JP2013032093A - 車輪用軸受装置およびその予圧管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ギヤ部材に過大な応力が発生するのを防止すると共に、ギヤ部材の強度を高め、バラツキを抑えて安定した予圧管理を行うことができる車輪用軸受装置およびその予圧管理方法を提供する。
【解決手段】ハブ輪４の小径段部４ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部１０によって内輪７がリング状のギヤ部材１８を介して所定の軸受予圧が付与された状態で軸方向に固定されると共に、ギヤ部材１８が、炭素量が中炭素鋼以下の鋼材からなり、ズブ焼入れにより芯部まで硬化処理され、外周にギヤ部１８ａと、内周にハブ輪４の小径段部４ｂの外周面に形成されたハブスプライン部と噛み合うスプライン部１８ｂが形成され、当該ギヤ部材１８の表面硬さがハブ輪４と少なくとも１３０ＨＶの硬度差を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等の車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置、特に、車輪を駆動・非駆動に切り替えるクラッチ機能を備えた車輪用軸受装置およびその予圧管理方法に関するものである。

４輪駆動の自動車には、前輪または後輪を、車輪用軸受装置に備えられたクラッチ機能で選択的に従動輪に切り替え可能としたものがある。このようなクラッチ機能付きの車輪用軸受装置の従来例を図６に示す。この車輪用軸受装置は、車体側に取り付けられる外方部材５０と、この外方部材５０の内周の複列の外側転走面５０ａ、５０ａに対向する内側転走面５５ａを有する内方部材５１と、対向する転走面５０ａ、５５ａ間に介在した複列の円錐ころ５２、５２とからなる。内方部材５１は、車輪取付フランジ５３を有するハブ輪５４と、このハブ輪５４の外周に軸方向に並んで嵌合される２つの内輪５５、５６とで構成され、各内輪５５、５６はその外周に各列の内側転走面５５ａ、５５ａを有する。ハブ輪５４の内周には、駆動軸となる等速自在継手の外側継手部材（図示せず）の軸部が、軸受５７、５８を介して回転自在に支持されている。

ハブ輪５４の外周に圧入された２個の内輪５５、５６のうち、内端部側の内輪５６は、外周がギヤ部５６ａに形成され、かつ端部内周にスプライン状部５６ｂが形成されている。ハブ輪５４の内端部の外周にはスプライン状部５４ａが形成され、このスプライン状部５４ａに内輪５６のスプライン状部５６ｂが噛み合わされる。ハブ輪５４の内端部は、内輪５６の大端面を押し付けるフランジ状の加締部５４ｂとされ、この加締部５４ｂにより内輪５６がハブ輪５４に対して軸方向に固定されている。

内輪５６のギヤ部５６ａには、外側継手部材に形成されたギヤ部５９と噛み合うリング状のスライドギヤ６０が、軸方向へのスライドによって選択的に噛み合う。スライドギヤ６０を介して、内輪５６のギヤ部５６ａと外側継手部材のギヤ部５９とが連結された状態で、駆動力が外側継手部材から内輪５６およびハブ輪５４を介して車輪に伝達される。すなわち、この時、ハブ輪５４に支持される車輪は駆動輪となる。スライドギヤ６０が内輪５６のギヤ部５６ａに噛み合わない状態では、駆動力が車輪に伝達されず、この時ハブ輪５４に支持される車輪は従動輪となる。

このような構成では、内輪５６の端部外周に、外側継手部材のギヤ部５９に噛み合うスライドギヤ６０と噛合可能なギヤ部５６ａが形成されているので、ギヤ部５６ａへのスライドギヤ６０の噛み合いの有無により、クラッチ機能を持たせることができる。また、このギヤ部５６ａは、内輪５６に一体形成されているので、フレッティング摩耗が生じることがない。このため、内輪５６をハブ輪５４にクランプする軸力を充分に確保できて軸受ガタを防止できると共に、急発進時に、内輪５６からスティックスリップ音が発生するのも防止できる（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００５−１３８６５３号公報

