JPH11240306A

JPH11240306A - 車輪用軸受ユニット

Info

Publication number: JPH11240306A
Application number: JP23757598A
Authority: JP
Inventors: Koji Sahashi; 弘二佐橋; Tomohide Mizoguchi; 知秀溝口; Hideji Tajima; 英児田島; Keisuke Sone; 啓助曽根
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1997-12-25
Filing date: 1998-08-24
Publication date: 1999-09-07
Anticipated expiration: 2018-08-24
Also published as: JP3902337B2

Abstract

(57)【要約】【課題】等速自在継手の外方継手部材とアクスルハブ
と車軸軸受とをユニット化した車輪用軸受ユニットの剛
性を高めて耐久性を向上させるとともに小型化、コンパ
クト化を図る。【解決手段】アクスルハブ10と外方継手部材20との対
向面にフェーススプライン14, 26を形成し、アクスルハ
ブ10と外方継手部材20とをインロー（13, 28）により嵌
合した状態で分離可能に締結し、車軸軸受30の複列のイ
ンナレースのうちの一方33a をアクスルハブ10に形成す
るとともに他方33b を外方継手部材20に形成し、インナ
レース部の焼入れ硬化層19, 25とフェーススプライン部
の焼入れ硬化層15, 27を連続させる。外方継手部材20の
インナレース部の焼入れによる熱影響層を外方継手部材
20のボール溝22の焼入れによる熱影響層と連続させると
さらによい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動車の駆動車輪用
の軸受ユニットに関するもので、より詳しくは、アクス
ルハブと等速自在継手の外方継手部材と車軸軸受とをユ
ニット化した車輪用軸受ユニットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車のエンジンから駆動車輪に動力を
伝達する動力伝達系は、エンジンと車輪との相対的位置
関係の変化による角度変位と軸方向変位に対応する必要
があるため、例えば図９に示すように、エンジン側と駆
動車輪側との間にドライブシャフト（１）を介装し、ド
ライブシャフト（１）の一端を摺動型等速自在継手（Ｊ
１）を介してディファレンシャルに連結し、他端を固定
型等速自在継手（Ｊ２）を介して駆動車輪（２）に連結
している。摺動型等速自在継手（Ｊ１）のいわゆるプラ
ンジングによって軸方向の変位が吸収される。これに対
して固定型等速自在継手（Ｊ２）は角度変位のみが可能
である。

【０００３】固定型等速自在継手（Ｊ２）は、ドライブ
シャフト（１）の前記他端に取り付けられた内方継手部
材（４）と、アクスルハブ（７）に結合された外方継手
部材（３）と、内方継手部材（４）および外方継手部材
（３）のボール溝間に組み込まれた複数のトルク伝達ボ
ール（５）と、内方継手部材（４）の外球面と外方継手
部材（３）の内球面との間に介在してトルク伝達ボール
を保持する保持器（６）を主要な構成要素としている。
アクスルハブ（７）は車軸軸受（８）によって回転自在
に支持され、このアクスルハブ（７）に駆動車輪（２）
のホイールが固定される。

【０００４】アクスルハブ（７）と等速自在継手（Ｊ
２）の外方継手部材（３）と車軸軸受（８）がユニット
化されて車輪用軸受ユニット（Ｈ）を構成している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】車軸軸受（８）は複列
転がり軸受であって、ナックル（９）を介して車体に固
定し、複列のボール（８ａ，８ｂ）のうちの一方（８
ａ）が車両のアウタボード側に位置し他方（８ｂ）が車
両のインナボード側に位置する。インナボード側のボー
ル列は、ドライブシャフト（１）から回転トルクを受け
る等速自在継手（Ｊ２）の外方継手部材（３）からの熱
による影響があり、しかもインナボード側故に良好な放
熱状態が得にくいことから、非常に厳しい荷重条件が要
求されている。

【０００６】本発明の目的は、車輪用軸受ユニットの剛
性を高めて耐久性を向上させるとともに小型化、コンパ
クト化を図ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の車輪用軸受ユニ
ットは、アクスルハブと等速自在継手の外方継手部材と
車軸軸受とをユニット化し、車軸軸受の複列のインナレ
ースのうちの少なくとも一方を外方継手部材に形成した
ものにおいて、外方継手部材のインナレース部の焼入れ
による硬化層を外方継手部材のボール溝の焼入れによる
硬化層とをそれぞれの熱影響層によって連続させたこと
を特徴とするものである。これにより、トルクが負荷さ
れる外方継手部材にとっては、内外の焼入れ硬化層が熱
影響層によってつながるため、剛性が高まり、ねじり疲
労寿命が向上して耐久性の向上が望める。

