JP2013180675A - 車輪支持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハブユニット及びジョイントの軸方向の端面においてスプラインを形成する領域を部分的としつつ、伝達可能とするトルクを従来と同等に確保することができるスプライン構造を備えた車輪支持装置を提供する。
【解決手段】ハブユニット１０の回転輪１２は、軸方向一方側に環状の端面２５を有し、この端面２５の径方向外側領域に、軸方向他方側に向かって拡径するテーパ外周面を有している。ジョイント３０の外輪３３は、軸方向他方側に環状の端面３８を有し、この端面３８の径方向外側領域に、軸方向他方側に向かって拡径しテーパ外周面に対向するテーパ内周面を有している。これらテーパ外周面とテーパ内周面とのそれぞれに、相互に噛み合うスプライン２６，３９が形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車輪支持装置に関する。

自動車の車体に設けられている懸架装置に対して車輪を回転可能に支持するために、例えば図４に示す車輪支持装置が用いられており、この車輪支持装置は、ハブユニット８０、及び、このハブユニット８０にトルクを伝達するジョイント９０を備えている。

ハブユニット８０は、懸架装置に固定される固定輪８１、車輪が取り付けられる回転輪８２、及び、これらの間に設けられている転動体８３を備えており、回転輪８２の内周面に雌スプライン８４が形成されている。
ジョイント９０は外輪８９を有しており、この外輪８９は、筒状の本体部８８と、この本体部８８から軸方向に延びている軸部８７とを有している。そして、ハブユニット８０とジョイント９０との間においてトルクの伝達が可能となるように、軸部８７の外周面には、雌スプライン８４と噛み合う雄スプライン８６が形成されている。

図４に示す構成の場合、ハブユニット８０とジョイント９０との組み立てに、多くの工程を要する。すなわち、ハブユニット８０とジョイント９０の外輪８９とを同一直線上に位置させる位置合わせを行い（第１工程）、ジョイント９０の軸部８７を回転輪８２に圧入（仮圧入）し、軸部８７の先端を回転輪８２の軸方向の端面（図４では左側の端面）から露出させ（第２工程）、軸部８７の先端に形成されているねじ部８７ａに仮ナット（図示せず）を取り付け（第３工程）、この仮ナットをねじ部８７ａに螺合させることによってハブユニット８０の回転輪８２とジョイント９０の外輪８９との間の隙間が無くなるまで軸部８７を回転輪８２に圧入（本圧入）し（第４工程）、仮ナットを軸部８７から取り外し（第５工程）、本ナット８５を軸部８７のねじ部８７ａに締め付け（第６工程）、そして、本ナット８５を回転輪８２の側面にかしめ等によって固定し、本ナット８５の緩み止めを行う（第７工程）。
また、図４に示すように、軸部８７を回転輪８２に圧入して軸方向に長い雄スプライン８６を軸方向に長い雌スプライン８４に噛み合わせる構成であることから、これらスプライン８６，８４の形成の際に、特に厳密な寸法管理が必要となり、スプラインを形成する工程においても多くの工数が必要となる。

そこで、ハブユニットとジョイントとの組み立てを容易とするために、例えば、特許文献１に記載の車輪支持装置（車輪用軸受装置）が用いられている。この車輪支持装置では、ハブユニットが有する回転輪の軸方向一方側の円環状の側面に、第１スプラインが形成され、ジョイントが有する外輪の軸方向他方側となる円環状の側面に、第１スプラインに噛み合う第２スプラインが形成されている。第１スプライン及び第２スプラインそれぞれは、円環状である側面の、ほぼ全面にわたって形成されている。

この特許文献１に記載されている車輪支持装置の場合、ハブユニットとジョイントとの組み立ては、ハブユニットとジョイントの外輪とを軸方向から突き合わせ、ハブユニット側の第１スプラインと、ジョイント側の第２スプラインとを噛み合わせた状態とし、これらをボルトによって軸方向に締め付けることにより行われる。

このように、特許文献１に記載の車輪支持装置の場合、ハブユニットとジョイントとの組み立ては容易となるが、前記のとおり第１スプライン及び第２スプラインそれぞれは、円環状である側面の、ほぼ全面にわたって形成されていることから、これらスプラインを例えばプレスを用いた塑性加工によって形成するためには、大きなプレス荷重が必要となり、また、スプライン全体を精度良く形成するためには、レベルの高い加工技術が必要となる。
そこで、例えばハブユニットの回転輪の軸方向一方側の円環状の側面において、その外周側領域にのみスプラインを形成した車輪支持装置がある（例えば特許文献２参照）。

