JP3927471B2 - 駆動車輪用軸受装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車両の駆動車輪を支持する駆動車輪用軸受装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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。したがって、例えば図５に示すように、エンジン側と駆動車輪側の間に介装されるドライブシャフト１００の一端を、摺動型等速自在継手１０１を介してディファレンシャル１０２に連結し、そして他端を、固定型等速自在継手１０３を含む駆動車輪用軸受装置１０４を介して車輪１０５に連結している。
【０００３】
この駆動車輪用軸受装置１０４は、図３示すように、前記車輪１０５を一端部に装着するハブ輪１０６と、このハブ輪１０６を回転自在に支承する複列の転がり軸受１０７、およびハブ輪１０６に連結し、ドライブシャフト１００の動力をハブ輪１０６に伝達する固定型等速自在継手１０３を備えている。
【０００４】
こうした車両の駆動車輪には、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等速自在継手１０１を介して大きなトルクが負荷し、ドライブシャフト１００に捩じれを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１００を支持する複列の転がり軸受１０７の内輪１０９にも捩じれが生じることになる。ドライブシャフト１００の捩じれ量が大きいと、外側継手部材１０８と内輪１０９との当接面で急激なスリップによるスティックスリップ音が発生する。
【０００５】
この対策をしたものとして、図４に示すような駆動車輪用軸受装置が知れている（特開平１１−５４０４号公報参照）。この駆動車輪用軸受装置は、ハブ輪１１０に内輪１０９を外嵌し、ハブ輪１１０の内端部に形成した加締部１１１により内輪１０９を軸方向に固定し、セレーション１１２を介して外側継手部材１０８を内嵌し、加締部１１１の内端面と外側継手部材１０８の肩部とを当接させた状態で、ナット１１３でハブ輪１１０と外側継手部材１０８とを緊締している。
【０００６】
これにより、複列の転がり軸受１０７の予圧は、従来のようにナット１１３を強固に緊締することなく、また、その締付トルクを厳密に管理することなく、加締部１１１で管理、維持することができる。さらに、ハブ輪１１０と外側継手部材１０８の結合はナット１１３の軽い緊締で済み、例え外側継手部材１０８に捩じれが生じても、内輪１０９と外側継手部材１０８との当接面でスティックスリップ音が発生するのを防止することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした駆動車輪用軸受装置において、セレーション１１２の嵌合部の周方向ガタが大きいと、急加減速時に異音が発生したり、ナット１１３の緩みを起こす恐れがあった。このため、通常、外側継手部材１０８のセレーション１１２に捩れ角を設け、ハブ輪１１０のセレーション１１４に圧入嵌合してその嵌合部の周方向ガタを殺している。この場合、組立時は無論のこと、分解時、ハブ輪１１０から外側継手部材１０８を引き抜くためにプレス等の設備が必要となり、作業性が悪いといった問題があった。
【０００８】
また、ナット１１３の軽い緊締で複列の転がり軸受１０７の予圧を維持することができる反面、ハブ輪１１０と外側継手部材１０８との当接部に僅かなすきまが生じ、シール性が低下するといった問題も内在していた。この当接部から雨水等が浸入すると、セレーション嵌合部が発錆し固着する恐れがあり、さらに分解時の作業性を悪化させることになる。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、信頼性を確保し、軽量安価で、かつ分解時の作業性を向上させて補修性に優れ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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
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、複列の転がり軸受と、車輪取付フランジを一端部外周に一体に有し、軸方向に延びる円筒状の小径段部を有するハブ輪と、この小径段部に別体の内輪を外嵌し、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で前記内輪を固着すると共に、この加締部の内端面に当接する肩部と、この肩部から軸方向に延びる軸部とを有する外側継手部材とを備え、この外側継手部材を前記ハブ輪にセレーションを介して内嵌し、かつ、このセレーション嵌合部に予圧を付与した状態で、前記ハブ輪と固定ボルトにより着脱可能に結合した駆動車輪用軸受装置において、前記固定ボルトの首部に止め輪を装着し、この止め輪と当該固定ボルトの頭部とで前記ハブ輪の外端部を挟持した状態で、前記固定ボルトを前記軸部の中心に形成した雌ねじに締結し、前記ハブ輪と外側継手部材を結合した構成を採用した。
【００１１】
このように、固定ボルトの首部に止め輪を装着し、この止め輪と固定ボルトの頭部とでハブ輪の外端部を挟持した状態で、軸部の雌ねじに固定ボルトを締結することにより、軸部とハブ輪のセレーションが予圧嵌合であっても、容易にハブ輪と外側継手部材とを組立分解することができ作業性を向上させることができる。また、信頼性を確保すると共に、部品点数が少なく、安価で軽量コンパクト化な駆動車輪用軸受装置を提供することができる。
【００１２】