【０００８】請求項２の発明は、さらに、アクスルハブ
と外方継手部材の対向面にフェーススプラインを形成
し、インナレース部の焼入れ硬化層とフェーススプライ
ン部の焼入れ硬化層を連続させたことを特徴とするもの
である。インナレース部の焼入れ硬化層とフェーススプ
ライン部の焼入れ硬化層をつなげるのは、外方継手部材
およびアクスルハブのいずれか一方についてだけでもよ
いが、もちろん両方についてそのようにすればそれぞれ
の剛性が高まるので一層有利である。外方継手部材とア
クスルハブとは、各々の端面に形成されたフェーススプ
ライン同士が噛み合うことによって回転方向にロックさ
れ、フェーススプライン部にて両者間のトルク伝達が行
なわれる。このようにフェーススプラインでトルク伝達
を行なうようにしているため、急発進等において大きな
トルクが作用した時、等速自在継手外輪とハブ間で回転
方向の相対変位が生じず、異音の発生の防止にも役立
つ。

【０００９】請求項３の発明は、さらに、アクスルハブ
と外方継手部材とをインローにより嵌合した状態で分離
可能に締結したことを特徴とするものである。外方継手
部材とアクスルハブはそれぞれの外周面に複列のインナ
レースを配分的に備えているため、両者の芯出しは車軸
軸受の性能および寿命に大きく影響するものであるとこ
ろ、外方継手部材とアクスルハブをインローにより嵌合
させることで、芯出しが容易に行われる。そのようなイ
ンロー部は、たとえば、外方継手部材の端部外周面に小
径段部を設け、一方、アクスルハブの端面に環状の凸縁
を設け、小径段部の外径と環状凸縁の内径とを適当なは
めあいに設定することによって構成される。もちろんこ
れとは逆の構成、すなわち、外方継手部材に環状凸縁を
設け、アクスルハブに小径段部を設けたものであっても
よい。さらに、複列のインナレースの一方が外方継手部
材に形成され他方がアクスルハブに形成されていること
から、環状凸縁の軸方向寸法によってインナレース間の
軸方向寸法が変わる。したがって、環状凸縁の軸方向寸
法を調整することで車軸軸受のすきま管理を行なうこと
ができる。

【００１０】また、外方継手部材とアクスルハブとを分
離可能に締結することにより、外方継手部材、アクスル
ハブ、車軸軸受といった構成要素が互いに独立して交換
可能となるため、ユニット全体を交換するのに比べて経
済的である。そのように分離可能に締結するための手段
としてはねじ締結を利用することができる。１本の軸方
向固定ボルトによって締結するほか複数本の固定ボルト
を円形に配置してもよい。さらに、請求項４の発明のよ
うに、外方継手部材とアクスルハブをはめあい及びスプ
ラインにより結合することも可能である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面に従って実施の形態を
説明する。

【００１２】まず、図１に示す車輪用軸受ユニットは、
アクスルハブ（10）と、等速自在継手の外方継手部材
（20）と、車軸軸受（30）を主要な構成要素としてい
る。なお、図１（Ａ）（Ｂ）は断面図であるが、理解を
容易にするため、断面を表すハッチングを省略し、焼入
れによる硬化層をハッチングで、その熱影響層をクロス
ハッチングで表してある。

【００１３】アクスルハブ（10）はフランジ（11）を備
え、このフランジ（11）の円周方向等間隔位置にホイー
ルを固定するためのハブボルト（12）を取り付けてあ
る。アクスルハブ（10）の外方継手部材側の端部には、
外周部分に環状凸縁（13）を形成し、端面にはフェース
スプライン（14）を形成してある。フェーススプライン
部には高周波焼入れ等によって硬化層（15）を形成させ
てある。アクスルハブ（10）は反外方継手部材側の端面
に開口する空洞部（16）を有し、アクスルハブ（10）の
中心部には軸方向に貫通した通り穴（17）を設けてあ
り、通り穴（17）の反外方継手部材側の端部は座ぐり
（18）を経て空洞部（16）に連なっている。アクスルハ
ブ（10）の外周面には複列のインナレースのうちの一方
（33ａ）が形成されている。このインナレース部には高
周波焼入れ等によって硬化層（19）を形成させてある。
図中の斜線領域は硬化層を表すが、図から明らかなよう
に、インナレース部の硬化層（19）はフェーススプライ
ン部の硬化層（15）とつながっている。

