JP5988713B2

JP5988713B2 - 車輪用軸受装置

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Publication number: JP5988713B2
Application number: JP2012130707A
Authority: JP
Inventors: 小森　和雄; 和雄小森
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2011-06-20
Filing date: 2012-06-08
Publication date: 2016-09-07
Anticipated expiration: 2032-06-08
Also published as: JP2013029196A

Description

本発明は、自動車等の車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置、特に、車輪を駆動・非駆動に切り替えるクラッチ機能を備えた車輪用軸受装置に関するものである。

４輪駆動の自動車には、前輪または後輪を、車輪用軸受装置に備えられたクラッチ機能で選択的に従動輪に切り替え可能としたものがある。このようなクラッチ機能付きの車輪用軸受装置５０は、図６に示すように、駆動系の車軸５１に同軸的に外装されたハブシャフト５２と、このハブシャフト５２の軸方向中央に外嵌された転がり軸受としての複列円錐ころ軸受５３と、この複列円錐ころ軸受５３に軸方向に並列して配置されたカプラーリング５４とを備えて構成されている。そして、車輪用軸受装置５０は、車軸５１とハブシャフト５２との間に配置された深溝玉軸受５５および針状ころ軸受５６によって、車軸５１に同軸的に軸支されている。なお、Ｇは、軸方向に摺動可能なギアリングである。

ハブシャフト５２は、車軸５１と同軸的に形成されたスリーブ部５７と、このスリーブ部５７の一端側（車輪側）に形成され径方向外方に向かって延設されたフランジ部５８と、スリーブ部５７の他端側（車体中央側）に形成され径方向外方に向かって折り曲げて形成された折曲部５９とを有している。さらに、折曲部５９近傍のスリーブ部５７の外周面には、複数のスプライン凹条（スプライン溝）６０ａと複数のスプライン凸条６０ｂとが交互に形成されたスプライン部６０が形成されている。このスプライン部６０は、カプラーリング５４の内周面に形成された内周側スプライン部６１と噛合するよう構成されている。また、フランジ部５８には貫通孔（締結孔）５８ａが形成されており、この貫通孔（締結孔）５８ａにボルトなどの締結部材ＢＯを通過させることにより、回転体としての車輪のホイール（図示せず）に締結することができる。

複列円錐ころ軸受５３は、内輪６２と、外輪６３と、内外輪６２、６３の間に介在され軸方向に二列に並んだ転動体としての円錐ころ６４、６５とを備えて構成されている。
詳細には、内輪６２は、第１の軌道部６６ａを有する第１の内輪部材６６と、第２の軌道部６７ａを有する第２の内輪部材６７とに分割されて構成されている。そして、第１の内輪部材６６と第２の内輪部材６７とは互いに接していると共に、第１の内輪部材６６側の端面６６ｂはハブシャフト５２のフランジ部５８の根元部分に当接し、また第２の内輪部材６７側の端面６７ｂはカプラーリング５４の端面と当接している。このため、ハブシャフト５２のフランジ部５８の根元部分とハブシャフト５２の折曲部５９との間で、カプラーリング５４と複列円錐ころ軸受５３を構成する内輪６２（第１の内輪部材６６および第２の内輪部材６７）とが固定され、これらがハブシャフト５２に対して回転しないように構成されることとなる。

一方、外輪６３は、第１の軌道部６３ａと第２の軌道部６３ｂとを有すると共に、径方向外方に向かって延設されたフランジ部６３ｃを有している。このフランジ部６３ｃは、車体のステアリングナックル（懸架装置）等に取り付けられて固定される。なお、６８はシール部材である。

カプラーリング５４は、全体が環状であって、複列円錐ころ軸受５３の他端側側面（第２の内輪部材６７側の端面６７ｂ）に当接するよう軸方向に並べて配置されており、カプラーリング５４の外周面には、複数のスプライン凹条（スプライン溝）６９ａと複数のスプライン凸条６９ｂとが交互に形成された外周側スプライン部６９が形成されている。この外周側スプライン部６９は、ギアリングＧのスプライン部Ｇ１と噛合するよう構成されている。

そして、図７も参照して、カプラーリング５４の内周側スプライン部６１のスプライン凸条６１ｂの軸方向他端側における内周縁部は、曲面状に面取り加工が施されて、他端側面取り部７０とされている。この他端側面取り部７０は、その全体がハブシャフト５２のスプライン部６０よりも軸方向外側に位置するように形成されている。具体的には、カプラーリング５４の軸方向他端側における側面７１から他端側面取り部７０の一端部（ハブシャフト５２のスプライン部６０側）７１ａまでの距離をＬ、カプラーリング５４の軸方向他端側における側面７１から、ハブシャフト５２のスプライン部６０のスプライン凹条（スプライン溝）６０ａの終点部６０ｃまでの距離をＸとすると、距離Ｌが距離Ｘよりも小さくなるように形成されている。これにより、ハブシャフト５２の軸方向他端部を折り曲げて押しつける際にその折曲部分の曲げ半径を大きくすることができ、そのため折曲部５９の根元部分に割れ（加締割れ）が生じてしまうのを有効に抑制することができる（例えば、特許文献１参照。）。