好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記ハブ輪の外端面に雌ねじを形成し、この雌ねじに対応する位置に円孔と、中心に挿通孔をそれぞれ穿設したプレートを前記ハブ輪の外端部に当接させると共に、このプレートを介して前記固定ボルトを前記軸部の雌ねじに締結し、前記ハブ輪と外側継手部材を結合するようにすれば、さらに装置の組立分解作業を簡便にすることができる。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明のように、前記軸部のセレーションに、その軸線に対して所定角度傾斜した捩れ角を設けることにより、前記軸部とハブ輪とのセレーション嵌合部に予圧を付与すれば、セレーション嵌合部の周方向ガタを確実に殺すことができ、装置の信頼性を高めることができる。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明のように、前記ハブ輪のセレーションの全幅に亙って、表面に所定の硬化層を形成することにより、セレーション嵌合部の耐摩耗性を向上させることができる。
【００１５】
好ましくは、請求項５に記載の発明のように、前記ハブ輪のセレーションのＯＰＤを全幅に亙って略同一寸法になるように管理すれば、捩じりトルクが負荷された時、セレーションの全幅に亙って均一にそのトルクを受けることができ、嵌合部の摩耗をさらに抑制することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る駆動車輪用軸受装置の実施形態を図面に基いて詳細に説明する。図１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。
【００１７】
この駆動車輪用軸受装置は、ハブ輪１と、複列の転がり軸受２と、等速自在継手３とをユニット化して構成している。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トボード側（図面左側）、中央寄り側をインボード側（図面右側）という。
【００１８】
ハブ輪１には、アウトボード側の端部に車輪（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の周方向等配にハブボルト４ａを植設している。また、このハブ輪１の外周面には、複列の転がり軸受２におけるアウトボード側の内側転走面１ａ、およびこの内側転走面１ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部１ｂを形成している。また、内周面にはセレーション（またはスプライン）５を形成している。ハブ輪１はＳ５３Ｃ等の中炭素鋼からなり、シールランド部から内側転走面１ａ、および小径段部１ｂに亙って、表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層を形成している。熱処理としては、局部加熱ができ、硬化層深さの設定が比較的容易にできる高周波誘導加熱による焼入れが好適である。ここで、小径段部１ｂの端部は表面硬さを２５ＨＲＣ以下の未焼入れとし、径方向外方に塑性変形させて加締部６を形成している。
【００１９】
ハブ輪１の小径段部１ｂには別体の内輪７を圧入して、所謂第３世代構造を構成し、加締部６によって内輪７を軸方向に固着している。この内輪７はＳＵＪ２等の高炭素クロム鋼からなり、その外周には複列の転がり軸受２におけるインボード側の内側転走面７ａを形成し、ハブ輪１の外周に直接形成した内側転走面１ａとで複列の内側転走面１ａ、７ａを構成している。この内輪７はズブ焼入れにより芯部まで硬化処理をしている。
【００２０】
複列の転がり軸受２は、外方部材８と内方部材９と複列の転動体１０、１０とを備え、外方部材８は外周に車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ８ａを一体に有し、内周には複列の外側転走面８ｂ、８ｂを形成している。この外方部材８は、Ｓ５３Ｃ等の中炭素鋼からなり、少なくとも複列の外側転走面８ｂ、８ｂ、場合によってシール装着部の表面にも、５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層を形成する。ここで内方部材９はハブ輪１と内輪７を指している。複列の転動体１０、１０をこれら転走面８ｂ、１ａと８ｂ、７ａ間にそれぞれ収容し、保持器１１、１１で転動自在に保持している。複列の転がり軸受２の端部にはシール１２、１３を装着し、軸受内部に封入した潤滑グリースの漏洩と、外部からの雨水やダスト等の侵入を防止している。ここでは、複列の転がり軸受２は転動体１０、１０をボールとした複列アンギュラ玉軸受を例示したが、これに限らず転動体に円すいころを使用した複列円すいころ軸受であっても良い。
【００２１】
等速自在継手３は外側継手部材１４と図示しない継手内輪、ケージ、およびトルク伝達ボールとを備えている。外側継手部材１４はカップ状のマウス部１５と、このマウス部１５の底部をなす肩部１６と、この肩部１６から軸方向に延びる軸部１７を有している。外側継手部材１４はＳ５３Ｃ等の中炭素鋼からなり、マウス部１５のトラック面１５ａをはじめ、肩部１６および軸部１７の基部に、５４〜６４ＨＲＣの範囲で表面に硬化層を形成している。この軸部１７の外周面にはセレーション（またはスプライン）１７ａを形成している。また、軸部１７には孔部または貫通孔を形成し、雌ねじ１７ｂを形成している。ここで、セレーション１７ａには、軸線に対して所定の角度傾斜させた捩れ角を設けている。そして、外側継手部材１４の肩部１６がハブ輪１の加締部６の内端面に当接するまで軸部１７をハブ輪１に内嵌し、ハブ輪１のセレーション５に軸部１７のセレーション１７ａを圧入嵌合している。これにより、セレーション５、１７ａの嵌合部に予圧を付与し周方向のガタを殺している。
【００２２】
ここで、ハブ輪１における小径段部１ｂを径方向外方に塑性変形させて加締部６を形成した場合、本出願人の加締試験では、小径段部１ｂの内径部が縮径することが検証されている。この縮径量はサイズや加締条件等によって若干異なるも、６０〜８０μｍの範囲でバラツクことが判った。さらに、その塑性変形範囲が、ハブ輪１のセレーション５の内端部にまでおよぶこともある。この場合、ハブ輪１のセレーション５に軸部１７のセレーション１７ａを内嵌する際の作業性が低下するだけでなく、セレーション５、１７ａ同士の当たりが全幅に亙って均一にならず、耐久性が低下する恐れがある。
【００２３】
