JP2009083813A

JP2009083813A - 車輪支持装置

Info

Publication number: JP2009083813A
Application number: JP2007259693A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kamikawa; 剛上川
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2007-10-03
Filing date: 2007-10-03
Publication date: 2009-04-23

Abstract

【課題】ハブホイール側と、等速ジョイント側との両サイドフェーススプラインの非接触部分の面積を小さくし、この分だけ両サイドフェーススプラインの相互の歯面の接触面積を増大させて歯面の面圧及び剪断応力を低減する。
【解決手段】ハブホイール１０のハブ軸１３の端面と、等速ジョイント５０の外輪６０の端面には、これら両者をトルク伝達可能に接続する両サイドフェーススプライン８０、９０が形成される。両サイドフェーススプライン８０、９０のうち、少なくとも一方のサイドフェーススプライン８０の歯底面８２は、その内径円と外径円との略中間に位置する基礎円上を頂部８３とし、この頂部８３から内径端へ向けてしだいに深くなる内径側傾斜面８４と、頂部８３から外径端に向けてしだいに深くなる外径側傾斜面８５とを有して山形状に形成されている。
【選択図】図３

Description

この発明は、車輪が取り付けられるハブホイールのハブ軸と、等速ジョイントの外輪とがトルク伝達可能に連結された車輪支持装置に関する。

この種の車輪支持装置においては、例えば、特許文献１に開示されている。
これにおいては、図７に示すように、ハブホイール１１０のハブ軸１１３の外周面に、内輪１２１、外輪１３０、及び玉（転動体）１４１、１４２を備えた転がり軸受としての複列のアンギュラ玉軸受１２０が組み付けれている。
一方、駆動軸１５１の端部が連結される等速ジョイント１５０の外輪１６０の側壁部１６１の端面から連結軸部１６３が一体に延出されている。
また、ハブホイール１１０のハブ軸１１３の内孔の内周面には内歯スプライン１１４が形成され、この内歯スプライン１１４に噛み合う外歯スプライン１６４が連結軸部１６３の外周面に形成されている。
そして、内・外歯のスプライン１１４、１６４が相互に噛み合わされながらハブホイール１１０のハブ軸１１３の内孔に連結軸部１６３が嵌挿され、連結軸部１６３の先端から突出された雄ねじ部１６５に締付ナット１６６が締め付けられることで、ハブホイール１１０と等速ジョイント１５０とがトルク伝達可能に結合されている。
特開２００２−１１４００４号公報

ところで、特許文献１に開示された車輪支持装置においては、車両の走行時等において、駆動軸１５１と同方向に回転する等速ジョイント１５０の外輪１６０のトルクは内・外歯のスプライン１１４、１６４の噛み合いによってハブホイール１１０に伝達され、車輪が回転駆動される。
この際、等速ジョイント１５０の外輪１６０の側壁部１６１の端面と、ハブホイール１１０のハブ軸１１３の端面（かしめ部１１７の端面）との相互の接触面の間において相対的な滑り（ねじれを含む滑り）が生じ、異音が発生する場合がある。
等速ジョイント１５０の外輪１６０の側壁部１６１の端面と、ハブホイール１１０のハブ軸１１３の端面との相対的な滑りが原因となる異音の発生を防止するために、図８に示すように、ハブ軸２１３のかしめ部２１７の端面と、この端面に突き合わされる等速ジョイント２５０の外輪２６０の側壁部２６１の端面に、両サイドフェーススプライン２８０、２９０を形成し、これら両サイドフェーススプライン２８０、２９０を相互に噛み合せることでハブホイール２１０のハブ軸２１３と等速ジョイント２５０の外輪２６０とをトルク伝達可能に接続することが同一出願人によって提案されている。
ハブ軸２１３のかしめ部２１７の端面及び等速ジョイント２５０の外輪２６０の側壁部２６１の端面に鍛造によってサイドフェーススプライン２８０、２９０を形成する場合、サイドフェーススプライン２８０、２９０の歯底面２８２、２９２は、内径端から外径端へ向けてしだいに深くなる傾斜面に形成される。
このため、両サイドフェーススプライン２８０、２９０の歯底面２８２、２９２の内径側において、両サイドフェーススプライン２８０、２９０の噛み合いが制限される。これによって、両サイドフェーススプライン２８０、２９０の歯底面２８２、２９２が深い外径側部分に相互のスプライン歯が接触されることがない非接触部分Ｓが生じる。これによって、両サイドフェーススプライン２８０、２９０の相互の接触部におけるスプライン歯の歯面の面圧及び剪断応力が高くなり、耐久性に支障をきたすことが予測される。