特許第４４６６３０２号公報

この従来の車輪用軸受装置５０では、ハブシャフト５２の軸方向他端部を折り曲げて押しつける際、その折曲部分の曲げ半径を大きくすることができ、そのため折曲部５９の根元部分に割れが生じてしまうのを有効に抑制することができるとある。然しながら、実際に加締加工を行う場合、この折曲部５９の根元部はカプラーリング５４の他端側面取り部７０の形状に沿った形状になり、図中破線にて示すように、折曲部５９の根元部が応力集中し易いＶ字状になる。その結果、折曲部５９の強度が変動するだけでなく加締強度が低下する恐れがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、加締加工時にハブ輪の加締部の根元部に加締割れや使用時にクラックが発生するのを効果的に抑制し、耐久性の向上を図った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記載の発明は、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための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所定のシメシロを介して固定された少なくとも一つの内輪からなり、外周に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、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体とを備え、前記ハブ輪の小径段部の端部に、内周スプライン部と外周スプライン部が形成されたカプラーリングが外嵌され、前記小径段部の端部に形成した加締部により前記内輪が前記カプラーリングを介して軸方向に固定された車輪用軸受装置において、前記カプラーリングの内周スプライン部は、複数のスプライン凹条と複数のスプライン凸条とが交互に形成され、前記ハブ輪の小径段部のインナー側の外周面に交互に形成された複数のスプライン凹条と複数のスプライン凸条とからなるハブスプライン部と噛み合うと共に、当該ハブスプライン部のスプライン凸条の端面が所定の曲率半径Ｒからなる単一の円弧で形成され、この曲率半径Ｒが、前記カプラーリングのインナー側の端面から前記スプライン凸条の端縁までの寸法Ａよりも大きく（Ｒ＞Ａ）、かつ、前記スプライン凸条の高さｈよりも大きく（Ｒ＞ｈ）なるように設定されている。

このように、ハブ輪の小径段部の端部に、内周スプライン部と外周スプライン部が形成されたカプラーリングが外嵌され、小径段部の端部に形成した加締部により内輪がカプラーリングを介して軸方向に固定された車輪用軸受装置において、カプラーリングの内周スプライン部は、複数のスプライン凹条と複数のスプライン凸条とが交互に形成され、ハブ輪の小径段部のインナー側の外周面に交互に形成された複数のスプライン凹条と複数のスプライン凸条とからなるハブスプライン部と噛み合うと共に、当該ハブスプライン部のスプライン凸条の端面が所定の曲率半径Ｒからなる単一の円弧で形成され、この曲率半径Ｒが、カプラーリングのインナー側の端面からスプライン凸条の端縁までの寸法Ａよりも大きく（Ｒ＞Ａ）、かつ、スプライン凸条の高さｈよりも大きく（Ｒ＞ｈ）なるように設定されているので、加締加工後の加締部の根元部が大きく丸みを有する形状になり、応力集中し易いＶ字状になるのを防止することができる。したがって、加締加工時にハブ輪の加締部の根元部に加締割れや使用時にクラックが発生するのを効果的に抑制し、耐久性の向上を図った車輪用軸受装置を提供することができる。

好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記ハブスプライン部のスプライン凹条の溝径をＤａ、前記カプラーリングにおける内周スプラインのスプライン凸条の内径をＤｂとした時、このスプライン凸条の内径Ｄｂが前記ハブスプライン部のスプライン凹条の溝径Ｄａよりも大径で、その径差ΔＤ＝（Ｄｂ−Ｄａ）が１．０ｍｍ以下になるように設定されていれば、加締強度の変動もなく、また、加締部の強度の低下を防止することができる。

また、請求項３に記載の発明のように、前記カプラーリングの内周スプライン部におけるスプライン凸条の両端部のうち少なくともインナー側の端部内径にテーパ面が形成され、このテーパ面の開始点が、前記ハブスプライン部のスプライン凸条の端縁と、前記スプライン凹条の底部との範囲内に配置されていれば、加締加工時に加締部がカプラーリングの内径に沿い易くなり、根元部が応力集中し易いＶ字状になるのを防止することができる。

