車輪用軸受装置
【課題】内方部材と外側継手部材の肩部との間で発生する急激なスリップを緩和し、長期間に亘ってスティックスリップ音の発生を防止した車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】加締部６の端面６ａが平坦面に形成され、この端面６ａと外側継手部材１４の肩部１６との間に挟持された状態で円板状の当接部１８ａを備えた鋼板製のキャップ１８が介装され、このキャップ１８の当接部１８ａの表面にフッ素樹脂が４０〜５０重量％配合された低摩擦樹脂被膜層が塗装によって形成されると共に、当該キャップ１８に当接する外側継手部材１４の肩部１６と加締部６の端面６ａの表面粗さがＲａ３．２μｍ以下に設定されている。
【解決手段】加締部６の端面６ａが平坦面に形成され、この端面６ａと外側継手部材１４の肩部１６との間に挟持された状態で円板状の当接部１８ａを備えた鋼板製のキャップ１８が介装され、このキャップ１８の当接部１８ａの表面にフッ素樹脂が４０〜５０重量％配合された低摩擦樹脂被膜層が塗装によって形成されると共に、当該キャップ１８に当接する外側継手部材１４の肩部１６と加締部６の端面６ａの表面粗さがＲａ３．２μｍ以下に設定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両の車輪を支持する車輪用軸受装置、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車輪用軸受装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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車輪用軸受装置を介して駆動輪に連結されている。
【０００３】
この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１３に示すようなものが知られている。この車輪用軸受装置５０は、外周に車体に取り付けられるための車体取付フランジ５１ｂを一体に有し、内周に複列の外側転走面５１ａ、５１ａが一体に形成された外方部材５１と、一端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ５４を一体に有し、外周に複列の外側転走面５１ａ、５１ａの一方に対向する内側転走面５２ａと、この内側転走面５２ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部５２ｂが形成されたハブ輪５２、およびこのハブ輪５２の小径段部５２ｂに圧入され、外周に複列の外側転走面５１ａ、５１ａの他方に対向する内側転走面５３ａが形成された内輪５３からなる内方部材５５と、この内方部材５５と外方部材５１の両転走面間に保持器５６、５６を介して転動自在に収容された複列のボール５７、５７と、外方部材５１と内方部材５５との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシール５８、５９とを備えている。
【０００４】
内輪５３は、ハブ輪５２の小径段部５２ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部６０によりハブ輪５２に対して軸方向に固定されると共に、ハブ輪５２に等速自在継手６１が連結されている。この等速自在継手６１の外側継手部材６２は、カップ状のマウス部の底部をなす肩部６３と、この肩部６３から軸方向に延び、ハブ輪５２にセレーション６４ａを介してトルク伝達可能に内嵌されたステム部６４とを一体に有し、肩部６３が加締部６０と突き合わせ状態で、ハブ輪５２と外側継手部材６２が固定ナット６５を介して軸方向に着脱自在に結合されている。
【０００５】
こうした車両の車輪には、エンジンから摺動型の等速自在継手６１を介してトルクが負荷され、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、ハブ輪５２の加締部６０と外側継手部材６２の肩部６３との間に、捩じれによる相対差が生じることになる。ナット６５の締付けによる軸力で、加締部６０と肩部６３の当接面は摩擦抵抗で一緒に動こうとするが、エンジン低速回転時、例えば車両発進時に、更に大きなトルクが負荷され、ドライブシャフトに大きな捩じれが発生した場合、外側継手部材６２と内方部材５５との当接面が摩擦抵抗に耐えられなくなり、急激なスリップを起こしてスティックスリップ音が発生する。
【０００６】
この対策手段として、この車輪用軸受装置５０では、加締部６０に合成樹脂製のキャップ６６が装着され、このキャップ６６が、円板状の当接部６６ａと、この当接部６６ａの内径部から軸方向に延びる円筒状の嵌合部６６ｂと、当接部６６ａの外径部から軸方向に延びる円筒状の鍔部６６ｃとを備え、加締部６０の端面が平坦面に形成されると共に、加締部６０と外側継手部材６２の肩部６３とで挟持された状態で、当該キャップ６６の嵌合部６６ｂが加締部６０の内径に圧入固定されている。
【０００７】
これにより、ドライブシャフトにトルクが負荷され、外側継手部材６２に大きな捩じれが発生した場合でも、キャップ６６には摩擦抵抗を小さくする効果があるため、内方部材５５と肩部６３との当接面を常に滑らせて急激なスリップを緩和し、スティックスリップ音の発生を防止することができると共に、キャップ６６を内方部材５５にワンタッチで容易に装着することができ、搬送工程や組立工程において内方部材５５からキャップ６６が脱落するのを防止することができて作業性を向上させることができる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
この従来の車輪用軸受装置５０では、樹脂製のキャップ６６が、等速自在継手６１を締結する軸力によって変形すると共に、使用中に摩耗して加締部６０とのガタが大きくなり、長期間に亘って所望の効果を維持するのが難しいという課題があった。こうした樹脂製のキャップ６６の変形を抑えるため、鋼板製のキャップにフッ素樹脂コーティング層等が形成され、板厚が０．５ｍｍ〜２ｍｍからなるプレートを介在させたものも知られている（特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−１５８９２５号公報
【特許文献２】特開２００９−２３４２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
然しながら、鋼板製のキャップにフッ素樹脂コーティング層等を形成しても、キャップに接触する加締部６０や外側継手部材６２の肩部６３等の相手部材の表面性状が悪ければコーティング層が摩耗し、滑り特性が劣化してスティックスリップ音が発生する恐れがある。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、内方部材と外側継手部材の肩部との間で発生する急激なスリップを緩和し、長期間に亘ってスティックスリップ音の発生を防止した車輪用軸受装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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、内周にセレーション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、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、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の両側開口部に装着されたシールとを備え、前記ハブ輪に等速自在継手が連結されると共に、この等速自在継手の外側継手部材が、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、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ステム部とを一体に有し、前記肩部が前記内方部材と突き合わせ状態で、前記ハブ輪と外側継手部材が固定ナットを介して軸方向に着脱自在に結合された車輪用軸受装置において、前記内方部材の端面と前記外側継手部材の肩部との間に挟持された状態で、円板状の当接部を備えた鋼板製のキャップが介装され、このキャップの当接部の表面のうち少なくとも一方の表面に低摩擦樹脂被膜層が塗装によって形成されると共に、当該キャップに当接する前記外側継手部材の肩部と内方部材の端面の表面粗さがＲａ３．２μｍ以下に設定されている。
【００１３】
このように、ハブ輪にセレーションを介して外側継手部材がトルク伝達可能に、かつ軸方向に着脱自在に結合された車輪用軸受装置において、内方部材の端面と外側継手部材の肩部との間に挟持された状態で、円板状の当接部を備えた鋼板製のキャップが介装され、このキャップの当接部の表面のうち少なくとも一方の表面に低摩擦樹脂被膜層が塗装によって形成されると共に、当該キャップに当接する外側継手部材の肩部と内方部材の端面の表面粗さがＲａ３．２μｍ以下に設定されているので、等速自在継手を締結する軸力によって変形するのと、使用中に摩耗して相手部材とのガタが大きくなるのを防止すると共に、内方部材と外側継手部材の肩部との間で発生する急激なスリップを緩和し、長期間に亘ってスティックスリップ音の発生を防止した車輪用軸受装置を提供することができる。
【００１４】
好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記低摩擦樹脂被膜層が、フッ素樹脂が４０〜５０重量％、マトリクス樹脂４５〜５５重量％、黒鉛１〜１０重量％が配合されていれば、摩擦摩耗特性に優れ、低摩擦で非粘着性を被覆層に付与することができると共に、摺動部材の使用温度雰囲気に耐える耐熱性を備えている。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明のように、前記低摩擦樹脂被膜層の下地として、予め前記キャップの表面にショットブラスト処理が施されていれば、密着性を高めることができ、長期間に亘って低摩擦樹脂被膜層は剥離するのを防止することができる。
【００１６】
また、請求項４に記載の発明のように、前記ハブ輪の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って前記内輪が軸方向に固定され、前記加締部の端面が平坦面に形成されると共に、前記キャップが、当該加締部の端面と前記外側継手部材の肩部とで挟持されていても良い。
【００１７】
また、請求項５に記載の発明のように、前記キャップが、前記当接部の内径部から軸方向に延びる円筒状の嵌合部を備え、この嵌合部が前記加締部の内径面に嵌合されていても良い。
【００１８】
また、請求項６に記載の発明のように、前記キャップが、前記当接部の外径部から軸方向に延びる円筒状の鍔部と、この鍔部から径方向内方に突出しる係止部とを備え、この係止部の内径が前記加締部の外径よりも僅かに小径に設定され、この係止部を弾性変形させることにより当該キャップが前記加締部に装着されていれば、キャップの剛性を高めて強度を向上させると共に、キャップが加締部から脱落するのを防止することができる。
【００１９】
また、請求項７に記載の発明のように、前記キャップの鍔部と係止部の周方向等配に軸方向に延びるスリットが複数形成されていれば、キャップを加締部にワンタッチで容易に装着することができると共に、組立工程において加締部からキャップが脱落するのを防止することができ、組立工数を向上させることができる。
