JP2003202033A

JP2003202033A - 駆動車輪用軸受装置

Info

Publication number: JP2003202033A
Application number: JP2002000546A
Authority: JP
Inventors: Hitohiro Ozawa; 仁博小澤
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2002-01-07
Filing date: 2002-01-07
Publication date: 2003-07-18
Anticipated expiration: 2022-01-07
Also published as: JP4071965B2

Abstract

(57)【要約】【課題】塑性結合により、装置の軽量・コンパクト化を
図ると共に、耐久性を向上させた駆動車輪用軸受装置を
提供する。【解決手段】ハブ輪１と等速自在継手３と複列の転がり
軸受２とをユニット化し、この複列の転がり軸受２にお
ける内側転走面のうち一方１ａをハブ輪１の外周面に、
他方１４ａを外側継手部材１４の外周面にそれぞれ形成
し、ハブ輪１の端面１９を外側継手部材１４の肩部１６
に衝合させて両部材１、１４を嵌合し、この嵌合部で、
ハブ輪１の内周面に硬化させた凹凸部５を形成し、この
凹凸部５に外側継手部材１４の嵌合部１７ｂを拡径させ
て食い込ませることにより、両部材１、１４を一体に塑
性結合した駆動車輪用軸受装置において、外側継手部材
１４の嵌合部１７ｂを残し、少なくとも内側転走面１４
ａおよび軸部１７に至る表面に硬化層を形成した。

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
輪を支持する駆動車輪用軸受装置に関するもので、特
に、ハブ輪と等速自在継手と複列の転がり軸受とをユニ
ット化した駆動車輪用軸受装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＦＲ車の後輪、ＦＦ車の前輪、あるいは
４ＷＤ車の全輪といった自動車の駆動輪は、駆動車輪用
軸受装置により懸架装置に支持する。近年、駆動車輪用
軸受装置は軽量・コンパクト化を狙って、ハブ輪と等速
自在継手と軸受部とをユニット化する傾向にある。

【０００３】図４は従来の駆動車輪用軸受装置を示す縦
断面図で、ハブ輪５０と、軸受部６０と、等速自在継手
７０とをユニット化して構成している。ハブ輪５０は車
輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ５
１を一体に有し、この車輪取付フランジ５１の円周等配
位置には車輪を固定するためのハブボルト５２を植設し
ている。

【０００４】軸受部６０は外方部材６１と内方部材６２
と複列の転動体６３、６３とからなり、外方部材６１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６４を一体に有し、内周には複列の転走面６１
ａ、６１ａを形成している。一方、内方部材６２は、前
記した外方部材６１の転走面６１ａ、６１ａに対向する
複列の転走面５０ａ、７１ａを形成している。この一方
の転走面５０ａはハブ輪５０の外周に一体形成し、他方
の転走面７１ａは等速自在継手７０の外側継手部材７１
の外周に一体形成している。複列の転動体６３、６３を
これら転走面６１ａ、５０ａと６１ａ、７１ａ間にそれ
ぞれ収容し、保持器６５、６５で転動自在に保持してい
る。この場合、内方部材６２はハブ輪５０と外側継手部
材７１を指す。軸受部６０の端部にはシール６６、６７
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。

【０００５】等速自在継手７０は外側継手部材７１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
からなる。外側継手部材７１はカップ状のマウス部７２
と、このマウス部７２から軸方向に延びる軸部７３を有
し、マウス部７２の内周には軸方向に延びる曲線状のト
ラック溝７２ａを形成している。

【０００６】中空に形成した外側継手部材７１の軸部７
３をハブ輪５０に内嵌すると共に、ハブ輪５０の内周面
に硬化させた凹凸部５３と、端部に円筒状の小径段部５
４を形成し、軸部７３を拡径してこの凹凸部５３に食い
込ませ、その嵌合部を加締めてハブ輪５０と外側継手部
材７１とを塑性結合させている（特開２００１−１８６
０５号）。

【０００７】前述の従来の駆動車輪用軸受装置では、セ
レーション等のトルク伝達手段に比べ嵌合部の緩みを防
止でき、かつ嵌合部の摩耗を抑制することができるた
め、装置の耐久性と操縦安定性を向上させることができ
る。また、この結合部はトルク伝達手段と、ハブ輪と外
側継手部材の結合手段とを併せ持つため、締結ナット等
の固定手段が不要となり装置の一層の軽量・コンパクト
化が達成できる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、駆動車
輪用軸受装置において、車両旋回時に過大な曲げモーメ
ント荷重が生じた時、ハブ輪と外側継手部材との突き合
せ部が節となって繰り返し曲げ荷重を受けることにな
る。この時、薄肉のハブ輪の小径段部に過大な応力が発
生し、強度、耐久性が低下する恐れがあった。