また、請求項４に記載の発明のように、前記カプラーリングの両端部のうち少なくともインナー側の端部の内径にテーパ状の面取り部が形成され、この面取り部の径方向の寸法Ｈ１が、前記内周スプライン部のスプライン凸条の高さＨ０よりも大きく（Ｈ１≧Ｈ０）なるように設定されていれば、カプラーリングがハブスプライン部に噛合した状態で、スプライン凹条に加締部の根元部が入り込んでスプライン凸条が形成され難くなり、加締部に荷重が負荷された場合でも、このスプライン凸条に応力が集中して強度が低下するのを回避することができる。

また、請求項５に記載の発明のように、前記カプラーリングの内周スプライン部におけるスプライン凹条の両端部のうち少なくともインナー側の端部にテーパ状の面取り部が形成されていても良いし、また、請求項６に記載の発明のように、前記カプラーリングの内周スプライン部におけるスプライン凹条の両端部のうち少なくともインナー側の端部に所定の曲率半径からなる円弧状の面取り部が形成されていても良い。これにより、スプライン凸条の体積を大きくすることができ、この部分への応力集中を回避することができる。

また、請求項７に記載の発明のように、前記カプラーリングの内周スプライン部におけるスプライン凹条がインナー側の端部で止められて非溝部が形成されていれば、加締加工時に加締部の根元部にスプライン凸条が形成され難くなり、応力集中を回避することができる。

また、請求項８に記載の発明のように、前記カプラーリングがＣｒ０．９〜１．２ｗｔ％含有されたクロム鋼からなり、芯部まで硬化部を有していれば、カプラーリングの強度が高くなり、加締工程において、カプラーリングに過大な応力が発生して変形や微小クラックが生じるのを防止することができる。

また、請求項９に記載の発明のように、前記カプラーリングがＭｏ０．１５〜０．３ｗｔ％含有されたクロムモリブデン鋼で形成されていれば、脆さを抑制することができ、加締加工時の微小クラックの発生を確実に防止することができる。

また、請求項１０に記載の発明のように、前記内方部材に等速自在継手を構成する外側継手部材が結合され、この外側継手部材の外周面に、前記カプラーリングの外周スプライン部と同径かつ同形状の車軸側スプライン部が形成されると共に、これら外周スプライン部と車軸側スプライン部とが互いに同軸上に配置され、前記車軸側スプライン部に、軸方向に摺動可能な駆動切替用ギアリングの内周スプライン部が噛合されていても良い。

本発明に係る車輪用軸受装置は、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための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所定のシメシロを介して固定された少なくとも一つの内輪からなり、外周に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、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体とを備え、前記ハブ輪の小径段部の端部に、内周スプライン部と外周スプライン部が形成されたカプラーリングが外嵌され、前記小径段部の端部に形成した加締部により前記内輪が前記カプラーリングを介して軸方向に固定された車輪用軸受装置において、前記カプラーリングの内周スプライン部は、複数のスプライン凹条と複数のスプライン凸条とが交互に形成され、前記ハブ輪の小径段部のインナー側の外周面に交互に形成された複数のスプライン凹条と複数のスプライン凸条とからなるハブスプライン部と噛み合うと共に、当該ハブスプライン部のスプライン凸条の端面が所定の曲率半径Ｒからなる単一の円弧で形成され、この曲率半径Ｒが、前記カプラーリングのインナー側の端面から前記スプライン凸条の端縁までの寸法Ａよりも大きく（Ｒ＞Ａ）、かつ、前記スプライン凸条の高さｈよりも大きく（Ｒ＞ｈ）なるように設定されているので、加締加工後の加締部の根元部が大きく丸みを有する形状になり、応力集中し易いＶ字状になるのを防止することができる。したがって、加締加工時にハブ輪の加締部の根元部に加締割れや使用時にクラックが発生するのを効果的に抑制し、耐久性の向上を図った車輪用軸受装置を提供することができる。

本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態を示す縦断面図である。（ａ）は、図１の加締部を示す要部拡大図、（ｂ）は、同上、加締前を示す要部拡大図である。（ａ）は、図２のカプラーリングの変形例を示す断面図、（ｂ）は、他の変形例を示す断面図である。図３（ａ）のカプラーリングを使用した加締前を示す要部拡大図である。（ａ）〜（ｃ）は、図３（ａ）のカプラーリングの他の変形例を示す断面図である。従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。図６の要部拡大図である。

