(57)【要約】【課題】軽量・コンパクト化を達成すると共に、大きなモーメント荷重が装置に作用しても塑性結合部が充分な強度を有し、かつステム部の強度アップが図れ、耐久性のある駆動車輪用軸受装置を提供する。【解決手段】複列の転がり軸受２の一方の内側転走面１ａをハブ輪１の外周に、他方の内側転走面１４ａを外側継手部材１４の外周に形成し、ハブ輪１にステム部１７を内嵌すると共に、ハブ輪１の内径に硬化させた凹凸部５を形成し、ステム部１７の嵌合部１７ｂを拡径させてこれに食い込ませることにより、ハブ輪１と外側継手部材１４とを一体に塑性結合した駆動車輪用軸受装置において、凹凸部５を周方向溝と軸方向溝を略直交させた交叉溝で構成し、この交叉溝の凸部の先端角度を略９０度に、かつ周方向溝の少なくとも第一列目の凸部を食込ませた時の応力集中を緩和する形状に形成した。【選択図】　　　図１
2004076872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に車輪取付フランジを一体に有する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駆動車輪用軸受装置であって、別体の内輪を前記ハブ輪の円筒部に圧入し、このハブ輪に前記等速自在継手の外側継手部材に形成したステム部を内嵌すると共に、前記ハブ輪の内径に硬化させた凹凸部を形成し、前記ステム部に形成した嵌合部を拡径させて前記凹凸部に食込ませることにより、前記ハブ輪と外側継手部材とを一体に塑性結合した駆動車輪用軸受装置において、前記凹凸部を周方向溝と軸方向溝を略直交させた交叉溝で構成し、この交叉溝の凸部の先端角度を略９０度に形成すると共に、前記周方向溝の少なくとも第一列目の凸部を、前記嵌合部を前記凹凸部に食込ませた時の応力集中を緩和する形状に形成したことを特徴とする駆動車輪用軸受装置。
【請求項２】
一端に車輪取付フランジを一体に有する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駆動車輪用軸受装置であって、前記複列の転がり軸受の一方の内側転走面を前記ハブ輪の外周に、他方の内側転走面を前記等速自在継手の外側継手部材の外周にそれぞれ形成し、前記ハブ輪に前記外側継手部材に形成したステム部を内嵌すると共に、前記ハブ輪の内径に硬化させた凹凸部を形成し、前記ステム部に形成した嵌合部を拡径させて前記凹凸部に食い込ませることにより、前記ハブ輪と外側継手部材とを一体に塑性結合した駆動車輪用軸受装置において、
前記凹凸部を周方向溝と軸方向溝を略直交させた交叉溝で構成し、この交叉溝の凸部の先端角度を略９０度に形成すると共に、前記周方向溝の少なくとも第一列目の凸部を、前記嵌合部を前記凹凸部に食込ませた時の応力集中を緩和する形状に形成したことを特徴とする駆動車輪用軸受装置。
【請求項３】
一端に車輪取付フランジを一体に有する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駆動車輪用軸受装置であって、別体の内輪を前記ハブ輪の円筒部に圧入し、この内輪の内径に硬化させた凹凸部を形成すると共に、この凹凸部に前記ハブ輪の円筒部を拡径させて食込ませることにより、前記ハブ輪と内輪とを一体に塑性結合した駆動車輪用軸受装置において、前記凹凸部を周方向溝と軸方向溝を略直交させた交叉溝で構成し、この交叉溝の凸部の先端角度を略９０度に形成すると共に、前記周方向溝の少なくとも第一列目の凸部を、前記嵌合部を前記凹凸部に食込ませた時の応力集中を緩和する形状に形成したことを特徴とする駆動車輪用軸受装置。
【請求項４】
前記ハブ輪に前記外側継手部材のステム部をセレーションを介して内嵌すると共に、これらセレーションのアウトボード側に係止溝をそれぞれ形成し、これら係止溝に有端のクリップを係合させて前記ハブ輪と外側継手部材を着脱自在に軸方向に結合した請求項３に記載の駆動車輪用軸受装置。
【請求項５】
前記周方向溝の第一列目の凸部を、他の周方向溝の凸部よりも僅かに低く形成すると共に、その先端部の軸方向にフラット面を形成した請求項１乃至４いずれかに記載の駆動車輪用軸受装置。
【請求項６】
前記凹凸部を、旋削により形成した独立した複数の環状溝とブローチ加工により形成した複数の軸方向溝とを略直交させた交叉溝で構成すると共に、この交叉溝の凸部最内径を、前記軸方向溝によって設定した請求項１乃至５いずれかに記載の駆動車輪用軸受装置。
【請求項７】
前記交叉溝の凸部先端形状を略四角錐に形成した請求項６に記載の駆動車輪用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等、車両の駆動車輪を支持する駆動車輪用軸受装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車の懸架装置に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置は、燃費向上のための軽量化が進んでいる。特に、ＦＲ車の後輪、ＦＦ車の前輪、あるいは４ＷＤ車の全輪といった自動車の駆動車輪用軸受装置においては、さらに操縦安定性のため、剛性アップを図るユニット化が急速に進んでいる。
【０００３】
