WO2024043079A1 - 車輪用軸受装置および車両 - Google Patents

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WO2024043079A1
WO2024043079A1 PCT/JP2023/028925 JP2023028925W WO2024043079A1 WO 2024043079 A1 WO2024043079 A1 WO 2024043079A1 JP 2023028925 W JP2023028925 W JP 2023028925W WO 2024043079 A1 WO2024043079 A1 WO 2024043079A1
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wheel bearing
wheel
bearing device
axial
ratio
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PCT/JP2023/028925
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English (en)
French (fr)
Inventor
晃 鳥居
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Ntn株式会社
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60BVEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B35/00Axle units; Parts thereof ; Arrangements for lubrication of axles
    • B60B35/12Torque-transmitting axles
    • B60B35/14Torque-transmitting axles composite or split, e.g. half- axles; Couplings between axle parts or sections
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/14Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load
    • F16C19/18Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with two or more rows of balls
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/20Universal 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
    • F16D3/22Universal 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
    • F16D3/223Universal 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

Definitions

  • the present invention relates to a wheel bearing device and a vehicle.
  • a suspension system of an automobile or the like includes a wheel bearing that rotatably supports a wheel, and a constant velocity universal joint that is coupled to the wheel bearing so that torque can be transmitted.
  • Bearing devices for wheels are known.
  • the outer joint member of the constant velocity universal joint is spline-fitted to the inner diameter portion of the hub ring that constitutes the wheel bearing, thereby connecting the wheel bearing and the constant velocity universal joint. has been done.
  • Driving force from a vehicle's drive source is input to a constant velocity universal joint, and in recent years, in addition to vehicles that use engines as a drive source, electric vehicles that use motors as a drive source have been increasing.
  • the drive torque from the motor is instantaneously input to the constant velocity universal joint compared to the drive torque from the engine, so the contact surface between the inner ring of the wheel bearing and the inner ring of the constant velocity universal joint is Relative slippage between the parts may suddenly occur, causing an abnormal noise caused by stick-slip, commonly known as a clicking or popping noise.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a wheel bearing device and a vehicle that can suppress an increase in weight while suppressing the generation of abnormal noise.
  • the wheel bearing device has an outer member having a double-row outer raceway surface on the inner periphery, a wheel attachment flange for attaching a wheel to one end in the axial direction, and a small diameter step extending in the axial direction on the outer periphery.
  • a hub wheel having a through hole extending axially through the inner diameter portion thereof, and at least one inner ring press-fitted into a small diameter stepped portion of the hub wheel, and facing the outer raceway surface of the double rows.
  • a wheel bearing comprising an inner member having a row of inner raceway surfaces, and a double row of rolling elements rotatably housed between the raceway surfaces of the outer member and the inner member, and the hub.
  • the ratio of the axial distance E between the flange surface and the other axial end side surface of the inner ring is 2.85 ⁇ (E/F), and the axial distance is relative to the pitch circle diameter D of the double row rolling elements.
  • the ratio of E is 0.8 ⁇ (E/D) ⁇ 0.94.
  • FIG. 3 is a side cross-sectional view showing the shaft hole of the hub wheel and the stem portion of the outer joint member.
  • FIG. 3 is an axial cross-sectional view showing a concave portion in the shaft hole of the hub wheel and a convex portion of the stem portion.
  • FIG. 3 is a side sectional view showing the wheel bearing device in a state where the shaft has rotated to a maximum angle.
  • FIG. 7 is a side sectional view showing a wheel bearing device according to a second embodiment.
  • FIG. 7 is a side sectional view showing a wheel bearing device according to a third embodiment. It is a side sectional view showing a wheel bearing device concerning a 4th embodiment.
  • a wheel bearing device 1 shown in FIG. 1 is an embodiment of the wheel bearing device according to the present invention, and includes a wheel bearing 10 and a constant velocity universal joint 20.
  • the axial direction refers to the direction along the rotation axis X of the wheel bearing 10.
  • the outer side refers to one side in the axial direction and refers to the wheel side of the wheel bearing device 1 when attached to the vehicle body
  • the inner side refers to the other side in the axial direction and refers to the wheel side of the wheel bearing device 1 when attached to the vehicle body.
  • the vehicle body side of the wheel bearing device 1 is shown.
  • the wheel bearing 10 rotatably supports a wheel in a suspension system of a vehicle such as an automobile.
  • the wheel bearing 10 includes an outer ring 2 that is an outer member, a hub ring 3 and an inner ring 4 that are inner members, two inner ball rows 5 and an outer ball row 6 that are rolling rows, and an inner It includes a side seal member 9A and an outer side seal member 9B.
  • An inner opening 2a into which the inner seal member 9A can be fitted is formed at the inner end of the outer ring 2.
  • An outer opening 2b into which an outer seal member 9B can be fitted is formed at the outer end of the outer ring 2.
  • the inner peripheral surface of the outer ring 2 is formed with an inner outer raceway surface 2c and an outer outer raceway surface 2d.
  • a vehicle body attachment flange 2e for attaching the outer race 2 to a vehicle body side member (knuckle) is integrally formed on the outer circumferential surface 2o of the outer race 2.
  • the vehicle body mounting flange 2e is provided with a bolt hole 2f through which a fastening member for fastening the outer ring 2 to a member on the vehicle body side is inserted.
  • a small-diameter stepped portion 3a is formed at the inner end of the outer circumferential surface 3o of the hub ring 3, the diameter of which is smaller than that of the outer end and which extends in the axial direction.
  • a wheel attachment flange 3b for attaching a wheel is integrally formed at the outer end of the hub wheel 3.
  • the wheel mounting flange 3b is provided with a bolt hole 3f into which a hub bolt 3g is press-fitted.
  • the wheel mounting flange 3b has a flange surface 3j with which the brake rotor assembled to the wheel mounting flange 3b comes into contact.
  • the flange surface 3j is the outer surface of the wheel attachment flange 3b.
  • the hub ring 3 is formed with an inner raceway surface 3c on the outer side so as to face the outer raceway surface 2d on the outer side of the outer ring 2. Further, in the hub wheel 3, a lip sliding surface 3d is formed on the base side of the wheel attachment flange 3b, on which the outer seal member 9B slides.
  • a shaft hole 3e is formed in the inner diameter portion of the hub ring 3 along the axial direction and to which the constant velocity universal joint 20 is coupled.
  • the shaft hole 3e passes through the hub ring 3 in the axial direction.
  • the shaft hole 3e is an example of a through hole.
  • An inner ring 4 is press-fitted into the small diameter stepped portion 3a of the hub ring 3.
  • the inner ring 4 has an inner end surface 4b at its inner end.
  • the inner end surface 4b is an example of the other axial end side surface of the inner ring.
  • An inner raceway surface 4a is formed on the outer peripheral surface of the inner ring 4. That is, on the inner side of the hub ring 3, the inner ring 4 forms an inner raceway surface 4a.
  • the inner raceway surface 4a faces the inner outer raceway surface 2c of the outer ring 2.
  • the inner ball row 5 and the outer ball row 6, which are rolling rows, are constructed by holding a plurality of balls 7, which are rolling elements, by a retainer 8.
  • the inner ball row 5 is rotatably sandwiched between the inner raceway surface 4a of the inner ring 4 and the inner outer raceway surface 2c of the outer ring 2.
  • the outer ball row 6 is rotatably sandwiched between the inner raceway surface 3c of the hub ring 3 and the outer raceway surface 2d on the outer side of the outer ring 2.
  • the inner ring 4 applies preload to an inner ball row 5 and an outer ball row 6, which are rolling rows.
  • the outer ring 2, the hub ring 3, the inner ring 4, the inner ball row 5, and the outer ball row 6 constitute a double row angular contact ball bearing.
  • the wheel bearing 10 may be constituted by a double-row tapered roller bearing.
  • the constant velocity universal joint 20 includes an outer joint member 21 in which a track groove 25 is formed on the inner peripheral surface, an inner joint member 22 in which a track groove 22a facing the track groove 25 is formed in the outer peripheral surface, and a track groove 25. It has a ball 23 incorporated between the track groove 22a and a cage 24 that is interposed between the inner peripheral surface of the outer joint member 21 and the outer peripheral surface of the inner joint member 22 and holds the ball 23. .
