JP4026206B2 - 車輪用転がり軸受ユニット - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明に係る車輪用転がり軸受ユニットは、所謂第四世代のハブユニットと呼ばれるもので、独立懸架式サスペンションに支持された駆動輪｛ＦＦ車（前置エンジン前輪駆動車）の前輪、ＦＲ車（前置エンジン後輪駆動車）及びＲＲ車（後置エンジン後輪駆動車）の後輪、４ＷＤ車（四輪駆動車）の全輪｝を、懸架装置に対して回転自在に支持する為に利用する。
【０００２】
【従来の技術】
車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する為に、外輪と内輪とを転動体を介して回転自在に組み合わせた車輪用転がり軸受ユニットが、各種使用されている。又、独立懸架式サスペンションに駆動輪を支持する為の車輪用転がり軸受ユニットは、等速ジョイントと組み合わせて、デファレンシャルギヤと駆動輪との相対変位や車輪に付与された舵角に拘らず、駆動軸の回転を上記車輪に対して円滑に（等速性を確保して）伝達する必要がある。この様な等速ジョイントと組み合わせて、しかも比較的小型且つ軽量に構成できる、所謂第四世代のハブユニットと呼ばれる車輪用転がり軸受ユニットとして従来から、特開平７−３１７７５４号公報に記載されたものが知られている。
【０００３】
図４は、この公報に記載された従来構造を示している。車両への組み付け状態で、懸架装置に支持した状態で回転しない外輪１（外輪相当部材）は、外周面にこの懸架装置に支持する為の第一の取付フランジ２を、内周面に複列の外輪軌道３、３を、それぞれ有する。上記外輪１の内側には、第一、第二の内輪部材４、５を組み合わせて成るハブ６（内輪相当部材）を配置している。このうちの第一の内輪部材４は、外周面の軸方向外端寄り（図４の左寄り）部分に車輪を支持する為の第二の取付フランジ７を、同じく軸方向内端寄り（図４の右寄り）部分に第一の内輪軌道８を、それぞれ設けた円筒状に形成している。これに対して、上記第二の内輪部材５は、軸方向外端部（図４の左端部）を、上記第一の内輪部材４を外嵌固定する為の円筒部９とし、軸方向内端部（図４の右端部）を、ツェッパ型の等速ジョイント１０の外輪となるハウジング部１１とし、中間部外周面に第二の内輪軌道１２を設けている。そして、上記各外輪軌道３、３と上記第一、第二の内輪軌道８、１２との間にそれぞれ複数個ずつの転動体１３、１３を設ける事により、上記外輪１の内側に上記ハブ６を、回転自在に支持している。
【０００４】
又、上記第一の内輪部材４の内周面と上記第二の内輪部材５の外周面との互いに整合する位置には、それぞれ係止溝１４、１５を形成すると共に、止め輪１６を、これら両係止溝１４、１５に掛け渡す状態で設けて、上記第一の内輪部材４が上記第二の内輪部材５から抜け出るのを防止している。更に、上記第二の内輪部材５の軸方向外端面（図４の左端面）外周縁部と、上記第一の内輪部材４の内周面に形成した段部１７の内周縁部との間に溶接１８を施して、上記第一、第二の内輪部材４、５同士を結合固定している。
【０００５】
更に、上記外輪１の両端開口部と上記ハブ６の中間部外周面との間には、ステンレス鋼板等の金属製で略円筒状のカバー１９ａ、１９ｂと、ゴム、エラストマー等の弾性材製で円環状のシールリング２０ａ、２０ｂとを設けている。これらカバー１９ａ、１９ｂ及びシールリング２０ａ、２０ｂは、上記複数の転動体１３、１３を設置した部分と外部とを遮断し、この部分に存在するグリースが外部に漏出するのを防止すると共に、この部分に雨水、塵芥等の異物が侵入する事を防止する。又、上記第二の内輪部材５の中間部内側には、この第二の内輪部材５の内側を塞ぐ隔板部２１を設けて、この第二の内輪部材５の剛性を確保すると共に、この第二の内輪部材５の先端（図４の左端）開口からこの第二の内輪部材５の内側に入り込んだ異物が、前記ハウジング部１１の内側に設けた等速ジョイント１０部分にまで達する事を防止している。
【０００６】
又、上記等速ジョイント１０は、上記ハウジング部１１と、内輪２２と、保持器２３と、複数個の玉２４とから成る。このうちの内輪２２は、エンジンによりトランスミッションを介して回転駆動される、図示しない駆動軸の先端部に固定される。この内輪２２の外周面には、断面円弧形の内側係合溝２５を６本、円周方向に亙り等間隔に、それぞれ円周方向に対し直角方向に形成している。又、上記ハウジング部１１の内周面で上記内側係合溝２５と対向する位置には、やはり断面円弧形の外側係合溝２６を６本、円周方向に対し直角方向に形成している。又、上記保持器２３は、断面円弧状で全体を円環状に形成しており、上記内輪２２の外周面とハウジング部１１の内周面との間に挟持している。この保持器２３の円周方向６個所位置で、上記内側、外側両係合溝２５、２６に整合する位置には、それぞれポケット２７を形成し、これら各ポケット２７の内側にそれぞれ１個ずつ、合計６個の上記玉２４を保持している。これら各玉２４は、それぞれ上記各ポケット２７に保持された状態で、上記内側、外側両係合溝２５、２６に沿い転動自在である。
【０００７】
上述の様に構成する車輪用転がり軸受ユニットを車両に組み付ける際には、第一の取付フランジ２により外輪１を懸架装置に支持し、第二の取付フランジ７により駆動輪を第一の内輪部材４に固定する。又、エンジンによりトランスミッションを介して回転駆動される、図示しない駆動軸の先端部を、等速ジョイントを構成する内輪２２の内側にスプライン係合させる。自動車の走行時には、上記内輪２２の回転を、複数の玉２４を介して第二の内輪部材５を含むハブ６に伝達し、上記駆動輪を回転駆動する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図４に示した従来の車輪用転がり軸受ユニットの場合、装置の小型・軽量化を図る事が難しい。この理由は、次の通りである。上述した従来の車輪用転がり軸受ユニットに一体に組み込む等速ジョイント１０に設ける内側、外側両係合溝２５、２６と玉２４との数は、通常、それぞれ６個ずつとしている。この様な等速ジョイント１０を一体に組み込んだ従来の車輪用転がり軸受ユニットの場合、この等速ジョイント１０を構成する上記両係合溝２５、２６と各玉２４の転動面との転がり疲れ寿命を確保しつつ、必要とするトルクの伝達を可能にする都合上、上記等速ジョイント１０を構成する各玉２４の外径寸法を、或る程度大きくする必要がある。
【０００９】
この為、上記従来の車輪用転がり軸受ユニットの場合、上記等速ジョイント１０部分が大型化し、その分、装置全体の重量が嵩む。車輪用転がり軸受ユニットの重量の増大は、自動車のばね下荷重の増大につながる為、この車輪用転がり軸受ユニットの小型・軽量化が望まれる。
本発明の車輪用転がり軸受ユニットは、上述の様な事情に鑑みて、車輪用転がり軸受ユニットの小型・軽量化を図るべく発明したものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の車輪用転がり軸受ユニットは、前述した従来の車輪用転がり軸受ユニットと同様に、外周面に懸架装置に支持する為の第一の取付フランジを、内周面に複列の外輪軌道を、それぞれ有し、使用時にも回転しない外輪相当部材と、外周面の軸方向外端寄り部分に車輪を支持する為の第二の取付フランジを、同じく中間部に複列の内輪軌道を、それぞれ設け、軸方向内端部を等速ジョイントの外輪となるハウジング部とした、使用時に回転する内輪相当部材と、上記両外輪軌道と上記両内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、上記ハウジング部の内周面に、円周方向に対し直角方向に形成された断面円弧形の複数の外側係合溝とを備える。