従来の駆動車輪用軸受装置は、図１５に示すように、ハブ輪５０と複列の転がり軸受６０と等速自在継手７０とをユニット化して構成している。複列の内側転走面のうち、一方の内側転走面５１をハブ輪５０の外周に形成し、他方の内側転走面７２を等速自在継手７０の外側継手部材７１の外周にそれぞれ形成している。ハブ輪５０は、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５３を一体に有し、この車輪取付フランジ５３の円周等配位置には車輪を固定するためのハブボルト５４を植設している。車輪取付フランジ寄りの外周に前記内側転走面５１を形成している。
【０００４】
等速自在継手７０は外側継手部材７１と、図示しない継手内輪、ケージ、およびトルク伝達ボールとからなる。外側継手部材７１はカップ状のマウス部７３と、このマウス部７３の底部をなす肩部７４と、この肩部７４から軸方向に延びるステム部７５を有し、マウス部７３の内周には軸方向に延びる曲線状のトラック溝７６を形成すると共に、肩部７４の外周に前記内側転走面７２を形成している。この肩部７４にハブ輪５０の円筒部５２の端面を突合せた状態で、ステム部７５をハブ輪５０の円筒部５２に内嵌している。このようにハブ輪５０と外側継手部材７１との軸方向の位置決めをすることにより、内側転走面５１、７２の溝ピッチを規定し、軸受内部すきまを設定している。また、ステム部７５は、マウス部７３と連通した貫通孔７７を設けることにより中空としている。このため、マウス部７３に充填した潤滑グリースの漏洩を防止するため、貫通孔７７のマウス部７３側端部にはエンドプレート７８を装着している。
【０００５】
複列の転がり軸受６０は、外方部材６１と複列の転動体６２を備えている。外方部材６１は外周に車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ６３を一体に有し、内周には複列の外側転走面６４、６４を形成している。これら外側転走面６４、６４と、これに対向するハブ輪５０の内側転走面５１、および外側継手部材７１の内側転走面７２間に、保持器６５、６５によって複列の転動体６２、６２を転動自在に保持している。また、外方部材６１の端部にはシール６６、６７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。
【０００６】
ハブ輪５０の内径には硬化させた凹凸部５５を形成し、ステム部７５の嵌合部７５ｂを拡径することにより、この嵌合部７５ｂを凹凸部５５に食い込ませ、外側継手部材７１とハブ輪５０とを一体に塑性結合している。このような拡径をプレス加工により行う場合、図１６に示すように、ステム部７５をハブ輪５０の円筒部５２に内嵌した後、受け部材８０によりハブ輪５０の車輪取付フランジ５３の側面を支持すると共に、ハブ輪５０の外径部を拘束した状態で、加締治具（ポンチ）８１を貫通孔７７に押し込むことにより拡径させる。この加締治具８１は、ステム部７５の貫通孔７７の内径よりも僅かに大径に形成した大径部８１ａを有している（特願２００１−５０８４６号参照）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
駆動車輪用軸受装置において、車両旋回時、装置に曲げモーメント荷重が負荷された場合、車輪取付フランジ５３側（アウトボード側）の荷重は塑性結合部で受けることになる。この塑性結合部を含む外側継手部材７１のステム部７５が曲げられ、繰返し応力が発生する。こうした回転曲げ外力が作用する条件下で、塑性結合部に充分な強度を確保する必要がある。一方、この塑性結合部に充分な強度がある場合は、ステム部７５に形成した小径段部７５ａと嵌合部７５ｂの繋ぎ部Ａが最弱部となり疲労破損する恐れがある。これは切欠き効果による応力集中が発生するためで、繋ぎ部Ａの強度アップを図る必要があった。
【０００８】
ここで、装置のサイズを変更せずにステム部７５の肉厚を厚くすることによって強度を増大させようとすると、貫通孔７７の径が小さくなってプレス加工に支障を来たすだけでなく、装置の軽量化を阻害することになり強度アップには限界がある。また、ステム部７５の外径を上げて強度を増大させるには、転がり軸受の負荷容量不足等、レイアウト上の制約があり困難な場合が多い。
【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・コンパクト化を達成すると共に、大きなモーメント荷重が装置に作用しても塑性結合部が充分な強度を有し、かつステム部の強度アップが図れ、耐久性のある駆動車輪用軸受装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【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記載の発明は、一端に車輪取付フランジを一体に有する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駆動車輪用軸受装置であって、別体の内輪を前記ハブ輪の円筒部に圧入し、このハブ輪に前記等速自在継手の外側継手部材に形成したステム部を内嵌すると共に、前記ハブ輪の内径に硬化させた凹凸部を形成し、前記ステム部に形成した嵌合部を拡径させて前記凹凸部に食込ませることにより、前記ハブ輪と外側継手部材とを一体に塑性結合した駆動車輪用軸受装置において、前記凹凸部を周方向溝と軸方向溝を略直交させた交叉溝で構成し、この交叉溝の凸部の先端角度を略９０度に形成すると共に、前記周方向溝の少なくとも第一列目の凸部を、前記嵌合部を前記凹凸部に食込ませた時の応力集中を緩和する形状に形成した。
