(57)【要約】【課題】軽量化を図るために軽合金製ナックルを採用しても軸受クリープおよびスティックスリップ音の発生がない車輪用軸受装置を提供する。【解決手段】一端部に車輪取付フランジ４と、この車輪取付フランジ４から軸方向に延びる小径段部を形成したハブ輪３と、小径段部５に外嵌した複列の転がり軸受１と、軽合金からなるナックル２とを備え、このナックル２に複列の転がり軸受１を内嵌し、ナックル２に対してハブ輪３を回転自在に支承してなる車輪用軸受装置において、外輪７の外周に周方向溝２１を形成すると共に、ナックル２にこの周方向溝２１に連通する環状溝２２と、この環状溝２２に連通する通孔２３とを形成し、これら周方向溝２１と環状溝２２および通孔２３からなる密閉空間に合成樹脂を充填した。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端部に車輪取付フランジを一体に有し、この車輪取付フランジから軸方向に延びる円筒状の小径段部を形成したハブ輪と、このハブ輪の小径段部に外嵌した複列の転がり軸受と、車体に固定された軽合金からなるナックルとを備え、このナックルに前記複列の転がり軸受を内嵌し、当該ナックルに対して前記ハブ輪を回転自在に支承してなる車輪用軸受装置において、
前記複列の転がり軸受の外輪の外周に周方向溝を形成すると共に、前記ナックルにこの周方向溝に連通する環状溝と、この環状溝に連通する通孔とを形成し、これら周方向溝と環状溝および通孔からなる密閉空間に合成樹脂を充填したことを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項２】
前記周方向溝が環状溝である請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項３】
前記周方向溝の幅寸法を前記ナックルに形成した環状溝の幅寸法よりも大きく、かつこの環状溝の幅寸法を前記通孔の直径よりも大きくした請求項２に記載の車輪用軸受装置。
【請求項４】
前記周方向溝が螺旋溝である請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項５】
前記周方向溝の中心が、前記複列の転がり軸受の軸心に対して所定量だけ偏心している請求項１乃至４いずれかに記載の車輪用軸受装置。
【請求項６】
前記密閉空間内に熱可塑性合成樹脂を射出成形により充填した請求項１乃至５いずれかに記載の車輪用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輪用軸受装置、詳しくは、自動車等の車両の車輪用軸受装置、特に駆動輪側の車輪用軸受装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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の動力伝達と車輪からの径方向および軸方向変位やモーメント変位に対応する必要があるため、例えば、図４に示すように、ドライブシャフト１００の一端を摺動型等速自在継手１０１を介してディファレンシャル１０２に連結し、他端を固定型等速自在継手１０３を含む車輪用軸受装置１０４を介して駆動輪ホイール１０５に連結している。
【０００３】
前述のドライブシャフト１００の他端と駆動輪ホイール１０５とを連結する車輪用軸受装置１０４は、図５に示すように、ブレーキロータと共に駆動輪ホイール１０５に連結されるハブ輪１０６、そのハブ輪１０６を回転自在に支持し、一対の内輪１０９および外輪１１０を有する車輪用軸受１０７、この車輪用軸受１０７を車体に支持するナックル１０８、およびハブ輪１０６と連結されてドライブシャフト１００の動力をこのハブ輪１０６に伝達する等速自在継手１０３を主要部として構成されている。しかし、係る先行技術は、文献公知発明に係るものでないため、記載すべき先行技術文献情報はない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来の車輪用軸受装置１０４を構成する部品、特にナックル１０８には、線膨張係数が車輪用軸受１０７と同一の可鍛鋳鉄等の鉄系金属が採用されてきたが、近年、装置の軽量化を狙ってアルミ合金等の軽合金製を採用する傾向がある。しかしながら、ナックル１０８をこうした軽合金で形成した場合、ナックル１０８と外輪１１０の線膨張係数の違いにより、例えば、走行時の温度上昇によってナックル１０８と外輪１１０との嵌合シメシロが少なくなったり、あるいは解放されると恐れがあった。その結果、組立時の軸受予圧が維持できなくなる、所謂予圧抜けといった不具合が発生した。
