JP2024030120A - 車輪用軸受装置および車両 - Google Patents

Abstract

【課題】異音の発生を抑制しつつ、重量の増大を抑えることができる車輪用軸受装置を提供する。【解決手段】車輪用軸受装置１においては、ハブ輪３の内周面に形成されている凹部３ｈのピッチ円径Ａに対する、ハブ輪３における貫通孔３ｅに形成される凹部３ｈの軸方向長さＣの比率が、０．７≦（Ｃ／Ａ）≦１．０７であり、インナー側ボール列５およびアウター側ボール列６におけるボール間ピッチＦに対する、車輪取り付けフランジ３ｂのフランジ面３ｊと内輪４のインナー側端面４ｂとの軸方向距離Ｅの比率が、２．８５≦（Ｅ／Ｆ）であり、ボール８のピッチ円径Ｄに対する、軸方向距離Ｅの比率が、０．８≦（Ｅ／Ｄ）≦０．９４である。【選択図】図１

Description

本発明は車輪用軸受装置および車両に関する。

従来、特許文献１に開示されるように、自動車等の懸架装置において車輪を回転自在に支持する車輪用軸受と、前記車輪用軸受にトルク伝達可能に結合される等速自在継手とを備えた車輪用軸受装置が知られている。このような車輪用軸受装置においては、等速自在継手の外側継手部材が車輪用軸受を構成するハブ輪の内径部にスプライン嵌合されることにより、車輪用軸受と等速自在継手とが結合されている。

等速自在継手には車両の駆動源からの駆動力が入力されるが、近年においてはエンジンを駆動源とする車両に加えて、モータを駆動源とする電動車が増加する傾向にある。

電動車におけるモータからの駆動トルクは、エンジンからの駆動トルクに比較して瞬間的に等速自在継手に入力されるため、車輪用軸受の内輪と等速自在継手の内輪に対する当接面との間に相対的な滑りが急激に生じて、カッキン音やペッキン音と通称される、スティックスリップによる異音が発生することがある。

特許第３６５０７４６号公報

上述の車輪用軸受と等速自在継手との間の滑りによる異音の発生を抑制するために、車輪用軸受の内輪と等速自在継手の内輪に対する当接面との間にグリースを塗布したり、等速自在継手の内輪に対する当接面に潤滑剤をコーティングしたり、車輪用軸受の内輪と等速自在継手の内輪に対する当接面との間に低摩擦のコーティング剤をコーティングしたプレートを挟んだりすることが行われている。しかし、モータから瞬間的に負荷される駆動トルクに起因する異音の発生を十分に抑制することは困難であった。

また、車輪用軸受と等速自在継手との間の滑りによる異音の発生を抑制するためには、等速自在継手に負荷される駆動トルクの大きさに応じて車輪用軸受と等速自在継手とのスプライン嵌合の嵌合径を大きくすることが考えられる。しかし、車輪用軸受と等速自在継手との嵌合径を単に大きくしただけでは車輪用軸受や等速自在継手の重量が増加してしまうといった問題がある。

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、異音の発生を抑制しつつ、重量の増大を抑えることができる車輪用軸受装置および車両を提供するものである。

即ち、車輪用軸受装置は、内周に複列の外側軌道面を有する外方部材と、軸方向の一端部に車輪を取り付けるための車輪取り付けフランジを有し、外周に軸方向に延びる小径段部を有し、内径部に軸方向に貫通する貫通孔を有するハブ輪、および前記ハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、前記複列の外側軌道面に対向する複列の内側軌道面を有する内方部材と、前記外方部材と前記内方部材との両軌道面間に転動自在に収容された複列の転動体とからなる車輪用軸受と、前記ハブ輪の前記貫通孔に嵌合可能な嵌合部を有する等速自在継手と、を備えた車輪用軸受装置であって、前記ハブ輪における前記貫通孔の内周面には、軸方向に沿って延びる凹部が形成され、前記等速自在継手における前記嵌合部の外周面には、軸方向に沿って延び、前記凹部とスプライン嵌合する凸部が形成され、前記凹部のピッチ円径Ａに対する、前記凹部の軸方向長さＣの比率が、０．７≦（Ｃ／Ａ）≦１．０７であり、前記複列の転動体における軸方向一側の転動体と軸方向他側の転動体との転動体間ピッチＦに対する、前記車輪取り付けフランジのフランジ面と前記内輪の軸方向他端側面との軸方向距離Ｅの比率が、２．８５≦（Ｅ／Ｆ）であり、前記複列の転動体のピッチ円径Ｄに対する、前記軸方向距離Ｅの比率が、０．８≦（Ｅ／Ｄ）≦０．９４である。

本発明によれば、異音の発生を抑制しつつ、重量の増大を抑えることができる。

車輪用軸受装置を示す側面断面図である。 ハブ輪の軸孔および外側継手部材のステム部を示す側面断面図である。 ハブ輪の軸孔における凹部およびステム部の凸部を示す軸方向断面図である。 シャフトが最大角度回動した状態の車輪用軸受装置を示す側面断面図である。 第２実施形態に係る車輪用軸受装置を示す側面断面図である。 第３実施形態に係る車輪用軸受装置を示す側面断面図である。 第４実施形態に係る車輪用軸受装置を示す側面断面図である。

