WO2007069653A1 - 車輪用軸受装置およびこれを備えたアクスルモジュール - Google Patents

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Shigeaki Fukushima
Kiyoshige Yamauchi
Masahiro Ozawa
Mitsuru Umekida
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Definitions

  • Wheel bearing device and axle module including the same
  • the present invention relates to a wheel bearing device for rotatably supporting a wheel of an automobile or the like, and more particularly, a wheel bearing device having a fourth generation structure which is light-weighted, compact, and has high rigidity and durability. And an axle module including the same.
  • a wheel bearing device for supporting a wheel of an automobile or the like is such that a hub wheel for mounting the wheel is rotatably supported via a rolling bearing, has a desired bearing rigidity, and is suitable for misalignment. On the other hand, it exhibits durability and low rotational torque from the viewpoint of improving fuel efficiency, and double-row angular bearings are frequently used.
  • the wheel bearing device has a structure referred to as a first generation in which a wheel bearing comprising a double-row angular ball bearing or the like is fitted between a knuckle and a hub wheel constituting a suspension device.
  • a wheel bearing comprising a double-row angular ball bearing or the like is fitted between a knuckle and a hub wheel constituting a suspension device.
  • the body mounting flange or wheel mounting flange is directly formed on the outer periphery of the outer member
  • the third generation structure in which one inner rolling surface is directly formed on the outer periphery of the hub wheel.
  • a lightweight and compact fourth-generation structure has been developed, in which inner rolling surfaces are directly formed on the outer circumference of the outer joint member of the hub wheel and constant velocity universal joint.
  • a fourth-generation wheel bearing device one shown in Fig. 3 is known.
  • a hub wheel 50 a double row rolling bearing 51, and a constant velocity universal joint 52 are unitized.
  • the double-row rolling bearing 51 has a vehicle body mounting flange 53b integrally attached to a knuckle (not shown) on the outer periphery, and an outer surface in which double-row outer rolling surfaces 53a and 53a are formed on the inner periphery.
  • One side rolling member 53 and a wheel mounting flange 54 for mounting a wheel (not shown) at one end are integrated, and one inner rolling surface 50a facing the double row outer rolling surfaces 53a, 53a on the outer periphery.
  • a hub wheel 50 in which a small diameter step portion 50b extending in the axial direction from the inner rolling surface 50a is formed, and a small diameter step portion 50b of the hub wheel 50, and is fitted into the double row outer rolling surface 53a, 53a.
  • the outer joint member 55 formed with the other inner rolling surface 55a opposite to the An inner member 56, double-row balls 57, 57 accommodated between both rolling surfaces, and cages 58, 58 for holding the double-row balls 57, 57 in a freely rolling manner. It consists of double row angi Yura ball bearings equipped with!
  • the constant velocity universal joint 52 includes an outer joint member 55, a joint inner ring 59, a cage 60, and a torque transmission ball 61.
  • the outer joint member 55 includes a cup-shaped mouth portion 62 and the mouth portion 62.
  • a shoulder portion 63 that forms the bottom of the shoulder portion and a shaft portion 64 that extends in the axial direction from the shoulder portion 63 are integrally provided.
  • a selection 64a is formed on the outer periphery of the shaft portion 64, and engages with a selection 50c formed on the inner periphery of the hub wheel 50 so that torque can be transmitted.
  • Seals 65 and 65 are attached to the opening of the annular space formed between the outer member 53 and the inner member 56, and leakage of the lubricating grease sealed inside the bearing and the inside of the bearing from the outside Prevents rainwater and dust from entering.
  • the end portion of the shaft portion 64 of the outer joint member 55 is plastically deformed radially outward and crimped to the end surface 67 located in the pilot portion 66 of the hub wheel 50 (oscillating crimping).
  • the outer joint member 55 is axially fixed to the hub wheel 50 by the caulking portion 68, and the end surface of the small-diameter stepped portion 5 Ob of the hub wheel 50 and the shoulder 63 of the outer joint member 55 are brought into contact with each other. Management is in progress.
  • the contact area of the caulking portion 68 is increased by forming at least the portion of the end surface 67 of the hub wheel 50 that contacts the caulking portion 68 toward the outer side in the radial direction. As a result, the strength of the caulking portion 68 is improved.
  • Patent Document 1 JP 2002-356101 A
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and provides a wheel bearing device having a fourth generation structure that is light-weighted, compact, highly rigid and improved in durability. It is an object.
  • the invention according to claim 1 of the present invention to achieve such an object is a wheel bearing device in which a hub wheel, a double row rolling bearing, and a constant velocity universal joint are unitized.
  • the double-row rolling bearing has a double-row outer raceway formed on the inner periphery, a reference provided for fitting a body mounting flange on the outer periphery and a mating member on the inner side of the body mounting flange.
  • An outer member formed with a surface, a wheel mounting flange at one end integrally, one inner rolling surface facing the outer rolling surface of the double row on the outer periphery, and a shaft from the inner rolling surface
  • a hub wheel formed with a cylindrical small-diameter stepped portion extending in the direction, and the other inner rolling surface that is fitted into the hub wheel via a serration and faces the outer rolling surface of the double row on the outer periphery;
  • An outer joint of the constant velocity universal joint in which a shaft portion extending in the axial direction from the inner rolling surface is integrally formed.
  • An inner member made of a material, and a double row ball group that is rotatably accommodated between the rolling surfaces of the inner member and the outer member, and the end of the shaft portion has a diameter.
