JP2008168797A - 駆動車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外側継手部材に所望の軸力を負荷し、大きな捩れが生じてもスティックスリップ音の発生を防止した駆動車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】ハブ輪１に等速自在継手３がトルク伝達手段を介して結合され、このトルク伝達手段が、軸部２０の外周に凸歯２２ａが形成された嵌合プロファイル２２と、ハブ輪１の内周に凹溝２４ａが形成された嵌合プロファイル２４で構成され、係合する凸歯２２ａと凹溝２４ａが負の圧力角を有する断面略台形に形成され、歯面に軸方向に傾斜角が形成されると共に、結合手段が鋼板製で断面略Ｌ字状に形成された結合環２６で構成され、内周に複数の突起２９が形成されて未焼入れの軸部２０の端部に嵌着される円筒部２６ａと、この端部に鍔部２６ｂと、径方向外方に傾斜して延びるフランジ部２６ｃを有し、これが弾性変形してハブ輪１に当接し、軸部２０に所定の軸力が付与されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等の車両の駆動車輪を回転自在に支承する駆動車輪用軸受装置に関するもので、詳しくは、軸受部と等速自在継手とを着脱自在にユニット化すると共に、外側継手部材に所望の軸力を負荷し、大きな捩れが生じてもスティックスリップ音の発生を防止した駆動車輪用軸受装置に関する。

自動車等の車両のエンジン動力を車輪に伝達する動力伝達装置は、エンジンから車輪へ動力を伝達すると共に、悪路走行時における車両のバウンドや車両の旋回時に生じる車輪からの径方向や軸方向変位、およびモーメント変位を許容する必要があるため、エンジン側と駆動車輪側との間に介装されるドライブシャフトの一端を摺動型の等速自在継手を介してディファレンシャルに連結し、他端を固定型の等速自在継手を含む駆動車輪用軸受装置を介して車輪に連結している。

この駆動車輪用軸受装置として従来から種々の構造のものが提案されているが、例えば図１０に示すようなものが知られている。この駆動車輪用軸受装置は、駆動輪（図示せず）を一端部に装着するハブ輪５１と、このハブ輪５１を回転自在に支承する複列の転がり軸受５２、およびハブ輪５１に連結され、ドライブシャフト（図示せず）の動力をハブ輪５１に伝達する固定型の等速自在継手５３を備えている。

ハブ輪５１は、一端部に駆動輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ５４を一体に有し、外周に内側転走面５１ａと、この内側転走面５１ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部５１ｂが形成されている。複列の転がり軸受５２は、外周に懸架装置（図示せず）に固定される車体取付フランジ５５ｂを一体に有し、内周に複列の外側転走面５５ａ、５５ａが一体に形成された外方部材５５と、この外方部材５５に複列のボール５６、５６を介して内挿された内方部材５７とからなる。

内方部材５７は、ハブ輪５１と、このハブ輪５１の小径段部５１ｂに圧入され、外周に内側転走面５８ａが形成された別体の内輪５８とからなる。そして、ハブ輪５１の小径段部５１ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部５１ｃにより、ハブ輪５１に対して内輪５８が軸方向に固定されている。

等速自在継手５３は、カップ状のマウス部５９と、このマウス部５９の底部をなす肩部６０と、この肩部６０から軸方向に延びる軸部６１とを一体に有する外側継手部材６２を備えている。そして、ハブ輪５１にこの外側継手部材６２がトルク伝達可能に内嵌されている。すなわち、ハブ輪５１の内周に雌スプライン６３が形成されると共に、外側継手部材６２の軸部６１の外周に雄スプライン６４が形成され、両スプライン６３、６４が噛合されている。

ハブ輪５１の内周面の外端部には係止段部６５が形成されると共に、この係止段部６５に対応する軸部６１の先端部には係止溝６６が形成され、この係止溝６６に予め止め輪６７が装着されている。外側継手部材６２の軸部６１がハブ輪５１に内嵌される際、止め輪６７が縮径しながら雌スプライン６３内を通過する。そして、ハブ輪５１の加締部５１ｃと肩部６０との間に軸方向のすきまが残存する位置で止め輪６７が係止段部６５に整合し、この状態で、その直径が弾性的に復元して止め輪６７が係止段部６５と係止溝６６との間に掛け渡し自在となり、ハブ輪５１と外側継手部材６２とが軸方向に分離可能に結合されている。また、外側継手部材６２の肩部６０にはシールリング６８が外嵌され、このシールリング６８のリップが加締部５１ｃの内端面に当接して加締部５１ｃと肩部６０とのすきまを塞いでいる。

ここで、雄スプライン６４は、内端側に向う程円周方向に関する幅が広くなるテーパスプライン歯とされている。一方、雌スプライン６３は、外端側に向う程円周方向に関する幅が広くなるテーパスプライン歯とされている。そして、雄スプライン６４が雌スプライン６３に挿入されるに伴って歯面が密着して円周方向にガタツキなく係合される。