【００１１】
このように、１〜３世代の駆動車輪用軸受装置において、車両旋回時、装置に曲げモーメント荷重が負荷され、塑性結合部を含む外側継手部材のステム部が曲げられ、繰返し応力が発生しても、凹凸部に嵌合部を充分食い込ませることができ、捩り強度と引抜き強度等の動的強度と静的強度を増大させることができると共に、塑性結合部の切欠き効果による応力集中を緩和させて装置の疲労寿命を向上させることができる。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、一端に車輪取付フランジを一体に有する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駆動車輪用軸受装置であって、前記複列の転がり軸受の一方の内側転走面を前記ハブ輪の外周に、他方の内側転走面を前記等速自在継手の外側継手部材の外周にそれぞれ形成し、前記ハブ輪に前記外側継手部材に形成したステム部を内嵌すると共に、前記ハブ輪の内径に硬化させた凹凸部を形成し、前記ステム部に形成した嵌合部を拡径させて前記凹凸部に食い込ませることにより、前記ハブ輪と外側継手部材とを一体に塑性結合した駆動車輪用軸受装置において、前記凹凸部を周方向溝と軸方向溝を略直交させた交叉溝で構成し、この交叉溝の凸部の先端角度を略９０度に形成すると共に、前記周方向溝の少なくとも第一列目の凸部を、前記嵌合部を前記凹凸部に食込ませた時の応力集中を緩和する形状に形成した。
【００１３】
このような４世代の駆動車輪用軸受装置において、さらなる軽量・コンパクト化を達成すると共に、大きなモーメント荷重が装置に作用しても塑性結合部が充分な強度を有し、かつステム部の強度アップが図れ、耐久性のある駆動車輪用軸受装置を提供することができる。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明は、一端に車輪取付フランジを一体に有する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駆動車輪用軸受装置であって、別体の内輪を前記ハブ輪の円筒部に圧入し、この内輪の内径に硬化させた凹凸部を形成すると共に、この凹凸部に前記ハブ輪の円筒部を拡径させて食込ませることにより、前記ハブ輪と内輪とを一体に塑性結合した駆動車輪用軸受装置において、前記凹凸部を周方向溝と軸方向溝を略直交させた交叉溝で構成し、この交叉溝の凸部の先端角度を略９０度に形成すると共に、前記周方向溝の少なくとも第一列目の凸部を、前記嵌合部を前記凹凸部に食込ませた時の応力集中を緩和する形状に形成した。
【００１５】
このように、軸受部の内部すきまを維持した状態でハブ輪とサブユニット化した、所謂セルフリテイン形式の第３世代構造の駆動車輪用軸受装置を提供することができる。また、等速自在継手と着脱が可能となり、大きなモーメント荷重が装置に作用しても塑性結合部が充分な強度を有し、耐久性を向上させることができる。
【００１６】
また、請求項４に記載の発明のように、前記ハブ輪に前記外側継手部材のステム部をセレーションを介して内嵌すると共に、これらセレーションのアウトボード側に係止溝をそれぞれ形成し、これら係止溝に有端のクリップを係合させて前記ハブ輪と外側継手部材を着脱自在に軸方向に結合するようにしたので、ワンタッチでハブ輪と等速自在継手の着脱ができ、組立分解時の作業性を向上することができ、かつ、装置の軽量・コンパクト化を達成することができる。
【００１７】
また、請求項５に記載の発明のように、前記周方向溝の第一列目の凸部を、他の周方向溝の凸部よりも僅かに低く形成すると共に、その先端部の軸方向にフラット面を形成すれば、一列目の凸部はステム部の嵌合部に面で接触し、切欠き効果による応力集中を緩和することができる。
【００１８】
好ましくは、請求項６に記載の発明のように、前記凹凸部を、旋削により形成した独立した複数の環状溝とブローチ加工により形成した複数の軸方向溝とを略直交させた交叉溝で構成すると共に、この交叉溝の凸部最内径を、前記軸方向溝によって設定すれば、ＢＰＤ（ビトウィンピン直径：Ｂｅｔｗｅｅｎ　Ｐｉｎｓ　Ｄｉａｍｅｔｅｒ）測定で溝径を精度良く管理することができ、所望の凸部先端形状を確保することができる。
【００１９】
さらに好ましくは、請求項７に記載の発明のように、前記交叉溝の凸部先端形状を略四角錐に形成すれば、捩りおよび引抜き荷重に対して充分な強度を有し、車両旋回時に過大な曲げモーメント荷重が生じても、充分な耐久性を有する塑性結合部を得ることができる。
【００２０】
【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、本発明に係る駆動車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図である。
【００２１】
この駆動車輪用軸受装置は、ハブ輪１と、複列の転がり軸受２と、等速自在継手３とをユニット化して構成している。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。
