JP2016020712A - Hub unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両の車輪を回転支持するハブユニットに関する。 The present invention relates to a hub unit that rotatably supports wheels of a vehicle.
車両の車輪を回転支持するために、図９に示すハブユニット１００が使用されている。ハブユニット１００は、外輪１１０と、内軸１２０とを有している。
外輪１１０は、略円筒形状の円筒部１１５と、その外周に形成されたフランジ部１１６とが一体として形成されている。円筒部１１５の内周には、複列の外側軌道面１１１，１１１が形成されている。フランジ部１１６が車両の取付部にボルト１１２で締結されることによって、ハブユニット１００が車両に固定される。
内軸１２０の外周には、外側軌道面１１１，１１１に対向する内側軌道面１２１，１２１が形成されている。外側軌道面１１１，１１１と内側軌道面１２１，１２１の間に玉１３０，１３０が配置されて、内軸１２０が外輪１１０に対して回転自在に支持されている。内軸１２０の軸端にはハブフランジ１４０が形成されていて、このハブフランジ１４０に車輪が固定される。
A
In the
ところで、車両の走行安定性を高めるために、いわゆる「ばね下重量」の低減が求められている。このため、ハブユニット１００についても軽量化する必要がある。ばね下重量とは、車両のサスペンションのバネを境にして、下方についている可動部品（ハブユニット１００のほか、タイヤ、ホイールなど）の総重量をいう。バネ下重量の軽重は乗り心地に影響する。
ハブユニット１００の外輪１１０は、一般的には、鋼材を熱間鍛造することによって製作されており、円筒部１１５とフランジ部１１６とが一体物として製作されている。このため外輪１１０の重量が重くなり、ハブユニット１００全体の重量に占める外輪１１０重量の比率が高くなっている。
By the way, in order to improve the running stability of the vehicle, there is a demand for reduction of so-called “unsprung weight”. For this reason, it is necessary to reduce the weight of the
The
外輪１１０の重量を低減するため、外輪１１０の一部をアルミニウムなどの軽合金で形成する技術がある。例えば、図１０に示すハブユニット２００は、軸受鋼製のスリーブ１１７（以下「内側円筒部」という）を、アルミニウム合金、マグネシウム合金等の軽合金鋼で製作したハウジング部材１１８で保持している（特許文献１）。
このハブユニット２００では、内側円筒部１１７が軸受鋼で製作されていて、その内周に外側軌道面１１１が形成されている。そして、ハウジング部材１１８が、軸受鋼より軽量な軽合金鋼を用いて鋳造により製作されている。鋳造の後、ハウジング部材１１８には、嵌合穴１１９が機械加工によって形成されている。この嵌合穴１１９に、内側円筒部１１７が圧入等によって嵌め合わされて外輪１１０が形成されている。こうして、外輪１１０の軽量化を図るとともに、外側軌道面１１１の転がり強度を確保している。
In order to reduce the weight of the
In the
アルミニウムなどの軽合金鋼は、炭素鋼に比べて熱膨張係数が大きい。このため、特許文献１に開示されたハブユニット２００では、車両走行中の発熱によってハウジング部材１１８が昇温すると、嵌合穴１１９の内径寸法が大きくなり、内側円筒部１１７とのしめしろが減少する。このため、内側円筒部１１７がハウジング部材１１８に対してクリープする恐れがある。
クリープとは、一般的には、ハウジングに圧入された軸受が、荷重を負荷された状態で回転したときに、ハウジングに対して円周方向に滑る現象をいう。この滑りが生じると、軸受が圧入されているハウジングの内周面が摩耗するので、クリープを防止する必要がある。
Light alloy steel such as aluminum has a larger coefficient of thermal expansion than carbon steel. For this reason, in the
Creep generally refers to a phenomenon in which a bearing press-fitted into a housing slides in a circumferential direction with respect to the housing when rotated with a load applied. When this slip occurs, the inner peripheral surface of the housing into which the bearing is press-fitted is worn, and thus it is necessary to prevent creep.
