JP5641706B2

JP5641706B2 - 車輪用軸受装置

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Publication number: JP5641706B2
Application number: JP2009089823A
Authority: JP
Inventors: 福島　茂明; 茂明福島; 久修内野
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2009-04-02
Filing date: 2009-04-02
Publication date: 2014-12-17
Anticipated expiration: 2029-04-02
Also published as: JP2010241189A

Description

本発明は、自動車等の車輪を懸架装置に対して回転自在に支承する車輪用軸受装置、特に、駆動輪を複列の転がり軸受で支承するセミフローティングタイプの車輪用軸受装置に関するものである。

トラック等のようにフレーム構造の車体を有する自動車では、駆動輪のアクスル構造として、従来フルフローティングタイプを採用するものが多い。また、最近の駆動輪の支持構造には、組立性の向上、軽量・コンパクト化等を狙って、複列の転がり軸受をユニット化した構造が多く採用されるようになっている。その従来構造の一例として、図９に示すような車輪用軸受装置が知られている。

この車輪用軸受装置は、軽量・コンパクト化を図ると共に、雨水やダスト等の侵入とデフオイルの漏れを防止したもので、ハブ輪５１と複列の転がり軸受５２とがユニット化して構成され、駆動軸Ｄ／Ｓに連結されている。複列の転がり軸受５２は、内方部材５３と外方部材５４、および両部材５３、５４間に転動自在に収容された複列の円錐ころ５５、５５とを備えている。ハブ輪５１は、外周の一端部に車輪ＷおよびブレーキロータＢを取り付けるための車輪取付フランジ５６を一体に有し、この車輪取付フランジ５６から軸方向に延びる小径段部５７が形成されている。また、内周には駆動軸Ｄ／Ｓがトルク伝達可能に内嵌されるようにセレーション５８が形成されている。

一方、複列の転がり軸受５２は、内周に複列のテーパ状の外側転走面５４ａ、５４ａが形成され、車軸管Ｈに固定される車体取付フランジ５４ｂが外周に形成された外方部材５４と、この外方部材５４に内挿され、外周に前記複列の外側転走面５４ａ、５４ａに対向するテーパ状の内側転走面６０ａが形成された一対の内輪６０、６０と、両転走面５４ａ、６０ａ間に転動自在に収容された複列の円錐ころ５５、５５とを有している。ハブ輪５１の外周に形成された小径段部５７には一対の内輪６０、６０が圧入され、小径段部５７の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部５９により、ハブ輪５１に対して内輪６０が軸方向へ抜けるのを防止している。そして、一対の内輪６０、６０の正面側端面が突き合された状態でセットされ、所謂背面合せタイプの複列の円錐ころ軸受を構成している。

ここで、ハブ輪５１の開口部にキャップ６１が圧入されている。このキャップ６１は、オーステナイト系ステンレス鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）をプレス加工にて断面略コの字形に形成された鋼板製の芯金６１ａと、この芯金６１ａの少なくとも嵌合部に加硫接着等により接合されたゴム等の弾性部材６１ｂとからなる。そして、この弾性部材６１ｂが嵌合面に弾性変形して入り込み、液密に内部を密封している。これにより、デフオイルの外部への流出と、外部から雨水やダスト等が駆動軸内に侵入してデフオイル内に混入するのを完全に防止することができると共に、車両運転時、ハブ輪５１に繰返しモーメント荷重が負荷され弾性変形したとしても、このキャップ６１がハブ輪５１の弾性変形の影響を殆ど受けない。

特開２００５−２９７９４４号公報

然しながら、このような従来の車輪用軸受装置では、ハブ輪５１のセレーション５８に駆動軸Ｄ／Ｓのセレーションをタイトに嵌合させてトルク伝達を行っているが、車両運転時にハブ輪５１に繰返しモーメント荷重が負荷された場合、ハブ輪５１と駆動軸Ｄ／Ｓとの間に傾きが生じ、硬化処理されていないハブ輪５１のセレーション５８に摩耗が生じる恐れがある。そして、この摩耗が増大することによって結合部にガタが生じて信頼性が低下する恐れがあった。

本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもので、雨水やダスト等の侵入とデフオイルの漏れを防止すると共に、駆動軸Ｄ／Ｓと強固な結合が得られ、長期間に亘って信頼性を確保したセミフローティングタイプの車輪用軸受装置を提供することを目的とする。