本実施形態では、こうした不具合を解消するために、加締作業後にハブ輪１のセレーション５の全幅に亙ってＯＰＤ（オーバーピン径）が同一寸法になるように管理すると共に、場合によってセレーション５の内端部に仕上げ加工を施している。このように、ハブ輪１のセレーション５のＯＰＤを全幅に亙って同一寸法になるように管理すれば、捩じりトルクが負荷された時、セレーション５の全幅に亙って均一にそのトルクを受けることができ、嵌合部の摩耗をさらに抑制することができる。
【００２４】
このような構成において、ハブ輪１の外端部１ｃに当接する固定ボルト１８を軸部１７の雌ねじ１７ｂに締結することにより、ハブ輪１と外側継手部材１４とを軸方向に結合している。ここで、ハブ輪１のセレーション５に、軸部１７のセレーション１７ａの全長１／２〜１／３程度なら、セレーション嵌合部に予圧が付与されていても容易に嵌合することができ、後は固定ボルト１８を螺合していくことによって外側継手部材１４をハブ輪１に容易に引き込むことができる。
【００２５】
固定ボルト１８の首部１８ａには係止溝１８ｂを形成して止め輪１９を装着しているが、組立時には、この止め輪１９を拡径させながら固定ボルト１８の首部１８ａの外径を貫通させ、固定ボルト１８を軸部１７の雌ねじ１７ｂに螺合していくことによって外側継手部材１４をハブ輪１に引き込み、ハブ輪１と外側継手部材１４を軸方向に結合する。一方、補修時等に装置を分解する場合、今度はこの固定ボルト１８を逆回転すると、固定ボルト１８がアウトボード側に移動し、止め輪１９がハブ輪１の外端部１ｃに当接する。止め輪１９が外端部１ｃに当接することにより、固定ボルト１８の移動が阻止され、さらに固定ボルト１８の逆回転すると、今度はハブ輪１から軸部１７が離反することになる。したがって、セレーション嵌合部に予圧が付与されていても、ハブ輪１から外側継手部材１４を容易に分解することができる。
【００２６】
なお、ここでは、軸部１７のセレーション１７ａに捩れ角を設け、ハブ輪１のセレーション５との嵌合部に予圧を付与するようにしたが、これに限らず、例えば、軸部１７のセレーション１７ａとハブ輪１のセレーション５の歯厚、歯隙をタイトになるように形成し、圧入しても良い。
【００２７】
本実施形態では、転がり軸受２の内部すきまを負すきまとし、軸受剛性を向上させると共に、加締部６で内輪７を軸方向に固着し、この負すきまを維持することができる、所謂セルフリテイン構造を採用している。したがって、軸受部のサブユニット化ができるだけでなく、従来のように、軸受部をナット等で強固に緊締し、締付トルクを規定して予圧を管理する必要がないため、車両への組込性を簡便にすることができる。また、セレーション５、１７ａの嵌合部に予圧を付与し周方向のガタを殺したため、固定ボルト１８の緩みを防止でき、加締部６と肩部１６間にすきまが生じて雨水やダスト等が侵入することはない。
【００２８】
図２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である。前述した第１の実施形態と異なる点は、ハブ輪の構成のみで、その他同一部品同一部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００２９】
ハブ輪２０には、アウトボード側の端部に車輪（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の周方向等配にハブボルト４ａを植設している。また、このハブ輪２０の外周面には、複列の転がり軸受２におけるアウトボード側の内側転走面１ａ、およびこの内側転走面１ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部１ｂを形成している。また、内周面にはセレーション（またはスプライン）５を形成している。
【００３０】
ハブ輪２０はＳ５３Ｃ等の中炭素鋼からなり、シールランド部から内側転走面１ａ、および小径段部１ｂに亙って、表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層を形成している。また、セレーション５の全幅に亙って、表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層を形成している。熱処理としては、局部加熱ができ、硬化層深さの設定が比較的容易にできる高周波誘導加熱による焼入れが好適である。ここで、小径段部１ｂの端部は表面硬さを２５ＨＲＣ以下の未焼入れとし、径方向外方に塑性変形させて加締部６を形成している。
【００３１】
ここで、本出願人が実施した熱処理試験で、セレーション５は硬化処理後に僅かに縮径することが検証できている。この縮径量はサイズや熱処理条件等で若干異なるも、６０〜８０μｍの範囲でバラツクことが判った。この硬化層の範囲が加締部におよぶと、塑性変形を阻害して所望の加締部６を形成できないばかりか、加締部６の表面に微小なクラックが発生し、加締部６の品質を低下させる恐れがある。したがって本実施形態では、予め硬化層範囲をセレーション５の内端部で止め、この硬化層範囲と、前述した塑性変形範囲とが重ならないように規制している。
【００３２】
さらに、前述した第１の実施形態と同様、加締作業後にハブ輪２０のセレーション５の全幅に亙ってＯＰＤが同一寸法になるように管理すると共に、場合によってセレーション５の内端部に仕上げ加工を施している。このように、ハブ輪２０のセレーション５のＯＰＤを全幅に亙って同一寸法になるように管理すれば、捩じりトルクが負荷された時、セレーション５の全幅に亙って均一にそのトルクを受けることができ、嵌合部の摩耗をさらに抑制することができる。
【００３３】
固定ボルト１８は、ハブ輪２０の外端部２０ｃに当接するプレート２１を介して軸部１７の雌ねじ１７ｂに締結している。プレート２１は円板状をなし、中央には固定ボルト１８が挿通する挿通孔２１ａ、外縁部には複数の円孔２１ｂを穿設している。ハブ輪２０の外端部２０ｃには、プレート２１の円孔２１ｂに対応する位置に雌ねじ２０ｄを形成している。なお、装置の組立時には、プレート２１の円孔２１ｂとハブ輪２０の雌ねじ２０ｄとの位相を必ずしも合わせる必要はない。
【００３４】
組立時は、固定ボルト１８にこのプレート２１を外挿して止め輪１９で固定した後、固定ボルト１８を軸部１７の雌ねじ１７ｂに螺合する。そして、プレート２１をハブ輪２０の外端部２０ｃに当接させた状態で、固定ボルト１８を締結してハブ輪２０と外側継手部材１４を結合する。
