(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハブ輪１１と等速自在継手１２の外方継手部材１３と車軸軸受１４とをユニット化し、車軸軸受１４の複列のインナレース１７ａ，１７ｂのうちの少なくとも一方を前記外方継手部材１３に形成したものにおいて、前記外方継手部材１３がマウス部２６と中空円筒形の軸部２７とを有し、マウス部２６の軸部側端面をハブ輪１１の外方継手部材側端部の外周部分に形成された環状凸縁２３との突き合わせ面３８とし、軸部２７とハブ輪１１とを嵌め合い部３６ｂ，３７ｂとトルク伝達部３６ａ，３７ａと固定部３９とにより結合すると共に、前記外方継手部材１３を浸炭焼入れ鋼にて形成し、その外方継手部材１３の少なくともインナレース１７ｂ部位に浸炭窒化処理により形成された硬化層の残留オーステナイト量を２０〜３５％とし、かつ、表面硬さを５８〜６３ＨＲＣとしたことを特徴とする駆動車輪用軸受ユニット。
【請求項２】
前記外方継手部材１３の浸炭焼戻し温度を１８０℃以上としたことを特徴とする請求項１記載の駆動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】
本発明は駆動車輪用軸受ユニットに関し、詳しくは、自動車の駆動車輪用として用いられ、ハブ輪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駆動車輪用軸受ユニットに関する。
【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４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、ハブ輪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のトラック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５を保持する保持器６を主要な構成要素としている。ハブ輪７は車軸軸受８によって回転自在に支持され、このハブ輪７に駆動車輪２のホイールが固定されている。
【０００４】
ハブ輪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駆動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】
ところで、前述した従来の駆動車輪用軸受ユニットＨにおいて、車軸軸受８は、複列転がり軸受であって、ナックル９を介して車体の懸架装置によって支持され、複列のボール８ａ，８ｂのうち、一方のボール８ａが車両のアウトボード側に位置し、他方のボール８ｂが車両のインボード側に位置する。インボード側のボール列は、アウトボード側のボール列に比べ荷重が厳しい上に、ドライブシャフト１から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、しかもインボード側ゆえに良好な放熱状態が得にくいことから、非常に厳しい条件が要求されている。
【０００６】
特に、外方継手部材の外径面に車軸軸受のインボード側の軌道面（インナレース）を形成した構造の第四世代と称される軸受ユニットでは、そのインボード側インナレースが、外方継手部材の発熱部位（外方継手部材のトラック溝）により接近していることから温度上昇が著しく、アウトボード側インナレースに比べて短寿命になる。
【０００７】
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、駆動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ことにある。
【０００８】
【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、ハブ輪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、車軸軸受の複列のインナレースのうちの少なくとも一方を前記外方継手部材に形成したものにおいて、前記外方継手部材がマウス部と中空円筒形の軸部とを有し、マウス部の軸部側端面をハブ輪の外方継手部材側端部の外周部分に形成された環状凸縁との突き合わせ面とし、軸部とハブ輪とを嵌め合い部とトルク伝達部と固定部とにより結合すると共に、前記外方継手部材を浸炭焼入れ鋼にて形成し、その外方継手部材の少なくともインナレース部位に浸炭窒化処理により形成された硬化層の残留オーステナイト量を２０〜３５％とし、かつ、表面硬さを５８〜６３ＨＲＣとしたことを特徴とする。この外方継手部材を形成する浸炭焼入れ鋼は、例えばＳＣｒ４２０のような肌焼鋼を浸炭処理又は浸炭窒化処理することにより実現できる。この浸炭処理又は浸炭窒化処理により、外方継手部材に形成されたインナレース部位に硬化層を形成することができる。外方継手部材の少なくともインナレース部位に形成された硬化層の残留オーステナイト量が２０％（表面硬さＨＲＣ６３に対応）より少ないと、切欠き感度が悪化して短寿命となり、逆に、残留オーステナイト量が３５％（表面硬さＨＲＣ５８に対応）より多くなると、硬度が低下して短寿命となる。
