WO2010079733A1

WO2010079733A1 - 車輪用軸受装置

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Publication number: WO2010079733A1
Application number: PCT/JP2010/000006
Authority: WO
Inventors: 内山暢克; 芳野康平; 小畑卓也
Original assignee: Ntn株式会社
Priority date: 2009-01-06
Filing date: 2010-01-04
Publication date: 2010-07-15

Abstract

【課題】内方部材と外側継手部材の肩部との間で発生する急激なスリップを緩和し、スティックスリップ音の発生を防止した車輪用軸受装置を提供する。【解決手段】加締部６によって内輪３が軸方向に固定され、ハブ輪２にセレーションを介して外側継手部材１４がトルク伝達可能に、かつ軸方向に着脱自在に結合された車輪用軸受装置において、加締部６に合成樹脂製のキャップ１７が装着され、このキャップ１７が、円板状の当接部１７ａと、この当接部１７ａの内径部から軸方向に延びる円筒状の嵌合部１７ｂと、当接部１７ａの外径部から軸方向に延びる円筒状の鍔部１７ｃとを備え、加締部６の端面が平坦面に形成されると共に、加締部６と外側継手部材１４の肩部１５とで挟持された状態で、当該キャップ１７の嵌合部１７ｂが加締部６の内径に圧入固定されている。

Description

車輪用軸受装置

　本発明は、自動車等の車両の車輪を支持する車輪用軸受装置、詳しくは、車輪用軸受と等速自在継手とを備え、独立懸架式サスペンションに装着された駆動輪（ＦＦ車の前輪、ＦＲ車あるいはＲＲ車の後輪、および４ＷＤ車の全輪）を懸架装置に対して回転自在に支持する車輪用軸受装置に関するものである。

　自動車等の車両のエンジン動力を車輪に伝達する動力伝達装置は、エンジンから車輪へ動力を伝達すると共に、悪路走行時における車両のバウンドや車両の旋回時に生じる車輪からの径方向や軸方向変位、およびモーメント変位を許容する必要があるため、例えば、エンジン側と駆動車輪側との間に介装されるドライブシャフトの一端が摺動型の等速自在継手を介してディファレンシャルに連結され、他端が固定型の等速自在継手を含む車輪用軸受装置を介して駆動輪に連結されている。

　この車輪用軸受装置として従来から種々の構造のものが提案されているが、例えば図１７に示すようなものが知られている。この車輪用軸受装置５０は、車輪（図示せず）を一端部に装着するハブ輪５１と、このハブ輪５１を回転自在に支承する複列の転がり軸受５２、およびハブ輪５１に連結され、ドライブシャフト（図示せず）の動力をハブ輪５１に伝達する固定型の等速自在継手５３を備えている。

　ハブ輪５１は、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジ５４を一体に有し、外周に内側転走面５１ａと、この内側転走面５１ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部５１ｂが形成されている。複列の転がり軸受５２は、外周に懸架装置（図示せず）に固定される車体取付フランジ５５ｂを一体に有し、内周に複列の外側転走面５５ａ、５５ａが形成された外方部材５５と、この外方部材５５に複列のボール５６、５６を介して内挿される内方部材５７とからなる。

　内方部材５７は、ハブ輪５１と、このハブ輪５１の小径段部５１ｂに圧入され、外周に内側転走面５８ａが形成された別体の内輪５８とからなる。そして、ハブ輪５１の小径段部５１ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部５１ｃにより、ハブ輪５１に対して内輪５８が軸方向に固定されている。

　等速自在継手５３は、カップ状のマウス部５９と、このマウス部５９の底部をなす肩部６０と、この肩部６０から軸方向に延びる軸部６１とを一体に有する外側継手部材６２を備え、ハブ輪５１にこの外側継手部材６２がトルク伝達可能に内嵌されている。すなわち、ハブ輪５１の内周に雌セレーション６３が形成されると共に、外側継手部材６２の軸部６１の外周に雄セレーション６４が形成され、両セレーション６３、６４が噛合されている。そして、ハブ輪５１の加締部５１ｃに肩部６０が突き合わされるまで外側継手部材６２の軸部６１がハブ輪５１に内嵌されると共に、軸部６１の端部に形成された雄ねじ６５に固定ナット６６が所定の締め付けトルクで締結され、ハブ輪５１と外側継手部材６２とが軸方向に着脱自在に結合されている。

　こうした車両の車輪には、エンジン低速回転時、例えば車両発進時に、エンジンから摺動型の等速自在継手（図示せず）を介して大きなトルクが負荷され、ドライブシャフトに捩じれが生じることが知られている。その結果、このドライブシャフトを支持する複列の転がり軸受５２の内方部材５７にも捩じれが生じることになる。このようにドライブシャフトに大きな捩じれが発生した場合、外側継手部材６２と内方部材５７との当接面で急激なスリップによるスティックスリップ音が発生する。

　この対策手段として、従来の車輪用軸受装置５０において、外側継手部材６２の肩部６０と当接する部分、すなわち、ハブ輪５１の加締部５１ｃが平坦面に形成されると共に、図１８に示すように、加締部５１ｃの平坦面の径方向中央部に凹溝６７が形成されている。そして、この凹溝６７内にグリースが充填されている。これにより、固定ナット６６の緊締力に基いて加締部５１ｃに加えられる面圧を小さくすることができ、加締部５１ｃの塑性変形と固定ナット６６の弛みを防止すると共に、グリースにより当接面の摩擦係数を低くできるため、この当接面の摩擦エネルギを低減して肩部６０と加締部５１ｃとの当接面で急激なスリップによるスティックスリップ音が発生するのを防止することができる。