【００２０】
また、請求項８に記載の発明のように、前記キャップが、前記内輪の大端面と前記外側継手部材の肩部との間に挟持された状態で介装されると共に、当該キャップが、前記当接部の内径部から軸方向に延びる円筒状の嵌合部を備え、この嵌合部が前記小径段部または内輪の内径面に嵌合されていても良い。
【００２１】
また、請求項９に記載の発明のように、前記キャップが、前記当接部の外径部から軸方向に延びる円筒状の嵌合部を備え、この嵌合部が前記内輪の外径に嵌合されていても良い。
【００２２】
また、請求項１０に記載の発明のように、前記キャップが、前記当接部の外径部から軸方向に延びる円筒状の嵌合部を備え、この嵌合部が前記外側継手部材の肩部に嵌合されていても良い。
【００２３】
また、請求項１１に記載の発明のように、前記キャップの素材が防錆能を有するステンレス鋼板からプレス加工によって形成され、前記当接部に前記低摩擦樹脂被膜層が形成されていれば、塗装範囲を限定することができ、低コスト化を図ることができる。
【００２４】
また、請求項１２に記載の発明のように、前記キャップの素材が冷間圧延鋼板からプレス加工によって形成され、当該キャップの全表面に前記低摩擦樹脂被膜層が形成されていれば、廉価で、プレス加工性が良好となり、低摩擦樹脂被膜層によってキャップ自体が長期間に亘って発錆するのを防止することができる。
【００２５】
また、請求項１３に記載の発明のように、前記外側継手部材の肩部が高周波焼入れによって表面硬さを５０〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施され、その後研削加工されていても良い。
【００２６】
また、請求項１４に記載の発明のように、前記加締部の端面が揺動加締後に旋削加工されていても良い。
【発明の効果】
【００２７】
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、内周にセレーション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、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、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の両側開口部に装着されたシールとを備え、前記ハブ輪に等速自在継手が連結されると共に、この等速自在継手の外側継手部材が、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、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ステム部とを一体に有し、前記肩部が前記内方部材と突き合わせ状態で、前記ハブ輪と外側継手部材が固定ナットを介して軸方向に着脱自在に結合された車輪用軸受装置において、前記内方部材の端面と前記外側継手部材の肩部との間に挟持された状態で、円板状の当接部を備えた鋼板製のキャップが介装され、このキャップの当接部の表面のうち少なくとも一方の表面に低摩擦樹脂被膜層が塗装によって形成されると共に、当該キャップに当接する前記外側継手部材の肩部と内方部材の端面の表面粗さがＲａ３．２μｍ以下に設定されているので、等速自在継手を締結する軸力によって変形するのと、使用中に摩耗して相手部材とのガタが大きくなるのを防止すると共に、内方部材と外側継手部材の肩部との間で発生する急激なスリップを緩和し、長期間に亘ってスティックスリップ音の発生を防止した車輪用軸受装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１のキャップ装着部を示す要部拡大図である。
【図３】本発明に係る低摩擦樹脂被膜層の摩耗特性を評価する試験結果を示すグラフである。
【図４】図２のキャップの変形例を示す要部拡大図である。
【図５】図２のキャップの他の変形例を示す要部拡大図である。
【図６】図２のキャップの他の変形例を示す要部拡大図である。
【図７】図６のキャップの変形例を示す要部拡大図である。
【図８】本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図である。
【図９】図８のキャップ装着部を示す要部拡大図である。
【図１０】図９のキャップの変形例を示す要部拡大図である。
【図１１】図１０のキャップの変形例を示す要部拡大図である。
【図１２】図１１のキャップの変形例を示す要部拡大図である。
【図１３】従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
外周に車体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、外周に前記複列の外側転走面の一方に対向する内側転走面と、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の他方に対向する内側転走面が形成された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転動体と、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の両側開口部に装着されたシールとを備え、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ハブ輪に対して軸方向に固定されると共に、前記ハブ輪に等速自在継手が連結され、この等速自在継手の外側継手部材が、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、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たステム部とを一体に有し、前記肩部が前記加締部と突き合わせ状態で、前記ハブ輪と外側継手部材が固定ナットを介して軸方向に着脱自在に結合された車輪用軸受装置において、前記加締部の端面が平坦面に形成され、この端面と前記外側継手部材の肩部との間に挟持された状態で円板状の当接部を備えた鋼板製のキャップが介装され、このキャップの当接部の表面にフッ素樹脂が４０〜５０重量％配合された低摩擦樹脂被膜層が塗装によって形成されると共に、当該キャップに当接する前記外側継手部材の肩部と加締部の端面の表面粗さがＲａ３．２μｍ以下に設定されている。
【実施例１】
【００３０】
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第１の実施形態を示す縦断面図、図２は、図１のキャップ装着部を示す要部拡大図、図３は、本発明に係る低摩擦樹脂被膜層の摩耗特性を評価する試験結果を示すグラフ、図４は、図２のキャップの変形例を示す要部拡大図、図５は、図２のキャップの他の変形例を示す要部拡大図、図６は、図２のキャップの他の変形例を示す要部拡大図、図７は、図６のキャップの変形例を示す要部拡大図である。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。
【００３１】
この車輪用軸受装置は駆動輪用の第３世代と呼称され、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、等速自在継手１３が着脱自在に結合されている。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。
【００３２】
ハブ輪２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）２ｃ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５が植設されている。
【００３３】
ハブ輪２はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面２ａをはじめ、後述するアウター側のシール１１が摺接するシールランド部となる基部７から小径段部２ｂに亙って高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。なお、後述する加締部６は、鍛造後の素材表面硬さ３０ＨＲＣ以下の未焼入れ部としている。そして、外周に他方（インナー側）の内側転走面３ａが形成された内輪３がハブ輪２の小径段部２ｂに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（揺動加締）させて形成した加締部６によって、所定の軸受予圧が付与された状態で、ハブ輪２に対して内輪３が軸方向に固定されている。一方、内輪３および転動体８はＳＵＪ２等の高炭素クロム鋼で形成され、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。
【００３４】
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が一体に形成されている。この外方部材１０はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、少なくとも複列の外側転走面１０ａ、１０ａが高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。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と内方部材１との間に形成される環状空間の開口部にはシール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。
【００３５】
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で構成された車輪用軸受装置を例示したが、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構成されていても良い。また、ここでは、ハブ輪２の外周に一方の内側転走面２ａが直接形成された第３世代構造を例示したが、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世代あるいは第２世代構造であっても良い。
【００３６】
等速自在継手１３は、外側継手部材１４と、図示はしないが継手内輪とケージおよびトルク伝達ボールを備えている。外側継手部材１４はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、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ステム部１７を一体に有している。ステム部１７は、外周にハブ輪２のセレーション２ｃに係合するセレーション（またはスプライン）１７ａと、このセレーション１７ａの端部に雄ねじ１７ｂが形成されている。
【００３７】
ハブ輪２と外側継手部材１４との結合は、外側継手部材１４のステム部１７が、後述するプレート（キャップ）１８を介して肩部１６が加締部６の側面に衝合するまでハブ輪２に嵌挿され、加締部６と肩部１６とが突き合わせ状態で、雄ねじ１７ｂに固定ナット１９が所定の締付トルクで締結され、ハブ輪２と外側継手部材１４が軸方向に着脱自在に結合されている。
【００３８】
