JP5349912B2 - Wheel bearing device and separation method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車等の車両において車輪を車体に対して回転自在に支持するための車輪用軸受装置に関する。 The present invention relates to a wheel bearing device for rotatably supporting a wheel with respect to a vehicle body in a vehicle such as an automobile.
車輪用軸受装置には、第1世代と称される複列の転がり軸受を単独に使用する構造から、外方部材に車体取付フランジを一体に有する第2世代に進化し、さらに、車輪取付フランジを一体に有するハブ輪の外周に複列の転がり軸受の一方に内側転走面が一体に形成された第3世代、さらには、ハブ輪に等速自在継手が一体化され、この等速自在継手を構成する外側継手部材の外周に複列の転がり軸受の他方の内側転走面が一体に形成された第4世代のものまで開発されている。 The wheel bearing device has evolved from a structure in which a double row rolling bearing called a first generation is used alone to a second generation in which a vehicle body mounting flange is integrated with an outer member. The third generation in which the inner raceway is integrally formed on one of the double row rolling bearings on the outer periphery of the hub wheel having an integral, and the constant velocity universal joint is integrated with the hub wheel. A fourth generation type has been developed in which the other inner rolling surface of the double row rolling bearing is integrally formed on the outer periphery of the outer joint member constituting the joint.
例えば、特許文献1には、第3世代と呼ばれるものが記載されている。第3世代と呼ばれる車輪用軸受装置は、図11に示すように、外径方向に延びるフランジ101を有するハブ輪102と、このハブ輪102に外側継手部材103が固定される等速自在継手104と、ハブ輪102の外周側に配設される外方部材105とを備える。
For example,
等速自在継手104は、前記外側継手部材103と、この外側継手部材103の椀形部107内に配設される内側継手部材108と、この内側継手部材108と外側継手部材103との間に配設されるボール109と、このボール109を保持する保持器110とを備える。また、内側継手部材108の中心孔の内周面にはスプライン部111が形成され、この中心孔に図示省略のシャフトの端部スプライン部が挿入されて、内側継手部材108側のスプライン部111とシャフト側のスプライン部とが係合される。
The constant velocity
また、ハブ輪102は、筒部113と前記フランジ101とを有し、フランジ101の外端面114(アウトボード側の端面)には、図示省略のホイールおよびブレーキロータが装着される短筒状のパイロット部115が突設されている。なお、パイロット部115は、大径の第1部115aと小径の第2部115bとからなり、第1部115aにホイールが外嵌され、第2部115bにブレーキロータが外嵌される。
The
そして、筒部113の椀形部107側端部の外周面に切欠部116が設けられ、この切欠部116に内輪117が嵌合されている。ハブ輪102の筒部113の外周面のフランジ近傍には第1内側軌道面118が設けられ、内輪117の外周面に第2内側軌道面119が設けられている。また、ハブ輪102のフランジ101にはボルト装着孔112が設けられて、ホイールおよびブレーキロータをこのフランジ101に固定するためのハブボルトがこのボルト装着孔112に装着される。
A
外方部材105は、その内周に2列の外側軌道面120、121が設けられると共に、その外周にフランジ(車体取付フランジ)132が設けられている。そして、外方部材105の第1外側軌道面120とハブ輪102の第1内側軌道面118とが対向し、外方部材105の第2外側軌道面121と、内輪117の軌道面119とが対向し、これらの間に転動体122が介装される。
The
ハブ輪102の筒部113に外側継手部材103の軸部123が挿入される。軸部123は、その反椀形部の端部にねじ部124が形成され、このねじ部124と椀形部107との間にスプライン部125が形成されている。また、ハブ輪102の筒部113の内周面(内径面)にスプライン部126が形成され、この軸部123がハブ輪102の筒部113に挿入された際には、軸部123側のスプライン部125とハブ輪102側のスプライン部126とが係合する。
The
そして、筒部113から突出した軸部123のねじ部124にナット部材127が螺着され、ハブ輪102と外側継手部材103とが連結される。この際、ナット部材127の内端面(裏面)128と筒部113の外端面129とが当接するとともに、椀形部107の軸部側の端面130と内輪117の外端面131とが当接する。すなわち、ナット部材127を締付けることによって、ハブ輪102が内輪117を介してナット部材127と椀形部107とで挟持される。
従来では、前記したように、軸部123側のスプライン部125とハブ輪102側のスプライン部126とが係合するものである。このため、軸部123側及びハブ輪102側の両者にスプライン加工を施す必要があって、コスト高となるとともに、圧入時には、軸部123側のスプライン部125とハブ輪102側のスプライン部126との凹凸を合わせる必要があり、この際、歯面を合わせることによって、圧入すれば、この凹凸歯が損傷する(むしれる)おそれがある。また、歯面を合わせることなく、凹凸歯の大径合わせにて圧入すれば、円周方向のガタが生じやすい。このように、円周方向のガタがあると、回転トルクの伝達性に劣るとともに、異音が発生するおそれもあった。このため、従来のように、スプライン嵌合による場合、凹凸歯の損傷及び円周方向のガタの両者を成立させることは困難であった。
Conventionally, as described above, the
また、筒部113から突出した軸部123のねじ部124にナット部材127を螺着する必要がある。このため、組立時にはねじ締結作業を有し、作業性に劣るとともに、部品点数も多く、部品管理性も劣ることになっていた。
Further, it is necessary to screw the
本発明は、上記課題に鑑みて、円周方向のガタの抑制を図ることができ、しかも、ハブ輪と等速自在継手の外側継手部材との連結作業性に優れるとともに、ハブ輪と等速自在継手の外側継手部材との分離が可能とされてメンテナンス性に優れた車輪用軸受装置を提供する。 In view of the above problems, the present invention can suppress circumferential backlash, and is excellent in connection workability between the hub wheel and the outer joint member of the constant velocity universal joint, and at the same time with the hub wheel and the constant velocity. Provided is a wheel bearing device that can be separated from an outer joint member of a universal joint and has excellent maintainability.
本発明は、対向するアウタレースとインナレースとの間に配置された複数列の転動体を有する軸受と、車輪に取り付けられるハブ輪と、等速自在継手とを備え、ハブ輪と、ハブ輪の孔部に嵌挿される等速自在継手の外側継手部材の軸部とが凹凸嵌合構造を介して結合された車輪用軸受装置であって、外側継手部材の軸部とハブ輪の孔部のうち、どちらか一方に設けられた軸方向に延びる凸部を他方に圧入し、他方に前記凸部により凹部を形成することで、前記凸部と前記凹部との嵌合部位全域が密着する凹凸嵌合構造を構成し、かつこの凹凸嵌合構造は軸方向の引き抜き力付与による分離を許容しており、外側継手部材の軸部の軸心部に軸方向に沿ってねじ孔を設け、このねじ孔にボルト部材を螺合させることでハブ輪と外側継手部材の分離を規制し、ボルト部材の雄ねじが、前記分離規制状態からねじ孔の雌ねじとの螺合状態を保持して凸部と凹部の嵌合長さよりも大きいストロークで移動可能であり、移動後のボルト部材に軸心方向への押圧力を付与することによって分離力が発生することを特徴とするものである。
本発明の車輪用軸受装置の分離方法は、ボルト部材をねじ孔との螺合状態を保持して前記凹凸嵌合構造の凸部と凹部の嵌合長さ以上に移動させた後、ボルト部材に軸心方向への押圧力を付与して、ハブ輪と外側継手部材の軸部とを分離することを特徴とする。
The present invention comprises a bearing having a plurality of rows of rolling elements arranged between opposing outer races and inner races, a hub wheel attached to a wheel, and a constant velocity universal joint. A wheel bearing device in which a shaft portion of an outer joint member of a constant velocity universal joint to be inserted into a hole portion is coupled via a concave-convex fitting structure, wherein the shaft portion of the outer joint member and the hole portion of the hub wheel Of these, the projections extending in the axial direction provided in either one are press-fitted into the other, and the recesses are formed by the projections on the other, so that the entire fitting site between the projections and the depressions adheres closely. constitute a fitting structure, and the recess-projection fitting structure is to permit separation by axial pulling force applied, the screw hole provided along the axial direction in the axial portion of the shaft section of the outer joint member, the Separation of hub wheel and outer joint member by screwing bolt member into screw hole The bolt member is restricted and can move with a stroke larger than the fitting length of the convex portion and the concave portion while maintaining the screwed state with the female screw of the screw hole from the separation restricted state, and the bolt member after the movement it is characterized in that the separation force is generated by applying a pressing force to axial direction.
In the separation method of the wheel bearing device of the present invention, the bolt member is moved beyond the fitting length of the convex portion and the concave portion of the concave-convex fitting structure while maintaining the screwed state with the screw hole, and then the bolt member A pressing force in the axial direction is applied to the hub ring to separate the hub wheel and the shaft portion of the outer joint member.