特開２００３－１３６９０８号公報

　然しながら、この従来の車輪用軸受装置では、加締部５１ｃの平坦面に凹溝６７を形成するための加工が必要となり、コストアップの要因となるばかりか、加締部５１ｃの強度が低下する恐れがある。また、加締部５１ｃの凹溝６７内に充填させたグリースが運転中に漏れ出し、長期間に亘ってスティックスリップ音の発生を防止することが困難となる。

　本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、内方部材と外側継手部材の肩部との間で発生する急激なスリップを緩和し、スティックスリップ音の発生を防止した車輪用軸受装置を提供することを目的としている。

　係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、内周に複列の外側転走面が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、外周に軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、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、前記外方部材と内方部材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、前記ハブ輪に等速自在継手が連結されると共に、この等速自在継手の外側継手部材が、カップ状のマウス部と、このマウス部の底部をなす肩部と、この肩部から軸方向に延び、前記ハブ輪にセレーションを介してトルク伝達可能に内嵌されるステム部とを一体に有し、前記肩部が前記内方部材と突き合わせ状態で、前記ハブ輪と外側継手部材が固定ナットを介して軸方向に着脱自在に結合された車輪用軸受装置において、前記内方部材のインナー側の端部に合成樹脂製のキャップが装着され、このキャップが、円板状の当接部と、この当接部の内径部から軸方向に延びる円筒状の嵌合部を備え、前記内方部材と外側継手部材の肩部とで挟持された状態で、当該キャップの嵌合部が前記小径段部の内径に圧入固定されている。

　このように、ハブ輪にセレーションを介して外側継手部材がトルク伝達可能に、かつ軸方向に着脱自在に結合された車輪用軸受装置において、内方部材のインナー側の端部に合成樹脂製のキャップが装着され、このキャップが、円板状の当接部と、この当接部の内径部から軸方向に延びる円筒状の嵌合部を備え、内方部材と外側継手部材の肩部とで挟持された状態で、当該キャップの嵌合部が小径段部の内径に圧入固定されているので、ドライブシャフトに大きなトルクが負荷され、外側継手部材に大きな捩じれが発生した場合でも、内方部材と肩部との間で発生する急激なスリップを緩和し、スティックスリップ音の発生を防止することができると共に、キャップを内方部材にワンタッチで容易に装着することができ、搬送工程や組立工程において内方部材からキャップが脱落するのを防止することができて作業性を向上させることができる。

　また、請求項２に記載の発明のように、前記キャップが、前記当接部の外径部から軸方向に延びる円筒状の鍔部を備え、この鍔部が前記内輪の大端面または前記インナー側のシールに最大１ｍｍの軸方向すきまを介して対峙していれば、キャップと内方部材との間にラビリンスシールを構成することができ、内方部材への雨水やダスト等の異物の侵入が防止でき、発錆を防止して耐久性を向上させることができる。

　また、請求項３に記載の発明のように、前記内輪が、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って軸方向に固定され、この加締部の端面が平坦面に形成されると共に、前記キャップの嵌合部が、当該加締部の内径に圧入固定されていれば、当接面の摩擦係数が減少して加締部の摩耗を抑制すると共に、接触面積が増大して接触面圧が低減され、キャップの耐久性を向上させることができる。

　また、請求項４に記載の発明のように、前記キャップが、前記鍔部から径方向内方に延びる係止部を備え、この係止部の内径が前記加締部の外径よりも小径に設定されていれば、キャップの剛性を高めて強度を向上させると共に、キャップが軸受単体の状態であっても加締部から脱落するのを防止することができる。

　また、請求項５に記載の発明のように、前記内輪の大端面に対向する前記加締部の外径部に環状凹所が機械加工によって形成されると共に、前記係止部が前記環状凹所の内径よりも僅かに大径に設定されていれば、搬送工程や組立工程において加締部からキャップが脱落するのを防止することができる。

　好ましくは、請求項６に記載の発明のように、前記係止部の先端と前記加締部との間にギャップが設けられていれば、キャップが加締部に接触するのを防止することができ、キャップに生ずる応力を軽減して耐久性を向上させることができる。

　また、請求項７に記載の発明のように、前記キャップの外径部に軸方向に延びるスリットが形成されていれば、キャップを加締部にワンタッチで容易に装着することができる。

　また、請求項８に記載の発明のように、前記キャップの嵌合部に軸方向に延びるスリットが形成されていれば、嵌合部の寸法を厳しく規制することなく容易に弾性変形させることができ、ワンタッチでキャップを小径段部の内径に圧入できて組立性が向上する。

　また、請求項９に記載の発明のように、前記キャップが当接する前記内方部材および前記外側継手部材の肩部の表面粗さがＲａ１．６以下に設定されていれば、キャップが摩耗するのを抑制することができ、耐久性を向上させることができる。

　また、請求項１０に記載の発明のように、前記内方部材と肩部との当接面間に潤滑剤が介在されていれば、各当接面の摩擦係数が低下してスティックスリップ音の発生を一層防止することができると共に、加締部およびキャップの摩耗を抑制することができる。

　また、請求項１１に記載の発明のように、前記キャップの当接部に透孔が多数形成されていれば、内方部材と肩部間に介在する潤滑剤を保持することができ、各当接面の摩擦係数が一層低下して加締部およびキャップの摩耗を抑制すると共に、スティックスリップ音の発生を防止することができる。

　また、請求項１２に記載の発明のように、前記キャップの当接部における前記内方部材との当接面にディンプルが多数形成されていれば、内方部材とキャップ間に介在する潤滑剤を保持することができ、各当接面の摩擦係数が一層低下して加締部およびキャップの摩耗を抑制すると共に、スティックスリップ音の発生を防止することができる。