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、車体の下面に支持された車軸管と、この車軸管の内方に挿通された中空の駆動軸と、この駆動軸と前記車軸管の開口部との間に車輪用軸受が装着され、この車輪用軸受が、ハブ輪と複列の転がり軸受とがユニット化して構成され、外周に前記車軸管に取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周にこの車輪取付フランジ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所定のシメシロを介して圧入され、外周に前記複列の外側転走面に対向する内側転走面が形成された一対の内輪からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と一対の内輪との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備え、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前記ハブ輪に対して軸方向に固定された車輪用軸受装置において、前記ハブ輪に前記駆動軸が所定のシメシロを介して内嵌され、この嵌合面のうち一方の嵌合面が未焼入れでフラット面とされると共に、他方の嵌合面に高周波焼入れによって硬化された凹凸部が形成され、前記駆動軸の内径に、この内径よりも所定量大径に形成された拡径治具を押し込んで前記駆動軸の嵌合面を拡径させ、前記凹凸部を他方の嵌合面に密着嵌合されて前記ハブ輪と駆動軸が一体に塑性結合され、前記拡径治具が前記駆動軸の内径に留め置かれ、前記拡径される嵌合面が少なくとも前記複列の内側転走面の直下にかかる前記駆動軸の嵌合部の長さに設定されている。

このように、セミフローティングタイプの車輪用軸受装置において、ハブ輪に駆動軸が所定のシメシロを介して内嵌され、この嵌合面のうち一方の嵌合面が未焼入れでフラット面とされると共に、他方の嵌合面に高周波焼入れによって硬化された凹凸部が形成され、駆動軸の内径に、この内径よりも所定量大径に形成された拡径治具を押し込んで駆動軸の嵌合面を拡径させ、凹凸部を他方の嵌合面に密着嵌合させてハブ輪と駆動軸が着脱自在に一体に結合され、拡径治具が駆動軸の内径に留め置かれ、拡径される嵌合面が少なくとも複列の内側転走面の直下にかかる駆動軸の嵌合部の長さに設定されているので、ハブ輪と駆動軸との強固な結合が得られ、結合部の緩みを防止して長期間に亘って信頼性を確保した車輪用軸受装置を提供することができる。また、小さい拡径率で所望の結合力を維持することができ、組立作業性を向上させることができると共に、デフオイルの外部への流出と、外部から雨水やダスト等が駆動軸内に侵入してデフオイル内に混入するのを防止することができる。

また、請求項２に記載の発明のように、前記ハブ輪の嵌合面に硬化された凹凸部が形成され、この凹凸部がアヤメローレット状で、独立して形成された複数の環状溝と複数の軸方向溝とを略直交させて構成された交叉溝または互いに傾斜した螺旋溝で構成された交叉溝からなり、前記凹凸部の凸部の先端部が尖塔形状に形成されると共に、前記駆動軸の内径に、この内径よりも所定量大径に形成された拡径治具を押し込んで前記駆動軸の嵌合面を拡径させ、当該凹凸部を前記駆動軸の嵌合面に食い込ませて塑性結合されていても良い。

また、請求項３に記載の発明のように、前記駆動軸の嵌合面に硬化された凹凸部が形成され、この凹凸部がアヤメローレット状で、独立して形成された複数の環状溝と複数の軸方向溝とを略直交させて構成された交叉溝または互いに傾斜した螺旋溝で構成された交叉溝からなると共に、当該凹凸部の凸部の先端部が尖塔形状に形成されると共に、前記駆動軸の内径に、この内径よりも所定量大径に形成された拡径治具を押し込んで前記駆動軸の嵌合面を拡径させ、当該凹凸部を前記ハブ輪の嵌合面に食い込ませて塑性結合されていても良い。

また、請求項４に記載の発明のように、前記拡径治具のアウター側の端部に雌ねじが形成されていれば、分解時に、この拡径治具の雌ねじに分解工具を固定して拡径治具を引抜くことができる。これにより、駆動軸の弾性変形分が解除され、ハブ輪と駆動軸の分解が容易にできる。

