(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複列の軌道面１２，１３を内周面に形成した外方部材５と、その外方部材５の軌道面１２，１３と対向する軌道面７，８および車輪取付フランジ９を外周面にそれぞれ形成し、端部を外径側へ塑性変形させた加締め部３１を有する内方部材１，２と、前記外方部材５と内方部材１，２のそれぞれの軌道面間に介装された複列の転動体３，４と、前記内方部材１，２にセレーション部２４，２５を介して軸部２３をトルク伝達可能に内嵌させた継手外輪２１を有する等速自在継手６とからなり、車体に対して車輪を回転自在に支持する駆動車輪用軸受装置において、前記内方部材１，２は、車輪取付フランジ９とアウトボード側軌道面７および小径段部１１を外周面に形成したハブ輪１と、前記小径段部１１に嵌合し、インボード側軌道面８を外周面に形成した別体の内輪２とからなり、前記継手外輪２１の軸部根元部位３４の外径と前記ハブ輪１の小径段部１１の端部内径との間に設けられたすきまであり、かつ、前記内輪２のインボード側軌道面８と転動体４との接触角の延長線上に位置するパイロット部３５を、継手外輪２１の軸部根元部位３４の外径を拡径させると共にハブ輪１の小径段部１１の内径をセレーション部２５よりも拡径させることにより形成し、そのパイロット部３５の半径方向すきまａを０．４ｍｍ以下としたことを特徴とする駆動車輪用軸受装置。
【請求項２】
前記外方部材は、その内周面に複列の軌道面を、かつ、外周面に車体取付フランジをそれぞれ一体に有することを特徴とする請求項１に記載の車輪軸受装置。
【請求項３】
前記内方部材の加締め部と前記継手外輪の肩部とを線接触で突き合わせたことを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動車輪用軸受装置。
【請求項４】
前記内方部材と継手外輪の軸部に形成したセレーション部が締め代を持って嵌合されていることを特徴とする請求項３に記載の駆動車輪用軸受装置。
【請求項５】
前記内方部材と継手外輪の軸部とが係止部材により軸方向に着脱自在に固定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の駆動車輪用軸受装置。
【請求項６】
前記車輪取付フランジの基部から内方部材の前記加締め部を除く端部に及ぶ領域に表面硬化層を形成したことを特徴とする請求項１乃至５の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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は駆動車輪用軸受装置に関し、詳しくは、自動車の駆動車輪を車体に回転自在に支持する駆動車輪用軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の駆動車輪用軸受装置には、その用途に応じて種々の形式のものが提案されている。例えば、図２に示す駆動車輪用軸受装置は、内方部材であるハブ輪１および内輪２、複列の転動体３，４、外方部材である外輪５、等速自在継手６を主要な構成要素としている。
【０００３】
前記ハブ輪１は、その外周面にアウトボード側の軌道面７が形成されると共に、車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ９を備えている。この車輪取付フランジ９の円周方向等間隔に、ホイールディスクを固定するためのハブボルト１０が植設されている。このハブ輪１のインボード側端部の外周面に形成された小径段部１１に内輪２を嵌合させ、この内輪２の外周面にインボード側の軌道面８が形成されている。
【０００４】
内輪２は、クリープを防ぐために適当な締め代をもって圧入されている。ハブ輪１の外周面に形成されたアウトボード側の軌道面７と、内輪２の外周面に形成されたインボード側の軌道面８とで複列の軌道面を構成する。この内輪２をハブ輪１の小径段部１１に圧入し、ハブ輪１のインボード側軸方向から挿入される等速自在継手６の継手外輪２１をハブ輪１に締着することにより、内輪２の端部に継手外輪２１の肩部２８を突き合わせ、これにより内輪２の抜け止めと予圧管理を行っている。
【０００５】
外輪５は、内周面に前記ハブ輪１および内輪２の軌道面７，８と対向する軌道面１２，１３が形成され、車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ１４を備えている。この車体取付フランジ１４は、車体の懸架装置（図示せず）から延びるナックルにボルトで固定されている。