　また、請求項１３に記載の発明のように、前記キャップの当接部における前記肩部との当接面にディンプルが多数形成されていれば、肩部とキャップ間に介在する潤滑剤を保持することができ、各当接面の摩擦係数が一層低下して肩部およびキャップの摩耗を抑制すると共に、スティックスリップ音の発生を防止することができる。

　また、請求項１４に記載の発明のように、前記係止部に軸方向に突出するリップ部が形成され、前記内輪の大端面に当接されていれば、加締部とキャップ間に介在する潤滑剤の漏洩を防止することができる。

　また、請求項１５に記載の発明のように、前記キャップが熱可塑性の合成樹脂から射出成形によって形成されていても良い。

　また、請求項１６に記載の発明のように、前記キャップのウェルド部が前記係止部または非係止部の周方向の略中央部に設定されていれば、適度な弾性を備えつつキャップの強度・剛性を確保することができる。

　また、請求項１７に記載の発明のように、前記キャップが熱硬化性の合成樹脂から形成されていても良い。

　また、請求項１８に記載の発明のように、前記キャップにグラス繊維からなる繊維状強化材が１０～４０ｗｔ％充填されていれば、靭性の低下を防止して充分な補強効果を発揮し、加締部に装着される時に割損するのを防止することができると共に、成形品内の繊維が異方性を引き起こして密度が大きくなって寸法安定性が低下するのを抑制することができ、精度向上を図ることができる。

　また、請求項１９に記載の発明のように、前記キャップに炭素繊維からなる繊維状強化材が５～４０ｗｔ％充填されていれば、靭性の低下を防止して充分な補強効果を発揮し、装着される時に割損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は、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、外周に軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、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、前記外方部材と内方部材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、前記ハブ輪に等速自在継手が連結されると共に、この等速自在継手の外側継手部材が、カップ状のマウス部と、このマウス部の底部をなす肩部と、この肩部から軸方向に延び、前記ハブ輪にセレーションを介してトルク伝達可能に内嵌されるステム部とを一体に有し、前記肩部が前記内方部材と突き合わせ状態で、前記ハブ輪と外側継手部材が固定ナットを介して軸方向に着脱自在に結合された車輪用軸受装置において、前記内方部材のインナー側の端部に合成樹脂製のキャップが装着され、このキャップが、円板状の当接部と、この当接部の内径部から軸方向に延びる円筒状の嵌合部を備え、前記内方部材と外側継手部材の肩部とで挟持された状態で、当該キャップの嵌合部が前記小径段部の内径に圧入固定されているので、ドライブシャフトに大きなトルクが負荷され、外側継手部材に大きな捩じれが発生した場合でも、内方部材と肩部との間で発生する急激なスリップを緩和し、スティックスリップ音の発生を防止することができると共に、キャップを内方部材にワンタッチで容易に装着することができ、搬送工程や組立工程において内方部材からキャップが脱落するのを防止することができて作業性を向上させることができる。

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の要部拡大図である。（ａ）は、図２のキャップ単体を示す正面図、（ｂ）は、（ａ）のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。図２の変形例を示す要部拡大図である。図２の他の変形例を示す要部拡大図である。（ａ）は、図５のキャップ単体を示す正面図、（ｂ）は、（ａ）のＶＩ－Ｏ－ＶＩ線に沿った断面図である。図５のキャップの変形例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第２の実施形態を示す縦断面図である。図８の要部拡大図である。図９のキャップの変形例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第３の実施形態を示す縦断面図である。図１１の要部拡大図である。（ａ）は、図１２のキャップ単体を示す正面図、（ｂ）は、（ａ）のＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線に沿った断面図である。（ａ）は、図１２のキャップの変形例を示す正面図、（ｂ）は、（ａ）のＸＩＶ－ＸＩＶ線に沿った断面図である。図１２のキャップの他の変形例を示す要部拡大図である。（ａ）は、図１４のキャップの変形例を示す断面図、（ｂ）は、同上、他の変形例を示す断面図である。従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。図１７のＡ－Ａ線から見た矢視図である。

　外周に車体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、外周に前記複列の外側転走面の一方に対向する内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入され、外周に前記複列の外側転走面の他方に対向する内側転走面が形成された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、前記外方部材と内方部材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ると共に、前記ハブ輪に等速自在継手が連結され、この等速自在継手の外側継手部材が、カップ状のマウス部と、このマウス部の底部をなす肩部と、この肩部から軸方向に延び、前記ハブ輪にセレーションを介してトルク伝達可能に内嵌されたステム部とを一体に有し、前記肩部が前記加締部と突き合わせ状態で、前記ハブ輪と外側継手部材が固定ナットを介して軸方向に着脱自在に結合された車輪用軸受装置において、前記加締部に合成樹脂製のキャップが装着され、このキャップが、円板状の当接部と、この当接部の内径部から軸方向に延びる円筒状の嵌合部と、前記当接部の外径部から軸方向に延びる円筒状の鍔部とを備え、前記加締部の端面が平坦面に形成されると共に、前記加締部と外側継手部材の肩部とで挟持された状態で、当該キャップの嵌合部が前記加締部の内径に圧入固定されている。

　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第１の実施形態を示す縦断面図、図２は、図１の要部拡大図、図３（ａ）は、図２のキャップ単体を示す正面図、（ｂ）は、（ａ）のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図、図４は、図２の変形例を示す要部拡大図、図５は、図２の他の変形例を示す要部拡大図、図６（ａ）は、図５のキャップ単体を示す正面図、（ｂ）は、（ａ）のＶＩ－Ｏ－ＶＩ線に沿った断面図、図７は、図５のキャップの変形例を示す要部拡大図である。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駆動輪用の第３世代と呼称され、内方部材１と外方部材１０、および両部材１、１０間に転動自在に収容された複列の転動体（ボール）８、８とを備え、等速自在継手１３が着脱自在に結合されている。内方部材１は、ハブ輪２と、このハブ輪２に圧入された内輪３とからなる。

