(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複列の転がり軸受と等速自在継手が着脱自在にユニット化された駆動車輪用軸受装置であって、
前記複列の転がり軸受が、外周に車体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、およびこのハブ輪に外嵌され、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転動自在に収容された複列の転動体とを備え、
前記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り前記内輪が前記ハブ輪に固定されると共に、
前記等速自在継手が、カップ状のマウス部と、このマウス部の底部をなす肩部と、この肩部から軸方向に延び、雌ねじが形成された円筒状の軸部とを一体に有する外側継手部材を備え、この外側継手部材の肩部と前記加締部の端面にそれぞれフェイススプラインが形成され、前記ハブ輪のアウター側の端面に当接して前記軸部の雌ねじに螺着された締結ボルトによって前記両フェイススプラインが圧接支持され、前記複列の転がり軸受と等速自在継手とがトルク伝達可能に、かつ軸方向に分離可能に結合された駆動車輪用軸受装置において、
前記加締部のフェイススプラインが、当該加締部と同時に塑性加工によって形成されると共に、前記両フェイススプラインの歯面表層にショットピーニングまたはＷＰＣ処理による表面改質で圧縮残留応力が付与されていることを特徴とする駆動車輪用軸受装置。
【請求項２】
複列の転がり軸受と等速自在継手が着脱自在にユニット化された駆動車輪用軸受装置であって、
前記複列の転がり軸受が、外周に車体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、およびこのハブ輪に内嵌され、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円筒状の内輪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とを備えると共に、
前記等速自在継手が、カップ状のマウス部と、このマウス部の底部をなす肩部と、この肩部から軸方向に延び、雌ねじが形成された円筒状の軸部とを一体に有する外側継手部材を備え、
この外側継手部材の肩部と前記内輪部材の端面にそれぞれフェイススプラインが形成されると共に、
前記ハブ輪のアウター側の端面に当接して前記軸部の雌ねじに螺着された締結ボルトによって前記両フェイススプラインが圧接支持され、前記複列の転がり軸受と等速自在継手とがトルク伝達可能に、かつ軸方向に分離可能に結合された駆動車輪用軸受装置において、
前記ハブ輪と内輪部材が一体に塑性結合されると共に、前記両フェイススプラインの歯面表層にショットピーニングまたはＷＰＣ処理による表面改質で圧縮残留応力が付与されていることを特徴とする駆動車輪用軸受装置。
【請求項３】
前記内輪部材のフェイススプラインが、当該内輪部材の冷間鍛造によって同時に形成されている請求項２に記載の駆動車輪用軸受装置。
【請求項４】
前記内輪部材の端部に段部が形成され、前記フェイススプラインが突出した端面に形成されている請求項２または３に記載の駆動車輪用軸受装置。
【請求項５】
前記ハブ輪の内周に硬化した凹凸部が形成され、この凹凸部に前記内輪部材の円筒部が内嵌されると共に、この円筒部を拡径させて前記凹凸部に食い込ませ、前記ハブ輪と内輪部材とが所定の軸受予圧が付与された状態で一体に塑性結合されている請求項２乃至４いずれかに記載の駆動車輪用軸受装置。
【請求項６】
前記ハブ輪に前記内輪部材の円筒部が内嵌されると共に、この円筒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ハブ輪と内輪部材とが所定の軸受予圧が付与された状態で一体に塑性結合されている請求項２乃至４いずれかに記載の駆動車輪用軸受装置。
【請求項７】
前記締結ボルトが間座を介して前記軸部の雌ねじに螺着されると共に、当該間座が断面略Ｌ字状に形成され、前記ハブ輪の端面に当接するフランジ部と、前記締結ボルトに外挿されて案内される円筒部とを有している請求項２に記載の駆動車輪用軸受装置。
【請求項８】
前記内輪部材の円筒部の内周に径方向内方に突出して案内部が形成され、この案内部に内挿されて前記締結ボルトが前記軸部の雌ねじに螺着されている請求項２乃至６いずれかに記載の駆動車輪用軸受装置。
【請求項９】
前記フェイススプラインの表面硬さが３００Ｈｖ以上に設定されている請求項１乃至４いずれかに記載の駆動車輪用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両の駆動車輪を回転自在に支承する駆動車輪用軸受装置に関するもので、特に、軸受部と等速自在継手とを着脱自在にユニット化した駆動車輪用軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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動力を伝達すると共に、悪路走行時における車両のバウンドや車両の旋回時に生じる車輪からの径方向や軸方向変位、およびモーメント変位を許容する必要があるため、エンジン側と駆動車輪側との間に介装されるドライブシャフトの一端を摺動型の等速自在継手を介してディファレンシャルに連結し、他端を固定型の等速自在継手を含む駆動車輪用軸受装置を介して車輪に連結している。
【０００３】
近年、省資源あるいは公害等の面から燃費向上に対する要求は厳しいものがある。自動車部品において、中でも車輪用軸受装置の軽量化はこうした要求に応える要因として注目され、強く望まれて久しい。従来から軽量化を図った車輪用軸受装置に関する提案は種々のものがあるが、それと共に自動車等の組立現場あるいは補修市場において、組立・分解作業を簡略化して低コスト化を図ることも重要な要因となっている。
