JP5116131B2

JP5116131B2 - 駆動車輪用軸受装置

Info

Publication number: JP5116131B2
Application number: JP2005267470A
Authority: JP
Inventors: 孝幸乗松
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2005-09-14
Filing date: 2005-09-14
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2025-09-14
Also published as: JP2007076524A

Description

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、詳しくは、車輪用軸受と等速自在継手とを備え、独立懸架式サスペンションに装着された駆動輪（ＦＦ車の前輪、ＦＲ車あるいはＲＲ車の後輪、および４ＷＤ車の全輪）を懸架装置に対して回転自在に支持する駆動車輪用軸受装置に関するものである。

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、例えば、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が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され、他端が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駆動輪に連結されている。

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３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５０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を介して内挿される内方部材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の内周に雌セレーション６３が形成されると共に、外側継手部材６２の軸部６１の外周に雄セレーション６４が形成され、両セレーション６３、６４が噛合されている。そして、ハブ輪５１の加締部５１ｃに肩部６０が突き合わされるまで外側継手部材６２の軸部６１がハブ輪５１に内嵌されると共に、軸部６１の端部に形成された雄ねじ６５に固定ナット６６が所定の締め付けトルクで締結され、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。

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た場合、ハブ輪５１の雌セレーション６３と、ハブ輪５１に内嵌された軸部６１の雄セレーション６４との間に周方向のすきまがあれば、外側継手部材６２と内方部材５７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。

この対策手段として、従来の駆動車輪用軸受装置５０において、外側継手部材６２の肩部６０と当接する部分、すなわち、ハブ輪５１の加締部５１ｃが平坦面に形成されている。これにより、加締部５１ｃと肩部６０とが面接触し、固定ナット６６の緊締力に基いて加締部５１ｃに加えられる面圧を小さくすることができ、加締部５１ｃの塑性変形と固定ナット６６の弛みを防止すると共に、肩部６０と加締部５１ｃ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のを防止することができる。
特開平１１−５４０４号公報

この従来の駆動車輪用軸受装置は、ハブ輪５１の加締部５１ｃが平坦面に形成されているため、加締部５１ｃと肩部６０とが面接触し、固定ナット６６の緊締力に基いて加締部５１ｃに加えられる面圧を小さくでき、加締部５１ｃの塑性変形と固定ナット６６の弛みを防止すると共に、肩部６０と加締部５１ｃ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のを防止することができる特徴を備えている。しかしながら、加締部５１ｃが平坦面に形成されるだけでは、この加締部５１ｃと肩部６０とが面接触する保証は必ずしもない。すなわち、加締部５１ｃを平坦面に形成したとしても、肩部６０における当接面６０ａの精度如何によっては両者がエッジで接触し、反って接触面圧が大きくなる恐れがあった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、加締部と肩部との接触面圧を小さくし、スティックスリップ音の発生を防止すると共に、加締部のフレッティングを抑制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に記載の発明は、内周に複列の外側転走面が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、前記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する外側継手部材とを備え、この外側継手部材が、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ステム部とを一体に有し、このステム部が前記ハブ輪にセレーションを介してトルク伝達可能に内嵌されると共に、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前記内輪が軸方向に固定され、前記加締部が前記肩部と突き合わせ状態で、前記外側継手部材がねじ手段を介して前記ハブ輪に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、前記加締部が未焼入れ部とされ、その内端面が平坦面に形成され、前記肩部の端面と全面当りして面圧を小さくすると共に、前記肩部が高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理され、当接面が切削加工または研削加工によって形成され、この当接面の直角度が、前記ステム部に対して１００μｍ内に、平面度が５０μｍ内になるように規制されている。

このように、内周に複列の外側転走面が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圧入された少なくとも一つの内輪からなり、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、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する外側継手部材とを備え、この外側継手部材が、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ステム部とを一体に有し、このステム部が前記ハブ輪にセレーションを介してトルク伝達可能に内嵌されると共に、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内輪が軸方向に固定され、加締部が肩部と突き合わせ状態で、外側継手部材がねじ手段を介してハブ輪に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、加締部が未焼入れ部とされ、その内端面が平坦面に形成され、肩部の端面と全面当りして面圧を小さくすると共に、肩部が高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理され、当接面が切削加工または研削加工によって形成され、この当接面の直角度が、ステム部に対して１００μｍ内に、平面度が５０μｍ内になるように規制されているので、肩部と加締部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のを防止することができる。さらに、肩部に比べ低硬度の加締部のフレッティングを抑制して耐久性を向上させることができる。

