WO2017126473A1 - 車輪軸受装置 - Google Patents

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WO2017126473A1
WO2017126473A1 PCT/JP2017/001247 JP2017001247W WO2017126473A1 WO 2017126473 A1 WO2017126473 A1 WO 2017126473A1 JP 2017001247 W JP2017001247 W JP 2017001247W WO 2017126473 A1 WO2017126473 A1 WO 2017126473A1
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wheel
ring
constant velocity
velocity joint
hub
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PCT/JP2017/001247
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Inventor
雅生 栗田
大場　浩量
Original Assignee
Ntn株式会社
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    • F16D3/223—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts the rolling members being guided in grooves in both coupling parts
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    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H2025/2062—Arrangements for driving the actuator
    • F16H2025/2081—Parallel arrangement of drive motor to screw axis

Definitions

  • This invention relates to a wheel bearing device for supporting a front wheel as a drive wheel.
  • automobiles equipped with a mechanism for adjusting the toe angle of the rear wheel have been put into practical use.
  • Patent Document 1 discloses a rear wheel steering device that steers a rear wheel in accordance with a steering angle (front wheel steering angle) of a steering wheel.
  • This rear wheel steering device connects a toe control actuator to each knuckle that supports the left and right rear wheels, and independently controls each knuckle that supports the left and right rear wheels by the toe control actuator.
  • To improve the straight running stability and turning performance of the vehicle by turning the rear wheels to the same or opposite phase with respect to the turning angle, or by controlling the toe angle by shifting the turning angle of the rear wheels I have to.
  • Patent Document 2 discloses a rear wheel steering device that integrally steers left and right rear wheels.
  • the steering device includes a steered housing fixed to a vehicle body, a rear wheel steered shaft supported by the steered housing so as to be movable in an axial direction, and a pair of tie rods coupled to both ends of the rear steered shaft.
  • a knuckle arm corresponding to each tie rod is provided, and the turning angle of the left and right rear wheels is changed by moving the rear wheel turning shaft in the axial direction.
  • the steering devices described in Patent Documents 1 and 2 control the toe angle of the rear wheel as a driven wheel by controlling the knuckle, and nothing is described about the adjustment of the camber angle. . Only the adjustment of the toe angle as described above affects the straight running stability due to the force that the wheel tries to move inward or outward, and there are still points to be improved in order to improve the straight running stability. Has been.
  • the toe angle adjustment mechanism that adjusts the wheel toe angle is configured to steer the wheel bearing device and knuckle via a tie rod by means of an electric actuator or hydraulic pressure, and to control the wheel toe angle by changing the snake angle.
  • the wheel bearing device changes the snake angle together with the wheel, the structure is complicated and it takes time to assemble, and there is still a point to be improved in order to facilitate the assembly. .
  • An object of the present invention is to provide a wheel bearing device that can be easily assembled so that a toe angle and a camber angle can be adjusted.
  • the disc portion of the hub wheel is connected to the wheel of the wheel, and the second portion is disposed between the boss portion provided on the axis of the disc portion and the opposite portion of the drive shaft.
  • 1 and 2 constant velocity joints are incorporated, and each of the first and second constant velocity joints has a cage incorporated between the spherical inner surface of the outer ring and the spherical outer surface of the inner ring, and the ball held in the cage is And a fixed constant velocity joint that can roll along the track groove formed on the spherical outer surface of the inner ring, and the first constant velocity joint includes an inner ring connected to the drive shaft.
  • the outer ring is connected to the outer ring of the second constant velocity joint, and the second constant velocity joint is rotatably supported by a wheel bearing in which the outer ring is supported by a knuckle.
  • a pair of camber angles that adjusts the camber angle of the wheel by pressing the upper and lower portions of the side surface on the inboard side of the disc portion of the hub wheel with the knuckle. Since the linear actuator and the pair of toe angle adjusting linear actuators that adjust the toe angle of the wheels by pressing the front and rear parts of the side of the disc part on the inboard side in the vehicle traveling direction are adopted. is there.
  • one of the pair of camber angle adjusting linear actuators is operated to press the upper or lower portion of the disk portion of the hub wheel.
  • the camber angle adjustment of the negative camber where the tire installation surface of the wheel is located outside the tire axis or the positive camber where the tire installation surface is located inside the tire axis can be performed.
  • the outer ring and the inner ring of the second constant velocity joint relatively rotate and rotate at a constant speed with the inclination, and from the inner ring to the wheel via the hub ring. Rotation is transmitted.
  • the bearing ring on which the axial force of the camber angle adjusting linear actuator and the toe angle adjusting linear actuator is loaded is opposed to the inboard side surface of the disc portion of the hub wheel. It is preferable that a raceway groove centering on the axis of the hub ring is provided on each of the opposed surfaces of the raceway and the disc portion, and a ball is incorporated between the raceway grooves so as to rotatably support the raceway ring.
  • the bearing ring is provided so as to be rotatable relative to the disc portion of the hub ring via the ball, and the axial force of the camber angle adjusting linear actuator and the toe angle adjusting linear actuator is applied to the bearing ring.
  • the rotational resistance applied to the hub wheel can be greatly reduced as compared with the case where the hub wheel is directly pressed by the actuator, and the wheel can be rotated smoothly.
  • a spherical seat plate whose outer periphery is a convex spherical surface is connected to the opening end surface of the outer ring in the second constant velocity joint, and a concave shape that contacts and guides the convex spherical surface of the spherical seat plate to the disc portion of the hub wheel. It is preferable to provide a spherical surface.
