JP5867121B2 - 車輪支持装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車輪支持装置に関する。特に、車輪が装着されるハブホイールのハブ軸と、等速ジョイントの外輪とが動力伝達可能に連結された車輪支持装置に関する。
従来、自動車の車輪が装着されるハブユニットと、このハブユニットのハブ軸に回転動力を伝達する等速ジョイントとを備えた車輪支持装置が知られている。また、この種の車輪支持装置として、下記特許文献1,2には、ハブホイールのハブ軸における車両インナ側の端面と、等速ジョイントの外輪における車両アウタ側の端面とに、互いに噛み合うスプライン歯(サイドフェーススプライン)を形成し、このスプライン歯によって外輪からハブ軸へ回転動力を伝達することが開示されている。
特表2008−536737号公報 特表2008−538343号公報
特許文献1,2に開示された従来のスプライン歯は、径方向に沿って放射状に形成されている。そのため、ハブ軸の軸心と等速ジョイントの外輪の軸心とが径方向にずれた状態で連結される場合がある。このような軸心のずれは動力伝達系における振動発生の原因となるため、好ましくない。
本発明は、ハブ軸の軸心と等速ジョイントの外輪の軸心とを容易に合わせることができる車輪支持装置を提供することを目的とする。
本発明は、車輪が装着されるハブホイールのハブ軸と、等速ジョイントの外輪とが動力伝達可能に連結された車輪支持装置であって、前記ハブ軸に軸方向に貫通する貫通孔が形成され、前記外輪に前記貫通孔に挿通される外輪軸部が形成され、前記貫通孔には、軸方向外側へ向かうに従い内径が漸増する第1結合部が設けられ、前記外輪軸部には、前記第1結合部の径方向内側に挿入されるとともに、当該第1結合部に対応して軸方向外側へ向かうに従い外径が漸増する第2結合部が設けられ、前記第1結合部と前記第2結合部とに、互いに噛み合うスプライン歯が形成され、前記第1結合部と第2結合部とが、それぞれ前記貫通孔と前記外輪軸部とにおける車両インナ側の端部と、車両アウタ側の端部との双方に形成されていることを特徴とする。
本発明の車輪支持装置は、ハブ軸の貫通孔に設けられた第1結合部に、等速ジョイントの外輪軸部に設けられた第2結合部を挿入し、それぞれのスプライン歯を互いに噛み合わせることによって、ハブ軸と外輪とを動力伝達可能に接続すると同時に、ハブ軸の軸心と外輪(外輪軸部)の軸心とを適切に位置合わせ(調芯)することができる。したがって、ハブ軸と外輪との軸心のずれに起因する動力伝達系の振動の発生を抑制することができる。
前記第1結合部及び前記第2結合部は、それぞれ前記貫通孔及び前記外輪軸部における車両インナ側の端部に形成されてい
また、前記第1結合部及び前記第2結合部は、それぞれ前記貫通孔及び前記外輪軸部における車両アウタ側の端部に形成されてい
このように、第1結合部及び第2結合部が、それぞれ貫通孔及び外輪軸部における車両インナ側の端部と車両アウタ側の端部の双方に形成されることによって、外輪とハブ軸との間の動力伝達を円滑に行うことができるとともに、車両インナ側及び車両アウタ側の双方において、ハブ軸の軸心と外輪の軸心との位置合わせを好適に行うことができる。
前記外輪軸部は、前記外輪に一体形成された軸本体と、この軸本体とは別体で形成され、かつ当該軸本体の車両アウタ側の端部に一体回転可能に連結される結合部材とを備えており、車両アウタ側の前記第2結合部が前記結合部材の外周部に形成されていることが好ましい。
このような構成によって、外輪軸部における車両アウタ側の端部に第2結合部を形成し、貫通孔の第1結合部にスプライン結合することが可能となる。
本発明によれば、ハブ軸の軸心と等速ジョイントの外輪の軸心とを容易に合わせることができる。
本発明の一実施の形態に係る車輪支持装置を示す断面図である。 図1に示される車輪支持装置の要部を拡大して示す断面図である。
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の車両用ハブユニットの製造方法の実施の形態を詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施の形態に係る車輪支持装置を示す断面図である。
