JP2020067150A - 動力伝達軸とハブ輪との接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】加工や組み付けが容易な構造によって、動力伝達軸とハブ輪とのがたを低減する。【解決手段】互いにスプライン結合される等速自在継手４０の動力伝達軸４６とハブ輪２０の軸孔２４と、軸孔２４から突出する動力伝達軸４６の軸心方向一端にねじ込まれるナット３０と、ナット３０の軸心方向他端側に向くナット端面３２ａに設けられる凸部３３と、ハブ輪２０の軸心方向一端側に向くハブ端面２５ａに設けられ軸心周りに環状を成す凹部２６とを備え、凸部３３と凹部２６との嵌合により、ナット３０がハブ輪２０の内径部２８を動力伝達軸４６の外周に押圧する動力伝達軸４６とハブ輪２０との接続構造とした。【選択図】図１

Description

この発明は、自動車の動力伝達機構として使用される等速自在継手の動力伝達軸と、駆動輪が取り付けられるハブ輪との接続構造に関するものである。

ドライブシャフトの回転を駆動輪に伝達する自動車の動力伝達機構には、通常、摺動式等速自在継手と、固定式等速自在継手の二つの等速自在継手が組込まれている。

固定式等速自在継手は、外側継手部材の内周に形成されたトラック溝と内側継手部材の外周に形成されたトラック溝間にボールを組込み、ドライブシャフトから内側継手部材に伝達される回転を、ボールを介して外側継手部材に伝えるようにしている。

外側継手部材は、軸方向外側へ伸びる動力伝達軸を有し、その動力伝達軸は、駆動輪が取付けられるハブ輪に接続される。動力伝達軸とハブ輪との接続構造は、動力伝達軸をスプライン軸とし、ハブ輪の軸心に設けられた軸孔をスプライン孔としている。スプラインの歯と溝の嵌合により、動力伝達軸とハブ輪とを回転伝達可能な状態に接続している。

このような動力伝達軸とハブ輪との接続構造において、スプラインの溝と歯の間における周方向のがた（隙間）が大きいと、振動や騒音発生の原因となる。また、がたが大きいと、自動車の発進応答性が悪化する恐れもある。このため、スプラインのがたは、部品の組み付け性を阻害しない限りにおいて低減することが求められる。

スプラインのがたを低減する手法、いわゆるがた詰めの公知の手法として、例えば、スプラインに捩れ角を設ける手法や、スプライン軸とスプライン孔との径方向への嵌合隙間を小さくする等の手法がある。

また、例えば、特許文献１では、動力伝達軸側に設けるスプラインを軸方向に沿って第１歯部と第２歯部に分割し、両者の位相をずらすことで、第１歯部と第２歯部における周方向に相反する面を、それぞれハブ輪側のスプラインに圧接して、がたの低減を図っている。さらに、特許文献２では、等速自在継手とハブ輪とがユニット化された機構において、ハブ輪の端部と動力伝達軸の端部の嵌合部に両部材に跨る円孔を設け、その円孔に固定ボルトをねじ込むことでがたの低減を図り、且つ、分解・組み立て時の作業性を確保している。

特開２００１−３９４７号公報 特開２００７−２２２６４号公報

上記のようなスプラインの捩れ角を大きくする、あるいは、ハブ輪と動力伝達軸との径方向への嵌合隙間を小さくする等の手法では、スプラインの加工が難しくなり、また、部品の組み付け性が悪化する等の問題がある。このため、これらの手法では、低減できるがたの量に限界がある。

また、特許文献１の手法では、特殊なスプラインの形状にするためにその加工工程が増加することから、製品を量産する際のコストの問題が生じ得る。さらに、特許文献２の手法では、ハブ輪の端部と動力伝達軸の端部に跨る円孔に雌ねじを形成する必要があり、２つの部材に跨る雌ねじの加工は、非常に煩雑である。また、特許文献2の構造では、抜け止めのためのネジ部接触面積が小さく、抜け力が不足することが懸念される。

