付けた状態で車両の車幅方向外側寄りとなる側をアウトボード側と言い、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。
この車輪用軸受装置は、内周に複列の転走面３を形成した外方部材１と、これら各転走面３に対向する転走面４を形成した内方部材２と、これら外方部材１および内方部材２の転走面３，４間に介在した複列の転動体５とで構成される。この車輪用軸受装置は、複列のアンギュラ玉軸受型とされていて、転動体５はボールからなり、各列毎に保持器６で保持されている。上記各転走面３，４は断面円弧状であり、各転走面３，４はボール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と内方部材２との間の軸受空間の両端は、シール７，８によりそれぞれ密封されている。

外方部材１は固定側の部材となるものであって、車体取付フランジ１ａを外周に有し、全体が一体の部品とされている。前記車体取付フランジ１ａは、車体（図示せず）に設置されたナックルにボルト（図示せず）で締結される。
内方部材２は回転側の部材となるものであって、外周に車輪取付用のフランジ９ａを有するハブ輪９と、このハブ輪９のインボード側部の外周に嵌合した内輪１０とでなり、前記複列の転走面４におけるアウトボード側列の転走面４がハブ輪９に、インボード側列の転走面４が内輪１０にそれぞれ形成されている。ハブ輪９はインボード側部の外周に段差部とされた内輪嵌合面９ｂを有し、この内輪嵌合面９ｂに内輪１０が嵌合する。ハブ輪９は中央孔１４を有し、その転走面４は、高周波焼入れ処理した表面硬化処理面とされている。また、内輪１０は、表面から芯部までの全体が焼き入れ処理により硬化させてある。

図１（Ｂ）に一部を拡大して示すように、内輪１０の内径面１０ａにおけるインボード側端の全周には、前記内径面１０ａよりも大径となる段部１０ｂが設けられている。ハブ輪９のインボード側端の付近の外周には環状凹部１１が設けられており、このハブ輪９の前記環状凹部１１よりも先端側の部分、つまりインボード側の部分を外径側へ塑性変形させて、その塑性変形部分１２を内輪１０のインボード側を向く面に対向させることにより、内輪１０の抜け止めが図られている。
具体的には、図２（Ａ）に示す塑性加工前の状態で、ハブ輪９の環状凹部１１は、そのアウトボード側に向く側面１１ａが前記内輪段部１０ｂのインボード側を向く面１０ｂａよりも若干インボード側寄りとなる位置に設けられている。また、この状態で、ハブ輪９のインボード側の端面は、内輪１０のインボード側の端面よりも若干アウトボード側寄りとなる位置とされている。この加工前の状態から、図２（Ｂ）のように、ハブ輪９の前記環状凹部１１よりもインボード側の部分を、その内径面側に治具１３を押し込んで外径側へ塑性変形させる。前記治具１３は、先端側が小径となったテーパ状（テーパの角度θ）の外径面を有するものとされている。
これにより、図２（Ｃ）のように、前記環状凹部１１におけるアウトボード側に向く側面１１ａを、前記内輪段部１０ｂにおけるインボード側を向く面１０ｂａのみに対向させる。このとき、ハブ輪９の塑性変形部分１２は、内輪１０よりもインボード側へ突出しない。また、ハブ輪９における塑性変形部分１２の外径面と、内輪１０における前記段部１０ｂとの間には若干の隙間δが確保される。
同図（Ｃ），図１（Ｂ）の例においては、塑性変形部分１２は、内輪１０のインボード側を向く面１０ｂａに押し付けたものとしている。
この発明の実施形態では、図４に示すように、塑性変形部分１２と内輪１０のインボード側を向く面１０ｂａとの間に隙間δ２を有するものとする。

この車輪用軸受装置の車両への組付けにおいては、ハブ輪９の中央孔１４に、等速ジョイント１５の片方の継手部材となる外輪１６のステム部１６ａが挿通されてスプライン嵌合され、ステム部１６ａの先端に螺合するナット１７の締め付けにより、等速ジョイント外輪１６が内方部材２に結合される。このとき、等速ジョイント外輪１６に設けられたアウトボード側に向く段面１６ｂが、内輪１０のインボード側に向く端面１０ｃに押し付けられ、等速ジョイント外輪１６とナット１７とで内方部材２が幅締めされる。車輪取付用のフランジ９ａは、ハブ輪９のアウトボード側端に位置しており、このフランジ９ａにブレーキロータを介して駆動輪となる車輪（いずれも図示せず）がボルト１８で取付けられる。

