WO2014069578A1 - 車輪用軸受装置 - Google Patents

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WO2014069578A1
WO2014069578A1 PCT/JP2013/079571 JP2013079571W WO2014069578A1 WO 2014069578 A1 WO2014069578 A1 WO 2014069578A1 JP 2013079571 W JP2013079571 W JP 2013079571W WO 2014069578 A1 WO2014069578 A1 WO 2014069578A1
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rolling
face spline
face
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慎介 平野
誠 関
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Ntn株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a wheel bearing device for supporting a wheel of a vehicle such as an automobile, and more specifically, a drive wheel (a front wheel of an FF vehicle, FR) provided with a wheel bearing and a constant velocity universal joint and mounted on an independent suspension type suspension.
  • the present invention relates to a wheel bearing device that rotatably supports a rear wheel of a car or an RR car and all wheels of a 4WD car) with respect to a suspension device.
  • a power transmission device that transmits engine power of a vehicle such as an automobile to a wheel transmits power from the engine to the wheel, and also causes radial or axial displacement from the wheel that occurs when the vehicle bounces or turns when traveling on a rough road.
  • one end of the drive shaft that is interposed between the engine side and the drive wheel side is connected to the differential via a sliding type constant velocity universal joint, and the other end is It is connected to the wheel via a wheel bearing device including a fixed type constant velocity universal joint.
  • the wheel bearing device 50 shown in FIG. 5 is a typical example that satisfies these requirements.
  • This wheel bearing device is configured by detachably uniting a double row rolling bearing 51 and a constant velocity universal joint 52.
  • the double row rolling bearing 51 is integrally provided with a vehicle body mounting flange 53b for mounting to the vehicle body, an outer member 53 having double row outer rolling surfaces 53a and 53a formed on the inner periphery, and a wheel at one end.
  • a wheel mounting flange 54b for mounting (not shown) is integrally formed, an inner rolling surface 54a facing one of the double row outer rolling surfaces 53a, 53a on the outer periphery, and the inner rolling surface 54a.
  • a hub wheel 54 having a cylindrical small-diameter step 54c extending in the axial direction from the outer periphery, and a small-diameter step 54c of the hub wheel 54 are press-fitted to the other outer side of the double row outer rolling surfaces 53a and 53a.
  • An inner member 56 comprising an inner ring 55 formed with opposing inner rolling surfaces 55a, and double rows of balls 58, 58 accommodated between the rolling surfaces via a retainer 57 so as to roll freely.
  • the inner ring 55 is fixed in the axial direction with respect to the hub ring 54 by a caulking portion 59 formed by plastically deforming an end portion of the small diameter step portion 54c.
  • a face spline 59 a is formed on the end surface of the crimping portion 59.
  • the face spline 59a of the caulking portion 59 is formed simultaneously with the caulking process.
  • seals 60 and 61 are attached to the opening portion of the annular space formed between the outer member 53 and the inner member 56, and leakage of grease sealed inside the bearing to the outside and rainwater from the outside. And dust are prevented from entering the bearing.
  • the constant velocity universal joint 52 includes an outer joint member 62, a joint inner ring 63, a cage 64, and a torque transmission ball 65.
  • the outer joint member 62 forms a cup-shaped mouth portion 66 and a bottom portion of the mouth portion 66.
  • a shoulder portion 67 and a hollow shaft portion 68 extending in the axial direction from the shoulder portion 67 are integrally provided, and a female screw 68 a is formed on the inner periphery of the shaft portion 68.
  • a face spline 67 a is formed on the end surface of the shoulder portion 67.
  • the face spline 67a is engaged with the face spline 59a formed on the end surface of the crimping portion 59, and the rotational torque from the drive shaft (not shown) is transferred to the wheel via the constant velocity universal joint 52 and the inner member 56. It is transmitted to the mounting flange 54b.
  • the fastening bolt 69 is screwed onto the female screw 68a of the shaft portion 68, and both the face splines 67a, 59a of the outer joint member 62 and the inner member 56 which are opposed to each other are pressed against and supported by the fastening bolt 69.
  • a rolling bearing 51 and a constant velocity universal joint 52 are detachably unitized. As a result, the weight and size can be reduced, and the disassembling / assembling operation is simplified (see, for example, Patent Document 1).
  • the face spline 59a of the caulking portion 59 is formed at the same time as the caulking process. Therefore, the occurrence of cracks is a concern.
  • the outermost diameter portion of the bottom surface of the face spline 59a has the highest degree of processing, which may increase the crack generation rate.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a wheel bearing device that has a simple configuration and prevents the occurrence of cracks during face spline processing, thereby improving durability. Yes.
