JP5212710B2 - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Description

この発明は、例えばドライブシャフトの先端側に等速ジョイントを介して取り付けられ、車輪を回転可能に保持するための車輪用軸受装置に関するものである。

自動車等の車両には、車輪を回転可能に保持するための車輪用軸受装置が用いられている。この種の車輪用軸受装置には、例えば、内輪と、複数の転動体を介して内輪に回転自在に連結された外輪とを備えるものがある（例えば特許文献１参照）。また内輪を、同軸となるように互いに一体的に連結された筒状体および軸体によって別体に形成したものもある（例えば特許文献２参照）。

車輪が駆動輪である場合、車輪用軸受装置は、駆動源からの駆動力を車輪に伝達するための等速ジョイントの端部に、前記内輪が動力伝達可能に連結される。
例えば特許文献１、２では、内輪の端部と等速ジョイントの外輪の端部に、それぞれ歯筋が内輪の軸方向と交差方向に延びる複数の歯からなる歯部を形成し、互いの歯部を噛み合わせた状態で、内輪の中心を貫通させたボルトを等速ジョイントの端部の中心に形成したボルト穴に螺合して前記噛み合わせを固定することで、両者を動力伝達可能に連結している。

また、等速ジョイントの端部から軸方向に軸体を一体に形成するとともに、内輪に、前記軸体が挿通される通孔を形成し、前記軸体の外周面および内輪の内周面に、それぞれ略軸方向に延びる複数の歯からなる歯部を形成し、互いの歯部を噛み合わせた状態で、通孔から突出させた軸体の先端に設けたねじ部にナットを螺合して前記噛み合わせを固定することで、両者を動力伝達可能に連結したものも知られている。
特開昭６２−１９４９０３号公報 特開昭６３−１８４５０１号公報

前述の特許文献１、２等の従来の連結構造においては、動力伝達時にがたつき等が生じるのを防止するため、歯部に高い寸法精度が求められる。そのため内軸等の、歯部を有する部品を生産するために厳しい寸法管理が必要とされる。また歯部同士を噛み合わせて車輪用軸受装置を組み立てる工程においては、衝突による傷つき等を生じないために前記歯部同士を慎重に噛み合わせた上でボルトやナットを螺合して締め付ける必要があり、組立の工程が複雑である。

そこで、この発明の目的は、車輪用軸受装置を構成する各部品の構造を簡素化して寸法管理を容易化し、かつ組み立ての工程を簡素化できる車輪用軸受装置を提供することである。

前記目的を達成するための請求項１記載の発明は、
車輪を回転可能に保持する車輪用軸受装置（１）であって、駆動源からの駆動力を車輪に伝達するための等速ジョイント（３）と、前記等速ジョイントの端部を構成する外輪（２７）に動力伝達可能に連結された軸体（６）、および前記軸体と同軸となるように一体的に連結された軌道輪（７）としての筒状体を含む内輪と、複数の転動体（８）を介して前記内輪に回転自在に連結された外輪（９）とを含み、前記軸体および等速ジョイントは、前記軸体の端部に設けた平坦面（２８）を、前記等速ジョイントの外輪の、前記車輪（４）側の外面に形成された平坦面（３１）に対向させた状態で、一方の平坦面の複数箇所に形成したボルト穴（２９）に他方の平坦面の複数箇所に形成した貫通孔（３４）を通してボルト（３５）を螺合することで、互いに連結されていると共に、前記軸体は、前記平坦面側の端部（１８）が前記筒状体に内嵌されて、前記筒状体に設けられた突き当て部（２５）が当該軸体の外周に形成された環状段部（２１）に突き当てられ、かつ前記筒状体は、前記突き当て部と背向させて前記軸体の平坦面より中心軸（Ｘ）方向に突出させた平坦面（３０）を前記等速ジョイントの外輪の平坦面に当接させた状態で、前記ボルトの螺合により前記軸体を前記等速ジョイントの外輪に連結することによって、前記環状段部への突き当て方向に予圧されていることを特徴とする車輪用軸受装置である。

この項において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものである。なお、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
この発明によれば、軸体および等速ジョイントの端部に形成する平坦面、ボルト穴および貫通孔は、いずれも形状が単純で加工が容易であり、歯部のような厳密な寸法管理を必要としない。そのため、車輪用軸受装置を構成する各部品の構造を簡素化して寸法管理を容易化することができる。また前記平坦面同士を対向させて、ボルトを、貫通孔を通してボルト穴に螺号するだけで軸体と等速ジョイントとを連結できる。そのため、車輪用軸受装置の組み立ての工程を簡素化することができる。