この発明の目的は、ハブユニットの外輪において鋼製の内側円筒部を軽合金鋼製のハウジング部材で保持して軽量化を図った場合に、内側円筒部のクリープを防止することである。 An object of the present invention is to prevent creep of the inner cylindrical portion when the inner cylindrical portion made of steel is held by a housing member made of light alloy steel in the outer ring of the hub unit.
本発明の一形態であるハブユニットは、内周に外側軌道面が形成された円筒部とフランジ部とが一体として形成されている外方部材と、前記外方部材と同軸に配置されて外周に内側軌道面が形成された内方部材と、前記外側軌道面と前記内側軌道面との間に転動自在に配置された転動体と、を有するハブユニットであって、前記円筒部は、内側円筒部と、外側円筒部とで構成されていて、前記内側円筒部は、鋼製で、内周に外側軌道面が形成されており、前記外側円筒部は、軽合金鋼製で、前記内側円筒部の径方向外方に配置されるとともに、前記内側円筒部をインサートした鋳造によって前記フランジ部と一体に成形されており、前記内側円筒部と前記外側円筒部の嵌合面が、軸方向中央から軸方向両端に向かうに従って互いに逆方向のテーパ形状となっている。 A hub unit according to one aspect of the present invention includes an outer member in which a cylindrical portion having an outer raceway surface formed on an inner periphery and a flange portion are integrally formed, and an outer periphery disposed coaxially with the outer member. A hub unit having an inner member having an inner raceway surface formed thereon, and a rolling element that is freely rollable between the outer raceway surface and the inner raceway surface. The inner cylindrical portion is composed of an outer cylindrical portion, the inner cylindrical portion is made of steel, an outer raceway surface is formed on the inner periphery, and the outer cylindrical portion is made of light alloy steel, The inner cylindrical portion is disposed radially outward and is integrally formed with the flange portion by casting with the inner cylindrical portion inserted, and a fitting surface between the inner cylindrical portion and the outer cylindrical portion is a shaft. In the opposite direction from the center of the direction toward both ends in the axial direction. And it has a path shape.
この発明によると、ハブユニットの外輪において、鋼製の内側円筒部を軽合金鋼製のハウジング部材で保持して軽量化を図った場合に、内側円筒部のクリープを防止することができる。 According to the present invention, in the outer ring of the hub unit, when the inner cylindrical portion made of steel is held by the light alloy steel housing member to reduce the weight, creep of the inner cylindrical portion can be prevented.
