JP6855685B2

JP6855685B2 - ハブユニット

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Publication number: JP6855685B2
Application number: JP2016084308A
Authority: JP
Inventors: 祐揚田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2016-04-20
Filing date: 2016-04-20
Publication date: 2021-04-07
Anticipated expiration: 2036-04-20
Also published as: JP2017193238A

Description

本発明は、車体に対して車輪を回転可能に支持する車両用のハブユニットに関する。

従来、車体に対して車輪を回転可能に支持するハブユニットが各種の車両に用いられている。ハブユニットは、懸架装置に連結されたナックルに固定される外輪と、車輪が取り付けられるフランジを有するハブ輪と、外輪とハブ輪との間に配置された複数の転動体とを有している（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載のハブユニット（軸受ユニット）は、ハブ輪（回転輪）におけるハブフランジの取付面に、車輪と共にブレーキロータが取り付けられる。そして、ハブフランジの取付面の振れ精度が劣化すると、ブレーキジャダーが発生しやすいという課題に鑑みて、ハブフランジの取付面の振れを抑制すべく、取付面にブレーキロータとの間の摩擦を低減させるための複数の凹凸状の歯形部が形成されている。そして、この歯形部により、取付面の摩耗（フレッチング摩耗）が抑制され、ハブフランジにおける取付面の振れ精度が向上し、ブレーキジャダーを抑制することができるとされている。

特開２００８−１１４７７０号公報

特許文献１に記載のハブユニットでは、ハブフランジの歯形部を鍛造や切削加工により形成することを想定している。鍛造で歯形部を形成する場合には、鍛造時に鍛造金型における歯形部に対応する角部に材料流圧が集中することで、鍛造金型の寿命が短くなるので、製造コストがかさむ。一方、切削加工で歯形部を形成する場合でも、鍛造等でハブフランジを形成した後に取付面に切削加工を施すことで歯形部を形成するため、製造工程に切削加工が増えることになり、製造コストがかさむ。

そこで、本発明は、製造コストを増加させることなく、ハブ輪のフランジの振れを抑制することが可能なハブユニットを提供することを目的とする。

本発明は、上記の目的を達成するため、車体側の支持部材に固定される外輪と、車輪が取り付けられる円盤状の車輪取付フランジを有するハブ輪と、前記外輪と前記ハブ輪との間に配置された複数の転動体と、前記車輪取付フランジに形成された複数のボルト挿通孔のそれぞれに圧入された複数のハブボルトとを備え、前記複数のハブボルトによって前記車輪取付フランジに前記車輪が取り付けられるハブユニットであって、前記車輪取付フランジは、前記車輪が取り付けられる取付面からの厚みが異なる厚肉部と薄肉部とを有し、前記厚肉部に前記ボルト挿通孔が形成され、前記車輪取付フランジを前記取付面とは反対側から見たとき、前記厚肉部の外縁は、前記ボルト挿通孔が形成されている範囲では前記車輪取付フランジの外周端縁に形成され、前記車輪取付フランジの周方向に隣り合う一対の前記ボルト挿通孔の間では、それぞれの前記ボルト挿通孔のボルト孔中心を結ぶ直線よりも径方向外方で、当該直線に平行な線に沿った方向に延伸して形成されており、前記ボルト挿通孔が形成されている範囲と、前記車輪取付フランジの周方向に隣り合う一対の前記ボルト挿通孔の間との境界では、前記ボルト孔中心と前記ハブ輪の軸心とを結ぶ直線に平行な線に沿った方向に延伸しており、かつ、前記車輪取付フランジを前記取付面とは反対側から見たとき、前記厚肉部の外縁は、前記車輪取付フランジの周方向に隣り合う一対の前記ボルト挿通孔の間では、それぞれの前記ボルト挿通孔の最大外径箇所を結ぶ直線よりも径方向外方に形成されている、ハブユニットを提供する。

本発明に係るハブユニットによれば、製造コストを増加させることなく、ハブ輪のフランジの振れを抑制することが可能となる。

本発明の実施の形態に係るハブユニットの全体構成を示す断面図である。ハブユニットのハブ輪を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。（ａ）は、ボルト挿通孔にハブボルトを圧入する前後の車輪取付フランジの各部の変位量を示す説明図である。（ｂ）は、車輪取付フランジの変位量を示すグラフである。比較例に係るハブ輪を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。（ａ）は、比較例に係るハブ輪のボルト挿通孔にハブボルトを圧入する前後の車輪取付フランジの各部の変位量を示す説明図である。（ｂ）は、比較例に係る車輪取付フランジの変位量を示すグラフである。