ここで、図２に拡大して示すように、軸力によって加締部６に加えられる面圧を小さくすることができ、加締部６の塑性変形と摩耗を防止することができるように、この加締部６の端面は平坦面に形成されている。そして、この加締部６と外側継手部材１４の肩部１６との間にキャップ１８が介装され、加締部６と肩部１６とで挟持された状態で固定されている。このキャップ１８は、防錆能を有するオーステナイト系ステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）からプレス加工によって形成されている。なお、キャップ１８の材質は、例示したものに限らず、フェライト系のステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ４３０系等）でも良い。
【００３９】
キャップ１８は当接部１８ａを備えた円板状のプレートからなり、当接部１８ａに低摩擦樹脂被膜層が塗装によって形成されている。なお、この低摩擦樹脂被膜層は、当接部１８ａのインナー側の側面（外側継手部材１４の肩部１６との当接面）とアウター側の側面（加締部６の端面６ａとの当接面）のうち一方の側面に形成されていても良い。このように、キャップ１８の素材として防錆能を有するステンレス鋼板を使用することにより、低摩擦樹脂被膜層の塗装範囲を限定することができ、低コスト化を図ることができる。なお、この低摩擦樹脂被膜層の下地として、予めキャップ１８の表面にショットブラスト処理が施されている。これにより、密着性を高めることができ、長期間に亘って低摩擦樹脂被膜層が剥離するのを防止することができる。
【００４０】
低摩擦樹脂被膜層を形成する低摩擦樹脂塗料としては、次のようなものを例示することができる。低摩擦樹脂塗料は、塗膜に対してフッ素樹脂が４０〜５０重量％、マトリクス樹脂４５〜５５重量％、黒鉛１〜１０重量％配合されている。このフッ素樹脂は、低摩擦で非粘着性を被覆層に付与することができると共に、摺動部材の使用温度雰囲気に耐える耐熱性を備えるものであれば使用することができる。
【００４１】
具体的には、ポリテトラフルオロエチレン（融点３２７℃、連続使用温度２６０℃、以下ＰＴＦＥと呼ぶ）を挙げることができる。このＰＴＦＥは、−ＣＦ２ＣＦ２−の繰り返し単位より構成され、略３４０〜３８０℃の溶融粘度が略１０１０〜１０１１Ｐａ・ｓと高く、融点を超えても流動し難く、フッ素樹脂の中では最も耐熱性に優れている。また、低温下でも優れた性質を示し、摩擦摩耗特性にも優れており、本発明に係る低摩擦樹脂被膜に好適である。なお、ＰＴＦＥは粉末であり、特に限定するものではないが、塗膜の表面平滑性のために粒径３０μｍ以下の粉末が好ましい。
【００４２】
低摩擦樹脂塗料において、マトリクス樹脂は、キャップ１８の使用時に熱劣化することのない耐熱性と、フッ素樹脂粉末を粘着させ、低摩擦樹脂塗料をキャップ１８に強固に密着させることのできる耐熱性樹脂であれば使用することができる。
【００４３】
具体的には、ポリアミドイミド樹脂（ＰＡＩ）を例示することができる。ＰＡＩは、分子内にイミド結合とアミド結合とを有する樹脂で、芳香族系ポリアミドイミド樹脂のイミド結合は、ポリアミド酸等の前駆体であっても、また、閉環したイミド環であっても良く、さらには、それらが混在している状態であっても良い。
【００４４】
このような芳香族系ＰＡＩは、芳香族第一級ジアミン、例えば、ジフェニルメタンジアミンと芳香族三塩基酸無水物、例えば、トリメリット酸無水物のモノまたはジアルシルハライド誘導体から製造されるＰＡＩ、芳香族三塩基酸無水物と芳香族ジイソシアネート化合物、例えば、ジフェルメタンジイソシアネートとから製造されるＰＡＩ等があり、さらに、アミド結合に比べてイミド結合の比率を大きくしたＰＡＩとして、芳香族、脂肪族または脂環族ジイソシアネート化合物と芳香族四塩基酸二無水物および芳香族三塩基酸無水物とから製造されるＰＡＩ等があり、いずれのＰＡＩであっても使用することができる。
【００４５】
また、キャップ１８の低摩擦樹脂皮膜層の塗装によって形成する表面に当接する外側継手部材１４の肩部１６と加締部６の端面６ａどちらか一方、または両方は、表面粗さがＲａ３．２μｍ以下になるように仕上げ加工されている。なお、外側継手部材１４の肩部１６は、旋削仕上げに限らず、高周波焼入れによって表面硬さを５０〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施され、その後研削加工によって表面粗さがＲａ３．２μｍ以下になるように形成しても良い。また、加締部６の端面６ａは、揺動加締する加締治具の表面粗さを規制してＲａ３．２μｍ以下に形成しても良い。ここでいうＲａは、ＪＩＳの粗さ形状パラメータの一つで（ＪＩＳ Ｂ０６０１−２００１）、算術平均粗さ、すなわち、平均線から絶対値偏差の平均値を言う。
【００４６】
このように、本実施形態では、加締部６と外側継手部材１４の肩部１６とで挟持された鋼板製のキャップ１８の当接部１８ａに低摩擦樹脂被膜層が形成され、キャップ１８に当接する外側継手部材１４の肩部１６と加締部６の端面６ａが仕上げ加工により、表面粗さがＲａ３．２μｍ以下に設定されているので、等速自在継手１３を締結する軸力によって変形するのと、使用中に摩耗して加締部６とのガタが大きくなるのを防止すると共に、加締部６と外側継手部材１４の肩部１６との間で発生する急激なスリップを緩和し、長期間に亘ってスティックスリップ音の発生を防止した車輪用軸受装置を提供することができる。
【００４７】
図３に示すグラフは、本出願人が実施した低摩擦樹脂被膜層の摩耗特性を評価する試験結果である。試験は、接触面圧Ｐが４５ＭＰａと６８ＭＰａおよび１０２ＭＰａの３条件で実施した。ここで、低摩擦樹脂被膜層は１０〜３０μｍの範囲に形成されているが、摩耗量１０μｍをこの摩耗限界とすれば、このグラフから分かるように、相手材の表面粗さをＲａ３．２６μｍ以下とする必要がある。換言すれば、相手材の表面粗さをＲａ３．２６μｍ以下とすることにより、長期間に亘って低摩擦樹脂被膜層を保持することができ、当接面で発生する急激なスリップを緩和することができる。ここで、低摩擦樹脂被膜層の厚みが１０μｍ未満では、被膜層としての効果が期待できず、また、３０μｍを超えると、当接部１８ａへの結合力が低下し、反って偏摩耗を誘発して好ましくない。
【００４８】
図４は、前述したキャップ１８の変形例で、組立時の状態を示している。このキャップ２０は、冷間圧延鋼板（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）からプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成され、円板状の当接部２０ａと、この当接部２０ａの内径部から軸方向に延びる円筒状の嵌合部２０ｂを備えている。この嵌合部２０ｂを加締部６の内径に圧入することによりキャップ２０が加締部６に着脱自在に固定されている。
【００４９】
ここで、本実施形態では、キャップ２０の外側継手部材１４の肩部１６に当接する表面に低摩擦樹脂被膜層が塗装によって形成されると共に、キャップ２０に当接する外側継手部材１４の肩部１６が、表面粗さがＲａ３．２μｍ以下になるように旋削仕上げされている。これにより、キャップ２０の素材として、プレス加工性の良好で防錆性能の良いステンレス鋼板を使用しても、キャップ２０自体が長期間に亘って発錆するのを防止すると共に、前述した実施形態と同様、スティックスリップ音の発生を防止することができる。この場合、低摩擦樹脂被膜層を片面のみに塗装によって形成するため、塗装作業が簡単になり廉価にすることができる。また、その他に、キャップ２０の素材として、冷間圧延鋼板を使用して低摩擦樹脂被膜層を全表面に塗装によって形成し、キャップ２０の素材を廉価にすることもできる。
【００５０】
また、図５に、前述したキャップ１８の他の変形例を示す。このキャップ２１は、オーステナイト系ステンレス鋼板からプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成され、円板状の当接部２１ａと、この当接部２１ａの外径部から軸方向に延びる円筒状の鍔部２１ｂと、この鍔部２１ｂから径方向内方に突出する係止部２１ｃとを備えている。そして、この係止部２１ｃの内径は加締部６の外径よりも僅かに小径に設定され、この係止部２１ｃを弾性変形させることによりキャップ２１が加締部６に装着されている。
【００５１】
なお、外径部となる鍔部２１ｂと係止部２１ｃの周方向等配に軸方向に延びるスリット（図示せず）を複数形成することにより、キャップ２１を加締部６にワンタッチで容易に装着することができると共に、組立工程において加締部６からキャップ２１が脱落するのを防止することができ、組立工数を向上させることができる。
【００５２】
図６に、前述したキャップ１８の他の変形例を示す。このキャップ２２は、ステンレス鋼板からプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成され、円板状の当接部２２ａと、この当接部２２ａの外径部から軸方向に延びる円筒状の嵌合部２２ｂを備えている。キャップ２２の外側継手部材１４の肩部１６に当接する表面に低摩擦樹脂被膜層が塗装によって形成されると共に、嵌合部２２ｂが内輪３の外径に圧入されている。そして、キャップ２２に当接する外側継手部材１４の肩部１６が、表面粗さがＲａ３．２μｍ以下になるように旋削仕上げされている。これにより、加締部６への雨水やダスト等の異物の侵入が防止でき、加締部６の発錆を防止して耐久性を向上させることができると共に、キャップ２２が長期間に亘って発錆するのを防止し、前述した実施形態と同様、スティックスリップ音の発生を防止することができる。また、この他に、キャップ２２の素材に冷間圧延鋼板を使用して、低摩擦樹脂被膜層を全表面に塗装によって形成しても良い。
【００５３】
図７に、前述したキャップ２２の変形例を示す。このキャップ２３は、ステンレス鋼板からプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成され、円板状の当接部２３ａと、この当接部２３ａの外径部から軸方向に延びる円筒状の嵌合部２３ｂを備えている。そして、キャップ２３の加締部６の端面６ａに当接する表面に低摩擦樹脂被膜層が塗装によって形成され、キャップ２３に当接する加締部６の端面６ａが、表面粗さがＲａ３．２μｍ以下になるように仕上げ加工されている。これにより、キャップ２３が長期間に亘って発錆するのを防止し、前述した実施形態と同様、スティックスリップ音の発生を防止することができる。また、この他に、キャップ２３の素材に冷間圧延鋼板を使用して、低摩擦樹脂被膜層を全表面に塗装によって形成しても良い。
【実施例２】
【００５４】
図８は、本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図、図９は、図８のキャップ装着部を示す要部拡大図、図１０は、図９のキャップの変形例を示す要部拡大図、図１１は、図１０のキャップの変形例を示す要部拡大図、図１２は、図１１のキャップの変形例を示す要部拡大図である。なお、この実施形態は、前述した実施形態と基本的にはハブ輪の構成が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同一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。
