(57)【要約】【課題】車輪用軸受装置の破損により車両から車輪が脱落することを防止する。【解決手段】車輪用軸受装置は、ドライブシャフトの一部を構成する等速自在継手の外側継手部材40と、車輪を取り付けるためのフランジ72をもったハブ輪70と、複列転がり軸受80とをユニット化し、軸受80の複列のインナレース48,76の少なくとも一方48を外側継手部材40に一体に形成し、外側継手部材40の中空ステム部52をハブ輪70の貫通孔78に嵌合させるとともにステム部52を少なくとも部分的に拡径させてかしめ、ドライブシャフトの最小径部分（10）の強度を、拡径かしめ部62の強度及びステム部52の強度のいずれよりも弱くした。【選択図】図１
2007320351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドライブシャフトの一部を構成する等速自在継手の外側継手部材と、車輪を取り付けるためのフランジをもったハブ輪と、複列転がり軸受とをユニット化し、軸受の複列のインナレースの少なくとも一方を外側継手部材に一体に形成し、外側継手部材の中空ステム部をハブ輪の貫通孔に嵌合させるとともにステム部を少なくとも部分的に拡径させてかしめ、ドライブシャフトの最小径部分の強度を、拡径かしめ部の強度及びステム部の強度のいずれよりも弱くした車輪輪用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は車輪用軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ハブ輪と等速自在継手と複列軸受とをユニット化し、複列軸受の複列のインナレースの少なくとも一方を等速自在継手の外側継手部材に一体に形成した駆動車輪用軸受装置が記載されている。すなわち、図４に示すように、端部外周面に凹凸部１０４を形成した外側継手部材１００のステム部１０２をハブ輪１１０の貫通孔１１２に圧入した後、バックアップ治具１１４により外側継手部材１００のマウス部１０６底を支持した状態で、外側継手部材１００のステム部１０２を貫通孔１０８の内径よりも大きな外径を備えたかしめ治具１１６を矢印方向に移動させて貫通孔１０８内に圧入することにより、ステム部１０２を内径側から外径側に拡径させる。これにより、ステム部１０２の凹凸部１０４がハブ輪１１０の貫通孔１１２の内周面に食い込み、外側継手部材１００とハブ輪１１０とが塑性結合される。
【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】
【０００３】
図４の駆動車輪用軸受装置は等速自在継手によりドライブシャフトと接続してドライブトレインを構成し、車輪を回転自在に支持するとともに車輪にトルクを伝達する役割を果たす。したがって、符号１１８で示す拡径かしめ部あるいは外側継手部材１００のステム部１０２の捩り強度がドライブシャフトの捩り強度より低いと、想定外の過大なトルクが入力された場合、先行して拡径かしめ部１１８あるいはステム部１０２が破損し、脱輪に至るおそれがある。
【０００４】
この発明の目的は、車輪用軸受装置の破損により車両から車輪が脱落することを防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は、過大なトルクが入力された際に、先行してドライブシャフトが破損するように各部位の強度を設計・設定しておくことによって課題を解決したものである。すなわち、この発明の車輪用軸受装置は、ドライブシャフトの一部を構成する等速自在継手の外側継手部材と、車輪を取り付けるためのフランジをもったハブ輪と、複列転がり軸受とをユニット化し、軸受の複列のインナレースの少なくとも一方を外側継手部材に一体に形成し、外側継手部材の中空ステム部をハブ輪の貫通孔に嵌合させるとともにステム部を少なくとも部分的に拡径させてかしめ、ドライブシャフトの最小径部分の強度を、拡径かしめ部の強度及びステム部の強度のいずれよりも弱くしたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
この発明によれば、ドライブシャフトの最小径部分の強度は、拡径かしめ部の強度及びステム部の強度のいずれよりも弱いという関係を成立させたことにより、過大なトルク入力があった場合にはドライブシャフトが先行して破損する。その結果、走行不能とはなるが、ブレーキ操作は可能であり、車輪が脱落するなどといった大事故に繋がる可能性は低い。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面に従ってこの発明の実施の形態を説明する。
【０００８】
図１に駆動車輪用軸受装置に適用した実施の形態を示し、同装置を含むドライブシャフトを図２に示す。
【０００９】