  • the invention according to claim 1 of the present invention is a wheel bearing device in which a double row rolling bearing and a constant velocity universal joint are detachably unitized, and the double row rolling device is provided.
  • a hub ring having an integral mounting flange and having a small-diameter step portion extending in the axial direction on the outer periphery, and at least one inner ring press-fitted into the small-diameter step portion of the hub ring.
  • An inner member in which a double-row inner rolling surface facing the rolling surface is formed, and a double-row rolling element that is slidably accommodated between both rolling surfaces of the inner member and the outer member. And formed by plastically deforming the end portion of the small-diameter stepped portion radially outward.
  • the inner ring is fixed in the axial direction by a fastening portion, and the constant velocity universal joint includes a cup-shaped mouth portion, a shoulder portion that forms the bottom portion of the mouth portion, and an axial direction extending from the shoulder portion.
  • an outer joint member integrally having a shaft portion formed with a female thread.
  • Face splines are formed on the shoulder portion of the outer joint member and the end surface of the crimped portion, respectively, and the constant speed of the double row rolling bearing is constant.
  • a portion in which a tooth height radially outward from the pitch circle diameter of the face spline of the caulking portion is set lower than other portions.
  • the face spline is formed on the shoulder surface of the outer joint member and the end face of the crimping portion, and the double row rolling bearing and the constant velocity universal joint are coupled to transmit torque.
  • the tooth height of the tooth groove radially outward from the pitch circle diameter of the face spline of the caulking portion is set lower than other portions, the shape, dimension, etc. on the PCD of the face spline.
  • the face spline of the caulking portion is formed by plastic working with a caulking jig at the same time as the caulking portion as in the invention described in claim 2, the number of processing steps can be reduced and the cost can be reduced. Can be achieved.
  • a chest wall having a predetermined inclination angle may be formed at the outermost diameter portion of the tooth space of the face spline.
  • the angle of inclination of the chest wall is set in a range of 10 to 40 ° as in the invention described in claim 4, interference with the other face spline can be avoided and effective caulking is performed.
  • the stress generated during processing can be reduced, and the generation of cracks can be prevented.
  • an arc-shaped chest wall having a predetermined radius of curvature may be formed at the outermost diameter portion of the tooth space of the face spline.
  • the radius of curvature R of the chest wall is set to 2 mm ⁇ R ⁇ 10 mm as in the invention described in claim 6, interference with the counterpart face spline can be avoided and effective caulking is performed. The stress generated during processing can be reduced, and the generation of cracks can be prevented.
  • the inner member has an inner rolling surface facing one of the outer rolling surfaces of the double row on the outer periphery, and extends in an axial direction from the inner rolling surface.
  • a hub ring formed with a small diameter step portion, and an inner ring press-fitted into the small diameter step portion of the hub ring and formed with an inner rolling surface facing the other of the outer rolling surfaces of the double row on the outer periphery,
  • the hub wheel is made of medium and high carbon steel containing carbon of 0.40 to 0.80 wt%, and induction hardening is performed from the inner rolling surface to the outer peripheral surface extending from the base portion on the inner side of the wheel mounting flange to the small diameter step portion.
  • the surface hardness is hardened in the range of 58 to 64 HRC by the above-mentioned, and the caulking portion is an unquenched portion after forging, sufficient mechanical strength against the rotational bending load applied to the wheel mounting flange is sufficient.
  • a wheel bearing device is a wheel bearing device in which a double-row rolling bearing and a constant velocity universal joint are detachably unitized, and the double-row rolling bearing is attached to a vehicle body on the outer periphery.
  • a hub wheel formed with a small-diameter step portion extending in the axial direction and at least one inner ring press-fitted into the small-diameter step portion of the hub ring, and a double row of the double row facing the outer rolling surface of the double row on the outer periphery.
  • the inner ring is pivoted by a crimped portion formed by plastically deforming the end radially outward.
  • the constant velocity universal joint includes a cup-shaped mouth portion, a shoulder portion that forms the bottom portion of the mouth portion, an axis extending in the axial direction from the shoulder portion, and a female screw formed on the inner periphery.
  • An outer joint member integrally formed with a face spline on the shoulder portion of the outer joint member and the end face of the crimped portion, and torque transmission between the double row rolling bearing and the constant velocity universal joint is possible.
  • the face spline of the caulking portion has a portion where the tooth height radially outward from the pitch circle diameter is set lower than the other portions.