本発明の車輪用軸受装置によれば、凹凸嵌合構造は、凸部と凹部との嵌合接触部位の全体が密着しているので、この嵌合構造において、径方向及び円周方向においてガタが生じる隙間が形成されない。しかも、ボルト部材に対して軸心方向の押圧力を付与することによって、ハブ輪の孔部から外側継手部材を取外すことができる。また、外側継手部材の軸部をハブ輪の孔部から引き抜いた後において、再度、外側手部材の軸部をハブ輪の孔部に圧入すれば、凸部と凹部との嵌合接触部位全域が密着する前記凹凸嵌合構造を構成することができる。 According to the wheel bearing device of the present invention, the concave / convex fitting structure has the entire fitting contact portion between the convex portion and the concave portion in close contact with each other. No gap is formed. Moreover, the outer joint member can be removed from the hole of the hub wheel by applying a pressing force in the axial direction to the bolt member. In addition, after the shaft portion of the outer joint member is pulled out from the hole portion of the hub wheel, if the shaft portion of the outer hand member is press-fitted again into the hole portion of the hub wheel, the entire fitting contact region between the convex portion and the concave portion can be obtained. The concave-convex fitting structure can be configured to closely contact each other.
雌ねじを有する取外用治具がハブ輪に着脱可能に装着され、前記取外用治具の雌ねじに螺合される押圧力付与用ボルトの螺進によって、前記ボルト部材を押圧するとともに、前記外側継手部材の軸部のねじ孔と前記取外用治具の雌ねじとのねじ山の方向を逆方向とするのが好ましい。 A detachable jig having a female screw is detachably attached to the hub wheel, and the bolt member is pressed by the screwing of a pressing force applying bolt screwed into the female screw of the detaching jig, and the outer joint It is preferable that the screw thread direction between the screw hole of the shaft portion of the member and the female screw of the removal jig is opposite.
押圧力付与用ボルトを螺進させることによって、ボルト部材を押圧することができ、これによって、ハブ輪と外側継手部材の軸部とを分離させることができる。すなわち、押圧力付与用ボルトを取外用治具の雌ねじに螺合して螺進させれば、押圧力付与用ボルトがボルト部材を押すことになる。この際、押圧力付与用ボルトが螺合する雌ねじと、ボルト部材が螺合するねじ孔とが、ねじ山の方向が同一であれば、押圧力付与用ボルトを螺進させることによって、ボルト部材が共廻りしてボルト部材もねじ孔に対して螺進することになる。このようにボルト部材が螺進すれば、分離力を作用させることができない。しかしながら、このように共廻することによって、ボルト部材の先端がねじ孔の底まで螺進すれば、共廻することなく分離力を作用させることができる。このため、ねじ山の方向が同じであれば、ボルト部材の先端をねじ孔の底に到達するまで螺進させる必要があり、作業時間が大となる。また、共廻させることなく、ボルト部材の先端をねじ孔の底まで到達するようにするには、ボルト部材の長さ寸法を大とする必要があり、取扱い性に劣ることになる。 The bolt member can be pressed by screwing the pressing force applying bolt, whereby the hub wheel and the shaft portion of the outer joint member can be separated. In other words, if the pressing force applying bolt is screwed into the female screw of the external jig and screwed, the pressing force applying bolt presses the bolt member. At this time, if the female thread into which the pressing force applying bolt is screwed and the screw hole into which the bolt member is screwed have the same screw thread direction, the pressing force applying bolt is screwed, so that the bolt member Rotate together, and the bolt member also advances into the screw hole. If the bolt member is screwed in this way, the separating force cannot be applied. However, by co-rotating in this way, if the front end of the bolt member is screwed to the bottom of the screw hole, a separating force can be applied without co-rotating. For this reason, if the direction of the screw thread is the same, it is necessary to screw the tip of the bolt member until it reaches the bottom of the screw hole, which increases the work time. Moreover, in order to reach the tip of the bolt member to the bottom of the screw hole without rotating the bolt member, it is necessary to increase the length of the bolt member, resulting in poor handling.
これに対して、外側継手部材の軸部のねじ孔と取外用治具の雌ねじとのねじ山の方向を逆方向とすれば、押圧力付与用ボルトを螺進させても、ボルト部材が共廻りすることがない。これによって、押圧力付与用ボルトを螺進させることによって、ボルト部材に押圧力を付与できる。すなわち、ボルト部材の先端がねじ孔の底面に当接させることなく、ボルト部材に押圧力を付与することができる。 On the other hand, if the screw thread direction of the screw hole of the shaft portion of the outer joint member and the female screw of the removal jig is reversed, the bolt member is shared even if the pressing force applying bolt is screwed. There is no going around. Accordingly, a pressing force can be applied to the bolt member by screwing the pressing force applying bolt. That is, a pressing force can be applied to the bolt member without causing the tip of the bolt member to contact the bottom surface of the screw hole.
ハブ輪と外側継手部材の軸部とを、外側継手部材の軸部のねじ孔に螺合される固定用ボルト部材を介してボルト固定することができる。これによって、ハブ輪からの外側継手部材の軸部の軸方向の抜けが規制される。 The hub wheel and the shaft portion of the outer joint member can be bolted via a fixing bolt member that is screwed into the screw hole of the shaft portion of the outer joint member. As a result, the axial removal of the shaft portion of the outer joint member from the hub wheel is restricted.
ハブ輪の孔部の内径面に、前記固定用ボルト部材の座面を構成する内壁を設けることができる。これによって、固定用ボルト部材の螺合状態が安定する。さらに、固定用ボルト部材の頭部の内壁と接する面と内壁との間にシール材を介在させるのが好ましい。 An inner wall constituting the seating surface of the fixing bolt member can be provided on the inner diameter surface of the hole of the hub wheel. Thereby, the screwing state of the fixing bolt member is stabilized. Furthermore, it is preferable that a sealing material is interposed between the inner wall and the surface of the fixing bolt member that contacts the inner wall of the head.
外側継手部材の軸部の外径面に前記凹凸嵌合構造の凸部を設けるとともに、少なくとも、凸部の圧入開始側の端部の硬度をハブ輪の孔部内径部よりも高くすることができる。この場合、凸部が相手側の凹部形成面(ハブ輪の孔部内径面)に食い込んでいくことによって、孔部が僅かに拡径した状態となって、凸部の軸方向の移動を許容し、軸方向の移動が停止すれば、孔部が元の径に戻ろうとして縮径することになる。これによって、凸部の凹部嵌合部位の全体がその対応する凹部に対して密着する。 Providing a convex part of the concave-convex fitting structure on the outer diameter surface of the shaft part of the outer joint member, and at least making the hardness of the end part on the press-fitting start side of the convex part higher than the inner diameter part of the hole of the hub wheel it can. In this case, the convex portion bites into the concave-part-forming surface (hole inner diameter surface of the hub wheel), so that the hole portion is slightly expanded in diameter, and the convex portion is allowed to move in the axial direction. However, if the movement in the axial direction stops, the diameter of the hole portion is reduced to return to the original diameter. Thereby, the whole recessed part fitting part of a convex part closely_contact | adheres to the corresponding recessed part.
このように、外側継手部材の軸部の外径面に凹凸嵌合構造の凸部を設けた場合、ハブ輪の孔部の内径面の内径寸法を、凸部の頂点を結ぶ円の直径寸法よりも小さく、凸部間の谷底を結ぶ円の直径寸法よりも大きく設定するのが好ましい。 As described above, when the convex portion of the concave / convex fitting structure is provided on the outer diameter surface of the shaft portion of the outer joint member, the inner diameter size of the inner diameter surface of the hole portion of the hub ring is the diameter size of the circle connecting the vertexes of the convex portion. It is preferable to set it smaller than the diameter dimension of the circle connecting the valley bottoms between the convex portions.
また、ハブ輪の孔部の内径面に前記凹凸嵌合構造の凸部を設けるとともに、少なくとも、凸部の圧入開始側の端部の硬度を外側継手部材の軸部の外径部よりも高くすることができる。 Further, the convex portion of the concave and convex fitting structure is provided on the inner diameter surface of the hole portion of the hub wheel, and at least the hardness of the end portion on the press-fitting start side of the convex portion is higher than the outer diameter portion of the shaft portion of the outer joint member. can do.
このように、ハブ輪の孔部の内径面に凹凸嵌合構造の凸部を設けた場合、外側継手部材の軸部の外径寸法を、ハブ輪の孔部の複数の凸部の頂点を結ぶ円の直径寸法よりも大きくするとともに、凸部間の谷底を結ぶ円の直径寸法よりも小さくするのが好ましい。 As described above, when the convex portion of the concave-convex fitting structure is provided on the inner diameter surface of the hole portion of the hub ring, the outer diameter dimension of the shaft portion of the outer joint member is set to the apexes of the plurality of convex portions of the hole portion of the hub ring. while larger than the diameter dimension of a circle connecting, preferably smaller than the diameter dimension of a circle connecting root between the convex portions.