  • a spherical seat plate is connected to the opening end face of the outer ring, and the spherical seat plate is brought into spherical contact with the disc portion of the hub wheel, thereby removing the eccentric load from the hub wheel tilted together with the wheel. Therefore, the load acting on each of the balls of the second constant velocity joint can be equalized, and the second constant velocity joint can be operated smoothly.
  • each of the linear actuator for camber angle adjustment and the linear actuator for toe angle adjustment comprises an electric motor and a ball screw that operates using the electric motor as a drive source, and the nut of the ball screw is driven by the electric motor. It is preferable to use an electric ball screw in which a screw shaft engaged with the nut via a ball is moved in the axial direction to apply an axial force to the disc portion of the hub wheel.
  • the fixed first constant velocity joint and the second constant velocity joint are provided between the drive shaft and the hub wheel connected to the wheel of the wheel, and the inner ring of the first constant velocity joint is provided.
  • the outer ring is connected to the outer ring of the second constant velocity joint, and the outer ring of the second constant velocity joint is rotatably supported by the wheel bearing supported by the knuckle.
  • a pair of camber angle adjusting linear motion actuators that connect the inner ring to the hub wheel boss and press the upper and lower sides of the side surface on the inboard side of the disk portion of the hub wheel with the knuckle, and the vehicle traveling direction of the disk portion
  • the toe angle adjustment is toe out when adjusting the camber angle of the negative camber where the wheel tire installation surface is located outside the tire axis, or the wheel tire installation surface is located inside the tire axis.
  • the wheel bearing supported by the knuckle, the second constant velocity joint and the hub wheel supported by the wheel bearing form one unit, and the outer ring of the second constant velocity joint is connected to the outer ring of the first constant velocity joint. Therefore, the assembly in the assembled state forming the unit is possible, and the wheel bearing device can be easily assembled. In addition, when replacing parts due to breakage, they can be replaced as a single unit, so the replacement work is easy.
  • Front view of the wheel bearing device according to the present invention Longitudinal sectional view of the wheel bearing device shown in FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the linear actuator shown in FIG. Cross sectional view showing various parts of wheel bearing device Schematic front view showing the negative camber state of the wheel Schematic front view showing the positive camber state of the wheel Schematic front view showing the toe-out state of the wheels Schematic front view showing the toe-in state of the wheel
  • an upper arm 3 and a lower arm 4 for connecting to a vehicle body are connected to a knuckle 2 that supports a front wheel 1 as a drive wheel.
  • a hub wheel 6 is attached to the wheel 5 of the front wheel 1. As shown in FIG. 2, the hub wheel 6 is provided with a cylindrical boss portion 8 at the center of the side surface on the inboard side of the disc portion 7, and a center hole 9 provided in the wheel 5 on the side surface on the outboard side. It is set as the structure which provided the pilot part 10 press-fitted by.
  • the inboard side refers to the side closer to the center of the vehicle when attached to the wheel 5
  • the outboard side refers to the side closer to the outside of the vehicle.
  • a first constant velocity joint 12 and a second constant velocity joint 22 are incorporated between the hub wheel 6 and the drive shaft 11 that drives the front wheel 1.
  • the first constant velocity joint 12 has a cage 17 built in between the spherical inner surface 14 of the outer ring 13 and the spherical outer surface 16 of the inner ring 15 incorporated inside thereof, and is equidistant in the circumferential direction of the cage 17.
  • Balls 19 are incorporated in each of the plurality of pockets 18 formed on the inner ring 15, and each ball 19 is moved along a track groove 20 formed on the spherical inner surface 14 of the outer ring 13 and a track groove 21 formed on the spherical outer surface 16 of the inner ring 15. It consists of a fixed ball constant velocity joint that can be rolled.
  • the center of curvature of the outer ring track groove 13 and the center of curvature of the inner ring track groove 20 are offset equidistantly to the left and right with respect to the joint center, and the outer ring 13 and the inner ring 15 are in an angled state.
  • the rotation transmission at a constant speed is possible.
  • the second constant velocity joint 22 incorporates a cage 27 between the spherical inner surface 24 of the outer ring 23 and the spherical outer surface 26 of the inner ring 25 incorporated therein.
  • a ball 29 is incorporated in each of a plurality of pockets 28 formed at equal intervals in the circumferential direction, and each ball 29 is formed on a track groove 30 formed on the spherical inner surface 24 of the outer ring 23 and a spherical outer surface 26 of the inner ring 25. It consists of a fixed ball constant velocity joint that can roll along the track groove 31.
  • the inner ring 15 of the first constant velocity joint 12 is fitted to the end of the drive shaft 11 and is prevented from rotating.
  • the fitting between the inner ring 15 and the drive shaft 11 is the fitting by serration.
  • the outer ring 13 of the first constant velocity joint 12 is arranged coaxially so that the closed end faces the closed end of the outer ring 23 of the second constant velocity joint 22.
  • the outer ring 23 of the joint 22 is connected.
  • a stem 32 is provided at the closed end of the outer ring 13 in the first constant velocity joint 12, and the stem 32 is formed in a closed end portion of the outer ring 23 of the second constant velocity joint 22. And the rotation is prevented by the engagement of the serration teeth 34.
  • a seated bolt 35 inserted into the inside from the open end of the outer ring 23 of the second constant velocity joint 22 is screwed into a screw hole 36 formed on the axial center of the stem 32, and the outer rings 13, 23 are tightened by tightening the bolt 35. They are connected to each other.