さらに、ハブ輪５１の開口部に塞ぎ部材となるキャップ６９が装着されている。このキャップ６９の中心部には円形の通孔６９ａが形成されると共に、軸部６１の外端面の中心部にねじ孔６１ａが形成されている。そして、通孔６９ａに挿通されたボルト７０をこのねじ孔６１ａに螺合して緊締されている。これにより、ボルト７０にはキャップ６９の弾性変形に伴って軸力が付与されたままの状態となるため、ボルト７０が不用意に緩むのを防止すると共に、両スプライン６３、６４の係合部の円周方向ガタツキを一層防止することができる。

こうした車両の駆動輪には、エンジン低速回転時、例えば車両発進時に、エンジンから摺動型の等速自在継手（図示せず）を介して大きなトルクが負荷され、ドライブシャフトに捩じれが生じることが知られている。その結果、このドライブシャフトを支持する複列の転がり軸受５２の内方部材５７にも捩じれが生じることになる。このようにドライブシャフトに大きな捩じれが発生しても、ここでは、ハブ輪５１の雌スプライン６３と、ハブ輪５１に内嵌される軸部６１の雄スプライン６４との間の円周方向ガタツキを防止したので、耳障りな歯打ち音の発生を長期間に亘って防止することができる。
特開２００２−１２０５０６号公報

こうした従来の駆動車輪用軸受装置は、両スプライン６３、６４をテーパスプライン歯として楔状に係合させることにより、係合部における円周方向ガタツキを防止し、耳障りな歯打ち音の発生を長期間に亘って防止することができる特徴を有している。然しながら、軸部６１の雄スプライン６４は、例えば、転造による仕上げ加工を前提としているため、大きなテーパ角を形成することは困難で、０．７５〜１．２５°程度の範囲が限界である。このテーパ角が小さいほど寸法精度のバラツキが雄スプライン６４の軸方向の係合位置を変化させ、ひいては、車輪取付フランジ５４と等速自在継手５３のセンターとの距離を大きく変化させることになり、車両駆動系の特性上好ましくない。

また、両スプライン６４、６３の楔効果によるハブ輪５１の膨張が軸受すきまに影響するため、ボルト７０の締結によって軸方向に大きな軸力を与えることはできない。さらに、逆にテーパ角を大きくすると、トルク伝達時に両スプライン６４、６３の係合部に発生する軸方向の離反力が増加するため締結部の信頼性や強度に悪影響し、係合部から異音が発生する要因となって好ましくない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、外側継手部材に所望の軸力を負荷し、大きな捩れが生じてもスティックスリップ音の発生を防止した駆動車輪用軸受装置を提供することを目的としている。

係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１記載の発明は、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、等速自在継手を構成し、カップ状のマウス部と、このマウス部の底部をなす肩部と、この肩部から軸方向に延びる軸部とを一体に有し、この軸部が前記ハブ輪にトルク伝達手段を介して内嵌された外側継手部材とを備え、この外側継手部材が前記ハブ輪に結合手段を介して軸方向に分離可能に結合された駆動車輪用軸受装置において、前記軸部の端部に小径部が形成され、この小径部が未焼入れのままとされると共に、前記結合手段が鋼板をプレス加工によって断面が略Ｌ字状に形成された結合環で構成され、この結合環が、内周に複数の突起が形成されて前記小径部に食い込んで嵌着される円筒部と、この円筒部の一端部に径方向外方に突出した鍔部と、他端部に径方向外方に傾斜して延びるフランジ部とを有し、このフランジ部が弾性変形して前記ハブ輪に当接し、前記軸部に所定の軸力が付与されている。

このように、一端部に車輪取付フランジを一体に有するハブ輪と複列の転がり軸受および等速自在継手が結合手段を介して着脱自在にユニット化され、ハブ輪に対して等速自在継手がトルク伝達手段を介して結合された駆動車輪用軸受装置において、軸部の端部に小径部が形成され、この小径部が未焼入れのままとされると共に、結合手段が鋼板をプレス加工によって断面が略Ｌ字状に形成された結合環で構成され、この結合環が、内周に複数の突起が形成されて小径部に食い込んで嵌着される円筒部と、この円筒部の一端部に径方向外方に突出した鍔部と、他端部に径方向外方に傾斜して延びるフランジ部とを有し、このフランジ部が弾性変形してハブ輪に当接し、軸部に所定の軸力が付与されているので、従来のような止め輪方式に比べ、位置精度や加工精度に影響されることなく外側継手部材の軸部に所望の軸力を負荷することができると共に、長期間に亘って結合環の移動を阻止してこの軸力を維持することができ、信頼性を向上させることができる。

