(57)【要約】【課題】軸受と駆動軸部材との当接面に発生する異音を適切に抑制することができる駆動輪用ハブユニット軸受を提供する。【解決手段】ハブユニット軸受１は、等速ジョイント２０が挿通固定されたハブ２を有し、ハブ２の内周面に形成された雌スプライン２ａと等速ジョイント２０に形成された雄スプライン２２ａとが嵌合するように構成されている。そして、雌スプライン２ａ及び雄スプライン２２ａの少なくとも一方に、非鉄のショット材を用いたショットピーニングによって潤滑効果のある潤滑被膜が形成されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸部材が挿通固定されたハブを有し外周面に軌道面が形成された内方部材と、前記内方部材の軌道面に対向する軌道面を有し前記内方部材の外方に配された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配された複数の転動体とを備える駆動輪用ハブユニット軸受であって、
前記内方部材は、前記ハブの内周面に形成された雌スプラインと前記駆動軸部材の外周面に形成された雄スプラインとが嵌合するように構成されており、前記雌スプライン及び前記雄スプラインの少なくとも一方に、非鉄のショット材を用いたショットピーニングによって潤滑効果のある潤滑被膜が形成されていることを特徴とする駆動輪用ハブユニット軸受。
【請求項２】
前記駆動軸部材は前記ハブの内端側側面に当接する大径部を有し、当該大径部及び前記ハブの内端側側面の少なくとも一方の当接面に、前記潤滑被膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の駆動輪用ハブユニット軸受。
【請求項３】
前記内方部材は前記ハブに外嵌される内輪を有し、前記駆動軸部材は前記内輪の内端側側面に当接する大径部を有し、当該大径部及び前記内輪の内端側側面の少なくとも一方の当接面に、前記潤滑被膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の駆動輪用ハブユニット軸受。
【請求項４】
前記潤滑被膜は、内方部材のうち前記駆動軸部材に接触する部材に形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の駆動輪用ハブユニット軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動輪用のハブユニット軸受に関し、特に軸受と駆動軸部材との当接面における騒音低減を実現するハブユニット軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の駆動輪用ハブユニット軸受としては、駆動軸部材（等速ジョイント）と当接する内輪の側面を、等速ジョイントとの摩擦係数を増大する粗面とすることで、当該当接面での円周方向のスティックスリップの発生を抑制するというものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、等速ジョイントにおける軸受との当接面に、ショットピーニングを施すことで、等速ジョイントと軸受との間の摩擦抵抗を増大して相対回動を生じさせ難くし、不快な滑り音の発生を抑制するというものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００５−２４０２０号公報
【特許文献２】特開２００３−１１８３０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の駆動輪用軸受ユニットにあっては、等速ジョイントと軸受との当接面を粗面とすることでスティックスリップ対策を行っているが、軸受−等速ジョイント間の共金現象により当接面がフレッチング摩耗して元の面の状態が失われる可能性が高いため、スティックスリップ対策効果を維持できないおそれがある。
また、駆動輪用軸受ユニットでは、駆動トルクの変化により、等速ジョイントと軸受とが嵌合されているスプライン部にフレッチング摩耗が発生しやすい。このフレッチング摩耗によりスプライン部の摩耗が進行し、当該スプライン部に隙間が発生すると、駆動トルクの変化によりスプラインの歯が当たる異音現象が発生する。
【０００４】
そこで、雄スプラインにヘリックスアングルを入れ、摩耗の進行を遅らせる方法が考えられるが、共金現象によるフレッチング摩耗自体を抑制するものではないため、効果的な異音対策とはいえない。