  • the pitch circle diameter of the inner side ball group is set larger than the pitch circle diameter of the outer side ball group
  • the number of balls in the inner side ball group is set to the outer side ball group.
  • the number of balls is set to be larger than the number of balls.
  • the pitch circle diameter of the inner side ball group in the double row ball group is set larger than the pitch circle diameter of the outer side ball group, so that the axial dimension does not increase.
  • the bearing span (interval between the line of action in the direction of action of the force applied to both rolling surfaces and the axis).
  • the number of balls in the inner ball group is set to be larger than the number of balls in the outer ball group, it is possible to achieve a lighter 'compact' and increase bearing rigidity.
  • the inner side ball group By increasing the number of balls, the load capacity of the bearing is increased and the life of the bearing can be extended. Therefore, it is possible to provide a wheel bearing device having a fourth generation structure that achieves higher rigidity and improved durability.
  • a drive shaft comprising the wheel bearing device of any one of claims 1 to 3 and having one end connected to the constant velocity universal joint on the outboard side,
  • An axle module comprising an inboard constant velocity universal joint connected to the other end of the drive shaft can reduce the unsprung weight and simplify disassembly and assembly into the vehicle.
  • the suspension device can be easily inserted into the knuckle that makes up the knuckles, and the boot can be assembled without interfering with the knuckle.
  • the wheel bearing device is a wheel bearing device in which a hub wheel, a double row rolling bearing, and a constant velocity universal joint are unitized, and the double row rolling bearing has an inner circumference.
  • the wheel mounting flange is integrally formed on the outer periphery, one inner rolling surface facing the outer rolling surface of the double row on the outer periphery, and a cylindrical small-diameter stepped portion extending in the axial direction from the inner rolling surface.
  • the outer joint member is fixed to the hub wheel in the axial direction by the crimped portion.
  • the bearing size can be increased without increasing the axial dimension. It is possible to increase the span (interval of the intersection between the line of action of the force applied to both rolling surfaces and the axis). Since the number of balls in the inner side ball group is set to be larger than the number of balls in the outer side ball group, light weight and compactness can be achieved and the bearing rigidity can be increased. Further, since the number of balls in the inner ball group is increased, the load capacity of the bearing is increased and the life of the bearing can be extended.
  • a wheel bearing device in which a hub wheel, a double-row rolling bearing, and a constant velocity universal joint are unitized, and the double-row rolling bearing has a vehicle body mounting flange integrally on its outer periphery and a plurality of inner bearings.
  • An outer member formed with an outer rolling surface of the row, a wheel mounting flange integrally formed at one end, and an inner rolling surface facing the outer rolling surface of the double row on the outer periphery;
  • a hub wheel formed with a cylindrical small-diameter stepped portion extending in the axial direction from the rolling surface, and the other inner side that is fitted into the hub wheel via a serration and faces the outer surface of the double row on the outer periphery.
  • An inner member which is an outer joint member force of the constant velocity universal joint, in which a rolling surface and a cylindrical shaft portion extending in the axial direction from the inner rolling surface are integrally formed, and the inner member and the outer A double-row ball group accommodated in a freely rolling manner between both rolling surfaces of the member, and an end of the shaft portion.
  • the outer joint member is axially fixed to the hub wheel by the crimped portion by plastically deforming the portion radially outward and crimped to the end surface of the hub wheel.
  • the pitch circle diameter of the ball group on the inner side among the ball groups of the row is set to be larger than the pitch circle diameter of the ball group on the outer side, and the balls of the double row ball group have the same size, In addition, the number of balls in the inner ball group is set larger than the number of balls in the outer ball group.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a wheel bearing device according to the present invention
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing an axle module to which the wheel bearing device of FIG. 1 is applied.
  • the side closer to the outer side of the vehicle when assembled to the vehicle is the outer side (left side in the drawing), and the side closer to the center is the inner side (right side in the drawing) t.
  • This wheel bearing device is referred to as a fourth generation, and includes a hub wheel 1, a double row rolling bearing 2, and a constant velocity universal joint 3 as a unit.
  • the double-row rolling bearing 2 includes an outer member 4, an inner member 5, and double-row balls 6a and 6b.
  • the inner member 5 includes a hub wheel 1 and an outer joint member 14 (described later) fitted in the hub wheel 1 so as to be able to transmit torque.
  • the outer member 4 is made of medium carbon steel containing carbon 0.40-0.80 wt%, such as S53C, and integrally has a vehicle body mounting flange 4c for mounting to the vehicle body (not shown) on the outer periphery.
  • the outer circumferential rolling surfaces 4a and 4b are formed in an arcuate double row on the inner circumference.
  • the double row outer rolling surfaces 4a and 4b are hardened to a surface hardness of 58 to 64HRC by induction hardening.
  • the hub wheel 1 is made of medium carbon steel containing carbon 0.40-0.80wt% such as S53C, and has a wheel mounting flange 7 for mounting a wheel at an end portion of the outer side.
  • a plurality of hub bolts 8 are planted in the circumferential direction of the wheel mounting flange 7.
  • one (outer side) arcuate inner rolling surface la facing the double row outer rolling surfaces 4a and 4b, and an axis from the inner rolling surface la A cylindrical small diameter step lb extending in the direction is formed, and a torque transmission selection (or spline) lc is formed on the inner periphery.
