(57)【要約】  本発明は回転軸線（Ａ）を有する車輪ハブ−回転ジョイント−装置であって、車輪を接続するための車輪フランジ（１５）とスリーブ区分（１４）とを備えた車輪ハブ（１１）；車輪ハブ（１１）とは個別に構成され、スリーブ区分（１４）に構成されかつ変形された鍔によって軸方向に緊締された支承内レースを備えた、車輪ハブ（１１）を回転可能に支承するための車輪支承装置（１３）；ジョイント外部分（２２）とジョイント内部分（２３）とトルクを伝達する球（２６）とを備え、ジョイント外部分（２２）が車輪ハブ（１１）に向いた端部に第１の端面歯（３８）を有し、該端面歯（３８）がトルクの伝達のためにスリーブ区分（１４）の鍔（３５）に設けられた第２の端面歯（３９）に相対回動不能に係合している等速回転ジョイント（１２）；車輪ハブ（１１）とジョイント外部分（２２）とを軸方向に緊締するために一方では車輪ハブ（１１）にかつ他方ではジョイント外部分（２２）に軸方向で支えられた複数の緊締手段（１７）；を有しており、車輪支承装置（１３）の軸方向の長さＢＬと端面歯の中央直径ＤＶとの比が０．６３よりも小さく、つまりＢＬ／ＤＶ＜０．６３である車輪ハブ−回転ジョイント−装置に関する。
2009514729.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸線（Ａ）を有する車輪ハブ−回転ジョイント−装置であって、車輪を接続するための車輪フランジ（１５）とスリーブ区分（１４）とを備えた車輪ハブ（１１）；車輪ハブ（１１）とは個別に構成され、スリーブ区分（１４）に構成されかつ変形された鍔によって軸方向に緊締された支承内レース（３４）を備えた、車輪ハブ（１１）を回転可能に支承するための複列の車輪支承装置（１３）；ジョイント外部分（２２）とジョイント内部分（２３）とトルクを伝達する球（２６）とを備え、ジョイント外部分（２２）が車輪ハブ（１１）に向いた端部に第１の端面歯（３８）を有し、該端面歯（３８）がトルクの伝達のためにスリーブ区分（１４）の鍔（３５）に設けられた第２の端面歯（３９）に相対回動不能に係合している等速回転ジョイント（１２）；車輪ハブ（１１）とジョイント外部分（２２）とを軸方向に緊締するために一方では車輪ハブ（１１）にかつ他方ではジョイント外部分（２２）に軸方向で支えられた複数の緊締手段（１７）；を有し、車輪支承装置（１３）の軸方向の長さＢＬと端面歯（３８，３９）の中央直径ＤＶとの比が０．６３よりも小さく、つまりＢＬ／ＤＶ＜０．６３であることを特徴とする、車輪ハブ−回転ジョイント−装置。
【請求項２】
車輪支承装置（１３）がピッチ円直径ＴＫＤ上に位置する支承球（３２，３３）を有し、ピッチ円直径ＴＫＤが等速回転ジョイント（１２）のジョイント球セットのピッチ円直径ＰＣＤよりも大きい、請求項１記載の車輪ハブ−回転ジョイント−装置。
【請求項３】
車輪支承装置（１３）が外側の球溝（５１）を有する支承外レース（３７）を有し、外側の球溝（５１）の最大直径がジョイント外部分（２２）の最大直径よりも大きい、請求項１又は２記載の車輪ハブ−回転ジョイント−装置。
【請求項４】
車輪支承装置（１３）のピッチ円直径ＴＫＤと端面歯（３８，３９）の中央直径ＤＶとの比が１．２６よりも小さく、つまりＴＫＤ／ＤＶ＜１．２６である、請求項１から３までのいずれか１項記載の車輪ハブ−回転ジョイント−装置。
【請求項５】
車輪支承装置（１３）と端面歯（３８，３９）との間の中央間隔ＭＬＶと、車輪支承装置（１３）の軸方向の長さＢＬとの比が０．６７よりも小さく、つまりＭＬＶ／ＢＬ＜０．６７である、請求項１から４までのいずれか１項記載の車輪ハブ−回転ジョイント−装置。
【請求項６】