　ハブ輪２は、アウター側の端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ４を一体に有し、外周に一方（アウター側）の内側転走面２ａと、この内側転走面２ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部２ｂが形成され、内周にトルク伝達用のセレーション（またはスプライン）２ｃが形成されている。車輪取付フランジ４の円周等配位置には車輪を取り付けるハブボルト５が植設されている。

　ハブ輪２はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０～０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面２ａをはじめ、後述するアウター側のシール１１が摺接するシールランド部となる基部７から小径段部２ｂに亙り高周波焼入れによって表面硬さを５８～６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。そして、外周に他方（インナー側）の内側転走面３ａが形成された内輪３がハブ輪２の小径段部２ｂに所定のシメシロを介して圧入され、小径段部２ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部６によって内輪３が軸方向に固定されている。この加締部６の端面は平坦面に形成され、軸力によって加締部６に加えられる面圧を小さくすることができ、加締部６の塑性変形と摩耗を防止することができる。

　一方、内輪３および転動体８はＳＵＪ２等の高炭素クロム鋼で形成され、外周に他方（インナー側）の内側転走面３ａが形成されてズブ焼入れにより芯部まで５８～６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。

　外方部材１０は、外周に車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ１０ｂを一体に有し、内周に前記内方部材１の内側転走面２ａ、３ａに対向する複列の外側転走面１０ａ、１０ａが一体に形成されている。外方部材１０はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０～０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、複列の外側転走面１０ａ、１０ａが高周波焼入れによって表面硬さを５８～６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。そして、それぞれの転走面１０ａ、２ａと１０ａ、３ａ間に複列の転動体８、８が保持器９、９を介して転動自在に収容されている。また、外方部材１０と内方部材１との間に形成される環状空間の開口部にはシール１１、１２が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩を防止すると共に、外部から軸受内部に雨水やダスト等が侵入するのを防止している。

　なお、本実施形態では、転動体８にボールを使用した複列アンギュラ玉軸受で構成された車輪用軸受装置を例示したが、これに限らず、例えば、転動体８に円すいころを用いた複列の円すいころ軸受で構成されていても良い。また、ここでは、ハブ輪２の外周に一方の内側転走面２ａが直接形成された第３世代構造を例示したが、図示はしないが、ハブ輪の小径段部に一対の内輪が圧入された、所謂第１または第２世代構造であっても良い。

　等速自在継手１３は、外側継手部材１４と、図示はしないが継手内輪とケージおよびトルク伝達ボールを備えている。外側継手部材１４はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０～０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、カップ状のマウス部（図示せず）と、このマウス部の底部をなす肩部１５と、この肩部１５から軸方向に延びるステム部１６を一体に有している。ステム部１６は、外周にハブ輪２のセレーション２ｃに係合するセレーション（またはスプライン）１６ａと、このセレーション１６ａの端部に雄ねじ１６ｂが形成されている。外側継手部材１４のステム部１６は、後述するキャップ１７を介して肩部１５が加締部６に衝合するまでハブ輪２に嵌挿され、加締部６と肩部１５とが突き合わせ状態で、雄ねじ１６ｂにワッシャ１８を介して固定ナット１９が所定の締付トルクで締結され、ハブ輪２と外側継手部材１４が軸方向に着脱自在に結合されている。

　ここで、加締部６にキャップ１７が装着され、加締部６と外側継手部材１４の肩部１５とで挟持された状態で固定されている。このキャップ１７は、ＰＡ（ポリアミド）６６等の熱可塑性の合成樹脂からなり、射出成形によって断面が略コの字状に形成されている。そして、ＧＦ（グラス繊維）等の繊維状強化材が１０～４０ｗｔ％充填されている。なお、キャップ１７の材質として、前述したＰＡ６６以外に、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の所謂エンジニアリングプラスチックと呼称される熱可塑性の合成樹脂、さらに、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン (ＰＥＥＫ)、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）等の所謂スーパーエンジニアリングプラスチックと呼称される熱可塑性の合成樹脂を例示することができる。

　ここで、ＧＦの充填量が１０ｗｔ％未満ではその補強効果が発揮されず、また、４０ｗｔ％を超えて充填されると、成形品内の繊維が異方性を引き起こして密度が大きくなって寸法安定性が低下すると共に、靭性が低下し、加締部６に装着される時に割損する恐れがあるため好ましくない。なお、繊維状強化材としては、ＧＦに限らず、これ以外に、ＣＦ（炭素繊維）やアラミド繊維、ホウ素繊維等を例示することができる。

　また、キャップ１７が当接する加締部６の端面および外側継手部材１４の肩部１５の表面粗さがＲａ１．６以下、好ましくは、Ｒａ０．３２以下に設定されている。これにより、キャップ１７が摩耗するのを抑制することができ、耐久性を向上させることができる。なお、Ｒａは、ＪＩＳの粗さ形状パラメータの一つで（ＪＩＳ　Ｂ０６０１－１９９４）、算術平均粗さのことで、平均線から絶対値偏差の平均値を言う。