車輪支持装置は、車両用ハブユニット1と等速ジョイント30とを備えている。ハブユニット1は、自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持するものであり、円筒状のハブ軸2を有するハブホイール3と、前記ハブ軸2の車両インナ側の端部(図1における右側端部)にかしめ固定された内輪構成部材4と、前記ハブ軸2の径方向外方に配設された外輪部材5と、この外輪部材5の内周面の外輪軌道5a、5bと、前記ハブ軸2又は内輪構成部材4の外周面の内輪軌道2a、4aとの間に転動自在に配設された複数の転動体6とを備えている。
複数の転動体6は、保持器20によって周方向に所定の間隔で保持されている。外輪部材5とハブホイール3との間に形成される環状空間には、当該環状空間を軸方向両端から封止するシール部材21が設けられている。なお、本明細書においては、ハブユニット1の軸方向中央から車両アウタ側及び車両インナ側に向かう方向を「軸方向外側」といい、その反対の、ハブユニット1よりも車両アウタ側及び車両インナ側の位置からハブユニット1の軸方向中央に向かう方向を「軸方向内側」という。
前記ハブホイール3の車両アウタ側端部(図1における左側端部)にはフランジ部7が形成されており、このフランジ部7には、図示しないボルトが嵌合される孔7aが形成され、タイヤのホイールやブレーキディスクなどがボルトにより取り付けられる。また、外輪5の外周面には、ハブユニット1を、車両の懸架装置に支持された車体側部材(図示せず)に取り付けるための固定フランジ8が形成されている。
ハブ軸2は、フランジ部7側に形成された大径部9と、この大径部9よりも小径であり且つ当該大径部9と段差部を介して連続して形成された小径部11とを一体的に有している。そして、大径部9の外周面に外輪5の外輪軌道5aに対応する内輪軌道2aが形成されている。また、ハブ軸2の中心には貫通孔41が形成されている。
内輪構成部材4は、ハブ軸2の小径部11の外周面に嵌め込まれた後、後述するように、当該小径部11の端部がかしめられてかしめ部12が形成されることによって、大径部9とかしめ部12との間に固定される。
ハブユニット1には等速ジョイント30を介して駆動軸31の駆動力が伝達される。図示されている等速ジョイント30は、バーフィールド型の等速ジョイントであり、駆動軸31の一端に一体的に連結された内輪32と、この内輪32の外方に配設された外輪33と、内輪32と外輪33との間に配設された複数のボール34と、これら複数のボール34を保持する保持器35とを備えている。
等速ジョイント30の外輪33は、椀形状の外輪筒部33aと、この外輪筒部33aにおける車両アウタ側の端面の中心部から突設された外輪軸部33bとを備えており、この外輪軸部33bは、ハブ軸2の軸心に形成された貫通孔41に挿入されている。外輪軸部33bの先端部には雄ねじ37が形成され、この雄ねじ37にはナット36が螺合されている。このナット36を雄ねじ37に締め付けることによってハブ軸2と外輪33とが連結されている。
図2は、図1に示される車輪支持装置の要部を拡大して示す断面図である。
ハブ軸2における貫通孔41の軸方向両端部(車両インナ側及び車両アウタ側の端部)には、軸方向外側へ向かうに従い内径が漸増するテーパー状の第1結合部44A、44Bが形成されている。
一方、外輪33の外輪軸部33bは、軸本体33b1と結合部材33b2とからなっている。軸本体33b1は、外輪筒部33aと一体に形成され、外輪筒部33aから車両アウタ側へ延伸している。軸本体33b1の先端には前述の雄ねじ37が形成されている。そして、軸本体33b1の車両インナ側の端部(付け根部)には、車両インナ側へ向かうに従い外径が漸増する第2結合部45Aが形成されている。
結合部材33b2は、筒形状に形成されており、軸本体33b1の先端部に一体回転可能に嵌合している。具体的には、軸本体33b1の外周部と、結合部材33b2の内周部とには、互いに噛み合うスプライン歯t1,t2が形成されている。そして、結合部材33b2の外周部は、車両アウタ側へ向かうに従い外径が漸増する第2結合部45Bとされている。したがって、外輪軸部33bは、その軸方向両端部に第2結合部45A,45Bを備えている。結合部材33b2は、軸本体33b1の雄ねじ37に螺合されたナット36によって車両アウタ側への移動が規制され、軸本体33b1に嵌合された状態に保持されている。