好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記トルク伝達手段が、前記軸部の外周に凸歯が複数等配されて形成された嵌合プロファイルと、この嵌合プロファイルに対応し、前記ハブ輪の内周に、前記凸歯に係合する凹溝が複数等配されて形成された嵌合プロファイルとで構成され、前記凸歯と凹溝が所定の負の圧力角を有する断面略台形に形成されると共に、その歯面に、軸心に対し軸方向に所定の傾斜角が形成されていれば、過度の圧入力を必要とせず、容易に挿入の最終段階で周方向のガタがない強固な嵌合状態が得られると共に、トルク伝達時に凸歯および凹溝の係合部に発生する径方向外方の分力を抑制し、軸受すきまに悪影響を及ぼすことのないトルク伝達手段を提供することができる。

また、請求項３に記載の発明のように、前記結合環がバネ鋼からなり、熱処理によって表面が所定の硬さに設定されると共に、軸方向にスリットが形成された有端環で構成され、前記スリットを挟んで前記鍔部の端部に径方向外方に突出した係止部がそれぞれ一体に形成され、これらの係止部に組立治具が係止される円孔が穿設されていれば、この円孔に組立治具を係止させて結合環の円筒部を容易に拡径することができ、小径部に結合環を自在に嵌挿することができて組立作業が簡便化できる。

また、請求項４に記載の発明のように、前記小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部により、所定の軸受予圧が付与された状態で前記ハブ輪に対して前記内輪が軸方向に固定されると共に、前記加締部の端面と前記外側継手部材の肩部との間に所定の軸方向すきまが介在するように前記ハブ輪と外側継手部材が結合されていれば、軸受予圧を長期間維持することができるセルフリテイン構造を提供することができると共に、外側継手部材に大きなトルクが負荷され捩じれが生じてもスティックスリップ音が発生することはない。

好ましくは、請求項５に記載の発明のように、前記加締部と肩部との間に形成される環状空間に弾性リングが介装されていれば、外部から雨水やダスト等が結合部に侵入するのを防止し、発錆による結合部の固着を防止して補修時の分解作業性を向上させることができる。

本発明に係る駆動車輪用軸受装置は、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、等速自在継手を構成し、カップ状のマウス部と、このマウス部の底部をなす肩部と、この肩部から軸方向に延びる軸部とを一体に有し、この軸部が前記ハブ輪にトルク伝達手段を介して内嵌された外側継手部材とを備え、この外側継手部材が前記ハブ輪に結合手段を介して軸方向に分離可能に結合された駆動車輪用軸受装置において、前記軸部の端部に小径部が形成され、この小径部が未焼入れのままとされると共に、前記結合手段が鋼板をプレス加工によって断面が略Ｌ字状に形成された結合環で構成され、この結合環が、内周に複数の突起が形成されて前記小径部に食い込んで嵌着される円筒部と、この円筒部の一端部に径方向外方に突出した鍔部と、他端部に径方向外方に傾斜して延びるフランジ部とを有し、このフランジ部が弾性変形して前記ハブ輪に当接し、前記軸部に所定の軸力が付与されているので、従来のような止め輪方式に比べ、位置精度や加工精度に影響されることなく外側継手部材の軸部に所望の軸力を負荷することができると共に、長期間に亘って結合環の移動を阻止してこの軸力を維持することができ、信頼性を向上させることができる。

外周に懸架装置に取り付けられる車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面の一方に対向する内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に所定のシメシロを介して圧入され、外周に前記複列の外側転走面の他方に対向する内側転走面が形成された内輪からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列のボールと、等速自在継手を構成し、カップ状のマウス部と、このマウス部の底部をなす肩部と、この肩部から軸方向に延びる軸部とを一体に有し、この軸部が前記ハブ輪にトルク伝達手段を介して内嵌された外側継手部材とを備え、前記小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部により前記内輪が軸方向に固定されると共に、前記肩部と加締部の端面との間に所定の軸方向すきまが介在するように前記外側継手部材が前記ハブ輪に結合手段を介して軸方向に分離可能に結合された駆動車輪用軸受装置において、前記トルク伝達手段が、前記軸部の外周に凸歯が複数等配されて形成された嵌合プロファイルと、この嵌合プロファイルに対応し、前記ハブ輪の内周に、前記凸歯に係合する凹溝が複数等配されて形成された嵌合プロファイルとで構成され、前記凸歯と凹溝が所定の負の圧力角を有する断面略台形に形成され、その歯面に、軸心に対し軸方向に所定の傾斜角が形成されると共に、前記結合手段が鋼板をプレス加工によって断面が略Ｌ字状に形成された結合環で構成され、この結合環が、内周に複数の突起が形成されて未焼入れの前記軸部の端部に食い込んで嵌着される円筒部と、この円筒部の一端部に径方向外方に突出した鍔部と、他端部に径方向外方に傾斜して延びるフランジ部とを有し、このフランジ部が弾性変形して前記ハブ輪に当接し、前記軸部に所定の軸力が付与されている。