外周にナックルに取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周に外向きに開いたテーパ状の複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための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所定のシメシロを介して圧入され、外周に前記複列の外側転走面に対向するテーパ状の内側転走面が形成された一対の内輪からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の円錐ころとを備え、前記ハブ輪の小径段部の端部に、内周スプライン部と外周スプライン部が形成されたカプラーリングが外嵌され、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前記カプラーリングを介して軸方向に固定された車輪用軸受装置において、前記カプラーリングの内周スプライン部は、複数のスプライン凹条と複数のスプライン凸条とが交互に形成され、前記ハブ輪の小径段部のインナー側の外周面に交互に形成された複数のスプライン凹条と複数のスプライン凸条とからなるハブスプライン部と噛み合うと共に、当該ハブスプライン部のスプライン凸条の端面が所定の曲率半径Ｒからなる単一の円弧で形成され、この曲率半径Ｒが、前記カプラーリングのインナー側の端面から前記スプライン凸条の端縁までの寸法Ａよりも大きく（Ｒ＞Ａ）、前記スプライン凸条の高さｈよりも大きく（Ｒ＞ｈ）なるように設定され、かつ、前記ハブスプライン部のスプライン凹条の溝径をＤａ、前記カプラーリングにおける内周スプラインのスプライン凸条の内径をＤｂとした時、このスプライン凸条の内径Ｄｂが前記ハブスプライン部のスプライン凹条の溝径Ｄａよりも大径で、その径差ΔＤ＝（Ｄｂ−Ｄａ）が１．０ｍｍ以下になるように設定されている。

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、本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態を示す縦断面図、図２（ａ）は、図１の加締部を示す要部拡大図、（ｂ）は、同上、加締前を示す要部拡大図、図３（ａ）は、図２のカプラーリングの変形例を示す断面図、（ｂ）は、他の変形例を示す断面図、図４は、図３（ａ）のカプラーリングを使用した加締前を示す要部拡大図、図５（ａ）〜（ｃ）は、図３（ａ）のカプラーリングの他の変形例を示す断面図である。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１の左側）、中央寄り側をインナー側（図１の右側）という。

この車輪用軸受装置は、内方部材１と外方部材２、および両部材１、２間に転動自在に収容された複列の転動体（円錐ころ）３、３とを備えている。内方部材１は、ハブ輪４と、このハブ輪４に塑性結合された一対の内輪５、７とからなる。

ハブ輪４は、アウター側の端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ６を一体に有し、外周に車輪取付フランジ６から肩部４ａを介して軸方向に延びる円筒状の小径段部４ｂが形成されている。また、車輪取付フランジ６の周方向等配位置に車輪を固定するハブボルト６ａが植設されている。

一対の内輪５、７は、外周にテーパ状の内側転走面５ａがそれぞれ形成され、ハブ輪４の小径段部４ｂに所定のシメシロを介して圧入されている。そして、この内側転走面５ａの大径側に転動体３を案内するための大鍔部５ｂ、７ｂが形成されると共に、小径側には転動体３の脱落を防止するための小鍔部５ｃ、７ｃが形成され、内輪５、７の小端面５ｄ、７ｄ（正面側端面）同士が突き合された状態でセットされた背面合せタイプの複列の円錐ころ軸受を構成している。

外方部材２は、外周に懸架装置を構成するナックル（図示せず）に取り付けられるための車体取付フランジ２ｂを一体に有し、内周に外向きに開いたテーパ状の複列の外側転走面２ａ、２ａが一体に形成されている。そして、複列の転動体３、３は両転走面間に保持器８を介して転動自在に収容されている。また、ナックルに内嵌される外径面に環状溝９が形成され、この環状溝９にＯリング等の弾性リング１０が装着されている。これにより、ナックルと外方部材２との嵌合部の気密性を向上させることができる。

ハブ輪４はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼（ＪＩＳ規格のＳＣ系機械構造用炭素鋼）で形成され、肩部４ａから小径段部４ｂに亙って高周波焼入れによって表面硬さが５０〜６４ＨＲＣの範囲に所定の硬化層が形成されている。また、内輪５、７および転動体３はＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼で形成され、ズブ焼入れにより芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲で硬化処理されている。なお、後述する加締部１１は鍛造後の表面硬さのままの未焼入れ部とされている。これにより、加締加工が容易となり、加工時の微小クラックの発生を防止すると共に、車輪取付フランジ６に負荷される回転曲げ荷重に対して充分な機械的強度を有し、ハブ輪４の耐久性が向上する。

外方部材２は、ハブ輪４と同様、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成し、少なくとも複列の外側転走面２ａ、２ａが高周波焼入れによって表面に５８〜６４ＨＲＣの範囲に所定の硬化処理が施されている。そして、外方部材２と内輪５、７との間に形成される環状空間の開口部にはシール１２、１２が装着され、軸受内部に封入した潤滑グリースの漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。なお、シール１２は、互いに対向配置されたスリンガと環状のシール板とからなる、所謂パックシールで構成されている。

