(57)【要約】      （修正有）【課題】加締加工の精度向上を図ると共に、ハブ輪とギヤ部材の同軸度の向上を図って信頼性を高めた車輪用軸受装置を提供する。【解決手段】ハブ輪４と、このハブ輪４に嵌合される内輪５、７を備えた内方部材に、４輪／２輪の切替を選択的に行うギヤ部材２４が固定された第２または第３世代構造の車輪用軸受装置において、ハブ輪４の小径段部の端部に硬化処理されたリング状のギヤ部材２４が装着され、このギヤ部材２４は、外周にギヤ部２４ａが形成され、内周に小径段部の外周面に形成されたハブスプライン２５と噛合するスプライン部２４ｂが形成されると共に、ハブスプライン２５に軸線に対して所定の角度傾斜した捩れ角が設けられ、当該ハブスプライン２５とギヤ部材２４のスプライン部２４ｂとの間に予圧が付与されている。【選択図】図２
2014020404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に懸架装置を構成するナックル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円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に所定のシメシロを介して圧入された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保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体とを備えた車輪用軸受装置において、
前記ハブ輪の小径段部の端部に硬化処理されたリング状のギヤ部材が装着され、このギヤ部材は、外周にギヤ部が形成され、内周に前記小径段部の外周面に形成されたハブスプラインと噛合するスプライン部が形成されると共に、前記ハブスプラインと前記ギヤ部材のスプライン部との間に予圧が付与されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項２】
前記ハブスプラインに軸線に対して所定の角度傾斜した捩れ角が設けられている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項３】
前記ハブスプラインの全域に亙って高周波焼入れによって所定の硬化層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。
【請求項４】
前記ハブスプラインの近傍またはその一部に懸かる範囲に亙って高周波焼入れによって所定の硬化層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。
【請求項５】
前記ギヤ部材が炭素０．１５〜０．４５ｗｔ％からなる鋼材で形成されると共に、ズブ焼入れによって芯部まで硬化処理され、その表面硬さが４０ＨＲＣ以上に設定されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項６】
前記ギヤ部材がＭｏ０．１５〜０．３ｗｔ％含有されたクロムモリブデン鋼で形成され、浸炭焼入れによって表面に所定の硬化層が形成され、その表面硬さが４０ＨＲＣ以上に設定されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項７】
前記ハブスプラインのスプライン凸条の端面が所定の曲率半径Ｒからなる単一の円弧で形成され、この曲率半径Ｒが、前記ギヤ部材のインナー側の端面からスプライン凸条の端縁までの寸法Ａよりも大きく（Ｒ＞Ａ）、かつ、前記スプライン凸条の高さｈよりも大きく（Ｒ＞ｈ）なるように設定されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項８】
前記ギヤ部材の前記内輪との接触面の表面粗さがＲａ１．６以下に設定されると共に、前記加締部との接触幅が１ｍｍ以上に設定されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【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、車輪を駆動・非駆動に切り替えるクラッチ機能を備えた車輪用軸受装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
４輪駆動の自動車には、前輪または後輪を、車輪用軸受装置に備えられたクラッチ機能で選択的に従動輪に切り替え可能としたものがある。このようなクラッチ機能付きの車輪用軸受装置５０は、図７に示すように、駆動系の車軸５１に同軸的に外装されたハブシャフト５２と、このハブシャフト５２の軸方向中央に外嵌された転がり軸受としての複列円錐ころ軸受５３と、この複列円錐ころ軸受５３に軸方向に並列して配置されたカプラーリング５４とを備えて構成されている。そして、車輪用軸受装置５０は、車軸５１とハブシャフト５２との間に配置された深溝玉軸受５５および針状ころ軸受５６によって、車軸５１に同軸的に軸支されている。なお、Ｇは、軸方向に摺動可能なギアリングである。