【０００４】
図９に示す駆動車輪用軸受装置は、こうした要求を満たした代表的な一例である。この駆動車輪用軸受装置は、複列の転がり軸受５１と等速自在継手５２とを着脱自在にユニット化して構成されている。複列の転がり軸受５１は、車体に取り付けるための車体取付フランジ５３ｂを一体に有し、内周に複列の外側転走面５３ａ、５３ａが形成された外方部材５３と、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５４ｂを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面５３ａ、５３ａの一方に対向する内側転走面５４ａと、この内側転走面５４ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部５４ｃが形成されたハブ輪５４、およびこのハブ輪５４の小径段部５４ｃに圧入され、外周に前記複列の外側転走面５３ａ、５３ａの他方に対向する内側転走面５５ａが形成された内輪５５からなる内方部材５６と、両転走面間に保持器５７を介して転動自在に収容された複列の転動体５８、５８とを備えている。そして、内輪５５は、小径段部５４ｃの端部を塑性変形させて形成した加締部５９によってハブ輪５４に対して軸方向に固定されている。さらに、この加締部５９の端面にフェイススプライン５９ａが形成されている。ここで、加締部５９のフェイススプライン５９ａは加締加工時に同時に形成されている。
【０００５】
また、外方部材５３と内方部材５６との間に形成される環状空間の開口部にはシール６０、６１が装着され、軸受内部に封入されたグリースの外部への漏洩と、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。
【０００６】
等速自在継手５２は、外側継手部材６２と継手内輪６３、ケージ６４、およびトルク伝達ボール６５とを備え、外側継手部材６２は、カップ状のマウス部６６と、このマウス部６６の底部をなす肩部６７と、この肩部６７から軸方向に延びる中空状の軸部６８を一体に有し、軸部６８の内周には雌ねじ６８ａが形成されている。また、肩部６７の端面にフェイススプライン６７ａが形成されている。このフェイススプライン６７ａは、加締部５９の端面に形成されたフェイススプライン５９ａに係合し、ドライブシャフト（図示せず）からの回転トルクが等速自在継手５２および内方部材５６を介して車輪取付フランジ５４ｂに伝達される。
【０００７】
ここで、軸部６８の雌ねじ６８ａに締結ボルト６９が螺着され、この締結ボルト６９によって、外側継手部材６２と内方部材５６の対向する両フェイススプライン６７ａ、５９ａが圧接支持され、複列の転がり軸受５１と等速自在継手５２とが着脱自在にユニット化されている。これにより、軽量・コンパクト化を図ることができると共に、分解・組立作業が簡素化される。
【特許文献１】特開昭６３−１８４５０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
こうした駆動車輪用軸受装置は、加締部５９と同時にフェイススプライン５９ａが揺動加締時に形成されているので作業性が向上すると共に、加工工数を削減させて低コスト化を図ることができる。また、フェイススプライン５９ａ、６７ａによってトルクを伝達するようにしたので、軽量・コンパクト化が達成できると共に、分解・組立作業が簡素化できると言う特徴を備えている。然しながら、フェイススプライン５９ａは、加締部５９と同時に揺動加締時に形成されるので、その歯面の表面は冷間塑性加工後の表面硬さのままで、ハブ輪５４の鍛造後の表面硬さより若干上昇する程度である。一般的に疲労強度は表面硬さに比例して高くなるため、フェイススプライン５９ａの疲労強度の上昇は余り期待できない。
【０００９】
ここで、両フェイススプライン５９ａ、６７ａを高周波焼入れして表面硬さを上げ、耐摩耗性を向上させると共に、疲労強度の上昇を図ることも考えられるが、これでは、熱処理変形によってフェイススプライン５９ａ、６７ａの噛み合わせが崩れるだけでなく、高硬度による靭性低下を招来して好ましくない。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、分解・組立時の作業性を向上させると共に、耐久性の向上を図った駆動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、複列の転がり軸受と等速自在継手が着脱自在にユニット化された駆動車輪用軸受装置であって、前記複列の転がり軸受が、外周に車体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、およびこのハブ輪に外嵌され、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転動自在に収容された複列の転動体とを備え、前記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り前記内輪が前記ハブ輪に固定されると共に、前記等速自在継手が、カップ状のマウス部と、このマウス部の底部をなす肩部と、この肩部から軸方向に延び、雌ねじが形成された円筒状の軸部とを一体に有する外側継手部材を備え、この外側継手部材の肩部と前記加締部の端面にそれぞれフェイススプラインが形成され、前記ハブ輪のアウター側の端面に当接して前記軸部の雌ねじに螺着された締結ボルトによって前記両フェイススプラインが圧接支持され、前記複列の転がり軸受と等速自在継手とがトルク伝達可能に、かつ軸方向に分離可能に結合された駆動車輪用軸受装置において、前記加締部のフェイススプラインが、当該加締部と同時に塑性加工によって形成されると共に、前記両フェイススプラインの歯面表層にショットピーニングまたはＷＰＣ処理による表面改質で圧縮残留応力が付与されている。
