JP4466302B2

JP4466302B2 - ハブユニット

Info

Publication number: JP4466302B2
Application number: JP2004286075A
Authority: JP
Inventors: 剛上川; 勝出口; 昌弘井上
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2004-09-30
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2024-09-30
Also published as: JP2006097818A

Description

本発明は、例えば自動車のフリーホイールハブ機構に用いられるハブユニットに関する。

四輪駆動の自動車として、フルタイム式四輪駆動車とパートタイム式四輪駆動車とが知られている。このうち、パートタイム式四輪駆動車は、二輪駆動状態と四輪駆動状態とを切り替えることが可能な車両であり、例えば、従動側車輪を駆動系の車軸と切り離して当該従動側車輪をフリー状態にすることで車輪の回転が車軸に伝達されないようにすることができ、従動側車輪を駆動系の車軸に連結して当該従動側車輪をロック状態にすることで当該従動側車輪にエンジンからの駆動力を伝達することができる機構（フリーホイールハブ機構）を有している。そして、このようなパートタイム式四輪駆動車は、燃費向上や騒音抑制などを図ることができるという利点を有している。

ところで、フリーホイールハブ機構として、車軸に同軸的に外装されるハブシャフトと、その外周側に配置される転がり軸受と、この転がり軸受と軸方向に並列して配置されるカプラーリングとを備えたハブユニットが用いられ、このハブユニットを構成するカプラーリングの外周面に形成された外周側スプライン部に噛合しうるスプライン部を有するギアリングを軸方向に摺動させることにより、従動側車輪と車軸との連結・切り離しを行うことができるものがある（例えば特許文献１参照）。
この特許文献１に開示のハブユニットでは、フランジ部を有するハブシャフトのカプラーリング側（フランジ部と反対側）の端部を径方向外方に向けて折り曲げ、転がり軸受及びカプラーリングを押しつけること（「軸端かしめ」と呼ばれる）が行われている。このような軸端かしめにより、転がり軸受及びカプラーリングをハブシャフトに対して回転しないように固定することができるとともに、別体の締結部材が不要となることから、部品点数を減少させることもできる。

特表２００３−５０７６８３号公報

しかしながら、軸端かしめの際にハブシャフトの端部を径方向外方に折り曲げることから、その根元部分に割れ（「かしめ割れ」と呼ばれる）が発生しやすいという問題がある。かかる問題に対して、特許文献１では、別体のリング状部材を介在させて曲げ半径を大きくできるようにしているが、このように別体のリング状部材を用いると、部品点数が増加するため、製造効率が悪くなるとともに、安価化への妨げとなる。また、軸端かしめにより製造されたハブユニットは、例えばフリーホイールハブ機構に適用して実際に使用した場合、ハブシャフトの折り曲げた端部の根元部分に応力が集中して亀裂が発生しやすいという特有の問題もあった。

本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、軸端かしめの際のかしめ割れや使用時の亀裂の発生を有効に抑制したハブユニットの提供をその目的とする。

本発明のハブユニットは、回転軸の外周に同軸的に形成されたスリーブ部と、このスリーブ部の軸方向一端側に径方向外方に向かって延設されたフランジ部と、前記スリーブ部の軸方向他端側に径方向外方に向かって折り曲げて形成された折曲部と、前記折曲部近傍におけるスリーブ部の外周面に形成されたスプライン部とを有するハブシャフトと、内外輪と、内外輪間に介在された転動体とを有し、前記ハブシャフトのスリーブ部に外嵌された転がり軸受と、内周面に形成された内周側スプライン部と外周面に形成された外周側スプライン部とを有し、前記内周側スプライン部が前記ハブシャフトのスプライン部に噛合されたカプラーリングと、を備え、前記ハブシャフトの折曲部が、前記カプラーリングを介して前記転がり軸受を押しつけているハブユニットであって、前記カプラーリングの内周側スプライン部のスプライン凸条の軸方向他端側における内周縁部を曲面状に面取り加工して形成された他端側面取り部全体が、前記ハブシャフトのスプライン部の軸方向外側に位置しており、前記カプラーリングの内周側スプライン部のスプライン凸条の軸方向一端側における内周縁部を曲面状に面取り加工して形成された一端側面取り部全体が、前記ハブシャフトのスプライン部のスプライン凹条内に位置していることを特徴としている。