然しながら、この従来の車輪用軸受装置では、内輪５６の端部内周にスプライン状部５６ｂが形成されていると共に、このスプライン状部５６ｂに噛合するスプライン状部５４ａがハブ輪５４に形成されているため、ハブ輪５４の内端部を塑性変形させて加締部５４ｂを形成する時、スプライン状部５６ｂに沿って径方向外方に成形され難くなり、微小クラック等の加締不具合が発生する恐れがあると共に、内輪５６の端部外周のギヤ部５６ａを起点としたクラックが発生しやすくなる恐れがある。

ここで、ギヤ部５６ａの歯面が硬すぎると、加締時等に、クラック、割れの原因となるが、柔らか過ぎてもギヤ部５６ａ自体に求められる硬度を満足しない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、両課題を満足する、ある程度柔らかいギヤ部を提供することにより、ギヤ部材に過大な応力が発生するのを防止すると共に、ギヤ部材の強度を高め、バラツキを抑えて安定した予圧管理を行うことができる車輪用軸受装置およびその予圧管理方法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、外周に懸架装置を構成するナックルに取り付けられるための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た少なくとも一つの内輪からなり、外周に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保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体とを備えた車輪用軸受装置において、前記ハブ輪の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って前記内輪がリング状のギヤ部材を介して所定の軸受予圧が付与された状態で軸方向に固定されると共に、前記ギヤ部材が、炭素量が中炭素鋼以下の鋼材からなり、ズブ焼入れにより芯部まで硬化処理され、外周にギヤ部と、内周に前記ハブ輪の小径段部の外周面に形成されたハブスプライン部と噛み合うスプライン部が形成され、これらギヤ部とスプライン部が同じ硬さに設定されている。

このように、外周に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所定のシメシロを介して圧入された少なくとも一つの内輪からなり、外周に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、この内方部材と外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体とを備えた車輪用軸受装置において、ハブ輪の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って内輪がリング状のギヤ部材を介して所定の軸受予圧が付与された状態で軸方向に固定されると共に、ギヤ部材が、炭素量が中炭素鋼以下の鋼材からなり、ズブ焼入れにより芯部まで硬化処理され、外周にギヤ部と、内周にハブ輪の小径段部の外周面に形成されたハブスプライン部と噛み合うスプライン部が形成され、これらギヤ部とスプライン部が同じ硬さに設定されているので、加締工程において、ギヤ部材に過大な応力が発生して変形や微小クラックが生じるのを防止することができると共に、ギヤ部材が加締加工によって塑性変形し難いため、精度良く弾性変形量を測定することができ、精度が高く、バラツキを抑えて安定した予圧管理を行うことができる。

好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記ギヤ部材の表面硬さが前記ハブ輪と少なくとも１３０ＨＶの硬度差を有していれば、ギヤ部材のギヤ部やスプライン部だけでなくギヤ全体が所望の強度を確保することができると共に、加締部を形成する時、ハブ輪の小径段の端部を径方向外方に塑性変形させることができ、加締部に微小クラック等の加締不具合が発生するのを防止することができる。

また、請求項３に記載の発明のように、前記ギヤ部材がＣｒ０．０９〜０．１２ｗｔ％含有され、表面硬さが３９２〜６００ＨＶの範囲に設定されていれば、ギヤ部材の強度が高くなり、加締工程において過大な応力が発生した際の変形や微小クラックが生じるのを防止することができる。

また、請求項４に記載の発明のように、前記ギヤ部材が炭素０．１５〜０．４５ｗｔ％からなる鋼材で形成されていれば、適度な硬度のギヤ部を得ることができ、ギヤ部やスプライン部だけでなく所望の強度を確保することができる。

また、請求項５に記載の発明のように、前記ギヤ部材がＭｏ０．１５〜０．３ｗｔ％含有されたクロムモリブデン鋼で形成されていれば、脆さを抑制することができ、加締加工時の微小クラックの発生を確実に防止することや駆動力が負荷された際の強度を確保することができる。

また、請求項６に記載の発明のように、前記ギヤ部材のギヤ部の歯底が所定の曲率半径からなる円弧状に形成されていれば、加締時の力が分散され、歯底に発生するクラックを防止することができる。

また、請求項７に記載の発明のように、前記ハブ輪が炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、前記車輪取付フランジのインナー側の基部から前記小径段部に亙って高周波焼入れによって表面硬さが５８〜６４ＨＲＣの範囲に所定の硬化層が形成され、前記加締部が鍛造後の表面硬さのままの未焼入れ部とされていれば、加締加工が容易となり、加工時の微小クラックの発生を防止すると共に、車輪取付フランジ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、ハブ輪の耐久性が向上する。

