JP2010058594A - 車軸用軸受の締結構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ナットの締結力が一定となり、ハブと駆動軸に発生する軸力にバラツキを生じさせず、車両組み付け時において安定した品質の締結構造を確保すること。
【解決手段】ハブユニット１におけるアウタ側の外周面に車輪に取り付けられるハブフランジ３２が形成されたハブホイール３３の軸部３１の軸孔３１ａの車両アウタ側には、該軸孔に挿着された車軸１０のネジ部１０ｂに螺合された座付きナット１６を収容する凹状のナット受け部１７が形成され、ナット受け部１７のナット受け座面１７ａと座付きナット１６のナット座面１６ａとが線接触するような形状に形成され、ナット受け部に位置する車軸のネジ部に座付きナットを螺合させ、座付きナットをそのナット座面がナット受け部のナット受け面に当接するよう締め付け、座付きナットによりハブホイールと車軸とを締結したものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等の駆動車輪を支持する車軸用軸受のハブホイールと駆動軸とのナットによる締結構造に関するものである。

ＦＦ車（前置エンジン前輪駆動車）の前輪、ＦＲ車（前置エンジン後輪駆動車）の後輪、ＲＲ車（後置エンジン後輪駆動車）の後輪及び４ＷＤ（四輪駆動車）の全輪といった自動車の駆動車輪を支持する車輪用軸受においては、さらに操縦安定性のための剛性アップを図るためのユニット化が急速に進んでいる。
このようなユニット化が進んだ従来の駆動車輪を支持する車軸用軸受は、ハブホイールの中心の軸孔に車両インナ側から駆動軸がスプライン嵌合され、駆動軸とハブホイールとが一体として回転するように構成されている。

駆動軸は、例えば等速ジョイントであり、この場合、胴部が大径で先端側が小径とされており、この小径部分の付け根側にスプラインが形成され、先端側にネジ部が形成されており、これをハブホイールの軸孔にスプライン嵌合するとともに、大径部の車両アウタ側端面のハブ受け面をハブホイールの車両インナ側端面に対して当接させる。
そして、前記駆動軸の先端のネジ部にナットを螺合することにより、ナットをハブホイールの車両アウタ側端部であるナット受け部に押し付け、このナットとハブ受け面とで、ハブホイールを軸方向から挟むことにより、ハブホイールと駆動軸とが一体化される。

特開２００８−７４３５７号公報（第１頁、第１図）

ところで、駆動軸の先端のネジ部にナットを螺合する場合に、ナットに座面付きナットを用いるのが一般的であり、座面付きナットの座面が平面であると共にハブホイールの車両アウタ側端部に形成されるナット受け部も平面である。
このため、座面付きナットの座面やハブの座面の面粗さ・平行度・平面度の影響により、座面付きナットによる締結トルクが一定であっても、片当たりしてナットの締結力が一定でなく、ハブや等速ジョイント（ＣＶＪ）等の駆動軸に発生する軸力にバラツキが生じ、軸受性能が低下する等車両組み付け時において安定した品質の締結構造を確保し難い場合があった。
本発明はかかる問題点を解決するためになされたもので、ナットの締結力が一定となり、ハブと駆動軸に発生する軸力にバラツキを生じさせず、車両組み付け時において安定した品質の締結構造を確保することができる車軸用軸受の締結構造。

本発明に係る車軸用軸受の締結構造は、アウタ側の外周面に車輪に取り付けられるハブフランジが形成されたハブホイールと、前記ハブホイールに相対回転可能に同心配置され、車体側に非回転に取り付けられる外輪を備えた車軸用軸受の前記ハブホイールの軸部の軸孔のアウタ側には、該軸孔に挿通された駆動軸のネジ部に螺合された座付きナットを収容する凹状のナット受け部が形成され、当該ナット受け部のナット受け座面は前記座付きナットのナット座面と線接触するような形状に形成され、前記ナット受け部内に位置する駆動軸のネジ部に前記座付きナットを螺合させ、該座付きナットをそのナット座面が前記ナット受け部のナット受け座面に当接するよう締め付け、前記座付きナットにより前記ハブホイールと前記駆動軸とを締結したものである。

