(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸周りに設けられ、スピンドルと、上記スピンドルの端部に一体成形され、上記軸に対して外方向に曲げられた成形端部とを有したハブと、
上記スピンドルまわりに設けられ、上記成形端部に対向する端面を有したインナーレースを含み、上記インナーレースのまわりに配置されたアウターレース及び上記インナーレースと上記アウターレースの間に配置された回転部材を更に含む転がり軸受と、
上記軸受の上記インナーレースの上記端面と上記成形端部の間の上記スピンドルまわりに設けられ、端部に、上記スピンドルの不規則面に係合する不規則面を有するリングと、
環状部材とを含み、
前記リングの不規則面の端部は、上記スピンドルの不規則面の端部を超えて軸方向に延在し、
前記環状部材は、上記スピンドルまわりに上記リングの不規則面の端部に沿って接して配置され、軸に対して外方向に曲げられた上記成形端部の内面が沿う曲面を付与する、ハブ組立体。
【請求項２】
上記スピンドルは、上記リングがまわりに嵌められる箇所に、外側のスプラインを有し、上記リングは、上記スピンドルの上記外側のスプラインに噛み合う内側のスプラインを有しており、上記環状部材が当接する面が、上記リングの上記スプラインの端部に形成された、請求項１記載のハブ組立体。
【請求項３】
上記環状部材は、径方向に容易に広がることができる、不連続の環状クリップである、請求項１記載のハブ組立体。
【請求項４】
初期的に軸方向に延在する端部を有したスピンドルにリング状部材を拘束する方法であって、
上記リング状部材を、拘束領域まで上記スピンドルの端部上を前進させる工程と、
環状部材が、上記スピンドルまわりの上記リング状部材と上記スピンドルの端部との間に、上記リング状部材の端部に不規則面が露出した状態で存在し、上記リング状部材から離れる側に向く曲面を有する環状部材が、不規則面に接するように、該環状部材を上記スピンドルの端部に嵌める工程と、
上記スピンドルの上記軸方向に延在する端部を、上記軸に対して外方向に、上記環状部材の上記リング状部材に対向しない曲面に沿って、上記リング状部材に接するように、変形させることで、上記リング状部材を越えて存在する成形端部を成形する工程とを含み、
上記スピンドルは、スプラインを有しており、
上記リング状部材は、上記拘束領域まで前進した際に上記スピンドルのスプラインに噛み合うスプラインを有し、上記リング状部材のスプラインは、その端部が上記スピンドルのスプラインの端部よりも上記スピンドルの端部に近くなるように、上記スピンドルのスプラインを軸方向に越えて延在し、上記環状部材は、上記リング状部材のスプラインの端部に接する、方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［技術分野］
本発明は、一般的には、リングのような構成要素若しくはスピンドルを拘束することに係り、より詳細には、拘束されたリングを有するハブ組立体及びこれを組み立てるための方法に関する。
【０００２】
４輪駆動を備えたたいていの軽自動車は、ほとんどの間、トラクションが良好である舗装路を走行する。これらの環境下では、この種の乗り物は、より効率よく動作し、２輪駆動のみによりタイヤの磨耗性が少ない。従って、典型的な４輪駆動車は、車輪の２つを係合及び係合解除するためのトランスファー・ケースのような機構を有する。４輪駆動を備えたＳＵＶ（スポート・ユーティリティー・ヴィークル）及びピックアップ・トラックにおいては、後輪は、主なる駆動輪として機能し、上記機構は、前輪を係合及び係合解除する。しかし、幾つかの自動車及びバンのような他の乗り物は、主なる駆動輪として前輪に依存している。
【０００３】
