JPH1191307A - ハブユニット - Google Patents

ハブユニット

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JPH1191307A
JPH1191307A JP9262155A JP26215597A JPH1191307A JP H1191307 A JPH1191307 A JP H1191307A JP 9262155 A JP9262155 A JP 9262155A JP 26215597 A JP26215597 A JP 26215597A JP H1191307 A JPH1191307 A JP H1191307A
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JP
Japan
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joint member
guide grooves
axle hub
constant velocity
velocity universal
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JP9262155A
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English (en)
Inventor
Keisuke Sone
啓助 曽根
Akira Wakita
明 脇田
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NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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Publication date
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    • Y10S464/904Homokinetic coupling
    • Y10S464/906Torque transmitted via radially spaced balls

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンパクト化、発熱低減 【解決手段】 アクスルハブ1、車軸軸受2、及び等速
自在継手3がコンパクトに集積され一体化されている。
等速自在継手3は、他端部の球面状内径面1dに8本の
曲線状の外側案内溝1cを軸方向に形成した外側継手部
材としてのアクスルハブ1と、球面状外径面32aに8
本の曲線状の内側案内溝32bを軸方向に形成し、内径
面に歯型(セレーション又はスプライン)を有する嵌合
部32cを形成した内側継手部材32と、外側案内溝1
cとこれに対応する内側案内溝32bとが協働して形成
される8本のボールトラックにそれぞれ配された8個の
トルク伝達ボール33と、トルク伝達ボール33を保持
する保持器34とで構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等の駆動輪
側に組み込まれるハブユニットに関する。
【0002】
【従来の技術】自動車等のエンジンの動力を車輪に伝達
する動力伝達装置は、エンジンと車輪との相対的位置関
係の変化による角度変位と軸方向変位に対応する必要が
あるため、例えばエンジン側と駆動輪側との間に介装さ
れるドライブシャフトの一端を摺動型等速自在継手を介
してディファレンシャルに連結し、他端を固定型等速自
在継手を含むハブユニットを介して駆動輪に連結してい
る。ハブユニットは、ブレーキロータと伴に駆動輪ホイ
ールに連結されるアクスルハブ、アクスルハブを車体側
支持部材(ナックル部等)に対して回転自在に支持する
車軸軸受、及びドライブシャフトの動力をアクスルハブ
に伝達する等速自在継手を主体として構成される。ハブ
ユニットの等速自在継手としては、軸方向の一方に楔状
に開いた6本のボールトラックにそれぞれトルク伝達ボ
ールを配した構成(ボールフィックスドジョイント)が
一般的である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ハブユニットに関して
は、コストダウン、車載時工数の削減、軽量化、継手中
心の移動に伴う広角化、操舵性の向上といった利点か
ら、アクスルハブ、車軸軸受、及び等速自在継手を一体
化した構造のもの(以下「一体型ハブユニット」とい
う。)が開発され、従来より種々の提案がなされてきて
いる。しかしながら、従来の一体型ハブユニットには以
下のような問題点があり、実用上の大きな妨げになって
いる。
【0004】エンジン出力により、タイヤサイズ→ホ
イールリム→ブレーキロータの設計が決まり、また、エ
ンジン出力から等速自在継手の軸部の軸径が決められ
る。一体型ハブユニットは、ブレーキロータと等速自在
継手の外側継手部材(アクスルハブを兼ねる)との間に
車軸軸受を介装する構造であるが、実際には、車軸軸受
