(57)【要約】【課題】装置の軽量・コンパクト化を図ると共に、内方部材のかしめ部と外側継手部材の肩部との当接面に発生する異音を長期間防止できる駆動車輪用軸受装置を提供する。【解決手段】ハブ輪1と複列の転がり軸受2と等速自在継手3とがユニット化された駆動車輪用軸受装置であって、外側継手部材14の肩部19と転がり軸受2の内方部材8の内端面7aとの間に、メッシュで補強されたフッ素樹脂からなるスラスト軸受25が介在させてある。【選択図】図１
2007298092.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駆動車輪用軸受装置であって、
前記複列の転がり軸受が、一端に車輪取付フランジを一体に有し、内周にトルク伝達用のセレーションが形成されたハブ輪と、このハブ輪に外嵌された内輪とからなり、外周に複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材に複列の転動体を介して外嵌され、内周に前記複列の内側転走面に対向する複列の外側転走面が形成された外方部材とを備え、前記等速自在継手を構成する外側継手部材の肩部と前記内方部材の内端面とを突合せ状態で、前記外側継手部材の軸部がセレーションを介して前記ハブ輪にトルク伝達可能に内嵌され、ねじ手段を介して前記ハブ輪と外側継手部材とが着脱自在に締結された駆動車輪用軸受装置において、
前記外側継手部材の肩部と前記内方部材の内端面との間に、メッシュで補強されたフッ素樹脂からなるスラスト軸受を介装させたことを特徴とする駆動車輪用軸受装置。
【請求項２】
前記メッシュが非鉄金属であることを特徴とする請求項１に記載の駆動車輪用軸受装置。
【請求項３】
前記メッシュが炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維からなる群より選ばれる繊維であることを特徴とする請求項１に記載の駆動車輪用軸受装置。
【請求項４】
前記フッ素樹脂がＰＴＦＥであることを特徴とする請求項１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、自動車等の車輪を回転自在に支承する駆動車輪用軸受装置、特に、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に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、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輪は、駆動車輪用軸受装置により懸架装置に支持されている。近年、駆動車輪用軸受装置は軽量・コンパクト化を狙って、ハブ輪と等速自在継手と軸受部とをユニット化すると共に、軸受部と等速自在継手とを分離可能とし、モジュール化と補修時の作業性向上を図る傾向にある。
【０００３】
図２に示す従来の駆動車輪用軸受装置は、内方部材５０と、外方部材６０と、等速自在継手７０とをユニット化して構成してある。内方部材５０は、ハブ輪５１と、このハブ輪５１に圧入された別体の内輪５２とからなる。ハブ輪５１は、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が植設している。ハブ輪５２に形成した小径段部５５に内輪５２を圧入し、さらに、小径段部５５の端部を径方向外方に塑性変形させて形成したかしめ部５６により、内輪５２が軸方向へ抜けるのを防止している。
【０００４】
外方部材６０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６１を一体に有し、内周には複列の外側転走面６０ａが形成してある。一方、内方部材５０は、これら外方部材６０の外側転走面６０ａに対向する内側転走面５１ａ，５２ａがそれぞれハブ輪５１と内輪５２に一体形成してある。そして、内側転走面５１ａ，５２ａと外側転走面６０ａとの間で複列の転動体（ボール）６２が転走するようになっている。これは、いわゆる第３世代の車輪用軸受装置と呼称される構成をなしている。各列の転動体６２は保持器６３によって所定の間隔に保持される。また、外方部材６０の端部にはシール６４、６５が装着してあり、軸受内部に封入した潤滑グリースの漏洩と、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。
【０００５】
等速自在継手７０は外側継手部材７１と、継手内輪７２と、ケージ７３と、トルク伝達ボール７４とからなる。外側継手部材７１はカップ状のマウス部７５と、このマウス部７５から軸方向に延びる軸部７６を有し、マウス部７５の内周には軸方向に延びる曲線状のトラック溝７１ａが形成してある。一方、トラック溝７１ａに対向し、継手内輪７２の外周には曲線状のトラック溝７２ａが形成してある。これらトラック溝７１ａ、７２ａの曲率中心は、継手中心に対して互いに軸方向に等距離だけオフセットしている。すべてのトルク伝達ボール７４はケージ７３によって同一平面に保持される。したがって、両トラック溝７１ａ、７２ａ間に収容されたトルク伝達ボール７４が、如何なる作動角においても常にその作動角の二等分面上に保持され、継手の等速性を担保している。
【０００６】
外側継手部材７１の軸部７６がセレーション７６ａを介してハブ輪５１とトルク伝達可能に嵌合し、かつ、かしめ部５６と外側継手部材７１の肩部７８とが当接した状態で、内方部材５０と外側継手部材７１とが固定ボルト７７により着脱自在に締結されている。