【０００９】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、塑性結合により、装置の軽量・コンパクト化
を図ると共に、装置の強度、耐久性を向上させた駆動車
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、ハブ輪と等速自在
継手と複列の転がり軸受とをユニット化し、この複列の
転がり軸受における内側転走面のうち一方の内側転走面
と、この内側転走面から軸方向に延びる円筒状の小径段
部を前記ハブ輪に形成し、このハブ輪と前記等速自在継
手の外側継手部材とを嵌合させ、この嵌合部で、前記ハ
ブ輪の内周面に硬化させた凹凸部を形成し、この凹凸部
に前記外側継手部材の嵌合部を拡径させて食い込ませる
ことにより、前記ハブ輪と前記外側継手部材とを一体に
塑性結合した駆動車輪用軸受装置において、前記凹凸部
を、互いに平行な複数列の交叉させた溝で形成すると共
に、少なくともこの溝の一方をブローチ加工によって形
成し、かつこの溝径を前記小径段部の内径よりも小径と
した構成を採用した。

【００１１】このように、交叉溝のうち、ブローチ加工
によって形成する溝の溝径を、ハブ輪の小径段部の内径
よりも小径としたため、ブローチの歯がこの小径段部の
内径を通過する際に生じる擦過傷を確実に防止すること
ができ、最弱部とされるハブ輪の小径段部の強度、耐久
性が低下する恐れがない。

【００１２】好ましくは、請求項２に記載の発明のよう
に、前記凹凸部を、独立した環状溝と、この環状溝と直
交する軸方向溝とで形成すれば、この平行な複数列の軸
方向溝によって外側継手部材からハブ輪に効率良くトル
クを伝達することができ、また、平行な複数列の環状溝
によって両部材をガタなく軸方向に固着することができ
る。

【００１３】また、請求項３に記載の発明のように、前
記凹凸部を、螺旋状溝と、この螺旋状溝と交叉する軸方
向溝とで形成しても良い。螺旋状溝ならば、前記環状溝
と変わらぬ機能を有し、旋削等で容易に形成することが
できる。

【００１４】また、請求項４に記載の発明のように、前
記凹凸部を、傾斜した第一の螺旋状溝と、この第一の螺
旋状溝と軸対称に第二の螺旋状溝で形成しても良い。こ
うした傾斜した螺旋状溝ならば、一方を旋削等で、他方
をヘリカルブローチ加工で形成することもできるし、両
方をヘリカルブローチ加工でアヤメローレット状に形成
することもできるため量産性が良い。

【００１５】また、請求項５に記載の発明は、前記複列
の転がり軸受における内側転走面のうち一方を前記ハブ
輪に、他方を前記外側継手部材にそれぞれ形成した、所
謂第４世代構造を採用することにより、軸受部とハブ輪
との嵌合等の嵌合部や部品点数を最小限にでき、嵌合部
のミスアライメント等がハブ輪の車輪取付フランジに累
積加算して、フランジ側面の面振れに悪影響を及ぼすの
を抑制することができるので、装置の一層の軽量・コン
パクト化を達成でき、かつ耐久性と操縦安定性を向上さ
せることができる。

【００１６】好ましくは、請求項６に記載の発明のよう
に、前記内側転走面から小径段部の端面、および端部内
径に至る表面に硬化層を形成すれば、この小径段部と円
筒面で嵌合する外側継手部材の軸部との摩耗が抑制され
る。

【００１７】また、請求項７に記載の発明は、前記ハブ
輪の小径段部と前記外側継手部材の軸部との径方向すき
まを０．５ｍｍ以下に設定した。このインロウ嵌合部の
径方向すきまは、小さい程ハブ輪の変形を抑制すること
ができるため有利であるが、ここでは嵌合のし易さを考
慮し、０．５０〜−０．１０ｍｍ、好ましくは０．３５
〜−０．０５ｍｍに設定している。これにより、繰り返
し曲げ荷重に対し、小径段部の変形を抑制し、その荷重
を円筒面で確実に受けることができるので、装置の耐久
性を格段に向上させることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】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、本発明に係る駆動
車輪用軸受の実施形態を示す縦断面図である。