【００１４】外方継手部材（20）は概ね椀状を呈し、内
球面（21）の円周方向等間隔位置に軸方向に延びるボー
ル溝（22）を形成してある。ボール溝（22）はトルク伝
達ボールが転動するためのもので、高周波焼入れ等によ
り硬化層（23）を形成させてある。図中の狭幅斜線領域
はその焼入れ硬化層（23）を表している。外方継手部材
（20）の中心部には軸方向に貫通した通り穴（24）を設
けてある。外方継手部材（20）の外周面には車軸軸受
（30）の複列のインナレースのうちの一方（33ｂ）が形
成されている。このインナレース部も高周波焼入れ等に
より硬化層（25）が形成され、広幅斜線領域はその焼入
れ硬化層（25）を表している。クロスハッチング領域は
インナレース部の焼入れによる熱影響層とボール溝部の
焼入れによる熱影響層がつながった部分を表している。
また、外方継手部材（20）のアクスルハブ（10）側の端
面にはフェーススプライン（26）が形成されている。こ
のフェーススプライン部も高周波焼入れ等によって硬化
層（27）が形成されていて、図に示すように、インナレ
ース部の硬化層（25）とフェーススプライン部の硬化層
（27）がつながっている。外方継手部材（20）のアクス
ルハブ（10）側の端部には小径段部（28）が形成されて
いる。

【００１５】車軸軸受（30）は複列のアウタレース（32
ａ，32ｂ）を備えた軸受外輪（31）と、複列のインナレ
ース（33ａ，33ｂ）と、複列の転動体（34ａ，34ｂ）と
で構成される。既述のとおり、複列のインナレース（33
ａ，33ｂ）のうちの一方（33ａ）はアクスルハブ（10）
に形成し、他方（33ｂ）は外方継手部材（20）に形成し
てある。なお、軸受外輪（31）はフランジ（35）にて車
体に固定される。図示するようにアンギュラ玉軸受構造
であるため軸受負荷容量が大きい。

【００１６】アクスルハブ（10）と外方継手部材（20）
との連結構造は、アクスルハブ（10）の通り穴（17）お
よび外方継手部材（20）の通り穴（24）に外方継手部材
（20）側から固定ボルト（40Ａ）を挿入し、アクスルハ
ブ（10）側から突出した固定ボルト（40Ａ）のねじ部に
ナット（41）を締め付けることによって締結するように
している。

【００１７】アクスルハブ（10）と外方継手部材（20）
はフェーススプラインにより相対回転しないようになっ
ている。すなわち、アクスルハブ（10）の端面に形成し
たフェーススプライン（14）と外方継手部材（20）の端
面に形成したフェーススプライン（26）とが噛み合って
トルクを伝達するのである。

【００１８】また、アクスルハブ（10）と外方継手部材
（20）とはインローによって嵌合する。すなわち、アク
スルハブ（10）の環状凸縁（13）の内径と外方継手部材
（20）の小径段部（28）の外径を適当なはめあいに設定
して嵌合させる。これにより、複列のインナレース（33
ａ，33ｂ）の芯出しがなされる。この芯出しは、複列の
インナレース（33ａ，33ｂ）が別々の部材すなわちアク
スルハブ（10）と外方継手部材（20）とに形成されてい
ることから、車軸軸受（30）の良好な軸受性能を発揮さ
せる上で重要な意義を有する。

【００１９】図２に示す実施の形態は、複列のボール
（34ａ，34ｂ）のうち、外方継手部材（20）に形成した
インナレース（33ｂ）上を転動するボール（34ｂ）のピ
ッチ円直径を大きくするとともにボール径を小さくして
ボール数を増やしたものである。インナボード側のボー
ル列は、ドライブシャフトからのトルクを受ける外方継
手部材（20）上にあることから、アウタボード側に比べ
て荷重条件が厳しい。それゆえ、とりわけインナボード
側の負荷容量を高めることが耐久性を向上させる上で有
利である。

【００２０】図３に示す実施の形態は、外方継手部材
（20）の通り穴（24）に雌ねじを形成し、アクスルハブ
（10）の通り穴（17）側から挿入した固定ボルト（40
Ｂ）によってアクスルハブ（10）と外方継手部材（20）
とを締結したものである。

【００２１】図４に示す実施の形態は、先端部に雄ねじ
を切った軸部（40Ｃ）を外方継手部材（20）に設けてア
クスルハブ（10）の通り穴（17）に挿入し、突き出した
軸部（40Ｃ）の雄ねじにナット（41）を締め付けること
によってアクスルハブ（10）と外方継手部材（20）とを
締結したものである。ここでは、外方継手部材（20）の
軸部（40Ｃ）は椀状のマウス部と一体的に形成されてい
る。