［実施の形態］
本発明の実施の形態について、図１乃至図３を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものである。このため、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。

図１は、本発明の実施の形態に係るハブユニットの全体構成を示す断面図である。図１では、車両に搭載されたハブユニットを、その周辺部と共に示している。図２は、ハブユニットのハブ輪を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。

このハブユニット１は、車両の懸架装置に連結された車体側の支持部材としてのナックル９０に対して、車輪９１をブレーキロータ９２と共に回転可能に支持する。図１では、車輪９１のホイール及びブレーキロータ９２の一部を示している。以下、ハブユニット１において、車輪９１が取り付けられる側（図１の左側）を車両アウタ側といい、その反対側（図１の右側）を車両インナ側という。

ハブユニット１は、ナックル９０に固定される外輪２と、車輪９１及びブレーキロータ９２が取り付けられる円盤状の車輪取付フランジ３１を有するハブ輪３と、外輪２の内側でハブ輪３に嵌着された内輪４と、外輪２とハブ輪３及び内輪４との間に配置された複数の転動体５と、複数の転動体５を保持する保持器６１，６２と、シール部材７１，７２と、車輪取付フランジ３１に圧入によって固定された複数のハブボルト８とを備えている。ハブ輪３及び内輪４は、転動体５の転動により、回転軸線Ｏを中心として外輪２に対して回転可能である。図１では、図２（ａ）のＡ−Ａ線断面におけるハブ輪３を示している。

外輪２は、筒状の筒部２１と、筒部２１から外方に突出してナックル９０に固定される固定フランジ２２とを一体に有している。筒部２１の両端部とハブ輪３及び内輪４との間には、シール部材７１，７２が配置されている。筒部２１の内周には、転動体５が転動する第１の外側軌道面２ａ及び第２の外側軌道面２ｂが互いに平行に形成されている。固定フランジ２２は、複数のボルト９３によってナックル９０に固定されている。図１では、このうち１つのボルト９３を図示している。ボルト９３は、固定フランジ２２に形成された挿通孔２２０を挿通してナックル９０に形成されたねじ孔９００に螺合する。

ハブ輪３は、車輪取付フランジ３１と、外輪２の内側に配置される胴部３３と、車輪取付フランジ３１と胴部３３とを連結する連結部３２と、車輪取付フランジ３１から車両アウタ側に突き出した円筒状のボス部３４とを一体に有している。ハブ輪３は、例えばＳ５５Ｃ（機械構造用炭素鋼）からなり、鍛造によって成形されている。車輪９１及びブレーキロータ９２は、ボス部３４に外嵌されることで、ハブ輪３に対する径方向の位置が位置決めされる。

胴部３３は、車両アウタ側の大径部３３１と、車両インナの小径部３３２とを有している。大径部３３１の外周面には、外輪２の第１の外側軌道面２ａに対向する内側軌道面３ａが形成されている。小径部３３２の外周面には、内輪４が嵌着されている。内輪４の外周面には、外輪２の第２の外側軌道面２ｂに対向する内側軌道面４ａが形成されている。内輪４は、ハブ輪３の胴部３３における車両インナ側の端部を塑性変形させた加締め部３３３によって、ハブ輪３に固定されている。第１の外側軌道面２ａとハブ輪３の内側軌道面３ａとの間、及び第２の外側軌道面２ｂと内輪４の内側軌道面４ａとの間には、それぞれ複数の転動体５が配置されている。

車輪取付フランジ３１には、ハブボルト８が圧入される複数のボルト挿通孔３１０が形成されている。本実施の形態では、車輪取付フランジ３１に５つのボルト挿通孔３１０が周方向に沿って等間隔に形成され、それぞれのボルト挿通孔３１０にハブボルト８が圧入されている。車輪９１及びブレーキロータ９２は、ハブボルト８、及びハブボルト８に螺合するホイールナット９４によって車輪取付フランジ３１に固定されている。

ハブボルト８は、頭部８１及び軸部８２を一体に有している。頭部８１は、車輪取付フランジ３１の車両インナ側の端面に当接している。軸部８２は、車輪取付フランジ３１のボルト挿通孔３１０に圧入され、かつ車輪９１のホイールに形成された挿通孔９１０及びブレーキロータ９２に形成された挿通孔９２０に挿通されている。軸部８２は、車輪取付フランジ３１のボルト挿通孔３１０に圧入される基端部が、外周面に複数の凹凸を有するセレーション部８２１として形成されている。ボルト挿通孔３１０の内径は、セレーション部８２１が所定の締め代（例えば、０．３６ｍｍ）をもって圧入される寸法に設定されている。軸部８２の先端部には、ホイールナット９４が螺合する雄ねじ部８２２が形成されている。