また、請求項２に記載の発明のように、前記複列の内側転走面のうち、アウター側の内側転走面が前記ハブ輪に直接形成されていれば、ハブ輪の剛性を高めると共に、軽量・コンパクト化を図ることができる。

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、前記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する外側継手部材とを備え、この外側継手部材が、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ステム部とを一体に有し、このステム部が前記ハブ輪にセレーションを介してトルク伝達可能に内嵌されると共に、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前記内輪が軸方向に固定され、前記加締部が前記肩部と突き合わせ状態で、前記外側継手部材がねじ手段を介して前記ハブ輪に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、前記加締部が未焼入れ部とされ、その内端面が平坦面に形成され、前記肩部の端面と全面当りして面圧を小さくすると共に、前記肩部が高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理され、当接面が切削加工または研削加工によって形成され、この当接面の直角度が、前記ステム部に対して１００μｍ内に、平面度が５０μｍ内になるように規制されているので、肩部と加締部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のを防止することができる。さらに、肩部に比べ低硬度の加締部のフレッティングを抑制して耐久性を向上させることができる。

内周に複列の外側転走面が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、外周に前記複列の外側転走面に対向する一方の内側転走面と、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圧入され、外周に前記複列の外側転走面に対向する他方の内側転走面が形成された内輪からなる内方部材と、前記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する外側継手部材とを備え、この外側継手部材が、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ステム部とを一体に有し、このステム部が前記ハブ輪にセレーションを介してトルク伝達可能に内嵌されると共に、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前記内輪が軸方向に固定され、前記加締部が前記肩部と突き合わせ状態で、前記外側継手部材がねじ手段を介して前記ハブ輪に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、前記加締部が未焼入れ部とされ、その内端面が平坦面に形成され、前記肩部の端面と全面当りして面圧を小さくすると共に、前記肩部が高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理され、当接面が切削加工または研削加工によって形成され、この当接面の直角度が、前記ステム部に対して１００μｍ以下に、平面度が５０μｍ以下になるように規制されている。

以下、本発明の実施の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一実施形態を示す縦断面図、図２は、図１の外側継手部材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、内方部材１と外方部材１０、および両部材１、１０間に転動自在に収容された複列の転動体（ボール）８、８とを備えている。内方部材１は、ハブ輪２と、このハブ輪２に圧入された内輪３とからなる。

ハブ輪２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、外周に一方（アウター側）の内側転走面２ａと、この内側転走面２ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部２ｂが形成され、内周にトルク伝達用のセレーション（またはスプライン）５が形成されている。車輪取付フランジ４の円周等配位置には車輪を取り付けるハブボルト６が植設されている。

ハブ輪２はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中炭素鋼で形成され、内側転走面２ａをはじめ、シール１１が摺接するシールランド部、および小径段部２ｂに亙り高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層が形成されている。そして、ハブ輪２の小径段部２ｂに内輪３が所定のシメシロを介して圧入され、小径段部２ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部７によって、内輪３は軸方向に固定されている。なお、加締部７は鍛造後の素材硬さのままの未焼入れ部とされている。また、内輪３はＳＵＪ２等の高炭素クロム鋼で形成され、外周に他方（インナー側）の内側転走面３ａが形成されてズブ焼入れにより芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。

外方部材１０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１０ｂを一体に有し、内周には前記内方部材１の内側転走面２ａ、３ａに対向する複列の外側転走面１０ａ、１０ａが形成されている。外方部材１０はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中炭素鋼で形成され、複列の外側転走面１０ａ１０ａが高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。そして、それぞれの転走面１０ａ、２ａと１０ａ、３ａ間に複列の転動体８、８が保持器９、９を介して転動自在に収容されている。また、外方部材１０の端部にはシール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を防止すると共に、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。

なお、本実施形態では、転動体８にボールを使用した複列アンギュラ玉軸受を例示したが、これに限らず、例えば、転動体８に円すいころを用いた複列の円すいころ軸受であっても良い。また、ここでは、ハブ輪２の外周に一方の内側転走面２ａが直接形成された、所謂第３世代構造を例示したが、セルフリテイン構造なら良く、図示はしないが、ハブ輪の小径段部に一対の内輪が圧入された、所謂第１または第２世代構造であっても良い。

等速自在継手１３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を備えている。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ステム部２０を一体に有している。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、固定型の等速自在継手１３を構成している。外側継手部材１４はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中炭素鋼で形成され、トラック溝１８ａをはじめ、肩部１９からステム部２０の基部に亙る外周面が高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。