【０００５】
さらに、外輪１１０がクリープを起こし、焼付いたり、短寿命を誘発する恐れがあった。ここで、クリープとは、嵌合シメシロ不足や嵌合面の加工精度不良等により軸受が周方向に微動し、嵌合面が鏡面化し、場合によっては、かじりを伴い焼付きや溶着する現象をいう。
【０００６】
また、旋回走行時に、ナックル１０８に対して車輪用軸受１０７が軸方向へ移動することもあり、ナックル１０８と外輪１１０の嵌合面間で急激なスリップによりスティックスリップ音が発生する恐れもあった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、軽量化を図るために軽合金製ナックルを採用しても軸受クリープおよびスティックスリップ音の発生がない車輪用軸受装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
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、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、この車輪取付フランジから軸方向に延びる円筒状の小径段部を形成したハブ輪と、このハブ輪の小径段部に外嵌した複列の転がり軸受と、車体に固定された軽合金からなるナックルとを備え、このナックルに前記複列の転がり軸受を内嵌し、当該ナックルに対して前記ハブ輪を回転自在に支承してなる車輪用軸受装置において、前記複列の転がり軸受の外輪の外周に周方向溝を形成すると共に、前記ナックルにこの周方向溝に連通する環状溝と、この環状溝に連通する通孔とを形成し、これら周方向溝と環状溝および通孔からなる密閉空間に合成樹脂を充填した構成を採用した。
【０００９】
このように、複列の転がり軸受の外輪の外周に周方向溝を形成すると共に、ナックルにこの周方向溝に連通する環状溝と、この環状溝に連通する通孔とを形成し、これら周方向溝と環状溝および通孔からなる密閉空間に合成樹脂を充填したので、少なくとも周方向溝と環状溝からなる密閉空間内の合成樹脂が樹脂リングを構成する。合成樹脂は軽合金よりも線膨張係数が大きいため、温度上昇によってナックルが膨張しても、逆にこの樹脂リングがそれ以上に膨張することになる。したがって、温度上昇によって、ナックルと複列の転がり軸受との嵌合シメシロは大きくなり、組立時の軸受予圧が維持できるだけでなく、軸受の密閉空間内に充填された合成樹脂のせん断力と相俟って複列の転がり軸受のクリープを防止すると共に、複列の転がり軸受の軸方向の移動によるスティックスリップ音の発生を防止することができる。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明のように、前記周方向溝が環状溝であれば、全周に亙って合成樹脂のせん断力が働き、複列の転がり軸受の軸方向の移動を強固に防止することができる。
【００１１】
好ましくは、請求項３に記載の発明のように、前記周方向溝の幅寸法を前記ナックルに形成した環状溝の幅寸法よりも大きく、かつこの環状溝の幅寸法を前記通孔の直径よりも大きくすれば、周方向溝に対して環状溝および通孔の形成位置が左右に少々ずれても周方向溝と環状溝および通孔による密閉空間を形成することができる。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明のように、前記周方向溝が螺旋溝であれば、この螺旋溝に充填された合成樹脂が複列の転がり軸受の幅全域に亙って樹脂リングを構成することになり、合成樹脂は軽合金よりも線膨張係数が大きいため、温度上昇によってナックルが膨張しても、逆に樹脂リングがそれ以上に膨張する。したがって、ナックルと複列の転がり軸受との嵌合シメシロは大きくなり、クリープの発生を防止することができる。
【００１３】
さらに、ナックルに形成する通孔および環状溝は、別段この螺旋溝の位置に拘らずどの位置に設けても、ナックルの環状溝と複列の転がり軸受の螺旋溝とが交差することになり、通孔と環状溝および螺旋溝による密閉空間を構成することができる。したがって、ナックルの通孔や環状溝の加工が簡便になり量産性が格段に向上する。
