(57)【要約】【課題】軽量・コンパクト化と共に、加締部の強度を増大させ、長期間に亘って耐久性を確保した第４世代構造の車輪用軸受装置を提供する。【解決手段】外側継手部材１４の軸部２０の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部２１によりハブ輪１に対して外側継手部材１４が軸方向に固定された車輪用軸受装置において、軸部２０の端部内周にテーパ面２２と雌ねじ２３が形成されると共に、外周にテーパ面２２に対応するテーパ面２４ａが形成された拡径軸２４が螺合され、拡径軸２４が外側継手部材１４に緊締されると共に、ハブ輪１のセレーション１ｃが高周波焼入れによって所定の硬化層１１が形成され、軸部２０のセレーション２０ｂに軸線に対して所定のねじれ角が設けられ、アウター側の一部が未焼入れの生のままとされている。これにより、セレーション２０ｂが拡径され、係合部のガタを抑制することができる。【選択図】図１
2007170607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハブ輪と複列の転がり軸受と等速自在継手とがユニット化された車輪用軸受装置であって、
前記複列の転がり軸受が、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、
前記軸部が前記ハブ輪にセレーションを介して内嵌されると共に、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に対して前記外側継手部材が軸方向に固定された車輪用軸受装置において、
前記軸部の端部内周にテーパ面と雌ねじが形成されると共に、外周に前記テーパ面に対応するテーパ面が形成された拡径軸が螺合され、当該拡径軸が前記外側継手部材に緊締されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項２】
前記軸部に、前記ハブ輪の小径段部に所定の径方向すきまを介して内嵌するインロウ部が形成されると共に、このインロウ部の端部に前記セレーションが形成されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項３】
前記ハブ輪のセレーションが高周波焼入れによって所定の硬化層が形成されると共に、前記軸部のセレーションに軸線に対して所定のねじれ角が設けられ、アウター側の一部が未焼入れの生のままとされている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
【請求項４】
前記軸部が中空状に形成されている請求項１乃至３いずれか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、軽量・コンパクト化と共に、結合部の耐久性の向上を図った第４世代構造の車輪用軸受装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から自動車等の車輪を支持する車輪用軸受装置は、車輪を取り付けるためのハブ輪を転がり軸受を介して回転自在に支承するもので、所望の軸受剛性を有し、ミスアライメントに対しても耐久性を発揮すると共に、燃費向上の観点から回転トルクが小さい複列アンギュラ玉軸受が多用されている。
【０００３】
また、車輪用軸受装置には、懸架装置を構成するナックルとハブ輪との間に複列アンギュラ玉軸受等からなる車輪用軸受を嵌合させた第１世代と称される構造から、外方部材の外周に直接車体取付フランジまたは車輪取付フランジが形成された第２世代構造、また、ハブ輪の外周に一方の内側転走面が直接形成された第３世代構造までが量産化されると共に、さらにハブ輪と等速自在継手の外側継手部材の外周にそれぞれ内側転走面が直接形成されて軽量・コンパクト化された第４世代構造が開発され、一部市場に投入されようとしている。
【０００４】
この第４世代構造の車輪用軸受装置として、図２に示すものが知られている。この車輪用軸受装置は、ハブ輪５０、複列の転がり軸受５１および等速自在継手５２がユニット化されている。複列の転がり軸受５１は、外周にナックル（図示せず）に取り付けられ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５４を一体に有し、外周に複列の外側転走面５３ａ、５３ａに対向する一方の内側転走面５０ａと、この内側転走面５０ａから軸方向に延びる小径段部５０ｂが形成されたハブ輪５０、およびこのハブ輪５０の小径段部５０ｂに内嵌され、複列の外側転走面５３ａ、５３ａに対向する他方の内側転走面５５ａが形成された外側継手部材５５からなる内方部材５６と、これら両転走面間に収容された複列のボール５７、５７と、これら複列のボール５７、５７を転動自在に保持する保持器５８、５８とを備えた複列アンギュラ玉軸受で構成されている。ハブ輪５０の外周には、アウター側のシール６５が摺接するシールランド部から内側転走面５０ａおよび小径段部５０ｂの端面に亙って高周波焼入れによって所定の硬化層が形成されている。
【０００５】
等速自在継手５２は、外側継手部材５５と継手内輪５９とケージ６０とトルク伝達ボール６１とからなり、外側継手部材５５は、カップ状のマウス部６２と、このマウス部６２の底部をなす肩部６３と、この肩部６３から軸方向に延びる軸部６４とを一体に有している。軸部６４の外周にはセレーション６４ａが形成され、ハブ輪５０の内周に形成されたセレーション５０ｃに係合してトルク伝達可能としている。また、外側継手部材５５の外周には、インナー側のシール６５が摺接するシールランド部から内側転走面５５ａおよび軸部６４に亙って高周波焼入れによって所定の硬化層が形成されている。
