JP2001187504A - 車輪駆動用軸受ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 補助リング３５とハウジング部１３ａとの間
の外側スプライン係合部４６に曲げモーメントにより付
与される面圧を小さく抑えて、耐久性の確保を図る。 【解決手段】 上記補助リング３５の外周面に形成した
外径側雄スプライン部２３の軸方向に亙る有効長さをＢ
₁ （＝Ｌ₂₃−Ｌ₃₀）とし、同じくピッチ円直径をＤ₁ と
する。又、等速ジョイント用内輪３７の内周面に形成し
た雌スプライン部３８の軸方向に亙る有効長さをＢ₂
（＝Ｌ₃₈−Ｌ₄₁）とし、同じくピッチ円直径をＤ₂ とす
る。Ｂ₁ ＞Ｂ₂ ・（Ｄ₂ ／Ｄ₁ ）^1/2 となる様に、各部
の寸法を規制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明に係る車輪駆動用軸
受ユニットは、等速ジョイントとハブユニットとを一体
化したもので、独立懸架式サスペンションに支持された
駆動輪｛ＦＦ車（前置エンジン前輪駆動車）の前輪、Ｆ
Ｒ車（前置エンジン後輪駆動車）及びＲＲ車（後置エン
ジン後輪駆動車）の後輪、４ＷＤ車（四輪駆動車）の全
輪｝を懸架装置に対して回転自在に支持すると共に、上
記駆動輪を回転駆動する為に利用する。

【０００２】

【従来の技術】車輪を懸架装置に対して回転自在に支持
する為に、外輪と内輪とを転動体を介して回転自在に組
み合わせた軸受ユニットが、各種使用されている。又、
独立懸架式サスペンションに駆動輪を支持すると共に、
この駆動輪を回転駆動する為の車輪駆動用軸受ユニット
は、等速ジョイントと組み合わせて、デファレンシャル
ギヤと駆動輪との相対変位や車輪に付与された舵角に拘
らず、駆動シャフトの回転を上記車輪に対して円滑に
（等速性を確保して）伝達する必要がある。この様な等
速ジョイントと組み合わせて、しかも比較的小型且つ軽
量に構成できる車輪駆動用軸受ユニットとして従来か
ら、特開平７−３１７７５４号公報、実開昭６１−９４
４０３号公報、米国特許第５６７４０１１号明細書、国
際公開ＷＯ ９９／１３２３２号公報、ドイツ国特許公
報ＤＥ １９７００３１３ Ａ１公報等に記載されたも
のが知られている。

【０００３】図６は、このうちの実開昭６１−９４４０
３号公報に記載された従来構造の第１例を示している。
車両への組み付け状態で、懸架装置に支持した状態で回
転しない外輪１は、この懸架装置に支持する為の第一の
取付フランジ２を外周面に、複列の外輪軌道３、３を内
周面に、それぞれ有する。上記外輪１の内側にはハブ４
を、この外輪１と同心に支持している。このハブ４は、
外周面の外端（自動車への組み付け状態で幅方向外側と
なる端で、図１、２、５、７の左端、図６の右端）寄り
部分に車輪を支持する為の第二の取付フランジ５を、同
じく中央部に第一の内輪軌道６を、それぞれ形成してい
る。又、上記ハブ４の外周面の内端（自動車への組み付
け状態で幅方向中央側となる端で、図１、２、５、７の
右端、図６の左端）寄り部分には小径段部７を形成し、
この小径段部７に、その外周面に第二の内輪軌道８を形
成した内輪９を外嵌固定している。そして、上記各外輪
軌道３、３と上記第一、第二の内輪軌道６、８との間に
転動体１０、１０を、それぞれ複数個ずつ転動自在に設
けて、上記外輪１の内側に上記ハブ４を回転自在に支持
している。又、上記外輪１の両端部内周面と、このハブ
４の中間部外周面及び上記内輪９の内端部外周面との間
にそれぞれシールリング１１、１１を設けて、上記各転
動体１０、１０を設置した空間部分の両端開口部を塞い
でいる。

【０００４】上記ハブ４には、等速ジョイントに付属の
駆動軸部１２を結合して、このハブ４をこの駆動軸部１
２の回転により回転駆動自在としている。この駆動軸部
１２の基端部（図６の左端部）には、上記等速ジョイン
トの外輪となるハウジング部１３を、一体的に結合固定
している。このハウジング部１３の内周面には、等速ジ
ョイントの軌道となる複数の外側係合溝を形成してい
る。又、このハウジング部１３の内側には、外周面に等
速ジョイントの軌道となる複数の内側係合溝を形成した
図示しない等速ジョイント用内輪を設けている。そし
て、上記ハウジング部と等速ジョイント用内輪との間
に、上記各外側係合溝と各内側係合溝とに沿う転動を自
在とした複数のボールを設け、これら複数のボールと上
記ハウジング部及び等速ジョイント用内輪とにより、上
記等速ジョイントを構成している。又、上記駆動軸部１
２の中間部には雄スプライン部１４を設け、この雄スプ
ライン部１４と、上記ハブ４に設けた中心孔１５に形成
した雌スプライン部１６とをスプライン係合させてい
る。更に、上記駆動軸部１２の先端部（図６の右端部）
に設けた雄ねじ部１７には抑えナット１８を螺合・緊締
し、この抑えナット１８により、上記ハブ４の外端面中
心寄り部分を抑え付けている。この状態で、このハブ４
の内端部に外嵌した上記内輪９は、上記ハウジング部１
３の外端面と、上記ハブ４の内端部外周面に形成した段
差面３３との間で強く挟持される。

