(57)【要約】【課題】軽量・コンパクト化を図ると共に、低コスト化を図った第４世代構造の車輪用軸受装置を提供する。【解決手段】ハブ輪１と外側継手部材１０とがトルク伝達可能に結合された第４世代構造の車輪用軸受装置において、ハブ輪１の外周面の形状に対応させてアウター側の端部内周に鍛造加工によってすり鉢状の凹部２３が形成されて略均一な肉厚に形成されると共に、ハブ輪１の内周に雌ねじ８が形成され、これに固定ボルト２１を螺合させ、外側継手部材１０の肩部１５の内端面に頭部２１ａが当接されてハブ輪１と外側継手部材１０とが突合せ状態になるまで緊締されると共に、複列のボール６列のうちインナー側のボール６列のピッチ円直径ＰＣＤｉがアウター側のボール６列のピッチ円直径ＰＣＤｏよりも大径に設定され、インナー側のボール６列のボール個数がアウター側のボール６列のボール個数よりも多く設定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハブ輪と複列の転がり軸受および等速自在継手がユニット化された車輪用軸受装置であって、
外周に懸架装置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セレーションを介して外嵌される中空状の肩部を一体に有し、この肩部の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転動体列とを備え、前記ハブ輪と外側継手部材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、
前記ハブ輪の内周に雌ねじが形成され、この雌ねじに固定ボルトを螺合させ、前記外側継手部材の肩部の内端面に当該固定ボルトの頭部が当接されて前記ハブ輪と外側継手部材とが突合せ状態になるまで緊締されると共に、前記複列の転動体列のうちインナー側の転動体列のピッチ円直径がアウター側の転動体列のピッチ円直径よりも大径に設定され、インナー側の転動体列の転動体個数がアウター側の転動体列の転動体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。
【請求項２】
前記ハブ輪の外周面の形状に対応させて前記ハブ輪のアウター側の端部内周に鍛造加工によってすり鉢状の凹部が形成され、当該ハブ輪のアウター側の端部が略均一な肉厚に形成されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項３】
前記固定ボルトの端部を塑性変形させ、前記ハブ輪に食い込ませて形成した加締部により前記ハブ輪に前記固定ボルトが固着されている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
【請求項４】
前記複列の転動体がボールで構成され、これらのボールの外径寸法が同一に設定されている請求項１乃至３いずれか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、自動車等の車輪を懸架装置に対して回転自在に支承する車輪用軸受装置、詳しくは、ハブ輪と等速自在継手と複列の転がり軸受とをユニット化した第４世代構造の車輪用軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置は、複列の転がり軸受を単独に使用する第１世代と称される構造から、外方部材に車体取付フランジを一体に有する第２世代に進化し、さらに、車輪取付フランジを一体に有するハブ輪の外周に複列の転がり軸受の一方の内側転走面が一体に形成された第３世代、さらにはこのハブ輪に等速自在継手が一体結合され、この等速自在継手を構成する外側継手部材の外周に複列の転がり軸受の他方の内側転走面が一体に形成された第４世代のものまで開発されている。
【０００３】
図２に示す車輪用軸受装置は、第４世代構造の代表的な一例である。この車輪用軸受装置は、ハブ輪５１と複列の転がり軸受５２と等速自在継手５３とをユニット化して構成されている。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）という。
【０００４】
ハブ輪５１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５４を一体に有し、その円周等配位置にハブボルト５６が植設されている。また、ハブ輪５１の内周面には凹凸部５５が形成され、高周波焼入れによって表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。
【０００５】
複列の転がり軸受５２は、外方部材５７と内方部材５８と複列のボール５９、５９とを備えている。外方部材５７は、外周に懸架装置（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ５７ｂを一体に有し、内周には複列の外側転走面５７ａ、５７ａが形成されている。一方、内方部材５８は、ハブ輪５１と、このハブ輪５１の小径段部５１ｂに突合せ状態に内嵌された外側継手部材６３とからなる。ハブ輪５１および外側継手部材６３の外周にはアウター側の内側転走面５１ａとインナー側の内側転走面６３ａがそれぞれ直接形成され、複列のボール５９、５９がこれら転走面５７ａ、５１ａと５７ａ、６３ａ間にそれぞれ収容され、保持器６０、６０で転動自在に保持されている。また、複列の転がり軸受５２の端部にはシール６１、６２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、外部からの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。
【０００６】