この発明の目的は、前記問題点に鑑み、ハブホイール側と、等速ジョイント側との両サイドフェーススプラインの非接触部分の面積を小さくし、この分だけ両サイドフェーススプラインの相互の歯面の接触面積を増大させて歯面の面圧及び剪断応力を低減することができる車輪支持装置を提供することである。

前記目的を達成するために、この発明の請求項１に係る車輪支持装置は、車輪が取り付けられるハブホイールのハブ軸と、等速ジョイントの外輪とがトルク伝達可能に連結された車輪支持装置であって、
前記ハブ軸の端面と、この端面に突き合わされる前記等速ジョイントの外輪の端面には、相互に噛み合うことで前記ハブホイールのハブ軸と前記等速ジョイントの外輪とをトルク伝達可能に接続する両サイドフェーススプラインが形成され、
前記両サイドフェーススプラインのうち、少なくとも一方のサイドフェーススプラインの歯底面は、その内径円と外径円との略中間に位置する基礎円上を頂部とし、この頂部から内径端へ向けてしだいに深くなる内径側傾斜面と、前記頂部から外径端に向けてしだいに深くなる外径側傾斜面とを有して山形状に形成されていることを特徴とする。

前記構成によると、車両の走行時等において、等速ジョイント側のトルクは、等速ジョイントの外輪の端面とハブ軸の端面との両サイドフェーススプラインの噛み合いによってハブホイールに伝達され、車輪が回転駆動される。
このようにして、両サイドフェーススプラインの噛み合いによって等速ジョイント側のトルクをハブホイール側に良好に伝達することができるため、従来と異なり、等速ジョイントの外輪の端面と、ハブホイールのハブ軸の端面との間の相対的な滑りを抑制して異音の発生を防止することができる。
また、両サイドフェーススプラインのうち、少なくとも一方のサイドフェーススプラインの歯底面は、内径側傾斜面と、外径側傾斜面とを有して山形状に形成されるため、歯底面が内径端から外径端へ向けてしだいに深くなる傾斜面に形成される場合と比べ、両サイドフェーススプラインの非接触部分の面積を小さくすることができる。
すなわち、サイドフェーススプラインの歯底面の内径側において、噛み合いが制限されることを抑制することができ、これによって両サイドフェーススプラインの非接触部分の面積を小さくすることができる。
そして、両サイドフェーススプラインの非接触部分の面積を小さくた分だけ両サイドフェーススプラインの相互の歯面の接触面積を増大させることができ、歯面の面圧及び剪断応力を低減して耐久性の向上を図ることができる。

次に、この発明を実施するための最良の形態を実施例にしたがって説明する。

（実施例１）
この発明の実施例１を図１〜図４にしたがって説明する。
図１はこの発明の実施例１に係る車輪支持装置を示す側断面図である。図２はハブホイールのハブ軸端面のサイドフェーススプラインの一部を拡大して示す斜視図である。図３は両サイドフェーススプラインが分離した状態を拡大して示す断面図である。図４は両サイドフェーススプラインが噛み合わされた状態を拡大して示す断面図である。

図１に示すように、この実施例１の車輪支持装置は、ハブホイール１０と、転がり軸受としての複列のアンギュラ玉軸受２０と、等速ジョイント５０とを備えて構成されている。
ハブホイール１０は、円筒状をなすハブ軸１３と、ハブ軸１３の一端部寄り外周面に形成されたフランジ１１とを一体に有している。そして、フランジ１１には、ブレーキロータ（図示しない）を間に挟んで車輪（図示しない）を取り付けるための複数本のハブボルト１２が所定ピッチでかつ圧入によって固定されている。
ハブ軸１３の外周には、外輪３０、内輪２１、転動体としての複数の玉４１、４２及び保持器４５、４６を備えた複列のアンギュラ玉軸受２０が組み付けられている。