端面歯（３８，３９）と等速回転ジョイント（１２）との間の中央間隔ＭＧＶと、ジョイント球セットのピッチ円直径ＰＣＤとの比が０．７４よりも小さく、つまりＭＧＶ／ＰＣＤ＜０．７４である、請求項１から５までのいずれか１項記載の車輪ハブ−回転ジョイント−装置。
【請求項７】
端面歯（３８，３９）の半径方向の寸法ＢＶと端面歯（３８，３９）の中央直径ＤＶとの比が０．２２よりも小さく、つまりＢＶ／ＤＶ＜０．２２である、請求項１から６までのいずれか１項記載の車輪ハブ−回転ジョイント−装置。
【請求項８】
スリーブ区分（１４）が内径ＤＢを有し、端面歯（３８，３９）の中央直径ＤＶとスリーブ区分（１４）の内径ＤＢとの比が１．５よりも小さく、つまりＤＶ／ＤＢ＜１．５である、請求項１から７までのいずれか１項記載の車輪ハブ−回転ジョイント−装置。
【請求項９】
緊締部材（１７）が中実のピンとして構成され、該ピンがジョイント外部分（２２）の中央開口（２０）に軸方向に固定されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の車輪ハブ−回転ジョイント−装置。
【請求項１０】
緊締部材（１７）が中空ねじの形で構成され、該中空ねじがジョイント外部分（２２）の中央開口（２０）内に軸方向で固定されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の車輪ハブ−回転ジョイント−装置。
【請求項１１】
端面歯（３８，３９）の中央直径ＤＶと、中空軸とジョイント外部分（２２）との間のねじ（２１）の直径ＤＧとの比が１．６よりも小さく、つまりＤＶ／ＤＧ＜１．６である、請求項１０記載の車輪ハブ−回転ジョイント−装置。
【請求項１２】
スリーブ区分（１４）の貫通開口（１６）の内径ＤＢと、中空ねじとジョイント外部分（２２）との間のねじ（２１）の直径との比が１．２よりも小さく、つまりＤＢ／ＤＧ＜１．２である、請求項１０又は１１記載の車輪ボス−回転ジョイント−装置。
【請求項１３】
ジョイント中心ＥＧと支承装置中心ＥＬとの間の間隔ＭＬＧと、ジョイント球セットのピッチ円直径ＰＣＤと車輪支承装置の長さＢＬとの和との比が０．７よりも小さく、つまり（ＭＬＧ）／（ＰＣＤ＋ＢＬ）＜０．７である、請求項１から１２までのいずれか１項記載の車輪ハブ−回転ジョイント−装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動車のラテラル軸の車輪側の回転ジョイントを、自動車側の車輪保持体により受容された車輪ハブに結合するための車輪ハブ−回転ジョイント−装置に関する。この場合、車輪ハブは車輪保持体に保持された車輪支承装置を受容するためのスリーブ区分と車輪をねじ結合するための車輪フランジとを有している。
【０００２】
ＤＥ３６３６２４３Ａ１号明細書から公知である車輪ハブ−回転ジョイント−装置においては、車輪ボスは車輪支承装置の支承内リングを軸方向に固定する縁曲げ鍔を有するスリーブ区分を有している。縁曲げ鍔は等速回転ジョイントに向いた端部に端面歯を有し、該端面歯はジョイント外部分における対応する端面歯にトルク伝達のために係合する。これにより、端面歯の直径は支承装置の大きさとは無関係に、必要なトルクキャパシティに適合させることができるようにすることを目的としている。半径方向でコンパクトで、容易に構成できる車輪支承装置を達成するためには、車輪支承装置はその支承球で、ほぼ等速回転ジョイントの球の高さに位置している。
【０００３】
本発明の課題は良好な軸方向の緊締と共に、改善されたねじり強度と曲げ強度とを有する車輪ハブ−回転ジョイント−装置を提供することである。
【０００４】