【００１２】
このように、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り内輪がハブ輪に固定されると共に、外側継手部材の肩部と加締部の端面にそれぞれフェイススプラインが形成され、ハブ輪のアウター側の端面に当接して軸部の雌ねじに螺着された締結ボルトによって両フェイススプラインが圧接支持され、複列の転がり軸受と等速自在継手とがトルク伝達可能に、かつ軸方向に分離可能に結合された駆動車輪用軸受装置において、加締部のフェイススプラインが、当該加締部と同時に塑性加工によって形成されると共に、両フェイススプラインの歯面表層にショットピーニングまたはＷＰＣ処理による表面改質で圧縮残留応力が付与されているので、熱処理による変形もなく、所望の形状・寸法のまま疲労強度を増大させることができると共に、耐摩耗性を向上させて高品質で信頼性の高い駆動車輪用軸受装置を提供することができる。
【００１４】
また、本発明のうち請求項２記載の発明は、複列の転がり軸受と等速自在継手が着脱自在にユニット化された駆動車輪用軸受装置であって、前記複列の転がり軸受が、外周に車体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、およびこのハブ輪に内嵌され、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円筒状の内輪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とを備えると共に、前記等速自在継手が、カップ状のマウス部と、このマウス部の底部をなす肩部と、この肩部から軸方向に延び、雌ねじが形成された円筒状の軸部とを一体に有する外側継手部材を備え、この外側継手部材の肩部と前記内輪部材の端面にそれぞれフェイススプラインが形成されると共に、前記ハブ輪のアウター側の端面に当接して前記軸部の雌ねじに螺着された締結ボルトによって前記両フェイススプラインが圧接支持され、前記複列の転がり軸受と等速自在継手とがトルク伝達可能に、かつ軸方向に分離可能に結合された駆動車輪用軸受装置において、前記ハブ輪と内輪部材が一体に塑性結合されると共に、前記両フェイススプラインの歯面表層にショットピーニングまたはＷＰＣ処理による表面改質で圧縮残留応力が付与されている。
【００１５】
このように、外側継手部材の肩部と内輪部材の端面にそれぞれフェイススプラインが形成されると共に、ハブ輪のアウター側の端面に当接して軸部の雌ねじに螺着された締結ボルトによって両フェイススプラインが圧接支持され、複列の転がり軸受と等速自在継手とがトルク伝達可能に、かつ軸方向に分離可能に結合された駆動車輪用軸受装置において、ハブ輪と内輪部材が一体に塑性結合されると共に、両フェイススプラインの歯面表層にショットピーニングまたはＷＰＣ処理による表面改質で圧縮残留応力が付与されているので、所望の形状・寸法のまま疲労強度と耐摩耗性を向上させると共に、フェイススプラインの歯のズレや繰り返し加工によるバラツキ等を回避することができ、信頼性を高めることができる。
【００１６】
好ましくは、請求項３に記載の発明のように、前記内輪部材のフェイススプラインが、当該内輪部材の冷間鍛造によって同時に形成されていれば、素材の歩留まりを向上させることができる。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明のように、前記内輪部材の端部に段部が形成され、前記フェイススプラインが突出した端面に形成されていれば、段部に測定器の触針を接触させて所定の部位の寸法測定ができ、容易に軸受の予圧量の管理ができる。
【００１８】
また、請求項５に記載の発明のように、前記ハブ輪の内周に硬化した凹凸部が形成され、この凹凸部に前記内輪部材の円筒部が内嵌されると共に、この円筒部を拡径させて前記凹凸部に食い込ませ、前記ハブ輪と内輪部材とが所定の軸受予圧が付与された状態で一体に塑性結合されていれば、従来のようにナット等で強固に緊締して予圧量を管理する必要がないため、軽量・コンパクト化を図ることができると共に、ハブ輪の強度・耐久性を向上させ、かつ長期間その予圧量を維持することができる。
【００１９】
また、請求項６に記載の発明のように、前記ハブ輪に前記内輪部材の円筒部が内嵌されると共に、この円筒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ハブ輪と内輪部材とが所定の軸受予圧が付与された状態で一体に塑性結合されていても良い。
【００２０】
また、請求項７に記載の発明のように、前記締結ボルトが間座を介して前記軸部の雌ねじに螺着されると共に、当該間座が断面略Ｌ字状に形成され、前記ハブ輪の端面に当接するフランジ部と、前記締結ボルトに外挿されて案内される円筒部とを有していれば、間座によって外側継手部材と内方部材のセンタリングが容易にでき、装置の分解・組立作業が簡素化されると共に、両フェイススプラインが周方向および軸方向のガタなく係合することができる。
【００２１】
また、請求項８に記載の発明のように、前記内輪部材の円筒部の内周に径方向内方に突出して案内部が形成され、この案内部に内挿されて前記締結ボルトが前記軸部の雌ねじに螺着されていれば、外側継手部材と内方部材のセンタリングが容易にでき、装置の分解・組立作業が簡素化される。
【００２２】