また、請求項５に記載の発明のように、前記拡径治具が、外周に外径φＤ１からなる嵌合面と、この先端部に断面が円弧面からなる凸球状の加締面が形成され、この加締面の外径φＤ２が、前記駆動軸の内径φｄよりも僅かに大径に形成された前記嵌合面の外径φＤ１よりもさらに大径（φＤ２＞φＤ１＞φｄ）に形成されていれば、駆動軸の嵌合面を拡径し易く、また、使用中に拡径治具を抜け難くすることができ、信頼性を一段と高めることができる。

また、請求項６に記載の発明のように、前記ハブ輪のアウター側の開口部にキャップが圧入されていれば、液密的に内部を密封することができ、デフオイルの外部への流出と、外部から雨水やダスト等が駆動軸内に侵入してデフオイル内に混入するのを完全に防止することができると共に、万一、拡径治具がアウター側に移動するようなことがあっても、拡径治具が抜け出すのを防止することもできる。

また、請求項７に記載の発明のように、前記拡径治具のアウター側の端部に環状凸部が形成され、この環状凸部と前記ハブ輪との間にＯリングが装着されていれば、液密的に内部が密封することができ、デフオイルの外部への流出と、外部から雨水やダスト等が駆動軸内に侵入してデフオイル内に混入するのを完全に防止することができると共に、ハブ輪と駆動軸との結合部のスペースを確保することができ、設計自由度を高めることができる。

また、請求項８に記載の発明のように、前記ハブ輪のアウター側の端部内周に止め輪が装着され、前記拡径治具の移動が規制されていれば、万一、拡径治具がアウター側に移動するようなことがあっても、拡径治具が抜け出すのを確実に防止することができ、安全な方向でシステムが作動するフェールセーフ機構を備えることができる。

また、請求項９に記載の発明のように、前記駆動軸の嵌合面に高周波焼入れによって硬化されたセレーションが形成され、このセレーションを前記ハブ輪の嵌合面を切削加工しながら密着嵌合させてプレスカット接合されていれば、従来のセレーションよりも嵌合幅を短縮することができ、大きなモーメント荷重がハブ輪に負荷されても変形の影響を受け難くなり、長期間に亘ってハブ輪と駆動軸の結合部の緩みを防止することができる。

また、請求項１０に記載の発明のように、前記ハブ輪のアウター側の端部に、径方向内方に延び、その中心部に通孔が形成された隔壁が形成されると共に、前記駆動軸のアウター側の端部に雌ねじが形成され、この雌ねじに前記通孔に挿入された固定ボルトが螺着されて前記ハブ輪と駆動軸とが分離可能に締結されていれば、駆動軸をハブ輪に嵌挿する時に、この雌ねじに固定ボルトを締め付けることによって駆動軸をアウター側に引き込むことができ、プレス機を使用することなく、効率良く組立作業ができると共に、分解時には、固定ボルトを雌ねじから弛め、この固定ボルトの頭部を押圧するだけで、駆動軸からハブ輪を引抜くことができ、ハブ輪と駆動軸の分解が容易にできる。また、万一、結合部が弛むようなことがあっても、フェールセーフ機構となる固定ボルトによってハブ輪が抜け出すのを確実に防止することができる。

また、請求項１１に記載の発明のように、前記駆動軸のアウター側の端部に垂直に切り立った壁面を有する環状溝が形成され、この環状溝を介して先端部に前記ハブ輪の嵌合面の内径よりも僅かに小径に設定された案内部が形成されていれば、ハブ輪に駆動軸が案内部にガイドされた状態でスムーズに嵌挿できると共に、セレーションの先端をエッジに形成することができ、ハブ輪の嵌合面に容易に食い込ませることができる。