そこで、本発明は、軸受と駆動軸部材との当接面に発生する異音を適切に抑制することができる駆動輪用ハブユニット軸受を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、請求項１に係る駆動輪用ハブユニット軸受は、駆動軸部材が挿通固定されたハブを有し外周面に軌道面が形成された内方部材と、前記内方部材の軌道面に対向する軌道面を有し前記内方部材の外方に配された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配された複数の転動体とを備える駆動輪用ハブユニット軸受であって、前記内方部材は、前記ハブの内周面に形成された雌スプラインと前記駆動軸部材の外周面に形成された雄スプラインとが嵌合するように構成されており、前記雌スプライン及び前記雄スプラインの少なくとも一方に、非鉄のショット材を用いたショットピーニングによって潤滑効果のある潤滑被膜が形成されていることを特徴としている。
【０００６】
また、請求項２に係る駆動輪用ハブユニット軸受は、請求項１に係る発明において、前記駆動軸部材は前記ハブの内端側側面に当接する大径部を有し、当該大径部及び前記ハブの内端側側面の少なくとも一方の当接面に、前記潤滑被膜が形成されていることを特徴としている。
さらに、請求項３に係る駆動輪用ハブユニット軸受は、請求項１に係る発明において、前記内方部材は前記ハブに外嵌される内輪を有し、前記駆動軸部材は前記内輪の内端側側面に当接する大径部を有し、当該大径部及び前記内輪の内端側側面の少なくとも一方の当接面に、前記潤滑被膜が形成されていることを特徴としている。
また、請求項４に係る駆動輪用ハブユニット軸受は、請求項１〜３の何れか１項に係る発明において、前記潤滑被膜は、前記内方部材のうち前記駆動軸部材に接触する部材に形成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る駆動輪用ハブユニット軸受によれば、ハブと駆動軸部材とのスプライン嵌合部に非鉄のショット材を用いたショットピーニングによって潤滑被膜を形成するので、当該スプライン嵌合部におけるフレッチング摩耗を抑制して不快な騒音の発生を抑制することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る軸受ユニットの一実施形態の構造を示す縦断面図である。このハブユニット軸受１は、車輪支持用転がり軸受１０と、駆動軸部材としての等速ジョイント２０とがユニット化されている。
なお、以降の説明においては、ハブユニット軸受を自動車等の車両に取り付けた状態において、車幅方向外側を向いた部分を外端側部分と称し、車幅方向中央側を向いた部分を内端側部分と称する。すなわち、図１においては、左側が外端側となり、右側が内端側となる。
【０００９】
車輪支持用転がり軸受１０は、ハブ２と、内輪３と、外輪４と、二列の転動体５とを備えている。ハブ２の外周面の外端側部分には車輪取り付け用フランジ６が設けられており、この車輪取り付け用フランジ６には、図示しない車輪及びブレーキロータ３０がボルト７を介して固定される。
また、ハブ２の内端側部分には外径の小さい円筒部８が形成されており、該円筒部８に内輪３が圧入され、内輪３よりも内端側に突出している円筒部８の先端部分が径方向外方に塑性変形された加締め部８ａによって、内輪３とハブ２とが一体的に加締め固定されている。
【００１０】
さらに、ハブ２の中心開口内面には、等速ジョイント２０の外輪２１から突出する軸２２の周面に形成された雄スプライン２２ａと係合可能な雌スプライン２ａが設けられている。
ハブ２の外周面の軸方向中間部及び内輪３の外周面には、それぞれ軌道面が形成され、内輪軌道面１６ａ，１６ｂとされている。また、外輪４の内周面には両内輪軌道面１６ａ，１６ｂに対応する外輪軌道面１７ａ，１７ｂが形成されている。さらに、内輪軌道面１６ａ，１６ｂと外輪軌道面１７ａ，１７ｂとの間には、それぞれ複数の転動体５が転動自在に配置されており、内輪３とハブ２とが一体的に固定されたものが外輪４の内側で回転自在とされている。
【００１１】
なお、各転動体５は、それぞれ保持器９によって転動自在に保持されている。また、乗用車のような比較的軽量の車両用のハブユニット軸受の場合には、転動体として玉が使用されることが多いが、重量が嵩む車両用のハブユニット軸受の場合には、転動体としてころが使用される場合が多い。例えば、大型自動車用のハブユニット軸受の場合には円すいころ、鉄道車両用のハブユニット軸受の場合には円すいころ又は円筒ころが使用される場合が多い。