すなわち、この実施例１において、ハブ軸１３はフランジ１１側に形成された大径軸部１５と、大径軸部１５よりも適宜に小径でかつ大径軸部１５と段差部をもって連続して形成された小径軸部１６とを一体に有している。そして、大径軸部１５の外周面に、外輪３０の一方の軌道面３１に対応する軌道面２２が形成されている。
さらに、外輪３０の他方の軌道面３２に対応する軌道面２３が外周面に形成された内輪２１がハブ軸１３の小径軸部１６の外周面に嵌込まれた後、小径軸部１６の先端部がかしめられてかしめ部１７が形成されることによって、内輪２１が段差部とかしめ部１７との間に固定されている。
また、外輪３０の両軌道面３１、３２と、ハブ軸１３側の両軌道面２２、２３との間には各複多数個の玉４１、４２と、これら各複多数個の玉４１、４２をそれぞれ保持する保持器４５、４６が組み付けられる。
また、外輪３０の外周面には、車両の懸架装置（図示しない）に支持された車体側部材（ナックル、又はキャリア）にボルトによって取り付けるための固定フランジ３５が一体に形成されている。

図１に示すように、等速ジョイント５０は、周知のツェッパー型、バーフィールド型と呼ばれている等速ジョイントが使用されており、駆動軸５１の一端に一体状に連結された内輪５２と、外輪６０と、これら内・外輪５２、６０の間に配設された複数のボール５３と、これら複数のボール５３を保持する保持器５４を備えて構成されている。
また、等速ジョイント５０の外輪６０の側壁部６１の中心部にはハブホイール１０と等速ジョイント５０とを一体状に連結するための連結ボルト７０が突出されている。

この実施例１において、連結ボルト７０は、等速ジョイント５０の外輪６０と別体をなす頭部７１と軸部７２とを有する一方、等速ジョイント５０の外輪６０の側壁部６１の中心部には貫通孔６３が貫設されている。
そして、等速ジョイント５０の外輪６０の貫通孔６３の内側開口部から連結ボルト７０の軸部７２が嵌挿され、頭部７１の下面が側壁部６１の内面に当接する位置まで軸部７２の根本部の大径部７２ａが圧入されることによって、等速ジョイント５０の外輪６０の側壁部６１から連結ボルト７０の軸部７２が突出されて固定される。連結ボルト７０の軸部７２の先端部には雄ねじ部７３が形成され、この雄ねじ部７３には締付ナット７５を回り止めするためのかしめ溝７４が凹設されている。

図１と図２に示すように、ハブホイール１０のハブ軸１３の端面（この実施例１ではハブ軸１３のかしめ部１７の端面）と、この端面に突き合わされる等速ジョイント５０の外輪６０の側壁部６１の端面には、相互に噛み合うことでハブ軸１３と等速ジョイント５０の外輪６０とをトルク伝達可能に接続する両サイドフェーススプライン８０、９０が形成されている。

図２と図３に示すように、ハブ軸１３のかしめ部１７端面のサイドフェーススプライン８０のスプライン歯８１の歯底面８２は、かしめ部１７の内径円（直径寸法Ａ）と、外径円（直径寸法Ｂ）との略中間に位置する基礎円（直径寸法Ｃ）上を頂部８３とし、この頂部８３から内径端へ向けてしだいに深くなる内径側傾斜面８４と、頂部８３から外径端に向けてしだいに深くなる外径側傾斜面８５とを有して山形状に形成されている。
この実施例１において、かしめ部１７の中心軸線をＬとし、この中心軸線Ｌに直行し、かつサイドフェーススプライン８０のスプライン歯８１の歯先面８６をと通る基準線をＨとし、中心軸線Ｌと基準線Ｈとの交点をＯ１とし、基準線Ｈと基礎円（直径寸法Ｃ）の二倍の直径寸法Ｄを有する円と基準線Ｈとの交点をＯ２としたときに、交点Ｏ１から角度θ１をもつ円錐面上に外径側傾斜面８５が形成されている。
また、交点Ｏ１から角度θ１をもつ円錐面と基礎円（直径寸法Ｃ）との交点を頂部８３とする。さらに、交点Ｏ２から角度θ１と同角度のθ２をもつ円錐面上に内径側傾斜面８４が形成されている。

