(57)【要約】【課題】フェーススプラインの歯面同士が不正噛合状態で、車輪と車軸とが接続されることを防止するよう改良された車輪用軸受ユニットを提供する。【解決手段】第１のフェーススプラインの歯面２７の頂点部分２８および、第２のフェーススプラインの歯面４７の頂点部分４８も同様に曲面で構成されている。等速継手に内輪を組み付ける際に、第１のフェーススプラインと第２のフェーススプラインとの噛合が、図３（ａ）に示すように、不完全であった場合にも、第１のフェーススプラインと第２の噛合面に垂直な方向に、圧力がかかると、第１のフェーススプラインの歯面２７の頂点部分２８と第２のフェーススプラインの歯面の頂点部分４８とはともに曲面であるため、図３（ｂ）に示すように、軸方の圧力を受け流すように噛合面が滑り、ボルトを締め付け終えた状態においては、図３（ｃ）に示すように、正常に噛合した状態で組み付けが終了する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体側端面に第１のフェーススプラインが形成された車輪と、外部側端面に第２のフェーススプラインが形成された車軸とを備え、前記第１のフェーススプラインの歯面と前記第２のフェーススプラインの歯面とを噛合させた状態でこの噛合面に垂直に圧がかけられることにより前記車輪と前記車軸とが固定される車輪用軸受ユニットにおいて、
前記第１のフェーススプラインの前記歯面の形状および前記第２のフェーススプラインの前記歯面の形状の各々が、前記噛合面に垂直に圧がかけられることにより互いに噛合する形状であることを特徴とする車輪用軸受ユニット。
【請求項２】
前記第１のフェーススプラインの前記歯面の頂点部分および前記第２のフェーススプラインの前記歯面の頂点部分の各々が、曲面で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の車輪用軸受ユニット。
【請求項３】
前記第１のフェーススプラインの前記歯面の頂点部分および前記第２のフェーススプラインの前記歯面の頂点部分の各々が、鋭角に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の車輪用軸受ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪用軸受ユニットに関し、特にフェーススプラインを用いて車輪と車軸とが接続された車輪用軸受ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、駆動輪を駆動するための回転力を伝える車軸と駆動輪との接続は、インライン式のスプラインを介して行われることが殆どであった。例えば、図６に示すように、駆動輪である略円筒形状の内輪１０２の内周面１２４にスプライン１２６が形成されているとともに、車軸端部に設けられている等速継手１０４から延設された略円柱形の接続部１４２の外周面１４４にも、スプライン１２６に対応するスプライン１４６が形成されている。かかる内輪１０２に接続部１４２を内嵌することにより、内輪１０２のスプライン１２６と等速継手１０４の接続部１４２のスプライン１４６とが互いに噛合し、等速継手１０４に内輪１０２が固定される。
【０００３】
しかし内輪１０２の内周面１２４に正確なスプラインを形成したり、更に形成されたスプラインを検査したりするためには特殊な工具、検査器具、および技術が必要であるため、製造時間と製造コストが大きくなり問題となっていた。そこで、内輪１０２の平らな輪車体側端面１２２にスプラインを形成するとともに、等速継手１０４の平らな外部側端面１４５にもスプラインを形成し、これら２つの平らな表面上に形成されたスプライン、即ちフェーススプラインの歯面同士を噛合させた状態で、接続部１４２の外部側端部１４３に形成されているねじ部１４９に噛合されているナット１５０締め付けることにより、噛合面に垂直に圧をかけて内輪１０２と等速継手１０４とを接続させた車輪用軸受ユニットが提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２）。
【特許文献１】ＤＥ  １０  ２００６  ０３２  １５９Ａ１