この発明の第１実施形態であるハブユニット１について、図１を参照して説明する。図１は、ハブユニット１の軸線方向の断面図である。このハブユニット１は、車両に取り付けたときに、図１の左側が車両の外側になるので、以下の説明において、図１の左側を「アウター側」、右側を「インナー側」として説明する。また、ハブユニット１の軸線の方向を「軸方向」といい、軸線に直交する方向を「径方向」という。
A
ハブユニット１は、外輪２（外方部材）と、内軸３（内方部材）と、転動体である複数の玉４を有している。
The
外輪２は、円筒部とフランジ部２９を有している。円筒部は、内側円筒部２１と外側円筒部２８とで形成されている。外側円筒部２８とフランジ部２９とが一体に成型されて、ハウジング部材２５を形成している。
The
内側円筒部２１は、軸受鋼などの鋼材で製作されていて、熱処理が施されて６０ＨＲＣ程度の硬さになっている。ハウジング部材２５は、アルミニウム合金鋼やマグネシウム合金鋼などの軽合金鋼で形成されている。外輪２は、内側円筒部２１を金型にあらかじめインサートして、その外周に軽合金鋼を鋳込むことによって製造されている。
The inner
内側円筒部２１は、略円筒形状で、その内周面に複列の外側軌道面２２，２２が軸方向に離れて形成されている。各外側軌道面２２，２２の軸方向の断面形状は、円弧である。２列の外側軌道面２２，２２は、円筒形状の肩２３で軸方向につながっている。各外側軌道面２２について前記肩２３の軸方向反対側には、それぞれ密封装置取付面２４，２４が形成されている。各密封装置取付面２４，２４は、外側軌道面２２と同軸に形成された円筒面である。
各外側軌道面２２，２２と各密封装置取付面２４，２４とは、焼入れ硬化のための熱処理が施された後、研削加工によって仕上げられている。
The inner
The
図２によって、内側円筒部２１についてさらに詳細に説明する。図２は、外輪２の単体の軸方向断面図である。
The inner
内側円筒部２１の外周には、テーパ面２６，２７が形成されている。各テーパ面２６，２７は、それぞれ軸方向の中央から軸方向両端に向かうに従って直径寸法が減少する。
車両アウター側に形成されたテーパ面２６は、アウター側端部が端面４０とつながっている。車両インナー側に形成されたテーパ面２７は、インナー側端部が端面４３とつながっている。端面４０と端面４３は、軸と直交する平面で形成されている。
テーパ面２６のアウター側端部の外径寸法Ｄ１と、テーパ面２７のインナー側端部の外径寸法Ｄ３とは、互いにほぼ等しい。テーパ面２６が軸線となす角度θ１と、テーパ面２７が軸線となす角度θ２とは、互いにほぼ等しい。テーパ面２６とテーパ面２７は、内側円筒部２１外周の軸方向ほぼ中央で交差して、内側円筒部２１の全周にわたって頂部４７が形成されている。
The tapered
The outer diameter D1 of the outer end of the tapered
テーパ面２６，２７の傾斜角θ１，θ２が大きくなると頂部４７の直径寸法が大きくなって、内側円筒部２１の肉厚が大きくなる。この結果、外輪の重量が増大するので、ハブユニット１の軽量化のためには好ましくない。このため、傾斜角θ１，θ２は、５°〜１０°が適当である。
When the inclination angles θ1 and θ2 of the tapered surfaces 26 and 27 are increased, the diameter dimension of the
内側円筒部２１のインナー側端部の外周には、シュー受け面４２が形成されている。シュー受け面４２は、外側軌道面２２，２２や密封装置取付面２４，２４を研削加工するときに、内側円筒部２１の軸心を決定するためのシューを当接させる面である。外側軌道面２２，２２や密封装置取付面２４，２４は、ハウジング部材２５の熱収縮によって変形する。このため、外輪２を鋳造した後に、上記のシュー受け面を基準面として外側軌道面２２，２２や密封装置取付面２４，２４の研削加工が行われる。
シュー受け面４２は、円筒形状で、外側軌道面２２と同軸に形成されている。シュー受け面４２のインナー側端部は、端面４１とつながっている。端面４１は、軸と直交する平面で形成されている。
A
The
同じく図２によって、ハウジング部材２５の形状について説明する。ハウジング部材２５は、略円筒形状の外側円筒部２８とフランジ部２９とで構成されている。
外側円筒部２８は、内側円筒部２１の外方に嵌め合わされている略円筒形状の部分である。フランジ部２９は、外側円筒部２８の外周から径方向外方に延在する平板状の部分である。
Similarly, the shape of the