の外径寸法が大きくなりすぎて、ブレーキロータの内径
側に収容するのが困難である。
【0005】車軸軸受と等速自在継手とが近接してい
るため、等速自在継手の内部発熱が車軸軸受に伝わり、
軸受寿命が低下する可能性が有る。
【0006】ブレーキロータの内径側の空きスペース
が小さく、熱がこもりやすい環境になっているため、車
軸軸受の温度上昇、ブレーキの発熱への影響も大きくな
る。
【0007】各部材を単体で配置する場合に比べる
と、全体としては軽量になるが、ハブユニット自体は重
く、大きくなるため、取扱いが容易ではない。
【0008】本発明は、従来の一体型ハブユニットにお
ける上記のような問題点を解決することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、駆動輪ホイールに連結されるアクスルハ
ブと、アクスルハブの外径面に配設され、アクスルハブ
を車体側支持部材に対して回転自在に支持する車軸軸受
と、ドライブシャフトの動力をアクスルハブに伝達する
等速自在継手とを主体とするハブユニットにおいて、等
速自在継手が、球面状内径面に8本の曲線状の外側案内
溝を軸方向に形成した外側継手部材としてのアクスルハ
ブと、球面状外径面に8本の曲線状の内側案内溝を軸方
向に形成し、内径面にドライブシャフトを連結するため
の歯型を有する嵌合部を形成した内側継手部材と、アク
スルハブの外側案内溝とこれに対応する内側継手部材の
内側案内溝とが協働して形成される、軸方向の一方に向
かって楔状に開いた8本のボールトラックにそれぞれ配
された8個のトルク伝達ボールと、トルク伝達ボールを
保持する保持器とで構成され、かつ、アクスルハブの外
径(DOUTER )と内側継手部材の嵌合部の歯型のピッチ
円径(PCDSERR)との比r2(=DOUTER /PCD
SERR)が2.5≦r2<3.2である構成を提供する。
【0010】2.5≦r2<3.2とした理由は次にあ
る。すなわち、内側継手部材の嵌合部の歯型のピッチ円
径(PCDSERR)は、ドライブシャフトの強度等との関
係で大幅に変更することはできない。そのため、r2の
値は、主にアクスルハブ(外側継手部材)の外径(D
OUTER )に依存することになる。r2〈2.5であると
(主に外径DOUTER が小さい場合)、各部品(外側継手
部材、内側継手部材等)の肉厚が薄くなりすぎて、強度
の点で懸念が生じる。一方、r2≧3.2であると(主
に外径DOUTER が大きい場合)、寸法的な面等から実用
上の問題が生じる場合があり、また、コンパクト化とい
う目的も達成できない(6個ボールの等速自在継手にお
けるr2の一般的な値はr2≧3.2である)。
【0011】2.5≦r2<3.2とすることにより、
アクスルハブ(外側継手部材)等の強度および継手の耐
久性を比較品(6個ボールの等速自在継手)と同等以上
に確保することができ、かつ、アクスルハブの外径寸法
(DOUTER )のコンパクト化を図ることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
従って説明する。
【0013】図1及び図2に示すハブユニットは、アク
スルハブ1、車軸軸受2、及び等速自在継手3を主体と
し、自動車のエンジンの動力をドライブシャフトを介し
て駆動輪に伝達するものである。アクスルハブ1は車軸
軸受2の軸受内輪と等速自在継手3の外側継手部材とを
兼ねており、アクスルハブ1、車軸軸受2、及び等速自
在継手3がコンパクトに集積され一体化されている。
尚、同図に示す寸法A、B、C、D、Eは下記のような
関係に設定される。
【0014】D≦(φA/2)+ε(ε:隙間) φB≒φDOUTER φBは、φEにあるハブボルト4が挿入できる寸法であ
る。
【0015】アクスルハブ1は、ハブボルト4を装着す
るためのフランジ部1aを一端部外径面に備え、車軸軸
受2の複列の内側軌道面1bを中央部外径面に備え、さ
らに、等速自在継手3の外側案内溝1cを他端部内径面
1dに備えている。アクスルハブ1は、ブレーキロータ
5の内径面に挿通され、そのフランジ部1aに装着され
たハブボルト4によって、ブレーキロータ5と伴に駆動
輪ホイールに連結される。
【0016】車軸軸受2は、複列の外側軌道面21aを
有する外輪21と、外輪21の外側軌道面21aとアク
スルハブ1の内側軌道面1bとの間に介在する複列のボ
ール22と、ボール22を円周所定間隔に保持する保持
器23と、両端部のシール24、25とを備えている。
外輪21の外径面にはフランジ部21bが形成され、外
輪21はそのフランジ部21bに装着されるボルトによ
って車体側支持部材としてのナックル部6に連結され
る。
【0017】等速自在継手3は、他端部の球面状内径面
1dに8本の曲線状の外側案内溝1cを軸方向に形成し
た外側継手部材としてのアクスルハブ1と、球面状外径
面32aに8本の曲線状の内側案内溝32bを軸方向に
形成し、内径面に歯型(セレーション又はスプライン)
を有する嵌合部32cを形成した内側継手部材32と、
外側案内溝1cとこれに対応する内側案内溝32bとが
協働して形成される8本のボールトラックにそれぞれ配