また、本発明のうち請求項８に記載の方法発明は、外周に懸架装置を構成するナックルに取り付けられるための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た少なくとも一つの内輪からなり、外周に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保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体とを備えた車輪用軸受装置のすきま測定方法において、加締前後の前記ギヤ部材の基準面からの高さを測定し、この高さ変化量を、予め弾性変形量とすきま減少量との関係が確認されている回帰式によってすきま減少量を算出し、前記加締前の軸受すきまからこのすきま減少量を差し引いて加締後の軸受すきまを算出する。

このように、加締前後のギヤ部材の基準面からの高さを測定し、この高さ変化量を、予め弾性変形量とすきま減少量との関係が確認されている回帰式によってすきま減少量を算出し、加締前の軸受すきまからこのすきま減少量を差し引いて加締後の軸受すきまを算出するようにしたので、加締後の軸受すきまが負すきまであっても、間接的に予圧量を安定して管理することができる。

本発明に係る車輪用軸受装置は、外周に懸架装置を構成するナックルに取り付けられるための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た少なくとも一つの内輪からなり、外周に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保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体とを備えた車輪用軸受装置において、前記ハブ輪の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って前記内輪がリング状のギヤ部材を介して所定の軸受予圧が付与された状態で軸方向に固定されると共に、前記ギヤ部材が、炭素量が中炭素鋼以下の鋼材からなり、ズブ焼入れにより芯部まで硬化処理され、外周にギヤ部と、内周に前記ハブ輪の小径段部の外周面に形成されたハブスプライン部と噛み合うスプライン部が形成されているので、加締工程において、ギヤ部材に過大な応力が発生して変形や微小クラックが生じるのを防止することができると共に、ギヤ部材が加締加工によって塑性変形し難いため、精度良く弾性変形量を測定することができ、精度が高く、バラツキを抑えて安定した予圧管理を行うことができる。

また、本発明に係る車輪用軸受装置の予圧管理方法は、外周に懸架装置を構成するナックルに取り付けられるための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た少なくとも一つの内輪からなり、外周に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保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体とを備えた車輪用軸受装置のすきま測定方法において、加締前の軸受すきまを測定すると共に、加締前後の前記ギヤ部材の基準面からの高さを測定し、この高さ変化量を、予め弾性変形量とすきま減少量との関係が確認されている回帰式によってすきま減少量を算出し、前記加締前の軸受すきまからこのすきま減少量を差し引いて加締後の軸受すきまを算出するようにしたので、加締後の軸受すきまが負すきまであっても、間接的に予圧量を安定して管理することができる。

本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態を示す縦断面図である。 図１の軸受部を示す縦断面図である。 図１の加締部を示す要部拡大図である。 （ａ）は、本発明に係るギヤ部材の断面図、（ｂ）は、（ａ）の変形例を示す断面図である。 本発明に係る車輪用軸受装置の加締前を示す縦断面図である。 従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。

外周に懸架装置を構成するナックルに取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周に複列のテーパ状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、外周にこの車輪取付フランジから肩部を介して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に対向するテーパ状の内側転走面が形成された一対の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保持器を介して転動自在に収容された複列の円錐ころとを備えた車輪用軸受装置において、前記ハブ輪の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って前記内輪がリング状のギヤ部材を介して所定の軸受予圧が付与された状態で軸方向に固定されると共に、前記ギヤ部材が、炭素量が中炭素鋼以下の鋼材からなり、ズブ焼入れにより芯部まで硬化処理され、外周にギヤ部と、内周に前記ハブ輪の小径段部の外周面に形成されたハブスプライン部と噛み合うスプライン部が形成され、当該ギヤ部材の表面硬さが前記ハブ輪と少なくとも１３０ＨＶの硬度差を有している。

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は、本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態を示す縦断面図、図２は、図１の軸受部を示す縦断面図、図３は、図１の加締部を示す要部拡大図、図４（ａ）は、本発明に係るギヤ部材の断面図、（ｂ）は、（ａ）の変形例を示す断面図、図５は、本発明に係る車輪用軸受装置の加締前を示す縦断面図である。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１の左側）、中央寄り側をインナー側（図１の右側）という。

