(57)【要約】【課題】補修時の分解作業性を向上させると共に、設計自由度を高め、軽量・コンパクト化を図った車輪用軸受装置を提供する。【解決手段】車体取付フランジ４ｂを有する外方部材４と、一端部に車輪取付フランジ１２を有するハブ輪１と、これに内嵌される中空の軸部２０を有する外側継手部材１４からなる内方部材５とを備え、ハブ輪１の内周に硬化した凹凸部８が形成されると共に、軸部２０を拡径し、凹凸部８に食い込ませてハブ輪１と外側継手部材１４が塑性結合された車輪用軸受装置において、車輪取付フランジ１２の円周方向等配に雌ねじ７が形成され、これにホイールボルトＷ／Ｂを螺合することにより車輪を車輪取付フランジ１２に締結するようにしたので、補修時にホイールボルトＷ／Ｂを容易に交換することができると共に、外方部材４の外径寸法や車体取付フランジの位置が制約されことがなくなる。【選択図】図２
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【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ユニット化され、懸架装置を構成するナックルに対して車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置であって、
前記複列の転がり軸受が、前記ナックルに取り付けられる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、
一端部に前記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と、この内側転走面から軸方向に延び、前記ハブ輪に内嵌される軸部が一体に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との間に転動自在に収容された複列の転動体とを備え、
前記軸部を塑性変形させて前記ハブ輪に加締め、このハブ輪と前記外側継手部材が一体に塑性結合された車輪用軸受装置において、前記車輪取付フランジの円周方向等配位置に雌ねじが形成されると共に、この雌ねじにホイールボルトを螺合することにより、前記車輪が前記車輪取付フランジに締結されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項２】
前記ハブ輪の内周に硬化した凹凸部が形成されると共に、前記軸部が中空に形成され、この軸部を拡径して前記凹凸部に食い込ませて加締め、前記ハブ輪と外側継手部材が一体に塑性結合されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項３】
前記軸部の端部を径方向外方に塑性変形させて前記ハブ輪の端部に加締め、前記ハブ輪と外側継手部材が一体に塑性結合されている請求項１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、自動車等の車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置、特に、補修時の分解作業性を向上させると共に、設計自由度を高め、軽量・コンパクト化を図った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３は、第４世代の車輪用軸受装置の代表的な一例である。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。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。ハブ輪５１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。
【０００４】
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の外周にはアウトボード側の内側転走面５１ａ、６３ａがそれぞれ形成され、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。
【０００５】
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軸部６９を一体に有している。この軸部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、軸部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、嵌合部６９ｂをハブ輪５１の凹凸部５５に食い込ませて加締め、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】
【０００６】
然しながら、こうした従来の車輪用軸受装置では、車輪取付フランジ５４に車輪を締結するためのハブボルト５６が植設されているので、このハブボルト５６が折損する等、市場においてハブボルト５６の交換しなければならない時、折損したハブボルト５６をインボード側に抜脱する必要がある。この場合、ハブボルト５６を外方部材５７側に抜脱するため、外方部材５７の外径寸法や車体取付フランジ５７ｂの位置が制約される。換言すれば、車輪用軸受装置の設計に際しては、こうした補修時の分解作業性を考慮した設計が求められ、設計自由度が制約されて必ずしも軽量化に関して最適な設計ができないのが現状であった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、補修時の分解作業性を向上させると共に、設計自由度を高め、軽量・コンパクト化を図った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】
【０００８】
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ユニット化され、懸架装置を構成するナックルに対して車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置であって、前記複列の転がり軸受が、前記ナックルに取り付けられる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、一端部に前記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と、この内側転走面から軸方向に延び、前記ハブ輪に内嵌される軸部が一体に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との間に転動自在に収容された複列の転動体とを備え、前記軸部を塑性変形させて前記ハブ輪に加締め、このハブ輪と前記外側継手部材が一体に塑性結合された車輪用軸受装置において、前記車輪取付フランジの円周方向等配位置に雌ねじが形成されると共に、この雌ねじにホイールボルトを螺合することにより、前記車輪が前記車輪取付フランジに締結されている。
【０００９】