【００３５】
分解時は、前述した第１の実施形態と同様、この固定ボルト１８を逆回転する訳であるが、ここで、プレート２１の円孔２１ｂと、ハブ輪２０の雌ねじ２０ｄの位相を合わせ、図示しないボルトによってこのプレート２１をハブ輪２０の外端部２０ｃに固着する。その後、固定ボルト１８を逆回転することにより止め輪１９がプレート２１に当接し、さらにこの固定ボルト１８を螺合していくとハブ輪２０から軸部１７が離反する。したがって、セレーション嵌合部に予圧が付与されていても、ハブ輪２０から外側継手部材１４を容易に分解することができる。
【００３６】
この実施形態では、着脱可能なプレート２１をハブ輪２０の外端部２０ｃに配設したため、ハブ輪２０のセレーション５の加工が通常のブローチ加工でできると共に、固定ボルト１８を軸部１７の雌ねじ１７ｂに簡単に螺合することができ、組立の作業性を向上させることができる。
【００３７】
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。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係る駆動車輪用軸受装置は、複列の転がり軸受と、車輪取付フランジを一端部外周に一体に有し、軸方向に延びる円筒状の小径段部を有するハブ輪と、この小径段部に別体の内輪を外嵌し、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で前記内輪を固着すると共に、この加締部の内端面に当接する肩部と、この肩部から軸方向に延びる軸部とを有する外側継手部材とを備え、この外側継手部材を前記ハブ輪にセレーションを介して内嵌し、かつ、このセレーション嵌合部に予圧を付与した状態で、前記ハブ輪と固定ボルトにより着脱可能に結合した駆動車輪用軸受装置において、前記固定ボルトの首部に止め輪を装着し、この止め輪と当該固定ボルトの頭部とで前記ハブ輪の外端部を挟持した状態で、前記固定ボルトを前記軸部の中心に形成した雌ねじに締結し、前記ハブ輪と外側継手部材を結合したので、軸部とハブ輪のセレーションが予圧嵌合であっても、容易にハブ輪と外側継手部材とを組立分解することができ作業性を向上させることができる。また、信頼性を確保すると共に、部品点数が少なく、安価で軽量コンパクト化な駆動車輪用軸受装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る駆動車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図である。
【図２】同上、第２の実施形態を示す縦断面図である。
【図３】従来の駆動車輪用軸受装置を示す縦断面図である。
【図４】同上
【図５】駆動車輪用軸受装置を組込んだ動力伝達装置の一例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１、２０・・・・・・・・・・・・ハブ輪
１ａ・・・・・・・・・・・・・・内側転走面
１ｂ・・・・・・・・・・・・・・小径段部
１ｃ、２０ｃ・・・・・・・・・・外端部
１ｄ、１７ｂ、２０ｄ・・・・・・雌ねじ
２・・・・・・・・・・・・・・・複列の転がり軸受
３・・・・・・・・・・・・・・・等速自在継手
４・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
５、１７ａ・・・・・・・・・・・セレーション
６・・・・・・・・・・・・・・・加締部
７・・・・・・・・・・・・・・・内輪
８・・・・・・・・・・・・・・・外方部材
８ａ・・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
８ｂ・・・・・・・・・・・・・・外側転走面
９・・・・・・・・・・・・・・・内方部材
１０・・・・・・・・・・・・・・転動体
１１・・・・・・・・・・・・・・保持器
１２、１３・・・・・・・・・・・シール
１４・・・・・・・・・・・・・・外側継手部材
１５・・・・・・・・・・・・・・マウス部
１５ａ・・・・・・・・・・・・・トラック面
１６・・・・・・・・・・・・・・肩部
１７・・・・・・・・・・・・・・軸部
１８・・・・・・・・・・・・・・固定ボルト
１８ａ・・・・・・・・・・・・・首部
１８ｂ・・・・・・・・・・・・・係止溝
１９・・・・・・・・・・・・・・止め輪
２１・・・・・・・・・・・・・・プレート
２１ａ・・・・・・・・・・・・・挿通孔
２１ｂ・・・・・・・・・・・・・円孔
１００・・・・・・・・・・・・・ドライブシャフト
１０１・・・・・・・・・・・・・摺動型等速自在継手
１０２・・・・・・・・・・・・・ディファレンシャル
１０３・・・・・・・・・・・・・固定型等速自在継手
１０４・・・・・・・・・・・・・車輪用軸受装置
１０５・・・・・・・・・・・・・車輪
１０６、１１０・・・・・・・・・ハブ輪
１０７・・・・・・・・・・・・・複列の転がり軸受
１０８・・・・・・・・・・・・・外側継手部材
１０９・・・・・・・・・・・・・内輪
１１１・・・・・・・・・・・・・加締部
１１２、１１４・・・・・・・・・セレーション
１１３・・・・・・・・・・・・・ナット
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車両の駆動車輪を支持する駆動車輪用軸受装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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。したがって、例えば図５に示すように、エンジン側と駆動車輪側の間に介装されるドライブシャフト１００の一端を、摺動型等速自在継手１０１を介してディファレンシャル１０２に連結し、そして他端を、固定型等速自在継手１０３を含む駆動車輪用軸受装置１０４を介して車輪１０５に連結している。
【０００３】
この駆動車輪用軸受装置１０４は、図３示すように、前記車輪１０５を一端部に装着するハブ輪１０６と、このハブ輪１０６を回転自在に支承する複列の転がり軸受１０７、およびハブ輪１０６に連結し、ドライブシャフト１００の動力をハブ輪１０６に伝達する固定型等速自在継手１０３を備えている。