  • the surface hardness is hardened to a range of 58 to 64 HRC by induction hardening from the seal land portion 7a with which the outer seal 10 is in sliding contact to the inner rolling surface la and the small diameter step portion lb. .
  • the wear resistance of the seal land 7a that is the base of the wheel mounting flange 7 is improved, and it has sufficient mechanical strength against the rotational bending load that is applied to the wheel mounting flange 7 by force.
  • the durability of the hub wheel 1 is improved.
  • the constant velocity universal joint 3 includes an outer joint member 14, a joint inner ring 15, a cage 16, and a torque transmission ball 17.
  • the outer joint member 14 is made of medium carbon steel containing carbon 0.40-0.80 wt% such as S53C, and has a cup-shaped mouth portion 18, a shoulder portion 19 that forms the bottom portion of the mouth portion 18, and the shoulder portion 19.
  • a shaft portion 20 extending in the axial direction from the shaft is integrally formed. On this shaft 20 Are formed with an in-row portion 20a that is cylindrically fitted to the small-diameter step portion lb of the hub wheel 1 through a predetermined radial clearance, and a selection (or spline) 20b that is engaged with the selection lc of the hub wheel 1 on the outer periphery.
  • a curved track groove 18a extending in the axial direction is formed on the inner periphery of the mouth portion 18, and a track groove 15a corresponding to the track groove 18a is formed on the outer periphery of the joint inner ring 15. .
  • a torque transmission ball 17 is accommodated between the track grooves 18a and 15a via a cage 16.
  • an arcuate inner rolling surface 14a on the other side (inner side) facing the double row outer rolling surfaces 4a and 4b is formed.
  • the surface hardness is hardened to a range of 58 to 64HRC by induction hardening from the outer peripheral surface where the track groove 18a and the inner seal 10 are fitted to the inner rolling surface 14a and the shaft portion 20. ing.
  • Double row balls 6a and 6b are accommodated between double row outer raceway surfaces 4a and 4b of outer member 4 and double row inner raceway surfaces la and 14a opposite to each other, and retainer It is held by 9a and 9b so that it can roll freely.
  • seals 10 and 10 are attached to the end of the outer member 4 to prevent leakage of lubricating grease sealed inside the bearing and intrusion of rainwater and dust into the external force bearing.
  • These double-row rolling bearings 2 are so-called back-fitting type double-rows in which the acting lines of the force applied to the rolling surfaces 4a, la and 4b, 14a are separated in the axial direction toward the axial center. Constructs an anguilla ball bearing.
  • the double row rolling elements 6a and 6b are temporarily assembled on the double row outer rolling surfaces 4a and 4b of the outer member 4 via the cages 9a and 9b, and seals are provided at both ends of the outer member 4. 10 and 10 are installed.
  • the hub wheel 1 and the outer joint member 14 are also inserted into the both side forces of the outer member 4, and the shoulder portion 19 of the outer joint member 14 is abutted against the end surface of the small-diameter stepped portion lb of the hub wheel 1 to be in a butted state.
  • the shaft portion 20 of the outer joint member 14 is fitted into the nove ring 1 via the selections lc and 20b.
  • the end portion of the shaft portion 20 is plastically deformed radially outward and crimped to the end surface 12 located in the pi-mouth portion 11 of the hub wheel 1, and the outer joint member 14 is secured by the crimped portion 13.
  • the hub ring 1 is fixed in the axial direction, and the end surface of the small diameter step lb of the hub ring 1 and the outer joint member
  • the 14 shoulder portions 19 are abutted, and the bearing preload amount is controlled. This eliminates the need to control the preload by tightening firmly with a nut or the like as in the past, so that a lightweight 'compact toy' can be achieved and the strength and durability of the hub wheel 1 can be improved.
  • the preload can be maintained for a long time.
  • an end cap (not shown) is attached to the opening end of the hub wheel 1 to prevent rainwater or the like from entering the plastic coupling portion and causing the portion to start up.
  • an end cap (not shown) is attached to the opening end of the hub wheel 1 to prevent rainwater or the like from entering the plastic coupling portion and causing the portion to start up.
  • at least a portion of the end surface 12 of the hub wheel 1 that contacts the caulking portion 13 is formed to be inclined outwardly in the radial direction, The contact area of the caulking portion 13 may be increased.
  • the pitch circle diameter PCDi of the inner-side ball 6b is set to be larger than the pitch circle diameter PCDo of the outer-side ball 6a.
  • the outer diameter of these double-row balls 6a and 6b is the same force. Because of the difference in pitch circle diameter PCDo and PCDi, the number of inner-side balls 6b is set larger than the number of outer-side balls 6a. Yes.
  • the outer diameters of the double-row balls 6a and 6b it is possible to eliminate the problem of misassembly in the assembly process, reduce the manufacturing cost, and improve the reliability of quality. To do.
  • the groove bottom diameter of the inner rolling surface 14a of the outer joint member 14 is the same as that of the hub wheel 1.
  • the inner rolling surface is formed with a diameter larger than the groove bottom diameter of la.
  • the groove bottom diameter of the outer rolling surface 4b on the inner side is the groove bottom of the outer rolling surface 4a on the outer side. The diameter is larger than the diameter.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing an axle module to which the wheel bearing device described above is applied.
  • the axle module includes a pair of constant velocity universal joints 3 and 21 and a drive shaft 22 connected to the constant velocity universal joints 3 and 21.
