JP2009541145A - 回転継手を介して駆動可能な自動車の車輪ボスの軸受装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、回転継手（５）を介して駆動可能な自動車の車輪ボス（２）の軸受装置（１）に関し、車輪ボス（２）上にはめられる２列転がり軸受（１１）が少なくとも１つの別個の内レース部分（１７）を持ち、この別個の内レース部分（１７）の端面（２４）が車輪ボス（２）の軸端（１８）の端部から軸線方向に突出し、転がり軸受（１１）が、別個の内レース部分（１７）の端面（２４）に作用する回転継手（５）の継手体（７）の相手面（２５）を介して、軸線方向に予荷重をかけられている。車輪ボスと回転継手との改善された結合を可能にし、転がり軸受の予荷重を一層よく設定できるようにするため、車輪ボス（２）の軸端（１８）の端面が放射状歯付き部（３）を持ち、この歯付き部（３）が回転継手（５）の継手体（７）の対応する放射状歯付き部（４）と相対回転しないように結合可能であり、両方の歯付き部（３，４）が、少なくとも部分的に半径方向及び軸線方向に転がり軸受（１１）の下に設けられ、別個の内レース（１７）が、この内レース部分（１７）と継手体（７）の相手面（２５）との間の軸線方向公差補償手段（２７）に結合されている。

Description

本発明は、回転継手を介して駆動可能な自動車の車輪ボスの軸受装置であって、車輪フランジに結合される車輪ボスと、駆動軸に結合される回転継手が、歯付き部により互いに相対回転しないように結合され、車輪ボス上にはめられる２列転がり軸受が少なくとも１つの別個の内レース部分を持ち、この別個の内レース部分の端面が車輪ボスの軸端の端部から軸線方向に突出し、転がり軸受が、別個の内レース部分の端面に作用する回転継手の継手体の相手面を介して、軸線方向に予荷重をかけられているものに関する。

回転継手を介して駆動可能な自動車の車輪ボスのこのような軸受装置は、ドイツ連邦共和国特許第４２１０４６１号明細書から公知である。この装置では、車輪ボスと回転継手との相対回転しない結合は、車輪ボスの軸端に適当に形成される軸線方向内歯付き部にかみ合う軸歯付き部を持つねじ付きピンによって可能にされる。継手軸の継手体の相手面は、車輪ボスの軸端から突出する内レース部分に二重に作用し、即ち相手面の端面が軸線方向に突出する内レース部分の端面を押し、また相手面の軸線方向面が内レース部分の突出す部分を支持することによって作用する。この装置の目的は、変形効果、特に曲げモーメントのため内レース部分に作用するような変形効果の防止である。

このような装置の利点は、車輪ボス−回転継手装置の比較的こじんまりしかつ短く形成される構造である。なぜならば、継手体の少なくとも一部が車輪ボス内に軸線方向に収容されているからである。従って外側玉継手から車両外側の方へ継手軸中心のできるだけ大きい移動が行われる。しかし歯付き部として構成することは、不利とみなされる。なぜならば、ほぼ軸線方向に延びるこのような歯付き部では、両方の部材の正しい相互間隔の調節は、問題になると思われるからである。更に内レース部分の端面に作用する継手体の相手面は、内レース部分の必要な予荷重の精確な調節を困難にする。なぜならば、車輪軸受装置を継手軸に締付ける際、内レース部分に対する継手軸の当接範囲における軸線方向又は半径方向当接個所により、軸線方向遊びなしのために歯付き部と車輪軸受遊隙の一致という問題が生じるからである。

これらの問題を持たないが他の点で改善可能な、回転継手を介して駆動可能な自動車の車輪ボスの別の車輪軸受装置も公知である。

ドイツ連邦共和国特許第３１１６７２９号明細書から公知の軸受装置では、内レース全体が車輪ボスに一体に形成されているので、予荷重の調節及び別個の内レース部分の固定は問題にならない。継手体の方へ向く車輪ボスの軸端の端面に、継手体の継手外側部分にある端面歯付き部に対応する端面歯付き部が形成されているので、これによりこれらの部材の分離可能な簡単な取付けが保証される。複数部分から成る内レースを持つ軸受装置には、このような装置は適していない。この構成により小さい軸線方向全長は得えられるが、ますます小さくなる車両のためますます小さくなる利用可能空間では、この全長は現在の要求に対してまだ大きすぎる。

