JP2007320351A - Bearing device for wheel - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は車輪用軸受装置に関する。 The present invention relates to a wheel bearing device.
特許文献1には、ハブ輪と等速自在継手と複列軸受とをユニット化し、複列軸受の複列のインナレースの少なくとも一方を等速自在継手の外側継手部材に一体に形成した駆動車輪用軸受装置が記載されている。すなわち、図4に示すように、端部外周面に凹凸部104を形成した外側継手部材100のステム部102をハブ輪110の貫通孔112に圧入した後、バックアップ治具114により外側継手部材100のマウス部106底を支持した状態で、外側継手部材100のステム部102を貫通孔108の内径よりも大きな外径を備えたかしめ治具116を矢印方向に移動させて貫通孔108内に圧入することにより、ステム部102を内径側から外径側に拡径させる。これにより、ステム部102の凹凸部104がハブ輪110の貫通孔112の内周面に食い込み、外側継手部材100とハブ輪110とが塑性結合される。
図4の駆動車輪用軸受装置は等速自在継手によりドライブシャフトと接続してドライブトレインを構成し、車輪を回転自在に支持するとともに車輪にトルクを伝達する役割を果たす。したがって、符号118で示す拡径かしめ部あるいは外側継手部材100のステム部102の捩り強度がドライブシャフトの捩り強度より低いと、想定外の過大なトルクが入力された場合、先行して拡径かしめ部118あるいはステム部102が破損し、脱輪に至るおそれがある。
The drive wheel bearing device shown in FIG. 4 is connected to a drive shaft by a constant velocity universal joint to constitute a drive train, and serves to support the wheel rotatably and transmit torque to the wheel. Accordingly, if the torsional strength of the enlarged diameter caulking portion indicated by
この発明の目的は、車輪用軸受装置の破損により車両から車輪が脱落することを防止することにある。 An object of the present invention is to prevent a wheel from dropping from a vehicle due to damage to a wheel bearing device.
この発明は、過大なトルクが入力された際に、先行してドライブシャフトが破損するように各部位の強度を設計・設定しておくことによって課題を解決したものである。すなわち、この発明の車輪用軸受装置は、ドライブシャフトの一部を構成する等速自在継手の外側継手部材と、車輪を取り付けるためのフランジをもったハブ輪と、複列転がり軸受とをユニット化し、軸受の複列のインナレースの少なくとも一方を外側継手部材に一体に形成し、外側継手部材の中空ステム部をハブ輪の貫通孔に嵌合させるとともにステム部を少なくとも部分的に拡径させてかしめ、ドライブシャフトの最小径部分の強度を、拡径かしめ部の強度及びステム部の強度のいずれよりも弱くしたことを特徴とするものである。 The present invention solves the problem by designing and setting the strength of each part so that the drive shaft is damaged in advance when an excessive torque is input. That is, the wheel bearing device according to the present invention unitizes an outer joint member of a constant velocity universal joint that constitutes a part of a drive shaft, a hub wheel having a flange for mounting a wheel, and a double row rolling bearing. , Forming at least one of the double row inner races of the bearing integrally with the outer joint member, fitting the hollow stem portion of the outer joint member into the through hole of the hub wheel, and at least partially expanding the diameter of the stem portion. It is characterized in that the strength of the minimum diameter portion of the caulking and drive shaft is weaker than both the strength of the enlarged caulking portion and the strength of the stem portion.
この発明によれば、ドライブシャフトの最小径部分の強度は、拡径かしめ部の強度及びステム部の強度のいずれよりも弱いという関係を成立させたことにより、過大なトルク入力があった場合にはドライブシャフトが先行して破損する。その結果、走行不能とはなるが、ブレーキ操作は可能であり、車輪が脱落するなどといった大事故に繋がる可能性は低い。 According to the present invention, the strength of the minimum diameter portion of the drive shaft is less than both the strength of the expanded caulking portion and the strength of the stem portion, so that when there is an excessive torque input, Will break the drive shaft in advance. As a result, although it becomes impossible to travel, the brake operation is possible and the possibility of leading to a major accident such as a wheel dropping off is low.