  • the end opening of the outer ring 13 of the first constant velocity joint 12 is blocked by a boot 37 attached between the first constant velocity joint 12 and the grease sealed inside to prevent leakage of the grease to the outside. 13 to prevent foreign matter from entering the inside.
  • the outer ring 23 in the second constant velocity joint 22 is rotatably supported by a wheel bearing 38 supported by the knuckle 2.
  • the wheel bearing 38 has a flange 39 a on the outer periphery, and the roller bearing 38 is rolled along a bearing outer ring 39 screwed to the knuckle 2 and a double row raceway groove 40 formed on the inner periphery of the bearing outer ring 39.
  • the ball 41 is movable.
  • Both ends of the opening of the bearing outer ring 39 are sealed by a seal member 45 incorporated between the outer ring 23 of the second constant velocity joint 22 and the bearing inner ring 43 to prevent leakage of grease sealed inside. In addition, foreign matter can be prevented from entering the bearing outer ring 39 from the outside.
  • the inner ring 25 of the second constant velocity joint 22 is in contact with the end face of the boss portion 8 of the hub wheel 6 and connected to the boss portion 8.
  • a screw hole 46 is formed on the axial center of the inner ring 25, and a bolt 47 inserted into the boss portion 8 from the outboard side of the hub ring 6 is screw-engaged with the screw hole 46.
  • the inner ring 25 is fixed by tightening.
  • an offset load is applied from the hub wheel 6 to the plurality of balls 29 of the second constant velocity joint 22 between the outer ring 23 of the second constant velocity joint 22 and the opposed portion of the hub wheel 6.
  • An alignment mechanism 48 is provided to prevent this.
  • the aligning mechanism 48 screws the spherical seat plate 49 to the opening end surface of the outer ring 23, and the convex spherical surface 50 formed on the outer periphery of the spherical seat plate 49 is formed in the concave portion formed in the disc portion 7 of the hub ring 6.
  • the hub ring 6 and the inner ring 25 are rotated relative to each other while being brought into spherical contact with the spherical surface 51, the concave spherical surface 51 of the hub ring 6 is contacted and guided by the convex spherical surface 50.
  • the uneven load is received by the convex spherical surface 50 of the spherical seat plate 49 to prevent the load from being applied to the plurality of balls 29.
  • a race ring 52 is disposed opposite to each other, and the opposed surfaces of the race ring 52 and the disc portion 7 are respectively centered on the axis of the hub ring 6.
  • Circular raceway grooves 53 and 54 are provided, and a ball 55 is incorporated between the raceway grooves 53 and 54 so that the raceway ring 52 and the hub ring 6 are relatively rotatable.
  • the knuckle 2 has a pair of upper and lower camber angle adjusting linear actuators that adjust the camber angle of the front wheel 1 by pressing the upper and lower parts of the side surface of the raceway ring 52 on the inboard side. 56 is provided. Further, as shown in FIGS. 7 and 8, the knuckle 2 has a pair of toes that adjust the toe angle of the front wheels 1 by pressing the front and rear portions in the vehicle traveling direction on the side surface of the track ring 52 on the inboard side. A linear adjustment actuator 57 for angle adjustment is supported.
  • the electric ball screw 60 includes an electric motor 61 and a ball screw 62 that operates using the electric motor 61 as a drive source.
  • the electric motor 61 has a configuration in which a stator 64 is supported by an inner diameter surface of a motor case 63 screwed to the knuckle 2 and a rotor 65 is incorporated in the stator 64.
  • the ball screw 62 includes a nut 66 incorporated in the rotor 65 of the electric motor 61 and a screw shaft 68 that is screw-engaged with the nut 66 via a ball 67.
  • the screw shaft 68 is rotated to move in the axial direction, and the raceway ring 52 is pressed by a spherical pressing member 69 formed at the tip of the screw shaft 68.
  • the screw shaft 68 is urged toward the track ring 52 by the elastic member 70 in order to smoothly move the screw shaft 68 toward the track ring 52.
  • a seal member 58 is incorporated in the outer peripheral portion between the disc portion 7 of the hub ring 6 and the facing surface of the race ring 52 to prevent leakage of grease to the outside. Further, the space between the bearing ring 52 and the bearing outer ring 39 of the wheel bearing 38 is closed by attaching a boot 59 to prevent leakage of grease to the outside and to prevent foreign matter from entering from the outside to the inside.
  • the wheel bearing device shown in the embodiment has the above-described structure, and when adjusting the camber angle of the front wheel 1, one of the pair of camber angle adjusting linear motion actuators 56 shown in FIG. Now, when the screw shaft 68 is moved toward the track ring 52 by the operation of the lower camber angle adjusting linear actuator 56, the screw shaft 68 presses the lower portion of the track ring 52, and tilts to the front wheel 1 by the press. As shown in FIG. 5, the front wheel 1 is adjusted to adjust the camber angle of the negative camber where the tire installation surface P is located outside the front wheel axis L.
  • the screw shaft 68 is The front part of the track wheel 52 in the vehicle traveling direction is pressed, and the front wheel 1 is tilted by the pressing, and as shown in FIG. 7, the front wheel 1 is tilted outward in the vehicle traveling direction. It is said.
  • the screw shaft 68 presses the rear portion of the track ring 52 in the vehicle traveling direction, and the front wheel 1 is inclined by the pressing. As shown in FIG. 8, the front wheel 1 is adjusted to the toe angle of the toe in which the front part in the vehicle traveling direction is inclined inward.