  • FIG. 1 It is a longitudinal section showing one embodiment of a wheel bearing device concerning the present invention. It is a principal part enlarged view which shows the face spline part of FIG. It is a III arrow directional view of FIG. It is a principal part enlarged view which shows the modification of the face spline of FIG. It is a longitudinal cross-sectional view which shows the conventional wheel bearing apparatus. It is a principal part enlarged view of FIG.
  • a wheel bearing device in which a double-row rolling bearing and a constant velocity universal joint are detachably unitized, and the double-row rolling bearing integrally has a vehicle body mounting flange for mounting to a vehicle body on the outer periphery.
  • the outer member integrally formed with the outer circumferential surface of the double row on the inner periphery, and the wheel mounting flange for attaching the wheel to one end of the outer member, and the outer rolling surface of the double row on the outer periphery.
  • One opposite inner rolling surface, a hub wheel formed with a cylindrical small-diameter step portion extending in the axial direction from the inner rolling surface, and a small-diameter step portion of the hub wheel are externally fitted to the outer periphery of the hub wheel.
  • An inner member formed of an inner ring formed with the other inner rolling surface facing the outer rolling surface of the row, and is accommodated in a freely rollable manner between both rolling surfaces of the inner member and the outer member.
  • the inner ring is fixed in the axial direction by a caulking portion, and the constant velocity universal joint includes a cup-shaped mouth portion, a shoulder portion that forms the bottom portion of the mouth portion, and an axial direction extending from the shoulder portion.
  • An outer joint member integrally including a shaft portion having a female screw formed on the periphery thereof, and a face spline is formed on each of the shoulder portion of the outer joint member and the end surface of the caulking portion, and is screwed to the female screw of the shaft portion.
  • the face spline of the tightening part is formed by plastic working with a caulking jig simultaneously with the caulking part, and a chest wall having a predetermined inclination angle is formed at the outermost diameter part of the tooth gap, Tooth height is other It is set to be lower than the minute.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a wheel bearing device according to the present invention
  • FIG. 2 is an enlarged view of a main part showing a face spline part of FIG. 1
  • FIG. 4 is an enlarged view of a main part showing a modification of the face spline in FIG.
  • the side closer to the outer side of the vehicle when assembled to the vehicle is referred to as the outer side (left side in FIG. 1)
  • the side closer to the center is referred to as the inner side (right side in FIG. 1).
  • This wheel bearing device has a so-called third generation configuration in which the hub wheel 1, the double row rolling bearing 2 and the constant velocity universal joint 3 are detachably unitized.
  • the double-row rolling bearing 2 includes an outer member 7, an inner member 8, and double-row rolling elements (balls) 9 and 9.
  • This outer member 7 is made of medium and high carbon steel containing 0.40 to 0.80 wt% of carbon such as S53C, and integrally has a vehicle body mounting flange 7b for mounting to the vehicle body (not shown) on the outer periphery.
  • Double row outer rolling surfaces 7a, 7a are integrally formed. At least the double row outer raceway surfaces 7a and 7a are subjected to a hardening process in a range of 58 to 64 HRC by induction hardening.
  • the inner member 8 is formed with double row inner rolling surfaces 1a, 5a facing the outer rolling surfaces 7a, 7a of the outer member 7 described above.
  • double-row inner rolling surfaces 1a, 5a one (outer side) inner rolling surface 1a is on the outer periphery of the hub wheel 1, and the other (inner side) inner rolling surface 5a is on the outer periphery of the inner ring 5, respectively.
  • the inner member 8 refers to the hub wheel 1 and the inner ring 5.
  • the double row rolling elements 9 and 9 are accommodated between these both rolling surfaces, respectively, and are hold
  • seals 11 and 12 are attached to the opening portion of the annular space formed between the outer member 7 and the inner member 8, and leakage of the lubricating grease sealed inside the bearing and the inside of the bearing from the outside. Prevents intrusion of rainwater and dust.
  • the hub wheel 1 integrally has a wheel mounting flange 4 for mounting a wheel (not shown) at an end portion on the outer side, and a small-diameter step portion 1b extending in the axial direction from the inner rolling surface 1a is formed on the outer periphery.
  • the inner ring 5 is fixed to the small diameter step 1b. And it fixes to the hub wheel 1 in the axial direction in a state where a predetermined bearing preload is applied by a crimping portion 13 formed by plastically deforming the end portion of the small diameter step portion 1b radially outward.
  • the hub wheel 1 is made of medium and high carbon steel containing 0.40 to 0.80 wt% of carbon such as S53C, and includes an inner rolling surface 1 a and an inner side of a wheel mounting flange 4 that serves as a seal land portion of an outer seal 11.