  • One end of the drive shaft 22 is fitted into the joint inner ring 15 of the constant velocity universal joint 3 on the outboard side via a selection, and the other end is fixed to the differential (not shown). It is connected to the quick universal joint 21.
  • the constant velocity universal joint 21 on the inboard side includes an outer joint member 23, a tripod member 24 having three leg shafts 24a projecting from the outer periphery at equal intervals, and needles on these leg shafts 24a. And a roller 26 that is rotatably inserted through a roller 25.
  • the outer joint member 23 includes a cylindrical outer tube portion 27 formed of medium carbon steel containing carbon 0.40 to 0.80 wt% such as S53C, and a shaft portion in which the bottom portion force of the outer tube portion 27 extends in the axial direction. It has 28 as one.
  • a selection (or spline) 28a for fixing to the differential is formed on the outer periphery of the shaft portion 28.
  • Three linear track grooves 27a extending in the axial direction are formed on the inner periphery of the outer cylindrical portion 27, and the roller 26 rolls on the track grooves 27a.
  • a predetermined hardened layer is formed on the surface of the track groove 27a by induction hardening or the like.
  • a boot 29 having a synthetic rubber equivalent force is attached to the outer periphery of the outer cylinder part 27 on the opening side, and leakage of grease sealed in the outer cylinder part 27 and rainwater and dust enter the joint from the outside. This is preventing.
  • the outer cylindrical portion 27 is not limited to a cylindrical shape, and for example, the outer periphery may be formed into a flower shape corresponding to the track groove 27a.
  • a structure in which a mounting flange for fixing is integrally formed may be used.
  • the force illustrated here as a triboard type for the constant velocity universal joint 21 on the inboard side is not limited to this, but a sliding type constant velocity universal joint may be used, for example, a triboard type having a different structure, such as a ball Double offset type constant velocity universal joints (DOJ) using
  • DOJ ball Double offset type constant velocity universal joints
  • the outer diameter Da of the reference surface 4d of the outer member 4 to be fitted with the knuckle is the maximum outer diameter Db, Dc of the constant velocity universal joints 3 and 21 (here The maximum outer diameter of the boots 30 and 29 is larger (Da> Db ⁇ Dc).
  • the wheel bearing device according to the present invention can be applied to a wheel bearing device having a fourth generation structure in which a hub ring, a double row rolling bearing, and a constant velocity universal joint are unitized.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a wheel bearing device according to the present invention.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing an axle module to which the wheel bearing device of FIG. 1 is applied.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a conventional wheel bearing device.

