JP6253909B2 - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車の懸架装置に対して駆動車輪（ＦＦ車の前輪、ＦＲ車の後輪、４ＷＤ車の全輪）を回転自在に支持する車輪用軸受装置に関する。

従来の車輪用軸受装置として、例えば、ハブ輪と等速自在継手の外側継手部材との分離を可能にしてメンテナンス性に優れた車輪用軸受装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に開示された車輪用軸受装置は、図２０に示すように、ハブ輪１０１、内輪１０２、複列の転動体１０３，１０４および外輪１０５からなる車輪用軸受１２０と固定式等速自在継手１０６とで主要部が構成されている。

ハブ輪１０１は、その外周面にアウトボード側の内側軌道面１０７が形成されると共に、車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ１０９を備えている。この車輪取付フランジ１０９の円周方向等間隔に、ホイールディスクを固定するためのハブボルト１１０が植設されている。このハブ輪１０１のインボード側外周面に形成された小径段部１１２に内輪１０２を嵌合させ、この内輪１０２の外周面にインボード側の内側軌道面１０８が形成されている。

内輪１０２は、クリープを防ぐために適当な締め代をもって圧入されている。ハブ輪１０１の外周面に形成されたアウトボード側の内側軌道面１０７と、内輪１０２の外周面に形成されたインボード側の内側軌道面１０８とで複列の軌道面を構成する。この内輪１０２をハブ輪１０１の小径段部１１２に圧入し、その小径段部１１２のインボード側端部を外側に加締め、その加締め部１１１でもって内輪１０２を抜け止めしてハブ輪１０１と一体化し、車輪用軸受１２０に予圧を付与している。

外輪１０５は、内周面にハブ輪１０１および内輪１０２の内側軌道面１０７，１０８と対向する複列の外側軌道面１１３，１１４が形成されている。この外輪１０５の外周面を車体の懸架装置（図示せず）から延びるナックルに嵌合させて固定することにより、車輪用軸受装置を車体に取り付けるようにしている。

車輪用軸受１２０は、複列のアンギュラ玉軸受構造で、ハブ輪１０１および内輪１０２の外周面に形成された内側軌道面１０７，１０８と外輪１０５の内周面に形成された外側軌道面１１３，１１４との間に転動体１０３，１０４を介在させ、各列の転動体１０３，１０４を保持器１１５，１１６により円周方向等間隔に支持した構造を有する。

車輪用軸受１２０の両端開口部には、ハブ輪１０１と内輪１０２の外周面に摺接するように、外輪１０５とハブ輪１０１および内輪１０２との環状空間を密封する一対のシール１１７，１１８が外輪１０５の両端部内径に嵌合され、内部に充填されたグリースの漏洩ならびに外部からの水や異物の侵入を防止するようになっている。

等速自在継手１０６は、ドライブシャフト１２１を構成する中間シャフト１２２の一端に設けられ、内周面にトラック溝１２３が形成された外側継手部材１２４と、その外側継手部材１２４のトラック溝１２３と対向するトラック溝１２５が外周面に形成された内側継手部材１２６と、外側継手部材１２４のトラック溝１２３と内側継手部材１２６のトラック溝１２５との間に組み込まれたボール１２７と、外側継手部材１２４の内周面と内側継手部材１２６の外周面との間に介在してボール１２７を保持するケージ１２８とで構成されている。

外側継手部材１２４は、内側継手部材１２６、ボール１２７およびケージ１２８からなる内部部品を収容したマウス部１２９と、マウス部１２９から軸方向に一体的に延びるステム部１３０とで構成されている。内側継手部材１２６は、中間シャフト１２２の軸端が圧入されてスプライン嵌合によりトルク伝達可能に結合されている。

等速自在継手１０６の外側継手部材１２４と中間シャフト１２２との間に、継手内部に封入されたグリース等の潤滑剤の漏洩を防ぐと共に継手外部からの異物侵入を防止するための樹脂製の蛇腹状ブーツ１３１を装着して、外側継手部材１２４の開口部をブーツ１３１で閉塞した構造としている。

このブーツ１３１は、外側継手部材１２４の外周面にブーツバンド１３２により締め付け固定された大径端部１３３と、中間シャフト１２２の外周面にブーツバンド１３４により締め付け固定された小径端部１３５と、大径端部１３３と小径端部１３５とを繋ぎ、その大径端部１３３から小径端部１３５へ向けて縮径した可撓性の蛇腹部１３６とで構成されている。

図２１は、外側継手部材１２４のステム部１３０をハブ輪１０１の軸孔１３８に圧入する前の状態を示す。同図に示すように、外側継手部材１２４のステム部１３０は、その外周面に軸方向に延びる複数の凸部１３７からなる雄スプラインが形成されている。これに対して、ハブ輪１０１の軸孔１３８は、その内周面に雌スプラインが形成されていない単純な円筒部１３９をなす。

図２２は、外側継手部材１２４のステム部１３０をハブ輪１０１の軸孔１３８に圧入した後の状態を示す。この外側継手部材１２４のステム部１３０をハブ輪１０１の軸孔１３８に圧入し、そのステム部１３０の凸部１３７をハブ輪１０１の軸孔１３８の内周面に転写することにより、同図に示すように、ハブ輪１０１の軸孔１３８の内周面に凸部１３７と締め代をもって密着する凹部１４０を形成し、この凸部１３７と凹部１４０との嵌合接触部位全域で密着する凹凸嵌合構造を構成することで、外側継手部材１２４とハブ輪１０１とをトルク伝達可能に結合させている。

このようにして、外側継手部材１２４のステム部１３０をハブ輪１０１の軸孔１３８に圧入した上で、図２０に示すように、外側継手部材１２４のステム部１３０の軸端に形成された雌ねじ１４１にボルト１４２を螺合させることにより、そのボルト１４２をハブ輪１０１の端面に係止させた状態で締め付けることで、等速自在継手１０６をハブ輪１０１に固定している。

