JP2004084763A

JP2004084763A - 駆動車輪用軸受

Info

Publication number: JP2004084763A
Application number: JP2002245488A
Authority: JP
Inventors: Hideji Tajima; 田島　英児; Hitohiro Ozawa; 小澤　仁博
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2002-08-26
Filing date: 2002-08-26
Publication date: 2004-03-18

Abstract

【課題】軸受内部への異物侵入を防止し駆動車輪用軸受の長寿命化を図る。
【解決手段】内周に複列の軌道面１ａを有する外方部材１と、外方部材１の一方の軌道面１ａに対向する軌道面２ａと車輪取付フランジと２ｂを有するハブ輪２と、外方部材１の他方の軌道面１ａに対向する軌道面３ａを外周面に有する等速自在継手３の外側継手部材３ｂと、外方部材１の軌道面１ａとハブ輪２及び外側継手部材３ｂの軌道面３ａとの間に介在する複列の転動体４とで構成された駆動車輪用軸受において、ハブ輪と等速自在継手の突き合わせ部の外周側に異物侵入防止手段１１、１２、１３、１４、１５を設けたものである。
【選択図】　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等において車輪を車体に対して回転自在に支持するための車輪用軸受に関するもので、より詳しくはハブ輪と複列の軸受及び等速自在継手とをユニット化した駆動車輪用軸受に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の駆動車輪用軸受のうちハブ輪と複列の軸受及び等速自在継手とをユニット化した形式は、図４に示すように内周に複列の軌道面１ａを有する外方部材１と、アウトボード側の軌道面１ａに対向する軌道面２ａを有するハブ輪２と、インボート側の軌道面１ａに対向する軌道面３ａを有する等速自在継手３と、軌道面１ａと軌道面２ａ、３ａとの間に介在する複列の転動体４とを有している。
ここで、車両に組付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウトボード側といい（各図において図面左側）、車両の中央寄りになる側をインボード側という（各図において図面右側）。
ハブ輪２には車輪取付フランジ２ｂが設けられ、この車輪取付フランジ２ｂに車輪ホイール固定用のハブボルト６を用いて図示しない車輪が取付けられている。一方、外方部材１の外周１ｂには図示されない車体側の固定部（ナックルなど）に取付けるための取付フランジ１ｄが設けられている。この取付フランジ１ｄには取付け孔１ｅが設けられ、図示しないボルトにより固定部に固定され、車輪用軸受が車体に取付けられる。
【０００３】
駆動車輪用軸受においては、ハブ輪２が等速自在継手３の外側継手部材３ｂに結合される。外側継手部材３ｂは、椀状のマウス部３ｂｌと中実のステム部３ｂ２とからなり、ステム部３ｂ２にてハブ輪３とセレーション嵌合している。ステム部３ｂ２の軸端をかしめ固定することにより、ハブ輪２の端面２ｃが外側継手部材３ｂの肩部３ｂ４端面に押付けられ、ハブ輪２が軸方向で位置決めされると共に、転動体４に予圧が付与される。複列の転動体４はそれぞれ接触角を有しており、前述の予圧によって軸受剛性を高めるとともに、モーメント荷重を受けられる構造になっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−７８４０８号公報
【特許文献２】
特開平１１−６２９５１号公報
【特許文献３】
特開２００１−１８６０５号公報