　キャップ１７は、図２に拡大して示すように、円板状の当接部１７ａと、この当接部１７ａの内径部から軸方向に延び、加締部６の内径に嵌合される円筒状の嵌合部１７ｂと、当接部１７ａの外径部から軸方向に延び、円筒状の鍔部１７ｃとを備えている。キャップ１７の鍔部１７ｃは、内輪３の大端面３ｂに最大１ｍｍの軸方向すきまｔを介して対峙し、ラビリンスシールを構成している。これにより、加締部６への雨水やダスト等の異物の侵入が防止でき、加締部６の発錆を防止して耐久性を向上させることができる。

　また、嵌合部１７ｂの外径は加締部６の内径よりも僅かに大径に設定され、図３に示すように、周方向等配に軸方向に延びるスリット２０が複数（ここでは４箇所）形成されている。そして、この嵌合部１７ｂを弾性変形させることによりキャップ１７が加締部６に装着されている。こうしたキャップ１７を使用することにより、各当接面の摩擦係数が低下し、加締部６の摩耗を抑制すると共に、加締部６と外側継手部材１４の肩部１５との間で発生する急激なスリップを緩和してスティックスリップ音の発生を防止することができる。また、嵌合部１７ｂの寸法を厳しく規制することなく容易に弾性変形させることができ、ワンタッチでキャップ１７を加締部６に装着できて組立性が向上すると共に、搬送工程や組立工程において加締部６からキャップ１７が脱落するのを防止することができ、作業性を向上させることができる。

　ここで、この種の合成樹脂製のキャップ１７の場合、当接面となる加締部６および肩部１５との滑りによって摩耗が生じると共に、等速自在継手１３を固定ナット１９で締結した際に、キャップ１７が破損することがないよう、接触面圧を考慮する必要がある。一般的に、摩耗量は接触面圧に反比例するため、この接触面圧を低減させることにより、耐久性を向上させることができる。本実施形態では、接触面圧を低減させるために、キャップ１７との当接面となる加締部６の端面と外側継手部材１４の肩部１５を旋削加工によって平坦面に形成して接触面積を増大させると共に、キャップ１７の許容圧縮強度以下になるようにキャップ１７の内径寸法および外径寸法が設定されている。

　次に、図４に変形例を示す。このキャップ２１は、ＰＡ６６等の熱可塑性の合成樹脂からなり、ＣＦ等の繊維状強化材が５～４０ｗｔ％充填されている。そして、射出成形によって断面が略Ｌ字状に形成され、円板状の当接部２１ａと、この当接部２１ａの内径部から軸方向に延び、加締部６の内径に嵌合される円筒状の嵌合部２１ｂを備えている。この嵌合部２１ｂの外径は加締部６の内径よりも僅かに大径に設定され、この嵌合部２１ｂを弾性変形させることによりキャップ２１が加締部６に装着されている。ここで、ＣＦの充填量が５ｗｔ％未満では充分な補強効果が発揮されず、また、４０ｗｔ％を超えて充填されると、靭性が低下し、加締部６に装着される時に割損する恐れがある。

　図５に、図２のキャップ１７の変形例を示す。このキャップ２２は、円板状の当接部１７ａと、この当接部１７ａの内径部から軸方向に延び、加締部６の内径に嵌合される円筒状の嵌合部２２ａと、当接部１７ａの外径部から軸方向に延び、円筒状の鍔部２２ｂと、さらに、この鍔部２２ｂから径方向内方に延びる係止部２２ｃとを備えている。そして、嵌合部２２ａの外径は加締部６の内径よりも僅かに大径に設定され、この嵌合部２２ａを弾性変形させることによりキャップ２２が加締部６に装着されている。

　また、図６に示すように、外径部となる鍔部２２ｂと係止部２２ｃの周方向等配に軸方向に延びるスリット２３が複数（ここでは４箇所）形成されている。これにより、キャップ２２を加締部６にワンタッチで容易に装着することができ、組立工程において加締部６からキャップ２２が脱落するのを防止することができると共に、ラビリンス構造により、加締部６への雨水やダスト等の異物の侵入が防止でき、加締部６の発錆を防止して耐久性を向上させることができる。

　ここで、図７に示すように、キャップ２２において、係止部２２ｃの内径が加締部６の外径よりも小径に形成することにより、すなわち、係止部２２ｃの引っ掛かり代Ｌ１（Ｌ１＞０）を設けることにより、キャップ２２の剛性を高めて強度を向上させると共に、キャップ２２が軸受単体の状態（等速自在継手１３との組立前の状態）であっても加締部６から脱落するのを防止することができる。さらに、係止部２２ｃの先端と加締部６との間にギャップＬ２（Ｌ２＞０）を設けることにより、キャップ２２が加締部６に接触するのを防止することができ、キャップ２２に生ずる応力を軽減して耐久性を向上させることができる。

　図８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９は、図８の要部拡大図、図１０は、図９の変形例を示す要部拡大図である。なお、この実施形態は、前述した実施形態と基本的にはハブ輪とキャップの構成が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同一機能を有する部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

　この車輪用軸受装置は駆動輪用の第３世代と呼称され、内方部材２４と外方部材１０、および両部材２４、１０間に転動自在に収容された複列の転動体８、８とを備え、等速自在継手１３が着脱自在に結合されている。内方部材２４は、ハブ輪２５と、このハブ輪２５に圧入された内輪３とからなる。

　ハブ輪２５はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０～０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、アウター側の端部に車輪取付フランジ４を一体に有し、外周に一方（アウター側）の内側転走面２ａと、この内側転走面２ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部２ｂが形成され、内周にトルク伝達用のセレーション（またはスプライン）２ｃが形成されている。