【０００７】
上述の構成の駆動車輪用軸受装置において、運転時にしばしばスティックスリップ音が発生することがあった。この種の異音の発生は、内方部材５０と外側継手部材７１との間で伝達されるトルクの変動に伴い、かしめ部５６と外側継手部材７１の肩部７８との当接面が擦れ合うことが原因であることが知られている。すなわち、前記トルクは外側継手部材７１の軸部７６に形成されたセレーション７６ａを介してハブ輪５１に伝達されるが、このセレーション嵌合部の円周方向ガタが大きいと、車両の加速・減速の繰り返しにより異音が発生する。また、一般的に、固定ボルト７７は高トルクで緊締されているが、トルク変動が繰り返し作用することにより生じる固定ボルト７７の緩み、あるいは、前記当接面の摩耗等によって軸力が低下する。軸力が低下すると、前述した当接面でスティックスリップ現象が発生して異音が発生する。
【０００８】
こうした問題を解決するために、従来の駆動車輪用軸受装置においては、セレーション嵌合部の円周方向のガタを抑制すると共に、ハブ輪５１に対して内輪５２を固定するためのかしめ部５６が平坦面に形成されている（特許文献１）。これにより、固定ボルト７７の緊締によるかしめ部５６の塑性変形が防止され、固定ボルト７７が緩むのが抑制されると共に、当接面の接触面積を増大させて摩耗が抑制され、異音の発生を防止することができる。
【０００９】
この種の駆動車輪用軸受装置において、前記トルクは、車両の加速・減速の繰り返しにより頻繁に変化し、外側継手部材７１の軸部７６はこのトルク伝達に伴って捩り方向に弾性変形するが、その変形量は前記トルクの変動によって頻繁に変化することになる。そして、軸部７６を捩り方向に変形させようとする力、あるいは捩り変形した軸部７６が元に戻ろうとする力が、前記当接面に作用する摩擦力よりも大きくなると、この当接面で微小な滑りが発生する。この場合、この当接面に作用する摩擦力が大きいと、滑りによってかしめ部５６と肩部７８とを擦るエネルギが大きくなって異音が発生することになる。
【００１０】
この異音を防止する技術が特許文献２に記載されている。
【特許文献１】特開平１１−５４０４号公報
【特許文献２】特開２００５−１４５３１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特開２００５−１４５３１５号公報で開示されたスラスト軸受はダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）やセラミックあるいはモリブデンの被膜が形成されてなるものや、プラスチックグリースが充填されてなるものである。ＤＬＣやセラミックあるいはモリブデンの被膜が形成されたスラスト軸受は、摺動によって被膜が摩耗するため長期間の対策にはならない。また、プラスチックグリースが充填されたスラスト軸受は、雨等によって油分が流出するため長期間の対策にはならない。
【００１２】
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもので、装置の軽量・コンパクト化を図ると共に、内方部材のかしめ部と外側継手部材の肩部との当接面に発生する異音を長期間防止できる駆動車輪用軸受装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、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駆動車輪用軸受装置であって、前記複列の転がり軸受が、一端に車輪取付フランジを一体に有し、内周にトルク伝達用のセレーションが形成されたハブ輪と、このハブ輪に外嵌された内輪とからなり、外周に複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材に複列の転動体を介して外嵌され、内周に前記複列の内側転走面に対向する複列の外側転走面が形成された外方部材とを備え、前記等速自在継手を構成する外側継手部材の肩部と前記内方部材の内端面とを突合せ状態で、前記外側継手部材の軸部がセレーションを介して前記ハブ輪にトルク伝達可能に内嵌され、ねじ手段を介して前記ハブ輪と外側継手部材とが着脱自在に締結された駆動車輪用軸受装置において、前記外側継手部材の肩部と前記内方部材の内端面との間に、メッシュで補強されたフッ素樹脂からなるスラスト軸受を介装させた構成を採用したことを特徴とするものである。スラスト軸受がメッシュで補強されたフッ素樹脂で形成されてなるので、摺動に対して摩耗することなく、雨等で成分が流出することなく、長期間の異音防止に効果がある。
【００１４】