類似な装置がドイツ連邦共和国特許第３６０４６３０号明細書から公知であり、軸線方向端部の端面歯付き部が車輪ボス及び回転継手によりよろめき圧力を受ける。この装置も比較的大きい構造空間を取る。

ドイツ連邦共和国特許第３６３６２４３号明細書から、２列軸受を持つ車輪軸受−同期継手装置が公知であり、この軸受は車輪ボスとは別個に形成される少なくとも１つの内レース部分を持ち、この内レース部分が車輪ボスに形成されて変形されたカラーにより軸線方向に保持されるか又は締付けられている。カラーは、内レース部分を保持するため、直接に又は中間部分を介して間接に設けることができる。変形方法として、特に冷間変形が考慮される。１つの実施形態では、放射状歯付き部又はらせん歯付き部が、内レース部分を半径方向外側で覆うように変形される車輪ボスのカラーに形成され、放射状歯付き部又はらせん歯付き部が継手部材特に継手外側部分と相対回転しないように直接結合可能である。このような構成により、半径方向へ向く大きな面の放射状歯付き部又は少し円錐状のらせん歯付き部を、軸受の構成とは無関係にすることが可能にされ、その際適当な方法により、カラーの形成の際同時にらせん歯付き部又は放射状歯付き部が材料へ刻み込まれる。

ドイツ連邦共和国特許第３６３６２４３号明細書による別の構成では、らせん歯付き部又は放射状歯付き部が、内レース部分を半径方向外方へ大きくする環状突起に形成され、放射状歯付き部又はらせん歯付き部が、継手部材特に継手外側部分に相対回転しないように直接結合可能であり、内レース部分が変形されてカラーへはまり合いで係合する係合手段を持っている。これによって増大される端面を持つことができる別個の内レース部分が、ボスから回転継手へのトルク伝達に関与する。

この解決策では、転造カラー上へ材料変形により軸線方向歯付き部が設けられる。歯付き部を持つこの転造カラーにより、軸線方向に余分な構造空間が必要になる。これは継手軸の屈曲角を大きくし、それにより継手軸の寿命及び車両のかじ取り角へ不利な影響を及ぼす。

最後に米国特許第６，１４６，０２２号明細書から、僅かな全長のため非常に有利な回転継手を介して駆動可能な自動車の車輪ボスの軸受装置が公知である。車輪ボスの軸端と継手体の端面は互いに対応する放射状歯付き部を持ち、これらの放射状歯付き部のほぼ中心が軸受装置の転動路より下に設けられている。この場合車輪ボスに内側転動路が形成され、継手体の外周に別の内側転動路が形成されている。転動体転動路を継手体にまとめることにより、軸線方向に必要な構造空間が減少する。したがって継手体の中心は車両外側の方へ大きく移動する。このような配置では、軸受装置の転動体の必要な予荷重の設定は困難である。

本発明の基礎になっている課題は、上述した欠点を除去する軸受装置を提供することである。特に本発明の課題は、軸受の予荷重の設定が簡単に行われる、車輪ボス、軸受装置及び回転継手から成り、かつ軸線方向に短く構成される単位体を提供することである。

本発明の基礎になっている認識は、車輪の軸端及び回転継手の継手体がそれぞれ放射状歯付き部を持ち、これらの放射状歯付き部が半径方向及び軸線方向において軸受装置より下に設けられていることによって、与えられた課題が驚くほど簡単に解決されることである。更に内レース部分が、内レース部分と継手体の支持面との間の軸線方向公差補償手段に結合されていることによって、課題が解決される。