特開２００９−９７５５７号公報

ところで、前述した車輪用軸受装置において、ハブ輪１０１、内輪１０２、複列の転動体１０３，１０４および外輪１０５からなる車輪用軸受１２０と結合される固定式等速自在継手１０６がドライブシャフト１２１の一部を構成している。自動車のエンジンから車輪に動力を伝達するドライブシャフト１２１は、図２３に示すように、エンジンと車輪との相対的位置関係の変化による角度変位と軸方向変位に対応する必要があるため、一般的にエンジン側（インボード側）に摺動式等速自在継手１５１を、車輪側（アウトボード側）に固定式等速自在継手１０６をそれぞれ装備し、両者の等速自在継手１０６，１５１を中間シャフト１２２で連結した構造を具備する。

ここで、従来の車輪用軸受装置では、図２１に示すように、ハブ輪１０１の軸孔１３８の内周面は雌スプラインが形成されていない単純な円筒部１３９をなすことから、外側継手部材１２４のステム部１３０をハブ輪１０１の軸孔１３８に圧入するに際して、そのステム部１３０の凸部１３７を軸孔１３８の内周面に転写するために大きな圧入荷重が必要であり、プレス機などを用いる必要があった。そのため、車輪用軸受１２０にドライブシャフト１２１の等速自在継手１０６を組み付けた状態で車輪用軸受装置を車体に組み付けなければならないというのが現状であった。

自動車メーカでの車両組み立て時には、車輪用軸受１２０とドライブシャフト１２１の等速自在継手１０６とを結合させた状態、つまり、車輪用軸受１２０とドライブシャフト１２１の二つの等速自在継手１０６，１５１とが一体化した状態で取り扱われる。車体の懸架装置から延びるナックル１５２（図２３参照）の最小内径寸法を等速自在継手１０６，１５１の最大外径寸法よりも大きくしていることから、この車体への組み付けは、図２４に示すように、ドライブシャフト１２１の摺動式等速自在継手１５１と固定式等速自在継手１０６とを、車体の懸架装置から延びるナックル１５２に順次通した上で、車輪用軸受１２０の外輪１０５をナックル１５２に嵌合させて固定するようにしている。

このドライブシャフト１２１は車輪側とエンジン側とを繋ぐ長尺なアッセンブリ体であることから、前述したようにドライブシャフト１２１の摺動式等速自在継手１５１と固定式等速自在継手１０６とをナックル１５２に順次通す車体への組み付け方法では作業性が悪く、その組み付け時にドライブシャフト１２１を構成する部品を損傷させたりする可能性がある。

そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、車体への組み付けにおける作業性を向上させ、その組み付け時の部品の損傷を未然に防止し得る車輪用軸受装置を提供することにある。

本発明に係る車輪用軸受装置は、内周に複列の外側軌道面が形成された外方部材と、外周に外側軌道面と対向する複列の内側軌道面を有し、ハブ輪および内輪からなる内方部材と、外方部材の外側軌道面と内方部材の内側軌道面との間に介装された複列の転動体とからなる車輪用軸受を備え、ハブ輪の軸孔に等速自在継手の外側継手部材のステム部を嵌合することにより車輪用軸受に等速自在継手をねじ締め付け構造により結合させた構造を具備する。以上のように、車輪用軸受装置は、車輪用軸受と等速自在継手とで構成されている。

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明に係る車輪用軸受装置は、ハブ輪の軸孔を軸方向に亘って円筒状に貫通させ、ハブ輪の軸孔の内周面にブローチ加工により軸方向に延びる凹部を形成した車輪用軸受を備え、外側継手部材のステム部外周面に形成されて軸方向に延びる複数の凸部を、その凸部の周方向側壁部のみに対して締め代を有する複数の凹部が形成されたハブ輪の軸孔に、ねじ締め付けにより発生する軸力以下の引き込み力で凸部の周方向側壁部による凹部形成面の切削でもって圧入し、その軸孔内周面に凸部の周方向側壁部の形状を転写することにより、凸部と凹部との嵌合接触部位全域が密着し、凹部が凸部の径方向先端部に対して隙間を有する凹凸嵌合構造を構成したことを特徴とする。

本発明では、外側継手部材のステム部に軸方向に延びる複数の凸部を形成すると共にその凸部に対して締め代を有する凹部をハブ輪の軸孔に予め形成しておく。そして、外側継手部材のステム部をハブ輪の軸孔に圧入する際、凸部により凹部形成面を極僅かに切削加工し、凸部による凹部形成面の極僅かな塑性変形や弾性変形を付随的に伴いながら、凹部形成面に凸部の形状を転写する。この時、凸部が凹部形成面に食い込んでいくことによってハブ輪の軸孔内周面が僅かに拡径した状態となって、凸部の軸方向の相対的移動が許容される。凸部の軸方向相対移動が停止すれば、ハブ輪の軸孔内周面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、凸部と凹部との嵌合接触部位全域で密着し、外側継手部材とハブ輪を強固に結合一体化することができる。

ここで、凸部に対して締め代を有する凹部を予め形成していることから、従来のように凸部を単純な円筒部に転写する場合よりも、凸部と凹部との嵌合接触部位全域で密着する際の圧入荷重を下げることができるので、車輪用軸受を車体に取り付けた後にその車輪用軸受のハブ輪に外側継手部材を圧入して等速自在継手を車輪用軸受に結合させることが容易となる。

また、本発明では、ハブ輪の軸孔を軸方向に亘って円筒状に貫通させた構造としたことにより、軸方向に延びる凹部をハブ輪の軸孔の内周面にブローチ加工により形成することができ、凸部に対して締め代を有する凹部をハブ輪の軸孔に予め形成することが容易となり、コストの低減が図れる。

