JP4807773B2 - 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。そして、ハブ輪51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の内周に雌セレーション63が形成されると共に、外側継手部材62の軸部61の外周に雄セレーション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とが軸方向に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の雌セレーション63と、ハブ輪51に内嵌された軸部61の雄セレーション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、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備えている。しかしながら、加締部51cが平坦面に形成されるだけでは、この加締部51cと肩部60とが面接触する保証は必ずしもない。すなわち、加締部51cを平坦面に形成したとしても、肩部60における当接面60aの精度如何によっては両者がエッジで接触し、反って接触面圧が大きくなる恐れがあった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、加締部と肩部との接触面圧を小さくし、スティックスリップ音の発生を防止すると共に、加締部のフレッティングを抑制し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少なくとも一つの内輪からなり、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、等速自在継手を構成する外側継手部材とを備え、この外側継手部材が、カップ状のマウス部と、このマウス部の底部をなす肩部と、この肩部から軸方向に延びるステム部とを一体に有し、このステム部が前記ハブ輪にセレーションを介してトルク伝達可能に内嵌されると共に、前記小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部により前記内輪が軸方向に固定され、前記加締部が前記肩部と突き合わせ状態で、前記外側継手部材がねじ手段を介して前記ハブ輪に軸方向に分離可能に結合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当接面の平面度が50μm以下、当該肩部の当接面の前記ステム部に対する直角度が100μm以下に規制されると共に、前記加締部の内端面が平坦面に形成され、前記肩部の当接面に対して、当該内端面の内径と外径との高さの差が50μm以下のコンケーブ形状またはコンベックス形状の平坦面になるように規制されている。
このように、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少なくとも一つの内輪からなり、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、両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、等速自在継手を構成する外側継手部材とを備え、この外側継手部材が、カップ状のマウス部と、このマウス部の底部をなす肩部と、この肩部から軸方向に延びるステム部とを一体に有し、このステム部が前記ハブ輪にセレーションを介してトルク伝達可能に内嵌されると共に、小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部により内輪が軸方向に固定され、加締部が肩部と突き合わせ状態で、外側継手部材がねじ手段を介してハブ輪に軸方向に分離可能に結合された駆動車輪用軸受装置において、外側継手部材の肩部の当接面の平面度が50μm以下、当該肩部の当接面のステム部に対する直角度が100μm以下に規制されると共に、加締部の内端面が平坦面に形成され、肩部の当接面に対して、当該内端面の内径と外径との高さの差が50μm以下のコンケーブ形状またはコンベックス形状の平坦面になるように規制されているので、加締部の内端面が肩部の当接面と全面当りとなり、加締部に加えられる面圧を小さくすることができ、肩部と加締部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。さらに、肩部に比べ低硬度の加締部のフレッティングを抑制して耐久性を向上させることができる。
また、請求項に記載の発明のように、前記複列の内側転走面のうち、アウター側の内側転走面が前記ハブ輪に直接形成されていれば、ハブ輪の剛性を高めると共に、軽量・コンパクト化を図ることができる。
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少なくとも一つの内輪からなり、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、等速自在継手を構成する外側継手部材とを備え、この外側継手部材が、カップ状のマウス部と、このマウス部の底部をなす肩部と、この肩部から軸方向に延びるステム部とを一体に有し、このステム部が前記ハブ輪にセレーションを介してトルク伝達可能に内嵌されると共に、前記小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部により前記内輪が軸方向に固定され、前記加締部が前記肩部と突き合わせ状態で、前記外側継手部材がねじ手段を介して前記ハブ輪に軸方向に分離可能に結合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当接面の平面度が50μm以下、当該肩部の当接面の前記ステム部に対する直角度が100μm以下に規制されると共に、前記加締部の内端面が平坦面に形成され、前記肩部の当接面に対して、当該内端面の内径と外径との高さの差が50μm以下のコンケーブ形状またはコンベックス形状の平坦面になるように規制されているので、加締部の内端面が肩部の当接面と全面当りとなり、加締部に加えられる面圧を小さくすることができ、肩部と加締部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。さらに、肩部に比べ低硬度の加締部のフレッティングを抑制して耐久性を向上させることができる。