【０００３】
ハブシャフト５２は、車軸５１と同軸的に形成されたスリーブ部５７と、このスリーブ部５７の一端側（車輪側）に形成され径方向外方に向かって延設されたフランジ部５８と、スリーブ部５７の他端側（車体中央側）に形成され径方向外方に向かって折り曲げて形成された折曲部５９とを有している。さらに、折曲部５９近傍のスリーブ部５７の外周面には、複数のスプライン凹条（スプライン溝）６０ａと複数のスプライン凸条６０ｂとが交互に形成されたスプライン部６０が形成されている。このスプライン部６０は、カプラーリング５４の内周面に形成され、複数のスプライン凹条（スプライン溝）６１ａと複数のスプライン凸条６１ｂとが交互に形成された内周側スプライン部６１と噛合するよう構成されている。また、フランジ部５８には貫通孔（締結孔）５８ａが形成されており、この貫通孔（締結孔）５８ａにボルトなどの締結部材ＢＯを通過させることにより、回転体としての車輪のホイール（図示せず）に締結することができる。
【０００４】
複列円錐ころ軸受５３は、内輪６２と、外輪６３と、内外輪６２、６３の間に介在され軸方向に二列に並んだ転動体としての円錐ころ６４、６５とを備えて構成されている。
詳細には、内輪６２は、第１の軌道部６６ａを有する第１の内輪部材６６と、第２の軌道部６７ａを有する第２の内輪部材６７とに分割されて構成されている。そして、第１の内輪部材６６と第２の内輪部材６７とは互いに接していると共に、第１の内輪部材６６側の端面６６ｂはハブシャフト５２のフランジ部５８の根元部分に当接し、また第２の内輪部材６７側の端面６７ｂはカプラーリング５４の端面と当接している。このため、ハブシャフト５２のフランジ部５８の根元部分とハブシャフト５２の折曲部５９との間で、カプラーリング５４と複列円錐ころ軸受５３を構成する内輪６２（第１の内輪部材６６および第２の内輪部材６７）とが固定され、これらがハブシャフト５２に対して回転しないように構成されることとなる。
【０００５】
一方、外輪６３は、第１の軌道部６３ａと第２の軌道部６３ｂとを有すると共に、径方向外方に向かって延設されたフランジ部６３ｃを有している。このフランジ部６３ｃは、車体のステアリングナックル（懸架装置）等に取り付けられて固定される。なお、６８はシール部材である。
【０００６】
カプラーリング５４は、全体が環状であって、複列円錐ころ軸受５３の他端側側面（第２の内輪部材６７側の端面６７ｂ）に当接するよう軸方向に並べて配置されており、カプラーリング５４の外周面には、複数のスプライン凹条（スプライン溝）６９ａと複数のスプライン凸条６９ｂとが交互に形成された外周側スプライン部６９が形成されている。この外周側スプライン部６９は、ギアリングＧのスプライン部Ｇ１と噛合するよう構成されている。
【０００７】
そして、図８も参照して、カプラーリング５４の内周側スプライン部６１のスプライン凸条６１ｂの軸方向他端側における内周縁部は、曲面状に面取り加工が施されて、他端側面取り部７０とされている。この他端側面取り部７０は、その全体がハブシャフト５２のスプライン部６０よりも軸方向外側に位置するように形成されている。具体的には、カプラーリング５４の軸方向他端側における側面７１から他端側面取り部７０の一端部（ハブシャフト５２のスプライン部６０側）７１ａまでの距離をＬ、カプラーリング５４の軸方向他端側における側面７１から、ハブシャフト５２のスプライン部６０のスプライン凹条（スプライン溝）６０ａの終点部６０ｃまでの距離をＸとすると、距離Ｌが距離Ｘよりも小さくなるように形成されている。これにより、ハブシャフト５２の軸方向他端部を折り曲げて押しつける際にその折曲部分の曲げ半径を大きくすることができ、そのため折曲部５９の根元部分に割れ（加締割れ）が生じてしまうのを有効に抑制することができる（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４４６６３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この従来の車輪用軸受装置５０では、ハブシャフト５２の軸方向他端部を折り曲げて押しつける際、その折曲部分の曲げ半径を大きくすることができ、そのため折曲部５９の根元部分に割れが生じてしまうのを有効に抑制することができるが、ハブシャフト５２のスプライン部６０にカプラーリング５４の内周側スプライン部６１を噛合させ、ハブシャフト５２の軸方向他端部を折り曲げてカプラーリング５４を加締固定させる際、加締治具（図示せず）が揺動しながら加締めるため、カプラーリング５４が振れ回る恐れがある。これにより、加締精度が低下したり、カプラーリング５４とハブシャフト５２との間に芯ズレが発生したりする可能性がある。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、加締加工の精度向上を図ると共に、ハブ輪とギヤ部材の同軸度の向上を図って信頼性を高めた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】
