(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクスルハブ(10)と等速自在継手の外方継手部材(20)と車軸軸受(30)とをユニット化し、車軸軸受(30)の複列のインナレース(33a)(33b)のうちの少なくとも一方(33b)を外方継手部材(20)に形成したものにおいて、外方継手部材(20)のインナレース(33b)部の焼入れによる硬化層（25）と外方継手部材(20)のボール溝(22)の焼入れによる硬化層(23)とを、焼入れによる硬化層よりも硬度が低く未焼入れの母材よりも硬度が高いそれぞれの熱影響層によって連続させ、かつ、アクスルハブ(10)と外方継手部材(20)の軸方向対向面にフェーススプライン(14)(26)を形成し、インナレース(33a)(33b)部の焼入れ硬化層(19)(25）とフェーススプライン(14)(26)部の焼入れ硬化層(15)(27)をつなげたことを特徴とする車輪用軸受ユニット。
【請求項２】
アクスルハブ(10)と外方継手部材(20)とをインローにより嵌合した状態で分離可能に締結したことを特徴とする請求項１の車輪用軸受ユニット。
【請求項３】
外方継手部材(20)が椀状のマウス部と軸部(40C)とを備え、前記軸部(40C)とアクスルハブ(10)をはめあい(29a)及びスプライン(29b)により結合したことを特徴とする請求項１の車輪用軸受ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車の駆動車輪用の軸受ユニットに関するもので、より詳しくは、アクスルハブと等速自在継手の外方継手部材と車軸軸受とをユニット化した車輪用軸受ユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のエンジンから駆動車輪に動力を伝達する動力伝達系は、エンジンと車輪との相対的位置関係の変化による角度変位と軸方向変位に対応する必要があるため、例えば図９に示すように、エンジン側と駆動車輪側との間にドライブシャフト（１）を介装し、ドライブシャフト（１）の一端を摺動型等速自在継手（Ｊ１）を介してディファレンシャルに連結し、他端を固定型等速自在継手（Ｊ２）を介して駆動車輪（２）に連結している。摺動型等速自在継手（Ｊ１）のいわゆるプランジングによって軸方向の変位が吸収される。これに対して固定型等速自在継手（Ｊ２）は角度変位のみが可能である。
【０００３】
固定型等速自在継手（Ｊ２）は、ドライブシャフト（１）の前記他端に取り付けられた内方継手部材（４）と、アクスルハブ（７）に結合された外方継手部材（３）と、内方継手部材（４）および外方継手部材（３）のボール溝間に組み込まれた複数のトルク伝達ボール（５）と、内方継手部材（４）の外球面と外方継手部材（３）の内球面との間に介在してトルク伝達ボールを保持する保持器（６）を主要な構成要素としている。アクスルハブ（７）は車軸軸受（８）によって回転自在に支持され、このアクスルハブ（７）に駆動車輪（２）のホイールが固定される。
【０００４】
アクスルハブ（７）と等速自在継手（Ｊ２）の外方継手部材（３）と車軸軸受（８）がユニット化されて車輪用軸受ユニット（Ｈ）を構成している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
車軸軸受（８）は複列転がり軸受であって、ナックル（９）を介して車体に固定し、複列のボール（８ａ，８ｂ）のうちの一方（８ａ）が車両のアウタボード側に位置し他方（８ｂ）が車両のインナボード側に位置する。インナボード側のボール列は、ドライブシャフト（１）から回転トルクを受ける等速自在継手（Ｊ２）の外方継手部材（３）からの熱による影響があり、しかもインナボード側故に良好な放熱状態が得にくいことから、非常に厳しい荷重条件が要求されている。
【０００６】