上記の構成によれば、前記他端側面取り部全体がハブシャフトのスプライン部の軸方向外側に位置しているので、ハブシャフトの折曲部の曲げ半径を大きくすることができる。このため、ハブシャフトの軸方向他端側を折り曲げて折曲部を形成する際（軸端かしめの際）に折曲部の根元部分に割れ（かしめ割れ）が発生するのを有効に抑制することができる。また、折曲部の曲げ半径が大きいので、使用時における応力集中を緩和することができ、そのため折曲部の根元部分における亀裂の発生を有効に抑制することもできる。さらに、前記特許文献１のように別体のリング状部材を用いなくともよいことから、製造効率が良好で、安価化を図りやすいという利点を有する。

さらに、前記カプラーリングの内周側スプライン部のスプライン凸条の軸方向一端側における内周縁部を曲面状に面取り加工して形成された一端側面取り部全体が、前記ハブシャフトのスプライン部のスプライン凹条内に位置しているので、カプラーリングの内周側スプライン部とハブシャフトのスプライン部との噛合領域の軸方向接触長さをより大きくすることができるため、ねじり耐久強度をより高めることができる。

また、上記ハブユニットにおいて、前記カプラーリングの軸方向他端側における側面に複数の凹部が形成されており、これら凹部に前記折曲部をめり込ませているのが好ましい。この場合、カプラーリング及び転がり軸受をより強固に固定することができることから、ねじり耐久強度をより一層高めることができる。

本発明によれば、カプラーリングの内周側スプライン部のスプライン凸条の軸方向他端側における内周縁部に形成された他端側面取り部全体が前記ハブシャフトのスプライン部の軸方向外側に位置しているので、軸端かしめの際のかしめ割れや使用時の亀裂の発生を有効に抑制したハブユニットを提供することができる。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るハブユニットを示す断面図である。本実施形態に係るハブユニットＨ１は、例えばパートタイム式四輪駆動車のフリーホイールハブ機構に用いられるものであり、駆動系の車軸１に同軸的に外装されたハブシャフト２と、このハブシャフト２の軸方向中央に外嵌された転がり軸受としての複列円錐ころ軸受３と、この複列円錐ころ軸受３に軸方向に並列して配置されたカプラーリング４とを備えて構成されている。そして、ハブユニットＨ１は、車軸１とハブシャフト２との間に配置された深溝玉軸受５及び針状ころ軸受６によって、車軸１に同軸的に軸支（車軸１に対し周方向に回転可能に支持）されている。なお、Ｇは、軸方向に摺動可能なギアリングである。

ハブシャフト２は、車軸１と同軸的に形成されたスリーブ部２１と、このスリーブ部２１の一端側（車輪側）に形成され径方向外方に向かって延設されたフランジ部２２と、前記スリーブ部２１の他端側（車体中央側）に形成され径方向外方に向かって折り曲げて形成された折曲部２３とを有している。さらに、折曲部２３近傍のスリーブ部２１の外周面には、複数のスプライン凹条（スプライン溝）２４ａと複数のスプライン凸条２４ｂとが交互に形成されたスプライン部２４が形成されている。このスプライン部２４は、カプラーリング４の内周面に形成された内周側スプライン部４１と噛合するよう構成されている。また、フランジ部２２には貫通孔（締結孔）２２ａが形成されており、この貫通孔（締結孔）２２ａにボルトなどの締結部材Ｂを通過させることにより、回転体としての車輪のホイール（図示せず）に締結することができる。

