JP2006096264A - 転がり軸受装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】全体の剛性を高めて、特にハブシャフトに作用するモーメント荷重を支持し易くするとともに、ハブシャフトの強度を確保することができる転がり軸受装置を提供する。
【解決手段】ハブシャフト２と、このハブシャフト２の外周側に設けられかつアウタ側の第１列の転動体１９及びインナ側の第２列の転動体２０を有する複列のハブ軸受４と、車軸５とハブシャフト２との間に介装されたスピンドル軸受Ｓとを備えた転がり軸受装置１である。このうち、スピンドル軸受Ｓをハブシャフト軸方向においてハブ軸受４の第１、第２列の転動体１９，２０の作用点Ｋ１、Ｋ２間の範囲外に配置して、転がり軸受装置１全体の剛性を高くした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、主として自動車のフリーホイールハブ等に用いられる転がり軸受装置に関する。
ハブに伝達される駆動力を断続する切換えが可能なものとしては、例えば２ＷＤ（２輪駆動）と４ＷＤ（４輪駆動）の切換えが可能なパートタイム４ＷＤ車のフリーホイールハブがある。フリーホイールハブを用いた場合、２ＷＤ走行時において従動輪となる２輪が、駆動系（アクスルシャフト、ディファレンシャル、プロペラシャフト等）を回転させることがないので、燃費の向上、振動や騒音の低下、駆動部品の耐久性等を図ることができる。
上記フリーホールハブには転がり軸受装置が設けられており、この転がり軸受装置は、例えば、車輪を取り付けるためのフランジを有するとともに、端部外周部にカプラー部材が固定されたハブシャフトと、このハブシャフトの外周側に設けられかつアウタ側の第１列の転動体とインナ側の第２列の転動体を有する複列のハブ軸受と、ハブシャフトの内周側に導入された車軸と当該ハブシャフトとの間に介装されたスピンドル軸受とを備えている（特許文献１参照）。
特表２００３−５０７６８３号公報（図１）
しかしながら、上記特許文献１の転がり軸受装置は、車軸に対してこれとは別体のハブシャフトを組み付けるものであるために全体として十分な剛性を得にくい。特に、横方向（軸方向）の力（横Ｇ）によりハブシャフトにモーメント荷重が作用した場合、当該モーメント荷重を支持し難くなる。さらに、ハブ軸受とスピンドル軸受とがハブシャフト径方向において重なるように配置されているので、ハブ軸受が嵌合されている範囲のハブシャフトの厚みが小さくなりハブシャフトの強度を確保できないという問題もある。
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑み、全体の剛性を高めて、特にハブシャフトに作用するモーメント荷重を支持し易くするとともに、ハブシャフトの強度を確保することができる転がり軸受装置を提供することを目的とする。
本発明は上記目的を達成するために次の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明は、軸方向の一端側の外周部に車輪を取り付けるためのフランジを有するとともに、軸方向の他端部の外周部にカプラー部材が固定されたハブシャフトと、このハブシャフトの外周側に設けられかつアウタ側の第１列の転動体及びインナ側の第２列の転動体を有する複列のハブ軸受と、前記ハブシャフトの内周側に導入した車軸と当該ハブシャフトとの間に介装されたスピンドル軸受とを備え、前記スピンドル軸受は、ハブシャフト軸方向において前記ハブ軸受の第１列の転動体の作用点と第２列の転動体の作用点と間の範囲外に配置されていることを特徴とする。