【特許文献４】
特開２００１−２３３００５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、複列の転動体４には予圧が付与されていて車輪からの曲げモーメント荷重を受けられるようになっているが、自動車の速度及び旋回角度などによっては通常より大きな曲げモーメントが発生した場合、ハブ輪２の端面２ｃと外側継手部材３ｂの肩部３ｂ４との突き合わせ面が微小変位することがある。このような微小変位があると、ハブ輪２の端面２ｃと外側継手部材３ｂの肩部３ｂ４にフレッティングが発生する。フレッティングは摩耗粉を発生させ、この摩耗粉が軸受内部に入り込むと軸受寿命低下の原因となる。
【０００６】
また、ステム部３ｂ２の軸端をかしめ固定することにより、ハブ輪２の端面２ｃと外側継手部材３ｂの肩部３ｂ４端面との間に軸力を発生させて、トルク負荷時においても両者間が相対回転しないようになっているが、自動車の急発進時などの急激に大きなトルクが発生した場合は、ハブ輪２の端面２ｃと外側継手部材３ｂの肩部３ｂ４との突き合わせ面が微小変位（相対回転）し、フレッティングが発生させるとともに摩耗粉を発生させ、軸受寿命低下の原因となる。
【０００７】
そこで、本願の目的は、自動車の急旋回時などに発生する大きな曲げモーメントや急発進時などの大きなトルクが発生した場合、ハブ輪２の端面２ｃと外側継手部材３ｂの肩部３ｂ４との突き合わせ面から摩耗粉が発生しても軸受内部にこの摩耗粉が入り込まず、長寿命な駆動車輪用軸受を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１記載の駆動車輪用軸受は、内周に複列の軌道面を有する外方部材と、外方部材の一方の軌道面に対向する軌道面と車輪取付フランジとを有するハブ輪と、外方部材の他方の軌道面に対向する軌道面を外周面に有する等速自在継手の外側継手部材と、外方部材の軌道面とハブ輪及び外側継手部材の各軌道面との間に介在する複列の転動体とで構成され、ハブ輪と等速自在継手の突き合わせ部の外周側に、突き合せ部から軸受内部空間（両端のシールで密封された空間）への異物侵入を防止する異物侵入防止手段を設けたものである。
これにより、ハブ輪の端面と外側継手部材の肩部との突き合わせ面から摩耗粉が発生しても軸受内部にこの摩耗粉が入り込まないので、軸受寿命低下せず長寿命になる。
【０００９】
この発明の請求項２記載の駆動車輪用軸受は、上記等速自在継手外輪がマウス部とステム部を有し、ステム部外周にハブ輪を嵌合したものである。
【００１０】
この発明の請求項３記載の駆動車輪用軸受は、上記等速自在継手外輪がマウス部とステム部を有し、ハブ輪のインボード側外周に前記ステム部を嵌合したものである。
【００１１】
この発明の請求項４記載の駆動車輪用軸受は、上記異物侵入防止手段がＯリングであるものである。
【００１２】
この発明の請求項５記載の駆動車輪用軸受は、上記異物侵入防止手段をグリースの塗布により形成したものである。グリースを塗布した場合、突き合せ部から発生する摩耗分をグリースが保持することにより、軸受内部に侵入することが防止できる。
【００１３】
この発明の請求項６記載の駆動車輪用軸受は、上記異物侵入防止手段が嫌気性接着剤である。接着剤であるため、突き合せ部外周に塗布しておくだけで硬化してシールとなるので、取り扱いに有利である。
【００１４】
この発明の請求項７記載の駆動車輪用軸受は、上記ハブ輪および等速自在継手外輪のうち、内径側の部材を拡径方向に塑性変形させたものである。このため、軽量化、コンパクト化が図れる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に例示した本発明の実施形態を説明する。まず、図１は駆動車輪用軸受の第一の実施形態を示すもので、内周に複列の軌道面１ａを有する外方部材１と、アウトボード側の軌道面１ａに対向する軌道面２ａを有するハブ輪２と、インボート側の軌道面１ａに対向する軌道面３ａを有する等速自在継手３と、軌道面１ａと軌道面２ａ、３ａとの間に介在する複列の転動体４と、転動体４を円周方向等間隔に保持する保持器５とを有している。
