JP2008002474A

JP2008002474A - 車輪支持用ハブユニット

Info

Publication number: JP2008002474A
Application number: JP2006169503A
Authority: JP
Inventors: Junji Ono; 潤司小野
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2006-06-20
Filing date: 2006-06-20
Publication date: 2008-01-10

Abstract

【課題】ハブ２ｃのうち、小径段部９ｂと段差面１２との連続部に対応する部分の強度を低下させる事なく、荷重負荷時にこの連続部で起こる応力集中を十分に緩和できる構造を実現する。
【解決手段】上記小径段部９ｂの基端部に、この小径段部９ｂの基端側に向かう程外径寸法が大きくなる方向に傾斜したテーパ面部１７を設ける。この様な構成を採用する事により、上記課題を解決する。
【選択図】図１

Description

この発明は、自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する為に使用する車輪支持用ハブユニットの改良に関する。

自動車の車輪は、車輪支持用ハブユニットにより懸架装置に支持する。図５は、この様な車輪支持用ハブユニットの従来構造の第１例として、駆動輪（ＦＦ車の前輪、ＦＲ車及びＲＲ車の後輪、４ＷＤ車の全車輪）用のものを示している。この車輪支持用ハブユニットは、外輪１と、軸部材であるハブ２と、内輪３と、複数個の転動体４、４とを備える。このうちの外輪１は、内周面に第一、第二の外輪軌道５ａ、５ｂを、外周面に固定側フランジ６を、それぞれ有する。

又、上記ハブ２は、外周面の軸方向外端（軸方向に関して外とは、自動車への組み付け状態で車両の幅方向外側を言い、図１〜８の左側。反対に、車両の幅方向中央側となる図１〜８の右側を、軸方向に関して内と言う。本明細書の全体で同じ。）寄り部分に回転側フランジ７を、軸方向中間部に第一の内輪軌道８ａを、軸方向内端部にこの第一の内輪軌道８ａを形成した部分よりも外径寸法が小さくなった小径段部９を、それぞれ有する。このうちの小径段部９の外周面は、上記ハブ２と同心の円筒面である。又、このハブ２の中心部には、スプライン孔１０を設けている。

又、上記内輪３は、外周面に第二の内輪軌道８ｂを有すると共に、上記ハブ２の小径段部９に外嵌している。又、上記各転動体４、４は、上記第一、第二の外輪軌道５ａ、５ｂと上記第一、第二の内輪軌道８ａ、８ｂとの間に、それぞれ複数個ずつ、転動自在に設けている。そして、この状態で、上記ハブ２の内端部に形成したかしめ部１１により、上記内輪３を、上記小径段部９の基端縁（軸方向外端縁）に存在する円輪状の段差面１２に向け押え付けている。そして、このかしめ部１１による押え付け力により、上記各転動体４、４に予圧を付与している。尚、図示の例では、上記内輪３の軸方向外端面を上記段差面１２に当接させているが、予圧管理の都合上、当接させる代わりに近接対向させる構成を採用する場合もある。又、図示の例では、上記各転動体４、４として玉を使用しているが、重量の嵩む自動車用の車輪支持用ハブユニットの場合には、玉に代えて円すいころを使用する場合もある。更に、図示の例では、上記内輪３の軸方向内端面を上記かしめ部１１により押え付けているが、これに代えて、上記ハブ２の内端部に螺合・緊締したナットにより押え付ける構成や、自動車への組み付け時に上記ハブ２の内端側に隣接配置する等速ジョイント用外輪により押え付ける構成を採用する場合もある。

上述の様に構成する車輪支持用ハブユニットを自動車に組み付ける場合には、懸架装置を構成するナックルに、上記固定側フランジ６を結合固定する。これと共に、等速ジョイント用外輪の外端面に固設した駆動軸であるスプライン軸を、上記スプライン孔１０に係合させる。又、車輪を構成するホイール並びにブレーキ装置を構成するディスク等の制動用回転部材を、上記回転側フランジ７に結合固定する。

