JP4467481B2 - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Description

この発明は、自動車等の駆動輪となる車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置に関する。

従来、駆動輪支持用の車輪用軸受装置として、図４に示すものが提案されている（例えば特許文献１）。これは、外方部材２１と内方部材２２の対向する軌道面２３，２４間に複列にボール２５を介在させ、上記内方部材２２を、車輪取付用ハブフランジ２９ａを外周に有するハブ輪２９と、このハブ輪２９のインボード側端の外周に嵌合した内輪３０とで構成した形式のものである。ハブ輪３０の中央孔３１には、等速ジョイントの外輪３３のステム部３３ａが挿通されてスプライン嵌合され、等速ジョイント外輪３３の段面３３ｂが内輪３０のインボード側端面３０ａに押し当てられる。この状態で、前記ステム部３３ａ先端にナット３４を螺合させることにより、等速ジョイント外輪３３とナット３４とで内方部材２２が幅締めされる。

この提案例では、ハブ輪２９のインボード側端部の外周に形成した段部３５に内輪３０を外嵌させると共に、内輪３０のインボード側端部の内周に段部３６を形成し、ハブ輪２９のインボード側端を外径側に拡径変形させて前記内輪３０の段部３６に加締めている。
特開平９−１６４８０３号公報

しかし、上記した車輪用軸受装置では、以下のような問題がある。
（１）ハブ輪２９の加締部２９ｂが大きいため、内輪３０のインボード側端部に形成する段部３６の径方向段差を、半径差で５〜７mm程度とする必要が有る。このように段部３６の段差を大きくすると、内輪３０のインボード側端面３０ａの面積が小さくなるので、等速ジョイント外輪３３の段面３３ｂとの接触面圧が大きくなる。そのため、摩耗や異音の発生の原因となる。
（２）ハブ輪２９の加締部２９ｂを内輪３０のインボード側端より内側（アウトボード側）に収めようとすると、内輪３０の段部３６の軸方向長さを７〜８mm程度にする必要が有る。このように内輪段部３６の軸方向長さが長くなると、ボール接触角の延長線上に内輪段部３６が位置する傾向があり、運転時の負荷荷重による内輪変形が大きくなって短寿命となる可能性がある。また、内輪段部３６の軸方向長さが長くなると、それだけハブ輪２９に対する内輪３０の嵌め合い長さ（面積）が減少するので、内輪クリープが発生し、軸受寿命が低下する可能性がある。これらの問題は、内輪全体の幅寸法を長くすれば回避できるが、それでは軸方向に余分なスペースが必要になる。
（３）また、ハブ輪２９の加締部２９ｂが大きいことから、揺動加締加工において、加締工具が内輪３０と干渉し、加工が困難である。

この発明の目的は、軸受機能へ悪影響を及ぼすことなく、車両への組立工程における内輪抜けを防止でき、特に軸受運転時のハブ輪の内輪嵌合部の摩耗と、加締によるハブ輪の端部の割れが防止できる車輪用軸受装置を提供することである。

この発明の車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面を有する外方部材と、これら軌道面に対向する軌道面を有する内方部材と、対向する軌道面間に介在した複列の転動体とを備え、上記内方部材が、車輪取付用のハブフランジを外周に有し中心に貫通孔を有するハブ輪と、このハブ輪のインボード側端の外周に設けられた内輪嵌合面部に嵌合した内輪とでなり、これらハブ輪および内輪に前記各列の軌道面を形成し、前記ハブ輪が等速ジョイントの外輪と結合されて前記内輪のインボード側に向く端面が前記等速ジョイントの外輪に設けられたアウトボード側に向く段面に押し付けられる駆動輪支持用であり、かつボール接触角が背面合わせとなる複列のアンギュラ玉軸受型の車輪用軸受装置において、次の構成としたものである。
すなわち、前記内輪の内周面におけるインボード側端に、この内輪のインボード側の端面まで続き、この端面の内周縁に、車両への組立工程における内輪の抜けを防止し得る程度に小さな深さの段差部を設け、前記ハブ輪の加締加工により前記内輪の前記段差部の軸方向に向く段面に係合する塑性変形部分を設け、この塑性変形部分は前記内輪の端面から突出しないものする。この塑性変形部分は非熱処理部とする。前記ハブ輪の外周面における前記軌道面から前記内輪嵌合面部に渡り高周波焼入れによる硬化層を設ける。この硬化層のインボード側端を、内輪の軌道面における接触角を成す直線と前記内輪嵌合面部との交点から、内輪の前記段差部の前記軸方向に向く段面がハブ輪と交わる交点までの間に設定する。