本発明におけるねじ締め付け構造は、外側継手部材のステム部の軸端に雌ねじ部を形成し、雌ねじ部に螺合する雄ねじ部をハブ輪の軸孔の開口端周縁部位に係止させた構造が可能である。この構造の場合、ハブ輪の軸孔を軸方向に亘って円筒状に貫通させたことにより、ステム部の雌ねじ部に螺合する雄ねじ部をハブ輪の軸孔の開口端周縁部位に係止させることで、等速自在継手をハブ輪に固定することになる。

また、本発明におけるねじ締め付け構造は、外側継手部材のステム部の軸端に雌ねじ部を形成し、雌ねじ部に螺合する雄ねじ部をハブ輪の軸孔開口端に嵌合された環状プレートに係止させた構造が可能である。この構造の場合、軸方向に亘って円筒状に貫通したハブ輪の軸孔の開口端に環状プレートを嵌合させたことにより、ステム部の雌ねじ部に螺合する雄ねじ部を環状プレートの端面に係止させることで、等速自在継手をハブ輪に固定することになる。

本発明において、ハブ輪のインボード側端部を径方向外側に加締めることにより、加締め部でもって内輪を抜け止めしてハブ輪と一体化し、加締め部を等速自在継手の外側継手部材の肩部に当接させた構造が望ましい。このような加締め構造を採用すれば、加締め部でもって内輪を抜け止めしてハブ輪と一体化することで、車輪用軸受を等速自在継手と分離可能にすることが容易となる。

また、本発明において、ハブ輪のインボード側に位置する内輪の端面を等速自在継手の外側継手部材の肩部の端面に当接させた構造が望ましい。このような非加締め構造を採用すれば、前述した加締め部の重量分の軽量化が図れ、加締め加工が不要となってコストの低減が図れる。

本発明によれば、外側継手部材のステム部に形成されて軸方向に延びる複数の凸部を、その凸部に対して締め代を有する複数の凹部が形成されたハブ輪の軸孔に圧入し、その軸孔内周面に凸部の形状を転写することで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したことにより、凸部に対して締め代を有する凹部を予め形成していることから、凸部と凹部との嵌合接触部位全域で密着する際の圧入荷重を下げることができる。その結果、車輪用軸受を車体に取り付けた後にその車輪用軸受のハブ輪に外側継手部材を圧入して等速自在継手を車輪用軸受に結合させることが容易となり、車体への組み付けにおける作業性を向上させ、組み付け時の部品の損傷を未然に防止することができる。

また、ハブ輪の軸孔を軸方向に亘って円筒状に貫通させた構造としたことにより、軸方向に延びる凹部をハブ輪の軸孔の内周面にブローチ加工により形成することができ、凸部に対して締め代を有する凹部をハブ輪の軸孔に予め形成することが容易となり、コストの低減が図れる。

本発明に係る車輪用軸受装置の実施形態で、加締め構造の車輪用軸受に等速自在継手を組み付ける前の状態を示す断面図である。 図１の車輪用軸受に等速自在継手を組み付けた後の状態を示す断面図である。 ハブ輪単体に対してブローチ加工を行う状態を示す断面図である。 車輪用軸受に対してブローチ加工を行う状態を示す断面図である。 ナックルに装着された車輪用軸受に、ドライブシャフトの等速自在継手を組み付ける前の状態を示す断面図である。 ナックルに装着された車輪用軸受に、ドライブシャフトの等速自在継手を組み付ける途中の状態を示す断面図である。 ナックルに装着された車輪用軸受に、ドライブシャフトの等速自在継手を組み付けた後の状態を示す断面図である。 凸部の周方向側壁部のみに対して締め代を有する凹部を形成した実施形態で、（Ａ）は車輪用軸受のハブ輪に外側継手部材のステム部を圧入する前の状態を示す要部拡大断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 凸部の周方向側壁部のみに対して締め代を有する凹部を形成した実施形態で、（Ａ）は車輪用軸受のハブ輪に外側継手部材のステム部を圧入する途中の状態を示す要部拡大断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 凸部の周方向側壁部のみに対して締め代を有する凹部を形成した実施形態で、（Ａ）は車輪用軸受のハブ輪に外側継手部材のステム部を圧入した後の状態を示す要部拡大断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。 凸部の周方向側壁部および径方向先端部に対して締め代を有する凹部を形成した実施形態で、（Ａ）は車輪用軸受のハブ輪に外側継手部材のステム部を圧入する前の状態を示す要部拡大断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。 凸部の周方向側壁部および径方向先端部に対して締め代を有する凹部を形成した実施形態で、（Ａ）は車輪用軸受のハブ輪に外側継手部材のステム部を圧入する途中の状態を示す要部拡大断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。 凸部の周方向側壁部および径方向先端部に対して締め代を有する凹部を形成した実施形態で、（Ａ）は車輪用軸受のハブ輪に外側継手部材のステム部を圧入した後の状態を示す要部拡大断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＦ−Ｆ線に沿う断面図である。 本発明に係る車輪用軸受装置の他の実施形態で、非加締め構造の車輪用軸受に等速自在継手を組み付ける前の状態を示す断面図である。 図１４の車輪用軸受に等速自在継手を組み付けた後の状態を示す断面図である。 本発明に係る車輪用軸受装置の他の実施形態で、ハブ輪の軸孔に環状プレートが装着された加締め構造の車輪用軸受に、等速自在継手を組み付ける前の状態を示す断面図である。 図１６の車輪用軸受に等速自在継手を組み付けた後の状態を示す断面図である。 本発明に係る車輪用軸受装置の他の実施形態で、ハブ輪の軸孔に環状プレートが装着された非加締め構造の車輪用軸受に、等速自在継手を組み付ける前の状態を示す断面図である。 図１８の車輪用軸受に等速自在継手を組み付けた後の状態を示す断面図である。 従来の車輪用軸受装置の全体構成を示す縦断面図である。 図２０の車輪用軸受装置において、外側継手部材のステム部をハブ輪の軸孔に圧入する前の状態を示す要部拡大縦断面図である。 図２０の車輪用軸受装置において、外側継手部材のステム部をハブ輪の軸孔に圧入した後の状態を示す要部拡大横断面図である。 ドライブシャフトが組み付けられた車輪用軸受装置をナックルに装着する前の状態を示す断面図である。 ドライブシャフトが組み付けられた車輪用軸受装置をナックルに装着した後の状態を示す断面図である。