この車輪用軸受装置は駆動輪側に用いられ、内方部材１と外方部材２、および両部材１、２間に転動自在に収容された複列の円錐ころ３、３とを備えている。内方部材１は、ハブ輪４と、このハブ輪４に塑性結合された一対の内輪５、７とからなる。ハブ輪４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６を一体に有し、外周に車輪取付フランジ６から肩部４ａを介して軸方向に延びる円筒状の小径段部４ｂが形成されている。また、車輪取付フランジ６の周方向等配位置に車輪を固定するハブボルト６ａが植設されている。

一対の内輪５、７は、外周にテーパ状の内側転走面５ａがそれぞれ形成され、ハブ輪４の小径段部４ｂに所定のシメシロを介して圧入されている。そして、図２に拡大して示すように、これら内側転走面５ａの大径側に円錐ころ３を案内するための大鍔部５ｂ、７ｂが形成されると共に、小径側には円錐ころ３の脱落を防止するための小鍔部５ｃ、７ｃが形成され、内輪５、７の小端面５ｄ、７ｄ（正面側端面）同士が突き合された状態でセットされた背面合せタイプの複列の円錐ころ軸受を構成している。

外方部材２は、外周にナックル（図示せず）に取り付けられるための車体取付フランジ２ｂを一体に有し、内周に外向きに開いたテーパ状の複列の外側転走面２ａ、２ａが一体に形成されている。そして、複列の円錐ころ３、３は両転走面間に保持器８を介して転動自在に収容されている。また、ナックルに内嵌される外径面に環状溝９が形成され、この環状溝９にＯリング等の弾性リング（図示せず）が装着されることにより、ナックルとの嵌合部の気密性を向上させることができる。

ハブ輪４はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼（ＪＩＳ規格のＳＣ系機械構造用炭素鋼）で形成され、肩部４ａから小径段部４ｂに亙って高周波焼入れによって表面硬さが５８〜６４ＨＲＣの範囲に所定の硬化層が形成されている。また、内輪５、７および円錐ころ３はＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼で形成され、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。なお、後述する加締部１０は鍛造後の表面硬さのままの未焼入れ部とされている。これにより、加締加工が容易となり、加工時の微小クラックの発生を防止すると共に、車輪取付フランジ６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４の耐久性が向上する。

外方部材２は、ハブ輪４と同様、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成し、少なくとも複列の外側転走面２ａ、２ａが高周波焼入れによって表面に５８〜６４ＨＲＣの範囲に所定の硬化処理が施されている。そして、外方部材２と内輪５、７との間に形成される環状空間の開口部にはシール１１、１１が装着され、軸受内部に封入した潤滑グリースの漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。

シール１１は、互いに対向配置されたスリンガ１２と環状のシール板１３とからなる、所謂パックシールで構成されている。スリンガ１２は、オーステナイト系ステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）やフェライト系のステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ４３０系等）、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板（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、内輪５、７の大鍔部７ｂ（５ｂ）に圧入される円筒部１２ａと、この円筒部１２ａから径方向外方に延びる立板部１２ｂとからなる。

一方、シール板１３は、外方部材２の端部に内嵌される芯金１４と、この芯金１４に加硫接着により一体に接合されたシール部材１５とからなる。芯金１４は、オーステナイト系ステンレス鋼板、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板からプレス加工にて断面略Ｌ字状に形成されている。

シール部材１５はＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエンゴム）等の合成ゴムからなり、径方向外方に傾斜して延びる一対のサイドリップ１５ａ、１５ｂと、軸受内方側に傾斜して延びるグリースリップ１５ｃを一体に有している。そして、サイドリップ１５ａ、１５ｂはスリンガ１２の立板部１２ｂの側面に所定の軸方向シメシロを介して摺接すると共に、グリースリップ１５ｃはスリンガ１２の円筒部１２ａに所定の径方向シメシロを介して摺接している。なお、シール部材１５の材質としては、例示したＮＢＲ以外にも、例えば、耐熱性に優れたＨＮＢＲ（水素化アクリロニトリル・ブタジエンゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）等をはじめ、耐熱性、耐薬品性に優れたＡＣＭ（ポリアクリルゴム）、ＦＫＭ（フッ素ゴム）、あるいはシリコンゴム等を例示することができる。