【０００６】
軸受部１５は、複列のアンギュラ玉軸受構造で、ハブ輪１および内輪２の外周面に形成された軌道面７，８と外輪５の内周面に形成された軌道面１２，１３との間に転動体３，４を介在させ、各列の転動体３，４を保持器１６，１７により円周方向等間隔に支持した構造を有する。
【０００７】
軸受部１５の両端開口部には、外輪５とハブ輪１および内輪２との環状空間を密封する一対のシール１８，１９が外輪５の端部内径に嵌合され、内部に充填され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。
【０００８】
等速自在継手６は、ドライブシャフト３９の一端に設けられ、内周面にトラック溝２０が形成された継手外輪２１と、その継手外輪２１のトラック溝２０と対向するトラック溝４０が外周面に形成された継手内輪４１と、前記継手外輪２１のトラック溝２０と継手内輪４１のトラック溝４０との間に組み込まれたボール４２と、継手外輪２１と継手内輪４１間に介在してボール４２を支持する保持器４３とからなる。
【０００９】
前記継手外輪２１は、継手内輪４１、ボール４２および保持器４３を収容したマウス部２２と、そのマウス部２２から軸方向に一体的に延び、外周面にセレーション部２４が形成された軸部２３を有する。この軸部２３をハブ輪１の貫通孔に挿入し、前記軸部２３の外周面および貫通孔の内周面に形成されたセレーション部２４，２５により両者を嵌合させ、その軸端に形成された雄ねじ部２６にナット２７を締め付けることによって、等速自在継手６をハブ輪１に固定している。このナット２７の締め付けにより軸力を作用させて予圧管理を行っている。
【００１０】
前述したように図２の駆動車輪用軸受装置では、ナット２７の締め付けトルクにより予圧管理を行っているが、図３に示す加締めタイプの駆動車輪用軸受装置では、ナット２７の締め付けトルクによる予圧管理が不要となっている。
【００１１】
つまり、このタイプの駆動車輪用軸受装置では、ハブ輪１の小径段部１１の突出端部を塑性変形により外径側へ加締め、その加締め部３１により内輪２の抜け止めと予圧管理を行っている。そのため、等速自在継手６の継手外輪２１はハブ輪１から抜脱しない程度にナット、ボルト又はクリップ等により固定されている。
【００１２】
例えば、図３の駆動車輪用軸受装置では、ハブ輪１の貫通孔に継手外輪２１の軸部２３を挿通し、その軸部２３に形成されたねじ孔３２にボルト３３を螺合させることにより、ハブ輪１に継手外輪２１を抜脱しない程度に固定している。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図３に示す駆動車輪用軸受装置では、ナットやボルトによる締め付けトルクで予圧管理する必要がなく、ハブ輪１の小径段部１１の突出端部を加締めることによりハブ輪１と内輪２とを一体化することで、ハブ輪１の加締め部３１による予圧管理を容易に行えるようにしている。
【００１４】
一方、転動体３，４にボールを使用した構造の駆動車輪用軸受装置では、接触角が３５°程度であるため、内輪２の接触角方向に作用する荷重を、継手外輪２１の肩部２８と突き合わされたハブ輪１の加締め部３１でも受けることになる。ここで、前記接触角とは、軸受中心軸に垂直な平面（ラジアル平面）に対して、軌道面７，８によって転動体３，４へ伝達される力の作用方向がなす角度を意味する。
【００１５】
従って、接触角方向の荷重によりハブ輪１の小径段部１１および内輪２の軌道面８が変形しやすくなる。ハブ輪１の小径段部１１の変形量が大きくなると、ハブ輪１の割損、ハブ輪１と内輪２間でのフレッティングが発生し易くなる。また、内輪２の軌道面８の変形量が大きくなると、転動寿命の低下、軌道面８での温度上昇、内輪２と継手外輪２１の肩部２８間でのフレッティングによる軸力（予圧）抜けが発生し易くなる。このようにハブ輪１の小径段部１１および内輪２の軌道面８が変形し易くなると、軸受内部が歪んで軸受装置の寿命低下を招来する可能性がある。
【００１６】