本発明に係る車輪用軸受装置の実施形態を以下に詳述する。図１および図２に示す車輪用軸受装置は、内方部材であるハブ輪１および内輪２、複列の転動体３，４、外輪５からなる車輪用軸受２０と等速自在継手６とで主要部が構成されている。図１は車輪用軸受２０に等速自在継手６を組み付ける前の状態を示し、図２は車輪用軸受２０に等速自在継手６を組み付けた後の状態を示す。なお、以下の説明では、車体に組み付けた状態で、車体の外側寄りとなる側をアウトボード側（図面左側）と呼び、中央寄りとなる側をインボード側（図面右側）と呼ぶ。

ハブ輪１は、その外周面にアウトボード側の内側軌道面７が形成されると共に、車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ９を備えている。この車輪取付フランジ９の円周方向等間隔に、ホイールディスクを固定するためのハブボルト１０が植設されている。このハブ輪１のインボード側外周面に形成された小径段部１２に内輪２を嵌合させ、この内輪２の外周面にインボード側の内側軌道面８が形成されている。

内輪２は、クリープを防ぐために適当な締め代をもって圧入されている。ハブ輪１の外周面に形成されたアウトボード側の内側軌道面７と、内輪２の外周面に形成されたインボード側の内側軌道面８とで複列の軌道面を構成する。この内輪２をハブ輪１の小径段部１２に圧入し、その小径段部１２のインボード側端部を揺動加締めにより外側に加締め、その加締め部１１でもって内輪２を抜け止めしてハブ輪１と一体化し、車輪用軸受２０に予圧を付与している。

外輪５は、内周面にハブ輪１および内輪２の内側軌道面７，８と対向する複列の外側軌道面１３，１４が形成され、車体（図示せず）の懸架装置から延びるナックルに取り付けるための車体取付フランジ１９を備えている。後述するように、この車体取付フランジ１９は、前述のナックル５２に嵌合されてボルト６３により固定される（図５参照）。

車輪用軸受２０は、複列のアンギュラ玉軸受構造で、ハブ輪１および内輪２の外周面に形成された内側軌道面７，８と外輪５の内周面に形成された外側軌道面１３，１４との間に転動体３，４を介在させ、各列の転動体３，４を保持器１５，１６により円周方向等間隔に支持した構造を有する。

車輪用軸受２０の両端開口部には、ハブ輪１と内輪２の外周面に摺接するように、外輪５とハブ輪１および内輪２との環状空間を密封する一対のシール１７，１８が外輪５の両端部内径に嵌合され、内部に充填されたグリースの漏洩ならびに外部からの水や異物の侵入を防止するようになっている。

等速自在継手６は、ドライブシャフト２１を構成する中間シャフト２２の一端に設けられ、内周面にトラック溝２３が形成された外側継手部材２４と、その外側継手部材２４のトラック溝２３と対向するトラック溝２５が外周面に形成された内側継手部材２６と、外側継手部材２４のトラック溝２３と内側継手部材２６のトラック溝２５との間に組み込まれたボール２７と、外側継手部材２４の内周面と内側継手部材２６の外周面との間に介在してボール２７を保持するケージ２８とで構成されている。

外側継手部材２４は、内側継手部材２６、ボール２７およびケージ２８からなる内部部品を収容したマウス部２９と、マウス部２９から軸方向に一体的に延びるステム部３０とで構成されている。内側継手部材２６は、中間シャフト２２の軸端が圧入されてスプライン嵌合によりトルク伝達可能に結合されている。

等速自在継手６の外側継手部材２４と中間シャフト２２との間に、継手内部に封入されたグリース等の潤滑剤の漏洩を防ぐと共に継手外部からの異物侵入を防止するための樹脂製の蛇腹状ブーツ３１を装着して、外側継手部材２４の開口部をブーツ３１で閉塞した構造としている。

このブーツ３１は、外側継手部材２４の外周面にブーツバンド３２により締め付け固定された大径端部３３と、中間シャフト２２の外周面にブーツバンド３４により締め付け固定された小径端部３５と、大径端部３３と小径端部３５とを繋ぎ、その大径端部３３から小径端部３５へ向けて縮径した可撓性の蛇腹部３６とで構成されている。

この車輪用軸受装置は、外側継手部材２４のステム部３０のインボード側外周面に円柱形状の嵌合面６１を形成すると共に、ステム部３０のアウトボード側外周面に軸方向に延びる複数の凸部３７からなる雄スプラインを形成する。これに対して、ハブ輪１の軸孔３８のインボード側内周面に円筒形状の嵌合面６２を形成すると共に、その軸孔３８のアウトボード側内周面に前述の凸部３７の周方向側壁部４７〔図９（Ｂ）参照〕のみに対して締め代を有する複数の凹部３９を形成する。なお、前述の凸部３７は断面台形の歯形状としているが、インボリュート歯形状であってもよい。