この構成によると、内輪の内周面に段差部を設け、ハブ輪の加締加工による塑性変形部分を前記段差部内に係合させたので、車両への組付工程において発生する外力による内輪のハブ輪からの抜けを防止できる。ハブ輪の外周面における軌道面から内輪嵌合面部に渡り高周波焼入れによる硬化層を設けているので、軸受運転時におけるハブ輪の軸部の耐摩耗性が向上する。ハブ輪の塑性変形部分は非熱処理部としたため、加締加工が容易に行える。前記硬化層のインボード側端は、内輪の軌道面における接触角を成す直線と内輪嵌合面部との交点から、内輪の段差部の軸方向に向く段面がハブ輪と交わる交点までの間に設定したので、ハブ輪の塑性変形部分を加締加工するときに、ハブ輪のインボード側端部に割れが発生することが防止される。
このように、この車輪用軸受装置では、軸受機能へ悪影響を及ぼすことなく、車両への組立工程における内輪抜けを防止できる。

この発明において、前記内輪は表面から芯部までの全体を焼入れ処理により硬化させても良い。内輪は小部品であって軌道面を有し、かつハブ輪に内径面が嵌合することから、内輪の表面から芯部までの全体を焼入れ処理により硬化させたものとすることで、転動寿命に優れ、かつ嵌合面の耐摩耗性に優れたものとできる。

この発明において、前記ハブ輪の前記貫通孔は、等速自在継手のステム部の外周のスプラインと噛み合うスプライン溝を内周面に有し、前記貫通孔の内周面における前記スプライン溝が形成された一般径部分よりもインボード側の部分を、前記塑性変形部分の内周面となる大径段差部と、この大径段差部よりも小径で前記一般径部分よりも大径となる中間径段差部とでなる２段の段付き形状とする。
上記のように貫通孔のインボード側端を２段の段付き形状とすると、中間径段差部が、等速ジョイント外輪のステム部を挿入するときの案内となり、組立性がより向上する。

この発明の車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面を有する外方部材と、これら軌道面に対向する軌道面を有する内方部材と、対向する軌道面間に介在した複列の転動体とを備え、上記内方部材が、車輪取付用のハブフランジを外周に有し中心に貫通孔を有するハブ輪と、このハブ輪のインボード側端の外周に設けられた内輪嵌合面部に嵌合した内輪とでなり、これらハブ輪および内輪に前記各列の軌道面を形成し、前記ハブ輪が等速ジョイントの外輪と結合されて前記内輪のインボード側に向く端面が前記等速ジョイントの外輪に設けられたアウトボード側に向く段面に押し付けられる駆動輪支持用であり、かつボール接触角が背面合わせとなる複列のアンギュラ玉軸受型の車輪用軸受装置において、前記内輪の内周面におけるインボード側端に、この内輪のインボード側の端面まで続き、この端面の内周縁に、車両への組立工程における内輪の抜けを防止し得る程度に小さな深さの段差部を設け、前記ハブ輪の加締加工により前記内輪の前記段差部の軸方向に向く段面に係合する塑性変形部分を設け、この塑性変形部分は前記内輪の端面から突出しないものとしこの塑性変形部分は非熱処理部とし、前記ハブ輪の外周面における前記軌道面から前記内輪嵌合面部に渡り高周波焼入れによる硬化層を設け、この硬化層のインボード側端を、内輪の軌道面における接触角を成す直線と前記内輪嵌合面部との交点から、内輪の前記段差部の前記軸方向に向く段面がハブ輪と交わる交点までの間に設定したため、軸受機能へ悪影響を及ぼすことなく、車両への組立工程における内輪抜けを防止することができ、特に軸受運転時のハブ輪の内輪嵌合部の摩耗と、加締によるハブ輪の端部の割れが防止できる。

この発明の一実施形態を図１ないし図３と共に説明する。この実施形態は、第３世代型の内輪回転タイプで、かつ駆動輪支持用の車輪用軸受装置に適用したものである。なお、この明細書において、車両に取付けた状態で車両の車幅方向外側寄りとなる側をアウトボード側と言い、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。
この車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面３を形成した外方部材１と、これら各軌道面３に対向する軌道面４を形成した内方部材２と、これら外方部材１および内方部材２の軌道面３，４間に介在した複列のボール５とで構成される。この車輪用軸受装置は、複列のアンギュラ玉軸受型とされていて、ボール５は各列毎に保持器６で保持されている。上記各軌道面３，４は断面円弧状であり、各軌道面３，４はボール接触角θが背面合わせとなるように形成されている。外方部材１と内方部材２との間の軸受空間の両端は、シール７，８によりそれぞれ密封されている。