以下に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。

［車輪用軸受装置］
図１に示す車輪用軸受装置１は、本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態であり、車輪用軸受１０と等速自在継手２０とを有している。

以下の説明において、軸方向とは車輪用軸受１０の回転軸心Ｘに沿った方向を表す。また、アウター側とは、軸方向の一側であって車体に取り付けた際の車輪用軸受装置１の車輪側を表し、インナー側とは、軸方向の他側であって車体に取り付けた際の車輪用軸受装置１の車体側を表す。

（車輪用軸受）
車輪用軸受１０は、自動車等の車両の懸架装置において車輪を回転自在に支持するものである。車輪用軸受１０は、外方部材である外輪２と、内方部材であるハブ輪３および内輪４と、転動列である二列のインナー側ボール列５およびアウター側ボール列６と、インナー側シール部材９Ａと、アウター側シール部材９Ｂとを備えている。

外輪２のインナー側端部には、インナー側シール部材９Ａが嵌合可能なインナー側開口部２ａが形成されている。外輪２のアウター側端部には、アウター側シール部材９Ｂが嵌合可能なアウター側開口部２ｂが形成されている。

インナー側シール部材９Ａがインナー側開口部２ａに嵌合されることにより、外輪２と内方部材とによって形成された環状空間１５のインナー側の開口端が塞がれている。アウター側シール部材９Ｂがアウター側開口部２ｂに嵌合されることにより、環状空間１５のアウター側の開口端が塞がれている。

外輪２の内周面には、インナー側の外側軌道面２ｃと、アウター側の外側軌道面２ｄとが形成されている。外輪２の外周面２ｏには、外輪２を車体側部材（ナックル）に取り付けるための車体取り付けフランジ２ｅが一体的に形成されている。車体取り付けフランジ２ｅには、車体側の部材と外輪２とを締結する締結部材が挿通されるボルト孔２ｆが設けられている。

ハブ輪３の外周面３ｏにおけるインナー側端部には、アウター側端部よりも縮径され軸方向に延びる小径段部３ａが形成されている。ハブ輪３のアウター側端部には、車輪を取り付けるための車輪取り付けフランジ３ｂが一体的に形成されている。車輪取り付けフランジ３ｂには、ハブボルト３ｇが圧入されるボルト孔３ｆが設けられている。

車輪取り付けフランジ３ｂは、車輪取り付けフランジ３ｂに組み付けられるブレーキロータが当接するフランジ面３ｊを有している。フランジ面３ｊは、車輪取り付けフランジ３ｂにおけるアウター側の面である。

ハブ輪３には、外輪２のアウター側の外側軌道面２ｄに対向するようにアウター側の内側軌道面３ｃが形成されている。また、ハブ輪３においては、車輪取り付けフランジ３ｂの基部側にアウター側シール部材９Ｂが摺接するリップ摺動面３ｄが形成されている。

ハブ輪３の内径部には、軸方向に沿って形成され、等速自在継手２０が結合される軸孔３ｅが形成されている。軸孔３ｅは、ハブ輪３を軸方向に貫通している。軸孔３ｅは、貫通孔の一例である。ハブ輪３の小径段部３ａには、内輪４が圧入されている。内輪４は、インナー側端部にインナー側端面４ｂを有している。インナー側端面４ｂは、内輪の軸方向他端側面の一例である。

内輪４の外周面には、内側軌道面４ａが形成されている。つまり、ハブ輪３のインナー側に、内輪４によって内側軌道面４ａが構成されている。内側軌道面４ａは、外輪２のインナー側の外側軌道面２ｃに対向している。

転動列であるインナー側ボール列５とアウター側ボール列６とは、転動体である複数のボール７が保持器８によって保持されることにより構成されている。インナー側ボール列５は、内輪４の内側軌道面４ａと、外輪２のインナー側の外側軌道面２ｃとの間に転動自在に挟まれている。アウター側ボール列６は、ハブ輪３の内側軌道面３ｃと、外輪２のアウター側の外側軌道面２ｄとの間に転動自在に挟まれている。内輪４は、転動列であるインナー側ボール列５及びアウター側ボール列６に予圧を付与している。

車輪用軸受１０においては、外輪２と、ハブ輪３および内輪４と、インナー側ボール列５と、アウター側ボール列６とによって複列アンギュラ玉軸受が構成されている。なお、車輪用軸受１０は、複列円錐ころ軸受によって構成されていてもよい。

（等速自在継手）
等速自在継手２０は、内周面にトラック溝２５が形成された外側継手部材２１と、トラック溝２５と対向するトラック溝２２ａが外周面に形成された内側継手部材２２と、トラック溝２５とトラック溝２２ａとの間に組み込まれたボール２３と、外側継手部材２１の内周面と内側継手部材２２の外周面との間に介在してボール２３を保持するケージ２４とを有している。