【００２２】図５に示す実施の形態では、外方継手部材
（20）が椀状のマウス部と軸部（40Ｃ）とを備え、軸部
（40Ｃ）の先端部に雄ねじを切った点は図４の場合と同
様であるが、さらに、軸部（40Ｃ）にはめあい部（29
ａ）とスプライン部（29ｂ）を形成し、はめあい部（29
ａ）のマウス部側端部から半径方向に立ち上がった部分
をアクスルハブ（10）に対する突合せ部（29ｃ）として
いる。この図５は、理解を容易にする目的で、中心線を
境にして下半分に通常の断面を示し、上半分ではクロス
ハッチングにより熱硬化層および熱影響層を表したもの
である。なお、熱硬化層を目の詰まったクロスハッチン
グで表し、熱影響層を目の粗いクロスハッチングで表し
てある。図示のとおり、インナレース（33ｂ）から突合
せ部（29ｃ）にかけて、外方継手部材（20）の表面に焼
入れ硬化層（25）が形成され、かつ、その熱影響層が、
ボール溝（22）の焼入れ硬化層（23）の熱影響層と連続
している。

【００２３】アクスルハブ（10）の通り穴（17）には、
外方継手部材（20）のはめあい部（29ａ）およびスプラ
イン部（29ｂ）とそれぞれ対応する軸方向位置に、はめ
あい部（17ｂ）およびスプライン部（17ｃ）が形成され
ている。そして、アクスルハブ（10）の通り穴（17）か
ら突出した軸部（40Ｃ）の雄ねじ部にナット（41）を締
め付けることによって、アクスルハブ（10）と外方継手
部材（20）が分離可能に締結される。この場合、フェー
ススプライン（14, 26）に代えてはめあい部（17ｂ，29
ａ）およびスプライン部（17ｃ，29ｂ）によりトルクの
伝達が行なわれる。

【００２４】外方継手部材（20）のマウス部内に、内方
継手部材（50）、保持器（60）、トルク伝達ボール（7
0）を組み込んである。内方継手部材（50）はエンジン
からの動力を伝達するドライブシャフト（図示省略）と
スプライン結合するようになっており、外球面（51）の
円周方向等分位置に外方継手部材（20）のボール溝（2
2）と対応するボール溝（52）を備えている。外方継手
部材（20）のボール溝（22）と内方継手部材（50）のボ
ール溝（52）との間にトルク伝達ボール（70）が介在し
て両者間でトルクを伝達する。各トルク伝達ボール（7
0）は保持器（60）のポケット（63）内に組み込んであ
る。保持器（60）は内外球面（61，62）を有し、外方継
手部材（20）の内球面（21）と内方継手部材（50）の外
球面（51）との間に介在し、トルク伝達ボール（70）を
継手二等分面上に配向せしめることによって継手の等速
性を担保する役割を果たす。ここに述べた等速自在継手
の基本的構成および作用に関してはすべての実施の形態
に共通する。

【００２５】図６に示す実施の形態は、アクスルハブ
（10）と外方継手部材（20）に円形に配置した複数の貫
通孔（17ａ，24ａ）を設け、外方継手部材（20）側から
固定ボルト（40Ｄ）を挿入してアクスルハブ（10）から
突き出した固定ボルト（40Ｄ）のねじ部にナット（42）
を締め付けることにより、アクスルハブ（10）と外方継
手部材（20）とを締結したものである。固定ボルト（40
Ｄ）を通すための貫通孔（17ａ，24ａ）を円形に配置し
たことによって中心部を中空（17，24）にすることがで
きる。その結果、軽量化のみならず車軸軸受（30）の放
熱条件が改善される。この場合、中空にしたことに伴
い、外方継手部材（20）の内部に充填されるグリースの
漏洩を防ぐためのエンドプレート（43）を設ける。図示
したエンドプレート（43）は固定ボルト（40Ｄ）のワッ
シャを兼ねている。なお、図７（Ａ）はアクスルハブ
（10）および外方継手部材（20）の対向面に形成された
フェーススプラインの形状を示すが、図７（Ｂ）に示す
ように貫通孔（17ａ，24ａ）部分を避けた配置を採用す
ることもできる。