本実施形態では、回転速度センサ１３は、外方部材２の複列の外側転走面２ａ、２ａ間に、径方向に貫通して形成されたセンサ挿入孔１４に挿入されている。この回転速度センサ１３は、ホール素子、磁気抵抗素子（ＭＲ素子）等、磁束の流れ方向に応じて特性を変化させる磁気検出素子と、この磁気検出素子の出力波形を整える波形成形回路が組み込まれたＩＣとからなり、合成樹脂を射出成形によって一体にモールドされている。そして、センサ挿入孔１４に挿入される軸状の挿入部１３ａと、外方部材２の外部に位置する非挿入部１３ｂとを有している。また、挿入部１３ａの外周には環状溝１５が形成され、この環状溝１５にＯリング等からなる弾性リング１６が装着されている。また、非挿入部１３ｂは、外方部材２のセンサ取付部１７に着座する形状に形成され、側方に延びる取付片（図示せず）を介して締結されている。

一方、回転速度センサ１３に所定の径方向すきま（エアギャップ）を介して対峙するパルサリング１８がアウター側の内輪５の小鍔部５ｃ側の外周に固定されている。このパルサリング１８は、凹凸部１８ａからなる平歯車状に形成されている。これにより、ハブ輪４の回転に伴い円周上交互に磁界の方向が変化し、回転速度センサ１３を介して車輪の回転速度を検出することができる。

ハブ輪４と内輪５、７との一体化は、ハブ輪４の小径段部４ｂに一対の内輪５、７が所定のシメシロを介して圧入されると共に、小径段部４ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部１１によって行なわれている。なお、ここでは、転動体３が円錐ころからなる複列円錐ころ軸受を例示したが、本発明に係る車輪用軸受装置はこれに限らず、例えば、図示はしないが、転動体にボールを用いた複列アンギュラ玉軸受で構成されていても良い。

また、ハブ輪４の内周には、図示しない等速自在継手を構成する外側継手部材の軸部が転がり軸受１９、２０を介して回転自在に支持されている。これらの転がり軸受１９、２０のうち、アウター側の転がり軸受１９は深溝玉軸受からなり、インナー側の転がり軸受２０はシェル形の針状ころ軸受からなる。

インナー側の内輪７と、ハブ輪４の加締部１１との間には、リング状部材であるカプラーリング２１が設けられている。すなわち、内輪７は、カプラーリング２１を介してハブ輪４に固定されている。カプラーリング２１はＳＣｒ４２０等のクロム鋼からなり、ズブ焼入れ（焼入焼戻し）により芯部まで４０〜５５ＨＲＣ（３９２〜６００ＨＶ）の範囲で硬化処理されている。このように、Ｓ５３Ｃ等からなるハブ輪４に比べ、Ｃｒ（クロム）の量が略０．１２〜０．２ｗｔ％に対しカプラーリング２１のＣｒの量が略０．９〜１．２ｗｔ％と増大し、粘り強さが高くなると共に、加締部１１の表面硬さ２６０ＨＶに対して略１３２〜３４０ＨＶの硬度差ができ、所望の強度を確保することができる。なお、カプラーリング２１の材質として、さらに、Ｍｏ（モリブデン）を略０．１５〜０．３ｗｔ％添加したクロムモリブデン鋼を採用することにより、脆さを抑制することができ、加締加工時の微小クラックの発生を確実に防止することができる。

カプラーリング２１は、図２（ａ）に拡大して示すように、内輪７の大端面７ｅに当接して固定されている。このカプラーリング２１の内周面および外周面にはいずれもスプライン部が設けられており、このうち内周スプライン部２２は、複数のスプライン凹条２２ａと複数のスプライン凸条２２ｂとが交互に形成され、ハブ輪４の小径段部４ｂのインナー側の外周面に交互に形成された複数のスプライン凹条２３ａと複数のスプライン凸条２３ｂとからなるハブスプライン部２３と噛み合っている。

カプラーリング２１は、そのインナー側の端面２１ａに当接する加締部１１からの加締圧力によりインナー側の内輪７側に向かって押し付けられており、さらに、カプラーリング２１がインナー側の内輪７と隣接するアウター側の内輪５を、ハブ輪４の肩部４ａに向かって押し付けている。このように、加締部１１より作用する加締圧力により、カプラーリング２１および一対の内輪部材５、７のハブ輪４に対する固定が確実なものとされている。