そこで、この発明の課題は、加工や組み付けが容易な構造によって、動力伝達軸とハブ輪とのがたを低減することである。

上記の課題を解決するために、この発明は、互いにスプライン結合される等速自在継手の動力伝達軸とハブ輪の軸孔と、前記軸孔から突出する前記動力伝達軸の軸心方向一端にねじ込まれるナットと、前記ナットの軸心方向他端側に向くナット端面に設けられる凸部と、前記ハブ輪の軸心方向一端側に向くハブ端面に設けられ軸心周りに環状を成す凹部と、を備え、前記凸部と前記凹部との嵌合により、前記ナットが前記ハブ輪の内径部を前記動力伝達軸の外周に押圧する動力伝達軸とハブ輪との接続構造を採用した。

ここで、前記凸部と前記凹部との嵌合前の状態における前記凸部の軸心側の面である凸部内側面の内径は、嵌合後に対応する箇所の前記嵌合前の状態における前記凹部の軸心側の面である凹部内側面の外径より小さく設定されている構成を採用することができる。

これらの各態様において、前記凸部内側面が前記凹部内側面に当接し、前記凸部内側面は、軸心方向一端側から軸心方向他端側へ向かって徐々に拡径するテーパ面である構成を採用することができる。

このとき、前記凹部内側面は、軸心方向一端側から軸心方向他端側へ向かって徐々に拡径するテーパ面である構成を採用することができる。

また、前記凹部内側面の軸心方向に対する俯角は、前記凸部内側面の軸心方向に対する俯角とは異なる角度に設定されている構成を採用することができる。

これらの各態様において、前記凸部は、前記ナットとは別体の部材で構成され、前記ナットの前記動力伝達軸へのねじ込みにより前記ナットと一体化する構成を採用することができる。

また、前記内径部は、非焼入れ部である構成を採用することができる。

ハブ輪と等速自在継手と動力伝達軸とを固定するためのナットに凸部を設け、ハブ輪にナットの凸部と嵌合をする凹部を設け、凸部と凹部との嵌合により、ナットがハブ輪の内径部を動力伝達軸の外周に押圧するようにしたので、加工や組み付けが容易な構造によって、動力伝達軸とハブ輪とのがたを低減することができる。

この発明の実施形態を示す縦断面図 図１のハブ輪を示す縦断面図 図１のナットを示す斜視図 （ａ）〜（ｃ）は、ナットの凸部とハブ輪の凹部を示す要部拡大断面図 ナットの凸部とハブ輪の凹部の変形例を示す要部拡大断面図 ナットの凸部とハブ輪の凹部の他の変形例を示す要部拡大断面図

以下、この発明の実施の形態を図１乃至図５に基づいて説明する。図１は、駆動輪を支持する車輪軸受装置を示す。この車輪軸受装置は、車体に取付けられる外方部材１１、駆動輪が取付けられるハブ輪２０、及び、そのハブ輪２０にドライブシャフト４５の回転を伝達する等速自在継手４０等を備えている。

外方部材１１の外周には車体に対する取付フランジ１６が形成されている。また外方部材１１の内周には、複列の外方軌道溝１１ａ、１１ａが設けられている。

ハブ輪２０は、筒状を成すハブ本体部２３と、そのハブ本体部２３から外径側へ突出する駆動輪取付用の車輪取付フランジ２１とを備えている。ハブ本体部２３の外径部は、外方部材１１に設けられた外方軌道溝１１ａの一方と対向する内方軌道溝１２ａが形成された内方部材１２となっている。また、ハブ本体部２３の軸心方向他端側の外径に環状部材１３が嵌合されている。環状部材１３の外径部は、もう一方の外方軌道溝１１ａと対向する内方軌道溝１２ａが形成された内方部材１２となっている。外方軌道溝１１ａと内方軌道溝１２ａとの間に転動体１４としてボールが組込まれている。転動体１４は、保持器１５によって周方向に保持されている。これにより、軸受部１０が構成されている。