上記本発明の転がり軸受装置によれば、スピンドル軸受が、ハブシャフト軸方向においてハブ軸受の第１、第２列の転動体の作用点間の範囲外にあるので、ハブ軸受とスピンドル軸受との軸方向距離が遠くなり、転がり軸受装置全体の剛性を高めることができる。そのため、ハブシャフトに作用するモーメント荷重を支持し易くなる。さらに、ハブ軸受とスピンドル軸受との配置がハブシャフト径方向において重ならず、ハブ軸受が嵌合されている範囲のハブシャフトの厚みが小さくならない。これにより、ハブシャフトの強度を確保することができる。
また、上記の本発明において、前記スピンドル軸受は、前記第１列の転動体の作用点よりもアウタ側に配置された第１のスピンドル軸受と、前記第２列の転動体の作用点よりもインナ側に配置された第２のスピンドル軸受とからなることが好ましい。
この場合、軸方向距離の遠い第１スピンドル軸受と第２のスピンドル軸受とで、ハブシャフトの内側に導入された車軸を支持しているので、転がり軸受全体のより高い剛性を得ることができる。これにより、ハブシャフトに作用するモーメント荷重の支持をさらに支持し易くなる。
上記の本発明によれば、スピンドル軸受をハブシャフト軸方向においてハブ軸受の第１、第２列の転動体の作用点間の範囲外に配置したので、転がり軸受装置全体の剛性が高まり、特にハブシャフトに作用するモーメント荷重が支持し易くなるとともに、ハブシャフトの強度を確保することができる。
以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態を説明する。
図１に示すように、本実施形態の転がり軸受装置１は、ほぼ円筒形状のハブシャフト２と、このハブシャフト２の外周側に設けられた複列のハブ軸受４（円すいころ軸受）と、ハブシャフト２の内周側に設けられた車軸５と当該ハブシャフト２との間に介装されたスピンドル軸受Ｓとを備えている。このうちハブシャフト２には車輪が取り付けられ、ハブ軸受４の外輪３はこの外輪３と一体に形成されたフランジ３０を介してサスペンション等に固定されている。また、ハブシャフト２の軸心は車軸５の軸心に一致している。
ハブシャフト２の車両のアウタ側（図１左側、以下単にアウタ側といい、これと反対側を単にインナ側という）の一端部には、車輪を取り付けるためのフランジ７が一体に形成されており、当該ハブシャフト２は、フランジ７の中心付近からインナ側に向かって延びている。また、ハブシャフト２の内周側には、車軸５が導入されている。フランジ７には周方向に沿って所定のピッチでボルト孔７ａが形成されており、このボルト孔７ａにブレーキロータ、車輪等をハブシャフト２に締結するためのボルト１１が螺合している。
ハブ軸受４の第１、第２の内輪１２、１３（後述）は、ハブシャフト２の外周面２ｂに嵌合しており、したがって、ハブシャフト２はフランジ７に固定される車輪とともに、外輪３に対して回転自在に支持されている。また、ハブシャフト２のインナ側の他端部の外周面に取付部１４が設けられており、この取付部１４にカプラー部材９が回転不能に取り付けられている。また、ハブシャフト２のインナ側端部にはかしめ部８が設けられており、このかしめ部８によってカプラー部材９の外端面９ｂがかしめ付けられている。