　外側継手部材１４のステム部１６は、後述するキャップ２６を介して肩部１５が内輪３の大端面３ｂに衝合するまでハブ輪２に嵌挿され、内輪３と肩部１５とが突き合わせ状態で、雄ねじ１６ｂにワッシャ１８を介して固定ナット１９が所定の締付トルクで締結され、ハブ輪２５と外側継手部材１４が軸方向に着脱自在に結合されている。

　ここで、内輪３と小径段部２ｂのインナー側の端部を覆うようにキャップ２６が装着されている。このキャップ２６は、フェノール樹脂（ＰＦ）にＧＦの繊維強化材が１０～４０ｗｔ％充填された熱硬化性の合成樹脂で形成されている。これにより、充分な耐摩耗性を有し、耐久性を向上させることができる。なお、このようなフェノール樹脂以外にも、例えば、エポキシ樹脂（ＥＰ）、ポリイミド樹脂（ＰＩ）等の熱硬化性の合成樹脂であっても良い。

　キャップ２６は、図９に拡大して示すように、円板状の当接部２６ａと、この当接部２６ａの内径部から軸方向に延び、小径段部２ｂの内径に嵌合される円筒状の嵌合部２６ｂを備えている。この嵌合部２６ｂの外径は小径段部２ｂの内径よりも僅かに大径に設定され、弾性変形させることによりキャップ２６が内方部材２４の端部に装着されている。こうしたキャップ２６を使用することにより、各当接面の摩擦係数が低下し、内輪３の大端面３ｂと外側継手部材１４の肩部１５との間で発生する急激なスリップを緩和してスティックスリップ音の発生を防止することができる。また、キャップ２６を内方部材２４の端部にワンタッチで容易に装着することができると共に、搬送工程や組立工程において内方部材２４からキャップ２６が脱落するのを防止することができ、作業性を向上させることができる。

　図９のキャップ２６の変形例を図１０に示す。このキャップ２７は、円板状の当接部２６ａと、この当接部２６ａの内径部から軸方向に延び、小径段部２ｂの内径に嵌合される円筒状の嵌合部２６ｂと、当接部２６ａの外径部から軸方向に延びる円筒状の鍔部２７ａとを備えている。この鍔部２７ａはインナー側のシール１２に最大１ｍｍの軸方向すきまｔを介して対峙し、ラビリンス構造を有している。これにより、シール１２の嵌合部および内輪３とキャップ２７との当接面への雨水やダスト等の異物の侵入が防止でき、発錆を防止して耐久性を向上させることができる。

　図１１は、本発明に係る車輪用軸受装置の第３の実施形態を示す縦断面図、図１２は、図１１の要部拡大図、図１３（ａ）は、図１２のキャップ単体を示す正面図、（ｂ）は、（ａ）のＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線に沿った断面図、図１４（ａ）は、図１２のキャップの変形例を示す正面図、（ｂ）は、（ａ）のＸＩＶ－ＸＩＶ線に沿った断面図、図１５は、図１２のキャップの他の変形例を示す要部拡大図、図１６（ａ）は、図１４のキャップの変形例を示す断面図、（ｂ）は、同上、他の変形例を示す断面図である。なお、この実施形態は、前述した実施形態と基本的にはキャップの構成が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同一機能を有する部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

　この車輪用軸受装置は駆動輪用の第３世代と呼称され、内方部材２８と外方部材１０、および両部材２８、１０間に転動自在に収容された複列の転動体８、８とを備え、等速自在継手１３が着脱自在に結合されている。内方部材２８は、ハブ輪２９と、このハブ輪２９に圧入された内輪３とからなる。

　ハブ輪２９は、アウター側の端部に車輪取付フランジ４を一体に有し、外周に一方（アウター側）の内側転走面２ａと、この内側転走面２ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部２ｂが形成され、内周にトルク伝達用のセレーション２ｃが形成されている。

　ハブ輪２９はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０～０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面２ａをはじめ、車輪取付フランジ４のインナー側の基部７から小径段部２ｂに亙り高周波焼入れによって表面硬さを５８～６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。そして、外周に他方（インナー側）の内側転走面３ａが形成された内輪３がハブ輪２の小径段部２ｂに所定のシメシロを介して圧入され、小径段部２ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部３０によって内輪３が軸方向に固定されている。この加締部３０の端面は平坦面に形成され、軸力によって加締部３０に加えられる面圧を小さくすることができ、加締部６の塑性変形と摩耗を防止することができる。

　ここで、加締部３０にキャップ３１が装着され、加締部３０と外側継手部材１４の肩部１５とで挟持された状態で固定されている。このキャップ３１は、ＰＡ６６等の熱可塑性の合成樹脂からなり、射出成形によって断面が略コの字状に形成されている。そして、ＧＦ等の繊維状強化材が１０～４０ｗｔ％充填されている。

　また、キャップ３１の材質として、前述したＰＡ６６等の合成樹脂に限らず、防錆能を有する、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）やフェライト系のステンレス鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＵＳ４３０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）をプレス加工にて形成したものであっても良い。

　また、キャップ３１が当接する加締部３０の端面および外側継手部材１４の肩部１５の表面粗さがＲａ１．６以下、好ましくは、Ｒａ０．３２以下に設定されている。これにより、キャップ３１が摩耗するのを抑制することができ、耐久性を向上させることができる。

　キャップ３１は、図１２に拡大して示すように、円板状の当接部３１ａと、この当接部３１ａの外径部から軸方向に延びる円筒状の鍔部３１ｂと、この鍔部３１ｂから径方向内方に突出した係止部３１ｃとを備えている。キャップ３１の係止部３１ｃは、内輪３の大端面３ｂに最大１ｍｍの軸方向隙間を介して対峙し、ラビリンスシールを構成している。これにより、加締部３０への雨水やダスト等の異物の侵入が防止でき、加締部３０の発錆を防止して耐久性を向上させることができる。