  • the outer joint member 21 includes a mouth portion 26 that accommodates internal components including an inner joint member 22, a ball 23, and a cage 24, and a stem portion 27 that integrally extends from the mouth portion 26 toward the outer side in the axial direction. have.
  • the mouth portion 26 has an abutment surface 26a on the outer end thereof, which abuts the inner end surface 4b of the inner ring 4.
  • the end of a shaft 31 to which driving force from a driving source such as an engine or a motor is input is press-fitted into the inner joint member 22.
  • the inner joint member 22 and the shaft 31 are coupled by spline fitting so that torque can be transmitted.
  • the mouth portion 26 of the outer joint member 21 supports the shaft 31 rotatably about the rotation axis X via the inner joint member 22, the ball 23, and the cage 24.
  • a recess 3h extending in the axial direction is formed on the inner circumferential surface of the shaft hole 3e of the hub ring 3.
  • a plurality of recesses 3h are formed along the circumferential direction.
  • a protrusion 28 is formed on the outer circumferential surface of the stem portion 27 of the outer joint member 21, extending along the axial direction and spline-fitting into the recess 3h.
  • a plurality of convex portions 28 are formed along the circumferential direction.
  • the plurality of recesses 3h formed along the circumferential direction constitute a female spline, and the plurality of convex portions 28 formed along the circumferential direction constitute a male spline.
  • the stem portion 27 of the outer joint member 21 is an example of a fitting portion that can fit into a through hole of a hub wheel.
  • the concave portion 3h of the shaft hole 3e may be formed to have a smaller diameter than the convex portion 28 of the stem portion 27.
  • the recess 3h has an interference n with respect to the projection 28, and the projection 28 is press-fitted therein.
  • the stem portion 27 has a male threaded portion 27a on the outer side of the convex portion 28, and by threading a nut 41 onto the male threaded portion 27a, the stem portion 27 is fitted into the shaft hole 3e, and the hub wheel is inserted. 3 and the outer joint member 21 are fixed. By threading the nut 41 onto the male threaded portion 27a, the contact surface 26a of the outer joint member 21 presses the inner ring 4 in the axial direction to apply preload to the inner ball row 5 and the outer ball row 6. is possible.
  • the concave portion 3h When fitting the stem portion 27 into the shaft hole 3e, when the stem portion 27 is moved from the inner side to the outer side of the shaft hole 3e, the concave portion 3h is formed to have a smaller diameter than the convex portion 28, and the convex portion 28, the convex portion 28 is press-fitted into the concave portion 3h.
  • the convex part 28 When the convex part 28 is press-fitted into the concave part 3h, the convex part 28 cuts the inner circumferential surface of the concave part 3h very slightly, and the inner peripheral surface of the concave part 3h is processed by the convex part 28 with very slight plastic deformation and elastic deformation incidentally. The shape of the convex portion 28 is transferred to the peripheral surface.
  • a fitting contact portion Y (see FIG. 1) is formed between the concave portion 3h and the convex portion 28 that are spline-fitted.
  • the outer peripheral surface of the convex portion 28 and the inner peripheral surface of the recessed portion 3h are in close contact with each other as a whole.
  • the concave portion 3h is spline-fitted to the convex portion 28 with the interference n, and the spline-fitted concave portion 3h and the convex portion 28 are in close contact with each other as a whole in the axial direction.
  • the allowable torque at the fitting contact portion Y can be increased, and the axial length of the fitting contact portion Y can be shortened.
  • the pitch diameter of the spline formed by the recess 3h and the projection 28 that fit into each other is A.
  • the pitch circle diameter A of the spline is also the pitch circle diameter A of the concave portion 3h and the pitch circle diameter A of the convex portion 28.
  • the axial length of the protrusion 28 in the stem portion 27 is B, and the axial length of the recess 3h in the shaft hole 3e is C.
  • the axial distance between the flange surface 3j of the wheel attachment flange 3b and the inner end surface 4b of the inner ring 4 is E.
  • the pitch circle diameter of the balls 8 constituting the inner side ball row 5 and the pitch circle diameter of the balls 8 constituting the outer side ball row 6 are formed to be the same size, and the inner side ball row 5 and the outer side balls
  • the pitch circle diameter of the balls 8 constituting the row 6 is D.
  • the pitch circle diameter D is the diameter of a circle centered on the rotation axis X and passing through the center P of the balls 8 in the inner ball rows 5 and 6.
  • the pitch circle diameter D of the ball 8 is an example of the pitch circle diameter D of the rolling element.
  • the balls 8 forming the inner ball row 5 and the balls 8 forming the outer ball row 6 are arranged so that the pitch between the balls is F in the axial direction.
  • the inter-ball pitch F is the distance between the center P of the balls 8 in the inner ball row 5 and the center P of the balls 8 in the outer ball row 6 in the axial direction.
  • the pitch F between balls is an example of the pitch F between rolling elements.
  • the ratio of the axial length C of the recess 3h to the pitch circle diameter A of the recess 3h is set such that 0.7 ⁇ (C/A) ⁇ 1.07.
  • the ratio of the axial length B of the convex portion 28 to the pitch circle diameter A of the concave portion 3h is approximately 1.1 ⁇ (B/A) ⁇ 1.9, and the ratio of the axial length B of the convex portion 28 to the pitch circle diameter A of the concave portion 3h is approximately
  • the ratio of the axial length C of the recess 3h to the pitch circle diameter A is about 1.25 ⁇ (C/A) ⁇ 1.8.
  • the shaft hole 3e having the recess 3h and the stem portion 27 having the projection 28 are formed to have a larger diameter, and the axial length C of the recess 3h and the projection 28 are larger.
  • the axial length B of is formed small.
  • the convex portion 28 of the stem portion 27 is twisted in the rotational direction when driving torque is applied to the constant velocity universal joint 20, but the amount of twist of the convex portion 28 increases as the length of the stem portion 27 increases. , is proportional to the axial length B of the convex portion 28. Further, the amount of twist of the convex portion 28 is inversely proportional to the pitch circle diameter A of the convex portion 28 because the torsional rigidity of the stem portion 27 increases as the diameter of the stem portion 27 increases.
  • the inner end surface 4b of the inner ring 4 in the wheel bearing 10 and the contact surface 26a of the mouth portion 26 in the constant velocity universal joint 20 are connected in the rotational direction.
  • a relative slip occurs.
  • the amount of twist of the convex portion 28 in the stem portion 27 becomes smaller, the amount of relative slippage between the inner end surface 4b of the inner ring 4 and the contact surface 26a of the mouth portion 26 becomes smaller.
  • the diameter of the stem portion 27 is made large, and the axial length C of the recess 3h is made small, so that the ratio of the axial length C of the recess 3h to the pitch circle diameter A of the recess 3h is 0.7 ⁇
  • (C/A) ⁇ 1.07 the relative slippage between the inner side end surface 4b and the contact surface 26a of the mouse portion 26 is reduced, and abnormal noise due to stick-slip is reduced. The occurrence can be suppressed.
  • the convex part 28 of the stem part 27 has a twist angle of about 10 to 30 minutes with respect to the axial direction in order to prevent rattling when spline-fitted to the concave part 3h of the hub ring 3. has been granted. Therefore, in the conventional wheel bearing device, there is a portion with a gap between the spline-fitted convex portion 28 and the concave portion 3h. For example, if the surface on one side in the rotation direction is in contact with the recess 3h at one end in the axial direction of the convex portion 28, the surface on the one side in the rotation direction and the recess 3h in the other end in the axial direction of the convex portion 28 are in contact with the recess 3h.
  • the torsional direction of the convex portion 28 is unified in the same type of wheel bearing device 1, when the wheel bearing device 1 is used for the left and right wheels of a vehicle, the torsional direction of the convex portion 28 and the stem The direction of the driving torque applied to the portion 27 differs between the left and right wheels.
  • the amount of relative slippage in the rotational direction between the inner end surface 4b of the inner ring 4 and the contact surface 26a of the mouth portion 26 when driving torque is applied to the stem portion 27 differs greatly between the left and right wheels. Therefore, there is a high possibility that abnormal noises due to stick-slip will occur in the wheel on the side with a larger amount of slip.