【０００５】上述の様に構成する車輪駆動用軸受ユニッ
トを自動車に組み付ける際には、第一の取付フランジ２
により外輪１を懸架装置に支持し、第二の取付フランジ
５により駆動輪を上記ハブ４に固定する。又、エンジン
によりトランスミッションを介して回転駆動される、図
示しない駆動シャフトの外端部外周面に形成した雄スプ
ライン部と、上記等速ジョイント用内輪の内周面に形成
した雌スプライン部とをスプライン係合させる。自動車
の走行時には、上記駆動シャフトの回転を、上記等速ジ
ョイント用内輪、前記複数のボール及び上記ハウジング
部１３を介して上記駆動軸部１２に伝達し、この駆動軸
部１２により上記ハブ４に固定した、前記駆動輪を回転
駆動する。

【０００６】図６に示した一般的な車輪駆動用軸受ユニ
ットは、耐久性の面から特に問題がない代わりに、部品
コスト並びに組立コストが嵩むだけでなく、重量が嵩む
為、自動車の走行性能や乗り心地性能を向上する上で問
題がある。この様な問題に対応できる構造として、例え
ば特開平１０−２６４６０５号公報に記載されたものが
ある。図７は、この公報に記載された車輪駆動用軸受ユ
ニット１９を示している。

【０００７】この車輪駆動用軸受ユニット１９は、中空
のハブ４ａの内端部に、等速ジョイント２０の外輪とな
るハウジング部１３ａを、結合部材である、補助リング
２１を介して結合している。短円筒状に形成した、この
補助リング２１の内外両周面のうち、内周面には内径側
雌スプライン部２２を、外周面には外径側雄スプライン
部２３を、それぞれ形成している。この様な補助リング
２１は、上記ハブ４ａの内端部外周面に、この外周面に
形成した内径側雄スプライン部２４と上記内径側雌スプ
ライン部２２とをがたつきなくスプライン係合させる事
で、組み付けている。そして、この状態で、上記ハブ４
ａの内端部に形成したかしめ部２５により上記補助リン
グ２１の内端面を抑え付けて、この補助リング２１を上
記ハブ４ａの内端部に、がたつきなく固定している。
尚、上記特開平１０−２６４６０５号公報には、内輪と
補助リングとを一体にした構造も記載されている。

【０００８】一方、上記補助リング２１の外周面に形成
した、上記外径側雄スプライン部２３には、上記ハウジ
ング部１３ａの外端部内周面に形成した外径側雌スプラ
イン部２６をスプライン係合させている。又、上記ハウ
ジング部１３ａの内半部内周面には、ツェッパ型の等速
ジョイント２０を構成する複数のボール２７の軌道とな
る複数の外側係合溝２８を形成している。即ち、これら
外側係合溝２８は、上記ハウジング部１３ａの内半部内
周面に、円周方向に亙り等間隔に、それぞれ円周方向に
対し直角方向に形成している。これに対して、外端部内
周面には、上記外径側雌スプライン部２６を形成してい
る。そして、上述の様に、この外径側雌スプライン部２
６と、上記補助リング２１の外周面に形成した外径側雄
スプライン部２３とをスプライン係合させている。又、
上記ハウジング部１３ａの内側には、外周面に上記等速
ジョイント２０の軌道となる複数の内側係合溝４３を形
成した等速ジョイント用内輪３７を、上記複数のボール
２７を介して設けている。上記各内側係合溝４３は、断
面円弧形で、上記等速ジョイント用内輪３７の外周面で
上記各外側係合溝２８に整合する位置に、円周方向に対
し直角方向に形成している。又、この等速ジョイント用
内輪３７の内周面には、雌スプライン部３８を形成して
おり、この雌スプライン部３８と図示しない駆動シャフ
トの外端部外周面に形成した雄スプライン部とを係合自
在としている。

【０００９】尚、上記ハウジング部１３ａの内周面と上
記等速ジョイント用内輪３７の外周面との間には、断面
円弧状で全体を円環状に形成した保持器４５を挟持して
いる。この保持器４５の円周方向複数個所で、上記内
側、外側両係合溝４３、２８に整合する位置には、それ
ぞれ円周方向に長いポケット４４を形成し、これら各ポ
ケット４４の内側に上記各ボール２７を保持している。
これら各ボール２７は、上記各ポケット４４に保持され
た状態で、上記内側、外側両係合溝４３、２８に沿い転
動自在である。

【００１０】又、前述の様に互いにスプライン係合させ
た、上記外径側雌スプライン部２６と上記外径側雄スプ
ライン部２３との間には、止め輪２９を掛け渡して、上
記ハウジング部１３ａと上記補助リング２１とが分離し
ない様にしている。即ち、欠円環状の上記止め輪２９
を、上記補助リング２１の外周面に全周に亙って形成し
た内側係止溝３０と、上記ハウジング部１３ａの外端部
内周面に全周に亙って形成した外側係止溝３１との間に
掛け渡して、上記ハウジング部１３ａと上記補助リング
２１とが軸方向にずれ動かない様にしている。

【００１１】更に、前記ハブ４ａは、複列アンギュラ型
の玉軸受により、外輪１の内径側に回転自在に支持して
いる。この外輪１は、外周面に懸架装置に取り付ける為
の第一の取付フランジ２を、内周面に複列の外輪軌道
３、３を、それぞれ有する。又、上記ハブ４ａは、外周
面の外端寄り部分に車輪３２を支持する為の第二の取付
フランジ５を、同じく中央部に第一の内輪軌道６を、そ
れぞれ設けている。又、上記ハブ４ａの外周面の内端寄
り部分に形成した小径段部７に、その外周面に第二の内
輪軌道８を形成した内輪９を外嵌固定している。この内
輪９は、上記補助リング２１の外端面と上記小径段部７
の外端部に存在する段差面３３との間で強く挟持してい
る。そして、上記各外輪軌道３、３と上記第一、第二の
内輪軌道６、８との間に、それぞれ転動体１０、１０を
複数個ずつ設けて、上記外輪１の内径側に上記ハブ４ａ
及び内輪９を回転自在に支持している。