The outer
外側円筒部２８には、フランジ部２９よりアウター側の外周にアウター外周面５９が形成されている。アウター外周面５９は、テーパ面２６とほぼ平行な面であって、外側円筒部２８の肉厚は、軸方向にほぼ均等である。フランジ部２９のインナー側にはガイド部６１が形成されている。ガイド部６１は、ハブユニット１をナックルなどに固定するときの装着位置を決めるための案内部である。ガイド部６１は、円筒形状で、軸と同軸に形成されている。
An outer outer
フランジ部２９は、外側円筒部２８の外周から径方向外方に延在していて、円周方向の複数箇所に設けられている。各フランジ部２９には、軸方向に貫通する穴３０が設けられている。穴３０にボルトを挿通して、フランジ部２９がナックル等に締結されることによって、ハブユニット１が車両に取り付けられる。
The
外輪２は、内側円筒部２１を鋳込んで作られているので、ハウジング部材の内周面は、内側円筒部２１のテーパ面２６，２７と密着している。鋳造による外輪２の製造方法については後述する。
Since the
再び、図１によって、内軸３について説明する。内軸３は、ハブシャフト３１と、内輪３５とで構成されている。
The
ハブシャフト３１は、炭素鋼で製作されていて、段付き形状のシャフト部４５とハブフランジ３２を有している。
シャフト部４５は、その外周面に、内側軌道面３３と、シール摺接面３４とが同軸に形成されている。内側軌道面３３は、軸方向断面が円弧形状になっている。シール摺接面３４は、円筒形状で、内側軌道面３３の軸方向アウター側に形成されている。内側軌道面３３の軸方向インナー側に円筒面３６が形成されている。円筒面３６の直径寸法は、内側軌道面３３の最小径とほぼ等しい。
シャフト部４５のインナー側には、段部３７が形成されている。段部３７は、シャフト部４５と同軸の円筒形状である。段部３７は、内輪３５をしまりばめによって支持する部分である。このため、段部３７の外径寸法は、内輪３５の内径寸法より大きい。
内側軌道面３３と、シール摺接面３４と、段部３７の外周面は、硬度を高くするために熱処理が施されていて、その後研削加工によって仕上げられている。
The
The
A stepped
The
ハブフランジ３２は、円盤状で、シャフト部４５の外周から径方向外方に拡径している。ハブフランジ３２には、車輪を取り付けるための複数のハブボルト４６が、軸方向に貫通して設けられている。ハブフランジ３２のアウター側には、インロー６３が設けられている。インロー６３は、シャフト部４５と同軸の円筒形状で、車輪を取り付ける時のガイド部として使用される。
The
内輪３５は、リング状で、軸受鋼で製作されている。外周に内側軌道面３８が形成されている。内側軌道面３８は、軸方向断面が円弧形状である。内側軌道面３８は、硬度を高くするために熱処理が施されていて、その後研削加工によって仕上げられる。内輪３５は、段部３７に圧入された後、段部３７のインナー側端部をかしめることによって、ハブシャフト３１と一体に固定されている。
The
互いに径方向に対向する内側軌道面３３，３８と外側軌道面２２，２２との間には、玉４，４が複数個ずつ転動自在に配置されている。各列の玉４，４は、それぞれ保持器５，５によって円周方向に均等な間隔で保持されている。こうして、内軸３が外輪２に対して回転自在に支持されている。
玉４と内側軌道面３３とが接触する方向、および玉４と内側軌道面３８とが接触する方向は、軸に直角な方向に対して互いに反対方向に傾いている。こうして、ハブユニット１は、ラジアル荷重とアキシャル荷重を同時に受けることが出来る。
Between the inner raceway surfaces 33 and 38 and the outer raceway surfaces 22 and 22 that are opposed to each other in the radial direction, a plurality of balls 4 and 4 are arranged so as to be able to roll. The balls 4 and 4 in each row are held at equal intervals in the circumferential direction by the
The direction in which the balls 4 and the
次に、図３を用いて、外輪２を成型する手順を説明する。図３は、外輪２を鋳造によって製作するための金型構造を説明する断面図である。以下、図３の説明においては、金型について「軸」とは、この金型で製作される外輪２の軸をいうものとする。また、その軸の方向と直角の方向を、金型についての「径方向」という。