なお、本実施の形態では、転動体５が球体であるが、これに限らず円錐ころであってもよい。また、本実施の形態では、ハブ輪３の胴部３３の外周に１つの内輪４が嵌着されているが、胴部３３に一対の内輪が嵌着され、それぞれの内輪に転動体５を転動させる内側軌道面が形成されていてもよい。この場合、外輪２とハブ輪３との間に、複数の転動体５が一対の内輪を介して配置される。

車輪取付フランジ３１は、車輪９１及びブレーキロータ９２が取り付けられる取付面３１ａからの厚みが異なる厚肉部３１１と薄肉部３１２とを有している。車輪取付フランジ３１に薄肉部３１２が設けられていることにより、ハブ輪３の軽量化が図られている。ボルト挿通孔３１０は、厚肉部３１１に形成されている。取付面３１ａは、回転軸線Ｏに対して垂直な平坦な面である。回転軸線Ｏに平行な軸方向における薄肉部３１２の厚みは、同方向における厚肉部３１１の厚みの例えば３０〜７０％である。

本実施の形態では、薄肉部３１２における取付面３１ａとは反対側の内側面３１２ａ（薄肉部３１２の車両インナ側の端面）が取付面３１ａと平行な平坦面である。ただし、内側面３１２ａが車輪取付フランジ３１の外径側ほど取付面３１ａに近づくように、薄肉部３１２の厚みが外径側ほど薄くなっていてもよい。薄肉部３１２の内側面３１２ａよりも車両インナ側の厚肉部３１１は肉盛部として形成され、この肉盛部によって車輪取付フランジ３１の剛性が高められている。

図２（ａ）は、車輪取付フランジ３１を取付面３１ａとは反対側から見た状態を示している。図２（ａ）では、各ボルト挿通孔３１０のボルト孔中心を符号３１０ａで示し、これらのボルト孔中心３１０ａを直線で結んで出来る多角形Ｐを図示している。本実施の形態では、車輪取付フランジ３１に５つのボルト挿通孔３１０が形成されているので、この多角形Ｐが正五角形である。厚肉部３１１は、ハブボルト８の頭部８１が当接するボルト挿通孔３１０の周辺部を含むように、周方向の５箇所において車輪取付フランジ３１の外径側に張り出している。薄肉部３１２は、外径側に張り出した部分の厚肉部３１１のそれぞれの間に設けられている。

図２（ａ）に示すように、厚肉部３１１の外縁は、ボルト挿通孔３１０が形成されている範囲、すなわち車輪取付フランジ３１の径方向におけるボルト挿通孔３１０の外側にあたる範囲では、車輪取付フランジ３１の外周端縁に形成されている。また、厚肉部３１１の外縁は、車輪取付フランジ３１の周方向に隣り合う一対のボルト挿通孔３１０の間では、それぞれのボルト挿通孔３１０のボルト孔中心３１０ａを結ぶ直線よりも径方向外方に形成されている。換言すれば、多角形Ｐの各辺は、全て厚肉部３１１に含まれ、薄肉部３１２と交差しない。

前述のように、ボルト挿通孔３１０には、ハブボルト８が所定の締め代をもって圧入される。このため、ハブボルト８をボルト挿通孔３１０に圧入する際には、車輪取付フランジ３１に応力が発生し、この応力によって車輪取付フランジ３１が変形する。この変形は、車輪取付フランジ３１の外周側の端部が車両インナ側に向かう方向であることが、本発明者によって確認されている。

図３（ａ）では、各ボルト挿通孔３１０にハブボルト８を圧入する前後の車輪取付フランジ３１の各部の変位量を第１乃至第５領域Ａ_１〜Ａ_５の５段階で図示している。第１領域Ａ_１は、ハブボルト８の圧入後の車両インナ側への変位量が最も大きい領域であり、第５領域Ａ_５は、車両インナ側への変位量が最も小さい領域である。第２領域Ａ_２，第３領域Ａ_３，及び第４領域Ａ_４は、この順に車両インナ側への変位量が徐々に小さくなる中間の領域である。