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一体に有し、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、等速自在継手を構成する外側継手部材とを備え、この外側継手部材が、カップ状のマウス部と、このマウス部の底部をなす肩部と、この肩部から軸方向に延びるステム部とを一体に有し、このステム部が前記ハブ輪にセレーションを介してトルク伝達可能に内嵌されると共に、前記小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部により前記内輪が軸方向に固定され、前記加締部が前記肩部と突き合わせ状態で、前記外側継手部材がねじ手段を介して前記ハブ輪に軸方向に分離可能に結合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当接面の平面度が50μm以下、当該肩部の当接面の前記ステム部に対する直角度が100μm以下に規制されると共に、前記加締部の内端面が平坦面に形成され、前記肩部の当接面に対して、当該内端面の内径と外径との高さの差が50μm以下のコンケーブ形状またはコンベックス形状の平坦面になるように規制されている。
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の外側継手部材を示す説明図である。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ター側(図面左側)、中央寄り側をインナー側(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)8、8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、外周に一方(アウター側)の内側転走面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、内周にトルク伝達用のセレーション(またはスプライン)5が形成されている。車輪取付フランジ4の円周等配位置には車輪を取り付けるハブボルト6が植設されている。
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11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の範囲に硬化層が形成されている。そして、ハブ輪2の小径段部2bに内輪3が所定のシメシロを介して圧入され、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7によって、内輪3は軸方向に固定されている。なお、加締部7は鍛造後の素材硬さのままの未焼入れ部とされている。また、内輪3はSUJ2等の高炭素クロム鋼で形成され、外周に他方(インナー側)の内側転走面3aが形成されてズブ焼入れにより芯部まで58〜64HRCの範囲に硬化処理されている。
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。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10a10a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。そして、それぞれの転走面10a、2aと10a、3a間に複列の転動体8、8が保持器9、9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11、12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。
なお、本実施形態では、転動体8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8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。また、ここでは、ハブ輪2の外周に一方の内側転走面2aが直接形成された、所謂第3世代構造を例示したが、セルフリテイン構造なら良く、図示はしないが、ハブ輪の小径段部に一対の内輪が圧入された、所謂第1または第2世代構造であっても良い。
等速自在継手13は、外側継手部材14と継手内輪15とケージ16およびトルク伝達ボール17を備えている。外側継手部材14は、カップ状のマウス部18と、このマウス部18の底部をなす肩部19と、この肩部19から軸方向に延びるステム部20を一体に有している。また、マウス部18の内周および継手内輪15の外周には軸方向に延びる曲線状のトラック溝18a、15aがそれぞれ形成され、固定型の等速自在継手13を構成している。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、トラック溝18aをはじめ、肩部19からステム部20の基部に亙る外周面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。