以下、図面に従ってこの発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1に駆動車輪用軸受装置に適用した実施の形態を示し、同装置を含むドライブシャフトを図2に示す。 FIG. 1 shows an embodiment applied to a drive wheel bearing device, and FIG. 2 shows a drive shaft including the device.
図2に示すドライブシャフトは、ハーフシャフト10と、その両端の等速自在継手J1,J2とで構成されている。図2の右側の等速自在継手J1はスライド式で、ここではトリポード型の場合が例示してある。トリポード型等速自在継手は外方継手部材12と内方継手部材18とを主要な構成要素としている。外方継手部材12はステム部14にてデファレンシャルなどとトルク伝達可能に接続される。外方継手部材12の内周には軸方向に延びるトラック溝16が形成してある。内方継手部材18はボス20とジャーナル22とからなり、ボス20はセレーションまたはスプライン孔にてハーフシャフト10とトルク伝達可能に結合する。ジャーナル22はボス20の円周方向の三等分位置から半径方向に突出し、各ジャーナル22にニードルベアリング24を介して回転自在にローラ26が担持されている。このローラ26は外方継手部材12のトラック溝16に沿って転動し、外方継手部材12の軸方向に移動可能である。したがって、外方継手部材12と内方継手部材18との間で軸方向変位(プランジング)が可能である。なお、外部から継手内部に水や異物が侵入するのを防止すると同時に、継手内部に充填した潤滑剤が漏れ出すのを防止するため、ハーフシャフト10と外方継手部材12との間にダストブーツ28が取り付けてある。
The drive shaft shown in FIG. 2 includes a
図2の左側の等速自在継手J2は固定式である。図1に拡大して示すように、等速自在継手J2の外側継手部材40と、ハブ輪70と、複列転がり軸受80とをユニット化して車輪用軸受装置を構成している。ここで、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ト側といい、図1および図2では左側がアウトボード側となる。一方、車両の中央寄りとなる側をインボード側といい、図1および図2では右側がインボード側となる。
The constant velocity universal joint J2 on the left side of FIG. 2 is a fixed type. As shown in FIG. 1 in an enlarged manner, the
等速自在継手J2は、内側継手部材30と、外側継手部材40と、トルク伝達要素としてのボール64と、ケージ36とで構成されている。内側継手部材30は軸心部のセレーション(またはスプライン)孔にてハーフシャフト10とトルク伝達可能に結合する。内側継手部材30の外周面32は球面状で、円周方向に等間隔で、軸方向に延びるボール溝34が形成してある。外側継手部材40はベル型のマウス部42とステム部52とからなり、マウス部42の球面状の内周面44に、円周方向に等間隔で、軸方向に延びるボール溝46が形成してある。対をなす内側継手部材30のボール溝34と外側継手部材40のボール溝46との間に一つずつボール64が介在させてある。ボール64はケージ36のポケット38内に収容され、すべてのボール64はケージ36によって同一平面内に保持される。
The constant velocity universal joint J <b> 2 includes an inner
外側継手部材40のマウス部42の肩面50寄りの外周面にインボード側のインナレース48が形成してある。
An
ハブ輪70は、外周に車輪(図示せず)を取り付けるためのフランジ72を備えており、フランジ72の円周方向等間隔位置に車輪(ホイールディスク)を固定するためのハブボルト74が植え込んである。ハブ輪70の外周面の、フランジ72よりもインボード側に、アウトボード側のインナレース76が形成してある。ハブ輪70は軸心部に軸方向の貫通孔78を有している。外側継手部材40のマウス部42の肩面50がハブ輪70のインボード側の端面と当接し、これにより、外側継手部材40とハブ輪70との軸方向位置決めがなされ、かつ、インナレース48,76間の寸法が規定される。外側継手部材40のステム部52は、マウス部42の内部と連通した軸方向の貫通孔54を設けることによって中空にしてある。