このように、車体取付フランジを有する外方部材と、一端部に車輪取付フランジを有するハブ輪、およびこのハブ輪に内嵌される軸部を有する外側継手部材からなる内方部材と、両部材間に収容される複列の転動体とを備え、軸部を塑性変形させてハブ輪と外側継手部材が一体に塑性結合された第４世代構造の車輪用軸受装置において、車輪取付フランジの円周方向等配位置に雌ねじが形成されると共に、この雌ねじにホイールボルトを螺合することにより、車輪が車輪取付フランジに締結されているので、補修時にホイールボルトを容易に交換することができると共に、外方部材の外径寸法や車体取付フランジの位置が制約されことがなくなる。したがって、設計時に補修時の分解作業性を考慮する必要がなく設計自由度が広がり、一段と軽量・コンパクト化を図った第４世代の車輪用軸受装置を提供することができる。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明のように、前記ハブ輪の内周に硬化した凹凸部が形成されると共に、前記軸部が中空に形成され、この軸部を拡径して前記凹凸部に食い込ませて加締め、前記ハブ輪と外側継手部材が一体に塑性結合されていても良いし、また、請求項３に記載の発明のように、前記軸部の端部を径方向外方に塑性変形させて前記ハブ輪の端部に加締め、前記ハブ輪と外側継手部材が一体に塑性結合されていても良い。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る車輪用軸受装置は、複列の転がり軸受と等速自在継手がユニット化され、懸架装置を構成するナックルに対して車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置であって、前記複列の転がり軸受が、前記ナックルに取り付けられる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、一端部に前記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と、この内側転走面から軸方向に延び、前記ハブ輪に内嵌される軸部が一体に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との間に転動自在に収容された複列の転動体とを備え、前記軸部を塑性変形させて前記ハブ輪に加締め、このハブ輪と前記外側継手部材が一体に塑性結合された車輪用軸受装置において、前記車輪取付フランジの円周方向等配位置に雌ねじが形成されると共に、この雌ねじにホイールボルトを螺合することにより、前記車輪が前記車輪取付フランジに締結されているので、補修時にホイールボルトを容易に交換することができると共に、外方部材の外径寸法や車体取付フランジの位置が制約されことがなくなる。したがって、設計時に補修時の分解作業性を考慮する必要がなく設計自由度が広がり、一段と軽量・コンパクト化を図った第４世代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】
【００１２】
複列の転がり軸受と等速自在継手がユニット化され、懸架装置を構成するナックルに対して車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置であって、前記複列の転がり軸受が、前記ナックルに取り付けられる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、一端部に前記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と、この内側転走面から軸方向に延び、前記ハブ輪に内嵌される中空の軸部が一体に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との間に転動自在に収容された複列の転動体とを備え、前記ハブ輪の内周に硬化した凹凸部が形成されると共に、前記軸部を拡径して前記凹凸部に食い込ませて加締め、前記ハブ輪と外側継手部材が一体に塑性結合された車輪用軸受装置において、前記車輪取付フランジの円周方向等配位置に雌ねじが形成されると共に、この雌ねじにホイールボルトを螺合することにより、前記車輪が前記車輪取付フランジに締結されている。
【実施例】
【００１３】
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を適用した足回りの一部を示す縦断面図、図２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。
【００１４】
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とがユニット化して構成され、懸架装置を構成するナックルＮに対して車輪ＷおよびブレーキロータＲを回転自在に支承している。
【００１５】
ハブ輪１は、アウトボード側の端部に車輪ＷおよびブレーキロータＲを取り付けるための車輪取付フランジ１２を一体に有し、ホイールボルトＷ／Ｂを介して車輪ＷおよびブレーキロータＲが締結されている。すなわち、車輪取付フランジ１２の円周方向等配位置に後述する雌ねじ７が形成され、この雌ねじ７に車輪ＷおよびブレーキロータＲを締結するためのホイールボルトＷ／Ｂが螺合される。
【００１６】
複列の転がり軸受２は、図２に拡大して示すように、外方部材４と内方部材５と複列の転動体（ボール）６、６とを備えている。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１４とからなる。ハブ輪１はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼で形成され、外周に一方（アウトボード側）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、後述するアウトボード側のシール９が摺接するシールランド部１０をはじめ、内側転走面１ａ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の範囲に所定の硬化層が形成されている。これにより、車輪取付フランジ１２の基部となるシールランド部１０の耐摩耗性が向上すると共に、車輪取付フランジ１２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の耐久性が向上する。
【００１７】
また、内周には高周波焼入れによって表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化された凹凸部８が形成されている。この凹凸部８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８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。
【００１８】
等速自在継手３は、外側継手部材１４と継手内輪１５、ケージ１６、およびトルク伝達ボール１７とを備えている。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、この肩部１９から軸方向に延びる中空状の軸部２０が一体に形成されている。そして、肩部１９の外周に他方（インボード側）の内側転走面１４ａが形成されると共に、軸部２０には、ハブ輪１の小径段部１ｂに所定のシメシロを介して円筒嵌合するインロウ部２０ａと、このインロウ部２０ａの端部に嵌合部２０ｂがそれぞれ形成されている。
【００１９】