【００１４】
好ましくは、請求項５に記載の発明のように、前記周方向溝の中心が、前記複列の転がり軸受の軸心に対して所定量だけ偏心していれば、この偏心溝内に充填された合成樹脂は偏心リングを構成することになる。したがって、複列の転がり軸受が周方向に微小でも移動しようとしても、この偏心リングと偏心溝とが強固な楔構造を形成して移動することはない。
【００１５】
好ましくは、請求項６に記載の発明のように、前記密閉空間内に熱可塑性合成樹脂を射出成形により充填すれば、軸受組立後にクリープ防止手段を構成することができため、組立性が向上し、ガタ等の組立誤差を防止することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
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の実施形態を示す部分断面図、図２はその車輪用軸受装置を構成する車輪用軸受の断面図である。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トボード側（図面左側）、中央寄り側をインボード側（図面右側）という。
【００１７】
図１に示す車輪用軸受装置は、車輪用軸受１と、この車輪用軸受１をナックル２に対して回転自在に支承するハブ輪３とを主たる構成としている。ハブ輪３には、アウトボード側の端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ４と、この車輪取付フランジ４から軸方向に延びる円筒状の小径段部５を形成している。車輪取付フランジ４には車輪を締結するハブボルト４ａを周方向等配に植設している。また、小径段部５の外周面には後述する車輪用軸受１を圧入している。さらに、ハブ輪３の内周面にはセレーション（またはスプライン）６を形成している。
【００１８】
車輪用軸受１は、外輪７と一対の内輪８、８と複列の転動体９、９とを備え、外輪７の内周面には複列の外側転走面７ａ、７ａを一体に形成している。内輪８の外周面には、外側転走面７ａ、７ａに対向する内側転走面８ａを形成している。複列の転動体９、９をこれら転走面７ａ、８ａ間にそれぞれ収容し、保持器１０、１０で転動自在に保持している。車輪用軸受１の端部にはシール１１、１１を装着し、軸受内部に封入した潤滑グリースの漏洩と、外部からの雨水やダスト等の侵入を防止している。ここでは、車輪用軸受１は転動体９、９をボールとした複列アンギュラ玉軸受を例示したが、これに限らず転動体に円すいころを使用した複列円すいころ軸受であっても良い。
【００１９】
ハブ輪３に圧入された車輪用軸受１は、等速自在継手（図示せず）を構成する外側継手部材１２の肩部１３とハブ輪３とで挟持された状態で固定している。外側継手部材１２は、肩部１３から軸方向に延びる軸部１４を一体に形成している。この軸部１４の外周面には、ハブ輪３のセレーション６に噛合するセレーション（またはスプライン）１５とねじ部１６を形成し、エンジンからのトルクを図示しないドライブシャフトおよび等速自在継手、そしてこのセレーション６、１５を介してハブ輪３に伝達している。また、軸部１４の端部に形成したねじ部１６に固定ナット１７を所定の締付トルクで締結することにより、所望の軸受予圧を得ることができるように設定している。すなわち、車輪用軸受１は、ナックル２に対しては、完全強タイトな締り嵌めに設定すると共に、ハブ輪３に対しては、軸受クリープを防止し、かつ所望の予圧量になるように、所定のシメシロで圧入している。
【００２０】
ナックル２は、アルミ合金等の軽合金で形成している。これにより、従来の鋳鉄等に比べ、剛性不足を補うため肉厚に設計したとしてもその重量は半減する。さらに、車輪用軸受１をナックル２に対して完全強タイトな締り嵌めに嵌合することにより、ナックル２と車輪用軸受１の線膨張係数の違いにより、例えば、走行時の温度上昇によってナックル２と車輪用軸受１との嵌合シメシロが少なくなったり、あるいは解放されて組立時の軸受予圧が維持できなくなるといった不具合発生を防止することができ、安定して長寿命を発揮することができる。一方、従来課題であった軸受クリープに対しては、以下に説明する手段で解消することができる。
【００２１】