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Abstract

【課題】軽量・コンパクト化と共に、高剛性化と耐久性の向上を図った第４世代構造の車輪用軸受装置およびこれを備えたアクスルモジュールを提供する。 【解決手段】外側継手部材１４の軸部２０の端部を径方向外方に塑性変形させてハブ輪１の端面１２に加締め、この加締部１３によってハブ輪１に対して外側継手部材１４が軸方向に固定された車輪用軸受装置において、複列のボールのうちインナー側のボール６ｂのピッチ円直径ＰＣＤｉがアウター側のボール６ａのピッチ円直径ＰＣＤｏよりも大径に設定されると共に、複列のボール６ａ、６ｂが同じサイズで、かつインナー側のボール６ｂの個数がアウター側の個数よりも多く設定されている。これにより、軽量・コンパクト化を図れると共に、軸受剛性の増大と軸受の長寿命化を図ることができる。

Description

車輪用軸受装置およびこれを備えたアクスルモジュール
技術分野
[0001] 本発明は、自動車等の車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置、特に、軽量' コンパクト化と共に、高剛性化と耐久性の向上を図った第 4世代構造の車輪用軸受 装置およびこれを備えたアクスルモジュールに関するものである。
背景技術
[0002] 従来から自動車等の車輪を支持する車輪用軸受装置は、車輪を取り付けるための ハブ輪を転がり軸受を介して回転自在に支承するもので、所望の軸受剛性を有し、ミ スァライメントに対しても耐久性を発揮すると共に、燃費向上の観点から回転トルクが 小さ 、複列アンギユラ玉軸受が多用されて 、る。
[0003] また、車輪用軸受装置には、懸架装置を構成するナックルとハブ輪との間に複列ァ ンギユラ玉軸受等からなる車輪用軸受を嵌合させた第 1世代と称される構造から、外 方部材の外周に直接車体取付フランジまたは車輪取付フランジが形成された第 2世 代構造、また、ハブ輪の外周に一方の内側転走面が直接形成された第 3世代構造ま でが量産化されると共に、さらにハブ輪と等速自在継手の外側継手部材の外周にそ れぞれ内側転走面が直接形成されて軽量 'コンパクト化された第 4世代構造が開発さ れ、一部市場に投入されようとしている。
[0004] この第 4世代構造の車輪用軸受装置として、図 3に示すものが知られている。この 車輪用軸受装置は、ハブ輪 50、複列の転がり軸受 51および等速自在継手 52がュ ニットィ匕されている。複列の転がり軸受 51は、外周にナックル（図示せず）に取り付け られるための車体取付フランジ 53bを一体に有し、内周に複列の外側転走面 53a、 5 3aが形成された外方部材 53と、一端部に車輪 (図示せず)を取り付けるための車輪 取付フランジ 54を一体に有し、外周に複列の外側転走面 53a、 53aに対向する一方 の内側転走面 50aと、この内側転走面 50aから軸方向に延びる小径段部 50bが形成 されたハブ輪 50、およびこのハブ輪 50の小径段部 50bに内嵌され、複列の外側転 走面 53a、 53aに対向する他方の内側転走面 55aが形成された外側継手部材 55か らなる内方部材 56と、これら両転走面間に収容された複列のボール 57、 57と、これ ら複列のボール 57、 57を転動自在に保持する保持器 58、 58とを備えた複列アンギ ユラ玉軸受で構成されて!、る。
[0005] 等速自在継手 52は、外側継手部材 55と継手内輪 59とケージ 60とトルク伝達ボー ル 61と力らなり、外側継手部材 55は、カップ状のマウス部 62と、このマウス部 62の底 部をなす肩部 63と、この肩部 63から軸方向に延びる軸部 64とを一体に有して 、る。 軸部 64の外周にはセレーシヨン 64aが形成され、ハブ輪 50の内周に形成されたセレ ーシヨン 50cに係合してトルク伝達可能としている。
[0006] 外方部材 53と内方部材 56との間に形成される環状空間の開口部にはシール 65、 65が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、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 、る。
[0007] また、外側継手部材 55の軸部 64の端部を径方向外方に塑性変形させてハブ輪 5 0のパイロット部 66内に位置する端面 67に加締め（揺動加締）、この加締部 68により 外側継手部材 55がハブ輪 50に軸方向に固定されると共に、ハブ輪 50の小径段部 5 Obの端面と外側継手部材 55の肩部 63を突き合わせ、軸受予圧量の管理を行って いる。
[0008] ここで、ハブ輪 50の端面 67の少なくとも加締部 68と接触する部位を径方向外方に 向けてアウター側に形成させて形成することにより、加締部 68の接触面積を増大さ せ、加締部 68の強度を向上させている。
特許文献 1 :特開 2002— 356101号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0009] 然しながら、近年、車両の燃費向上とばね下重量軽量ィ匕による運動性能向上のた め、さらなる軽量ィ匕が求められている。また、大きなモーメント荷重等が負荷されても 充分な強度 ·耐久性を発揮すると共に、安定した走行のために軸受剛性を高めること が望まれる。したがって、こうした従来の車輪用軸受装置において、車両の燃費向上 やばね下重量軽量ィ匕による運動性能の向上のために軽量 'コンパクトィ匕を図りつつ、 さらに耐久性と共に軸受剛性を高めることが望まれている。 [0010] 本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、軽量'コンパクト化と共に、高剛 性化と耐久性の向上を図った第 4世代構造の車輪用軸受装置を提供することを目的 としている。
課題を解決するための手段
[0011] 係る目的を達成すベぐ本発明のうち請求項 1記載の発明は、ハブ輪と複列の転が り軸受と等速自在継手とがユニット化された車輪用軸受装置であって、前記複列の 転がり軸受が、内周に複列の外側転走面が形成され、外周に車体取付フランジと、こ の車体取付フランジのインナー側に相手部材との嵌合に供される基準面が形成され 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、およびこのハブ輪にセレーシヨンを介して内嵌され 、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と、この内側転走面 から軸方向に延びる軸部が一体に形成された前記等速自在継手の外側継手部材か 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転動自在に収容さ れた複列のボール群とを備え、前記軸部の端部を径方向外方に塑性変形させて前 記ハブ輪の端面に加締め、この加締部によって前記ハブ輪に対して前記外側継手 部材が軸方向に固定された車輪用軸受装置において、前記複列のボール群のうち インナー側のボール群のピッチ円直径がアウター側のボール群のピッチ円直径よりも 大径に設定されると共に、インナー側のボール群のボールの個数がアウター側のボ ール群のボールの個数よりも多く設定されている構成を採用した。