本発明の目的は、車輪用軸受ユニットの剛性を高めて耐久性を向上させるとともに小型化、コンパクト化を図ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の車輪用軸受ユニットは、アクスルハブ(10)と等速自在継手の外方継手部材(20)と車軸軸受(30)とをユニット化し、車軸軸受(30)の複列のインナレース(33a)(33b)のうちの少なくとも一方(33b)を外方継手部材(20)に形成したものにおいて、外方継手部材(20)のインナレース(33b)部の焼入れによる硬化層（25）と外方継手部材(20)のボール溝(22)の焼入れによる硬化層(23)とを、焼入れによる硬化層よりも硬度が低く未焼入れの母材よりも硬度が高いそれぞれの熱影響層によって連続させ、かつ、アクスルハブと外方継手部材の軸方向対向面にフェーススプラインを形成し、インナレース部の焼入れ硬化層とフェーススプライン部の焼入れ硬化層をつなげたことを特徴とするものである。これにより、トルクが負荷される外方継手部材にとっては、内外の焼入れ硬化層が熱影響層によってつながるため、剛性が高まり、ねじり疲労寿命が向上して耐久性の向上が望める。
【０００８】
インナレース部の焼入れ硬化層とフェーススプライン部の焼入れ硬化層をつなげるのは、外方継手部材およびアクスルハブのいずれか一方についてだけでもよいが、もちろん両方についてそのようにすればそれぞれの剛性が高まるので一層有利である。外方継手部材とアクスルハブとは、各々の端面に形成されたフェーススプライン部にて両者間のトルク伝達が行なわれる。このようにフェーススプラインでトルク伝達を行なうようにしているため、急発進等において大きなトルクが作用した時、等速自在継手外輪とハブ間で回転方向の相対変位が生じず、異音の発生の防止にも役立つ。
【０００９】
請求項２の発明は、さらに、アクスルハブと外方継手部材とをインローにより嵌合した状態で分離可能に締結したことを特徴とするものである。外方継手部材とアクスルハブはそれぞれの外周面に複列のインナレースを配分的に備えているため、両者の芯出しは車軸軸受の性能および寿命に大きく影響するものであるところ、外方継手部材とアクスルハブをインローにより嵌合させることで、芯出しが容易に行われる。そのようなインロー部は、たとえば、外方継手部材の端部外周面に小径段部を設け、一方、アクスルハブの端面に環状の凸縁を設け、小径段部の外径と環状凸縁の内径とを適当なはめあいに設定することによって構成される。もちろんこれとは逆の構成、すなわち、外方継手部材に環状凸縁を設け、アクスルハブに小径段部を設けたものであってもよい。さらに、複列のインナレースの一方が外方継手部材に形成され他方がアクスルハブに形成されていることから、環状凸縁の軸方向寸法によってインナレース間の軸方向寸法が変わる。したがって、環状凸縁の軸方向寸法を調整することで車軸軸受のすきま管理を行なうことができる。
【００１０】
また、外方継手部材とアクスルハブとを分離可能に締結することにより、外方継手部材、アクスルハブ、車軸軸受といった構成要素が互いに独立して交換可能となるため、ユニット全体を交換するのに比べて経済的である。そのように分離可能に締結するための手段としてはねじ締結を利用することができる。１本の軸方向固定ボルトによって締結するほか複数本の固定ボルトを円形に配置してもよい。さらに、請求項３の発明のように、外方継手部材とアクスルハブをはめあい及びスプラインにより結合することも可能である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に従って実施の形態を説明する。
【００１２】
まず、図１に示す車輪用軸受ユニットは、アクスルハブ（10）と、等速自在継手の外方継手部材（20）と、車軸軸受（30）を主要な構成要素としている。なお、図１（Ａ）（Ｂ）は断面図であるが、理解を容易にするため、断面を表すハッチングを省略し、焼入れによる硬化層をハッチングで、その熱影響層をクロスハッチングで表してある。
【００１３】
アクスルハブ（10）はフランジ（11）を備え、このフランジ（11）の円周方向等間隔位置にホイールを固定するためのハブボルト（12）を取り付けてある。アクスルハブ（10）の外方継手部材側の端部には、外周部分に環状凸縁（13）を形成し、端面にはフェーススプライン（14）を形成してある。フェーススプライン部には高周波焼入れ等によって硬化層（15）を形成させてある。アクスルハブ（10）は反外方継手部材側の端面に開口する空洞部（16）を有し、アクスルハブ（10）の中心部には軸方向に貫通した通り穴（17）を設けてあり、通り穴（17）の反外方継手部材側の端部は座ぐり（18）を経て空洞部（16）に連なっている。アクスルハブ（10）の外周面には複列のインナレースのうちの一方（33ａ）が形成されている。このインナレース部には高周波焼入れ等によって硬化層（19）を形成させてある。図中の斜線領域は硬化層を表すが、図から明らかなように、インナレース部の硬化層（19）はフェーススプライン部の硬化層（15）とつながっている。