ハブ軸2に設けられた第1結合部44A,44Bと、外輪軸部33bに設けられた第2結合部45A,45Bとは、それぞれスプライン歯t3〜t6を備えている。そして、車両インナ側においては第1結合部44Aのスプライン歯t3と第2結合部45Aのスプライン歯t4とを互いに噛み合わせ、車両アウタ側においては第1結合部44Bのスプライン歯t5と第2結合部45Bのスプライン歯t6とを互いに噛み合わせることによって、それぞれ第1結合部44A,44Bと第2結合部45A,45Bとがスプライン結合されている。そして、第1結合部44A,44B及び第2結合部45A,45Bは、軸方向外側(車両インナ側又は車両アウタ側)ほど内径又は外径が漸増しているので、第1結合部44A,44Bの径方向内側に第2結合部45A,45Bを挿入し、各スプライン歯t3〜t6を噛み合わせることによって、ハブ軸2の軸心と外輪軸部33bの軸心とが自動的かつ適切に位置合わせ(調芯)される。したがって、両軸心が位置ずれすることに起因する動力伝達系の振動の発生等を抑制することができる。
また、従来、ハブ軸の貫通孔の内周面の略全体を円筒形状に形成するとともにこの内周面にスプライン歯を形成し、外輪軸部の外周面の略全体を円筒形状に形成するとともにこの外周面にスプライン歯を形成し、貫通孔のスプライン歯と外輪軸部のスプライン歯とを噛み合わせたようにした軸スプライン型のハブユニットが知られている。本実施の形態のハブユニットは、この軸スプライン型のハブユニットに比べて、外輪軸部33bとハブ軸2との結合部(第1,第2結合部)の径を大きくすることができるため、軸強度をより高めることができる。
さらに、軸スプライン型のハブユニットの場合、スプライン結合部に高い寸法精度が要求され、寸法公差も厳しく設定されている。これは、スプライン結合部における締め代が大きくなると組み付けが困難となり、ハブ軸の車両インナ側端面と外輪の車輪アウタ側端面とを密着させることができず、軸強度が低下するという問題があり、逆に、スプライン結合部における締め代が小さくなるとガタつきが発生し、車両発進時の異音(所謂カッチン音)発生の原因となったり、軸強度の低下を招いたりするからである。
この点、本実施の形態のハブユニットは、ハブ軸2と外輪軸部33bとがテーパー状の第1結合部44A,44B及び第2結合部45A,45Bによって結合されるので、上記のような問題が生じ難く、軸スプライン型のハブユニットのように高い寸法精度が要求されることもない。
従来のサイドフェーススプライン型のハブユニット(例えば、上記特許文献1及び2に記載のハブユニット)は、ハブ軸の車両インナ側の端面と等速ジョイントの外輪筒部の車両アウタ側の端面とが突き合わされる僅かな径方向の範囲(例えば、図2におけるかしめ部12の長さL3の範囲)に形成されるため、等速ジョイントからハブ軸への動力伝達に十分に耐えうる負荷容量を確保するには、かしめ部に多数のスプライン歯を小ピッチで形成する必要がある。この従来のスプライン歯は、通常、ハブ軸の車両インナ側端面にパンチ(金型)の歯を押し付けることによって塑性加工されるが、多数のスプライン歯を小ピッチで形成するためには、パンチにも同様の多数の歯を小ピッチで形成する必要がある。パンチに多数の歯を小ピッチで形成すると、各歯の付け根部のアール半径が必然的に小さくなり、スプライン歯を加工する際にパンチの各歯の付け根部に応力集中が生じ易く、各歯の耐久性が低下し、早期にパンチが破損してしまうおそれがある。このようなパンチの破損は、当然に製造コストの増大に繋がる。また、従来のスプライン歯を、パンチを用いずに切削等の機械加工によって形成することも考えられるが、スプライン歯の数が多くピッチが小さいほど加工性が悪化する。
以上の点に関して、本実施の形態のハブユニット1及び等速ジョイント30は、第1結合部44A,44B及び第2結合部45A,45Bが、それぞれハブ軸2の貫通孔41及び外輪軸部33bに形成されているので、従来のサイドフェーススプラインに比べてスプライン歯t3〜t6の長さL1,L2を長くすることが可能となり、スプライン歯t3〜t6の歯数を少なくしたとしても、外輪33からハブ軸2への動力伝達に耐えうる負荷容量を十分に確保することができる。そのため、スプライン歯t3〜t6の周方向のピッチを大きくし、このスプライン歯t3〜t6を塑性加工するためのパンチの歯のピッチも大きくすることができ、パンチの歯に生じる応力集中を緩和してパンチの耐久性を高め、製造コストを削減することができる。また、スプライン歯t3〜t6を切削等の機械加工によって形成する場合には、歯数を少なくすることによって加工性を高めることができる。