またこの発明によれば、軸体を等速ジョイントに連結する際のボルトの締め付けによって、軌道輪としての筒状体を軸体と等速ジョイントとの間に固定できると共に、前記締め付けのトルクを調整することで、転動体に、前記筒状体を介して適正な予圧をかけることができる。そのため、車輪用軸受装置の組み立ての工程を、より一層、簡素化することができる。

請求項２記載の発明は、軸体および等速ジョイントの平坦面に、互いに嵌め合わされる突起（３６）および凹部（３７）が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の車輪用軸受装置である。
この発明によれば、軸体および等速ジョイントを、前記突起および凹部の嵌め合いによって位置決めしながら、前記両者をボルトの螺合によって連結できるため、車輪用軸受装置の組み立ての工程を、より一層、簡素化することができる。

以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る車輪用軸受装置１が備えられた車両の概略構成を示す模式図である。
図１を参照して、左右一対の車輪用軸受装置１、１は、それぞれ、ドライブシャフト２の先端側に等速ジョイント３を介して取り付けられている。左右の車輪４、４は、それぞれ対応する車輪用軸受装置１によって回転可能に保持されている。エンジン５からの駆動力はドライブシャフト２に与えられ、ドライブシャフト２から等速ジョイント３を介して車輪用軸受装置１に伝達される。そして車輪用軸受装置１に保持された車輪４が回転される。

この発明は、エンジン５からドライブシャフト２等を介して伝達される駆動力を、車輪４に伝達するための車輪用軸受装置１の改良を内容としている。以下では、本発明の一実施形態に係る車輪用軸受装置１について具体的に説明する。
図２は、車輪用軸受装置１の概略構成を示す図解的な縦断面図である。
図２を参照して、車輪用軸受装置１は、軸体としてのフランジシャフト６および軌道輪７と、複数のボール８（転動体）を介してこれらの部材に回転自在に連結された外輪９と、前記等速ジョイント３とを備えている。フランジシャフト６および軌道輪７は、同軸となるように一体回転可能に連結されている。フランジシャフト６および軌道輪７は、車輪用軸受装置１の内輪として機能する。

車輪用軸受装置１は、外輪９に形成されたフランジ９ａを介して図示しない懸架装置に固定されている。また、車輪４（図１参照）は、フランジシャフト６に形成されたフランジ１２に固定されている。エンジン５からの駆動力は、フランジシャフト６に伝達される。エンジン５からの駆動力がフランジシャフト６に伝達されることで、フランジシャフト６とともに車輪４が一体回転する。

また、車輪用軸受装置１は、例えば複列アンギュラ玉軸受として機能するように構成されている。複数のボール８は、それぞれ環状をなす２つの列を構成している。一方の列を構成する複数のボール８は、フランジシャフト６と外輪９との間で保持されている。また、他方の列を構成する複数のボール８は、軌道輪７と外輪９との間で保持されている。車輪用軸受装置１の内部すきまは例えば負すきまとされており、各ボール８には予圧が与えられている。

また、外輪９の内周側には、それぞれ環状をなす一対のシール１０、１１が配置されている。一方のシール１０は、外輪９の一端部（図２では左側の開口端部）とフランジシャフト６との間に配置されている。また、他方のシール１１は、外輪９の他端部（図２では右側の開口端部）と軌道輪７との間に配置されている。これらのシール１０、１１によって、車輪用軸受装置１の内部（フランジシャフト６および軌道輪７と外輪９との間）に異物（例えば水や埃など）が侵入することが防止されている。各シール１０、１１は、外輪９によって保持されており、フランジシャフト６および軌道輪７と外輪９とが相対回転すると、フランジシャフト６または軌道輪７に摺動するようになっている。

フランジシャフト６は、円環状をなす板状のフランジ１２と、軸体としての軸部１３と、円筒状のいんろう部１４とを有している。フランジ１２、軸部１３およびいんろう部１４は、それぞれが同軸となるように一体形成されている。フランジ１２は、軸部１３の一端部（図２では左端部）の周囲に配置されている。フランジ１２は、軸部１３の外周から径方向外方に延びている。また、いんろう部１４は、軸部１３よりも車輪４側（図２では左側）に配置されている。いんろう部１４は、軸部１３の一端部から車輪４側に突出している。