如何なる状況においても、主となる車輪用のドライブトレインは、乗り物のトランスミッションに永久的に結合されたままである。残りの車輪用のドライブトレインが、乗り物が清浄な舗装道路を通る際に、トランスミッションから係合解除された場合さえも、車輪は、ドライブトレインがこれら残りの車輪において非連結機構を更に備えていない限り、ドライブトレインを出力し、その構成要素を回転させる。非連結機構は、定速度（ＣＶ）結合部のドライブスピンドル上をスライドするスプライン・カップラーリングの形態をとってよく、これにより、非連結機構がＣＶ結合部のスプラインの全周に存在する、係合解除位置と、非連結機構がＣＶ結合部のスプラインの周囲のみならず車輪のハブの部分を形成するスプラインの周囲にも存在する、係合位置との間を移動して、トルクがドライブトレインからハブに伝達されるようにハブにＣＶ結合部を結合させる。米国特許第５７４０８９５号は、かかる機構を示す。
【０００４】
［背景技術］
本発明は、広義には、スピンドルの端部が外側に変形したときスピンドル上のリング状の構成要素の拘束を容易にする環状クリップの使用を伴う。狭義には、本発明は、スピンドルと、スピンドルの一端における肩部と、スピンドル上の初期的に軸方向に延在する端部を半径方向外向きに変形することにより製造される他端の成形端部とを有したハブを含むハブ組立体にとどまる。軸受のインナーレース及びリングは、成形端部が折り返されてリングに接して、肩部と成形端部との間に拘束されて存在する。リングは、スピンドルに結合されてよく、連結・非連結機構によって係合されることができる外側のスプラインを有してよい。スピンドルの軸方向に延在する端部は、変形が生じるのに十分な半径を提供する環状クリップの上で外方向に曲げられる。環状クリップは、スピンドルのスプラインの端部のエッジ及びリングが、成形端部に接触し、侵食若しくは疲れ亀裂を引き起こすのを防止する。本発明は、後述されると共に請求項に記載される部品の結合体及び配列に於ける部品に存在する。
【０００５】
明細書の部分を形成する添付図面において、類似する番号及び文字は、類似する部品を指す。対応する参照符号は、図面の幾つかの図を通して使用されるだろう。
【０００６】
［発明を実施するための最良の形態］
図面を参照するに、自動車のサスペンションシステムに自動車用道路車輪を搭載するハブ組立体Ａ（図１）は、ハブ２と、ハウジング４と、ハウジング４に対してハブ２を比較的小さい摩擦で回転軸Ｘまわりに回転可能にする軸受６と、ハブ２にトルクを伝達するためハブ２と係合するカップラーリング８とを含む。車輪及びブレーキディスク（図示せず）は、ハブ２に取り付けられるが、ハウジング４は、ステアリングナックル（図示せず）のような自動車サスペンションシステムの構成要素に対して確実に固定される。ここで、ハブ２は、ドライブトレインの端部に位置するＣＶ結合Ｃのような回転構成要素に対して心合わせされている。
【０００７】
ハブ２（図１）は、フランジ１０と、フランジ１０の一の面から突出するスピンドル１２とを有する。フランジ１０は、スピンドル１２よりも半径方向外側に、他の面から軸方向に突出するラグボルト１４を含む。ラグナットは、ブレーキローター及び車輪をハブ２に締結するためボルト１４にわたり螺子きりされている。スピンドル１２は、フランジ１０の内面に沿って位置する肩部１６から開始（出現）し、反対側の端部に位置する外向き成形端部１８で終了する。スピンドル１２は、その外部に沿って、成形端部１８に徐々に向かうが途中で終了するスプライン２０を有し、ボア２２と、成形端部１８の外に開口するカウンタボア２４とを更に含む。スピンドル１２、フランジ１０、及び成形端部１８は、一体成形される。
【０００８】
軸受６（図１）は、スピンドル１２の周囲に適合する２つのコーン２６の形態のインナーレースを含み、これらは、スピンドル１２の周囲において、各コーン２６とスピンドル１２との間の嵌め合い（締りばめ）により、肩部１６と成形端部１８との間で拘束される。各コーン２６は、軸Ｘから外側に離れる方向にテーパーを付けられたレースウェイ２８と、レースウェイ２８の広い端部においてスラストリブ３０と、スラストリブ３０の端部において軸Ｘに直交する背面３２とを有する。内側コーン２６は、レースウェイ２８の小さい側の端部よりも突出する円筒形のコーン延長部３４により、外側コーン２６よりも幾分長い。コーン延長部３４は、速度センサによって監視される対象車輪ための着座部として機能してよい。内側コーン２６は、コーン延長部３４において、スピンドル１２に沿って外側コーン２６の小さい方の端部に突き当たる、即ち、２つのコーン２６は、それらの前面同士で当接する。外側コーン２６の背面３２は、フランジ１０に沿って存在する肩部１６に当接する。成形端部１８は、内側コーン２６よりも外側に曲げられ、スプライン２０を囲繞し係合するカップラーリング８により、２つのコーン２６及びカップラーリング８をスピンドル１２に拘束させる機能をする。