【特許文献２】特開平１１−２４０３０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図７（ａ）に示すように、フェーススプラインの歯面同士が正常に噛合した状態においては、歯面が堅固にかみ合っているため、回転方向に位置ずれすることはない。また、ナット１５０によって締め付けていることにより、フェーススプラインの噛合面に垂直な方向、即ち軸方向に圧がかかっているため、軸方向に位置ずれが生ずることもない。しかし、図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、内輪１０２のフェーススプライン１２７の頂点部分１２８の形状が平面であるとともに等速継手１０４のフェーススプライン１４７の頂点部分１４８の形状が平面であるため、図７（ｂ）に示すように、平面同士が面接触する場合がある。頂点部分１２８の平面と頂点部分１４８の平面とが面接触した状態で、噛合面に垂直に圧をかけてもフェーススプラインの歯面同士が正常に噛合した状態にはならず、不正噛合状態で内輪１０２と等速継手１０４とを接続させた車輪用軸受ユニットが形成される。このような車輪用軸受ユニットは回転方向にずれが生じやすく、ずれによるがたつきが発生し、問題となる。
【０００５】
本発明はかかる実情を鑑みてなされたもので、フェーススプラインの歯面同士が不正噛合状態で、車輪と車軸とが接続されることを防止するよう改良された車輪用軸受ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかる車輪用軸受ユニットは、車体側端面に第１のフェーススプラインが形成された車輪と、外部側端面に第２のフェーススプラインが形成された車軸とを備え、前記第１のフェーススプラインの歯面と前記第２のフェーススプラインの歯面とを噛合させた状態でこの噛合面に垂直に圧がかけられることにより前記車輪と前記車軸とが固定される車輪用軸受ユニットである。また、前記第１のフェーススプラインの前記歯面の形状および前記第２のフェーススプラインの前記歯面の形状の各々が、前記噛合面に垂直に圧がかけられることにより互いに噛合する形状である。
【０００７】
上記構成によると、第１のフェーススプラインの歯面の形状および第２のフェーススプラインの歯面の形状の各々が、噛合面に垂直に圧がかけられることにより互いに噛合する形状であるため、噛合面に垂直に圧をかけることによって不正噛合を防止することができる。従って、フェーススプラインの歯面同士が不正噛合状態で、車輪と車軸とが接続されることが防止される。なお、本明細書において車軸というときには、車軸端部に設けられた継手部分を含むものとし、例えば、同継手部分が車軸本体部分より取り外し可能に設けられている場合であっても該継手部分を含むものとする。
【０００８】
本発明にかかる車輪用軸受ユニットは、前記第１のフェーススプラインの前記歯面の頂点部分および前記第２のフェーススプラインの前記歯面の頂点部分の各々が、曲面で構成されていることが好ましい。
【０００９】
上記構成によると、第１のフェーススプラインの歯面の頂点部分および第２のフェーススプラインの歯面の頂点部分の各々が、曲面で構成されているため、噛合面に垂直に圧がかけられた場合において、第１のフェーススプラインの歯面の頂点部分と第２のフェーススプラインの歯面の頂点部分とが面接触することがない。従って、噛合面に垂直に圧をかけることによって第１のフェーススプラインの歯面と第２のフェーススプラインの歯面とが互いに噛合するため、車輪と車軸とが、不正噛合状態で接続されることが防止される。
【００１０】
また、第１のフェーススプラインの歯面の頂点部分および第２のフェーススプラインの歯面の頂点部分の各々が曲面で構成されており、応力が特に集中しやすい角部を、噛合状態における第１のフェーススプラインの歯面と第２のフェーススプラインの歯面との接触部分に持たないため、第１のフェーススプラインの歯面と第２のフェーススプラインの噛合部において、車輪の回転に伴う応力集中が生ずることを抑制することができる。
【００１１】
本発明にかかる車輪用軸受ユニットは、前記第１のフェーススプラインの前記歯面の頂点部分および前記第２のフェーススプラインの前記歯面の頂点部分の各々が、鋭角に構成されていることも好ましい。