前記メッシュの具体例を挙げるならば非鉄金属または炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維のいずれかであり、前記フッ素樹脂はたとえばＰＴＦＥである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、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駆動車輪用軸受装置であって、前記複列の転がり軸受が、一端に車輪取付フランジを一体に有し、内周にトルク伝達用のセレーションが形成されたハブ輪と、このハブ輪に外嵌された内輪とからなり、外周に複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材に複列の転動体を介して外嵌され、内周に前記複列の内側転走面に対向する複列の外側転走面が形成された外方部材とを備え、前記等速自在継手を構成する外側継手部材の肩部と前記内方部材の内端面とを突合せ状態で、前記外側継手部材の軸部がセレーションを介して前記ハブ輪にトルク伝達可能に内嵌され、ねじ手段を介して前記ハブ輪と外側継手部材とが着脱自在に締結された駆動車輪用軸受装置において、前記外側継手部材の肩部と前記内方部材の内端面との間に、メッシュで補強されたフッ素樹脂からなるスラスト軸受を介装させたので、直接外側継手部材の肩部と内方部材の内端面かしめ部とが当接することはなく、滑りによって肩部と内方部材の内端面を擦るエネルギが小さくなって異音の発生を防止することができる。さらに、耐摩耗性に優れるため、長期的な異音防止ができる。
【００１６】
前記メッシュが非鉄金属または炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維のいずれかであり、前記フッ素樹脂がＰＴＦＥであると、相手摺動面に対しても摩耗させることがなく、低コストである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【００１８】
まず、メッシュで補強されたフッ素樹脂からなるスラスト軸受について説明する。このスラスト軸受は、内部がメッシュで補強されたフッ素樹脂のシート材をリング状に打ち抜いたものであり、一般に市販されているシート材から製造することができる。
【００１９】
メッシュは、フッ素樹脂を補強可能なものであれば材質、形状を問う必要はないが、網目状であればフッ素樹脂を効果的に補強可能であり、耐クリープ性が高くなるので望ましい。メッシュの材質としては、圧縮強度および引張強度の高い材料が採用できる。一例として、鉄鋼・アルミニウム・ステンレス鋼・銅・銅合金などの金属メッシュ、アラミド繊維・カーボン繊維・ガラス繊維等を用いた非金属メッシュが挙げられる。金属メッシュとしては、非鉄金属が相手材に対して攻撃性が少なくて好ましい。たとえば、アルミニウム、銅、錫またはこれらの合金が挙げられる。これらのなかで、機械的強度と低摩擦特性が優れる銅または銅合金のメッシュが好ましく、特に青銅製のメッシュが好ましい。
【００２０】
フッ素樹脂は自己潤滑性に優れた合成樹脂であり、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン−エチレン共重合樹脂（ＥＴＦＥ）、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合樹脂（ＦＥＰ）等が存在する。これらのフッ素樹脂のなかで、特に自己潤滑性に優れ、低価格のＰＴＦＥが最も好ましい。
【００２１】
メッシュで補強されたフッ素樹脂からなるスラスト軸受を製造するのは、メッシュをフッ素樹脂シートでサンドイッチする方法や、メッシュにフッ素樹脂を付着させて加圧、過熱する方法がある。
【００２２】
スラスト軸受の好ましい厚さを例示するならば０．５ｍｍ〜３．５ｍｍの範囲である。０．５ｍｍ未満では取扱い感が悪く、また、十分な強度を得ることができない。３．５ｍｍを越えると材料コストが嵩み、軸長さが長くなる。
【００２３】
図１に本発明の第１の実施の形態を示す。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たものである。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（図面左側）となる側をアウトボード側、中央寄り側（図面右側）をインボード側という。
【００２４】
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、外周には複列の転がり軸受２の一方の内側転走面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が形成されている。そして、内周にはセレーション（またはスプライン）５が形成されている。小径段部１ｂには外周に複列の転がり軸受２の他方の内側転走面６ａが形成された別体の内輪６が圧入されている。この内輪６は、小径段部１ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成したかしめ部７によって軸方向に固定されている。ここで、かしめ部７の内端面７ａは、かしめ治具によって平坦面に形成されている。
【００２５】
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、車輪取付フランジ４のアウトボード側の基部および内側転走面１ａをはじめ、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の範囲に硬化処理されている。なお、かしめ部７は、鍛造後の素材表面硬さ２４ＨＲＣ以下の未焼入れ部としている。一方、内輪６は、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れにより芯部まで５４〜６４ＨＲＣの範囲で硬化処理されている。
【００２６】