[0012] このように、ハブ輪と等速自在継手を構成する外側継手部材とが揺動加締等の塑 性加工によって形成された加締部によりユニット化された第 4世代構造の車輪用軸受 装置において、複列のボール群のうちインナー側のボール群のピッチ円直径がァゥ ター側のボール群のピッチ円直径よりも大径に設定されることで、軸方向寸法の増大 なしに、軸受スパン（両転走面に加わる力の作用方向の作用線と軸心との交点の間 隔）の増大を図ることができる。カロえて、インナー側のボール群のボールの個数がァ ウタ一側のボール群のボールの個数よりも多く設定されるので、軽量 'コンパクトィ匕を 図ることができると共に、軸受剛性の増大が図れる。また、インナー側のボール群の ボールの個数が多くなることで、軸受の負荷容量が増大し、軸受の長寿命化を図るこ とができる。したがって、高剛性化と耐久性の向上を図った第 4世代構造の車輪用軸 受装置を提供することができる。
[0013] 好ましくは、請求項 2に記載の発明のように、前記複列のボール群のボールが同じ サイズであれば、組立工程における誤組みの問題を解消でき、製造コストが低減でき ると共に、品質の信頼性が向上する。
[0014] また、請求項 3に記載の発明は、前記ハブ輪の端面が径方向外方に向けてァウタ 一側に所定の角度に傾斜して形成されて ヽれば、加締部の接触面積が増大してカロ 締部の強度を向上させることができる。
[0015] また、請求項 4に記載の発明のように、請求項 1乃至 3いずれかの車輪用軸受装置 を備え、前記アウトボード側の等速自在継手に一端が連結されたドライブシャフトと、 このドライブシャフトの他端に連結されたインボード側の等速自在継手とからなるァク スルモジュールであれば、ばね下重量の軽量化を図ると共に、車両への分解 ·組立 が簡便化できる。
[0016] また、請求項 5に記載の発明のように、前記外方部材の基準面の外径が前記等速 自在継手の最大外径よりも大径に設定されて ヽれば、懸架装置を構成するナックル に対してアクスルモジュールを容易に嵌挿でき、ブーツ等がナックルに干渉して傷付 くことなく組み立てることができる。
発明の効果
[0017] 本発明に係る車輪用軸受装置は、ハブ輪と複列の転がり軸受と等速自在継手とが ユニット化された車輪用軸受装置であって、前記複列の転がり軸受が、内周に複列 の外側転走面が形成され、外周に車体取付フランジと、この車体取付フランジのイン ナー側に相手部材との嵌合に供される基準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、およびこのハブ輪にセレーシヨンを介して内嵌され、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と、この内側転走面から軸方向に延びる軸部 がー体に形成された前記等速自在継手の外側継手部材力 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転動自在に収容された複列のボール群と を備え、前記軸部の端部を径方向外方に塑性変形させて前記ハブ輪の端面に加締 め、この加締部によって前記ハブ輪に対して前記外側継手部材が軸方向に固定さ
Figure imgf000007_0001
、て、前記複列のボール群のうちインナー側のボール群 のピッチ円直径がアウター側のボール群のピッチ円直径よりも大径に設定されること で、軸方向寸法の増大なしに、軸受スパン（両転走面に加わる力の作用方向の作用 線と軸心との交点の間隔）の増大を図ることができる。カロえて、インナー側のボール群 のボールの個数がアウター側のボール群のボールの個数よりも多く設定されている ので、軽量 'コンパクトィ匕を図ることができると共に、軸受剛性の増大が図れる。また、 インナー側のボール群のボール個数が多くなることで、軸受の負荷容量が増大し、 軸受の長寿命化を図ることができる。
発明を実施するための最良の形態
ハブ輪と複列の転がり軸受と等速自在継手とがユニット化された車輪用軸受装置で あって、前記複列の転がり軸受が、外周に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 輪にセレーシヨンを介して内嵌され、外周に前記複列の外側転走面に対向する他方 の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる円筒状の軸部が一体に形成 された前記等速自在継手の外側継手部材力 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転動自在に収容された複列のボール群とを備え、前記軸 部の端部を径方向外方に塑性変形させて前記ハブ輪の端面に加締め、この加締部 によって前記ハブ輪に対して前記外側継手部材が軸方向に固定された車輪用軸受 装置において、前記複列のボール群のうちインナー側のボール群のピッチ円直径が アウター側のボール群のピッチ円直径よりも大径に設定されると共に、前記複列のボ ール群のボールが同じサイズで、かつインナー側のボール群のボールの個数がァゥ ター側のボール群のボールの個数よりも多く設定されている。
実施例 [0019] 以下、本発明の実施の形態を図面に基づ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一実施形態を示す縦断面図、図 2は、図 1の車輪用軸受装置が適用されたアクスルモジュールを示す縦断面図である。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） t 、う。
[0020] この車輪用軸受装置は第 4世代と称され、ハブ輪 1と複列の転がり軸受 2および等 速自在継手 3とがユニットィ匕して構成されている。複列の転がり軸受 2は、外方部材 4 と内方部材 5と複列のボール 6a、 6bとを備えている。内方部材 5は、ハブ輪 1と、この ハブ輪 1にトルク伝達可能に内嵌された後述する外側継手部材 14とからなる。
[0021] 外方部材 4は、 S53C等の炭素 0. 40-0. 80wt%を含む中炭素鋼からなり、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 4cを一体に有し、内周に円 弧状の複列の外側転走面 4a、 4bが形成されている。この複列の外側転走面 4a、 4b は、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。