The
複列転がり軸受80は軸受外輪に相当する外方部材82と、複列の転動体90を含む。そして、上述の外側継手部材40とハブ輪70が、軸受内輪に相当する内方部材を構成する。外方部材82は車体(図示せず)に取り付けるためのフランジ84を備え、内周面に複列の転動体90のための複列のアウタレース86が形成してある。外側継手部材40およびハブ輪70に形成したインナレース48,76と外方部材82の複列のアウタレース86との間に複列の転動体90が組み込まれ、各列の転動体90はケージ88で所定間隔に保持される。ここでは転動体90としてボールを使用した複列アンギュラ玉軸受の場合が図示してあるが、重量の嵩む自動車用の車輪軸受装置の場合には、転動体として円すいころを使用した複列円すいころ軸受を採用する場合もある。
The double
外方部材82の両端開口部にはシール92,94が装着してあり、軸受内部に充填したグリースの漏洩ならびに外部からの水や異物の侵入を防止するようになっている。また、上述のように外側継手部材40のステム部52の貫通孔54がマウス部42の内部と連通していることから、マウス部42内に充填したグリースの漏出を防止するため、貫通孔54のマウス部42側端部にエンドプレート56が装着してある。さらに、図示した実施の形態では、ハブ輪70の貫通孔78の外側にエンドキャップ58が装着してある。
ハブ輪70の貫通孔78の内周面には凹凸部60が形成してある。そして、符号62で示すように、ステム部52の軸端部を内径側から外径側に拡径させてかしめることにより、ステム部52の外周面を凹凸部60に食い込ませて外側継手部材40とハブ輪70とを塑性結合させてある。
An
ドライブシャフトの最小径部分の強度、拡径かしめ部の強度及びステム部の強度のいずれよりも弱くなるように、各部の寸法を設定してある。より具体的には、ハーフシャフト10の直径をD1、ステム部52の外径をD2、拡径かしめ部62の外径をD3としたとき、D3≧D2>D1で表される関係とする。一般に、ハーフシャフト10はドライブシャフトの最小径部分となる。したがって、このような強度関係を成立させることにより、過大なトルク入力があった場合、ドライブシャフト(ハーフシャフト10)が先行して破損することになる。その結果、走行不能とはなるが、ブレーキ操作は可能であり、大事故に繋がる可能性は低い。
The dimensions of each part are set so as to be weaker than any of the strength of the minimum diameter portion of the drive shaft, the strength of the enlarged caulking portion, and the strength of the stem portion. More specifically, when the diameter of the
シャフト部、ステム部、かしめ部の強度は、具体的には下式で示す破断トルク(T1、T2、T3)のことである。
ハーフシャフトの破断トルク: T1=τ1πD1 3/16 (中実軸の場合)
ステム部の破断トルク: T2=τ2π(D2 4−d2 4)/16D2
かしめ部の(ステム)破断トルク:T3=τ3π(D3 4−d3 4)/16D3
ここに、
D1:ハーフシャフトの外径
D2:ステム部の外径、d2:ステム部の内径
D3:かしめ部の外径、d3:かしめ部の内径
τ1:ハーフシャフトのせん断応力(材料、熱処理考慮)
τ2:ステム部のせん断応力(材料、熱処理考慮)
τ3:拡径かしめ部のせん断応力(ステム材料考慮)
The strength of the shaft portion, the stem portion, and the caulking portion is specifically the breaking torque (T 1 , T 2 , T 3 ) represented by the following formula.