【００２２】
ハブ輪１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を一体に有し、円周等配に車輪固定用のハブボルト４ａを植設している。ハブ輪１の内周面には凹凸部５を形成し、熱処理によって表面に５４〜６４ＨＲＣの範囲の硬化層を形成している。熱処理としては、局部加熱ができ、硬化層深さの設定が比較的容易にできる高周波誘導加熱による焼入れが好適である。
【００２３】
なお、凹凸部５は、図２に示すような複数列の溝を略直交させた形状を例示することができる。（ａ）は互いに傾斜した螺旋溝６で、（ｂ）は軸方向溝と独立した環状溝との交叉溝６’でアヤメローレット状を形成することができる。また、凹凸部５の凸部は良好な食い込み性を確保するために、三角形状等の尖塔形状に形成する。
【００２４】
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９、９とからなる。外方部材７は外周に車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ７ａを一体に有し、内周には複列の外側転走面７ｂ、７ｂを形成している。一方、内方部材８は、ハブ輪１と後述する等速自在継手３の外側継手部材１４を指し、外方部材７の外側転走面７ｂ、７ｂに対向するアウトボード側の内側転走面１ａをハブ輪１の外周に、またインボード側の内側転走面１４ａを外側継手部材１４の外周にそれぞれ一体に形成している。複列の転動体９、９をこれら転走面７ｂ、１ａと７ｂ、１４ａ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。複列の転がり軸受２の端部にはシール１１ａ、１１ｂ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。ここで複列の転がり軸受２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。
【００２５】
等速自在継手３は外側継手部材１４と図示しない継手内輪、ケージ、およびトルク伝達ボールとを備えている。外側継手部材１４はカップ状のマウス部１５と、このマウス部１５の底部をなす肩部１６と、この肩部１６から軸方向に延びるステム部１７を有し、マウス部１５の内周には軸方向に延びる曲線状のトラック溝１５ａを形成している。
【００２６】
外側継手部材１４を中空に形成し、この肩部１６の外周には前記した内側転走面１４ａを形成している。また、外側継手部材１４のステム部１７に小径段部１７ａと嵌合部１７ｂを形成している。ハブ輪１に形成したインロウ部１ｂをこの小径段部１７ａに圧入し、インロウ部１ｂの端面１９を外側継手部材１４の肩部１６に突合せる。次にハブ輪１の内径に嵌合したステム部１７の嵌合部１７ｂにマンドレルを挿入・抜脱させる等、適宜な手段で嵌合部１７ｂを拡径してハブ輪１の凹凸部５に食い込ませ、ハブ輪１と外側継手部材１４とを一体に塑性結合させる。これにより、この塑性結合部はトルク伝達手段と、ハブ輪１と外側継手部材１４の結合手段とを併せ持つため、従来のセレーション等のトルク伝達手段をハブ輪１や外側継手部材１４に形成する必要はなく、また、締結ナット等の固定手段も不要となるため、装置の一層の軽量・コンパクト化を実現することができる。
【００２７】
ここで、ハブ輪１の内径に形成した凹凸部５において、図３（ａ）は、前述した交叉溝６’のうち、旋削等で形成した複数の独立した環状溝１２の断面形状を示す。この凸部１２ａの先端角度αを鋭角にすれば、拡径時の食い込み量が増し、ハブ輪１とステム部１７の嵌合部１７ｂの抜け耐力等、静的結合力は強固となる。しかし、一方、車両旋回時に過大な曲げモーメント荷重が生じた時、ハブ輪１と外側継手部材１４との突き合せ部が節となって繰り返し曲げ荷重を受けることになる。こうした繰返し応力が作用した場合、せん断力を受ける凸部１２ａの断面積が減少するため、個々の凸部１２ａの疲労寿命は低下して好ましくない。逆に、凸部１２ａの先端角度を鈍角にすれば、拡径時の食い込む抵抗が増大して食い込み量が減り、静的結合力が低下して好ましくない。
【００２８】
また、図３（ｂ）は、交叉溝６’のうち、ブローチ加工等で形成した複数の軸方向溝１３の断面形状を示す。凸部１３ａの先端角度βを鋭角にすれば、拡径時の食い込み量が増し、ステム部１７からハブ輪１へのトルク伝達能力等、静的結合力が強固になる。しかし、一方、前述した環状溝１２と同様、繰返し応力が作用した場合、せん断力を受ける凸部１３ａの断面積が減少するため、個々の凸部１３ａの疲労寿命は低下して好ましくない。逆に、凸部１３ａの先端角度βを鈍角にすれば、拡径時の食い込む抵抗が増大して食い込み量が減り、静的結合力が低下して好ましくない。
【００２９】
本出願人は、環状溝１２の凸部１２ａの先端角度αと、軸方向溝１３の凸部１３ａの先端角度βをそれぞれ変更したサンプルを製作し、これらの組合せによる捩り強度（動的強度）と引抜き強度（静的強度）の試験を実施した。図４、図５にその試験結果を示す。
【００３０】