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。
図１（ａ）は、本発明に係る駆動車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大図、図２（ａ）は、図１（ａ）の外側継手部材における軸部の嵌合プロファイルを示す正面図、（ｂ）は、（ａ）のＩＩ−ＩＩ線に沿った横断面図、（ｃ）は、嵌合プロファイルの圧力角が負の場合と正の場合の形状の違いを示す説明図、図３（ａ）は、軸部の嵌合プロファイルの製造方法を示す正面図、（ｂ）は、ＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った横断面図、図４（ａ）は、ハブ輪の嵌合プロファイルの製造方法を示す正面図、（ｂ）は、ＩＶ−ＩＶ線に沿った横断面図、図５は、圧力角に対するハブ輪の膨張量と係合部に発生する離反力を示すグラフ、図６は、傾斜角に対するハブ輪の膨張量と係合部に発生する離反力を示すグラフ、図７は、本発明に係る結合環の組立手順を示す説明図である。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となる側をアウター側（図面左側）、中央寄り側をインナー側（図面右側）という。

この駆動車輪用軸受装置は、図１（ａ）に示すように、ハブ輪１と複列の転がり軸受２と等速自在継手３を着脱自在にユニット化した、所謂第３世代と称される構成を備えている。複列の転がり軸受２は、外方部材７と内方部材８と複列の転動体（ボール）９、９とを備えている。

外方部材７はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼からなり、外周に車体（図示せず）に取り付けられるための車体取付フランジ７ｂを一体に有し、内周に複列の外側転走面７ａ、７ａが一体に形成されている。この複列の外側転走面７ａ、７ａは、高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。

一方、内方部材８はハブ輪１と、このハブ輪１に固定された内輪５とからなり、外周に前記した外方部材７の外側転走面７ａ、７ａに対向する複列の内側転走面１ａ、５ａが形成されている。これら複列の内側転走面１ａ、５ａのうち一方（アウター側）の内側転走面１ａがハブ輪１の外周に形成されると共に、他方（インナー側）の内側転走面５ａが内輪５の外周にそれぞれ一体に形成されている。そして、複列の転動体９、９がこれら両転走面間にそれぞれ収容され、保持器１０、１０によって転動自在に保持されている。また、外方部材７と内方部材８との間に形成された環状空間の開口部にはシール１１、１２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、外部から軸受内部に雨水やダスト等が侵入するのを防止している。

ハブ輪１は、アウター側の端部に車輪（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、この車輪取付フランジ４の周方向等配に車輪を固定するハブボルト４ａが植設されている。そして、外周に車輪取付フランジ４の基部となるシールランド部１３を介して内側転走面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。内輪５は、この小径段部１ｂに所定のシメシロを介して圧入され、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加締部６により軸受予圧が付与された状態でハブ輪１に対して軸方向に固定されている。

ハブ輪１はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼からなり、アウター側のシール１１が摺接するシールランド部１３から内側転走面１ａおよび小径段部１ｂに亙る外周面に高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。なお、加締部６は鍛造加工後の表面硬さのままとされている。また、内輪５および転動体９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５８〜６４ＨＲＣの範囲で硬化処理されている。これにより、シールランド部１３の耐摩耗性が向上するばかりでなく、車輪取付フランジ４に負荷される回転曲げ荷重に対して充分な機械的強度を有し、ハブ輪１の耐久性が一層向上する。また、小径段部１ｂと内輪５との間の嵌合面に発生するフレッティング摩耗を最小限に抑えることができる。なお、ここでは、ハブ輪１の外周に内側転走面１ａが直接形成された第３世代構造を例示したが、これに限らず、図示はしないが、ハブ輪に一対の内輪が圧入された第１または第２世代構造であっても良い。また、転動体９にボールを使用した複列アンギュラ玉軸受からなる構成を例示したが、転動体９に円錐ころを使用した複列円錐ころ軸受であっても良い。

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からなる。外側継手部材１４は、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。また、マウス部１８の内周および継手内輪１５の外周には軸方向に延びる曲線状のトラック溝１８ａ、１５ａがそれぞれ形成されている。外側継手部材１４はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼からなり、これらトラック溝１８ａ、１５ａをはじめ、肩部１９から軸部２０に亙る外周面に高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。