  • the outer peripheral surface extending from the base portion 4a to the small-diameter step portion 1b is hardened by induction hardening to a surface hardness of 58 to 64 HRC.
  • the caulking portion 13 is an unquenched portion after forging.
  • the inner ring 5 and the rolling element 9 are made of high carbon chrome bearing steel such as SUJ2, and are hardened in the range of 60 to 64 HRC to the core part by quenching.
  • the double row rolling bearing 2 comprised by the double row angular contact ball bearing which used the ball for the rolling element 9 was illustrated here, it is not restricted to this, The double row which uses the tapered roller for the rolling element 9 The tapered roller bearing may be used.
  • 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 has a cup-shaped mouth portion 18, a shoulder portion 19 that forms the bottom of the mouth portion 18, and a shaft portion 20 that extends in the axial direction from the shoulder portion 19.
  • a female screw 20a is formed.
  • curved track grooves 18 a and 15 a extending in the axial direction are formed on the inner periphery of the mouth portion 18 and the outer periphery of the joint inner ring 15, respectively.
  • This outer joint member 14 is made of medium-high carbon steel containing 0.40 to 0.80 wt% of carbon such as S53C, and the track groove 18a is hardened by induction hardening to a surface hardness of 58 to 64 HRC. .
  • a face spline 19a is formed on the end face of the shoulder 19 of the outer joint member 14.
  • a face spline 13a that meshes with a face spline 19a formed on the shoulder 19 is simultaneously formed on the end face of the crimping portion 13 by plastic working. Thereby, processing man-hours can be reduced and cost reduction can be achieved.
  • the fastening bolt 21 is screwed onto the female screw 20 a of the shaft portion 20, whereby the shoulder portion 19 of the outer joint member 14 and the caulking portion of the hub wheel 1. Both face splines 19a, 13a facing 13 are supported by pressure and are detachably unitized.
  • the face spline 13 a formed by plastic working by a caulking jig (not shown) simultaneously with the caulking portion 13 is radially outward from the pitch circle diameter
  • the tooth height H0 of the outermost diameter part of the tooth gap 22 is formed lower than the other part H (H0 ⁇ H).
  • the tooth height H of the other part is the distance (maximum tooth height: H) from the line A to the tooth groove parallel to the tooth groove radially inward from the pitch circle diameter passing through the tooth apex P. That means.
  • the tooth height 22 of the outermost diameter portion is provided by providing a chest wall 22a having an inclination angle ⁇ instead of a straight tooth groove 22 radially outward from the PCD (pitch circle diameter) of the face spline 13a. (Distance from line A to tooth gap: H0) is lowered.
  • ⁇ inclination angle
  • the inclination angle ⁇ of the chest wall 22a of the tooth gap 22 is set in the range of 10 to 40 °. If the inclination angle ⁇ exceeds 40 °, there is a risk of interference with the mating face spline 19a, and if it is less than 10 °, the effect of reducing stress during processing is halved.
  • FIG. 4 is a modification of the face spline 13a of FIG.
  • the face spline 23a is formed by a caulking jig (not shown) at the same time as the caulking portion 23 as in the above-described embodiment, and the tooth height H0 of the outermost diameter portion is lower than the other portions H. (H0 ⁇ H). Specifically, the tooth height H0 of the outermost diameter portion is lowered by providing an arcuate chest wall 24a in which the tooth groove 24 radially outward from the PCD (pitch circle diameter) of the face spline 23a is not straight. is doing.
  • the curvature radius R of the chest wall 24a is set to 2 mm ⁇ R ⁇ 10 mm. This is because if the radius of curvature R of the chest wall 24a is less than 2 mm, it may interfere with the face spline 19a on the other side, and if it exceeds 10 mm, the effect of reducing stress during processing is reduced by half.
  • the wheel bearing device according to the present invention can be applied to a wheel bearing device in which a double-row rolling bearing having a hub ring and a constant velocity universal joint are detachably unitized through a face spline.

