JP2011520693A - ホイールハブ及び等速ロータリージョイントを備える装置 - Google Patents

Abstract

フランジ部（３）及びスリーブ部（４）を有する少なくとも１つのホイールハブ（２）と、少なくとも１つのジョイント外側部分（６）、ジョイント内側部分（７）及び各トルク伝達エレメント（８）を有する等速ロータリージョイント（５）とを備える装置（１）であって、前記ホイールハブ（２）及び前記等速ロータリージョイント（５）は平歯（９）によって互いに接続され、前記平歯（９）はフレキシブルシール（１０）によって外側を径方向に囲まれる。

Description

本発明は、フランジ部及びスリーブ部を有する少なくとも一つのホイールハブと、少なくとも一つのジョイント外側部分、ジョイント内側部分及びトルク伝達エレメントを有する等速ロータリージョイントとを備える装置に関する。この装置において、ホイールハブ及び等速ロータリージョイントは、共通の平歯によって互いに接続されている。本発明は、特に自動車両のドライブトレイン（動力伝達系統）において使用される。

このタイプの装置は、例えば特許文献１及び特許文献２において明らかにされている。具体的には、上記文献は自動車両のサイドシャフトのホイール側ロータリージョイントを、車両側のホイールキャリアによって保持されるホイールハブに接続する、ホイールハブ／ロータリージョイントの配置を説明している。この場合、ホイールハブは、ホイールマウントを受容しその一方で自動車両本体のホイールキャリア内に保持されるスリーブ部と、ホイールのボルト締め、すなわち特に中央のホイールディスクのボルト締めを行うフランジ部とを備える。

このタイプの装置の場合、ジョイント外側部分及びホイールハブは一般に互いに接続されており、具体的には互いにクランプで固定されている。このために、ジョイント外側部分は、例えば、内歯を有し、対応するボルトがホイールハブを通ってねじ込まれるボア（bore）を考慮して設計可能である。従って、ホイールハブ及びジョイント外側部分は、軸方向にクランプで固定される。このように、ホイールハブの平歯が平歯によってジョイント外側部分にしっかりと恒久的に係合し、その結果確実なトルクの伝達が保証される。ホイールハブ、等速ジョイント及び／又は平歯の構造に関しては、特に前述した２つの国際公開公報の開示内容を用いることができ、当該開示内容の範囲における対象は、本明細書において本出願の対象に完全に援用される。

たとえ前述の構造が日常使用に適していると既に証明していても、このタイプの装置の申し分のない動作を危険にさらすとりわけ逆の状況も起こりうるであろう。具体的には、厳しい気候の影響や腐食してしまった各構成要素の傾向を、この場合考慮すべきである。上述した構成要素は、車道に近接していることから特に広範囲に外部の天候状況にさらされ、また、ここでは大部分が金属性である各材料も、時には腐食にさらされる。さらに、アンチロックシステム（ＡＢＳ）用の磁性のトランスミッタ・リングもホイールハブ又は等速ロータリージョイントの領域に配置でき、従って、前述の磁気効果によって、錆の粒子の増大した蓄積がここでは心配の原因となりうることを考慮すべきである。それゆえ、たとえ今日までそのような「密閉されたシステム」は既に十分に保護されていると仮定されてきたとしても、まさに装置領域に蓄積するそのような錆の粒子の危険性がある。

国際公開第２００７／０５４１８９号パンフレット 国際公開第２００７／０５４１９０号パンフレット

本発明の目的は、先行技術に関して概説された諸問題を少なくとも部分的に解決することである。具体的には、装置の各構成要素の腐食傾向が高まる場合でさえ、確実なトルクの伝達が保証される装置を提供することが目的である。特に、ここでの目的は、平歯用の保護を提供することであり、この保護によって、前記保護の、費用効率の高い使用、簡単な設置又は長い耐用年数に関する要件が同様に達成されることである。これにより、アンチロックシステム（ＡＢＳ）の磁性のトランスミッタ・リングがホイール軸受のホイール軸受内輪上に設置される配置に特に適用されることとなる。