本実施形態では、回転速度センサ２１は、外方部材２の複列の外側転走面２ａ、２ａ間に、径方向に貫通して形成されたセンサ挿入孔２２に挿入されている。この回転速度センサ２１は、ホール素子、磁気抵抗素子（ＭＲ素子）等、磁束の流れ方向に応じて特性を変化させる磁気検出素子と、この磁気検出素子の出力波形を整える波形成形回路が組み込まれたＩＣとからなり、合成樹脂を射出成形によって一体にモールドされている。そして、センサ挿入孔２２に挿入される軸状の挿入部２１ａと、外方部材２の外部に位置する非挿入部２１ｂとを有している。挿入部２１ａの外周には環状溝２３が形成され、この環状溝２３にＯリング等からなる弾性リング２４が装着されている。また、非挿入部２１ｂは、外方部材２のセンサ取付部２５に着座する形状に形成され、側方に延びる取付片（図示せず）を介して締結されている。

一方、回転速度センサ２１に所定の径方向すきま（エアギヤップ）を介して対峙するパルサリング２６が内輪５の小鍔部５ｃ側の外周に外嵌固定されている。このパルサリング２６は、凹凸部２６ａからなる平歯車状に形成されている。これにより、ハブ輪４の回転に伴い円周上交互に磁界の方向が変化し、回転速度センサ２１を介して車輪の回転速度を検出することができる。

ハブ輪４と内輪５、７との一体化は、ハブ輪４の小径段部４ｂに内輪５、７が所定のシメシロを介して圧入されると共に、この小径段部４ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部１０によって行なわれている（図１参照）。

本実施形態では、転動体が円錐ころ３からなる複列円錐ころ軸受を例示したが、本発明に係る車輪用軸受装置はこれに限らず、例えば、図示はしないが、転動体にボールを用いた複列アンギュラ玉軸受で構成されていても良い。

また、図１に示すように、ハブ輪４の内周には、図示しない等速自在継手を構成する外側継手部材の軸部が転がり軸受１６、１７を介して回転自在に支持されている。これらの転がり軸受１６、１７のうち、アウター側の転がり軸受１６は深溝玉軸受からなり、インナー側の転がり軸受１７はシェル形の針状ころ軸受からなる。

ここで、図３に拡大して示すように、内輪７はハブ輪４に対してリング状のギヤ部材１８を介して加締部１０によって軸方向に固定されている。このギヤ部材１８は、外周にギヤ部１８ａと、内周にスプライン部１８ｂが形成され、このうち内周のスプライン部１８ｂは、ハブ輪４の小径段部４ｂのインナー側の外周面に形成されたハブスプライン部４ｃと噛み合っている。ギヤ部材１８は、そのインナー側の端面に当接する加締部１０からの加締圧力により内輪７側に向かって押し付けられており、加締部１０より作用する加締圧力により、ギヤ部材１８および一対の内輪部材５、７のハブ輪４に対する固定が確実なものとされている。

そして、ギヤ部材１８のギヤ部１８ａが、外側継手部材（図示せず）のギヤ部１９と噛み合うリング状のスライドギヤ２０が、軸方向へのスライドによって選択的に噛み合う。このスライドギヤ２０を介して、ギヤ部材１８と外側継手部材のギヤ部１９が連結された状態で、駆動力が等速自在継手から内輪７およびハブ輪４を介して車輪に伝達される。すなわち、この時、ハブ輪４に支持される車輪は駆動輪となる。また、スライドギヤ２０がギヤ部材１８に噛み合わない状態では、駆動力が車輪に伝達されず、この時、ハブ輪４に支持される車輪は従動輪となり、４輪／２輪の切替が選択的に行われる。

本実施形態では、ギヤ部材１８が、炭素量が中炭素鋼以下の鋼材から形成されている。具体的には、炭素０．１５〜０．４５ｗｔ％、好ましくは、炭素０．３８〜０．４３ｗｔ％の鋼材から形成されている。そして、ズブ焼入れ（焼入焼戻し）により芯部まで４０〜５５ＨＲＣ（３９２〜６００ＨＶ）の範囲で硬化処理されている。