【００１２】
上記構成によると、第１のフェーススプラインの歯面の頂点部分および第２のフェーススプラインの歯面の頂点部分の各々が鋭角に構成されているため、噛合面に垂直に圧がかけられた場合において、第１のフェーススプラインの歯面の頂点部分と第２のフェーススプラインの歯面の頂点部分とが面接触することがない。従って、噛合面に垂直に圧をかけることによって、第１のフェーススプラインの歯面と第２のフェーススプラインの歯面とが噛合するため、車輪と車軸とが、不正噛合状態で接続されることが防止される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、フェーススプラインの歯面同士が不正噛合状態で、車輪と車軸とが接続されることを防止するよう改良された車輪用軸受ユニットを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（第１の実施形態）
本発明を具体化した車輪用軸受ユニットの一実施形態を図１〜図３を用いて、以下に説明する。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態にかかる車輪用軸受ユニットは、車軸の端部に設けられた継手部分として機能する等速継手４に内輪２が接続され、駆動輪として用いられる車輪用軸受ユニットである。略円筒状の外輪１の内周面には軌道面１３および軌道面１４が設けられている。一方、貫通孔２１を有する略円筒状の内輪２の外周面には、軌道面１３に対向する位置に軌道面２３が設けられていると共に、軌道面１４に対向する位置に軌道面２４が設けられている。かかる軌道面１３および軌道面２３に介設されて転動体３３が備えられていると共に、軌道面１４および軌道面２４に介設されて転動体３４が備えられている。また、内輪２の軸方向において外部側（以下、単に、「外部側」とする。）の端部外周面からは、車輪（不図示）を取り付けるためのフランジ部２５が延設されている。内輪２の軸方向において車体側（以下、単に、「車体側」とする。）の円環状の端面２２には、歯面を車体側にむけて第１のフェーススプライン２６が形成されている。
【００１６】
一方、内輪２の車体側には、外部側に円環状の端面４２を有する等速継手４が配設されている。この円環状の端面には、第１のフェーススプライン２６に対向するように第２のフェーススプライン４６が形成されているとともに、円環状の端面４２の中心部にはねじ穴４１が設けられている。この第１のフェーススプライン２６と第２のフェーススプライン４６とを噛合させた状態で、内輪２の外部側よりボルト５が貫通孔２１に挿入されている。このボルトの先端はねじ穴４１に螺合するおねじ５１がきられているとともに、このおねじ５１をねじ穴４１に挿入することによって、ボルト５を介して内輪２と等速継手４が接続されている。
【００１７】
ここで、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、第１のフェーススプライン２６の歯面２７の頂点部分２８は曲面で構成されている。また、図示は省略するが、第２のフェーススプライン４６の歯面４７の頂点部分も同様に曲面で構成されている。従って、例えば、等速継手４に内輪２を組み付ける際に、第１のフェーススプライン２６と第２のフェーススプライン４６との噛合が、図３（ａ）に示すように、不完全であった場合にも、ボルト５を締め付けてゆくことにより、図中矢印で示したように軸方向、即ち第１のフェーススプライン２６と第２の噛合面に垂直な方向に、圧力がかかる。ここで、第１のフェーススプライン２６の歯面２７の頂点部分２８と第２のフェーススプライン４６の歯面４７の頂点部分４８とはともに曲面である。そのため、図３（ｂ）に示すように、軸方向の圧力を受け流すように噛合面が滑り、徐々に噛合し、ボルト５を締め付け終えた状態においては、図３（ｃ）に示すように、正常に噛合した状態で組み付けが終了する。
【００１８】