これらの目的は、請求項１の各特徴による装置によって達成される。本発明のさらなる有益な改良点及び使用は、各従属請求項に示されている。特に各図と関連する記載は、本発明をさらに説明し、本発明の追加的かつ特に好適なさまざまな実施形態を示す。

本発明による装置は、フランジ部及びスリーブ部を有する少なくとも１つのホイールハブと、少なくとも１つのジョイント外側部分、ジョイント内側部分及び各トルク伝達エレメントを有する等速ロータリージョイントとを備え、前記ホイールハブ及び前記等速ロータリージョイントは平歯によって互いに接続され、前記平歯はフレキシブルシールによって外側を径方向に囲まれている。

本発明は、特に最初に記載した配置において使用され、その結果、個々の構成要素やトルクの伝達に関する各構成要素の作用を説明するために、適切であれば、さらなる情報を、本出願人の２つの国際公開公報（国際公開第２００７／０５４１８９号パンフレット及び国際公開第２００７／０５４１９０号パンフレット）から取得することもできる。上記各公報に開示された前述の技術分野に関するそれらの詳細は、本明細書に完全に援用される。

原則として、ここでは任意の既知のタイプの等速ロータリージョイントの使用が可能であり、可能であれば、特にそのタイプ及び／又は複数のトルク伝達エレメント（各ボール又は同様のもの）用であってもよいし、適切であれば、そのタイプ及び／又は前述のトルク伝達エレメント用のガイドトラックの設計も可能であり、各要件に対応するように構成される。等速ロータリージョイントは、固定ジョイント（特にツェッパ（Rzeppa）型で、適切な場合、それぞれ反対の方向に交互に開くボールトラックを有する固定ジョイント）として設計させることが非常に好ましいが、原則的に、各スライディングジョイント（動作中にジョイント内側部分及びジョイント外側部分の軸方向のずれを可能にする）が同様に使用できる。平歯用の歯は、ここでは等速ロータリージョイントの軸と基本的に垂直な平面内に形成されるので、ジョイント外側部分の設計は、ホイールハブとの接続にとって重要な意味を持つ。適切な場合、ジョイント外側部分は、ホイールハブをジョイント外側部分上に押圧するための締め付け手段（ジャーナル、ボルトなど）が係合可能な少なくとも一つのレセプタクル（ボア、ねじ（thread）など）を考慮して設計できる。

前記平歯を腐食から直接保護するために、ここでは外側を径方向に平歯を完全に囲うフレキシブルシールを設けることを提案する。またすなわち、言い換えれば、適切な場合、取り囲む空間が平歯とフレキシブルシールとの間に作られ、平歯とフレキシブルシールによって（部分的に）境界される。フレキシブルシールをさらに小さくするよう設計可能にするために、前記空間は、比較的小さい状態にしておくことが有利である。本発明によって達成される効果は、具体的には、平歯はすぐ近くに密封されることであり、すなわち、装置の他の領域（直接隣接する領域を除く）との接触を結果として確実に避けられることである。さらに、取り囲む空間は前記シールの外周に均等に形成されるのが好ましく、当該空間は、適切な場合、錆の粒子又は同様のものを収集する容器としての役割を果たすことができる。従って、平歯のための保護は特に効果的で費用効率も高く提供できる。

さらなる改良によると、フレキシブルシールは、ホイール軸受のホイール軸受内輪からジョイント外側部分まで伸張し、前記内輪はホイールハブのスリーブ部上に位置付けられることが提案される。そのようなホイール軸受は、具体的にはここで使用されている２列のボール軸受を用いて、特にホイールハブのスリーブ部の外側に径方向に位置付けられる。ボールの第１列目は、内側に、例えば直接スリーブ部上にガイドされ、一方でボールの第２列目は、等速ジョイントにより近い位置に置かれ、スリーブ部の外側に径方向に位置付けられて固定された別個のホイール軸受内輪上にガイドされる。この場合、前記ホイール軸受内輪は平歯が形成される端側のスリーブ部付近に延在する。スリーブ部の平歯とホイール軸受内輪の最も近い端面との間の距離は、８mm未満が好ましい。