ここで、外側継手部材１４の軸部２０が短軸で構成され、アウター側の端部に小径部２１が一体に形成されている。ここで、小径部２１は、鍛造後の未焼入れのままとされている。そして、軸部２０の外周に嵌合プロファイル２２が形成されている。この嵌合プロファイル２２は、図２に示すように、外周に凸歯２２ａが複数（３〜１０）等配に形成されている。この凸歯２２ａは、図３に示すように、先端が所定の傾斜角（圧力角α）に成形されたエンドミル２３を軸線（矢印）方向にトラバースさせることによって断面が所定の圧力角αを有する略台形に形成されると共に、その歯面には軸心に対し軸方向に所定の傾斜角βが形成されている。ここで、圧力角αは、図２（ｃ）に示すように、凸歯２２ａが周方向外方に向うほど歯幅が増加する状態を負（α＜０）とし、逆に歯幅が減少する状態を正（α＞０）と定義する。

一方、ハブ輪１の内周には、この嵌合プロファイル２２に対応した凹溝２４ａが複数等配された嵌合プロファイル２４が形成されている。この凹溝２４ａは、予め、軸方向ストレ―トの角型スプライン状の下穴がブローチカッター等で形成され、図４に示すように、前記軸部２０の嵌合プロファイル２２と同様、先端が所定の傾斜角（圧力角α）に成形されたパンチ（雄型）２５を軸線方向に加圧およびトラバースさせることによって断面が所定の圧力角αを有する略台形に形成されると共に、その歯面には軸心に対し軸方向に所定の傾斜角βが形成されている。

図５に示すグラフは、軸力およびトルクを一定として、トルク伝達時における圧力角αに対するハブ輪１の膨張量と係合部に発生する離反力を示しているが、これらの凸歯２２ａおよび凹溝２４ａの圧力角αは、膨張量と離反力が共に増大しない±３０°の範囲に設定されている。好ましくは、圧力角αが負の領域、すなわち、０〜−３０°の範囲に設定されていれば、ハブ輪１における凹溝２４ａの断面形状がアリ溝状になり、ハブ輪１の膨張を効果的に抑制することができる。

また、図６に示すグラフは、軸力およびトルクを一定として、トルク伝達時における傾斜角βに対するハブ輪１の膨張量と係合部に発生する離反力を示しているが、凸歯２２ａおよび凹溝２４ａの傾斜角βは、膨張量と離反力が共に増大しない２〜７°の範囲、好ましくは、３〜６°の範囲に設定されている。この傾斜角βは、小さくなるにしたがって凸歯２２ａおよび凹溝２４ａの組合せ公差幅が拡大するが、β＝２〜７°に設定することにより、組合せ公差幅を±１ｍｍ以下に抑えることができ、後述する肩部１９と加締部６の端面との軸方向すきまδを確保することができる。なお、ここでは、凸歯２２ａおよび凹溝２４ａの強度と経済面を考慮してモジュールｍが３〜１０に設定されている（概略歯数３〜１０）。ここで、モジュールｍ＝ｄ／ｚ（ｄ：嵌合プロファイルの軸方向径方向共の平均径、ｚ：歯数または溝数）。また、凸歯２２ａおよび凹溝２４ａのうち少なくとも凸歯２２ａは高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。

そして、図１に示すように、肩部１９と加締部６の端面との間に所定の軸方向すきまδが介在するように外側継手部材１４の軸部２０がこれら嵌合プロファイル２２、２４を介してハブ輪１に嵌合されると共に、軸部２０の小径部２１に後述する結合環２６が装着され、ハブ輪１と外側継手部材１４とが軸方向に分離可能に結合されている。なお、ここでは、軸方向すきまδは、ハブ輪１の加締部６と外側継手部材１４の肩部１９とが接触しないように、凸歯２２ａおよび凹溝２４ａの組合せ公差幅から１ｍｍ以上に設定されている。

このように、嵌合プロファイル２２、２４が所定の圧力角αを有し、軸心に対し軸方向に所定の傾斜角βが形成された凸歯２２ａおよび凹溝２４ａでそれぞれ構成されているため、過度の圧入力を必要とせず、また、容易に挿入の最終段階で周方向のガタがない強固な嵌合状態を得ることができると共に、トルク伝達時に凸歯２２ａおよび凹溝２４ａの係合部に発生する径方向外方の分力を抑制することができ、ハブ輪１の膨張によって軸受すきまに悪影響を及ぼすことはない。また、加締部６によって軸受予圧を長期間維持することができるセルフリテイン構造を提供することができると共に、肩部１９と加締部６の端面との間に軸方向すきまδが形成されているので、外側継手部材１４に大きなトルクが負荷され捩じれが生じても、スティックスリップ音が発生することはない。