本発明の課題は回転軸線Ａを有する車輪ハブ−回転ジョイント−装置であって、車輪を接続するための車輪フランジとスリーブ区分とを備えた車輪ハブ；車輪ハブとは個別に構成され、スリーブ区分に構成された、変形された鍔によって軸方向に緊締された支承内レースを備えた、車輪ハブを回転可能に支承するための複列の車輪支承装置；ジョイント外部分とジョイント内部分とトルクを伝達する球とを有し、ジョイント外部分が車輪ハブに向いた端部に第１の端面歯を有し、該端面歯がトルク伝達のためにスリーブ区分の鍔に設けられた第２の端面歯に相対回動不能に係合する等速ジョイント；一方では車輪ハブにかつ他方ではジョイント外部分に軸方向で支えられ、車輪ハブとジョイント外部分とを軸方向に緊締するための複数の緊締手段；を有しており、車輪支承装置の軸方向の長さＢＬと端面歯の中央直径ＤＶとの比が０．６３よりも小さく、つまりＢＬ／ＤＶ＜０．６３である車輪ハブ−回転ジョイント−装置によって解決された。
【０００５】
利点は車輪支承装置が等速回転ジョイントに対し全体的に大きな直径上に位置していることである。車輪支承装置の直径の方が大きいことで、周方向に多くの支承球を配置でき、各支承球に比較的に小さな力しか作用しなくなる。支承球の直径は縮小されることができるので、支承外レース及び支承内レースは半径方向で薄く構成されることができる。端面歯の中央直径に対する車輪支承装置の軸方向の長さの比が先きのように設定されることは、端面歯の中央直径に関して−車輪支承装置の支持力を維持するか又は改善して−軸方向で短く構成された車輪支承装置を可能にする。車輪支承装置の良好な支持は支承装置の長い寿命をもたらす。別の利点は、車輪支承装置を保持する車輪ハブのスリーブ区分も大きな直径を有し、ひいては高い面慣性モーメントを有していることである。全体的に本発明による車輪ハブ−回転ジョイント−装置は高いねじり剛性と高い曲げ剛性とを有する。運転に際して発生する変形は減じられ、これは騒音の発生に関し良好に作用するか、トルク容量の増大をもたらす。
【０００６】
有利には車輪支承装置のピッチ円直径ＴＫＤはジョイント球セットのピッチ円直径よりも大きい。さらに支承外レースは有利な構成ではその外側の球溝でジョイント外部分の最大直径よりも大きい。これは装置の剛性にポジティブな作用を有している。緊締部材はジョイント外部分の中央の開口内で軸方向に固定されている中実のピンの形又は中空ねじの形に構成されることができる。
【０００７】
特に有利であることは、車輪支承装置のピッチ円直径ＴＫＤと端面歯の中央直径ＤＶとの比が１．２６よりも小さく、つまり、ＴＫＤ／ＤＶ＜１．２６であることである。この比はトルク伝達の認定数を表す。前記比では車輪ハブへのトルクの導入は半径方向で車輪支承装置のピッチ円直径の比較的に近くで行なわれるので、装置の大きなねじり剛性が達成される。
【０００８】
さらに支承装置中央と端面歯の中央平面との間の中央間隔ＭＬＶと、車輪支承装置の軸方向の長さＢＬとの比が０．６７よりも小さく、つまり、ＭＬＶ／ＢＬ＜０．６７であると有利である。これによって同様に、車輪支承装置に近いジョイントの結合が得られる。この比はジョイント軸もしくはジョイントに対する場合によって存在する製作不精度の影響の尺度である。
【０００９】
さらに端面歯の中央平面とジョイント中央との間の中央間隔ＭＧＶとジョイント球セットのピッチ円直径ＰＣＤとの比が０．７４よりも小さく、つまりＭＧＶ／ＰＣＤ＜０．７４であると有利である。これによって歯対偶に近いジョイントの取付けが得られる。この比はジョイント軸もしくはジョイントの軸受に対する場合によって存在する製作不精度の影響の尺度である。
【００１０】