カプラー部材９の近傍における上記車軸５と一体に形成された車軸本体Ｈの外周面には、カプラー部材９の外周スプライン９ｃと同径かつ同形状の車軸側スプラインＨａが設けられている。これら外周スプライン９ｃと車軸側スプラインＨａとは、互いに同軸の関係にある。そして、車軸側スプラインＨａ及び外周スプライン９ｃには、軸方向に摺動可能なギアリング１６の内周スプライン１６ａが噛み合わされている。ギアリング１６が軸方向一端部側に移動すると、車軸側スプラインＨａと外周スプライン９ｃとの両者に噛み合った状態となり、これにより車軸本体Ｈの駆動力がハブシャフト２に伝達される。一方、ギアリング１６が軸方向他端部側に移動すると、ギアリング１６は車軸側スプラインＨａとは噛み合っているが外周スプライン９ｃには噛み合っていない状態となる。このように、ギアリング１６を軸方向に摺動させることにより、ハブシャフト２への駆動力を断続する切換えを可能としている。なお、図示しないが、ギアリング１６の摺動は、エアや油圧などの適宜の動力手段を用いた摺動機構によりなされる。
ハブ軸受４は、複列外向きの円錐ころ軸受として構成されており、ハブシャフト２を車体の懸架装置に対して回転自在に支持するとともに、車体からかかる大きなラジアル荷重、アキシャル荷重、モーメント荷重を受けるために用いられている。このハブ軸受４は、ハブシャフト軸方向で隣り合せに二列の外輪軌道面１８ａ、１８ｂを有する単一の外輪３と、前記二列の外輪軌道面１８ａ、１８ｂに配列されるアウタ側の第１列の円錐ころ１９（転動体）、インナ側の第２列の円すいころ２０（転動体）と、アウタ側の内輪軌道面２１ａを有する第１の内輪１２と、インナ側の内輪軌道面２１ｂを有する第２の内輪１３とで構成されている。
また、第１の内輪１２の外端面１２ａがハブシャフト２のコーナー部２ｃに、第２の内輪１３の外端面１３ａがカプラー部材９の内端面９ａに当てられており、したがって、前記コーナー部２ｃとかしめ部８との間で第１、第２の内輪１２，１３及びカプラー部材９がハブシャフト軸方向で動かないように固定されている。したがって、上記各内輪１２，１３とカプラー部材９とはハブシャフト２と一体となって回転する。
外輪３のインナ側の外輪軌道面１８ａは、ハブシャフト２のインナ側端部に向けて拡径されたテーパ形状を呈しており、アウタ側の外輪軌道面１８ｂは、ハブシャフト２のアウタ側端部に向けて拡径されたテーパ形状を呈している。一方、第１の内輪１２の内輪軌道面２１ａは、ハブシャフト２のインナ側端部に向けて拡径されたテーパ形状を呈しており、第２の内輪１３の内輪軌道面２１ｂは、ハブシャフト２のアウタ側端部に向けて拡径されたテーパ形状を呈している。また、第１の内輪１２のアウタ側と第２の内輪１３のインナ側には、それぞれ鍔部が形成されており、第１、第２の内輪１２，１３の軌道部は、テーパ形状の内輪軌道面２１ａ、２１ｂと鍔部の内壁面２２とで構成されている。また、各円錐ころ軸受の軸方向両端部には、シール部２４が取り付けられており、内外輪間の環状開口部をシールするようになっている。
ハブシャフト２に対して車軸５を回転可能に支持するスピンドル軸受Ｓは、アウタ側に配置された深溝玉軸受２５（第１のスピンドル軸受）と、インナ側に配置された針状ころ軸受２６（第２のスピンドル軸受）にから構成されている。このうち、針状ころ軸受２６の転動体である針状ころ２７は、ハブシャフト２のインナ側端部に形成された拡径面２８、及び車軸５の外周面５ａを軌道面としている。また、深溝玉軸受２５は、ハブシャフト２のアウタ側端部の内周面に形成された段差部２９にその外輪２５ａを嵌合させることにより取り付けられている。また、この深溝玉軸受２５の内輪２５ｂが車軸５の軸端に形成された段差部３０に嵌合されている。このようにして、車軸５がハブシャフト２の内周側で回転可能に支持されている。なお、第２のスピンドル軸受に針状ころ軸受２６を採用したのは、ハブシャフト２の厚みＬが小さくならないようにするためである。