【００１２】上述した様な、特開平１０−２６４６０５
号公報に記載された車輪駆動用軸受ユニット１９は、駆
動軸部１２や抑えナット１８（図６）等の、製造作業が
面倒でしかも重量が嵩む部材が不要になる。この為、車
輪駆動用軸受ユニット１９のコスト並びに重量の低減を
図れる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上述した様な車輪駆動
用軸受ユニット１９で、補助リング２１の外周面に形成
した外径側雄スプライン部２３及びハウジング部１３ａ
の外端部内周面に形成した外径側雌スプライン部２６の
寸法を決定するのに従来は、これら各スプライン部２
３、２６に作用する捩りトルクの影響のみを考慮してい
た。即ち、これら各スプライン部２３、２６に作用する
捩りトルクに基づいて、これら各スプライン部２３、２
６にそれぞれの円周方向に作用する荷重は、これら各ス
プライン部２３、２６の軸方向に関する有効長さが大き
くなる程、又、これら各スプライン部２３、２６のピッ
チ円直径が大きくなる程、それぞれ小さくなる。尚、こ
れら各スプライン部２３、２６の軸方向に関する有効長
さとは、これら各スプライン部２３、２６のうち、相手
スプライン部２６（又は２３）とのスプライン係合に寄
与する部分の軸方向長さを言い、図７に示す、外径側雄
スプライン部２３の場合には、この外径側雄スプライン
部２３の軸方向長さＬ₂₃から、補助リング２１の外周面
に形成した内側係止溝３０の軸方向長さＬ₃₀を引いたも
の（Ｌ₂₃−Ｌ₃₀。但し、止め輪２９が外側係止溝３１に
対しがたつかない場合。）を言う。従って、上記各スプ
ライン部２３、２６の軸方向に関する有効長さ（Ｌ₂₃−
Ｌ₃₀）が小さい場合であっても、これら各スプライン部
２３、２６のピッチ円直径Ｄ₁ を十分に大きくすれば、
捩りトルクの影響によりこれら各スプライン部２３、２
６の耐久性が問題となる事はなくせる。この様にこれら
各スプライン部２３、２６の軸方向に関する有効長さ
（Ｌ₂₃−Ｌ₃₀）を小さくする事は、車輪駆動用軸受ユニ
ットの小型化を図る上からは好ましい。

【００１４】但し、これら各スプライン部２３、２６の
軸方向に関する有効長さ（Ｌ₂₃−Ｌ ₃₀）を小さくし過ぎ
ると、これら各スプライン部２３、２６の歯に付与され
る面圧が高くなり過ぎ、これら各スプライン部２３、２
６の耐久性が十分でなくなる可能性がある。即ち、車輪
駆動用軸受ユニット１９を構成する等速ジョイントは、
通常、駆動シャフトとハウジング部１３ａとの中心軸が
互いに不一致となる状態（軸交角が１８０度でない状
態）で使用されるが、この場合、上記各スプライン部２
３、２６には、等速ジョイント２０部分の抵抗に起因し
て、上記ハウジング部１３ａの側から、曲げモーメント
が作用する。この曲げモーメントに基づいて上記各スプ
ライン２３、２６にはラジアル方向の面圧が付与される
が、このラジアル方向の面圧は、これら各スプライン部
２３、２６の軸方向に関する有効長さ（Ｌ₂₃−Ｌ₃₀）が
小さくなる程、大きくなる。従って、上述した様に、こ
れら各スプライン部２３、２６の捩りトルクに対する耐
久性のみを考慮して、これら各スプライン部２３、２６
の軸方向に関する有効長さ（Ｌ₂₃−Ｌ₃₀）を小さくし過
ぎると、上記ラジアル方向の面圧が過大となり、これら
各スプライン部２３、２６が早期に摩耗して耐久性上問
題となる可能性がある。本発明は、上述の様な事情に鑑
みて、結合部材とハウジング部との間のスプライン係合
部の寸法を決定するのに、このスプライン係合部に作用
する曲げモーメントの影響も考慮して、この曲げモーメ
ントの影響により耐久性が不十分になるのを有効に防止
すべく発明したものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の車輪駆動用軸受
ユニットは、前述した従来から知られている車輪駆動用
軸受ユニットと同様に、外輪と、ハブと、複数の転動体
と、ハウジング部と、等速ジョイント用内輪と、複数の
ボールとを備える。このうちの外輪は、外周面に懸架装
置に取り付ける為の第一の取付フランジを、内周面に複
列の外輪軌道を、それぞれ有する。又、上記ハブは、外
周面の外端寄り部分に車輪を支持する為の第二の取付フ
ランジを、同じく中央部に第一の内輪軌道を、それぞれ
設けると共に、同じく内端寄り部分に、その外周面に第
二の内輪軌道を形成した内輪を外嵌固定している。又、
上記各転動体は、上記各外輪軌道と上記第一、第二の内
輪軌道との間にそれぞれ複数個ずつ転動自在に設けてい
る。又、上記ハウジング部は、内周面に等速ジョイント
の軌道となる複数の外側係合溝を形成しており、この等
速ジョイントの外輪となる。又、上記等速ジョイント用
内輪は、外周面に上記等速ジョイントの軌道となる複数
の内側係合溝を形成しており、駆動シャフトの外端部に
固定自在である。更に、上記複数のボールは、上記ハウ
ジング部の内周面と上記等速ジョイント用内輪の外周面
との間に配置して、上記内側、外側両係合溝に沿う転動
を自在としている。そして、上記ハウジング部の外端部
内周面に形成した雌スプライン部と、上記ハブの内端部
外周面にスプライン係合させてこのハブに固定された結
合部材の外周面に形成した雄スプライン部とをスプライ
ン係合させると共に、上記等速ジョイント用内輪の内周
面に形成した雌スプライン部と、上記駆動シャフトの外
端部外周面に形成した雄スプライン部とをスプライン係
合させる事により、上記駆動シャフトから上記ハブへの
トルクの伝達を自在としている。