  • the ratio of the axial length C of the recess 3h to the pitch circle diameter A of the recess 3h is set in the range of 0.7 ⁇ (C/A) ⁇ 1.07, Since the relative amount of slippage in the rotational direction between the inner side end surface 4b and the contact surface 26a of the mouth portion 26 is suppressed to a small extent, abnormal noise due to stick-slip is not generated even in the wheel on the side where the amount of slippage is large. It is possible to suppress it.
  • the stress applied to the tooth surfaces of the convex portion 28 and the concave portion 3h when driving torque is applied to the stem portion 27 is reduced. Therefore, it is possible to reduce the axial length of the wheel bearing 10 by making the axial length B of the convex portion 28 and the axial length C of the recessed portion 3h small.
  • the distance between the balls is adjusted such that the ratio of the axial distance E between the flange surface 3j and the inner side end surface 4b to the pitch F between the balls is 2.85 ⁇ (E/F).
  • the pitch F By forming the pitch F small, the axial length of the wheel bearing 10 is reduced. In this way, by reducing the axial length of the wheel bearing 10, it is possible to reduce the weight of the wheel bearing 10.
  • the ratio of the axial distance E between the flange surface 3j and the inner end surface 4b to the pitch circle diameter D of the ball 8 is 0.8 ⁇ (E/D) ⁇ 0.94.
  • the axial distance E is formed small so that the axial length of the wheel bearing 10 is reduced. In this way, by reducing the axial length of the wheel bearing 10, it is possible to reduce the weight of the wheel bearing 10.
  • the ratio of the axial length C of the recess 3h to the pitch circle diameter A of the recess 3h is set in the range of 0.7 ⁇ (C/A) ⁇ 1.07
  • the ratio of the axial distance E between the flange surface 3j and the inner end surface 4b to the pitch F between balls is 2.85.
  • ⁇ (E/F) and set the ratio of the axial distance E between the flange surface 3j and the inner end surface 4b to the pitch circle diameter D of the ball 8 to be 0.8 ⁇ (E/D) ⁇ 0.
  • the concave portion 3h and the convex portion 28 that are spline-fitted are spline-fitted with an interference n, and are in close contact with each other in the axial direction as a whole.
  • the stress resistance when a driving torque is applied to the stem portion 27 is improved compared to the case where the stem portion 27 is spline-fitted without being in close contact with each other as a whole.
  • the ratio of the axial length B of the convex portion 28 to the pitch circle diameter A of the concave portion 3h is 0.32. It is possible to reduce the axial length of the wheel bearing 10 by making the axial length B of the convex portion 28 small so that ⁇ (B/A) ⁇ 0.6. In this way, by reducing the axial length of the wheel bearing 10, it is possible to reduce the weight of the wheel bearing 10.
  • the axial length C of the concave portion 3h relative to the pitch circle diameter A of the concave portion 3h is The ratio is set in the range of 0.7 ⁇ (C/A) ⁇ 1.07, and the ratio of the axial distance E between the flange surface 3j and the inner side end surface 4b to the pitch F between balls is set as 2.85 ⁇ ( E/F), and the ratio of the axial distance E between the flange surface 3j and the inner end surface 4b to the pitch circle diameter D of the ball 8 is 0.8 ⁇ (E/D) ⁇ 0.94.
  • the shaft diameter of the shaft 31 in the constant velocity universal joint 20 is G.
  • the shaft 31 can be rotated with respect to the mouse part 26 within a range R in which the shaft 31 contacts the mouse part 26, and the shaft 31 can be rotated with respect to the mouse part 26 at a maximum angle.
  • the contact point 31a of the shaft 31 comes into contact with the mouse portion 26.
  • the shaft diameter G is the shaft diameter of a portion of the shaft 31 that includes the contact point 31a, and is the minimum shaft diameter of the shaft 31.
  • the size of the stem portion 27 of the constant velocity universal joint 20 and the shaft diameter G of the shaft 31 are preferably determined according to the magnitude of the driving torque applied from a driving source such as a motor.
  • the pitch circle diameter A of the convex part 28 in the stem part 27 and the shaft diameter G of the shaft 31 are set such that the ratio of the pitch circle diameter A of the convex part 28 to the shaft diameter G is It is set so that 1.1 ⁇ (A/G) ⁇ 1.41.
  • the wheel bearing device 1 can also be configured like the wheel bearing device 1A according to the second embodiment. As shown in FIG. 5, the wheel bearing device 1A differs from the wheel bearing device 1 in that it includes a wheel bearing 10A having a hub ring 3A instead of a wheel bearing 10 having a hub ring 3. ing.
  • the inner ring 4 press-fitted into the small diameter stepped portion 3a of the hub ring 3A is fixed by being caulked by the hub ring 3A, and the hub ring 3A caulks the inner side end surface 4b of the inner ring 4. It has a caulking part 3k for this purpose.
  • the inner ring 4 is caulked by the caulking portion 3k, thereby applying preload to the inner ball row 5 and the outer ball row 6.
  • the caulking portion 3k of the hub wheel 3A and the contact surface 26a of the mouth portion 26 are in contact with each other.
  • the other configurations of the wheel bearing 10A and the hub ring 3A are the same as those of the wheel bearing 10 and the hub ring 3, so the same reference numerals are given and the description thereof will be omitted.
  • preload is applied by caulking the inner ring 4, so that when the nut 41 is screwed onto the male threaded part 27a of the stem part 27, There is no need to apply preload by pressing the inner ring 4 with axial force.
  • the ratio of the axial length C of the recess 3h to the pitch circle diameter A of the recess 3h can be set in the range of 0.7 ⁇ (C/A) ⁇ 1.07, and the ball
  • the ratio of the axial distance E between the flange surface 3j and the inner end surface 4b to the pitch F can be set within the range of 2.85 ⁇ (E/F)
  • the ratio of the axial distance E between the surface 3j and the inner end surface 4b can be set in the range of 0.8 ⁇ (E/D) ⁇ 0.94. This makes it possible to further suppress the generation of abnormal noise due to stick-slip while suppressing an increase in weight.
  • the ratio of the axial length B of the convex portion 28 to the pitch circle diameter A of the concave portion 3h is set so that 0.32 ⁇ (B/A) ⁇ 0.6. I can do it. Thereby, it is possible to reduce the weight of the wheel bearing 10 while suppressing the occurrence of abnormal noise due to stick-slip.
  • the ratio of the pitch circle diameter A of the convex portion 28 to the shaft diameter G can be set to be 1.1 ⁇ (A/G) ⁇ 1.41.
  • the wheel bearing device 1A can also be configured like the wheel bearing device 1B according to the third embodiment. As shown in FIG. 6, the wheel bearing device 1B differs from the wheel bearing device 1A in that it includes a wheel bearing 10B having a hub ring 3B instead of a wheel bearing 10A having a hub ring 3A. ing.
  • the hub wheel 3B differs from the hub wheel 3A in that it includes a wheel mounting flange 3m having a screw hole 3n instead of a wheel mounting flange 3b having a bolt hole 3f.
  • the screw hole 3n is a hole into which a wheel bolt for fixing the wheel and brake rotor assembled to the wheel mounting flange 3m is screwed.
  • the thickness of the wheel mounting flange 3m in the axial direction is H.
  • the hub wheel 3B has a wheel mounting flange 3m having a screw hole 3n into which the wheel bolt is screwed, instead of the wheel mounting flange 3b having the bolt hole 3f into which the hub bolt 3g is press-fitted.
  • the ratio of the axial distance E between the flange surface 3j and the inner end surface 4b to the axial thickness H of the wheel mounting flange 3m is 4.5 ⁇ (E/H) ⁇ . It is set to be 5.6. By setting in this way, even when the axial distance E in the wheel bearing device 1B is set small, it is possible to ensure the thickness H of the wheel attachment flange 3m.
  • the ratio of the axial length C of the recess 3h to the pitch circle diameter A of the recess 3h can be set in the range of 0.7 ⁇ (C/A) ⁇ 1.07, and the ball
  • the ratio of the axial distance E between the flange surface 3j and the inner end surface 4b to the pitch F can be set within the range of 2.85 ⁇ (E/F)
  • the ratio of the axial distance E between the surface 3j and the inner end surface 4b can be set in the range of 0.8 ⁇ (E/D) ⁇ 0.94. This makes it possible to further suppress the generation of abnormal noise due to stick-slip while suppressing an increase in weight.