　また、本実施形態では、内輪３の大端面３ｂに対向する加締部３０の外径部に環状凹所３０ａが旋削等の機械加工によって形成され、この環状凹所３０ａにキャップ３１の係止部３１ｃが係止されている。係止部３１ｃは環状凹所３０ａの内径よりも僅かに大径に設定され、図１３に示すように、周方向等配に複数個（ここでは５箇所）形成されている。そして、この係止部３１ｃを弾性変形させることによりキャップ３１が加締部３０に装着されている。こうしたキャップ３１を使用することにより、各当接面の摩擦係数が低下し、加締部３０の摩耗を抑制すると共に、加締部３０と外側継手部材１４の肩部１５との間で発生する急激なスリップを緩和してスティックスリップ音の発生を防止することができる。

　また、係止部３１ｃの寸法を厳しく規制することなく容易に弾性変形させることができ、ワンタッチでキャップ３１を加締部３０に装着できて組立性が向上すると共に、搬送工程や組立工程において加締部３０からキャップ３１が脱落するのを防止することができ、作業性を向上させることができる。さらに、キャップ３１の射出成形時の金型の繋ぎ目、所謂ウェルド部３２が係止部３１ｃまたは非係止部３１ｄの周方向の略中央部に設定されている。これにより、適度な弾性を備えつつキャップ３１の強度・剛性を確保することができる。

　ここで、この種の合成樹脂製のキャップ３１の場合、当接面となる加締部３０および肩部１５との滑りによって摩耗が生じると共に、等速自在継手１３を固定ナット１９で締結した際に、キャップ３１が破損することがないよう、接触面圧を考慮する必要がある。一般的に、摩耗量は接触面圧に反比例するため、この接触面圧を低減させることにより、耐久性を向上させることができる。本実施形態では、接触面圧を低減させるために、キャップ３１との当接面となる加締部３０の端面と外側継手部材１４の肩部１５を旋削加工によって平坦面に形成して接触面積を増大させると共に、キャップ３１の許容圧縮強度以下になるようにキャップ３１の内径寸法および外径寸法が設定されている。

　次に、図１４に変形例を示す。このキャップ３３は、ＰＡ６６等の熱可塑性の合成樹脂からなり、ＣＦ等の繊維状強化材が５～４０ｗｔ％充填されている。そして、射出成形によって断面が略Ｌ字状に形成され、円板状の当接部３３ａと、この当接部３３ａの外径部から軸方向に延びる円筒状の鍔部３３ｂと、この鍔部３３ｂから径方向内方に延び、加締部３０の環状凹所３０ａに係止される係止部３３ｃとを備えている。なお、ＣＦの充填量が５ｗｔ％未満では充分な補強効果が発揮されず、また、４０ｗｔ％を超えて充填されると、靭性が低下し、加締部３０に装着される時に割損する恐れがある。

　ここで、当接面となる加締部３０と肩部１５間にグリース等の潤滑剤が塗布されると共に、キャップ３３の当接部３３ａに多数の透孔３４が形成される。これらの透孔３４によって、加締部３０と肩部１５間に介在する潤滑剤を保持することができ、各当接面の摩擦係数が一層低下して加締部６およびキャップ３３の摩耗を抑制すると共に、スティックスリップ音の発生を防止することができる。

　図１５に、図１２のキャップ３１の他の変形例を示す。このキャップ３５は、円板状の当接部３１ａと、この当接部３１ａの外径部から軸方向に延び、円筒状の鍔部３１ｂと、この鍔部３１ｂから径方向内方に延び、加締部３０の環状凹所３０ａに係止される係止部３１ｃとを備えている。そして、この係止部３１ｃには軸方向に突出するリップ部３５ａが形成され、内輪３の大端面３ｂに当接あるいは僅かな隙間を介して対峙している。このリップ３５ａにより、内輪３の大端面３ｂと当接部３１ａ間を密封構造とすることができ、加締部３０とキャップ３５間に介在する潤滑剤の漏洩を防止することができる。

　図１６に、図１４のキャップ３３の変形例を示す。（ａ）に示すキャップ３６は、円板状の当接部３６ａと、この当接部３６ａの外径部から軸方向に延びる円筒状の鍔部３３ｂと、この鍔部３３ｂから径方向内方に延び、加締部３０の環状凹所３０ａに係止される係止部３３ｃとを備え、当接部３６ａの加締部３０との当接面に多数のディンプル３７が形成されている。このディンプル３７により、加締部３０とキャップ３６間に介在させた潤滑剤を保持することができる。また、（ｂ）に示すキャップ３８は、円板状の当接部３８ａと、この当接部３８ａの外径部から軸方向に延びる円筒状の鍔部３３ｂと、この鍔部３３ｂから径方向内方に延び、加締部３０の環状凹所３０ａに係止される係止部３３ｃとを備え、当接部３８ａの肩部１５との当接面に多数のディンプル３７が形成されている。このディンプル３７により、肩部１５とキャップ３８間に介在させた潤滑剤を保持することができる。

　以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

　本発明に係る車輪用軸受装置は、ハブ輪と内輪からなる内方部材と等速自在継手とを備え、内方部材と等速自在継手の外側継手部材とが突き合わせ状態で分離可能に締結された第１乃至第３世代構造の車輪用軸受装置に適用できる。