特開２００８−２８４９２０号公報（図４参照） 特開２００８−１７４１７８号公報（図３参照）

特許文献２に記載のハブユニットでは、円環状の側面の外周側領域にのみスプラインを形成すればよいことから、スプラインを例えばプレスを用いた塑性加工によって形成するために、特許文献１に記載のハブユニットの場合よりも、小さなプレス荷重で済み、また、スプラインを精度良く形成しやすくなる。

しかし、スプラインが、円環状の側面に部分的にのみ形成されている場合、伝達トルクが大きくなると、スプラインに生じる面圧が高くなるおそれがある。すなわち、スプラインを、円環状の側面において部分的に形成する場合、ジョイントとハブユニットとの間で伝達させるトルクの大きさが制限されてしまうおそれがある。

そこで、本発明の目的は、ハブユニット及びジョイントの軸方向の端面においてスプラインを形成する領域を部分的としつつ、伝達可能とするトルクを従来と同等に確保することができるスプライン構造を備えた車輪支持装置を提供することである。

本発明は、車体側に固定される固定輪、車輪が取り付けられる回転輪、及び、前記固定輪と前記回転輪との間に設けられている転動体を有するハブユニットと、前記ハブユニットの軸方向一方側に設けられ、前記回転輪に回転トルクを伝達するトルク伝達輪を有しているジョイントとを備え、前記回転輪は、軸方向一方側に環状の端面を有し、この端面の径方向外側領域に、軸方向他方側に向かって拡径するテーパ外周面を有し、前記トルク伝達輪は、軸方向他方側に環状の端面を有し、この端面の径方向外側領域に、軸方向他方側に向かって拡径し前記テーパ外周面に対向するテーパ内周面を有し、前記テーパ外周面と前記テーパ内周面とのそれぞれに、相互に噛み合うスプラインが形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、スプラインが形成されている領域は、ハブユニット側では回転輪の軸方向一方側の端面の径方向外側領域であり、また、スプライン側ではトルク伝達輪の軸方向他方側の端面の径方向外側領域である。このように、スプライン形成領域を部分的とすることにより、端面の全面にスプラインを形成する場合と比べて、スプライン形成のために必要となる荷重は小さくて済み、また、精度の高いスプラインの形成が可能となる。
そして、スプライン形成領域を部分的としながら、スプラインは、ハブユニット側では軸方向他方側に向かって拡径するテーパ外周面に形成され、ジョイント側では軸方向他方側に向かって拡径するテーパ内周面に形成されていることから、スプラインの歯長を長くすることが可能となり、伝達可能とするトルクを従来と同等に確保することができる。

また、前記回転輪に形成されている前記スプラインのピッチ円直径は、当該回転輪の軸方向一方側に形成されている前記環状の端面の内径の３倍以下であるのが好ましい。
この場合、ピッチ円直径をＡとし、端面の内径をＢとすると、式「Ａ≦３×Ｂ」を満たすスプラインを端面に形成することで、スプライン（ピッチ円直径Ａ）を径方向に無駄に大きくすることなく、必要なトルクを伝達可能なスプライン構造が得られる。

本発明の車輪支持装置によれば、スプライン形成領域を部分的としながら、スプラインの歯長を長くすることが可能となり、伝達可能とするトルクを従来と同等に確保することができる。

車輪支持装置の実施の一形態を示す縦断面図である。 ハブユニットが有する回転輪の軸方向一方側の端面の斜視図である。 ハブユニットが有する回転輪の軸方向一方側の端部と、ジョイントが有する外輪の軸方向他方側の端部とを示す断面図である。 従来のハブユニット及びジョイントが有する外輪の一例を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明のハブユニット１０及びジョイント３０を備えている車輪支持装置１の実施の一形態を示す縦断面図である。ハブユニット１０は、自動車の車体に設けられている懸架装置２に取り付けられ、この懸架装置２に対して車輪３を回転可能に支持するためのものであり、ジョイント３０は、このハブユニット１０と連結され、ハブユニット１０が有している回転輪１２に回転トルクを伝達させるためのものである。そして、これらハブユニット１０とジョイント３０とは、連結部材であるボルト４によって連結固定されている。