また、請求項９に記載の発明のように、前記フェイススプラインの表面硬さが３００Ｈｖ以上に設定されていれば、素材のもつ機械的強度および疲労強度を最大限に高めることができると共に、耐摩耗性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る駆動車輪用軸受装置は、複列の転がり軸受と等速自在継手が着脱自在にユニット化された駆動車輪用軸受装置であって、前記複列の転がり軸受が、外周に車体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、およびこのハブ輪に外嵌され、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転動自在に収容された複列の転動体とを備え、前記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り前記内輪が前記ハブ輪に固定されると共に、前記等速自在継手が、カップ状のマウス部と、このマウス部の底部をなす肩部と、この肩部から軸方向に延び、雌ねじが形成された円筒状の軸部とを一体に有する外側継手部材を備え、この外側継手部材の肩部と前記加締部の端面にそれぞれフェイススプラインが形成され、前記ハブ輪のアウター側の端面に当接して前記軸部の雌ねじに螺着された締結ボルトによって前記両フェイススプラインが圧接支持され、前記複列の転がり軸受と等速自在継手とがトルク伝達可能に、かつ軸方向に分離可能に結合された駆動車輪用軸受装置において、前記加締部のフェイススプラインが、当該加締部と同時に塑性加工によって形成されると共に、前記両フェイススプラインの歯面表層にショットピーニングまたはＷＰＣ処理による表面改質で圧縮残留応力が付与されているので、熱処理による変形もなく、所望の形状・寸法のまま疲労強度を増大させることができると共に、耐摩耗性を向上させて高品質で信頼性の高い駆動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】
【００２６】
複列の転がり軸受と等速自在継手が着脱自在にユニット化された駆動車輪用軸受装置であって、前記複列の転がり軸受が、外周に車体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、およびこのハブ輪に外嵌され、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転動自在に収容された複列の転動体とを備え、前記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り前記内輪が前記ハブ輪に固定されると共に、前記等速自在継手が、カップ状のマウス部と、このマウス部の底部をなす肩部と、この肩部から軸方向に延び、雌ねじが形成された円筒状の軸部とを一体に有する外側継手部材を備え、この外側継手部材の肩部と前記加締部の端面にそれぞれフェイススプラインが形成され、前記ハブ輪のアウター側の端面に当接して前記軸部の雌ねじに螺着された締結ボルトによって前記両フェイススプラインが圧接支持され、前記複列の転がり軸受と等速自在継手とがトルク伝達可能に、かつ軸方向に分離可能に結合された駆動車輪用軸受装置において、前記加締部のフェイススプラインが、当該加締部と同時に塑性加工によって形成されると共に、前記両フェイススプラインの表面にショットピーニングによる表面改質で圧縮残留応力が付与され、その表面硬さが３００Ｈｖ以上に設定されている。
【実施例１】
【００２７】
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、図２は、図１の軸受部を示す縦断面図、図３は、等速自在継手部を示す縦断面図である。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。
【００２８】
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を着脱自在にユニット化した、所謂第３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７と内方部材８と複列の転動体（ボール）９、９とを備えている。
【００２９】
外方部材７はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼からなり、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７ｂを一体に有し、内周には複列の外側転走面７ａ、７ａが一体に形成されている。そして、少なくとも複列の外側転走面７ａ、７ａは高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。
【００３０】
一方、内方部材８は、前記した外方部材７の外側転走面７ａ、７ａに対向する複列の内側転走面１ａ、５ａが形成されている。これら複列の内側転走面１ａ、５ａのうち一方（アウター側）の内側転走面１ａがハブ輪１の外周に、他方（インナー側）の内側転走面５ａが内輪５の外周にそれぞれ一体に形成されている。この場合、内方部材８はハブ輪１と内輪５を指す。そして、複列の転動体９、９がこれら両転走面間にそれぞれ収容され、保持器１０、１０によって転動自在に保持されている。また、外方部材７と内方部材８との間に形成される環状空間の開口部にはシール１１、１２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、外部から軸受内部に雨水やダスト等が侵入するのを防止している。
【００３１】