外側継手部材２１は、内側継手部材２２、ボール２３、およびケージ２４からなる内部部品を収容するマウス部２６と、マウス部２６から軸方向におけるアウター側へ向けて一体的に延びるステム部２７とを有している。マウス部２６は、アウター側端部に、内輪４のインナー側端面４ｂと当接する当接面２６ａを有している。

内側継手部材２２には、エンジンやモータ等の駆動源からの駆動力が入力されるシャフト３１の軸端が圧入されている。内側継手部材２２とシャフト３１とは、スプライン嵌合によりトルク伝達可能に結合されている。外側継手部材２１のマウス部２６は、内側継手部材２２、ボール２３、およびケージ２４を介して、シャフト３１を回転軸心Ｘに対して回動可能に支持している。

［ハブ輪とステム部との嵌合構造］
図２、図３に示すように、ハブ輪３の軸孔３ｅにおける内周面には、軸方向に沿って延びる凹部３ｈが形成されている。凹部３ｈは、周方向に沿って複数形成されている。外側継手部材２１におけるステム部２７の外周面には、軸方向に沿って延び、凹部３ｈとスプライン嵌合する凸部２８が形成されている。凸部２８は、周方向に沿って複数形成されている。周方向に沿って形成される複数の凹部３ｈにより雌スプラインが構成され、周方向に沿って形成される複数の凸部２８により雄スプラインが構成されている。外側継手部材２１のステム部２７は、ハブ輪の貫通孔に嵌合可能な嵌合部の一例である。

軸孔３ｅの凹部３ｈは、ステム部２７の凸部２８よりも小径に形成しても良い。この場合、凹部３ｈは、凸部２８に対して締め代ｎを有しており、凸部２８が圧入されている。

ステム部２７は、凸部２８のアウター側に雄ねじ部２７ａを有しており、雄ねじ部２７ａにナット４１を螺装することで、軸孔３ｅにステム部２７が嵌合した状態で、ハブ輪３と外側継手部材２１とが固定されている。雄ねじ部２７ａにナット４１を螺装することで、外側継手部材２１の当接面２６ａにより内輪４を軸方向に押圧して、インナー側ボール列５及びアウター側ボール列６に予圧を付与することが可能である。

ステム部２７を軸孔３ｅに嵌合する際に、ステム部２７を軸孔３ｅのインナー側からアウター側へ向けて移動させると、凹部３ｈは凸部２８よりも小径に形成されていて凸部２８に対する締め代ｎを有しているため、凸部２８が凹部３ｈに圧入される。

凸部２８が凹部３ｈに圧入されると、凸部２８により凹部３ｈの内周面が極僅かに切削加工され、また極僅かな塑性変形および弾性変形を付随的に伴いながら、凹部３ｈの内周面に凸部２８の形状が転写される。

凸部２８が凹部３ｈに圧入された状態では、スプライン嵌合された凹部３ｈと凸部２８との嵌合接触部位Ｙ（図１参照）が形成される。嵌合接触部位Ｙにおいては、凸部２８の外周面と凹部３ｈの内周面とは、全体的に密着している。

このように、凹部３ｈは凸部２８に対して締め代ｎを有した状態でスプライン嵌合され、スプライン嵌合された凹部３ｈと凸部２８とは軸方向において全体的に密着している。凸部２８と凹部３ｈとが嵌合接触部位Ｙにおいて全体的に密着することにより、嵌合接触部位Ｙにおける許容トルクを増大させることができ、嵌合接触部位Ｙの軸方向長さを短くして車輪用軸受け１０の軽量化を図ることが可能である。

［車輪用軸受装置における各部寸法の関係］
車輪用軸受装置１において、互いに嵌合した凹部３ｈと凸部２８とによって構成されるスプラインのピッチ円径はＡである。スプラインのピッチ円径Ａは、凹部３ｈのピッチ円径Ａでもあり、凸部２８のピッチ円径Ａでもある。

ステム部２７における凸部２８の軸方向長さはＢであり、軸孔３ｅにおける凹部３ｈの軸方向長さはＣである。車輪取り付けフランジ３ｂのフランジ面３ｊと、内輪４のインナー側端面４ｂとの間の軸方向距離はＥである。

インナー側ボール列５を構成するボール８のピッチ円径と、アウター側ボール列６を構成するボール８のピッチ円径とは同じ大きさに形成されており、インナー側ボール列５およびアウター側ボール列６を構成するボール８のピッチ円径はＤである。ピッチ円径Ｄは、回転軸心Ｘを中心とし、インナー側ボール列５、６におけるボール８の中心Ｐを通る円の直径である。ボール８のピッチ円径Ｄは、転動体のピッチ円径Ｄの一例である。

インナー側ボール列５を構成するボール８とアウター側ボール列６を構成するボール８とは、軸方向においてボール間ピッチがＦとなるように配置されている。ボール間ピッチＦは、インナー側ボール列５におけるボール８の中心Ｐと、アウター側ボール列６におけるボール８の中心Ｐとの、軸方向における距離である。ボール間ピッチＦは、転動体間ピッチＦの一例である。