【００１４】
外方継手部材（20）は概ね椀状を呈し、内球面（21）の円周方向等間隔位置に軸方向に延びるボール溝（22）を形成してある。ボール溝（22）はトルク伝達ボールが転動するためのもので、高周波焼入れ等により硬化層（23）を形成させてある。図中の狭幅斜線領域はその焼入れ硬化層（23）を表している。外方継手部材（20）の中心部には軸方向に貫通した通り穴（24）を設けてある。外方継手部材（20）の外周面には車軸軸受（30）の複列のインナレースのうちの一方（33ｂ）が形成されている。このインナレース部も高周波焼入れ等により硬化層（25）が形成され、広幅斜線領域はその焼入れ硬化層（25）を表している。クロスハッチング領域はインナレース部の焼入れによる熱影響層とボール溝部の焼入れによる熱影響層がつながった部分を表している。また、外方継手部材（20）のアクスルハブ（10）側の端面にはフェーススプライン（26）が形成されている。このフェーススプライン部も高周波焼入れ等によって硬化層（27）が形成されていて、図に示すように、インナレース部の硬化層（25）とフェーススプライン部の硬化層（27）がつながっている。外方継手部材（20）のアクスルハブ（10）側の端部には小径段部（28）が形成されている。
【００１５】
車軸軸受（30）は複列のアウタレース（32ａ，32ｂ）を備えた軸受外輪（31）と、複列のインナレース（33ａ，33ｂ）と、複列の転動体（34ａ，34ｂ）とで構成される。既述のとおり、複列のインナレース（33ａ，33ｂ）のうちの一方（33ａ）はアクスルハブ（10）に形成し、他方（33ｂ）は外方継手部材（20）に形成してある。なお、軸受外輪（31）はフランジ（35）にて車体に固定される。図示するようにアンギュラ玉軸受構造であるため軸受負荷容量が大きい。
【００１６】
アクスルハブ（10）と外方継手部材（20）との連結構造は、アクスルハブ（10）の通り穴（17）および外方継手部材（20）の通り穴（24）に外方継手部材（20）側から固定ボルト（40Ａ）を挿入し、アクスルハブ（10）側から突出した固定ボルト（40Ａ）のねじ部にナット（41）を締め付けることによって締結するようにしている。
【００１７】
アクスルハブ（10）と外方継手部材（20）はフェーススプラインにより相対回転しないようになっている。すなわち、アクスルハブ（10）の端面に形成したフェーススプライン（14）と外方継手部材（20）の端面に形成したフェーススプライン（26）とが噛み合ってトルクを伝達するのである。
【００１８】
また、アクスルハブ（10）と外方継手部材（20）とはインローによって嵌合する。すなわち、アクスルハブ（10）の環状凸縁（13）の内径と外方継手部材（20）の小径段部（28）の外径を適当なはめあいに設定して嵌合させる。これにより、複列のインナレース（33ａ，33ｂ）の芯出しがなされる。この芯出しは、複列のインナレース（33ａ，33ｂ）が別々の部材すなわちアクスルハブ（10）と外方継手部材（20）とに形成されていることから、車軸軸受（30）の良好な軸受性能を発揮させる上で重要な意義を有する。
【００１９】
図２に示す実施の形態は、複列のボール（34ａ，34ｂ）のうち、外方継手部材（20）に形成したインナレース（33ｂ）上を転動するボール（34ｂ）のピッチ円直径を大きくするとともにボール径を小さくしてボール数を増やしたものである。インナボード側のボール列は、ドライブシャフトからのトルクを受ける外方継手部材（20）上にあることから、アウタボード側に比べて荷重条件が厳しい。それゆえ、とりわけインナボード側の負荷容量を高めることが耐久性を向上させる上で有利である。
【００２０】
図３に示す実施の形態は、外方継手部材（20）の通り穴（24）に雌ねじを形成し、アクスルハブ（10）の通り穴（17）側から挿入した固定ボルト（40Ｂ）によってアクスルハブ（10）と外方継手部材（20）とを締結したものである。
【００２１】