外方部材１は固定側の部材となるものであって、車体の懸架装置（図示せず）におけるナックルに取付けるフランジ１ａを外周に有し、全体が一体の部品とされている。
内方部材２は回転側の部材となるものであって、軸部９ｂ、およびこの軸部９ｂの外周に車輪取付用のハブフランジ９ａを有するハブ輪９と、このハブ輪９の軸部９ｂのインボード側端の外周に嵌合した内輪１０とでなる。これらハブ輪９および内輪１０に前記各列の軌道面４が形成されている。ハブ輪９は中心に貫通孔１１を有し、その軌道面４は、焼入れ処理による表面硬化処理面とされている。内輪１０は、表面から芯部までの全体が焼入れ処理により硬化させてある。

図２および図３に拡大断面図で示すように、ハブ輪９のインボード側端の外周には、ハブ輪９の他の部分の外周よりも小径となった段差部状の内輪嵌合面部１５が形成され、この内輪嵌合面部１５に内輪１０が嵌合する。内輪１０の内周面におけるインボード側端には、この内輪１０のインボード側の端面１０ａまで続き、この端面１０ａの内周縁に相当する深さの段差部１６が設けられる。この段差部１６は、内輪１０の軌道面４の接触角θを成す直線Ｌよりもインボード側に位置している。段差部１６の内面は、円筒面からなるストレート部１６ａと、軸方向に向く段面１６ｂとでなる形状とされている。段面１６ｂは、軸受軸方向に沿う断面が直線または曲線となる傾斜面とされている。なお段面１６ｂは、軸方向に垂直な面であっても良い。

ハブ輪９のインボード側端には、加締加工により内輪１０の段差部１６の軸方向に向く段面１６ｂに係合する塑性変形部分９ｂが設けてある。なお、図２は塑性変形部分９ｂの加締加工前の状態を、図３は加締加工後の状態をそれぞれ示す。塑性変形部分９ｂは、内輪１０の段差部１６内をほぼ充足するが、内輪１０の端面１０ａから突出しないものとしてある。上記加締加工は、プレス加工等の方法で全周に渡り行われる。この加締加工はハブ輪９のインボード側端の全周を拡径させる拡径加締めによって行う。ハブ輪９の加締加工を行う塑性変形部分９ｂは非熱処理部とされている。

ハブ輪９の外周面における前記軌道面４から前記内輪嵌合面部１５に渡り、高周波焼入れによる硬化層１８が設けられている。この硬化層１８のインボード側端は、内輪１０の軌道面４における接触角θを成す直線Ｌと内輪嵌合面部１５との交点Ａから、内輪１０の段差部１６の軸方向に向く段面１６ｂがハブ輪９と交わる交点Ｃまでの区間Ｂの間に設定されている。

ハブ輪９の貫通孔１１の内周面は、スプライン溝１１ａａの形成された一般径部分１１ａを有する。また、この一般径部分１１ａよりもインボード側の部分は、上記塑性変形部分９ｂの内周面となる大径段差部１１ｂと、この大径段差部１１ｂよりも小径で前記一般的径部分１１ａのスプライン溝１１ａａの溝底径よりも大径となる中間径段差部１１ｃとでなる２段の段付き形状とされている。

この車輪用軸受装置の車両への組付けにおいては、等速ジョイント１２の片方の継手部材となる外輪１３のステム部１３ａをハブ輪９の貫通孔１１に挿通させ、ステム部１３ａの外周のスプライン１３ａａと貫通孔１１の内周面のスプライン溝１１ａａとをスプライン嵌合させ、ステム部１３ａの先端に螺合するナット１４の締め付けにより、等速ジョイント外輪１３を内方部材２に結合する。このとき、等速ジョイント外輪１３に設けられたアウトボード側に向く段面１３ｂが、内輪１０のインボード側に向く端面１０ａに押し付けられ、等速ジョイント外輪１３とナット１４とで内方部材２が幅締めされる。
車輪取付用のハブフランジ９ａはハブ輪９のアウトボード側端に位置しており、このハブフランジ９ａにブレーキロータを介して車輪（いずれも図示せず）がボルト１７で取付けられる。

この構成の車輪用軸受装置によると、内輪１０の内周面に段差部１６を設け、ハブ輪９の加締加工による塑性変形部分９ｂを前記段差部１６内に係合させたので、車両への組付工程において発生する外力による内輪１０のハブ輪９からの抜けを防止できる。
ハブ輪９の外周面における軌道面４から内輪嵌合面部１５に渡る範囲には、高周波焼入れによる硬化層１８を設けたので、軸受運転時におけるハブ輪９の軸部の耐摩耗性が向上する。ハブ輪９の塑性変形部分９ｂは非熱処理部としたため、加締加工が容易に行える。硬化層１８のインボード側端は、内輪１０の軌道面４における接触角θを成す直線Ｌと内輪嵌合面部１５との交点Ａから、内輪１０の段差部１６の軸方向に向く段面１６ｂがハブ輪９と交わる交点Ｃまでの区間Ｂ内に設定したので、ハブ輪９の塑性変形部分９ｂを加締加工するときに、ハブ輪９のインボード側端部に割れが発生することが防止される。