前記圧入による凹部形成によって生じるはみ出し部を収納する収納部を設けるのが好ましい。ここで、はみ出し部は、凸部の凹部嵌合部位が嵌入(嵌合)する凹部の容量の材料分であって、形成される凹部から押し出されたもの、凹部を形成するために切削されたもの、又は押し出されたものと切削されたものの両者等から構成される。 It is preferable to provide a storage portion for storing a protruding portion generated by forming the concave portion by the press-fitting. Here, the protruding portion is the material of the capacity of the concave portion into which the concave portion fitting portion of the convex portion is fitted (fitted), and is extruded from the formed concave portion, or cut to form the concave portion. It is comprised from what was extruded, what was extruded, and what was cut.
周方向に隣り合う凸部間の谷部の谷底側に隙間が形成されるのが好ましい。このように隙間を形成することによって、圧入時の圧入力の軽減を図ることができる。 It is preferable that a gap be formed on the bottom side of the valley between the convex portions adjacent in the circumferential direction. By forming the gap in this way, it is possible to reduce the pressure input during press-fitting.
凸部の突出方向中間部位の周方向厚さの総和を、周方向に隣り合う凸部間における前記中間部位に対応する位置での周方向溝幅の総和よりも小さくするのが好ましい。 It is preferable to make the sum of the circumferential thicknesses of the projecting direction intermediate portions of the convex portions smaller than the sum of the circumferential groove widths at positions corresponding to the intermediate portions between the convex portions adjacent in the circumferential direction.
凹凸嵌合構造を転がり軸受の軌道面の避直下位置に配置するのが好ましい。すなわち、軸部をハブ輪の孔部に圧入すれば、ハブ輪は膨張する。この膨張によって、転がり軸受の軌道面にフープ応力を発生させる。ここで、フープ応力とは、外径方向に拡径しようとする力をいう。このため、軸受軌道面にフープ応力が発生した場合は、転がり疲労寿命の低下やクラック発生を引き起こすおそれがある。そこで、凹凸嵌合構造を転がり軸受の軌道面の避直下位置に配置することによって、軸受軌道面におけるフープ応力の発生を抑えることができる。 It is preferable to arrange the concave-convex fitting structure at a position directly below the raceway surface of the rolling bearing. That is, if the shaft portion is press-fitted into the hole of the hub wheel, the hub wheel expands. This expansion generates a hoop stress on the raceway surface of the rolling bearing. Here, the hoop stress refers to a force for expanding the diameter in the outer diameter direction. For this reason, when a hoop stress is generated on the bearing raceway surface, there is a risk of causing a reduction in rolling fatigue life and occurrence of cracks. Therefore, by arranging the concave-convex fitting structure at a position directly below the raceway surface of the rolling bearing, generation of hoop stress on the bearing raceway surface can be suppressed.
本発明では、凹凸嵌合構造において、径方向及び円周方向においてガタが生じる隙間が形成されないので、嵌合部位の全てが回転トルク伝達に寄与し、安定したトルク伝達が可能であり、しかも、異音の発生も生じさせない。さらには、隙間無く密着しているので、トルク伝達部位の強度が向上する。このため、車輪用軸受装置を軽量、コンパクトにすることができる。 In the present invention, in the concavo-convex fitting structure, there is no gap formed in the radial direction and the circumferential direction, so that all of the fitting parts contribute to rotational torque transmission, stable torque transmission is possible, No abnormal noise is generated. Furthermore, since the contact is made without a gap, the strength of the torque transmitting portion is improved. For this reason, the wheel bearing device can be made lightweight and compact.
また、ボルト部材に対して軸心方向の押圧力を付与することによって、ハブ輪の孔部から外側継手部材を取外すことができるので、各部品の修理・点検の作業性(メンテナンス性)の向上を図ることができる。しかも、各部品の修理・点検後に再度外側継手部材の軸部をハブ輪の孔部に圧入することによって、凸部と凹部との嵌合接触部位全域が密着する凹凸嵌合構造を構成することができる。このため、安定したトルク伝達が可能な車輪用軸受装置を再度構成することができる。 Also, by applying axial force to the bolt member, the outer joint member can be removed from the hole in the hub wheel, improving the workability (maintenability) of repair and inspection of each part. Can be achieved. In addition, after the repair / inspection of each part, the shaft portion of the outer joint member is press-fitted into the hole of the hub wheel again, thereby forming a concave-convex fitting structure in which the entire fitting contact portion between the convex portion and the concave portion is in close contact. Can do. For this reason, the wheel bearing device capable of stable torque transmission can be configured again.
外側継手部材の軸部のねじ孔と取外用治具の雌ねじとのねじ山の方向を逆方向とすれば、押圧力付与用ボルトを螺進させても、ボルト部材が共廻りすることがなく、安定してボルト部材に押圧力を付与できる。このため、ボルト部材の先端をねじ孔の底面に当接させることなく、ボルト部材に押圧力を付与することができ、固定用ボルトを分離用のボルト部材としてそのまま押圧力付与用ボルトとして使用することができ、分離作業性の向上及びコスト低減化を図ることができる。 If the screw thread direction of the screw hole of the shaft portion of the outer joint member and the female screw of the removal jig is reversed, the bolt member will not rotate even if the pressing force applying bolt is screwed. A pressing force can be stably applied to the bolt member. Therefore, without contact with the tip of the bolt member to the bottom of the screw hole, it is possible to impart a pressing force to the bolt member, used as it is as a pressing force applying bolt the locking bolt as the bolt member for separating Therefore, the separation workability can be improved and the cost can be reduced.
また、ハブ輪に内壁を設けることによって、固定用ボルト部材の螺合状態が安定するとともに、軸部のハブ輪への圧入量を規制することができる。このため、この車輪用軸受装置の寸法精度が安定するとともに、軸方向に沿って配設される凹凸嵌合構造の軸方向長さを安定した長さに確保することができ、トルク伝達性の向上を図ることができる。 Moreover, by providing the inner wall on the hub wheel, the screwing state of the fixing bolt member can be stabilized, and the press-fitting amount of the shaft portion to the hub wheel can be regulated. Therefore, the dimensional accuracy of the wheel bearing device can be stabilized, and the axial length of the concave-convex fitting structure disposed along the axial direction can be secured to a stable length. Improvements can be made.
固定用ボルト部材の頭部の内壁と接する面と内壁との間にシール材を介在させることによって、このボルト部材からの凹凸嵌合構造へ雨水や異物の侵入が防止され、品質向上を図ることができる。 By inserting a sealing material between the inner wall and the surface of the fixing bolt member in contact with the inner wall of the head, rainwater and foreign matter can be prevented from entering the concave-convex fitting structure from this bolt member to improve quality. Can do.
また、外側継手部材の軸部に前記凹凸嵌合構造の凸部を設けるとともに、この凸部の軸方向端部の硬度をハブ輪の孔部内径部よりも高くして、前記軸部をハブ輪の孔部に凸部の軸方向端部側から圧入するものであれば、軸部側の硬度を高くでき、軸部の剛性を向上させることができる。また、ハブ輪の孔部の内径面に前記凹凸嵌合構造の凸部を設けるとともに、この凸部の軸方向端部の硬度を等速自在継手の外側継手部材の軸部の外径部よりも高くして、前記ハブ輪側の凸部をその軸方向端部側から外側継手部材の軸部に圧入するものでは、軸部側の硬度処理(熱処理)を行う必要がないので、等速自在継手の外側継手部材の生産性に優れる。 Further, the convex portion of the concave-convex fitting structure is provided on the shaft portion of the outer joint member, and the hardness of the axial end portion of the convex portion is made higher than the inner diameter portion of the hole portion of the hub wheel so that the shaft portion is the hub. If it press-fits into the hole part of a ring | wheel from the axial direction edge part side of a convex part, the hardness by the side of a shaft part can be made high and the rigidity of a shaft part can be improved. In addition, a convex portion of the concave-convex fitting structure is provided on the inner diameter surface of the hole portion of the hub wheel, and the hardness of the axial end portion of the convex portion is determined from the outer diameter portion of the shaft portion of the outer joint member of the constant velocity universal joint. In the case where the convex portion on the hub wheel side is press-fitted into the shaft portion of the outer joint member from the end portion in the axial direction, there is no need to perform hardness treatment (heat treatment) on the shaft portion side, so that the constant velocity Excellent productivity of universal joint outer joint members.
圧入による凹部形成によって生じるはみ出し部を収納する収納部を設けることによって、はみ出し部をこの収納部内に保持(維持)することができ、はみ出し部が装置外の車両内等へ入り込んだりすることがない。すなわち、はみ出し部を収納部に収納したままにしておくことができ、はみ出し部の除去処理を行う必要がなく、組立作業工数の減少を図ることができて、組立作業性の向上及びコスト低減を図ることができる。 By providing a storage portion for storing the protruding portion that is generated by forming the concave portion by press-fitting, the protruding portion can be held (maintained) in the storage portion, and the protruding portion does not enter the inside of the vehicle outside the apparatus. . In other words, the protruding portion can be kept stored in the storage portion, and it is not necessary to perform the removal processing of the protruding portion, so that the number of assembling work can be reduced, improving the assembling workability and reducing the cost. Can be planned.