ハブ輪１は、図２に拡大して示すように、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４を一体に有し、外周に内側転走面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。このハブ輪１はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼からなり、内側転走面１ａをはじめ、アウター側のシール１１のシールランド部となる車輪取付フランジ４のインナー側の基部４ａから小径段部１ｂに亙る外周面に高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。これにより、シールランド部の耐摩耗性が向上するばかりでなく、車輪取付フランジ４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１の耐久性が一層向上する。なお、内輪５および転動体９はＳＵＪ２等の高炭素クロム鋼で形成され、ズブ焼入れにより芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。
【００３２】
内輪５はハブ輪１の小径段部１ｂに所定のシメシロを介して圧入され、小径段部１ｂの端部を塑性変形させて形成した加締部１３によって所望の軸受予圧が付与された状態で軸方向に固定されている。加締部１３の端面には、揺動加締時にフェイススプライン１３ａが塑性加工によって形成されている。なお、ここでは、転動体９にボールを使用した複列のアンギュラ玉軸受を例示したが、これに限らず、転動体９に円錐ころを使用した複列の円錐ころ軸受であっても良い。
【００３３】
等速自在継手３は、図３に拡大して示すように、外側継手部材１４と継手内輪１５とケージ１６およびトルク伝達ボール１７からなる。外側継手部材１４は、カップ状のマウス部１８と、このマウス部１８の底部をなす肩部１９と、この肩部１９から軸方向に延びる円筒状の軸部２０とを有し、マウス部１８の内周および継手内輪１５の外周には軸方向に延びる曲線状のトラック溝１８ａ、１５ａがそれぞれ形成されている。また、肩部１９の端面には加締部１３のフェイススプライン１３ａに係合するフェイススプライン１９ａが形成されると共に、軸部２０には雌ねじ２０ａが形成されている。外側継手部材１４はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼からなり、トラック溝１８ａは高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。
【００３４】
また、図１に示すように、軸部２０の雌ねじ２０ａに締結ボルト２１が螺着され、この締結ボルト２１によって、外側継手部材１４の肩部１９とハブ輪１の加締部１３の対向する両フェイススプライン１９ａ、１３ａが圧接支持され、複列の転がり軸受２と等速自在継手３とが着脱自在にユニット化されている。本実施形態では、ハブ輪１の内径に所定の案内すきまを介して締結ボルト２１が内挿される小径部１ｃが形成されているため、外側継手部材１４と内方部材８のセンタリングが容易にでき、装置の分解・組立作業が簡素化されると共に、両フェイススプライン１９ａ、１３ａが周方向および軸方向のガタなく係合することができる。
【００３５】
ここで、加締部１３のフェイススプライン１３ａと外側継手部材１４の肩部１９のフェイススプライン１９ａは、ショットピーニングによる表面改質で圧縮残留応力が付与されている。これにより、熱処理による変形もなく、所望の形状・寸法のまま疲労強度を増大させることができる。ショット粒としては数１０μｍ〜０．１ｍｍの範囲の粒径をなす鋼球が用いられるが、これ以外のセラミック等の非鉄系ショットであっても良い。なお、ショットピーニング処理条件は、圧力が０．４ＭＰａ、処理時間が２０秒、噴射距離は１００ｍｍである。
【００３６】
本出願人がＳ５３Ｃ〜Ｓ５５Ｃからなるテストピースで実施した試験において、ショット粒や投射条件によって多少の違いがあるも、被形成面の表面硬さを少なくとも略３００ＨＶに設定すれば、表面に５００ＭＰａの圧縮残留応力を形成することができ、また、さらに、５２０ＨＶ以上に設定すれば、極表層に１０００ＭＰａ程度の圧縮残留応力を形成することができることが判った。これにより、加締部１３の塑性加工によってフェイススプライン１３ａが同時に形成され、その表面に引張残留応力が発生したとしても、充分表面には圧縮残留応力が形成されており、素材のもつ機械的強度および疲労強度を最大限に高めることができる。
【００３７】
また、このショットピーニング以外に圧縮残留応力を付与する手段としては、ショットピーニングよりさらにショット粒の粒子径を細かくし、より高速で被形成面に衝突させるＷＰＣ（ｗｉｄｅ  ｐｅｅｎｉｎｇ  ｃｌｅａｎｉｎｇ）処理を例示することができる。このＷＰＣ処理により、疲労強度と耐摩耗性を一層向上させると共に、高品質で信頼性の高い駆動車輪用軸受装置を提供することができる。
【００３８】
さらに、両フェイススプライン１３ａ、１９ａの表面に、レーザ焼入れによる硬化処理を施しても良い。これにより、熱処理変形を抑えると共に、両フェイススプライン１３ａ、１９ａの歯面の強度や耐摩耗性の向上を図ることができ、長期間に亘って信頼性を向上させることができる。
【００３９】
なお、前述したように、両フェイススプライン１３ａ、１９ａの双方にショットピーニング、ＷＰＣ処理、あるいはレーザ焼入れによる硬化処理を行っても良いが、これに限らず、例えば、加締部１３のフェイススプライン１３ａの表面にレーザ焼入れによる硬化処理を行うと共に、肩部１９のフェイススプライン１９ａにショットピーニングを行う等、それぞれの組合せを適宜行っても良い。
【実施例２】
【００４０】
図４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、図５は、図４の軸受部を示す縦断面図である。なお、この実施形態は前述した第１の実施形態と基本的には複列の転がり軸受の構成が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４１】