ハブ輪２０の軸心には、そのハブ輪２０を軸心方向に貫通する軸孔２４が設けられている。軸孔２４の内周２４ａには軸心方向と平行な方向に伸びるスプラインの溝と歯が、周方向に沿って交互に複数形成されている。これにより、軸孔２４はスプライン孔として機能するようになっている。スプライン孔の歯と溝は、軸孔２４の全長に亘って設けられる。軸孔２４は、ハブ輪２０の軸心方向一端側の端部２２に設けられた凹部２５の底面２５ａに開口している。この軸心方向一端側へ向く凹部２５の底面２５ａを、以下、ハブ端面２５ａと称する。

等速自在継手４０は、外側継手部材４１の球面状内面に形成されたトラック溝４１ａと、そのトラック溝４１ａと対向するように、内側継手部材４２の球面状外面に形成されたトラック溝４２ａとを備えている。そして、両トラック溝４１ａ、４２ａの間にボール４３を組込み、そのボール４３を保持器４４で保持し、ドライブシャフト４５から内方継手部材４２に伝達される回転を、ボール４３を介して外側継手部材４１に伝えるようにしている。外側継手部材４１の外周とドライブシャフト４５の外周との間は、止め具４８、４９で固定されたゴム製のブーツ４７によって閉じられ、等速自在継手４０内に封入されたグリースの飛散が防止されている。

外側継手部材４１の軸心方向一端には、動力伝達軸４６が接続されている。外側継手部材４１と動力伝達軸４６とは、この実施形態のように、一体の部材として成型される場合もあるし、別々の部材として成型されたものが、周知の手段によって一体に接続される場合もある。

動力伝達軸４６の外周４６ａには、軸心方向と平行な方向に伸びるスプラインの歯と溝が、周方向に沿って交互に複数形成されている。これにより、動力伝達軸４６はスプライン軸として機能するようになっている。スプライン軸の歯と溝は、動力伝達軸４６の軸孔２４内に位置する範囲のうち、少なくとも一部に設けられる。スプライン軸である動力伝達軸４６は、スプライン孔であるハブ輪２０の軸孔２４に挿通され、等速自在継手４０の動力伝達軸４６とハブ輪２０の軸孔２４とは、互いにスプライン結合される。このとき、動力伝達軸４６の軸心方向一端は、ハブ輪２０の軸孔２４から軸心方向一端側へ突出する。

動力伝達軸４６の軸心方向一端の外周には雄ネジ４６ｂが形成されており、この雄ネジ４６ｂを設けた部分が、軸孔２４から外部へ突出する。この突出した雄ネジ４６ｂに、軸心方向一端側からナット３０がねじ込まれる。ナット３０は、通常は、そのナット３０の軸心方向他端側に向くナット端面３２ａが、ハブ輪２０の軸心方向一端側に向くハブ端面２５ａに当接するまでねじ込まれる。これにより、動力伝達軸４６のハブ輪２０からの抜け止めが成される。

ナット端面３２ａには、図３及び図４に示すように、軸心方向他端側へ向かって突出する凸部３３が設けられている。この実施形態では、凸部３３は、軸心周りに環状を成す形状となっている。また、凸部３３は、同一の断面で軸周り全周に連続して設けられている。図３において、符号３３ａは、凸部３３の表面のうち、軸心から遠い側の面である凸部外側面３３ａである。符号３３ｂは、凸部３３の軸心側の面である凸部内側面３３ｂである。符号３３ｃは、凸部３３の軸方向他端側の端面である凸部端面３３ｃである。

なお、ナット端面３２ａは、図３に示すように、ナット３０の六角状の操作部３１よりも軸方向他端側に設けられたフランジ３２の座面である。

ハブ端面２５ａには、図４（ａ）に示すように、軸心方向他端側へ向かって凹む凹部２６が設けられている。凹部２６は、軸心周りに環状を成す形状となっている。また、凹部２６は、同一の断面で軸周り全周に連続して設けられている。符号２６ａは、凹部２６の内面のうち、軸心から遠い側の面である凹部外側面２６ａである。符号２６ｂは、凹部２６の軸心側の面である凹部内側面２６ｂである。符号２６ｃは、凹部の底面２６ｃである。