そこで、本発明は前記問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、接触角方向の荷重によるハブ輪および内輪の変形がもたらす軸受内部の歪みを抑制して寿命向上を図り得る駆動車輪用軸受装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための技術的手段として、本発明は、複列の軌道面を内周面に形成した外方部材と、その外方部材の軌道面と対向する軌道面および車輪取付フランジを外周面にそれぞれ形成し、端部を外径側へ塑性変形させた加締め部を有する内方部材と、前記外方部材と内方部材のそれぞれの軌道面間に介装された複列の転動体と、前記内方部材にセレーション部を介して軸部をトルク伝達可能に内嵌させた継手外輪を有する等速自在継手とからなり、車体に対して車輪を回転自在に支持する駆動車輪用軸受装置において、前記内方部材は、車輪取付フランジとアウトボード側軌道面および小径段部を外周面に形成したハブ輪と、前記小径段部に嵌合し、インボード側軌道面を外周面に形成した別体の内輪とからなり、前記継手外輪の軸部根元部位の外径と前記ハブ輪の小径段部の端部内径との間に設けられたすきまであり、かつ、前記内輪のインボード側軌道面と転動体との接触角の延長線上に位置するパイロット部を、継手外輪の軸部根元部位の外径を拡径させると共にハブ輪の小径段部の内径をセレーション部よりも拡径させることにより形成し、そのパイロット部の半径方向すきまを０．４ｍｍ以下としたことを特徴とする（請求項１）。
【００１８】
この請求項１に記載した発明では、前記継手外輪の軸部根元部位の外径と前記ハブ輪の小径段部の端部内径との間に設けられたすきまであり、かつ、前記内輪のインボード側軌道面と転動体との接触角の延長線上に位置するパイロット部を、継手外輪の軸部根元部位の外径を拡径させると共にハブ輪の小径段部の内径をセレーション部よりも拡径させることにより形成し、そのパイロット部の半径方向すきまを０．４ｍｍ以下としたことにより、接触角方向の荷重によりハブ輪の小径段部および内輪の変形を抑制することができ、軸受装置の寿命向上を図ることが実現容易となる。
【００１９】
本発明は、その内周面に複列の軌道面を、かつ、外周面に車体取付フランジをそれぞれ一体に有する外方部材を具備した構造の駆動車輪用軸受装置に適用可能である（請求項２）。
【００２１】
請求項３に記載した発明は、前記内方部材の加締め部と前記継手外輪の肩部とを線接触で突き合わせたことを特徴とする。このように内方部材の加締め部と継手外輪の肩部とを線接触で突き合わせたことにより、内方部材の加締め部と継手外の肩部間で発生する異常音を抑制することができる。なお、請求項３に記載した構造においては、前記内方部材と継手外輪の軸部に形成したセレーション部が締め代を持って嵌合されていることが望ましい（請求項４）。
【００２３】
請求項５に記載した発明は、前記内方部材と継手外輪の軸部とが係止部材により軸方向に着脱自在に固定されていることを特徴とする。つまり、内方部材と継手外輪の軸部との固定は、内方部材から継手外輪が抜脱しない程度でよいため、ボルト又はナットによる締結のほか、クリップやスナップリング等の係止部材により行うことが可能である。
【００２４】
前記車輪取付フランジの基部から内方部材の前記加締め部を除く端部に及ぶ領域に表面硬化層を形成した構造とすることが望ましい（請求項６）。このようにすれば、内方部材の軌道面を含む表面硬度を上げることにより、転動疲労寿命の向上、フレッティング低減が図れる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る駆動車輪用軸受装置の実施形態を以下に詳述する。なお、図２および図３と同一部分には同一参照符号を付す。
【００２６】
図１に示す実施形態は、加締めタイプの駆動車輪用軸受装置であり、例えば、内方部材であるハブ輪１および内輪２、複列の転動体３，４、外方部材である外輪５、等速自在継手６を主要な構成要素とする。
【００２７】
前記ハブ輪１は、その外周面にアウトボード側の軌道面７が形成されると共に、車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ９を備えている。この車輪取付フランジ９の円周方向等間隔に、ホイールディスクを固定するためのハブボルト１０が植設されている。このハブ輪１のインボード側端部の外周面に形成された小径段部１１に内輪２を嵌合させ、この内輪２の外周面にインボード側の軌道面８が形成されている。
【００２８】
内輪２は、クリープを防ぐために適当な締め代をもって圧入されている。ハブ輪１の外周面に形成されたアウトボード側の軌道面７と、内輪２の外周面に形成されたインボード側の軌道面８とで複列の軌道面を構成する。ハブ輪１の小径段部１１の突出端部を塑性変形により外径側へ加締め、その加締め部３１により内輪２の抜け止めと予圧管理を行っている。