【００１９】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。

【００２０】ハブ輪１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
一体に有している。ハブ輪１の内周面には凹凸部５を形
成し、熱処理によって表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範
囲に硬化層１０を形成する（図中散点模様にて示す）。
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。

【００２１】なお、凹凸部５は、図２および図３に示す
ような複数列の溝を直交させた形状を例示することがで
きる。図２は、アヤメローレット状の凹凸部５を、ブロ
ーチ加工を含む工程で形成するもので、先ず（ａ）に示
すように、ハブ輪１の内周に旋削等の切削加工によって
平行な複数列の環状溝５ａを形成し、次いで、同図
（ｂ）に示すように、ブローチ加工によって環状溝５ａ
と直交する平行な複数列の軸方向溝５ｂを形成する。環
状溝５ａと軸方向溝５ｂの形成順序は特に問わず、前記
とは逆に軸方向溝５ｂを先に形成しても良い。

【００２２】ここで、ハブ輪１の端部に形成した小径段
部１ｂの内径をＤ１、環状溝５ａの内接円径をＤ２、溝
底径をＤ４とし、一方、軸方向溝５ｂの溝底径をＤ３と
した時、Ｄ１＞Ｄ３となるように設定することにより、
内径Ｄ１部にブローチ加工の際、ブローチの歯が通過す
ることによる発生する擦過傷を防止することができる。
なお、本実施形態ではＤ１とＤ２との寸法関係はＤ１＞
Ｄ２とし、Ｄ４とＤ１との寸法関係はＤ４＝Ｄ１に設定
している。しかし、Ｄ４とＤ１のどちらが大径になって
も良い。繰り返し曲げ応力に対して最弱部とされるハブ
輪１の小径段部１ｂは、こうした擦過傷だけでなく、後
述する外側継手部材１４の軸部１７とのインロウすきま
との関係が、微妙に強度、耐久性に影響することが本出
願人の実施した耐久試験等で判ってきた。

【００２３】本実施例では、ハブ輪１の小径段部１ｂと
外側継手部材１４の軸部１７との径方向すきまを従来に
比べ抑制し、０．５ｍｍ以下に設定した。このインロウ
嵌合部の径方向すきまは、小さい程ハブ輪１の変形を抑
制することができるため有利であるが、ここでは嵌合の
し易さを考慮し、０．５０〜−０．１０ｍｍ、好ましく
は０．３５〜−０．０５ｍｍに設定している。これによ
り、繰り返し曲げ荷重に対し、小径段部の変形を抑制
し、その荷重を円筒面で確実に受けることができるの
で、装置の耐久性を格段に向上させることができる。

【００２４】ここでは、凹凸部５は、環状溝５ａと、こ
れに直交する軸方向溝５ｂとでアヤメローレット状の凹
凸部５を例示したが、環状溝５ａに変えて一本の螺旋溝
であっても環状溝５ａと変わらぬ機能を有し、旋削等で
容易に形成することができる。

【００２５】この他、図３に示すように、複数回のヘリ
カルブローチ加工によって第一の螺旋溝６ａを形成し、
次いでこれとは軸対称に二回目のヘリカルブローチ加工
を行なって第二の螺旋溝６ｂを形成することによってア
ヤメローレット状の凹凸部６を形成することもできる。
ここで、第一の螺旋溝６ａを旋削等の切削加工によって
形成しても良い。また、凹凸部５、６の凸部は良好な食
い込み性を確保するために、三角形状等の尖塔形状に形
成する。

【００２６】複列の転がり軸受２は、外方部材７と内方
部材８と複列の転動体９、９とを備え、外方部材７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７ａを一体に有し、内周には複列の外側転走面７
ｂ、７ｂを形成している。一方、内方部材８は、ハブ輪
１と後述する外側継手部材１４を指し、外方部材７の外
側転走面７ｂ、７ｂに対向するアウトボード側の内側転
走面１ａをハブ輪１の外周に、またインボード側の内側
転走面１４ａを外側継手部材１４の外周にそれぞれ形成
している。複列の転動体９、９をこれら転走面７ｂ、１
ａと７ｂ、１４ａ間にそれぞれ収容し、保持器１１、１
１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。