複列円錐ころ軸受３は、内輪３１と、外輪３２と、内外輪３１，３２の間に介在され軸方向に二列に並んだ転動体としての円錐ころ３３、３４とを備えて構成されている。
詳細には、内輪３３は、第１の軌道部３５ａを有する第１の内輪部材３５と、第２の軌道部３６ａを有する第２の内輪部材３６とに分割されて構成されている。そして、第１の内輪部材３５と第２の内輪部材３６とは互いに接しているとともに、第１の内輪部材３５側の端面３３ａはハブシャフト２のフランジ部２２の根元部分に当接し、また第２の内輪部材３６側の端面３３ｂはカプラーリング４の端面と当接している。このため、ハブシャフト２のフランジ部２２の根元部分とハブシャフト２の折曲部２３との間で、カプラーリング４と複列円錐ころ軸受３を構成する内輪１１（第１の内輪部材３５及び第２の内輪部材３６）とが固定され、これらがハブシャフト２に対して回転しないように構成されることとなる。
一方、外輪３２は、第１の軌道部３２ａと第２の軌道部３２ｂとを有するとともに、径方向外方に向かって延設されたフランジ部３２ｃを有している。このフランジ部３２ｃは、車体のステアリングナックル（懸架装置）などに取り付けられて固定される。なお、３９はシール部材である。また、本実施形態では、円錐ころが軸方向に二列に並んだ複列円錐ころ軸受３を用いているが、他のころ軸受や玉軸受を用いてもよいのは勿論である。

カプラーリング４は、全体が環状であって、複列円錐ころ軸受３の他端側側面（第２の内輪部材３６側の端面３３ｂ）に当接するよう軸方向に並べて配置されており、カプラーリング４外周面には、複数のスプライン凹条（スプライン溝）４２ａと複数のスプライン凸条４２ｂとが交互に形成された外周側スプライン部４２が形成されている。この外周側スプライン部４２は、ギアリングＧのスプライン部Ｇ１と噛合するよう構成されている。
一方、カプラーリング４内周面には、複数のスプライン凹条（スプライン溝）４１ａと複数のスプライン凸条４１ｂとが交互に形成された内周側スプライン部４１が形成されている。この内周側スプライン部４１は、上述したように、ハブシャフト２のスプライン部２４と噛合するよう構成されている。

そして、図２も参照して、カプラーリング４の内周側スプライン部４１のスプライン凸条４１ｂの軸方向他端側における内周縁部は、曲面状に面取り加工が施されて、他端側面取り部４４とされている。この他端側面取り部４４は、その全体がハブシャフト２のスプライン部２４よりも軸方向外側に位置するように形成されている。具体的には、カプラーリング４の軸方向他端側における側面４３から上記他端側面取り部４４の一端部（ハブシャフト２のスプライン部２４側）４４ａまでの距離をＬ、カプラーリング４の軸方向他端側における側面４３から、ハブシャフト２のスプライン部２４のスプライン凹条（スプライン溝）２４ａの終点部２４ｃまでの距離をＸとすると、距離Ｌが距離Ｘよりも小さくなるように形成されている。これにより、ハブシャフト２の軸方向他端部を折り曲げて押しつける際にその折曲部分の曲げ半径を大きくすることができ、そのため折曲部２３の根元部分に割れ（かしめ割れ）が生じてしまうのを有効に抑制することができる。
より詳細には、図３を参照して、軸端かしめは、折曲部２３形成前のハブシャフト２にそのフランジ２２側から複列円錐ころ軸受３及びカプラーリング４をこの順となるように外装させたのち、ハブシャフト２の他端部を径方向外方に向かって折り曲げて折曲部２３を形成することにより行われる。この際、本実施形態のように、カプラーリング４の他端側面取り部４４全体がハブシャフト２のスプライン部２４よりも軸方向外側に位置していると、ハブシャフト２の他端部（折り曲げ部分）の曲げ半径が大きいために、軸端かしめの際に折曲部２３の根元部分Ｗに割れが生じてしまうのを有効に抑制することができる。なお、ハブシャフト２の他端部の折り曲げは、カプラーリング４を介して複列円錐ころ軸受３に適度の予圧を与える程度で押しつけることにより行う。