【０００９】
カップラーリング８は、内側コーン２６の背面３２と成形端部１８との間に位置する（図１、図３、及び図４）。実際には、リング８は、軸Ｘに垂直をなす平らな端面４０を有するアンダーカット部３８を含む。成形端部１８は、リング８が、成形端部１８の前部に位置するのみならず、成形端部１８にわたり延在するように、アンダーカット部３８内に曲げられる。或いは、カップラーリング８は、アンダーカット部３８無しで仕上げられてよい。いずれの構成であっても、リング８は、スピンドル１２のスプライン２０に係合する内側スプライン４２を有し、リング８は、スピンドル１２に確実に接続され、スピンドル１２上を滑ることができないように、即ち、スピンドル１２に対して回転しないようにする。また、リング８は、内側コーン２６用のスラストリブ３０より半径方向に外側に存在する外側スプライン４４を有する。
【００１０】
成形端部１８によって成形されるコーナ部にある、スピンドル１２の端部の内側のコーナでは、円形断面である環状の部材若しくはクリップ４６が、スピンドル１２を包囲する（図１、図３、及び図４）。鋼製のクリップ４６は、スピンドル１２上のスプライン２０の端部を越えた位置に存在し、カップラーリング８用の内側スプライン４２の端部に接して支持する。これは、連続的でなく、膨張を吸収するための切れ目を含む。変形していないとき、クリップ４６の内径は、クリップ４６が包囲するスピンドル１２の部位の直径のよりも小さい。クリップ４６は、少なくとも０．０２０インチ（１インチ＝２５．４ｍｍ）の半径であり、好ましくは、約０．０８０インチであり、このまわりに端部１８が成形される。
【００１１】
軸受６は、コーン２６に加えて、２列に配列されたテーパー付きローラ５０を含み、各コーン２６まわりに独立した列が存在する。実際には、ローラ５０は、コーン２６用のレースウェイ２８まわりに延在しており、それらのテーパー付きの側面が、レースウェイ２８に沿い、それらの大きい方の端部がスラストリブ３０に当接する。各列のローラ５０は、実質的に軸交差点を有し、即ち、それらのテーパー付きの側面が存在する包絡線は、軸Ｘ沿いの共通の点に位置する尖端を有する。ローラ５０の各列は、当該列にあるローラ５０間での適切な離間を維持するためのケージ５２を有する。
【００１２】
リング状のハウジング４は、ローラ５０の２列及び２つのコーン２６と共に、スピンドル１２を包囲する（図１）。ハウジング４は、軸受６の部分を形成し、軸Ｘに向かう内側方向にテーパーが付けられたレースウェイ５４を有する。実際に、ハウジング４は、軸受６のアウターレースを構成する。ローラ５０は、同様に、ハウジング４のレースウェイ５４に沿って存在し、それらのテーパーつきの側面でレースウェイ５４に接触する。それらの大きい方の端部では、レースウェイ５４は、２つのコーン２６のスラストリブ３０が位置する短い端部ボア５８内に開口する。
【００１３】
ハウジング４は、その両端部の間の略中間で、自動車用のサスペンションシステムの構成要素と適合する三角形若しくは長方形のフランジ６０（図２）を有する。ここで、ハウジングＡは、サスペンションシステムの構成要素に、フランジ６０の丸みのある突出部に設けられた螺子穴６１に螺着するボルトにより、確実に固定される。
【００１４】
ハウジング４の端部ボア５８は、ハウジング４の端部での動的な流体バリアを確立するため、コーン２６上のスラストリブ３０の周囲に適合するシール６２を含む。これらのバリアは、ローラ５０及びレースウェイ２８，５４を、水、溶解塩、ダストのような路面異物から遮蔽する。米国特許第５０２２６５９号は、適切なシールを開示する。
【００１５】
成形端部１８は、カップラーリング８の後側に位置し、リング８が、２つのコーン２６と共に、肩部１６と成形端部１８との間に、コーン２６の小さい方の端部が当接した状態で、拘束されるようにする。これは、リング８及びコーン２６をスピンドル１４に保持するだけでなく、テーパー付きの形状に起因して、ハウジング４及びローラ５０を所定位置に保持する。要約すると、成形端部１８は、ハブ組立体Ａを結合して一体化する。