  • the outer ring 23 and the inner ring 25 of the second constant velocity joint 22 are relatively inclined and rotate at a constant speed with the inclination, so that the inner ring 25 and the hub wheel 6 are rotated. Rotation is transmitted to the front wheel 1 via.
  • the front wheel 1 when the front wheel 1 is a negative camber, the front wheel 1 exerts a force to move inward in the traveling direction.
  • a force is exerted on the front wheel 1 to move outward in the traveling direction, and the front wheel 1 acts on the front wheel 1 during the negative camber.
  • the front wheel 1 when the front wheel 1 is a positive camber, the front wheel 1 exerts a force to move outward in the traveling direction.
  • the toe angle of the front wheel 1 as a toe-in, a force is exerted on the front wheel 1 to move inward in the traveling direction, and the front wheel 1 during the positive camber is applied.
  • the acting force is canceled out, and the vehicle can maintain the straight traveling state and improve the straight traveling stability.
  • the bearing ring 52 supported by the hub ring 6 via a ball 55 so as to be relatively rotatable is pressed by the screw shafts 68 of the camber angle adjusting linear actuator 56 and the toe angle adjusting linear actuator 57.
  • the rotational resistance applied to the hub wheel 6 is greatly reduced and the front wheel 1 can be smoothly rotated as compared with the case where the hub wheel 6 is directly pressed by each of the linear motion actuators 56 and 57. it can.
  • a screw 80 provided on the spherical seat plate 49 is screwed into a screw hole 81 formed on the opening end surface of the outer ring 23 to be tightened. Since the seat plate 49, the second constant velocity joint 22 and the wheel bearing 38 form one unit and the wheel bearing device can be assembled in a state where the unit is formed, the wheel bearing device can be easily assembled. it can. Moreover, since it can be disassembled in the state of a unit, replacement due to breakage of parts can be easily performed.
  • the front wheel 1 is supported by the wheel bearing device, but the wheel supported by the wheel bearing device is not limited to the front wheel, and may be a rear wheel.

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Abstract

第１等速ジョイント（１２）は、内輪（１５）がドライブシャフト（１１）に連結され、外輪（１３）が第２の等速ジョイント（２２）の外輪（２３）に連結される組み込みとする。第２の等速ジョイント（２２）は、外輪（２３）がナックル（２）に支持された車輪軸受（３８）により回転自在に支持され、内輪（２５）ハブ輪（６）のボス部（８）に連結された組み込みとする。ナックル（２）によって一対のキャンバ角調整用直動アクチュエータ（５６）と、一対のトー角調整用直動アクチュエータ（５７）を支持し、一対のキャンバ角調整用直動アクチュエータ（５６）によりハブ輪（６）の円板部（７）のインボード側の側面の上下部を押圧して前輪（１）のチャンバ角を調整し、一対のトー角調整用直動アクチュエータ（５７）により円板部（７）の車両走行方向の前後部を押圧して車輪のトー角を調整する。