これらの試験結果から、捩り強度に関しては、環状溝１２の凸部１２ａの先端角度αは、鈍角（１２０°＞９０°＞６０°）に形成した方が増大し、軸方向溝１３の凸部１３ａの先端角度βは、鋭角（６０°＞９０°＞１２０°）に形成した方が増大することが判った。一方、引抜き強度に関しては、凸部１２ａの先端角度αは、鋭角（６０°＞９０°＞１２０°）に形成した方が増大し、軸方向溝１３の凸部１３ａの先端角度βは、鈍角（１２０°＞９０°＞６０°）に形成した方が増大することが判った。すなわち、これら環状溝１２と軸方向溝１３において、凸部１２ａ、１３ａの先端角度α、βは、捩り強度、引抜き強度で逆の傾向を示し、捩り強度に強い先端角度の組合せにすると引抜き強度が弱くなったり、引き抜き強度に強い先端角度の組合せにすると今度は捩り強度が弱くなったりする。
【００３１】
前述したように、駆動車輪用軸受装置において、このような塑性結合部には捩りと引抜き両方が作用するため、両者の強度バランスを考慮する必要がある。したがって、凸部１２ａ、１３ａの先端角度α、βをそれぞれ略９０°に設定することが最適である。しかし、車両によっては捩り強度を向上させた仕様、あるいは引抜き強度を向上させた仕様が要求される場合もあるため、適宜その角度を９０°±３０°の範囲で変更することが好ましい。
【００３２】
外側継手部材１４は、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．６０ｗｔ％を含む中炭素鋼、あるいは、ＳＣＲ４３０等の肌焼き鋼で形成している。２１は、中空状の外側継手部材１４の内径に装着したエンドプレートで、マウス部１５に封入された潤滑グリースの外部への漏洩と外部からのダスト侵入を防止している。ここで、シール１１ｂが摺接するシールランド部から転走面１４ａ、およびステム部１７の小径段部１７ａに亙って表面に硬化層を形成している。硬化処理として高周波誘導加熱による焼入れが好適である。また、拡径する嵌合部１７ｂは、鍛造後の素材表面硬さ２４ＨＲＣ以下の未焼入れ部とし、前記したハブ輪１の凹凸部５の表面硬さ５４〜６４ＨＲＣとの硬度差を３０ＨＲＣ以上に設定するのが好ましい。これにより、嵌合部１７ｂが凹凸部５に容易に、かつ深く食い込み、凹凸部５の先端が潰れることなく強固に両者を塑性結合することができる。
【００３３】
さらに回転曲げ外力が作用する条件下で、塑性結合部に充分強度がある場合、本出願人が実施した耐久試験等では、ステム部１７に形成した小径段部１７ａと嵌合部１７ｂの繋ぎ部が最弱部となり疲労破損することが検証されている。これは図６に示すように、交叉溝６’のうち、旋削等で形成した複数の独立した環状溝１２の一列目の凸部１２ａ−１を含め、二列目以降の凸部１２ａ−２、３、…ｎと同一の形状、寸法に形成しているため、この一列目の凸部１２ａ−１が拡径後のステム部１７の最小径となる部位近傍に食込み、切欠き効果による応力集中が発生するためと考えられる。本実施形態では、図７に示すように、複数の独立した環状溝１２の一列目の凸部１２ａ−１を他の凸部１２ａ−ｎより僅かに大径に、かつその先端部を軸方向フラットに形成している。こうした構成にすることにより、一列目の凸部１２ａ−１はステム部１７の嵌合部１７ｂに面で接触し、切欠き効果による応力集中を緩和することができる。本出願人が実施した耐久試験では、環状溝１２の一列目の凸部１２ａ−１を、他の凸部１２ａ−ｎより僅かに大径に、かつこの先端部をフラットに形成するだけで３０％以上の寿命向上が認められた。
【００３４】
なお、環状溝１２の一列目の凸部１２ａ−１は、嵌合部１７ｂの拡径により食込む際の応力集中を緩和できる形状ならば、他の凸部１２ａ−ｎより僅かに大径に、かつその先端部をフラットに形成するものに限らず、例えば、凸部１２ａ−１の先端部に丸みを設けても良い。
【００３５】
ハブ輪１の内径に形成した凹凸部５において、図２に示す交叉溝６’は、旋削等で形成した複数の独立した環状溝１２と、ブローチ等で形成した軸方向溝１３とからなっているが、この交叉溝６’は、両溝１２、１３の凸部１２ａ、１３ａの内径が完全に一致し、図８に示すような四角錐となること、すなわち、周方向、軸方向の凸部の高さを一致させることが理想的である。しかし、実際には旋削とブローチ等の加工面が混在する構成であるため、内径寸法の管理は難しく、その製造交差の影響で完全な四角錐に形成することは難しい。
【００３６】
この交叉溝６’のうち、最内径部がブローチ等で形成する軸方向溝１３によって形成されるように数値設定すると、図９に示すように先端部は三角柱形状となる。ここで、図１０に示すように、独立した環状溝１２の軸方向の最内径をφｄ１、ブローチ等で形成する軸方向溝１３の周方向の最内径をφｄ２とした場合、図９における三角柱の側面長さａは、１／２ａ＝ｔ×ｔａｎθ１で表すことができる（図１１参照）。ただし、θ１は環状溝１２の凸部１２ａの先端角度θの半角、ｔ＝１／２（ｄ２−ｄ１）である。今、凸部１２ａの先端角度θ＝９０°±３０°とすると、以下の関係式が成立する。ａ＝ｔ＝０、あるいは、１≦ａ／ｔ≦√３、すなわち、ａおよびｔが共に０の場合は、図８に示した四角錐となり、それ以外はこの式に示された形状となる。
【００３７】
このように、本実施形態では、凸部の最内径部を、常にブローチ等によって形成する軸方向溝１３で設定するようにしたため、交叉溝６’からなる凹凸部５の寸法管理をＢＰＤ（ビトウィンピン直径：Ｂｅｔｗｅｅｎ　Ｐｉｎｓ　Ｄｉａｍｅｔｅｒ）で行うことができる。