Next, the procedure for molding the
金型は、上型５２と下型５１とで構成される。
The mold is composed of an
下型５１は、上型５２との合わせ面６６と、基準円筒面５３と、軸方向基準面５４とを有している。合わせ面６６は、軸と直角に形成された平面である。基準円筒面５３は、下型５１と同軸に形成された円筒面で、内側円筒部２１を組み込むときの位置決め部である。基準円筒面５３の内径寸法は、内側円筒部２１のシュー受け面４２の直径寸法よりわずかに大きい。軸方向基準面５４は、基準円筒面５３の軸方向端部とつながっていて、軸と直角に形成されている。
上型５２は、下型５１との合わせ面６６と、軸方向拘束面５６を有している。軸方向拘束面５６は、軸方向基準面５４と対向して、内側円筒部２１を軸方向に拘束するための面である。合わせ面６６と軸方向拘束面５６は、いずれも軸と直角に形成されている。
上型５２と下型５１のそれぞれの径方向内方の内周面は、外輪２の径方向外方の外周面の形状と同一である。
The
The
The radially inner inner peripheral surfaces of the
先ず、基準円筒面５３に、内側円筒部２１のシュー受け面４２を同軸に挿入して、内側円筒部２１が、下型５１に同軸に組み込まれる。内側円筒部２１の端面４３が、軸方向基準面５４に当接している。
次に、上型５２と下型５１とを同軸に組み合わせて、上型５２の合わせ面６７と下型５１の合わせ面６６とを当接させる。このとき、上型５２の軸方向拘束面５６が、内側円筒部２１のアウター側の端面４０と当接する。同時に、下型５１の軸方向基準面５４が内側円筒部２１の端面４３と当接する。
こうして、内側円筒部２１の径方向外方に、ハウジング部材２５を形成する溶湯を注入する空間６５が形成される。
First, the
Next, the
In this way, a
この空間６５に、湯口５５から溶解した高温の軽合金鋼が注入される。溶湯は、高圧で空間６５に押し込まれて、テーパ面２６，２７の表面に押し付けられる。溶湯は、金型に密閉された状態で冷却されて、凝固する。こうして、内側円筒部２１とハウジング部材２５とが一体に形成された外輪２が製造される。
High temperature light alloy steel melted from the gate 55 is poured into the
上述したように、溶湯を注入するときには、下型５１の軸方向基準面５４が内側円筒部２１の端面４３と当接している。このため、高圧で空間６５に押し込まれた溶湯が、シュー受け面４２の外周に流出することがない。このため、外輪２を金型から取り出したときには、シュー受け面４２は、軽合金鋼で被覆されず、軸受鋼で出来た表面が露出した状態となっている。
As described above, when pouring the molten metal, the
図７と図８によって、外側軌道面２２を研削加工する手順を説明する。図７は、外輪２の外側軌道面２２を研削加工している状態を、外輪２の軸方向から見たときの概念図である。図８は、図７で説明する加工状態を外輪２の径方向から見た概念図である。図８においては、外輪は軸方向の断面で表している。
The procedure for grinding the
鋳造によって成型された外輪２では、径方向外方の軽合金鋼で形成されたハウジング部材２５の方が、径方向内方の軸受鋼で形成された内側円筒部２１より、熱収縮量が大きい。このため、外輪２が金型内で冷却されるときに、内側円筒部２１がハウジング部材２５によって径方向に圧縮される。
ハウジング部材２５は、その外周に複数のフランジ部２９が形成されているので、径方向の剛性が、円周方向の向きによって異なる。この結果、内側円筒部２１の径方向の圧縮量が、円周方向の向きによって異なるので、外側軌道面２２の真円度が悪くなる。
このため、鋳造によって製造された外輪２については、型から取り出した後、外側軌道面２２の研削加工が行われる。
In the
Since the
For this reason, about the outer ring |
外輪２は、研削盤の主軸６９に固定される。研削盤の主軸６９は、回転軸に直角な被加工物取付面７０を有している。外輪２は、内側円筒部２１が、マグネットによって被加工物取付面７０に引きつけられて固定される。シュー受け面４２にシュー７１を摺接させながら主軸６９を回転させる。この状態で外側軌道面２２を砥石７２で研削する。こうして、シュー７１とシュー受け面４２とで定まる軸の周りに、外側軌道面２２が真円に加工される。
The