【００１２】
さらに、外輪４の内端側部分の内周面と内輪３の内端側部分の外周面との間、並びに外輪４の外端側部分の内周面とハブ２の中間部の外周面との間には、それぞれシール部材１２が設けられている。
外輪４の外周面には、車輪取り付け用フランジ６から離間する側の端部に、懸架装置取り付け用フランジ１３が設けられている。この懸架装置取り付け用フランジ１３には、車体側部材としての懸架装置（ナックル）４０がボルト１４を介して固定される。
【００１３】
このような構成の車輪支持用転がり軸受１０と等速ジョイント２０とは、車輪支持用転がり軸受１０のハブ２に設けられた雌スプライン２ａと、等速ジョイント２０の軸２２に設けられた雄スプライン２２ａとを係合し、軸２２の端部に形成したねじ２２ｂにナット２３を螺合することにより固定されている。
また、等速ジョイント２０の外輪２１の大径部の外端面２１ａにより、ハブ２の内端側側面に相当する加締め部８ａに押圧が加えられた状態で固定されることで、車輪支持用転がり軸受１０の転動体５に対して適正な予圧が付与されている。
【００１４】
そして、車輪支持用転がり軸受１０における等速ジョイント２０との当接面、具体的には、ハブ２の雌スプライン２ａ及び加締め部８ａには、後述する非鉄のショット材を用いたショットピーニングによって潤滑効果のある潤滑被膜が形成されている。
この軸受ユニット１を自動車に組み付けるには、等速ジョイント２０と図示しない駆動軸とを係合させる。この駆動軸の内端部は、図示しないデファレンシャルギアの出力軸部に結合固定されている。
すなわち、自動車の走行時において、車輪支持用転がり軸受１０は、車輪で車体を支持することで生じるラジアル荷重に加えて、駆動軸の回転に伴って生じるスラスト荷重が付与された状態で使用される。
この図１において、ハブ２、内輪３及び等速ジョイント４０が内方部材に相当し、外輪４が外方部材に相当している。
【００１５】
図２は、等速ジョイント２０を挿通固定していない状態の車輪支持用転がり軸受１０を示す縦断面図である。
本実施形態では、図２の二点鎖線に示すように、車輪支持用転がり軸受１０における等速ジョイント２０との当接面であるハブ２の雌スプライン２ａ及び加締め部８ａに非鉄のショット材を用いたショットピーニングによる潤滑被膜を形成する。
ショットピーニング加工は、非鉄のショット材を適用し、そのショット材を投射装置のショットノズルから噴射して被施工面（以下、母材ともいう）に衝突させることにより行う。そして、母材上に衝突したときのショット材と母材面との微小滑りによる摩擦熱で当該ショット材の表面を溶融し、ハブ２の雌スプライン２ａ及び加締め部８ａ上に付着させて被膜形成するようになっている。
【００１６】
ここで、ショット材としては、等速ジョイント２０の材質である鉄系材料に対して潤滑性を持つ材質、例えば、錫、銅系合金、亜鉛、熱可塑性樹脂を適用するものとする。
このようなショットピーニング加工による被膜形成は、電気鍍金や化学鍍金のように処理過程において水素が発生することがないので、遅れ破壊や白色剥離の心配がない。また、溶融鍍金のように処理過程において高温に曝されることがないので、母材の硬さ低下や表面組織の変質を生じさせることなく被膜を形成することができる。
【００１７】
さらに、加工表面にはショットピーニングの効果で圧縮残留応力層が形成されるため、被施工面の強度を高めることができる。
ところで、回転しない外輪がナックルに嵌合又は固定され、ハブにホイールやブレーキロータを固定するフランジを有し、ハブの内周側にスプライン溝が設けられている駆動輪用ハブユニット軸受は、前記スプラインを介して等速ジョイントから駆動トルクを受け取り、前記フランジを介してその駆動トルクをホイールへ伝達している。
【００１８】
このような駆動輪アクスルの構造において、等速ジョイントは、軸受との突き当て面とスプラインとの２箇所で軸受と当接することになる。等速ジョイントは前述したように駆動トルクを伝える部品であり、その捩り量は伝達トルクの変化によって刻々と変化していくため、突き当て面位置で円周方向のスティックスリップが発生することがある。
特に、スプラインと突き当て面との距離が長い場合、等速ジョイントの捩り量が増加するため、スティックスリップによる異音が発生しやすい。
【００１９】
このスティックスリップ音対策として、等速ジョイントと当接する軸受の内輪の側面を、等速ジョイントとの摩擦係数を増大する粗面とするものや、等速ジョイントにおける軸受との当接面にショットピーニングを施して、等速ジョイントと軸受との間の摩擦抵抗を増大して相対回動を生じさせ難くするというものがある。