従って本発明は、回転継手を介して駆動可能な自動車の車輪ボスの軸受装置であって、車輪フランジに結合される車輪ボスと、駆動軸に結合される回転継手が、歯付き部により互いに相対回転しないように結合され、車輪ボス上にはめられる２列転がり軸受が少なくとも１つの別個の内レース部分を持ち、この別個の内レース部分の端面が車輪ボスの軸端の端部から軸線方向に突出し、転がり軸受が、別個の内レース部分の端面に作用する回転継手の継手体の相手面を介して、軸線方向に予荷重をかけられているものから出発している。更に車輪ボスの軸端の端面が放射状歯付き部を持ち、この歯付き部が回転継手の継手体の対応する歯付き部と相対回転しないように結合可能であり、両方の歯付き部が、少なくとも部分的に半径方向及び軸線方向に転がり軸受の下に設けられ、別個の内レースが、この内レース部分と継手体の相手面との間の軸線方向公差補償手段に結合されている。

この構造により、軸線方向歯付き部又は半径方向歯付き部の結合個所が玉転動路の下にできるだけ離れて設けられ、それにより軸線方向に短く構成される車輪ボスと回転継手から成る単位体が得られる。

歯付き部及び内レース部分への継手軸当接部の範囲における２つの軸線方向当接個所によって、車輪軸受装置を継手軸に締付ける際生じる、所望の軸線方向遊びなしのために歯付き部と車輪軸受遊隙の一致という問題が、内レース部分と継手体の支持面との間の軸線方向公差補償手段によって解決される。この場合これらの手段は、関係する部分即ち内レース部分及び／又は継手体の当接面の適当な形成によるか、又は弾性／塑性変形可能な適当な中間部分によって実現可能である。

こうして驚くほど簡単に、一部は公知の個別部品から、幅が狭いだけでなく軸線方向にも短い軸受装置が形成され、更に全く新しいやり方で、軸受予荷重の簡単かつ精確な設定が可能である。

本発明の展開では、公差補償手段が異なるやり方で構成可能なので、車輪ボス−継手軸結合部の構造の範囲で、一連の新しい構成可能性が生じる。

特に内レース部分と継手体の相手面との間の軸線方向公差補償手段が、継手体の端面にある環状溝の形の軸線方向切込みとして構成されている。

別の実際的な展開では、軸線方向公差補償手段が、継手体の相手面と別個の内レース部分の端面との間に設けられるばね素子である。

この構成は、ばね素子が波形ワッシャ、オメガブシュ又は皿ばねとして構成されていることによって、更に補足される。

軸線方向外側内レース部分と軸線方向内側内レース部分の軸線方向外側端面との間に軸線方向間隔が残るように軸端に形成される別の切込みによって、軸線方向公差補償手段が形成されていることを特徴とする本発明の展開も特に有利である。

軸線方向内側内レース部分の軸線方向外側端面の範囲にあるこの内レース部分の断面縮小部によって、軸線方向公差補償手段が形成されていることも、本発明の範囲内にある。

最後に半径方向歯付き部が、２０〜８０特に２５〜５０の数の半径方向に延びる歯を持つセレーションであることを特徴とする本発明の構成が、特に有利である。

添付図面により本発明の構成が特に有利である。

本発明による軸受装置の第１実施例の縦断面図を示す。 本発明による軸受装置の第２実施例の縦断面図を示す。 本発明による軸受装置の第３実施例の縦断面図を示す。 本発明による軸受装置の第４実施例の縦断面図を示す。 本発明による軸受装置の第５実施例の縦断面図を示す。

図１〜５には軸受装置１がそれぞれ縦断面図で示され、同じ部材に対して同じ符号が使用される。

図１は、図示しない自動車の車輪ボス２を持つ軸受装置１の第１実施例を示す。車輪ボス２は、放射状歯付き部３，４を介して公知の回転継手５に結合されている。車輪ボス２は、更に軸線方向端部に、図示しない車輪を受入れる車輪フランジ６を持っている。

回転継手５は公知のように鐘状の外側継手体７を持ち、この継手体の内側に、個々には図示されてない継手玉用の転動路８が形成されている。外側継手体７には、同様に玉転動路を持ちかつ駆動軸に結合される継手内側部分が差込み可能である。

車輪ボス２上には、０配置のアンギュラコンタクト玉軸受の形の２列転がり軸受１１が設けられている。転がり軸受１１は、制動円板用取付けフランジ１３を形成されている外レース１２と、転動体を受入れる内レース１４を持っている。外レース１２と内レース１４との間に、転動体として役立つ玉１５が設けられている。内レース１４は２つの内レース部分１６及び１７から成り、軸線方向外側の内レース部分１６は車輪ボス２に一体に形成され、軸線方向内側の内レース部分１７は車輪ボス２の軸端１８上に押しはめられている別個の部材である。