この研削加工では、シュー７１は研削盤に固定されていて回転しないので、シュー７１とシュー受け面４２とは滑り接触をしている。軽合金鋼で形成された面は柔らかく、摩耗しやすい。このため、シュー受け面４２の外周が軽合金鋼で被覆されている場合には、シュー受け面４２が摩耗するので研削加工が出来ない。鋳造が終わった時にシュー受け面４２が軽合金鋼で被覆されていたとしたならば、外側軌道面２２の研削加工をする前に、シュー受け面４２を被覆する軽合金鋼の除去加工が必要となる。
In this grinding process, the
第１実施形態の外輪２では、鋳造が完了したときに、シュー受け面４２は軸受鋼が露出した状態となっている。軸受鋼は軽合金鋼と比べて格段に硬度が高く、型から取り出した外輪２をそのまま研削盤に取り付けて、外側軌道面２２の研削加工をすることが出来る。
したがって、第１実施形態の外輪２では、上記のような外周面を被覆した軽合金鋼を除去する作業が不要になるので、外輪２を効率よく製作することが出来る。
In the
Therefore, in the
こうして、外輪２が、アルミニウム合金鋼などの軽合金鋼で形成したハウジング部材２５と、その内周に軸受鋼で形成した内側円筒部２１とで構成される。この結果、全体を鋼材で製作する場合に比べて、外輪２の重量を大幅に低減できる。さらに、外側軌道面２２が軸受鋼で形成されているので、転がり強度も確保できる。
Thus, the
次に、内側円筒部２１と、ハウジング部材２５の外側円筒部２８との嵌合面における、クリープ防止効果について説明する。 第１実施形態において、内側円筒部２１と外側円筒部２８との嵌合面（以下「嵌合面Ｇ」という）とは、内側円筒部２１の外周面、すなわちテーパ面２６およびテーパ面２７と、外側円筒部２８の内周面とが当接する面をいう（図２参照）。
Next, the creep preventing effect on the fitting surface between the inner
内側円筒部２１のクリープとは、内側円筒部２１が外側円筒部２８に対して円周方向に位置がずれる現象をいう。クリープは、玉４と外側軌道面２２との間に生じるすべり摩擦が原因で発生する。すなわち、内軸３が回転するときに、玉４が外側軌道面２２を転動する。玉４と外側軌道面２２との接触点では、外側軌道面２２の円周方向にすべり摩擦力が作用する。このため、内側円筒部２１に対して、軸の周りに回転させる力が作用する。
内側円筒部２１は、嵌合面Ｇにおける円周方向のすべり摩擦力によって支持されている。したがって、嵌合面Ｇの径方向のしめしろが小さくなると、クリープが生じやすくなる。「しめしろ」とは、嵌合面Ｇにおける外側円筒部２８の内径寸法と、内側円筒部２１の外径寸法との差をいい、内側円筒部２１の外径寸法の方が大きく、かつ、その差が大きくなるほど「しめしろが大きい」という。
The creep of the inner
The inner
図２を参照しつつ、外輪２が熱膨張するときの、嵌合面Ｇのしめしろの変化について説明する。以下の説明において、「しめしろ」とは、嵌合面Ｇにおける径方向のしめしろである。
A change in the interference of the fitting surface G when the
例えば、車両が走行してハブユニット１の温度が上昇したときは、軽合金鋼で製作された外側円筒部２８の内周が、軸受鋼で製作された内側円筒部２１の外周より大きく熱膨張する。このため、嵌合面Ｇのしめしろが、全周にわたって減少する。こうして、外輪の温度が上昇したときは、嵌合面Ｇにおける円周方向のすべり摩擦力が弱くなるので、クリープが生じやすくなる。
For example, when the vehicle travels and the temperature of the
第１実施形態では、嵌合面Ｇが軸方向中央から軸方向両端に向かうに従って互いに逆方向のテーパ形状とすることによって、クリープが生じにくくしている。以下に詳細に説明する。
説明のために、図２において、テーパ面２６と端面４０とがつながる部分を点Ａとし、テーパ面２７と端面４３とがつながる部分を点Ｃとし、テーパ面２６とテーパ面２７とがつながる部分を点Ｂとする。点Ｂの直径寸法をＤ２とする。
In the first embodiment, the fitting surface G is tapered in the opposite directions as it goes from the center in the axial direction to both ends in the axial direction, thereby making it difficult for creep to occur. This will be described in detail below.