Description

車輪軸受装置
　この発明は、駆動車輪としての前輪を支持する車輪軸受装置に関する。
　自動車の直進時あるいは旋回時の走行安定性を高めるために、ステアリングホイールもしくはステアリングホイール操作に伴なって操舵される前輪と共に、車両速度と前輪転舵角の動きに合わせて後輪を操舵する機構や、後輪のトー角を調整するための機構を備えた自動車が実用化されている。
　例えば、下記特許文献１には、ステアリングホイールの操舵角（前輪転舵角）に応じて後輪を転舵する後輪転舵装置が開示されている。この後輪転舵装置は、左右の後輪のそれぞれを支持するナックルのそれぞれにトーコントロールアクチュエータを接続し、そのトーコントロールアクチュエータにより左右の後輪を支持するナックルのそれぞれを独立して制御し、前輪の転舵角に対して後輪を同位相または逆位相に転舵し、あるいは、後輪の転舵角をずらすことによりトー角を制御して、車両の直進安定性能や旋回性能を高めるようにしている。
　また、下記特許文献２には、左右の後輪を一体で転舵する後輪転舵装置が開示されている。この転舵装置は、車体に固定された転舵ハウジングと、その転舵ハウジングに軸方向に移動可能に支持された後輪転舵軸と、その後輪転舵軸に両端に連結された一対のタイロッドと、各タイロッドに対応するナックルアームを備え、上記後輪転舵軸を軸方向に移動させることで左右の後輪の転舵角を変化させるようにしている。
特開２００９－１７３１９２号公報 特開２０１３－１５９１３１号公報
　ところで、上記特許文献１および２に記載された操舵装置は、ナックルの制御によって従動輪としての後輪のトー角をコントロールするものであって、キャンバ―角の調整については何も記載されていない。上記のようなトー角の調整のみでは、車輪が内側あるいは外側に進もうとする力が作用して直進安定性に影響を与え、その直進安定性の向上を図る上において改善すべき点が残されている。
　通常、車輪のトー角を調整するトー角調整機構は、電動アクチュエータや油圧などによりタイロッドを介して車輪軸受装置やナックルを転舵し、その転蛇角の変化により車輪のトー角をコントロールする構成であって、車輪軸受装置は車輪と共に転蛇角を変化させるものであるため、構成が複雑で組立てに手間がかかり、その組立ての容易化を図る上においても改善すべき点が残されていた。
　この発明の課題は、トー角およびキャンバ角を調整できるようにした組立ての容易な車輪軸受装置を提供することである。
　上記の課題を解決するため、この発明においては、車輪のホイールにハブ輪の円板部を連結し、その円板部の軸心上に設けられたボス部とドライブシャフトの対向部間に第１および第２の等速ジョイントを組込み、その第１および第２の等速ジョイントのそれぞれが、外輪の球形内面と内輪の球形外面間にケージが組み込まれ、そのケージに保持されたボールが外輪の球形内面に形成されたトラック溝と内輪の球形外面に形成されたトラック溝に沿って転動可能とされた固定型等速ジョイントとされ、前記第１等速ジョイントは、内輪がドライブシャフトに連結され、外輪が第２の等速ジョイントの外輪に連結された組み込みとされ、前記第２の等速ジョイントは、外輪がナックルに支持された車輪軸受により回転自在に支持され、内輪が前記ハブ輪のボス部に連結された組み込みとされ、前記ナックルによって前記ハブ輪の円板部におけるインボード側の側面の上下部を押圧して車輪のキャンバ角を調整する一対のキャンバ角調整用直動アクチュエータと、前記円板部のインボード側の側面の車両進行方向の前後部を押圧して車輪のトー角を調整する一対のトー角調整用直動アクチュエータを支持した構成を採用したのである。
　上記の構成からなる車輪軸受装置において、車輪のキャンバ角の調整に際しては、一対のキャンバ角調整用直動アクチュエータの一方を作動させて、ハブ輪における円板部の上部または下部を押圧する。その押圧により、車輪におけるタイヤの設置面がタイヤ軸心よりも外側に位置するネガティブキャンバ、または、タイヤの設置面がタイヤ軸心よりも内側に位置するポジティブキャンバのキャンバ角調整とすることができる。
　また、車輪のトー角調整に際しては、車両進行方向の前後に配置された一対のトー角調整用直動アクチュエータの一方を作動させてハブ輪の円板部における車両進行方向の前側部又は後側部を押圧する。その押圧により車輪が進行方向に向いて外側に傾くトーアウトのトー角調整とし、または、内側に傾くトーインのトー角調整とすることができる。
　上記のようなキャンバ角調整やトー角調整を行うと、第２等速ジョイントの外輪と内輪が相対的に傾き、傾きをもつ状態で等速回転して、内輪からハブ輪を介して車輪に回転が伝達される。
　この発明に係る車輪軸受装置において、ハブ輪の円板部におけるインボード側の側面に前記キャンバ角調整用直動アクチュエータおよびトー角調整用直動アクチュエータの軸力が負荷される軌道輪を対向し、その軌道輪と前記円板部の対向面それぞれにハブ輪の軸心を中心とする軌道溝を設け、その軌道溝間にボールを組み込んで軌道輪を回転自在に支持するのが好ましい。
　上記のように、ハブ輪の円板部に対して軌道輪をボールを介して相対回転可能に設け、その軌道輪にキャンバ角調整用直動アクチュエータおよびトー角調整用直動アクチュエータの軸力を負荷することにより、アクチュエータでハブ輪を直接押圧する場合に比較してハブ輪に負荷される回転抵抗を大幅に低減することができ、車輪を円滑に回転させることができる。
　また、第２の等速ジョイントにおける外輪の開口端面に外周が凸形球面とされた球面座板を連結し、ハブ輪の円板部に上記球面座板の凸形球面を接触案内する凹形球面を設けておくのが好ましい。