前述の小型な設計によって、フレキシブルシールは一方の側面をジョイント外側部分と接触し、もう一方の側面をホイール軸受のホイール軸受内輪と（だけ）接触することを提案する。原則的に、前記フレキシブルシール用のストップを両方の構成要素上に装置又はジョイントの軸の方向に設けることは可能であるが、ここでは該ストップを除外するのが好ましい。それゆえ、フレキシブルシールは、例えば接触領域が線形式の接触として及び／又は領域形式の接触として形成される包囲接触の形式で、ここで述べた２つの構成要素との接触領域を形成する。フレキシブルシールを所定の位置に恒久的に固定するのに必要な保持力は、前記接触領域を通って実現されるのが好ましい。ここでの焦点はホイール軸受内輪に接触する特定の場合であるが、しかしながら、スリーブ部自体と及び／又はホイール軸受の異なるサブ領域との接点接続を実現することも同様に可能である。

一展開によると、フレキシブルシールは、少なくとも一方の側にシールリップを用いて設計されることも提案される。すなわち、言い換えると、フレキシブルシールは、一方ではスリーブ部及び／又はホイール軸受内輪に向かって、又は、他方ではジョイント外側部分に向かって、シールリップを形成できる。シールリップがジョイント外側部分にだけ向かって実現される変形例がここでは好ましい。シールリップは、特に隣接するシール面に対して実質的に斜めに或いは垂直に配置されるメンブレン(membrane)の形式で設計される。そのようなシールリップは、例えば、ジョイント外側部分上にフレキシブルシールの座部よりも大きい外径であり、座部の前記直径よりも小さい内径であるフレキシブルリングによって形成される。従って、前記シールリップは重要なシール機能を有している。前記シールリップは、ここでシールリップが少なくとも部分的に変形する及び／又は部分的に（弾性的に）だけ変形するようにジョイント外側部分にかぶせられ、その結果、十分な角度のプレストレス（prestressing）の状態でジョイント外側部分の座部上に筒状の方法（円周方向の帯状の部分）で固定される。これによって、外側部分の不均等な表面及び／又は軸受けと外側部分とのずれの場合であっても、外側部分上にフレキシブルシールを安定して固着させることを確実にする。シールリップは、好ましくは２ｍｍから４ｍｍのジョイント外側部分の座部上に接触面を形成する。さらに、シールリップは、径方向外側に、例えば、隣接して配置された平歯を覆って装置の反対側の各構成要素に接触するシール本体用のレセプタクルを有することができる。この場合、（特にシートメタルから作られた）より硬質なシール本体は、シールリップをジョイント外側部分の表面又は座部から好ましくは少なくとも２ｍｍ離れさせるという利点がある。そのようなシールリップは、好ましくは内側のカラーのような部分が設けられるように弾性的に変形可能なリングタイプのワッシャーと同じように設計される。

さらに、フレキシブルシールは少なくとも一つの側に、ホイール軸受内輪又はジョイント外側部分とぴったりと適合する接触面を形成することも提案する。原則的に、ぴったりと適合する接触面がホイール軸受内輪とジョイント外輪上の両側に形成される配置も可能であるが、ホイール軸受内輪とだけにぴったりと適合する接触面が形成される変形例が好ましい。そのような各ホイール軸受内輪は、一般に既に標準部品として比較的高精度で利用できるが、装着した状態でスリーブ部上に支持されているため、位置公差及び／又は真円度公差を同時に有することができる。ここで十分な密閉作用を得るために、ぴったりと適合する支持面がここで提案され、追加のシーリング材を選択的に置くことができる。支持面は、１ｍｍから５ｍｍの範囲にある、軸と平行な幅を備えることが望ましい。