ハブ輪２には車輪取付フランジ２ｂが設けられ、この車輪取付フランジ２ｂに車輪ホイール固定用のハブボルト６を用いて図示しない車輪が取付けられている。一方、外方部材１の外周１ｂには図示されない車体側の固定部（ナックルなど）に取付けるための取付フランジ１ｄが設けられている。この取付フランジ１ｄには取付け孔１ｅが設けられ、図示しないボルトにより固定部に固定され、車輪用軸受が車体に取付けられる。
【００１６】
駆動車輪用軸受においては、ハブ輪２が等速自在継手３の外側継手部材３ｂに結合される。外側継手部材３ｂは、椀状のマウス部３ｂｌと中空のステム部３ｂ２とからなり、ステム部３ｂ２の外周にハブ輪２を嵌合し、中空のステム部３ｂ２の内径側からステム部３ｂ２を拡径してかしめ結合（以下、拡径かしめと言う）されている。これにより、ハブ輪２の端面２ｃが外側継手部材３ｂの肩部３ｂ４端面に押付けられ、ハブ輪２が軸方向で位置決めされると共に、転動体４に予圧が付与される。複列の転動体４はそれぞれ接触角を有しており、前述の予圧によって軸受剛性を高めるとともに、モーメント荷重を受けられる構造になっている。
【００１７】
等速自在継手３は、図示しないドライブシャフトからのトルクを内側継手部材３ｃ及びトルク伝達ボール３ｄを介して外側継手部材３ｂへ伝達する。外側継手部材３ｂのステム部３ｂ２からハブ輪２との拡径かしめによって結合された部分を介してハブ輪２へ、さらに車輪取付フランジ２ｂ、ハブボルト６を介して図示しない車輪へトルクを伝達している。
【００１８】
等速自在継手３の外側継手部材３ｂは、鍛造による成形後、部分的に熱処理が施される。熱処理により硬化される部分は、図１に散点模様を付して表すように、肩部３ｂ４からインボード側の軌道面３ａを経てシール７Ｂのシールリップとの摺接面（シールランド）に至る領域と、マウス部３ｂ１内周のトルク伝達ボール３ｄが転動するトラック溝３ｂ３の領域とであり、何れもＨＲＣ５８以上となるまで硬化される。熱処理としては、局部加熱ができ、硬化層深さの選定が自由であり、かつ硬化層以外への熱影響が少なく母材の性能を保持できる高周波焼入れが適当である。
【００１９】
これ以外の部分、特にステム部３ｂ２のうち、後述する拡径かしめに際して外径側に塑性変形する部分（以下、被かしめ部３ｅと言う）には、鍛造後も熱処理が施されない。これら未熱処理部のうち、被かしめ部３ｅの硬度は拡径かしめ時の加工性を考えると低いほど好ましいが、低すぎる場合は疲労耐久性の低下を招く。したがって、被かしめ部３ｅはＨＲＣ１３以上２８以下、好ましくはＨＲＣ１８以上２５以下の硬度とするのが好ましい。
【００２０】
ハブ輪２内周の嵌合面のうち、外側継手部材３ｂの被かしめ部３ｅとの対向部分には凹凸部２ｄが形成される。嵌合面の凹凸部２ｄ以外の部分は、ステム部の円筒状外周面と密着嵌合する円筒状に形成されている。凹凸部２ｄの凹凸形状は任意であり、例えばねじ形状やセレーション（スプラインも含む）形状、あるいは互いに平行な複数列の溝同士を交差させたアヤメローレット形状に形成される。このようにして形成された凹凸部２ｄは、熱処理によってＨＲＣ５８以上まで硬化される。
【００２１】
熱処理による硬化層は、図１に散点模様で示すように、ハブ輪２内周の凹凸部２ｄの領域のみならず、ハブ輪２外周のシール７Ａのシールランドから軌道面２ａを経てインボード側の端面に至る領域にも形成される。これらの熱処理は、上記と同様の理由から高周波焼入れにより行うのが望ましい。なお、図示のようにハブ輪２の内径部と外径部の双方の硬化層を非連続とすることにより、ハブ輪２の焼き割れを生じにくくすることができる。