なお、前述したように、外側継手部材１４の肩部１９とハブ輪１の加締部６の端面との間に所定の軸方向すきまδが形成されているが、ここでは、図１（ｂ）に拡大して示すように、肩部１９の外周に環状溝２７が形成され、この環状溝２７にＯリング等からなる弾性リング２８が装着されている。この弾性リング２８は、加締部６に弾性接触し、加締部６と肩部１９との間に形成される環状空間を液密的に閉塞する。これにより、肩部１９と加締部６の端面との間に軸方向すきまδが形成されていても外部から雨水やダスト等が結合部に侵入するのを防止し、発錆による結合部の固着を防止して補修時の分解作業性を向上させることができる。さらに、図示はしないが、肩部１９と加締部６の表面に塗膜あるいはゴム等のエラストマからなるシール層がコーティングされていれば、加締部６の発錆を防止して所定の強度を確保し、初期に設定された軸受予圧を長期間に亘って維持することができる。

ここで、図１（ａ）に示すように、軸部２０の小径部２１には結合環２６が装着されているが、この結合環２６は、耐食性を有する鋼板、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）からプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成されている。結合環２６は、図７（ａ）に示すように、軸部２０の小径部２１に嵌着される円筒部２６ａと、この円筒部２６ａの一端部に径方向外方に突出した鍔部２６ｂと、他端部にハブ輪１に当接する径方向外方に傾斜して延びるフランジ部２６ｃとを有している。なお、円筒部２６ａの内周には複数の突起２９が形成されている。この突起２９は、装着方向に所定の角度傾斜した断面が鋸刃状に形成されている。

次に、図７を用いて結合環２６の組立手順を説明する。先ず、（ａ）に示すように、結合環２６が、そのフランジ部２６ｃをインナー側に向けた状態で軸部２０の小径部２１に嵌挿される。この嵌挿作業は、（ｂ）に示すように、結合環２６の鍔部２６ｂを矢印の方向に押圧治具（図示せず）によって行われる。この時、鍔部２６ｂを押圧することにより、円筒部２６ａが弾性変形して拡径するため容易に小径部２１に嵌挿することができる。そして、フランジ部２６ｃがハブ輪１に当接するまで結合環２６をさらに押圧される。次に、（ｃ）に示すように、フランジ部２６ｃがハブ輪１に当接して僅かに弾性変形するまでさらに押圧され、結合環２６がその緊迫力によって仮止めされる。最後に、（ｄ）に示すように、その外径部を図示しない治具によって矢印方向に押圧して円筒部２６ａが縮径される。この時、未焼入れのままとされている小径部２１に円筒部２６ａの突起２９が食い込んで嵌着され、ハブ輪１と軸部２０が一体化されて軸方向に固定される。

本実施形態では、こうした結合手段を採用することにより、従来のような止め輪方式に比べ、位置精度や加工精度に影響されることなく外側継手部材１４の軸部２０に所望の軸力を負荷することができると共に、簡単な構成で結合部の周方向ガタをなくして信頼性と操縦安定性を図ることができる。さらに、このような突起２９の形状により長期間に亘って結合環２６の移動を阻止してこの軸力を維持することができ、さらに信頼性を向上させることができる。

なお、分解作業は、前述した組立作業の逆手順にて行われる。すなわち、鍔部２６ｂを押圧することにより円筒部２６ａが拡径し、小径部２１に食い込んでいた突起２９が開放される共に、鍔部２６ｂに分解治具（図示せず）を係合させて小径部２１から結合環２６をアウター側に引抜くことによって行うことができる。

図８は、本発明に係る駆動車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図、図９（ａ）は、図８の結合環を示す正面図、（ｂ）は、（ａ）の縦断面図である。なお、前述した第１の実施形態と同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

この駆動車輪用軸受装置は、ハブ輪３０と複列の転がり軸受３１と等速自在継手３２を着脱自在にユニット化した第３世代と称される構成を備えている。複列の転がり軸受３１は、外方部材７と内方部材３３と複列の転動体９、９とを備えている。この複列の転がり軸受３１は、基本的には前述した第１の実施形態と結合部の構成のみが異なっている。すなわち、外側継手部材３４の軸部３５には軸方向にストレートなセレーション（またはスプライン）３５ａが形成されている。一方、ハブ輪３０の内周には、このセレーション３５ａに噛合するセレーション（またはスプライン）３０ａが形成されている。

また、ハブ輪３０の加締部６の端面と外側継手部材３４の肩部１９が後述する結合環３６によって所定の軸力で当接されている。これにより、加締部６と肩部１９との面圧を最適値に設定することができ、外側継手部材３４に大きなトルクが負荷され捩じれが生じても、加締部６と肩部１９との相対滑りによりそのエネルギーを吸収してスティックスリップ音の発生を防止することができる。