外側継手部材１４はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼で形成され、後述するインボード側のシール９が摺接する肩部１９のシールランド部１１をはじめ、内側転走面１４ａからインロウ部２０ａに亙って表面に高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に所定の硬化層が形成されている。なお、嵌合部２０ｂは、未焼入れで、鍛造後の素材硬さのままとされている。これにより、シールランド部１１やインロウ部２０ａの耐摩耗性が向上すると共に、車輪取付フランジ１２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、外側継手部材１４の耐久性が向上する。なお、Ｅは肩部１９の内周に装着されたエンドキャップで、マウス部１８の開口部に装着されたブーツＢと共に、継手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継手内部に侵入するのを防止している。
【００２０】
外方部材４は、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼からなり、外周にナックル（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ４ｂを一体に有し、内周に前述した内方部材５の複列の内側転走面１ａ、１４ａに対向する複列の外側転走面４ａ、４ａが形成されている。これら複列の外側転走面４ａ、４ａは、高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に所定の硬化層が形成されている。
【００２１】
内方部材５の複列の内側転走面１ａ、１４ａおよび外方部材４の複列の外側転走面４ａ、４ａ間には複列の転動体６、６が収容され、保持器１３、１３によって転動自在に保持されている。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９、９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。なお、ここでは、複列の転がり軸受２の転動体６にボールを使用し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、転動体に円錐ころを用いた複列円錐ころ軸受であっても良い。
【００２２】
ここで、ハブ輪１の小径段部１ｂに肩部１９が衝合して突合せ状態になるまで外側継手部材１４の軸部２０がハブ輪１に内嵌される。さらに、軸部２０にマンドレル等の拡径治具（図示せず）を押し込んで嵌合部２０ｂを拡径し、嵌合部２０ｂをハブ輪１の凹凸部８に食い込ませて加締め、ハブ輪１と外側継手部材１４とが一体に塑性結合される。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１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。また、車両への組込性を簡便にすることができる。なお、ここでは、軸部２０を拡径させてハブ輪１の凹凸部８に食い込ませて加締め、ハブ輪１と外側継手部材１４が塑性結合された構成を例示したが、これ以外にも、例えば、図示はしないが、軸部の端部を径方向外方に塑性変形させてハブ輪の端部に加締める、所謂揺動加締によって両部材が塑性結合されたものであっても良い。
【００２３】
本実施形態では、ハブ輪１の車輪取付フランジ１２の円周等配位置にホイールボルトＷ／Ｂが締結される雌ねじ７が形成されている。すなわち、図示しない車輪あるいはブレーキロータは、別体のホイールボルトＷ／Ｂによって車輪取付フランジ１２に締結される。これにより、ホイールボルトＷ／Ｂが折損する等、市場においてホイールボルトＷ／Ｂを交換しなければならなない場合、ホイールボルトＷ／Ｂの交換が容易にできると共に、こうした補修時に外方部材４の外径寸法や車体取付フランジ４ｂの位置が制約されことはない。また、こうした補修時の分解作業性を考慮する必要がなく、こうした第４世代の車輪用軸受装置においては、その効果は大きい。したがって、設計自由度が格段に広がり、一段と軽量・コンパクト化を図ることができる。
【００２４】
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】
【００２５】
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】
【００２６】
【図１】本発明に係る車輪用軸受装置を適用した足回りの一部を示す縦断面図である。
【図２】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３】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】
【００２７】
１・・・・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
１ａ、１４ａ・・・・・・・・・・・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・・・・・・・・・・・・・・・外側転走面
４ｂ・・・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
５・・・・・・・・・・・・・・・・内方部材
６・・・・・・・・・・・・・・・・転動体
７・・・・・・・・・・・・・・・・雌ねじ
８・・・・・・・・・・・・・・・・凹凸部
９・・・・・・・・・・・・・・・・シール
１０、１１・・・・・・・・・・・・シールランド部
１２・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
１３・・・・・・・・・・・・・・・保持器
１４・・・・・・・・・・・・・・・外側継手部材
１５・・・・・・・・・・・・・・・継手内輪
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・・・・・・・・・・・・・・インロウ部
２０ｂ・・・・・・・・・・・・・・嵌合部
５１・・・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
５１ａ、６３ａ・・・・・・・・・・内側転走面
５１ｂ・・・・・・・・・・・・・・小径段部
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・・・・・・・・・・・・・・・軸部
６９ａ・・・・・・・・・・・・・・インロウ部
６９ｂ・・・・・・・・・・・・・・嵌合部
Ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・ブーツ
Ｅ・・・・・・・・・・・・・・・・エンドキャップ
Ｎ・・・・・・・・・・・・・・・・ナックル
Ｒ・・・・・・・・・・・・・・・・ブレーキロータ
Ｗ・・・・・・・・・・・・・・・・車輪
Ｗ／Ｂ・・・・・・・・・・・・・・ホイールボルト
【図１】
2007186108.tif 000003
【図２】
2007186108.tif 000004
【図３】
2007186108.tif 000005