特に、本発明の車輪用転がり軸受ユニットに於いては、上記外側係合溝の数を８本としている。
又、上記内輪相当部材のうちで上記第二の取付フランジを設けた部分と上記ハウジング部とを一体としている。又、上記複列の内輪軌道のうちで軸方向外寄り部分の第一の内輪軌道を、上記内輪相当部材の外周面に直接形成し、同じく軸方向内寄り部分の第二の内輪軌道を、この内輪相当部材に外嵌された内輪の外周面に形成している。
又、この内輪は、上記両外輪軌道と上記両内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体に予圧を付与した状態で、上記内輪相当部材の外周面に全周に亙り形成した係止凹溝に係止した、それぞれが半円弧状である１対の止め輪素子から成る止め輪により、軸方向内方への変位を阻止されている。
又、これら両止め輪素子の周囲に、上記内輪相当部材の軸方向内端部に外嵌固定した間座の軸方向外端縁部に全周に亙り軸方向外方に突出する状態で設けた抑え部を位置させて、上記両止め輪素子が上記係止凹溝から抜け落ちる事を防止している。
更に、上記両外輪軌道のうちで軸方向外側の外輪軌道の直径を、同じく内側の外輪軌道の直径よりも小さくすると共に、上記第一の内輪軌道の直径を上記第二の内輪軌道の直径よりも小さくし、上記内輪相当部材の外周面のうちで、この第一の内輪軌道を形成した部分よりも軸方向内方に存在する部分の直径を、この第一の内輪軌道の周囲に配置した転動体の内接円の直径よりも小さくし、更に、上記各外側係合溝の軸方向外半部を上記第二の内輪軌道の内径側に配置している。
【００１１】
【作用】
上述の様に構成する本発明の車輪用転がり軸受ユニットの場合には、等速ジョイントを構成する外側係合溝の数を８本としているので、各転動体に予圧を付与した構造で、車輪用転がり軸受ユニットの使用時に、上記各外側係合溝を含んで構成する等速ジョイントの各玉毎に加わる負荷の大きさを、前述した従来構造の場合よりも小さくできる。従って、その分だけ、上記各玉の外径を小さくして、環状に配置したこれら各玉の外接円の直径、並びに上記複数の外側係合溝の外接円の直径を小さくできる。そして、この様に外側係合溝の外接円の直径を小さくした分、車輪用転がり軸受ユニットの外径寸法を小さくして、装置全体の小型・軽量化を図れる。
【００１２】
尚、上記外側係合溝の数を８本とした理由は、上記等速ジョイントによる回転力の伝達を安定して行なわせつつ、上記車輪用転がり軸受ユニットの小型・軽量化を図り、且つ、上記等速ジョイントの耐久性を確保する為である。即ち、上記外側係合溝を含んで構成するツェッパ型の等速ジョイントによる回転力の伝達を安定して行なわせる為には、上記外側係合溝と内側係合溝と玉とを、上記等速ジョイントの直径方向反対側に位置させるべく、これら外側係合溝と内側係合溝と玉との数を偶数個にする必要がある。従って、従来６本（個）であった外側係合溝と内側係合溝と玉との数を増やして等速ジョイントの小型・軽量化を図る為には、この数を８本（個）又は１０本（個）にする必要がある。一方、小型・軽量化を図る為には、この数を増やす程、玉の径を小さくする必要があり、１０個にした場合にはこの径が小さくなり過ぎて、玉の負荷容量を確保する事が難しくなる。そこで、上記内側係合溝及び玉の数と同じである、上記外側係合溝の数を８本とした。
【００１３】
更に説明すると、等速ジョイントの剥離寿命に影響する、この等速ジョイントの負荷容量は、玉の直径が同じであると仮定した場合には、玉の数の２／３乗に比例する。上記外側係合溝の数に合わせて玉の数を６個から８個に増やした場合には、上記等速ジョイントの負荷容量が（８／６）2/3 ≒１．２１倍となる。この様に、玉の数を増やす事により等速ジョイントの負荷容量を約２１％増大できるので、この負荷容量を同じとする場合には、上記各玉の径をその分小さくできる。そして、玉の径を小さくした分、ハウジング部の内周面に形成する外側係合溝の断面積、並びに内輪の外周面に形成する内側係合溝の断面積も小さくできる。これらにより、上記等速ジョイント部分の直径を小さくして、第四世代のハブユニットである、車輪用転がり軸受ユニットの小型・軽量化を図れる。
更に、本発明の構造によれば、外側の転動体列を構成する各転動体のピッチ円直径を小さくする事により、外輪の軸方向外半部の外径を小さくできる。そして、この外輪の外半部の外径を小さくした分だけ、内輪相当部材の外周面に設けた第二の取付フランジに固定した複数のスタッドのピッチ円直径を小さくできる。従って、上記内輪相当部材の軸方向寸法を大きくする事なく、上記スタッドを支持固定する上記第二の取付フランジの外径を小さくして、車輪用転がり軸受ユニットの、更なる小型・軽量化を図れる。又、各外側係合溝の軸方向外半部を第二の内輪軌道の内径側に配置する事で、軸方向寸法を小さくできる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１〜３は、本発明の実施の形態の１例を示している。懸架装置に支持した状態で回転しない外輪１（外輪相当部材）は、外周面にこの懸架装置に支持する為の第一の取付フランジ２を、内周面に複列の外輪軌道３ａ、３ｂを、それぞれ有する。上記外輪１の内径側には、ハブ２８と内輪２９とから成る内輪相当部材３０を、この外輪１と同心に配置している。この内輪相当部材３０の外周面で上記各外輪軌道３ａ、３ｂに対向する部分には、それぞれ第一、第二の内輪軌道８ａ、１２ａを設けている。これら両内輪軌道８ａ、１２ａのうち、第一の内輪軌道８ａは、上記ハブ２８の中間部外周面に直接形成している。又、このハブ２８の中間部のうち、上記第一の内輪軌道８ａを形成した部分よりも軸方向内端寄り（図１の右端寄り）部分に、上記内輪２９を外嵌している。上記第二の内輪軌道１２ａは、この内輪２９の外周面に形成している。そして、上記各外輪軌道３ａ、３ｂと上記第一、第二の内輪軌道８ａ、１２ａとの間に、それぞれ複数個ずつの転動体１３、１３を転動自在に設ける事により、上記外輪１の内側に上記内輪相当部材３０を、回転自在に支持している。
【００１５】
図示の例の場合には、上述の様に、上記第一の内輪軌道８ａを上記ハブ２８の外周面に直接形成する事により、この第一の内輪軌道８ａの直径を、上記内輪２９の外周面に形成した第二の内輪軌道１２ａの直径よりも小さくしている。又、この様に第一の内輪軌道８ａの直径を第二の内輪軌道１２ａの直径よりも小さくした事に伴い、上記第一の内輪軌道８ａと対向する軸方向外側（自動車への組み付け状態で幅方向外側となる側を言い、図１の左側）の外輪軌道３ａの直径を、軸方向内側（自動車への組み付け状態で幅方向中央側となる側を言い、図１の右側）の外輪軌道３ｂの直径よりも小さくしている。更に、上記 軸方向外側の外輪軌道３ａを形成した、外輪１の軸方向外半部の外径を、上記内側の外輪軌道３ｂを形成した部分である、上記外輪１の軸方向内半部の外径よりも小さくしている。又、図示の例では、この様に第一の内輪軌道８ａ及び外側の外輪軌道３ａの直径を小さくした事に伴い、これら第一の内輪軌道８ａと軸方向外側の外輪軌道３ａとの間に設ける転動体１３、１３の数を、上記第二の内輪軌道１２ａと軸方向内側の外輪軌道３ｂとの間に設ける転動体１３、１３の数よりも少なくしている。
【００１６】