カプラーリング２１の近傍における等速自在継手の外周面には、カプラーリング２１の外周スプライン部２４と同径かつ同形状の車軸側スプライン部（図中２点鎖線にて示す）２５が設けられている。これら外周スプライン部２４と車軸側スプライン部２５とは、互いに同軸の関係にある。そして、車軸側スプライン部２５には、軸方向に摺動可能なギアリング（図中２点鎖線にて示す）２６の内周スプライン部２６ａが噛み合わされている。ここで、ギアリング２６がアウター側に移動すると、等速自在継手の車軸側スプライン部２５とカプラーリング２１の外周スプライン部２４との両者に噛み合った状態となり、これにより等速自在継手の駆動力がハブ輪４に伝達される。一方、ギアリング２６がインナー側に移動すると、ギアリング２６は、車軸側スプライン部２５とは噛み合っているが外周スプライン部２４には噛み合っていない状態となる。このように、ギアリング２６を軸方向に摺動させることにより、ハブ輪４への駆動力を断続する切換えを可能としている。なお、特に図示しないが、ギアリング２６の摺動は、エアや油圧など適宜の動力手段を用いた摺動機構によりなされる。

ここで、図２（ｂ）に示すように、ハブスプライン部２３のスプライン凸条２３ｂの端面、すなわち、ハブスプライン部２３のスプライン凸条２３ｂの端縁Ｂと、スプライン凹条２３ａの底部Ｃとの範囲が所定の曲率半径Ｒからなる単一の円弧で形成されている。このため、加締加工後の加締部１１の根元部が丸みを有する形状になり、応力集中し易いＶ字状になるのを防止することができる。また、この曲率半径Ｒは、カプラーリング２１のインナー側の端面２１ａからスプライン凸条２３ｂの端縁Ｂまでの寸法Ａよりも大きく（Ｒ＞Ａ）、また、スプライン凸条２３ｂの高さｈよりも大きくなるように設定されている（Ｒ＞ｈ）。このように、曲率半径Ｒをある程度大きくすることにより、加締加工後の加締部１１の根元部の丸みが大きくなる形状となり、いっそう応力集中し易いＶ字状になるのを防止することができる。さらに、ハブスプライン部２３のスプライン凹条２３ａの溝径をＤａ、カプラーリング２１における内周スプライン２３のスプライン凸条２２ｂの内径をＤｂとした時、スプライン凸条２２ｂの内径Ｄｂはスプライン凹条２３ａの溝径Ｄａよりも大径で、その径差ΔＤが１．０ｍｍ以下になるように設定されている（ΔＤ＝（Ｄｂ−Ｄａ）≦１．０ｍｍ）。これにより、加締加工後の加締部１１の根元部の肉厚を確保すると共に、応力集中し易いＶ字状になるのを防止することができる。したがって、加締加工時にハブ輪の加締部の根元部に加締割れや使用時にクラックが発生するのを効果的に抑制し、耐久性の向上を図った車輪用軸受装置を提供することができる。

本実施形態では、寸法Ａは２．５〜３．０ｍｍの範囲に設定されると共に、曲率半径ＲがＲ３〜７に設定されている。因みに、本出願人が行った加締試験では、径差ΔＤ＝０．９０ｍｍで、ハブスプライン部２３のスプライン凸条２３ｂの端面の曲率半径がＲ３〜７からなる試供品では、加締加工後の加締部１１の根元部がＶ字状にはならず、加締強度の変動もなく、また、強度の低下も認められなかった。一方、径差ΔＤ＝１．７０ｍｍで、ハブスプライン部２３のスプライン凸条２３ｂの端面の曲率半径がＲ０．８からなる試供品では加締強度の変動や強度低下があった。

図３（ａ）は、前述したカプラーリング２１の変形例である。なお、前述した実施形態と同一部位あるいは同様の機能を有する部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。このカプラーリング２７は、内周面および外周面にスプライン部が設けられており、内周スプライン部２８には複数のスプライン凹条２８ａと複数のスプライン凸条２８ｂとが交互に形成されている。そして、このスプライン凸条２８ｂの両端部、少なくともインナー側の端部（ハブ輪の加締部側）の内径にテーパ面２９が形成されている。

図４は、このカプラーリング２７を使用した加締前を示す要部拡大図であるが、テーパ面２９の開始点Ｔが、前述したハブスプライン部２３のスプライン凸条２３ｂの円弧状の端面内、すなわち、ハブスプライン部２３のスプライン凸条２３ｂの端縁Ｂと、スプライン凹条２３ａの底部Ｃとの範囲内に配置されている。これにより、加締加工時に加締部１１がカプラーリング２７の内径に沿い易くなり、根元部が応力集中し易いＶ字状になるのを防止することができる。