図４に示す実施の形態は、先端部に雄ねじを切った軸部（40Ｃ）を外方継手部材（20）に設けてアクスルハブ（10）の通り穴（17）に挿入し、突き出した軸部（40Ｃ）の雄ねじにナット（41）を締め付けることによってアクスルハブ（10）と外方継手部材（20）とを締結したものである。ここでは、外方継手部材（20）の軸部（40Ｃ）は椀状のマウス部と一体的に形成されている。
【００２２】
図５に示す実施の形態では、外方継手部材（20）が椀状のマウス部と軸部（40Ｃ）とを備え、軸部（40Ｃ）の先端部に雄ねじを切った点は図４の場合と同様であるが、さらに、軸部（40Ｃ）にはめあい部（29ａ）とスプライン部（29ｂ）を形成し、はめあい部（29ａ）のマウス部側端部から半径方向に立ち上がった部分をアクスルハブ（10）に対する突合せ部（29ｃ）としている。この図５は、理解を容易にする目的で、中心線を境にして下半分に通常の断面を示し、上半分ではクロスハッチングにより熱硬化層および熱影響層を表したものである。なお、熱硬化層を目の詰まったクロスハッチングで表し、熱影響層を目の粗いクロスハッチングで表してある。図示のとおり、インナレース（33ｂ）から突合せ部（29ｃ）にかけて、外方継手部材（20）の表面に焼入れ硬化層（25）が形成され、かつ、その熱影響層が、ボール溝（22）の焼入れ硬化層（23）の熱影響層と連続している。
【００２３】
アクスルハブ（10）の通り穴（17）には、外方継手部材（20）のはめあい部（29ａ）およびスプライン部（29ｂ）とそれぞれ対応する軸方向位置に、はめあい部（17ｂ）およびスプライン部（17ｃ）が形成されている。そして、アクスルハブ（10）の通り穴（17）から突出した軸部（40Ｃ）の雄ねじ部にナット（41）を締め付けることによって、アクスルハブ（10）と外方継手部材（20）が分離可能に締結される。この場合、フェーススプライン（14, 26）に代えてはめあい部（17ｂ，29ａ）およびスプライン部（17ｃ，29ｂ）によりトルクの伝達が行なわれる。
【００２４】
外方継手部材（20）のマウス部内に、内方継手部材（50）、保持器（60）、トルク伝達ボール（70）を組み込んである。内方継手部材（50）はエンジンからの動力を伝達するドライブシャフト（図示省略）とスプライン結合するようになっており、外球面（51）の円周方向等分位置に外方継手部材（20）のボール溝（22）と対応するボール溝（52）を備えている。外方継手部材（20）のボール溝（22）と内方継手部材（50）のボール溝（52）との間にトルク伝達ボール（70）が介在して両者間でトルクを伝達する。各トルク伝達ボール（70）は保持器（60）のポケット（63）内に組み込んである。保持器（60）は内外球面（61，62）を有し、外方継手部材（20）の内球面（21）と内方継手部材（50）の外球面（51）との間に介在し、トルク伝達ボール（70）を継手二等分面上に配向せしめることによって継手の等速性を担保する役割を果たす。ここに述べた等速自在継手の基本的構成および作用に関してはすべての実施の形態に共通する。
【００２５】
図６に示す実施の形態は、アクスルハブ（10）と外方継手部材（20）に円形に配置した複数の貫通孔（17ａ，24ａ）を設け、外方継手部材（20）側から固定ボルト（40Ｄ）を挿入してアクスルハブ（10）から突き出した固定ボルト（40Ｄ）のねじ部にナット（42）を締め付けることにより、アクスルハブ（10）と外方継手部材（20）とを締結したものである。固定ボルト（40Ｄ）を通すための貫通孔（17ａ，24ａ）を円形に配置したことによって中心部を中空（17，24）にすることができる。その結果、軽量化のみならず車軸軸受（30）の放熱条件が改善される。この場合、中空にしたことに伴い、外方継手部材（20）の内部に充填されるグリースの漏洩を防ぐためのエンドプレート（43）を設ける。図示したエンドプレート（43）は固定ボルト（40Ｄ）のワッシャを兼ねている。なお、図７（Ａ）はアクスルハブ（10）および外方継手部材（20）の対向面に形成されたフェーススプラインの形状を示すが、図７（Ｂ）に示すように貫通孔（17ａ，24ａ）部分を避けた配置を採用することもできる。
【００２６】