等速自在継手５３は、外側継手部材６３と継手内輪６４とケージ６５およびトルク伝達ボール６６とを備えている。外側継手部材６３は、カップ状のマウス部６７と、このマウス部６７の底部をなす肩部６８と、この肩部６８から軸方向に延びる中空のステム部６９を一体に有している。このステム部６９の外周には、前記ハブ輪５１の小径段部５１ｂに内嵌されるインロウ部６９ａと、このインロウ部６９ａからさらに軸方向に延びる嵌合部６９ｂが形成されている。そして、ステム部６９の内径にマンドレル等の拡径治具を押し込んで嵌合部６９ｂを拡径し、この嵌合部６９ｂをハブ輪５１の凹凸部５５に食い込ませて加締めてハブ輪５１と外側継手部材６３とが一体に塑性結合されている。これにより、軽量・コンパクト化を図ると共に、大きなモーメント荷重が負荷されても結合部の緩みを長期間に亘って防止し、耐久性を向上させた車輪用軸受装置を提供することができる。
【特許文献１】特開２００１−１８６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
こうした従来の車輪用軸受装置では、外側継手部材６３におけるステム部６９の嵌合部６９ｂを拡径させてハブ輪５１の凹凸部５５に食い込ませ、ハブ輪５１と外側継手部材６３とを塑性結合する構造のため、予めステム部６９を中空構造にしておく必要がある。然しながら、このステム部６９は軸長が長くなるので材料費が嵩むだけでなく、中空構造に形成するための鍛造加工および切削加工の工数が増大してコストアップの要因となっていた。
【０００８】
また、車両の燃費向上やばね下重量軽量化による運動性能の向上のために第４世代構造の特徴である軽量・コンパクト化を図りつつ、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と共に、低コスト化が求められている。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、軽量・コンパクト化を図ると共に、低コスト化を図った第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】
【００１０】
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、ハブ輪と複列の転がり軸受および等速自在継手がユニット化された車輪用軸受装置であって、外周に懸架装置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セレーションを介して外嵌される中空状の肩部を一体に有し、この肩部の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転動体列とを備え、前記ハブ輪と外側継手部材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、前記ハブ輪の内周に雌ねじが形成され、この雌ねじに固定ボルトを螺合させ、前記外側継手部材の肩部の内端面に当該固定ボルトの頭部が当接されて前記ハブ輪と外側継手部材とが突合せ状態になるまで緊締されると共に、前記複列の転動体列のうちインナー側の転動体列のピッチ円直径がアウター側の転動体列のピッチ円直径よりも大径に設定され、インナー側の転動体列の転動体個数がアウター側の転動体列の転動体個数よりも多く設定されている。
【００１１】
このように、ハブ輪と外側継手部材とがトルク伝達可能に結合された第４世代構造の車輪用軸受装置において、ハブ輪の内周に雌ねじが形成され、この雌ねじに固定ボルトを螺合させ、外側継手部材の肩部の内端面に当該固定ボルトの頭部が当接されてハブ輪と外側継手部材とが突合せ状態になるまで緊締されると共に、複列の転動体列のうちインナー側の転動体列のピッチ円直径がアウター側の転動体列のピッチ円直径よりも大径に設定され、インナー側の転動体列の転動体個数がアウター側の転動体列の転動体個数よりも多く設定されているので、装置の軽量・コンパクト化はもとより軸受剛性の増大と軸受の長寿命化を図ることができると共に、外側継手部材の内径部を切削加工で軸方向に長い中空ステム形状にする必要もなく、ハブ輪と外側継手部材の簡易な締結手段により低コストな第４世代構造の車輪用軸受装置を提供することができる。
【００１２】
好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記ハブ輪の外周面の形状に対応させて前記ハブ輪のアウター側の端部内周に鍛造加工によってすり鉢状の凹部が形成され、当該ハブ輪のアウター側の端部が略均一な肉厚に形成されていれば、ハブ輪の素材重量の削減と切削加工の工数を削減することができ、一層の軽量化と低コスト化を図ることができる。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明のように、前記固定ボルトの端部を塑性変形させ、前記ハブ輪に食い込ませて形成した加締部により前記ハブ輪に前記固定ボルトが固着されていれば、運転中に振動等によって固定ボルトが弛むのを長期間に亘って防止することができる。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明のように、前記複列の転動体がボールで構成され、これらのボールの外径寸法が同一に設定されていれば、組立工程における誤組みの問題を解消できて品質の信頼性が向上する。
【発明の効果】
【００１５】