[0022] 一方、ハブ輪 1は S53C等の炭素 0. 40-0. 80wt%を含む中炭素鋼からなり、ァ ウタ一側の端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジ 7を有し、この車輪取付 フランジ 7の周方向等配に複数のハブボルト 8が植設されている。また、ハブ輪 1の外 周には、前記複列の外側転走面 4a、 4bに対向する一方 (アウター側）の円弧状の内 側転走面 laと、この内側転走面 laから軸方向に延びる円筒状の小径段部 lbが形成 され、内周にはトルク伝達用のセレーシヨン (またはスプライン） lcが形成されている。 そして、アウター側のシール 10が摺接するシールランド部 7aから内側転走面 laおよ び小径段部 lbに亙って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。これにより、車輪取付フランジ 7の基部となるシールランド部 7aの 耐摩耗性が向上するば力りでなぐ車輪取付フランジ 7に負荷される回転曲げ荷重に 対して充分な機械的強度を有し、ハブ輪 1の耐久性が向上する。
[0023] 等速自在継手 3は、外側継手部材 14と継手内輪 15、ケージ 16、およびトルク伝達 ボール 17と力らなる。外側継手部材 14は S53C等の炭素 0. 40-0. 80wt%を含む 中炭素鋼からなり、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軸部 20とが一体に形成されている。この軸部 20に は、ハブ輪 1の小径段部 lbに所定の径方向すきまを介して円筒嵌合するインロウ部 20aと、外周にハブ輪 1のセレーシヨン lcに係合するセレーシヨン（またはスプライン） 20bがそれぞれ形成されて!、る。
[0024] また、マウス部 18の内周には軸方向に延びる曲線状のトラック溝 18aが形成される と共に、継手内輪 15の外周にこのトラック溝 18aに対応するトラック溝 15aが形成され ている。そして、これら両トラック溝 18a、 15a間にケージ 16を介してトルク伝達ボール 17が収容されている。また、肩部 19の外周には、前記複列の外側転走面 4a、 4bに 対向する他方 (インナー側）の円弧状の内側転走面 14aが形成されている。また、トラ ック溝 18aと、インナー側のシール 10が嵌合する外周面から内側転走面 14aおよび 軸部 20に亙って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。
[0025] 外方部材 4の複列の外側転走面 4a、 4bと、これらに対向する複列の内側転走面 la 、 14a間には複列のボール 6a、 6bが収容され、保持器 9a、 9bによって転動自在に 保持されている。また、外方部材 4の端部にはシール 10、 10が装着され、軸受内部 に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部力 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。これらの複列の転がり軸受 2は、両転走面 4a、 laおよび 4b、 14a に加わる力の作用方向の作用線が軸心に向うほど軸方向に離反する、所謂背面合 せタイプの複列アンギユラ玉軸受を構成して 、る。
[0026] 次に、ハブ輪 1と複列の転がり軸受 2および等速自在継手 3のユニットィ匕の方法に ついて詳細に説明する。
まず、外方部材 4の複列の外側転走面 4a、 4bに保持器 9a、 9bを介して複列の転 動体 6a、 6bが仮組みされると共に、外方部材 4の両端部にシール 10、 10が装着さ れる。次に、外方部材 4の両側力もハブ輪 1と外側継手部材 14が内挿され、ハブ輪 1 の小径段部 lbの端面に外側継手部材 14の肩部 19が衝合され、突き合わせ状態に なるまでノヽブ輪 1に外側継手部材 14の軸部 20がセレーシヨン lc、 20bを介して内嵌 される。そして、この軸部 20の端部を径方向外方に塑性変形させてハブ輪 1のパイ口 ット部 11内に位置する端面 12に加締め、この加締部 13により外側継手部材 14がハ ブ輪 1に軸方向に固定されると共に、ハブ輪 1の小径段部 lbの端面と外側継手部材 14の肩部 19を突き合わせ、所定の軸受予圧量に管理されている。これにより、従来 のように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、軽量'コンパ クトイ匕を図ることができると共に、ハブ輪 1の強度 ·耐久性を向上させ、かつ長期間そ の予圧量を維持することができる。
[0027] また、ハブ輪 1の開口端部にエンドキャップ（図示せず）が装着され、塑性結合部に 雨水等が浸入してその部位が発鲭するのを防止している。なお、例えば、加締部 13 の強度を向上させるために、ハブ輪 1の端面 12の少なくとも加締部 13と接触する部 位を径方向外方に向けてアウター側に傾斜させて形成し、加締部 13の接触面積を 増大させるようにしても良い。
[0028] ここで、本実施形態では、インナー側のボール 6bのピッチ円直径 PCDiがアウター 側のボール 6aのピッチ円直径 PCDoよりも大径に設定されている。これら複列のボー ル 6a、 6bの外径は同じである力 このピッチ円直径 PCDo、 PCDiの違いにより、イン ナー側のボール 6bの個数がアウター側のボール 6aの個数よりも多く設定されている 。本実施形態の場合、複列のボール 6a、 6bの外径を同じにすることにより、組立工程 における誤組みの問題を解消することができ、製造コストが低減できると共に、品質 の信頼性が向上する。
[0029] このように、左右のボール 6a、 6bのピッチ円直径 PCDo、 PCDiの違いに伴い、内 方部材 5において、外側継手部材 14の内側転走面 14aの溝底径はハブ輪 1の内側 転走面 laの溝底径よりも拡径して形成されている。一方、外方部材 4において、左右 のボール 6a、 6bのピッチ円直径 PCDo、 PCDiの違いに伴い、インナー側の外側転 走面 4bの溝底径がアウター側の外側転走面 4aの溝底径よりも拡径して形成されて いる。