しかしながら、これらの場合、等速ジョイントと軸受との当接面を粗面とすることでスティックスリップ音対策を行っているが、面粗さによる摩擦係数は安定性が悪く、軸受−等速ジョイント間の共金現象により表面がフレッチング摩耗して元の面の状態が失われる可能性が高いため、スティックスリップ音対策の効果を維持できないおそれがある。
【００２０】
また、等速ジョイントと軸受との当接面にグリースを塗布して摩擦係数を下げ、音が出ないうちにスリップさせてしまう方法もあるが、この場合には、潤滑材が流失してしまうとスティックスリップ音対策の効果を維持できなくなる。
さらに、駆動輪用軸受ユニットでは、駆動トルクの変化により、等速ジョイントと軸受とが嵌合されているスプライン部にフレッチング摩耗が発生しやすい。このフレッチング摩耗によりスプライン部の摩耗が進行し、当該スプライン部に隙間が発生すると、駆動トルクの変化によりスプラインの歯が当たる異音現象が発生する。
【００２１】
そこで、雄スプラインにヘリックスアングルを入れ、摩耗の進行を遅らせる方法が考えられるが、共金現象によるフレッチング摩耗自体を抑制するものではないため、効果的な異音対策とはいえない。
これに対して、本実施形態では、車輪支持用転がり軸受１０における等速ジョイント２０との当接面である車輪支持用転がり軸受１０の雌スプライン２ａ及び加締め部８ａに、非鉄のショット材を用いたショットピーニングによって潤滑効果のある潤滑被膜を形成する。
【００２２】
これにより、鍍金とは異なり、水素チャージによる遅れ破壊や高温処理による母材の硬さ低下、潤滑材の流失等の心配をすることなく適切に潤滑被膜を形成することができる。
また、ショットピーニング加工表面に残留圧縮応力層を生成することができるので、材料強度を高めることができる。そのため、車輪支持用転がり軸受１０に被膜形成することにより軸受強度を高め、軸受の薄肉化・軽量化を実現することができる。
【００２３】
また、雌スプライン２ａに上記潤滑被膜を形成することにより、雌スプライン２ａと雄スプライン２２ａとの当接面における共金現象によるフレッチング摩耗を抑制することができる。
さらに、加締め部８ａに上記潤滑被膜を形成することにより、車輪支持用転がり軸受１０と等速ジョイント２０との突き当て面の摩擦係数を下げ、音が出ないうちにスリップさせることができる。また、加締め部８ａと等速ジョイント２０の大径部の外端面２１ａとの当接面における共金現象によるフレッチング摩耗を抑制することができる。
【００２４】
このように、上記実施形態では、車輪支持用転がり軸受における等速ジョイントとのスプライン嵌合面や突き当て面にショットピーニングによる潤滑被膜を形成するので、スプライン部のフレッチング摩耗によって発生する隙間に起因する異音を防止することができると共に、上記突き当て面のスティックスリップ音を防止することができ、車両の不快な騒音を防止することができる。
【００２５】
なお、上記実施形態においては、ショットピーニング加工は、加締め部８ａを塑性変形する前後どちらにおいても実施可能である。もし、スティックスリップ対策に特化して考えるのであれば、ショットブラストは加締め後に行うことが望ましい。一方、加締め加工時の加締め型との摩擦軽減まで含めて考えるのであれば、ハブ２の加締め内径完成後、加締め前のどこかの時点で実施することが望ましい。加締め前にショットピーニングを行う場合は、加締めにより表面が伸ばされることから、潤滑膜が薄くなることを考慮の上、適切な厚さの被膜ができるようにショットピーニングの加工条件を決める必要がある。
【００２６】
なお、上記実施形態においては、本発明を、ハブ２と内輪３とが加締め固定されている駆動輪用ハブユニット軸受に適用する場合について説明したが、ハブ２と内輪３とが非加締め固定されている駆動輪用ハブユニット軸受に本発明を適用することもできる。
図３は、ハブ２と内輪３とが非加締め固定されている駆動輪用ハブユニット軸受の構成を示す縦断面図である。この図３において、前述した図１のハブユニット軸受と同様の構成を有する部分には図１と同一符号を付し、構成の異なる部分を中心に説明する。
【００２７】
ハブ２の内端側部分には外径の小さい円筒部８が形成されており、該円筒部８に内輪３が圧入されている。
そして、車輪支持用転がり軸受１０と等速ジョイント２０とは、車輪支持用転がり軸受１０のハブ２に設けられた雌スプライン２ａと、等速ジョイント２０の軸２２に設けられた雄スプライン２２ａとを係合し、軸２２の端部に形成したねじ２２ｂにナット２３を螺合することにより固定されている。