複列の転がり軸受２は、ハブ輪１と内輪６とからなる内方部材８と、この内方部材８に複列の転動体（ボール）１０を介して外嵌された外方部材９とを備えている。この外方部材９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９ｂを一体に有し、内周には前記内側転走面１ａ、６ａに対向する複列の外側転走面９ａ、９ａが形成されている。また、複列の転動体１０は保持器１１で転動自在に保持されている。そして、複列の転がり軸受２の端部にはシール１２、１３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。
【００２７】
外方部材９は、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼からなり、外側転走面９ａは高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。このような構造はセルフリテイン形式の第３世代の車輪用軸受と呼称され、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、車両への組込性を簡便にすることができると共に、かつ、長期間その予圧量を維持することができる。なお、ここでは、複列の転がり軸受２として転動体１０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よい。
【００２８】
等速自在継手３は、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とを備えている。そして、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、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とを有している。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、このトラック溝１８ａと、肩部１９の表面には、高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層が形成されている。
【００２９】
軸部２０の外周には、ハブ輪１のセレーション５に噛合するセレーション（またはスプライン）２１が形成され、また、中空に形成された軸部２０の内周には雌ねじ２２が形成されている。この雌ねじ２２に固定ボルト２３が座金２４を介して所定の締付トルクで締結され、ハブ輪１と外側継手部材１４とが着脱自在に一体に固定されている。これにより、外側継手部材１４の軸部２０の長さを短くすることができ、装置の軽量・コンパクト化が図れると共に、補修時、懸架装置を外すことなく、等速自在継手３を複列の転がり軸受２から分解することも可能となる。
【００３０】
実施例１
かしめ部７と外側継手部材１４の肩部１９との間にスラスト軸受２５が介装されている。このスラスト軸受２５は、銅合金メッシュで補強されたＰＴＦＥシート材（厚さ２ｍｍ）を円盤状に打ち抜いたものである。
【００３１】
実施例２
かしめ部７と外側継手部材１４の肩部１９との間にスラスト軸受２５が介装されている。このスラスト軸受２５は、炭素繊維メッシュで補強されたＰＴＦＥシート材（厚さ２ｍｍ）を円盤状に切り抜いたものである。
【００３２】
実施例３
かしめ部７と外側継手部材１４の肩部１９との間にスラスト軸受２５が介装されている。このスラスト軸受２５は、ガラス繊維メッシュで補強されたＰＴＦＥシート材（厚さ３．５ｍｍ）を円盤状に打ち抜いたものである。
【００３３】
実施例４
かしめ部７と外側継手部材１４の肩部１９との間にスラスト軸受２５が介装されている。このスラスト軸受２５は、アラミド繊維メッシュで補強されたＰＴＦＥシート材（厚さ３．５ｍｍ）を円盤状に切り抜いたものである。
【００３４】
このようなスラスト軸受２５をかしめ部７と肩部１９間に介装させることにより、直接かしめ部７と肩部１９が当接することはなく、当接面、すなわち、かしめ部７とスラスト軸受２５、および肩部１９とスラスト軸受２５に作用する摩擦力が格段に減少する。したがって、滑りによってかしめ部７と肩部１９を擦るエネルギが小さくなって異音の発生を防止することができる。さらに、従来技術では耐摩耗性や潤滑成分の流出が生じていたが、これらの従来技術の問題点を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態を示す駆動車輪用軸受装置の縦断面図
【図２】従来の技術を示す駆動車輪用軸受装置の縦断面図
【符号の説明】
【００３６】
１  ハブ輪
１ａ  内側転走面
１ｂ  小径段部
２  複列転がり軸受
３  等速自在継手
４  車輪取付フランジ
５  セレーション（またはスプライン）
６  内輪
６ａ  内側転走面
７  かしめ部
７ａ  内端面
８  内方部材
９  外方部材
９ｂ  車体取付フランジ
１０  転動体（ボール）
１１  保持器
１２、１３  シール
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
１８ａ  トラック溝
１９  肩部
２０  軸部
２１  セレーション（またはスプライン）
２２  雌ねじ
２３  固定ボルト
２４  座金
２５  スラスト軸受
【図１】
2007298092.tif 000003
【図２】
2007298092.tif 000004