外側継手体７の軸線方向外側端面１９には放射状歯付き部４が設けられて、軸端１８の対応する放射状歯付き部３に係合している。これらの放射状歯付き部３，４は、回転継手５から車輪ボス２へトルクの伝達に役立つ。放射状歯付き部３，４は半径方向及び軸線方向に転がり軸受１１の下にあり、しかも軸線方向内側内レース部分１７のほぼ中央の下にある。

外側継手体７の端面１９の中心に突起２０が形成され、軸線方向歯付き部を備えた穴を持っている。この穴へ、車輪ボス２の中心穴２１から接近可能なボルト２２がねじ込まれている。この中心穴２１には、車輪の図示しない中心穴を通って接近可能なので、車両外側から図示しない駆動軸を回転継手５に取付けたり、又はこれから取外すことが可能である。

軸線方向内側の内レース部分１７は、軸線方向外側端面２３と、継手体７の相手面２５へ向けられてこれに当接する軸線方向外側端面２４を持っている。ボルト２２を締めると、車輪ボス２と継手体７が軸線方向に互いに近づけられて、放射状歯付き部３，４が互いにかみ合う。同時に継手体７の相手面２５が内レース部分１７の軸線方向内側端面２４へ向かって押し寄せ、こうして内レース部分１７を軸端１８の軸線方向当接面２６へ押付ける。

放射状歯付き部３，４は、転がり軸受１１の下で軸線方向に比較的離れて存在するので、車輪ボス２を回転継手５に締付ける際、放射状歯付き部３，４及び内レース部分１７の端面２４への相手面２５の当接部の範囲における２つの軸線方向当接個所により、所望の軸線方向遊びなしのため歯付き部と車輪軸受遊隙の一致という問題が生じる。

この問題の除去のため、軸線方向内側の内レース部分１７が、この内レース部分１７と継手体７の相手面２５との間の軸線方向公差補償手段２７に結合されている。この軸線方向公差補償手段２７は、図１による実施例では、継手体７の相手面２５又は端面１９にあり環状溝２８の形の軸線方向切込みである。この切込み２８により相手面２５の範囲における弾性変形可能性が得られるので、組立ての際まず放射状歯付き部３，４の範囲で、継手体７への軸端１８の遊びのない当接が行われる。内レース部分１７の確実な軸線方向締付けのために必要な公差補償は、継手体当接範囲における継手体７の弾性変形可能性によって保証される。

図２には本発明による軸受装置１の第２実施例が示され、図１に示すものと大幅に一致している。ここでは軸線方向公差補償手段２７のみが異なるように構成され、即ち相手面２５と軸線方向内側内レース部分１７の端面２４との間に設けられる波形ワッシャ３０の形のばね素子２９として構成されている。波形ワッシャ３０の代わりに、変形可能又は弾性材料から成る別の部材例えばオメガブシュ又は皿ばねも使用される。

図３には本発明による軸受装置１の第３実施例が示され、図１に示すものと大幅に一致している。この実施例でも、相手面２５にある環状溝２８の形の軸線方向切込みが、継手体７の端面１９に設けられている。この実施例では、軸線方向公差補償手段２７は、環状溝２８に加えて、切込み３１により形成され、この切込み３１は、軸線方向外側内レース部分１６と軸線方向内側内レース部分１７の軸線方向外側端面２３との間に軸線方向間隔が残るように、軸端１８に形成されている。切込み３１によって、内レース部分１７は短い区間にわたって軸線方向に自由に移動せしめられる。軸受装置１の必要な軸線方向遊隙は、個別部分を適当な対にすることによるか、又は組立てた状態で内側転動路を研削することによって得られる。