【００１６】
より具体的には、成形端部１８は、環状のクリップ４６部でカップラーリング８の周りに折り返され、環状のクリップ４６は、湾曲した内側コーナ６３を端部１８に付与し（図３）、端部１８は、クリップ４６の直ぐ外側に、カップラーリング８の平らな端面４０に沿って存在する内側の端面６４を有する。成形端部１８は、その反対側には、軸Ｘに対して直角を成して存在する２つの斜面６８を外面に連続する湾曲した外側の端面６６を有する。内側の斜面６８は、カウンタボア２４に至る。面６６，６８の形状は、変更されてよく、これらの形状は、成形端部１８を製造する成形工具の形状によって決定される。
【００１７】
ハブ２は、常に成形端部１８を有するわけではない。初期的には、それは、鍛造され機械加工される状態である前形状７０（図４）として存在する。前形状７０では、スピンドル１２は、肩部１６からスプライン２０まで円筒形の面７２として延在し、スプライン２０部で、直径が僅かに小さくなる。スプライン２０を越えると、前形状７０は、円筒形の外面７６を有した軸方向に延在する端部７４として、その先端まで連続し、その直径は、スプライン２０の根元部における直径に比して僅かに小さい。外面７６は、フィレット７８部でスプライン２０の端部に連続する。
【００１８】
２つのコーン２６は、前形状７０の直線のスピンドル１２の上に完装される。カップラーリング８も同様である。カップラーリング８は、内側スプライン４２がスプライン２０に係合して、スプライン２０の上に位置するが、スプライン２０よりも僅かに軸方向に延在する。これは、カップラーリング８よりも突出するスピンドル１２の端部７４を残す（図４）。
【００１９】
カップラーリング８は、スピンドル１２の上に嵌められる上述した構成要素のうちの最終部品であり、所定位置に配設された後、内側スプライン４２の端部は、スピンドル１２上のスプライン２０の端部より僅かに越えて存在する。その上に、環状クリップ４６が、端部７４の上に装着され、カップラーリング８用の内側スプライン４２の露出端まで前進させられる。この点で、環状クリップ４６は、好ましくは、連続しておらず、容易に膨張できるように切れ目を含む。実際には、環状クリップ４６は、スピンドル１２の端部７４上の外面７６の直径よりも僅かに小さい内径を有する。従って、クリップ４６は、端部７４を受け入れるため容易に膨張し、端部７４の上を前進させられると、カップラーリング８用の内側スプライン４２の端部に接して所定位置に確実に留まる。このとき、端部は、半径方向外側及び軸方向後方に、成形端部１８を成形するためカップラーリング８の平らな端面４０に向かって、変形される。この変形中、端部７４の金属は、成形端部１８がスピンドル１２から突出する起点である内側コーナ６３になだらかな半径を付与するクリップ４６を覆う。
【００２０】
１９９８年６月２２日に出願され、１９９８年１１月３０日に国際公開番号ＷＯ９８／５８７６２により公開されたＰＣＴ出願ＧＢ９８／０１８２３は、前形状７０の端部７４を据え込み加工し、スピンドル１２上にコーン２６及びカップラーリング８を拘束する成形端部１８に変形し、実質的に軸受４を結合して一体化する回転式成形方法を開示する。
【００２１】
環状クリップ４６は、端部７４の金属が成形端部１８を生成するために変形される十分な半径を付与し、これは、成形工程中の金属の流れを改善する。これは、成形割れのサイズ及び頻度を低減する。また、十分な半径は、成形端部１８がスピンドル１２から出現する部位の応力集中を低減し、疲労による亀裂が、負荷状態で発展しないようになる。更に、環状クリップ４６は、カップラーリング８上の内側スプライン４２及びスピンドル上のスプライン２０の端部から端部１８を離間するので、スプライン２０、４２の端部が、侵食化及び侵食化が招く欠陥の可能性を誘引することはありえない。更に、クリップ４６は、端部１８に負荷されるスラスト荷重が、低減された移動アームを通って作用することを可能とし、端部１８に発生する応力を低減することになる。最終的に、環状クリップ４６の周りに形成することは、表面仕上げを改善し、成形端部１８の残留圧縮応力を発生し、すべてが、端部１８の領域に於けるハブ２の疲れ寿命の改善につながる。