車輪４は、円環状をなす板状のブレーキディスクロータ（図示せず）をフランジ１２との間に挟み込んだ状態で当該フランジ１２に固定される。フランジ１２は、その車輪４側の端面が取付面１２ａとなっている。取付面１２ａは、円環状の平坦面となっている。ブレーキディスクロータは、その内周にいんろう部１４が嵌合された状態で取付面１２ａに沿って取り付けられる。ブレーキディスクロータの内周にいんろう部１４が嵌合されることで、ブレーキディスクロータがフランジ１２に対して位置決めされる。

また、フランジ１２の外周部には、図示しない複数の固定ボルトを取り付けるための取付穴１５が形成されている（図２では、取付穴１５を１つだけ図示している。）。複数の固定ボルトは、フランジ１２の周方向に間隔を隔てて環状に配置される。各固定ボルトの軸部は、取付面１２ａから車輪４側に突出される。ブレーキディスクロータおよび車輪４は、複数の固定ボルトとこれに対応する複数の固定ナット（図示せず）とによって一体的にフランジ１２に固定される。

軸部１３は、フランジ１２よりもドライブシャフト２側（図２では右側）に突出している。軸部１３は、フランジ１２よりもドライブシャフト２側に突出する基部１６と、基部１６からドライブシャフト２側に延びる第１軌道形成部１７と、第１軌道形成部１７からドライブシャフト２側に延びて軌道輪７に内嵌された嵌合部１８（軸体の端部）とを有している。基部１６、第１軌道形成部１７および嵌合部１８は、いずれも外周面が円筒面とされ、同軸となるように一体形成されている。第１軌道形成部１７の外径は、基部１６の外径よりも小さくされている。嵌合部１８の外径は、第１軌道形成部１７の外径よりも小さくされている。

シール１０は、基部１６の周囲に配置されており、基部１６の外周面に当接している。基部１６の外周面には、フランジシャフト６と外輪９との相対回転に伴ってシール１０が摺動する摺動面１９が設けられている。
一方の列を構成する複数のボール８は、第１軌道形成部１７の周囲に配置されている。基部１６と第１軌道形成部１７の結合部の外周面には、環状の第１軌道面２０が設けられている。また嵌合部１８と第１軌道形成部１７との結合部には、環状段部２１が設けられている。

軌道輪７は、環状の基部２２と、基部２２から車輪４側に突出し、第１軌道形成部１７と対をなす第２軌道形成部２３とを有している。基部２２および第２軌道形成部２３は、いずれも外周面が円筒面とされ、同軸となるように一体形成されている。第２軌道形成部２３の外径は、基部２２の外径よりも小さくされている。
軌道輪７には、当該軌道輪７を、車輪用軸受装置１の中心軸Ｘ方向（図２では左右方向）に貫通する、内周面が円筒状とされた貫通孔２４が形成されている。貫通孔２４の内径は嵌合部１８の外径とほぼ等しくされており、嵌合部１８が嵌合されている。嵌合部１８が貫通孔２４に嵌合した状態で、環状段部２１には、第２軌道形成部２３の先端部である突き当て部２５が突き当てられている。

第２軌道形成部２３の外径は、第１軌道形成部１７の外径とほぼ等しくされている。フランジシャフト６および軌道輪７が連結された状態で、第１軌道形成部１７の外周面と第２軌道形成部２３の外周面とは、ほぼ連なっている。他方の列を構成する複数のボール８は、第２軌道形成部２３の周囲に配置されており、基部２２と第２軌道形成部２３の結合部の外周面には、環状の第２軌道面２６が設けられている。

等速ジョイント３は、例えばボール型の等速ジョイントであり、ドライブシャフト２（図１参照）と一体回転可能に連結された内輪（図示せず）と、複数のボール（図示せず）を介して内輪に連結されたカップ状の外輪２７とを備えている。外輪２７のカップ内の空間２７ａに内輪およびボールが収容されて等速ジョイント３が構成される。この実施形態では、等速ジョイント３の端部としての外輪２７が、フランジシャフト６の端部に連結されている。