この軸方向に延びる複数の凹部３９は、ハブ輪１の軸孔３８のアウトボード側内周面にブローチ加工により形成されている。従来の車輪用軸受装置（図２０参照）におけるハブ輪１０１は、軸孔１３８のアウトボード側開口端に突壁部１７１を有する構造であるのに対して、この実施形態（図１参照）におけるハブ輪１は、従来のハブ輪１０１と異なって突壁部１７１を有さず、軸孔３８を軸方向に亘って円筒状に貫通させた構造を具備する。つまり、軸孔３８の内周面が軸方向に亘って同一内径となっている円筒状をなす。このように、軸孔３８をその内周面が軸方向に亘って同一内径となるように円筒状に貫通させた構造としたことにより、軸方向に延びる凹部３９をブローチ加工により形成することができる。その結果、ハブ輪１の軸孔３８に凸部３７の周方向側壁部４７のみに対して締め代を有する凹部３９を予め形成することが容易となり、コストの低減が図れる。図３はハブ輪１単体に対してブローチ加工を行う場合、図４は車輪用軸受２０に対してブローチ加工を行う場合をそれぞれ示す。このブローチ加工では、同図に示すように、ハブ輪１の車輪取付フランジ９を基台７１に載置して位置決め固定した状態で、加工治具７２をハブ輪１の軸孔３８に挿入してハブ輪１の軸方向に上下動させることにより、ハブ輪１の軸孔３８の内周面に、軸方向に延びる複数の凹部３９を形成する。ハブ輪１に対してブローチ加工を行う場合（図３参照）は、洗浄などの後工程が行い易い点で有効がある。一方、車輪用軸受２０に対してブローチ加工を行う場合（図４参照）は、車輪用軸受２０の軸端を加締め加工した後に複数の凹部３９を形成するため、それら複数の凹部３９の精度向上が図れる点で有効である。

この車輪用軸受装置では、外側継手部材２４のステム部３０をハブ輪１の軸孔３８に圧入し、相手側の凹部形成面であるハブ輪１の軸孔３８に凸部３７の周方向側壁部４７のみの形状を転写することにより凹部４０を形成し〔図９（Ｂ）および図１０（Ｂ）参照〕、凸部３７と凹部４０との嵌合接触部位全域Ｘが密着する凹凸嵌合構造Ｍを構成する（図２参照）。なお、外側継手部材２４およびハブ輪１の材質としては、Ｓ５３Ｃ等に代表される機械構造用の中炭素鋼が好適である。

この車輪用軸受装置は、以下のようなねじ締め付け構造Ｎ（図２参照）を具備する。このねじ締め付け構造Ｎは、外側継手部材２４のステム部３０の軸端に形成された雌ねじ部４１と、その雌ねじ部４１に螺合した状態でハブ輪１に係止される雄ねじ部であるボルト４２とで構成されている。この構造では、ステム部３０の雌ねじ部４１にボルト４２を螺合させることによりそのボルト４２をハブ輪１に係止させた状態で締め付けることで、等速自在継手６をハブ輪１に固定する。なお、車輪用軸受２０は、加締め部１１でもって内輪２を抜け止めしてハブ輪１と一体化し、加締め部１１を外側継手部材２４の肩部４６に当接させた構造となっていることから、等速自在継手６の外側継手部材２４と分離可能になっている。ここで、前述したようにハブ輪１の軸孔３８を軸方向に亘って円筒状に貫通させた構造としたことから、ボルト４２の頭部は、従来の車輪用軸受装置（図２０参照）におけるボルト１４２の頭部の座面１４３よりも大径の座面４３を有し、軸孔３８のアウトボード側開口端の周縁部位に係止させた構造となっている。

この車輪用軸受装置において、ハブ輪１、内輪２、複列の転動体３，４および外輪５からなる車輪用軸受２０と結合される固定式等速自在継手６はドライブシャフト２１の一部を構成している。自動車のエンジンから車輪に動力を伝達するドライブシャフト２１は、図５に示すように、エンジンと車輪との相対的位置関係の変化による角度変位と軸方向変位に対応する必要があるため、一般的にエンジン側（インボード側）に摺動式等速自在継手５１を、車輪側（アウトボード側）に固定式等速自在継手６をそれぞれ装備し、両者の等速自在継手６，５１を中間シャフト２２で連結した構造を具備する。

この車輪用軸受装置の場合、凸部３７の周方向側壁部４７〔図９（Ｂ）参照〕のみに対して締め代を有する凹部３９を予め形成していることから、従来のように凸部１３７を円筒部１３９に転写する場合（図２１参照）よりも、凸部３７と凹部４０との嵌合接触部位全域Ｘで密着する際の圧入荷重を下げることができる。その結果、自動車メーカでの車両組み立て時、車輪用軸受２０を車体の懸架装置から延びるナックル５２にボルト６３で固定した後、ねじ締め付け構造Ｎのボルト４２による引き込み力でもって、車輪用軸受２０のハブ輪１の軸孔３８に等速自在継手６の外側継手部材２４のステム部３０を圧入することができ、車輪用軸受２０にドライブシャフト２１の等速自在継手６を簡易に組み付けることが可能となる。

なお、図６に示すように、外側継手部材２４のステム部３０をハブ輪１の軸孔３８に圧入するに先立って、ステム部３０のインボード側外周面に円柱形状の嵌合面６１を形成すると共に、ハブ輪１の軸孔３８のインボード側内周面に円筒形状の嵌合面６２を形成していることから、ハブ輪１の軸孔３８の嵌合面６２にステム部３０の嵌合面６１を嵌合させることで、ハブ輪１に対するステム部３０の軸芯合わせを容易に行うことができる。

また、図８（Ａ）（Ｂ）に示すように、ハブ輪１のインボード側に位置する嵌合面６２とアウトボード側に位置する凹部３９との間に、圧入の開始をガイドするガイド部６４を設けている。このガイド部６４は、凹部３９と同位相で軸方向に延びる複数の凹部６５が形成され、ステム部３０の凸部３７よりも大きめの凹部６５となっている（図１の拡大部分参照）。つまり、凸部３７と凹部６５との間に隙間ｍが形成されている〔図８（Ｂ）参照〕。このガイド部６４により、外側継手部材２４のステム部３０をハブ輪１に圧入するに際して、ステム部３０の凸部３７がハブ輪１の凹部３９に確実に圧入するように誘導することができるので、安定した圧入が可能となって圧入時の芯ずれや芯傾きなどを防止することができる。なお、ガイド部６４は、アウトボード側に位置する凹部３９よりも大きめの凹部６５としていることから、アウトボード側に位置する凹部３９のようにブローチ加工することができない。そのため、このガイド部６４の凹部６５はプレス加工により形成され、ガイド部６４の凹部６５を形成した後、アウトボード側に位置する凹部３９をブローチ加工により形成することになる。