まさに前述した状況において、ホイール軸受内輪又はジョイント外側部分がフレキシブルシール接触面用にテクスチャ加工された表面の座部を有することは有利であると考えられる。具体的には、ホイール軸受内輪上及び／又はジョイント外側部分上の各表面は、例えば、粗面、マイクロテクスチャ加工、エンボス加工、鍛造加工などが適している。特に、比較的粗めの粗度がここでは与えられ、例えば、外側部分の粗度パラメータ（roughness parameter）Ｒａは５μmから８μm（マイクロメートル）の範囲で、特に約６．３μmであり、軸受けリングの粗度パラメータＲａは１μmから２μmの範囲で、特に約１．６μmである。

さらに、フレキシブルシールが径方向のオフセットを２ｍｍまで補償することも利点と考えられる。径方向オフセットは、フレキシブルシールがぴったり装着した状態で確立でき、特に、スリーブのような設計（伸縮性のある構成）のシール本体などの包囲する拡張した部分に関連する。ここで示された領域は、第一にフレキシブルシールの確実な固定を保証し、第二に恒久使用のためのフレキシブルシールの各材料の耐力を考慮に入れる。一方で、接触面のずれ及び／又は異なる直径はフレキシブルシールによって、また、特にシールリップの変形によってのみ補償されることも可能である。

本発明の一つの展開によると、フレキシブルシールは環状のカラーとして設計されることをさらに提案する。フレキシブルシール又はカラーは、部分的にゴム又は同程度の弾性材から形成されるのが好ましく、また、例えばシートメタルなどのより堅い材料から形成されるのが好ましい。「カラー（collar）」という用語は、例えば、円周方向に走る構造、複数パートの構成、二層構成などのより複雑な構造のフレキシブルシールもここでは可能であるという事実を特に説明することを目的としている。「環状（annular）」は、適切であればスリーブ様式で、カラーが（特に途切れずに）取り囲む設計であることをここでは特に意味する。

本発明は、ホイールに向かう少なくとも１つのサイドシャフトを有する自動車両に特に使用され、前記サイドシャフト及び前記ホイールは、本発明に記載された装置を用いて互いに接続される。この場合、サイドシャフトはすべて自動車両の各ホイールにこのタイプの装置を用いて接続されることがさらに好ましい。さらに、スライディングジョイントはサイドシャフトの反対側に設けられるが、装置自体は固定したジョイントを考慮して設計させることが好ましい。

本発明及び技術環境は、各図を参照してさらに詳細に説明される。各図は、特に本発明の好適なさまざまな実施形態を示すが、それらの実施形態に制限されるわけではない。異なる各図における同一の部品には、同じ参照番号が付与されている。各図は概略的に示している。

縦断面図における本発明の装置の異なる実施形態である。 図１の詳細である。 設置前のシールを有する、図２の詳細である。 当該装置を用いた自動車両である。

図１は、車体部品３５内に取り付けられた本発明の装置１の第１の異なる実施形態を示している。まず、図１の左側部分は、ホイールハブ２を示す。ホイールハブにはホイール（不図示）の締め付け用のフランジ部３、及び右側に延在するスリーブ部４がある。ホイールハブ２は、ホイールハブ２が等速ロータリージョイント５に対して固定される締め付け手段（clamping means）１９用の中央通路３４を有する。さらに、ホイール軸受１２は、スリーブ部４の外側かつ等速ロータリージョイント５側に設けられる。ホイール軸受１２は、軸２０の方向に互いに隣接して配置された２列のボールを有し、第１列目のボールはホイール軸受外輪２１とスリーブ部４との間にガイドされ、等速ロータリージョイント側に配置された第２列目のボールは、ホイール軸受内輪と共通のホイール軸受外輪２１との間にガイドされる。

等速ロータリージョイント５はここで、図１の右側にさらに取り付けられている。等速ロータリージョイント５は、所定の数（例えば、６個のボール、又は８個のボール）のトルク伝達エレメント８がその間に位置付けられるジョイント外側部分６とジョイント内側部分７とから設計され、前記各エレメントはケージ１６によってガイドされる。ジョイント外側部分６及びジョイント内側部分７には、トルク伝達エレメント８用のトラックがあり、シャフト１７が湾曲しているときでさえ、該トラックはトルクの伝達を確実に行う。シャフト１７はスプライン歯によってジョイント内側部分７に確実に接続される。一方、シャフト１７と等速ロータリージョイント５との間のこの差し込み式接続は、ジョイント外側部分６及びシャフト１７の外側に固定された拡張ベローズ１８によって保護される。