  • the ratio of the axial length B of the convex portion 28 to the pitch circle diameter A of the concave portion 3h is set so that 0.32 ⁇ (B/A) ⁇ 0.6. I can do it. Thereby, it is possible to reduce the weight of the wheel bearing 10 while suppressing the occurrence of abnormal noise due to stick-slip.
  • the ratio of the pitch circle diameter A of the convex portion 28 to the shaft diameter G can be set to be 1.1 ⁇ (A/G) ⁇ 1.41.
  • the wheel bearing device 1B can also be configured like the wheel bearing device 1C according to the fourth embodiment. As shown in FIG. 7, the wheel bearing device 1C includes a constant velocity universal joint 20A having a stem portion 27A instead of the constant velocity universal joint 20 having a stem portion 27. It is different from
  • the stem portion 27A has a female thread portion 27b formed from the outer side surface toward the inner side, and by threading the bolt 42 into the female thread portion 27b, the stem portion 27A is fitted into the shaft hole 3e.
  • the hub ring 3B and the constant velocity universal joint 20A are fastened together. Thereby, the wheel bearing 10B and the constant velocity universal joint 20A are fixed.
  • a locking surface 3p which is a surface perpendicular to the rotation axis X, which is the axis of the shaft hole 3e, is formed at the outer end of the shaft hole 3e in the hub ring 3B.
  • the bolt 42 is locked to the locking surface 3p of the hub wheel 3B via the washer 43, but it is difficult to obtain the necessary axial force when the bolt 42 is screwed into the female threaded portion 27b. If possible, the bolt 42 may be directly engaged with the engagement surface 3p without using the washer 43.
  • the locking surface 3p is formed in a plane perpendicular to the axis of the shaft hole 3e, it is difficult to obtain the necessary axial force when the bolt 42 is screwed into the female threaded portion 27b. This is possible, and it is possible to stably maintain the fixed state between the wheel bearing 10B and the constant velocity universal joint 20A.
  • the other configurations of the constant velocity universal joint 20A and the stem portion 27A are the same as those of the constant velocity universal joint 20 and the stem portion 27, so the same reference numerals are given and the description thereof will be omitted.
  • the ratio of the axial distance E between the flange surface 3j and the inner end surface 4b to the axial thickness H of the wheel mounting flange 3m is 4.5 ⁇ (E/H) ⁇ . It can be set to 5.6. Thereby, even when the axial distance E in the wheel bearing device 1C is set small, it is possible to ensure the thickness H of the wheel attachment flange 3m.
  • the ratio of the axial length C of the recess 3h to the pitch circle diameter A of the recess 3h can be set in the range of 0.7 ⁇ (C/A) ⁇ 1.07, and the ball
  • the ratio of the axial distance E between the flange surface 3j and the inner end surface 4b to the pitch F can be set within the range of 2.85 ⁇ (E/F)
  • the ratio of the axial distance E between the surface 3j and the inner end surface 4b can be set in the range of 0.8 ⁇ (E/D) ⁇ 0.94. This makes it possible to further suppress the occurrence of abnormal noise due to stick-slip while also suppressing an increase in weight.
  • the ratio of the axial length B of the convex portion 28 to the pitch circle diameter A of the concave portion 3h is set so that 0.32 ⁇ (B/A) ⁇ 0.6. I can do it. Thereby, it is possible to reduce the weight of the wheel bearing 10 while suppressing the occurrence of abnormal noise due to stick-slip.
  • the ratio of the pitch circle diameter A of the convex portion 28 to the shaft diameter G can be set to be 1.1 ⁇ (A/G) ⁇ 1.41.
  • the wheel bearing devices 1, 1A, 1B, and 1C can be used in vehicles that use an engine, a motor, or the like as a drive source.
  • the wheel bearing devices 1, 1A, 1B, and 1C in a vehicle where drive torque is momentarily input to the constant velocity universal joints 20 and 20A, such as an electric vehicle that uses a motor as a drive source, The generation of abnormal noise due to stick-slip can be effectively suppressed while suppressing an increase in the weight of the wheel bearing devices 1, 1A, 1B, and 1C.