ここで、図９（Ａ）（Ｂ）に示すように、前述の凹部３９が凸部３７の周方向側壁部４７のみに対して締め代ｎを有するように、その凹部３９の周方向寸法を凸部３７よりも小さく設定している。また、凸部３７の周方向側壁部４７を除く部位、つまり、凸部３７の径方向先端部４８は、凹部３９と締め代を有さないことから、凹部３９の径方向寸法を凸部３７よりも大きく設定することにより、凹部３９が凸部３７の径方向先端部４８に対して隙間ｐを有する。

図１０（Ａ）（Ｂ）に示すように、ステム部３０のハブ輪１への圧入時、ハブ輪１の軸孔３８に凸部３７の周方向側壁部４７のみの形状を転写することにより凹部４０を形成した場合、凸部３７の周方向側壁部４７のみに対して締め代ｎを有する凹部３９、つまり、周方向寸法が凸部３７よりも小さく設定された凹部３９を予め形成していることから、従来のように凸部１３７を円筒部１３９に転写する場合（図２１参照）よりも、凸部３７と凹部４０との嵌合接触部位全域Ｘ（図２参照）で密着する際の圧入荷重を下げることができる。なお、凸部３７の径方向先端部４８は、凹部３９と締め代を有さないことから、凸部３７の径方向先端部４８の形状が凹部３９に転写されることはない。

その結果、図７に示すように、ボルト４２の締め付けにより発生する軸力以下でハブ輪１に対して外側継手部材２４を圧入可能とすることができる。つまり、車輪用軸受２０を車体のナックル５２に取り付けた後にボルト４２の引き込み力でもって車輪用軸受２０のハブ輪１に外側継手部材２４を圧入して等速自在継手６を車輪用軸受２０に結合させることが容易となり、車体への組み付けにおける作業性を向上させ、その組み付け時の部品の損傷を未然に防止することができる。

このように、車輪用軸受２０を車体のナックル５２に取り付けた後にその車輪用軸受２０のハブ輪１に外側継手部材２４を圧入するに際して、専用の治具を別に用意する必要がなく、車輪用軸受装置を構成する部品であるボルト４２でもって等速自在継手６を簡易に車輪用軸受２０に結合させることができる。また、ボルト４２の締め付けにより発生する軸力以下という比較的小さな引き込み力の付与で圧入することができるので、ボルト４２による引き込み作業性の向上が図れる。さらに、大きな圧入荷重を付与しないので済むことから、凹凸嵌合構造Ｍでの凹凸が損傷する（むしれる）ことを防止でき、高品質で長寿命の凹凸嵌合構造Ｍを実現できる。

この外側継手部材２４のステム部３０をハブ輪１の軸孔３８に圧入するに際して、凸部３７の周方向側壁部４７により凹部形成面を極僅かに切削加工し、凸部３７の周方向側壁部４７による凹部形成面の極僅かな塑性変形や弾性変形を付随的に伴いながら、その凹部形成面に凸部３７の周方向側壁部４７の形状を転写することになる。この時、凸部３７の周方向側壁部４７が凹部形成面に食い込んでいくことによってハブ輪１の内径が僅かに拡径した状態となって、凸部３７の軸方向の相対的移動が許容される。この凸部３７の軸方向相対移動が停止すれば、ハブ輪１の軸孔３８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３７と凹部４０との嵌合接触部位全域Ｘで密着し、外側継手部材２４とハブ輪１を強固に結合一体化することができる。

このような低コストで信頼性の高い結合により、ステム部３０とハブ輪１の嵌合部分の径方向および周方向においてガタが生じる隙間が形成されないので、嵌合接触部位全域Ｘが回転トルク伝達に寄与して安定したトルク伝達が可能であり、耳障りな歯打ち音を長期に亘り防止できる。このように嵌合接触部位全域Ｘで密着していることから、トルク伝達部位の強度が向上するため、車両用軸受装置の軽量コンパクト化が図れる。

外側継手部材２４のステム部３０をハブ輪１の軸孔３８に圧入するに際して、凸部３７の表面硬度を凹部３９の表面硬度よりも大きくする。その場合、凸部３７の表面硬度と凹部３９の表面硬度との差をＨＲＣで２０以上とする。これにより、圧入時における塑性変形および切削加工により、相手側の凹部形成面に凸部３７の周方向側壁部４７の形状を容易に転写することができる。なお、凸部３７の表面硬度としてはＨＲＣで５０〜６５、また、凹部３９の表面硬度としてはＨＲＣで１０〜３０が好適である。

ハブ輪１の軸孔３８と外側継手部材２４のステム部３０との間に、圧入による凸部形状の転写によって生じる食み出し部６６を収容する収容部６７を設けている〔図９（Ａ）および図１０（Ａ）参照〕。これにより、圧入による凸部形状の転写によって生じる食み出し部６６を収容部６７に保持することができ、その食み出し部６６が装置外の車両内などへ入り込んだりすることを阻止できる。その食み出し部６６を収容部６７に保持することで、食み出し部６６の除去処理が不要となり、作業工数の削減を図ることができ、作業性の向上およびコスト低減を図ることができる。

なお、以上の実施形態では、凸部３７の周方向側壁部４７〔図９（Ｂ）参照〕のみに対して締め代ｎを有するように設定した場合について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、図１１（Ａ）（Ｂ）〜図１３（Ａ）（Ｂ）に示す実施形態のように、凸部３７の周方向側壁部４７のみならず、その径方向先端部４８を含む部位、つまり、凸部３７の山形中腹部から山形頂上部に至る領域で締め代ｎを設定するようにしてもよい。このように、凹部３９の全領域が凸部３７の周方向側壁部４７および径方向先端部４８に対して締め代ｎを有するように、その凹部３９を凸部３７よりも小さく設定する。つまり、凹部３９を凸部３７よりも小さく設定するには、凹部３９の周方向寸法および径方向寸法を凸部３７よりも小さくすればよい。