【００２９】
外輪５は、内周面に前記ハブ輪１および内輪２の軌道面７，８と対向する軌道面１２，１３が形成され、車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ１４を備えている。この車体取付フランジ１４は、車体の懸架装置（図示せず）から延びるナックルにボルトで固定されている。
【００３０】
軸受部１５は、複列のアンギュラ玉軸受構造で、ハブ輪１および内輪２の外周面に形成された軌道面７，８と外輪５の内周面に形成された軌道面１２，１３との間に転動体３，４を介在させ、各列の転動体３，４を保持器１６，１７により円周方向等間隔に支持した構造を有する。
【００３１】
軸受部１５の両端開口部には、外輪５とハブ輪１および内輪２との環状空間を密封する一対のシール１８，１９が外輪５の端部内径に嵌合され、内部に充填され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。
【００３２】
等速自在継手６は、ドライブシャフト３９の一端に設けられ、内周面にトラック溝２０が形成された継手外輪２１と、その継手外輪２１のトラック溝２０と対向するトラック溝４０が外周面に形成された継手内輪４１と、前記継手外輪２１のトラック溝２０と継手内輪４１のトラック溝４０との間に組み込まれたボール４２と、継手外輪２１と継手内輪４１間に介在してボール４２を支持する保持器４３とからなる。
【００３３】
前記継手外輪２１は、継手内輪４１、ボール４２および保持器４３を収容したマウス部２２と、そのマウス部２２から軸方向に一体的に延び、外周面にセレーション部２４が形成された軸部２３を有する。この軸部２３をハブ輪１の貫通孔に挿入し、前記軸部２３の外周面および貫通孔の内周面に形成されたセレーション部２４，２５により両者を嵌合させ、その軸端に形成された雄ねじ部２６にナット２７を締め付けることによって、等速自在継手６をハブ輪１に固定する。なお、セレーション部２４，２５と称するものには、セレーション以外のスプラインも含むものとする。
【００３４】
この実施形態の駆動車輪用軸受装置では、ハブ輪１の小径段部１１の突出端部を加締めることによりハブ輪１と内輪２とを一体化することで、ハブ輪１の加締め部３１による予圧管理を行っている。そのため、ハブ輪１に対する継手外輪２１の固定は、継手外輪２１の軸部２３がハブ輪１から抜脱しない程度に前記ナット２７による締め付けで行えばよい。また、ナット又はボルトによる締め付けのほか、クリップ又はスナップリング等の係止部材（図示せず）により継手外輪２１の軸部２３をハブ輪１に着脱自在に固定することも可能である。
【００３５】
このような転動体３，４にボールを使用した実施形態の駆動車輪用軸受装置では、接触角が３５°程度であることから、内輪２の接触角方向に作用する荷重を、継手外輪２１の肩部２８と突き合わされたハブ輪１の加締め部３１で受けることになる。そこで、この実施形態では、継手外輪２１の軸部根元部位３４とハブ輪１の端部である小径段部１１との間にパイロット部３５を設ける。このパイロット部３５は、内輪２のインボード側軌道面８と転動体４との接触角の延長線上に位置する。
【００３６】
パイロット部３５は、継手外輪２１の軸部根元部位３４の外径を拡径させると共に、さらにハブ輪１の小径段部１１の内径をセレーション部２５よりも拡径させることにより形成される。このようにパイロット部３５を形成してそのパイロット部すきまａを０．４ｍｍ以下とする。ここで、前記パイロット部すきまａとは、ハブ輪１の小径段部１１の内径と継手外輪２１の軸部根元部位３４の外径との差を意味する。
【００３７】
このようにパイロット部３５を設けたことにより、接触角方向の荷重によりハブ輪１の小径段部１１の変形を抑制することができ、ハブ輪１の割損防止、ハブ輪１と内輪２間のフレッティング低減が図れ、また、接触角方向の荷重により内輪２の軌道面８の変形を抑制することができ、転動寿命の向上、温度上昇の抑制、内輪２と継手外輪２１の肩部２８間でのフレッティング低減による軸力（予圧）抜け防止が図れ、軸受装置の寿命を向上させることができる。なお、前記パイロット部すきまａが０．４ｍｍより大きいと、ハブ輪１の小径段部１１および内輪２の軌道面８の変形を抑制する所期の効果が得られない。
【００３８】