ナックル２の内周一端部には鍔１８を形成している。また、他端部には止め輪溝１９を形成し、車輪用軸受１を鍔１８に当接させた状態で止め輪２０を装着し、この車輪用軸受１を位置決め固定している。図２に示すように、車輪用軸受１において、外輪７の外周には環状の偏心溝２１を幅方向略中央に形成している。ここで、偏心溝とは、車輪用軸受１の軸心に対して、環状溝の軸心を所定量偏心させて形成した溝を言う。また、ナックル２の内周面には、この偏心溝２１に対応する位置に環状溝２２を形成すると共に、この環状溝２２に連通する通孔２３を穿設している。
【００２２】
車輪用軸受１をナックル２に固定した後、ナックル２に穿設した通孔２３から溶融したＰＡ（ポリアミド）６６等の熱可塑性の合成樹脂を注入し、ナックル２の内周面に形成した環状溝２２および車輪用軸受１の外輪７に形成した偏心溝２１にそれぞれ射出成形により充填している。
【００２３】
本実施形態では、偏心溝２１と環状溝２２で形成される密閉空間内の合成樹脂が樹脂リングを構成する。合成樹脂は軽合金よりも線膨張係数が大きいため、温度上昇によってナックル２が膨張しても、逆にこの樹脂リングがそれ以上に膨張することになる。したがって、温度上昇によって、ナックル２と複列の転がり軸受１との嵌合シメシロは大きくなり、密閉空間内に充填された合成樹脂のせん断力と相俟って車輪用軸受１のクリープを防止すると共に、車輪用軸受１の軸方向の移動によるスティックスリップ音の発生を防止することができる。
【００２４】
さらに、本実施形態では、外輪７の外周に環状の偏心溝、すなわち、車輪用軸受１の軸心に対して所定量偏心した環状溝を形成しているため、この偏心溝２１内に充填された合成樹脂は偏心リングを構成することになる。したがって、車輪用軸受１が周方向に微小に移動しようとしても、この偏心リングと偏心溝２１とが強固な楔構造を形成して移動することはない。
【００２５】
偏心溝２１の幅寸法Ｗ０は、ナックル２に形成した環状溝２２の幅寸法Ｗ１および通孔２３の直径φｄよりも大きく形成している（Ｗ０＞Ｗ１＞φｄ）。したがって、偏心溝２１に対して環状溝２２および通孔２３の形成位置が左右に少々ずれても前述した偏心溝２１、環状溝２２、および通孔２３による密閉空間を形成することができる。
【００２６】
なお、本実施形態では、車輪用軸受１において、外輪７の外周に偏心溝２１を形成したものを例示したが、偏心溝２１に限らず単なる環状溝であっても、樹脂リングの熱膨張によって嵌合シメシロ不足を補い、そのせん断力と相俟って所望の耐クリープ力を有すると共に、車輪用軸受１の軸方向の移動を防止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。
【００２７】
図３は、本発明に係る車輪用軸受の第２の実施形態を示し、（ａ）は断面図で、（ｂ）は平面図である。この第２の実施形態は前述した第１の実施形態と溝形状が異なるのみで、その他同一部品同一部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００２８】
車輪用軸受２４は、外輪２５と一対の内輪８、８と複列の転動体９、９とを備えている。外輪２５の外周には一本の螺旋溝２６を形成している。言うなれば、この螺旋溝２６に充填された合成樹脂が外輪２５の幅全域に亙って樹脂リングを構成することになる。合成樹脂はアルミ合金等の軽合金よりも線膨張係数が大きいため、温度上昇によってナックル２が膨張しても、逆に樹脂リングがそれ以上に膨張する。したがって、ナックル２と車輪用軸受２４との嵌合シメシロは大きくなり、クリープの発生を防止することができる。なお、螺旋溝２６が前述したような偏心溝であれば、その楔効果によってさらに耐クリープ力を増大させることができる。
【００２９】
また、本実施形態では、外輪２５に螺旋溝２６を形成したため、ナックル２に形成する通孔２３および環状溝２２は、別段この螺旋溝２６の位置に拘らずどの位置に設けても、ナックル２の環状溝２２と外輪２５の螺旋溝２６とが交差することになり、通孔２３と環状溝２２および螺旋溝２６による密閉空間を構成することができる。したがって、この交差部および螺旋状樹脂リングのせん断力によって耐クリープ力が増大すると共に、車輪用軸受２４の軸方向への移動も防止することができ、スティックスリップ音を防止することができる。さらに、ナックル２の通孔２３等の加工が簡便になり量産性が格段に向上する。
【００３０】