このように、Ｓ５３Ｃ等の中高炭素鋼からなるハブ輪４に対し、ギヤ部材１８のＣｒの量が略０．０９〜０．１２ｗｔ％と増大し、粘り強さが高くなる。また、炭素量が高炭素鋼のものを用いてズブ焼きするとＨＲＣ６０（７００ＨＶ）程度の硬さとなるが、本発明では、炭素量が中炭素鋼以下の鋼材からズブ焼きにより硬化処理されているので、適度な硬度のギヤ部を得ることができる。すなわち、加締部１０の表面硬さ２６０ＨＶに対して略１３２〜３４０ＨＶの硬度差ができ、ギヤ部１８ａやスプライン部１８ｂだけでなく所望の強度を確保することができる。したがって、加締工程において、ギヤ部材１８に過大な応力が発生して変形や微小クラックが生じるのを防止することができると共に、加締部１０を形成する時、ハブ輪４の小径段部４ｂの端部を径方向外方に塑性変形させることができ、加締部１０に微小クラック等の加締不具合が発生するのを防止し、長期間に亙って初期に設定された軸受予圧を維持することができる。

なお、ギヤ部材１８の材質として、さらに、Ｍｏ（モリブデン）を略０．１５〜０．３ｗｔ％添加したＳＣＭ４４０やＳＣＭ４３０等のクロムモリブデン鋼を採用することにより、脆さを抑制することができ、加締加工時の微小クラックの発生を確実に防止することや駆動力が負荷された際の強度を確保することができる。

また、本実施形態では、図４（ａ）に示すように、ギヤ部１８ａの歯底１８ａｂが曲率半径Ｒからなる単一の円弧に形成されていても良いし、また、（ｂ）に示すように、ギヤ部１８ａ’の歯底１８ａｂ’が二つの曲率半径Ｒからなる形状に形成されていても良い。これにより、加締時の力が分散され、歯底１８ａｂ、１８ａｂ’に発生するクラックを防止することができる。複合Ｒは、相手の歯車と接触する部分にはＲは付けられないため、単一Ｒでは対応できない場合に実施する。

また、本実施形態では、加締加工の工程において、軸受予圧が管理されている。加締加工によって内輪７およびギヤ部材１８が弾性変形するが、これらが弾性変形することにより、軸受すきまが減少することになる。この弾性変形量とすきま減少量には相関関係があるため、予め、同様の仕様からなる軸受において、弾性変形量とすきま減少量の試験を実施し、回帰式を作成しておく。

そして、加締前の軸受すきまを測定すると共に、加締前でのギヤ部材１８の高さＨ０を測定する。すなわち、図５に示すように、ハブ輪４’の小径段部４ｂの端部が円筒状に形成され、そのハブスプライン部４ｃにギヤ部材１８のスプライン部１８ｂを、内輪７の大端面７ｅに密着させた状態で、ギヤ部材１８の高さＨ０を測定する。その後、加締加工後のギヤ部材１８の高さＨ１を測定し、高さ変化量（弾性変形量）ΔＨ＝Ｈ０−Ｈ１を、予め確認されている回帰式によってすきま減少量を算出し、加締前の軸受すきまからこのすきま減少量を差し引き、加締後の軸受すきまを最終的に算出する。

予圧により加締後の軸受すきまは負すきまに設定されているため、直接測定することはできない。このように、加締前後のギヤ部材１８の高さを測定し、内輪７とギヤ部材１８の弾性変形量を算出すると共に、この弾性変形量から間接的に予圧量を管理することができる。本発明では、ギヤ部材１８が加締加工によって塑性変形し難いため、精度良く弾性変形量を測定することができ、精度が高く、バラツキを抑えて安定した予圧管理を行うことができる。

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。

本発明に係る車輪用軸受装置は、ハブ輪とこのハブ輪に嵌合された内輪を備えた内方部材に、４輪／２輪の切替が選択的に行うギヤ部材が固定された第１乃至第３世代構造の車輪用軸受装置に適用することができる。