図３は、図２の車輪用軸受装置１のうち、前記フランジシャフト６と外輪２７との連結部分の、連結前の概略構成を拡大して示す図解的な縦断面図である。図４は、図２の車輪用軸受装置１のうち、前記フランジシャフト６の嵌合部１８の、ドライブシャフト２側の端部の概略構造を拡大して示す図解的な斜視図である。
図２ないし図４を参照して、フランジシャフト６の嵌合部１８の、ドライブシャフト２側の端部は、車輪用軸受装置１の中心軸Ｘ方向と直交する円形の平坦面２８とされ、当該平坦面２８の４箇所から車輪４の方向に凹入させてボルト穴２９が形成されている。各ボルト穴２９の中心軸線は、中心軸Ｘと平行とされている。また、各ボルト穴２９は、それぞれの中心軸線が中心軸Ｘから等距離で、かつ互いに等間隔となる位置に形成されている。

軌道輪７の基部２２の、ドライブシャフト２側の端部は、車輪用軸受装置１の中心軸Ｘ方向と直交し、かつ環状段部２１に突き当て部２５を突き当てた状態で平坦面２８より中心軸Ｘ方向に突出した環状の平坦面３０とされている。
図５は、図２の車輪用軸受装置１のうち等速ジョイント３の外輪２７の、車輪４側の端部の概略構造を拡大して示す図解的な斜視図である。

図２、図３、図５を参照して、外輪２７は、車輪４側の端部を構成する底板３２を備え、当該底板３２の、前記車輪４側の外面が、車輪用軸受装置１の中心軸Ｘ方向と直交する平坦面３１とされている。また底板の、カップ内の空間２７ａに臨む内面が、前記平坦面３１と平行な内底面３３とされている。平坦面３１は中心軸Ｘを中心とする円形に形成され、その直径は、平坦面２８の直径、および平坦面３０の環の内径より大きくされている。

底板３２の４箇所には、両平坦面３１、３３間を貫通させて貫通孔３４が形成されている。貫通孔３４は、内周面が円筒状に形成され、その内径が、ボルト穴２９の内径より僅かに大きくされている。各貫通孔３４の中心軸線は、中心軸Ｘと平行とされている。また、各貫通孔３４は、中心軸Ｘを一致させて平坦面２８、３１を対向させた際に、その中心軸線が、各ボルト穴２９の中心軸線と一致する位置に形成されている。

フランジシャフト６および外輪２７は、互いの平坦面２８、３０を対向させ、ボルト穴２９と貫通孔３４とを一致させた状態で、外輪２７の空間２７ａ側から、貫通孔３４を通してボルト３５をボルト穴２９に螺合させることによって、互いに動力伝達可能に連結されている。
また、この連結の際に、フランジシャフト６の平坦面２８より中心軸Ｘ方向に突出した軌道輪７の平坦面３０が外輪２７の平坦面３１と当接し、ボルト３５の、ボルト穴２９への締め付けによって、前記軌道輪７が、前記平坦面３１と、フランジシャフト６の環状段部２１との間に挟持されて固定されている。

また、この連結の際のボルト３５の締め付けによって、軌道輪７をフランジシャフト６と外輪２７との間に固定されていると共に、前記締め付けのトルクを調整することで、ボール８に、前記軌道輪７を介して予圧がかけられている。
エンジン５からの駆動力はドライブシャフト２に与えられ、等速ジョイント３の内輪、複数のボールおよび外輪２７を介してフランジシャフト６および軌道輪７に伝達される。これにより、フランジシャフト６および軌道輪７が外輪９に対して相対回転し、フランジシャフト６の回転に伴って車輪４が回転する。このようにして、エンジン５からの駆動力が車輪４に伝達される。

この実施形態では、前記平坦面２８、３０、３１、ボルト穴２９および貫通孔３４は、いずれも形状が単純で加工が容易であり、歯部のような厳密な寸法管理を必要としないため、車輪用軸受装置１を構成する各部品の構造を簡素化して寸法管理を容易化することができる。
また平坦面２８、３０を対向させると共に平坦面３０、３１を当接させて、ボルト３５を、貫通孔３４を通してボルト穴２９に螺号するだけでフランジシャフト６と等速ジョイント３の外輪２７とを連結し、軌道輪７を固定すると共に、ボール８を適正に予圧できるため、車輪用軸受装置１の組み立ての工程を簡素化することができる。