【００２２】
ハブ輪２と外側継手部材３ｂとは、拡径かしめにより一体に塑性結合される。すなわち、ハブ輪２の内周に外側継手部材３ｂのステム部３ｂ２を嵌合した状態で、ステム部３ｂ２の被かしめ部３ｅを内径側から外径側に塑性変形させ、被かしめ部３ｅの外周を凹凸部２ｄに食い込ませてハブ輪２と外側継手部３ｂとを塑性的に結合する。これにより、インナレース２ａ、３ａ間の寸法が規定されて軸受内部に所定の予圧が付与される。
【００２３】
かしめに際しては、上述のように凹凸部２ｄは高い硬度を備えるために潰れ難く、また、拡径側の被かしめ部３ｅは凹凸部２ｄに比べて低硬度で延性に富むために拡径代を大きくとってもステム部にかしめ割れが生じ難い。従って、凹凸部２ｄを被かしめ部３ｅに深く食い込ませることができ、これによりハブ輪２と外側継手部材３ｂとの間で高い結合強度が確保される。
【００２４】
かしめ加工は、例えば外側継手部材３ｂのステム部内周の貫通孔にかしめ治具（ポンチ）を挿入することによって行うことができる。つまり、外側継手部材３ｂのステム部をハブ輪２の内周に嵌合した後、ステム部の貫通孔の内径よりも大きな外径を備えたかしめ治具を貫通孔に押し込むことにより、ステム部の被かしめ部３ｅを内径側から外径側に拡径させる。
【００２５】
外側継手部材３ｂは、例えば合金元素として重量％でＣを０．５〜０．７％、Ｓｉを０．１〜１．５％、Ｍｎを０．６〜１．０％含有し、残部をＦｅおよび不可避的不純物とする鋼材で形成することができる。この中でもＳｉを０．６〜１．２％含有するものが好ましい。この他、ＪＩＳに規定する機械構造用炭素鋼のうち中炭素鋼、例えばＣを０．５〜０．６％、Ｓｉを０．１〜０．４％、Ｍｎを０．６〜１．０％を含むＳ５３Ｃ、あるいはＣを０．５〜０．６％、Ｓｉを０．７〜０．９％、Ｍｎを０．６〜１．０％を含む炭素鋼を使用することもできる。後者の鋼材は、Ｓｉの含有量が多い分、前者に比べて未熱処理部における疲労強度を高めることができる。
【００２６】
図２（ａ）〜（ｆ）は、図１のＡ部を拡大したもので、本件発明に係る異物侵入防止手段を示す。異物侵入防止手段は突き合せ部から軸受内部側へ異物の侵入を防止するもので、これは例えば、突き合せ部の隙間を外周側から密封することにより構成することができる。この密封手段としては、例えば突き合せ部の端面間の外周部近傍に介在物を介在させるもの（図２（ａ）、（ｄ）〜（ｆ）参照）、あるいは突き合せ部の外周を両部材に跨る形で被覆するもの（同図（ｂ）、（ｃ）参照）などが考えられる。具体的には以下の通りである。
【００２７】
図２（ａ）は本発明の第一の実施形態であり、ハブ輪２の端面２ｃが外側継手部材３ｂの肩部３ｂ４端面の突き合わせ部の外周側に、すなわちハブ輪２の端面２ｃ外周角部および外側継手部材３ｂの肩部３ｂ４外周角部にそれぞれ円周溝２ｃ１、３ｂ５を形成し、その突き合わせ部にＯリング１１を介在したものである。これにより自動車の急旋回時に発生する大きな曲げモーメントや急発進時の大きなトルクが発生した場合、ハブ輪２の端面２ｃと外側継手部材３ｂの肩部３ｂ４との突き合わせ面から摩耗粉が発生しても、Ｏリング１１により軸受内部に摩耗粉の侵入を防止することができる。Ｏリング１１としては、例えば、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、シリコーンゴム、フッ素ゴム等を使用することができる。
【００２８】
図２（ｂ）は本発明の第二の実施形態であり、ハブ輪２の端面２ｃと外側継手部材３ｂの肩部３ｂ４端面との突き合わせ部の外周側に、シール材１２を塗布したものである。シール材１２としては、例えば、スリーボンド１１０５、ロックタイト５９１０、信越化学ＦＥ１２３等を使用することができる。