　上記のように、外輪の開口端面に球面座板を連結し、その球面座板をハブ輪の円板部に対して球面接触させることにより、車輪と共に傾くハブ輪からの偏心荷重を球面座板の凸形球面で支持することができるため、第２等速ジョイントのボールのそれぞれに作用する負荷の均等化を図り、第２等速ジョイントを円滑に作動させることができる。
　さらに、キャンバ角調整用直動アクチュエータおよびトー角調整用直動アクチュエータのそれぞれを、電動モータと、その電動モータを駆動源として作動するボールねじからなり、そのボールねじのナットを電動モータで駆動し、そのナットにボールを介してねじ係合するねじ軸を軸方向に移動させてハブ輪の円板部に軸力を負荷する電動式ボールねじとするのが好ましい。
　キャンバ角調整用直動アクチュエータおよびトー角調整用直動アクチュエータのそれぞれを電動式ボールねじとすることにより、ナットの回転抵抗が小さく、ねじ軸を円滑に軸方向に移動させることができる。
　この発明においては、上記のように、ドライブシャフトと車輪のホイールに連結されたハブ輪との間に固定型の第１等速ジョイントと第２等速ジョイントを設け、第１等速ジョイントの内輪をドライブシャフトに連結し、外輪を第２等速ジョイントの外輪に接続して、その第２等速ジョイントの外輪をナックルに支持された車輪軸受で回転自在に支持し、第２等速ジョイントの内輪をハブ輪のボス部に連結し、上記ナックルでハブ輪の円板部におけるインボード側の側面の上下部を押圧する一対のキャンバ角調整用直動アクチュエータおよび上記円板部の車両進行方向の前後部を押圧する一対のトー角調整用直動アクチュエータを支持したことにより、それぞれの直動アクチュエータの作動によって車輪のキャンバ角およびトー角を調整することができる。
　このため、車輪のタイヤの設置面がタイヤ軸心より外側に位置するネガティブキャンバのキャンバ角の調整時にトーアウトとなるトー角調整とし、あるいは、車輪のタイヤの設置面がタイヤ軸心より内側に位置するポジティブキャンバのキャンバ角の調整時にトーインとなるトー角調整とすることで、車輪が進行方向に向かって傾こうとする力に反発する力を車輪に負荷することができ、車両の直進安定性を向上させることができる。
　また、ナックルに支持された車輪軸受、その車輪軸受に支持された第２等速ジョイントおよびハブ輪が一つのユニットを形成し、第２等速ジョイントの外輪が第１等速ジョイントの外輪に連結されたものであるため、ユニットを形成する組み立て状態での組付けを可能とし、車輪軸受装置を容易に組立てることができる。また、部品の破損による交換に際しては、一つのユニットとして交換することができるため、交換作業も容易である。
この発明に係る車輪軸受装置の正面図 図１に示す車輪軸受装置部の縦断面図 図２に示す直動アクチュエータの縦断面図 車輪軸受装置の各種部品を分解して示す断面図 車輪のネガティブキャンバ状態を示す概略正面図 車輪のポジティブキャンバ状態を示す概略正面図 車輪のトーアウト状態を示す概略正面図 車輪のトーイン状態を示す概略正面図
　以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、駆動車輪としての前輪１を支持するナックル２には車体に対する連結用のアッパーアーム３とロアーアーム４が接続されている。
　前輪１のホイール５にはハブ輪６が取り付けられている。図２に示すように、ハブ輪６は円板部７のインボード側の側面中央部に筒状のボス部８を設け、また、アウトボード側の側面にホイール５に設けられた中心孔９に圧入嵌合されるパイロット部１０を設けた構成とされている。
　ここで、インボード側とは、ホイール５に取り付けた状態で車両の中央寄りとなる側を言い、アウトボード側とは車両の外側寄りとなる側を言う。
　ハブ輪６と前輪１を駆動するドライブシャフト１１との間には、第１等速ジョイント１２および第２等速ジョイント２２が組み込まれている。
　図４に示すように、第１等速ジョイント１２は、外輪１３の球形内面１４とその内側に組み込まれた内輪１５の球形外面１６間にケージ１７を組込み、そのケージ１７の周方向に等間隔に形成された複数のポケット１８のそれぞれ内部にボール１９を組込み、各ボール１９を外輪１３の球形内面１４に形成されたトラック溝２０および内輪１５の球形外面１６に形成されたトラック溝２１に沿って転動可能とされた固定型のボール等速ジョイントからなる。このボール等速ジョイントにおいては、外輪トラック溝１３の曲率中心と内輪トラック溝２０の曲率中心がジョイント中心に対して左右に等距離オフセットされて、外輪１３と内輪１５とが角度をとる状態であっても等速度での回転伝達が可能な構成とされている。
　一方、第２等速ジョイント２２は、上記第１等速ジョイント１２と同様に、外輪２３の球形内面２４とその内側に組み込まれた内輪２５の球形外面２６間にケージ２７を組込み、そのケージ２７の周方向に等間隔に形成された複数のポケット２８のそれぞれ内部にボール２９を組込み、各ボール２９を外輪２３の球形内面２４に形成されたトラック溝３０および内輪２５の球形外面２６に形成されたトラック溝３１に沿って転動可能とされた固定型のボール等速ジョイントからなる。
　第１等速ジョイント１２の内輪１５はドライブシャフト１１の端部に嵌合されて回り止めされている。その回り止めに際し、ここでは、内輪１５とドライブシャフト１１の嵌合をセレーションによる嵌合としている。
　一方、第１等速ジョイント１２の外輪１３は、図２に示すように、その閉塞端が第２等速ジョイント２２の外輪２３の閉塞端と対向する同軸上の配置とされて第２等速ジョイント２２の外輪２３に連結されている。その連結に際し、ここでは、第１等速ジョイント１２における外輪１３の閉塞端にステム３２を設け、そのステム３２を第２等速ジョイント２２の外輪２３の閉塞端部に形成されたステム挿入孔３３に嵌合してセレーション歯３４の噛み合いにより回り止めしている。また、第２等速ジョイント２２の外輪２３の開口端から内部に挿入される座付きボルト３５をステム３２の軸心上に形成されたねじ孔３６にねじ込み、そのボルト３５の締め付けで外輪１３、２３同士を互いに結合している。