【０００４】
こうした車両の駆動車輪には、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等速自在継手１０１を介して大きなトルクが負荷し、ドライブシャフト１００に捩じれを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１００を支持する複列の転がり軸受１０７の内輪１０９にも捩じれが生じることになる。ドライブシャフト１００の捩じれ量が大きいと、外側継手部材１０８と内輪１０９との当接面で急激なスリップによるスティックスリップ音が発生する。
【０００５】
この対策をしたものとして、図４に示すような駆動車輪用軸受装置が知れている（特開平１１−５４０４号公報参照）。この駆動車輪用軸受装置は、ハブ輪１１０に内輪１０９を外嵌し、ハブ輪１１０の内端部に形成した加締部１１１により内輪１０９を軸方向に固定し、セレーション１１２を介して外側継手部材１０８を内嵌し、加締部１１１の内端面と外側継手部材１０８の肩部とを当接させた状態で、ナット１１３でハブ輪１１０と外側継手部材１０８とを緊締している。
【０００６】
これにより、複列の転がり軸受１０７の予圧は、従来のようにナット１１３を強固に緊締することなく、また、その締付トルクを厳密に管理することなく、加締部１１１で管理、維持することができる。さらに、ハブ輪１１０と外側継手部材１０８の結合はナット１１３の軽い緊締で済み、例え外側継手部材１０８に捩じれが生じても、内輪１０９と外側継手部材１０８との当接面でスティックスリップ音が発生するのを防止することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした駆動車輪用軸受装置において、セレーション１１２の嵌合部の周方向ガタが大きいと、急加減速時に異音が発生したり、ナット１１３の緩みを起こす恐れがあった。このため、通常、外側継手部材１０８のセレーション１１２に捩れ角を設け、ハブ輪１１０のセレーション１１４に圧入嵌合してその嵌合部の周方向ガタを殺している。この場合、組立時は無論のこと、分解時、ハブ輪１１０から外側継手部材１０８を引き抜くためにプレス等の設備が必要となり、作業性が悪いといった問題があった。
【０００８】
また、ナット１１３の軽い緊締で複列の転がり軸受１０７の予圧を維持することができる反面、ハブ輪１１０と外側継手部材１０８との当接部に僅かなすきまが生じ、シール性が低下するといった問題も内在していた。この当接部から雨水等が浸入すると、セレーション嵌合部が発錆し固着する恐れがあり、さらに分解時の作業性を悪化させることになる。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、信頼性を確保し、軽量安価で、かつ分解時の作業性を向上させて補修性に優れ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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
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、複列の転がり軸受と、車輪取付フランジを一端部外周に一体に有し、軸方向に延びる円筒状の小径段部を有するハブ輪と、この小径段部に別体の内輪を外嵌し、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で前記内輪を固着すると共に、この加締部の内端面に当接する肩部と、この肩部から軸方向に延びる軸部とを有する外側継手部材とを備え、この外側継手部材を前記ハブ輪にセレーションを介して内嵌し、かつ、このセレーション嵌合部に予圧を付与した状態で、前記ハブ輪と固定ボルトにより着脱可能に結合した駆動車輪用軸受装置において、前記固定ボルトの首部に止め輪を装着し、この止め輪と当該固定ボルトの頭部とで前記ハブ輪の外端部を挟持した状態で、前記固定ボルトを前記軸部の中心に形成した雌ねじに締結し、前記ハブ輪と外側継手部材を結合した構成を採用した。
【００１１】
このように、固定ボルトの首部に止め輪を装着し、この止め輪と固定ボルトの頭部とでハブ輪の外端部を挟持した状態で、軸部の雌ねじに固定ボルトを締結することにより、軸部とハブ輪のセレーションが予圧嵌合であっても、容易にハブ輪と外側継手部材とを組立分解することができ作業性を向上させることができる。また、信頼性を確保すると共に、部品点数が少なく、安価で軽量コンパクト化な駆動車輪用軸受装置を提供することができる。
【００１２】
好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記ハブ輪の外端面に雌ねじを形成し、この雌ねじに対応する位置に円孔と、中心に挿通孔をそれぞれ穿設したプレートを前記ハブ輪の外端部に当接させると共に、このプレートを介して前記固定ボルトを前記軸部の雌ねじに締結し、前記ハブ輪と外側継手部材を結合するようにすれば、さらに装置の組立分解作業を簡便にすることができる。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明のように、前記軸部のセレーションに、その軸線に対して所定角度傾斜した捩れ角を設けることにより、前記軸部とハブ輪とのセレーション嵌合部に予圧を付与すれば、セレーション嵌合部の周方向ガタを確実に殺すことができ、装置の信頼性を高めることができる。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明のように、前記ハブ輪のセレーションの全幅に亙って、表面に所定の硬化層を形成することにより、セレーション嵌合部の耐摩耗性を向上させることができる。
【００１５】
好ましくは、請求項５に記載の発明のように、前記ハブ輪のセレーションのＯＰＤを全幅に亙って略同一寸法になるように管理すれば、捩じりトルクが負荷された時、セレーションの全幅に亙って均一にそのトルクを受けることができ、嵌合部の摩耗をさらに抑制することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る駆動車輪用軸受装置の実施形態を図面に基いて詳細に説明する。図１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。