【００２７】ハブ輪１の外周において、シール１２のシ
ールリップが摺接するシールランド部、内側転走面１
ａ、および外側継手部材１４の肩部１６と当接しインロ
ウ部となる小径段部１ｂの表面に高周波焼入れによって
硬化層１０’を形成している（図中散点模様にて示
す）。ここで複列の転がり軸受２は転動体９、９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。

【００２８】等速自在継手３は外側継手部材１４と継手
内輪Ｎ、ケージＣ、およびトルク伝達ボールＢ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、マウス部１
５の内周には軸方向に延びる曲線状のトラック溝１５ａ
を形成している。

【００２９】外側継手部材１４を中空に形成し、この肩
部１６の外周には前記した内側転走面１４ａを形成して
いる。また、外側継手部材１４の軸部１７は小径段部１
７ａと嵌合部１７ｂを有している。小径段部１７ａに圧
入したハブ輪１の小径段部１ｂを、外側継手部材１４の
肩部１６に突合せ、嵌合部１７ｂをハブ輪１に内嵌す
る。その後この嵌合部１７ｂの内径にマンドレルを挿入
・抜脱させる等、適宜な手段で嵌合部１７ｂを拡径して
ハブ輪１の凹凸部５に食い込ませ、ハブ輪１と外側継手
部材１４とを塑性結合させる。これにより、この結合部
はトルク伝達手段と、ハブ輪１と外側継手部材１４の結
合手段とを併せ持つため、従来のセレーション等のトル
ク伝達手段をハブ輪１や外側継手部材１４に形成する必
要はなく、また、締結ナット等の固定手段も不要となる
ため、装置の一層の軽量・コンパクト化を実現すること
ができる。

【００３０】外側継手部材１４において、マウス部１５
の内周に形成したトラック溝１５ａとシール１３が摺接
するシールランド部から転走面１４ａ、および小径段部
１７ａに亙って表面に硬化層１０”を施す。硬化処理と
して高周波誘導加熱による焼入れが好適である。また、
拡径する嵌合部１７ｂは、鍛造後の素材表面硬さ２４Ｈ
ＲＣ以下の未焼入れ部とし、前記したハブ輪１の凹凸部
５の表面硬さ５４〜６４ＨＲＣとの硬度差を３０ＨＲＣ
以上に設定するのが好ましい。これにより、嵌合部１７
ｂが凹凸部５に容易に、かつ深く食い込み、凹凸部５の
先端が潰れることなく強固に両者を塑性結合することが
できる。

【００３１】中空の外側継手部材１４の内径には鋼鈑を
プレス加工によって成形したエンドキャップＥを装着し
て、マウス部１５に封入された潤滑グリースの外部への
漏洩と外部からのダスト侵入を防止している。

【００３２】以上、本発明の実施の形態、すなわち、複
列の転がり軸受における内側転走面のうち一方をハブ輪
に、他方を外側継手部材にそれぞれ形成した、所謂第４
世代構造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。例えば、複列の転がり
軸受の内側転走面うち一方の転走面をハブ輪に、他方の
転走面を別体の内輪に形成し、この内輪をハブ輪の小径
段部に圧入した、所謂第３世代構造であっても良い。

【００３３】

【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、ハブ輪と複列の転がり軸受と等速自
在継手をユニット化した駆動車輪用軸受装置において、
ハブ輪の内周に形成する凹凸部を、互いに平行な複数列
の交叉させた溝で構成すると共に、少なくともこの溝の
一方をブローチ加工によって形成し、かつこの溝径を小
径段部の内径よりも小径としたので、ブローチの歯がこ
の小径段部の内径を通過する際に生じる擦過傷を確実に
防止することができ、最弱部とされるハブ輪の小径段部
の強度、耐久性が低下する恐れがない。

【００３４】また、ハブ輪の小径段部と外側継手部材の
軸部とをインロウ部とし、その径方向すきまを、シメシ
ロを含む０．５ｍｍ以下に抑制したことにより、繰り返
し曲げ荷重に対し、小径段部の変形を抑制し、その荷重
を円筒面で確実に受けることができるので、装置の耐久
性を格段に向上させることができる。