【００３８】
図１２は、本発明に係る駆動車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図である。なお、前述した第１の実施形態と異なるのは軸受部の構成のみで、その他同一部位、同一部品には同一符号を付け、その詳細な説明を省略する。この駆動車輪用軸受装置は、ハブ輪１’と複列の転がり軸受２’と等速自在継手３’とをユニット化した第３世代構造をなしている。
【００３９】
ハブ輪１’は、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、この車輪取付フランジ４の円周等配位置には車輪を固定するためのハブボルト（図示せず）を植設している。ハブ輪１’の外周にはアウトボード側の内側転走面１ａとインロウ部２２を形成している。このインロウ部２２に別体の内輪２３を圧入し、後述する外側継手部材１４’の肩部１６’と突合せ状態で組立てる。
【００４０】
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９、９を備えている。外方部材７は外周に車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ７ａを一体に有し、内周には複列の外側転走面７ｂ、７ｂを形成している。一方、内方部材８’は、ハブ輪１’と別体の内輪２３を指し、これら外方部材７の外側転走面７ｂ、７ｂに対向する複列の内側転走面１ａ、２３ａをハブ輪１と内輪２３の外周にそれぞれ一体形成している。また、それぞれの転走面７ｂ、１ａと７ｂ、２３ａ間には、保持器１０によって転動自在に保持した複列の転動体９、９を収容している。
【００４１】
ハブ輪１’は、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．６０ｗｔ％を含む中炭素鋼で形成している。このハブ輪１’は、シール１１ａが摺接するシールランド部から内側転走面１ａおよびインロウ部２２に亙り、高周波焼入れによって表面を硬化処理している。一方、内輪２３は、炭素０．９５〜１．１０ｗｔ％からなる高炭素クロム軸受鋼で形成し、芯部まで焼入れ硬化させている。
【００４２】
等速自在継手３’の外側継手部材１４’は、カップ状をなすマウス部１５と、このマウス部１５の底部になる肩部１６’と、この肩部１６’から軸方向に延びるステム部１７’とからなっている。ステム部１７’はハブ輪１のインロウ部２２を圧入する小径段部１７ａ’と嵌合部１７ｂ’からなり、この嵌合部１７ｂはアウトボード側に開口した中空状に形成している。
【００４３】
また、外側継手部材１４’は、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．６０ｗｔ％を含む中炭素鋼からなる。また、前述した第１の実施形態と同様、マウス部１５の内周に形成した軸方向曲線状に延びるトラック溝１５ａと、肩部１６’からステム部１７’の小径段部１７ａ’、および小径段部１７ａ’から嵌合部１７ｂ’への立上げ部２０の表面に高周波焼入れによる硬化層を形成している。なお、嵌合部１７ｂ’は未焼入れで生のままとしている。
【００４４】
ハブ輪１’のアウトボード側内径に硬化させた凹凸部５を形成し、ステム部１７’の嵌合部１７ｂ’を拡径させて食い込ませ、ハブ輪１’と外側継手部材１４’を一体に塑性結合している。なお、凹凸部５の交叉溝形状については、前述した第１の実施形態と同様のためその説明を省略する。
【００４５】
なお、本実施形態では、第３、４世代構造を例示したが、これに限らず、装置のアウトボード側にハブ輪と外側継手部材の塑性結合部を有する構造であれば、従来の第１、２世代構造であっても良い。すなわち、それぞれの構造の特徴を損なうことなく、車両旋回時、装置に曲げモーメント荷重が負荷され、塑性結合部を含む外側継手部材のステム部が曲げられ、繰返し応力が発生しても、塑性結合部の静的、動的な強度アップを図ることができる。
【００４６】
図１３は、本発明に係る駆動車輪用軸受装置の第３の実施形態を示す縦断面図である。なお、前述した第２の実施形態と異なるのは塑性結合部の部位のみで、その他同一部位、同一部品には同一符号を付け、その詳細な説明を省略する。この駆動車輪用軸受装置は、ハブ輪２４と複列の転がり軸受２５と等速自在継手２６とをユニット化した第３世代構造をなしている。
【００４７】
ハブ輪２４は、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、この車輪取付フランジ４の円周等配位置には車輪を固定するためのハブボルト４ａを植設している。ハブ輪２４の外周にはアウトボード側の内側転走面１ａとインロウ部２７を、また、アウトボード側内周にはセレーション（またはスプライン）３０を形成している。このインロウ部２７に別体の内輪２８を圧入し、後述する外側継手部材２９の肩部１６’と突合せ状態で組立てる。ハブ輪２４のシールランド部から内側転走面１ａに亙ってその表面に高周波焼入れによる硬化層を形成しているが、インロウ部２７は未焼入れで生のままとしている。一方、内輪２８は、炭素０．９５〜１．１０ｗｔ％からなる高炭素クロム軸受鋼で形成し、芯部まで焼入れ硬化させている。
【００４８】