ジョイント外側部分６からホイールハブ２へのトルクの伝達は、ジョイント外側部分６とホイールハブ２のスリーブ部４との各接触端面上に形成される平歯９によってここでは行われる。前記平歯９はここで、フレキシブルシール１０によって例えば錆の粒子及び他の汚れから保護され、該フレキシブルシール１０はスリーブ形状の構造であり、設けられた平歯９の外側を径方向に完全に取り囲む。前記シール１０をさらに詳細に示すために、図１において細部を印付けし、IIで識別した。この領域を次に図２において拡大して示し、より詳細に説明する。

従って、図２は図１から印付けした領域だけ拡大して示している。ホイール軸受内輪１１とともにホイール軸受１２のジョイント側の列のボール３６（上記で第２列目のボールと呼ばれるボール）が、左側の領域に示されている。この場合、ボール３６の列は、例えばここに一体化された磁性のＡＢＳトランスミッタ・リング（magnetic ABS transmitter ring）を用いて、ホイール軸受シール３３によってジョイント側に保護されている。このことが、例えば錆の粒子が隣接する空間３７内で直接広範囲に蓄積する可能性につながる。一体化されたＡＢＳトランスミッタ・リングを有するこの型のホイール軸受１２にとって、装置１の本発明による改良を提案することは明確である。ここで、前記錆の粒子が耐性の弱い平歯９に侵入するのを防ぐために、ホイール軸受シール３３に向かって空間３７を確実に引き離すフレキシブルシール１０が提案される。

このために、フレキシブルシール１０は、弾性シールリップ１３によってジョイント外側部分６上にまず固定される。この場合、弾性シールリップ１３は、ジョイント外側部分６の対応する座部１５上に摩擦による方法で配置され、基本的にスリーブのようなデザインであるシール本体２２を保持する。それゆえ、フレキシブルシール１０の二部構造はここで設けられる。シール本体２２は、空間３７を通って、シールリップ１３から座部１５までホイール軸受１２のホイール軸受内輪１１の外側に径方向に延在する。この場合、シール本体２２は前記座部１５上に堅固に取り付き、包囲接触面１４を形成する。接触面１４及びホイール軸受内輪１１の座部１５は、同様に摩擦によって互いに接続されるだけが好ましい。このために、ホイール軸受内輪１１の座部１５は、例えば特に粗面により設計可能である。ここで図示された設置状況の場合、シール本体２２は、特に、ホイール軸受内輪１１の座部１５上にシール本体２２をしっかりと固定することが確実に行われるように、取り付け状態で変形することが好ましい。このためにシール本体２２は幅広くなることが好ましい。

従って、シールリップ１３は、組立て後に円筒状の接触域をもたらす（本来の）ディスクのような形状の弾性変形によって、ジョイント外側部分６の外側部分に対してきつく突き当たる。

図２はフレキシブルシールの取り付け状態を示しているのに対して、図３はホイール軸受１２、ホイールハブ２及びフレキシブルシール１０を備える組立済みユニットの状態を示す。ここでは、シールリップ１３はまだ変形しておらず、シール本体２２に対して基本的に斜めに又は横方向に伸張する環状ディスクの形式で設計されていることが分かる。前記環状ディスクには、その中にジョイント外側部分が導入可能な中央開口部がある。シールリップ１３の弾性変形によって、ジョイント外側部分上の固定グリップもここにもたらされる。