【００２９】
図２（ｃ）は本発明の第三の実施形態であり、ハブ輪２の端面２ｃと外側継手部材３ｂの肩部３ｂ４端面との突き合わせ部の外周側に、接着剤１３を塗布したものである。接着剤１３としては、種々の接着剤を使用することができ、例えば、合成ゴム系接着剤（スリーボンド１５２１等）を使用することができる。また、ハブ輪の端面２ｃと外側継手部材３ｂの肩部端面との間の外周部に嫌気性接着剤を介在させることもできる。
【００３０】
図２（ｄ）は本発明の第四の実施形態であり、ハブ輪２の端面２ｃと外側継手部材３ｂの肩部３ｂ４端面との突き合わせ部の外周側に、すなわちハブ輪２の端面２ｃ外周角部および外側継手部材３ｂの肩部３ｂ４外周角部にそれぞれ円周溝２ｃ１、３ｂ５を形成し、その突き合わせ部にグリース１４を介在したものである。グリース１４は軸受内部に封入するグリースと同じものが良い。同じグリースであれば軸受内部のグリースを劣化させることがない。したがって、軸受内部のグリースを劣化させるものでなければ良い。
【００３１】
図２（ｅ）は本発明の第五の実施形態であり、第四の実施例の変形例である。ハブ輪２の端面２ｃと外側継手部材３ｂの肩部３ｂ４端面との突き合わせ部の外周側に、すなわちハブ輪２の端面２ｃ外周角部および外側継手部材３ｂの肩部３ｂ４外周角部にそれぞれ円周溝２ｃ１、３ｂ５を形成し、その突き合わせ部にグリース１４を介在し、さらにグリース１４を軸受内部へ飛散しないように円筒部の板部材１５により突き合わせ部を塞いだものである。板部材１５はハブ輪２の外周面に圧入しており外側継手部材３ｂの外周面との間には隙間がある。次の図２（ｆ）は本発明の第六の実施形態であり、第五の実施形態の変形例である。図２（ｅ）に対し、板部材１５はハブ輪２の外周面に圧入するとともに、外側継手部材３ｂの外周面にも圧入している。板部材１５としては、例えばＳＰＣ、樹脂ＰＰ、ＰＡ６、ＰＡ６６等を使用することができる。
【００３２】
次に図３は、駆動車輪用軸受の他の実施形態を示すもので、内周に複列の軌道面１ａを有する外方部材１と、アウトボード側の軌道面１ａに対向する軌道面２ａを有するハブ輪２と、インボート側の軌道面１ａに対向する軌道面３ａを有する等速自在継手３と、軌道面１ａと軌道面２ａ、３ａとの間に介在する複列の転動体４と、転動体４を円周方向等間隔に保持する保持器５とを有している。
ハブ輪２には車輪取付フランジ２ｂが設けられ、この車輪取付フランジ２ｂに車輪ホイール固定用のハブボルト６を用いて図示しない車輪が取付けられている。一方、外方部材１の外周１ｂには図示されない車体側の固定部（ナックルなど）に取付けるための取付フランジ１ｄが設けられている。この取付フランジ１ｄには取付け孔１ｅが設けられ、図示しないボルトにより固定部に固定され、車輪用軸受が車体に取付けられる。
【００３３】
駆動車輪用軸受においては、ハブ輪２が等速自在継手３の外側継手部材３ｂに結合される。外側継手部材３ｂは、椀状のマウス部３ｂｌと中空のステム部３ｂ２とからなる。図１の実施形態と異なるのは、ステム部３ｂ２をハブ輪２の外周に嵌合し、中空のハブ輪２を内径側から拡径してかしめ結合（以下、拡径かしめと言う）している。これにより、外側継手部材３ｂの端面２ｃがハブ輪２の肩部３ｂ４端面に押付けられ、外側継手部材３ｂが軸方向で位置決めされると共に、転動体４に予圧が付与される。複列の転動体４はそれぞれ接触角を有しており、前述の予圧によって軸受剛性を高めるとともに、モーメント荷重を受けられる構造になっている。
【００３４】
この場合、かしめ加工の際に、軌道面３ａに影響を及ぼさないように軌道面３ａの軸方向においてインボード側の位置に該かしめ部３ｅを形成する必要がある。