【００５５】
この車輪用軸受装置は駆動輪用の第３世代と呼称され、内方部材２５と外方部材１０、および両部材２５、１０間に転動自在に収容された複列の転動体８、８とを備え、等速自在継手１３が着脱自在に結合されている。内方部材２５は、ハブ輪２６と、このハブ輪２６に圧入された内輪３とからなる。
【００５６】
ハブ輪２６はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、アウター側の端部に車輪取付フランジ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２ｃが形成されている。
【００５７】
外側継手部材１４のステム部１７は、キャップ１８を介して肩部１６が内輪３の大端面３ｂに衝合するまでハブ輪２６に嵌挿され、内輪３と肩部１６とが突き合わせ状態で、雄ねじ１７ｂに固定ナット１９が所定の締付トルクで締結され、ハブ輪２６と外側継手部材１４が軸方向に着脱自在に結合されている。
【００５８】
ここで、内輪３の大端面３ｂと外側継手部材１４の肩部１６にキャップ１８が挟持された状態で介装されている。このキャップ１８は、防錆能を有するオーステナイト系ステンレス鋼板からプレス加工にて形成され、図９に拡大して示すように、円板状の当接部１８ａを備えている。そして、キャップ１８の少なくとも当接部１８ａに低摩擦樹脂被膜層が塗装によって形成されている。一方、キャップ１８の低摩擦樹脂被膜層を塗装により形成した表面に当接する外側継手部材１４の肩部１６と内輪３の大端面３ｂのどちらか一方、または両方が、表面粗さがＲａ３．２μｍ以下になるように仕上げ加工されている。これにより、キャップ１８が長期間に亘って発錆するのを防止し、前述した実施形態と同様、スティックスリップ音の発生を防止することができる。
【００５９】
図１０に、図９のキャップ１８の変形例を示す。このキャップ２７は、ステンレス鋼板からプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成され、円板状の当接部２７ａと、この当接部２７ａの内径部から軸方向に延びる円筒状の嵌合部２７ｂを備えている。そして、この嵌合部２７ｂが小径段部２ｂの内径面に嵌合されている。キャップ２７の外側継手１４の肩部１６に当接する表面には低摩擦樹脂被膜層が塗装によって形成されると共に、キャップ２７に当接する外輪継手部材１４の肩部１６は、表面粗さがＲａ３．２μｍ以下になるように仕上げ加工されている。これにより、キャップ２７が長期間に亘って発錆するのを防止し、前述した実施形態と同様、スティックスリップ音の発生を防止することができる。また、この他に、キャップ２７の素材に冷間圧延鋼板を使用して、低摩擦樹脂被膜層を全表面に塗装によって形成しても良い。
【００６０】
図１１に、図１０のキャップ２７の変形例を示す。このキャップ２８は、ステンレス鋼板からプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成され、円板状の当接部２８ａと、この当接部２８ａの内径部から軸方向に延びる円筒状の嵌合部２８ｂを備えている。そして、この嵌合部２８ｂが内輪３の内径面３ｃに嵌合されている。キャップ２８の外側継手部材１４の肩部１６に当接する表面には低摩擦樹脂被膜層が塗装によって形成されると共に、キャップ２８に当接する外側継手部材１４の肩部１６は、表面粗さがＲａ３．２μｍ以下になるように仕上げ加工されている。これにより、キャップ２８が長期間に亘って発錆するのを防止し、前述した実施形態と同様、スティックスリップ音の発生を防止することができる。また、この他に、キャップ２８の素材に冷間圧延鋼板を使用して、低摩擦樹脂被膜層を全表面に塗装によって形成しても良い。
【００６１】
図１２に、図１１のキャップ２８の変形例を示す。このキャップ２９は、ステンレス鋼板からプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成され、円板状の当接部２９ａと、この当接部２９ａの外径部から軸方向に延びる円筒状の嵌合部２９ｂを備えている。そして、この嵌合部２９ｂが外側継手部材１４の肩部１６に嵌合されている。キャップ２９の内輪３の大端面３ｂに当接する表面には低摩擦樹脂被膜層が塗装によって形成されると共に、キャップ２９に当接する内輪３の大端面３ｂは、表面粗さＲａ３．２μｍ以下に仕上げ加工されている。これにより、キャップ２９が長期間に亘って発錆するのを防止し、前述した実施形態と同様、スティックスリップ音の発生を防止することができる。また、この他に、キャップ２９の素材に冷間圧延鋼板を使用して、低摩擦樹脂被膜層を全表面に塗装によって形成しても良い。
【００６２】
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。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明に係る車輪用軸受装置は、ハブ輪と内輪からなる内方部材と等速自在継手とを備え、内方部材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締結された第１乃至第３世代構造の車輪用軸受装置に適用できる。
【符号の説明】
【００６４】
１、２５ 内方部材
２、２６ ハブ輪
２ａ、３ａ 内側転走面
２ｂ 小径段部
２ｃ、１７ａ セレーション
３ 内輪
３ｂ 内輪の大端面
３ｃ 内輪の内径面
４ 車輪取付フランジ
５ ハブボルト
６ 加締部
６ａ 加締部の端面
７ 車輪取付フランジのインナー側の基部
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 アウター側のシール
１２ インナー側のシール
１３ 等速自在継手
１４ 外側継手部材
１５ マウス部
１６ 肩部
１７ ステム部
１７ｂ 雄ねじ
１８、２０、２１、２２、２３、２７、２８、２９ キャップ
１８ａ、２０ａ、２１ａ、２２ａ、２３ａ、２７ａ、２８ａ、２９ａ 当接部
１９ 固定ナット
２０ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２７ｂ、２８ｂ、２９ｂ 嵌合部
２１ｂ 鍔部
２１ｃ 係止部
５０ 車輪用軸受装置
５１ 外方部材
５１ａ 外側転走面
５１ｂ 車体取付フランジ
５２ ハブ輪
５２ａ、５３ａ 内側転走面
５２ｂ 小径段部
５３ 内輪
５４ 車輪取付フランジ
５５ 内方部材
５６ 保持器
５７ ボール
５８、５９ シール
６０ 加締部
６１ 等速自在継手
６２ 外側継手部材
６３ 肩部
６４ ステム部
６４ａ セレーション
６５ 固定ナット
６６ キャップ
６６ａ 当接部
６６ｂ 嵌合部
６６ｃ 鍔部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両の車輪を支持する車輪用軸受装置、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車輪用軸受装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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車輪用軸受装置を介して駆動輪に連結されている。
【０００３】
この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１３に示すようなものが知られている。この車輪用軸受装置５０は、外周に車体に取り付けられるための車体取付フランジ５１ｂを一体に有し、内周に複列の外側転走面５１ａ、５１ａが一体に形成された外方部材５１と、一端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ５４を一体に有し、外周に複列の外側転走面５１ａ、５１ａの一方に対向する内側転走面５２ａと、この内側転走面５２ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部５２ｂが形成されたハブ輪５２、およびこのハブ輪５２の小径段部５２ｂに圧入され、外周に複列の外側転走面５１ａ、５１ａの他方に対向する内側転走面５３ａが形成された内輪５３からなる内方部材５５と、この内方部材５５と外方部材５１の両転走面間に保持器５６、５６を介して転動自在に収容された複列のボール５７、５７と、外方部材５１と内方部材５５との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシール５８、５９とを備えている。
【０００４】
内輪５３は、ハブ輪５２の小径段部５２ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部６０によりハブ輪５２に対して軸方向に固定されると共に、ハブ輪５２に等速自在継手６１が連結されている。この等速自在継手６１の外側継手部材６２は、カップ状のマウス部の底部をなす肩部６３と、この肩部６３から軸方向に延び、ハブ輪５２にセレーション６４ａを介してトルク伝達可能に内嵌されたステム部６４とを一体に有し、肩部６３が加締部６０と突き合わせ状態で、ハブ輪５２と外側継手部材６２が固定ナット６５を介して軸方向に着脱自在に結合されている。
【０００５】
こうした車両の車輪には、エンジンから摺動型の等速自在継手６１を介してトルクが負荷され、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、ハブ輪５２の加締部６０と外側継手部材６２の肩部６３との間に、捩じれによる相対差が生じることになる。ナット６５の締付けによる軸力で、加締部６０と肩部６３の当接面は摩擦抵抗で一緒に動こうとするが、エンジン低速回転時、例えば車両発進時に、更に大きなトルクが負荷され、ドライブシャフトに大きな捩じれが発生した場合、外側継手部材６２と内方部材５５との当接面が摩擦抵抗に耐えられなくなり、急激なスリップを起こしてスティックスリップ音が発生する。
【０００６】
この対策手段として、この車輪用軸受装置５０では、加締部６０に合成樹脂製のキャップ６６が装着され、このキャップ６６が、円板状の当接部６６ａと、この当接部６６ａの内径部から軸方向に延びる円筒状の嵌合部６６ｂと、当接部６６ａの外径部から軸方向に延びる円筒状の鍔部６６ｃとを備え、加締部６０の端面が平坦面に形成されると共に、加締部６０と外側継手部材６２の肩部６３とで挟持された状態で、当該キャップ６６の嵌合部６６ｂが加締部６０の内径に圧入固定されている。
【０００７】
これにより、ドライブシャフトにトルクが負荷され、外側継手部材６２に大きな捩じれが発生した場合でも、キャップ６６には摩擦抵抗を小さくする効果があるため、内方部材５５と肩部６３との当接面を常に滑らせて急激なスリップを緩和し、スティックスリップ音の発生を防止することができると共に、キャップ６６を内方部材５５にワンタッチで容易に装着することができ、搬送工程や組立工程において内方部材５５からキャップ６６が脱落するのを防止することができて作業性を向上させることができる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
