JP2011031684A - 車輪用軸受装置および駆動軸の連結構造 - Google Patents

車輪用軸受装置および駆動軸の連結構造 Download PDF

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Abstract

【課題】車輪用軸受装置と駆動軸との間のがたつきの発生を長期にわたって抑制することができる車輪用軸受装置および駆動軸の連結構造を提供すること。
【解決手段】椀形外輪22の軸方向の連結端面22cには、軸方向と直交する方向に放射状に広がるように形成された複数の歯25を有する駆動力伝達部24が形成されている。円筒部13の端面13aには、軸方向と直交する方向に放射状に広がる複数の歯21を有する駆動力受け部20が形成されている。内軸6の端部6aおよび椀形外輪22の先端部22aの外周には、駆動力受け部20と駆動力伝達部24との嵌合部の外周を覆うためのシール部材27が配置されている。
【選択図】図5

Description

この発明は、車輪を回転可能に保持するための車輪用軸受装置と駆動軸との連結構造に関する。
自動車等の車両には、車輪を回転可能に保持するための車輪用軸受装置が用いられている。この種の車輪用軸受装置には、たとえば、筒状部およびフランジを有する内輪と、複数の転動体を介して内輪に連結された外輪とを備え、ドライブシャフトの先端側に取り付けられた等速ジョイントに連結されたものがある。車輪用軸受装置と等速ジョイントとを連結させる構成として、たとえば、等速ジョイントの椀形外輪から突出したスプライン軸の外周に形成された雄スプラインと、内輪の筒状部の内周に形成された雌スプラインとを噛み合わせるものが知られている(たとえば、特許文献1参照)。
特開2001−347804号公報
本願発明者らは、内輪の端面に複数の歯を有する駆動力受け部を設け、等速ジョイントの椀形外輪の連結端面に複数の歯を有する駆動力伝達部を設け、両者の嵌合により等速ジョイントの駆動力を車輪用軸受装置の内輪に伝達させる構成を検討している。
しかしながら、かかる構成を採用した場合、車輪用軸受装置と等速ジョイントとの間の隙間が特許文献1のような外部に露出した状態であると、車輪用軸受装置と等速ジョイントとの間から進入した泥水や飛石が、駆動力受け部および駆動力伝達部の歯に達するおそれがある。歯に泥水が付着すると、歯に錆が発生して、歯が減退するおそれがある。その結果、車輪用軸受装置と駆動軸との間にがたつきが発生するおそれがある。また、歯に飛石が当ると、歯が変形し、その結果、車輪用軸受装置と駆動軸との間にがたつきが発生するおそれがある。
そこで、本発明は、車輪用軸受装置と駆動軸との間のがたつきの発生を長期にわたって抑制することができる車輪用軸受装置および駆動軸の連結構造を提供することを目的とする。
前記の目的を達成するための請求項1記載の発明は、筒状部(13)およびフランジ(11)を有する内輪(35)、複数の転動体(8)を介して前記内輪に連結された外輪(9)、ならびに、前記内輪の前記筒状部の端面(13a)に軸方向と交差する方向に放射状に形成された複数の歯(21)を有する駆動力受け部(20)を含む車輪用軸受装置(1)と、連結端面(22c)を有した駆動軸(22)との連結構造であって、前記駆動軸の前記連結端面には、軸方向と交差する方向に放射状に形成された複数の歯(25)を有する駆動力伝達部(24)が備えられ、前記駆動力伝達部と前記駆動力受け部との嵌合部の外周を覆うシール環(27,41,41A)が設けられていることを特徴とする、車輪用軸受装置および駆動軸の連結構造である。
なお、括弧内の数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
この構成によれば、駆動力伝達部と駆動力受け部との嵌合部の外周がシール環によって覆われているので、駆動力伝達部および駆動力受け部との間の嵌合部に、異物が進入することを防止することができる。このため、駆動力伝達部および駆動力受け部に放射状に形成された複数の歯の減退や変形が防止される。その結果、駆動力伝達部および駆動力受け部の複数の歯同士が良好に噛み合う。これにより、車輪用軸受装置と駆動軸との間のがたつきの発生を、長期にわたって抑制することができる。