【００１０】
本発明の駆動車輪用軸受ユニットにおいて、外方継手部材の浸炭焼入れ鋼を形成するに際しては、浸炭焼戻し温度を１８０℃以上とすることが望ましい。通常の焼戻し温度（１６０〜１８０℃程度）よりも高く設定することにより、高温使用条件下での材料の安定性が増し、より耐熱性を向上させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る駆動車輪用軸受ユニットの実施形態を以下に詳述する。
【００１３】
図１に示す第一の実施形態の軸受ユニットは、ハブ輪１１と、等速自在継手１２の外方継手部材１３と、車軸軸受１４とをユニット化して構成され、外方継手部材１３の外径面に車軸軸受１４のインボード側インナレースを形成した構造の第四世代と称されるものである。
【００１４】
車軸軸受１４は、複列のアウタレース１５ａ，１５ｂを備えた軸受外輪１６と、複列のインナレース１７ａ，１７ｂと、複列の転動体１８ａ，１８ｂと、転動体１８ａ，１８ｂを列ごとに支持する保持器１２ａ，１２ｂとで構成される。複列のインナレース１７ａ，１７ｂのうち，一方のインナレース１７ａはハブ輪１１の外周面に一体に形成され、他方のインナレース１７ｂは外方継手部材１３の外周面に一体に形成されている。軸受外輪１６はフランジ１９にてナックルに固定される。車軸軸受１４の両端開口部には、外部からの異物の浸入や内部に充填したグリースの漏出を防止するため、シール２０を装着している。
【００１５】
図示の実施形態では、車軸軸受１４が複列アンギュラ玉軸受構造であるが、軸受負荷容量が大きい。他の車軸軸受として、転動体に円すいころを使用した（軸受負荷容量が大きい）複列円すいころ軸受構造を採用することも可能である。
【００１６】
ハブ輪１１はフランジ２１を備え、このフランジ２１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２２が取り付けられている。前述したようにハブ輪１１の外周面には複列のインナレース１７ａ，１７ｂのうち、一方のインナレース１７ａが形成されている。このインナレース部位には高周波焼入れ等によって硬化層が形成されている。ハブ輪１１の外方継手部材側の端部には、外周部分に環状凸縁２３が形成されている。また、ハブ輪１１は、反外方継手部材側の端面に開口する空洞部２４を有し、ハブ輪１１の中心部には軸方向に貫通孔２５が形成されている。
【００１７】
外方継手部材１３は、ほぼ椀形状をなすマウス部２６と、マウス部２６と一体に形成された軸部２７とを有する。マウス部２６には、トルク伝達ボール２８が転動するトラック溝２９を、内球面３０の円周方向等間隔位置に軸方向に延びるように形成している。外方継手部材１３の外周面には、車軸軸受１４の複列のインナレース１７ａ，１７ｂのうち、一方のインナレース１７ｂが形成されている。
【００１８】
マウス部２６内には、内方継手部材３１、トルク伝達ボール２８、保持器３２が組み込まれている。内方継手部材３１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）とセレーション（又はスプライン）により結合し、外球面３３の円周方向等分位置に外方継手部材１３のトラック溝２９と対応するトラック溝３４を備えている。外方継手部材１３のトラック溝２９と内方継手部材３１のトラック溝３４との間にトルク伝達ボール２８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２８は、保持器３２のポケット３５内に組み込まれ、保持器３２は外方継手部材１３の内球面３０と内方継手部材３１の外球面３３との間に介在する。
【００１９】
外方継手部材１３の軸部２７は、雄ねじが形成された先端部を有し、さらに、トルク伝達部であるセレーション部３６ａと嵌め合い部３６ｂを備えている。マウス部２６の軸部側端面、言い換えれば、嵌め合い部３６ｂのマウス部側端部から半径方向に立ち上がった部位をハブ輪１１の環状凸縁２３に対する突き合わせ面３８としている。環状凸縁２３および突き合わせ面３８の軸方向位置は複列のインナレース１７ａ，１７ｂ間の距離を左右し、環状凸縁２３および突き合わせ面３８のいずれか一方または両方の加工量を加減することにより、軸受すきま（または予圧）の調整をすることができる。
【００２０】
この外方継手部材１３の外径面に車軸軸受１４のインボード側のインナレース１７ｂを形成した構造の第四世代と称される軸受ユニットでは、インボード側のインナレース１７ｂが、外方継手部材１３の発熱部位（外方継手部材のトラック溝）に接近していることから温度上昇が著しい。
【００２１】
そこで、本発明では、外方継手部材１３を浸炭焼入れ鋼にて形成する。この外方継手部材１３を形成する浸炭焼入れ鋼は、例えばＳＣｒ４２０のような肌焼鋼を浸炭処理又は浸炭窒化処理することにより実現できる。この浸炭処理又は浸炭窒化処理により、外方継手部材１３に形成されたインナレース１７ｂ部位に硬化層を形成することができる。なお、この硬化層は、少なくともインナレース１７ｂ部位を含むように外方継手部材１３に部分的又は全体的に形成される。