周方向に隣り合う凸部間の谷部の谷底側に隙間を形成することによって、圧入時の圧入力の軽減を図ることができ、組立性の向上を図ることができる。 By forming a gap on the bottom side of the valley between the convex portions adjacent to each other in the circumferential direction, it is possible to reduce the pressure input at the time of press-fitting and to improve the assemblability.
凸部の突出方向中間部位の周方向厚さの総和を、周方向に隣り合う凸部間における前記中間部位に対応する位置での周方向溝幅の総和よりも小さくすることによって、相手側の山部(凹部が形成されることによる凹部間の硬度が低い凸状の部分)のせん断面積を大きくすることができ、ねじり強度を確保することができる。しかも、硬度が高い側の凸部の歯厚が小であるので、圧入荷重を小さくでき、圧入性の向上を図ることができる。 By making the sum of the circumferential thicknesses of the projecting intermediate portions of the convex portions smaller than the sum of the circumferential groove widths at positions corresponding to the intermediate portions between the convex portions adjacent in the circumferential direction, crest it is possible to increase the shear area of the (low hardness convex portions between the concave portion due to the recesses are formed), it is possible to secure the torsional strength. Moreover, since the tooth thickness of the convex portion on the higher hardness side is small, the press-fitting load can be reduced and the press-fitting property can be improved.
凹凸嵌合構造を転がり軸受の軌道面の避直下位置に配置することによって、軸受軌道面におけるフープ応力の発生を抑える。これにより、転がり疲労寿命の低下、クラック発生、及び応力腐食割れ等の軸受の不具合発生を防止することができ、高品質な軸受を提供することができる。 By arranging the concave-convex fitting structure at a position directly below the raceway surface of the rolling bearing, occurrence of hoop stress on the bearing raceway surface is suppressed. As a result, it is possible to prevent a bearing failure such as a decrease in rolling fatigue life, occurrence of cracks, and stress corrosion cracking, and a high-quality bearing can be provided.
以下本発明の実施の形態を図1〜図10に基づいて説明する。図1に第1実施形態の車輪用軸受装置を示し、この車輪用軸受装置は、ハブ輪1と、複列の転がり軸受2と、等速自在継手3とが一体化されるとともに、ハブ輪1と、ハブ輪1の孔部22に嵌挿される等速自在継手3の外側継手部材の軸部12とが凹凸嵌合構造Mを介して分離可能に結合されてなる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a wheel bearing device according to a first embodiment. This wheel bearing device is a
等速自在継手3は、図6に示すように、外側継手部材としての外輪5と、外輪5の内側に配された内側継手部材としての内輪6と、外輪5と内輪6との間に介在してトルクを伝達する複数のボール7と、外輪5と内輪6との間に介在してボール7を保持するケージ8とを主要な部材として構成される。内輪6はその軸孔内径6aにシャフト10の端部10aを圧入することによりスプライン嵌合してシャフト10とトルク伝達可能に結合されている。なお、シャフト10の端部10aには、シャフト抜け止め用の止め輪9が嵌合されている。
As shown in FIG. 6, the constant velocity
外輪5はマウス部11とステム部(軸部)12とからなり、マウス部11は一端にて開口した椀状で、その内球面13に、軸方向に延びた複数のトラック溝14が円周方向等間隔に形成されている。内輪6は、その外球面15に、軸方向に延びた複数のトラック溝16が円周方向等間隔に形成されている。
The outer ring 5 is composed of a
外輪5のトラック溝14と内輪6のトラック溝16とは対をなし、各対のトラック溝14,16で構成されるボールトラックに1個ずつ、トルク伝達要素としてのボール7が転動可能に組み込んである。ボール7は外輪5のトラック溝14と内輪6のトラック溝16との間に介在してトルクを伝達する。ケージ8は外輪5と内輪6との間に摺動可能に介在し、外球面にて外輪5の内球面13と接し、内球面にて内輪6の外球面15と接する。なお、この場合の等速自在継手は、ツェパー型を示しているが、各トラック溝14、16の溝底に直線状のストレート部を有するアンダーカットフリー型等の他の等速自在継手であってもよい。
The
また、マウス部11の開口部はブーツ18にて塞がれている。ブーツ18は、大径部18aと、小径部18bと、大径部18aと小径部18bとを連結する蛇腹部18cとからなる。大径部18aがマウス部11の開口部に外嵌され、この状態でブーツバンド19aにて締結され、小径部18bがシャフト10のブーツ装着部10bに外嵌され、この状態でブーツバンド19bにて締結されている。
Further, the opening of the
ハブ輪1は、図1と図3に示すように、筒部20と、筒部20のアウトボード側の端部に設けられるフランジ21とを有する。筒部20の孔部22は、軸部嵌合孔22aと、アウトボード側のテーパ孔22bとを有し、軸部嵌合孔22aとテーパ孔22bとの間に、内径方向へ突出する内壁22cが設けられている。すなわち、軸部嵌合孔22aにおいて、後述する凹凸嵌合構造Mを介して等速自在継手3の外輪5の軸部12とハブ輪1とが結合される。なお、この内壁22cの反軸部嵌合孔側の端面には凹窪部51が設けられている。自動車等の車両に組付けた状態で車両の外側となる方をアウトボード側、自動車等の車両に組付けた状態で車両の内側となる方をインボード側という。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
孔部22は、軸部嵌合孔22aよりも反内壁側の開口側に大径部46を有し、軸部嵌合孔22aよりも内壁側に小径部48とを有する。大径部46と軸部嵌合孔22aとの間には、テーパ部(テーパ孔)49aが設けられている。このテーパ部49aは、ハブ輪1と外輪5の軸部12を結合する際の圧入方向に沿って縮径している。テーパ部49aのテーパ角度θは、例えば15°〜75°とされる。なお、軸部嵌合孔22aと小径部48との間にもテーパ部49bが設けられている。
The
転がり軸受2は、ハブ輪1の筒部20のインボード側に設けられた小径段部23に嵌合する内輪24を有する内方部材と、ハブ輪1の筒部20乃至内輪24に跨って外嵌される外方部材25とを備える。外方部材25は、その内周に2列の外側軌道面(アウタレース)26、27が設けられ、第1外側軌道面26とハブ輪1の軸部外周に設けられる第1内側軌道面(インナレース)28とが対向し、第2外側軌道面27と、内輪24の外周面に設けられる第2内側軌道面(インナレース)29とが対向し、これらの間に転動体30としてのボールが介装される。すなわち、ハブ輪1の一部(筒部20の外径面)と、ハブ輪1のインボード側の端部の外周に圧入される内輪24とで、インナレース28,29を有する内方部材を構成している。なお、外方部材25の両開口部にはシール部材S1、S2が装着されている。また、外方部材25である外輪には、図示省略の車体の懸架装置から延びるナックル34(図6等参照)が取り付けられている。
The rolling
この場合、ハブ輪1のインボード側の端部を加締めて、その加締部31にて軸受2に予圧を付与するものである。これによって、内輪24をハブ輪1に締結することができる。またハブ輪1のフランジ21にはボルト装着孔32が設けられて、ホイールおよびブレーキロータをこのフランジ21に固定するためのハブボルト33がこのボルト装着孔32に装着される。
In this case, the end portion on the inboard side of the
外輪5の軸部12には、その軸心部にアウトボード側の端面に開口するねじ孔50が設けられている。このねじ孔50は、その開口部が開口側に向かって拡開するテーパ部50aとされている。また、軸部12のアウトボード側の端部には小径部12bが設けられている。すなわち、軸部12は大径の本体部12aと小径部12bとを備える。
The
凹凸嵌合構造Mは、図2に示すように、例えば、軸部12に設けられて軸方向に延びる凸部35と、ハブ輪1の孔部22の内径面(この場合、軸部嵌合孔22aの内径面37)に形成される凹部36とからなり、凸部35とその凸部35に嵌合するハブ輪1の凹部36との嵌合接触部位38全域が密着している。すなわち、軸部12の反マウス部側の外周面に、複数の凸部35が周方向に沿って所定ピッチで配設され、ハブ輪1の孔部22の軸部嵌合孔22aの内径面37に凸部35が嵌合する複数の凹部36が周方向に沿って形成されている。つまり、周方向全周にわたって、凸部35とこれに嵌合する凹部36とがタイトフィットしている。
As shown in FIG. 2, the concave-convex fitting structure M includes, for example, a
この場合、各凸部35は、その断面が凸アール状の頂点を有する三角形状(山形状)であり、各凸部35の凹部嵌合部位とは、図2(b)に示す範囲Aであり、断面における山形の中腹部から山頂にいたる範囲である。また、周方向の隣合う凸部35間において、ハブ輪1の内径面37よりも内径側に隙間40が形成されている。