For explanation, in FIG. 2, a portion where the tapered
第１実施形態では、嵌合面Ｇの面積は、Ｌａｂ×（Ｄ１＋Ｄ２）×π／２＋Ｌｂｃ×（Ｄ２＋Ｄ３）×π／２となる。ここで、Ｌａｂは点Ａと点Ｂの間の軸方向の距離をいう。Ｌｂｃは点Ｂと点Ｃの間の軸方向の距離をいう。πは円周率である。嵌合面Ｇでは、外側円筒部２８と内側円筒部２１とがしめしろを有しているので、テーパ面２６とテーパ面２７には径方向に圧縮する圧縮力Ｗが作用している。この圧縮力Ｗは、しめしろの大きさによって定まる。このとき、嵌合面Ｇにおける円周方向のすべり摩擦力は、Ｗ×（Ｌａｂ×（Ｄ１＋Ｄ２）×π／２＋Ｌｂｃ×（Ｄ２＋Ｄ３）×π／２）に比例する大きさとなる。
一方、特許文献１の構造（以下、「従来構造」という）では、内側円筒部２１の外周を単純な円筒形状で形成しているので、嵌合面は、Ｄ１＝Ｄ３である場合の点Ａと点Ｃを結ぶ直線で表される。したがって、従来構造の嵌合面の面積は、Ｌａｃ×Ｄ１×πとなる。ここで、Ｌａｃは点Ａと点Ｃの間の軸方向の距離をいう。また、嵌合面における円周方向のすべり摩擦力は、Ｗ×Ｌａｃ×Ｄ１×πに比例する大きさとなる。
本実施形態と従来構造とを対比するために、Ｄ１＝Ｄ３とする。Ｄ３をＤ１に置き換えると、本実施形態のすべり摩擦力は、Ｗ×（Ｌａｂ＋Ｌｂｃ）×（Ｄ１＋Ｄ２）×π／２に比例する大きさとなる。Ｌａｂ＋ＬｂｃはＬａｃと等しいので、（Ｄ１＋Ｄ２）／２＞Ｄ１であることから、本実施形態の滑り摩擦力が従来構造より大きくなることが理解できる。
すなわち、第１実施形態の外輪と従来構造の外輪とが、軸方向の大きさが互いに同等の場合でも、第１実施形態の外輪２は、従来構造より嵌合面Ｇの面積を大きくすることが出来る。
In the first embodiment, the area of the fitting surface G is Lab × (D1 + D2) × π / 2 + Lbc × (D2 + D3) × π / 2. Here, Lab refers to the distance in the axial direction between point A and point B. Lbc is the distance in the axial direction between point B and point C. π is the circumference ratio. In the fitting surface G, the outer
On the other hand, in the structure of Patent Document 1 (hereinafter referred to as “conventional structure”), since the outer periphery of the inner
In order to compare this embodiment with the conventional structure, D1 = D3. When D3 is replaced with D1, the sliding friction force of the present embodiment has a magnitude proportional to W × (Lab + Lbc) × (D1 + D2) × π / 2. Since Lab + Lbc is equal to Lac, since (D1 + D2) / 2> D1, it can be understood that the sliding frictional force of the present embodiment is larger than that of the conventional structure.