又、上記ハブ２８の軸方向外端部外周面には、このハブ２８に車輪を支持固定する為の第二の取付フランジ７を、このハブ２８と一体に設けており、この第二の取付フランジ７に、上記車輪を結合する為の複数本のスタッド３１の基端部を固定している。図示の例の場合にこれら複数本のスタッド３１のピッチ円直径は、上述の様に外輪１の軸方向外半部の外径を、同じく内半部の外径よりも小さくした分だけ（上記各スタッド３１の頭部３２が上記外輪１の軸方向外端部外周面と干渉しない程度に）小さくしている。尚、上記ハブ２８の外周面のうちで、上記第一の内輪軌道８ａを形成した部分よりも軸方向内方に存在する部分の直径は、この第一の内輪軌道８ａに対応する転動体１３、１３の内接円の直径よりも小さくしている。この理由は、車輪用転がり軸受ユニットの組み立て時に、外輪１の軸方向外端部内周面に形成した外輪軌道３ａの内径側に複数の転動体１３、１３を組み付けると共に、上記外輪１の軸方向外端部内周面にシールリング３３を内嵌固定した状態で、この外輪１の内径側に上記ハブ２８を挿入自在とする為である。又、上記ハブ２８の中間部外周面で、上記第一の内輪軌道８ａと上記内輪２９を外嵌した部分との間部分には、全周に亙り凹溝状の肉盗み部３４を形成して、上記ハブ２８の軽量化を図っている。
【００１７】
又、上記ハブ２８に外嵌した内輪２９が軸方向内端側にずれ動くのを防止して、上記各外輪軌道３ａ、３ｂと上記第一、第二の内輪軌道８ａ、１２ａとの間にそれぞれ複数個ずつ転動自在に設けた、上記各転動体１３、１３に付与した予圧を適正値に保持すべく、上記ハブ２８の外周面軸方向内端寄り部に全周に亙り形成した係止凹溝３５に、止め輪３６を係止している。この止め輪３６は、それぞれが半円弧状である、１対の止め輪素子により構成している。この様な止め輪３６は、上記各転動体１３、１３に適正な予圧を付与すべく、上記内輪２９を上記ハブ２８に対して軸方向外方に押圧しつつ、その内周縁部を上記係止凹溝３５に係合させる。上記内輪２９を軸方向外方に押圧している力を解除した状態でも上記各転動体１３、１３に適正な予圧を付与したままにすべく、上記止め輪３６として、適切な厚さ寸法を有するものを選択使用する。即ち、上記止め輪３６として、厚さ寸法が僅かずつ異なるものを複数種類用意し、上記係止凹溝３５の溝幅等、転がり軸受ユニットの構成各部材の寸法との関係で適切な厚さ寸法を有する止め輪３６を選択し、上記係止凹溝３５に係合させる。従って、この止め輪３６を係止凹溝３５に係止すれば、上記押圧している力を解除しても、上記内輪２９が軸方向内端側にずれ動くのを防止して、上記各転動体１３、１３に適切な予圧を付与したままに保持できる。
【００１８】
又、上記止め輪３６を構成する１対の止め輪素子が直径方向外方に変位し、この止め輪３６が上記係止凹溝３５から不用意に抜け落ちる事を防止すべく、この止め輪３６の周囲に、間座５０の一部を配置している。この間座５０は、上記ハブ２８の軸方向内端部分に設けたハウジング部１１ａにより構成する等速ジョイント１０ａ内に、雨水、塵芥等の異物が入り込むのを防止する為のブーツ３７の軸方向外端部を外嵌支持する為のものである。尚、このブーツ３７は、ゴム、合成樹脂等の弾性材により一体成形し、中間部を蛇腹状に、両端部を円筒状に、それぞれ形成している。この様なブーツ３７の軸方向外端部は、上記ハブ２８の軸方向内端部に締り嵌めにより外嵌固定した金属製の間座５０に外嵌し、抑えバンド３８によりこの間座５０の外周面に抑え付けている。尚、上記ブーツ３７の軸方向外端部内周面は、上記間座５０の外周面に形成した係合溝３９に、全周に亙り係合させている。
【００１９】
上記間座５０の軸方向外端縁部で上記ブーツ３７よりも軸方向外方に突出した部分は断面クランク形に形成して、全周に亙る抑え部４０を構成している。この抑え部４０を構成する為に上記間座５０は、上記ハブ２８の軸方向内端部に外嵌固定する小径円筒部４１と、この小径円筒部４１の軸方向外端縁から直径方向外方に折れ曲がった円輪部４２と、この円輪部４２の外周縁から軸方向外方に折れ曲がった大径円筒部４３とから成る。そして、このうちの円輪部４２の外側面を上記止め輪３６の内側面に当接若しくは近接対向させると共に、上記大径円筒部４３の内周面を上記止め輪３６の外周面に、当接若しくは近接対向させている。又、前記外輪１の軸方向外端部内周面と上記ハブ２８の中間部外周面との間にはシールリング３３を、この外輪１の軸方向内端部内周面と前記内輪２９の内端部外周面との間には組み合わせシールリング４５を、それぞれ設けて、前記複数の転動体１３、１３を設置した空間４６の両端開口部を塞いでいる。
【００２０】
更に、上記ハブ２８の軸方向内端部で、上記内輪２９と上記ブーツ３７の軸方向外端部とを外嵌した部分は、等速ジョイント１０ａの外輪となるハウジング部１１ａとしている。このハウジング部１１ａの内周面には、それぞれ断面形状が円弧形である８本の外側係合溝２６ａ、２６ａを、それぞれ円周方向に対し直角方向（図１の左右方向、図２の表裏方向）に形成している。又、上記ハウジング部１１ａの内側には、このハウジング部１１ａと共に、ツェッパ型の上記等速ジョイント１０ａを構成する為の内輪２２ａを配置している。そして、この内輪２２ａの外周面に８本の内側係合溝２５ａ、２５ａを、それぞれ円周方向に対し直角方向に形成している。そして、これら各内側係合溝２５ａ、２５ａと上記各外側係合溝２６ａ、２６ａとの間に、これら各係合溝２５ａ、２６ａ毎に１個ずつ、合計８個の玉２４、２４を、保持器２３のポケット２７内に保持した状態で転動自在に設けている。更に、上記内輪２２ａの中心部には、スプライン孔４７を軸方向に亙り形成している。自動車への組み付け状態でこのスプライン孔４７には、図示しない駆動軸の端部をスプライン係合させ、上記内輪２２ａ及び上記８個の玉２４、２４を介して、上記ハブ２８を回転駆動自在とする。
【００２１】
上述の様に構成する本例の車輪用転がり軸受ユニットにより、車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する作用は、前述した従来の車輪用転がり軸受ユニットの場合と同様である。特に、本発明の車輪用転がり軸受ユニットの場合には、上記等速ジョイント１０ａを構成する内側、外側両係合溝２５ａ、２６ａの数を８本とし、上記玉２４、２４の数を８個としているので、車輪用転がり軸受ユニットの使用に伴う、内輪相当部材３０と外輪１との間でのトルク伝達時に、上記等速ジョイント１０ａを構成する各玉２４、２４毎に加わる負荷の大きさを、前述した従来構造の場合よりも小さくできる。従って、その分だけ、上記各玉２４、２４の外径を小さくして、環状に配置したこれら各玉２４、２４の外接円の直径、並びに上記複数の外側係合溝２６ａ、２６ａの外接円の直径を小さくできる。そして、この様に外側係合溝２６ａ、２６ａの外接円の直径を小さくした分、車輪用転がり軸受ユニットの外径寸法を小さくして、装置全体の小型・軽量化を図れる。特に、図示の例の様に、上記各外側係合溝２６ａ、２６ａの軸方向外半部を前記第二の内輪軌道１２ａの内径側に配置すれば、車輪用転がり軸受ユニットの外径寸法だけでなく軸方向寸法も小さくして、装置全体の小型・軽量化をより有効に図れる。この様な本例の構造は、転がり軸受ユニット本体を構成する第二の内輪軌道１２ａを、上記各外側係合溝２６ａ、２６ａよりも大径にせざるを得ない。この様な本例の構造では、上記転がり軸受ユニット本体の外径寸法が大きくなる。この様な本例の構造では、上記玉２４、２４の数を６個から８個に増やして、その分玉２４、２４の外径を小さくし、上記転がり軸受ユニットの外径寸法を小さくできる本発明の効果が、特に大きくなる。
【００２２】
更に、図示の例の場合には、前述した様に、軸方向外側の転動体列を構成する各転動体１３、１３のピッチ円直径を小さくする事により、外輪１の軸方向外半部の外径を小さくできる。そして、この外輪１の外半部の外径を小さくした分だけ、ハブ２８の外周面に設けた第二の取付フランジ７に固定した複数のスタッド３１のピッチ円直径を小さくできる。従って、上記ハブ２８の軸方向寸法を大きくする事なく、上記スタッド３１を支持固定する上記第二の取付フランジ７の外径を小さくして、車輪用転がり軸受ユニットの小型・軽量化を、更に有効に図れる。