また、本発明に係るもう１つの車軸用軸受の締結構造は、アウタ側の外周面に車輪に取り付けられるハブフランジが形成されたハブホイールと、前記ハブホイールに相対回転可能に同心配置され、車体側に非回転に取り付けられる外輪を備えた車軸用軸受の前記ハブホイールの軸部の軸孔のアウタ側には、該軸孔に挿通された車軸のネジ部に螺合された座付きナットを収容する凹状のナット受け部が形成され、当該ナット受け部のナット受け座面は半球凹状に加工形成され、前記座付きナットのナット座面は半球凸状に加工形成され、前記ナット受け部の半球凹状のナット受け座面の曲率半径の方が座付きナットの半球凸状のナット座面の曲率半径より大きくなるように設定され、前記ナット受け部内に位置する駆動軸のネジ部に前記座付きナットを螺合させ、該座付きナットをその半球凸状のナット座面が前記ナット受け部の半球凹状のナット受け座面に当接するよう締め付け、前記座付きナットにより前記ハブホイールと前記駆動軸とを締結したものである。

本発明に係る車軸用軸受の締結構造においては、ハブホイールの軸部の軸孔のアウタ側に形成された凹状のナット受け部のナット受け座面は座付きナットのナット座面と線接触するような形状に構成され、即ち凹状のナット受け部のナット受け座面は半球凹状に加工形成され、座付きナットのナット座面は半球凸状に加工形成され、ナット受け部の半球凹状のナット受け座面の曲率半径の方が座付きナットの半球凸状のナット座面の曲率半径より大きくなるように設定され、ハブホイールの凹状のナット受け部内に位置する車軸のネジ部に座付きナットを螺合させ、座付きナットをその半球凸状のナット座面が凹状のナット受け部の半球凹状のナット受け座面に当接するように締め付け、座付きナットによりハブホイールと駆動軸とを締結したので、ハブホイールの凹状のナット受け部のナット受け座面に対して座付きナットのナット座面が線接触となり、片当たりがなくなって接触状態が安定し、ナットの締結力が一定となって等速ジョイント等の駆動軸に発生する軸力にバラツキを生じさせず、また従来の面接触に比べて接触面積が低減して単位面積当たりの締め付け力も増大することにより、車両組み付け時に安定した品質の締結構造を確保することができるという効果がある。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１の車軸用軸受の締結構造で、ハブホイールに挿着された車軸に座面付きナットが締結される前の状態を示す断面図、図２は同車軸用軸受の締結構造で、ハブホイールに挿着された車軸に座面付きナットが締結された状態を示す断面図、図３は図２の一部を拡大した断面図である。なお、いずれの図も、上側が車両アウタ側、下側が車両インナ側となっている。
図１において、本発明の実施の形態１の車軸用軸受の締結構造を有する内輪回転型のハブユニット１は、外輪２と、ハブホイール３と、別体内輪４と、転動体群５とを含んで構成され、車軸１０に装着して使用される。

ハブホイール３は、炭素鋼又は軸受用鋼で形成された円筒状の軸部３１と、軸部３１の車両アウタ側の外周面に設けられた車輪取付用のハブフランジ３２とを有して構成され、外輪２と同心に配置されている。
ハブホイール３の軸部３１の車両インナ側端部の外周面には内輪４が嵌着されている。ハブホイール３の軸部３１の車両インナ側の外周面及び内輪４と外輪２との間で軸方向に二列の転動体群５が配置されている。転動体は軸受用鋼やセラミックスなどからなる玉や円錐ころからなり、周方向に複数並んで１列の転動体群を構成する。

外輪２は、車体側に対し非回転に取り付けられる。外輪２は炭素鋼又は軸受用鋼で形成され、内周面に二列の軌道面を有し、外周面に外輪フランジ部２１が径方向に突出するように形成され、軸方向にボルト挿通孔２１ａが形成されている。
そのボルト挿通孔２１ａにボルト２３が挿通されて、外輪２が車体側のナックル８に固定されている。外輪２がナックル８に固定されることにより、ハブユニット１が車体に固定される。
別体内輪４は炭素鋼又は軸受用鋼で形成され、ハブホイール３の車両インナ側端部の外周面に圧入嵌着される。

ハブホイール３の軸部３１の車両アウタ側の外周面に設けられたハブフランジ３２には、ハブボルト挿通孔３２ａが軸方向に形成されている。
そのハブフランジ３２のハブボルト挿通孔３２ａにはハブボルト３５が圧入嵌合されている。ハブフランジ３２の車両アウタ側の表面には、ハブボルト３５とナット（図示せず）との締め付けにより、ブレーキディスクロータ７及びタイヤホイール６が取り付けられている。