この従来の車輪用軸受装置５０では、樹脂製のキャップ６６が、等速自在継手６１を締結する軸力によって変形すると共に、使用中に摩耗して加締部６０とのガタが大きくなり、長期間に亘って所望の効果を維持するのが難しいという課題があった。こうした樹脂製のキャップ６６の変形を抑えるため、鋼板製のキャップにフッ素樹脂コーティング層等が形成され、板厚が０．５ｍｍ〜２ｍｍからなるプレートを介在させたものも知られている（特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−１５８９２５号公報
【特許文献２】特開２００９−２３４２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
然しながら、鋼板製のキャップにフッ素樹脂コーティング層等を形成しても、キャップに接触する加締部６０や外側継手部材６２の肩部６３等の相手部材の表面性状が悪ければコーティング層が摩耗し、滑り特性が劣化してスティックスリップ音が発生する恐れがある。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、内方部材と外側継手部材の肩部との間で発生する急激なスリップを緩和し、長期間に亘ってスティックスリップ音の発生を防止した車輪用軸受装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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、内周にセレーション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、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、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の両側開口部に装着されたシールとを備え、前記ハブ輪に等速自在継手が連結されると共に、この等速自在継手の外側継手部材が、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、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ステム部とを一体に有し、前記肩部が前記内方部材と突き合わせ状態で、前記ハブ輪と外側継手部材が固定ナットを介して軸方向に着脱自在に結合された車輪用軸受装置において、前記内方部材の端面と前記外側継手部材の肩部との間に挟持された状態で、円板状の当接部を備えた鋼板製のキャップが介装され、このキャップの当接部の表面のうち少なくとも一方の表面に低摩擦樹脂被膜層が塗装によって形成されると共に、当該キャップに当接する前記外側継手部材の肩部と内方部材の端面の表面粗さがＲａ３．２μｍ以下に設定されている。
【００１３】
このように、ハブ輪にセレーションを介して外側継手部材がトルク伝達可能に、かつ軸方向に着脱自在に結合された車輪用軸受装置において、内方部材の端面と外側継手部材の肩部との間に挟持された状態で、円板状の当接部を備えた鋼板製のキャップが介装され、このキャップの当接部の表面のうち少なくとも一方の表面に低摩擦樹脂被膜層が塗装によって形成されると共に、当該キャップに当接する外側継手部材の肩部と内方部材の端面の表面粗さがＲａ３．２μｍ以下に設定されているので、等速自在継手を締結する軸力によって変形するのと、使用中に摩耗して相手部材とのガタが大きくなるのを防止すると共に、内方部材と外側継手部材の肩部との間で発生する急激なスリップを緩和し、長期間に亘ってスティックスリップ音の発生を防止した車輪用軸受装置を提供することができる。
【００１４】
好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記低摩擦樹脂被膜層が、フッ素樹脂が４０〜５０重量％、マトリクス樹脂４５〜５５重量％、黒鉛１〜１０重量％が配合されていれば、摩擦摩耗特性に優れ、低摩擦で非粘着性を被覆層に付与することができると共に、摺動部材の使用温度雰囲気に耐える耐熱性を備えている。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明のように、前記低摩擦樹脂被膜層の下地として、予め前記キャップの表面にショットブラスト処理が施されていれば、密着性を高めることができ、長期間に亘って低摩擦樹脂被膜層は剥離するのを防止することができる。
【００１６】
また、請求項４に記載の発明のように、前記ハブ輪の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って前記内輪が軸方向に固定され、前記加締部の端面が平坦面に形成されると共に、前記キャップが、当該加締部の端面と前記外側継手部材の肩部とで挟持されていても良い。
【００１７】
また、請求項５に記載の発明のように、前記キャップが、前記当接部の内径部から軸方向に延びる円筒状の嵌合部を備え、この嵌合部が前記加締部の内径面に嵌合されていても良い。
【００１８】
また、請求項６に記載の発明のように、前記キャップが、前記当接部の外径部から軸方向に延びる円筒状の鍔部と、この鍔部から径方向内方に突出しる係止部とを備え、この係止部の内径が前記加締部の外径よりも僅かに小径に設定され、この係止部を弾性変形させることにより当該キャップが前記加締部に装着されていれば、キャップの剛性を高めて強度を向上させると共に、キャップが加締部から脱落するのを防止することができる。
【００１９】
また、請求項７に記載の発明のように、前記キャップの鍔部と係止部の周方向等配に軸方向に延びるスリットが複数形成されていれば、キャップを加締部にワンタッチで容易に装着することができると共に、組立工程において加締部からキャップが脱落するのを防止することができ、組立工数を向上させることができる。
【００２０】
また、請求項８に記載の発明のように、前記キャップが、前記内輪の大端面と前記外側継手部材の肩部との間に挟持された状態で介装されると共に、当該キャップが、前記当接部の内径部から軸方向に延びる円筒状の嵌合部を備え、この嵌合部が前記小径段部または内輪の内径面に嵌合されていても良い。
【００２１】
また、請求項９に記載の発明のように、前記キャップが、前記当接部の外径部から軸方向に延びる円筒状の嵌合部を備え、この嵌合部が前記内輪の外径に嵌合されていても良い。
【００２２】
また、請求項１０に記載の発明のように、前記キャップが、前記当接部の外径部から軸方向に延びる円筒状の嵌合部を備え、この嵌合部が前記外側継手部材の肩部に嵌合されていても良い。
【００２３】
また、請求項１１に記載の発明のように、前記キャップの素材が防錆能を有するステンレス鋼板からプレス加工によって形成され、前記当接部に前記低摩擦樹脂被膜層が形成されていれば、塗装範囲を限定することができ、低コスト化を図ることができる。
【００２４】
また、請求項１２に記載の発明のように、前記キャップの素材が冷間圧延鋼板からプレス加工によって形成され、当該キャップの全表面に前記低摩擦樹脂被膜層が形成されていれば、廉価で、プレス加工性が良好となり、低摩擦樹脂被膜層によってキャップ自体が長期間に亘って発錆するのを防止することができる。
【００２５】
また、請求項１３に記載の発明のように、前記外側継手部材の肩部が高周波焼入れによって表面硬さを５０〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施され、その後研削加工されていても良い。
【００２６】
また、請求項１４に記載の発明のように、前記加締部の端面が揺動加締後に旋削加工されていても良い。
【発明の効果】
【００２７】
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、内周にセレーション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、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、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の両側開口部に装着されたシールとを備え、前記ハブ輪に等速自在継手が連結されると共に、この等速自在継手の外側継手部材が、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、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ステム部とを一体に有し、前記肩部が前記内方部材と突き合わせ状態で、前記ハブ輪と外側継手部材が固定ナットを介して軸方向に着脱自在に結合された車輪用軸受装置において、前記内方部材の端面と前記外側継手部材の肩部との間に挟持された状態で、円板状の当接部を備えた鋼板製のキャップが介装され、このキャップの当接部の表面のうち少なくとも一方の表面に低摩擦樹脂被膜層が塗装によって形成されると共に、当該キャップに当接する前記外側継手部材の肩部と内方部材の端面の表面粗さがＲａ３．２μｍ以下に設定されているので、等速自在継手を締結する軸力によって変形するのと、使用中に摩耗して相手部材とのガタが大きくなるのを防止すると共に、内方部材と外側継手部材の肩部との間で発生する急激なスリップを緩和し、長期間に亘ってスティックスリップ音の発生を防止した車輪用軸受装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１のキャップ装着部を示す要部拡大図である。
【図３】本発明に係る低摩擦樹脂被膜層の摩耗特性を評価する試験結果を示すグラフである。
【図４】図２のキャップの変形例を示す要部拡大図である。
【図５】図２のキャップの他の変形例を示す要部拡大図である。
【図６】図２のキャップの他の変形例を示す要部拡大図である。
【図７】図６のキャップの変形例を示す要部拡大図である。
【図８】本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図である。
【図９】図８のキャップ装着部を示す要部拡大図である。
【図１０】図９のキャップの変形例を示す要部拡大図である。
【図１１】図１０のキャップの変形例を示す要部拡大図である。
【図１２】図１１のキャップの変形例を示す要部拡大図である。
【図１３】従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
外周に車体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、外周に前記複列の外側転走面の一方に対向する内側転走面と、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の他方に対向する内側転走面が形成された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転動体と、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の両側開口部に装着されたシールとを備え、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ハブ輪に対して軸方向に固定されると共に、前記ハブ輪に等速自在継手が連結され、この等速自在継手の外側継手部材が、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、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たステム部とを一体に有し、前記肩部が前記加締部と突き合わせ状態で、前記ハブ輪と外側継手部材が固定ナットを介して軸方向に着脱自在に結合された車輪用軸受装置において、前記加締部の端面が平坦面に形成され、この端面と前記外側継手部材の肩部との間に挟持された状態で円板状の当接部を備えた鋼板製のキャップが介装され、このキャップの当接部の表面にフッ素樹脂が４０〜５０重量％配合された低摩擦樹脂被膜層が塗装によって形成されると共に、当該キャップに当接する前記外側継手部材の肩部と加締部の端面の表面粗さがＲａ３．２μｍ以下に設定されている。