図３（ａ）に示すように、ハブボルト８を圧入することによる変位量は、車輪取付フランジ３１の径方向におけるボルト挿通孔３１０の外側で最も大きく、ボルト挿通孔３１０の内側で最も小さい。薄肉部３１２は、大部分が第３領域Ａ_３に含まれ、多角形Ｐの各辺の中点に近い一部分のみが、比較的変位量が小さい第４領域Ａ_４に含まれる。ただし、この薄肉部３１２における第４領域Ａ_４は、車輪取付フランジ３１の外周端縁には達していない。

図３（ｂ）は、図３（ａ）に破線で示す円環状の測定位置Ｃの各部位における車輪取付フランジ３１の変位量を示したグラフである。測定位置Ｃは、車輪取付フランジ３１における取付面３１ａの外周端縁に設定されている。このグラフでは、１つのボルト挿通孔３１０のボルト孔中心３１０ａの外周にあたる位置を起点Ｓ（位相＝０°）とし、起点Ｓから右回りに各部位の変位量を示している。

図３（ｂ）に示すように、車輪取付フランジ３１の変位量は、各ボルト挿通孔３１０の外周にあたる部位で大きくなる。また、周方向に隣り合う一対のボルト挿通孔３１０の間にあたる位置にも、ボルト挿通孔３１０の外周にあたる位置の変位量よりも小さい変位量の極大点が発現している。

なお、車輪取付フランジ３１の変位量が各ボルト挿通孔３１０の外周にあたる部位で大きくなる理由としては、薄肉部３１２の内側面３１２ａよりも車両アウタ側の部分では、内側面３１２ａよりも車両インナ側の部分に比較して剛性が高いため、より大きな応力が発生し、この応力によって内側面３１２ａよりも車両インナ側の部分が湾曲するためと考えられる。なお、車輪取付フランジ３１の剛性が薄肉部３１２の内側面３１２ａよりも車両アウタ側で高い理由としては、内側面３１２ａよりも車両インナ側の部分では、周方向に隣り合う一対のボルト挿通孔３１０の間に肉（素材）が盛られていない領域が存在するためである。

また、周方向に隣り合う一対のボルト挿通孔３１０の間にあたる位置に変位量の極大点が現れる理由としては、両ボルト挿通孔３１０のボルト孔中心３１０ａを結ぶ直線上に薄肉部３１２が存在しないため、これらのボルト挿通孔３１０に挟まれる部位に大きな圧縮応力が発生し、この圧縮応力が比較的剛性の小さい薄肉部３１２の外周端部にも影響を及ぼすためと考えられる。

（比較例）
次に、比較例に係るハブ輪３Ａについて、図４及び図５を参照して説明する。

図４は、比較例に係るハブ輪３Ａを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。図５（ａ）は、ハブ輪３Ａの各ボルト挿通孔３１０にハブボルト８を圧入する前後の車輪取付フランジ３１Ａの各部の変位量を第１乃至第５領域Ａ_１〜Ａ_５の５段階で図示している。図５（ｂ）は、図５（ａ）に破線で示す円環状の測定位置Ｃの各部位における車輪取付フランジ３１Ａの変位量を示したグラフである。図４及び図５において、図１乃至図３を参照して説明した実施の形態に係るハブ輪３と共通する構成要素については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

比較例に係るハブ輪３Ａは、その車輪取付フランジ３１Ａの形状が、図２及び図３に示す実施の形態に係るハブ輪３と異なっている。より具体的には、車輪取付フランジ３１Ａは、ハブ輪３の車輪取付フランジ３１と同様に、厚肉部３１１Ａと薄肉部３１２Ａとを有しているが、厚肉部３１１Ａの形状が相違している。

なお、ハブ輪３Ａの外径寸法及び重量は、実施の形態に係るハブ輪３と同じである。また、厚肉部３１１Ａ及び薄肉部３１２Ａの厚さについても、実施の形態に係る車輪取付フランジ３１の厚肉部３１１及び薄肉部３１２の厚さと同じである。またさらに、第１乃至第５領域Ａ_１〜Ａ_５のそれぞれの変位量ならびに図５（ｂ）に示すグラフの縦軸の１目盛の大きさも、図３（ａ）及び（ｂ）を参照して説明したものと同じである。

ハブ輪３Ａは、５つのボルト挿通孔３１０のボルト孔中心３１０ａを直線で結んで出来る多角形Ｐの各辺に、厚肉部３１１Ａの外縁が交差している。つまり、薄肉部３１２Ａの一部が多角形Ｐの内側に形成されている。また、ハブ輪３Ａでは、薄肉部３１２Ａにおける第４領域Ａ_４が、車輪取付フランジ３１Ａの外周端縁に達している。