された8個のトルク伝達ボール33と、トルク伝達ボー
ル33を保持する保持器34とで構成される。内側継手
部材32の嵌合部32cにはドライブシャフトが歯型嵌
合(セレーション嵌合又はスプライン嵌合)される。
【0018】この実施形態において、アクスルハブ1の
外側案内溝1cの中心O1は球面状内径面1dの球面中
心に対して、内側継手部材32の内側案内溝32bの中
心O2は球面外径面32aの球面中心に対して、それぞ
れ、軸方向に等距離(F)だけ反対側に(中心O1は継
手の開口側、中心O2は継手の奥部側に)オフセットさ
れている。そのため、外側案内溝1cとこれに対応する
内側案内溝32bとが協働して形成されるボールトラッ
クは、継手の開口側に向かって楔状に開いた形状にな
る。
【0019】保持器34の球面状外径面34aの球面中
心、および、保持器34の球面状外径面34aの案内面
となるアクスルハブ1の球面状内径面1dの球面中心
は、いずれも、トルク伝達ボール3の中心を含む継手中
心面O内にある。また、保持器34の球面状内径面34
bの球面中心、および、保持器34の球面状内径面34
bの案内面となる内側継手部材32の球面状外径面32
aの球面中心は、いずれも、継手中心面O内にある。そ
れ故、外側案内溝1cの上記オフセット量(F)は、中
心O1と継手中心面Oとの間の軸方向距離、内側案内溝
32bの上記オフセット量(F)は、中心O2と継手中
心面Oとの間の軸方向距離になり、両者は等しい。外側
案内溝1cの中心O1と内側案内溝32bの中心O2と
は、継手中心面Oに対して軸方向に等距離(F)だけ反
対側(中心O1は継手の開口側、中心O2は継手の奥部
側)にずれた位置にある。
【0020】アクスルハブ(外側継手部材)1と内側継
手部材32とが角度θだけ角度変位すると、保持器34
に案内されたトルク伝達ボール33は常にどの作動角θ
においても、角度θの2等分面(θ/2)内に維持さ
れ、継手の等速性が確保される。
【0021】トルク伝達ボール33のピッチ円径(PC
BALL)と直径(DBALL)との比r1(=PCDBALL
BALL)は3.3≦r1≦5.0の範囲内の値とするこ
とができる。ここで、トルク伝達ボールのピッチ円径
(PCDBALL)は、PCRの2倍の寸法である(PCD
BALL=2×PCR)。外側案内溝1cの中心O1とトル
ク伝達ボール33の中心を結ぶ線分の長さ、内側案内溝
32bの中心O2とトルク伝達ボール33の中心を結ぶ
線分の長さが、それぞれPCRであり、両者は等しい。
【0022】3.3≦r1≦5.0とした理由は、アク
スルハブ(外側継手部材)1等の強度、継手の負荷容量
および耐久性を比較品(6個ボールの等速自在継手)と
同等以上に確保するためである。すなわち、等速自在継
手においては、限られたスペースの範囲で、トルク伝達
ボールのピッチ円径(PCDBALL)を大幅に変更するこ
とは困難である。そのため、r1の値は主にトルク伝達
ボールの直径(DBALL)に依存することになる。r1
〈3.3であると(主に直径DBALLが大きい場合)、他
の部品(外側継手部材、内側継手部材等)の肉厚が薄く
なりすぎて、強度の点で懸念が生じる。逆にr1〉5.
0であると(主に直径DBALLが小さい場合)、負荷容量
が小さくなり、耐久性の点で懸念が生じる。また、トル
ク伝達ボールと案内溝との接触部分の面圧が上昇し(直
径DBALLが小さくなると、接触部分の接触楕円が小さく
なるため)、案内溝の溝肩エッジ部分の欠け等の要因に
なることが懸念される。
【0023】3.3≦r1≦5.0とすることにより、
アクスルハブ(外側継手部材)等の強度、継手の負荷容
量および耐久性を比較品(6個ボールの等速自在継手)
と同等以上に確保することができる。より好ましくは、
3.5≦r1≦5.0の範囲、例えば、r1=3.8
3、又はその近傍の値に設定するのが良い。
【0024】アクスルハブ(外側継手部材)1の外径
(DOUTER )と内側継手部材32の嵌合部32cの歯型
(セレーション又はスプライン)のピッチ円径(PCD
SERR)との比r2(=DOUTER /PCDSERR)は前述し
た理由から2.5≦r2〈3.2の範囲内の値に設定す
る。
【0025】この実施形態の等速自在継手3は、トルク
伝達ボール33の個数が8個であり、比較品(6個ボー
ルの等速自在継手)に比べ、継手の全負荷容量に占める
トルク伝達ボール1個当りの負荷割合が少ないので、同
じ呼び形式の比較品(6個ボールの等速自在継手)に対
して、トルク伝達ボール33の直径(DBALL)を小さく
し、アクスルハブ(外側継手部材)1の肉厚および内側
継手部材32の肉厚を比較品(6個ボールの等速自在継
手)と同程度に確保することが可能である。また、同じ
呼び形式の比較品(6個ボールの等速自在継手)に対し
て、比r2(=DOUTER /PCDSERR)を小さくして
(6個ボールの等速自在継手におけるr2の一般的な値
はr2≧3.2である。)、比較品と同等以上の強度、
負荷容量および耐久性を確保しつつ、外径寸法(D
OUTER )のより一層のコンパクト化を図ることができ
る。例えば、嵌合部2cのピッチ円径(PCDSERR)を