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１記載の発明は、外周に懸架装置を構成するナックル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円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に所定のシメシロを介して圧入された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保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体とを備えた車輪用軸受装置において、前記ハブ輪の小径段部の端部に硬化処理されたリング状のギヤ部材が装着され、このギヤ部材は、外周にギヤ部が形成され、内周に前記小径段部の外周面に形成されたハブスプラインと噛合するスプライン部が形成されると共に、前記ハブスプラインと前記ギヤ部材のスプライン部との間に予圧が付与されている。
【００１２】
このように、ハブ輪と、このハブ輪に嵌合される内輪を備えた内方部材に、４輪／２輪の切替を選択的に行うギヤ部材が固定された第２または第３世代構造の車輪用軸受装置において、ハブ輪の小径段部の端部に硬化処理されたリング状のギヤ部材が装着され、このギヤ部材は、外周にギヤ部が形成され、内周に小径段部の外周面に形成されたハブスプラインと噛合するスプライン部が形成されると共に、ハブスプラインとギヤ部材のスプライン部との間に予圧が付与されているので、嵌合部の周方向のガタを殺し、加締加工の精度向上を図ることができ、ハブ輪とギヤ部材の同軸度の向上を図って信頼性を高めた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、前記ハブスプラインに軸線に対して所定の角度傾斜した捩れ角が設けられていれば、ギヤ部材の挿入初期をすきまとすることができ、スプライン位相合わせが容易にでき、組立作業性が向上する。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明のように、前記ハブスプラインの全域に亙って高周波焼入れによって所定の硬化層が形成されていれば、ハブスプラインの摩耗を抑制することができると共に、許容トルクが高くなり、耐久性を向上させることができる。また、加締加工の一層の精度向上が図れ、最終製品での強度保証が可能になる。
【００１５】
また、請求項４に記載の発明のように、前記ハブスプラインの近傍またはその一部に懸かる範囲に亙って高周波焼入れによって所定の硬化層が形成されていれば、嵌合部に予圧を容易に付与でき、組立作業性が向上することができる。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明のように、前記ギヤ部材が炭素０．１５〜０．４５ｗｔ％からなる鋼材で形成されると共に、ズブ焼入れによって芯部まで硬化処理され、その表面硬さが４０ＨＲＣ以上に設定されていれば、適度な硬度のギヤ部を得ることができ、ギヤ部やスプライン部だけでなく所望の強度を確保することができる。
【００１７】
また、請求項６に記載の発明のように、前記ギヤ部材がＭｏ０．１５〜０．３ｗｔ％含有されたクロムモリブデン鋼で形成され、浸炭焼入れによって表面に所定の硬化層が形成され、その表面硬さが４０ＨＲＣ以上に設定されていれば、脆さを抑制することができ、加締加工時の微小クラックの発生を確実に防止することや駆動力が負荷された際の強度を確保することができる。
【００１８】
また、請求項７に記載の発明のように、前記ハブスプラインのスプライン凸条の端面が所定の曲率半径Ｒからなる単一の円弧で形成され、この曲率半径Ｒが、前記ギヤ部材のインナー側の端面からスプライン凸条の端縁までの寸法Ａよりも大きく（Ｒ＞Ａ）、かつ、前記スプライン凸条の高さｈよりも大きく（Ｒ＞ｈ）なるように設定されていれば、加締加工後の加締部の根元部が大きく丸みを有する形状になり、応力集中し易いＶ字状になるのを防止することができ、加締加工時に加締部やギヤ部材に加締割れや使用時にクラックが発生するのを効果的に抑制することができる。
【００１９】