ステム部２０は、外周にハブ輪２のセレーション５に係合するセレーション（またはスプライン）２０ａと、このセレーション２０ａの端部に雄ねじ２０ｂが形成されている。組立は、加締部７に肩部１９が衝合するまで、内方部材１にこのステム部２０が嵌挿され、加締部７と肩部１９とが突き合わせ状態で、雄ねじ２０ｂに固定ナット２１が螺合され、内方部材１と外側継手部材１４が軸方向に分離可能に締結されている。

ここで、加締部７の内端面が平坦面に形成されている。この加締部７の内端面は、塑性加工時に、平坦な加締型によって形成することも可能であるが、ここでは、加締後に旋削加工によって形成され、所定の平面度、例えば、５０μｍ以下になるように規制されている。

一方、肩部１９の当接面１９ａは、前述した高周波焼入れによる硬化処理後、超硬チップによる旋削加工、または、研削加工によって、所定の精度に仕上げられている。図２に示すように、この当接面１９ａの平面度が５０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下に規制されると共に、ステム部２０に対する直角度が１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下に規制されている。これにより、加締部７の内端面と全面当りとなり、加締部７に加えられる面圧を小さくすることができ、肩部１９と加締部７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のを防止することができる。さらに、肩部１９に比べ低硬度の加締部７のフレッティングを抑制して耐久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、ハブ輪と内輪とが揺動加締により一体化されたセルフリテイン構造の複列の転がり軸受と、等速自在継手とを備え、複列の転がり軸受と等速自在継手の外側継手部材とが、突き合わせ状態で分離可能に結合された駆動車輪用軸受装置に適用できる。

本発明に係る駆動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の外側継手部材を示す説明図である。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・・・・・・・・・・・・・内方部材
２・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
２ａ、３ａ・・・・・・・・・内側転走面
２ｂ・・・・・・・・・・・・小径段部
３・・・・・・・・・・・・・内輪
４・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
５、２０ａ・・・・・・・・・セレーション
６・・・・・・・・・・・・・ハブボルト
７・・・・・・・・・・・・・加締部
８・・・・・・・・・・・・・転動体
９・・・・・・・・・・・・・保持器
１０・・・・・・・・・・・・外方部材
１０ａ・・・・・・・・・・・外側転走面
１０ｂ・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
１１、１２・・・・・・・・・シール
１３・・・・・・・・・・・・等速自在継手
１４・・・・・・・・・・・・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
１９ａ・・・・・・・・・・・当接面
２０・・・・・・・・・・・・ステム部
２０ａ・・・・・・・・・・・セレーション
２０ｂ・・・・・・・・・・・雄ねじ
２１・・・・・・・・・・・・固定ナット
５０・・・・・・・・・・・・駆動車輪用軸受装置
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
６０ａ・・・・・・・・・・・当接面
６１・・・・・・・・・・・・軸部
６２・・・・・・・・・・・・外側継手部材
６３・・・・・・・・・・・・雌セレーション
６４・・・・・・・・・・・・雄セレーション
６５・・・・・・・・・・・・雄ねじ
６６・・・・・・・・・・・・固定ナット

Claims

内周に複列の外側転走面（１０ａ）が形成された外方部材（１０）と、
一端部に車輪取付フランジ（４）を一体に有し、外周に軸方向に延びる円筒状の小径段部（２ｂ）が形成されたハブ輪（２）、およびこのハブ輪（２）の小径段部（２ｂ）に圧入された少なくとも一つの内輪（３）からなり、前記複列の外側転走面（１０ａ）に対向する複列の内側転走面（２ａ）（３ａ）が形成された内方部材（１）と、
前記両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体（８）と、
等速自在継手（１３）を構成する外側継手部材（１４）とを備え、この外側継手部材（１４）が、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ステム部（２０）とを一体に有し、このステム部（２０）が前記ハブ輪（２）にセレーション（２０ａ）を介してトルク伝達可能に内嵌されると共に、前記小径段部（２ｂ）の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部（７）により前記内輪（３）が軸方向に固定され、前記加締部（７）が前記肩部（１９）と突き合わせ状態で、前記外側継手部材（１４）がねじ手段を介して前記ハブ輪（２）に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、
前記加締部（７）が未焼入れ部とされ、その内端面が平坦面に形成され、前記肩部（１９）の端面と全面当りして面圧を小さくすると共に、前記肩部（１９）が高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理され、当接面が切削加工または研削加工によって形成され、この当接面の直角度が、前記ステム部（２０）に対して１００μｍ内に、平面度が５０μｍ内になるように規制されていることを特徴とする駆動車輪用軸受装置。
前記複列の内側転走面（２ａ）（３ａ）のうち、アウター側の内側転走面（２ａ）が前記ハブ輪（２）に直接形成されている請求項１に記載の駆動車輪用軸受装置。