JP2002283806A

JP2002283806A - 駆動車輪用軸受装置

Info

Publication number: JP2002283806A
Application number: JP2001096027A
Authority: JP
Inventors: Hideji Tajima; 英児田島; Motoharu Niki; 基晴仁木
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2002-10-03
Also published as: CN101402302B; CN101402302A

Abstract

(57)【要約】【課題】キングピンのセンタと等速自在継手の継手中
心との不一致を確実に防止し、車両の走行安定性を高め
る。【解決手段】ハブ輪３０の端部を外径側に塑性変形さ
せて半径方向の加締め部３７を形成し、ハブ輪３０とハ
ブ輪３０の外周に嵌合した内輪４０とを一体化する。ハ
ブ輪の内周に等速自在継手７０の外側継手部材７２をト
ルク伝達可能に嵌合し、加締め部３７を外側継手部材７
２の肩部７２ｄと軸方向で当接させる。加締め部３７の
うち、外側継手部材７２との当接部分に平坦面３８を形
成し、この平坦面３８の軸方向位置のばらつきを規格値
以内に規制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等の駆動車
輪（ＦＲ車の後輪、ＦＦ車の前輪、４ＷＤ車の全輪）を
車体に対して回転自在に支持するための軸受装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車の駆動車輪用軸受装置には、その
用途に応じて種々の形式のものが提案されている。例え
ば図５に示す駆動車輪用軸受装置は、ハブ輪３と複列の
軸受１とをユニット化し、ハブ３の内周に等速自在継手
７の外側継手部材７ａをトルク伝達可能に嵌合した構造
である。

【０００３】軸受１は、複列のアウタレース１ａおよび
インナレース２ａ，２ｂと、アウタレース１ａとインナ
レース２ａ，２ｂの間に組み込まれた複列の転動体５と
を具備する。図示例の軸受装置では、複列のインナレー
スのうちの一方２ｂがハブ輪３の外周に直接形成され、
他方２ａがハブ輪３の一端部に嵌合した内輪４の外周に
形成されている。外側継手部材７ａの軸端にはナット８
が螺着されており、このナット８を締め付けることによ
って、内輪４の背面４ａが外側継手部材７ａの肩部７ａ
１に当接し、内輪４が位置決めされると共に、軸受内部
に所定の大きさの予圧が付与される。

【０００４】ところで、近年では軸受装置の軸方向寸法
のコンパクト化や軽量化等の観点から、ナット８の締め
込みではなく、加締めによってハブ輪３と内輪４を一体
化し、軸受内部に予圧を付与する構造が提案されてい
る。これは、内輪４をハブ輪３の外周に嵌合した後、図
６に示すように、内輪４から突出したハブ輪３の一端部
を加締めて外径側に塑性変形させ、この加締め部３ａと
内輪４の背面４ａと係合させて内輪４の位置決め、およ
び予圧付与を行うものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般に自動車の駆動輪
においては、車両の走行安定性を確保するため、キング
ピンのセンタと等速自在継手７の継手中心Ｏ’とを一致
させておく必要がある。ところが、上述のようにハブ輪
３の端部を加締める場合、加締め部３ａの端面の軸方向
位置にバラツキを生じることが避けられず、そのため、
加締め部３ａの端面に外側継手部材７ａの肩部７ａ１を
当接させた際に、継手中心Ｏ’の位置にバラツキを生
じ、キングピンセンタを継手中心Ｏ’と一致させること
が難しくなる。