【００３５】
図３に示す駆動車輪用軸受においても、第一の実施形態と同様に外側継手部材３ｂの端面２ｃとハブ輪２の肩部３ｂ４端面との突き合わせ部の外周に、図２（ａ）〜（ｆ）に示す異物侵入防止手段を設けている。
なお、図１、図３に示す８はキャップ部材である。ステム部３ｂ２（図１参照）及びハブ輪２（図２参照）が中空形状のため、等速自在継手の内部と外部が連通することになるので、異物侵入防止及びグリース漏れ防止のためにキャップ部材が必要となるものである。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、内周に複列の軌道面を有する外方部材と、外方部材の一方の軌道面に対向する軌道面と車輪取付フランジとを有するハブ輪と、外方部材の他方の軌道面に対向する軌道面を外周面に有する等速自在継手外輪と、外方部材の軌道面とハブ輪及び等速自在継手外輪の軌道面との間に介在する複列の転動体とで構成され、ハブ輪と等速自在継手の突き合わせ部の外周側に異物侵入防止手段を設けたものである。
これにより、ハブ輪と外側継手部材との突き合わせ面から摩耗粉が発生しても軸受内部にこの摩耗粉が入り込まないので、駆動車輪用軸受の長寿命化が図られることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る駆動車輪用軸受の一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】（ａ）は図１のＡ部を拡大したもので、異物侵入防止手段の一例を示す縦断面図である、
（ｂ）は図１のＡ部を拡大したもので、異物侵入防止手段の他の例を示す縦断面図である、
（ｃ）は図１のＡ部を拡大したもので、異物侵入防止手段の他の例を示す縦断面図である、
（ｄ）は図１のＡ部を拡大したもので、異物侵入防止手段の他の例を示す縦断面図である、
（ｅ）は図１のＡ部を拡大したもので、異物侵入防止手段の他の例を示す縦断面図である、
（ｆ）は図１のＡ部を拡大したもので、異物侵入防止手段の他の例を示す縦断面図である。
【図３】本発明にかかる駆動車輪用軸受の他の実施形態を示す縦断面図である。
【図４】従来の駆動車輪用軸受の縦断面図である。
【符号の説明】
１　　　　　外方部材
１ａ　　　軌道面
２　　　　　　ハブ輪
３　　　　　　等速自在継手
３ｂ　　外側継手部材
３ｂ１　マウス部
４　　　　　　転動体
５　　　　　保持器
６　　　　　ハブボルト
７Ａ、７Ｂ　シール
８　　　キャップ部材

Claims

内周に複列の軌道面を有する外方部材と、
外方部材の一方の軌道面に対向する軌道面と車輪取付フランジとを有するハブ輪と、
外方部材の他方の軌道面に対向する軌道面を外周面に有する等速自在継手の外側継手部材と、
外方部材の軌道面とハブ輪及び外側継手部材の各軌道面との間に介在する複列の転動体とで構成された駆動車輪用軸受において、
ハブ輪と等速自在継手の突き合わせ部の外周側に、突き合せ部から軸受内部空間への異物の侵入を防止する異物侵入防止手段を設けたことを特徴とする駆動車輪用軸受。
上記外側継手部材はマウス部とステム部を有し、ステム部外周にハブ輪を嵌合した請求項１記載の駆動車輪用軸受。
上記外側継手部材はマウス部とステム部を有し、ハブ輪のインボード側外周に前記ステム部を嵌合した請求項１記載の駆動車輪用軸受。
上記異物侵入防止手段がＯリングである請求項１乃至３の何れか記載の駆動車輪用軸受。
上記異物侵入防止手段をグリースの塗布により形成した請求項１乃至３の何れか記載の駆動車輪用軸受。
上記異物侵入防止手段が接着剤である請求項１乃至３の何れか記載の駆動車輪用軸受。
上記ハブ輪および等速自在継手外輪のうち、内径側の部材を拡径方向に塑性変形させた請求項１乃至６の何れか記載の駆動車輪用軸受。