【０００６】
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６５、６５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。
【０００７】
また、外側継手部材５５の軸部６４の端部を径方向外方に塑性変形させてハブ輪５０のパイロット部６６内に位置する端面６７に加締め（揺動加締）、この加締部６８により外側継手部材５５がハブ輪５０に軸方向に固定されると共に、ハブ輪５０の小径段部５０ｂの端面と外側継手部材５５の肩部６３を突き合わせ、軸受予圧量の管理を行っている。
【０００８】
ここで、ハブ輪５０の端面６７の少なくとも加締部６８と接触する部位を径方向外方に向けてアウター側に傾斜させて形成することにより、加締部６８の接触面積を増大させ、加締部６８の強度を向上させている。
【特許文献１】特開２００２−３５６１０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
こうした従来の車輪用軸受装置において、加締部６８の強度を図るために、ハブ輪５０の端面６７の少なくとも加締部６８と接触する部位を径方向外方に向けてアウター側に傾斜させて形成し、加締部６８の接触面積を増大させることは有効な手段である。然しながら、トルクを伝達するセレーション５０ｃ、６４ａの係合部に回転方向のガタがあれば、車両の走行安定性やフィーリングに悪影響を及ぼすだけでなく、係合部にフレッティングが進行すると共に、モーメント荷重等が負荷された時、このガタが増幅され、加締部６８の強度が低下する恐れがあった。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、軽量・コンパクト化と共に、結合部のガタ詰めを行い、長期間に亘って耐久性を確保した第４世代構造の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、ハブ輪と複列の転がり軸受と等速自在継手とがユニット化された車輪用軸受装置であって、前記複列の転がり軸受が、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、前記軸部が前記ハブ輪にセレーションを介して内嵌されると共に、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に対して前記外側継手部材が軸方向に固定された車輪用軸受装置において、前記軸部の端部内周にテーパ面と雌ねじが形成されると共に、外周に前記テーパ面に対応するテーパ面が形成された拡径軸が螺合され、当該拡径軸が前記外側継手部材に緊締されている構成を採用した。
【００１２】
このように、ハブ輪と外側継手部材とが揺動加締によって形成された加締部により塑性結合された第４世代構造の車輪用軸受装置において、軸部の端部内周にテーパ面と雌ねじが形成されると共に、外周にテーパ面に対応するテーパ面が形成された拡径軸が螺合され、当該拡径軸が外側継手部材に緊締されているので、軸部のセレーションが拡径され、セレーションの係合部の径方向ガタを抑制することができる。したがって、軽量・コンパクト化と共に、加締部の強度を増大させ、長期間に亘って耐久性を確保した第４世代構造の車輪用軸受装置を提供することができる。
【００１３】
好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記軸部に、前記ハブ輪の小径段部に所定の径方向すきまを介して内嵌するインロウ部が形成されると共に、このインロウ部の端部に前記セレーションが形成されていれば、このインロウ部の円筒面でハブ輪の小径段部を支持することができ、装置の剛性を高めて大きなモーメント荷重が負荷されても充分な剛性を確保することができ、耐久性を向上させることができる。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明のように、前記ハブ輪のセレーションが高周波焼入れによって所定の硬化層が形成されると共に、前記軸部のセレーションに軸線に対して所定のねじれ角が設けられ、アウター側の一部が未焼入れの生のままとされていれば、ハブ輪のセレーションとの係合で、その嵌合部に予圧を付与することができ、回転方向のガタを抑制して車両の走行安定性を向上させることができる。
【００１５】
また、請求項４に記載の発明のように、前記軸部が中空状に形成されているので、装置の剛性を確保しつつ、軽量化を図ることができると共に、軸受部の放熱効果を高め、運転中の昇温を抑制して耐久性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
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と等速自在継手とがユニット化された車輪用軸受装置であって、前記複列の転がり軸受が、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、前記軸部が前記ハブ輪にセレーションを介して内嵌されると共に、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に対して前記外側継手部材が軸方向に固定された車輪用軸受装置において、前記軸部の端部内周にテーパ面と雌ねじが形成されると共に、外周に前記テーパ面に対応するテーパ面が形成された拡径軸が螺合され、当該拡径軸が前記外側継手部材に緊締されているので、軸部のセレーションが拡径され、セレーションの係合部の径方向ガタを抑制することができる。したがって、軽量・コンパクト化と共に、加締部の強度を増大させ、長期間に亘って耐久性を確保した第４世代構造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】