図５（ｂ）に示すように、車輪取付フランジ３１Ａの変位量は、実施の形態に係る車輪取付フランジ３１と同様に、各ボルト挿通孔３１０の外周にあたる部位で大きくなる。しかし、周方向に隣り合う一対のボルト挿通孔３１０の間にあたる位置には、極大点が発現していない。この理由としては、周方向に隣り合う２つのボルト挿通孔３１０のボルト孔中心３１０ａを結ぶ直線上に厚肉部３１１よりも剛性が低い薄肉部３１２が存在するため、これらのボルト挿通孔３１０に挟まれる部位の圧縮応力が緩和され、この圧縮応力が薄肉部３１２の外周端部に及ぼす影響が小さくなるためと考えられる。

この比較例に係るハブ輪３Ａでは、図５（ｂ）に示すように、車輪取付フランジ３１Ａの変位量の最大値と最小値との差が大きい。つまり、車輪取付フランジ３１Ａにおける取付面３１ａの外周端縁における軸方向位置の振れ幅が大きい。このため、車輪取付フランジ３１Ａに取り付けられた車輪９１及びブレーキロータ９２が回転する車両走行時には、振動やブレーキジャダーが発生しやすくなる。

一方、実施の形態に係るハブ輪３では、図３（ｂ）と図５（ｂ）との比較から明らかなように、ハブボルト８を圧入する前後における車輪取付フランジ３１の変位量の平均値は、比較例に係るハブ輪３Ａよりも大きい。しかし、変位量の最大値と最小値との差はハブ輪３Ａよりも小さい。このため、車輪取付フランジ３１における取付面３１ａの外周端縁における軸方向位置の振れ幅が小さくなり、車輪９１及びブレーキロータ９２の取り付け剛性が高まって、車両走行時における振動やブレーキジャダーが抑制される。

（実施の形態の効果）
以上説明した本実施の形態によれば、ハブ輪３の車輪取付フランジ３１の取付面３１ａに切削加工等を施すことなく、車輪取付フランジ３１の振れを抑制することができる。つまり、図２に例示するような形状の厚肉部３１１は、鍛造によって容易に成形することができるので、製造コストを増大させることなく、車輪取付フランジ３１の振れを抑制することが可能となる。

（付記）
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、上記の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態では、エンジン等の駆動源の駆動力が伝達されない従動輪としての車輪９１を支持するハブユニット１を例にとって説明した。しかし、これに限らず、駆動力が伝達される駆動輪を支持するハブユニットに本発明を適用することも可能である。

１…ハブユニット２…外輪
３，３Ａ…ハブ輪３１，３１Ａ…車輪取付フランジ
３１ａ…取付面３１０…ボルト挿通孔
３１０ａ…ボルト孔中心３１１，３１１Ａ…厚肉部
３１２，３１２Ａ…薄肉部５…転動体
８…ハブボルト９１…車輪

Claims

車体側の支持部材に固定される外輪と、車輪が取り付けられる円盤状の車輪取付フランジを有するハブ輪と、前記外輪と前記ハブ輪との間に配置された複数の転動体と、前記車輪取付フランジに形成された複数のボルト挿通孔のそれぞれに圧入された複数のハブボルトとを備え、前記複数のハブボルトによって前記車輪取付フランジに前記車輪が取り付けられるハブユニットであって、
前記車輪取付フランジは、前記車輪が取り付けられる取付面からの厚みが異なる厚肉部と薄肉部とを有し、前記厚肉部に前記ボルト挿通孔が形成され、
前記車輪取付フランジを前記取付面とは反対側から見たとき、前記厚肉部の外縁は、前記ボルト挿通孔が形成されている範囲では前記車輪取付フランジの外周端縁に形成され、前記車輪取付フランジの周方向に隣り合う一対の前記ボルト挿通孔の間では、それぞれの前記ボルト挿通孔のボルト孔中心を結ぶ直線よりも径方向外方で、当該直線に平行な線に沿った方向に延伸して形成されており、前記ボルト挿通孔が形成されている範囲と、前記車輪取付フランジの周方向に隣り合う一対の前記ボルト挿通孔の間との境界では、前記ボルト孔中心と前記ハブ輪の軸心とを結ぶ直線に平行な線に沿った方向に延伸しており、
かつ、前記車輪取付フランジを前記取付面とは反対側から見たとき、前記厚肉部の外縁は、前記車輪取付フランジの周方向に隣り合う一対の前記ボルト挿通孔の間では、それぞれの前記ボルト挿通孔の最大外径箇所を結ぶ直線よりも径方向外方に形成されている、
ハブユニット。