【０００６】そこで、本発明は、キングピンセンタと等
速自在継手の継手中心との不一致を確実に防止すること
のできる駆動車輪用軸受装置の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的の達成のため、
本発明では、内周に複列のアウタレースを有する外方部
材と、外方部材のアウタレースに対向する複列のインナ
レース、第一内側部材、および複列のインナレースのう
ちの少なくとも一方を形成した第二内側部材を備え、第
一内側部材を外径側に塑性変形させてできた半径方向の
加締め部で第一内側部材と第二内側部材とを非分離に結
合した内方部材と、外方部材と内方部材の間に介在する
複列の転動体とを備え、等速自在継手の外側継手部材を
第一内側部材の内周にトルク伝達可能に嵌合し、加締め
部を外側継手部材と軸方向で当接させる駆動車輪用軸受
装置において、加締め部のうち、外側継手部材との当接
部分を平坦面とし、この平坦面の軸方向位置のばらつき
を規格値以内に規制した。

【０００８】加締め部のうち、外側継手部材との当接部
分を平坦面とすることにより、加締め部と外側継手部材
が平坦面を介して面接触するので、これらの当接部分で
の接触面圧を下げることができ、当接部分での異常摩耗
の抑制が可能となる。平坦面の軸方向位置のばらつきを
規格値以内に規制することにより、等速自在継手の軸方
向位置が正確に規定されるので、キングピンのセンタと
継手中心のオフセット量を最小限に抑え、あるいは両者
を完全に一致させることができ、車両の走行安定性を高
めることが可能となる。

【０００９】平坦面は加締め部の塑性変形後に形成され
る。この際、平坦面をプレス加工で形成すると、プレス
に伴う素材流動により加締め部が内径側に張り出し、第
一内側部材の内周に外側継手部材を挿入することが難し
くなる場合があるので、平坦面は、機械加工（旋削や研
削）で行うのが望ましい。「機械加工」は素材を除去し
て成形する加工法であり、上記の弊害を確実に回避する
ことができる。

【００１０】上記規格値は、±０．２ｍｍに設定するの
が望ましい。規格値がこの数値の範囲外であると、キン
グピンセンタと継手中心との間に生じ得るオフセット量
が無視できないほど大きくなり、車両の走行安定性が害
される。

【００１１】さらに軸心に対する平坦面の直角度のバラ
ツキを規格値以内に規制すれば、平坦面の振れ回りを防
止することができ、当接部分でのシール性を向上させる
ことが可能となる。この直角度の規格値は、０．１５ｍ
ｍに設定するのが望ましい。

【００１２】加締め部の平坦面と、これに当接する外側
継手部材の表面部分の硬度差が大きいと、当接部分での
フレッティング摩耗やシール性の低下が懸念される。従
って、これらの硬度はほぼ同一に設定するのが望まし
い。

【００１３】外側継手部材には、第一内側部材との間で
トルク伝達を行うトルク伝達部が形成される。外側継手
部材のうち、少なくともトルク伝達部を含み、かつ平坦
面との当接部を除く領域に熱処理による表面硬化層を形
成すれば、トルク伝達部の剛性を高めて第一内側部材と
の間での確実なトルク伝達を可能とする一方、平坦面と
の当接部分の硬度を、通常は未焼入れとされる平坦面と
同程度にすることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１〜
図４に基づいて説明する。なお、以下の説明において
は、車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側を
アウトボード側といい、車両の中央寄りとなる側をイン
ボード側という。上記各図においては、左側がアウトボ
ード側となり、右側がインボード側となる。

【００１５】図１は、本発明の第一の実施形態である駆
動車輪用の軸受装置で、外方部材１０と内方部材２０と
の間に複列の転動体５０を組み込んで内方部材２０を回
転自在に支持する構造である。複列の転動体５０は保持
器６０で円周方向等間隔に保持され、複列のアウタレー
ス１１とインナレース２１，２２との間に介在して各レ
ース上を転動する。ここでは転動体５０としてボールを
使用する場合を例示してあるが、円すいころを使用する
こともできる。

【００１６】外方部材１０は、内周に複列のアウタレー
ス１１を備え、外周に車体側の取り付け部材、例えば懸
架装置から延びるナックルに取り付けるための車体取り
付けフランジ１２を一体に備える。外方部材１０の両端
開口部にシール１３，１４が装着され、内部に充填した
グリースの漏洩並びに外部からの水や異物の侵入を防止
するようになっている。