【００２２】
浸炭処理又は浸炭窒化処理により外方継手部材１３に形成された硬化層における残留オーステナイト量を２０〜３５％とし、かつ、表面硬さをＨＲＣ５８〜６３とすることが望ましい。硬化層の残留オーステナイト量が２０％（表面硬さＨＲＣ６３に対応）より少ないと、切欠き感度が悪化して短寿命となり、逆に、残留オーステナイト量が３５％（表面硬さＨＲＣ５８に対応）より多くなると、硬度が低下して短寿命となる。また、外方継手部材１３を浸炭処理又は浸炭窒化処理するに際しては、浸炭焼戻し温度を１８０℃以上とすることが望ましい。通常の焼戻し温度（１６０〜１８０℃程度）よりも高く設定することにより、高温使用条件下での材料の安定性が増し、より耐熱性を向上させることができる。
【００２３】
ハブ輪１１の貫通孔２５には、外方継手部材１３のセレーション部３６ａ及び嵌め合い部３６ｂとそれぞれ対応する軸方向位置に、セレーション部３７ａ及び嵌め合い部３７ｂが形成されている。そして、ハブ輪１１の貫通孔２５から突出した軸部２７の雄ねじに固定ナット３９を締め付けることにより固定部が形成されている。このようにしてハブ輪１１と外方継手部材１３が分離可能に締結され、セレーション部３６ａ，３７ａによりトルクの伝達が行なわれる。
【００２４】
図１に示す第一の実施形態では、外方継手部材１３の軸部２７をハブ輪１１の貫通孔２５に挿通して、そのハブ輪１１の貫通孔２５から突出した軸部２７の雄ねじに固定ナット３９を締め付けることにより固定部を形成したが、本発明はこれに限定されることなく、他の構造の固定部を有するものにも適用可能である。他の固定部を示すものとして、図２は本発明の第二の実施形態を、図３は第三の実施形態を示し、図１の第一の実施形態と同一部分には同一参照符号を付して重複説明は省略する。
【００２５】
図２に示す第二の実施形態は、外方継手部材１３の軸部２７を中空円筒形とし、その端部４０を加締めることによってハブ輪１１と結合する構造を有する。ハブ輪１１の貫通孔２５の開口周縁に環状段部を形成してスペーサリング４１を収容させ、このスペーサリング４１を挟み込むようにして加締める。なお、このスペーサリング４１を省略してハブ輪１１の貫通孔２５の開口周縁に軸部２７の端部４０を直接的に加締めてもよい。軸部２７を中空としたことによって軽量化、放熱条件の向上といった利点が得られる。
【００２６】
また、図３に示す第三の実施形態は、外方継手部材１３の軸部２７を中空円筒形とし、その軸部２７の端部外周面に凹凸部４２を形成し、軸部２７をハブ輪１１の貫通孔２５に嵌合させる構造を有する。この軸部２７の凹凸部４２を形成した部位を内径側から外径側に拡径させて加締めることにより、凹凸部４２がハブ輪１１の貫通孔２５の内周面に食い込み、ハブ輪１１と外方継手部材１３とを塑性結合させている。なお、ハブ輪１１の外径側から縮径させて加締めるようにしてもよい。このようにして外方継手部材１３の軸部２７とハブ輪１１とのトルク伝達部及び固定部が形成される。凹凸部４２としては、例えば、ねじ、セレーション又はローレット加工などが好適である。この構造においても、前記実施形態と同様、軸部２７が中空であるため、ユニットの軽量化、放熱条件の向上という利点を有する。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、ハブ輪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、車軸軸受の複列のインナレースのうちの少なくとも一方を前記外方継手部材に形成したものにおいて、前記外方継手部材がマウス部と軸部とを有し、マウス部の軸部側端面をハブ輪との突き合わせ面とし、軸部とハブ輪とを嵌め合い部とトルク伝達部と固定部とにより結合すると共に、前記外方継手部材を浸炭焼入れ鋼にて形成したことにより、外方継手部材の長寿命化を図ることができ、軸受ユニット全体の剛性を高めて耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る駆動車輪用軸受ユニットの第一の実施形態を示す断面図
【図２】本発明の第二の実施形態を示す断面図
【図３】本発明の第三の実施形態を示す断面図
【図４】自動車エンジンから駆動車輪への動力伝達系に使用された従来の駆動車輪用軸受ユニットを示す断面図
【符号の説明】
１１  ハブ輪
１２  等速自在継手
１３  外方継手部材
１４  車軸軸受
１７ａ，１７ｂ  インナレース
２６  マウス部
２７  軸部
３６ａ，３７ａ  トルク伝達部
３６ｂ，３７ｂ  嵌め合い部
３８  突き合わせ面
３９  固定部（固定ナット）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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