【００２２】
ハブ２は、ハブ２のフランジ１０にボルトで結合され路面若しくは他の面を転がる車輪として、ハウジング４内部で回転する。軸受６は、ハブ２のスピンドル１２と、ハウジング４との間の摩擦を低減し、更に、ハウジング４とハブ２との間のラジアル荷重及びスラスト荷重を伝達する。カップラーリング８は、同様に、ハブのスピンドル１２に係合スプライン２０、４２を介して係合している限り、ハブ２と共に回転する。カップラーリング８の他の若しくは外側スプライン４４は、ＣＶ結合Ｃの近傍で回転する。
【００２３】
ＣＶ結合Ｃは、自動車用のトランスミッションから発生するドライブトレインの端部を形成し、アクスルシャフト（図示せず）と共にドライブシャフトと差動装置とを含む。実際には、ＣＶ結合Ｃは、ハブ組立体Ａのハブ２とアクスルシャフトとの間のユニバーサル結合を提供する。この結果、ＣＶ結合Ｃは、アクスル組立体Ａのハウジング４とハブ２の後側に大部分が存在するシェル８２を含むが、ハブ２用のスピンドル１２のボア２２内にカウンタボア２４を通って突出するスピンドル８４を有する（図１）。ＣＶ結合Ｃ用のスピンドル８４は、ハブスピンドル１２のカウンタボア２４の内部に存在する拡大面８６を有し、その表面及びカウンタボア２４の表面は、それらの間に嵌められるニードルローラ８８用のレースウェイとして機能し、これにより、ＣＶ結合Ｃのシェル８２をハブ組立体Ａのハブ２に対して回転可能にするニードル軸受が付与される。ＣＶ結合Ｃ用のスピンドル８４の端部は、スピンドルハブ１２のボア２２に受け入れられたボール軸受９０内部に嵌合され、更に、ＣＶ結合Ｃに対するハブの回転を調節する。
【００２４】
ＣＶ結合Ｃのシェル８２は、ハブ２上のカップラーリング８の近傍の外面に、カップラーリング８上の内側スプライン４４と同一の形状のスプライン９２（図１）を有する。スプライン９２のまわりに嵌められるのは、ＣＶ結合Ｃのシェル８２上の外側スプライン９２に連続的に係合されたままとなる内側スプライン９６を含む連結・非連結リング９４である。リング９４は、シェル８２の外側スプライン９２の上及びカップラーリング８の外側スプライン４４の上を軸方向に摺動する能力を有し、従って、カップラーリング８に係合して、シェル９２は、ハブ２及びハブ２に取り付けられた車輪にトルクを伝達するようになる。
【００２５】
連結・非連結リング９４は、カップラーリング８との係合へ及びカップラーリング８からの係合解除へと軸方向にシフトする機構によって作動される。ＣＶ結合Ｃ上のスプライン９２及び連結・非連結リング９４は、泥や氷のような異物がスプライン４４，９２，９６を腐食することを防止するシール（図示せず）内に存在し、これにより、連結・非連結リング９４が移動することを防止する。
【００２６】
環状クリップ４６及びこれが一体化される前製品は、ハブスピンドル１２に、スプライン付きのカップラーリング８を拘束させるのに好適であると共に、また、スピンドルが軸から外方向に変形させられ成形端部を成形するときに、スピンドルに如何なる種類のリング状の構成要素を拘束させるのに同等に好適である。
【００２７】
本発明は、ここで開示の目的で選択された本発明の実施例に対する、本発明の精神及び観点から逸脱することがない総ての変更及び修正を、包含するように意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を具現すると共に本発明により構築されたハブ組立体の断面図であり、ハブ組立体のハブを選択的に駆動するＣＶ結合をあわせて示す図である。
【図２】  図１のライン２−２によるハブ組立体の端面図である。
【図３】  ハブスピンドルの端部を変形させることによって成形される成形端部及びその上方で変形が発生する環状クリップの拡大部分断面図である。
【図４】  スピンドル端部の変形前のスピンドル及び環状クリップの拡大部分断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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