車両の左右方向と車輪支持装置１の軸方向とは一致しており、ハブユニット１０とジョイント３０とは車両の左右方向に並べて設けられている。ハブユニット１０が左右方向外側に設けられ、この左右方向内側にジョイント３０が設けられる。図１では、右側が軸方向一方側（車両の内側）であり、左側が軸方向他方側（車両の外側）である。

ハブユニット１０は、懸架装置２にボルト（図示せず）によって固定される固定輪１１と、車輪３が取り付けられる回転輪１２と、固定輪１１と回転輪１２との間に設けられている玉（転動体）１３とを有している。固定輪１１は回転輪１２の径方向外側に設けられており、回転輪１２の中心線Ｌは、固定輪１１の中心線と一致している。

固定輪１１は、内周面に軌道面１４，１５が形成されている筒形状の本体部１６と、この本体部１６から径方向外方へ延びているフランジ部１７とを有している。このフランジ部１７が懸架装置２に固定され、これによりハブユニット１０が車体側に固定される。

回転輪１２は、中心側に貫通孔１８が形成されている中空形状の軸部１９と、軸部１９の軸方向他方側の一部から径方向外側に延びているフランジ部２０と、軸部１９の軸方向一方側に外嵌させた環状の内輪部材２１とを有している。貫通孔１８は、回転輪１２の中心線Ｌに沿って直線的に形成されている。内輪部材２１は、軸部１９の軸方向一方側の端部を径方向外側に塑性変形させた拡径部２２によって、軸部１９にかしめられて固定されている。軸部１９及び内輪部材２１それぞれの外周面に、軌道面２３，２４が形成されている。そして、回転輪１２の拡径部２２は、軸方向一方側（図１では右側）に環状の端面２５を有しており、この端面２５に第１スプライン（スプライン歯）２６が形成されている。この第１スプライン２６については後に説明する。

玉１３は、周方向に複数設けられており、これら玉１３の列が二列設けられており、一方の列の玉１３は、軌道面１４，２３を転動し、他方の列の玉１３は、軌道面１５，２４を転動する。各列の玉１３は、保持器２７によって周方向に等間隔で保持されている。これら玉１３と固定輪１１と回転輪１２とにより、複列アンギュラ玉軸受が構成されている。

ジョイント３０は、駆動軸３１の軸方向他方側の端部に固定されている内輪３２と、内輪３２の径方向外側に設けられた外輪３３と、これら内輪３２と外輪３３との間に設けられている複数の玉３４とを有しており、本実施形態では等速ジョイントである。外輪３３は、有底円筒形状であり、筒形状である筒部３５と、この筒部３５の軸方向他方側の部分と一体である底部３６とを有している。底部３６の中心側には、軸方向他方側へ延びる小筒部３６ａが形成されており、この小筒部３６ａの内周面に、前記ボルト４の先端に形成されているねじ部４ａが螺合するボルト孔３７が形成されている。
そして、このジョイント３０において、外輪３３は、ハブユニット１０の回転輪１２に回転トルクを伝達するトルク伝達輪としての機能を有しており、このために、 外輪３３の底部３６は、軸方向他方側に環状の端面３８を有しており、この端面３８に、ハブユニット１０側の第１スプライン２６と噛み合う第２スプライン（スプライン歯）３９が形成されている。

図２は、ハブユニット１０の回転輪１２（拡径部２２）の軸方向一方側の端面２５の斜視図である。図３は、回転輪１２の軸方向一方側の端部（拡径部２２）と、ジョイント３０が有する外輪３３の軸方向他方側の端部とを示す断面図である。
回転輪１２の拡径部２２は、軸方向一方側に環状である端面２５を有しており、この端面２５は、その内周縁から径方向中間位置までの領域に、軸方向一方側へ向く環状側面２８を有しており、更に、この環状側面２８の径方向外側領域に、軸方向他方側に向かって拡径するテーパ外周面２９を有している。
環状側面２８は、その中央に前記貫通孔１８（図１参照）の開口１８ａを有する環状の面からなり、回転輪１２の中心線Ｌに直交する面である。
テーパ外周面２９は、環状側面２８の外周縁から軸方向他方側へ向かって拡径しており、中心線Ｌに対して傾斜する傾斜面からなる。