【００２３】
上述の様に、軸方向外側の転動体列を構成する各転動体１３、１３のピッチ円直径を、軸方向内側の転動体列を構成する各転動体１３、１３のピッチ円直径よりも小さくする事に伴い、外側の転動体列部分の基本動定格荷重が内側の転動体列部分の基本動定格荷重よりも小さくなる。従って、両列に加わる荷重が同じであれば、外側の転動体列部分の寿命が内側の転動体列部分の寿命よりも短くなる。これに対して、一般的な自動車では、外側の転動体列部分に加わる荷重は内側の転動体列部分に加わる荷重よりも小さい。この為、上記両列部分の寿命をほぼ同じにする設計が容易になって、無駄のない設計が可能になる。尚、図示の例では、転動体１３、１３として玉を使用しているが、重量の嵩む自動車用の転がり軸受ユニットの場合には、転動体としてテーパころを使用する場合もある。本発明は、勿論、この様に転動体としてテーパころを使用する転がり軸受ユニットにも適用可能である。
【００２４】
尚、本発明を実施する場合に、前記等速ジョイント１０ａを構成する内側、外側両係合溝２５ａ、２６ａの断面の曲率半径Ｒ25a 、Ｒ26a と、各玉２４、２４の外径ｄ24との関係を、従来構造と同じにした場合には、これら各玉２４、２４の転動面の剥離寿命を確保できない場合が考えられる。この様な事情に鑑みて、本発明を実施する場合には、各玉２４、２４の外径ｄ24との関係で上記内側、外側両係合溝２５ａ、２６ａの断面の曲率半径Ｒ25a 、Ｒ26a を、従来構造の場合よりも少し大きくする事が好ましい。この理由に就いて、図２〜３により説明する。
【００２５】
上記等速ジョイント１０ａを構成する内輪２２ａとハウジング部１１ａとの間での回転力の伝達時に、上記内側、外側両係合溝２５ａ、２６ａと各玉２４、２４とは、図２に誇張して示す様に、これら各玉２４、２４の転動面と上記各係合溝２５ａ、２６ａの片側面とが当接する方向に変位する。この変位に伴い、これら各玉２４、２４は、上記内側、外側両係合溝２５ａ、２６ａの開口部に向け、乗り上げる様に変位する。同時に、これら各玉２４、２４の転動面と上記内側、外側両係合溝２５ａ、２６ａの内面とは、上記等速ジョイント１０ａの円周方向を長径とする接触楕円部分で互いに当接する。例えば、上記各玉２４、２４の転動面と各外側係合溝２６ａの内面とは、図３に示す様な接触楕円４８部分で互いに当接する。一方、上記内側、外側両係合溝２５ａ、２６ａにはそれぞれ面取り部４９ａ、４９ｂを、これら各係合溝２５ａ、２６ａの全長に亙り形成している。上記変位に基づいて上記各玉２４、２４に関する接触楕円４８が、上記両係合溝２５ａ、２６ａの開口部に向けて移動し、この接触楕円４８が上記面取り４９ａ、４９ｂ部分に達すると、これら各面取り４９ａ、４９ｂ部分でエッヂロードが発生する。この様なエッヂロードは、上記各玉２４、２４の転動面の剥離寿命を低下させて上記等速ジョイント１０ａの耐久性を損なう原因となる為、好ましくない。
【００２６】
上述の様な原因による耐久性低下を防止する為には、上記接触楕円４８が上記面取り部４９ａ、４９ｂに達しない様にする必要がある。これに対して、従来の等速ジョイントの場合には、各係合溝の断面の曲率半径を、各玉の外径の０．５０４〜０．５１倍（５０．４〜５１％）程度と、転動面の曲率半径よりも僅かに大きくしていただけであった為、上記接触楕円の長径が大きくなり、この接触楕円の端部が上記面取り部４９ａ、４９ｂに達し易かった。そこで、本発明を実施する場合に好ましくは、上記内側、外側両係合溝２５ａ、２６ａの断面の曲率半径Ｒ25a 、Ｒ26a を、上記各玉２４、２４の外径ｄ24の０．５１〜０．５２倍（５１〜５２％）程度と、転動面の曲率半径よりも大きくする程度を若干著しくする。この様に、上記内側、外側両係合溝２５ａ、２６ａの断面の曲率半径Ｒ25a 、Ｒ26a を、上記各玉２４、２４の転動面の曲率半径よりも大きくする事により、上記接触楕円４８の長径が小さくなって、この接触楕円４８の端部が上記面取り部４９ａ、４９ｂに達しにくくなる。この結果、上記各玉２４、２４の転動面にエッヂロードが加わりにくくなり、この転動面の剥離寿命を高め、前記等速ジョイント１０ａの耐久性向上を図れる。又、耐久性向上を図れる分、必要とする耐久性を同じとした場合には、上記等速ジョイント１０ａを含めた、車輪用転がり軸受ユニットの小型・軽量化を更に進める事ができる。尚、上記接触楕円４８の長径を短くする為には、上記両係合溝２５ａ、２６ａの開口寄り部分の断面の曲率半径を大きくすれば良い。これら各係合溝２５ａ、２６ａの中央部分の断面の曲率は、従来通りでも良い。この為に、上記両係合溝２５ａ、２６ａの断面形状を、半楕円形、或はゴシック・アーチ形としても良い。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は、以上に述べた通り構成され作用するので、車輪用転がり軸受ユニットの小型・軽量化を図って、この車輪用転がり軸受ユニットを組み込んだ自動車の性能向上を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態の１例を示す断面図。
【図２】 等速ジョイント部分のみを、保持器を省略した状態で示す、図１のＡ−Ａ断面に相当する図。
【図３】 玉の転動面と外側係合溝の内面との接触楕円を示す、図２のＢ矢視図。
【図４】 従来構造の１例を示す部分断面図。
【符号の説明】
１ 外輪
２ 第一の取付フランジ
３、３ａ、３ｂ 外輪軌道
４ 第一の内輪部材
５ 第二の内輪部材
６ ハブ
７ 第二の取付フランジ
８、８ａ 第一の内輪軌道
９ 円筒部
１０、１０ａ 等速ジョイント
１１、１１ａ ハウジング部
１２、１２ａ 第二の内輪軌道
１３ 転動体
１４ 係止溝
１５ 係止溝
１６ 止め輪
１７ 段部
１８ 溶接
１９ａ、１９ｂ カバー
２０ａ、２０ｂ シールリング
２１ 隔板部
２２、２２ａ 内輪
２３ 保持器
２４ 玉
２５、２５ａ 内側係合溝
２６、２６ａ 外側係合溝
２７ ポケット
２８ ハブ
２９ 内輪
３０ 内輪相当部材
３１ スタッド
３２ 頭部
３３ シールリング
３４ 肉盗み部
３５ 係止凹溝
３６ 止め輪
３７ ブーツ
３８ 抑えバンド
３９ 係合溝
４０ 抑え部
４１ 小径円筒部
４２ 円輪部
４３ 大径円筒部
４５ 組み合わせシールリング
４６ 空間
４７ スプライン
４８ 接触楕円
４９ａ、４９ｂ 面取り部
５０ 間座
【発明の属する技術分野】
この発明に係る車輪用転がり軸受ユニットは、所謂第四世代のハブユニットと呼ばれるもので、独立懸架式サスペンションに支持された駆動輪｛ＦＦ車（前置エンジン前輪駆動車）の前輪、ＦＲ車（前置エンジン後輪駆動車）及びＲＲ車（後置エンジン後輪駆動車）の後輪、４ＷＤ車（四輪駆動車）の全輪｝を、懸架装置に対して回転自在に支持する為に利用する。
【０００２】
【従来の技術】
車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する為に、外輪と内輪とを転動体を介して回転自在に組み合わせた車輪用転がり軸受ユニットが、各種使用されている。又、独立懸架式サスペンションに駆動輪を支持する為の車輪用転がり軸受ユニットは、等速ジョイントと組み合わせて、デファレンシャルギヤと駆動輪との相対変位や車輪に付与された舵角に拘らず、駆動軸の回転を上記車輪に対して円滑に（等速性を確保して）伝達する必要がある。この様な等速ジョイントと組み合わせて、しかも比較的小型且つ軽量に構成できる、所謂第四世代のハブユニットと呼ばれる車輪用転がり軸受ユニットとして従来から、特開平７−３１７７５４号公報に記載されたものが知られている。
【０００３】