図３（ｂ）は、前述したカプラーリング２１の他の変形例である。このカプラーリング３０は、内周面および外周面にスプライン部が設けられており、少なくともインナー側の端部（ハブ輪の加締部側）の内径にテーパ状の面取り部３１が形成されている。そして、この面取り部３１の径方向の寸法Ｈ１が、内周スプライン部２２のスプライン凸条２２ｂの高さＨ０よりも大きくなるように設定されている（Ｈ１≧Ｈ０）。カプラーリング３０がハブスプライン部２３に噛合した状態では、スプライン凹条２２ａに加締部１１の根元部が入り込んでスプライン凸条が形成され、加締部１１に荷重が負荷された場合、このスプライン凸条に応力が集中して強度が低下する恐れがあるが、本実施形態のように、カプラーリング３０のハブ輪４の加締部側となるインナー側の端部内径にテーパ状の面取り部３１が形成され、この面取り部３１の径方向の寸法Ｈ１が、内周スプライン部２２のスプライン凸条２２ｂの高さＨ０よりも大きく設定されていることにより、加締部１１の根元部にスプライン凸条が形成され難くなり、応力集中を回避することができる。

図５（ａ）〜（ｃ）は、前述したカプラーリング２１の他の変形例である。（ａ）に示すカプラーリング３２は、内周面および外周面にスプライン部が設けられており、内周スプライン部３３のスプライン凹条３３ａの少なくともインナー側の端部にテーパ状の面取り部３２ａが形成されている。また、（ｂ）に示すこれにより、カプラーリング３４は、内周面および外周面にスプライン部が設けられており、内周スプライン部３５のスプライン凹条３５ａの少なくともインナー側の端部に所定の曲率半径ｒからなる円弧状の面取り部３４ａが形成されている。このように、スプライン凹条３３ａ、３５ａの少なくともインナー側の端部に面取り部３２ａ、３４ａが形成されることにより、スプライン凸条２２ｂの体積を大きくすることができ、この部分への応力集中を回避することができる。

（ｃ）に示すカプラーリング３６は、内周面および外周面にスプライン部が設けられており、内周スプライン部３７のスプライン凹条３７ａがインナー側の端部で止められ、非溝部３８が形成されている。この非溝部３８によって、加締加工時に加締部１１の根元部にスプライン凸条が形成され難くなり、応力集中を回避することができる。

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。

本発明に係る車輪用軸受装置は、ハブ輪とこのハブ輪に嵌合された内輪を備えた内方部材に、４輪／２輪の切替が選択的に行うカプラーリングが固定された第１乃至第３世代構造の車輪用軸受装置に適用することができる。

１内方部材
２外方部材
２ａ外側転走面
２ｂ車体取付フランジ
３転動体
４ハブ輪
４ａ肩部
４ｂ小径段部
５、７内輪
５ａ内側転走面
５ｂ、７ｂ大鍔部
５ｃ、７ｃ小鍔部
５ｄ、７ｄ小端面
６車輪取付フランジ
６ａハブボルト
７ｅ内輪の大端面
８保持器
９、１５環状溝
１０、１６弾性リング
１１加締部
１２シール
１３回転速度センサ
１３ａ挿入部
１３ｂ非挿入部
１４センサ挿入孔
１７センサ取付部
１８パルサリング
１８ａ凹凸部
１９、２０転がり軸受
２１、２７、３０、３２、３４、３６カプラーリング
２１ａカプラーリングのインナー側の端面
２２、３３、３５、３７内周スプライン部
２２ａ、２３ａ、２４ａ、２８ａ、３３ａ、３５ａ、３７ａスプライン凹条
２２ｂ、２３ｂ、２４ｂ、２８ｂ、３７ｂスプライン凸条
２３ハブスプライン部
２４外周スプライン部
２５車軸側スプライン部
２６ギアリング
２６ａ内周スプライン部
２９テーパ面
３１、３２ａ、３４ａ面取り部
３８非溝部
５０車輪用軸受装置
５１車軸
５２ハブシャフト
５３複列円錐ころ軸受
５４カプラーリング
５５深溝玉軸受
５６針状ころ軸受
５７スリーブ部
５８フランジ部
５８ａ貫通孔
５９折曲部
６０スプライン部
６０ａハブシャフトのスプライン凹条
６０ｂハブシャフトのスプライン凸条
６０ｃハブシャフトのスプライン凹条の終点部
６１内周側スプライン部
６１ａスプライン凹条
６１ｂスプライン凸条
６２内輪
６３外輪
６３ａ外輪の第１の軌道部
６３ｂ外輪の第２の軌道部
６３ｃフランジ部
６４、６５円錐ころ
６６第１の内輪部材
６６ａ内輪の第１の軌道部
６６ｂ第１の内輪部材の端面
６７第２の内輪部材
６７ａ内輪の第２の軌道部
６７ｂ第２の内輪部材の端面
６８シール部材
６９外周側スプライン部
６９ａカプラーリングのスプライン凹条
６９ｂカプラーリングのスプライン凸条
７０他端側面取り部
７１カプラーリングの側面
７１ａ他端側面取り部の一端部
Ａカプラーリングのインナー側の端面からスプライン凸条の端縁までの寸法
Ｂハブスプライン部のスプライン凸条の端縁
ＢＯ締結部材
Ｃハブスプライン部のスプライン凹条２３ａの底部
ΔＤハブスプライン部とカプラーリングの内周スプラインとの径差
Ｄａハブスプライン部のスプライン凹条の溝径
Ｄｂカプラーリングの内周スプラインの内径
ｈハブスプライン部のスプライン凸条の高さ
Ｌカプラーリングの側面から他端側面取り部の一端部までの距離
Ｒハブスプライン部のスプライン凸条の端面の曲率半径
ｒカプラーリングの面取り部の曲率半径
Ｇギアリング
Ｇ１スプライン部
Ｈ０カプラーリングのスプライン凸条の高さ
Ｈ１カプラーリングの面取り部の径方向寸法
Ｔテーパ面の開始点
Ｘカプラーリングの側面からハブシャフトのスプライン凹条の終点部までの距離