Half shaft fracture torque: T 1 = τ 1 πD 1 3/16 ( the case of solid shaft)
Stem breaking torque: T 2 = τ 2 π (D 2 4 −d 2 4 ) / 16D 2
(Stem) breaking torque of caulking portion: T 3 = τ 3 π (D 3 4 −d 3 4 ) / 16D 3
here,
D 1 : Outer diameter of the half shaft D 2 : Outer diameter of the stem portion, d 2 : Inner diameter of the stem portion D 3 : Outer diameter of the caulking portion, d 3 : Inner diameter of the caulking portion τ 1 : Shear stress of the half shaft (material , Considering heat treatment)
τ 2 : Shear stress of stem (considering material and heat treatment)
τ 3 : Shear stress of the expanded caulked portion (considering stem material)
ただし、かしめ部に関しては、かしめ部のステム破断トルク(T3)に加えて、ハブ輪凹凸部がステム部に喰い込んでいる部分の滑り破損トルク(T4)も考慮する必要があり、下記イ)〜ハ)を満たす関係に設計しておく。
イ)T1<T2 ロ)T1<T3 ハ)T1<T4
なお、ハブ輪凹凸部がステム部に喰い込んでいる部分の滑り破損トルク(T4)は、下記により求めることが可能である。
T4=ハブ輪凹凸部の1山当りの耐滑りトルク×ハブ輪凹凸部の総山数
ハブ輪凹凸部の1山当りの耐滑りトルク:強度試験により確認
However, regarding the caulking portion, in addition to the stem breaking torque (T 3 ) of the caulking portion, it is necessary to consider the slip breakage torque (T 4 ) of the portion where the hub ring uneven portion bites into the stem portion. Design a relationship that satisfies (a) to (c).
A) T 1 <T 2 b) T 1 <T 3 c) T 1 <T 4
It should be noted that the slip damage torque (T 4 ) of the portion where the hub ring uneven portion bites into the stem portion can be obtained as follows.
T 4 = Slip resistance torque per ridge of hub ring irregularity x Total number of ridges of hub ring irregularity Slip resistance torque per ridge of hub ring irregularity: confirmed by strength test
図3は、横軸に適用サイズ、縦軸に捩り強度をとって両者の関係を表したグラフであり、同図に示すように、どの適用サイズにおいても常に拡径かしめ部およびステム部の捩り強度がドライブシャフトの捩り強度よりも大きくなるように設定するのが望ましい。なお、同図は拡径かしめ部の捩り強度とステム部の捩り強度が等しい場合を示している。 FIG. 3 is a graph showing the relationship between the applied size on the horizontal axis and the torsional strength on the vertical axis. As shown in FIG. 3, the torsion of the expanded caulking portion and the stem portion is always applied at any applicable size. It is desirable to set the strength to be greater than the torsional strength of the drive shaft. This figure shows a case where the torsional strength of the enlarged diameter caulking portion and the torsional strength of the stem portion are equal.
10 ハーフシャフト
J1 スライド式等速自在継手
12 外方継手部材
14 ステム部
16 トラック溝
18 内方継手部材
20 ボス
22 ジャーナル
24 ニードルベアリング
26 ローラ
28 ダストブーツ
J2 固定式等速自在継手
30 内側継手部材
32 外周面
34 ボール溝
36 ケージ
38 ポケット
40 外側継手部材
42 マウス部
44 内周面
46 ボール溝
48 インナレース
50 肩面
52 ステム部
54 貫通孔
56 エンドプレート
58 エンドキャップ
60 凹凸部
62 拡径かしめ部
64 ボール
70 ハブ輪
72 フランジ
74 ハブボルト
76 インナレース
78 貫通穴
80 軸受装置
82 外方部材
84 フランジ
86 アウタレース
88 ケージ
90 転動体
92 シール
94 シール
100 外側継手部材
102 ステム部
104 凹凸部
106 マウス部
108 貫通孔
110 ハブ輪
112 貫通孔
114 バックアップ治具
116 かしめ治具
118 かしめ部
DESCRIPTION OF
Claims (1)
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|---|---|---|---|
| JP2006150009A JP2007320351A (en) | 2006-05-30 | 2006-05-30 | Bearing device for wheel |
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| Country | Link |
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Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
| JP2011190870A (en) * | 2010-03-15 | 2011-09-29 | Toyota Motor Corp | Power transmission device |
| JP2012070561A (en) * | 2010-09-24 | 2012-04-05 | Toyota Motor Corp | Electric vehicle |
| JP2013100881A (en) * | 2011-11-09 | 2013-05-23 | Hyundai Wia Corp | Constant velocity joint of angle offset ball type for vehicle |
| US8852005B2 (en) | 2011-11-09 | 2014-10-07 | Hyundai Wia Corporation | Angled offset ball type constant velocity joint for vehicle |
-
2006
- 2006-05-30 JP JP2006150009A patent/JP2007320351A/en not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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