【００１７】内方部材２０は、第一内側部材３０とこれ
の外周に嵌合した第二内側部材４０とで構成される。本
実施形態は、第一内側部材としてのハブ輪３０の外周に
第二内側部材としてのリング状の内輪４０を嵌合するこ
とにより、内方部材２０を構成した場合を例示してい
る。ハブ輪３０のアウトボード側の外周には、車輪を取
り付けるための車輪取り付けフランジ３１が一体に形成
される。このフランジ３１に植え込まれたハブボルト３
５により、図示しない駆動車輪がブレーキロータを介し
て車輪取り付けフランジ３１に締め付け固定される。一
方、ハブ輪３０のインボード側の外周には小径円筒部３
２があって、この小径円筒部３２に内輪４０が圧入され
ている。インナレース２１，２２のうち、インボード側
のレース２１は内輪４０の外周に形成され、アウトボー
ド側のレース２２は、ハブ輪３０の外周に直接形成され
ている。ハブ輪３０の軸心部には、後述する等速自在継
手７０の外側継手部材７２を取り付けるための取り付け
孔２３が貫通形成されている。

【００１８】ハブ輪３０と内輪４０は、内輪４０から突
出したハブ輪３０の端部を揺動加締め等の手段で外径側
に塑性変形させ、塑性変形によってできた半径方向の加
締め部３７を内輪４０のインボード側端面４１（背面）
に係合させることにより非分離に結合される。この加締
め部３７により、内輪４０がハブ輪３０に対して軸方向
で位置決めされ、かつ転動体５０に所定の予圧が付与さ
れる。

【００１９】図１の中心線より上半分では、断面を表す
ハッチングを省略し、代わりに熱処理による表面硬化層
をハッチングで表してある（中心線の下半分では表面硬
化層の図示を省略している）。ハブ輪３０は、炭素含有
量が０．４５〜１．１０重量％の炭素鋼等を使用して鍛
造加工により形成され、そのうちのハッチングで表され
た部分、すなわち、車輪取り付けフランジ３１の基端部
付近から始まって、アウトボード側のインナレース２
２、内輪４０との突合せ面である肩面３８、内輪４０と
の嵌合部（小径円筒部３２）である外周面にかけての領
域には、熱処理によってＨｖ５１０〜９００程度の表面
硬化層が形成される。

【００２０】ハブ輪３０のインボード側端部の加締め部
３７は、加締めを可能ならしめる程度の延性が必要とさ
れるため、焼入れ処理を施さない未焼入れ部分として残
してある。具体的には、硬度をＨｖ２００〜３００の範
囲とすることにより、加締め加工が可能な延性を保持さ
せることができる。

【００２１】焼入れ方法は、高周波焼入れ、浸炭焼入
れ、レーザ焼入れ等の周知の技術から選択することがで
きるが、上述のような焼入れパターンで熱処理を施す場
合には、高周波焼入れが適している。表面硬化処理とし
ての高周波焼入れは、誘導加熱の特色を有効に生かして
硬化層を自由に選定し、耐摩耗性を与えたり疲労強度を
改善することができる。特に硬化層深さの選定が自由で
硬化層以外には著しい熱影響を与えないよう制御できる
ので、母材の性能を保持でき、従って、上記加締め部３
７のように母材中に部分的な未焼入れ部分を残す際には
有利である。

【００２２】同様の焼入れ硬化処理は、特に図示してい
ないが内輪４０の全表面にも施される。この他、ズブ焼
入れにより芯部まで硬化処理を施してもよい。

【００２３】この車輪軸受装置には、等速自在継手７０
が組み付けられる。等速自在継手７０は、ドライブシャ
フトからのトルクを内側継手部材７４およびトルク伝達
ボール７５を介して外側継手部材７２に伝達する。外側
継手部材７２は、一端（アウトボード側）を閉じると共
に、他端（インボード側）を開口したカップ状のマウス
部７２ａと軸状のステム部７２ｂとを備え、マウス部７
２ａの内周部には複数のトラック溝７１が形成されてい
る。このトラック溝７１と内側継手部材７４の外周部に
設けた複数のトラック溝７３との協働で複数のボールト
ラックが形成され、各ボールトラックにトルク伝達ボー
ル７５を配置することで等速自在継手７０が構成され
る。各トルク伝達ボール７５は、ケージ７６によって二
軸間の二等分面上に保持されている。