【００１７】
この駆動車輪用軸受装置は、ハブ輪１と、複列の転がり軸受２と、等速自在継手３とをユニット化して構成している。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トボード側（図面左側）、中央寄り側をインボード側（図面右側）という。
【００１８】
ハブ輪１には、アウトボード側の端部に車輪（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の周方向等配にハブボルト４ａを植設している。また、このハブ輪１の外周面には、複列の転がり軸受２におけるアウトボード側の内側転走面１ａ、およびこの内側転走面１ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部１ｂを形成している。また、内周面にはセレーション（またはスプライン）５を形成している。ハブ輪１はＳ５３Ｃ等の中炭素鋼からなり、シールランド部から内側転走面１ａ、および小径段部１ｂに亙って、表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層を形成している。熱処理としては、局部加熱ができ、硬化層深さの設定が比較的容易にできる高周波誘導加熱による焼入れが好適である。ここで、小径段部１ｂの端部は表面硬さを２５ＨＲＣ以下の未焼入れとし、径方向外方に塑性変形させて加締部６を形成している。
【００１９】
ハブ輪１の小径段部１ｂには別体の内輪７を圧入して、所謂第３世代構造を構成し、加締部６によって内輪７を軸方向に固着している。この内輪７はＳＵＪ２等の高炭素クロム鋼からなり、その外周には複列の転がり軸受２におけるインボード側の内側転走面７ａを形成し、ハブ輪１の外周に直接形成した内側転走面１ａとで複列の内側転走面１ａ、７ａを構成している。この内輪７はズブ焼入れにより芯部まで硬化処理をしている。
【００２０】
複列の転がり軸受２は、外方部材８と内方部材９と複列の転動体１０、１０とを備え、外方部材８は外周に車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ８ａを一体に有し、内周には複列の外側転走面８ｂ、８ｂを形成している。この外方部材８は、Ｓ５３Ｃ等の中炭素鋼からなり、少なくとも複列の外側転走面８ｂ、８ｂ、場合によってシール装着部の表面にも、５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層を形成する。ここで内方部材９はハブ輪１と内輪７を指している。複列の転動体１０、１０をこれら転走面８ｂ、１ａと８ｂ、７ａ間にそれぞれ収容し、保持器１１、１１で転動自在に保持している。複列の転がり軸受２の端部にはシール１２、１３を装着し、軸受内部に封入した潤滑グリースの漏洩と、外部からの雨水やダスト等の侵入を防止している。ここでは、複列の転がり軸受２は転動体１０、１０をボールとした複列アンギュラ玉軸受を例示したが、これに限らず転動体に円すいころを使用した複列円すいころ軸受であっても良い。
【００２１】
等速自在継手３は外側継手部材１４と図示しない継手内輪、ケージ、およびトルク伝達ボールとを備えている。外側継手部材１４はカップ状のマウス部１５と、このマウス部１５の底部をなす肩部１６と、この肩部１６から軸方向に延びる軸部１７を有している。外側継手部材１４はＳ５３Ｃ等の中炭素鋼からなり、マウス部１５のトラック面１５ａをはじめ、肩部１６および軸部１７の基部に、５４〜６４ＨＲＣの範囲で表面に硬化層を形成している。この軸部１７の外周面にはセレーション（またはスプライン）１７ａを形成している。また、軸部１７には孔部または貫通孔を形成し、雌ねじ１７ｂを形成している。ここで、セレーション１７ａには、軸線に対して所定の角度傾斜させた捩れ角を設けている。そして、外側継手部材１４の肩部１６がハブ輪１の加締部６の内端面に当接するまで軸部１７をハブ輪１に内嵌し、ハブ輪１のセレーション５に軸部１７のセレーション１７ａを圧入嵌合している。これにより、セレーション５、１７ａの嵌合部に予圧を付与し周方向のガタを殺している。
【００２２】
ここで、ハブ輪１における小径段部１ｂを径方向外方に塑性変形させて加締部６を形成した場合、本出願人の加締試験では、小径段部１ｂの内径部が縮径することが検証されている。この縮径量はサイズや加締条件等によって若干異なるも、６０〜８０μｍの範囲でバラツクことが判った。さらに、その塑性変形範囲が、ハブ輪１のセレーション５の内端部にまでおよぶこともある。この場合、ハブ輪１のセレーション５に軸部１７のセレーション１７ａを内嵌する際の作業性が低下するだけでなく、セレーション５、１７ａ同士の当たりが全幅に亙って均一にならず、耐久性が低下する恐れがある。
【００２３】
本実施形態では、こうした不具合を解消するために、加締作業後にハブ輪１のセレーション５の全幅に亙ってＯＰＤ（オーバーピン径）が同一寸法になるように管理すると共に、場合によってセレーション５の内端部に仕上げ加工を施している。このように、ハブ輪１のセレーション５のＯＰＤを全幅に亙って同一寸法になるように管理すれば、捩じりトルクが負荷された時、セレーション５の全幅に亙って均一にそのトルクを受けることができ、嵌合部の摩耗をさらに抑制することができる。
【００２４】
このような構成において、ハブ輪１の外端部１ｃに当接する固定ボルト１８を軸部１７の雌ねじ１７ｂに締結することにより、ハブ輪１と外側継手部材１４とを軸方向に結合している。ここで、ハブ輪１のセレーション５に、軸部１７のセレーション１７ａの全長１／２〜１／３程度なら、セレーション嵌合部に予圧が付与されていても容易に嵌合することができ、後は固定ボルト１８を螺合していくことによって外側継手部材１４をハブ輪１に容易に引き込むことができる。
【００２５】