本発明に係る車輪用軸受装置は、車体の下面に支持された車軸管と、この車軸管の内方に挿通された中空の駆動軸と、この駆動軸と前記車軸管の開口部との間に車輪用軸受が装着され、この車輪用軸受が、ハブ輪と複列の転がり軸受とがユニット化して構成され、外周に前記車軸管に取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周にこの車輪取付フランジ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所定のシメシロを介して圧入され、外周に前記複列の外側転走面に対向する内側転走面が形成された一対の内輪からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と一対の内輪との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備え、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前記ハブ輪に対して軸方向に固定された車輪用軸受装置において、前記ハブ輪に前記駆動軸が所定のシメシロを介して内嵌され、この嵌合面のうち一方の嵌合面が未焼入れでフラット面とされると共に、他方の嵌合面に高周波焼入れによって硬化された凹凸部が形成され、前記駆動軸の内径に、この内径よりも所定量大径に形成された拡径治具を押し込んで前記駆動軸の嵌合面を拡径させ、前記凹凸部を他方の嵌合面に密着嵌合させて前記ハブ輪と駆動軸が着脱自在に一体に結合され、前記拡径治具が前記駆動軸の内径に留め置かれ、前記拡径される嵌合面が少なくとも前記複列の内側転走面の直下にかかる前記駆動軸の嵌合部の長さに設定されているので、ハブ輪と駆動軸との強固な結合が得られ、結合部の緩みを防止して長期間に亘って信頼性を確保した車輪用軸受装置を提供することができる。また、小さい拡径率で所望の結合力を維持することができ、組立作業性を向上させることができると共に、デフオイルの外部への流出と、外部から雨水やダスト等が駆動軸内に侵入してデフオイル内に混入するのを防止することができる。

本発明に係る車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図である。図１の車輪用軸受を示す縦断面図である。本発明に係る車輪用軸受装置の組立方法を示す説明図である。本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図である。図４の拡径治具を示す断面図である。図４の要部拡大図である。本発明に係る車輪用軸受装置の第３の実施形態を示す要部拡大図である。本発明に係る車輪用軸受装置の組立方法を示す説明図である。従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。

車体の下面に支持された車軸管と、この車軸管の内方に挿通された中空の駆動軸と、この駆動軸と前記車軸管の開口部との間に車輪用軸受が装着され、この車輪用軸受が、ハブ輪と複列の転がり軸受とがユニット化して構成され、外周に前記車軸管に取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周にこの車輪取付フランジ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所定のシメシロを介して圧入され、外周に前記複列の外側転走面に対向する内側転走面が形成された一対の内輪からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と一対の内輪との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備え、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前記ハブ輪に対して軸方向に固定された車輪用軸受装置において、前記ハブ輪に前記駆動軸が内嵌され、前記駆動軸の嵌合面に硬化された凹凸部が形成され、この凹凸部がアヤメローレット状で、独立して形成された複数の環状溝と複数の軸方向溝とを略直交させて構成された交叉溝または互いに傾斜した螺旋溝で構成された交叉溝からなると共に、前記凹凸部の凸部の先端部が尖塔形状に形成されると共に、前記駆動軸の内径に、この内径よりも所定量大径に形成された拡径治具を押し込んで前記駆動軸の嵌合面を拡径させ、当該凹凸部を前記ハブ輪の嵌合面に食い込ませて塑性結合され、前記拡径治具が前記駆動軸の内径に留め置かれている。

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、本発明に係る車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図、図２は、図１の車輪用軸受を示す縦断面図、図３は、本発明に係る車輪用軸受装置の組立方法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１の左側）、中央寄り側をインナー側（図１の右側）という。

この車輪用軸受装置は、ハブ輪１と複列の転がり軸受２とがユニット化して構成され、駆動軸Ｄ／Ｓに連結されている。複列の転がり軸受２は、内方部材３と外方部材４、および両部材３、４間に転動自在に収容された複列の転動体（円錐ころ）５、５とを備えている。ここで、内方部材３は、ハブ輪１と、このハブ輪１に圧入された一対の内輪１０、１０とを指す。ハブ輪１は、外周のアウター側の端部に車輪（図示せず）およびブレーキロータＢを取り付けるための車輪取付フランジ６を一体に有し、外周にこの車輪取付フランジ６から軸方向に延びる円筒状の小径段部７が形成されている。

一方、複列の転がり軸受２は、図２に示すように、内周に複列のテーパ状の外側転走面４ａ、４ａが形成され、車軸管Ｈに固定される車体取付フランジ４ｂが外周に形成された外方部材４と、この外方部材４に内挿され、外周に前記複列の外側転走面４ａ、４ａに対向するテーパ状の内側転走面１０ａが形成された一対の内輪１０、１０と、両転走面４ａ、１０ａ間に収容された複列の転動体５、５と、これら複列の転動体５、５を転動自在に保持する保持器１１とを備えている。