【００１６】特に、本発明の車輪駆動用軸受ユニットに
於いては、上記結合部材の外周面に形成した雄スプライ
ン部のピッチ円直径をＤ₁ とし、この雄スプライン部の
うち、上記ハウジング部の外端部内周面に形成した雌ス
プライン部とのスプライン係合に寄与する部分の軸方向
に亙る有効長さをＢ₁ とし、上記等速ジョイント用内輪
の雌スプライン部のピッチ円直径をＤ₂ とし、 この雌
スプライン部のうち、上記駆動シャフトの外端部外周面
に形成した雄スプライン部とのスプライン係合に寄与す
る部分の軸方向に亙る有効長さをＢ₂ とした場合に、Ｂ
₁ ＞Ｂ₂ ・（Ｄ ₂ ／Ｄ₁ ）^1/2 である。

【００１７】

【作用】上述の様に構成する本発明の車輪駆動用軸受ユ
ニットによれば、結合部材の外周面に形成した雄スプラ
イン部のうち、ハウジング部の外端部内周面に形成した
雌スプライン部とのスプライン係合に寄与する部分の軸
方向に亙る有効長さＢ₁を適切に規制している為、上記
雄、雌両スプライン部に作用する曲げモーメントの影響
で、これら雄、雌各スプライン部の耐久性が不十分にな
るのを有効に防止できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１〜２は、請求項１〜２に対応
する、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、
本発明の特徴は、ハブの内端部外周面にスプライン係合
させた結合部材の外周面に形成した雄スプライン部の軸
方向長さを適切に規制して、この雄スプライン部と、こ
の雄スプライン部に係合させる雌スプライン部との耐久
性が不十分になるのを有効に防止する点にある。その他
の部分の構造及び作用は、前述の図７に示した従来構造
の第２例の場合と同様であるから、同等部分には同一符
号を付して重複する説明を省略若しくは簡略にし、以
下、本発明の特徴部分及び上記従来構造と異なる部分を
中心に説明する。

【００１９】充実体である上記ハブ４ｂの内端部に外嵌
固定した内輪９の内端面には、上記ハブ４ｂの内端部で
この内輪９の内端面から軸方向に突出した部分の外周面
にスプライン係合させた補助リング３５の外端面を突き
合わせている。本例の場合には、この補助リング３５
が、請求項に記載した結合部材に相当する。この補助リ
ング３５の内径は、上記内輪９の内径よりも小さくし、
この補助リング３５の内周面に内径側雌スプライン部２
２を形成している。これに対して、この補助リングリン
グ３５の外周面には、外径側雄スプライン部２３を形成
している。

【００２０】上記補助リング３５は、上記内輪９を上記
ハブ４ｂの内端寄り部分に形成した小径段部７に締り嵌
めで外嵌した後に、上記内径側雌スプライン部２２と上
記ハブ４ｂの内端部外周面に形成した内径側雄スプライ
ン部２４とをがたつきなくスプライン係合させる事で、
上記ハブ４ｂの内端部に装着する。そして、このハブ４
ｂの内端部を直径方向外方に塑性変形させる事で形成し
たかしめ部２５により上記補助リング３５の内端面を抑
え付けて、この補助リング３５及び上記内輪９を、上記
ハブ４ｂに対し固定する。尚、上記内径側雄、雌両スプ
ライン部２２、２４は、ローレット加工により、ピッチ
が極く細かいものとする事も可能である。即ち、本明細
書に記載したスプラインの語には、通常セレーションと
呼ばれるものも含む。

【００２１】上述の様にして上記ハブ４ｂの内端部外周
面に固定した上記補助リング３５と、等速ジョイント２
０の外輪となる、ハウジング部１３ａの外端部とは、上
記補助リング３５の外周面に形成した外径側雄スプライ
ン部２３と、上記ハウジング部１３ａの外端部内周面に
形成した外径側雌スプライン部２６とをがたつきなくス
プライン係合させる事により、トルク伝達自在に結合し
ている。又、これら外径側雄、雌両スプライン部２３、
２６同士の間には、止め輪２９を掛け渡して、上記ハウ
ジング部１３ａと上記補助リング３５とが分離しない様
にしている。

【００２２】上記止め輪２９は、ＳＫ５等のばね鋼を焼
き入れ硬化して成る、断面形状が矩形で全体が欠円環状
（Ｃ字形）であり、外径を広げる方向の弾性を有する。
この様な止め輪２９を、上記補助リング３５の外周面の
一部に全周に亙り形成した内側係止溝３０と、上記ハウ
ジング部１３ａの外端部内周面の一部に全周に亙り形成
した外側係止溝３１との間に掛け渡して、上記ハウジン
グ部１３ａと上記補助リング３５とが軸方向にずれ動か
ない様にしている。