上記のように構成されたハブユニットＨ１は、例えばパートタイム式四輪駆動車のフリーホイールハブ機構に用いられ、つぎのようにして車軸１の駆動力（トルク）の伝達の切り替えを行うことができる。すなわち、まず、図１を参照して、軸方向に摺動可能なギアリングＧのスプライン部Ｇ１をカプラーリング４の外周側スプライン部４２に噛合させてロック状態としている場合、車軸１の駆動力がギアリングＧ及びカプラーリング４を介してハブシャフト２に伝達され、さらにハブシャフト２のフランジ部２２の貫通孔（締結孔）２２ａを通過させた締結部材Ｂにより締結された回転体としての車輪のホイール（図示せず）に伝達される。一方、ギアリングＧを軸方向他端側（車体中央側）に摺動させてギアリングＧのスプライン部Ｇ１をカプラーリング４の外周側スプライン部４２と噛合させずフリー状態としている場合（図示せず）、車軸１の駆動力がカプラーリング４に伝達されず、そのため回転体としての車輪のホイール（図示せず）にも当該駆動力が伝達されない。このようにギアリングＧの摺動によって、車軸１の駆動力伝達の切り替えを行うことができる。なお、ギアリングＧの摺動は、公知のギアリング摺動手段によって行われる。

上記のように構成された本実施形態に係るハブユニットＨ１は、カプラーリング４の内周側スプライン部４１のスプライン凸条４１ｂの軸方向他端側における内周縁部に形成された他端側面取り部４４全体が、前記ハブシャフト２のスプライン部２４の軸方向外側に位置しているので、ハブシャフト２の折曲部２３の曲げ半径が大きい。このため、ハブシャフト２の軸方向他端側を折り曲げて折曲部２３を形成する際に（軸端かしめの際）に折曲部２３の根元部分Ｗに割れ（かしめ割れ）が発生するのを有効に抑制することができる。また、フリーホイールハブ機構に適用して実際に使用した場合、折曲部２３の根元部分Ｗに応力が集中するのを緩和することができるので、その根元部分Ｗにおける亀裂の発生をも有効に抑制することができる。さらに、前記した特許文献１のように別体のリング状部材が不要で、部品点数を少なくすることができることから、製造効率が良好で、安価化を図りやすいという利点を有する。

図４は、本発明の第２の実施形態に係るハブユニットにおけるカプラーリング近傍を示す断面図である。本実施形態に係るハブユニットＨ２は、第１の実施形態に比べて、カプラーリング４の内周側スプライン部４１のスプライン凸条４１ｂの軸方向一端側の内周縁部に形成された一端側面取り部４８全体が、ハブシャフト２のスプライン部２４のスプライン凹条（スプライン溝）２４ａ内に位置している点で異なる。具体的には、前記一端側面取り部４８は、その一端部（カプラーリング４の内周側スプライン部４１のスプライン凹条４１ａ底面側）４８ａから前記ハブシャフト２のスプライン凹条（スプライン溝）２４ａの底面までの距離Ｍが、ハブシャフト２のスプライン部２４のスプライン高さｈよりも小さくなるように形成されている。第１の実施形態のように、かしめ時の割れや使用時の亀裂の発生を有効に抑制すべく、カプラーリング４の他端側面取り部４４全体をハブシャフト２のスプライン部２４の軸方向外側に位置させるようにすると、カプラーリング４の内周側スプライン部４１とハブシャフト２のスプライン部２４との噛合領域（噛合面積）の軸方向接触長さＹが小さくなってねじり耐久強度が不充分になりやすい傾向がある。具体的には、一般的なハブユニットの寸法において、噛合領域の軸方向接触長さＹが７．０ｍｍ以下となるとねじり耐久強度に劣る傾向がある。ところが、本実施形態では、カプラーリング４の一端側面取り部４８を小さくすることによって噛合領域の軸方向接触長さＹを大きくすることができ、そのため、ねじり耐久強度をより高めることができる。すなわち、本実施形態では、かしめ割れや使用時の亀裂の発生を有効に抑制しつつ、ねじり耐久強度が高いハブユニットＨ２を提供することができる。