図４には本発明による軸受装置１の第４実施例が示され、図１〜３に示す実施例と大幅に一致しているが、継手体７の相手面２５に環状溝を持っていない。軸線方向公差補償手段２７は、この実施例では、軸線方向内側内レース部分１７の軸線方向外側端面２３の範囲にある断面縮小部３２によって形成される。軸線方向内側内レース部分１７の断面縮小部３１は、内レース部分１７の軸線方向内側端面２４に継手体７の相手面２５から適当な力が作用する際、内レース部分１７の変形によって公差補償が保証されるように、形成されている。内レース部分１７の断面縮小部３２は、従ってばね素子として作用する。

図５には本発明による軸受装置１の第５実施例が示され、図１〜４に示す実施例と大幅に一致しているが、第２の別個の内レース部分１７を持っている。

すべて５つの実施例では、車輪ボス２及び回転継手５の放射状歯付き部３，４は、半径方向に伸びる歯を持つセレーションとして構成されており、歯の数は４０〜６０である。

１ 軸受装置
２ 車輪ボス
３，４ 放射状歯付き部４
５ 回転継手
６ 車輪フランジ
７ 外側継手体
８ 外側継手体にある転動路
１１ 転がり軸受
１２ 外レース
１３ 取付けフランジ
１４ 内レース
１５ 玉
１６，１７内レース部分
１８ 軸端
１９，２３，２４ 端面
２０ 突起
２１ 穴
２２ ボルト
２５ 相手面
２６ 当接面
２７ 軸線方向公差補償手段
２８ 環状溝
２９ ばね素子
３０ 波形ワッシャ
３１ 切込み
３２ 端面縮小部

Claims (7)

1. 回転継手（５）を介して駆動可能な自動車の車輪ボス（２）の軸受装置（１）であって、車輪フランジ（６）に結合される車輪ボス（２）と、駆動軸に結合される回転継手（５）が、歯付き部（３，４）により互いに相対回転しないように結合され、車輪ボス（２）上にはめられる２列転がり軸受（１１）が少なくとも１つの別個の内レース部分（１７）を持ち、この別個の内レース部分（１７）の端面（２４）が車輪ボス（２）の軸端（１８）の端部から軸線方向に突出し、転がり軸受（１１）が、別個の内レース部分（１７）の端面（２４）に作用する回転継手（５）の継手体（７）の相手面（２５）を介して、軸線方向に予荷重をかけられているものにおいて、車輪ボス（２）の軸端（１８）の端面が放射状歯付き部（３）を持ち、この放射状歯付き部（３）が回転継手（５）の継手体（７）の対応する放射状歯付き部（４）と相対回転しないように結合可能であり、両方の放射状歯付き部（３，４）が、少なくとも部分的に半径方向及び軸線方向に転がり軸受（１１）の下に設けられ、別個の内レース（１７）が、この内レース部分（１７）と継手体（７）の相手面（２５）との間の軸線方向公差補償手段（２７）に結合されていることを特徴とする、軸受装置。
2. 内レース部分（１７）と継手体（７）の相手面（２５）との間の軸線方向公差補償手段（２７）が、継手体（７）の端面（１９）にある環状溝（２８）の形の軸線方向切込みであることを特徴とする、請求項１に記載の軸受装置。
3. 軸線方向公差補償手段（２７）が、継手体（７）の相手面（２５）と別個の内レース部分（１７）の端面（２４）との間に設けられるばね素子（２９）であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の軸受装置。
4. ばね素子（２９）が波形ワッシャ（３０）、オメガブシュ又は皿ばねであることを特徴とする、請求項３に記載の軸受装置。
5. 軸線方向外側内レース部分（１６）と軸線方向内側内レース部分（１７）の軸線方向外側端面（２３）との間に軸線方向間隔が残るように軸端（１８）に形成される切込み（３１）によって、軸線方向公差補償手段（２７）が形成されていることを特徴とする、請求項１〜４の１つに記載の軸受装置。
6. 軸線方向内側内レース部分（１７）の軸線方向外側端面（２３）の範囲にあるこの内レース部分（１７）の断面縮小部（３２）によって、軸線方向公差補償手段（２７）が形成されていることを特徴とする、請求項５に記載の軸受装置。
7. 半径方向歯付き部（３，４）が、２０〜８０特に２５〜５０の数の半径方向に延びる歯を持つセレーションであることを特徴とする、請求項１〜６の１つに記載の軸受装置。

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