図４は、この公報に記載された従来構造を示している。車両への組み付け状態で、懸架装置に支持した状態で回転しない外輪１（外輪相当部材）は、外周面にこの懸架装置に支持する為の第一の取付フランジ２を、内周面に複列の外輪軌道３、３を、それぞれ有する。上記外輪１の内側には、第一、第二の内輪部材４、５を組み合わせて成るハブ６（内輪相当部材）を配置している。このうちの第一の内輪部材４は、外周面の軸方向外端寄り（図４の左寄り）部分に車輪を支持する為の第二の取付フランジ７を、同じく軸方向内端寄り（図４の右寄り）部分に第一の内輪軌道８を、それぞれ設けた円筒状に形成している。これに対して、上記第二の内輪部材５は、軸方向外端部（図４の左端部）を、上記第一の内輪部材４を外嵌固定する為の円筒部９とし、軸方向内端部（図４の右端部）を、ツェッパ型の等速ジョイント１０の外輪となるハウジング部１１とし、中間部外周面に第二の内輪軌道１２を設けている。そして、上記各外輪軌道３、３と上記第一、第二の内輪軌道８、１２との間にそれぞれ複数個ずつの転動体１３、１３を設ける事により、上記外輪１の内側に上記ハブ６を、回転自在に支持している。
【０００４】
又、上記第一の内輪部材４の内周面と上記第二の内輪部材５の外周面との互いに整合する位置には、それぞれ係止溝１４、１５を形成すると共に、止め輪１６を、これら両係止溝１４、１５に掛け渡す状態で設けて、上記第一の内輪部材４が上記第二の内輪部材５から抜け出るのを防止している。更に、上記第二の内輪部材５の軸方向外端面（図４の左端面）外周縁部と、上記第一の内輪部材４の内周面に形成した段部１７の内周縁部との間に溶接１８を施して、上記第一、第二の内輪部材４、５同士を結合固定している。
【０００５】
更に、上記外輪１の両端開口部と上記ハブ６の中間部外周面との間には、ステンレス鋼板等の金属製で略円筒状のカバー１９ａ、１９ｂと、ゴム、エラストマー等の弾性材製で円環状のシールリング２０ａ、２０ｂとを設けている。これらカバー１９ａ、１９ｂ及びシールリング２０ａ、２０ｂは、上記複数の転動体１３、１３を設置した部分と外部とを遮断し、この部分に存在するグリースが外部に漏出するのを防止すると共に、この部分に雨水、塵芥等の異物が侵入する事を防止する。又、上記第二の内輪部材５の中間部内側には、この第二の内輪部材５の内側を塞ぐ隔板部２１を設けて、この第二の内輪部材５の剛性を確保すると共に、この第二の内輪部材５の先端（図４の左端）開口からこの第二の内輪部材５の内側に入り込んだ異物が、前記ハウジング部１１の内側に設けた等速ジョイント１０部分にまで達する事を防止している。
【０００６】
又、上記等速ジョイント１０は、上記ハウジング部１１と、内輪２２と、保持器２３と、複数個の玉２４とから成る。このうちの内輪２２は、エンジンによりトランスミッションを介して回転駆動される、図示しない駆動軸の先端部に固定される。この内輪２２の外周面には、断面円弧形の内側係合溝２５を６本、円周方向に亙り等間隔に、それぞれ円周方向に対し直角方向に形成している。又、上記ハウジング部１１の内周面で上記内側係合溝２５と対向する位置には、やはり断面円弧形の外側係合溝２６を６本、円周方向に対し直角方向に形成している。又、上記保持器２３は、断面円弧状で全体を円環状に形成しており、上記内輪２２の外周面とハウジング部１１の内周面との間に挟持している。この保持器２３の円周方向６個所位置で、上記内側、外側両係合溝２５、２６に整合する位置には、それぞれポケット２７を形成し、これら各ポケット２７の内側にそれぞれ１個ずつ、合計６個の上記玉２４を保持している。これら各玉２４は、それぞれ上記各ポケット２７に保持された状態で、上記内側、外側両係合溝２５、２６に沿い転動自在である。
【０００７】
上述の様に構成する車輪用転がり軸受ユニットを車両に組み付ける際には、第一の取付フランジ２により外輪１を懸架装置に支持し、第二の取付フランジ７により駆動輪を第一の内輪部材４に固定する。又、エンジンによりトランスミッションを介して回転駆動される、図示しない駆動軸の先端部を、等速ジョイントを構成する内輪２２の内側にスプライン係合させる。自動車の走行時には、上記内輪２２の回転を、複数の玉２４を介して第二の内輪部材５を含むハブ６に伝達し、上記駆動輪を回転駆動する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図４に示した従来の車輪用転がり軸受ユニットの場合、装置の小型・軽量化を図る事が難しい。この理由は、次の通りである。上述した従来の車輪用転がり軸受ユニットに一体に組み込む等速ジョイント１０に設ける内側、外側両係合溝２５、２６と玉２４との数は、通常、それぞれ６個ずつとしている。この様な等速ジョイント１０を一体に組み込んだ従来の車輪用転がり軸受ユニットの場合、この等速ジョイント１０を構成する上記両係合溝２５、２６と各玉２４の転動面との転がり疲れ寿命を確保しつつ、必要とするトルクの伝達を可能にする都合上、上記等速ジョイント１０を構成する各玉２４の外径寸法を、或る程度大きくする必要がある。
【０００９】
この為、上記従来の車輪用転がり軸受ユニットの場合、上記等速ジョイント１０部分が大型化し、その分、装置全体の重量が嵩む。車輪用転がり軸受ユニットの重量の増大は、自動車のばね下荷重の増大につながる為、この車輪用転がり軸受ユニットの小型・軽量化が望まれる。
本発明の車輪用転がり軸受ユニットは、上述の様な事情に鑑みて、車輪用転がり軸受ユニットの小型・軽量化を図るべく発明したものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の車輪用転がり軸受ユニットは、前述した従来の車輪用転がり軸受ユニットと同様に、外周面に懸架装置に支持する為の第一の取付フランジを、内周面に複列の外輪軌道を、それぞれ有し、使用時にも回転しない外輪相当部材と、外周面の軸方向外端寄り部分に車輪を支持する為の第二の取付フランジを、同じく中間部に複列の内輪軌道を、それぞれ設け、軸方向内端部を等速ジョイントの外輪となるハウジング部とした、使用時に回転する内輪相当部材と、上記両外輪軌道と上記両内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、上記ハウジング部の内周面に、円周方向に対し直角方向に形成された断面円弧形の複数の外側係合溝とを備える。
特に、本発明の車輪用転がり軸受ユニットに於いては、上記外側係合溝の数を８本としている。
又、上記内輪相当部材のうちで上記第二の取付フランジを設けた部分と上記ハウジング部とを一体としている。又、上記複列の内輪軌道のうちで軸方向外寄り部分の第一の内輪軌道を、上記内輪相当部材の外周面に直接形成し、同じく軸方向内寄り部分の第二の内輪軌道を、この内輪相当部材に外嵌された内輪の外周面に形成している。
又、この内輪は、上記両外輪軌道と上記両内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体に予圧を付与した状態で、上記内輪相当部材の外周面に全周に亙り形成した係止凹溝に係止した、それぞれが半円弧状である１対の止め輪素子から成る止め輪により、軸方向内方への変位を阻止されている。
又、これら両止め輪素子の周囲に、上記内輪相当部材の軸方向内端部に外嵌固定した間座の軸方向外端縁部に全周に亙り軸方向外方に突出する状態で設けた抑え部を位置させて、上記両止め輪素子が上記係止凹溝から抜け落ちる事を防止している。
更に、上記両外輪軌道のうちで軸方向外側の外輪軌道の直径を、同じく内側の外輪軌道の直径よりも小さくすると共に、上記第一の内輪軌道の直径を上記第二の内輪軌道の直径よりも小さくし、上記内輪相当部材の外周面のうちで、この第一の内輪軌道を形成した部分よりも軸方向内方に存在する部分の直径を、この第一の内輪軌道の周囲に配置した転動体の内接円の直径よりも小さくし、更に、上記各外側係合溝の軸方向外半部を上記第二の内輪軌道の内径側に配置している。