【実施例１】
【００３０】
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第１の実施形態を示す縦断面図、図２は、図１のキャップ装着部を示す要部拡大図、図３は、本発明に係る低摩擦樹脂被膜層の摩耗特性を評価する試験結果を示すグラフ、図４は、図２のキャップの変形例を示す要部拡大図、図５は、図２のキャップの他の変形例を示す要部拡大図、図６は、図２のキャップの他の変形例を示す要部拡大図、図７は、図６のキャップの変形例を示す要部拡大図である。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。
【００３１】
この車輪用軸受装置は駆動輪用の第３世代と呼称され、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、等速自在継手１３が着脱自在に結合されている。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。
【００３２】
ハブ輪２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）２ｃ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５が植設されている。
【００３３】
ハブ輪２はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面２ａをはじめ、後述するアウター側のシール１１が摺接するシールランド部となる基部７から小径段部２ｂに亙って高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。なお、後述する加締部６は、鍛造後の素材表面硬さ３０ＨＲＣ以下の未焼入れ部としている。そして、外周に他方（インナー側）の内側転走面３ａが形成された内輪３がハブ輪２の小径段部２ｂに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（揺動加締）させて形成した加締部６によって、所定の軸受予圧が付与された状態で、ハブ輪２に対して内輪３が軸方向に固定されている。一方、内輪３および転動体８はＳＵＪ２等の高炭素クロム鋼で形成され、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。
【００３４】
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が一体に形成されている。この外方部材１０はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、少なくとも複列の外側転走面１０ａ、１０ａが高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。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と内方部材１との間に形成される環状空間の開口部にはシール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。
【００３５】
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で構成された車輪用軸受装置を例示したが、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構成されていても良い。また、ここでは、ハブ輪２の外周に一方の内側転走面２ａが直接形成された第３世代構造を例示したが、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世代あるいは第２世代構造であっても良い。
【００３６】
等速自在継手１３は、外側継手部材１４と、図示はしないが継手内輪とケージおよびトルク伝達ボールを備えている。外側継手部材１４はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、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ステム部１７を一体に有している。ステム部１７は、外周にハブ輪２のセレーション２ｃに係合するセレーション（またはスプライン）１７ａと、このセレーション１７ａの端部に雄ねじ１７ｂが形成されている。
【００３７】
ハブ輪２と外側継手部材１４との結合は、外側継手部材１４のステム部１７が、後述するプレート（キャップ）１８を介して肩部１６が加締部６の側面に衝合するまでハブ輪２に嵌挿され、加締部６と肩部１６とが突き合わせ状態で、雄ねじ１７ｂに固定ナット１９が所定の締付トルクで締結され、ハブ輪２と外側継手部材１４が軸方向に着脱自在に結合されている。
【００３８】
ここで、図２に拡大して示すように、軸力によって加締部６に加えられる面圧を小さくすることができ、加締部６の塑性変形と摩耗を防止することができるように、この加締部６の端面は平坦面に形成されている。そして、この加締部６と外側継手部材１４の肩部１６との間にキャップ１８が介装され、加締部６と肩部１６とで挟持された状態で固定されている。このキャップ１８は、防錆能を有するオーステナイト系ステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）からプレス加工によって形成されている。なお、キャップ１８の材質は、例示したものに限らず、フェライト系のステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ４３０系等）でも良い。
【００３９】
キャップ１８は当接部１８ａを備えた円板状のプレートからなり、当接部１８ａに低摩擦樹脂被膜層が塗装によって形成されている。なお、この低摩擦樹脂被膜層は、当接部１８ａのインナー側の側面（外側継手部材１４の肩部１６との当接面）とアウター側の側面（加締部６の端面６ａとの当接面）のうち一方の側面に形成されていても良い。このように、キャップ１８の素材として防錆能を有するステンレス鋼板を使用することにより、低摩擦樹脂被膜層の塗装範囲を限定することができ、低コスト化を図ることができる。なお、この低摩擦樹脂被膜層の下地として、予めキャップ１８の表面にショットブラスト処理が施されている。これにより、密着性を高めることができ、長期間に亘って低摩擦樹脂被膜層が剥離するのを防止することができる。
【００４０】
低摩擦樹脂被膜層を形成する低摩擦樹脂塗料としては、次のようなものを例示することができる。低摩擦樹脂塗料は、塗膜に対してフッ素樹脂が４０〜５０重量％、マトリクス樹脂４５〜５５重量％、黒鉛１〜１０重量％配合されている。このフッ素樹脂は、低摩擦で非粘着性を被覆層に付与することができると共に、摺動部材の使用温度雰囲気に耐える耐熱性を備えるものであれば使用することができる。
【００４１】
具体的には、ポリテトラフルオロエチレン（融点３２７℃、連続使用温度２６０℃、以下ＰＴＦＥと呼ぶ）を挙げることができる。このＰＴＦＥは、−ＣＦ２ＣＦ２−の繰り返し単位より構成され、略３４０〜３８０℃の溶融粘度が略１０１０〜１０１１Ｐａ・ｓと高く、融点を超えても流動し難く、フッ素樹脂の中では最も耐熱性に優れている。また、低温下でも優れた性質を示し、摩擦摩耗特性にも優れており、本発明に係る低摩擦樹脂被膜に好適である。なお、ＰＴＦＥは粉末であり、特に限定するものではないが、塗膜の表面平滑性のために粒径３０μｍ以下の粉末が好ましい。
【００４２】
低摩擦樹脂塗料において、マトリクス樹脂は、キャップ１８の使用時に熱劣化することのない耐熱性と、フッ素樹脂粉末を粘着させ、低摩擦樹脂塗料をキャップ１８に強固に密着させることのできる耐熱性樹脂であれば使用することができる。
【００４３】
具体的には、ポリアミドイミド樹脂（ＰＡＩ）を例示することができる。ＰＡＩは、分子内にイミド結合とアミド結合とを有する樹脂で、芳香族系ポリアミドイミド樹脂のイミド結合は、ポリアミド酸等の前駆体であっても、また、閉環したイミド環であっても良く、さらには、それらが混在している状態であっても良い。
【００４４】
このような芳香族系ＰＡＩは、芳香族第一級ジアミン、例えば、ジフェニルメタンジアミンと芳香族三塩基酸無水物、例えば、トリメリット酸無水物のモノまたはジアルシルハライド誘導体から製造されるＰＡＩ、芳香族三塩基酸無水物と芳香族ジイソシアネート化合物、例えば、ジフェルメタンジイソシアネートとから製造されるＰＡＩ等があり、さらに、アミド結合に比べてイミド結合の比率を大きくしたＰＡＩとして、芳香族、脂肪族または脂環族ジイソシアネート化合物と芳香族四塩基酸二無水物および芳香族三塩基酸無水物とから製造されるＰＡＩ等があり、いずれのＰＡＩであっても使用することができる。
【００４５】
また、キャップ１８の低摩擦樹脂皮膜層の塗装によって形成する表面に当接する外側継手部材１４の肩部１６と加締部６の端面６ａどちらか一方、または両方は、表面粗さがＲａ３．２μｍ以下になるように仕上げ加工されている。なお、外側継手部材１４の肩部１６は、旋削仕上げに限らず、高周波焼入れによって表面硬さを５０〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施され、その後研削加工によって表面粗さがＲａ３．２μｍ以下になるように形成しても良い。また、加締部６の端面６ａは、揺動加締する加締治具の表面粗さを規制してＲａ３．２μｍ以下に形成しても良い。ここでいうＲａは、ＪＩＳの粗さ形状パラメータの一つで（ＪＩＳ Ｂ０６０１−２００１）、算術平均粗さ、すなわち、平均線から絶対値偏差の平均値を言う。
【００４６】
このように、本実施形態では、加締部６と外側継手部材１４の肩部１６とで挟持された鋼板製のキャップ１８の当接部１８ａに低摩擦樹脂被膜層が形成され、キャップ１８に当接する外側継手部材１４の肩部１６と加締部６の端面６ａが仕上げ加工により、表面粗さがＲａ３．２μｍ以下に設定されているので、等速自在継手１３を締結する軸力によって変形するのと、使用中に摩耗して加締部６とのガタが大きくなるのを防止すると共に、加締部６と外側継手部材１４の肩部１６との間で発生する急激なスリップを緩和し、長期間に亘ってスティックスリップ音の発生を防止した車輪用軸受装置を提供することができる。
【００４７】
図３に示すグラフは、本出願人が実施した低摩擦樹脂被膜層の摩耗特性を評価する試験結果である。試験は、接触面圧Ｐが４５ＭＰａと６８ＭＰａおよび１０２ＭＰａの３条件で実施した。ここで、低摩擦樹脂被膜層は１０〜３０μｍの範囲に形成されているが、摩耗量１０μｍをこの摩耗限界とすれば、このグラフから分かるように、相手材の表面粗さをＲａ３．２６μｍ以下とする必要がある。換言すれば、相手材の表面粗さをＲａ３．２６μｍ以下とすることにより、長期間に亘って低摩擦樹脂被膜層を保持することができ、当接面で発生する急激なスリップを緩和することができる。ここで、低摩擦樹脂被膜層の厚みが１０μｍ未満では、被膜層としての効果が期待できず、また、３０μｍを超えると、当接部１８ａへの結合力が低下し、反って偏摩耗を誘発して好ましくない。