次に、図６は、車輪支持用ハブユニットの従来構造の第２例として、やはり駆動輪用のものを示している。上述した従来構造の第１例では、第一の内輪軌道８ａを、ハブ２の外周面の軸方向中間部に直接形成していたが、本例の場合には、第一の内輪軌道８ａを、ハブ２ａとは別体の内輪３ａの外周面に形成している。この為に本例の場合には、このハブ２ａの外周面のうち、軸方向中間部から軸方向内端部に亙る広い範囲に小径段部９ａを形成すると共に、この小径段部９ａの基半部（軸方向外半部）に上記内輪３ａを、同じく先半部（軸方向内半部）に内輪３を、それぞれ外嵌している。そして、これら１対の内輪３、３ａを、上記ハブ２ａの軸方向内端部に形成したかしめ部１１により、上記小径段部９ａの基端縁に存在する段差面１２に向け押え付けている。その他の構成及び作用は、上述した従来構造の第１例の場合とほぼ同様である。

次に、図７は、車輪支持用ハブユニットの従来構造の第３例として、従動輪（ＦＦ車の後輪、ＦＲ車及びＲＲ車の前輪）用のものを示している。本例の車輪支持用ハブユニットは従動輪用である為、軸部材であるハブ２ｂの中心部には、スプライン孔を設けていない。その他の構成及び作用は、上述の図５に示した従来構造の第１例の場合と同様である。

次に、図８は、車輪支持用ハブユニットの従来構造の第４例として、やはり従動輪用のものを示している。本例の車輪支持用ハブユニットは、外輪１ａの外周面の軸方向外端寄り部分に、車輪を支持固定する為の回転側フランジ７を設けている。又、この外輪１ａの径方向内側に設けた軸部材１３の軸方向内端部に、この軸部材１３を懸架装置に結合固定する為の固定側フランジ６を設けている。又、第二の内輪軌道８ｂを上記軸部材１３の外周面の軸方向中間部に直接形成すると共に、第一の内輪軌道８ａを、この軸部材１３の軸方向外端部に設けた小径段部９に外嵌した内輪３の外周面に形成している。又、この小径段部９に外嵌した内輪３は、上記軸部材１３の軸方向外端部に形成したかしめ部１１により、上記小径段部９の基端縁（軸方向内端縁）に存在する段差面１２に向け押え付けている。

ところで、自動車の走行時に、上記各車輪支持用ハブユニットには、ラジアル荷重及びアキシアル荷重が作用するが、これら各荷重は、車輪（タイヤ）の外周面と路面との接地面から入力される。この接地面の中心は、上記各車輪支持用ハブユニットの軸受中心に対し、軸方向及び径方向にずれた位置に存在する。この為、上記各荷重は、上記各車輪支持用ハブユニットに対し、純ラジアル荷重若しくは純アキシアル荷重としてではなく、これら各車輪支持用ハブユニットの中心軸と上記接地面の中心とを含む鉛直面内でのモーメントを伴って作用する。従って、自動車の走行時に、上記各車輪支持用ハブユニットを構成する軸部材（ハブ２、２ａ、２ｂ、軸部材１３）は、上記モーメントにより中心軸を曲げられる態様で弾性変形する。

一方、図９に詳示する様に、上記軸部材２（２ａ、２ｂ、１３）の小径段部９（９ａ）と段差面１２とは、互いに直角に配置されており、且つ、これら小径段部９（９ａ）の基端縁と段差面１２の内周縁との連続部には、断面円弧形の隅Ｒ部１４が設けられている。但し、この隅Ｒ部１４の断面の曲率半径Ｒ₁₄は、非常に小さい。具体的には、内輪３（３ａ）の内周面と軸方向端面との間に存在する、断面円弧形のＲ面取り部１５の断面の曲率半径Ｒ₁₅以下｛Ｒ₁₄≦Ｒ₁₅（図示の例ではＲ₁₄＜Ｒ₁₅）｝である。即ち、上記軸部材２（２ａ、２ｂ、１３）に於いて、上記小径段部９（９ａ）の基端縁と段差面１２の内周縁との連続部は、断面の方向が急激に変化する個所となっている。言い換えれば、上記連続部は、上述の様に軸部材２（２ａ、２ｂ、１３）が中心軸を曲げられる態様で弾性変形する場合に、応力集中が起こり易い個所となっている。この為、上記軸部材２（２ａ、２ｂ、１３）の耐久性を向上させるべく、上記連続部で起こる応力集中を緩和できる構造を実現する事が望まれている。