  • the axial length of the wheel bearings 10, 10A, 10B small like the wheel bearing devices 1, 1A, 1B, 1C, for example, in the case of a FF (front engine/front drive) vehicle.
  • the center of swing on the wheel side of the constant velocity universal joints 20, 20A is moved closer to the wheel side than before, suppressing the maximum angle of the constant velocity universal joints 20, 20A during steering, and increasing the minimum turning radius of the vehicle. It is possible to suppress this.
  • the present invention can be used in a wheel bearing device.

Abstract

異音の発生を抑制しつつ、重量の増大を抑えることができる車輪用軸受装置を提供する。 車輪用軸受装置1においては、ハブ輪3の内周面に形成されている凹部3hのピッチ円径Aに対する、ハブ輪3における貫通孔3eに形成される凹部3hの軸方向長さCの比率が、0.7≦(C/A)≦1.07であり、インナー側ボール列5およびアウター側ボール列6におけるボール間ピッチFに対する、車輪取り付けフランジ3bのフランジ面3jと内輪4のインナー側端面4bとの軸方向距離Eの比率が、2.85≦(E/F)であり、ボール8のピッチ円径Dに対する、軸方向距離Eの比率が、0.8≦(E/D)≦0.94である。

Description

車輪用軸受装置および車両
 本発明は車輪用軸受装置および車両に関する。
 従来、特許文献1に開示されるように、自動車等の懸架装置において車輪を回転自在に支持する車輪用軸受と、前記車輪用軸受にトルク伝達可能に結合される等速自在継手とを備えた車輪用軸受装置が知られている。このような車輪用軸受装置においては、等速自在継手の外側継手部材が車輪用軸受を構成するハブ輪の内径部にスプライン嵌合されることにより、車輪用軸受と等速自在継手とが結合されている。
 等速自在継手には車両の駆動源からの駆動力が入力されるが、近年においてはエンジンを駆動源とする車両に加えて、モータを駆動源とする電動車が増加する傾向にある。
 電動車におけるモータからの駆動トルクは、エンジンからの駆動トルクに比較して瞬間的に等速自在継手に入力されるため、車輪用軸受の内輪と等速自在継手の内輪に対する当接面との間に相対的な滑りが急激に生じて、カッキン音やペッキン音と通称される、スティックスリップによる異音が発生することがある。
特許第3650746号公報
 上述の車輪用軸受と等速自在継手との間の滑りによる異音の発生を抑制するために、車輪用軸受の内輪と等速自在継手の内輪に対する当接面との間にグリースを塗布したり、等速自在継手の内輪に対する当接面に潤滑剤をコーティングしたり、車輪用軸受の内輪と等速自在継手の内輪に対する当接面との間に低摩擦のコーティング剤をコーティングしたプレートを挟んだりすることが行われている。しかし、モータから瞬間的に負荷される駆動トルクに起因する異音の発生を十分に抑制することは困難であった。
 また、車輪用軸受と等速自在継手との間の滑りによる異音の発生を抑制するためには、等速自在継手に負荷される駆動トルクの大きさに応じて車輪用軸受と等速自在継手とのスプライン嵌合の嵌合径を大きくすることが考えられる。しかし、車輪用軸受と等速自在継手との嵌合径を単に大きくしただけでは車輪用軸受や等速自在継手の重量が増加してしまうといった問題がある。
 本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、異音の発生を抑制しつつ、重量の増大を抑えることができる車輪用軸受装置および車両を提供するものである。
 即ち、車輪用軸受装置は、内周に複列の外側軌道面を有する外方部材と、軸方向の一端部に車輪を取り付けるための車輪取り付けフランジを有し、外周に軸方向に延びる小径段部を有し、内径部に軸方向に貫通する貫通孔を有するハブ輪、および前記ハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、前記複列の外側軌道面に対向する複列の内側軌道面を有する内方部材と、前記外方部材と前記内方部材との両軌道面間に転動自在に収容された複列の転動体とからなる車輪用軸受と、前記ハブ輪の前記貫通孔に嵌合可能な嵌合部を有する等速自在継手と、を備えた車輪用軸受装置であって、前記ハブ輪における前記貫通孔の内周面には、軸方向に沿って延びる凹部が形成され、前記等速自在継手における前記嵌合部の外周面には、軸方向に沿って延び、前記凹部とスプライン嵌合する凸部が形成され、前記凹部のピッチ円径Aに対する、前記凹部の軸方向長さCの比率が、0
.7≦(C/A)≦1.07であり、前記複列の転動体における軸方向一側の転動体と軸方向他側の転動体との転動体間ピッチFに対する、前記車輪取り付けフランジのフランジ面と前記内輪の軸方向他端側面との軸方向距離Eの比率が、2.85≦(E/F)であり、前記複列の転動体のピッチ円径Dに対する、前記軸方向距離Eの比率が、0.8≦(E/D)≦0.94である。
 本発明によれば、異音の発生を抑制しつつ、重量の増大を抑えることができる。
車輪用軸受装置を示す側面断面図である。 ハブ輪の軸孔および外側継手部材のステム部を示す側面断面図である。 ハブ輪の軸孔における凹部およびステム部の凸部を示す軸方向断面図である。 シャフトが最大角度回動した状態の車輪用軸受装置を示す側面断面図である。 第2実施形態に係る車輪用軸受装置を示す側面断面図である。 第3実施形態に係る車輪用軸受装置を示す側面断面図である。 第4実施形態に係る車輪用軸受装置を示す側面断面図である。
 以下に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。
[車輪用軸受装置]
 図1に示す車輪用軸受装置1は、本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態であり、車輪用軸受10と等速自在継手20とを有している。
 以下の説明において、軸方向とは車輪用軸受10の回転軸心Xに沿った方向を表す。また、アウター側とは、軸方向の一側であって車体に取り付けた際の車輪用軸受装置1の車輪側を表し、インナー側とは、軸方向の他側であって車体に取り付けた際の車輪用軸受装置1の車体側を表す。
(車輪用軸受)
 車輪用軸受10は、自動車等の車両の懸架装置において車輪を回転自在に支持するものである。車輪用軸受10は、外方部材である外輪2と、内方部材であるハブ輪3および内輪4と、転動列である二列のインナー側ボール列5およびアウター側ボール列6と、インナー側シール部材9Aと、アウター側シール部材9Bとを備えている。
 外輪2のインナー側端部には、インナー側シール部材9Aが嵌合可能なインナー側開口部2aが形成されている。外輪2のアウター側端部には、アウター側シール部材9Bが嵌合可能なアウター側開口部2bが形成されている。
 インナー側シール部材9Aがインナー側開口部2aに嵌合されることにより、外輪2と内方部材とによって形成された環状空間15のインナー側の開口端が塞がれている。アウター側シール部材9Bがアウター側開口部2bに嵌合されることにより、環状空間15のアウター側の開口端が塞がれている。
 外輪2の内周面には、インナー側の外側軌道面2cと、アウター側の外側軌道面2dとが形成されている。外輪2の外周面2oには、外輪2を車体側部材(ナックル)に取り付けるための車体取り付けフランジ2eが一体的に形成されている。車体取り付けフランジ2eには、車体側の部材と外輪2とを締結する締結部材が挿通されるボルト孔2fが設けられている。
 ハブ輪3の外周面3oにおけるインナー側端部には、アウター側端部よりも縮径され軸方向に延びる小径段部3aが形成されている。ハブ輪3のアウター側端部には、車輪を取り付けるための車輪取り付けフランジ3bが一体的に形成されている。車輪取り付けフランジ3bには、ハブボルト3gが圧入されるボルト孔3fが設けられている。
 車輪取り付けフランジ3bは、車輪取り付けフランジ3bに組み付けられるブレーキロータが当接するフランジ面3jを有している。フランジ面3jは、車輪取り付けフランジ3bにおけるアウター側の面である。
 ハブ輪3には、外輪2のアウター側の外側軌道面2dに対向するようにアウター側の内側軌道面3cが形成されている。また、ハブ輪3においては、車輪取り付けフランジ3bの基部側にアウター側シール部材9Bが摺接するリップ摺動面3dが形成されている。
 ハブ輪3の内径部には、軸方向に沿って形成され、等速自在継手20が結合される軸孔3eが形成されている。軸孔3eは、ハブ輪3を軸方向に貫通している。軸孔3eは、貫通孔の一例である。ハブ輪3の小径段部3aには、内輪4が圧入されている。内輪4は、インナー側端部にインナー側端面4bを有している。インナー側端面4bは、内輪の軸方向他端側面の一例である。