さらに端面歯の半径方向の寸法ＢＶと中央直径ＤＶとの間の比が０．２２よりも小さいと、つまりＢＶ／ＤＶ＜０．２２であると有利である。これによって軸方向で比較的に幅の狭い歯対偶が達成されるので、端面歯はその半径方向の寸法の全体に亙って一様に支持する。
【００１１】
さらに端面歯の中央直径ＤＶと貫通開口の内径ＤＢとの間の比が１．５よりも小さく、つまりＤＶ／ＤＢ＜１．５であると有利である。この比はジョイント外部分から車輪ハブへのトルク導入の尺度を成す。この場合、前述の領域は特に高いねじり剛性をもたらす。
【００１２】
緊締ねじとして中空ねじを使用した場合には端面歯の中央直径ＤＶと中空ねじとジョイント外部分との間のねじの直径ＤＧとの比が１．６よりも小さいと、つまりＤＶ／ＤＧ＜１．６であると有利である。この比は車輪ハブに対する等速回転ジョイントの直接的な結合を示している。有利には貫通開口の内径と中空ねじとジョイント外部分との間のねじの直径との比は１．２よりも小さいと、つまりＤＢ／ＤＧ＜１．２であると有利である。
【００１３】
さらにジョイント中央と支承装置中央との間の間隔ＭＬＧと、ジョイント球セットのピッチ円直径ＰＣＤと支承装置の長さＢＬとの和との比が０．７よりも小さく、つまり（ＭＬＧ）／（ＰＣＤ＋ＢＬ）＜０．７であると有利である。
【００１４】
以下、有利な実施例を図面に基づき説明する。
【００１５】
図１には車輪ハブ１１、等速回転ジョイント１２、車輪支承装置１３とを構成グループとして有している車輪ハブ−回転ジョイント−装置が示されている。車輪ハブ１１は車輪支承装置１３を受容するためのスリーブ区分１４と図示されていない車輪の車輪円板をねじ結合するための車輪フランジ１５とを有している。スリーブ区分１４は貫通開口１６を形成し、この貫通開口１６を通して、車輪ハブ１１と等速回転ジョイント１２とを軸方向で緊締するための緊締部材１７が差込まれている。
【００１６】
等速回転ジョイント１２は外側の球軌道２４を有するジョイント外部分２２と、内側の球軌道２５を有するジョイント内部分２３と、互いに向き合った外と内の球軌道２４，２５との対偶に配置された、トルクを伝達する球２６と、球２６を角度半割平面にて保持する球ケージ２７とを有している。ここに図示された等速回転ジョイントはバックカットのない弯曲した球軌道２４，２５を有する固定ジョイントとして構成されている。この場合には球軌道２４，２５は車輪ハブ１１から離れる方向に開口１８に向かって拡開させられている。ジョイント内部分２３は図示されていないラテラル軸が回転不能に差込まれる長手方向歯を有する中心孔を有している。さらにジョイント外部分２２は第１の開口１８とは反対の車輪ハブ側に、緊締部材１７が係合する内ねじ２１を備えた第２の開口２０を有している。
【００１７】
この場合には緊締部材１７は中空ねじとして構成され、車輪ハブ１１の半径方向の支持面４１に軸方向で支持されるリングフランジ２８と、ジョイント外部分２２の内ねじ２１へねじ込まれる外ねじ２９とを有している。ねじ込みかつ車輪ハブ１１と等速回転ジョイント１２とを軸方向に緊締するためには中空ねじ１７はフランジ側にスプライン軸歯３０を有し、このスプライン軸歯３０に図示されていないスパナが対応するスプライン歯で差込まれることができる。中空ねじ１７は貫通開口１６に対し遊び嵌合を有しているので、軸方向の緊締を行なう場合に、ねじ力を除いて、付加的なねじり力が中空ねじ１７に不都合に作用することはない。中空ねじ１７の内横断面には外ねじ２９の近くに、等速回転ジョイント１２を周辺環境に対しシールするためのカバー３１が挿入されている。軸側で等速回転ジョイント１２は通常の形式で図示されていない折畳みベローでシールされている。
【００１８】