車輪用軸受装置１においては、凹部３ｈのピッチ円径Ａに対する凹部３ｈの軸方向長さＣの比率が、０．７≦（Ｃ／Ａ）≦１．０７となるように設定されている。

従来の車輪用軸受装置においては、凹部３ｈのピッチ円径Ａに対する凸部２８の軸方向長さＢの比率は、１．１≦（Ｂ／Ａ）≦１．９程度であり、凹部３ｈのピッチ円径Ａに対する凹部３ｈの軸方向長さＣの比率は、１．２５≦（Ｃ／Ａ）≦１．８程度である。

これに対し、本実施形態のように凹部３ｈのピッチ円径Ａに対する凹部３ｈの軸方向長さＣの比率が０．７≦（Ｃ／Ａ）≦１．０７である車輪用軸受装置１においては、従来の車輪用軸受装置に対して、凹部３ｈを有する軸孔３ｅおよび凸部２８を有するステム部２７の径が大きく形成されているとともに、凹部３ｈの軸方向長さＣおよび凸部２８の軸方向長さＢが小さく形成されている。

ステム部２７の凸部２８は、等速自在継手２０に駆動トルクが負荷されると回転方向に捩じれるが、凸部２８の捩じれ量は、ステム部２７の長さが大きくなるに従って増大するため、凸部２８の軸方向長さＢに比例する。また、凸部２８の捩じれ量は、ステム部２７の径が大きくなるに従ってステム部２７の捩じり剛性が増大するため、凸部２８のピッチ円径Ａに反比例する。

また、等速自在継手２０に駆動トルクが負荷されると、車輪用軸受１０における内輪４のインナー側端面４ｂと、等速自在継手２０におけるマウス部２６の当接面２６ａとの間に回転方向の相対的な滑りが生じる。この場合、ステム部２７における凸部２８の捩じれ量が小さくなると、内輪４のインナー側端面４ｂとマウス部２６の当接面２６ａとの間の相対的な滑り量が小さくなる。

従って、ステム部２７の径を大きく形成するとともに、凹部３ｈの軸方向長さＣを小さく形成して、凹部３ｈのピッチ円径Ａに対する凹部３ｈの軸方向長さＣの比率を０．７≦（Ｃ／Ａ）≦１．０７の範囲に設定することで、インナー側端面４ｂとマウス部２６の当接面２６ａとの間の相対的な滑り量を小さくして、スティックスリップによる異音の発生を抑制することができる。

ここで、ステム部２７の凸部２８には、一般的にハブ輪３の凹部３ｈとスプライン嵌合したときのガタつきを防止するために、軸方向に対して１０～３０分程度の捩じれ角が付与されている。従って、従来の車輪用軸受装置においては、スプライン嵌合された凸部２８と凹部３ｈとの間には隙間を有した箇所が存在する。例えば凸部２８の軸方向一端部において回転方向の一側の面が凹部３ｈと接触している場合、凸部２８の軸方向他端部においては回転方向の一側の面と凹部３ｈとの間に隙間が存在する。また、凸部２８の軸方向他端部における回転方向の他側の面が凹部３ｈと接触している場合、凸部２８の軸方向一端部においては回転方向の他側の面と凹部３ｈとの間に隙間が存在する。

さらに、凸部２８の捩じれ方向は、同種の車輪用軸受装置１においては統一されているため、車輪用軸受装置１を車両における左右の車輪に用いた場合は、凸部２８の捩じれ方向とステム部２７に負荷される駆動トルクの方向とが左右の車輪で異なることになる。

これにより、ステム部２７に駆動トルクが負荷されたときの内輪４のインナー側端面４ｂとマウス部２６の当接面２６ａとの間の回転方向における相対的な滑り量が左右の車輪で大きく異なることとなり、滑り量が大きな側の車輪においてスティックスリップによる異音が発生するおそれが高くなる。

しかし、車輪用軸受装置１においては、凹部３ｈのピッチ円径Ａに対する凹部３ｈの軸方向長さＣの比率が０．７≦（Ｃ／Ａ）≦１．０７の範囲に設定されていて、インナー側端面４ｂとマウス部２６の当接面２６ａとの間の回転方向における相対的な滑り量が小さく抑えられているため、滑り量が大きな側の車輪においてもスティックスリップによる異音が発生を抑制することが可能である。

また、ステム部２７を大径化して凸部２８のピッチ円径Ａを大きく形成すると、ステム部２７に駆動トルクが負荷されたときの凸部２８および凹部３ｈの歯面にかかる応力が低下するため、凸部２８の軸方向長さＢおよび凹部３ｈの軸方向長さＣを小さく形成して、車輪用軸受１０の軸方向長さを縮小することが可能である。

そこで、車輪用軸受装置１においては、ボール間ピッチＦに対するフランジ面３ｊとインナー側端面４ｂとの間の軸方向距離Ｅの比率が２．８５≦（Ｅ／Ｆ）となるように、ボール間ピッチＦを小さく形成して、車輪用軸受１０の軸方向長さを縮小している。このように、車輪用軸受１０の軸方向長さを縮小することで、車輪用軸受１０の軽量化を図ることが可能となっている。