一方、等速ジョイント５０の外輪６０の側壁部６１端面のサイドフェーススプライン９０のスプライン歯９１の歯底面９２においても、ハブ軸１３側のサイドフェーススプライン８０と同様にして、頂部９３から内径端へ向けてしだいに深くなる内径側傾斜面９４と、頂部９３から外径端に向けてしだいに深くなる外径側傾斜面９５とを有して山形状に形成されている。
そして、ハブホイール１０と、等速ジョイント５０とは次のようにしてトルク伝達可能に一体状に連結される。
すなわち、先ず、等速ジョイント５０の外輪６０の側壁部６１端面から突出された連結ボルト７０の軸部７２をハブホイール１０のハブ軸１３の内孔１４の一端側（車幅方向中心側）から他端側（車幅方向外側）に向けて挿通する。
その後、ハブ軸１３の端面のサイドフェーススプライン８０と等速ジョイント５０の外輪６０の側壁部６１の端面のサイドフェーススプライン９０を噛み合わせながら、連結ボルト７０の軸部７２先端部の雄ねじ部７３をハブ軸１３の内孔１４の他端側に突出させた状態で、雄ねじ部６５に締付ナット７５が締め付けられる。ここで、締付ナット７５端部の薄肉部７６の一部が雄ねじ部７３のかしめ溝７４内にかしめられて回り止めされることで、ハブホイール１０と等速ジョイント５０とがトルク伝達可能に一体状に連結される（図１参照）。

この実施例１に係る車輪支持装置は上述したように構成される。
したがって、車両の走行時等において、駆動軸５１のトルクが等速ジョイント５０の内輪５２、複数のボール５３及び外輪６０に順次伝達され、駆動軸５１と同方向に等速ジョイントの外輪６０が回転される。
等速ジョイント５０に伝達されたトルクは、ハブ軸１３の端面と等速ジョイント５０の外輪６０の端面とのサイドフェーススプライン８０、９０の噛み合いによってハブホイール１０に伝達され、車輪が回転駆動される。

前記したようにして、両サイドフェーススプライン８０、９０の噛み合いによって等速ジョイント５０側のトルクをハブホイール１０側に良好に伝達することができる。
このため、従来と異なり、等速ジョイント５０の外輪６０の端面と、ハブホイール１０のハブ軸１３の端面（かしめ部１７の端面）との間の相対的な滑りを良好に抑制することができる。ひいては、等速ジョイント５０の外輪６０の端面と、ハブホイール１０のハブ軸１３の端面との間の相対的な滑り原因となる異音の発生を防止することができる。

また、両サイドフェーススプライン８０、９０の歯底面８２、９２は、内径側傾斜面８４、９４と、外径側傾斜面８５、９５とを有して山形状に形成されている。このため、両サイドフェーススプラインの歯底面が内径端から外径端へ向けてしだいに深くなる傾斜面に形成される場合と比べ、両サイドフェーススプライン８０、９０の非接触部分の面積を小さくすることができる。
すなわち、両サイドフェーススプライン８０、９０の歯底面８２、９２に内径側傾斜面８４、９４を設けることで、歯底面８２、９２の内径側において、両サイドフェーススプライン８０、９０の噛み合いが制限されることを抑制することができる。これによって両サイドフェーススプライン８０、９０の非接触部分の面積を小さくすることができる。
そして、両サイドフェーススプライン８０、９０の非接触部分の面積を小さくた分だけ相互の歯面の接触面積を増大させることができ、歯面の面圧及び剪断応力を低減して耐久性の向上を図ることができる。

（実施例２）
次に、この発明の実施例２を図５と図６にしたがって説明する。
図５はこの発明の実施例２に係る車輪支持装置の両サイドフェーススプラインが分離した状態を拡大して示す断面図である。図６は両サイドフェーススプラインが噛み合わされた状態を拡大して示す断面図である。
図５と図６に示すように、この実施例２においては、両サイドフェーススプライン８０、９０のうち、一方のサイドフェーススプライン９０（又は８０）のスプライン歯９１（又は８１）の歯先面９６（又は８６）を他方のサイドフェーススプライン８０（又は９０）の歯底面８２（又は９２）に対応する形状に形成したものである。
すなわち、図５に示すように、等速ジョイント５０の外輪６０端面のサイドフェーススプライン９０のスプライン歯９１の歯先面９６は、ハブ軸１３端面のサイドフェーススプライン８０のスプライン歯８１の歯底面８２の頂部８３に対向する部分を谷部９７とし、この谷部９７から内径端へ向けて向けてしだいに高くなる内径側歯先面９８と、谷部９７から外径端へ向けてしだいに高くなる外径側歯先面９９とを有してＶ形状に形成されている。
この実施例２のその他の構成は実施例１と同様に構成されるため、同一構成部分に対し同一符号を付記してその説明は省略する。