図８に示す実施の形態は、円形に配置した複数の固定ボルト（40Ｅ）でアクスルハブ（10）と外方継手部材（20）とを締結した点で図６のものと類似しているが、ナットを使用せず、外方継手部材（20）の貫通孔（24ｂ）に雌ねじを形成し、固定ボルト（40Ｅ）をアクスルハブ（10）の貫通孔（17ａ）から挿入することによって締結するようにしたものである。この場合、固定ボルト（40Ｅ）を通すための複数の貫通孔を備えた環状のワッシャ（44）を使用している。また、ここでも中空にしたことに伴ってエンドプレート（45）を装着している。なお、アクスルハブ（10）の空洞部（16）にも外部から水や異物が浸入するのを防止するためのエンドプレート（46）を装着するのが好ましい。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、アクスルハブ(10)と等速自在継手の外方継手部材(20)と車軸軸受(30)とをユニット化し、車軸軸受(30)の複列のインナレース(33a)(33b)のうちの少なくとも一方(33b)を外方継手部材(20)に形成したものにおいて、外方継手部材(20)のインナレース(33b)部の焼入れによる硬化層（25）と外方継手部材(20)のボール溝(22)の焼入れによる硬化層(23)とを、焼入れによる硬化層よりも硬度が低く未焼入れの母材よりも硬度が高いそれぞれの熱影響層によって連続させ、かつ、アクスルハブ(10)と外方継手部材(20)の軸方向対向面にフェーススプライン(14)(26)を形成し、インナレース(33a)(33b)部の焼入れ硬化層(19)(25）とフェーススプライン(14)(26)部の焼入れ硬化層(15)(27)をつなげたものであるから、とりわけトルクが負荷される外方継手部材にとっては、内外の熱影響層がつながって剛性が高まり、疲労寿命が向上して耐久性が向上する。一方、剛性が高くなると外方継手部材を薄肉に形成でき、ユニットとしてコンパクトにできる。また、アクスルハブと外方継手部材の対向面にフェーススプラインを形成し、インナレース部の焼入れ硬化層とフェーススプライン部の焼入れ硬化層をつなげることにより、等速自在継手の外方継手部材およびアクスルハブの剛性がアップし、ユニット全体としての剛性もアップする。
【００２８】
請求項２の発明のように、外方継手部材とアクスルハブをインローにより嵌合させる構造を採用することにより、芯出しが容易になるばかりでなく、車軸軸受のすきま管理をも行なうことができる。
【００２９】
また、アクスルハブと外方継手部材とをフェーススプラインで嵌合させてボルトで締結する構造を採用したことにより、ユニット全体として軸方向の小型・コンパクト化が実現した。しかも、それに伴って軸受センターと等速自在継手センターをより近付けることができるため操縦安定性が向上するといった効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は車輪用軸受ユニットの縦断面図、（Ｂ）はＢ−Ｂ断面図、（Ｃ）はフェーススプライン部分の正面図である。
【図２】別の実施の形態を示す縦断面図である。
【図３】別の実施の形態を示す縦断面図である。
【図４】別の実施の形態を示す縦断面図である。
【図５】別の実施の形態を示す縦断面図である。
【図６】別の実施の形態を示す縦断面図である。
【図７】図５におけるフェーススプライン部の正面図である。
【図８】別の実施の形態を示す縦断面図である。
【図９】従来の技術を示す縦断面図である。
【符号の説明】
10  アクスルハブ
13  環状凸縁
14  フェーススプライン
15  フェーススプライン部の硬化層
19  インナレース部の硬化層
20  外方継手部材
22  ボール溝
23  ボール溝部の硬化層
25  インナレース部の硬化層
26  フェーススプライン
27  フェーススプライン部の硬化層
28  小径段部
30  車軸軸受
31  軸受外輪
32ａ，32ｂ  アウタレース
33ａ  インナレース（アウタボード側）
33ｂ  インナレース（インナボード側）
34ａ，34ｂ  転動体（ボール）
50  内方継手部材
60  保持器
70  トルク伝達ボール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003902337.tif 000008
【図８】
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【図９】
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