また、車輪用軸受装置１においては、ボール８のピッチ円径Ｄに対するフランジ面３ｊとインナー側端面４ｂとの間の軸方向距離Ｅの比率が０．８≦（Ｅ／Ｄ）≦０．９４となるように、軸方向距離Ｅを小さく形成して、車輪用軸受１０の軸方向長さを縮小している。このように、車輪用軸受１０の軸方向長さを縮小することで、車輪用軸受１０の軽量化を図ることが可能となっている。

このように、車輪用軸受装置１においては、凹部３ｈのピッチ円径Ａに対する凹部３ｈの軸方向長さＣの比率を０．７≦（Ｃ／Ａ）≦１．０７の範囲に設定し、ボール間ピッチＦに対するフランジ面３ｊとインナー側端面４ｂとの間の軸方向距離Ｅの比率を２．８５≦（Ｅ／Ｆ）の範囲に設定し、ボール８のピッチ円径Ｄに対するフランジ面３ｊとインナー側端面４ｂとの間の軸方向距離Ｅの比率を０．８≦（Ｅ／Ｄ）≦０．９４の範囲に設定することで、スティックスリップによる異音の発生を抑制しつつ、重量の増大を抑えることが可能となっている。

さらに、車輪用軸受装置１においては、スプライン嵌合された凹部３ｈと凸部２８とは、締め代ｎを有した状態でスプライン嵌合されていて、軸方向において全体的に密着しているため、全体的に密着していない状態でスプライン嵌合している場合に比べて、ステム部２７に駆動トルクが負荷された際の耐応力性が向上している。

従って、凹部３ｈのピッチ円径Ａに対する凸部２８の軸方向長さＢの比率が、０．３２≦（Ｂ／Ａ）≦０．６となるように、凸部２８の軸方向長さＢを小さく形成して、車輪用軸受１０の軸方向長さを縮小することが可能である。このように、車輪用軸受１０の軸方向長さを縮小することで、車輪用軸受１０の軽量化を図ることが可能である。

なお、車輪用軸受装置１においては、スプライン嵌合された凹部３ｈと凸部２８とが全体的に密着していない場合でも、凹部３ｈのピッチ円径Ａに対する凹部３ｈの軸方向長さＣの比率を０．７≦（Ｃ／Ａ）≦１．０７の範囲に設定し、ボール間ピッチＦに対するフランジ面３ｊとインナー側端面４ｂとの間の軸方向距離Ｅの比率を２．８５≦（Ｅ／Ｆ）の範囲に設定し、ボール８のピッチ円径Ｄに対するフランジ面３ｊとインナー側端面４ｂとの間の軸方向距離Ｅの比率を０．８≦（Ｅ／Ｄ）≦０．９４の範囲に設定することで、スティックスリップによる異音の発生を抑制しつつ、重量の増大を抑えることが可能である。

車輪用軸受装置１において、等速自在継手２０におけるシャフト３１の軸径はＧである。図４に示すように、シャフト３１は、シャフト３１がマウス部２６に接触する範囲Ｒ内でマウス部２６に対して回動させることができ、シャフト３１をマウス部２６に対して最大角度回動させたときに、シャフト３１の接触点３１ａがマウス部２６と接触する。軸径Ｇは、シャフト３１の接触点３１ａを含む部位の軸径であり、シャフト３１における最小軸径である。

等速自在継手２０のステム部２７の大きさおよびシャフト３１の軸径Ｇは、モータ等の駆動源から負荷される駆動トルクの大きさに応じて決定することが好ましいが、車輪用軸受１０にスプライン嵌合する等速自在継手２０においては、ステム部２７における凸部２８のピッチ円径Ａと、シャフト３１の軸径Ｇとを、軸径Ｇに対する凸部２８のピッチ円径Ａの比率が１．１≦（Ａ／Ｇ）≦１．４１となるように設定している。

これにより、車輪用軸受装置１において必要なシャフト３１の軸径Ｇを確保することができ、等速自在継手２０に負荷される駆動トルクに対する安全率の確保、およびシャフト３１の捩じり剛性の確保を図ることが可能となっている。

［車輪用軸受装置の第２実施形態］
車輪用軸受装置１は、第２実施形態に係る車輪用軸受装置１Ａのように構成することもできる。図５に示すように、車輪用軸受装置１Ａは、ハブ輪３を有する車輪用軸受１０の代わりに、ハブ輪３Ａを有する車輪用軸受１０Ａを備えている点で、車輪用軸受装置１と異なっている。

車輪用軸受１０Ａにおいては、ハブ輪３Ａの小径段部３ａに圧入された内輪４がハブ輪３Ａによってかしめられることにより固定されており、ハブ輪３Ａは、内輪４のインナー側端面４ｂをかしめるためのかしめ部３ｋを有している。内輪４は、かしめ部３ｋによってかしめられることにより、インナー側ボール列５およびアウター側ボール列６に予圧を付与している。