【００２３】又、上記ハウジング部１３ａの内側に複数
のボール２７を介して設け、駆動シャフト３６の外端部
外周面に固定自在とした等速ジョイント用内輪３７の内
周面には、雌スプライン部３８を形成している。そし
て、この雌スプライン部３８と上記駆動シャフト３６の
外端部外周面に形成した雄スプライン部３９とをスプラ
イン係合させる事で、上記駆動シャフト３６と等速ジョ
イント用内輪３７とを、トルク伝達自在に結合してい
る。又、これら両スプライン部３８、３９の間には、上
記止め輪２９と同様の第二の止め輪４０を掛け渡して、
上記等速ジョイント用内輪３７と駆動シャフト３６とが
分離しない様にしている。尚、図示の例の場合、この第
二の止め輪４０は、上記止め輪２９とは異なり、断面形
状が円形である。この様な第二の止め輪４０は、上記等
速ジョイント用内輪３７の内周面の一部に全周に亙り形
成した外側係止溝４１と、上記駆動シャフト３６の外端
部外周面の一部に全周に亙り形成した内側係止溝４２と
の間に掛け渡している。

【００２４】そして、本発明の場合には、前記補助リン
グ３５の外周面に形成した外径側雄スプライン部２３の
うち、上記ハウジング部１３ａの外端部内周面に形成し
た雌スプライン部２６とのスプライン係合に寄与する部
分の軸方向に亙る有効長さＢ ₁ を、次の様に規制してい
る。尚、この外径側雄スプライン部２３の軸方向に亙る
有効長さＢ₁ は、図示の例の場合、この外径側雄スプラ
イン部２３の軸方向長さＬ₂₃から、上記止め輪２９を装
着する為に前記補助リング３５の外周面に形成した内側
係止溝３０の軸方向長さＬ₃₀を引いたものになる（Ｂ₁
＝Ｌ₂₃−Ｌ₃₀）。但し、上記止め輪２９が外側係止溝３
１に対し、軸方向のがたつきなく係合しているものとす
る。これら止め輪２９と外側係止溝３１との間にがたつ
きが存在した場合には、上記有効長さは、これよりもが
たつき分だけ短くなる。そして、上記外径側雄スプライ
ン部２３のピッチ円直径をＤ₁ とする。これに対して、
上記等速ジョイント用内輪３７の内周面に形成した雌ス
プライン部３８のうち、前記駆動シャフト３６の外端部
外周面に形成した雄スプライン部３９とのスプライン係
合に寄与する部分の軸方向に亙る有効長さをＢ₂ とす
る。この雌スプライン部３８の軸方向に亙る有効長さＢ
₂ は、上記雌スプライン部３８の軸方向長さＬ ₃₈から、
前記第二の止め輪４０を装着する為に上記駆動シャフト
３６の外端部外周面に形成した外側係止溝４１の軸方向
長さＬ₄₁を引いたものになる（Ｂ₂ ＝Ｌ ₃₈−Ｌ₄₁）。第
二の止め輪４０と内側係止溝４２との間に軸方向のがた
つきが存在した場合には、上記有効長さは、これよりも
がたつき分だけ短くなる。そして、上記雌スプライン部
３８のピッチ円直径をＤ₂ とする。そして、本発明の場
合には、Ｂ₁ ＞Ｂ₂ ・（Ｄ₂ ／Ｄ₁ ）^1/2 となる様に、
各部の寸法を規制している。

【００２５】上述の様に本発明の車輪支持用軸受ユニッ
トは、補助リング３５の外周面に形成した外径側雄スプ
ライン部２３のうち、ハウジング部１３ａの外端部内周
面に形成した外径側雌スプライン部２６とのスプライン
係合に寄与する部分の軸方向に亙る有効長さＢ₁ を、各
スプライン係合部のピッチ円直径Ｄ₁ 、Ｄ₂ や有効長さ
Ｂ₂ との関係で規制している。この為、上記外径側雄、
雌スプライン部２３、２６に、等速ジョイント２０部分
の抵抗に基づいて上記ハウジング部１３ａ側から作用す
る曲げモーメントの影響で、これら外径側雄、雌各スプ
ライン部２３、２６の耐久性が不十分になるのを有効に
防止できる。次に、この外径側雌スプライン部２３の軸
方向に亙る有効長さＢ₁ を上述の様に規制する事で、上
述の様な作用・効果を発揮できる理由に就いて説明す
る。

【００２６】先ず、雄、雌各スプライン部をそれぞれの
外周面又は内周面に形成した、円筒状の内側部材及び外
側部材を考える。そして、これら雄、雌両スプライン部
同士ががたつきなく嵌合しているものと仮定する。尚、
車輪駆動用軸受ユニットは、これら雄、雌両スプライン
部同士ががたつきなく嵌合したものを用いる事が一般的
である為、この様に仮定しても実際上問題はない。又、
これら雄、雌両スプライン部の歯が接触する状態は、一
般的に、線接触であると考える事ができる。この線接触
により上記各歯の側面が弾性的に変位する量は、これら
雄、雌各スプライン部を形成した、上記内側部材及び外
側部材が曲げ変位する量に比べて遥かに大きく、これら
内側、外側各部材の曲げ変位量は相対的に無視できる。

【００２７】そして、これら雄、雌各スプライン部に曲
げモーメントが作用している場合に、これら雄、雌各ス
プライン部の歯にそれぞれ付与されるラジアル方向の面
圧の最大値を計算する。先ず、図３に示す様に、これら
雄、雌両スプライン部の軸方向中心を原点として、これ
ら両スプライン部の軸方向に亙る座標ｘでの、これら
雄、雌各スプライン部のラジアル方向の最大弾性接近量
をδ（ｘ）とする。そして、上記雄、雌各スプライン部
の両端部（ｘ＝−Ｂ₀ 、Ｂ₀ ）でのラジアル方向の最大
弾性接近量を、−δ_max 、δ_max とする。この場合、同
図からも明らかな様に次式が成立する。 δ（ｘ）＝δ_max ・ｘ／Ｂ₀ −−−（１） 尚、このδ_max は、許容値以下になる様にする。