また、ハブ輪１の加締め部３１と継手外輪２１の肩部２８とを線接触で突き合わせることにより、ハブ輪１の加締め部３１と継手外輪２１の肩部２８間で発生する異常音を抑制することができる。なお、ハブ輪１の内径と継手外輪２１の軸部２３の外径に形成したセレーション部２４，２５は、例えばセレーション部２４に捩れ角を付与することによる締め代を持って嵌合されていることが好ましい。
【００３９】
また、前述した実施形態において、車輪取付フランジ９の基部からハブ輪１の小径段部１１に及ぶ領域（加締め部３１を除く）に表面硬化層３６を形成した構造とする。車輪取付フランジ９の基部は、外輪５のアウトボード側端部に装着されたシール１８のシールリップが摺接するハブ輪１の外周面、つまり、シールランド部であり、そのシールランド部から軌道面７を経て小径段部１１に及ぶ領域（加締め部３１を除く）に表面硬化層３６を形成する。
【００４０】
この表面硬化層３６の各部、シールランド部ではシール１８のシールリップが摺接するため、耐摩耗性が要求され、軌道面７では転動体３が転動するため、耐寿命性が要求され、小径段部１１では内輪２と嵌合するため、耐クリープ性、耐フレッティング性が要求される。なお、加締め部３１は延性が要求されるために、表面硬化層３６を形成する必要はない。
【００４１】
前記表面硬化層３６を形成するための熱処理は、高周波焼き入れが適している。表面硬化処理としての高周波熱処理は、誘導加熱の特色を有効に生かして表面硬化層３６を自由に選定し、耐摩耗性を与えたり疲れ強さを改善することができる。誘導加熱は、電磁誘導現象を利用して金属内で電気エネルギーを直接熱エネルギーに変えて発熱させる方法で、これを利用した高周波熱処理には多くの特徴がある。特に、局部加熱ができ、硬化層深さの選定が自由であり、また硬化層以外には著しく熱影響を与えないように制御できるので、母材の性能を保持できる。したがって、シールランド部から軌道面７を経て小径段部１１に及ぶ領域には所望の表面硬化層３６を形成させつつ、加締め部３１を未焼き入れの母材のまま残すことができる。
【００４２】
【実施例】
例えば、パイロット部すきまの寸法違いによる旋回寿命試験を実施したところ、以下のとおりの試験結果が得られた。ハブ輪１の小径段部１１と継手外輪２１の軸部根元部位３４との間に０．４ｍｍのパイロット部すきまａを形成した実施例（図１参照）では、運転時間：２５５時間、温度上昇：５０℃以下の寿命試験結果が得られた。
【００４３】
これに対して、パイロット部３５を設けていない比較例（図３参照）では、運転時間：８３時間、温度上昇：６０〜８０℃の寿命試験結果しか得られなかった。
【００４４】
この試験結果から、実施例の駆動車輪用軸受装置における運転時間が比較例のものの３倍以上となり、温度上昇も抑制されることから、軸受装置の寿命向上が容易であることが明らかである。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、継手外輪の軸部根元部位の外径と前記ハブ輪の小径段部の端部内径との間に設けられたすきまであり、かつ、前記内輪のインボード側軌道面と転動体との接触角の延長線上に位置するパイロット部を、継手外輪の軸部根元部位の外径を拡径させると共にハブ輪の小径段部の内径をセレーション部よりも拡径させることにより形成し、そのパイロット部の半径方向すきまを０．４ｍｍ以下としたことにより、接触角方向の荷重によりハブ輪の小径段部および内輪の変形を抑制することができ、ハブ輪および内輪の割損防止、ハブ輪および内輪のフレッティング低減が図れ、軸受装置の寿命向上を図ることができて長寿命で高品質の駆動車輪用軸受装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施形態を説明するもので、駆動車輪用軸受装置の構造例を示す断面図である。
【図２】従来の駆動車輪用軸受装置で、ナットによりハブ輪に継手外輪を固定した構造例を示す断面図である。
【図３】従来の駆動車輪用軸受装置で、加締めによりハブ輪と内輪を一体化した構造例を示す断面図である。
【符号の説明】
１  内方部材（ハブ輪）
２  内方部材（内輪）
３，４  転動体
５  外方部材（外輪）
７，８  軌道面
９  車輪取付フランジ
１２，１３  軌道面
２１  継手外輪
２３  軸部
２８  肩部
３１  加締め部
３４  軸部根元部位
３５  パイロット部
【図１】
0003902392.tif 000002
【図２】
0003902392.tif 000003
【図３】
0003902392.tif 000004