【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実施形態を
示す縦断面図である。

【図２】（ａ）は本発明に係るハブ輪の凹凸部形状を示
す縦断面図である。（ｂ）は同上、軸方向溝を示す要部
側面図である。

【図３】本発明に係るハブ輪の凹凸部の形成工程を示す
縦断面図である。

【図４】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・・・・・・・・・・・・ハブ輪１ａ、１４ａ・・・・・・・内側転走面１ｂ、１７ａ・・・・・・・小径段部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、６・・・・・・・・・・凹凸部５ａ・・・・・・・・・・・環状溝５ｂ・・・・・・・・・・・軸方向溝６ａ・・・・・・・・・・・第一の螺旋溝６ｂ・・・・・・・・・・・第二の螺旋溝７・・・・・・・・・・・・外方部材７ａ・・・・・・・・・・・車体取付フランジ７ｂ・・・・・・・・・・・外側転走面８・・・・・・・・・・・・内方部材９・・・・・・・・・・・・転動体１０、１０’、１０”・・・・硬化層１１・・・・・・・・・・・保持器１２、１３・・・・・・・・シール１４・・・・・・・・・・・外側継手部材１５・・・・・・・・・・・マウス部１５ａ・・・・・・・・・・トラック溝１６・・・・・・・・・・・肩部１７・・・・・・・・・・・軸部１７ｂ・・・・・・・・・・嵌合部５０・・・・・・・・・・・ハブ輪５０ａ、６１ａ、７１ａ・・転走面５１・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ５２・・・・・・・・・・・ハブボルト５３・・・・・・・・・・・凹凸部５４・・・・・・・・・・・小径段部６０・・・・・・・・・・・軸受部６１・・・・・・・・・・・外方部材６２・・・・・・・・・・・内方部材６３・・・・・・・・・・・転動体６４・・・・・・・・・・・車体取付フランジ６５・・・・・・・・・・・保持器６６、６７・・・・・・・・シール７０・・・・・・・・・・・等速自在継手７１・・・・・・・・・・・外側継手部材７２・・・・・・・・・・・マウス部７２ａ・・・・・・・・・・トラック溝７３・・・・・・・・・・・軸部Ｂ・・・・・・・・・・・・トルク伝達ボールＣ・・・・・・・・・・・・ケージＤ１・・・・・・・・・・・小径段部の内径Ｄ２・・・・・・・・・・・環状溝の内接円径Ｄ３・・・・・・・・・・・軸方向溝の溝底径Ｄ４・・・・・・・・・・・環状溝の溝底径Ｅ・・・・・・・・・・・・エンドキャップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ１６Ｃ 35/063 Ｆ１６Ｃ 35/063

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハブ輪と等速自在継手と複列の転がり軸受
とをユニット化し、この複列の転がり軸受における内側
転走面のうち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を前記ハブ輪に形成
し、このハブ輪と前記等速自在継手の外側継手部材とを
嵌合させ、この嵌合部で、前記ハブ輪の内周面に硬化さ
せた凹凸部を形成し、この凹凸部に前記外側継手部材の
嵌合部を拡径させて食い込ませることにより、前記ハブ
輪と前記外側継手部材とを一体に塑性結合した駆動車輪
用軸受装置において、前記凹凸部を、互いに平行な複数列の交叉させた溝で形
成すると共に、少なくともこの溝の一方をブローチ加工
によって形成し、かつこの溝径を前記小径段部の内径よ
りも小径としたことを特徴とする駆動車輪用軸受装置。
【請求項２】前記凹凸部を、独立した環状溝と、この環
状溝と直交する軸方向溝とで形成した請求項１に記載の
駆動車輪用軸受装置。
【請求項３】前記凹凸部を、螺旋状溝と、この螺旋状溝
と交叉する軸方向溝とで形成した請求項１に記載の駆動
車輪用軸受装置。
【請求項４】前記凹凸部を、傾斜した第一の螺旋状溝
と、この第一の螺旋状溝と軸対称に第二の螺旋状溝で形
成した請求項１に記載の駆動車輪用軸受装置。
【請求項５】前記複列の転がり軸受における内側転走面
のうち他方の内側転走面を前記外側継手部材に形成した
請求項１乃至４いずれかに記載の駆動車輪用軸受装置。
【請求項６】前記内側転走面から小径段部の端面、およ
び端部内径に至る表面に硬化層を形成した請求項１乃至
５いずれかに記載の駆動車輪用軸受装置。
【請求項７】前記ハブ輪の小径段部と前記外側継手部材
の軸部との径方向すきまを０．５ｍｍ以下に設定した請
求項１乃至６いずれかに記載の駆動車輪用軸受装置。