前記シール環は、シールリップ(30)と、前記内輪に固定されて、前記シールリップを前記駆動軸の外周に向けて弾性的に押し付ける芯金(28)とを含んでいてもよい(請求項2)。
この構成によれば、シールリップが駆動軸の外周に弾性接触する。このため、駆動力伝達部と駆動力受け部との間の嵌合部への異物の進入を、より確実に防止することができる。これにより、車輪用軸受装置と等速ジョイントとの間へのがたつきの発生をより効果的に抑制することができる。
前記シールリップまたは駆動軸の少なくとも一方に、潤滑剤が塗布されていてもよい。この場合、シールリップと駆動軸の外周との間に潤滑剤が存在するので、シール環のシール性能が向上する。これにより、駆動力伝達部と駆動力受け部との間の嵌合部への異物の進入を、より一層防止することができる。潤滑剤として、たとえばグリースなどが用いられる。
前記駆動力伝達部と前記駆動力受け部との前記嵌合部の外周付近には、凹部(42,51,61)が形成されており、前記シール環が、前記凹部に収容されたOリング(41,41A)であってもよい(請求項3)。
この構成によれば、駆動力伝達部と駆動力受け部との間の嵌合部の外方に形成された凹部に収容されたOリングによって、当該嵌合部の外周が封止される。このため、当該嵌合部への異物の進入を、より確実に防止することができる。これにより、車輪用軸受装置と等速ジョイントとの間へのがたつきの発生をより効果的に抑制することができる。
前記凹部が、内輪および/または駆動軸の外周に形成される環状溝であってもよい。また、前記凹部が、内輪および/または駆動軸の外周に形成される環状空間であってもよい。
本発明の一実施形態にかかる車輪用軸受装置および駆動軸の連結構造が適用された車両の概略構成を示す模式図である。 本発明の一実施形態にかかる連結構造が適用された車輪用軸受装置および等速ジョイントの図解的な断面図である。 図2に示す車輪用軸受装置を、ドライブシャフト側から見た側面図である。 図2に示す等速ジョイントを、車輪側から見た側面図である。 図2に示すシール部材の構成を拡大して示す断面図である。 本発明の第2実施形態にかかる連結構造が適用された車輪用軸受装置および等速ジョイントの図解的な断面図である。 本発明の第3実施形態にかかる連結構造が適用された車輪用軸受装置および等速ジョイントの図解的な断面図である。 本発明の第4実施形態にかかる連結構造が適用された車輪用軸受装置および等速ジョイントの図解的な断面図である。
以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図1は、本発明の一実施形態にかかる車輪用軸受装置および駆動軸の連結構造が適用された車両の概略構成を示す模式図である。
左右一対の車輪用軸受装置1,1は、それぞれ、ドライブシャフト2の先端側に等速ジョイント3を介して取り付けられている。左右の車輪4,4は、それぞれ対応する車輪用軸受装置1によって回転可能に保持されている。エンジン5からの駆動力はドライブシャフト2に与えられ、ドライブシャフト2から等速ジョイント3を介して車輪用軸受装置1に伝達される。そして車輪用軸受装置1に保持された車輪4が回転される。
図2は、本発明の一実施形態(第1実施形態)にかかる連結構造が適用された車輪用軸受装置1および等速ジョイント3の図解的な断面図である。
車輪用軸受装置1は、内軸6と、内軸6の端部6a(図2に示す右端部)を所定量突出させた状態で内軸6に外嵌された内輪部材7と、複数のボール(転動体)8を介してこれら内軸6および内輪部材7に回転自在に連結された外輪9とを備えている。内軸6と内輪部材7とによって内輪35が構成されている。
車輪用軸受装置1は、外輪9に形成された外輪フランジ10を介して図示しない懸架装置に固定されている。また、車輪4(図1参照)は、内軸6に形成された内輪フランジ(フランジ)11に固定されている。エンジン5(図1参照)からの駆動力は、内軸6に伝達される。エンジン5からの駆動力が内軸6に伝達されることで、内軸6とともに車輪4が一体回転する。