車輪用軸受１０Ａにおいては、ハブ輪３Ａのかしめ部３ｋとマウス部２６の当接面２６ａとが当接している。車輪用軸受１０Ａおよびハブ輪３Ａのその他の構成は、車輪用軸受１０およびハブ輪３と同様であるため、同じ符号を付して説明を省略する。

車輪用軸受１０Ａのように内輪４をかしめ部３ｋによってかしめた構成では、内輪４をかしめることにより予圧を付与しているため、ステム部２７の雄ねじ部２７ａにナット４１を螺装した際の軸力によって内輪４を押圧して予圧を付与する必要がない。

従って、雄ねじ部２７ａにナット４１を螺装する際に大きな軸力を発生させる必要がなく、ハブ輪３Ａのかしめ部３ｋとマウス部２６の当接面２６ａとの当接圧力を低減させることができる。かしめ部３ｋと当接面２６ａとの当接圧力が低減することで、かしめ部３ｋと当接面２６ａとの間にスティックスリップが生じることが抑制され、スティックスリップによる異音の発生を抑制することができる。

車輪用軸受装置１Ａにおいても、凹部３ｈのピッチ円径Ａに対する凹部３ｈの軸方向長さＣの比率を０．７≦（Ｃ／Ａ）≦１．０７の範囲に設定することができ、ボール間ピッチＦに対するフランジ面３ｊとインナー側端面４ｂとの間の軸方向距離Ｅの比率を２．８５≦（Ｅ／Ｆ）の範囲に設定することができ、ボール８のピッチ円径Ｄに対するフランジ面３ｊとインナー側端面４ｂとの間の軸方向距離Ｅの比率を０．８≦（Ｅ／Ｄ）≦０．９４の範囲に設定することができる。これにより、スティックスリップによる異音の発生をより抑制しつつ、重量の増大を抑えることができる。

また、車輪用軸受装置１Ａにおいても、凹部３ｈのピッチ円径Ａに対する凸部２８の軸方向長さＢの比率を０．３２≦（Ｂ／Ａ）≦０．６となるように設定することができる。これにより、スティックスリップによる異音の発生を抑制しつつ、車輪用軸受１０の軽量化を図ることができる。

さらに、車輪用軸受装置１Ａにおいても、軸径Ｇに対する凸部２８のピッチ円径Ａの比率を１．１≦（Ａ／Ｇ）≦１．４１となるように設定することができる。これにより、車輪用軸受装置１Ａにおいて、スティックスリップによる異音の発生をより抑制しつつ、等速自在継手２０に負荷される駆動トルクに対する安全率の確保、およびシャフト３１の捩じり剛性の確保を図ることができる。

［車輪用軸受装置の第３実施形態］
車輪用軸受装置１Ａは、第３実施形態に係る車輪用軸受装置１Ｂのように構成することもできる。図６に示すように、車輪用軸受装置１Ｂは、ハブ輪３Ａを有する車輪用軸受１０Ａの代わりに、ハブ輪３Ｂを有する車輪用軸受１０Ｂを備えている点で、車輪用軸受装置１Ａと異なっている。

ハブ輪３Ｂは、ボルト孔３ｆを有した車輪取り付けフランジ３ｂの代わりにネジ孔３ｎを有した車輪取り付けフランジ３ｍを備えている点で、ハブ輪３Ａと異なっている。ネジ孔３ｎは、車輪取り付けフランジ３ｍに組み付けられるホイールおよびブレーキロータを固定するためのホイールボルトが螺合される孔である。車輪取り付けフランジ３ｍの軸方向の厚みはＨである。

車輪用軸受１０Ｂにおいては、ハブ輪３Ｂが、ハブボルト３ｇが圧入されるボルト孔３ｆを有した車輪取り付けフランジ３ｂに代えて、ホイールボルトが螺合されるネジ孔３ｎを有した車輪取り付けフランジ３ｍを備えることで、外輪２を大径化することが可能である。これにより、車輪用軸受１０Ｂの軸方向長さを小さくしたときに、外輪２の外径を大きく形成して、車輪用軸受１０Ｂの寿命を確保することが可能である。

車輪用軸受１０Ｂおよびハブ輪３Ｂのその他の構成は、車輪用軸受１０Ａおよびハブ輪３Ａと同様であるため、同じ符号を付して説明を省略する。

車輪用軸受装置１Ｂにおいては、車輪取り付けフランジ３ｍの軸方向における厚みＨに対する、フランジ面３ｊとインナー側端面４ｂとの間の軸方向距離Ｅの比率が、４．５≦（Ｅ／Ｈ）≦５．６となるように設定されている。このように設定することで、車輪用軸受装置１Ｂにおける軸方向距離Ｅを小さく設定した場合でも、車輪取り付けフランジ３ｍの厚みＨを確保することが可能となっている。

車輪用軸受装置１Ｂにおいても、凹部３ｈのピッチ円径Ａに対する凹部３ｈの軸方向長さＣの比率を０．７≦（Ｃ／Ａ）≦１．０７の範囲に設定することができ、ボール間ピッチＦに対するフランジ面３ｊとインナー側端面４ｂとの間の軸方向距離Ｅの比率を２．８５≦（Ｅ／Ｆ）の範囲に設定することができ、ボール８のピッチ円径Ｄに対するフランジ面３ｊとインナー側端面４ｂとの間の軸方向距離Ｅの比率を０．８≦（Ｅ／Ｄ）≦０．９４の範囲に設定することができる。これにより、スティックスリップによる異音の発生をより抑制しつつ、重量の増大を抑えることができる。