ここで、軸部３５の小径部２１には結合環３６が装着されている。この結合環３６は、例えば、バネ鋼（ＪＩＳ規格のＳＵＰ系等）からプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成され、熱処理によって表面が所定の硬さに設定されている。なお、結合環３６の材質としてはこれ以外にオーステナイト系ステンレス鋼鈑や防錆処理された冷間圧延鋼鈑等を例示することができる。結合環３６は、図９（ａ）に示すように、軸方向にスリット３７が形成された有端環で構成され、軸部３５の小径部２１に嵌着される円筒部３６ａと、この円筒部３６ａの一端部に径方向外方に突出した鍔部３６ｂと、他端部にハブ輪３０に当接する傾斜したフランジ部３６ｃとを有している。なお、円筒部３６ａの内周には前述した結合環２６と同様、複数の突起２９が形成されると共に、スリット３７を挟んで鍔部３６ｂの端部には径方向外方に突出した係止部３８がそれぞれ一体に形成されている。これらの係止部３８には組立治具（図示せず）が係止される円孔３８ａが穿設されている。

本実施形態における結合環３６は、前述した第１の実施形態の結合環２６と異なり、硬化処理された有端環で構成されているため、係止部３８の円孔３８ａに組立治具を係止させて結合環３６の円筒部３６ａを容易に拡径することができる。したがって、小径部２１に結合環３６を自在に嵌挿することができ、組立作業が簡便化できる。

本実施形態では、こうした結合手段を採用することにより、前述した第１の実施形態と同様、位置精度や加工精度に影響されることなく外側継手部材３４の軸部３５に所望の軸力を負荷することができると共に、長期間に亘って結合環３６の移動を阻止してこの軸力を維持することができ、信頼性を向上させることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

本発明に係る駆動車輪用軸受装置は、ハブ輪を有する軸受部と等速自在継手とをトルク伝達可能に連結され、両者が着脱自在にユニット化された駆動車輪用軸受装置に適用することができる。

（ａ）は、本発明に係る駆動車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図である。 （ｂ）は、（ａ）の要部拡大図である。 （ａ）は、図１（ａ）の外側継手部材における軸部の嵌合プロファイルを示す正面図である。 （ｂ）は、（ａ）のＩＩ−ＩＩ線に沿った横断面図である。 （ｃ）は、嵌合プロファイルの圧力角が負の場合と正の場合の形状の違いを示す説明図である。 （ａ）は、軸部の嵌合プロファイルの製造方法を示す正面図である。 （ｂ）は、（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った横断面図である。 （ａ）は、ハブ輪の嵌合プロファイルの製造方法を示す正面図である。 （ｂ）は、（ａ）のＩＶ−ＩＶ線に沿った横断面図である。 圧力角に対するハブ輪の膨張量と係合部に発生する離反力を示すグラフである。 傾斜角に対するハブ輪の膨張量と係合部に発生する離反力を示すグラフである。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明に係る結合環の組立手順を示す説明図である。 本発明に係る駆動車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図である。 （ａ）は、図８の結合環を示す正面図である。 （ｂ）は、同上縦断面図である。 従来の駆動車輪用軸受装置を示す縦断面図である。