 内輪4の外周面には、内側軌道面4aが形成されている。つまり、ハブ輪3のインナー側に、内輪4によって内側軌道面4aが構成されている。内側軌道面4aは、外輪2のインナー側の外側軌道面2cに対向している。
 転動列であるインナー側ボール列5とアウター側ボール列6とは、転動体である複数のボール7が保持器8によって保持されることにより構成されている。インナー側ボール列5は、内輪4の内側軌道面4aと、外輪2のインナー側の外側軌道面2cとの間に転動自在に挟まれている。アウター側ボール列6は、ハブ輪3の内側軌道面3cと、外輪2のアウター側の外側軌道面2dとの間に転動自在に挟まれている。内輪4は、転動列であるインナー側ボール列5及びアウター側ボール列6に予圧を付与している。
 車輪用軸受10においては、外輪2と、ハブ輪3および内輪4と、インナー側ボール列5と、アウター側ボール列6とによって複列アンギュラ玉軸受が構成されている。なお、車輪用軸受10は、複列円錐ころ軸受によって構成されていてもよい。
(等速自在継手)
 等速自在継手20は、内周面にトラック溝25が形成された外側継手部材21と、トラック溝25と対向するトラック溝22aが外周面に形成された内側継手部材22と、トラック溝25とトラック溝22aとの間に組み込まれたボール23と、外側継手部材21の内周面と内側継手部材22の外周面との間に介在してボール23を保持するケージ24とを有している。
 外側継手部材21は、内側継手部材22、ボール23、およびケージ24からなる内部部品を収容するマウス部26と、マウス部26から軸方向におけるアウター側へ向けて一体的に延びるステム部27とを有している。マウス部26は、アウター側端部に、内輪4のインナー側端面4bと当接する当接面26aを有している。
 内側継手部材22には、エンジンやモータ等の駆動源からの駆動力が入力されるシャフト31の軸端が圧入されている。内側継手部材22とシャフト31とは、スプライン嵌合によりトルク伝達可能に結合されている。外側継手部材21のマウス部26は、内側継手部材22、ボール23、およびケージ24を介して、シャフト31を回転軸心Xに対して回動可能に支持している。
[ハブ輪とステム部との嵌合構造]
 図2、図3に示すように、ハブ輪3の軸孔3eにおける内周面には、軸方向に沿って延びる凹部3hが形成されている。凹部3hは、周方向に沿って複数形成されている。外側継手部材21におけるステム部27の外周面には、軸方向に沿って延び、凹部3hとスプライン嵌合する凸部28が形成されている。凸部28は、周方向に沿って複数形成されている。周方向に沿って形成される複数の凹部3hにより雌スプラインが構成され、周方向に沿って形成される複数の凸部28により雄スプラインが構成されている。外側継手部材21のステム部27は、ハブ輪の貫通孔に嵌合可能な嵌合部の一例である。
 軸孔3eの凹部3hは、ステム部27の凸部28よりも小径に形成しても良い。この場合、凹部3hは、凸部28に対して締め代nを有しており、凸部28が圧入されている。
 ステム部27は、凸部28のアウター側に雄ねじ部27aを有しており、雄ねじ部27aにナット41を螺装することで、軸孔3eにステム部27が嵌合した状態で、ハブ輪3と外側継手部材21とが固定されている。雄ねじ部27aにナット41を螺装することで、外側継手部材21の当接面26aにより内輪4を軸方向に押圧して、インナー側ボール列5及びアウター側ボール列6に予圧を付与することが可能である。
 ステム部27を軸孔3eに嵌合する際に、ステム部27を軸孔3eのインナー側からアウター側へ向けて移動させると、凹部3hは凸部28よりも小径に形成されていて凸部28に対する締め代nを有しているため、凸部28が凹部3hに圧入される。
 凸部28が凹部3hに圧入されると、凸部28により凹部3hの内周面が極僅かに切削加工され、また極僅かな塑性変形および弾性変形を付随的に伴いながら、凹部3hの内周面に凸部28の形状が転写される。
 凸部28が凹部3hに圧入された状態では、スプライン嵌合された凹部3hと凸部28との嵌合接触部位Y(図1参照)が形成される。嵌合接触部位Yにおいては、凸部28の外周面と凹部3hの内周面とは、全体的に密着している。
 このように、凹部3hは凸部28に対して締め代nを有した状態でスプライン嵌合され、スプライン嵌合された凹部3hと凸部28とは軸方向において全体的に密着している。凸部28と凹部3hとが嵌合接触部位Yにおいて全体的に密着することにより、嵌合接触部位Yにおける許容トルクを増大させることができ、嵌合接触部位Yの軸方向長さを短くして車輪用軸受け10の軽量化を図ることが可能である。
[車輪用軸受装置における各部寸法の関係]
 車輪用軸受装置1において、互いに嵌合した凹部3hと凸部28とによって構成されるスプラインのピッチ円径はAである。スプラインのピッチ円径Aは、凹部3hのピッチ円径Aでもあり、凸部28のピッチ円径Aでもある。
 ステム部27における凸部28の軸方向長さはBであり、軸孔3eにおける凹部3hの軸方向長さはCである。車輪取り付けフランジ3bのフランジ面3jと、内輪4のインナー側端面4bとの間の軸方向距離はEである。
 インナー側ボール列5を構成するボール8のピッチ円径と、アウター側ボール列6を構成するボール8のピッチ円径とは同じ大きさに形成されており、インナー側ボール列5およびアウター側ボール列6を構成するボール8のピッチ円径はDである。ピッチ円径Dは、回転軸心Xを中心とし、インナー側ボール列5、6におけるボール8の中心Pを通る円の直径である。ボール8のピッチ円径Dは、転動体のピッチ円径Dの一例である。
 インナー側ボール列5を構成するボール8とアウター側ボール列6を構成するボール8とは、軸方向においてボール間ピッチがFとなるように配置されている。ボール間ピッチFは、インナー側ボール列5におけるボール8の中心Pと、アウター側ボール列6におけるボール8の中心Pとの、軸方向における距離である。ボール間ピッチFは、転動体間ピッチFの一例である。
 車輪用軸受装置1においては、凹部3hのピッチ円径Aに対する凹部3hの軸方向長さCの比率が、0.7≦(C/A)≦1.07となるように設定されている。
 従来の車輪用軸受装置においては、凹部3hのピッチ円径Aに対する凸部28の軸方向長さBの比率は、1.1≦(B/A)≦1.9程度であり、凹部3hのピッチ円径Aに対する凹部3hの軸方向長さCの比率は、1.25≦(C/A)≦1.8程度である。
 これに対し、本実施形態のように凹部3hのピッチ円径Aに対する凹部3hの軸方向長さCの比率が0.7≦(C/A)≦1.07である車輪用軸受装置1においては、従来の車輪用軸受装置に対して、凹部3hを有する軸孔3eおよび凸部28を有するステム部27の径が大きく形成されているとともに、凹部3hの軸方向長さCおよび凸部28の軸方向長さBが小さく形成されている。
 ステム部27の凸部28は、等速自在継手20に駆動トルクが負荷されると回転方向に捩じれるが、凸部28の捩じれ量は、ステム部27の長さが大きくなるに従って増大するため、凸部28の軸方向長さBに比例する。また、凸部28の捩じれ量は、ステム部27の径が大きくなるに従ってステム部27の捩じり剛性が増大するため、凸部28のピッチ円径Aに反比例する。
 また、等速自在継手20に駆動トルクが負荷されると、車輪用軸受10における内輪4のインナー側端面4bと、等速自在継手20におけるマウス部26の当接面26aとの間に回転方向の相対的な滑りが生じる。この場合、ステム部27における凸部28の捩じれ量が小さくなると、内輪4のインナー側端面4bとマウス部26の当接面26aとの間の相対的な滑り量が小さくなる。
 従って、ステム部27の径を大きく形成するとともに、凹部3hの軸方向長さCを小さく形成して、凹部3hのピッチ円径Aに対する凹部3hの軸方向長さCの比率を0.7≦(C/A)≦1.07の範囲に設定することで、インナー側端面4bとマウス部26の当接面26aとの間の相対的な滑り量を小さくして、スティックスリップによる異音の発生を抑制することができる。
 ここで、ステム部27の凸部28には、一般的にハブ輪3の凹部3hとスプライン嵌合したときのガタつきを防止するために、軸方向に対して10~30分程度の捩じれ角が付与されている。従って、従来の車輪用軸受装置においては、スプライン嵌合された凸部28と凹部3hとの間には隙間を有した箇所が存在する。例えば凸部28の軸方向一端部において回転方向の一側の面が凹部3hと接触している場合、凸部28の軸方向他端部においては回転方向の一側の面と凹部3hとの間に隙間が存在する。また、凸部28の軸方向他端部における回転方向の他側の面が凹部3hと接触している場合、凸部28の軸方向一端部においては回転方向の他側の面と凹部3hとの間に隙間が存在する。
 さらに、凸部28の捩じれ方向は、同種の車輪用軸受装置1においては統一されているため、車輪用軸受装置1を車両における左右の車輪に用いた場合は、凸部28の捩じれ方向とステム部27に負荷される駆動トルクの方向とが左右の車輪で異なることになる。
 これにより、ステム部27に駆動トルクが負荷されたときの内輪4のインナー側端面4bとマウス部26の当接面26aとの間の回転方向における相対的な滑り量が左右の車輪で大きく異なることとなり、滑り量が大きな側の車輪においてスティックスリップによる異音が発生するおそれが高くなる。