前記したように構成されるこの実施例２に係る車輪支持装置において、一方のサイドフェーススプライン９０のスプライン歯９１の歯先面９６を他方のサイドフェーススプライン８０の歯底面８２の山形に対応するＶ形状に形成することによって、両サイドフェーススプライン８０、９０の非接触部分の面積をより一層小さくすることができ、この分だけ相互の歯面の接触面積を増大させることができる。ひいては、歯面の面圧及び剪断応力の低減に効果が大きい。

なお、この発明は前記実施例１及び２に限定するものではない。
例えば、前記実施例１及び２においては、両サイドフェーススプライン８０、９０の歯底面８２、９２が、内径側傾斜面８４、９４と、外径側傾斜面８５、９５とを有して山形状に形成される場合を例示したが、一方のサイドフェーススプライン８０（又は９０）のスプライン歯８１の歯底面８２が内径側傾斜面８４と、外径側傾斜面８５とを有して山形状に形成される場合においてもこの発明を実施することが可能である。
また、前記実施例１においては、等速ジョイント５０の外輪６０の側壁部６１の貫通孔６３に、外輪６０とは別体の連結ボルト７０が圧入によって固定される場合を例示したが、外輪６０の側壁部６１から連結ボルトを一体に突出した場合においてもこの発明を実施可能である。
また、ハブホイール側の転がり軸受としては複列のアンギュラ玉軸受２０の他、複列の円すいころ軸受けを用いてもこの発明を実施可能である。

この発明の実施例１に係る車輪支持装置を示す側断面図である。同じくハブホイールのハブ軸端面のサイドフェーススプラインの一部を拡大して示す斜視図である。同じく両サイドフェーススプラインが分離した状態を拡大して示す断面図である。同じく両サイドフェーススプラインが噛み合わされた状態を拡大して示す断面図である。この発明の実施例２に係る車輪支持装置の両サイドフェーススプラインが分離した状態を拡大して示す断面図である。同じく両サイドフェーススプラインが噛み合わされた状態を拡大して示す断面図である。従来の車輪支持装置のハブホイールのハブ軸内孔に等速ジョイントの連結軸部がスプライン嵌合された状態を示す側断面図である。参考例のハブホイールのハブ軸端面のサイドフェーススプラインに等速ジョイントの外輪端面のサイドフェーススプラインが噛み合わされた状態を示す断面図である。

符号の説明

１０ハブホイール
１１フランジ
１３ハブ軸
１７かしめ部
２０複列のアンギュラ玉軸受（転がり軸受）
５０等速ジョイント
６０外輪
８０、９０サイドフェーススプライン
８１、９１スプライン歯
８２、９２歯底面
８３、９３頂部
８４、９４内径側傾斜面
８５、９５外径側傾斜面

Claims

車輪が取り付けられるハブホイールのハブ軸と、等速ジョイントの外輪とがトルク伝達可能に連結された車輪支持装置であって、
前記ハブ軸の端面と、この端面に突き合わされる前記等速ジョイントの外輪の端面には、相互に噛み合うことで前記ハブホイールのハブ軸と前記等速ジョイントの外輪とをトルク伝達可能に接続する両サイドフェーススプラインが形成され、
前記両サイドフェーススプラインのうち、少なくとも一方のサイドフェーススプラインの歯底面は、その内径円と外径円との略中間に位置する基礎円上を頂部とし、この頂部から内径端へ向けてしだいに深くなる内径側傾斜面と、前記頂部から外径端に向けてしだいに深くなる外径側傾斜面とを有して山形状に形成されていることを特徴とする車輪支持装置。