動力伝達軸４６の雄ネジ４６ｂへのナット３０のねじ込みにより、凸部内側面３３ｂは凹部内側面２６ｂに当接する。この当接により、凸部３３と凹部２６とが嵌合する。凸部３３と凹部２６との嵌合により、ナット３０の凸部３３が、ハブ輪２０の凹部２６よりも内径側に位置する内径部２８を、動力伝達軸４６の外周に押圧する。これにより、動力伝達軸４６とハブ輪２０との嵌合部におけるがたつきを低減することができる。

このような構成とするために、従来から用いているナット３０に対して凸部３３を設ける形状変更を行い、また、ハブ輪２０に対して凹部２６を設ける形状変更を行う必要がある。しかし、それ以外の部分については、既存の部品をそのまま使用できる。このため、部品の製造工程における大幅な設備変更の必要がなく、また、部品の組み立て工程においても、従来通りの組み付け方法をそのまま踏襲できる。したがって、この発明によれば、加工や組み付けが容易な構造によって、動力伝達軸４６とハブ輪２０とのがたつきの低減（がた詰め）を行うことが可能である。

ここで、ハブ輪２０は、通常は焼き入れを行ったものを採用するが、内径部２８には、焼き入れを行わないことが望ましい。内径部２８が非焼入れ部であれば、ナット３０を締め付けた際に、ハブ輪２０の内径部２８が径方向内方へ塑性変形しやすくなる。これにより、動力伝達軸４６とハブ輪２０とのがたつきの低減がさらに良好である。

また、図４（ａ）に示すように、凸部３３と凹部２６との嵌合前の状態における凸部内側面３３ｂの内径ｄ２は、嵌合後に対応する箇所の嵌合前の状態における凹部内側面２６ｂの外径ｄ１より小さく設定されている。図４（ａ）では、嵌合後に互いに対応する（当接する）箇所の例として、凸部３３の根本部における内径ｄ２と、凸部３３と凹部２６とが完全に嵌合した際に、凸部３３の根本部に当接する箇所である凹部２６の開口縁の外径ｄ１とを比較している。このとき、凸部３３の軸方向への突出高さＬは、凹部の軸方向への深さＬ＋αより小さく設定されている。根本部の内径ｄ２＜開口縁の外径ｄ１とすることで、ナット３０を締め付けた際の内径部２８の内径側への押圧力（図４（ｂ）の矢印参照）を増大することができる。

また、凸部内側面３３ｂの形態として、この実施形態では、軸心方向一端側から軸心方向他端側へ向かって徐々に拡径するテーパ面を採用している。凸部内側面３３ｂがテーパ面であれば、凸部３３を凹部２６内に入り込ませるにつれて、内径部２８に対する押圧力を徐々に高めることができるので、凸部３３と凹部２６との緩みの発生を長期に亘って防止できる。

さらに、この実施形態では、凹部内側面２６ｂの形態として、軸心方向一端側から軸心方向他端側へ向かって徐々に拡径するテーパ面を採用している。その効果は、凸部内側面３３ｂをテーパ面とした場合と同様である。

また、図４（ａ）、図４（ｂ）の例では、テーパ面からなる凸部内側面３３ｂと、テーパ面からなる凹部内側面２６ｂを合わせて採用して、その凹部内側面２６ｂの軸心方向に対する俯角と、凸部内側面３３ｂの軸心方向に対する俯角とを同一にしている。このため、両者のテーパ面同士が面接触する構成となっている。ここでいう俯角は、図中に示すように、テーパ面上の或る１点から軸心方向一端側を臨んだ際に、そのテーパ面が軸心方向に対して成す鋭角で表現される。このため、テーパ面の傾斜が直線状であれば、この俯角は、テーパ面上の或る１点から軸心方向他端側を臨んだ際に、そのテーパ面が軸心方向に対して成す仰角と同じである。

これに対して、凹部内側面２６ｂの軸心方向に対する俯角は、凸部内側面３３ｂの軸心方向に対する俯角とは異なる角度に設定することも可能である。

図４（ｃ）の例では、凹部内側面２６ｂの軸心方向に対する俯角θ１は、凸部内側面３３ｂの軸心方向に対する俯角θ２よりも大きく設定されている。このため、凸部３３が凹部２６に完全に嵌合した状態において、凸部内側面３３ｂの先端、すなわち凸部３３側のテーパ面の最も大径部分が、凹部２６側のテーパ面の比較的奥部に当接している。このため凹部２６内の底面２６ｃに比較的近いところで、内径部２８が内径側へ押圧される。