In this case, each
このように、ハブ輪1と等速自在継手3の外輪5の軸部12とを凹凸嵌合構造Mを介して連結できる。この際、前記したように、ハブ輪1のインボード側の端部を加締めて、その加締部31にて軸受2に予圧を付与するものであるので、外輪5のマウス部11にて軸受2に予圧を付与する必要がなく、ハブ輪1の端部(この場合、加締部31)に対してマウス部11を接触させない非接触状態としている。
In this way, the
次に、凹凸嵌合構造Mの嵌合方法を説明する。この場合、図3に示すように、軸部12の外径部には熱硬化処理を施し、この硬化層Hに軸方向に沿う山部41aと谷部41bとからなるスプライン41を形成する。このため、スプライン41の山部41aが硬化処理されて、この山部41aが凹凸嵌合構造Mの凸部35となる。このスプライン41は、軸部12の本体部12aの小径部側に設けられている。なお、この実施形態での硬化層Hの範囲は、クロスハッチング部で示すように、スプライン41の外端縁から外輪5のマウス部11の底壁の一部までである。この熱硬化処理としては、高周波焼入れや浸炭焼入れ等の種々の熱処理を採用することができる。ここで、高周波焼入れとは、高周波電流の流れているコイル中に焼入れに必要な部分を入れ、電磁誘導作用により、ジュール熱を発生させて、伝導性物体を加熱する原理を応用した焼入れ方法である。また、浸炭焼入れとは、低炭素材料の表面から炭素を浸入/拡散させ、その後に焼入れ行う方法である。軸部12のスプライン41のモジュールを0.5以下の小さい歯とする。ここで、モジュールとは、ピッチ円直径を歯数で割ったものである。
Next, the fitting method of the uneven fitting structure M will be described. In this case, as shown in FIG. 3, the outer diameter portion of the
また、ハブ輪1の孔部22の内径面37(つまり、軸部嵌合孔22aの内径面)側においては熱硬化処理を行わない未硬化部(未焼き状態)とする。外輪5の軸部12の硬化層Hとハブ輪1の未硬化部との硬度差は、HRCで20ポイント以上とする。さらに、具体的には、硬化層Hの硬度を50HRCから65HRC程度とし、未硬化部の硬度を10HRCから30HRC程度とする。
Further, the
この際、凸部35の突出方向中間部位が、凹部形成前の凹部形成面(この場合、孔部22の軸部嵌合孔22aの内径面37)の位置に対応する。すなわち、図3に示すように、軸部嵌合孔22aの内径面37の内径寸法Dを、凸部35の最大外径寸法、つまりスプライン41の山部41aである前記凸部35の頂点を結ぶ円の直径寸法(外接円直径)D1よりも小さく、軸部外径面の凸部間に形成された谷部41bの最小直径寸法、つまりスプライン41の谷部41bの谷底を結ぶ円の直径寸法D2よりも大きく設定される。すなわち、D2<D<D1とされる。また、孔部22の大径孔46の孔径寸法D3よりもD1を小さく設定する。
At this time, the projecting direction intermediate portion of the
スプライン41は、従来からの公知公用の手段である転造加工、切削加工、プレス加工、引き抜き加工等の種々の加工方法によって、形成することがきる。また、熱硬化処理としては、高周波焼入れ、浸炭焼入れ等の種々の熱処理を採用することができる。
The
そして、図3に示すように、ハブ輪1の軸心と等速自在継手3の外輪5の軸心とを合わせた状態とする。この状態で、ハブ輪1に対して、外輪5の軸部12を挿入(圧入)していく。この際、前記したように、軸部嵌合孔22aの内径面37の径寸法Dと、凸部35の最大外径寸法D1と、凸部35間の谷部41bの最小直径寸法D2とが前記のような関係であり、しかも、凸部35の硬度が内径面37の硬度よりも20ポイント以上大きいので、軸部12をハブ輪1の孔部22に圧入していけば、この凸部35が内径面37に食い込んでいき、凸部35が、この凸部35が嵌合する凹部36を、軸方向に沿って形成していくことになる。
Then, as shown in FIG. 3, the shaft center of the
この圧入は、軸部12の小径部12bに端面52が内壁22cの端面53に当接するまで若しくは図示しないが等速自在継手3のバック面11a部がハブ輪かしめ部31に当接するまで行われる。これによって、図2(a)(b)に示すように、軸部12の端部の凸部35と、これに嵌合する凹部36との嵌合接触部位38の全体が密着している。すなわち、相手側の凹部形成面(この場合、孔部22の軸部嵌合孔22aの内径面37)に凸部35の形状の転写を行うことになる。この際、凸部35が孔部22の内径面37に食い込んでいくことによって、孔部22が僅かに拡径した状態となって、凸部35の軸方向の移動を許容し、軸方向の移動が停止すれば、孔部22が元の径に戻ろうとして縮径することになる。言い換えれば、凸部35の圧入時にハブ輪1が径方向に弾性変形し、この弾性変形分の予圧が凸部35の歯面(凹部嵌合部位の表面)に付与される。このため、凸部35の凹部嵌合部位の全体がその対応する凹部36に対して密着する凹凸嵌合構造Mを確実に形成することができる。すなわち、軸部12側のスプライン(雄スプライン)41によって、ハブ輪1の孔部22の内径面に、雄スプライン41に密着する雌スプライン42が形成される。
This press-fitting is performed until the
このように、凹凸嵌合構造Mが構成されるが、この場合の凹凸嵌合構造Mは転がり軸受2の軌道面26、27、28、29の避直下位置に配置される。ここで、避直下位置とは、軌道面26、27、28、29のボール接触部位置に対して径方向に対応しない位置である。
In this way, the concave-convex fitting structure M is configured. In this case, the concave-convex fitting structure M is disposed at a position directly below the raceway surfaces 26, 27, 28, 29 of the rolling
また、圧入後には、アウトボード側から軸部12のねじ孔50にボルト部材54を螺着する。ボルト部材54は、図3に示すように、フランジ付き頭部54aと、ねじ軸部54bとからなる。ねじ軸部54bは、大径の基部55aと、小径の本体部55bと、先端側のねじ部55cとを有する。この場合、内壁22cに貫通孔56が設けられ、この貫通孔56にボルト部材54の軸部54bが挿通されて、ねじ部55cが軸部12のねじ孔50に螺着される。図3に示すように、貫通孔56の孔径d1は、軸部54bの大径の基部55aの外径d2よりも僅かに大きく設定される。具体的には、0.05mm<d1−d2<0.5mm程度とされる。なお、ねじ部55cの最大外径は、大径の基部55aの外径と同じか基部55aの外径よりも僅かに小さい程度とする。
Further, after the press-fitting, the
このように、ボルト部材54を軸部12のねじ孔50に螺着することによって、ボルト部材54の頭部54aのフランジ部60が内壁22cの凹窪部51に嵌合する。すなわち、この内壁22cが、ボルト部材54に座面を構成することになる。この場合、この実施形態では、軸部12のアウトボード側の端面52が内壁22cのインボード側の端面に当接して、この軸部12とボルト部材54の頭部54aとで内壁22cが挟持される。
Thus, by screwing the
ところで、本発明においては、ハブ輪1の端部(この場合、加締部31)に対してマウス部11を接触させない非接触状態としている。すなわち、ハブ輪1の加締部31とマウス部11のバック面11aとの間に隙間58が設けられる。このため、図5(a)(b)に示すように、この隙間58をシール部材59にて塞ぐようにするのが好ましい。この場合、隙間58は、ハブ輪1の加締部31とマウス部11のバック面11aとの間から軸部嵌合孔22aと軸部12の本体部12aとの間まで形成される。この実施形態では、シール部材59はハブ輪1の加締部31と本体部12aとのコーナ部に配置される。なお、シール部材59としては、図5(a)に示すようなOリング等のようなものであっても、図5(b)に示すようなガスケット等のようなものであってもよい。
By the way, in this invention, it is set as the non-contact state which does not contact the mouse |
また、ボルト部材54の座面60aと内壁22cとの間もシール材(図示省略)を介在させてもよい。この場合、例えば、ボルト部材54の座面60aに、塗布後に硬化して座面60aと内壁22cの凹窪部51の底面との間において密封性を発揮できる種々の樹脂からなるシール材(シール剤)を塗布すればよい。なお、このシール材としては、この車輪用軸受装置が使用される雰囲気中において劣化しないものが選択される。
Further, a sealing material (not shown) may be interposed between the
このように、本発明では、軸部12の凸部35とハブ輪1の凹部36との嵌合接触部位38全域が密着する凹凸嵌合構造Mを確実に形成することができる。しかも、凹部36が形成される部材には、スプライン部等を形成しておく必要がなく、生産性に優れ、しかもスプライン同士の位相合わせを必要とせず、組立性の向上を図るとともに、圧入時の歯面の損傷を回避することができ、安定した嵌合状態を維持できる。
As described above, in the present invention, the concave-convex fitting structure M in which the entire
また、凹凸嵌合構造Mは、凸部35と凹部36との嵌合接触部位38の全体が密着しているので、この嵌合構造Mにおいて、径方向及び円周方向においてガタが生じる隙間が形成されない。このため、嵌合部位の全てが回転トルク伝達に寄与し、安定したトルク伝達が可能であり、しかも、異音の発生も生じさせない。
Further, in the concave / convex fitting structure M, the entire
また、ハブ輪1の孔部22に外輪5の軸部12を圧入する際、この芯出し用テーパ部49aが圧入開始時のガイドを構成することができる。これにより、ハブ輪1の孔部22に対して外輪5の軸部12を、ズレを生じせさることなく圧入することができ、安定したトルク伝達が可能となる。
Further, when the