図１に示すように、上記ハブ軸受４は、ハブシャフト軸方向ほぼ中央部の所要範囲に設けられており、上記スピンドル軸受Ｓのうち深溝玉軸受２５は、ハブシャフト軸方向においてハブ軸受４（円すいころ軸受）の第１の円すいころ１９の作用点Ｋ１よりもアウタ側に配置されており、針状ころ軸受２６は、ハブシャフト軸方向において第２の円すいころ２０の作用点Ｋ２よりもインナ側に配置されている。したがって、深溝玉軸受２５及び針状ころ軸受２６（スピンドル軸受）は、第１、第２の円すいころ１９，２０の作用点Ｋ１、Ｋ２間の範囲外に配置されている。
ここでいう作用点Ｋ１、Ｋ２とは、図１の断面視において、円すいころ１９の軸線の中点を通り、かつ、当該軸線に直交する線Ｌ１（作用線）が、ハブシャフト２（若しくは深玉溝軸受２５、針状ころ軸受２６）の軸線と交わる点である。本発明において、深玉溝軸受２５が、第１の円すいころ１９の作用点Ｋ１よりもアウタ側にある（上記作用点Ｋ１、Ｋ２間の範囲外にある）とは、当該深玉溝軸受２５が、前記作用点Ｋ１にかかっていないことをいい、より好ましくは前記作用線Ｌ１にかかっていないことを意味する。また、針状ころ軸受２６が、第２列の転動体２０の作用点Ｋ２よりもインナ側にある（上記作用点Ｋ１、Ｋ２間の範囲外にある）とは、当該針状ころ軸受２６が、前記作用点Ｋ２にかかっていないことをいい、より好ましくは前記作用線Ｌ２にかかっていないことを意味する。
このように、円すいころ軸受４及び針状ころ軸受２６（スピンドル軸受Ｓ）が、第１、第２列の転動体の作用点Ｋ１、Ｋ２間の範囲外に配置されている（当該範囲には存在しないように配置されている）ので、ハブ軸受４とスピンドル軸受Ｓとの軸方向距離が遠くなり、転がり軸受装置全体の剛性が高くなる。このことから、ハブシャフト２に作用するモーメント荷重を支持し易くなる。また、軸方向距離の遠い上記円すいころ軸受４及び針状ころ軸受２６で、ハブシャフトの内側に導入された車軸を支持しているので、転がり軸受全体のより高い剛性を得ることができ、ハブシャフトに作用するモーメント荷重の支持をさらに支持し易くなっている。
さらに、ハブ軸受４とスピンドル軸受Ｓとがハブシャフト径方向において重ならないので、ハブ軸受４が嵌合されている範囲のハブシャフト２の厚みＬが小さくならず当該ハブシャフト２の強度を維持することができる。なお、上記実施例はすべて例示であって制限的なものではなく、例えば、スピンドル軸受Ｓのうち針状ころ軸受２６を深溝玉軸受とするなど、ハブ軸受４やスピンドル軸受Ｓを他の軸受で構成してもよい。
本実施形態の転がり軸受装置の断面図である。
符号の説明
１ 転がり軸受装置
２ ハブシャフト
３ 外輪
４ ハブ軸受
５ 車軸
７ フランジ
９ カプラー部材
１２ 第１の内輪
１３ 第２の内輪
１９ 第１列の転動体
２０ 第２列の転動体
２５ 深溝玉軸受
２６ 針状ころ軸受
Ｓ スピンドル軸受
Ｋ１ 作用点
Ｋ２ 作用点
Ｌ 厚み（ハブシャフト）

Claims (2)

  1. 軸方向の一端側の外周部に車輪を取り付けるためのフランジを有するとともに、軸方向の他端部の外周部にカプラー部材が固定されたハブシャフトと、このハブシャフトの外周側に設けられかつアウタ側の第１列の転動体及びインナ側の第２列の転動体を有する複列のハブ軸受と、前記ハブシャフトの内周側に導入した車軸と当該ハブシャフトとの間に介装されたスピンドル軸受とを備え、
    前記スピンドル軸受は、ハブシャフト軸方向において前記ハブ軸受の第１列の転動体の作用点と第２列の転動体の作用点と間の範囲外に配置されていることを特徴とする転がり軸受装置。
  2. 前記スピンドル軸受は、前記第１列の転動体の作用点よりもアウタ側に配置された第１のスピンドル軸受と、前記第２列の転動体の作用点よりもインナ側に配置された第２のスピンドル軸受とからなる請求項１に記載の転がり軸受装置。
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