【００４８】
図４は、前述したキャップ１８の変形例で、組立時の状態を示している。このキャップ２０は、冷間圧延鋼板（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）からプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成され、円板状の当接部２０ａと、この当接部２０ａの内径部から軸方向に延びる円筒状の嵌合部２０ｂを備えている。この嵌合部２０ｂを加締部６の内径に圧入することによりキャップ２０が加締部６に着脱自在に固定されている。
【００４９】
ここで、本実施形態では、キャップ２０の外側継手部材１４の肩部１６に当接する表面に低摩擦樹脂被膜層が塗装によって形成されると共に、キャップ２０に当接する外側継手部材１４の肩部１６が、表面粗さがＲａ３．２μｍ以下になるように旋削仕上げされている。これにより、キャップ２０の素材として、プレス加工性の良好で防錆性能の良いステンレス鋼板を使用しても、キャップ２０自体が長期間に亘って発錆するのを防止すると共に、前述した実施形態と同様、スティックスリップ音の発生を防止することができる。この場合、低摩擦樹脂被膜層を片面のみに塗装によって形成するため、塗装作業が簡単になり廉価にすることができる。また、その他に、キャップ２０の素材として、冷間圧延鋼板を使用して低摩擦樹脂被膜層を全表面に塗装によって形成し、キャップ２０の素材を廉価にすることもできる。
【００５０】
また、図５に、前述したキャップ１８の他の変形例を示す。このキャップ２１は、オーステナイト系ステンレス鋼板からプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成され、円板状の当接部２１ａと、この当接部２１ａの外径部から軸方向に延びる円筒状の鍔部２１ｂと、この鍔部２１ｂから径方向内方に突出する係止部２１ｃとを備えている。そして、この係止部２１ｃの内径は加締部６の外径よりも僅かに小径に設定され、この係止部２１ｃを弾性変形させることによりキャップ２１が加締部６に装着されている。
【００５１】
なお、外径部となる鍔部２１ｂと係止部２１ｃの周方向等配に軸方向に延びるスリット（図示せず）を複数形成することにより、キャップ２１を加締部６にワンタッチで容易に装着することができると共に、組立工程において加締部６からキャップ２１が脱落するのを防止することができ、組立工数を向上させることができる。
【００５２】
図６に、前述したキャップ１８の他の変形例を示す。このキャップ２２は、ステンレス鋼板からプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成され、円板状の当接部２２ａと、この当接部２２ａの外径部から軸方向に延びる円筒状の嵌合部２２ｂを備えている。キャップ２２の外側継手部材１４の肩部１６に当接する表面に低摩擦樹脂被膜層が塗装によって形成されると共に、嵌合部２２ｂが内輪３の外径に圧入されている。そして、キャップ２２に当接する外側継手部材１４の肩部１６が、表面粗さがＲａ３．２μｍ以下になるように旋削仕上げされている。これにより、加締部６への雨水やダスト等の異物の侵入が防止でき、加締部６の発錆を防止して耐久性を向上させることができると共に、キャップ２２が長期間に亘って発錆するのを防止し、前述した実施形態と同様、スティックスリップ音の発生を防止することができる。また、この他に、キャップ２２の素材に冷間圧延鋼板を使用して、低摩擦樹脂被膜層を全表面に塗装によって形成しても良い。
【００５３】
図７に、前述したキャップ２２の変形例を示す。このキャップ２３は、ステンレス鋼板からプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成され、円板状の当接部２３ａと、この当接部２３ａの外径部から軸方向に延びる円筒状の嵌合部２３ｂを備えている。そして、キャップ２３の加締部６の端面６ａに当接する表面に低摩擦樹脂被膜層が塗装によって形成され、キャップ２３に当接する加締部６の端面６ａが、表面粗さがＲａ３．２μｍ以下になるように仕上げ加工されている。これにより、キャップ２３が長期間に亘って発錆するのを防止し、前述した実施形態と同様、スティックスリップ音の発生を防止することができる。また、この他に、キャップ２３の素材に冷間圧延鋼板を使用して、低摩擦樹脂被膜層を全表面に塗装によって形成しても良い。
【実施例２】
【００５４】
図８は、本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図、図９は、図８のキャップ装着部を示す要部拡大図、図１０は、図９のキャップの変形例を示す要部拡大図、図１１は、図１０のキャップの変形例を示す要部拡大図、図１２は、図１１のキャップの変形例を示す要部拡大図である。なお、この実施形態は、前述した実施形態と基本的にはハブ輪の構成が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同一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。
【００５５】
この車輪用軸受装置は駆動輪用の第３世代と呼称され、内方部材２５と外方部材１０、および両部材２５、１０間に転動自在に収容された複列の転動体８、８とを備え、等速自在継手１３が着脱自在に結合されている。内方部材２５は、ハブ輪２６と、このハブ輪２６に圧入された内輪３とからなる。
【００５６】
ハブ輪２６はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、アウター側の端部に車輪取付フランジ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２ｃが形成されている。
【００５７】
外側継手部材１４のステム部１７は、キャップ１８を介して肩部１６が内輪３の大端面３ｂに衝合するまでハブ輪２６に嵌挿され、内輪３と肩部１６とが突き合わせ状態で、雄ねじ１７ｂに固定ナット１９が所定の締付トルクで締結され、ハブ輪２６と外側継手部材１４が軸方向に着脱自在に結合されている。
【００５８】
ここで、内輪３の大端面３ｂと外側継手部材１４の肩部１６にキャップ１８が挟持された状態で介装されている。このキャップ１８は、防錆能を有するオーステナイト系ステンレス鋼板からプレス加工にて形成され、図９に拡大して示すように、円板状の当接部１８ａを備えている。そして、キャップ１８の少なくとも当接部１８ａに低摩擦樹脂被膜層が塗装によって形成されている。一方、キャップ１８の低摩擦樹脂被膜層を塗装により形成した表面に当接する外側継手部材１４の肩部１６と内輪３の大端面３ｂのどちらか一方、または両方が、表面粗さがＲａ３．２μｍ以下になるように仕上げ加工されている。これにより、キャップ１８が長期間に亘って発錆するのを防止し、前述した実施形態と同様、スティックスリップ音の発生を防止することができる。
【００５９】
図１０に、図９のキャップ１８の変形例を示す。このキャップ２７は、ステンレス鋼板からプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成され、円板状の当接部２７ａと、この当接部２７ａの内径部から軸方向に延びる円筒状の嵌合部２７ｂを備えている。そして、この嵌合部２７ｂが小径段部２ｂの内径面に嵌合されている。キャップ２７の外側継手１４の肩部１６に当接する表面には低摩擦樹脂被膜層が塗装によって形成されると共に、キャップ２７に当接する外輪継手部材１４の肩部１６は、表面粗さがＲａ３．２μｍ以下になるように仕上げ加工されている。これにより、キャップ２７が長期間に亘って発錆するのを防止し、前述した実施形態と同様、スティックスリップ音の発生を防止することができる。また、この他に、キャップ２７の素材に冷間圧延鋼板を使用して、低摩擦樹脂被膜層を全表面に塗装によって形成しても良い。
【００６０】
図１１に、図１０のキャップ２７の変形例を示す。このキャップ２８は、ステンレス鋼板からプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成され、円板状の当接部２８ａと、この当接部２８ａの内径部から軸方向に延びる円筒状の嵌合部２８ｂを備えている。そして、この嵌合部２８ｂが内輪３の内径面３ｃに嵌合されている。キャップ２８の外側継手部材１４の肩部１６に当接する表面には低摩擦樹脂被膜層が塗装によって形成されると共に、キャップ２８に当接する外側継手部材１４の肩部１６は、表面粗さがＲａ３．２μｍ以下になるように仕上げ加工されている。これにより、キャップ２８が長期間に亘って発錆するのを防止し、前述した実施形態と同様、スティックスリップ音の発生を防止することができる。また、この他に、キャップ２８の素材に冷間圧延鋼板を使用して、低摩擦樹脂被膜層を全表面に塗装によって形成しても良い。
【００６１】
図１２に、図１１のキャップ２８の変形例を示す。このキャップ２９は、ステンレス鋼板からプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成され、円板状の当接部２９ａと、この当接部２９ａの外径部から軸方向に延びる円筒状の嵌合部２９ｂを備えている。そして、この嵌合部２９ｂが外側継手部材１４の肩部１６に嵌合されている。キャップ２９の内輪３の大端面３ｂに当接する表面には低摩擦樹脂被膜層が塗装によって形成されると共に、キャップ２９に当接する内輪３の大端面３ｂは、表面粗さＲａ３．２μｍ以下に仕上げ加工されている。これにより、キャップ２９が長期間に亘って発錆するのを防止し、前述した実施形態と同様、スティックスリップ音の発生を防止することができる。また、この他に、キャップ２９の素材に冷間圧延鋼板を使用して、低摩擦樹脂被膜層を全表面に塗装によって形成しても良い。
【００６２】
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。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明に係る車輪用軸受装置は、ハブ輪と内輪からなる内方部材と等速自在継手とを備え、内方部材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締結された第１乃至第３世代構造の車輪用軸受装置に適用できる。
【符号の説明】
【００６４】
１、２５ 内方部材
２、２６ ハブ輪
２ａ、３ａ 内側転走面
２ｂ 小径段部
２ｃ、１７ａ セレーション
３ 内輪
３ｂ 内輪の大端面
３ｃ 内輪の内径面
４ 車輪取付フランジ
５ ハブボルト
６ 加締部
６ａ 加締部の端面
７ 車輪取付フランジのインナー側の基部
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 アウター側のシール
１２ インナー側のシール
１３ 等速自在継手
１４ 外側継手部材
１５ マウス部
１６ 肩部
１７ ステム部
１７ｂ 雄ねじ
１８、２０、２１、２２、２３、２７、２８、２９ キャップ