また、請求項８に記載の発明のように、前記ギヤ部材の前記内輪との接触面の表面粗さがＲａ１．６以下に設定されると共に、前記加締部との接触幅が１ｍｍ以上に設定されていれば、内輪とギヤ部材が密着して当接面の摩擦抵抗が確実に大きくなると共に、内輪を押込み、所望の軸力を確保することができ、外力が加わった時に軸力がゼロになって軸受予圧が抜けるのを防止することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る車輪用軸受装置は、外周に懸架装置を構成するナックル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円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に所定のシメシロを介して圧入された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保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体とを備えた車輪用軸受装置において、前記ハブ輪の小径段部の端部に硬化処理されたリング状のギヤ部材が装着され、このギヤ部材は、外周にギヤ部が形成され、内周に前記小径段部の外周面に形成されたハブスプラインと噛合するスプライン部が形成されると共に、前記ハブスプラインと前記ギヤ部材のスプライン部との間に予圧が付与されているので、嵌合部の周方向のガタを殺し、加締加工の精度向上を図ることができ、ハブ輪とギヤ部材の同軸度の向上を図って信頼性を高めた車輪用軸受装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【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】（ａ）は、図１の軸受部を示す要部拡大図、（ｂ）は、図１のシールを示す要部拡大図である。
【図３】本発明に係るハブ輪のハブスプライン部を示す要部拡大図である。
【図４】図３のＩＶ矢視図である。
【図５】図１のハブ輪の硬化層パターンを示す要部拡大図である。
【図６】図５の変形例を示す要部拡大図である。
【図７】従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。
【図８】図７の要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
外周に懸架装置を構成するナックル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、内周に複列のテーパ状の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周にこの車輪取付フランジから肩部を介して軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に所定のシメシロを介して圧入され、外周に前記複列の外側転走面に対向するテーパ状の内側転走面が形成された一対の内輪からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の円錐ころとを備え、前記ハブ輪の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た車輪用軸受装置において、前記ハブ輪の小径段部の端部に硬化処理されたリング状のギヤ部材が装着され、このギヤ部材は、外周にギヤ部が形成され、内周に前記小径段部の外周面に形成されたハブスプラインと噛合するスプライン部が形成されると共に、前記ハブスプラインに軸線に対して所定の角度傾斜した捩れ角が設けられ、当該ハブスプラインと前記ギヤ部材のスプライン部との間に予圧が付与されている。
【実施例】
【００２３】
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（ａ）は、図１の軸受部を示す要部拡大図、（ｂ）は、図１のシールを示す要部拡大図、図３は、本発明に係るハブ輪のハブスプライン部を示す要部拡大図、図４は、図３のＩＶ矢視図、図５は、図１のハブ輪の硬化層パターンを示す要部拡大図、図６は、図５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。
【００２４】
この車輪用軸受装置は駆動輪側に用いられ、内方部材１と外方部材２、および両部材１、２間に転動自在に収容された複列の転動体（円錐ころ）３、３とを備えている。内方部材１は、ハブ輪４と、このハブ輪４に塑性結合された一対の内輪５、７とからなる。
【００２５】
ハブ輪４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６を一体に有し、外周に車輪取付フランジ６から肩部４ａを介して軸方向に延びる円筒状の小径段部４ｂが形成されている。また、車輪取付フランジ６の周方向等配位置に車輪を固定するハブボルト６ａが植設されている。
【００２６】
一対の内輪５、７は、外周にテーパ状の内側転走面５ａがそれぞれ形成され、ハブ輪４の小径段部４ｂに所定のシメシロを介して圧入されている。そして、図２（ａ）に拡大して示すように、これら内側転走面５ａの大径側に転動体３を案内するための大鍔部５ｂ、５ｂが形成されると共に、小径側には転動体３の脱落を防止するための小鍔部５ｃ、５ｃが形成され、内輪５、７の小端面５ｄ、５ｄ（正面側端面）同士が突き合された状態でセットされた背面合せタイプの複列の円錐ころ軸受を構成している。なお、一対の内輪５、７は同一仕様で構成されているが、一対の内輪５、７のうちアウター側の内輪５の大径側の端部の面取り部がインナー側の内輪７よりも大きく形成されていることだけが基本的に異なる。