Abstract

【課題】簡単な構成でフェイススプライン加工時のクラックの発生を防止して耐久性の向上を図った車輪用軸受装置を提供する。 【解決手段】外側継手部材１４の肩部１９と加締部１３の端面にそれぞれフェイススプライン１９ａ、１３ａが形成されると共に、軸部２０の雌ねじ２０ａに螺着された締結ボルト２１によって両フェイススプラインが圧接支持され、複列の転がり軸受２と等速自在継手３とがトルク伝達可能に、かつ軸方向に着脱可能に結合された車輪用軸受装置において、加締部１３のフェイススプライン１３ａが当該加締部１３と同時に加締治具によって塑性加工で形成されると共に、その歯溝２２の最外径部に所定の傾斜角αからなる胸壁２２ａが形成され、最外径部の歯高さが他の部分よりも低く設定されている。

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、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を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し、他端を固定型の等速自在継手を含む車輪用軸受装置を介して車輪に連結している。
　近年、省資源あるいは公害等の面から燃費向上に対する要求は厳しいものがある。自動車部品において、中でも車輪用軸受装置の軽量化はこうした要求に応える要因として注目され、強く望まれて久しい。従来から軽量化を図った車輪用軸受装置に関する提案は種々のものがあるが、それと共に自動車等の組立現場あるいは補修市場において、組立・分解作業を簡略化して低コスト化を図ることも重要な要因となっている。
　図５に示す車輪用軸受装置５０は、こうした要求を満たした代表的な一例である。この車輪用軸受装置は、複列の転がり軸受５１と等速自在継手５２とを着脱自在にユニット化して構成されている。複列の転がり軸受５１は、車体に取り付け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、５３ａ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５４ｂを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面５３ａ、５３ａの一方に対向する内側転走面５４ａと、この内側転走面５４ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部５４ｃが形成されたハブ輪５４、およびこのハブ輪５４の小径段部５４ｃに圧入され、外周に前記複列の外側転走面５３ａ、５３ａの他方に対向する内側転走面５５ａが形成された内輪５５からなる内方部材５６と、両転走面間に保持器５７を介して転動自在に収容された複列のボール５８、５８とを備えている。そして、内輪５５は、小径段部５４ｃの端部を塑性変形させて形成した加締部５９によってハブ輪５４に対して軸方向に固定されている。さらに、この加締部５９の端面にフェイススプライン５９ａが形成されている。ここで、加締部５９のフェイススプライン５９ａは加締加工時に同時に形成されている。
　また、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６０、６１が装着され、軸受内部に封入された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。
　等速自在継手５２は、外側継手部材６２と継手内輪６３、ケージ６４、およびトルク伝達ボール６５とを備え、外側継手部材６２は、カップ状のマウス部６６と、このマウス部６６の底部をなす肩部６７と、この肩部６７から軸方向に延びる中空状の軸部６８を一体に有し、軸部６８の内周には雌ねじ６８ａが形成されている。また、肩部６７の端面にフェイススプライン６７ａが形成されている。このフェイススプライン６７ａは、加締部５９の端面に形成されたフェイススプライン５９ａに係合し、ドライブシャフト（図示せず）からの回転トルクが等速自在継手５２および内方部材５６を介して車輪取付フランジ５４ｂに伝達される。
　ここで、軸部６８の雌ねじ６８ａに締結ボルト６９が螺着され、この締結ボルト６９によって、外側継手部材６２と内方部材５６の対向する両フェイススプライン６７ａ、５９ａが圧接支持され、複列の転がり軸受５１と等速自在継手５２とが着脱自在にユニット化されている。これにより、軽量・コンパクト化を図ることができると共に、分解・組立作業が簡素化される（例えば、特許文献１参照。）。
特開昭６３－１８４５０１号公報
　然しながら、こうした従来の車輪用軸受装置５０では、図６に示すように、加締部５９のフェイススプライン５９ａが加締加工時に同時に形成されるが、通常の加締加工と比べ、比較的加工度が高いため、クラックの発生が懸念される。特に、フェイススプライン５９ａの歯底最外径部が最も加工度が高くなるため、クラックの発生率が高くなる恐れがある。
　また、フェイススプライン５９ａの仕様は、ユーザの要求仕様を満たす必要があるため、大幅な変更をすることができず、クラック発生を抑制するために自由な設計を採用することが難しい。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、簡単な構成でフェイススプライン加工時のクラックの発生を防止して耐久性の向上を図っ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記載の発明は、複列の転がり軸受と等速自在継手が着脱自在に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、外周に軸方向に延びる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る少なくとも一つの内輪からなり、外周に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転動自在に収容された複列の転動体とを備え、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って前記内輪が軸方向に固定されると共に、前記等速自在継手が、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、内周に雌ねじが形成された軸部とを一体に有する外側継手部材を備え、この外側継手部材の肩部と前記加締部の端面にそれぞれフェイススプラインが形成され、前記複列の転がり軸受と等速自在継手とがトルク伝達可能に結合された車輪用軸受装置において、前記加締部のフェイススプラインにおけるピッチ円直径上より径方向外方の歯高さが他の部分よりも低く設定されている部位を有する。