ここで、シール本体２２及びフレキシブルシール１０は、例えば少なくとも１０ｍｍから２５ｍｍの範囲２５を有する。

ホイール軸受内輪１１上のフレキシブルシール１０の接触領域又は接触面１４は、１ｍｍから５ｍｍの幅２３であることが好ましい。ここに図示されるように、シール本体２２は、径方向のオフセット２４が形成されるようにホイール軸受内輪１１の周囲に係合する。径方向のオフセット２４は、１ｍｍから２ｍｍが好ましい。シール本体２２及びシールリップ１３は、原則的に異なる材料から製造可能であるが、ゴム状の材料が好ましい。

図４は自動車両２６を概略的に示す。エンジン２７によって生成され、トランスミッション２９によって適合される望ましいトルクは、各サイドシャフト２８を通って２つのホイール３０に直接伝達され、同時に他の一組のホイールは長手方向のシャフト３１を用いて接続される。このタイプのサイドシャフト２８は、例えば、トランスミッション２３に向かうスライディングジョイント３２と、ホイール３０側に固定ジョイント形式の等速ロータリージョイント５とを有する。ここで、前記等速ロータリージョイント５は既に、サイドシャフト及びホイールが相互作用する手段である、本発明の装置１の一部である。

１ 装置
２ ホイールハブ
３ フランジ部
４ スリーブ部
５ 等速ロータリージョイント
６ ジョイント外側部分
７ ジョイント内側部分
８ エレメント
９ 平歯
１０ フレキシブルシール
１１ ホイール軸受内輪
１２ ホイール軸受
１３ シールリップ
１４ 接触面
１５ 座部
１６ ケージ
１７ シャフト
１８ 伸縮ベローズ
１９ 締め付け手段
２０ 軸
２１ ホイール軸受外輪
２２ シール本体
２３ 幅
２４ 径方向のオフセット
２５ 範囲
２６ 自動車両
２７ エンジン
２８ サイドシャフト
２９ トランスミッション
３０ ホイール
３１ 長手方向のシャフト
３２ スライディングジョイント
３３ ホイール軸受シール
３４ 通路
３５ 車体部品
３６ ボールの列
３７ 空間

Claims (8)

1. フランジ部（３）及びスリーブ部（４）を有する少なくとも１つのホイールハブ（２）と、少なくとも１つのジョイント外側部分（６）、ジョイント内側部分（７）及び各トルク伝達エレメント（８）を有する等速ロータリージョイント（５）とを備え、
   前記ホイールハブ（２）及び前記等速ロータリージョイント（５）は平歯（９）によって互いに接続され、前記平歯（９）はフレキシブルシール（１０）により外側を径方向に囲まれる、装置（１）。
2. 前記フレキシブルシール（１０）は、ホイール軸受（１２）のホイール軸受内輪（１１）から前記ジョイント外側部分（６）まで伸長し、前記内輪は前記ホイールハブ（２）の前記スリーブ部（４）上に位置付けられる、請求項１に記載の装置（１）。
3. 前記フレキシブルシール（１０）は、少なくとも一方の側にシールリップ（１３）を用いて設計される、請求項１又は２に記載の装置（１）。
4. 前記フレキシブルシール（１０）は、少なくとも一方の側に、前記ホイール軸受内輪（１１）又は前記ジョイント外側部分（６）とぴったりと適合する接触面（１４）を形成する、請求項１から３のいずれか一項記載の装置（１）。
5. 前記ホイール軸受内輪（１１）又は前記ジョイント外側部分（６）は、前記フレキシブルシール（１０）の前記接触面（１４）用にテクスチャ加工された表面の座部（１５）を有する、請求項４に記載の装置（１）。
6. 前記フレキシブルシール（１０）は、２ミリメートルまで径方向のオフセット（２４）を補償する、請求項１から５のいずれか一項記載の装置（１）。
7. 前記フレキシブルシール（１０）は環状のカラーとして設計される、請求項１から６のいずれか一項記載の装置（１）。
8. ホイール（３０）に向かう少なくとも１つのサイドシャフト（２８）を有し、前記サイドシャフト（２８）及び前記ホイール（３０）は請求項１から７のいずれか一項記載の装置（１）を用いて互いに接続される、自動車両（２７）。

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