【００２７】
外方部材２は、図１に示すように、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２ｂを一体に有し、内周に外向きに開いたテーパ状の複列の外側転走面２ａ、２ａが一体に形成されている。そして、複列の転動体３、３が両転走面間に保持器８、８を介して転動自在に収容されている。また、ナックルに内嵌される外径面に環状溝９が形成され、この環状溝９にＯリング等の弾性リング１０が装着されることにより、ナックルとの嵌合部の気密性を向上させることができる。
【００２８】
ハブ輪４はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼（ＪＩＳ規格のＳＣ系機械構造用炭素鋼）で形成され、肩部４ａから小径段部４ｂに亙って高周波焼入れによって表面硬さが５８〜６４ＨＲＣの範囲に所定の硬化層が形成されている。また、内輪５、７および転動体３はＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼で形成され、ズブ焼入れにより芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲で硬化処理されている。なお、後述する加締部４ｃは鍛造後の表面硬さのままの未焼入れ部とされている。これにより、加締加工が容易となり、加工時の微小クラックの発生を防止すると共に、車輪取付フランジ６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４の耐久性が向上する。
【００２９】
外方部材２は、ハブ輪４と同様、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成し、少なくとも複列の外側転走面２ａ、２ａが高周波焼入れによって表面に５８〜６４ＨＲＣの範囲に所定の硬化処理が施されている。そして、外方部材２と内輪５、７との間に形成される環状空間の開口部にはシール１１、１１が装着され、軸受内部に封入した潤滑グリースの漏洩と、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。
【００３０】
シール１１は、図２（ｂ）に拡大して示すように、互いに対向配置されたスリンガ１２と環状のシール板１３とからなる、所謂パックシールで構成されている。スリンガ１２は、オーステナイト系ステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）やフェライト系のステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ４３０系等）、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）からプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成され、内輪５、７の大鍔部５ｂに圧入される円筒部１２ａと、この円筒部１２ａから径方向外方に延びる立板部１２ｂとからなる。
【００３１】
一方、シール板１３は、外方部材２の端部に内嵌される芯金１４と、この芯金１４に加硫接着により一体に接合されたシール部材１５とからなる。芯金１４は、オーステナイト系ステンレス鋼板、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板からプレス加工にて断面略Ｌ字状に形成されている。
【００３２】
シール部材１５はＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエンゴム）等の合成ゴムからなり、径方向外方に傾斜して延びる一対のサイドリップ１５ａ、１５ｂと、軸受内方側に傾斜して延びるグリースリップ１５ｃを一体に有している。そして、サイドリップ１５ａ、１５ｂはスリンガ１２の立板部１２ｂの側面に所定の軸方向シメシロを介して摺接すると共に、グリースリップ１５ｃはスリンガ１２の円筒部１２ａに所定の径方向シメシロを介して摺接している。なお、シール部材１５の材質としては、例示したＮＢＲ以外にも、例えば、耐熱性に優れたＨＮＢＲ（水素化アクリロニトリル・ブタジエンゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）等をはじめ、耐熱性、耐薬品性に優れたＡＣＭ（ポリアクリルゴム）、ＦＫＭ（フッ素ゴム）、あるいはシリコンゴム等を例示することができる。
【００３３】