一対の内輪１０、１０には内側転走面１０ａの大径側に転動体５を案内するための大鍔１０ｂが形成、小径側には転動体５の脱落を防止するための小鍔１０ｃが形成されている。そして、一対の内輪１０、１０の正面側端面が突き合された状態でセットされ、所謂背面合せタイプの複列の円錐ころ軸受を構成している。また、外方部材４と内輪１０との間に形成される環状空間の開口部にはシール１２、１２が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの外部への漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。さらに、インナー側のシール１２においては、ハブ輪１の結合部を通してデフオイルが軸受内部に侵入するのも防止している。

ここで、ハブ輪１の小径段部７に一対の内輪１０、１０が所定のシメシロを介して圧入され、小径段部７の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部１３により、所定の軸受予圧が付与された状態で、ハブ輪１に対して内輪１０、１０が軸方向に固定されている。本実施形態では、このような第２世代のセルフリテイン構造を採用することにより、従来のように内輪をナット等で強固に緊締して予圧量を管理する必要がないため、車両への組込性を簡便にすることができ、長期間その予圧量を維持することができると共に、部品点数を大幅に削減でき、組込性の向上と相俟って低コスト化と軽量・コンパクト化を達成することができる。

ハブ輪１はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、車輪用軸受２が衝合される肩部８から小径段部７に亙り高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。なお、加締部１３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。これにより、耐久性が向上すると共に、加締部１３を塑性変形する時の加工性が向上し、クラック等を防止してその品質の信頼性が向上する。

また、外方部材４は、ハブ輪１と同様、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、複列の外側転走面４ａ、４ａおよびシール１２が装着される端部内周面に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。一方、内輪１０および転動体５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６０〜６４ＨＲＣの範囲で硬化処理されている。なお、ここでは、転動体５、５を円錐ころとした複列円錐ころ軸受を例示したが、これに限らず転動体にボールを使用した複列アンギュラ玉軸受であっても良い。

次に、図３を用いてハブ輪１と駆動軸Ｄ／Ｓとの結合方法を説明する。
本実施形態では、中空の駆動軸Ｄ／Ｓの嵌合部９の外周に高周波焼入れによって硬化された凹凸部９ａが形成されている。この凹凸部９ａはアヤメローレット状に形成され、旋削等により独立して形成された複数の環状溝と、ブローチ加工等により形成された複数の軸方向溝とを略直交させて構成した交叉溝、あるいは、互いに傾斜した螺旋溝で構成した交叉溝からなる。また、凹凸部９ａの凸部は良好な食い込み性を確保するために、その先端部が三角形状等の尖塔形状に形成されている。

ここで、ハブ輪１に駆動軸Ｄ／Ｓが内嵌されると共に、嵌合部９の内径φｄに、外径φＤがこの内径φｄよりも所定量大径（φＤ＞φｄ）に形成されたマンドレル等の拡径治具１４をインナー側（矢印方向）に押し込んで嵌合部９を拡径させ、凹凸部９ａを未焼入れであるハブ輪１の内周面に食い込ませて塑性結合される。こうした拡径加締を採用することにより、ハブ輪１と駆動軸Ｄ／Ｓとの強固な結合が得られ、結合部の緩みを防止して長期間に亘って信頼性を確保した車輪用軸受装置を提供することができる。

なお、拡径治具１４は、アウター側の端部に位置決め用の環状凸部１４ａが形成されていると共に、雌ねじ１４ｂが形成されている。この拡径治具１４は、拡径加締後に取り外しても良いが、ここでは、駆動軸Ｄ／Ｓ内に留め置かれている。これにより、小さい拡径率で所望の結合力を維持することができ、組立作業性を向上させることができる。また、分解時には、拡径治具１４の雌ねじ１４ｂに分解工具（図示せず）を固定して拡径治具１４を引抜くことができる。これにより、駆動軸Ｄ／Ｓの弾性変形分が解除され、ハブ輪１と駆動軸Ｄ／Ｓの分解が容易にできる。

ここでは、中空の駆動軸Ｄ／Ｓの嵌合部９の外周に硬化された凹凸部９ａが形成され、嵌合部９を拡径させて凹凸部９ａをハブ輪１の内周面に食い込ませて塑性結合したものを例示したが、これに限らず、ハブ輪の内周面に硬化された凹凸部を形成し、駆動軸Ｄ／Ｓの嵌合部を拡径させてハブ輪の凹凸部に食い込ませるようにしても良い。