また、第１のフェーススプライン２６と第２のフェーススプライン４６とが正常に噛合した状態で、等速継手４を介して内輪２を回転させると、第１のフェーススプライン２６と第２のフェーススプライン４６との接触部分には回転方向の応力が加わる。ここで第１のフェーススプライン２６の歯面２７の頂点部分２８と第２のフェーススプライン４６の歯面４７の頂点部分４８とが曲面で形成されており応力が特に集中しやすい角を接触部分に持たない。従って、回転に伴う応力が、第１のフェーススプライン２６の歯面２７と第２のフェーススプライン４６の歯面４７との噛合部分内に集中することを抑制することができる。
【００１９】
上記実施形態の車輪用軸受ユニットによれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記構成によると、第１のフェーススプライン２６の歯面２７の頂点部分２８および第２のフェーススプライン４６の歯面４７の頂点部分４８の各々が、曲面で構成されている。そのため、噛合面に垂直に圧がかけられた場合において、第１のフェーススプライン２６の歯面２７の頂点部分２８および第２のフェーススプライン４６の歯面４７の頂点部分４８とが面接触することがない。従って、噛合面に垂直に圧をかけることによって第１のフェーススプラインの歯面と第２のフェーススプラインの歯面とが互いに噛合するため、駆動輪である内輪２と等速継手４とが、不正噛合状態で接続されることが防止される。
【００２０】
（２）上記実施形態ではまた、第１のフェーススプライン２６の歯面２７の頂点部分２８および第２のフェーススプライン４６の歯面４７の頂点部分４８の各々が曲面で構成されている。従って、応力が特に集中しやすい角部を、噛合状態における第１のフェーススプライン２６の歯面２７と第２のフェーススプライン４６の歯面４７との接触部分に持たないため、第１のフェーススプライン２６の歯面２７と第２のフェーススプライン４６の歯面４７の噛合部において、駆動輪である内輪２の回転に伴う応力集中が生ずることを抑制することができる。
【００２１】
（第２の実施形態）
次に、本発明を具体化した車輪用軸受ユニットの第２の実施形態を図４および図５にしたがって説明する。なお、第２の実施形態は、第１の実施形態の第１のフェーススプラインの歯面２７と第２のフェーススプラインの歯面４７の形状を変更したのみの構成であるため、同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。
【００２２】
ここで、図４に示すように、第１のフェーススプライン２６の歯面２７の頂点部分２８は鋭角で構成されている。また、図示は省略するが、第２のフェーススプライン４６の歯面４７の頂点部分も同様に鋭角で構成されている。従って、例えば、等速継手４に内輪２を組み付ける際に、第１のフェーススプライン２６と第２のフェーススプライン４６との噛合が、図５（ａ）に示すように、不完全であった場合にも、ボルト５を締め付けてゆくことにより、図中矢印で示したように軸方向、即ち第１のフェーススプライン２６と第２の噛合面に垂直な方向に、圧力がかかる。ここで、第１のフェーススプライン２６の歯面２７の頂点部分２８と第２のフェーススプライン４６の歯面４７の頂点部分４８とはともに鋭角である。そのため、図５（ｂ）に示すように、軸方向の圧力を受け流すように噛合面が滑り、徐々に噛合し、ボルト５を締め付け終えた状態においては、図５（ｃ）に示すように、正常に噛合した状態で組み付けが終了する。
【００２３】
従って、第２の実施形態によれば、第１の実施形態に記載の（１）の効果に変えて以下の効果を得ることができる。
（１）第２の実施形態では、第１のフェーススプライン２６の歯面２７の頂点部分２８と第２のフェーススプライン４６の歯面４７の頂点部分４８の各々が鋭角に構成されている。そのため、噛合面に垂直に圧がかけられた場合において、第１のフェーススプライン２６の歯面２７の頂点部分２８と第２のフェーススプライン４６の歯面４７の頂点部分４８とが面接触することがない。従って、噛合面に垂直に圧をかけることによって、第１のフェーススプライン２６の歯面２７と第２のフェーススプライン４６の歯面４７とが噛合するため、駆動輪である内輪２と等速継手４とが、不正噛合状態で接続されることが防止される。
【００２４】
なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・第１の実施形態では、第１のフェーススプライン２６の歯面２７の頂点部分２８と第２のフェーススプライン４６の歯面４７の頂点部分４８とは、ともに単純な径を持つ円弧で構成した曲面で構成したが、他の構成であっても良い。例えば、複合径を有する円弧で構成された曲面や、対数曲面等であっても同様の効果を奏することが可能である。
【００２５】
・また、第１のフェーススプライン２６の歯面２７の頂点部分２８と第２のフェーススプライン４６の歯面４７の頂点部分４８とは、第１の実施形態で示した曲面や、第２の実施形態で示した鋭角以外の構成であっても良い。即ち、第１のフェーススプラインの前記歯面２７および前記第２のフェーススプラインの前記歯面４７の形状が前記噛合面に垂直に圧がかけられることにより互いに噛合する歯面形状であれば形状は特に限定されない。
【００２６】
・第１の実施形態および第２の実施形態では、継手として等速継手４を用いたが、他の構成でも良い。例えば、バーフィールドタイプの等速ジョイントや自在継手であるフック型ジョイントであっても良い。
【００２７】
・第１の実施形態および第２の実施形態では、継手として等速継手４を用いたが、他の構成でも良い。例えば、別体の継手を用いず、車軸端部に直接第２のフェーススプライン４６が形成されていても良い。かかる構成であれば、従動輪についても本発明を適用することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、フェーススプラインを用いて内輪と車軸とが接続された車輪用軸受ユニットに関するものであるため、産業上広く利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明にかかる車輪用軸受ユニットの一実施形態について説明する図面であって、車輪用軸受ユニットの軸方向断面図である。
【図２】本発明にかかる車輪用軸受ユニットの一実施形態について説明する図面であって、（ａ）は車輪用軸受ユニットの等速継手を除いた斜視図であって、（ｂ）は第１のフェーススプライン部分の拡大図である。
【図３】本発明にかかる車輪用軸受ユニットの一実施形態について説明する図面であって、（ａ）〜（ｃ）は第１のフェーススプラインと第２のフェーススプラインとが軸方向の圧力を受けて噛合する状態を説明する模式図である。
【図４】本発明にかかる車輪用軸受ユニットの第２の実施形態について説明する図面であって、第１のフェーススプライン部分の拡大図である。
【図５】本発明にかかる車輪用軸受ユニットの第２の実施形態について説明する図面であって、（ａ）〜（ｃ）は第１のフェーススプラインと第２のフェーススプラインとが軸方向の圧力を受けて噛合する状態を説明する模式図である。
【図６】従来の車輪用軸受ユニットについて説明する図面であって、車輪用軸受ユニットの軸方向断面図である。
【図７】従来の車輪用軸受ユニットについて説明する図面であって、（ａ）は第１のフェーススプラインと第２のフェーススプラインとが噛合した状態を説明する模式図であり、（ｂ）は第１のフェーススプラインと第２のフェーススプラインとが不正噛合した状態を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００３０】
１…外輪、２…内輪（車輪）、４…等速継手（車軸）、５…ボルト、１０…車輪用軸受ユニット、１３…軌道面、１４…軌道面、２１…貫通孔、２２…端面、２３…軌道面、２４…軌道面、２５…フランジ部、２６…第１のフェーススプライン、２７…歯面、２８…頂点部分、３３…転動体、３４…転動体、４１…ねじ穴、４２…端面、４６…第２のフェーススプライン、４７…歯面、４８…頂点部分、５１…おねじ、１０２…内輪（車輪）、１０４…等速継手（車軸）、１２２…輪車体側端面、１２４…内周面、１２６…スプライン、１２６…輪車体側端面、１２７…フェーススプライン、１２８…頂点部分、１４２…接続部、１４３…外部側端部、１４４…外周面、１４５…外部側端面、１４６…スプライン、１４７…フェーススプライン、１４８…頂点部分、１４９…ねじ部、１５０…ナット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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