この駆動車輪用軸受装置は、ハブ輪２２と複列の転がり軸受２３と等速自在継手３を着脱自在にユニット化した、所謂第３世代と称される構成を備えている。複列の転がり軸受２３は、外方部材７と内方部材２４と複列の転動体９、９とを備えている。
【００４２】
内方部材２４は、図５に拡大して示すように、外方部材７の外側転走面７ａ、７ａに対向する複列の内側転走面１ａ、５ａが形成されている。これら複列の内側転走面１ａ、５ａのうち一方（アウター側）の内側転走面１ａがハブ輪２２の外周に、他方（インナー側）の内側転走面５ａが内輪部材２５の外周にそれぞれ一体に形成されている。この場合、内方部材２４はハブ輪２２と内輪部材２５を指す。
【００４３】
ハブ輪２２は、アウター側の端部に車輪取付フランジ４を一体に有し、外周に内側転走面１ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部２２ａが形成され、内周には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た凹凸部２６が形成されている（図中クロスハッチングにて示す）。なお、凹凸部２６はアヤメローレット状に形成され、旋削等により独立して形成された複数の環状溝と、ブローチ加工等により形成された複数の軸方向溝とを略直交させて構成した交叉溝、あるいは、互いに傾斜した螺旋溝で構成した交叉溝からなる。また、凹凸部２６の凸部は良好な食い込み性を確保するために、その先端部が三角形状等の尖塔形状に形成されている。
【００４４】
ハブ輪２２はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼からなり、内側転走面１ａをはじめ、車輪取付フランジ４のインナー側の基部４ａから小径段部２２ａに亙る外周面に高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている（図中クロスハッチングにて示す）。これにより、車輪取付フランジ４の基部４ａ、すなわち、シールランド部の耐摩耗性が向上するばかりでなく、車輪取付フランジ４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２２の耐久性が一層向上する。
【００４５】
内輪部材２５は、内側転走面５ａから軸方向に延びる円筒部２７が一体に形成されている。この円筒部２７は、ハブ輪２２の小径段部２２ａに所定のシメシロを介して内嵌されるインロウ部２７ａと、このインロウ部２７ａの端部に形成され、ハブ輪２２の凹凸部２６に対向する嵌合部２７ｂとからなる。また、内輪部材２５のインナー側の端面にはフェイススプライン２５ａが形成されている。内輪部材２５はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼からなり、内側転走面５ａからインロウ部２７ａに亙って高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている（図中クロスハッチングにて示す）。なお、嵌合部２７ｂは、鍛造後の素材硬さのままとされている。
【００４６】
ここで、内輪部材２５の円筒部２７をハブ輪２２に内嵌すると共に、嵌合部２７ｂにマンドレル等の拡径治具を押し込んで嵌合部２７ｂを拡径し、この嵌合部２７ｂをハブ輪２２の凹凸部２６に食い込ませて加締める、所謂拡径加締によってハブ輪２２と内輪部材２５とが所望の軸受予圧が付与された状態で一体に塑性結合されている。これにより、従来のようにナット等で強固に緊締して予圧量を管理する必要がないため、軽量・コンパクト化を図ることができると共に、ハブ輪２２の強度・耐久性を向上させ、かつ長期間その予圧量を維持することができる。
【００４７】
また、本実施形態では、内輪部材２５は、フェイススプライン２５ａを含めて冷間鍛造によって形成されている。その後、所定の形状・寸法に旋削加工が施され、そして所定の部位が熱処理された後、フェイススプライン２５ａにショットピーニングによる表面改質で圧縮残留応力が付与されている。その後、少なくとも内側転走面５ａが研削加工される。これにより、前述した第１の実施形態のように、完成品の状態で加締部１３と同時にフェイススプライン１３ａを形成することによる不具合、すなわち、フェイススプライン１３ａの歯のズレや繰り返し加工によるバラツキ、あるいは、内輪５に発生するフープ応力による耐久性の低下等を回避することができ、信頼性を一層高めることができる上、この不具合による完成品の廃棄による高コスト化を防止することができる。
【００４８】
ここで、軸部２０の雌ねじ２０ａに締結ボルト２１が螺着され、間座２９を介してこの締結ボルト２１によって、外側継手部材１４と内方部材２４の対向する両フェイススプライン１９ａ、２５ａが圧接支持され、複列の転がり軸受２３と等速自在継手３とが着脱自在にユニット化されている。間座２９は断面略Ｌ字状に形成され、ハブ輪２２のアウター側の端面に当接するフランジ部２９ａと、締結ボルト２１に外挿される円筒部２９ｂとを有している。これにより、間座２９によって外側継手部材１４と内方部材２４のセンタリングが容易にでき、装置の分解・組立作業が簡素化されると共に、両フェイススプライン１９ａ、２５ａが周方向および軸方向のガタなく係合することができる。
【００４９】
このように、フェイススプライン２５ａは間座２９によってガタなしであると共に、ショットピーニングによる表面改質で圧縮残留応力が付与されているため、繰り返し接触によって摩耗することは少ない。さらに、ここでは、歩留まりを向上させるためにフェイススプライン２５ａを冷間鍛造によって形成するようにしているが、これに限らず、内輪部材２５を熱間鍛造にて成形した後、旋削加工によって形成しても良いし、旋削加工した後に揺動転造等の塑性加工によって形成しても良い。
【実施例３】