本実施形態では、ハブ輪１と駆動軸Ｄ／Ｓとが塑性結合された後、図１に示すように、ハブ輪１のアウター側の開口部にキャップ１５が圧入されている。このキャップ１５は、オーステナイト系ステンレス鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）をプレス加工にてカップ状に形成された芯金１５ａと、この芯金１５ａの少なくとも露出した表面に加硫接着等により接合された合成ゴム等の弾性部材１５ｂとからなり、液密的に内部を密封している。これにより、デフオイルの外部への流出と、外部から雨水やダスト等が駆動軸内に侵入してデフオイル内に混入するのを完全に防止することができる。

さらに、ハブ輪１の端部内周に形成された環状の止め輪溝１６に止め輪１７が装着されている。これにより、万一、拡径治具１４がアウター側に移動するようなことがあっても、キャップ５を介して拡径治具１４が抜け出すのを確実に防止することができ、安全な方向でシステムが作動する、所謂フェールセーフ機構を備えている。

図４は、本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図、図５は、図４の拡径治具を示す断面図、図６は、図４の要部拡大図である。この実施形態は、前述した第１の実施形態（図１）と基本的には拡径治具の構成が異なるのみで、前述した第１の実施形態と同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

本実施形態では、前述した第１の実施形態と同様、ハブ輪１に駆動軸Ｄ／Ｓが内嵌されると共に、嵌合部９の内径にマンドレル等の拡径治具１８をインナー側に押し込んで嵌合部９を塑性変形させ、凹凸部９ａをハブ輪１の内周面に食い込ませて塑性結合される。この拡径治具１８は、アウター側の端部に位置決め用の環状凸部１８ａが形成されていると共に、雌ねじ１４ｂが形成されている。

この拡径治具１８は、図５に示すように、外周に外径φＤ１からなる嵌合面１９と、この嵌合面１９から環状溝１８ｂを介して先端部に加締面２０が形成されている。この加締面２０は断面が円弧面からなる凸球状に形成され、この外径φＤ２が、駆動軸Ｄ／Ｓの内径φｄよりも僅かに大径に形成された嵌合面１９の外径φＤ１よりもさらに大径に形成されている（φＤ２＞φＤ１＞φｄ）。これにより、駆動軸Ｄ／Ｓの嵌合部９を拡径し易く、また、使用中に拡径治具１８を抜け難くすることができ、信頼性を一段と高めることができる。

また、本実施形態では、図６に示すように、拡径治具１８の環状凸部１８ａとハブ輪１との間にＯリング２１が装着され、液密的に内部が密封されている。これにより、前述したキャップ１５を廃止することもでき、組立作業性を向上させることができると共に、ハブ輪１と駆動軸Ｄ／Ｓとの結合部のスペースを確保することができ、設計自由度を高めることができる。

図７は、本発明に係る車輪用軸受装置の第３の実施形態を示す要部拡大図、図８は、本発明に係る車輪用軸受装置の組立方法を示す説明図である。なお、この実施形態は、前述した実施形態（図１、４）と基本的にはハブ輪と駆動軸の構成が異なるだけで、その他前述した実施形態と同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

この車輪用軸受装置は、ハブ輪２１と複列の転がり軸受２とがユニット化して構成され、駆動軸Ｄ／Ｓに連結されている。ハブ輪２１は、外周に車輪取付フランジ６から軸方向に延びる円筒状の小径段部７が形成され、アウター側の端部に径方向内方に延びる隔壁２２が鍛造加工によって一体に形成されている。この隔壁２２の中心部には後述する固定ボルト２３が挿入される通孔２２ａが打ち抜き加工によって形成されている。

本実施形態では、中空の駆動軸Ｄ／Ｓは、円筒状の嵌合部２４の外周に高周波焼入れによって硬化されたセレーション（またはスプライン）２４ａが形成され、内周に雌ねじ２４ｂが形成されている。また、アウター側の端部には垂直に切り立った壁面２５ａを有する環状溝２５が形成され、この環状溝２５を介して先端部にハブ輪２１の内周面の内径φｄｈよりも僅かに小径に設定された案内部２６が形成されている。そして、ハブ輪２１に駆動軸Ｄ／Ｓが所定のシメシロを介して内嵌され、セレーション２４ａを未焼入れであるハブ輪２１の内周面に密着嵌合されて着脱自在に一体に結合されている。