さらに、本実施形態では、外輪２５の幅面から全面に螺旋溝２６を形成したため、通孔２３と環状溝２２および螺旋溝２６によって形成される密閉空間に溶融樹脂を注入しても内部の空気が外輪２５の螺旋溝２６から幅面を介して外部に排出される。したがって、溶融樹脂の充填によって内部圧力が異常に上昇して不充足や空孔等を発生するようなことはなく、密閉空間内を完全に溶融樹脂で効率良く充填することができ、安定したクリープ防止手段を提供することができる。
【００３１】
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。
【００３２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係る車輪用軸受装置は、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、この車輪取付フランジから軸方向に延びる円筒状の小径段部を形成したハブ輪と、このハブ輪の小径段部に外嵌した複列の転がり軸受と、車体に固定された軽合金からなるナックルとを備え、このナックルに前記複列の転がり軸受を内嵌し、当該ナックルに対して前記ハブ輪を回転自在に支承してなる車輪用軸受装置において、前記複列の転がり軸受の外輪の外周に周方向溝を形成すると共に、前記ナックルにこの周方向溝に連通する環状溝と、この環状溝に連通する通孔とを形成し、これら周方向溝と環状溝および通孔からなる密閉空間に合成樹脂を充填したので、少なくとも周方向溝と環状溝からなる密閉空間内の合成樹脂が樹脂リングを構成し、温度上昇によってナックルが膨張しても、逆にこの樹脂リングがそれ以上に膨張することになる。したがって、温度上昇によって、ナックルと複列の転がり軸受との嵌合シメシロは大きくなり、組立時の軸受予圧が維持できるだけでなく、軸受密閉空間内に充填された合成樹脂のせん断力と相俟って複列の転がり軸受のクリープを防止すると共に、複列の転がり軸受の軸方向の移動によるスティックスリップ音の発生を防止することができる。
【００３３】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す部分断面図である。
【図２】同上、車輪用軸受を示す断面図である。
【図３】（ａ）は、本発明に係る車輪用軸受の第２の実施形態を示す断面図である。
（ｂ）は、同上平面図である。
【図４】従来の車輪用軸受装置を組み込んだ動力伝達装置を示す部分断面図である。
【図５】従来の車輪用軸受装置を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１、２４・・・・・・車輪用軸受
２・・・・・・・・・ナックル
３・・・・・・・・・ハブ輪
４・・・・・・・・・車輪取付フランジ
４ａ・・・・・・・・ハブボルト
５・・・・・・・・・小径段部
６、１５・・・・・・セレーション
７、２５・・・・・・外輪
７ａ・・・・・・・・外側転走面
８・・・・・・・・・内輪
８ａ・・・・・・・・内側転走面
９・・・・・・・・・転動体
１０・・・・・・・・保持器
１１・・・・・・・・シール
１２・・・・・・・・外側継手部材
１３・・・・・・・・肩部
１４・・・・・・・・軸部
１６・・・・・・・・ねじ部
１７・・・・・・・・固定ナット
１８・・・・・・・・鍔
１９・・・・・・・・止め輪溝
２０・・・・・・・・止め輪
２１・・・・・・・・偏心溝
２２・・・・・・・・環状溝
２３・・・・・・・・通孔
２６・・・・・・・・螺旋溝
１００・・・・・・・ドライブシャフト
１０１・・・・・・・摺動型等速自在継手
１０２・・・・・・・ディファレンシャル
１０３・・・・・・・固定型等速自在継手
１０４・・・・・・・車輪用軸受装置
１０５・・・・・・・駆動輪ホイール
１０６・・・・・・・ハブ輪
１０７・・・・・・・車輪用軸受
１０８・・・・・・・ナックル
１０９・・・・・・・内輪
１１０・・・・・・・外輪
Ｗ０・・・・・・・・偏心溝の幅寸法
Ｗ１・・・・・・・・環状溝の幅寸法
φｄ・・・・・・・・通孔の直径
【図１】
2004211820.tif 000003
【図２】
2004211820.tif 000004
【図３】
2004211820.tif 000005
【図４】
2004211820.tif 000006
【図５】
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