【００１７】
ハブ輪と複列の転がり軸受と等速自在継手とがユニット化された車輪用軸受装置であって、前記複列の転がり軸受が、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、前記軸部が前記ハブ輪にセレーションを介して内嵌されると共に、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に対して前記外側継手部材が軸方向に固定された車輪用軸受装置において、前記軸部の端部内周にテーパ面と雌ねじが形成されると共に、外周に前記テーパ面に対応するテーパ面が形成された拡径軸が螺合され、当該拡径軸が前記外側継手部材に緊締されると共に、前記ハブ輪のセレーションが高周波焼入れによって所定の硬化層が形成され、前記軸部のセレーションに軸線に対して所定のねじれ角が設けられ、アウター側の一部が未焼入れの生のままとされている。
【実施例】
【００１８】
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一実施形態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（図面左側）、中央寄り側をインナー側（図面右側）という。
【００１９】
この車輪用軸受装置は第４世代と称され、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ている。複列の転がり軸受２は、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にトルク伝達可能に内嵌された後述する外側継手部材１４とからなる。
【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、外周に車体（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、内周に円弧状の複列の外側転走面４ａ、４ａが形成されている。この複列の外側転走面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】
一方、ハブ輪１はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼からなり、アウター側の端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジ７を有し、この車輪取付フランジ７の周方向等配に複数のハブボルト８が植設されている。また、ハブ輪１の外周には、前記複列の外側転走面４ａ、４ａに対向する一方（アウター側）の円弧状の内側転走面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、内周にはトルク伝達用のセレーション（またはスプライン）１ｃが形成されている。そして、内周のセレーション１ｃの部位と、アウター側のシール１０が摺接するシールランド部７ａから内側転走面１ａおよび小径段部１ｂの端面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１１、１２が形成されている。これにより、セレーション１ｃと車輪取付フランジ７の基部となるシールランド部７ａの耐摩耗性が向上するばかりでなく、車輪取付フランジ７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。
【００２２】
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とからなる。外側継手部材１４はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼からなり、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軸部２０とが一体に形成されている。この軸部２０にはハブ輪１の小径段部１ｂに所定の径方向すきまを介して円筒嵌合するインロウ部２０ａと、端部外周にハブ輪１のセレーション１ｃに係合するセレーション（またはスプライン）２０ｂが形成されている。このように、インロウ部２０ａの円筒面でハブ輪１の小径段部１ｂを支持することができるので、装置の剛性が高まり、大きなモーメント荷重が負荷されても充分な剛性を確保することができ、耐久性を向上させることができる。
【００２３】
さらに、肩部１９から突設された軸部２０は中空状に形成されている。これにより、装置の剛性を確保しつつ、軽量化を図ることができると共に、軸受部の放熱効果を高め、運転中の昇温を抑制して耐久性を向上させることができる。また、マウス部１８の内周には軸方向に延びる曲線状のトラック溝１８ａが形成されると共に、継手内輪１５の外周にこのトラック溝１８ａに対応するトラック溝１５ａが形成され、これら両トラック溝１８ａ、１５ａ間にケージ１６を介してトルク伝達ボール１７が収容されている。
【００２４】