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および等速自在継手がユニット化された車輪用軸受装置であって、外周に懸架装置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セレーションを介して外嵌される中空状の肩部を一体に有し、この肩部の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転動体列とを備え、前記ハブ輪と外側継手部材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、前記ハブ輪の内周に雌ねじが形成され、この雌ねじに固定ボルトを螺合させ、前記外側継手部材の肩部の内端面に当該固定ボルトの頭部が当接されて前記ハブ輪と外側継手部材とが突合せ状態になるまで緊締されると共に、前記複列の転動体列のうちインナー側の転動体列のピッチ円直径がアウター側の転動体列のピッチ円直径よりも大径に設定され、インナー側の転動体列の転動体個数がアウター側の転動体列の転動体個数よりも多く設定されているので、装置の軽量・コンパクト化はもとより軸受剛性の増大と軸受の長寿命化を図ることができると共に、外側継手部材の内径部を切削加工で軸方向に長い中空ステム形状にする必要もなく、ハブ輪と外側継手部材の簡易な締結手段により低コストな第４世代構造の車輪用軸受装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
ハブ輪と複列の転がり軸受および等速自在継手がユニット化された車輪用軸受装置であって、外周に懸架装置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セレーションを介して外嵌される中空状の肩部を一体に有し、この肩部の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列とを備え、前記ハブ輪と外側継手部材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、前記ハブ輪の外周面の形状に対応させて前記ハブ輪のアウター側の端部内周に鍛造加工によってすり鉢状の凹部が形成され、当該ハブ輪のアウター側の端部が略均一な肉厚に形成されると共に、前記ハブ輪の内周に雌ねじが形成され、この雌ねじに固定ボルトを螺合させ、前記外側継手部材の肩部の内端面に当該固定ボルトの頭部が当接されて前記ハブ輪と外側継手部材とが突合せ状態になるまで緊締されると共に、前記複列のボール列のうちインナー側のボール列のピッチ円直径がアウター側のボール列のピッチ円直径よりも大径に設定され、インナー側のボール列のボール個数がアウター側のボール列のボール個数よりも多く設定されている。
【実施例】
【００１７】
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である。
この車輪用軸受装置は、ハブ輪１と複列の転がり軸受２および等速自在継手３をユニット化して構成され、第４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４と内方部材５、および両部材間に収容された複列の転動体（ボール）６、６とを備えている。
【００１８】
外方部材４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、懸架装置を構成するナックル（図示せず）に取り付けられるための車体取付フランジ４ｃを一体に有し、内周に複列の外側転走面４ａ、４ｂが形成されている。そして、これら複列の外側転走面４ａ、４ｂが高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。
【００１９】
内方部材５は、ハブ輪１と、このハブ輪１に内嵌された後述する外側継手部材１０とを備えている。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７を一体に有し、外周に外側転走面４ａに対向する一方（アウター側）の内側転走面１ａと、この内側転走面１ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部１ｂが形成されている。車輪取付フランジ７の周方向等配には車輪を固定するホイールボルト（図示せず）が締結される雌ねじ２４が形成されている。ハブ輪１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１ａをはじめ、車輪取付フランジ７の基部から小径段部１ｂ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。
【００２０】
ここで、ハブ輪１の内周には雌ねじ８が形成されている。また、小径段部１ｂの外周にはセレーション（またはスプライン）９が形成されている。このセレーション９の外表面は高周波焼入れによって所定の硬化処理が施されている。
【００２１】
等速自在継手３は、外側継手部材１０と、継手内輪１１と、ケージ１２およびトルク伝達ボール１３からなる。外側継手部材１０は、カップ状のマウス部１４と、このマウス部１４から小径に形成された円筒状の肩部１５が一体に形成されている。そして、肩部１５の外周には、前記外方部材４の外側転走面４ｂに対向する他方（インナー側）の内側転走面１０ａが形成されると共に、内周には、前記ハブ輪１のセレーション９に係合するセレーション（またはスプライン）１６が形成されている。
【００２２】
外側継手部材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、肩部１５の外周から内側転走面１０ａをはじめ端部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。さらに、セレーション１６の外表面には高周波焼入れによって所定の硬化処理が施されている。
【００２３】