【００２８】一方、Ｐａｌｍｇｒｅｍによって与えられ
た線接触の実験式から、上記雄、雌各スプライン部の歯
の接触部に作用する面圧のラジアル方向成分Ｐ_max
（ｘ）は、上記δ（ｘ）及び比例定数ｋを用いて、次式
で表す事ができる。 Ｐ_max （ｘ）＝ｋ・δ（ｘ）^1/0.9 −−−（２）

【００２９】そして、この様な面圧のラジアル方向成分
Ｐ_max （ｘ）から、上記雄、雌各スプライン部の各歯に
作用する面圧の分布を求める事ができる。即ち、上記
雄、雌各スプライン部の各歯は、前記内側部材又は外側
部材の円周方向等間隔位置に存在する。ここで、内側部
材から外側部材に上側から下側に向け上記面圧のラジア
ル方向成分Ｐ_max （ｘ）が作用していると仮定する。こ
の場合には、図４に示す様に、これら雄、雌各スプライ
ン部の下半部に存在する歯に、これら雄、雌各スプライ
ン部の最下端に位置する歯に作用する面圧Ｐ_max （ｘ）
を中心として、余弦分布状の大きさの面圧が付与され
る。即ち、鉛直方向に対して角度α分傾斜した位置の歯
に作用する面圧は、次式で表す事ができる。 Ｐ（α）＝ｋ・｛δ（ｘ）・cos α｝^1/0.9 −−−（３）

【００３０】従って、この面圧Ｐ（α）を考えている、
座標ｘに於ける断面で、上記雄、雌各スプライン部の各
歯に作用するラジアル方向（図４の下向き）の荷重の合
力Ｑ（ｘ）は、上記各スプライン部のピッチ円半径をＲ
₀ とした場合に、次式で表される。

【００３１】

【数１】

【００３２】従って、上記各スプライン部全体に作用す
る曲げモーメントＭは、この（４）式で求めたＱ（ｘ）
とｘとの積を軸方向全長に亙り積分する事により、次式
の様に求められる。

【００３３】

【数２】

【００３４】そこで、この（５）式を、本発明の構造に
当てはめて考える。この場合に、補助リング３５の外周
面に形成した外径側雄スプライン部２３及びハウジング
部１３ａの外端部内周面に形成した外径側雌スプライン
部２６から成る外側スプライン係合部４６と、等速ジョ
イント用内輪３７の内周面に形成した雌スプライン部３
８及び駆動シャフト３６の外端部外周面に形成した雄ス
プライン部３９から成る内側スプライン係合部４７とに
は、互いに等しい曲げモーメントが作用する。この為、
次式が成立する。 δ_1max ^1.111 ・Ｒ₁ ・Ｂ₁ ²＝δ_2max ^1.111 ・Ｒ₂ ・Ｂ₂ ² −−−（６） ここで、δ_1max及びδ_2maxは、それぞれ外側、内側各ス
プライン係合部４６、４７での最大弾性接近量を表す。
又、前記（２）式から明らかな様に、これら各スプライ
ン係合部４６、４７の両端部に作用するラジアル方向の
面圧の最大値は、これら各スプライン係合部４６、４７
での最大弾性接近量に比例する。従って、上記（６）式
から分かる様に、Ｂ₁ を次式で表す所定値以上にすれ
ば、上記外側スプライン係合部４６に付与されるラジア
ル方向の面圧の最大値を、上記内側スプライン係合部４
７に付与されるラジアル方向の面圧の最大値以下に抑え
る事ができる。 Ｂ₁ ≧Ｂ₂ ・（Ｄ₂ ／Ｄ₁ ）^1/2 −−−（７）

【００３５】但し、実際の使用状態では、上記各スプラ
イン係合部４６、４７の両端部にはエッヂロードが作用
し、これら各スプライン係合部４６、４７に付与される
ラジアル方向の面圧の最大値は、前記（２）式で求めら
れるＰ_max （ｘ）よりも大きくなる。この様なエッヂロ
ードは、上記各スプライン係合部４６、４７の長さが小
さくなる程、大きくなる。この理由は、これら各スプラ
イン係合部４６、４７で、各スプライン部２３、２６、
３８、３９の長さが小さくなる程、これら各スプライン
部２３、２６、３８、３９を有する部材３５、１３ａ、
３７、３６の相対的な傾きが大きくなり、これに伴って
エッヂロードが大きくなる為である。一方、本発明は、
補助リング３５とハウジング部１３ａとの間の外側スプ
ライン係合部４６の軸方向に亙る有効長さＢ₁ を小さく
した場合に生じる問題をなくす事を目的としている。そ
こで、上記外側スプライン部４６の軸方向に亙る有効長
さＢ₁ が、上記内側スプライン部４７の軸方向に亙る有
効長さＢ₂ よりも小さくなると考える。この場合には、
外側スプライン係合部４６の両端に作用するエッヂロー
ドは、内側スプライン係合部４７の両端に作用するエッ
ヂロードよりも大きくなる為、上記（７）式で等号は成
立しない。そこで、本発明では、次式が満たされる様に
規制する事とした。 Ｂ₁ ＞Ｂ₂ ・（Ｄ₂ ／Ｄ₁ ）^1/2 −−−（８）

【００３６】従って、本発明では、等速ジョイント用内
輪３７と駆動シャフト３６との間の内側スプライン係合
部４７に曲げモーメントにより付与されるラジアル方向
の面圧の最大値を、従来から使用により十分な耐久性が
確認されている値以下に規制すれば、上記（８）式を満
たす様に各部の寸法を規制する事により、補助リング３
５とハウジング部１３ａとの間の外側スプライン係合部
４７の曲げモーメントに対する十分な耐久性を確保でき
る。尚、（８）式が満たされる場合であっても、Ｂ₁ を
より大きな値とする事が、上記外側スプライン係合部４
６の耐久性を確保する上から好ましい事は勿論である。