１８ａ、２０ａ、２１ａ、２２ａ、２３ａ、２７ａ、２８ａ、２９ａ 当接部
１９ 固定ナット
２０ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２７ｂ、２８ｂ、２９ｂ 嵌合部
２１ｂ 鍔部
２１ｃ 係止部
５０ 車輪用軸受装置
５１ 外方部材
５１ａ 外側転走面
５１ｂ 車体取付フランジ
５２ ハブ輪
５２ａ、５３ａ 内側転走面
５２ｂ 小径段部
５３ 内輪
５４ 車輪取付フランジ
５５ 内方部材
５６ 保持器
５７ ボール
５８、５９ シール
６０ 加締部
６１ 等速自在継手
６２ 外側継手部材
６３ 肩部
６４ ステム部
６４ａ セレーション
６５ 固定ナット
６６ キャップ
６６ａ 当接部
６６ｂ 嵌合部
６６ｃ 鍔部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、内周にセレーション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、
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、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の両側開口部に装着されたシールとを備え、
前記ハブ輪に等速自在継手が連結されると共に、
この等速自在継手の外側継手部材が、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、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ステム部とを一体に有し、
前記肩部が前記内方部材と突き合わせ状態で、前記ハブ輪と外側継手部材が固定ナットを介して軸方向に着脱自在に結合された車輪用軸受装置において、
前記内方部材の端面と前記外側継手部材の肩部との間に挟持された状態で、円板状の当接部を備えた鋼板製のキャップが介装され、このキャップの当接部の表面のうち少なくとも一方の表面に低摩擦樹脂被膜層が塗装によって形成されると共に、当該キャップに当接する前記外側継手部材の肩部と内方部材の端面の表面粗さがＲａ３．２μｍ以下に設定されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項２】
前記低摩擦樹脂被膜層が、フッ素樹脂が４０〜５０重量％、マトリクス樹脂４５〜５５重量％、黒鉛１〜１０重量％が配合されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項３】
前記低摩擦樹脂被膜層の下地として、予め前記キャップの表面にショットブラスト処理が施されている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
【請求項４】
前記ハブ輪の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って前記内輪が軸方向に固定され、前記加締部の端面が平坦面に形成されると共に、前記キャップが、当該加締部の端面と前記外側継手部材の肩部とで挟持されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項５】
前記キャップが、前記当接部の内径部から軸方向に延びる円筒状の嵌合部を備え、この嵌合部が前記加締部の内径面に嵌合されている請求項４に記載の車輪用軸受装置。
【請求項６】
前記キャップが、前記当接部の外径部から軸方向に延びる円筒状の鍔部と、この鍔部から径方向内方に突出しる係止部とを備え、この係止部の内径が前記加締部の外径よりも僅かに小径に設定され、この係止部を弾性変形させることにより当該キャップが前記加締部に装着されている請求項４に記載の車輪用軸受装置。
【請求項７】
前記キャップの鍔部と係止部の周方向等配に軸方向に延びるスリットが複数形成されている請求項６に記載の車輪用軸受装置。
【請求項８】
前記キャップが、前記内輪の大端面と前記外側継手部材の肩部との間に挟持された状態で介装されると共に、当該キャップが、前記当接部の内径部から軸方向に延びる円筒状の嵌合部を備え、この嵌合部が前記小径段部または内輪の内径面に嵌合されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項９】
前記キャップが、前記当接部の外径部から軸方向に延びる円筒状の嵌合部を備え、この嵌合部が前記内輪の外径に嵌合されている請求項４または８に記載の車輪用軸受装置。
【請求項１０】
前記キャップが、前記当接部の外径部から軸方向に延びる円筒状の嵌合部を備え、この嵌合部が前記外側継手部材の肩部に嵌合されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項１１】
前記キャップの素材が防錆能を有するステンレス鋼板からプレス加工によって形成され、前記当接部に前記低摩擦樹脂被膜層が形成されている請求項１乃至１０いずれかに記載の車輪用軸受装置。
【請求項１２】
前記キャップの素材が冷間圧延鋼板からプレス加工によって形成され、当該キャップの全表面に前記低摩擦樹脂被膜層が形成されている請求項１乃至１０いずれかに記載の車輪用軸受装置。
【請求項１３】
前記外側継手部材の肩部が高周波焼入れによって表面硬さを５０〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施され、その後研削加工されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項１４】
前記加締部の端面が揺動加締後に旋削加工されている請求項４に記載の車輪用軸受装置。
【請求項１】
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、内周にセレーション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、
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、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の両側開口部に装着されたシールとを備え、
前記ハブ輪に等速自在継手が連結されると共に、
この等速自在継手の外側継手部材が、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、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ステム部とを一体に有し、
前記肩部が前記内方部材と突き合わせ状態で、前記ハブ輪と外側継手部材が固定ナットを介して軸方向に着脱自在に結合された車輪用軸受装置において、
前記内方部材の端面と前記外側継手部材の肩部との間に挟持された状態で、円板状の当接部を備えた鋼板製のキャップが介装され、このキャップの当接部の表面のうち少なくとも一方の表面に低摩擦樹脂被膜層が塗装によって形成されると共に、当該キャップに当接する前記外側継手部材の肩部と内方部材の端面の表面粗さがＲａ３．２μｍ以下に設定されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項２】
前記低摩擦樹脂被膜層が、フッ素樹脂が４０〜５０重量％、マトリクス樹脂４５〜５５重量％、黒鉛１〜１０重量％が配合されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項３】
前記低摩擦樹脂被膜層の下地として、予め前記キャップの表面にショットブラスト処理が施されている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
【請求項４】
前記ハブ輪の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って前記内輪が軸方向に固定され、前記加締部の端面が平坦面に形成されると共に、前記キャップが、当該加締部の端面と前記外側継手部材の肩部とで挟持されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項５】
前記キャップが、前記当接部の内径部から軸方向に延びる円筒状の嵌合部を備え、この嵌合部が前記加締部の内径面に嵌合されている請求項４に記載の車輪用軸受装置。
【請求項６】
前記キャップが、前記当接部の外径部から軸方向に延びる円筒状の鍔部と、この鍔部から径方向内方に突出しる係止部とを備え、この係止部の内径が前記加締部の外径よりも僅かに小径に設定され、この係止部を弾性変形させることにより当該キャップが前記加締部に装着されている請求項４に記載の車輪用軸受装置。
【請求項７】
前記キャップの鍔部と係止部の周方向等配に軸方向に延びるスリットが複数形成されている請求項６に記載の車輪用軸受装置。
【請求項８】
前記キャップが、前記内輪の大端面と前記外側継手部材の肩部との間に挟持された状態で介装されると共に、当該キャップが、前記当接部の内径部から軸方向に延びる円筒状の嵌合部を備え、この嵌合部が前記小径段部または内輪の内径面に嵌合されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項９】
前記キャップが、前記当接部の外径部から軸方向に延びる円筒状の嵌合部を備え、この嵌合部が前記内輪の外径に嵌合されている請求項４または８に記載の車輪用軸受装置。
【請求項１０】
前記キャップが、前記当接部の外径部から軸方向に延びる円筒状の嵌合部を備え、この嵌合部が前記外側継手部材の肩部に嵌合されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項１１】
前記キャップの素材が防錆能を有するステンレス鋼板からプレス加工によって形成され、前記当接部に前記低摩擦樹脂被膜層が形成されている請求項１乃至１０いずれかに記載の車輪用軸受装置。
【請求項１２】
前記キャップの素材が冷間圧延鋼板からプレス加工によって形成され、当該キャップの全表面に前記低摩擦樹脂被膜層が形成されている請求項１乃至１０いずれかに記載の車輪用軸受装置。
【請求項１３】
前記外側継手部材の肩部が高周波焼入れによって表面硬さを５０〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施され、その後研削加工されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項１４】
前記加締部の端面が揺動加締後に旋削加工されている請求項４に記載の車輪用軸受装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−８２３５１（Ｐ２０１３−８２３５１Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２４１８４（Ｐ２０１１−２２４１８４）
【出願日】平成２３年１０月１１日（２０１１．１０．１１）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１１日（２０１１．１０．１１）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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