【００１１】
【作用】
上述の様に構成する本発明の車輪用転がり軸受ユニットの場合には、等速ジョイントを構成する外側係合溝の数を８本としているので、各転動体に予圧を付与した構造で、車輪用転がり軸受ユニットの使用時に、上記各外側係合溝を含んで構成する等速ジョイントの各玉毎に加わる負荷の大きさを、前述した従来構造の場合よりも小さくできる。従って、その分だけ、上記各玉の外径を小さくして、環状に配置したこれら各玉の外接円の直径、並びに上記複数の外側係合溝の外接円の直径を小さくできる。そして、この様に外側係合溝の外接円の直径を小さくした分、車輪用転がり軸受ユニットの外径寸法を小さくして、装置全体の小型・軽量化を図れる。
【００１２】
尚、上記外側係合溝の数を８本とした理由は、上記等速ジョイントによる回転力の伝達を安定して行なわせつつ、上記車輪用転がり軸受ユニットの小型・軽量化を図り、且つ、上記等速ジョイントの耐久性を確保する為である。即ち、上記外側係合溝を含んで構成するツェッパ型の等速ジョイントによる回転力の伝達を安定して行なわせる為には、上記外側係合溝と内側係合溝と玉とを、上記等速ジョイントの直径方向反対側に位置させるべく、これら外側係合溝と内側係合溝と玉との数を偶数個にする必要がある。従って、従来６本（個）であった外側係合溝と内側係合溝と玉との数を増やして等速ジョイントの小型・軽量化を図る為には、この数を８本（個）又は１０本（個）にする必要がある。一方、小型・軽量化を図る為には、この数を増やす程、玉の径を小さくする必要があり、１０個にした場合にはこの径が小さくなり過ぎて、玉の負荷容量を確保する事が難しくなる。そこで、上記内側係合溝及び玉の数と同じである、上記外側係合溝の数を８本とした。
【００１３】
更に説明すると、等速ジョイントの剥離寿命に影響する、この等速ジョイントの負荷容量は、玉の直径が同じであると仮定した場合には、玉の数の２／３乗に比例する。上記外側係合溝の数に合わせて玉の数を６個から８個に増やした場合には、上記等速ジョイントの負荷容量が（８／６）2/3 ≒１．２１倍となる。この様に、玉の数を増やす事により等速ジョイントの負荷容量を約２１％増大できるので、この負荷容量を同じとする場合には、上記各玉の径をその分小さくできる。そして、玉の径を小さくした分、ハウジング部の内周面に形成する外側係合溝の断面積、並びに内輪の外周面に形成する内側係合溝の断面積も小さくできる。これらにより、上記等速ジョイント部分の直径を小さくして、第四世代のハブユニットである、車輪用転がり軸受ユニットの小型・軽量化を図れる。
更に、本発明の構造によれば、外側の転動体列を構成する各転動体のピッチ円直径を小さくする事により、外輪の軸方向外半部の外径を小さくできる。そして、この外輪の外半部の外径を小さくした分だけ、内輪相当部材の外周面に設けた第二の取付フランジに固定した複数のスタッドのピッチ円直径を小さくできる。従って、上記内輪相当部材の軸方向寸法を大きくする事なく、上記スタッドを支持固定する上記第二の取付フランジの外径を小さくして、車輪用転がり軸受ユニットの、更なる小型・軽量化を図れる。又、各外側係合溝の軸方向外半部を第二の内輪軌道の内径側に配置する事で、軸方向寸法を小さくできる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１〜３は、本発明の実施の形態の１例を示している。懸架装置に支持した状態で回転しない外輪１（外輪相当部材）は、外周面にこの懸架装置に支持する為の第一の取付フランジ２を、内周面に複列の外輪軌道３ａ、３ｂを、それぞれ有する。上記外輪１の内径側には、ハブ２８と内輪２９とから成る内輪相当部材３０を、この外輪１と同心に配置している。この内輪相当部材３０の外周面で上記各外輪軌道３ａ、３ｂに対向する部分には、それぞれ第一、第二の内輪軌道８ａ、１２ａを設けている。これら両内輪軌道８ａ、１２ａのうち、第一の内輪軌道８ａは、上記ハブ２８の中間部外周面に直接形成している。又、このハブ２８の中間部のうち、上記第一の内輪軌道８ａを形成した部分よりも軸方向内端寄り（図１の右端寄り）部分に、上記内輪２９を外嵌している。上記第二の内輪軌道１２ａは、この内輪２９の外周面に形成している。そして、上記各外輪軌道３ａ、３ｂと上記第一、第二の内輪軌道８ａ、１２ａとの間に、それぞれ複数個ずつの転動体１３、１３を転動自在に設ける事により、上記外輪１の内側に上記内輪相当部材３０を、回転自在に支持している。
【００１５】
図示の例の場合には、上述の様に、上記第一の内輪軌道８ａを上記ハブ２８の外周面に直接形成する事により、この第一の内輪軌道８ａの直径を、上記内輪２９の外周面に形成した第二の内輪軌道１２ａの直径よりも小さくしている。又、この様に第一の内輪軌道８ａの直径を第二の内輪軌道１２ａの直径よりも小さくした事に伴い、上記第一の内輪軌道８ａと対向する軸方向外側（自動車への組み付け状態で幅方向外側となる側を言い、図１の左側）の外輪軌道３ａの直径を、軸方向内側（自動車への組み付け状態で幅方向中央側となる側を言い、図１の右側）の外輪軌道３ｂの直径よりも小さくしている。更に、上記 軸方向外側の外輪軌道３ａを形成した、外輪１の軸方向外半部の外径を、上記内側の外輪軌道３ｂを形成した部分である、上記外輪１の軸方向内半部の外径よりも小さくしている。又、図示の例では、この様に第一の内輪軌道８ａ及び外側の外輪軌道３ａの直径を小さくした事に伴い、これら第一の内輪軌道８ａと軸方向外側の外輪軌道３ａとの間に設ける転動体１３、１３の数を、上記第二の内輪軌道１２ａと軸方向内側の外輪軌道３ｂとの間に設ける転動体１３、１３の数よりも少なくしている。
【００１６】
又、上記ハブ２８の軸方向外端部外周面には、このハブ２８に車輪を支持固定する為の第二の取付フランジ７を、このハブ２８と一体に設けており、この第二の取付フランジ７に、上記車輪を結合する為の複数本のスタッド３１の基端部を固定している。図示の例の場合にこれら複数本のスタッド３１のピッチ円直径は、上述の様に外輪１の軸方向外半部の外径を、同じく内半部の外径よりも小さくした分だけ（上記各スタッド３１の頭部３２が上記外輪１の軸方向外端部外周面と干渉しない程度に）小さくしている。尚、上記ハブ２８の外周面のうちで、上記第一の内輪軌道８ａを形成した部分よりも軸方向内方に存在する部分の直径は、この第一の内輪軌道８ａに対応する転動体１３、１３の内接円の直径よりも小さくしている。この理由は、車輪用転がり軸受ユニットの組み立て時に、外輪１の軸方向外端部内周面に形成した外輪軌道３ａの内径側に複数の転動体１３、１３を組み付けると共に、上記外輪１の軸方向外端部内周面にシールリング３３を内嵌固定した状態で、この外輪１の内径側に上記ハブ２８を挿入自在とする為である。又、上記ハブ２８の中間部外周面で、上記第一の内輪軌道８ａと上記内輪２９を外嵌した部分との間部分には、全周に亙り凹溝状の肉盗み部３４を形成して、上記ハブ２８の軽量化を図っている。
【００１７】