【００２４】ハブ輪３０の取り付け孔２３には、外側継
手部材７２のステム部７２ｂが挿入される。ハブ輪３０
と外側継手部材７２とはセレーションやスプラインなど
のトルク伝達手段８１を介してトルク伝達可能に結合さ
れている。ステム部７２ｂの軸端に形成されたねじ部７
２ｃにナット８２をねじ込んで締め付けることにより、
等速自在継手７０がハブ輪３０に固定される。この場
合、予圧の付与が既に加締め部３７によって行われてい
るため、ナット８２の締め付けは、等速自在継手７０と
ハブ輪３０の分離を防止できる程度で足りる。従って、
組み込み後の予圧確保のために大きな締め付けトルクを
必要としていた従来品（図５参照）に比べ、ナット８２
の締め付けトルクを大幅に低くすることができる。ナッ
ト８２の締め付けに伴い、加締め部３７のインボード側
の端面が外側継手部材７２の肩部７２ｄと当接する。

【００２５】図２に拡大して示すように、加締め部３７
のインボード側の端面には、軸線と直交する方向の平坦
面３８が形成される。図６に示す従来品のように、加締
め部３ａを加締めたままの形状で放置すると、加締め部
３ａと外側継手部材７ａの肩部７ａ１とが線接触して両
者に過大な面圧が作用し、加締め部３ａや肩部７ａ１に
異常摩耗を生じる可能性がある。これに対し、上記のよ
うに加締め部３７の肩部７２ｄとの当接部分を平坦面３
８にすれば、加締め部３７と肩部７２ｄとが平坦面３８
を介して面接触するので、接触面圧を下げることがで
き、当接部分の異常摩耗を抑制することが可能となる。

【００２６】平坦部３８は、例えば加締め部３７をプレ
スすることによって形成することもできるが、プレスで
はプレス圧による素材流動により、加締め部３７の基端
部が内径側に張り出し、外側継手部材７２の挿入作業が
阻害されるおそれがある。従って、平坦面３８は、加締
め部３７の端面に、旋削や研削等の素材を除去する加工
（機械加工）を施すことによって形成するのが望まし
い。

【００２７】ところで、上記のように加締め部３７に平
坦面３８を形成した場合でも、平坦面３８の軸方向位置
にバラツキがあると、加締め部３７と外側継手部材７２
とを当接させる関係上、等速自在継手７０とハブ輪３０
の相対的な軸方向位置にバラツキを生じ、継手中心Ｏと
キングピンのセンタとを一致させることが困難となる。
このようにキングピンセンタと継手中心Oとが一致して
いない場合、車両の走行安定性が損なわれるおそれがあ
る。また、平坦面３８の直角度が確保されていないと、
肩部７２ｄ端面との突合せ部分からダストが侵入し、ト
ルク伝達部８１に錆を生じて、補修時等に外側継手部材
７２をハブ輪３０から取り外すことが困難となることも
予想される。

【００２８】これを解決するため、本発明では、平坦面
３８の軸方向位置のバラツキを規格値以内に規制した。
これにより継手中心Ｏとキングピンセンタの間のオフセ
ット量を最小限に抑え、あるいは両者を完全に一致させ
ることができるので、車両の走行安定性を高めると共
に、平坦面３８の当接部分でのシール性の低下を回避す
ることができる。