この様な要望に応えられる発明として、特許文献１には、図１０に詳示する様に、軸部材２（２ａ、２ｂ、１３）の小径段部９（９ａ）の基端縁と段差面１２の内周縁との連続部に、断面円弧形の凹溝１６を設け、且つ、この凹溝１６の断面の曲率半径Ｒ₁₆を、内輪３（３ａ）のＲ面取り部１５の断面の曲率半径Ｒ₁₅よりも大きく（Ｒ₁₆＞Ｒ₁₅）する発明が記載されている。この様な特許文献１に記載された発明によれば、上記凹溝１６の断面の曲率半径Ｒ₁₆を上記Ｒ面取り部１５の断面の曲率半径Ｒ₁₅よりも大きく（Ｒ₁₆＞Ｒ₁₅）した分だけ、上記連続部で起こる応力集中を緩和できる。ところが、その反面、上記軸部材２（２ａ、２ｂ、１３）のうち、上記凹溝１６を形成した部分の径方向の肉厚若しくは直径が小さくなり、当該部分の強度が低下する。この為、当該部分の強度を確保する必要上、上記凹溝１６の断面の曲率半径をあまり大きくする事ができず、結果として、上記連続部で起こる応力集中を十分に緩和する事が難しい。

特開２００５−２１２７１３号公報

本発明の車輪支持用ハブユニットは、上述の様な事情に鑑み、軸部材のうち、小径段部の基端縁と段差面の内周縁との連続部に対応する部分の強度を低下させる事なく、荷重負荷時にこの連続部で起こる応力集中を十分に緩和できる構造を実現すべく発明したものである。

本発明の車輪支持用ハブユニットは、軸部材の軸方向一端部若しくは軸方向一端部乃至中間部に設けた円筒状の外周面を有する小径段部に内輪を外嵌すると共に、この内輪の軸方向端面を、この小径段部の基端縁に存在する円輪状の段差面に当接若しくは近接対向させている。そして、この状態で、上記内輪を上記軸部材に結合固定している。
特に、本発明の車輪支持用ハブユニットに於いては、上記小径段部の外周面の基端部に、この小径段部の基端側に向かう程外径寸法が大きくなる方向に傾斜したテーパ面部を設けている。これと共に、上記内輪の軸方向端部内周面の形状を、このテーパ面部に当接若しくは近接対向する形状としている。
尚、本発明を実施する場合に好ましくは、上記テーパ面部の両端縁と、上記小径段部の中間部端縁及び上記段差面の内周縁とを、それぞれ断面円弧形の隅Ｒ部を介して滑らかに連続させる。

上述の様に構成する本発明の車輪支持用ハブユニットの場合には、軸部材の中心軸に対するテーパ面部の傾斜角度の分だけ、小径段部（当該テーパ面部）の基端縁と段差面の内周縁との連続部で、断面の方向が急激に変化する傾向を緩和できる。しかも、上記テーパ面部を設けた分だけ、軸部材のうち上記連続部に対応する部分の直径を大きくでき、この結果、当該部分の強度を向上させられる為、荷重負荷時の当該部分の弾性変形量を抑えられる。従って、本発明の場合には、軸部材のうち上記連続部に対応する部分の強度を低下させる事なく（むしろ向上させると共に）、荷重負荷時に上記連続部で起こる応力集中を十分に緩和できる。この結果、軸部材の耐久性を十分に向上させる事ができる。

［実施の形態の第１例］
図１〜２は、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例の特徴は、軸部材であるハブ２ｃに設けた小径段部９ｂの形状、及び、この小径段部９ｂに外嵌した内輪３ｂの形状を工夫した点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図７に示した従来構造の第３例の場合と同様である。この為、重複する説明は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。

本例の場合、上記小径段部９ｂの基端部（軸方向外端部）に、この小径段部９ｂの基端側に向かう程外径寸法が大きくなる方向に傾斜したテーパ面部１７を設けている。そして、図２に詳示する様に、このテーパ面部１７の両端縁と、上記小径段部９ｂの中間部外端縁及び段差面１２の内周縁とを、それぞれ断面円弧形の隅Ｒ部１４ａ、１４ｂを介して滑らかに連続させている。又、上記内輪３ｂの内周面の軸方向外端部に、軸方向外端側に向かう程内径寸法が大きくなる方向に（上記テーパ面部１７と同方向に）傾斜した雌テーパ面部１８を設けている。そして、上記内輪３ｂの軸方向内端面を上記段差面１２に当接させた状態で、上記雌テーパ面部１８を上記テーパ面部１７に近接対向させている。