【００５０】
図６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、図７は、図６の軸受部を示す縦断面図である。なお、前述した実施形態と同様の部品・部位あるいは同様の機能を有する部品・部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５１】
この駆動車輪用軸受装置は、図６に示すように、ハブ輪３０と複列の転がり軸受３１と等速自在継手３を着脱自在にユニット化した第３世代と称される構成を備えている。複列の転がり軸受３１は、図７に拡大して示すように、外方部材７と内方部材３２と複列の転動体９、９とを備えている。内方部材３２は、ハブ輪３０と、このハブ輪３０に内嵌された内輪部材３３とからなり、外方部材７の外側転走面７ａ、７ａに対向する複列の内側転走面１ａ、５ａが形成されている。
【００５２】
ハブ輪３０は、アウター側の端部に車輪取付フランジ４を一体に有し、外周に内側転走面１ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部２２ａが形成されている。このハブ輪３０はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼からなり、内側転走面１ａをはじめ、車輪取付フランジ４のインナー側の基部４ａから小径段部２２ａに亙る外周面と、内周面に高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている（図中内周面の硬化部分のみをクロスハッチングにて示す）。
【００５３】
内輪部材３３は、内側転走面５ａから軸方向に延びる円筒部３４が一体に形成されている。そして、この円筒部３４の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部３４ａによって内輪部材３３とハブ輪３０とが所定の軸受予圧が付与された状態で一体に塑性結合されている。内輪部材３３はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼からなり、内側転走面５ａから円筒部３４に亙る外径面を高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている（図中クロスハッチングにて示す）。なお、塑性加工される円筒部３４の端部は鍛造後の素材硬さのままとされ、加締部３４ａは、塑性硬化を含めて１５〜３５ＨＲＣの範囲に設定されている。これにより、塑性加工が容易にでき、この塑性加工に伴う微小クラックの発生を抑制できると共に、加締部３４ａの強度を確保して長期間に亘って強固な結合を維持することができる。
【００５４】
本実施形態では、内輪部材３３がフェイススプライン２５ａを含めて冷間鍛造によって形成された後、所定の形状・寸法に旋削加工が施され、所定の部位が熱処理された後、フェイススプライン２５ａがショットピーニングされ、少なくとも内側転走面５ａが研削加工される。
【００５５】
ここで、図６に示すように、軸部２０の雌ねじ２０ａに締結ボルト２１が螺着され、間座３５を介してこの締結ボルト２１によって、外側継手部材１４と内方部材３２の対向する両フェイススプライン１９ａ、２５ａが圧接支持され、複列の転がり軸受３１と等速自在継手３とが着脱自在にユニット化されている。間座３５は断面略Ｌ字状に形成され、加締部３４ａの端面に当接するフランジ部３５ａと、締結ボルト２１に外挿される円筒部３５ｂとを有している。これにより、間座３５によって外側継手部材１４と内方部材３２のセンタリングが容易にでき、装置の分解・組立作業が簡素化されると共に、４世代構造のように、複列の転がり軸受と等速自在継手をユニットで交換することなく単独で交換することもでき、トータルコストの低減に寄与することができる。
【実施例４】
【００５６】
図８は、本発明に係る駆動車輪用軸受装置の第４の実施形態を示す縦断面図である。なお、この実施形態は、前述した第３の実施形態（図６）と基本的には内輪部材の構成が一部異なるだけで、その他、第３の実施形態と同様の部品・部位あるいは同様の機能を有する部品・部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５７】
この駆動車輪用軸受装置は、ハブ輪３０と複列の転がり軸受３６と等速自在継手３を着脱自在にユニット化した第３世代と称される構成を備えている。複列の転がり軸受３６は、外方部材７と内方部材３７と複列の転動体９、９とを備えている。内方部材３７は、ハブ輪３０と、このハブ輪３０に内嵌された内輪部材３８とからなり、外周に外方部材７の外側転走面７ａ、７ａに対向する複列の内側転走面１ａ、５ａが形成されている。
【００５８】
内輪部材３８は、内側転走面５ａから軸方向に延びる円筒部３９が一体に形成されている。そして、この円筒部３９の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部３４ａによって内輪部材３８とハブ輪３０とが所定の軸受予圧が付与された状態で一体に塑性結合されている。内輪部材３８はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼からなり、内側転走面５ａから円筒部３９に亙る外径面を高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている（図中クロスハッチングにて示す）。
【００５９】
ここで、内輪部材３８の円筒部３９の内周には径方向内方に突出して形成された案内部３９ａが形成されている。そして、この案内部３９ａに内挿されて締結ボルト４０が軸部２０の雌ねじ２０ａに螺着され、この締結ボルト４０によって外側継手部材１４と内方部材３７の両フェイススプライン１９ａ、２５ａが圧接支持され、複列の転がり軸受３６と等速自在継手３とが着脱自在にユニット化されている。これにより、前述した実施形態と異なり、間座２９、３５を装着しなくても外側継手部材１４と内方部材３７のセンタリングが容易にでき、装置の分解・組立作業が簡素化される。