１ 内方部材
２ 外方部材
２ａ 外側転走面
２ｂ 車体取付フランジ
３ 円錐ころ
４、４’ ハブ輪
４ａ 肩部
４ｂ 小径段部
４ｃ ハブスプライン部
５、７ 内輪
５ａ 内側転走面
５ｂ、７ｂ 大鍔部
５ｃ、７ｃ 小鍔部
５ｄ、７ｄ 小端面
７ｅ 大端面
６ 車輪取付フランジ
６ａ ハブボルト
８ 保持器
９ 環状溝
１０ 加締部
１１ シール
１２ スリンガ
１２ａ 円筒部
１２ｂ 立板部
１３ シール板
１４ 芯金
１５ シール部材
１５ａ、１５ｂ サイドリップ
１５ｃ グリースリップ
１６、１７ 転がり軸受
１８、１８’ ギヤ部材
１８ａ、１８ａ’ ギヤ部
１８ａｂ、１８ａｂ’ ギヤ部の歯底
１８ｂ スプライン部
１９ 外側継手部材のギヤ部
２０ スライドギヤ
２１ 回転速度センサ
２１ａ 挿入部
２１ｂ 非挿入部
２２ センサ挿入孔
２３ 環状溝
２４ 弾性リング
２５ センサ取付部
２６ パルサリング
２６ａ 凹凸部
５０ 外方部材
５０ａ 外側転走面
５１ 内方部材
５２ 円錐ころ
５３ 車輪取付フランジ
５４ ハブ輪
５４ａ、５６ｂ スプライン状部
５４ｂ 加締部
５５、５６ 内輪
５５ａ 内側転走面
５６ａ、５９ ギヤ部
５７、５８ 軸受
６０ スライドギヤ
Ｈ０ 加締前でのギヤ部材の高さ
Ｈ１ 加締後でのギヤ部材の高さ
ΔＨ 高さ変化量
Ｒ ギヤ部の歯底の曲率半径

Claims (8)

1. 外周に懸架装置を構成するナックルに取り付けられるための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た少なくとも一つの内輪からなり、外周に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保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体とを備えた車輪用軸受装置において、
   前記ハブ輪の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って前記内輪がリング状のギヤ部材を介して所定の軸受予圧が付与された状態で軸方向に固定されると共に、
   前記ギヤ部材が、炭素量が中炭素鋼以下の鋼材からなり、ズブ焼入れにより芯部まで硬化処理され、外周にギヤ部と、内周に前記ハブ輪の小径段部の外周面に形成されたハブスプライン部と噛み合うスプライン部が形成され、これらギヤ部とスプライン部が同じ硬さに設定されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 前記ギヤ部材の表面硬さが前記ハブ輪と少なくとも１３０ＨＶの硬度差を有している請求項１に記載の車輪用軸受装置。
3. 前記ギヤ部材がＣｒ０．０９〜０．１２ｗｔ％含有され、表面硬さが３９２〜６００ＨＶの範囲に設定されている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
4. 前記ギヤ部材が炭素０．１５〜０．４５ｗｔ％からなる鋼材で形成されている請求項１乃至３いずれかに記載の車輪用軸受装置。
5. 前記ギヤ部材がＭｏ０．１５〜０．３ｗｔ％含有されたクロムモリブデン鋼で形成されている請求項１乃至４いずれかに記載の車輪用軸受装置。
6. 前記ギヤ部材のギヤ部の歯底が所定の曲率半径からなる円弧状に形成されている請求項１乃至５いずれかに記載の車輪用軸受装置。
7. 前記ハブ輪が炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、前記車輪取付フランジのインナー側の基部から前記小径段部に亙って高周波焼入れによって表面硬さが５８〜６４ＨＲＣの範囲に所定の硬化層が形成され、前記加締部が鍛造後の表面硬さのままの未焼入れ部とされている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
8. 外周に懸架装置を構成するナックルに取り付けられるための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た少なくとも一つの内輪からなり、外周に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保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体とを備えた車輪用軸受装置の予圧管理方法において、
   加締前の軸受すきまを測定すると共に、加締前後の前記ギヤ部材の基準面からの高さを測定し、この高さ変化量を、予め弾性変形量とすきま減少量との関係が確認されている回帰式によってすきま減少量を算出し、前記加締前の軸受すきまからこのすきま減少量を差し引いて加締後の軸受すきまを算出することを特徴とする車輪用軸受装置の予圧管理方法。

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