【００３７】更に、本発明では、上記（８）式を満たす
様に規制する事により、Ｄ₁ ＞Ｄ₂である事を条件とし
て、上記補助リング３５とハウジング部１３ａとの間の
外側スプライン係合部４６の捩りトルクに対する耐久性
も確保できる。次に、この理由に就いて説明する。上記
各スプライン係合部４６、４７には、上述した曲げモー
メント以外に捩りトルクも作用し、この捩りトルクによ
り、上記各スプライン係合部４６、４７を構成する雄、
雌各スプライン部２３、２６、３８、３９の歯に面圧が
付与される。そこで、先ず、円筒状の内側部材と外側部
材とにそれぞれ形成した、雄、雌各スプライン部の歯
に、軸方向に対し直角方向の断面を考えた場合に捩りト
ルクに基づいて作用する線荷重の円周方向成分Ｐ_r を考
える。このＰ_r と、上記雄、雌各スプライン部の歯数ｚ
及びピッチ円半径Ｒ₀ （＝Ｄ ₀／２）及び軸方向に亙る
有効長さ２Ｂ₀ とを掛け合わせたものが、次式に表す様
に、捩りトルクＴになる。 Ｔ＝Ｐ_r ・ｚ・Ｒ₀ ・２Ｂ₀ −−−（９）

【００３８】一方、上記雄、雌各スプライン部の歯数ｚ
と、これら雄、雌各スプライン部の歯のモジュールｍと
の関係（ｚ＝Ｄ₀ ／ｍ）を上記（９）に代入すると、次
式が求まる。 Ｔ＝Ｐ_r ・（Ｄ₀ ／ｍ）・Ｒ₀ ・２Ｂ₀ ＝Ｐ_r ・（Ｄ₀ ²／２ｍ）・Ｂ₀ −−−（１０） この様にして求められる捩りトルクＴは、前記外側スプ
ライン係合部４６と内側スプライン係合部４７とで互い
に等しくなる。従って、これら外側、内側両スプライン
係合部４６、４７の歯のモジュールｍが互いに等しくな
り、且つ、これら外側、内側両スプライン係合部４６、
４７に作用する線荷重の円周方向成分Ｐ_rが互いに等し
くなると仮定すると、次式が求まる。 Ｂ₁ ＝Ｂ₂ ・（Ｄ₂ ／Ｄ₁ ）² −−−（１１）

【００３９】一方、本発明の構造で、上述した様に、Ｄ
₁ ＞Ｄ₂ 、即ち、Ｄ₂ ／Ｄ₁ ＜１であると仮定すると、
次式が成立する。 （Ｄ₂ ／Ｄ₁ ）^1/2 ＞（Ｄ₂ ／Ｄ₁ ）² −−−（１２） 従って、この（１２）式と、前記（８）式とから、次式
が求まる。 Ｂ₁ ＞Ｂ₂ ・（Ｄ₂ ／Ｄ₁ ）^1/2 ＞Ｂ₂ ・（Ｄ₂ ／Ｄ₁ ）² −−−（１３） 従って、等速ジョイント用内輪３７と駆動シャフト３６
との間の内側スプライン係合部４７に捩りトルクにより
付与される面圧を、従来から使用により十分な耐久性が
確認されている面圧以下に規制すれば、前記（８）式が
満たされる事を条件として、Ｂ₁ の値を、上記（１１）
式で求まるＢ₁ の値よりも大きくできる。この場合に
は、補助リング３５とハウジング部１３ａとの間の外側
スプライン係合部４７の捩りトルクに対する耐久性を十
分に確保できる。この結果、本発明によれば、Ｄ₁ ＞Ｄ
₂ である事を条件として、外側スプライン係合部４６に
作用する曲げモーメントに対する耐久性だけでなく、こ
の外側スプライン係合部４６に作用する捩りトルクに対
する耐久性も確保できる。

【００４０】次に、図５は、請求項１、３に対応する、
本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合
には、ハブ４ｂの内端部に外嵌固定した内輪９ａの内端
面からハウジング部１３ａの内径側に向け軸方向内方に
突出する円筒部４８を、この内輪９ａと一体に形成して
いる。本例の場合、この円筒部４８が、請求項に記載し
た結合部材に相当する。そして、この円筒部４８の外周
面に外径側雄スプライン部２３を、内周面に内径側雌ス
プライン部２２を、それぞれ形成している。

【００４１】又、本例の場合、上記ハウジング部１３ａ
の外端部内周面の一部に、円周方向に角度β度分の部分
円筒面状の切り欠き４９を形成している。従って、上記
ハウジング部１３ａの外端部内周面に形成した外径側雌
スプライン部２６は、この切り欠き４９部分で不連続と
なる。この様な切り欠き４９を設けている本例の場合に
は、上記ハウジング部１３ａの外径側雌スプライン部２
６と上記円筒部４８の外径側雄スプライン部２３とをス
プライン係合させた後で、上記切り欠き４９を通じて挿
入した工具により欠円環状の止め輪２９の外径を縮める
事で、この止め輪２９を外側係止溝３１から取り外し、
上記円筒部４８とハウジング部１３ａとを分離する事が
できる。

【００４２】この様に、本例の場合には、上記切り欠き
４９を、上記ハウジング部１３ａの一部に形成してい
る。従って、本発明では、上記切り欠き４９の軸方向長
さをＬ _a とした場合に、上記円筒部４８の外周面に形成
した外径側雄スプライン部２３の軸方向に関する有効長
さＢ₁ は、次式で表すものになる。但し、止め輪２９は
内側係止溝３０に対し、軸方向に関するがたつきなく係
合しているものとする。 Ｂ₁ ＝Ｌ₂₃−Ｌ_a ＋（Ｌ_a −Ｌ₃₀）・（３６０−β）／３６０ −−−（１４） その他の構成及び作用に就いては、上述した第１例の場
合と同様である為、同等部分には同一符号を付して重複
する説明は省略する。