上記第１の実施形態及び第２の実施形態において、カプラーリング４の他端側側面に、周方向に所定間隔（例えば等間隔）おきに複数の凹部を形成して、これら凹部に折曲部２３をめり込ませるのが好ましい。このように凹部が形成されていると、かしめ時に、これらの凹部にハブシャフト２の折曲部２３の肉がくい込んでより強固に固定することができるため、ねじり耐久強度を一層高めることができる。ここで、凹部の形状としては、適宜の形状を採用することができる。

なお、本発明は上記した各実施形態に制限されるものでなく、適宜の設計変更が可能であるのは勿論である。また、上記した説明では、パートタイム式四輪駆動車のフリーホイールハブ機構に適用した場合について説明したが、これに限らず、軸端かしめで固定されて形成された各種のハブユニットに適用することができる。

本発明の第１の実施形態に係るハブユニットを示す断面図である。図１に示すハブユニットにおけるカプラーリング近傍を示す拡大断面図である。軸端かしめを説明するための拡大断面図である。本発明の第２の実施形態に係るハブユニットにおけるカプラーリング近傍を示す拡大断面図である。

符号の説明

１車軸
２ハブシャフト
３複列円錐ころ軸受（転がり軸受）
４カプラーリング
２１スリーブ部
２２フランジ部
２３折曲部
２４ハブシャフトのスプライン部
２４ａスプライン凹条
２４ｂスプライン凸条
２４ｃスプライン凹条の終点部
３１内輪
３２外輪
３３，３４円錐ころ
３５第１の内輪部材
３６第２の内輪部材
４１カプラーリングの内周側スプライン部
４１ａスプライン凹条
４１ｂスプライン凸条
４２カプラーリングの外周側スプライン部
４３カプラーリングの他端側の側面
４４カプラーリングの他端側面取り部
４４ａカプラーリングの他端側面取り部の一端部
Ｈ１ハブユニット

Claims

回転軸の外周に同軸的に形成されたスリーブ部と、このスリーブ部の軸方向一端側に径方向外方に向かって延設されたフランジ部と、前記スリーブ部の軸方向他端側に径方向外方に向かって折り曲げて形成された折曲部と、前記折曲部近傍におけるスリーブ部の外周面に形成されたスプライン部とを有するハブシャフトと、
内外輪と、内外輪間に介在された転動体とを有し、前記ハブシャフトのスリーブ部に外嵌された転がり軸受と、
内周面に形成された内周側スプライン部と外周面に形成された外周側スプライン部とを有し、前記内周側スプライン部が前記ハブシャフトのスプライン部に噛合されたカプラーリングと、を備え、
前記ハブシャフトの折曲部が、前記カプラーリングを介して前記転がり軸受を押しつけているハブユニットであって、
前記カプラーリングの内周側スプライン部のスプライン凸条の軸方向他端側における内周縁部を曲面状に面取り加工して形成された他端側面取り部全体が、前記ハブシャフトのスプライン部の軸方向外側に位置しており、
前記カプラーリングの内周側スプライン部のスプライン凸条の軸方向一端側における内周縁部を曲面状に面取り加工して形成された一端側面取り部全体が、前記ハブシャフトのスプライン部のスプライン凹条内に位置していることを特徴とするハブユニット。
前記カプラーリングの軸方向他端側における側面に複数の凹部が形成されており、これら凹部に前記折曲部をめり込ませている請求項１に記載のハブユニット。