なお、スプライン歯t3〜t6の長さL1,L2は、従来、かしめ部12に形成されていたスプライン歯の長さ(図2にL3で示す)よりも十分に長くすることができ、例えば、長さL3の2〜4倍の長さに形成することが好ましい。このような構成を採用することによって、従来のスプライン歯に比べて、歯数を50〜75%減少させることが可能となる。
また、従来のサイドスプラインフェース型のハブユニットの場合、外輪に螺合されるボルトによって外輪とハブ軸とが連結されるのに対し、一般的な軸スプライン型のハブユニットは、外輪に形成された外輪軸部とハブ軸とがナットによって連結される。そのため、軸スプライン型のハブユニットからサイドフェーススプライン型のハブユニットへの移行に伴い、構造の変更が大きくなる。この点に関して、本実施の形態のハブユニット1は、軸スプライン型のハブユニットと同様に、外輪軸部33bとハブ軸2とがナット36により連結されるため、軸スプライン型のハブユニットからの構造の変更を少なくすることができる。
また、第1結合部44A,44B及び第2結合部45A,45Bは、それぞれハブ軸2の貫通孔41及び外輪軸部33bにおける軸方向両端部に設けられているので、外輪軸部33bからハブ軸2への動力伝達が円滑になされ、特に、タイヤホイールが結合されるフランジ部7に近い位置において外輪軸部33bからハブ軸2へ動力が伝達されるので、外輪軸部33bやハブ軸2のねじり応力が過大になるのを防止することができる。外輪軸部33bは、先端部に結合部材33b2を備えることによって、車両アウタ側の端部においても第1,第2結合部44B,45Bを介してハブ軸2にスプライン結合することが可能となっている。
本発明は前述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において種々の変形及び変更が可能である。
例えば、外輪軸部33bにおける車両インナ側端部にも、車両アウタ側と同様に結合部材を設け、この結合部材に対して第2結合部45Aを形成することができる。また、第1結合部44A,44B及び第2結合部45A,45Bは、凹状又は凸状に湾曲した円弧状の面に設けられていてもよい。また、第1結合部及び第2結合部は、貫通孔41及び外輪軸部33bの車両インナ側端部のみに形成されていてもよい。ただし、第1結合部及び第2結合部を貫通孔41及び外輪軸部33bの車両インナ側端部及び車両アウタ側端部の両方に形成することで、より高い伝達トルクにも対応することができる。
また、本発明は、ハブ軸2と外輪33との連結にかかる構成以外の車輪支持装置の詳細な構成については、上記実施の形態に限定されるものではなく、公知の他の構成を採用することができる。
1:ハブユニット、2:ハブ軸、3:ハブホイール、30:等速ジョイント、33:外輪、33b:外輪軸部、33b1:軸本体、33b2:結合部材、41:貫通孔、44A:第1結合部、44B:第1結合部、45A:第2結合部、45B:第2結合部、t3〜t6:スプライン歯

Claims (2)

  1. 車輪が装着されるハブホイールのハブ軸と、等速ジョイントの外輪とが動力伝達可能に連結された車輪支持装置であって、
    前記ハブ軸に軸方向に貫通する貫通孔が形成され、
    前記外輪に前記貫通孔に挿通される外輪軸部が形成され、
    前記貫通孔には、軸方向外側へ向かうに従い内径が漸増する第1結合部が設けられ、
    前記外輪軸部には、前記第1結合部の径方向内側に挿入されるとともに、当該第1結合部に対応して軸方向外側へ向かうに従い外径が漸増する第2結合部が設けられ、
    前記第1結合部と前記第2結合部とには、互いに噛み合うスプライン歯が形成され
    前記第1結合部と第2結合部とが、それぞれ前記貫通孔と前記外輪軸部とにおける車両インナ側の端部と、車両アウタ側の端部との双方に形成されていることを特徴とする車輪支持装置。
  2. 前記外輪軸部が、前記外輪に一体形成された軸本体と、この軸本体とは別体として形成され、当該軸本体の車両アウタ側の端部に一体回転可能に連結される結合部材とを備えており、
    車両アウタ側の前記第2結合部が前記結合部材の外周部に形成されている、請求項1に記載の車輪支持装置。
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