【００２９】規格値は、図２に示す加締め部３７の軸方
向の肉厚Ｌ、つまり平坦面３８と内輪４０のインボード
側端面４１との間の軸方向寸法のバラツキで規定され、
本発明ではその値を±０．２ｍｍに設定する。平坦面３
８は機械加工によってこの規格値以内の精度で形成され
るが、当該加工時の基準面は、例えば車輪取り付けフラ
ンジ３１のアウトボード側端面３１ａや車体取り付けフ
ランジ１２のインボード側端面１２ａにとることができ
る。前者はブレーキロータの取り付け精度を確保するた
め、後者はナックルの取り付け精度を確保するために高
精度に形成されるので基準面として好都合であり、これ
らの基準面に基づいて機械加工すれば、上記規格値内の
肉厚Ｌを容易に得ることが可能となる。

【００３０】直角度は、直角であるべき軸心と平坦面３
８との組み合わせにおいて、それらのうちの一方を基準
として、この基準直線または基準平面に対して直角な幾
何学的平面または直線からの他方の平面部分または直線
部分の狂いの大きさをいう。本発明では、平坦面３８と
軸心の直角度を０．１５ｍｍ以内に設定しており、これ
により加締め部３７と肩部７２ｄの当接部分でのシール
性をさらに向上させることができる。

【００３１】この他、平坦面３８と軸心との間の直角度
の管理は、車輪取り付けフランジ３１のアウトボード側
端面３１ａと平坦面３８の平行度を管理することによっ
ても間接的に行うことができる。

【００３２】ところで、図５に示す従来品では、図７に
ハッチングで示すように、外側継手部材７の外周のう
ち、トルク伝達手段８１を構成する雄状のトルク伝達部
７ａ２、ヌスミ部７ａ３、および肩部７ａ１に連続した
表面硬化層Ｓ’が形成されている。このうち、トルク伝
達部７ａ２はハブ輪３との間でトルク伝達を行う際の強
度を確保するために硬化されている。また、肩部７ａ１
は、内輪４の表面に焼入れ硬化処理を施したこととの関
連で硬化されている。すなわち、内輪４に焼入れ硬化処
理を施す一方で、肩部７ａ１を未焼入れとすると、内輪
４と肩部７ａ１の硬度差が大きくなり、フレッティング
摩耗の発生やシール性の低下が問題となるので、これを
回避するために硬化されている。

【００３３】これに対し、本発明では、上述のように肩
部７２ｄと当接する加締め部３７が未焼入れであるた
め、従来と同様に肩部７２ｄに表面硬化層を形成する
と、両者の硬度差が大きくなり、上述の不都合が生じ
る。従って、本発明では、図３に示すように、肩部７２
ｄ表面の熱処理を廃止し、この部分を未焼入れにして加
締め部３７と同程度の硬度を確保している。すなわち、
図３に示すように、外側継手部材７２の表面硬化層Ｓ
は、トルク伝達部７２ｅからヌスミ部７２ｆに至るまで
の領域に止め、肩部７２ｄ端面の少なくとも加締め部３
７との当接部分には熱影響を及ばさず、硬化層Ｓを省略
している。この外側継手部材７２の表面硬化層Ｓは、ハ
ブ輪３０の焼入れ硬化層と同様に、高周波焼入れによっ
て行うのが望ましい。

【００３４】このように肩部７２ｄや加締め部３７を未
焼入れとする場合、加締め部３７や肩部７２ａの剛性不
足が懸念されるが、本発明品では上述のように加締めに
よって軸受内部に予圧を付与しているため、これらの当
接部分に作用する面圧が図５に示す従来品に比べて著し
く小さく、従って、そのような剛性不足が問題となるこ
とはない。