Claims

内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、
一端部に車輪を取り付けるための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所定のシメシロを介して固定された少なくとも一つの内輪からなり、外周に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、
この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体とを備え、
前記ハブ輪の小径段部の端部に、内周スプライン部と外周スプライン部が形成されたカプラーリングが外嵌され、前記小径段部の端部に形成した加締部により前記内輪が前記カプラーリングを介して軸方向に固定された車輪用軸受装置において、
前記カプラーリングの内周スプライン部は、複数のスプライン凹条と複数のスプライン凸条とが交互に形成され、前記ハブ輪の小径段部のインナー側の外周面に交互に形成された複数のスプライン凹条と複数のスプライン凸条とからなるハブスプライン部と噛み合うと共に、当該ハブスプライン部のスプライン凸条の端面が所定の曲率半径Ｒからなる単一の円弧で形成され、この曲率半径Ｒが、前記カプラーリングのインナー側の端面から前記スプライン凸条の端縁までの寸法Ａよりも大きく（Ｒ＞Ａ）、かつ、前記スプライン凸条の高さｈよりも大きく（Ｒ＞ｈ）なるように設定されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
前記ハブスプライン部のスプライン凹条の溝径をＤａ、前記カプラーリングにおける内周スプラインのスプライン凸条の内径をＤｂとした時、このスプライン凸条の内径Ｄｂが前記ハブスプライン部のスプライン凹条の溝径Ｄａよりも大径で、その径差ΔＤ＝（Ｄｂ−Ｄａ）が１．０ｍｍ以下になるように設定されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
前記カプラーリングの内周スプライン部におけるスプライン凸条の両端部のうち少なくともインナー側の端部内径にテーパ面が形成され、このテーパ面の開始点が、前記ハブスプライン部のスプライン凸条の端縁と、前記スプライン凹条の底部との範囲内に配置されている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
前記カプラーリングの両端部のうち少なくともインナー側の端部の内径にテーパ状の面取り部が形成され、この面取り部の径方向の寸法Ｈ１が、前記内周スプライン部のスプライン凸条の高さＨ０よりも大きく（Ｈ１≧Ｈ０）なるように設定されている請求項１乃至３いずれかに記載の車輪用軸受装置。
前記カプラーリングの内周スプライン部におけるスプライン凹条の両端部のうち少なくともインナー側の端部にテーパ状の面取り部が形成されている請求項１乃至４いずれかに記載の車輪用軸受装置。
前記カプラーリングの内周スプライン部におけるスプライン凹条の両端部のうち少なくともインナー側の端部に所定の曲率半径からなる円弧状の面取り部が形成されている請求項１乃至４いずれかに記載の車輪用軸受装置。
前記カプラーリングの内周スプライン部におけるスプライン凹条がインナー側の端部で止められて非溝部が形成されている請求項１乃至４いずれかに記載の車輪用軸受装置。
前記カプラーリングがＣｒ０．９〜１．２ｗｔ％含有されたクロム鋼からなり、芯部まで硬化部を有している請求項１乃至７いずれかに記載の車輪用軸受装置。
前記カプラーリングがＭｏ０．１５〜０．３ｗｔ％含有されたクロムモリブデン鋼で形成されている請求項８に記載の車輪用軸受装置。
前記内方部材に等速自在継手を構成する外側継手部材が結合され、この外側継手部材の外周面に、前記カプラーリングの外周スプライン部と同径かつ同形状の車軸側スプライン部が形成されると共に、これら外周スプライン部と車軸側スプライン部とが互いに同軸上に配置され、前記車軸側スプライン部に、軸方向に摺動可能な駆動切替用ギアリングの内周スプライン部が噛合されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。