図４、図５を参照して、フランジシャフト６の平坦面２８および外輪２７の平坦面３１には、互いに嵌め合わされる突起３６および凹部３７を設けてもよい。この実施形態では、突起３６は、外輪２７の平坦面３１から車輪４側に突出して形成され、凹部３７は、フランジシャフト６の平坦面２８から車輪４側に凹入させて形成される。
突起３６は、その外周面が円筒状とされ、底板３２と同軸（すなわち中心軸Ｘと同軸）となるように、外輪２７と一体形成される。突起３６の外径は、平坦面３１の直径よりも小さくされる。凹部３７は、その内周面が円筒状とされ、嵌合部１８と同軸（すなわち中心軸Ｘと同軸）となるように形成される。凹部３７の内径は、突起３６の外径とほぼ等しくされる。

上記突起３６を凹部３７に嵌め合わせると、自動的に、フランジシャフト６と外輪２７とが、中心軸Ｘを一致させて平坦面２８、３１を対向させた状態とされる。そのため、ボルト穴２９と貫通孔３４の位置決めを簡略化して、車輪用軸受装置１の組み立ての工程を、より一層、簡素化することができる。
この発明の実施の形態の説明は以上であるが、この発明は、前述の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、前述の実施形態では、転動体としてボール８が用いられ、車輪用軸受装置１が複列アンギュラ玉軸受として機能するように構成されている場合について説明したが、転動体としてはボールに限らず円すいころであってもよいし、車輪用軸受装置１は、複列アンギュラ玉軸受以外の軸受として機能するように構成されていてもよい。

また前述の実施形態では、内輪をフランジシャフト６および軌道輪７で構成していたが、両者は一体に形成してもよい。また第１軌道形成部１７を軌道輪７のように独立した軌道輪としてもよい。
また実施形態の変形例では、外輪２７側の平坦面３１に突起３６、フランジシャフト６側の平坦面２８に凹部３７を設けていたが、逆に平坦面２８に突起３６、平坦面３１に凹部３７を形成してもよい。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

本発明の一実施形態に係る車輪用軸受装置が備えられた車両の概略構成を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る車輪用軸受装置の概略構成を示す図解的な縦断面図である。 車輪用軸受装置の要部の、連結前の概略構成を拡大して示す図解的な縦断面図である。 フランジシャフトの嵌合部の、端部の概略構造を拡大して示す図解的な斜視図である。 等速ジョイントの外輪の、端部の概略構造を拡大して示す図解的な斜視図である。

符号の説明

１・・・車輪用軸受装置、３・・・等速ジョイント、６・・・フランジシャフト（軸体）、７・・・軌道輪（筒状体）、８・・・ボール（転動体）、９・・・外輪、１８・・・嵌合部（軸体の端部）、２１・・・環状段部、２５・・・突き当て部、２７・・・外輪（等速ジョイントの端部）、２８・・・平坦面、２９・・・ボルト穴、３０・・・平坦面、３１・・・平坦面、３４・・・貫通孔、３５・・・ボルト、３６・・・突起、３７・・・凹部、Ｘ・・・中心軸

Claims (2)

1. 車輪を回転可能に保持する車輪用軸受装置であって、
   駆動源からの駆動力を車輪に伝達するための等速ジョイントと、
   前記等速ジョイントの端部を構成する外輪に動力伝達可能に連結された軸体、および前記軸体と同軸となるように一体的に連結された軌道輪としての筒状体を含む内輪と、
   複数の転動体を介して前記内輪に回転自在に連結された外輪とを含み、
   前記軸体および等速ジョイントは、前記軸体の端部に設けた平坦面を、前記等速ジョイントの外輪の、前記車輪側の外面に形成された平坦面に対向させた状態で、一方の平坦面の複数箇所に形成したボルト穴に他方の平坦面の複数箇所に形成した貫通孔を通してボルトを螺合することで、互いに連結されていると共に、
   前記軸体は、前記平坦面側の端部が前記筒状体に内嵌されて、前記筒状体に設けられた突き当て部が当該軸体の外周に形成された環状段部に突き当てられ、かつ
   前記筒状体は、前記突き当て部と背向させて前記軸体の平坦面より軸方向に突出させた平坦面を前記等速ジョイントの外輪の平坦面に当接させた状態で、前記ボルトの螺合により前記軸体を前記等速ジョイントの外輪に連結することによって、前記環状段部への突き当て方向に予圧されている
   ことを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 前記軸体および等速ジョイントの平坦面に、互いに嵌め合わされる突起および凹部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車輪用軸受装置。

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