また、車輪用軸受装置1は、例えば複列アンギュラ玉軸受として機能するように構成されている。複数のボール8は、それぞれ環状をなす2つの列を構成している。一方の列を構成する複数のボール8は、内軸6と外輪9との間で保持されている。また、他方の列を構成する複数のボール8は、内輪部材7と外輪9との間で保持されている。車輪用軸受装置1の内部すきまは例えば負すきまとされており、各ボール8には予圧が与えられている。
内軸6は、当該内軸6の軸方向(図2に示す左右方向)に延びる筒状部13と、筒状部13の車輪4側の端部(図2に示す左端部)に形成された円環板状をなす内輪フランジ11と、円筒状のいんろう部14とを備えている。内輪フランジ11、筒状部13およびいんろう部14は、それぞれが同軸となるように一体形成されている。内輪フランジ11は、筒状部13の車輪4側端部(図2に示す左端部)の外周から径方向外方に延びて形成されている。また、いんろう部14は、筒状部13の車輪4側端部(図2に示す左端部)から車輪4側に突出して形成されている。
車輪4は、円環状をなす板状のブレーキディスクロータ(図示せず)を内輪フランジ11との間に挟み込んだ状態で当該内輪フランジ11に固定される。内輪フランジ11の車輪4側の端面11aは平坦面に形成されており、この端面11aがブレーキディスクロータを取り付けるための取付面となっている。円筒状のいんろう部14にブレーキディスクロータを外嵌させつつ、ブレーキディスクロータを取付面に取り付ける。このとき、ブレーキディスクロータの内周にいんろう部14の外周があてがわれることで、ブレーキディスクロータが内輪フランジ11に対して位置決めされる。
また、内輪フランジ11の外周部には、複数の固定ボルト15が取り付けられている(図2では、固定ボルト15を1つだけ図示)。複数の固定ボルト15は、内輪フランジ11の周方向に間隔を隔てて環状に配置されている。ブレーキディスクロータおよび車輪4は、複数の固定ボルト15とこれに対応する複数の固定ナット(図示せず)とによって一体的に内輪フランジ11に固定される。
筒状部13は、内輪フランジ11よりもドライブシャフト2側に突出している。筒状部13の軸方向途中部の外周には、一方の列を構成する複数のボール8が配置された環状の第1軌道面16が形成されている。この第1軌道面16のドライブシャフト2側には、内輪部材7を嵌め入れるための環状溝17が隣接して形成されており、この環状溝17に内輪部材7が外嵌されている。筒状部13のドライブシャフト2側の端部(図2に示す右端部)には、当該筒状部13が径方向外方に向けてかしめられた(押し広げられた)かしめ部18が形成されている。このかしめ部18によって内輪部材7の抜け止めが達成されている。内輪部材7の外周は、かしめ部18の外周よりも径方向外方に突出している。この内輪部材7の外周には、第1軌道面16に連続する環状の第2軌道面19が形成されている。
かしめ部18の軸方向の端面(図2に示す右側端面)、すなわち、円筒部13のドライブシャフト2側の端面13aには駆動力受け部20が形成されている。駆動力受け部20は、軸方向と直交する方向に放射状に広がるように形成された複数の歯21(図3参照)を有している。複数の歯21は等角度間隔で配列されており、それぞれ山形をなしている。駆動力受け部20は、筒状部13の端面13aにかしめ部18が形成された後に、たとえば歯形成パンチを押し付けて塑性変形させることにより形成される。図3には、車輪用軸受装置1を、ドライブシャフト2側から見た側面図を示している。
等速ジョイント3は、例えばボール型の等速ジョイントであり、ドライブシャフト2(図1参照)と一体回転可能に連結された内輪(図示せず)と、複数のボール(図示せず)を介して内輪に連結されたカップ状の椀形外輪(駆動軸)22とを備えている。この椀形外輪22が内軸6に連結されて、車輪用軸受装置1に対して取り付けられている。
椀形外輪22の軸方向の先端部22a(図2に示す左端部)には、車輪4側に突出する筒状突出部23が設けられている。筒状突出部23の内周にはめねじが形成されている。