そして、図３に示すジョイント３０側において、外輪３３は、軸方向他方側であって小筒部３６ａの径方向外側に環状の端面３８を有しており、この端面３８は、小筒部３６ａの裾部から径方向中間位置までの領域に、軸方向他方側に向く環状側面４０を有しており、更に、この環状側面４０の径方向外側領域に、軸方向他方側に向かって拡径するテーパ内周面４１を有している。このテーパ内周面４１と、ハブユニット１０側のテーパ外周面２９とは対向する配置にあり、また、環状側面２８と環状側面４０とも対向する。
環状側面４０は、外輪３３の中心線に直交する面である。
テーパ内周面４１は、環状側面４０の外周縁から軸方向他方側へ向かって拡径しており、外輪３３の中心線に対して傾斜する傾斜面からなる。

そして、これらテーパ外周面２９とテーパ内周面４１とのそれぞれに、相互に噛み合うスプライン（スプライン歯）が形成されており、このスプラインにより、ハブユニット１０の回転輪１２とジョイント３０の外輪３３との間でトルク伝達が行われる。
すなわち、ハブユニット１０側において、テーパ外周面２９に第１スプライン２６が形成されており、第１スプライン２６は、図２に示すように、周方向に交互に並んで形成されているスプライン溝２６ａとスプライン突条２６ｂとからなる。
図２と図３に示すように、スプライン溝２６ａの溝長手方向（スプライン突条２６ｂの長手方向）は、テーパ外周面２９に平行な方向であり、スプライン突条２６ｂの頂面が、テーパ外周面２９と一致するようにして第１スプライン２６が形成されている。

このハブユニット１０に対して、ジョイント３０側では、図３に示すように、テーパ内周面４１に、第１スプライン２６に噛み合う第２スプライン３９が形成されており、第２スプライン３９は、周方向に交互に並んで形成されているスプライン溝３９ａとスプライン突条３９ｂとからなる（図３参照）。そして、このスプライン溝３９ａの溝長手方向（スプライン突条３９ｂの長手方向）は、テーパ内周面４１に平行な方向であり、スプライン溝３９ａの底面が、テーパ内周面４１と一致するようにして第２スプライン３９が形成されている。

ハブユニット１０において、第１スプライン２６が形成されている部分は、回転輪１２の軸方向一方側の端部に形成されている拡径部２２であり、この拡径部２２は、回転輪１２の軸部１９の軸方向一方側の端部を、塑性加工により、径方向外側に拡径して形成した部分である。本実施形態では、この塑性加工は、揺動かしめ加工である。
そして、この揺動かしめ加工によって拡径部２２を形成する際に、この拡径部２２に第１スプライン２６を形成する。つまり、図示しないが、揺動かしめ加工を行う型部材（金型）に、第１スプライン２６を形成するための歯形が形成されており、この型部材の歯形が、形成される拡径部２２に転写される。

また、本実施形態では、図３において、第１スプライン２６のピッチ円直径Ａは、当該第１スプライン２６が形成されている環状の端面２５の内径Ｂの３倍以下（Ａ≦３×Ｂ）に設定されている。なお、ピッチ円直径Ａは、第１スプライン２６の外径（点Ｋ１における直径）と内径（点Ｋ２における直径）との中間値である。なお、点Ｋ１及び点Ｋ２は、スプライン突条の高さ方向中間位置（スプライン２６，３９が噛み合う点）である。また、端面２５の内径Ｂは、貫通孔１８の軸方向一方側における直径である。
なお、前記式「Ａ≦３×Ｂ」は、式「Ａ／Ｂ≦３」と同意であり、この式「Ａ／Ｂ≦３」は、ピッチ円直径Ａと端面２５の内径Ｂとの比について規定した式である。

ジョイント３０とハブユニット１０との間で伝達可能とするトルクを大きくするためには、第１スプライン２６（及び第２スプライン３９）のピッチ円直径Ａを大きくすればよい。このピッチ円直径Ａを大きくするためには、拡径部２２の外径を大きくする必要がある。しかし、前記のとおり、拡径部２２は揺動かしめ加工によって形成されていることから、この拡径部２２の外径を大きくするためには、塑性加工を行う対象を拡大する必要があり、この場合、加工工数を要することに繋がる。
そこで、前記式「Ａ／Ｂ≦３」を満たす第１スプライン２６を端面２５に形成すれば、第１スプライン２６（ピッチ円直径Ａ）を径方向に無駄に大きくすることなく、必要なトルクを伝達可能とするスプライン構造が得られる。
そして、内径Ｂよりもピッチ円直径Ａは当然に大きいが（Ｂ＜Ａ）、必要なトルクを伝達可能とするためには、さらに、式「１．３×Ｂ≦Ａ」を満たすのが好ましい。