ステム部20は、外周にハブ輪2のセレーション5に係合するセレーション(またはスプライン)20aと、このセレーション20aの端部に雄ねじ20bが形成されている。組立は、加締部7に肩部19が衝合するまで、内方部材1にこのステム部20が嵌挿され、加締部7と肩部19とが突き合わせ状態で、雄ねじ20bに固定ナット21が螺合され、内方部材1と外側継手部材14が軸方向に分離可能に締結されている。
ここで、本実施形態では、肩部19の当接面19aは、前述した高周波焼入れによる硬化処理後、超硬チップによる旋削加工、または、研削加工によって、所定の精度に仕上げられている。すなわち、図2に示すように、この当接面19aの平面度が50μm以下、好ましくは10μm以下に規制されると共に、ステム部20に対する直角度が100μm以下、好ましくは50μm以下に規制されている。
一方、加締部7の内端面7aが、加締後に旋削加工によって平坦面に形成されている。なお、この平坦面は塑性加工時に、平坦な加締型によって形成しても良い。そして、この内端面7aは所定の平坦度、すなわち、図3に示すように、内端面7aの内径dおよび外径Dの高さの差が50μm以下、好ましくは、10μm以下の、(a)に示すようなコンケーブ形状、あるいは、(b)に示すようなコンベックス形状になるように規制されている。これにより、加締部7の内端面7aは肩部19の当接面19aと全面当りとなり、加締部7に加えられる面圧を小さくすることができ、肩部19と加締部7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。さらに、肩部19に比べ低硬度の加締部7のフレッティングを抑制して耐久性を向上させることができる。
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、ハブ輪と内輪とが揺動加締により一体化されたセルフリテイン構造の複列の転がり軸受と、等速自在継手とを備え、複列の転がり軸受と等速自在継手の外側継手部材とが、突き合わせ状態で分離可能に結合された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の外側継手部材を示す説明図である。 (a)は、図1の加締部の一形態を示す要部拡大図である。 (b)は、同上、他の形態を示す要部拡大図である。 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・・・・・・・・・・・・小径段部
3・・・・・・・・・・・・・内輪
4・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
5、20a・・・・・・・・・セレーション
6・・・・・・・・・・・・・ハブボルト
7・・・・・・・・・・・・・加締部
7a・・・・・・・・・・・・内端面
8・・・・・・・・・・・・・転動体
9・・・・・・・・・・・・・保持器
10・・・・・・・・・・・・外方部材
10a・・・・・・・・・・・外側転走面
10b・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
11、12・・・・・・・・・シール
13・・・・・・・・・・・・等速自在継手
14・・・・・・・・・・・・外側継手部材
15・・・・・・・・・・・・継手内輪
15a、18a・・・・・・・トラック溝
16・・・・・・・・・・・・ケージ
17・・・・・・・・・・・・トルク伝達ボール
18・・・・・・・・・・・・マウス部
19・・・・・・・・・・・・肩部
19a・・・・・・・・・・・当接面
20・・・・・・・・・・・・ステム部
20a・・・・・・・・・・・セレーション
20b・・・・・・・・・・・雄ねじ
21・・・・・・・・・・・・固定ナット
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
60a・・・・・・・・・・・当接面
61・・・・・・・・・・・・軸部
62・・・・・・・・・・・・外側継手部材
63・・・・・・・・・・・・雌セレーション
64・・・・・・・・・・・・雄セレーション
65・・・・・・・・・・・・雄ねじ
66・・・・・・・・・・・・固定ナット
d・・・・・・・・・・・・・加締部の内端面の内径
D・・・・・・・・・・・・・加締部の内端面の外径

Claims (2)

  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少なくとも一つの内輪からなり、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、
    等速自在継手を構成する外側継手部材とを備え、この外側継手部材が、カップ状のマウス部と、このマウス部の底部をなす肩部と、この肩部から軸方向に延びるステム部とを一体に有し、このステム部が前記ハブ輪にセレーションを介してトルク伝達可能に内嵌されると共に、前記小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部により前記内輪が軸方向に固定され、前記加締部が前記肩部と突き合わせ状態で、前記外側継手部材がねじ手段を介して前記ハブ輪に軸方向に分離可能に結合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当接面の平面度が50μm以下、当該肩部の当接面の前記ステム部に対する直角度が100μm以下に規制されると共に、
    前記加締部の内端面が平坦面に形成され、前記肩部の当接面に対して、当該内端面の内径と外径との高さの差が50μm以下のコンケーブ形状またはコンベックス形状の平坦面になるように規制されていることを特徴とする駆動車輪用軸受装置。
  2. 前記複列の内側転走面のうち、アウター側の内側転走面が前記ハブ輪に直接形成されている請求項2に記載の駆動車輪用軸受装置。
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