複列の転がり軸受２５は、外方部材７と内方部材３１と複列の転動体９、９を備えている。外方部材７は外周に車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ７ａを一体に有し、内周には複列の外側転走面７ｂ、７ｂを形成している。一方、内方部材３１は、ハブ輪２４と別体の内輪２８を指し、これら外方部材７の外側転走面７ｂ、７ｂに対向する複列の内側転走面１ａ、２３ａをハブ輪２４と内輪２８の外周にそれぞれ一体形成している。また、それぞれの転走面７ｂ、１ａと７ｂ、２３ａ間には、保持器１０によって転動自在に保持した複列の転動体９、９を収容している。
【００４９】
等速自在継手２６の外側継手部材２９は、カップ状をなすマウス部１５と、このマウス部１５の底部になる肩部１６’と、この肩部１６’から軸方向に延びるステム部３２とからなっている。ステム部３２はハブ輪２４のインロウ部２７を圧入する小径段部３２ａと結合部３２ｂからなり、この結合部３２ｂの外周面には、セレーション（またはスプライン）３３を形成している。また、結合部３２ｂの先端部には係止溝３２ｃを形成し、クリップ３４を装着している。
【００５０】
ハブ輪２４のセレーション３０にステム部３２のセレーション３３を嵌合するとクリップ３４が縮径し、そしてハブ輪２４のセレーション３０に形成した係止溝３０ａの位置にステム部３２の係止溝３２ｃが一致した時、このクリップ３４が弾性復帰して両係止溝３０ａ、３２ｃに係合し、ハブ輪２４と外側継手部材２９を軸方向に結合する。クリップ３４は断面が円形をなしているため、所定の軸方向荷重を負荷することにより、容易に縮径して係止溝３２ｃに埋没し、ハブ輪２４と外側継手部材２９の結合を解除することができる。したがって、ハブ輪２４と複列の転がり軸受２５からなるサブユニットと等速自在継手２６を、簡単な構成で着脱自在に軸方向に結合することができる。
【００５１】
この実施形態では、図１４に示すように内輪２８の内径に硬化させた凹凸部３５を形成し、ハブ輪２４のインロウ部２７を拡径させて食い込ませ、内輪２８とハブ輪２４を一体に塑性結合している。なお、この凹凸部３５は前述した第１の実施形態と同様、旋削等で形成した複数の独立した環状溝とブローチ加工等で形成した複数の軸方向溝からなり、環状溝一列目の凸部は、インロウ部２７の拡径により食込む際の応力集中を緩和できる形状に形成している。
【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。
【００５３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係る駆動車輪用軸受装置は、ハブ輪に等速自在継手の外側継手部材に形成したステム部を内嵌すると共に、ハブ輪の内径に硬化させた凹凸部を形成し、ステム部に形成した嵌合部を拡径させて凹凸部に食込ませることにより、ハブ輪と外側継手部材とを一体に塑性結合した第１〜４世代構造の駆動車輪用軸受装置において、凹凸部を周方向溝と軸方向溝を略直交させた交叉溝で構成し、この交叉溝の凸部の先端角度を略９０度に形成すると共に、周方向溝の少なくとも第一列目の凸部を、嵌合部を凹凸部に食込ませた時の応力集中を緩和する形状に形成したので、車両旋回時、装置に曲げモーメント荷重が負荷され、塑性結合部を含む外側継手部材のステム部が曲げられ、繰返し応力が発生しても、凹凸部に嵌合部を充分食い込ませることでき、捩り強度と引抜き強度等の動的強度と静的強度を増大させることができると共に、塑性結合部の切欠き効果による応力集中を緩和させて装置の疲労寿命を向上させることができる。
【００５４】
また、別体の内輪をハブ輪の円筒部に圧入し、この内輪の内径に硬化させた凹凸部を形成すると共に、この凹凸部にハブ輪の円筒部を拡径させて食込ませることにより、ハブ輪と内輪とを一体に塑性結合した駆動車輪用軸受装置において、凹凸部を周方向溝と軸方向溝を略直交させた交叉溝で構成し、この交叉溝の凸部の先端角度を略９０度に形成すると共に、周方向溝の少なくとも第一列目の凸部を、嵌合部を凹凸部に食込ませた時の応力集中を緩和する形状に形成したので、軸受部の内部すきまを維持した状態でハブ輪とサブユニット化した、所謂セルフリテイン形式の第３世代構造の駆動車輪用軸受装置を提供することができる。また、等速自在継手と着脱が可能となり、かつ、大きなモーメント荷重が装置に作用しても塑性結合部が充分な強度を有し、耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る駆動車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図である。
【図２】（ａ）は本発明に係るハブ輪の凹凸部を示す縦断面図で、互いに傾斜した螺旋溝で構成したアヤメローレット形状を示す。
（ｂ）は同上、軸方向、および独立した環状溝で構成したアヤメローレット形状を示す。
【図３】（ａ）は、本発明に係るハブ輪の凹凸部を構成する環状溝を示す縦断面図である。
（ｂ）は、同上ハブ輪の凹凸部を構成する軸方向溝を示す縦断面図である。
【図４】本発明に係るハブ輪の凹凸部を構成する環状溝と軸方向溝の凸部先端角度の違いによる捩り強度を示すグラフである。
【図５】同上、引抜き強度を示すグラフである。