以上の本実施形態に係る車輪支持装置１によれば、第１及び第２スプライン２６，３９が形成されている領域は、ハブユニット１０側では回転輪１２の軸方向一方側の端面２５の径方向外側領域のみであり、また、スプライン３０側では外輪３３の軸方向他方側の端面３８の径方向外側領域のみである。このように、スプライン形成領域を、端面２５，３８の全面ではなく部分的とすることにより、スプラインを揺動かしめ加工により形成する際に、全面に形成する場合よりも、小さな荷重で済み、また、スプラインを精度良く形成することが可能となる。
さらに、スプライン形成領域を部分的としながら、スプライン２６，３９は、ハブユニット１０側では軸方向他方側に向かって拡径するテーパ外周面２９に形成され、ジョイント３０側では軸方向他方側に向かって拡径するテーパ内周面４１に形成されていることから、スプラインの歯長を、全面に形成する従来のスプライン構造と、同等に長くすることが可能となり、伝達可能とするトルクを従来と同等に確保することができる。

また、スプライン２６，３９は、端面２５，３８の径方向内側領域ではなく、径方向外側領域とすることで、スプライン２６，３９のピッチ円直径Ａを大きくすることができ、大きなトルクを伝達することが可能となるスプライン構造が得られる。

そして、本実施形態に係るハブユニット１０及びジョイント３０の組み立ては、図１において、ハブユニット１０の回転輪１２とジョイント３０の外輪３３とを軸方向から突き合わせ、回転輪１２の軸方向一方側の端面２５に形成されている第１スプライン２６と、外輪３３の軸方向他方側の端面３８に形成されている第２スプライン３９とを噛み合わせた状態とし、これらをボルト４によって軸方向に締め付けることにより行われる。
このように、回転輪１２と外輪３３との間においてトルクの伝達を可能とするためには、回転輪１２と外輪３３とを軸方向に接近させ、回転輪１２側の第１スプライン２６と、外輪３３側の第２スプライン３９とを噛み合わせればよく、組み立てが簡単である。

なお、ボルト４は、同一直線上に配置した回転輪１２と外輪３３とを軸方向に締め付けて連結する部材であり、回転輪１２の貫通孔１８より大径であるボルト頭部４ｂと、外輪３３に形成されているボルト孔３７と螺合するねじ部４ａとを有している。このボルト４の先端部（ねじ部４ａ）を、軸方向他方側から貫通孔１８に挿し入れてから、ボルト孔３７に螺合させることにより、ボルト４は回転輪１２と外輪３３とを軸方向に締め付けて連結することができる。ボルト４を締め付けてボルト４に軸力が作用している状態で、ハブユニット１０とジョイント３０とが連結され、ジョイント３０からハブユニット１０へと回転トルクが伝達される。

また、本発明の車輪支持装置は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。例えば、ジョイント３０は、等速ジョイント以外の他の型式のジョイントであってもよく、また、前記実施形態では、ジョイント３０のトルク伝達輪を、有底円筒状の外輪３３（図１参照）として説明したが、トルク伝達輪は他の形状であってもよい。

３：車輪 １０：ハブユニット １１：固定輪 １２：回転輪 １３：玉（転動体） ２５：端面 ２６：第１スプライン ２９：テーパ外周面 ３０：ジョイント ３３：外輪（トルク伝達輪） ３８：端面 ３９：第２スプライン ４１：テーパ内周面 Ａ：ピッチ円直径 Ｂ：端面の内径

Claims (2)

1. 車体側に固定される固定輪、車輪が取り付けられる回転輪、及び、前記固定輪と前記回転輪との間に設けられている転動体を有するハブユニットと、
   前記ハブユニットの軸方向一方側に設けられ、前記回転輪に回転トルクを伝達するトルク伝達輪を有しているジョイントと、を備え、
   前記回転輪は、軸方向一方側に環状の端面を有し、この端面の径方向外側領域に、軸方向他方側に向かって拡径するテーパ外周面を有し、
   前記トルク伝達輪は、軸方向他方側に環状の端面を有し、この端面の径方向外側領域に、軸方向他方側に向かって拡径し前記テーパ外周面に対向するテーパ内周面を有し、
   前記テーパ外周面と前記テーパ内周面とのそれぞれに、相互に噛み合うスプラインが形成されていることを特徴とする車輪支持装置。
2. 前記回転輪に形成されている前記スプラインのピッチ円直径は、当該回転輪の軸方向一方側に形成されている前記環状の端面の内径の３倍以下である請求項１に記載の車輪支持装置。

Images