図２に示すドライブシャフトは、ハーフシャフト１０と、その両端の等速自在継手Ｊ１，Ｊ２とで構成されている。図２の右側の等速自在継手Ｊ１はスライド式で、ここではトリポード型の場合が例示してある。トリポード型等速自在継手は外方継手部材１２と内方継手部材１８とを主要な構成要素としている。外方継手部材１２はステム部１４にてデファレンシャルなどとトルク伝達可能に接続される。外方継手部材１２の内周には軸方向に延びるトラック溝１６が形成してある。内方継手部材１８はボス２０とジャーナル２２とからなり、ボス２０はセレーションまたはスプライン孔にてハーフシャフト１０とトルク伝達可能に結合する。ジャーナル２２はボス２０の円周方向の三等分位置から半径方向に突出し、各ジャーナル２２にニードルベアリング２４を介して回転自在にローラ２６が担持されている。このローラ２６は外方継手部材１２のトラック溝１６に沿って転動し、外方継手部材１２の軸方向に移動可能である。したがって、外方継手部材１２と内方継手部材１８との間で軸方向変位（プランジング）が可能である。なお、外部から継手内部に水や異物が侵入するのを防止すると同時に、継手内部に充填した潤滑剤が漏れ出すのを防止するため、ハーフシャフト１０と外方継手部材１２との間にダストブーツ２８が取り付けてある。
【００１０】
図２の左側の等速自在継手Ｊ２は固定式である。図１に拡大して示すように、等速自在継手Ｊ２の外側継手部材４０と、ハブ輪７０と、複列転がり軸受８０とをユニット化して車輪用軸受装置を構成している。ここで、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ト側といい、図１および図２では左側がアウトボード側となる。一方、車両の中央寄りとなる側をインボード側といい、図１および図２では右側がインボード側となる。
【００１１】
等速自在継手Ｊ２は、内側継手部材３０と、外側継手部材４０と、トルク伝達要素としてのボール６４と、ケージ３６とで構成されている。内側継手部材３０は軸心部のセレーション（またはスプライン）孔にてハーフシャフト１０とトルク伝達可能に結合する。内側継手部材３０の外周面３２は球面状で、円周方向に等間隔で、軸方向に延びるボール溝３４が形成してある。外側継手部材４０はベル型のマウス部４２とステム部５２とからなり、マウス部４２の球面状の内周面４４に、円周方向に等間隔で、軸方向に延びるボール溝４６が形成してある。対をなす内側継手部材３０のボール溝３４と外側継手部材４０のボール溝４６との間に一つずつボール６４が介在させてある。ボール６４はケージ３６のポケット３８内に収容され、すべてのボール６４はケージ３６によって同一平面内に保持される。
【００１２】
外側継手部材４０のマウス部４２の肩面５０寄りの外周面にインボード側のインナレース４８が形成してある。
【００１３】
ハブ輪７０は、外周に車輪（図示せず）を取り付けるためのフランジ７２を備えており、フランジ７２の円周方向等間隔位置に車輪（ホイールディスク）を固定するためのハブボルト７４が植え込んである。ハブ輪７０の外周面の、フランジ７２よりもインボード側に、アウトボード側のインナレース７６が形成してある。ハブ輪７０は軸心部に軸方向の貫通孔７８を有している。外側継手部材４０のマウス部４２の肩面５０がハブ輪７０のインボード側の端面と当接し、これにより、外側継手部材４０とハブ輪７０との軸方向位置決めがなされ、かつ、インナレース４８，７６間の寸法が規定される。外側継手部材４０のステム部５２は、マウス部４２の内部と連通した軸方向の貫通孔５４を設けることによって中空にしてある。
【００１４】
複列転がり軸受８０は軸受外輪に相当する外方部材８２と、複列の転動体９０を含む。そして、上述の外側継手部材４０とハブ輪７０が、軸受内輪に相当する内方部材を構成する。外方部材８２は車体（図示せず）に取り付けるためのフランジ８４を備え、内周面に複列の転動体９０のための複列のアウタレース８６が形成してある。外側継手部材４０およびハブ輪７０に形成したインナレース４８，７６と外方部材８２の複列のアウタレース８６との間に複列の転動体９０が組み込まれ、各列の転動体９０はケージ８８で所定間隔に保持される。ここでは転動体９０としてボールを使用した複列アンギュラ玉軸受の場合が図示してあるが、重量の嵩む自動車用の車輪軸受装置の場合には、転動体として円すいころを使用した複列円すいころ軸受を採用する場合もある。
【００１５】
外方部材８２の両端開口部にはシール９２，９４が装着してあり、軸受内部に充填したグリースの漏洩ならびに外部からの水や異物の侵入を防止するようになっている。また、上述のように外側継手部材４０のステム部５２の貫通孔５４がマウス部４２の内部と連通していることから、マウス部４２内に充填したグリースの漏出を防止するため、貫通孔５４のマウス部４２側端部にエンドプレート５６が装着してある。さらに、図示した実施の形態では、ハブ輪７０の貫通孔７８の外側にエンドキャップ５８が装着してある。