又、上記ハブ２８に外嵌した内輪２９が軸方向内端側にずれ動くのを防止して、上記各外輪軌道３ａ、３ｂと上記第一、第二の内輪軌道８ａ、１２ａとの間にそれぞれ複数個ずつ転動自在に設けた、上記各転動体１３、１３に付与した予圧を適正値に保持すべく、上記ハブ２８の外周面軸方向内端寄り部に全周に亙り形成した係止凹溝３５に、止め輪３６を係止している。この止め輪３６は、それぞれが半円弧状である、１対の止め輪素子により構成している。この様な止め輪３６は、上記各転動体１３、１３に適正な予圧を付与すべく、上記内輪２９を上記ハブ２８に対して軸方向外方に押圧しつつ、その内周縁部を上記係止凹溝３５に係合させる。上記内輪２９を軸方向外方に押圧している力を解除した状態でも上記各転動体１３、１３に適正な予圧を付与したままにすべく、上記止め輪３６として、適切な厚さ寸法を有するものを選択使用する。即ち、上記止め輪３６として、厚さ寸法が僅かずつ異なるものを複数種類用意し、上記係止凹溝３５の溝幅等、転がり軸受ユニットの構成各部材の寸法との関係で適切な厚さ寸法を有する止め輪３６を選択し、上記係止凹溝３５に係合させる。従って、この止め輪３６を係止凹溝３５に係止すれば、上記押圧している力を解除しても、上記内輪２９が軸方向内端側にずれ動くのを防止して、上記各転動体１３、１３に適切な予圧を付与したままに保持できる。
【００１８】
又、上記止め輪３６を構成する１対の止め輪素子が直径方向外方に変位し、この止め輪３６が上記係止凹溝３５から不用意に抜け落ちる事を防止すべく、この止め輪３６の周囲に、間座５０の一部を配置している。この間座５０は、上記ハブ２８の軸方向内端部分に設けたハウジング部１１ａにより構成する等速ジョイント１０ａ内に、雨水、塵芥等の異物が入り込むのを防止する為のブーツ３７の軸方向外端部を外嵌支持する為のものである。尚、このブーツ３７は、ゴム、合成樹脂等の弾性材により一体成形し、中間部を蛇腹状に、両端部を円筒状に、それぞれ形成している。この様なブーツ３７の軸方向外端部は、上記ハブ２８の軸方向内端部に締り嵌めにより外嵌固定した金属製の間座５０に外嵌し、抑えバンド３８によりこの間座５０の外周面に抑え付けている。尚、上記ブーツ３７の軸方向外端部内周面は、上記間座５０の外周面に形成した係合溝３９に、全周に亙り係合させている。
【００１９】
上記間座５０の軸方向外端縁部で上記ブーツ３７よりも軸方向外方に突出した部分は断面クランク形に形成して、全周に亙る抑え部４０を構成している。この抑え部４０を構成する為に上記間座５０は、上記ハブ２８の軸方向内端部に外嵌固定する小径円筒部４１と、この小径円筒部４１の軸方向外端縁から直径方向外方に折れ曲がった円輪部４２と、この円輪部４２の外周縁から軸方向外方に折れ曲がった大径円筒部４３とから成る。そして、このうちの円輪部４２の外側面を上記止め輪３６の内側面に当接若しくは近接対向させると共に、上記大径円筒部４３の内周面を上記止め輪３６の外周面に、当接若しくは近接対向させている。又、前記外輪１の軸方向外端部内周面と上記ハブ２８の中間部外周面との間にはシールリング３３を、この外輪１の軸方向内端部内周面と前記内輪２９の内端部外周面との間には組み合わせシールリング４５を、それぞれ設けて、前記複数の転動体１３、１３を設置した空間４６の両端開口部を塞いでいる。
【００２０】
更に、上記ハブ２８の軸方向内端部で、上記内輪２９と上記ブーツ３７の軸方向外端部とを外嵌した部分は、等速ジョイント１０ａの外輪となるハウジング部１１ａとしている。このハウジング部１１ａの内周面には、それぞれ断面形状が円弧形である８本の外側係合溝２６ａ、２６ａを、それぞれ円周方向に対し直角方向（図１の左右方向、図２の表裏方向）に形成している。又、上記ハウジング部１１ａの内側には、このハウジング部１１ａと共に、ツェッパ型の上記等速ジョイント１０ａを構成する為の内輪２２ａを配置している。そして、この内輪２２ａの外周面に８本の内側係合溝２５ａ、２５ａを、それぞれ円周方向に対し直角方向に形成している。そして、これら各内側係合溝２５ａ、２５ａと上記各外側係合溝２６ａ、２６ａとの間に、これら各係合溝２５ａ、２６ａ毎に１個ずつ、合計８個の玉２４、２４を、保持器２３のポケット２７内に保持した状態で転動自在に設けている。更に、上記内輪２２ａの中心部には、スプライン孔４７を軸方向に亙り形成している。自動車への組み付け状態でこのスプライン孔４７には、図示しない駆動軸の端部をスプライン係合させ、上記内輪２２ａ及び上記８個の玉２４、２４を介して、上記ハブ２８を回転駆動自在とする。
【００２１】
上述の様に構成する本例の車輪用転がり軸受ユニットにより、車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する作用は、前述した従来の車輪用転がり軸受ユニットの場合と同様である。特に、本発明の車輪用転がり軸受ユニットの場合には、上記等速ジョイント１０ａを構成する内側、外側両係合溝２５ａ、２６ａの数を８本とし、上記玉２４、２４の数を８個としているので、車輪用転がり軸受ユニットの使用に伴う、内輪相当部材３０と外輪１との間でのトルク伝達時に、上記等速ジョイント１０ａを構成する各玉２４、２４毎に加わる負荷の大きさを、前述した従来構造の場合よりも小さくできる。従って、その分だけ、上記各玉２４、２４の外径を小さくして、環状に配置したこれら各玉２４、２４の外接円の直径、並びに上記複数の外側係合溝２６ａ、２６ａの外接円の直径を小さくできる。そして、この様に外側係合溝２６ａ、２６ａの外接円の直径を小さくした分、車輪用転がり軸受ユニットの外径寸法を小さくして、装置全体の小型・軽量化を図れる。特に、図示の例の様に、上記各外側係合溝２６ａ、２６ａの軸方向外半部を前記第二の内輪軌道１２ａの内径側に配置すれば、車輪用転がり軸受ユニットの外径寸法だけでなく軸方向寸法も小さくして、装置全体の小型・軽量化をより有効に図れる。この様な本例の構造は、転がり軸受ユニット本体を構成する第二の内輪軌道１２ａを、上記各外側係合溝２６ａ、２６ａよりも大径にせざるを得ない。この様な本例の構造では、上記転がり軸受ユニット本体の外径寸法が大きくなる。この様な本例の構造では、上記玉２４、２４の数を６個から８個に増やして、その分玉２４、２４の外径を小さくし、上記転がり軸受ユニットの外径寸法を小さくできる本発明の効果が、特に大きくなる。
【００２２】
更に、図示の例の場合には、前述した様に、軸方向外側の転動体列を構成する各転動体１３、１３のピッチ円直径を小さくする事により、外輪１の軸方向外半部の外径を小さくできる。そして、この外輪１の外半部の外径を小さくした分だけ、ハブ２８の外周面に設けた第二の取付フランジ７に固定した複数のスタッド３１のピッチ円直径を小さくできる。従って、上記ハブ２８の軸方向寸法を大きくする事なく、上記スタッド３１を支持固定する上記第二の取付フランジ７の外径を小さくして、車輪用転がり軸受ユニットの小型・軽量化を、更に有効に図れる。
【００２３】
上述の様に、軸方向外側の転動体列を構成する各転動体１３、１３のピッチ円直径を、軸方向内側の転動体列を構成する各転動体１３、１３のピッチ円直径よりも小さくする事に伴い、外側の転動体列部分の基本動定格荷重が内側の転動体列部分の基本動定格荷重よりも小さくなる。従って、両列に加わる荷重が同じであれば、外側の転動体列部分の寿命が内側の転動体列部分の寿命よりも短くなる。これに対して、一般的な自動車では、外側の転動体列部分に加わる荷重は内側の転動体列部分に加わる荷重よりも小さい。この為、上記両列部分の寿命をほぼ同じにする設計が容易になって、無駄のない設計が可能になる。尚、図示の例では、転動体１３、１３として玉を使用しているが、重量の嵩む自動車用の転がり軸受ユニットの場合には、転動体としてテーパころを使用する場合もある。本発明は、勿論、この様に転動体としてテーパころを使用する転がり軸受ユニットにも適用可能である。
【００２４】
尚、本発明を実施する場合に、前記等速ジョイント１０ａを構成する内側、外側両係合溝２５ａ、２６ａの断面の曲率半径Ｒ25a 、Ｒ26a と、各玉２４、２４の外径ｄ24との関係を、従来構造と同じにした場合には、これら各玉２４、２４の転動面の剥離寿命を確保できない場合が考えられる。この様な事情に鑑みて、本発明を実施する場合には、各玉２４、２４の外径ｄ24との関係で上記内側、外側両係合溝２５ａ、２６ａの断面の曲率半径Ｒ25a 、Ｒ26a を、従来構造の場合よりも少し大きくする事が好ましい。この理由に就いて、図２〜３により説明する。