上述の様に構成する本例の車輪支持用ハブユニットの場合には、ハブ２ｃの中心軸に対するテーパ面部１７の傾斜角度の分だけ、小径段部９ｂ（このテーパ面部１７）の基端縁と段差面１２の内周縁との連続部で、断面の方向が急激に変化する傾向を緩和できる。しかも、上記テーパ面部１７を設けた分だけ、上記ハブ２ｃのうち上記連続部に対応する部分の直径を大きくでき、この結果、当該部分の強度を向上させられる為、荷重負荷時の当該部分の弾性変形量を抑えられる。従って、本例の場合には、上記ハブ２ｃのうち上記連続部に対応する部分の強度を低下させる事なく（むしろ向上させると共に）、荷重負荷時に上記連続部で起こる応力集中を十分に緩和できる。この結果、上記ハブ２ｃの耐久性を十分に向上させる事ができる。

尚、本発明を実施する場合には、図３に詳示する様に、テーパ面部１７の両端縁と、小径段部９ｂの中間部外端縁及び段差面１２の内周縁とを、それぞれ単に（隅Ｒ部を介する事なく）連続させる事もできる。但し、上述した実施の形態の第１例の様に、隅Ｒ部１４ａ、１４ｂを介して滑らかに連続させた方が、荷重負荷時にこれら各連続部で発生する応力をより小さくできる為、好ましい。

［実施の形態の第２例］
次に、図４は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、ハブ２ｄの小径段部９ｃの基端部（軸方向外端部）に、多段テーパ面部を設けている。即ち、この小径段部９ｃの基端部に、勾配の異なる３つのテーパ面部１７ａ、１７ｂ、１７ｃを、軸方向内側から軸方向外側に向け、勾配が小さい順に並べて設けている。そして、上記小径段部９ｃの中間部外端縁と、上記各テーパ面部の両端縁と、段差面１２の内周縁とを、それぞれ断面円弧形の隅Ｒ部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを介して滑らかに連続させている。その他の構成及び作用は、上述した実施の形態の第１例の場合と同様である。

尚、本発明を実施する場合、ハブの小径段部に外嵌する内輪の軸方向端部内周面は、この小径段部の基端部に設けるテーパ面部に当接させる事もできる。又、このテーパ面部を多段テーパ面部とする場合には、この多段テーパ面部の段数（２段以上）を何段としても良い。又、上述した各実施の形態では、前述の図７に示した車輪支持用ハブユニットに本発明を適用したが、本発明はこれに限らず、例えば前述の図５、６、８に示した車輪支持用ハブユニット等、特許請求の範囲に記載した要件を満たす総ての車輪支持用ハブユニットに適用可能である。

本発明の実施の形態の第１例を示す断面図。一部を省略して示す、図１のＡ部拡大図。テーパ面部の両端縁に隅Ｒ部を設けない構造を示す、図２と同様の図。本発明の実施の形態の第２例を示す、図２と同様の図。車輪支持用ハブユニットの従来構造の第１例を示す断面図。同第２例を示す断面図。同第３例を示す断面図。同第４例を示す断面図。図５〜７のＢ、Ｃ、Ｄ部、及び、図８のＥ部を左右反転して示す、拡大断面図。車輪支持用ハブユニットの従来構造の第５例を示す、図９と同様の図。

符号の説明

１、１ａ外輪
２、２ａ〜２ｄハブ（軸部材）
３、３ａ、３ｂ内輪
４転動体
５ａ、５ｂ外輪軌道
６固定側フランジ
７回転側フランジ
８ａ、８ｂ内輪軌道
９、９ａ〜９ｃ小径段部
１０スプライン孔
１１かしめ部
１２段差面
１３軸部材
１４、１４ａ〜１４ｄ隅Ｒ部
１５Ｒ面取り部
１６凹溝
１７、１７ａ〜１７ｃテーパ面部
１８雌テーパ面部

Claims

軸部材の軸方向一端部若しくは軸方向一端部乃至中間部に設けた円筒状の外周面を有する小径段部に内輪を外嵌すると共に、この内輪の軸方向端面をこの小径段部の基端縁に存在する円輪状の段差面に当接若しくは近接対向させた状態で、この内輪を上記軸部材に結合固定している車輪支持用ハブユニットに於いて、上記小径段部の外周面の基端部に、この小径段部の基端側に向かう程外径寸法が大きくなる方向に傾斜したテーパ面部を設けると共に、上記内輪の軸方向端部内周面の形状を、このテーパ面部に当接若しくは近接対向する形状とした事を特徴とする車輪支持用ハブユニット。