外方部材４と内方部材５のそれぞれの転走面４ａ、１ａと４ｂ、１０ａ間に複列の転動体６、６が収容され、保持器１７、１８によりこれら複列の転動体６、６が転動自在にそれぞれ保持されている。本実施形態では、インナー側の転動体６列のピッチ円直径ＰＣＤｉがアウター側の転動体６列のピッチ円直径ＰＣＤｏよりも大径に設定されている。すなわち、複列の転動体６、６列のピッチ円直径ＰＣＤｏ、ＰＣＤｉの違いに伴い、内方部材５において、外側継手部材１０における内側転走面１０ａの溝底径はハブ輪１における内側転走面１ａ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、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。したがって、複列の転動体６、６列のサイズは同じであるが、軸受スペースを有効に活用してピッチ円直径ＰＣＤｏ、ＰＣＤｉを異ならすことができ、インナー側の転動体６列の個数をアウター側の転動体６列の個数よりも多く収容することができる。したがって、装置の軽量・コンパクト化を図り、組立工程における誤組みの問題が解消できて品質の信頼性が向上すると共に、軸受剛性の増大と軸受の長寿命化を図ることができる。
【００２４】
また、外方部材４と内方部材５との間に形成される環状空間の開口部にはシール１９、２０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。なお、ここでは、複列の転がり軸受２として転動体６にボールを用いた複列アンギュラ玉軸受を例示したが、これに限らず、例えば、転動体に円すいころを用いた複列円すいころ軸受であっても良い。
【００２５】
ハブ輪１と外側継手部材１０は、ハブ輪１の小径段部１ｂに外側継手部材１０の肩部１５がセレーション９、１６を介して嵌合され、小径段部１ｂの端面に外側継手部材１０の肩部１５が衝合された状態でトルク伝達可能に連結されると共に、固定ボルト２１によって軸方向に一体化されている。すなわち、肩部１５の内端面に固定ボルト２１の頭部２１ａが当接され、ハブ輪１の雌ねじ８に固定ボルト２１の雄ねじ２１ｂが所定の締付トルクでもって緊締されている。これにより、簡単な構成で所定の軸受予圧を付与することができる。
【００２６】
さらに、本実施形態では、ハブ輪１と外側継手部材１０の締結後、固定ボルト２１の雄ねじ２１ｂの端部を塑性変形させ、ハブ輪１の雌ねじ８に食い込ませて形成した加締部２２によりハブ輪１に固定ボルト２１が固着されている。これにより、運転中に振動等によって固定ボルト２１が弛むのを長期間に亘って防止することができる。なお、これ以外にも、図示はしないが固定ボルト２１の雄ねじ２１ｂの端部とハブ輪１とを溶接して弛み止めをしても良い。
【００２７】
本発明では、軽量・コンパクト化と言った第４世代構造の特徴を損なわず、このようなハブ輪１と外側継手部材１０とを一体に結合する手段を採用したので、外側継手部材１０の中空部の軸長を短くすることができると共に、ハブ輪１のアウター側端部の余肉を可能な限り削減することができる。すなわち、ハブ輪１の外周面の形状に対応させてアウター側の端部内周に鍛造加工によってすり鉢状の凹部２３が形成されて略均一な肉厚に形成することができる。したがって、外側継手部材１０およびハブ輪１の素材重量の削減と切削加工の工数を削減することができ、一層の軽量化と低コスト化を図ることができる。
【００２８】
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】
【００２９】
本発明に係る車輪用軸受装置は、ハブ輪と等速自在継手と複列の転がり軸受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】
【００３０】
【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】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】
【００３１】
１・・・・・・・・・・・・ハブ輪
１ａ、１０ａ・・・・・・・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・・・・・・・・・・・・外方部材
４ａ、４ｂ・・・・・・・・外側転走面
４ｃ・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
５・・・・・・・・・・・・内方部材
６・・・・・・・・・・・・転動体
７・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
８・・・・・・・・・・・・雌ねじ
９、１６・・・・・・・・・セレーション
１０・・・・・・・・・・・外側継手部材
１１・・・・・・・・・・・継手内輪
１２・・・・・・・・・・・ケージ
１３・・・・・・・・・・・トルク伝達ボール
１４・・・・・・・・・・・マウス部
１５・・・・・・・・・・・肩部
１７、１８・・・・・・・・保持器
１９、２０・・・・・・・・シール
２１・・・・・・・・・・・固定ボルト
２１ａ・・・・・・・・・・頭部
２１ｂ・・・・・・・・・・雄ねじ
２２・・・・・・・・・・・加締部
２３・・・・・・・・・・・凹部
２４・・・・・・・・・・・ボルト締結用の雌ねじ
５１・・・・・・・・・・・ハブ輪
５１ａ、６３ａ・・・・・・内側転走面
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・・・・・・・・・・・凹凸部
５６・・・・・・・・・・・ハブボルト
５７・・・・・・・・・・・外方部材
５７ａ・・・・・・・・・・外側転走面
５７ｂ・・・・・・・・・・車体取付フランジ
５８・・・・・・・・・・・内方部材
５９・・・・・・・・・・・ボール
６０・・・・・・・・・・・保持器
６１、６２・・・・・・・・シール
６３・・・・・・・・・・・外側継手部材
６４・・・・・・・・・・・継手内輪
６５・・・・・・・・・・・ケージ
６６・・・・・・・・・・・トルク伝達ボール
６７・・・・・・・・・・・マウス部
６８・・・・・・・・・・・肩部
６９・・・・・・・・・・・ステム部
６９ａ・・・・・・・・・・インロウ部
６９ｂ・・・・・・・・・・嵌合部
ＰＣＤｉ・・・・・・・・・インナー側の転動体列のピッチ円直径
ＰＣＤｏ・・・・・・・・・アウター側の転動体列のピッチ円直径
【図１】
2008128451.tif 000003
【図２】
2008128451.tif 000004