また、図５の例では、凹部内側面２６ｂの軸心方向に対する俯角θ１は、凸部内側面３３ｂの軸心方向に対する俯角θ２よりも小さく設定されている。このため、凸部３３が凹部２６に完全に嵌合した状態において、凹部２６の開口縁付近において、内径部２８が内径側へ押圧される。

上記の実施形態では、凸部３３をナット３０と一体の部材として成型したが、凸部３３を構成する部材を、ナット３０とは別体の部材で構成してもよい。図６の例では、凸部３３を構成する部材は、ナット３０とは別体の部材で構成され、ナット３０の動力伝達軸４６へのねじ込みにより、凸部３３がナット３０と一体化している。このとき、凸部３３の後端面３３ｅが、ナット端面３２ａに面接触状態で当接している。

上記の実施形態では、凸部３３は、ハブ輪２０の軸心周りに環状を成す形状としたが、凸部３３は、凹部２６に嵌合するものであれば、軸心周りに断続的に配置されたものであってもよい。

２０ ハブ輪
２４ 軸孔
２５ａ ハブ端面
２６ 凹部
２６ｂ 凹部内側面
２８ 内径部
３０ ナット
３２ａ ナット端面
３３ 凸部
３３ｂ 凸部内側面
４０ 等速自在継手
４６ 動力伝達軸

Claims (7)

1. 互いにスプライン結合される等速自在継手（４０）の動力伝達軸（４６）とハブ輪（２０）の軸孔（２４）と、
   前記軸孔（２４）から突出する前記動力伝達軸（４６）の軸心方向一端にねじ込まれるナット（３０）と、
   前記ナット（３０）の軸心方向他端側に向くナット端面（３２ａ）に設けられる凸部（３３）と、
   前記ハブ輪（２０）の軸心方向一端側に向くハブ端面（２５ａ）に設けられ軸心周りに環状を成す凹部（２６）と、
   を備え、
   前記凸部（３３）と前記凹部（２６）との嵌合により、前記ナット（３０）が前記ハブ輪（２０）の内径部（２８）を前記動力伝達軸（４６）の外周に押圧する動力伝達軸とハブ輪との接続構造。
2. 前記凸部（３３）と前記凹部（２６）との嵌合前の状態における前記凸部（３３）の軸心側の面である凸部内側面（３３ｂ）の内径（ｄ２）は、嵌合後に対応する箇所の前記嵌合前の状態における前記凹部（２６）の軸心側の面である凹部内側面（２６ｂ）の外径（ｄ１）より小さく設定されている請求項１に記載の動力伝達軸とハブ輪との接続構造。
3. 前記凸部内側面（３３ｂ）が前記凹部内側面（２６ｂ）に当接し、
   前記凸部内側面（３３ｂ）は、軸心方向一端側から軸心方向他端側へ向かって徐々に拡径するテーパ面である請求項２に記載の動力伝達軸とハブ輪との接続構造。
4. 前記凹部内側面（２６ｂ）は、軸心方向一端側から軸心方向他端側へ向かって徐々に拡径するテーパ面である請求項３に記載の動力伝達軸とハブ輪との接続構造。
5. 前記凹部内側面（２６ｂ）の軸心方向に対する俯角（θ１）は、前記凸部内側面（３３ｂ）の軸心方向に対する俯角（θ２）とは異なる角度に設定されている請求項４に記載の動力伝達軸とハブ輪との接続構造。
6. 前記凸部（３３）は、前記ナット（３０）とは別体の部材で構成され、前記ナット（３０）の前記動力伝達軸（４６）へのねじ込みにより前記ナット（３０）と一体化する請求項１から５のいずれか一つに記載の動力伝達軸とハブ輪との接続構造。
7. 前記内径部（２８）は、非焼入れ部である請求項１から６のいずれか一つに記載の動力伝達軸とハブ輪との接続構造。

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