なお、ハブ輪1の孔部22においてテーパ部49aが形成されない場合、外輪5の軸部12をハブ輪1の孔部22に圧入する際の芯合わせができず、ハブ輪1と等速自在継手3の外輪5とが芯ズレ、芯傾きを起すおそれがある。このため、テーパ部49aの傾斜角度θ(図3参照)としては、前記したように、15°〜75°とするのが好ましい。すなわち、15°未満であれば、ガイドとしての機能を発揮することができるが、テーパ部49aの軸方向長さが長くなって、圧入作業性に劣るとともに、ハブ輪1の軸方向長さが大となるおそれもある。また、75°を越えれば、芯ズレを起すおそれがある。
In addition, when the
ところで、軸部12をハブ輪1の孔部22に圧入していけば、形成されるはみ出し部45は、図4に示すように、カールしつつ軸部12の小径部12bの外径側に設けられる空間からなる空間の収納部57に収納されて行く。ここで、はみ出し部45は、凸部35が嵌入(嵌合)する凹部36の容量の材料分であって、形成される凹部36から押し出されたもの、凹部36を形成するために切削されたもの、又は押し出されたものと切削されたものの両者等から構成される。このため、孔部22の内径面から削り取られたり、押し出されたりした材料の一部であるはみ出し部45が収納部57内に入り込んでいく。
By the way, when the
このように、前記圧入による凹部形成によって生じるはみ出し部45を収納する収納部57を設けることによって、はみ出し部45をこの収納部57内に保持(維持)することができ、はみ出し部45が装置外の車両内等へ入り込んだりすることがない。すなわち、はみ出し部45を収納部57に収納したままにしておくことができ、はみ出し部45の除去処理を行う必要がなく、組立作業工数の減少を図ることができて、組立作業性の向上及びコスト低減を図ることができる。
Thus, by providing the
ボルト固定によって、ハブ輪1からの軸部12の軸方向の抜けが規制され、長期にわたって安定したトルク伝達が可能となる。特に、外輪5の軸部12のアウトボード側の端面52とボルト部材54の頭部54aとで挟持される内壁22cを設けたことによって、ボルト固定が安定するとともに、位置決めされたことによって、この車輪用軸受装置の寸法精度が安定するとともに、軸方向に沿って配設される凹凸嵌合構造Mの軸方向長さを安定した長さに確保することができ、トルク伝達性の向上を図ることができる。
The bolt fixing restricts the
また、ハブ輪1の端部が加締られて転がり軸受2に対して予圧が付与されるので、外輪5のマウス部11によって軸受2に予圧を付与する必要がなくなる。このため、軸受2への予圧を考慮することなく、外輪5の軸部12を圧入することができ、ハブ輪1と外輪5との連結性(組み付け性)の向上を図ることができる。マウス部11がハブ輪1と非接触状であるので、マウス部11とハブ輪1との接触による異音の発生を防止できる。
Further, since the end portion of the
これに対して、ハブ輪1の加締部31とマウス部11のバック面11aとを当接させるものであってもよい。その場合、軸部12の小径部12bに端面52が内壁22cの端面53部は当接せずに隙間となる。当接させる場合、両者の接触面圧は100MPa以下とするのが望ましい。接触面圧が100MPaを超えると、大トルク負荷時に継手外輪5とハブ輪1との捩れ量に差が生じ、この差によって接触部に急激なスリップが生じて異音を発生するおそれがあるからである。従って、接触面圧を100MPa以下とすることで、異音の発生を防止して静粛な車輪用軸受装置を提供することができる。
On the other hand, the
外輪5のマウス部11と、ハブ輪1の端部が加締られてなる加締部31との間の隙間58をシール部材59にて密封しているので、この隙間58から雨水や異物の侵入が防止され凹凸嵌合構造Mへの雨水や異物等による密着性の劣化を回避することができる。ハブ輪1と外輪5の軸部12とのボルト固定を行うボルト部材54の座面60aと、内壁22cとの間にシール材を介在させたので、このボルト部材54からの凹凸嵌合構造Mへ雨水や異物の侵入が防止され、品質向上を図ることができる。
Since a
また、凸部35の突出方向中間部位が、凹部形成前の凹部形成面上に配置されるようにすることによって、凸部35が圧入時に凹部形成面に食い込んでいき、凹部36を確実に形成することができる。すなわち、凸部35の相手側に対する圧入代を十分にとることができる。これによって、凹凸嵌合構造Mの成形性が安定し、圧入荷重のばらつきも無く、安定した捩り強度が得られる。
In addition, by arranging the intermediate portion in the protruding direction of the
図1等に示す実施形態では、外輪5の軸部12に凹凸嵌合構造Mの凸部35を設けるとともに、この凸部35の軸方向端部の硬度をハブ輪1の孔部内径部よりも高くして、軸部12をハブ輪1の孔部22に圧入するものであれば、軸部側の硬度を高くでき、軸部の剛性を向上させることができる。
In the embodiment shown in FIG. 1 and the like, the
凹凸嵌合構造Mを転がり軸受2の軌道面の避直下位置に配置することによって、軸受軌道面におけるフープ応力の発生を抑える。これにより、転がり疲労寿命の低下、クラック発生、及び応力腐食割れ等の軸受の不具合発生を防止することができ、高品質な軸受2を提供することができる。
By arranging the concave-convex fitting structure M at a position directly below the raceway surface of the rolling
前記実施形態のように、軸部12に形成するスプライン41は、モジュールが0.5以下の小さい歯を用いたので、このスプライン41の成形性の向上を図ることができるとともに、圧入荷重の低減を図ることができる。なお、凸部35を、この種のシャフトに通常形成されるスプラインをもって構成することができるので、低コストにて簡単にこの凸部35を形成することができる。
As in the above-described embodiment, the
また、外輪5のマウス部11と、ハブ輪1の端部が加締られてなる加締部31との間の隙間58をシール部材59にて密封しているので、この隙間58から雨水や異物の侵入が防止され凹凸嵌合構造Mへの雨水や異物等のよる密着性の劣化を回避することができる。ハブ輪1と外輪5の軸部12とのボルト固定を行うボルト部材54の座面60aと、内壁22cとの間シール材を介在させたので、このボルト部材54からの凹凸嵌合構造Mへ雨水や異物の侵入が防止され、品質向上を図ることができる。
Further, since the
前記図2に示すスプライン41では、山部41aのピッチと谷部41bのピッチとが同一設定される。このため、前記実施形態では、図2(b)に示すように、凸部35の突出方向中間部位の周方向厚さLと、周方向に隣り合う凸部35間における前記中間部位に対応する位置での周方向寸法L0とがほぼ同一となっている。
In the
これに対して、図9に示すように、凸部35の突出方向中間部位の周方向厚さL2を、周方向に隣り合う凸部35間における前記中間部位に対応する位置での周方向寸法L1よりも小さいものであってもよい。すなわち、軸部12に形成されるスプライン41において、凸部35の突出方向中間部位の周方向厚さ(歯厚)L2を、凸部35間に嵌合するハブ輪1側の山部43の突出方向中間部位の周方向厚さ(歯厚)L1よりも小さくしている。
On the other hand, as shown in FIG. 9, the circumferential thickness L2 of the projecting direction intermediate portion of the
このため、軸部12側の全周における凸部35の歯厚の総和Σ(B1+B2+B3+・・・)を、ハブ輪1側の山部43(凸歯)の歯厚の総和Σ(A1+A2+A3+・・・)よりも小さく設定している。これによって、ハブ輪1側の山部43のせん断面積を大きくすることができ、ねじり強度を確保することができる。しかも、凸部35の歯厚が小であるので、圧入荷重を小さくでき、圧入性の向上を図ることができる。凸部35の周方向厚さの総和を、相手側の山部43における周方向厚さの総和よりも小さくする場合、全凸部35の周方向厚さL2を、周方向に隣り合う凸部35間における周方向の寸法L1よりも小さくする必要がない。すなわち、複数の凸部35のうち、任意の凸部35の周方向厚さが周方向に隣り合う凸部間における周方向の寸法と同一であっても、この周方向の寸法よりも大きくても、総和で小さければよい。なお、図9における凸部35は、断面台形(富士山形状)としている。
Therefore, the total tooth thickness Σ (B1 + B2 + B3 +...) Of the
ところで、図1に示す状態から、ボルト部材54を螺退させることによって、ボルト部材54を取外せば、ハブ輪1から外輪5を引き抜くことができる。すなわち、凹凸嵌合構造Mの嵌合力は、外輪5に対して所定力以上の引き抜き力を付与することにより引き抜くことができるものである。
By the way, the outer ring 5 can be pulled out from the
例えば、図6に示すような取外用治具70にてハブ輪1と等速自在継手3とを分離することができる。治具70は、基盤71と、この基盤71の雌ねじ(ねじ孔)72に螺進退可能に螺合する押圧力付与用ボルト73を備える。基盤71には貫孔74が設けられ、この貫孔74にハブ輪1のボルト33が挿通され、ナット部材75がこのボルト33に螺合される。この際、基盤71とハブ輪1のフランジ21とが重ね合わされて、基盤71がハブ輪1に取り付けられる。
For example, the
軸部12のねじ孔50と、基盤71の雌ねじ72とのねじ山の方向を逆方向としている。すなわち、ねじ孔50が右ねじ(時計廻りすると進むねじ)であれば、雌ねじ72が左ねじ(反時計廻りすると進むねじ)であり、逆に、ねじ孔50が左ねじであれば、雌ねじ72が右ねじである。
The direction of the screw thread between the
このように基盤71をハブ輪1に取り付けた後、又は基盤71を取り付ける前に、軸部12のねじ孔50に螺合されているボルト部材54を螺退させて、ボルト部材54の頭部54aを内壁22cからアウトボード側へ突出させる。ボルト部材54の突出量は、凹凸嵌合構造Mの軸方向長さよりも長く設定される。
In this way, after the
その後は、図6に示すように、押圧力付与用ボルト73をアウトボード側から基盤71のねじ孔72に螺着し、この状態で、矢印のようにねじ軸76側へ螺進させる。この際、ボルト部材54と、押圧力付与用ボルト73とは、同一軸心上(この車輪用軸受装置の軸心上)に配設されているので、この螺進によって、押圧力付与用ボルト73がボルト部材54を矢印方向へ押圧する。これによって、ボルト部材54に対して分離力が生じ、外輪5がハブ輪1に対して矢印方向へ移動して、ハブ輪1から外輪5が外れる。