【００６０】
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】
【００６１】
本発明に係る駆動車輪用軸受装置は、ハブ輪を有する複列の転がり軸受と等速自在継手とを着脱自在にユニット化した駆動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】
【００６２】
【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】図１の軸受部を示す縦断面図である。
【図３】図１の等速自在継手を示す縦断面図である。
【図４】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５】図４の軸受部を示す縦断面図である。
【図６】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７】図６の軸受部を示す縦断面図である。
【図８】本発明に係る駆動車輪用軸受装置の第４の実施形態を示す縦断面図である。
【図９】従来の駆動車輪用軸受装置を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１、２２、３０・・・・・・・・・・ハブ輪
１ａ、５ａ・・・・・・・・・・・・内側転走面
１ｂ、２２ａ・・・・・・・・・・・小径段部
１ｃ・・・・・・・・・・・・・・・小径部
２、２３、３１、３６・・・・・・・複列の転がり軸受
３・・・・・・・・・・・・・・・・等速自在継手
４・・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
４ａ・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジのインナー側の基部
５・・・・・・・・・・・・・・・・内輪
７・・・・・・・・・・・・・・・・外方部材
７ａ・・・・・・・・・・・・・・・外側転走面
７ｂ・・・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
８、２４、３２、３７・・・・・・・内方部材
９・・・・・・・・・・・・・・・・転動体
１０・・・・・・・・・・・・・・・保持器
１１・・・・・・・・・・・・・・・アウター側のシール
１２・・・・・・・・・・・・・・・インナー側のシール
１３、３４ａ・・・・・・・・・・・加締部
１３ａ、１９ａ、２５ａ・・・・・・フェイススプライン
１４・・・・・・・・・・・・・・・外側継手部材
１５・・・・・・・・・・・・・・・継手内輪
１５ａ、１８ａ・・・・・・・・・・トラック溝
１６・・・・・・・・・・・・・・・ケージ
１７・・・・・・・・・・・・・・・トルク伝達ボール
１８・・・・・・・・・・・・・・・マウス部
１９・・・・・・・・・・・・・・・肩部
２０・・・・・・・・・・・・・・・軸部
２０ａ・・・・・・・・・・・・・・雌ねじ
２１、４０・・・・・・・・・・・・締結ボルト
２５、３３、３８・・・・・・・・・内輪部材
２６・・・・・・・・・・・・・・・凹凸部
２７、２９ｂ、３４、３５ｂ、３９・円筒部
２７ａ・・・・・・・・・・・・・・インロウ部
２７ｂ・・・・・・・・・・・・・・嵌合部
２８・・・・・・・・・・・・・・・段部
２９、３５・・・・・・・・・・・・間座
２９ａ、３５ａ・・・・・・・・・・フランジ部
３９ａ・・・・・・・・・・・・・・案内部
５１・・・・・・・・・・・・・・・複列の転がり軸受
５２・・・・・・・・・・・・・・・等速自在継手
５３・・・・・・・・・・・・・・・外方部材
５３ａ・・・・・・・・・・・・・・外側転走面
５３ｂ・・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
５４・・・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
５４ａ、５５ａ・・・・・・・・・・内側転走面
５４ｂ・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
５４ｃ・・・・・・・・・・・・・・小径段部
５５・・・・・・・・・・・・・・・内輪
５６・・・・・・・・・・・・・・・内方部材
５７・・・・・・・・・・・・・・・保持器
５８・・・・・・・・・・・・・・・転動体
５９・・・・・・・・・・・・・・・加締部
５９ａ、６７ａ・・・・・・・・・・フェイススプライン
６０、６１・・・・・・・・・・・・シール
６２・・・・・・・・・・・・・・・外側継手部材
６３・・・・・・・・・・・・・・・継手内輪
６４・・・・・・・・・・・・・・・ケージ
６５・・・・・・・・・・・・・・・トルク伝達ボール
６６・・・・・・・・・・・・・・・マウス部
６７・・・・・・・・・・・・・・・肩部
６８・・・・・・・・・・・・・・・軸部
６８ａ・・・・・・・・・・・・・・雌ねじ
６９・・・・・・・・・・・・・・・締結ボルト
【図１】
0005355938.tif 000002
【図２】
0005355938.tif 000003
【図３】
0005355938.tif 000004
【図４】
0005355938.tif 000005
【図５】
0005355938.tif 000006
【図６】
0005355938.tif 000007
【図７】
0005355938.tif 000008
【図８】
0005355938.tif 000009
【図９】
0005355938.tif 000010