【００２６】図８に示す実施の形態は、円形に配置した
複数の固定ボルト（40Ｅ）でアクスルハブ（10）と外方
継手部材（20）とを締結した点で図６のものと類似して
いるが、ナットを使用せず、外方継手部材（20）の貫通
孔（24ｂ）に雌ねじを形成し、固定ボルト（40Ｅ）をア
クスルハブ（10）の貫通孔（17ａ）から挿入することに
よって締結するようにしたものである。この場合、固定
ボルト（40Ｅ）を通すための複数の貫通孔を備えた環状
のワッシャ（44）を使用している。また、ここでも中空
にしたことに伴ってエンドプレート（45）を装着してい
る。なお、アクスルハブ（10）の空洞部（16）にも外部
から水や異物が浸入するのを防止するためのエンドプレ
ート（46）を装着するのが好ましい。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、アクス
ルハブと等速自在継手の外方継手部材と車軸軸受とをユ
ニット化し、車軸軸受の複列のインナレースのうちの少
なくとも一方を外方継手部材に形成したものにおいて、
外方継手部材のインナレース部の焼入れによる硬化層を
外方継手部材のボール溝の焼入れによる硬化層とをそれ
ぞれの熱影響層によって連続させたものであるから、と
りわけトルクが負荷される外方継手部材にとっては、内
外の熱影響層がつながって剛性が高まり、疲労寿命が向
上して耐久性が向上する。一方、剛性が高くなるのと外
方継手部材を薄肉に形成でき、ユニットとしてコンパク
トにできる。請求項２の発明のように、アクスルハブ
と外方継手部材の対向面にフェーススプラインを形成
し、インナレース部の焼入れ硬化層とフェーススプライ
ン部の焼入れ硬化層をつなげることにより、等速自在継
手の外方継手部材およびアクスルハブの剛性がアップ
し、ユニット全体としての剛性もアップする。

【００２８】請求項３の発明のように、外方継手部材と
アクスルハブをインローにより嵌合させる構造を採用す
ることにより、芯出しが容易になるばかりでなく、車軸
軸受のすきま管理をも行なうことができる。

【００２９】また、アクスルハブと外方継手部材とをフ
ェーススプラインで嵌合させてボルトで締結する構造を
採用したことにより、ユニット全体として軸方向の小型
・コンパクト化が実現した。しかも、それに伴って軸受
センターと等速自在継手センターをより近付けることが
できるため操縦安定性が向上するといった効果も得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は車輪用軸受ユニットの縦断面図、
（Ｂ）はＢ−Ｂ断面図、（Ｃ）はフェーススプライン部
分の正面図である。

【図２】別の実施の形態を示す縦断面図である。

【図３】別の実施の形態を示す縦断面図である。

【図４】別の実施の形態を示す縦断面図である。

【図５】別の実施の形態を示す縦断面図である。

【図６】別の実施の形態を示す縦断面図である。

【図７】図５におけるフェーススプライン部の正面図で
ある。

【図８】別の実施の形態を示す縦断面図である。

【図９】従来の技術を示す縦断面図である。

【符号の説明】

10 アクスルハブ 13 環状凸縁 14 フェーススプライン 15 フェーススプライン部の硬化層 19 インナレース部の硬化層 20 外方継手部材 22 ボール溝 23 ボール溝部の硬化層 25 インナレース部の硬化層 26 フェーススプライン 27 フェーススプライン部の硬化層 28 小径段部 30 車軸軸受 31 軸受外輪 32ａ，32ｂアウタレース 33ａインナレース（アウタボード側） 33ｂインナレース（インナボード側） 34ａ，34ｂ転動体（ボール） 50 内方継手部材 60 保持器 70 トルク伝達ボール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アクスルハブと等速自在継手の外方継手
部材と車軸軸受とをユニット化し、車軸軸受の複列のイ
ンナレースのうちの少なくとも一方を外方継手部材に形
成したものにおいて、外方継手部材のインナレース部の
焼入れによる硬化層を外方継手部材のボール溝の焼入れ
による硬化層とをそれぞれの熱影響層によって連続させ
たことを特徴とする車輪用軸受ユニット。
【請求項２】アクスルハブと外方継手部材の対向面に
フェーススプラインを形成し、インナレース部の焼入れ
硬化層とフェーススプライン部の焼入れ硬化層をつなげ
たことを特徴とする請求項１の車輪用軸受ユニット。
【請求項３】アクスルハブと外方継手部材とをインロ
ーにより嵌合した状態で分離可能に締結したことを特徴
とする請求項１の車輪用軸受ユニット。
【請求項４】外方継手部材が椀状のマウス部と軸部と
を備え、前記軸部とアクスルハブをはめあい及びスプラ
インにより結合したことを特徴とする請求項１の車輪用
軸受ユニット。