車輪支承装置１３は傾斜球軸受として構成され、２列の軸受球３２，３３を有している。２列の軸受球３２，３３のうち、ジョイント側の軸受球３２は、スリーブ区分１４の外方へ変形された折曲げ鍔３５によって軸方向に確保された個別の軸受内レース３４内を転動する。車輪ハブ側の軸受球３３は車輪ハブ１１の外面に形成された軸受内レース３６内を転動する。車輪支承装置１３はさらに共通の軸受外レース３７を有し、該外レース３７は軸受球３２，３３の両方の列を受容し、ここでは図示されていない車輪保持体に挿入されている。車輪支承装置１３は０−構造を有している。この場合、軸受球の作用線は互いに開いた円錐面の上に位置している。これにより車輪ハブ１１に作用する曲げモーメントの良好な支持が得られる。
【００１９】
等速回転ジョイント１２と車輪ハブ１１との間のトルク伝達のためにはジョイント外部分２２は外側で開口２０を取囲む端面に第１の端面歯３８を有し、該端面歯３８はスリーブ区分１４の折曲げ鍔３５に形成された対応する第２の端面歯３９と軸方向の緊締で噛合わされている。軸方向の緊締には中空ねじ１７が用いられる。端面歯３８，３９の構成についてはあとで詳細に説明する。
【００２０】
図１には本発明の車輪ボス−回転ジョイント装置の特徴的な特性値が記入されている。この場合、使用された略語は以下の意味を有する。
【００２１】
ＰＣＤはジョイントが曲げられていない場合のジョイント球セットのピッチ円直径（ｐｉｔｃｈ  ｃｉｒｃｌｅ  ｄｉａｍｅｔｅｒ）、
ＴＫＤは車輪支承装置のピッチ円直径、
ＢＬは車輪支承装置の幅、
ＢＶは端面歯の半径方向の寸法、
ＤＶは端面歯の中央歯直径、
ＤＢは貫通開口の孔直径、
ＤＧはねじ山直径、
ＭＬＧはジョイント中央平面（ＥＧ）に対する車輪支承装置の中央平面（ＥＬ）の間隔、
ＭＬＶは端面歯の中央平面（ＥＶ）に対する車輪支承装置の中央平面（ＥＬ）の間隔、
ＭＧＶはジョイント中央平面（ＥＧ）に対する端面歯の中央平面（ＥＶ）の間隔、
車輪支承装置１３のピッチ円直径ＴＫＤは、ジョイント球セットのピッチ円直径ＰＣＤよりも明らかに大きい。さらに軸受外レース３７は外側の球溝５１でジョイント外部分２２の最大直径よりも大きい直径上に位置している。全体として車輪支承装置１３は全体として等速回転ジョイント１２に対して大きい直径上に位置し、したがって車輪支承装置１３を保持する車輪ハブ１１のスリーブ区分１４も大きい直径を有している。これによってスリーブ区分１４は高い面慣性モーメントを有している。この高い慣性モーメントは装置全体の高いねじり強度と高い曲げ強度をもたらし、その結果、運転に際して発生する変形を減少させ、騒音特性に好適な作用をもたらすかもしくはより高いトルクの伝達を可能にする。本発明による車輪ハブ−回転ジョイント装置の好適な寸法比並びにその利点は既に上記の記述並びに請求項に記載されているのでこれを参照されたい。
【００２２】
図２は車輪ハブ−回転ジョイント装置の第２実施例が示されている。この第２実施例の配置は図１の第１実施例の配置にほぼ相応している。したがって図１の第１実施例の記述を参照されたい。同じ構成部分は同じ符号で示されかつ、変更された構成部分はダッシュの付けられた符号で示されている。以下、相違点を説明する。この等速回転ジョイント１２′は自体公知のＶＬ−ジョイントの形式で構成されている。このＶＬ−ジョイントは回転軸線Ａと交差する球軌道２４′を有している。前述の実施例に対する別の相違は、等速回転ジョイント１２′と車輪ハブ１１′との軸方向の緊締である。この実施例ではジョイント外部分２４′は車輪ハブ側に内ねじ２１′を備えた中央の開口２０′を有する底４８を備えている。緊締手段１７′はピンの形に構成され、外ねじ２９′でジョイント外部分２４′の内ねじ２１′にねじ込まれている。ピン１７′は車輪ハブ側のヘッド４９で緊締円板５０に軸方向で支えられ、緊締円板５０自体は車輪ハブ１１′の半径方向の支持面４１に支えられている。さらに示された特性値の有利な比は、中空ねじに関する特性値を除いて、先きに述べた比に相当するのでこの車輪ハブ−回転ジョイント−装置に対しても同じ利点が与えられる。