[0030] 図 2は前述した車輪用軸受装置を適用したアクスルモジュールを示す縦断面図で ある。このアクスルモジュールは、一対の等速自在継手 3、 21と、これら等速自在継 手 3、 21に連結されたドライブシャフト 22とを備えている。このドライブシャフト 22の一 端は、アウトボード側の等速自在継手 3の継手内輪 15にセレーシヨンを介して内嵌さ れ、他端はディファレンシャル（図示せず）に固定されるインボード側の等速自在継手 21に連結されている。 [0031] このインボード側の等速自在継手 21は、外側継手部材 23と、外周部に 3本の脚軸 24aが等配に突設されたトリポード部材 24と、これらの脚軸 24aに針状ころ 25を介し て回転自在に外挿されたローラ 26とを備えている。外側継手部材 23は、 S53C等の 炭素 0. 40〜0. 80wt%を含む中炭素鋼で形成された円筒状の外筒部 27と、この外 筒部 27の底部力も軸方向に延びる軸部 28を一体に有して 、る。軸部 28の外周には ディファレンシャルに固定するためのセレーシヨン（またはスプライン） 28aが形成され ている。
[0032] 外筒部 27の内周には軸方向に延びる直線状の 3本のトラック溝 27aが形成され、こ のトラック溝 27a上をローラ 26が転動する。外側継手部材 23において、トラック溝 27a の表面に高周波焼入れ等によって所定の硬化層が形成されている。また、外筒部 27 の開口側の外周には合成ゴム等力もなるブーツ 29が装着され、外筒部 27内に封入 されたグリースの漏洩と、外部から雨水やダスト等が継手内に侵入するのを防止して いる。
[0033] なお、外筒部 27は円筒状に限らず、例えば、外周がトラック溝 27aに対応した花形 形状に形成されたものであっても良ぐまた、軸部 28に限らず、ディファレンシャルに 固定するための取付フランジが一体に形成されている構造であっても良い。また、こ こでは、インボード側の等速自在継手 21にトリボード型を例示した力 これに限らず、 摺動型の等速自在継手なら良ぐ他の構造のトリボード型をはじめ、例えば、ボール を使用したダブルオフセット型の等速自在継手 (DOJ)であっても良 、。
[0034] ここで、本実施形態では、ナックルとの嵌合部となる外方部材 4の基準面 4dの外径 Daが、等速自在継手 3、 21の最大外径 Db、 Dc (ここでは、ブーツ 30、 29の最大外 径)よりも大径に形成されている（Da >Db≥Dc)。これにより、ばね下重量の軽量ィ匕 を図り、車両への分解 '組立が簡便化できるだけでなぐナックルに対してアクスルモ ジュールを容易に嵌挿でき、ブーツ 30、 29がナックルに干渉して傷付くことなく組み 立てることができる。
[0035] 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ぐ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。
産業上の利用可能性
[0036] 本発明に係る車輪用軸受装置は、ハブ輪と複列の転がり軸受と等速自在継手とが ユニット化された第 4世代構造の車輪用軸受装置に適用することができる。
図面の簡単な説明
[0037] [図 1]本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態を示す縦断面図である。
[図 2]図 1の車輪用軸受装置を適用したアクスルモジュールを示す縦断面図である。
[図 3]従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。
符号の説明
[0038] 1 ハブ輪
la、 14a 内側転走面
lb 小径段部
lc、 20b、 28a セレーシヨン
2 複列の転がり軸受
3. 21 等速自在継手
4 外方部材
4a、 4b 外側転走面
4c 車体取付フランジ
4d 基準面
5 内方部材
6a、 6b ボール
7 車輪取付フランジ
7a シールランド部
8 ハブボルト
9a、 9b 保持器
10 シール
11 ノ ィロット部 ' · ·加締部 、 23 …外側継手部材
'··継手内輪a, 18a, 27a- ·
··マウス部
··肩部
、 28 ···軸部
..インロウ部
··ドライブシャフト
··トリポード部材
··脚軸
··針状ころ
··外筒部 、 30 …ブーツ
··ハブ輪
• · ·内側転走面
··複列の転がり軸受
··等速自在継手
··外方部材
，，外側転走面
··車輪取付フランジ
，，外側 手部材
• ·内方部材 58 保持器
59 継手内輪
60 ケージ
61 トルク伝達ボール
62 マウス部
63 肩部
64 軸部
65 シール
66 ノ ィロット部
67 端面
68 加締部
Da 外方部材のインナー側の外径
Db アウトボード側の等速自在継手の最大外径
Dc インボード側の等速自在継手の最大外径
PCDi インナー側のボーノレのピッチ円直径
PCDo アウター側のボーノレのピッチ円直径

Claims

請求の範囲
[1] ハブ輪と複列の転がり軸受と等速自在継手とがユニット化された車輪用軸受装置で あって、
前記複列の転がり軸受が、内周に複列の外側転走面が形成され、外周に車体取 付フランジと、この車体取付フランジのインナー側に相手部材との嵌合に供される基 準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 が形成されたノヽブ輪、およびこのハブ輪にセレーシヨンを介して内嵌され、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と、この内側転走面から軸方向 に延びる軸部が一体に形成された前記等速自在継手の外側継手部材力 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転動自在に収容された複列のボー ル群とを備え、
前記軸部の端部を径方向外方に塑性変形させて前記ハブ輪の端面に加締め、こ の加締部によって前記ハブ輪に対して前記外側継手部材が軸方向に固定された車 輪用軸受装置において、
前記複列のボール群のうちインナー側のボール群のピッチ円直径がアウター側の ボール群のピッチ円直径よりも大径に設定されると共に、インナー側のボール群のボ ールの個数がアウター側のボール群のボールの個数よりも多く設定されていることを 特徴とする車輪用軸受装置。
[2] 前記複列のボール群のボールが同じサイズである請求項 1に記載の車輪用軸受装 置。
[3] 前記ハブ輪の端面が径方向外方に向けてアウター側に所定の角度に傾斜して形 成されている請求項 1または 2に記載の車輪用軸受装置。
[4] 請求項 1乃至 3いずれかに記載の車輪用軸受装置を備え、前記アウトボード側の等 速自在継手に一端が連結されたドライブシャフトと、このドライブシャフトの他端に連 結されたインボード側の等速自在継手とからなることを特徴とするアクスルモジュール 前記外方部材の基準面の外径が前記等速自在継手の最大外径よりも大径に設定 されて!/、る請求項 4に記載のアクスルモジュール n
PCT/JP2006/324861 2005-12-14 2006-12-13 車輪用軸受装置およびこれを備えたアクスルモジュール WO2007069653A1 (ja)

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