この構成の車輪用軸受装置によると、ハブ輪９のインボード側端の付近の外周に環状凹部１１を設け、ハブ輪９の前記環状凹部１１よりもインボード側の部分を外径側へ塑性変形させて、その塑性変形部分１２を内輪１０のインボード側を向く面１０ｂａに対向させることにより、内輪１０の抜け止めを図っているので、軸受出荷から車両への組付けまでに振動等で内輪１０が不用意にハブ輪９から抜けることを防止できる。前記環状凹部１１を設けたため、環状凹部１１により形成されるハブ輪９のくびれ形状により、外径側への塑性変形加工が容易に行える。そのため加締加工で内輪１０を変形させることが回避できる。また、ハブ輪９における前記環状凹部１１の軸方向位置を調整することにより、その塑性変形部分１２の位置を調整することができる。

この構成では、内輪１０の内径面１０ａにおけるインボード側端の全周に、前記内径面１０ａよりも大径となる段部１０ｂを設け、ハブ輪９の前記塑性変形部分１２を前記段部１０ｂ内に配置し、塑性変形部分１２が、内輪１０よりもインボード側へ突出しないものとされているので、内輪１０の端面を等速ジョイント外輪１６との突き当て面とすることができ、従来例のように突き当て面を確保するための追加工が不要となる。

また、ハブ輪９の塑性変形部分１２は、内輪１０の前記段部１０ｂ内におけるインボード側に向く面１０ｂａのみに対向させており、段部１０ｂの内径面から離れているため、塑性変形部分１２の塑性変形加工に伴う内輪１０の変形や、内輪１０に発生するフープ応力を最小限に抑えることができる。
内輪１０に段部１０ｂが設けられていても、段部１０ｂを必要最少限の径方向深さとすることで、内輪１０の端面の平坦面幅の減少も最小限に抑えることがきる。これにより、内輪１０の端面と等速ジョイント外輪１６の段面１６ｂの接触面圧が大きくなることが回避され、実車における摩耗や異音発生の原因が解消される。

なお、上記提案例では、ハブ輪９の環状凹部１１を、ハブ輪９の外径面に対して垂直な両側面を有する断面方形状のものとしたが、これに限らず、図３のように例えばインボード側に向く側面が円弧状となった環状凹部１１としても良い。このように環状凹部１１の一方の側面を断面円弧状とすることにより、ハブ輪９の端部の塑性加工において前記環状凹部１１に応力が集中するのを緩和できる。

（Ａ）は提案例にかかる車輪用軸受装置の断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＭ部の拡大断面図である。同車輪用軸受装置におけるハブ輪の塑性加工の説明図である。同車輪用軸受装置におけるハブ輪塑性加工部分の変形例を示す部分拡大断面図である。この発明の一実施形態にかかる車輪用軸受装置におけるハブ輪塑性加工部分の他の変形例を示す部分拡大断面図である。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
３，４…転走面
５…転動体
９…ハブ輪
９ａ…車輪取付用のフランジ
１０…内輪
１０ａ…内径面
１０ｂ…段部
１０ｂａ…端面
１１…環状凹部
１２…塑性変形部分

Claims

内周に複列の転走面を有する外方部材と、前記各転走面に対向する転走面を外周に有する内方部材と、これら対向する転走面の間に介在した複列の転走面を有する転動体とを備え、前記内方部材が車輪取付用のフランジを有するハブ輪とこのハブ輪のインボード側部の外周に嵌合した内輪とでなり、前記ハブ輪および内輪に各列の前記転走面が形成され、前記ハブ輪が等速ジョイントの外輪と結合されて前記内輪のインボード側を向く端面が前記等速ジョイントの外輪に設けられたアウトボード側を向く段面に押し付けられ、車体に対して駆動輪となる車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置において、
内輪の内径面におけるインボード側端の全周に、前記内径面よりも大径となる段部を設け、前記ハブ輪のインボード側端の付近の外周に環状凹部を設け、前記ハブ輪の前記環状凹部よりもインボード側の部分を外径側へ塑性変形させてその塑性変形部分を前記内輪の前記段部におけるインボード側を向く面に対向させることにより、内輪の抜け止めを行い、前記塑性変形部分と、前記内輪の段部におけるインボード側を向く面および内径面との間にいずれも隙間が有り、前記塑性変形部分が内輪よりもインボード側へ突出せず、内輪のインボード側の端面が等速ジョイント外輪に設けられたアウトボード側に向く段面との突き当て面となることを特徴とする車輪用軸受装置。