段差部１６は、内輪１０の内周縁というごく限られた範囲のものとしたため、内輪１０の抜け耐力を確保しながら、段差部１６をできるだけ小さなものとできる。このため、段差部１６を設けながら内輪１０の端面の面積の減少が少なく、等速ジョイント外輪１３の段面１３ｂとの接触面圧の増加が抑制され、摩耗や異音の発生を防止できる。内輪１０は小部品であって軌道面４を有し、かつハブ輪９に内径面が嵌合することから、前記したように表面から芯部までの全体を焼入れ処理により硬化させたものとすることで、転動寿命に優れ、かつ嵌合面の耐摩耗性に優れたものとなる。

また、ハブ輪９の貫通孔１１は、スプライン溝１１ａａが形成された一般径部分１１ａよりもインボード側の部分を、塑性変形部分９ｂの内周面となる大径段差部１１ｂと、この大径段差部１１ｂよりも小径で前記一般径部分１１ａよりも大径となる中間径段差部１１ｃとでなる２段の段付き形状としたため、中間径段差部１１ｃが、等速ジョイント外輪１３のステム部１３ａを挿入するときの案内となり、組立性がより向上する。

この発明の一実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。 同車輪用軸受装置のハブ輪加締前の部分拡大断面図である。 同車輪用軸受装置のハブ輪加締後の部分拡大断面図である。 従来例の断面図である。 従来例の部分拡大断面図である。

符号の説明

１…外方部材
２…内方部材
３…外方部材の軌道面
４…内方部材の軌道面
５…転動体
９…ハブ輪
９ａ…ハブフランジ
９ｂ…塑性変形部分
１０…内輪
１０ａ…内輪端面
１１…貫通孔
１１ａ…一般径部分
１１ａａ…スプライン溝
１１ｂ…大径段差部
１１ｃ…中間径段差部
１３…等速ジョイント外輪
１３ａ…等速ジョイント外輪のステム部
１３ａａ…ステム部のスプライン
１５…内輪嵌合面部
１６…内輪の段差部
１６ｂ…段面
１８…硬化層

Claims (2)

1. 内周に複列の軌道面を有する外方部材と、これら軌道面に対向する軌道面を有する内方部材と、対向する軌道面間に介在した複列の転動体とを備え、上記内方部材が、車輪取付用のハブフランジを外周に有し中心に貫通孔を有するハブ輪と、このハブ輪のインボード側端の外周に設けられた内輪嵌合面部に嵌合した内輪とでなり、これらハブ輪および内輪に前記各列の軌道面を形成し、前記ハブ輪が等速ジョイントの外輪と結合されて前記内輪のインボード側に向く端面が前記等速ジョイントの外輪に設けられたアウトボード側に向く段面に押し付けられる駆動輪支持用であり、かつボール接触角が背面合わせとなる複列のアンギュラ玉軸受型の車輪用軸受装置において、
   前記内輪の内周面におけるインボード側端に、この内輪のインボード側の端面まで続き、この端面の内周縁に、車両への組立工程における内輪の抜けを防止し得る程度に小さな深さの段差部を設け、前記ハブ輪の加締加工により前記内輪の前記段差部の軸方向に向く段面に係合する塑性変形部分を設け、この塑性変形部分は前記内輪の端面から突出しないものとし、この塑性変形部分は非熱処理部とし、前記ハブ輪の外周面における前記軌道面から前記内輪嵌合面部に渡り高周波焼入れによる硬化層を設け、この硬化層のインボード側端を、内輪の軌道面における接触角を成す直線と前記内輪嵌合面部との交点から、内輪の前記段差部の前記軸方向に向く段面がハブ輪と交わる交点までの間に設定し、前記ハブ輪の前記貫通孔は、等速自在継手のステム部の外周のスプラインと噛み合うスプライン溝を内周面に有し、前記貫通孔の内周面における前記スプライン溝が形成された一般径部分よりもインボード側の部分を、前記塑性変形部分の内周面となる大径段差部と、この大径段差部よりも小径で前記一般径部分よりも大径となる中間径段差部とでなる２段の段付き形状としたことを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 請求項１において、前記内輪は表面から芯部までの全体を焼入れ処理により硬化させた車輪用軸受装置。

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