この実施形態の場合も、図８（Ａ）（Ｂ）〜図１０（Ａ）（Ｂ）に示す実施形態と同様、図１１（Ａ）（Ｂ）に示すように、ハブ輪１のインボード側に位置する嵌合面６２とアウトボード側に位置する凹部３９との間に設けられたガイド部６４により、外側継手部材２４のステム部３０をハブ輪１に圧入するに際して、ステム部３０の凸部３７がハブ輪１の凹部３９に確実に圧入するように誘導する。そして、図１２（Ａ）（Ｂ）に示すように、凸部３７の周方向側壁部４７および径方向先端部４８により凹部形成面を極僅かに切削加工し、凸部３７の周方向側壁部４７および径方向先端部４８による凹部形成面の極僅かな塑性変形や弾性変形を付随的に伴いながら、その凹部形成面に凸部３７の周方向側壁部４７および径方向先端部４８の形状を転写する。この時、凸部３７の周方向側壁部４７および径方向先端部４８が凹部形成面に食い込んでいくことによってハブ輪１の内径が僅かに拡径した状態となって、凸部３７の軸方向の相対的移動が許容される。この凸部３７の軸方向相対移動が停止すれば、図１３（Ａ）（Ｂ）に示すように、ハブ輪１の軸孔３８が元の径に戻ろうとして縮径することになってハブ輪１の軸孔３８に凹部４０が形成される。

なお、前述の図８（Ａ）（Ｂ）〜図１０（Ａ）（Ｂ）に示す実施形態では、凸部３７の周方向側壁部４７〔図９（Ｂ）参照〕のみに対して締め代ｎを有するように設定している。これに対して、図１１（Ａ）（Ｂ）〜図１３（Ａ）（Ｂ）に示す実施形態では、凸部３７の周方向側壁部４７および径方向先端部４８〔図１２（Ｂ）参照〕に対して締め代ｎを有するように設定している。このように、図８（Ａ）（Ｂ）〜図１０（Ａ）（Ｂ）に示す実施形態では、凸部３７の周方向側壁部４７のみに対して締め代ｎを有するように設定していることから、図１１（Ａ）（Ｂ）〜図１３（Ａ）（Ｂ）に示す実施形態のように、凸部３７の周方向側壁部４７および径方向先端部４８に対して締め代ｎを設定している場合よりも、圧入荷重を下げることができる。

図１および図２に示す実施形態では、ハブ輪１の小径段部１２のインボード側端部を揺動加締めにより外側に加締めることにより、加締め部１１でもって内輪２を抜け止めしてハブ輪１と一体化し、車輪用軸受２０に予圧を付与する加締め構造を例示したが、図１４および図１５に示すような非加締め構造であってもよい。図１４は車輪用軸受２０に等速自在継手６を組み付ける前の状態を示し、図１５は車輪用軸受２０に等速自在継手６を組み付けた後の状態を示す。この実施形態では、内輪２をハブ輪１の小径段部１２に圧入し、内輪２の端面を外側継手部材２４の肩部４６の端面に当接させた構造としている。この構造を採用することにより、加締め部１１（図１および図２参照）がないことから軽量化が図れ、また、揺動加締めによる加工が不要となることから低コスト化が図れる。

この非加締め構造では、ステム部３０の雌ねじ部４１にボルト４２を螺合させることにより、ボルト４２の締め付けにより発生する軸力でもって車輪用軸受２０に予圧を付与することになる。このことから、軸力安定剤で表面処理したボルト４２を使用することが、ボルト４２の締め付けトルクに対する軸力のばらつきを小さくすることができる点で有効である。この軸力安定化処理したボルト４２は、図１および図２に示す実施形態においても使用可能である。

なお、図１４および図１５の実施形態における他の構成部分、例えば、ハブ輪１の軸孔３８に凹部３９をブローチ加工により形成する点、ボルト４２の頭部をハブ輪１の軸孔３８の開口端周縁部位に係止させる点や、車輪用軸受２０を車体の懸架装置へ組み付ける要領、および車輪用軸受２０にドライブシャフト２１の等速自在継手６を組み付ける要領については、図１および図２の実施形態と同様であるため、図１および図２と同一または相当部分に同一参照符号を付して重複説明は省略する。

また、以上の実施形態では、従来のボルト１４２よりも大径の座面４３を持つボルト４２をハブ輪１の軸孔３８の開口端周縁部位に係止させた構造を例示したが、図１６および図１７に示すようなねじ締め付け構造であってもよい。図１６は車輪用軸受２０に等速自在継手６を組み付ける前の状態を示し、図１７は車輪用軸受２０に等速自在継手６を組み付けた後の状態を示す。この実施形態におけるねじ締め付け構造は、ハブ輪１の軸孔３８の開口端にその軸孔３８よりも大径の凹陥部４４を形成し、その凹陥部４４に環状プレート４５を嵌合させている。この構造では、ステム部３０の雌ねじ部４１に螺合するボルト４２の頭部を環状プレート４５の端面に係止させることになる。このように、軸方向に亘って円筒状に貫通したハブ輪１の軸孔３８の開口端に環状プレート４５を嵌合させたことにより、ボルト４２の頭部は、前述の実施形態（図１および図２、図１４および図１５参照）におけるボルト４２の座面４３よりも小径の座面４３を有するものを使用することができる。

なお、図１６および図１７の実施形態における他の構成部分、例えば、ハブ輪１の軸孔３８に凹部３９をブローチ加工により形成する点や、車輪用軸受２０を車体の懸架装置へ組み付ける要領、および車輪用軸受２０にドライブシャフト２１の等速自在継手６を組み付ける要領については、図１および図２の実施形態と同様であるため、図１および図２と同一または相当部分に同一参照符号を付して重複説明は省略する。