 しかし、車輪用軸受装置1においては、凹部3hのピッチ円径Aに対する凹部3hの軸方向長さCの比率が0.7≦(C/A)≦1.07の範囲に設定されていて、インナー側端面4bとマウス部26の当接面26aとの間の回転方向における相対的な滑り量が小さく抑えられているため、滑り量が大きな側の車輪においてもスティックスリップによる異音が発生を抑制することが可能である。
 また、ステム部27を大径化して凸部28のピッチ円径Aを大きく形成すると、ステム部27に駆動トルクが負荷されたときの凸部28および凹部3hの歯面にかかる応力が低下するため、凸部28の軸方向長さBおよび凹部3hの軸方向長さCを小さく形成して、車輪用軸受10の軸方向長さを縮小することが可能である。
 そこで、車輪用軸受装置1においては、ボール間ピッチFに対するフランジ面3jとインナー側端面4bとの間の軸方向距離Eの比率が2.85≦(E/F)となるように、ボール間ピッチFを小さく形成して、車輪用軸受10の軸方向長さを縮小している。このように、車輪用軸受10の軸方向長さを縮小することで、車輪用軸受10の軽量化を図ることが可能となっている。
 また、車輪用軸受装置1においては、ボール8のピッチ円径Dに対するフランジ面3jとインナー側端面4bとの間の軸方向距離Eの比率が0.8≦(E/D)≦0.94となるように、軸方向距離Eを小さく形成して、車輪用軸受10の軸方向長さを縮小している。このように、車輪用軸受10の軸方向長さを縮小することで、車輪用軸受10の軽量化を図ることが可能となっている。
 このように、車輪用軸受装置1においては、凹部3hのピッチ円径Aに対する凹部3hの軸方向長さCの比率を0.7≦(C/A)≦1.07の範囲に設定し、ボール間ピッチFに対するフランジ面3jとインナー側端面4bとの間の軸方向距離Eの比率を2.85
≦(E/F)の範囲に設定し、ボール8のピッチ円径Dに対するフランジ面3jとインナー側端面4bとの間の軸方向距離Eの比率を0.8≦(E/D)≦0.94の範囲に設定することで、スティックスリップによる異音の発生を抑制しつつ、重量の増大を抑えることが可能となっている。
 さらに、車輪用軸受装置1においては、スプライン嵌合された凹部3hと凸部28とは、締め代nを有した状態でスプライン嵌合されていて、軸方向において全体的に密着しているため、全体的に密着していない状態でスプライン嵌合している場合に比べて、ステム部27に駆動トルクが負荷された際の耐応力性が向上している。
 従って、凹部3hのピッチ円径Aに対する凸部28の軸方向長さBの比率が、0.32
≦(B/A)≦0.6となるように、凸部28の軸方向長さBを小さく形成して、車輪用軸受10の軸方向長さを縮小することが可能である。このように、車輪用軸受10の軸方向長さを縮小することで、車輪用軸受10の軽量化を図ることが可能である。
 なお、車輪用軸受装置1においては、スプライン嵌合された凹部3hと凸部28とが全体的に密着していない場合でも、凹部3hのピッチ円径Aに対する凹部3hの軸方向長さCの比率を0.7≦(C/A)≦1.07の範囲に設定し、ボール間ピッチFに対するフランジ面3jとインナー側端面4bとの間の軸方向距離Eの比率を2.85≦(E/F)の範囲に設定し、ボール8のピッチ円径Dに対するフランジ面3jとインナー側端面4bとの間の軸方向距離Eの比率を0.8≦(E/D)≦0.94の範囲に設定することで、スティックスリップによる異音の発生を抑制しつつ、重量の増大を抑えることが可能である。
 車輪用軸受装置1において、等速自在継手20におけるシャフト31の軸径はGである。図4に示すように、シャフト31は、シャフト31がマウス部26に接触する範囲R内でマウス部26に対して回動させることができ、シャフト31をマウス部26に対して最大角度回動させたときに、シャフト31の接触点31aがマウス部26と接触する。軸径Gは、シャフト31の接触点31aを含む部位の軸径であり、シャフト31における最小軸径である。
 等速自在継手20のステム部27の大きさおよびシャフト31の軸径Gは、モータ等の駆動源から負荷される駆動トルクの大きさに応じて決定することが好ましいが、車輪用軸受10にスプライン嵌合する等速自在継手20においては、ステム部27における凸部28のピッチ円径Aと、シャフト31の軸径Gとを、軸径Gに対する凸部28のピッチ円径Aの比率が1.1≦(A/G)≦1.41となるように設定している。
 これにより、車輪用軸受装置1において必要なシャフト31の軸径Gを確保することができ、等速自在継手20に負荷される駆動トルクに対する安全率の確保、およびシャフト31の捩じり剛性の確保を図ることが可能となっている。
[車輪用軸受装置の第2実施形態]
 車輪用軸受装置1は、第2実施形態に係る車輪用軸受装置1Aのように構成することもできる。図5に示すように、車輪用軸受装置1Aは、ハブ輪3を有する車輪用軸受10の代わりに、ハブ輪3Aを有する車輪用軸受10Aを備えている点で、車輪用軸受装置1と異なっている。
 車輪用軸受10Aにおいては、ハブ輪3Aの小径段部3aに圧入された内輪4がハブ輪3Aによってかしめられることにより固定されており、ハブ輪3Aは、内輪4のインナー側端面4bをかしめるためのかしめ部3kを有している。内輪4は、かしめ部3kによってかしめられることにより、インナー側ボール列5およびアウター側ボール列6に予圧を付与している。
 車輪用軸受10Aにおいては、ハブ輪3Aのかしめ部3kとマウス部26の当接面26aとが当接している。車輪用軸受10Aおよびハブ輪3Aのその他の構成は、車輪用軸受10およびハブ輪3と同様であるため、同じ符号を付して説明を省略する。
 車輪用軸受10Aのように内輪4をかしめ部3kによってかしめた構成では、内輪4をかしめることにより予圧を付与しているため、ステム部27の雄ねじ部27aにナット41を螺装した際の軸力によって内輪4を押圧して予圧を付与する必要がない。
 従って、雄ねじ部27aにナット41を螺装する際に大きな軸力を発生させる必要がなく、ハブ輪3Aのかしめ部3kとマウス部26の当接面26aとの当接圧力を低減させることができる。かしめ部3kと当接面26aとの当接圧力が低減することで、かしめ部3kと当接面26aとの間にスティックスリップが生じることが抑制され、スティックスリップによる異音の発生を抑制することができる。
 車輪用軸受装置1Aにおいても、凹部3hのピッチ円径Aに対する凹部3hの軸方向長さCの比率を0.7≦(C/A)≦1.07の範囲に設定することができ、ボール間ピッチFに対するフランジ面3jとインナー側端面4bとの間の軸方向距離Eの比率を2.85≦(E/F)の範囲に設定することができ、ボール8のピッチ円径Dに対するフランジ面3jとインナー側端面4bとの間の軸方向距離Eの比率を0.8≦(E/D)≦0.94の範囲に設定することができる。これにより、スティックスリップによる異音の発生をより抑制しつつ、重量の増大を抑えることができる。
 また、車輪用軸受装置1Aにおいても、凹部3hのピッチ円径Aに対する凸部28の軸方向長さBの比率を0.32≦(B/A)≦0.6となるように設定することができる。これにより、スティックスリップによる異音の発生を抑制しつつ、車輪用軸受10の軽量化を図ることができる。
 さらに、車輪用軸受装置1Aにおいても、軸径Gに対する凸部28のピッチ円径Aの比率を1.1≦(A/G)≦1.41となるように設定することができる。これにより、車輪用軸受装置1Aにおいて、スティックスリップによる異音の発生をより抑制しつつ、等速自在継手20に負荷される駆動トルクに対する安全率の確保、およびシャフト31の捩じり剛性の確保を図ることができる。
[車輪用軸受装置の第3実施形態]
 車輪用軸受装置1Aは、第3実施形態に係る車輪用軸受装置1Bのように構成することもできる。図6に示すように、車輪用軸受装置1Bは、ハブ輪3Aを有する車輪用軸受10Aの代わりに、ハブ輪3Bを有する車輪用軸受10Bを備えている点で、車輪用軸受装置1Aと異なっている。
 ハブ輪3Bは、ボルト孔3fを有した車輪取り付けフランジ3bの代わりにネジ孔3nを有した車輪取り付けフランジ3mを備えている点で、ハブ輪3Aと異なっている。ネジ孔3nは、車輪取り付けフランジ3mに組み付けられるホイールおよびブレーキロータを固定するためのホイールボルトが螺合される孔である。車輪取り付けフランジ3mの軸方向の厚みはHである。
 車輪用軸受10Bにおいては、ハブ輪3Bが、ハブボルト3gが圧入されるボルト孔3fを有した車輪取り付けフランジ3bに代えて、ホイールボルトが螺合されるネジ孔3nを有した車輪取り付けフランジ3mを備えることで、外輪2を大径化することが可能である。これにより、車輪用軸受10Bの軸方向長さを小さくしたときに、外輪2の外径を大きく形成して、車輪用軸受10Bの寿命を確保することが可能である。
 車輪用軸受10Bおよびハブ輪3Bのその他の構成は、車輪用軸受10Aおよびハブ輪3Aと同様であるため、同じ符号を付して説明を省略する。
 車輪用軸受装置1Bにおいては、車輪取り付けフランジ3mの軸方向における厚みHに対する、フランジ面3jとインナー側端面4bとの間の軸方向距離Eの比率が、4.5≦(E/H)≦5.6となるように設定されている。このように設定することで、車輪用軸受装置1Bにおける軸方向距離Eを小さく設定した場合でも、車輪取り付けフランジ3mの厚みHを確保することが可能となっている。