筒状突出部23を取り囲む椀形外輪22の軸方向の連結端面22cには、内軸6の駆動力受け部20と嵌合する駆動力伝達部24が形成されている。駆動力伝達部24は、軸方向と直交する方向に放射状に広がるように形成された複数の歯25(図4参照)を有している。複数の歯25は、等角度間隔で配列されており、それぞれ山形をなしている。図4には、等速ジョイント3を、車輪4側から見た側面図を示している。
椀形外輪22の筒状突出部23を内軸6のドライブシャフト2側の端部6aから内軸6内に挿入するとともに、連結用ボルト26を、内軸6の車輪4側の端部から内軸6内に挿入し、連結用ボルト26の先端部に形成されたおねじ部を筒状突出部23の内周に形成されためねじに螺合することにより、車輪用軸受装置1および等速ジョイント3の結合が達成される。車輪用軸受装置1および等速ジョイント3が結合された状態で、内軸6の駆動力受け部20の歯21と椀形外輪22の駆動力伝達部24の歯25とが互いに噛み合うようになる。これら駆動力受け部20および駆動力伝達部24の嵌合により、エンジン5からの駆動力が等速ジョイント3を介して内軸6および内輪部材7に伝達される。これにより、内軸6および内輪部材7が外輪9に対して相対回転し、内軸6の回転に伴って車輪4が回転する。内軸6の端部6aおよび椀形外輪22の先端部22aの外周には、駆動力受け部20と駆動力伝達部24との嵌合部の外周を覆うためのシール部材(シール環)27が配置されている。
図5は、シール部材27の構成を拡大して示す断面図である。
シール部材27は、内輪部材7の外周面7aに外嵌固定される環状の芯金28と、芯金28に取り付けられて、内軸6の端部6aと椀形外輪22の先端部22aとの間の隙間を覆う円筒状のシール29とを備えている。
芯金28は、内輪部材7の外周面7aに圧入により外嵌される第1円筒体31と、第1円筒体31よりも小径にされて、シール29が取り付けられた第2円筒体32と、第1円筒体31のドライブシャフト2側端部と第2円筒体32の車輪4側端部とを接続し、内軸6の回転軸線と直交する円環板33とを一体的に備えている。第2円筒体32および円環板33は、第1円筒体31に対して弾性的に変形可能である。
シール29は、たとえばゴムによって形成されて、第2円筒体32に加硫接着により固定されている。シール29のうち車輪4側の2/3程度の部分が、第2円筒体32に内挿されて固定されている。シール29の先端部(ドライブシャフト2側端部)には、シール29の先端部には、椀形外輪22の外周面22bに摺接するシールリップ30が形成されている。シールリップ30は、シール29の先端部から径方向内方に向けて先尖環状に突出して形成されている。
シール部材27は内輪部材7に固定されている。車輪用軸受装置1と等速ジョイント3との結合時に、車輪用軸受装置1および等速ジョイント3を互いに接近させることにより、シール部材27が、椀形外輪22の外周面22bに外嵌するようになる。
車輪用軸受装置1と等速ジョイント3とを結合した状態で、芯金28によってシール29が椀形外輪22の外周面22bに押し付けられる。そのため、シールリップ30が椀形外輪22の外周面22bに弾性接触するようになる。
シール部材27のシール29の内周には、潤滑剤としてのグリースが塗布されている。このため、椀形外輪22の外周面22bに当接するシールリップ30にグリースが供給される。これにより、シール部材27のシール性能が向上している。
シール29の材質には、例えばニトリルゴム、シリコンゴムを例示することができる。シール29の材質にはゴムの他、樹脂などを採用することもできる。
以上のようにこの実施形態によれば、駆動力受け部20と駆動力伝達部24との嵌合部の外周がシール部材27によって覆われているので、駆動力受け部20と駆動力伝達部24との間の嵌合部に、異物が進入することを防止することができる。このため、駆動力受け部20および駆動力伝達部24に放射状に形成された複数の歯21,25(図3および図4参照)の減退や変形が防止される。その結果、駆動力受け部20および駆動力伝達部24の複数の歯21,25同士が良好に噛み合う。これにより、車輪用軸受装置1と等速ジョイント3との間のがたつきの発生を、長期にわたって抑制することができる。