次に、図８を用いてハブ輪２１と駆動軸Ｄ／Ｓとの結合方法を説明する。
ハブ輪２１に駆動軸Ｄ／Ｓの嵌合部２４が案内部２６にガイドされた状態で嵌挿され、セレーション２４ａをハブ輪２１の内周面を切削加工しながら密着嵌合される、所謂プレスカット接合されている。なお、駆動軸Ｄ／Ｓの嵌合部２４をハブ輪２１に嵌挿するには、プレス機で行っても良いが、嵌合部２４の雌ねじ２４ｂに固定ボルト２３を締め付けることによって駆動軸Ｄ／Ｓをアウター側に引き込むことができるので、組立作業性が向上する。

また、駆動軸Ｄ／Ｓの嵌合部２４の外径φＤｓは、ハブ輪２１の内径φｄｈよりも所定量大径（φＤｓ＞φｄｈ）に形成されている。環状溝２５の壁面２５ａが垂直に切り立って形成されているため、セレーション２４ａの先端をエッジに形成することができ、ハブ輪２１の内周面にセレーション２４ａを容易に切削加工しながら密着嵌合させることができる。こうしたプレスカット接合を採用することにより、従来のセレーションよりも嵌合幅を短縮することができ、ハブ輪２１の隔壁２２による高剛性化と相俟って、大きなモーメント荷重がハブ輪２１に負荷されても変形の影響を受け難くなり、長期間に亘ってハブ輪２１と駆動軸Ｄ／Ｓの結合部の緩みを防止することができる。

そして、車軸管Ｈに外方部材４の車体取付フランジ４ｂが固定ボルト２７によって締結されると共に、ハブ輪２１と駆動軸Ｄ／Ｓとが塑性結合された後、固定ボルト２３が駆動軸Ｄ／Ｓの雌ねじ２４ｂに螺着され、ハブ輪２１と駆動軸Ｄ／Ｓとが分離可能に締結される。これにより、万一、結合部が弛むようなことがあっても、フェールセーフ機構となる固定ボルト２３によってハブ輪２１が抜け出すのを確実に防止することができる。

また、分解時には、固定ボルト２３を嵌合部２４の雌ねじ２４ｂから弛めると共に、この固定ボルト２３の頭部を押圧することにより、駆動軸Ｄ／Ｓからハブ輪２１を引抜くことができ、ハブ輪２１と駆動軸Ｄ／Ｓの分解が容易にできる。

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。

本発明に係る車輪用軸受装置は、駆動軸と車軸管の開口部に車輪用軸受が装着されたセミフローティングタイプの車輪用軸受装置に適用できる。

１、２１ハブ輪
２複列の転がり軸受
３内方部材
４外方部材
４ａ外側転走面
４ｂ車体取付フランジ
５転動体
６車輪取付フランジ
７小径段部
８肩部
９、２４嵌合部
９ａ凹凸部
１０内輪
１０ａ内側転走面
１０ｂ大鍔
１０ｃ小鍔
１１保持器
１２シール
１３加締部
１４、１８拡径治具
１４ａ、１８ａ環状凸部
１４ｂ、２４ｂ雌ねじ
１５キャップ
１５ａ芯金
１５ｂ弾性部材
１６止め輪溝
１７止め輪
１８ｂ、２５環状溝
１９嵌合面
２０加締面
２１Ｏリング
２２隔壁
２２ａ通孔
２３、２７固定ボルト
２５ａ壁面
２６案内部
５１ハブ輪
５２複列の転がり軸受
５３内方部材
５４外方部材
５４ａ外側転走面
５５円錐ころ
５６車輪取付フランジ
５７小径段部
５８セレーション
５９加締部
６０内輪
６０ａ内側転走面
６１キャップ
６１ａ芯金
６１ｂ弾性部材
Ｂブレーキロータ
ｄ嵌合部の内径
ｄｈハブ輪の内径
Ｄ拡径治具の外径
Ｄ１嵌合面の外径
Ｄ２加締面の外径
Ｄｓ嵌合部の外径
Ｄ／Ｓ駆動軸
Ｈ車軸管
Ｗ車輪