１、２４、２８　内方部材
２、２５、２９　ハブ輪
２ａ、３ａ　内側転走面
２ｂ　小径段部
２ｃ、１６ａ　セレーション
３　内輪
３ｂ　内輪の大端面
４　車輪取付フランジ
５　ハブボルト
６、３０　加締部
７　車輪取付フランジのインナー側の基部
８　転動体
９　保持器
１０　外方部材
１０ａ　外側転走面
１０ｂ　車体取付フランジ
１１　アウター側のシール
１２　インナー側のシール
１３　等速自在継手
１４　外側継手部材
１５　肩部
１６　ステム部
１６ｂ　雄ねじ
１７、２１、２２、２６、２７、３１、３３、３５、３６、３８　キャップ
１７ａ、２１ａ、２６ａ、３１ａ、３３ａ、３６ａ、３８ａ　当接部
１７ｂ、２１ｂ、２２ａ、２６ｂ　嵌合部
１７ｃ、２２ｂ、２７ａ、３１ｂ、３３ｂ　鍔部
２２ｃ、３１ｃ、３３ｃ　係止部
１８　ワッシャ
１９　固定ナット
２０、２３　スリット
３０ａ　環状凹所
３１ｄ　非係止部
３２　ウェルド部
３４　透孔
３５ａ　リップ部
３７　ディンプル
５０　車輪用軸受装置
５１　ハブ輪
５１ａ、５８ａ　内側転走面
５１ｂ　小径段部
５１ｃ　加締部
５２　複列の転がり軸受
５３　等速自在継手
５４　車輪取付フランジ
５５　外方部材
５５ａ　外側転走面
５５ｂ　車体取付フランジ
５６　ボール
５７　内方部材
５８　内輪
５９　マウス部
６０　肩部
６０ａ　当接面
６１　軸部
６２　外側継手部材
６３　雌セレーション
６４　雄セレーション
６５　雄ねじ
６６　固定ナット
６７　凹溝
Ｌ１　引っ掛かり代
Ｌ２　ギャップ
ｔ　軸方向すきま

Claims

　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、外周に軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、
　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、
　前記外方部材と内方部材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、
　前記ハブ輪に等速自在継手が連結されると共に、この等速自在継手の外側継手部材が、カップ状のマウス部と、このマウス部の底部をなす肩部と、この肩部から軸方向に延び、前記ハブ輪にセレーションを介してトルク伝達可能に内嵌されるステム部とを一体に有し、前記肩部が前記内方部材と突き合わせ状態で、前記ハブ輪と外側継手部材が固定ナットを介して軸方向に着脱自在に結合された車輪用軸受装置において、
　前記内方部材のインナー側の端部に合成樹脂製のキャップが装着され、このキャップが、円板状の当接部と、この当接部の内径部から軸方向に延びる円筒状の嵌合部を備え、前記内方部材と外側継手部材の肩部とで挟持された状態で、当該キャップの嵌合部が前記小径段部の内径に圧入固定されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
　前記キャップが、前記当接部の外径部から軸方向に延びる円筒状の鍔部を備え、この鍔部が前記内輪の大端面または前記インナー側のシールに最大１ｍｍの軸方向すきまを介して対峙している請求項１に記載の車輪用軸受装置。
　前記内輪が、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って軸方向に固定され、この加締部の端面が平坦面に形成されると共に、前記キャップの嵌合部が、当該加締部の内径に圧入固定されている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
　前記キャップが、前記鍔部から径方向内方に延びる係止部を備え、この係止部の内径が前記加締部の外径よりも小径に設定されている請求項３に記載の車輪用軸受装置。
　前記内輪の大端面に対向する前記加締部の外径部に環状凹所が機械加工によって形成されると共に、前記係止部が前記環状凹所の内径よりも僅かに大径に設定されている請求項４に記載の車輪用軸受装置。
　前記係止部の先端と前記加締部との間にギャップが設けられている請求項４または５に記載の車輪用軸受装置。
　前記キャップの外径部に軸方向に延びるスリットが形成されている請求項３乃至６いずれかに記載の車輪用軸受装置。
　前記キャップの嵌合部に軸方向に延びるスリットが形成されている請求項１乃至７いずれかに記載の車輪用軸受装置。
　前記キャップが当接する前記内方部材および前記外側継手部材の肩部の表面粗さがＲａ１．６以下に設定されている請求項１乃至８いずれかに記載の車輪用軸受装置。
　前記内方部材と肩部との当接面間に潤滑剤が介在されている請求項１乃至９いずれかに記載の車輪用軸受装置。
　前記キャップの当接部に透孔が多数形成されている請求項１乃至１０いずれかに記載の車輪用軸受装置。
　前記キャップの当接部における前記内方部材との当接面にディンプルが多数形成されている請求項１乃至１０いずれかに記載の車輪用軸受装置。
　前記キャップの当接部における前記外側継手部材の肩部との当接面にディンプルが多数形成されている請求項１乃至１２いずれかに記載の車輪用軸受装置。
　前記係止部に軸方向に突出するリップ部が形成され、前記内輪の大端面に当接されている請求項３乃至１３いずれかに記載の車輪用軸受装置。
　前記キャップが熱可塑性の合成樹脂から射出成形によって形成されている請求項１乃至１４いずれかに記載の車輪用軸受装置。
　前記キャップのウェルド部が前記係止部または非係止部の周方向の略中央部に設定されている請求項１５に記載の車輪用軸受装置。
　前記キャップが熱硬化性の合成樹脂から形成されている請求項１乃至１４いずれかに記載の車輪用軸受装置。
　前記キャップにグラス繊維からなる繊維状強化材が１０～４０ｗｔ％充填されている請求項１乃至１７いずれかに記載の車輪用軸受装置。
　前記キャップに炭素繊維からなる繊維状強化材が５～４０ｗｔ％充填されている請求項１乃至１７いずれかに記載の車輪用軸受装置。