図6は、本発明の他の実施形態(第2実施形態)にかかる連結構造が適用された車輪用軸受装置および等速ジョイントの図解的な断面図である。この第2実施形態において、図1〜図5に示す実施形態(第1実施形態)に示された各部に対応する部分には、図1〜図5と同一の参照符号を付して示し、説明を省略する。
この第2実施形態にかかる連結構造が、第1実施形態にかかる連結構造と相違する点は、シールリップ30を有するシール部材27(リップシール)ではなく、断面略円形形状のOリング(シール環)41によって、駆動力伝達部24と駆動力受け部20との嵌合部の外周を覆う点である。具体的には、内軸6および椀形外輪22の端部6a,22aには、Oリング41を収容するための環状溝(凹部)42が、内軸6の外周面6bと椀形外輪22の外周面22bとの間に跨って形成されている。具体的には、内軸6の端面(筒状部13の端面)13aには、外周面6bに接続する環状段部43が形成されている。また、椀形外輪22の連結端面22cには、外周面22bに接続する環状段部44が形成されている。これら環状段部43,44を重ね合わせることによって、環状溝42が形成されている。
環状溝42にOリング41を収容した状態では、Oリング41の軸方向の両端部6a,22aと、環状溝42の両側面とが密着している。このため、内軸6および椀形外輪22の互いに対向する軸方向の端部6a,22a間をOリング41によって確実に封止することができ、駆動力伝達部24と駆動力受け部20との嵌合部をOリング41によって確実に封止することができる。
この第2実施形態では、駆動力受け部20は、環状溝42よりも径方向内方に形成されている。また、駆動力伝達部24は、環状溝42よりも径方向内方に形成されている。このため、Oリング41が駆動力受け部20および駆動力伝達部24の歯21,25によって変形することを確実に防止することができる。
Oリング41の材質には、例えばニトリルゴム、シリコンゴムを例示することができる。Oリング41の材質にはゴムの他、樹脂などを採用することもできる。
図7は、本発明の他の実施形態(第3実施形態)にかかる連結構造が適用された車輪用軸受装置および等速ジョイントの図解的な断面図である。この第3実施形態において、図6に示す実施形態(第2実施形態)に示された各部に対応する部分には、図6と同一の参照符号を付して示し、説明を省略する。
この第3実施形態にかかる連結構造が、第2実施形態にかかる連結構造と相違する点は、断面略円形形状のOリング(シール環)41Aが、環状溝42でなく、内軸6の端部6aと椀形外輪22の先端部22aとに跨って形成された環状の環状空間(凹部)51内に収容されている点である。この環状空間51は、内軸6の端面(筒状部13の端面)13aの径方向途中部に形成された環状の第1溝52と、椀形外輪22の連結端面22cの径方向途中部に、第1溝52に対応して形成された環状の第2溝53とが重ね合わされることにより形成されている。
環状空間51の軸方向の幅W2が非拘束状態におけるOリング41Aの軸方向径W1よりも小さく設定されている。したがって、車輪用軸受装置1と等速ジョイント3とを連結させると、内軸6の端部6aと椀形外輪22の先端部22aとが互いに接近して、環状空間51内に収容されたOリング41Aが縮められる。これにより、Oリング41Aのシール性能を、より一層向上させることができる。このため、内軸6および椀形外輪22の互いに対向する軸方向の端部6a,22a間をOリング41Aによって確実に封止することができ、駆動力伝達部24と駆動力受け部20との嵌合部をOリング41Aによって確実に封止することができる。なお、環状空間51の外側の側面を区画する内軸6の環状突起54および椀形外輪22の環状突起55の先端同士は、図7に示すように互いに突き合わされていてもよいし、環状突起54,55の先端同士の間に所定の隙間が設けられていてもよい。
なお、Oリング41Aの材質には、例えばニトリルゴム、シリコンゴムを例示することができる。Oリング41Aの材質にはゴムの他、樹脂などを採用することもできる。