【００４３】

【発明の効果】本発明は、以上に述べた通り構成し作用
する為、結合部材とハウジング部との間のスプライン係
合部に曲げモーメントにより付与される面圧を、耐久性
上問題のない大きさに抑えて、このスプライン係合部の
早期摩耗を防止できる。この結果、十分な耐久性を確保
でき、しかもこのスプライン係合部のがたつきに基づく
異音や振動の発生を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す半部断面
図。

【図２】図１のＡ部拡大図。

【図３】スプライン部の軸方向に亙るｘ座標と、雄、雌
各スプライン部の最大弾性接近量との関係を示す線図。

【図４】ｘ座標に於ける、雄、雌各スプライン部の軸方
向に対して直角方向の断面での、これら雄、雌各スプラ
イン部の各歯に作用する面圧の分布状態を示す図。

【図５】本発明の実施の形態の第２例を示す半部断面
図。

【図６】従来構造の第１例を示す半部断面図。

【図７】同第２例を示す部分切断面図。

【符号の説明】

１ 外輪 ２ 第一の取付フランジ ３ 外輪軌道 ４、４ａ、４ｂ ハブ ５ 第二の取付フランジ ６ 第一の内輪軌道 ７ 小径段部 ８ 第二の内輪軌道 ９ 内輪 １０ 転動体 １１ シールリング １２ 駆動軸部 １３、１３ａ ハウジング部 １４ 雄スプライン部 １５ 中心孔 １６ 雌スプライン部 １７ 雄ねじ部 １８ 抑えナット １９ 車輪駆動用軸受ユニット ２０ 等速ジョイント ２１ 補助リング ２２ 内径側雌スプライン部 ２３ 外径側雄スプライン部 ２４ 内径側雄スプライン部 ２５ かしめ部 ２６ 外径側雌スプライン部 ２７ ボール ２８ 外側係合溝 ２９ 止め輪 ３０ 内側係止溝 ３１ 外側係止溝 ３２ 車輪 ３３ 段差面 ３４ スプライン係合部 ３５ 補助リング ３６ 駆動シャフト ３７ 等速ジョイント用内輪 ３８ 雌スプライン部 ３９ 雄スプライン部 ４０ 第二の止め輪 ４１ 外側係止溝 ４２ 内側係止溝 ４３ 内側係合溝 ４４ ポケット ４５ 保持器 ４６ 外側スプライン係合部 ４７ 内側スプライン係合部 ４８ 円筒部 ４９ 切り欠き

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周面に懸架装置に取り付ける為の第一
   の取付フランジを、内周面に複列の外輪軌道を、それぞ
   れ有する外輪と、外周面の外端寄り部分に車輪を支持す
   る為の第二の取付フランジを、同じく中央部に第一の内
   輪軌道を、それぞれ設けると共に、同じく内端寄り部分
   にその外周面に第二の内輪軌道を形成した内輪を外嵌固
   定したハブと、上記各外輪軌道と上記第一、第二の内輪
   軌道との間にそれぞれ複数個ずつ転動自在に設けた転動
   体と、その内周面に等速ジョイントの軌道となる複数の
   外側係合溝を形成してこの等速ジョイントの外輪となる
   ハウジング部と、その外周面に上記等速ジョイントの軌
   道となる複数の内側係合溝を形成して、駆動シャフトの
   外端部に固定自在とした等速ジョイント用内輪と、上記
   ハウジング部の内周面と上記等速ジョイント用内輪の外
   周面との間に配置して、上記内側、外側両係合溝に沿う
   転動を自在とした複数のボールとを備え、上記ハウジン
   グ部の外端部内周面に形成した雌スプライン部と、上記
   ハブの内端部外周面にスプライン係合させてこのハブに
   固定された結合部材の外周面に形成した雄スプライン部
   とをスプライン係合させると共に、上記等速ジョイント
   用内輪の内周面に形成した雌スプライン部と、上記駆動
   シャフトの外端部外周面に形成した雄スプライン部とを
   スプライン係合させる事により、上記駆動シャフトから
   上記ハブへのトルクの伝達を自在とした車輪駆動用軸受
   ユニットに於いて、上記結合部材の外周面に形成した雄
   スプライン部のピッチ円直径をＤ₁ とし、この雄スプラ
   イン部のうち、上記ハウジング部の外端部内周面に形成
   した雌スプライン部とのスプライン係合に寄与する部分
   の軸方向に亙る有効長さをＢ₁ とし、上記等速ジョイン
   ト用内輪の雌スプライン部のピッチ円直径をＤ₂ とし、
   この雌スプライン部のうち、上記駆動シャフトの外端
   部外周面に形成した雄スプライン部とのスプライン係合
   に寄与する部分の軸方向に亙る有効長さをＢ₂ とした場
   合に、Ｂ₁ ＞Ｂ₂ ・（Ｄ₂ ／Ｄ₁ ）^1/2 である事を特徴
   とする車輪駆動用軸受ユニット。
2. 【請求項２】 結合部材が、内輪と別体に形成された補
   助リングであり、この補助リングの外端面と内輪の内端
   面とが互いに突き合わされている、請求項１に記載した
   車輪駆動用軸受ユニット。
3. 【請求項３】 結合部材が、内輪と一体に形成され、こ
   の内輪の内端面からハウジング部の内径側に向け突出し
   た円筒部である、請求項１に記載した車輪駆動用軸受ユ
   ニット。