【図６】従来の駆動車輪用軸受装置における塑性結合部の要部拡大断面図である。
【図７】本発明に係る駆動車輪用軸受装置における塑性結合部の要部拡大断面図である。
【図８】本発明に係る交叉溝の凸部先端部の形状を示す模式図である。
【図９】同上
【図１０】（ａ）は、本発明に係るハブ輪の凹凸部を構成する環状溝を示す説明図である。
（ｂ）は、同上ハブ輪の凹凸部を構成する軸方向溝を示す説明図である。
【図１１】本発明に係るハブ輪の凹凸部を示す説明図である。
【図１２】本発明に係る駆動車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図である。
【図１３】本発明に係る駆動車輪用軸受装置の第３の実施形態を示す縦断面図である。
【図１４】図１３の要部拡大断面図である。
【図１５】従来の駆動車輪用軸受装置を示す縦断面図である。
【図１６】拡径方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１、１’、２４・・・・・・・・・ハブ輪
１ａ、１４ａ、２３ａ・・・・・・内側転走面
１ｂ、２２、２７・・・・・・・・インロウ部
２、２’、２５・・・・・・・・・複列の転がり軸受
３、３’、２６・・・・・・・・・等速自在継手
４・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
４ａ・・・・・・・・・・・・・・ハブボルト
５、３５・・・・・・・・・・・・凹凸部
６、６’・・・・・・・・・・・・交叉溝
７・・・・・・・・・・・・・・・外方部材
７ａ・・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
７ｂ・・・・・・・・・・・・・・外側転走面
８、８’、３１・・・・・・・・・内方部材
９・・・・・・・・・・・・・・・転動体
１０・・・・・・・・・・・・・・保持器
１１ａ、１１ｂ・・・・・・・・・シール
１２・・・・・・・・・・・・・・環状溝
１２ａ、１３ａ・・・・・・・・・凸部
１２ａ−１・・・・・・・・・・・第一列目の凸部
１２ａ−２、３、…ｎ・・・・・・他の凸部
１３・・・・・・・・・・・・・・軸方向溝
１４、１４’、２９・・・・・・・外側継手部材
１５・・・・・・・・・・・・・・マウス部
１５ａ・・・・・・・・・・・・・トラック溝
１６、１６’・・・・・・・・・・肩部
１７、１７’、３２・・・・・・・ステム部
１７ａ、１７ａ’、３２ａ・・・・小径段部
１７ｂ、１７ｂ’・・・・・・・・嵌合部
１９・・・・・・・・・・・・・・端面
２０・・・・・・・・・・・・・・立上げ部
２１・・・・・・・・・・・・・・エンドプレート
２３、２８・・・・・・・・・・・内輪
３０、３３・・・・・・・・・・・セレーション
３０ａ、３２ｃ・・・・・・・・・係止溝
３２ｂ・・・・・・・・・・・・・結合部
３４・・・・・・・・・・・・・・クリップ
５０・・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
５１、７２・・・・・・・・・・・内側転走面
５２・・・・・・・・・・・・・・円筒部
５３・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
５４・・・・・・・・・・・・・・ハブボルト
５５・・・・・・・・・・・・・・凹凸部
６０・・・・・・・・・・・・・・複列の転がり軸受
６１・・・・・・・・・・・・・・外方部材
６２・・・・・・・・・・・・・・転動体
６３・・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
６４・・・・・・・・・・・・・・外側転走面
６５・・・・・・・・・・・・・・保持器
６６、６７・・・・・・・・・・・シール
７０・・・・・・・・・・・・・・等速自在継手
７１・・・・・・・・・・・・・・外側継手部材
７３・・・・・・・・・・・・・・マウス部
７４・・・・・・・・・・・・・・肩部
７５・・・・・・・・・・・・・・ステム部
７５ａ・・・・・・・・・・・・・小径段部
７５ｂ・・・・・・・・・・・・・嵌合部
７６・・・・・・・・・・・・・・トラック溝
７７・・・・・・・・・・・・・・貫通孔
７８・・・・・・・・・・・・・・エンドプレート
８０・・・・・・・・・・・・・・受け部材
８１・・・・・・・・・・・・・・加締治具
８１ａ・・・・・・・・・・・・・大径部
Ａ・・・・・・・・・・・・・・・繋ぎ部
ａ・・・・・・・・・・・・・・・三角柱の側面長さ
ｄ１・・・・・・・・・・・・・・環状溝の内径
ｄ２・・・・・・・・・・・・・・軸方向溝の内径
ｔ・・・・・・・・・・・・・・・１／２（ｄ１−ｄ２）
α、β、θ・・・・・・・・・・・先端角度
θ１・・・・・・・・・・・・・・θの半角
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2004076872.tif 000014
【図１３】
2004076872.tif 000015
【図１４】
2004076872.tif 000016
【図１５】
2004076872.tif 000017
【図１６】
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