符号の説明

１、３０・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
１ａ、５ａ・・・・・・・・・・・・内側転走面
１ｂ・・・・・・・・・・・・・・・小径段部
２、３１・・・・・・・・・・・・・複列の転がり軸受
３、３２・・・・・・・・・・・・・等速自在継手
４・・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
４ａ・・・・・・・・・・・・・・・ハブボルト
５・・・・・・・・・・・・・・・・内輪
６・・・・・・・・・・・・・・・・加締部
７・・・・・・・・・・・・・・・・外方部材
７ａ・・・・・・・・・・・・・・・外側転走面
７ｂ・・・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
８、３３・・・・・・・・・・・・・内方部材
９・・・・・・・・・・・・・・・・転動体
１０・・・・・・・・・・・・・・・保持器
１１、１２・・・・・・・・・・・・シール
１３・・・・・・・・・・・・・・・シールランド部
１４、３４・・・・・・・・・・・・外側継手部材
１５・・・・・・・・・・・・・・・継手内輪
１５ａ、１８ａ・・・・・・・・・・トラック溝
１６・・・・・・・・・・・・・・・ケージ
１７・・・・・・・・・・・・・・・トルク伝達ボール
１８・・・・・・・・・・・・・・・マウス部
１９・・・・・・・・・・・・・・・肩部
２０、３５・・・・・・・・・・・・軸部
２１・・・・・・・・・・・・・・・小径部
２２、２４・・・・・・・・・・・・嵌合プロファイル
２３ａ・・・・・・・・・・・・・・凸歯
２３・・・・・・・・・・・・・・・エンドミル
２４ａ・・・・・・・・・・・・・・凹溝
２５・・・・・・・・・・・・・・・パンチ
２６、３６・・・・・・・・・・・・結合環
２６ａ、３６ａ・・・・・・・・・・円筒部
２６ｂ、３６ｂ・・・・・・・・・・鍔部
２６ｃ、３６ｃ・・・・・・・・・・フランジ部
２７・・・・・・・・・・・・・・・環状溝
２８・・・・・・・・・・・・・・・弾性リング
２９・・・・・・・・・・・・・・・突起
３７・・・・・・・・・・・・・・・スリット
３８・・・・・・・・・・・・・・・係止部
３８ａ・・・・・・・・・・・・・・円孔
５１・・・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
５１ａ、５８ａ・・・・・・・・・・内側転走面
５１ｂ・・・・・・・・・・・・・・小径段部
５１ｃ・・・・・・・・・・・・・・加締部
５２・・・・・・・・・・・・・・・複列の転がり軸受
５３・・・・・・・・・・・・・・・等速自在継手
５４・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
５５・・・・・・・・・・・・・・・外方部材
５５ａ・・・・・・・・・・・・・・外側転走面
５５ｂ・・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
５６・・・・・・・・・・・・・・・ボール
５７・・・・・・・・・・・・・・・内方部材
５８・・・・・・・・・・・・・・・内輪
５９・・・・・・・・・・・・・・・マウス部
６０・・・・・・・・・・・・・・・肩部
６１・・・・・・・・・・・・・・・軸部
６１ａ・・・・・・・・・・・・・・ねじ孔
６２・・・・・・・・・・・・・・・外側継手部材
６３・・・・・・・・・・・・・・・雌スプライン
６４・・・・・・・・・・・・・・・雄スプライン
６５・・・・・・・・・・・・・・・係止段差
６６・・・・・・・・・・・・・・・係止溝
６７・・・・・・・・・・・・・・・止め輪
６８・・・・・・・・・・・・・・・シールリング
６９・・・・・・・・・・・・・・・キャップ
６９ａ・・・・・・・・・・・・・・通孔
７０・・・・・・・・・・・・・・・ボルト
ｍ・・・・・・・・・・・・・・・・モジュール
ｄ・・・・・・・・・・・・・・・・嵌合プロファイルの平均径
ｚ・・・・・・・・・・・・・・・・歯数または溝数
α・・・・・・・・・・・・・・・・圧力角
β・・・・・・・・・・・・・・・・傾斜角
δ・・・・・・・・・・・・・・・・軸方向すきま

Claims (5)

1. 内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、
   一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、
   この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、
   等速自在継手を構成し、カップ状のマウス部と、このマウス部の底部をなす肩部と、この肩部から軸方向に延びる軸部とを一体に有し、この軸部が前記ハブ輪にトルク伝達手段を介して内嵌された外側継手部材とを備え、
   この外側継手部材が前記ハブ輪に結合手段を介して軸方向に分離可能に結合された駆動車輪用軸受装置において、
   前記軸部の端部に小径部が形成され、この小径部が未焼入れのままとされると共に、
   前記結合手段が鋼板をプレス加工によって断面が略Ｌ字状に形成された結合環で構成され、この結合環が、内周に複数の突起が形成されて前記小径部に食い込んで嵌着される円筒部と、この円筒部の一端部に径方向外方に突出した鍔部と、他端部に径方向外方に傾斜して延びるフランジ部とを有し、このフランジ部が弾性変形して前記ハブ輪に当接し、前記軸部に所定の軸力が付与されていることを特徴とする駆動車輪用軸受装置。
2. 前記トルク伝達手段が、前記軸部の外周に凸歯が複数等配されて形成された嵌合プロファイルと、この嵌合プロファイルに対応し、前記ハブ輪の内周に、前記凸歯に係合する凹溝が複数等配されて形成された嵌合プロファイルとで構成され、前記凸歯と凹溝が所定の負の圧力角を有する断面略台形に形成されると共に、その歯面に、軸心に対し軸方向に所定の傾斜角が形成されている請求項１に記載の駆動車輪用軸受装置。
3. 前記結合環がバネ鋼からなり、熱処理によって表面が所定の硬さに設定されると共に、軸方向にスリットが形成された有端環で構成され、前記スリットを挟んで前記鍔部の端部に径方向外方に突出した係止部がそれぞれ一体に形成され、これらの係止部に組立治具が係止される円孔が穿設されている請求項１または２に記載の駆動車輪用軸受装置。
4. 前記小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部により、所定の軸受予圧が付与された状態で前記ハブ輪に対して前記内輪が軸方向に固定されると共に、前記加締部の端面と前記外側継手部材の肩部との間に所定の軸方向すきまが介在するように前記ハブ輪と外側継手部材が結合されている請求項１乃至３いずれかに記載の駆動車輪用軸受装置。
5. 前記加締部と肩部との間に形成される環状空間に弾性リングが介装されている請求項４に記載の駆動車輪用軸受装置。

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