外側継手部材１４の肩部１９の外周には、前記複列の外側転走面４ａ、４ａに対向する他方（インナー側）の円弧状の内側転走面１４ａが形成されている。そして、前述した外方部材４の複列の外側転走面４ａ、４ａと、これらに対向する内方部材５の複列の内側転走面１ａ、１４ａ間に複列の転動体６、６が収容され、保持器９、９によって転動自在に保持されている。また、外方部材４の端部にはシール１０、１０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。ここで、インナー側のシール１０が摺接するシールランド部１４ｂから内側転走面１４ａおよび軸部２０のインロウ部２０ａ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１３が形成されている。これにより、シールランド部１４ｂとインロウ部２０ａの耐摩耗性が向上するばかりでなく、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、ここでは、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、本発明に係る車輪用軸受装置は、これに限らず、転動体６に円錐ころを用いた複列円錐ころ軸受であっても良い。
【００２５】
さらに、軸部２０のセレーション２０ｂには、軸線に対して所定のねじれ角が設けられ、アウター側の一部が未焼入れのままの生とされている。このねじれ角により、ハブ輪１のセレーション１ｃとの係合で、その嵌合部に予圧を付与することができ、回転方向のガタを抑制して車両の走行安定性を向上させることができる。
【００２６】
ここで、本実施形態では、軸部２０の端部を径方向外方に塑性変形させて揺動加締めし、加締部２１が形成されている。そして、小径段部１ｂの端面が肩部１９に衝合して突き合わされ、複列の転がり軸受２に所定の予圧付与された状態で、この加締部２１によって、ハブ輪１と外側継手部材１４とが一体に塑性結合されている。さらに、軸部２０の端部内周にテーパ面２２と雌ねじ２３が形成されると共に、このテーパ面２２に対応したテーパ面２４ａと雄ねじ２４ｂが外周に形成された拡径軸２４が内挿され、雄ねじ２４ｂを雌ねじ２３に螺合することにより、この拡径軸２４が外側継手部材１４に緊締されている。これにより、軸部２０のセレーション２０ｂが拡径され、セレーション１ｃ、２０ｂの係合部の径方向ガタを抑制することができる。したがって、軽量・コンパクト化と共に、加締部２１の強度を増大させ、長期間に亘って耐久性を確保した第４世代構造の車輪用軸受装置を提供することができる。
【００２７】
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】
【００２８】
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と等速自在継手と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】
【００２９】
【図１】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２】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】
【００３０】
１・・・・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
１ａ、１４ａ・・・・・・・・・・・内側転走面
１ｂ・・・・・・・・・・・・・・・小径段部
１ｃ、２０ｂ・・・・・・・・・・・セレーション
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・・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
７ａ、１４ｂ・・・・・・・・・・・シールランド部
８・・・・・・・・・・・・・・・・ハブボルト
９・・・・・・・・・・・・・・・・保持器
１０・・・・・・・・・・・・・・・シール
１１、１２、１３・・・・・・・・・硬化層
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・・・・・・・・・・・・・・インロウ部
２１・・・・・・・・・・・・・・・加締部
２２、２４ａ・・・・・・・・・・・テーパ面
２３・・・・・・・・・・・・・・・雌ねじ
２４・・・・・・・・・・・・・・・拡径軸
２４ｂ・・・・・・・・・・・・・・雄ねじ
５０・・・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
５０ａ、５５ａ・・・・・・・・・・内側転走面
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
５４・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
５５・・・・・・・・・・・・・・・外側継手部材
５６・・・・・・・・・・・・・・・内方部材
５７・・・・・・・・・・・・・・・ボール
５８・・・・・・・・・・・・・・・保持器
５９・・・・・・・・・・・・・・・継手内輪
６０・・・・・・・・・・・・・・・ケージ
６１・・・・・・・・・・・・・・・トルク伝達ボール
６２・・・・・・・・・・・・・・・マウス部
６３・・・・・・・・・・・・・・・肩部
６４・・・・・・・・・・・・・・・軸部
６５・・・・・・・・・・・・・・・シール
６６・・・・・・・・・・・・・・・パイロット部
６７・・・・・・・・・・・・・・・端面
６８・・・・・・・・・・・・・・・加締部
【図１】
2007170607.tif 000003
【図２】
2007170607.tif 000004