　このように、外側継手部材の肩部と加締部の端面にそれぞれフェイススプラインが形成されると共に、複列の転がり軸受と等速自在継手とがトルク伝達可能に結合された車輪用軸受装置において、加締部のフェイススプラインにおけるピッチ円直径上より径方向外方の歯溝の歯高さが他の部分よりも低く設定されている部位を有するので、フェイススプラインのＰＣＤ上で形状、寸法等の品質を保証することができると共に、簡単な構成でフェイススプラインのクラックの発生を防止して耐久性の向上を図った車輪用軸受装置を提供することができる。
　また、請求項２に記載の発明のように、前記加締部のフェイススプラインが当該加締部と同時に加締治具によって塑性加工で形成されていれば、加工工数を削減でき、低コスト化を図ることができる。
　また、請求項３に記載の発明のように、前記フェイススプラインの歯溝の最外径部に所定の傾斜角からなる胸壁が形成されていても良い。
　好ましくは、請求項４に記載の発明のように、前記胸壁の傾斜角が１０～４０°の範囲に設定されていれば、相手側のフェイススプラインとの干渉を回避でき、効果的に加締加工時に発生する応力を減少させ、クラックの発生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、前記フェイススプラインの歯溝の最外径部に所定の曲率半径からなる円弧状の胸壁が形成されていても良い。
　好ましくは、請求項６に記載の発明のように、前記胸壁の曲率半径Ｒが２ｍｍ≦Ｒ≦１０ｍｍに設定されていれば、相手側のフェイススプラインとの干渉を回避でき、効果的に加締加工時に発生する応力を減少させ、クラックの発生を防止することができる。
　また、請求項７に記載の発明のように、前記内方部材が、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と共に、前記ハブ輪が炭素０．４０～０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼からなり、前記内側転走面をはじめ、前記車輪取付フランジのインナー側の基部から前記小径段部に亙る外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、前記加締部が鍛造加工後の未焼入れ部とされていれば、車輪取付フランジ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、内輪の嵌合部となる小径段部の耐フレッティング性が向上すると共に、加締加工時に微小なクラック等の発生がなく加締部の塑性加工をスムーズに行うことができる。
　本発明に係る車輪用軸受装置は、複列の転がり軸受と等速自在継手が着脱自在に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、外周に軸方向に延びる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る少なくとも一つの内輪からなり、外周に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転動自在に収容された複列の転動体とを備え、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って前記内輪が軸方向に固定されると共に、前記等速自在継手が、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、内周に雌ねじが形成された軸部とを一体に有する外側継手部材を備え、この外側継手部材の肩部と前記加締部の端面にそれぞれフェイススプラインが形成され、前記複列の転がり軸受と等速自在継手とがトルク伝達可能に結合された車輪用軸受装置において、前記加締部のフェイススプラインにおけるピッチ円直径上より径方向外方の歯高さが他の部分よりも低く設定されている部位を有するので、フェイススプラインのＰＣＤ上で形状、寸法等の品質を保証することができると共に、簡単な構成でフェイススプラインのクラックの発生を防止して耐久性の向上を図った車輪用軸受装置を提供することができる。
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１のフェイススプライン部を示す要部拡大図である。 図１のＩＩＩ矢視図である。 図２のフェイススプラインの変形例を示す要部拡大図である。 従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。 図５の要部拡大図である。
　複列の転がり軸受と等速自在継手が着脱自在に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、およびこのハブ輪の小径段部に外嵌され、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転動自在に収容された複列の転動体とを備え、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って前記内輪が軸方向に固定されると共に、前記等速自在継手が、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、内周に雌ねじが形成された軸部とを一体に有する外側継手部材を備え、この外側継手部材の肩部と前記加締部の端面にそれぞれフェイススプラインが形成され、前記軸部の雌ねじに螺着された締結ボルトによって前記両フェイススプラインが圧接支持され、前記複列の転がり軸受と等速自在継手とがトルク伝達可能に、かつ軸方向に着脱可能に結合された車輪用軸受装置において、前記加締部のフェイススプラインが当該加締部と同時に加締治具によって塑性加工で形成されると共に、その歯溝の最外径部に所定の傾斜角からなる胸壁が形成され、最外径部の歯高さが他の部分よりも低く設定されている。