【００１６】
ハブ輪７０の貫通孔７８の内周面には凹凸部６０が形成してある。そして、符号６２で示すように、ステム部５２の軸端部を内径側から外径側に拡径させてかしめることにより、ステム部５２の外周面を凹凸部６０に食い込ませて外側継手部材４０とハブ輪７０とを塑性結合させてある。
【００１７】
ドライブシャフトの最小径部分の強度、拡径かしめ部の強度及びステム部の強度のいずれよりも弱くなるように、各部の寸法を設定してある。より具体的には、ハーフシャフト１０の直径をＤ１、ステム部５２の外径をＤ２、拡径かしめ部６２の外径をＤ３としたとき、Ｄ３≧Ｄ２＞Ｄ１で表される関係とする。一般に、ハーフシャフト１０はドライブシャフトの最小径部分となる。したがって、このような強度関係を成立させることにより、過大なトルク入力があった場合、ドライブシャフト（ハーフシャフト１０）が先行して破損することになる。その結果、走行不能とはなるが、ブレーキ操作は可能であり、大事故に繋がる可能性は低い。
【００１８】
シャフト部、ステム部、かしめ部の強度は、具体的には下式で示す破断トルク（Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3）のことである。
ハーフシャフトの破断トルク：    Ｔ1＝τ1πＤ1３／16  （中実軸の場合）
ステム部の破断トルク：          Ｔ2＝τ2π（Ｄ24−ｄ24）／16Ｄ2  
かしめ部の（ステム）破断トルク：Ｔ3＝τ3π（Ｄ34−ｄ34）／16Ｄ3  
ここに、
Ｄ1：ハーフシャフトの外径
Ｄ2：ステム部の外径、ｄ2：ステム部の内径
Ｄ3：かしめ部の外径、ｄ3：かしめ部の内径
τ1：ハーフシャフトのせん断応力（材料、熱処理考慮）
τ2：ステム部のせん断応力（材料、熱処理考慮）
τ3：拡径かしめ部のせん断応力（ステム材料考慮）
【００１９】
ただし、かしめ部に関しては、かしめ部のステム破断トルク（Ｔ3）に加えて、ハブ輪凹凸部がステム部に喰い込んでいる部分の滑り破損トルク（Ｔ4）も考慮する必要があり、下記イ）〜ハ）を満たす関係に設計しておく。
イ）Ｔ1＜Ｔ2      ロ）Ｔ1＜Ｔ3        ハ）Ｔ1＜Ｔ4      
なお、ハブ輪凹凸部がステム部に喰い込んでいる部分の滑り破損トルク（Ｔ4）は、下記により求めることが可能である。
Ｔ4＝ハブ輪凹凸部の1山当りの耐滑りトルク×ハブ輪凹凸部の総山数
ハブ輪凹凸部の1山当りの耐滑りトルク：強度試験により確認
【００２０】
図３は、横軸に適用サイズ、縦軸に捩り強度をとって両者の関係を表したグラフであり、同図に示すように、どの適用サイズにおいても常に拡径かしめ部およびステム部の捩り強度がドライブシャフトの捩り強度よりも大きくなるように設定するのが望ましい。なお、同図は拡径かしめ部の捩り強度とステム部の捩り強度が等しい場合を示している。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の実施の形態を示す車輪用軸受装置の縦断面図
【図２】図１の車輪用軸受装置を含むドライブシャフトの縦断面図
【図３】適用サイズと捩り強度の関係を示す線図
【図４】かしめ加工を説明するための縦断面図
【符号の説明】
【００２２】
１０  ハーフシャフト
Ｊ１  スライド式等速自在継手
１２  外方継手部材
１４  ステム部
１６  トラック溝
１８  内方継手部材
２０  ボス
２２  ジャーナル
２４  ニードルベアリング
２６  ローラ
２８  ダストブーツ
Ｊ２  固定式等速自在継手
３０  内側継手部材
３２  外周面
３４  ボール溝
３６  ケージ
３８  ポケット
４０  外側継手部材
４２  マウス部
４４  内周面
４６  ボール溝
４８  インナレース
５０  肩面
５２  ステム部
５４  貫通孔
５６  エンドプレート
５８  エンドキャップ
６０  凹凸部
６２  拡径かしめ部
６４  ボール
７０  ハブ輪
７２  フランジ
７４  ハブボルト
７６  インナレース
７８  貫通穴
８０  軸受装置
８２  外方部材
８４  フランジ
８６  アウタレース
８８  ケージ
９０  転動体
９２  シール
９４  シール
１００  外側継手部材
１０２  ステム部
１０４  凹凸部
１０６  マウス部
１０８  貫通孔
１１０  ハブ輪
１１２  貫通孔
１１４  バックアップ治具
１１６  かしめ治具
１１８  かしめ部
【図１】
2007320351.tif 000003
【図２】
2007320351.tif 000004
【図３】
2007320351.tif 000005
【図４】
2007320351.tif 000006