　第１等速ジョイント１２の外輪１３の端部開口はドライブシャフト１１との間に取り付けられたブーツ３７により閉塞されて内部に封入されたグリースの外部への漏洩防止とされ、また、外部から外輪１３内への異物の侵入防止とされている。
　図４に示すように、第２等速ジョイント２２における外輪２３は、ナックル２に支持された車輪軸受３８によって回転自在に支持されている。車輪軸受３８は、フランジ３９ａを外周に有し、そのフランジ３９ａがナックル２にねじ止めされた軸受外輪３９と、その軸受外輪３９の内周に形成された複列の軌道溝４０に沿って転動可能なボール４１とからなる。その車輪軸受３８による外輪２３の支持に際し、外輪２３の閉塞端部に形成された軸受支持面４２に軸受内輪４３を嵌合して固定し、その軸受内輪４３の外周および外輪２３の開口端部の外周に車輪軸受３８のボール４１が転動可能な軌道溝４４を設けている。
　軸受外輪３９の開口両端部は、第２等速ジョイント２２の外輪２３および軸受内輪４３との間に組み込まれたシール部材４５により密閉されて内部に封入されたグリースの外部への漏洩防止とされ、かつ、外部から軸受外輪３９内への異物の侵入防止とされている。
　一方、第２等速ジョイント２２の内輪２５は、ハブ輪６のボス部８の端面に当接されて、そのボス部８に連結されている。その連結に際し、内輪２５の軸心上にねじ孔４６を形成し、ハブ輪６のアウトボード側からボス部８内に挿入されるボルト４７を上記ねじ孔４６にねじ係合し、そのボルト４７の締め付けにより内輪２５を固定している。
　図２に示すように、第２等速ジョイント２２の外輪２３とハブ輪６の対向部間には、ハブ輪６から第２等速ジョイント２２の複数のボール２９に偏荷重が負荷されるのを防止する調心機構４８が設けられている。
　調心機構４８は、外輪２３の開口端面に球面座板４９をねじ止めし、その球面座板４９の外周に形成された凸形球面５０をハブ輪６の円板部７に形成された凹形球面５１に球面接触させ、ハブ輪６と内輪２５が相対的に角度をとって回転する際に、ハブ輪６の凹形球面５１を凸形球面５０で接触案内して、ハブ輪６からの偏荷重を球面座板４９の凸形球面５０で受け、複数のボール２９に偏荷重が負荷されるのを防止している。
　ハブ輪６における円板部７の外径寄りのインボード側には軌道輪５２が対向配置され、その軌道輪５２と円板部７の対向面それぞれにハブ輪６の軸心を中心とする円形の軌道溝５３、５４が設けられ、その軌道溝５３、５４間にボール５５が組み込まれて軌道輪５２とハブ輪６が相対的に回転自在とされている。
　図５および図６に示すように、ナックル２には、軌道輪５２のインボード側の側面の上部および下部を押圧して前輪１のキャンバ角を調整する上下一対のキャンバ角調整用直動アクチュエータ５６が設けられている。また、ナックル２には、図７および図８に示すように、軌道輪５２のインボード側の側面の車両進行方向の前部および後部を押圧して前輪１のトー角を調整する一対のトー角調整用直動アクチュエータ５７が支持されている。
　キャンバ角調整用直動アクチュエータ５６およびトー角調整用直動アクチュエータ５７として、ここでは、図３に示す電動式ボールねじを採用している。この電動式ボールねじ６０は、電動モータ６１と、その電動モータ６１を駆動源として作動するボールねじ６２からなる。
　電動モータ６１は、ナックル２にねじ止めされたモータケース６３の内径面でステータ６４を支持し、そのステータ６４内にロータ６５を組み込んだ構成とされている。一方、ボールねじ６２は、電動モータ６１のロータ６５内に組み込まれたナット６６と、そのナット６６にボール６７を介してねじ係合するねじ軸６８とからなり、上記ナット６６を電動モータ６１で回転させてねじ軸６８を軸方向に移動させ、そのねじ軸６８の先端部に形成された球形の押圧子６９で軌道輪５２を押圧するようにしている。
　なお、ねじ軸６８を軌道輪５２に向けて円滑に移動させるため、ねじ軸６８を弾性部材７０によって軌道輪５２に向けて付勢している。
　図２に示すように、ハブ輪６の円板部７と軌道輪５２の対向面間の外周部にはシール部材５８が組み込まれてグリースの外部への漏洩防止とされている。また、軌道輪５２と車輪軸受３８の軸受外輪３９間はブーツ５９の取り付けにより閉塞されてグリースの外部への漏洩防止とされ、かつ、外部から内部への異物の侵入防止とされている。
　実施の形態で示す車輪軸受装置は上記の構造からなり、前輪１のキャンバ角の調整に際しては、図１に示す一対のキャンバ角調整用直動アクチュエータ５６の一方を作動させる。いま、下部のキャンバ角調整用直動アクチュエータ５６の作動によりねじ軸６８を軌道輪５２に向けて移動させると、上記ねじ軸６８が軌道輪５２の下部を押圧し、その押圧により前輪１に傾きが生じて、図５に示すように、前輪１は、タイヤの設置面Ｐが前輪軸心Ｌより外側に位置するネガティブキャンバのキャンバ角調整とされる。
　一方、図１に示す上部のキャンバ角調整用直動アクチュエータ５６を作動させてねじ軸６８を軌道輪５２に向けて移動させると、上記ねじ軸６８が軌道輪５２の上部を押圧し、その押圧により前輪１に傾きが生じて、図６に示すように、前輪１は、タイヤの設置面Ｐが前輪軸心Ｌより内側に位置するポジティブキャンバのキャンバ角調整とされる。
　また、車両進行方向の前後に配置された一対のトー角調整用直動アクチュエータ５７のうち、車両進行方向の前側に配置されたトー角調整用直動アクチュエータ５７を作動させると、ねじ軸６８が軌道輪５２の車両進行方向の前部を押圧し、その押圧により前輪１に傾きが生じて、図７に示すように、前輪１は車両進行方向の前部が外側に傾くトーアウトのトー角調整とされる。