また、車輪用軸受装置１Ｂにおいても、凹部３ｈのピッチ円径Ａに対する凸部２８の軸方向長さＢの比率を０．３２≦（Ｂ／Ａ）≦０．６となるように設定することができる。これにより、スティックスリップによる異音の発生を抑制しつつ、車輪用軸受１０の軽量化を図ることができる。

さらに、車輪用軸受装置１Ｂにおいても、軸径Ｇに対する凸部２８のピッチ円径Ａの比率を１．１≦（Ａ／Ｇ）≦１．４１となるように設定することができる。これにより、車輪用軸受装置１Ｂにおいて、スティックスリップによる異音の発生をより抑制しつつ、等速自在継手２０に負荷される駆動トルクに対する安全率の確保、およびシャフト３１の捩じり剛性の確保を図ることができる。

［車輪用軸受装置の第４実施形態］
車輪用軸受装置１Ｂは、第４実施形態に係る車輪用軸受装置１Ｃのように構成することもできる。図７に示すように、車輪用軸受装置１Ｃは、ステム部２７を有する等速自在継手２０の代わりに、ステム部２７Ａを有する等速自在継手２０Ａを備えている点で、車輪用軸受装置１Ｂと異なっている。

ステム部２７Ａは、アウター側面からインナー側に向けて形成される雌ねじ部２７ｂを有しており、雌ねじ部２７ｂにボルト４２を螺装することで、軸孔３ｅにステム部２７Ａが嵌合した状態で、ハブ輪３Ｂと等速自在継手２０Ａとが締結されている。これにより、車輪用軸受１０Ｂと等速自在継手２０Ａとが固定されている。

ハブ輪３Ｂにおける軸孔３ｅのアウター側端部には、軸孔３ｅの軸心となる回転軸心Ｘに対して垂直な面である係止面３ｐが形成されている。本実施形態においては、ボルト４２は、ワッシャ４３を介してハブ輪３Ｂの係止面３ｐに係止しているが、雌ねじ部２７ｂにボルト４２を螺装したときに必要な軸力を得ることができれば、ワッシャ４３を介さずに、ボルト４２が直接係止面３ｐに係止する構成であってもよい。

本実施形態においては、係止面３ｐが軸孔３ｅの軸心に対して垂直な面に形成されているため、雌ねじ部２７ｂにボルト４２を螺装したときに必要な軸力を得ることが可能であり、車輪用軸受１０Ｂと等速自在継手２０Ａとの固定状態を安定して保持することが可能となっている。

等速自在継手２０Ａおよびステム部２７Ａのその他の構成は、等速自在継手２０およびステム部２７と同様であるため、同じ符号を付して説明を省略する。

車輪用軸受装置１Ｃにおいても、車輪取り付けフランジ３ｍの軸方向における厚みＨに対する、フランジ面３ｊとインナー側端面４ｂとの間の軸方向距離Ｅの比率が、４．５≦（Ｅ／Ｈ）≦５．６となるように設定することができる。これにより、車輪用軸受装置１Ｃにおける軸方向距離Ｅを小さく設定した場合でも、車輪取り付けフランジ３ｍの厚みＨを確保することが可能である。

車輪用軸受装置１Ｃにおいても、凹部３ｈのピッチ円径Ａに対する凹部３ｈの軸方向長さＣの比率を０．７≦（Ｃ／Ａ）≦１．０７の範囲に設定することができ、ボール間ピッチＦに対するフランジ面３ｊとインナー側端面４ｂとの間の軸方向距離Ｅの比率を２．８５≦（Ｅ／Ｆ）の範囲に設定することができ、ボール８のピッチ円径Ｄに対するフランジ面３ｊとインナー側端面４ｂとの間の軸方向距離Ｅの比率を０．８≦（Ｅ／Ｄ）≦０．９４の範囲に設定することができる。これにより、スティックスリップによる異音の発生をより抑制しつつ、重量の増大を抑えることができる。

また、車輪用軸受装置１Ｃにおいても、凹部３ｈのピッチ円径Ａに対する凸部２８の軸方向長さＢの比率を０．３２≦（Ｂ／Ａ）≦０．６となるように設定することができる。これにより、スティックスリップによる異音の発生を抑制しつつ、車輪用軸受１０の軽量化を図ることができる。

さらに、車輪用軸受装置１Ｃにおいても、軸径Ｇに対する凸部２８のピッチ円径Ａの比率を１．１≦（Ａ／Ｇ）≦１．４１となるように設定することができる。これにより、車輪用軸受装置１Ｃにおいて、スティックスリップによる異音の発生をより抑制しつつ、等速自在継手２０Ａに負荷される駆動トルクに対する安全率の確保、およびシャフト３１の捩じり剛性の確保を図ることができる。