ハブホイール３の軸部３１の軸孔３１ａに挿着される車軸１０の車両インナ側にスプライン部１０ａが形成され、車両アウタ側にネジ部１０ｂが形成されており、車両インナ側端部には駆動軸としての等速ジョイント１４が取り付けられている。
ハブホイール３の軸部３１の軸孔３１ａの車両アウタ側には、車軸１０のネジ部１０ｂに螺合された締結部材である座付きナット１６を収容する凹状のナット受け部１７が形成されている。
このナット受け部１７の底部であるナット受け座面１７ａは半球凹状に加工形成されている。また、座付きナット１６のナット座面１６ａは半球凸状に加工形成されている。
そして、ナット受け部１７の半球凹状のナット受け座面１７ａの曲率半径の方が座付きナット１６の半球凸状のナット座面１６ａの曲率半径より大きくなるように設定されている。
なお、ナット受け座面１７ａの半球凹状、ナット座面１６ａの半球凸状はそれぞれ単一の曲率半径の面で構成されても、複数の曲率半径の面を組み合わされて構成されてもよい。ナット受け座面１７ａの半球凹状とナット座面１６ａの半球凸状の接触部において曲率半径が上記関係であればよい。

次に、ハブユニット１の軸部３１の軸孔３１ａに挿着された車軸１０に座付きナット１６を締結する場合について説明する。
まず、ハブユニット１の軸孔３１ａに、等速ジョイント１４が取り付けられた車軸１０を挿入すると、ハブユニット１の別体内輪４の車両インナ側端部４ａと、車軸１０の等速ジョイント１４の車両アウタ側端面１４ａとが当接する。
次に、ハブホイール３の軸部３１の凹状のナット受け部１７内に位置する車軸１０のネジ部１０ｂに座付きナット１６を螺合させ、座付きナット１６をそのナット座面１６ａが凹状のナット受け部１７の半球凹状のナット受け座面１７ａに当接するように締め付ける。 そうすると、等速ジョイント１４の車両アウタ側端面１４ａは、別体内輪４の車両インナ側端面４ａに対して圧接され、締め付けた座付きナット１６により圧接状態が保持され、車軸１０はハブホイール３の軸部３１の軸孔３１ａ内に軸方向不動に結合される。

この実施の形態１では、ハブホイール３の軸部３１の軸孔３１ａの車両アウタ側に形成された凹状のナット受け部１７のナット受け座面１７ａは半球凹状に加工形成され、座付きナット１６のナット座面１６ａは半球凸状に加工形成され、ナット受け部１７の半球凹状のナット受け座面１７ａの曲率半径の方が座付きナット１６の半球凸状のナット座面１６ａの曲率半径より大きくなるように設定されているので、ハブホイール３の凹状のナット受け部１７内に位置する車軸１０のネジ部１０ｂに座付きナット１６を螺合し、座付きナット１６をそのナット座面１６ａが凹状のナット受け部１７の半球凹状のナット受け座面１７ａに当接するように締め付けると、ハブホイール３の凹状のナット受け部１７のナット受け座面１７ａに対して座付きナット１６のナット座面１６ａが図３に示すように線接触となり、片当たりがなくなって接触状態が安定し、ナットの締結力が一定となって等速ジョイント１４が連結される車軸１０に発生する軸力にバラツキを生じさせず、また従来の面接触に比べて接触面積が低減して単位面積当たりの締め付け力も増大することにより、車両組み付け時に安定した品質の締結構造を確保することができる。

実施の形態２．
図４は本発明の実施の形態２の車軸用軸受で、ハブホイールに挿着された車軸に座面付きナットが締結される前の状態を示す部分断面図、図５は同車軸用軸受で、ハブホイールに挿着された車軸に座面付きナットが締結された状態を示す部分断面図、図６は図５の一部を拡大した断面図である。
図４〜図６において、実施の形態１と同様の構成は同一符号を付して重複した構成の説明を省略する。
この実施の形態２は、ハブホイール３の軸孔３２の車両アウタ側に形成された凹状のナット受け部１７のナット受け座面１７ａの形状が実施の形態１と異なるものである。

この実施の形態２では、ハブホイール３の軸部３１の軸孔３１ａの車両アウタ側に形成された凹状のナット受け部１７のナット受け座面１７ａはテーパ状に加工形成されている。
また、座付きナット１６のナット座面１６ａは半球凸状に加工形成されている。
そして、ハブホイール３の凹状のナット受け部１７内に位置する車軸１０のネジ部１０ｂに座付きナット１６を螺合させ、座付きナット１６をその半球凸状のナット座面１６ａが凹状のナット受け部１７のテーパー状のナット受け座面１７ａに当接するように締め付けると、ハブホイール３の凹状のナット受け部１７のナット受け座面１７ａに対して座付きナット１６のナット座面１６ａが図６に示すように線接触となるように構成したものである。
このように凹状のナット受け部１７のナット受け座面１７ａをテーパー状としたものも、実施の形態１と同様に、座付きナット１６の半球凸状のナット座面１６ａと線接触するようにした具体例の１つに含まれる。
なお、ナット受け座面１７ａはテーパー状であるが、ナット受け座面１７ａはテーパー状と半球凹状とが組み合わされて構成されてもよく、この場合ナット受け座面１７ａの半球凹状とナット座面１６ａの半球凸状の接触部において曲率半径がナット受け座面１７ａの方がナット座面１６ａより大きくなるように設定されていればよい。