Thereafter, as shown in FIG. 6, the pressing
ところで、押圧力付与用ボルト73が螺合する雌ねじ72と、ボルト部材が螺合するねじ孔50とのねじ山の方向を同一方向とすることも可能である。しかしながら、同一方向であれば、押圧力付与用ボルト73を螺進させれば、ボルト部材が共廻りしてボルト部材もねじ孔50に対して螺進することになる。そこで、図7に示すように、長さ寸法が大のねじ軸76を用い、ねじ軸76の先端をねじ孔50の底に到達するようにする。この状態で、ねじ軸76の基端部を内壁22cからアウトボード側へ突出させる。
By the way, the direction of the screw thread of the
この場合、押圧力付与用ボルト73を雌ねじ72に対して螺進させれば、ねじ軸76が共廻りすることなく、ねじ軸76が矢印方向へ押圧される。これによって、外輪5がハブ輪1に対して矢印方向へ移動して、ハブ輪1から外輪5が外れる。
In this case, when the pressing
このように、雌ねじ72とねじ孔50とがねじ山の方向が同一方向であれば、供回りを防止するために、長さ寸法が大のねじ軸76を用いることになる。このため、分離する際には、固定用のボルト部材54を用いることができず、しかも、ねじ軸76を、その先端がねじ孔50の底に到達するまで螺進させる必要がある。したがって、雌ねじ72とねじ孔50とがねじ山の方向が同一方向であれば、分離作業時において、作業時間が大となる。ねじ軸76の長さ寸法が大であるので、取扱い性に劣ることになる。
As described above, if the
これに対して、軸部12のねじ孔50と取外用治具70の雌ねじ72とのねじ山の方向を逆方向とすれば、押圧力付与用ボルト73を螺進させても、ボルト部材が共廻りすることがなく、ボルト部材54に押圧力を安定して付与できる。このため、ボルト部材54の先端がねじ孔50の底面に当接させることなく、ボルト部材54に押圧力を付与することができ、固定用のボルト部材を分離用のボルト部材としてそのまま使用することができ、分離作業性の向上及びコスト低減化を図ることができる。
On the other hand, if the screw thread direction between the
また、ハブ輪1から外輪5が外れた状態からは、例えば、ボルト部材54を使用して再度、ハブ輪1と外輪5とを連結することができる。すなわち、ハブ輪1から基盤71を取外すとともに、図8に示すように、ボルト部材54を貫通孔56を介して軸部12のねじ孔50に螺合させる。この状態では、軸部12側の雄スプライン41と、前回の圧入によって形成されたハブ輪1の雌スプライン42との位相を合わせる。
Further, from the state in which the outer ring 5 is detached from the
そして、この状態にて、ボルト部材54をねじ孔50に対して螺進させる。これによって、軸部12がハブ輪1内へ嵌入していく。この際、孔部22が僅かに拡径した状態となって、軸部12の軸方向の進入を許容し、軸方向の移動が停止すれば、孔部22が元の径に戻ろうとして縮径することになる。これによって、前回の圧入と同様、凸部35の凹部嵌合部位の全体がその対応する凹部36に対して密着する凹凸嵌合構造Mを確実に構成することができる。
In this state, the
特に、ボルト部材54をねじ孔50に対して螺進させる際に、図6に示すように、ボルト部材54の基部55aが、貫通孔56に対応した状態となる。しかも、貫通孔56の孔径d1は、軸部54bの大径の基部55aの外径d2よりも僅かに大きく設定される(具体的には、0.05mm<d1−d2<0.5mm程度とされる)ので、ボルト部材54の基部55aの外径と、貫通孔56に内径とが、ボルト部材54がねじ孔50を螺進する際のガイドを構成することができ、芯ずれすることなく、軸部12をハブ輪1の孔部22に圧入することができる。なお、貫通孔56の軸方向長さとしても、短すぎると、安定したガイドを発揮できず、逆に長すぎると、内壁22cの厚さ寸法が大となって、凹凸嵌合構造Mの軸方向長さを確保できないとともに、ハブ輪1の重量が大となる。このため、これらを考慮して種々変更することができる。
In particular, when the
なお、軸部12のねじ孔50の開口部が開口側に向かって拡開するテーパ部50aとさているので、ねじ軸76やボルト部材54をねじ孔50に螺合させさせ易い利点がある。
Since the opening portion of the
ところで、1回目(孔部22の内径面37に凹部36を成形する圧入)では、圧入荷重が比較的大きいので、圧入のために、プレス機等を使用する必要がある。これに対して、このような再度の圧入では、圧入荷重を1回目の圧入荷重よりも小さいため、プレス機等を使用することなく、安定して正確に軸部12をハブ輪1の孔部22に圧入することができる。このため、現場での外輪5とハブ輪1との分離・連結が可能となる。
By the way, in the first time (press-fitting for forming the
このように、外輪5の軸部12に軸方向の引き抜き力を付与することによって、ハブ輪1の孔部22から外輪5を取外すことができるので、各部品の修理・点検の作業性(メン
テナンス性)の向上を図ることができる。しかも、各部品の修理・点検後に再度外輪5の軸部12をハブ輪1の孔部22に圧入することによって、凸部35と凹部36との嵌合接触部位38全域が密着する凹凸嵌合構造Mを構成することができる。このため、安定したトルク伝達が可能な車輪用軸受装置を再度構成することができる。
In this way, by applying an axial pulling force to the
ところで、前記各実施形態では、軸部12側に凸部35を構成するスプライン41を形成するとともに、この軸部12のスプライン41に対して硬化処理を施し、ハブ輪1の内径面を未硬化(生材)としている。これに対して、図9に示すように、ハブ輪1の孔部22の内径面に硬化処理を施されたスプライン61(山部61a及び谷部61bとからなる)を形成するとともに、軸部12には硬化処理を施さないものであってもよい。なお、このスプライン61も公知公用の手段である転造加工、ブローチ加工、切削加工、プレス加工、引き抜き加工等の種々の加工方法によって、形成することがきる。また、熱硬化処理としても、高周波焼入れ、浸炭焼入れ等の種々の熱処理を採用することができる。
By the way, in each said embodiment, while forming the
この場合、凸部35の突出方向中間部位が、凹部形成前の凹部形成面(軸部12の外径面)の位置に対応する。すなわち、スプライン61の山部61aである凸部35の頂点を結ぶ円の直径寸法(凸部35の最小直径寸法)D4を、軸部12の外径寸法D6よりも小さく、スプライン61の谷部61bの底を結ぶ円の直径寸法(凸部間の谷部61bの最大直径寸法)D5を軸部12の外径寸法D6よりも大きく設定する。すなわち、D4<D6<D5とされる。
In this case, the intermediate portion in the protruding direction of the
軸部12をハブ輪1の孔部22に圧入すれば、ハブ輪1側の凸部35によって、軸部12の外周面にこの凸部35が嵌合する凹部36を形成することができる。これによって、凸部35とこれに嵌合する凹部との嵌合接触部位38の全体が密着している。
If the
ここで、嵌合接触部位38とは、図10(b)に示す範囲Bであり、凸部35の断面における山形の中腹部から山頂にいたる範囲である。また、周方向の隣合う凸部35間において、軸部12の外周面よりも外径側に隙間62が形成される。
Here, the
この場合であっても、圧入によってはみ出し部45が形成されるので、このはみ出し部45を収納する収納部57を設けるのが好ましい。はみ出し部45は軸部12のマウス側に形成されることになるので、収納部をハブ輪1側に設けることになる。
Even in this case, since the protruding
このように、ハブ輪1の孔部22の内径面37に凹凸嵌合構造Mの凸部35を設けるとともに、この凸部35の軸方向端部の硬度を外輪5の軸部12の外径部よりも高くして、圧入するものでは、軸部側の硬度処理(熱処理)を行う必要がないので、等速自在継手の外側継手部材(外輪5)の生産性に優れる。
As described above, the
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、凹凸嵌合構造Mの凸部35の形状として、前記図2に示す実施形態では断面三角形状であり、図9に示す実施形態では断面台形(富士山形状)であるが、これら以外の半円形状、半楕円形状、矩形形状等の種々の形状のものを採用でき、凸部35の面積、数、周方向配設ピッチ等も任意に変更できる。すなわち、スプライン41を形成し、このスプライン41の山部(凸歯)41aをもって凹凸嵌合構造Mの凸部35とする必要はなく、キーのようなものであってもよく、曲線状の波型の合わせ面を形成するものであってもよい。要は、軸方向に沿って配設される凸部35を相手側に圧入し、この凸部35にて凸部35に密着嵌合する凹部36を相手側に形成することができて、凸部35とこれに嵌合する凹部との嵌合接触部位38の全体が密着し、しかも、ハブ輪1と等速自在継手3との間で回転トルクの伝達ができればよい。
As described above, the embodiment of the present invention has been described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible. For example, as the shape of the
ハブ輪1の孔部22としては円孔以外の多角形孔等の異形孔であってよく、この孔部22に嵌挿する軸部12の端部の断面形状も円形断面以外の多角形等の異形断面であってもよい。さらに、ハブ輪1に軸部12を圧入する際に凸部35の圧入始端部のみが、凹部36が形成される部位より硬度が高ければよいので、凸部35の全体の硬度を高くする必要がない。図2等では隙間40が形成されるが、凸部35間の谷部まで、ハブ輪1の内径面37が食い込むようなものであってもよい。なお、凸部35側と、凸部35にて形成される凹部形成面側との硬度差としては、前記したようにHRCで20ポイント以上とするのが好ましいが、凸部35が圧入可能であれば20ポイント未満であってもよい。
The
凸部35の端面(圧入始端)は前記実施形態では軸方向に対して直交する面であったが、軸方向に対して、所定角度で傾斜するものであってもよい。この場合、内径側から外径側に向かって反凸部側に傾斜しても凸部側に傾斜してもよい。
Although the end surface (press-fit start end) of the