　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一実施形態を示す縦断面図、図２は、図１のフェイススプライン部を示す要部拡大図、図３は、図１のＩＩＩ矢視図、図４は、図２のフェイススプライン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、ハブ輪１と複列の転がり軸受２と等速自在継手３を着脱自在にユニット化した、所謂第３世代と称される構成を備えている。
　複列の転がり軸受２は、外方部材７と内方部材８と複列の転動体（ボール）９、９とを備えている。この外方部材７はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０～０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼からなり、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７ｂを一体に有し、内周に複列の外側転走面７ａ、７ａが一体に形成されている。そして、少なくともこの複列の外側転走面７ａ、７ａ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。
　一方、内方部材８は、前記した外方部材７の外側転走面７ａ、７ａに対向する複列の内側転走面１ａ、５ａが形成されている。これら複列の内側転走面１ａ、５ａのうち一方（アウター側）の内側転走面１ａがハブ輪１の外周に、他方（インナー側）の内側転走面５ａが内輪５の外周にそれぞれ一体に形成されている。この場合、内方部材８はハブ輪１と内輪５を指す。そして、複列の転動体９、９がこれら両転走面間にそれぞれ収容され、保持器１０、１０によって転動自在に保持されている。
　また、外方部材７と内方部材８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いる。
　ハブ輪１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、外周に内側転走面１ａから軸方向に延びる小径段部１ｂが形成され、この小径段部１ｂに内輪５が固定されている。そして、小径段部１ｂ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によって所定の軸受予圧が付与した状態で、ハブ輪１に対して軸方向に固定されている。
　ハブ輪１はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０～０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼からなり、内側転走面１ａをはじめ、アウター側のシール１１のシールランド部となる車輪取付フランジ４のインナー側の基部４ａから小径段部１ｂに亙る外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。なお、加締部１３は鍛造加工後の未焼入れ部とされている。これにより、車輪取付フランジ４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、内輪５の嵌合部となる小径段部１ｂの耐フレッティング性が向上すると共に、加締加工時に微小なクラック等の発生がなく加締部１３の塑性加工をスムーズに行うことができる。
　また、内輪５および転動体９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９にボールを使用した複列のアンギュラ玉軸受で構成された複列の転がり軸受２を例示したが、これに限らず、転動体９に円錐ころを使用した複列の円錐ころ軸受で構成されていても良い。
　等速自在継手３は、外側継手部材１４と継手内輪１５とケージ１６およびトルク伝達ボール１７からなる。外側継手部材１４は、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とを有し、この軸部２０には雌ねじ２０ａが形成されている。また、マウス部１８の内周および継手内輪１５の外周には軸方向に延びる曲線状のトラック溝１８ａ、１５ａがそれぞれ形成されている。この外側継手部材１４はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０～０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼からなり、トラック溝１８ａ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。
　本実施形態では、外側継手部材１４の肩部１９の端面にフェイススプライン１９ａが形成されている。また、加締部１３の端面には、肩部１９に形成されたフェイススプライン１９ａに噛合するフェイススプライン１３ａが塑性加工によって同時に形成されている。これにより、加工工数を削減でき、低コスト化を図ることができる。そして、複列の転がり軸受２および等速自在継手３は、軸部２０の雌ねじ２０ａに締結ボルト２１が螺着されることによって、外側継手部材１４の肩部１９とハブ輪１の加締部１３との対向する両フェイススプライン１９ａ、１３ａが圧接支持され、着脱自在にユニット化されている。
　ここで、図２、３に示すように、加締部１３と同時に加締治具（図示せず）によって塑性加工で形成されるフェイススプライン１３ａは、そのピッチ円直径上より径方向外方、ここでは、その歯溝２２の最外径部の歯高さＨ０が他の部分Ｈよりも低く（Ｈ０＜Ｈ）形成されている。ここで、他の部分の歯高さＨとは、歯頂点Ｐを通るピッチ円直径より径方向内方の歯溝と平行な線Ａから歯溝までの距離（最大歯高さ：Ｈ）のことをいう。具体的には、フェイススプライン１３ａのＰＣＤ（ピッチ円直径）上より径方向外方の歯溝２２がストレートではなく、傾斜角αからなる胸壁２２ａを設けることにより最外径部の歯高さＨ０（線Ａから歯溝までの距離：Ｈ０）を低くしている。これにより、フェイススプライン１３ａのＰＣＤ上で形状、寸法等の品質を保証することができると共に、簡単な構成でフェイススプライン１３ａのクラックの発生を防止して耐久性の向上を図った車輪用軸受装置を提供することができる。