固定ボルト１８の首部１８ａには係止溝１８ｂを形成して止め輪１９を装着しているが、組立時には、この止め輪１９を拡径させながら固定ボルト１８の首部１８ａの外径を貫通させ、固定ボルト１８を軸部１７の雌ねじ１７ｂに螺合していくことによって外側継手部材１４をハブ輪１に引き込み、ハブ輪１と外側継手部材１４を軸方向に結合する。一方、補修時等に装置を分解する場合、今度はこの固定ボルト１８を逆回転すると、固定ボルト１８がアウトボード側に移動し、止め輪１９がハブ輪１の外端部１ｃに当接する。止め輪１９が外端部１ｃに当接することにより、固定ボルト１８の移動が阻止され、さらに固定ボルト１８の逆回転すると、今度はハブ輪１から軸部１７が離反することになる。したがって、セレーション嵌合部に予圧が付与されていても、ハブ輪１から外側継手部材１４を容易に分解することができる。
【００２６】
なお、ここでは、軸部１７のセレーション１７ａに捩れ角を設け、ハブ輪１のセレーション５との嵌合部に予圧を付与するようにしたが、これに限らず、例えば、軸部１７のセレーション１７ａとハブ輪１のセレーション５の歯厚、歯隙をタイトになるように形成し、圧入しても良い。
【００２７】
本実施形態では、転がり軸受２の内部すきまを負すきまとし、軸受剛性を向上させると共に、加締部６で内輪７を軸方向に固着し、この負すきまを維持することができる、所謂セルフリテイン構造を採用している。したがって、軸受部のサブユニット化ができるだけでなく、従来のように、軸受部をナット等で強固に緊締し、締付トルクを規定して予圧を管理する必要がないため、車両への組込性を簡便にすることができる。また、セレーション５、１７ａの嵌合部に予圧を付与し周方向のガタを殺したため、固定ボルト１８の緩みを防止でき、加締部６と肩部１６間にすきまが生じて雨水やダスト等が侵入することはない。
【００２８】
図２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である。前述した第１の実施形態と異なる点は、ハブ輪の構成のみで、その他同一部品同一部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００２９】
ハブ輪２０には、アウトボード側の端部に車輪（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の周方向等配にハブボルト４ａを植設している。また、このハブ輪２０の外周面には、複列の転がり軸受２におけるアウトボード側の内側転走面１ａ、およびこの内側転走面１ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部１ｂを形成している。また、内周面にはセレーション（またはスプライン）５を形成している。
【００３０】
ハブ輪２０はＳ５３Ｃ等の中炭素鋼からなり、シールランド部から内側転走面１ａ、および小径段部１ｂに亙って、表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層を形成している。また、セレーション５の全幅に亙って、表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層を形成している。熱処理としては、局部加熱ができ、硬化層深さの設定が比較的容易にできる高周波誘導加熱による焼入れが好適である。ここで、小径段部１ｂの端部は表面硬さを２５ＨＲＣ以下の未焼入れとし、径方向外方に塑性変形させて加締部６を形成している。
【００３１】
ここで、本出願人が実施した熱処理試験で、セレーション５は硬化処理後に僅かに縮径することが検証できている。この縮径量はサイズや熱処理条件等で若干異なるも、６０〜８０μｍの範囲でバラツクことが判った。この硬化層の範囲が加締部におよぶと、塑性変形を阻害して所望の加締部６を形成できないばかりか、加締部６の表面に微小なクラックが発生し、加締部６の品質を低下させる恐れがある。したがって本実施形態では、予め硬化層範囲をセレーション５の内端部で止め、この硬化層範囲と、前述した塑性変形範囲とが重ならないように規制している。
【００３２】
さらに、前述した第１の実施形態と同様、加締作業後にハブ輪２０のセレーション５の全幅に亙ってＯＰＤが同一寸法になるように管理すると共に、場合によってセレーション５の内端部に仕上げ加工を施している。このように、ハブ輪２０のセレーション５のＯＰＤを全幅に亙って同一寸法になるように管理すれば、捩じりトルクが負荷された時、セレーション５の全幅に亙って均一にそのトルクを受けることができ、嵌合部の摩耗をさらに抑制することができる。
【００３３】
固定ボルト１８は、ハブ輪２０の外端部２０ｃに当接するプレート２１を介して軸部１７の雌ねじ１７ｂに締結している。プレート２１は円板状をなし、中央には固定ボルト１８が挿通する挿通孔２１ａ、外縁部には複数の円孔２１ｂを穿設している。ハブ輪２０の外端部２０ｃには、プレート２１の円孔２１ｂに対応する位置に雌ねじ２０ｄを形成している。なお、装置の組立時には、プレート２１の円孔２１ｂとハブ輪２０の雌ねじ２０ｄとの位相を必ずしも合わせる必要はない。
【００３４】
組立時は、固定ボルト１８にこのプレート２１を外挿して止め輪１９で固定した後、固定ボルト１８を軸部１７の雌ねじ１７ｂに螺合する。そして、プレート２１をハブ輪２０の外端部２０ｃに当接させた状態で、固定ボルト１８を締結してハブ輪２０と外側継手部材１４を結合する。
【００３５】
分解時は、前述した第１の実施形態と同様、この固定ボルト１８を逆回転する訳であるが、ここで、プレート２１の円孔２１ｂと、ハブ輪２０の雌ねじ２０ｄの位相を合わせ、図示しないボルトによってこのプレート２１をハブ輪２０の外端部２０ｃに固着する。その後、固定ボルト１８を逆回転することにより止め輪１９がプレート２１に当接し、さらにこの固定ボルト１８を螺合していくとハブ輪２０から軸部１７が離反する。したがって、セレーション嵌合部に予圧が付与されていても、ハブ輪２０から外側継手部材１４を容易に分解することができる。
【００３６】
この実施形態では、着脱可能なプレート２１をハブ輪２０の外端部２０ｃに配設したため、ハブ輪２０のセレーション５の加工が通常のブローチ加工でできると共に、固定ボルト１８を軸部１７の雌ねじ１７ｂに簡単に螺合することができ、組立の作業性を向上させることができる。