本実施形態では、図２（ａ）に示すように、外方部材２の複列の外側転走面２ａ、２ａ間に、径方向に貫通してセンサ挿入孔１６が形成され、このセンサ挿入孔１６に回転速度センサ１７が挿入されている。この回転速度センサ１７は、ホール素子、磁気抵抗素子（ＭＲ素子）等、磁束の流れ方向に応じて特性を変化させる磁気検出素子と、この磁気検出素子の出力波形を整える波形成形回路が組み込まれたＩＣとからなり、合成樹脂を射出成形によって一体にモールドされている。そして、センサ挿入孔１６に挿入される軸状の挿入部１７ａと、外方部材２の外部に位置する非挿入部１７ｂとを有している。挿入部１７ａの外周には環状溝１８が形成され、この環状溝１８にＯリング等からなる弾性リング１９が装着されている。また、非挿入部１７ｂは、外方部材２のセンサ取付部２０に着座する形状に形成され、側方に延びる取付片（図示せず）を介して締結されている。
【００３４】
一方、回転速度センサ１７に所定の径方向すきま（エアギヤップ）を介して対峙するパルサリング２１がアウター側の内輪５の小鍔部５ｃ側の外周に外嵌固定されている。このパルサリング２１は、凹凸部２１ａからなる平歯車状に形成されている。これにより、ハブ輪４の回転に伴い円周上交互に磁界の方向が変化し、回転速度センサ１７によって車輪の回転速度を検出することができる。
【００３５】
ハブ輪４と内輪５、７との一体化は、ハブ輪４の小径段部４ｂに内輪５、７が所定のシメシロを介して圧入されると共に、この小径段部４ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部４ｃによって行なわれている（図１参照）。
【００３６】
なお、本実施形態では、転動体３が円錐ころからなる複列円錐ころ軸受で構成された車輪用軸受装置を例示したが、本発明に係る車輪用軸受装置はこれに限らず、例えば、図示はしないが、転動体３にボールを用いた複列アンギュラ玉軸受で構成されていても良い。
【００３７】
また、図１に示すように、ハブ輪４の内周には、図示しない等速自在継手を構成する外側継手部材の軸部が転がり軸受２２、２３を介して回転自在に支持されている。これらの転がり軸受２２、２３のうち、アウター側の転がり軸受２２は深溝玉軸受からなり、インナー側の転がり軸受２３はシェル形の針状ころ軸受からなる。
【００３８】
ここで、図２（ａ）に示すように、内輪７はハブ輪４に対してリング状のギヤ部材２４を介して加締部４ｃによって軸方向に固定されている。このギヤ部材２４は、外周にギヤ部２４ａが形成されると共に、内周にスプライン部２４ｂが形成されている。この内周のスプライン部２４ｂは、ハブ輪４の小径段部４ｂのインナー側の外周面に形成されたハブスプライン２５と噛み合っている。
【００３９】
ギヤ部材２４は、そのインナー側の端面に当接する加締部４ｃからの加締圧力によりインナー側の内輪７に向かって押し付けられており、内輪７の大端面７ａに密着した状態で固定されている。この加締部４ｃより作用する加締圧力により、ギヤ部材２４および一対の内輪部材５、７のハブ輪４に対する固定が確実なものとなる。
【００４０】
また、ギヤ部材２４のギヤ部２４ａがリング状のスライドギヤ２８と噛み合う。このスライドギヤ２８は、軸方向へのスライドによって外側継手部材２６のギヤ部２７と選択的に噛み合う。すなわち、このスライドギヤ２８を介して、ギヤ部材２４と外側継手部材のギヤ部２７が連結された状態で、駆動力が等速自在継手からギヤ部材２４およびハブ輪４を介して車輪に伝達される。この時、ハブ輪４に支持される車輪は駆動輪となる。また、スライドギヤ２８がギヤ部材２４に噛み合わない状態では、駆動力が車輪に伝達されず、この時、ハブ輪４に支持される車輪は従動輪となり、４輪／２輪の切替が選択的に行われる。
【００４１】
本実施形態では、ギヤ部材２４が、クロム鋼等、炭素量が中炭素鋼以下の鋼材から形成されている。具体的には、炭素０．１５〜０．４５ｗｔ％、好ましくは、炭素０．３８〜０．４３ｗｔ％の鋼材から形成されている。そして、ズブ焼入れ（焼入焼戻し）により芯部まで４０〜５５ＨＲＣ（３９２〜６００ＨＶ）の範囲で硬化処理されている。これにより、ハブ輪４の加締部４ｃを加締加工する際に、ギヤ部材２４を介して軸力を付与することが可能になり、所望の軸力を確保することができる。さらに、ギヤ部材２４の内周のスプライン部２４ｂの摩耗を抑制することができると共に、許容トルクが高くなり、強度、耐久性を向上させることができる。
【００４２】
このように、Ｓ５３Ｃ等の中高炭素鋼からなるハブ輪４に対し、ギヤ部材２４のＣｒの量が略０．０９〜０．１２ｗｔ％と増大し、粘り強さが高くなる。また、炭素量が高炭素鋼のものを用いてズブ焼きするとＨＲＣ６０（７００ＨＶ）程度の硬さとなるが、本発明では、炭素量が中炭素鋼以下の鋼材からズブ焼きにより硬化処理されているので、適度な硬度のギヤ部を得ることができる。すなわち、加締部４ｃの表面硬さ２６０ＨＶに対して略１３２〜３４０ＨＶの硬度差ができ、ギヤ部２４ａやスプライン部２４ｂだけでなく所望の強度を確保することができる。したがって、加締工程において、ギヤ部材２４に過大な応力が発生して変形や微小クラックが生じるのを防止することができると共に、加締部４ｃを形成する時、ハブ輪４の小径段部４ｂの端部を径方向外方に塑性変形させることができ、加締部４ｃに微小クラック等の加締不具合が発生するのを防止し、長期間に亙って初期に設定された軸受予圧を維持することができる。