さらに、ハブ輪1の孔部22の内径面37に、周方向に沿って所定ピッチで配設される小凹部を設けてもよい。小凹部としては、凹部36の容積よりも小さくする必要がある。このように小凹部を設けることによって、凸部35の圧入性の向上を図ることができる。すなわち、小凹部を設けることによって、凸部35の圧入時に形成されるはみ出し部45の容量を減少させることができて、圧入抵抗の低減を図ることができる。また、はみ出し部45を少なくできるので、収納部57の容積を小さくでき、収納部57の加工性及び軸部12の強度の向上を図ることができる。なお、小凹部の形状は、半楕円状、矩形等の種々のものを採用でき、数も任意に設定できる。
Furthermore, you may provide the small recessed part arrange | positioned by the predetermined pitch along the circumferential direction in the
軸受2の転動体30として、ローラを使用したものであってもよい。また、前記実施形態では、第3世代の車輪用軸受装置を示したが、第1世代や第2世代さらには第4世代であってもよい。なお、凸部35を圧入する場合、凹部36が形成される側を固定して、凸部35を形成している側を移動させても、逆に、凸部35を形成している側を固定して、凹部36が形成される側を移動させても、両者を移動させてもよい。なお、等速自在継手3において、内輪6とシャフト10とを前記各実施形態に記載した凹凸嵌合構造Mを介して一体化してもよい。
A roller may be used as the rolling
ハブ輪1と軸部12とのボルト固定を行うボルト部材54の座面60aと、内壁22cとの間に介在されるシール材は、前記実施形態ではボルト部材54の座面60a側に樹脂を塗布して構成していたが、逆に、内壁22c側に樹脂を塗布するようにしてもよい。また、座面60a側および内壁22c側に樹脂を塗布するようにしてもよい。なお、ボルト部材54を螺着した際において、ボルト部材54の座面60aと、内壁22cの凹窪部51の底面とが密着性に優れるものであれば、このようなシール材を省略することも可能である。すわなち、凹窪部51の底面を研削することによって、ボルト部材54の座面60aとの密着性を向上させたりすることができる。もちろん、凹窪部51の底面を研削することなく、いわゆる旋削仕上げ状態であっても、密着性を発揮できれば、シール材を省略することができる。
The sealing material interposed between the
また、ハブ輪1と外輪5とを分離させる場合に使用するボルト部材として、前記実施形態では、連結用(固定用)のボルト部材を用いていたが、固定用のボルト部材と分離用のボルト部材とが相違するものであってもよい。
Further, as the bolt member used when the
M 凹凸嵌合構造
1 ハブ輪
2 軸受
3 等速自在継手
12 軸部
22 孔部
22c 内壁
26,27 外側軌道面(アウタレース)
28,29 内側軌道面(インナレース)
30 転動体
35 凸部
36 凹部
38 嵌合接触部位
45 はみ出し部
50 ねじ孔
54 ボルト部材
54a 頭部
57 収納部
70 治具
72 雌ねじ
73 押圧力付与用ボルト
M Concavity and convexity
28, 29 Inner raceway surface (inner race)
30
Claims (13)
外側継手部材の軸部とハブ輪の孔部のうち、どちらか一方に設けられた軸方向に延びる凸部を他方に圧入し、他方に前記凸部により凹部を形成することで、前記凸部と前記凹部との嵌合部位全域が密着する凹凸嵌合構造を構成し、かつこの凹凸嵌合構造は軸方向の引き抜き力付与による分離を許容しており、
外側継手部材の軸部の軸心部に軸方向に沿ってねじ孔を設け、このねじ孔にボルト部材を螺合させることでハブ輪と外側継手部材の分離を規制し、ボルト部材の雄ねじが、前記分離規制状態からねじ孔の雌ねじとの螺合状態を保持して凸部と凹部の嵌合長さよりも大きいストロークで移動可能であり、移動後のボルト部材に軸心方向への押圧力を付与することによって分離力が発生することを特徴とする車輪用軸受装置。 A bearing having a plurality of rows of rolling elements arranged between the outer race and the inner race facing each other, a hub wheel attached to the wheel, and a constant velocity universal joint, and fitted into the hub wheel and the hole of the hub wheel. A wheel bearing device in which a shaft portion of an outer joint member of a constant velocity universal joint to be inserted is coupled through an uneven fitting structure,
Of the shaft part of the outer joint member and the hole part of the hub wheel, the convex part extending in the axial direction provided in either one is press-fitted into the other, and the convex part is formed on the other by the convex part. And the concave-convex fitting structure in which the entire fitting site between the concave portion and the concave portion is in close contact, and the concave-convex fitting structure allows separation by applying an axial pull-out force ,
A screw hole is provided in the axial center portion of the shaft portion of the outer joint member along the axial direction, and the bolt member is screwed into the screw hole to regulate separation of the hub wheel and the outer joint member. , And can be moved with a stroke larger than the fitting length of the convex portion and the concave portion while maintaining the screwed state with the female screw of the screw hole from the separation regulation state, and the pressing force in the axial direction on the bolt member after the movement The wheel bearing device is characterized in that a separating force is generated by applying the pressure.
前記凹凸嵌合構造が、外側継手部材の軸部とハブ輪の孔部のうち、どちらか一方に設けられた軸方向に延びる凸部を他方に圧入し、他方に前記凸部により凹部を形成することで、前記凸部と前記凹部との嵌合部位全域が密着するものであり、The concave / convex fitting structure press-fits a convex portion extending in the axial direction provided in one of the shaft portion of the outer joint member and the hole of the hub wheel, and forms a concave portion by the convex portion on the other side. By doing so, the entire fitting site of the convex portion and the concave portion is in close contact,
外側継手部材の軸部の軸心部に軸方向に沿ってねじ孔を設け、このねじ孔にボルト部材を螺合することでハブ輪と外側継手部材を位置決めした車輪用軸受装置の分離方法であって、A separation method of a wheel bearing device in which a screw hole is provided in the axial center portion of the shaft portion of the outer joint member along the axial direction, and the hub wheel and the outer joint member are positioned by screwing a bolt member into the screw hole. There,
ボルト部材をねじ孔との螺合状態を保持して前記凹凸嵌合構造の凸部と凹部の嵌合長さ以上に移動させた後、ボルト部材に軸心方向への押圧力を付与して、ハブ輪と外側継手部材の軸部とを分離することを特徴とする車輪用軸受装置の分離方法。After holding the bolt member in a screwed state with the screw hole and moving it beyond the fitting length of the convex and concave portions of the concave and convex fitting structure, a pressing force in the axial direction is applied to the bolt member. A separation method for a wheel bearing device, wherein the hub wheel and the shaft portion of the outer joint member are separated.
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