この実施の形態２も、実施の形態１と同様の作用、効果を有するが、この実施の形態２の利点は凹状のナット受け部１７のナット受け座面１７ａはテーパ状に加工形成されており、実施の形態１１のナット受け部１７のナット受け座面１７ａが半球凹状に加工形成される場合に比べて加工が容易であるということである。

上記実施の形態１、２において、凹状のナット受け部１７のナット受け座面１７ａと座付きナット１６のナット座面１６ａとが線接触している場合、これら両座面の内径側・外径側のは共にエッジ当たりはしておらず、約０．０５〜０．１０ｍｍ程度の隙間を確保しているが、ナット受け部１７のナット受け座面１７ａの内径部と座付きナット１６のナット座面１６ａの外径部をＲ状に面取りすれば、さらに両座面の内径側・外径側の隙間を確保することができ、両者の線接触をより確実にすることができる。
また、上記実施の形態１、２では、駆動軸として等速ジョイントの場合（等速ジョイントを有する駆動機構）を示したが、これに限らず等速ジョイントを有さない場合についても適用されることはいうまでもない。

本発明の実施の形態１の車軸用軸受の締結構造で、ハブホイールに挿着された車軸に座面付きナットが締結される前の状態を示す断面図。 同車軸用軸受の締結構造で、ハブホイールに挿着された車軸に座面付きナットが締結された状態を示す断面図。 図２の一部を拡大した断面図。 本発明の実施の形態２の車軸用軸受の締結構造で、ハブホイールに挿着された車軸に座面付きナットが締結される前の状態を示す部分断面図。 同車軸用軸受の締結構造で、ハブホイールに挿着された車軸に座面付きナットが締結された状態を示す部分断面図。 図５の一部を拡大した断面図。

符号の説明

１ ハブユニット、２ 外輪、３ ハブホイール、４ 別体内輪、４ａ 車両インナ側端面、５ 転動体群、６ タイヤホイール、７ ブレーキディスクロータ、８ ナックル、１０ 車軸、１０ａ スプライン部、１０ｂ ネジ部、１４ 等速ジョイント、１４ａ車両アウタ側端面、１６ 座付きナット、１６ａ ナット座面、１７ ナット受け部、１７ａ ネット受け座面、２１ 外輪フランジ部、２１ａボルト挿通孔、３１ 軸部、３１ａ 軸孔、３２ ハブフランジ、３２ａ ハブボルト挿通孔、３５ ハブボルト。

Claims (2)

1. アウタ側の外周面に車輪に取り付けられるハブフランジが形成されたハブホイールと、前記ハブホイールに相対回転可能に同心配置され、車体側に非回転に取り付けられる外輪を備えた車軸用軸受の前記ハブホイールの軸部の軸孔のアウタ側には、該軸孔に挿通された駆動軸のネジ部に螺合された座付きナットを収容する凹状のナット受け部が形成され、当該ナット受け部のナット受け座面は前記座付きナットのナット座面と線接触するような形状に形成され、
   前記ナット受け部内に位置する駆動軸のネジ部に前記座付きナットを螺合させ、該座付きナットをそのナット座面が前記ナット受け部のナット受け座面に当接するよう締め付け、前記座付きナットにより前記ハブホイールと前記駆動軸とを締結したことを特徴とする車軸用軸受の締結構造。
2. アウタ側の外周面に車輪に取り付けられるハブフランジが形成されたハブホイールと、前記ハブホイールに相対回転可能に同心配置され、車体側に非回転に取り付けられる外輪を備えた車軸用軸受の前記ハブホイールの軸部の軸孔のアウタ側には、該軸孔に挿通された駆動軸のネジ部に螺合された座付きナットを収容する凹状のナット受け部が形成され、当該ナット受け部のナット受け座面は半球凹状に加工形成され、
   前記座付きナットのナット座面は半球凸状に加工形成され、
   前記ナット受け部の半球凹状のナット受け座面の曲率半径の方が座付きナットの半球凸状のナット座面の曲率半径より大きくなるように設定され、
   前記ナット受け部内に位置する駆動軸のネジ部に前記座付きナットを螺合させ、該座付きナットをその半球凸状のナット座面が前記ナット受け部の半球凹状のナット受け座面に当接するよう締め付け、前記座付きナットにより前記ハブホイールと前記駆動軸とを締結したことを特徴とする車軸用軸受の締結構造。

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