［車輪用軸受装置を備えた車両］
車輪用軸受装置１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、エンジンやモータ等を駆動源とする車両に用いることができる。特に、車輪用軸受装置１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃを、モータを駆動源とする電動車のように、駆動トルクが瞬間的に等速自在継手２０、２０Ａに入力される車両に用いることで、車輪用軸受装置１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃの重量の増大を抑えつつ、スティックスリップによる異音の発生を効果的に抑制することができる。

また、車輪用軸受装置１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃのように、車輪用軸受１０、１０Ａ、１０Ｂの軸方向長さを小さく形成することで、例えばＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）車の場合、等速自在継手２０、２０Ａにおける車輪側の揺動中心が従来よりも車輪側に移動し、転舵時における等速自在継手２０、２０Ａの最大角度の抑制、および車両の最小回転半径が増大することの抑制を図ることが可能である。

以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 車輪用軸受装置
２ 外輪
２ｃ （インナー側の）外側軌道面
２ｄ （アウター側の）外側軌道面
３、３Ａ、３Ｂ ハブ輪
３ａ 小径段部
３ｂ、３ｍ 車輪取り付けフランジ
３ｃ 内側軌道面
３ｅ 軸孔
３ｈ 凹部
３ｊ フランジ面
３ｋ かしめ部
３ｎ ネジ孔
４ 内輪
４ａ 内側軌道面
４ｂ インナー側端面
５ インナー側ボール列
６ アウター側ボール列
７ ボール
８ 保持器
１０、１０Ａ、１０Ｂ 車輪用軸受
２０、２０Ａ 等速自在継手
２７ ステム部
２８ 凸部
３１ シャフト
Ａ ピッチ円径
Ｂ 凸部の軸方向長さ
Ｃ 凹部の軸方向長さ
Ｄ ボールのピッチ円径
Ｅ フランジ面と内輪のインナー側端面との軸方向距離
Ｆ ボール間ピッチ
Ｇ シャフトの軸径
Ｈ フランジの軸方向における厚み
ｎ 締め代

Claims (6)

1. 内周に複列の外側軌道面を有する外方部材と、軸方向の一端部に車輪を取り付けるための車輪取り付けフランジを有し、外周に軸方向に延びる小径段部を有し、内径部に軸方向に貫通する貫通孔を有するハブ輪、および前記ハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、前記複列の外側軌道面に対向する複列の内側軌道面を有する内方部材と、前記外方部材と前記内方部材との両軌道面間に転動自在に収容された複列の転動体とからなる車輪用軸受と、
   前記ハブ輪の前記貫通孔に嵌合可能な嵌合部を有する等速自在継手と、
   を備えた車輪用軸受装置であって、
   前記ハブ輪における前記貫通孔の内周面には、軸方向に沿って延びる凹部が形成され、
   前記等速自在継手における前記嵌合部の外周面には、軸方向に沿って延び、前記凹部とスプライン嵌合する凸部が形成され、
   前記凹部のピッチ円径Ａに対する、前記凹部の軸方向長さＣの比率が、０．７≦（Ｃ／Ａ）≦１．０７であり、
   前記複列の転動体における軸方向一側の転動体と軸方向他側の転動体との転動体間ピッチＦに対する、前記車輪取り付けフランジのフランジ面と前記内輪の軸方向他端側面との軸方向距離Ｅの比率が、２．８５≦（Ｅ／Ｆ）であり、
   前記複列の転動体のピッチ円径Ｄに対する、前記軸方向距離Ｅの比率が、０．８≦（Ｅ／Ｄ）≦０．９４であることを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 前記ハブ輪は、前記内輪を前記ハブ輪にかしめるためのかしめ部を有することを特徴とする請求項１に記載の車輪用軸受装置。
3. スプライン嵌合された前記凹部と前記凸部とは軸方向において全体的に密着しており、
   前記凹部のピッチ円径Ａに対する、前記凸部の軸方向長さＢの比率が、０．３２≦（Ｂ／Ａ）≦０．６であることを特徴とする請求項１に記載の車輪用軸受装置。
4. 前記等速自在継手は、前記嵌合部にトルク伝達可能に結合され、駆動力が入力されるシャフトを有し、
   前記シャフトの軸径Ｇに対する、前記凸部のピッチ円径Ａの比率が、１．１≦（Ａ／Ｇ）≦１．４１であることを特徴とする請求項１に記載の車輪用軸受装置。
5. 前記車輪取り付けフランジは、ホイール及びブレーキロータを固定するホイールボルトが螺合される複数のネジ孔を有し、
   前記車輪取り付けフランジの軸方向における厚みＨに対する、前記軸方向距離Ｅの比率が、４．５≦（Ｅ／Ｈ）≦５．６であることを特徴とする請求項１に記載の車輪用軸受装置。
6. 請求項１～請求項５の何れか一項に記載の前記車輪用軸受装置と、
   駆動力を発生するモータとを備え、
   前記等速自在継手は、前記嵌合部にトルク伝達可能に結合され、前記モータからの駆動力が入力されるシャフトを有することを特徴とする車両。

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