 車輪用軸受装置1Bにおいても、凹部3hのピッチ円径Aに対する凹部3hの軸方向長さCの比率を0.7≦(C/A)≦1.07の範囲に設定することができ、ボール間ピッチFに対するフランジ面3jとインナー側端面4bとの間の軸方向距離Eの比率を2.85≦(E/F)の範囲に設定することができ、ボール8のピッチ円径Dに対するフランジ面3jとインナー側端面4bとの間の軸方向距離Eの比率を0.8≦(E/D)≦0.94の範囲に設定することができる。これにより、スティックスリップによる異音の発生をより抑制しつつ、重量の増大を抑えることができる。
 また、車輪用軸受装置1Bにおいても、凹部3hのピッチ円径Aに対する凸部28の軸方向長さBの比率を0.32≦(B/A)≦0.6となるように設定することができる。これにより、スティックスリップによる異音の発生を抑制しつつ、車輪用軸受10の軽量化を図ることができる。
 さらに、車輪用軸受装置1Bにおいても、軸径Gに対する凸部28のピッチ円径Aの比率を1.1≦(A/G)≦1.41となるように設定することができる。これにより、車輪用軸受装置1Bにおいて、スティックスリップによる異音の発生をより抑制しつつ、等速自在継手20に負荷される駆動トルクに対する安全率の確保、およびシャフト31の捩じり剛性の確保を図ることができる。
[車輪用軸受装置の第4実施形態]
 車輪用軸受装置1Bは、第4実施形態に係る車輪用軸受装置1Cのように構成することもできる。図7に示すように、車輪用軸受装置1Cは、ステム部27を有する等速自在継手20の代わりに、ステム部27Aを有する等速自在継手20Aを備えている点で、車輪用軸受装置1Bと異なっている。
 ステム部27Aは、アウター側面からインナー側に向けて形成される雌ねじ部27bを有しており、雌ねじ部27bにボルト42を螺装することで、軸孔3eにステム部27Aが嵌合した状態で、ハブ輪3Bと等速自在継手20Aとが締結されている。これにより、車輪用軸受10Bと等速自在継手20Aとが固定されている。
 ハブ輪3Bにおける軸孔3eのアウター側端部には、軸孔3eの軸心となる回転軸心Xに対して垂直な面である係止面3pが形成されている。本実施形態においては、ボルト42は、ワッシャ43を介してハブ輪3Bの係止面3pに係止しているが、雌ねじ部27bにボルト42を螺装したときに必要な軸力を得ることができれば、ワッシャ43を介さずに、ボルト42が直接係止面3pに係止する構成であってもよい。
 本実施形態においては、係止面3pが軸孔3eの軸心に対して垂直な面に形成されているため、雌ねじ部27bにボルト42を螺装したときに必要な軸力を得ることが可能であり、車輪用軸受10Bと等速自在継手20Aとの固定状態を安定して保持することが可能となっている。
 等速自在継手20Aおよびステム部27Aのその他の構成は、等速自在継手20およびステム部27と同様であるため、同じ符号を付して説明を省略する。
 車輪用軸受装置1Cにおいても、車輪取り付けフランジ3mの軸方向における厚みHに対する、フランジ面3jとインナー側端面4bとの間の軸方向距離Eの比率が、4.5≦(E/H)≦5.6となるように設定することができる。これにより、車輪用軸受装置1Cにおける軸方向距離Eを小さく設定した場合でも、車輪取り付けフランジ3mの厚みHを確保することが可能である。
 車輪用軸受装置1Cにおいても、凹部3hのピッチ円径Aに対する凹部3hの軸方向長さCの比率を0.7≦(C/A)≦1.07の範囲に設定することができ、ボール間ピッチFに対するフランジ面3jとインナー側端面4bとの間の軸方向距離Eの比率を2.85≦(E/F)の範囲に設定することができ、ボール8のピッチ円径Dに対するフランジ面3jとインナー側端面4bとの間の軸方向距離Eの比率を0.8≦(E/D)≦0.94の範囲に設定することができる。これにより、スティックスリップによる異音の発生をより抑制しつつ、重量の増大を抑えることができる。
 また、車輪用軸受装置1Cにおいても、凹部3hのピッチ円径Aに対する凸部28の軸方向長さBの比率を0.32≦(B/A)≦0.6となるように設定することができる。これにより、スティックスリップによる異音の発生を抑制しつつ、車輪用軸受10の軽量化を図ることができる。
 さらに、車輪用軸受装置1Cにおいても、軸径Gに対する凸部28のピッチ円径Aの比率を1.1≦(A/G)≦1.41となるように設定することができる。これにより、車輪用軸受装置1Cにおいて、スティックスリップによる異音の発生をより抑制しつつ、等速自在継手20Aに負荷される駆動トルクに対する安全率の確保、およびシャフト31の捩じり剛性の確保を図ることができる。
[車輪用軸受装置を備えた車両]
 車輪用軸受装置1、1A、1B、1Cは、エンジンやモータ等を駆動源とする車両に用いることができる。特に、車輪用軸受装置1、1A、1B、1Cを、モータを駆動源とする電動車のように、駆動トルクが瞬間的に等速自在継手20、20Aに入力される車両に用いることで、車輪用軸受装置1、1A、1B、1Cの重量の増大を抑えつつ、スティックスリップによる異音の発生を効果的に抑制することができる。
 また、車輪用軸受装置1、1A、1B、1Cのように、車輪用軸受10、10A、10Bの軸方向長さを小さく形成することで、例えばFF(フロントエンジン・フロントドライブ)車の場合、等速自在継手20、20Aにおける車輪側の揺動中心が従来よりも車輪側に移動し、転舵時における等速自在継手20、20Aの最大角度の抑制、および車両の最小回転半径が増大することの抑制を図ることが可能である。
 以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
 本発明は、車輪用軸受装置に利用可能である。
  1、1A、1B、1C 車輪用軸受装置
  2  外輪
  2c (インナー側の)外側軌道面
  2d (アウター側の)外側軌道面
  3、3A、3B ハブ輪
  3a 小径段部
  3b、3m 車輪取り付けフランジ
  3c 内側軌道面
  3e 軸孔
  3h 凹部
  3j フランジ面
  3k かしめ部
  3n ネジ孔
  4  内輪
  4a 内側軌道面
  4b インナー側端面
  5  インナー側ボール列
  6  アウター側ボール列
  7  ボール
  8  保持器
 10、10A、10B 車輪用軸受
 20、20A 等速自在継手
 27  ステム部
 28  凸部
 31  シャフト
  A  ピッチ円径
  B  凸部の軸方向長さ
  C  凹部の軸方向長さ
  D  ボールのピッチ円径
  E  フランジ面と内輪のインナー側端面との軸方向距離
  F  ボール間ピッチ
  G  シャフトの軸径
  H  フランジの軸方向における厚み
  n  締め代

Claims (6)

  1.  内周に複列の外側軌道面を有する外方部材と、軸方向の一端部に車輪を取り付けるための車輪取り付けフランジを有し、外周に軸方向に延びる小径段部を有し、内径部に軸方向に貫通する貫通孔を有するハブ輪、および前記ハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、前記複列の外側軌道面に対向する複列の内側軌道面を有する内方部材と、前記外方部材と前記内方部材との両軌道面間に転動自在に収容された複列の転動体とからなる車輪用軸受と、
     前記ハブ輪の前記貫通孔に嵌合可能な嵌合部を有する等速自在継手と、
     を備えた車輪用軸受装置であって、
     前記ハブ輪における前記貫通孔の内周面には、軸方向に沿って延びる凹部が形成され、
     前記等速自在継手における前記嵌合部の外周面には、軸方向に沿って延び、前記凹部とスプライン嵌合する凸部が形成され、
     前記凹部のピッチ円径Aに対する、前記凹部の軸方向長さCの比率が、0.7≦(C/A)≦1.07であり、
     前記複列の転動体における軸方向一側の転動体と軸方向他側の転動体との転動体間ピッチFに対する、前記車輪取り付けフランジのフランジ面と前記内輪の軸方向他端側面との軸方向距離Eの比率が、2.85≦(E/F)であり、
     前記複列の転動体のピッチ円径Dに対する、前記軸方向距離Eの比率が、0.8≦(E/D)≦0.94であることを特徴とする車輪用軸受装置。
  2.  前記ハブ輪は、前記内輪を前記ハブ輪にかしめるためのかしめ部を有することを特徴とする請求項1に記載の車輪用軸受装置。
  3.  スプライン嵌合された前記凹部と前記凸部とは軸方向において全体的に密着しており、
     前記凹部のピッチ円径Aに対する、前記凸部の軸方向長さBの比率が、0.32≦(B/A)≦0.6であることを特徴とする請求項1に記載の車輪用軸受装置。
  4.  前記等速自在継手は、前記嵌合部にトルク伝達可能に結合され、駆動力が入力されるシャフトを有し、
     前記シャフトの軸径Gに対する、前記凸部のピッチ円径Aの比率が、1.1≦(A/G)≦1.41であることを特徴とする請求項1に記載の車輪用軸受装置。
  5.  前記車輪取り付けフランジは、ホイール及びブレーキロータを固定するホイールボルトが螺合される複数のネジ孔を有し、
     前記車輪取り付けフランジの軸方向における厚みHに対する、前記軸方向距離Eの比率が、4.5≦(E/H)≦5.6であることを特徴とする請求項1に記載の車輪用軸受装置。
  6.  請求項1~請求項5の何れか一項に記載の前記車輪用軸受装置と、
     駆動力を発生するモータとを備え、
     前記等速自在継手は、前記嵌合部にトルク伝達可能に結合され、前記モータからの駆動力が入力されるシャフトを有することを特徴とする車両。
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