　一方、車両進行方向の前側に配置されたトー角調整用直動アクチュエータ５７を作動させると、ねじ軸６８が軌道輪５２の車両進行方向の後部を押圧し、その押圧により前輪１に傾きが生じて、図８に示すように、前輪１は車両進行方向の前部が内側に傾くトーインのトー角調整とされる。
　上記のようなキャンバ角調整やトー角調整を行うと、第２等速ジョイント２２の外輪２３と内輪２５が相対的に傾き、傾きをもつ状態で等速回転して、内輪２５からハブ輪６を介して前輪１に回転が伝達される。
　ここで、図５に示すように、前輪１がネガティブキャンバとされる場合、前輪１は進行方向に向かって内側に進もうとする力が働くことになる。その場合、図７に示すように、前輪１をトーアウトとなるトー角調整とすることで、前輪１に進行方向に向かって外側に進もうとする力が働き、ネガティブキャンバ時の前輪１に作用する力を相殺することになって車両は直進状態を維持し、直進安定性を向上させることができる。
　また、図６に示すように、前輪１がポジティブキャンバとされる場合、前輪１は進行方向に向かって外側に進もうとする力が働くことになる。その場合、図８に示すように、前輪１をトーインとなるトー角調整とすることで、前輪１に進行方向に向かって内側に進もうとする力が働いて、ポジティブキャンバ時の前輪１に作用する力を相殺することになり、車両は直進状態を維持し、直進安定性を向上させることができる。
　図２に示すように、ハブ輪６にボール５５を介して相対回転可能に支持された軌道輪５２をキャンバ角調整用直動アクチュエータ５６およびトー角調整用直動アクチュエータ５７のねじ軸６８で押圧することにより、直動アクチュエータ５６、５７のそれぞれでハブ輪６を直接押圧する場合に比較して、ハブ輪６に負荷される回転抵抗が大幅に低減し、前輪１を円滑に回転させることができる。
　また、図４に示す分解正面図において、球面座板４９に設けられたねじ止め用のボルト８０を外輪２３の開口端面に形成されたねじ孔８１にねじ込んで締め付けることにより、ハブ輪６、球面座板４９、第２等速ジョイント２２および車輪軸受３８が一つのユニットを形成し、そのユニットを形成する状態で車輪軸受装置の組立てとすることができるため、車輪軸受装置を容易に組立てることができる。また、ユニットの状態で分解することができるため、部品の破損による交換も容易に行うことができる。
　なお、実施の形態では、車輪軸受装置によって前輪１を支持したが、車輪軸受装置によって支持される車輪は前輪に限定されず、後輪であってもよい。
１　　前輪（車輪）
２　　ナックル
５　　ホイール
６　　ハブ輪
７　　円板部
８　　ボス部
１１　ドライブシャフト
１２　第１等速ジョイント
１３、２３　外輪
１４、２４　球形内面
１５、２５　内輪
１６、２６　球形外面
１７、２７　ケージ
１９、２９　ボール
２０、２１、３０，３１　トラック溝
２２　第２等速ジョイント
３８　車輪軸受
４９　球面座板
５０　凸形球面
５１　凹形球面
５２　軌道輪
５３、５４　軌道溝
５５　ボール
５６　キャンバ角調整用直動アクチュエータ
５７　トー角調整用直動アクチュエータ
６１　電動モータ
６２　ボールねじ
６６　ナット
６８　ねじ軸

Claims (4)

  1. 　車輪のホイールにハブ輪の円板部を連結し、その円板部の軸心上に設けられたボス部とドライブシャフトの対向部間に第１および第２の等速ジョイントを組込み、その第１および第２の等速ジョイントのそれぞれが、外輪の球形内面と内輪の球形外面間にケージが組み込まれ、そのケージに保持されたボールが外輪の球形内面に形成されたトラック溝と内輪の球形外面に形成されたトラック溝に沿って転動可能とされた固定型等速ジョイントとされ、前記第１等速ジョイントは、内輪がドライブシャフトに連結され、外輪が第２の等速ジョイントの外輪に連結された組み込みとされ、前記第２の等速ジョイントは、外輪がナックルに支持された車輪軸受により回転自在に支持され、内輪が前記ハブ輪のボス部に連結された組み込みとされ、前記ナックルによって前記ハブ輪の円板部におけるインボード側の側面の上下部を押圧して車輪のキャンバ角を調整する一対のキャンバ角調整用直動アクチュエータと、前記円板部のインボード側の側面の車両進行方向の前後部を押圧して車輪のトー角を調整する一対のトー角調整用直動アクチュエータを支持したことを特徴とする車輪軸受装置。
  2. 　前記ハブ輪の円板部におけるインボード側の側面に前記キャンバ角調整用直動アクチュエータおよびトー角調整用直動アクチュエータの軸力が負荷される軌道輪を対向し、その軌道輪と前記円板部の対向面それぞれにハブ輪の軸心を中心とする円形の軌道溝を設け、その軌道溝間にボールを組み込んで軌道輪を回転自在に支持した請求項１に記載の車輪軸受装置。
  3. 　前記第２の等速ジョイントにおける外輪の開口端面に外周が凸形球面とされた球面座板を連結し、前記ハブ輪の円板部に前記球面座板の凸形球面を接触案内する凹形球面を設けた請求項１又は２に記載の車輪軸受装置。
  4. 　前記キャンバ角調整用直動アクチュエータおよびトー角調整用直動アクチュエータのそれぞれが、電動モータと、その電動モータを駆動源として作動するボールねじからなり、そのボールねじのナットを電動モータで駆動し、そのナットにボールを介してねじ係合するねじ軸を軸方向に移動させてハブ輪の円板部に軸力を負荷する電動式ボールねじからなる請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車輪軸受装置。
PCT/JP2017/001247 2016-01-18 2017-01-16 車輪軸受装置 WO2017126473A1 (ja)

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