図１６および図１７に示す実施形態では、ハブ輪１の小径段部１２のインボード側端部を揺動加締めにより外側に加締めることにより、加締め部１１でもって内輪２を抜け止めしてハブ輪１と一体化し、車輪用軸受２０に予圧を付与する加締め構造を例示したが、図１８および図１９に示すような非加締め構造であってもよい。図１８は車輪用軸受２０に等速自在継手６を組み付ける前の状態を示し、図１９は車輪用軸受２０に等速自在継手６を組み付けた後の状態を示す。この実施形態では、内輪２をハブ輪１の小径段部１２に圧入し、その内輪２の端面を外側継手部材２４の肩部４６の端面に当接させた構造としている。この構造を採用することにより、加締め部１１（図１６および図１７参照）がないことから軽量化が図れ、また、揺動加締めによる加工が不要となることから低コスト化が図れる。

なお、この場合も非加締め構造であることから、軸力安定剤で表面処理したボルト４２を使用することが、ボルト４２の締め付けトルクに対する軸力のばらつきを小さくすることができる点で有効である。また、図１８および図１９の実施形態における他の構成部分、例えば、ハブ輪１の軸孔３８に凹部３９をブローチ加工により形成する点、ボルト４２の頭部を環状プレート４５の端面に係止させる点や、車輪用軸受２０を車体の懸架装置へ組み付ける要領、および車輪用軸受２０にドライブシャフト２１の等速自在継手６を組み付ける要領については、図１６および図１７の実施形態と同様であるため、図１６および図１７と同一または相当部分に同一参照符号を付して重複説明は省略する。

なお、以上の実施形態では、ステム部３０の雌ねじ部４１にボルト４２を螺合させることによりそのボルト４２をハブ輪１の端面あるいは環状プレート４５の端面に係止させた状態で締め付ける構造を例示したが、他のねじ締め付け構造として、外側継手部材２４のステム部３０の軸端に形成された雄ねじ部と、その雄ねじ部に螺合した状態でハブ輪１の端面あるいは環状プレート４５の端面に係止される雌ねじ部であるナットとで構成することも可能である。この構造では、ステム部３０の雄ねじ部にナットを螺合させることによりそのナットをハブ輪１あるいは環状プレート４５に係止させた状態で締め付けることで、等速自在継手６をハブ輪１に固定することになる。

また、以上の実施形態では、ハブ輪１および内輪２からなる内方部材に形成された複列の内側軌道面７，８の一方、つまり、アウトボード側の内側軌道面７をハブ輪１の外周に形成した（第三世代と称される）タイプの駆動車輪用軸受装置に適用した場合を例示したが、本発明はこれに限定されることなく、ハブ輪の外周に一対の内輪を圧入し、アウトボード側の軌道面７を一方の内輪の外周に形成すると共にインボード側の軌道面８を他方の内輪の外周に形成した（第一、第二世代と称される）タイプの駆動車輪用軸受装置にも適用可能である。

本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、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。

１ 内方部材（ハブ輪）
２ 内方部材（内輪）
３，４ 転動体
５ 外方部材（外輪）
６ 等速自在継手
７，８ 内側軌道面
１３，１４ 外側軌道面
２０ 車輪用軸受
２４ 外側継手部材
３０ ステム部
３７ 凸部（雄スプライン）
３８ 軸孔
３９ 凹部
４１ 雌ねじ部
４２ 雄ねじ部（ボルト）
４５ 環状プレート
４６ 肩部
ｎ 締め代
Ｍ 凹凸嵌合構造
Ｎ ねじ締め付け構造
Ｘ 嵌合接触部位全域

Claims (5)

1. 内周に複列の外側軌道面が形成された外方部材と、外周に前記外側軌道面と対向する複列の内側軌道面を有し、ハブ輪および内輪からなる内方部材と、前記外方部材の外側軌道面と内方部材の内側軌道面との間に介装された複列の転動体とからなる車輪用軸受を備え、前記ハブ輪の軸孔に等速自在継手の外側継手部材のステム部を嵌合することにより車輪用軸受に等速自在継手をねじ締め付け構造により結合させた車輪用軸受装置において、
   前記ハブ輪の軸孔を軸方向に亘って円筒状に貫通させ、前記外側継手部材のステム部外周面に軸方向に延びる複数の凸部を形成すると共に、前記凸部の周方向側壁部のみに対して締め代を有する複数の凹部を前記ハブ輪の軸孔内周面にブローチ加工により形成し、前記外側継手部材のステム部を、ねじ締め付けにより発生する軸力以下の引き込み力で凸部の周方向側壁部による凹部形成面の切削でもって前記ハブ輪の軸孔に圧入し、その軸孔内周面に凸部の周方向側壁部の形状を転写することにより、前記凸部と前記凹部との嵌合接触部位全域が密着し、前記凹部が凸部の径方向先端部に対して隙間を有する凹凸嵌合構造を構成したことを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 前記ねじ締め付け構造は、前記外側継手部材のステム部の軸端に雌ねじ部を形成し、前記雌ねじ部に螺合する雄ねじ部を前記ハブ輪の軸孔の開口端周縁部位に係止させた請求項１に記載の車輪用軸受装置。
3. 前記ねじ締め付け構造は、前記外側継手部材のステム部の軸端に雌ねじ部を形成し、前記雌ねじ部に螺合する雄ねじ部を前記ハブ輪の軸孔開口端に嵌合された環状プレートに係止させた請求項１に記載の車輪用軸受装置。
4. 前記ハブ輪のインボード側端部を径方向外側に加締めることにより、加締め部でもって前記内輪を抜け止めしてハブ輪と一体化し、前記加締め部を等速自在継手の外側継手部材の肩部に当接させた請求項１〜３のいずれか一項に記載の車輪用軸受装置。
5. 前記ハブ輪のインボード側に位置する内輪の端面を等速自在継手の外側継手部材の肩部の端面に当接させた請求項１〜３のいずれか一項に記載の車輪用軸受装置。

Images