【００２５】
上記等速ジョイント１０ａを構成する内輪２２ａとハウジング部１１ａとの間での回転力の伝達時に、上記内側、外側両係合溝２５ａ、２６ａと各玉２４、２４とは、図２に誇張して示す様に、これら各玉２４、２４の転動面と上記各係合溝２５ａ、２６ａの片側面とが当接する方向に変位する。この変位に伴い、これら各玉２４、２４は、上記内側、外側両係合溝２５ａ、２６ａの開口部に向け、乗り上げる様に変位する。同時に、これら各玉２４、２４の転動面と上記内側、外側両係合溝２５ａ、２６ａの内面とは、上記等速ジョイント１０ａの円周方向を長径とする接触楕円部分で互いに当接する。例えば、上記各玉２４、２４の転動面と各外側係合溝２６ａの内面とは、図３に示す様な接触楕円４８部分で互いに当接する。一方、上記内側、外側両係合溝２５ａ、２６ａにはそれぞれ面取り部４９ａ、４９ｂを、これら各係合溝２５ａ、２６ａの全長に亙り形成している。上記変位に基づいて上記各玉２４、２４に関する接触楕円４８が、上記両係合溝２５ａ、２６ａの開口部に向けて移動し、この接触楕円４８が上記面取り４９ａ、４９ｂ部分に達すると、これら各面取り４９ａ、４９ｂ部分でエッヂロードが発生する。この様なエッヂロードは、上記各玉２４、２４の転動面の剥離寿命を低下させて上記等速ジョイント１０ａの耐久性を損なう原因となる為、好ましくない。
【００２６】
上述の様な原因による耐久性低下を防止する為には、上記接触楕円４８が上記面取り部４９ａ、４９ｂに達しない様にする必要がある。これに対して、従来の等速ジョイントの場合には、各係合溝の断面の曲率半径を、各玉の外径の０．５０４〜０．５１倍（５０．４〜５１％）程度と、転動面の曲率半径よりも僅かに大きくしていただけであった為、上記接触楕円の長径が大きくなり、この接触楕円の端部が上記面取り部４９ａ、４９ｂに達し易かった。そこで、本発明を実施する場合に好ましくは、上記内側、外側両係合溝２５ａ、２６ａの断面の曲率半径Ｒ25a 、Ｒ26a を、上記各玉２４、２４の外径ｄ24の０．５１〜０．５２倍（５１〜５２％）程度と、転動面の曲率半径よりも大きくする程度を若干著しくする。この様に、上記内側、外側両係合溝２５ａ、２６ａの断面の曲率半径Ｒ25a 、Ｒ26a を、上記各玉２４、２４の転動面の曲率半径よりも大きくする事により、上記接触楕円４８の長径が小さくなって、この接触楕円４８の端部が上記面取り部４９ａ、４９ｂに達しにくくなる。この結果、上記各玉２４、２４の転動面にエッヂロードが加わりにくくなり、この転動面の剥離寿命を高め、前記等速ジョイント１０ａの耐久性向上を図れる。又、耐久性向上を図れる分、必要とする耐久性を同じとした場合には、上記等速ジョイント１０ａを含めた、車輪用転がり軸受ユニットの小型・軽量化を更に進める事ができる。尚、上記接触楕円４８の長径を短くする為には、上記両係合溝２５ａ、２６ａの開口寄り部分の断面の曲率半径を大きくすれば良い。これら各係合溝２５ａ、２６ａの中央部分の断面の曲率は、従来通りでも良い。この為に、上記両係合溝２５ａ、２６ａの断面形状を、半楕円形、或はゴシック・アーチ形としても良い。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は、以上に述べた通り構成され作用するので、車輪用転がり軸受ユニットの小型・軽量化を図って、この車輪用転がり軸受ユニットを組み込んだ自動車の性能向上を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態の１例を示す断面図。
【図２】 等速ジョイント部分のみを、保持器を省略した状態で示す、図１のＡ−Ａ断面に相当する図。
【図３】 玉の転動面と外側係合溝の内面との接触楕円を示す、図２のＢ矢視図。
【図４】 従来構造の１例を示す部分断面図。
【符号の説明】
１ 外輪
２ 第一の取付フランジ
３、３ａ、３ｂ 外輪軌道
４ 第一の内輪部材
５ 第二の内輪部材
６ ハブ
７ 第二の取付フランジ
８、８ａ 第一の内輪軌道
９ 円筒部
１０、１０ａ 等速ジョイント
１１、１１ａ ハウジング部
１２、１２ａ 第二の内輪軌道
１３ 転動体
１４ 係止溝
１５ 係止溝
１６ 止め輪
１７ 段部
１８ 溶接
１９ａ、１９ｂ カバー
２０ａ、２０ｂ シールリング
２１ 隔板部
２２、２２ａ 内輪
２３ 保持器
２４ 玉
２５、２５ａ 内側係合溝
２６、２６ａ 外側係合溝
２７ ポケット
２８ ハブ
２９ 内輪
３０ 内輪相当部材
３１ スタッド
３２ 頭部
３３ シールリング
３４ 肉盗み部
３５ 係止凹溝
３６ 止め輪
３７ ブーツ
３８ 抑えバンド
３９ 係合溝
４０ 抑え部
４１ 小径円筒部
４２ 円輪部
４３ 大径円筒部
４５ 組み合わせシールリング
４６ 空間
４７ スプライン
４８ 接触楕円
４９ａ、４９ｂ 面取り部
５０ 間座
Claims (1)
- 外周面に懸架装置に支持する為の第一の取付フランジを、内周面に複列の外輪軌道を、それぞれ有し、使用時にも回転しない外輪相当部材と、外周面の軸方向外端寄り部分に車輪を支持する為の第二の取付フランジを、同じく中間部に複列の内輪軌道を、それぞれ設け、軸方向内端部を等速ジョイントの外輪となるハウジング部とした、使用時に回転する内輪相当部材と、上記両外輪軌道と上記両内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、上記ハウジング部の内周面に、円周方向に対し直角方向に形成された断面円弧形の複数の外側係合溝とを備えた車輪用転がり軸受ユニットに於いて、上記外側係合溝の数を８本としており、上記内輪相当部材のうちで上記第二の取付フランジを設けた部分と上記ハウジング部とは一体であり、上記複列の内輪軌道のうちで軸方向外寄り部分の第一の内輪軌道は、上記内輪相当部材の外周面に直接形成されており、同じく軸方向内寄り部分の第二の内輪軌道は、この内輪相当部材に外嵌された内輪の外周面に形成されており、この内輪は、上記両外輪軌道と上記両内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体に予圧を付与した状態で、上記内輪相当部材の外周面に全周に亙り形成した係止凹溝に係止した、それぞれが半円弧状である１対の止め輪素子から成る止め輪により、軸方向内方への変位を阻止されており、これら両止め輪素子の周囲に、上記内輪相当部材の軸方向内端部に外嵌固定した間座の軸方向外端縁部に全周に亙り軸方向外方に突出する状態で設けた抑え部を位置させて、上記両止め輪素子が上記係止凹溝から抜け落ちる事を防止しており、上記両外輪軌道のうちで軸方向外側の外輪軌道の直径を同じく内側の外輪軌道の直径よりも小さくすると共に、上記第一の内輪軌道の直径を上記第二の内輪軌道の直径よりも小さくし、上記内輪相当部材の外周面のうちで、この第一の内輪軌道を形成した部分よりも軸方向内方に存在する部分の直径を、この第一の内輪軌道の周囲に配置した転動体の内接円の直径よりも小さくし、更に、上記各外側係合溝の軸方向外半部を上記第二の内輪軌道の内径側に配置している事を特徴とする車輪用転がり軸受ユニット。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1997
- 1997-12-05 JP JP33550097A patent/JP4026206B2/ja not_active Expired - Lifetime
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