比較品と等しくした場合、外径(DOUTER )を呼び番号
で2サイズダウン(約8%程度)することが可能であ
る。また、比較品(6個ボールの等速自在継手)に比べ
て低発熱であることが実験の結果確認されている。
【0026】以上のように、等速自在継手3はアクスル
ハブ(外側継手部材)1の外径(DOUTER )を比較品
(6個ボールの等速自在継手)に比べて小さくすること
ができる。そのため、車軸軸受2をブレーキロータ5の
内径側に収容する設計が容易になる。また、等速自在継
手3は比較品(6個ボールの等速自在継手)に比べて低
発熱であるので、車軸軸受2の温度上昇やブレーキへの
発熱への影響が低減し、軸受寿命、ブレーキ寿命の向上
になる。さらに、アクスルハブ(外側継手部材)1の外
径(DOUTER )が小さくなるため、ユニット全体が軽
量、コンパクトになり、取扱いが容易になる。
【0027】図3に示すハブユニットでは、車軸軸受2
が内側軌道面26aを有する一対の内輪26を備え、そ
の一対の内輪26がアクスルハブ1の中央部外径面に嵌
合固定されている。図1に示す構成に比べ、車軸軸受2
の設計(予圧付与、組立等)を容易にすることができ
る。
【0028】図4に示すハブユニットでは、保持器34
の球面状外径面34aの球面中心O3(アクスルハブ1
の球面状内径面1dの球面中心)と保持器34の球面状
内径面34bの球面中心O4(内側継手部材32の球面
状外径面32aの球面中心)とが、トルク伝達ボール3
の中心を含む継手中心面Oに対して軸方向に等距離
(f)だけ反対側にオフセットされている(f<F)。
オフセット(f)を設けることにより、車輌適用時の常
用角度である5度付近での球面力(球面状外径面34a
と球面状内径面1dとの間、及び、球面状内径面34b
と球面状外径面32aとの間に生じる力)が低下するの
で、継手の発熱をより低減することができ、また、内側
継手部材32を組み入れる保持器34の入り口部の肉厚
を増大させて、強度向上を図ることができる。また、保
持器34のポケットとトルク伝達ボール33との間に軸
方向のポケット隙間を設けることができる。軸方向のポ
ケット隙間を設けることにより、トルク伝達ボール33
と保持器34との間の接触力が減少し、また、保持器3
4によるトルク伝達ボール33の拘束力が低下すること
に伴い、トルク伝達ボール33とボールトラックとの間
の摩擦力が軽減するので、継手の発熱をより低減するこ
とができる。
【0029】
【発明の効果】本発明は以下に示す効果を有する。
【0030】(1)アクスルハブ(等速自在継手の外側
継手部材を兼ねる)の外径寸法(DOUTER )を従来より
小さくすることができるので、車軸軸受をブレーキロー
タの内径側に収容する設計が容易になる。
【0031】(2)等速自在継手は比較品(6個ボール
の等速自在継手)に比べて低発熱であるので、車軸軸受
の温度上昇やブレーキへの発熱への影響が低減し、軸受
寿命、ブレーキ寿命の向上になる。
【0032】(3)アクスルハブの外径(DOUTER )が
小さくなるため、ユニット全体が軽量、コンパクトにな
り、取扱いが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態を示す縦断面図であ
る。
【図2】図1における等速自在継手のO−O横断面図で
ある。
【図3】本発明の第2の実施形態を示す縦断面図であ
る。
【図4】本発明の第3の実施形態を示す縦断面図であ
る。
【符号の説明】
1 アクスルハブ 1c 外側案内溝 1d 球面状内径面 2 車軸軸受 3 等速自在継手 32 内側継手部材 32a 球面状外径面 32b 内側案内溝 33 トルク伝達ボール 34 保持器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 駆動輪ホイールに連結されるアクスルハ
    ブと、アクスルハブの外径面に配設され、アクスルハブ
    を車体側支持部材に対して回転自在に支持する車軸軸受
    と、ドライブシャフトの動力をアクスルハブに伝達する
    等速自在継手とを主体とするハブユニットにおいて、 前記等速自在継手が、球面状内径面に8本の曲線状の外
    側案内溝を軸方向に形成した外側継手部材としてのアク
    スルハブと、球面状外径面に8本の曲線状の内側案内溝
    を軸方向に形成し、内径面にドライブシャフトを連結す
    るための歯型を有する嵌合部を形成した内側継手部材
    と、アクスルハブの外側案内溝とこれに対応する内側継
    手部材の内側案内溝とが協働して形成される、軸方向の
    一方に向かって楔状に開いた8本のボールトラックにそ
    れぞれ配された8個のトルク伝達ボールと、トルク伝達
    ボールを保持する保持器とで構成され、 前記アクスルハブの外径(DOUTER )と前記内側継手部
    材の嵌合部の歯型のピッチ円径(PCDSERR)との比r
    2(=DOUTER /PCDSERR)が2.5≦r2<3.2
    であることを特徴とするハブユニット。
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