【００２８】
つまり、等速ジョイント２０の外輪２１の大径部の外端面２１ａと、内輪３の内端面３ａとを当接させ、ナット２３と等速ジョイント２０の外端面２１ａとで、ハブ２と内輪３とを軸方向から挟むことにより、ハブ２と内輪３と等速ジョイント２０とが一体化される。また同時に、車輪支持用転がり軸受１０の転動体５に対して適正な予圧が付与される。
そして、図４の二点鎖線に示すように、車輪支持用転がり軸受１０の等速ジョイント２０との当接面、具体的には、ハブ２の雌スプライン２ａ及び内輪３の内端面３ａに、前述した非鉄のショット材を用いたショットピーニングによって潤滑効果のある潤滑被膜を形成する。
【００２９】
このように、ハブ２と内輪３とが加締め固定されていない場合であっても、車輪支持用転がり軸受１０における等速ジョイント２０との当接面である雌スプライン２ａ及び内輪３の内端面３ａにショットピーニングによる潤滑被膜を形成すれば、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
なお、上記実施形態においては、１回のショットピーニング加工によって単層の潤滑被膜を形成する場合ついて説明したが、異なる複数のショット材を用いて複数回の加工を行い、複層の被膜を形成することもできる。
【００３０】
例えば、被膜を２層構造とし、表面側をニッケル、コバルト、クロムなど硬質な金属による被膜とし、母材側を亜鉛など犠牲防錆効果のある鉄より卑な金属による被膜とすることができる。これにより、表面硬質層が摩耗を防ぎ、内側の犠牲防食層が軸受の酸化を防ぐというような役割分担が可能となる。
他にも、表面層を錫やニッケルなど鉄より貴な金属による被膜とし、内側層を亜鉛など鉄より卑な金属による被膜とすることができる。これにより、卑な金属の犠牲防食による溶出消耗を防止して、より高い防錆効果が得られる。
【００３１】
これにより、摩耗や発錆などに起因する異音発生を防止することができる。このように、被膜を複層にすることで、単層では得られない効果を得ることができる。
また、上記実施形態においては、車輪支持用転がり軸受１０側に潤滑被膜を形成する場合について説明したが、等速ジョイント２０側に潤滑被膜を形成することもできる。つまり、ハブ２の雌スプライン２ａとの嵌合部である等速ジョイント２０の雄スプライン２２ａや、ハブ２の加締め部８ａ又は内輪３の内端面３ａとの突き当て面である大径部２１の外端面２１ａに潤滑被膜を形成することでも、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３２】
また、車輪支持用転がり軸受１０側と等速ジョイント２０側とでそれぞれ異なるショット材を用いて潤滑被膜を形成することもできる。この場合には、上述した複層構造と同様に役割分担の効果を得ることができる。
なお、上記実施形態においては、図１〜４に示すように第３世代の駆動輪用ハブユニット軸受（日本精工株式会社製ハブIIIタイプ) に本発明を適用する場合について説明したが、あらゆる世代の駆動輪用ハブユニット軸受に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態におけるハブユニット軸受の構造を示す断面図である。
【図２】車輪支持用転がり軸受の構造を示す断面図である。
【図３】ハブユニット軸受の別の例（非加締め軸受）を示す断面図である。
【図４】車輪支持用転がり軸受の別の例（非加締め軸受）を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１…ハブユニット軸受、２…ハブ、２ａ…雌スプライン、３…内輪、３ａ…内輪内端面、４…外輪、５…転動体、６…車輪取り付け用フランジ、８ａ…加締め部、９…保持器、１０…車輪支持用転がり軸受、１２…シール部材、１３…懸架装置取り付け用フランジ、１６ａ…内輪軌道面、１６ｂ…内輪軌道面、１７ａ…外輪軌道面、１７ｂ…外輪軌道面、２０…等速ジョイント、２１ａ…大径部外端面、２２ａ…雄スプライン、３０…ブレーキロータ、４０…懸架装置（ナックル）
【図１】
2008018821.tif 000003
【図２】
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【図３】
2008018821.tif 000005
【図４】
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