Claims

車体の下面に支持された車軸管と、この車軸管の内方に挿通された中空の駆動軸と、この駆動軸と前記車軸管の開口部との間に車輪用軸受が装着され、この車輪用軸受が、ハブ輪と複列の転がり軸受とがユニット化して構成され、外周に前記車軸管に取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周にこの車輪取付フランジ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所定のシメシロを介して圧入され、外周に前記複列の外側転走面に対向する内側転走面が形成された一対の内輪からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と一対の内輪との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備え、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前記ハブ輪に対して軸方向に固定された車輪用軸受装置において、前記ハブ輪に前記駆動軸が所定のシメシロを介して内嵌され、この嵌合面のうち一方の嵌合面が未焼入れでフラット面とされると共に、他方の嵌合面に高周波焼入れによって硬化された凹凸部が形成され、前記駆動軸の内径に、この内径よりも所定量大径に形成された拡径治具を押し込んで前記駆動軸の嵌合面を拡径させ、前記凹凸部を他方の嵌合面に密着嵌合させて前記ハブ輪と駆動軸が着脱自在に一体に結合され、前記拡径治具が前記駆動軸の内径に留め置かれ、前記拡径される嵌合面が少なくとも前記複列の内側転走面の直下にかかる前記駆動軸の嵌合部の長さに設定されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
前記ハブ輪の嵌合面に硬化された凹凸部が形成され、この凹凸部がアヤメローレット状で、独立して形成された複数の環状溝と複数の軸方向溝とを略直交させて構成された交叉溝または互いに傾斜した螺旋溝で構成された交叉溝からなり、前記凹凸部の凸部の先端部が尖塔形状に形成されると共に、前記駆動軸の内径に、この内径よりも所定量大径に形成された拡径治具を押し込んで前記駆動軸の嵌合面を拡径させ、当該凹凸部を前記駆動軸の嵌合面に食い込ませて塑性結合されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
前記駆動軸の嵌合面に硬化された凹凸部が形成され、この凹凸部がアヤメローレット状で、独立して形成された複数の環状溝と複数の軸方向溝とを略直交させて構成された交叉溝または互いに傾斜した螺旋溝で構成された交叉溝からなると共に、当該凹凸部の凸部の先端部が尖塔形状に形成されると共に、前記駆動軸の内径に、この内径よりも所定量大径に形成された拡径治具を押し込んで前記駆動軸の嵌合面を拡径させ、当該凹凸部を前記ハブ輪の嵌合面に食い込ませて塑性結合されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
前記拡径治具のアウター側の端部に雌ねじが形成されている請求項１乃至３いずれかに記載の車輪用軸受装置。
前記拡径治具が、外周に外径φＤ１からなる嵌合面と、この先端部に断面が円弧面からなる凸球状の加締面が形成され、この加締面の外径φＤ２が、前記駆動軸の内径φｄよりも僅かに大径に形成された前記嵌合面の外径φＤ１よりもさらに大径（φＤ２＞φＤ１＞φｄ）に形成されている請求項１乃至４いずれかに記載の車輪用軸受装置。
前記ハブ輪のアウター側の開口部にキャップが圧入されている請求項１乃至５いずれかに記載の車輪用軸受装置。
前記拡径治具のアウター側の端部に環状凸部が形成され、この環状凸部と前記ハブ輪との間にＯリングが装着されている請求項１乃至６いずれかに記載の車輪用軸受装置。
前記ハブ輪のアウター側の端部内周に止め輪が装着され、前記拡径治具の移動が規制されている請求項１乃至７いずれかに記載の車輪用軸受装置。
前記駆動軸の嵌合面に高周波焼入れによって硬化されたセレーションが形成され、このセレーションを前記ハブ輪の嵌合面を切削加工しながら密着嵌合させてプレスカット接合されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
前記ハブ輪のアウター側の端部に、径方向内方に延び、その中心部に通孔が形成された隔壁が形成されると共に、前記駆動軸のアウター側の端部に雌ねじが形成され、この雌ねじに前記通孔に挿入された固定ボルトが螺着されて前記ハブ輪と駆動軸とが分離可能に締結されている請求項９に記載の車輪用軸受装置。
前記駆動軸のアウター側の端部に垂直に切り立った壁面を有する環状溝が形成され、この環状溝を介して先端部に前記ハブ輪の嵌合面の内径よりも僅かに小径に設定された案内部が形成されている請求項９または１０に記載の車輪用軸受装置。