図8は、本発明の他の実施形態(第4実施形態)にかかる連結構造が適用された車輪用軸受装置および等速ジョイントの図解的な断面図である。この第4実施形態において、図6に示す実施形態(第2実施形態)に示された各部に対応する部分には、図6と同一の参照符号を付して示し、説明を省略する。
この第4実施形態にかかる連結構造が、第2実施形態にかかる連結構造と相違する点は、Oリング41を収容するための円環状の環状溝(凹部)61が、内輪部材7の端面7bと、椀形外輪22の連結端面22cと、内軸6の外周面6bとによって区画されている点である。このとき、内輪部材7の端面7bが円環状の環状溝61の車輪4側の側面をなし、椀形外輪22の連結端面22cが円環状の環状溝61のドライブシャフト2側の側面をなし、内軸6の外周面6bが環状溝61の底面をなしている。環状溝61にOリング41を収容した状態では、Oリング41の軸方向の両端部と、環状溝61の両側面7b,22cとが密着している。このため、内軸6および椀形外輪22の互いに対向する軸方向の端部6a,22a間をOリング41によって確実に封止することができ、駆動力伝達部24と駆動力受け部20との嵌合部をOリング41によって確実に封止することができる。
以上、この発明の4つの実施形態について説明したが、この発明は、他の形態で実施することもできる。
前述の第1実施形態では、シール部材27のシール29の内周に潤滑剤が塗布されている場合を例に挙げて説明したが、椀形外輪22の外周面22bに潤滑剤が塗布されていてもよいし、シール29の内周と椀形外輪22の外周面22bとの双方に潤滑剤が塗布されていてもよい。
また、内軸6の駆動力受け部20に、等速ジョイント3の椀形外輪22の駆動力伝達部24からの駆動力が伝達されるとして説明したが、駆動力受け部20にドライブシャフト2からの駆動力が直接伝達される構成であってもよい。かかる場合には、ドライブシャフト2の端面に、放射状に形成された複数の歯を有する駆動力伝達部が設けられている必要がある。
さらに、たとえば、前述の実施形態では、転動体としてボール8が用いられ、車輪用軸受装置1が複列アンギュラ玉軸受として機能するように構成されている場合について説明したが、転動体としてはボールに限らずころであってもよいし、車輪用軸受装置1は、複列アンギュラ玉軸受以外の軸受として機能するように構成されていてもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
1…車輪用軸受装置、8…ボール(転動体)、9…外輪、11…内輪フランジ(フランジ)、13…筒状部、20…駆動力受け部、21…歯、22…椀形外輪(駆動軸)、22c…軸方向の端面(連結端面)、24…駆動力伝達部、25…歯、27…シール部材(シール環)、28…芯金、30…シールリップ、35…内輪、41…Oリング、41A…Oリング、42…環状溝(凹部)、51…環状空間(凹部)、61…環状溝(凹部)

Claims (3)

  1. 筒状部およびフランジを有する内輪、複数の転動体を介して前記内輪に連結された外輪、ならびに、前記内輪の前記筒状部の端面に軸方向と交差する方向に放射状に形成された複数の歯を有する駆動力受け部を含む車輪用軸受装置と、連結端面を有した駆動軸との連結構造であって、
    前記駆動軸の前記連結端面には、軸方向と交差する方向に放射状に形成された複数の歯を有する駆動力伝達部が備えられ、
    前記駆動力伝達部と前記駆動力受け部との嵌合部の外周を覆うシール環が設けられていることを特徴とする、車輪用軸受装置および駆動軸の連結構造。
  2. 前記シール環は、シールリップと、前記内輪に固定されて、前記シールリップを前記駆動軸の外周に向けて弾性的に押し付ける芯金とを含むことを特徴とする、請求項1記載の車輪用軸受装置および駆動軸の連結構造。
  3. 前記駆動力伝達部と前記駆動力受け部との前記嵌合部の外周付近には、凹部が形成されており、
    前記シール環が、前記凹部に収容されたOリングであることを特徴とする、請求項1記載の車輪用軸受装置および駆動軸の連結構造。
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