【００３５】図４に駆動車輪用軸受装置の他の実施形態
を示す。この軸受装置は、第一内側部材としてのハブ輪
３０の外周に第二内側部材としての二つの内輪４２，４
３を固定し、両内輪４２，４３の外周に複列のインナレ
ース２１，２２をそれぞれ形成したものである。両内輪
４２，４３は、ハブ輪３０の外周に形成した小径円筒部
３２の外周に突合せ状態で圧入されており、このうちイ
ンボード側の内輪４３は、車輪取り付けフランジ３１の
肩面３８と当接している。ハブ輪３０のインボード側端
部を外径側に塑性変形させて加締め部３７を形成するこ
とにより、内輪４２，４３とハブ輪３０の一体化および
予圧付与が行われる。図４に示す状態から、ハブ輪３０
の内周に図示しない外側継手部材を嵌合し、ナットを締
め付けることにより、駆動車輪用軸受装置の組み立てが
完了する（図１に示す軸受装置と機能・作用が共通する
部材には同一参照番号を付して重複説明を省略する）。

【００３６】この軸受装置においても、図１〜図３に基
づいて説明した本発明構造を適用することにより、上記
と同様の効果が得られる。

【００３７】

【発明の効果】このように本発明によれば、加締め部の
うち、外側継手部材との当接部分を平坦面とし、この平
坦面の軸方向位置のばらつきを規格値以内に規制してい
るので、継手中心Ｏとキングピンセンタの間のオフセッ
ト量を最小限に抑え、あるいは両者を完全に一致させる
ことができる。従って、車両の走行安定性を高めると共
に、上記当接部分でのシール性の低下を回避することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる駆動車輪用軸受装置の断面図で
ある。

【図２】図１中の要部を拡大して示す断面図である。

【図３】図１中の要部を拡大して示す断面図である。

【図４】駆動車輪用軸受装置の他の実施形態を示す断面
図である。

【図５】従来の駆動車輪用軸受装置の断面図である。

【図６】加締めにより内輪の位置決めと予圧付与を行う
駆動車輪用軸受装置の拡大断面図である。

【図７】図５中の要部を拡大して示す断面図である。

【符号の説明】

１０外方部材１１アウタレース２０内方部材２１インナレース（インボード側）２２インナレース（アウトボード側）３０第一内側部材（ハブ輪）３７加締め部３８平坦面４０第二内側部材（内輪）５０転動体７０等速自在継手７２外側継手部材７２ｄ肩部７２ｅトルク伝達部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内周に複列のアウタレースを有する外方
部材と、外方部材のアウタレースに対向する複列のイン
ナレース、第一内側部材、および複列のインナレースの
うちの少なくとも一方を形成した第二内側部材を備え、
第一内側部材を外径側に塑性変形させてできた半径方向
の加締め部で第一内側部材と第二内側部材とを非分離に
結合した内方部材と、外方部材と内方部材の間に介在す
る複列の転動体とを備え、等速自在継手の外側継手部材
を第一内側部材の内周にトルク伝達可能に嵌合し、加締
め部を外側継手部材と軸方向で当接させる駆動車輪用軸
受装置において、加締め部のうち、外側継手部材との当接部分を平坦面と
し、この平坦面の軸方向位置のばらつきを規格値以内に
規制したことを特徴とする駆動車輪用軸受装置。
【請求項２】平坦面を機械加工で形成した請求項１記
載の駆動車輪用軸受装置。
【請求項３】上記規格値が±０．２ｍｍである請求項
１または２記載の駆動車輪用軸受装置。
【請求項４】軸心に対する平坦面の直角度のバラツキ
を規格値以内に規制した請求項１〜３何れか記載の駆動
車輪用軸受装置。
【請求項５】上記規格値が０．１５ｍｍである請求項
４記載の駆動車輪用軸受装置。
【請求項６】加締め部の平坦面と、これに当接する外
側継手部材の表面部分の硬度をほぼ同一にした請求項１
〜５何れか記載の駆動車輪用軸受装置。
【請求項７】外側継手部材に、第一内側部材との間で
トルク伝達を行うトルク伝達部を設け、外側継手部材の
うち、少なくともトルク伝達部を含み、かつ平坦面との
当接部を除く領域に熱処理による表面硬化層を形成した
請求項１〜６何れか記載の駆動車輪用軸受装置。