【００４３】
なお、ギヤ部材２４の材質として、Ｍｏ（モリブデン）を略０．１５〜０．３ｗｔ％添加したＳＣＭ４４０やＳＣＭ４３０等のクロムモリブデン鋼を採用しても良い。そして、浸炭焼入れによって表面に所定の硬化層を形成し、その表面硬さを４０〜５５ＨＲＣの範囲に設定すれば、脆さを抑制することができ、加締加工時の微小クラックの発生を確実に防止することや駆動力が負荷された際の強度を確保することができる。
【００４４】
また、本実施形態では、内輪７の大端面７ａが熱処理後の研削加工によって、表面粗さがＲａ０．６３以下に設定されると共に、この内輪７の大端面７ａに当接するギヤ部材２４のアウター側の側面２４ｃが研削加工によって、面粗さがＲａ１．６以下、好ましくは、Ｒａ０．６３以下に設定されている。これにより、内輪７とギヤ部材２４が密着し、当接面の摩擦抵抗が大きくなって、ハブスプライン２５に負荷されるトルクが軽減され、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、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。
【００４５】
さらに、ギヤ部材２４と加締部４ｃとの接触幅Ｗが１ｍｍ以上に設定されている。これにより、加締部４ｃによってギヤ部材２４を介して内輪７を押込み、所望の軸力を確保することができる。すなわち、通常、車両の走行時に入力される最大軸力２０ｋＮに対し、外力が加わった時に軸力がゼロになって軸受予圧が抜けないことが必要となる。ここで、本出願人が実施した加締加工試験おいて、押込み量を変化させて軸力を測定した結果、この軸力の下限値２０ｋＮを確保するには、ギヤ部材２４と加締部４ｃとの接触幅Ｗが少なくとも１ｍｍ必要であることが判明した。
【００４６】
ここで、図３に拡大して示すように、ハブ輪４の小径段部４ｂの外周にハブスプライン２５がホブ加工によって形成されている。このハブスプライン２５のスプライン凸条２５ａの端面、すなわち、ハブスプライン２５のスプライン凸条２５ａの端縁Ｂと、スプライン凹条２５ｂの底部Ｃとの範囲が所定の曲率半径Ｒからなる単一の円弧で形成されている。この曲率半径Ｒは、ギヤ部材２４のインナー側の端面２４ｄからスプライン凸条２５ａの端縁Ｂまでの寸法Ａよりも大きく（Ｒ＞Ａ）、また、スプライン凸条２５ａの高さｈよりも大きくなるように設定されている（Ｒ＞ｈ）。これにより、加締加工後の加締部４ｃの根元部が大きく丸みを有する形状になり、応力集中し易いＶ字状になるのを防止することができる。したがって、加締加工時に加締部４ｃやギヤ部材２４に加締割れや使用時にクラックが発生するのを効果的に抑制し、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、ハブスプライン２５は、ホブ加工以外に、振動プレスや転造加工によって形成しても良い。
【００４７】
さらに、このハブスプライン２５には、図４に示すように、軸線に対して所定の角度傾斜した捩れ角αが設けられ、加締前のスプライン凸条２５ａとギヤ部材２４のスプライン部２４ｂとの嵌合にシメシロがあるように予圧が付与されている。これにより、ギヤ部材２４の挿入初期をすきまとすることができ、スプライン位相合わせが容易にでき、組立作業性が向上すると共に、嵌合部の周方向のガタを殺し、加締加工の精度向上を図ることができ、ハブ輪４とギヤ部材２４の同軸度の向上を図って信頼性を高めた車輪用軸受装置を提供することができる。
【００４８】
ここで、捩れ角αは５°以下、好ましくは１〜３°の範囲に設定されている。また、ここでいうシメシロとは、ハブ輪４のハブスプライン２５とギヤ部材２４のスプライン部２４ｂとの接触長さＬ１において、ギヤ部材２４のスプライン部２４ｂの歯の間隔より、ハブスプライン２５のスプライン凸条２５ａの歯厚（捩れ角α付で、接触長さを投影した時の歯厚）を差し引いた時に、マイナスとなる状態をいう。このように、ハブスプライン２５に捩れ角を付け、加締前の歯面ハメアイをシメシロありの状態とし、その歯面シメシロを、スプライン挿入初期はすきまとし、挿入途中からシメシロがある（圧入状態）となる様なハメアイにする。これにより、ハブ輪４とギヤ部材２４が加締前に歯面接触で固定するため、加締加工時にギヤ部材２４が振れ回ることがなく、安定した加締が可能になる。また、ギヤ部材２４が振れ回らないことで、ギヤ部材２４とハブ輪４の同軸度が向上する。
【００４９】