　なお、歯溝２２の胸壁２２ａの傾斜角αは１０～４０°の範囲に設定されている。傾斜角αが４０°を超えると、相手側のフェイススプライン１９ａと干渉する恐れがあり、また、１０°未満では、加工時の応力減少の効果が半減するためである。
　図４は、図２のフェイススプライン１３ａの変形例である。このフェイススプライン２３ａは、前述した実施形態と同様、加締部２３と同時に加締治具（図示せず）によって形成され、最外径部の歯高さＨ０が他の部分Ｈよりも低く形成（Ｈ０＜Ｈ）されている。具体的には、フェイススプライン２３ａのＰＣＤ（ピッチ円直径）上より径方向外方の歯溝２４がストレートではなく、円弧状の胸壁２４ａを設けることにより最外径部の歯高さＨ０を低くしている。これにより、フェイススプライン２３ａのＰＣＤ上で形状、寸法等の品質を保証することができると共に、簡単な構成でフェイススプライン２３ａのクラックの発生を防止することができる。なお、胸壁２４ａの曲率半径Ｒは、２ｍｍ≦Ｒ≦１０ｍｍに設定されている。胸壁２４ａの曲率半径Ｒが２ｍｍ未満になると、相手側のフェイススプライン１９ａと干渉する恐れがあり、また、１０ｍｍを超えると、加工時の応力減少の効果が半減するためである。
　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、フェイススプラインを介してハブ輪を有する複列の転がり軸受と等速自在継手とを着脱自在にユニット化した車輪用軸受装置に適用することができる。
１　ハブ輪
１ａ、５ａ　内側転走面
１ｂ　小径段部
２　複列の転がり軸受
３　等速自在継手
４　車輪取付フランジ
４ａ　車輪取付フランジのインナー側の基部
５　内輪
７　外方部材
７ａ　外側転走面
７ｂ　車体取付フランジ
８　内方部材
９　転動体
１０　保持器
１１、１２　シール
１３、２３　加締部
１３ａ、１９ａ、２３ａ　フェイススプライン
１４　外側継手部材
１５　継手内輪
１５ａ、１８ａ　トラック溝
１６　ケージ
１７　トルク伝達ボール
１８　マウス部
１９　肩部
２０　軸部
２０ａ　雌ねじ
２１　締結ボルト
２２、２４　歯溝
２２ａ、２４ａ　胸壁
５０　車輪用軸受装置
５１　複列の転がり軸受
５２　等速自在継手
５３　外方部材
５３ａ　外側転走面
５３ｂ　車体取付フランジ
５４　ハブ輪
５４ａ、５５ａ　内側転走面
５４ｂ　車輪取付フランジ
５４ｃ　小径段部
５５　内輪
５６　内方部材
５７　保持器
５８　ボール
５９　加締部
５９ａ、６７ａ　フェイススプライン
６０、６１　シール
６２　外側継手部材
６３　継手内輪
６４　ケージ
６５　トルク伝達ボール
６６　マウス部
６７　肩部
６８　軸部
６８ａ　雌ねじ
６９　締結ボルト
Ｈ　フェイススプラインの歯の高さ
Ｈ０　フェイススプラインの最外径部の歯の高さ
ＰＣＤ　フェイススプラインのピッチ円直径
Ｒ　胸壁の曲率半径
α　胸壁の傾斜角

Claims (7)

  1. 　複列の転がり軸受と等速自在継手が着脱自在に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、外周に軸方向に延びる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る少なくとも一つの内輪からなり、外周に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転動自在に収容された複列の転動体とを備え、
    　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って前記内輪が軸方向に固定されると共に、
    　前記等速自在継手が、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、内周に雌ねじが形成された軸部とを一体に有する外側継手部材を備え、
    　この外側継手部材の肩部と前記加締部の端面にそれぞれフェイススプラインが形成され、前記複列の転がり軸受と等速自在継手とがトルク伝達可能に結合された車輪用軸受装置において、
    　前記加締部のフェイススプラインにおけるピッチ円直径上より径方向外方の歯溝の歯高さが他の部分よりも低く設定されている部位を有することを特徴とする車輪用軸受装置。
  2. 　前記加締部のフェイススプラインが当該加締部と同時に加締治具によって塑性加工で形成されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
  3. 　前記フェイススプラインの歯溝の最外径部に所定の傾斜角からなる胸壁が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. 　前記胸壁の傾斜角が１０～４０°の範囲に設定されている請求項３に記載の車輪用軸受装置。
  5. 　前記フェイススプラインの歯溝の最外径部に所定の曲率半径からなる円弧状の胸壁が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。
  6. 　前記胸壁の曲率半径Ｒが２ｍｍ≦Ｒ≦１０ｍｍに設定されている請求項５に記載の車輪用軸受装置。
  7. 　前記内方部材が、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と共に、前記ハブ輪が炭素０．４０～０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼からなり、前記内側転走面をはじめ、前記車輪取付フランジのインナー側の基部から前記小径段部に亙る外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、前記加締部が鍛造加工後の未焼入れ部とされている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
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