【００３７】
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。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係る駆動車輪用軸受装置は、複列の転がり軸受と、車輪取付フランジを一端部外周に一体に有し、軸方向に延びる円筒状の小径段部を有するハブ輪と、この小径段部に別体の内輪を外嵌し、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で前記内輪を固着すると共に、この加締部の内端面に当接する肩部と、この肩部から軸方向に延びる軸部とを有する外側継手部材とを備え、この外側継手部材を前記ハブ輪にセレーションを介して内嵌し、かつ、このセレーション嵌合部に予圧を付与した状態で、前記ハブ輪と固定ボルトにより着脱可能に結合した駆動車輪用軸受装置において、前記固定ボルトの首部に止め輪を装着し、この止め輪と当該固定ボルトの頭部とで前記ハブ輪の外端部を挟持した状態で、前記固定ボルトを前記軸部の中心に形成した雌ねじに締結し、前記ハブ輪と外側継手部材を結合したので、軸部とハブ輪のセレーションが予圧嵌合であっても、容易にハブ輪と外側継手部材とを組立分解することができ作業性を向上させることができる。また、信頼性を確保すると共に、部品点数が少なく、安価で軽量コンパクト化な駆動車輪用軸受装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る駆動車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図である。
【図２】同上、第２の実施形態を示す縦断面図である。
【図３】従来の駆動車輪用軸受装置を示す縦断面図である。
【図４】同上
【図５】駆動車輪用軸受装置を組込んだ動力伝達装置の一例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１、２０・・・・・・・・・・・・ハブ輪
１ａ・・・・・・・・・・・・・・内側転走面
１ｂ・・・・・・・・・・・・・・小径段部
１ｃ、２０ｃ・・・・・・・・・・外端部
１ｄ、１７ｂ、２０ｄ・・・・・・雌ねじ
２・・・・・・・・・・・・・・・複列の転がり軸受
３・・・・・・・・・・・・・・・等速自在継手
４・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
５、１７ａ・・・・・・・・・・・セレーション
６・・・・・・・・・・・・・・・加締部
７・・・・・・・・・・・・・・・内輪
８・・・・・・・・・・・・・・・外方部材
８ａ・・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
８ｂ・・・・・・・・・・・・・・外側転走面
９・・・・・・・・・・・・・・・内方部材
１０・・・・・・・・・・・・・・転動体
１１・・・・・・・・・・・・・・保持器
１２、１３・・・・・・・・・・・シール
１４・・・・・・・・・・・・・・外側継手部材
１５・・・・・・・・・・・・・・マウス部
１５ａ・・・・・・・・・・・・・トラック面
１６・・・・・・・・・・・・・・肩部
１７・・・・・・・・・・・・・・軸部
１８・・・・・・・・・・・・・・固定ボルト
１８ａ・・・・・・・・・・・・・首部
１８ｂ・・・・・・・・・・・・・係止溝
１９・・・・・・・・・・・・・・止め輪
２１・・・・・・・・・・・・・・プレート
２１ａ・・・・・・・・・・・・・挿通孔
２１ｂ・・・・・・・・・・・・・円孔
１００・・・・・・・・・・・・・ドライブシャフト
１０１・・・・・・・・・・・・・摺動型等速自在継手
１０２・・・・・・・・・・・・・ディファレンシャル
１０３・・・・・・・・・・・・・固定型等速自在継手
１０４・・・・・・・・・・・・・車輪用軸受装置
１０５・・・・・・・・・・・・・車輪
１０６、１１０・・・・・・・・・ハブ輪
１０７・・・・・・・・・・・・・複列の転がり軸受
１０８・・・・・・・・・・・・・外側継手部材
１０９・・・・・・・・・・・・・内輪
１１１・・・・・・・・・・・・・加締部
１１２、１１４・・・・・・・・・セレーション
１１３・・・・・・・・・・・・・ナット
Claims (5)
- 複列の転がり軸受と、車輪取付フランジを一端部外周に一体に有し、軸方向に延びる円筒状の小径段部を有するハブ輪と、この小径段部に別体の内輪を外嵌し、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で前記内輪を固着すると共に、この加締部の内端面に当接する肩部と、この肩部から軸方向に延びる軸部とを有する外側継手部材とを備え、この外側継手部材を前記ハブ輪にセレーションを介して内嵌し、かつ、このセレーション嵌合部に予圧を付与した状態で、前記ハブ輪と固定ボルトにより着脱可能に結合した駆動車輪用軸受装置において、
前記固定ボルトの首部に止め輪を装着し、この止め輪と当該固定ボルトの頭部とで前記ハブ輪の外端部を挟持した状態で、前記固定ボルトを前記軸部の中心に形成した雌ねじに締結し、前記ハブ輪と外側継手部材を結合したことを特徴とする駆動車輪用軸受装置。 - 前記ハブ輪の外端面に雌ねじを形成し、この雌ねじに対応する位置に円孔と、中心に挿通孔をそれぞれ穿設したプレートを前記ハブ輪の外端部に当接させると共に、このプレートを介して前記固定ボルトを前記軸部の雌ねじに締結し、前記ハブ輪と外側継手部材を結合した請求項１に記載の駆動車輪用軸受装置。
- 前記軸部のセレーションに、その軸線に対して所定角度傾斜した捩れ角を設けることにより、前記軸部とハブ輪とのセレーション嵌合部に予圧を付与した請求項１または２に記載の駆動車輪用軸受装置。
- 前記ハブ輪のセレーションの全幅に亙って、表面に所定の硬化層を形成した請求項１乃至３いずれかに記載の駆動車輪用軸受装置。
- 前記ハブ輪のセレーションのＯＰＤを全幅に亙って略同一寸法になるように管理した請求項１乃至４いずれかに記載の駆動車輪用軸受装置。
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