なお、ここでは、ハブスプライン２５に捩れ角αが設けられ、ギヤ部材２４のスプライン部２４ｂとの間に予圧を付与するようにしたが、これに限らず、例えば、ハブスプライン２５のスプライン凸条２５ａの歯厚とギヤ部材２４のスプライン部２４ｂの歯厚をタイトになるように形成し、ギヤ部材２４を圧入してその嵌合部に予圧を付与するようにしても良い。
【００５０】
図５にハブ輪４の硬化層パターンを示すが、肩部４ａから小径段部４ｂのハブスプライン２５の近傍またはその一部に懸かる範囲に亙って高周波焼入れによって表面硬さが５０〜６４ＨＲＣの範囲に所定の硬化層２９（図中クロスハッチングにて示す）が形成されている。これにより、嵌合部に予圧を容易に付与でき、組立作業性が向上することができる。
【００５１】
また、図６に示すように、ハブ輪４’の肩部４ａから小径段部４ｂのハブスプライン２５の全域に亙って高周波焼入れによって表面硬さが５０〜６４ＨＲＣの範囲に所定の硬化層３０（図中クロスハッチングにて示す）を形成するようにしても良い。これにより、ハブスプライン２５の摩耗を抑制することができると共に、許容トルクが高くなり、耐久性を向上させることができる。また、加締加工の一層の精度向上が図れ、最終製品での強度保証が可能になる。
【００５２】
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。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明に係る車輪用軸受装置は、ハブ輪と、このハブ輪に嵌合された内輪を備えた内方部材に、４輪／２輪の切替を選択的に行うギヤ部材が固定された第２または第３世代構造の車輪用軸受装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１  内方部材
２  外方部材
２ａ  外側転走面
２ｂ  車体取付フランジ
３  転動体
４、４’  ハブ輪
４ａ  肩部
４ｂ  小径段部
４ｃ  加締部
５、７  内輪
５ａ  内側転走面
５ｂ  大鍔部
５ｃ  小鍔部
５ｄ  小端面
６  車輪取付フランジ
６ａ  ハブボルト
７ａ  内輪の大端面
８  保持器
９、１８  環状溝
１０、１９  弾性部材
１１  シール
１２  スリンガ
１２ａ  円筒部
１２ｂ  立板部
１３  シール板
１４  芯金
１５  シール部材
１５ａ、１５ｂ  サイドリップ
１５ｃ  グリースリップ
１６  センサ挿入孔
１７  回転速度センサ
１７ａ  挿入部
１７ｂ  非挿入部
２０  センサ取付部
２１  パルサリング
２１ａ  凹凸部
２２、２３  転がり軸受
２４  ギヤ部材
２４ａ  ギヤ部
２４ｂ  スプライン部
２４ｃ  ギヤ部材のアウター側の側面
２４ｄ  ギヤ部材のインナー側の側面
２５  ハブスプライン
２５ａ  ハブスプラインのスプライン凸条
２５ｂ  ハブスプラインのスプライン凹条
２６  外側継手部材
２７  外側継手部材のギヤ部
２８  スライドギヤ
２９、３０  硬化層
５０  車輪用軸受装置
５１  車軸
５２  ハブシャフト
５３  複列円錐ころ軸受
５４  カプラーリング
５５  深溝玉軸受
５６  針状ころ軸受
５７  スリーブ部
５８  フランジ部
５８ａ  貫通孔
５９  折曲部
６０  スプライン部
６０ａ  ハブシャフトのスプライン凹条
６０ｂ  ハブシャフトのスプライン凸条
６０ｃ  ハブシャフトのスプライン凹条の終点部
６１  内周側スプライン部
６１ａ  スプライン凹条
６１ｂ  スプライン凸条
６２  内輪
６３  外輪
６３ａ  外輪の第１の軌道部
６３ｂ  外輪の第２の軌道部
６３ｃ  フランジ部
６４、６５  円錐ころ
６６  第１の内輪部材
６６ａ  内輪の第１の軌道部
６６ｂ  第１の内輪部材の端面
６７  第２の内輪部材
６７ａ  内輪の第２の軌道部
６７ｂ  第２の内輪部材の端面
６８  シール部材
６９  外周側スプライン部
６９ａ  カプラーリングのスプライン凹条
６９ｂ  カプラーリングのスプライン凸条
７０  他端側面取り部
７１  カプラーリングの側面
７１ａ  他端側面取り部の一端部
Ａ  ギヤ部材の端面からスプライン凸条の端縁までの寸法
Ｂ  ハブスプラインのスプライン凸条の端縁
Ｃ  スプライン凹条の底部
Ｇ  ギアリング
Ｇ１  スプライン部
ｈ  スプライン凸条の高さ
Ｌ  カプラーリングの側面から他端側面取り部の一端部までの距離
Ｌ１  ハブ輪のハブスプラインとギヤ部材のスプライン部との接触長さ
Ｒ  スプライン凸条の曲率半径
Ｗ  ギヤ部材と加締部または固定ナットとの接触幅
Ｘ  カプラーリングの側面からハブシャフトのスプライン凹条の終点部までの距離
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2014020404.tif 000008
【図７】
2014020404.tif 000009
【図８】
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