【００２３】
以下、図３を援用して先きに述べた両方の車輪ハブ−回転ジョイント−装置の両方の端面歯３８，３９によって形成された歯対偶４０について記述する。以下、第１の歯と呼ぶ第１の端面歯３８の歯４２と、以下、第２の歯と呼ぶ第２の端面歯３９の歯４３とは回転軸線Ａに対し半径方向に延びている。端面歯３８，３９は第１と第２の歯４２，４３が装置を緊締する場合にまず半径方向外で互いに接触し、緊締が増すにつれて半径方向内方で互いに接触するように構成されている。図３ａからは、第１の歯４２の歯頭線４４と歯元線４５とが回転軸線Ａの上の交点Ｓ１で交わり、第２の歯４３の歯頭線４６と歯元線４７とが回転軸線Ａの上の第２の交点Ｓ２で交わっていることが判る。この場合には両交点Ｓ１，Ｓ２は図３ａに示した緊締開始時には軸方向の間隔を有し、該間隔は緊締度が増すにつれて縮小する。図３ｂでは歯対偶４０は完全に軸方向に緊締した状態で示されている。いまや第１の端面歯３８の歯頭線４４が第２の端面歯３９の歯元線４７に対し平行に延び、第１の端面歯３８の歯元線４５が第２の端面歯３９の歯頭線４６に対して平行に延びている。前述の構成は第１と第２の歯４２，４３が軸方向に緊締された状態でその全長に亙って一様に支持するという利点を有している。これによって等速回転ジョイント１２と車輪ハブ１１との間に特に高いねじり剛性と曲げ剛性とが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の車輪ハブ−回転ジョイント−装置の第１実施例の縦断面図。
【図２】本発明の車輪ハブ−回転ジョイント−装置の第２実施例の縦断面図。
【図３】図１と図２とからのジョイント外部分と車輪ハブとの間の歯対偶を詳細に示した縦断面図（３ａは緊締されていない状態、３ｂは緊締状態を示している）。
【符号の説明】
【００２５】
１１  車輪ハブ
１２  等速回転ジョイント
１３  車輪支承装置
１４  スリーブ区分
１５  車輪フランジ
１６  貫通開口
１７  緊締部材
１８  第１の開口
１９  孔
２０  第２の開口
２１  内ねじ
２２  ジョイント外部分
２３  ジョイント内部分
２４  外側の球軌道
２５  内側の球軌道
２６  球
２７  球ケージ
２８  リングフランジ
２９  外ねじ
３０  スプラインねじ歯
３１  カバー
３２  軸受球
３３  軸受球
３４  軸受内レース
３５  縁曲げ鍔
３６  軸受内レース
３７  軸受外レース
３８  第１の端面歯
３９  第２の端面歯
４０  歯対偶
４１  支持面
４２  第１の歯
４３  第２の歯
４４  歯頭線
４５  歯元線
４６  歯頭線
４７  歯元線
４８  底
４９  頭
５０  緊締円板
Ａ  回転軸線
【図１】
2009514729.tif 000003
【図２】
2009514729.tif 000004
【図３】
2009514729.tif 000005
【国際調査報告】
2009514729.tif 000006
2009514729.tif 000007
2009514729.tif 000008
2009514729.tif 000009
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