That is, even when the outer ring of the first embodiment and the outer ring of the conventional structure are equal in size in the axial direction, the
こうして、第１実施形態の外輪２は、嵌合面Ｇにおける円周方向のすべり摩擦力を大きくすることが出来る。この結果、外側円筒部２８に対する内側円筒部２１のクリープを防止することが出来る。
Thus, the
次に、図１を参照しつつ、内側円筒部２１の外側軌道面２２に、軸方向にインナー向きの荷重が作用したときのクリープ防止効果について説明する。
ハブユニット１が車両に装着されたときは、車両が旋回するときの遠心力によって、外側軌道面２２に軸方向の荷重Ｆａ（図１に矢印Ｆａで示す）が作用する。旋回時の荷重は、旋回方向によってアウター方向、あるいはインナー方向に作用する。図１では、インナー向きの荷重を例示した。
Next, with reference to FIG. 1, a description will be given of an effect of preventing creep when a load directed inward in the axial direction acts on the
When the
この荷重Ｆａを受けたとき、嵌合面Ｇのしめしろの変化を図５と図６に示す。図５は、荷重Ｆａが作用していないときに、ハウジング部材２５と内側円筒部２１が単独で自由状態に置かれていると仮定した場合の形状を、重ねて表示した図である。図６は、荷重Ｆａが作用したときにおける、図５に相当する図である。なお、以下の説明では、外輪２が室温におかれている場合について説明する。
外側円筒部２８と内側円筒部２１とが重なる箇所は、実際の外輪２においては互いにしめしろをもって嵌め合わされている状態を示している。その重なりの大きさは、しめしろの大きさを示している。
図５、図６は、嵌合面Ｇのしめしろの概念を説明するための図であって、しめしろの大きさや各部材の変位の大きさなどは、実際の大きさより拡大して示している。
FIG. 5 and FIG. 6 show changes in the interference of the fitting surface G when receiving this load Fa. FIG. 5 is a diagram in which the shape when it is assumed that the
A portion where the outer
5 and 6 are diagrams for explaining the concept of the interference of the fitting surface G, and the size of the interference and the displacement of each member are shown enlarged from the actual size. Yes.
以下説明のために、外側円筒部２８と内側円筒部２１のしめしろを、以下のように定義する。
δ１：図５、図６のアウター側のしめしろ
δ２：図５、図６のインナー側のしめしろ
第１実施形態の外輪２は、外側円筒部２８を形成する軽合金鋼の溶湯が注入された後、室温に冷却される間に、外側円筒部２８と内側円筒部２１が熱収縮する。外側円筒部２８は軽合金鋼で製作されているので、軸受鋼で製作された内側円筒部２１より熱収縮量が大きい。このため、図５のように室温で自由状態におかれた外輪２では、嵌合面Ｇのしめしろは全周にわたってほぼ同じ大きさ（δ１=δ２）である。
For the following explanation, the interference between the outer
δ1: interference on the outer side in FIGS. 5 and 6 δ2: interference on the inner side in FIGS. 5 and 6 In the
図６に示すように、内側円筒部２１に対してインナー方向の荷重Ｆａが作用したときは、内側円筒部２１が、外側円筒部２８に対してインナー側に変位する。図２で説明したように、内側円筒部２１のインナー側に形成したテーパ面２７の直径寸法は、Ｄ３＜Ｄ２となっている。このため、荷重Ｆａが作用すると、嵌合面Ｇのしめしろδ２が全周にわたって大きくなる。
このしめしろの増加によって、嵌合面Ｇにおける円周方向のすべり摩擦力を確保できるので、内側円筒部２１のクリープを防止することが出来る。
As shown in FIG. 6, when a load Fa in the inner direction acts on the inner
By increasing the interference, the sliding frictional force in the circumferential direction on the fitting surface G can be secured, and thus the creep of the inner
また、車両の旋回方向が図６の場合とは逆に、アウター方向の荷重Ｆａが作用するときは、内側円筒部２１が、外側円筒部２８に対してアウター側に変位する。図示を省略したが、この場合も図６の場合と同様に説明できる。荷重Ｆａが作用すると、嵌合面Ｇのしめしろδ１が全周にわたって大きくなる。
このしめしろの増加によって、嵌合面Ｇにおける円周方向のすべり摩擦力を確保できるので、内側円筒部２１のクリープを防止することが出来る。
In contrast to the case of the turning direction of the vehicle shown in FIG. 6, when the load Fa in the outer direction is applied, the inner
By increasing the interference, the sliding frictional force in the circumferential direction on the fitting surface G can be secured, and thus the creep of the inner
こうして、軸方向にいずれの向きの荷重が作用したときにおいても、嵌合面Ｇにおける円周方向のすべり摩擦力を確保できるので、内側円筒部２１のクリープを防止することが出来る。
当然ながら、従来構造では、内側円筒部２１の外周が単純な円筒形状であるので、軸方向の荷重Ｆａが作用した時に、クリープを防止する効果は発現しない。
In this way, even when a load in any direction is applied in the axial direction, the sliding frictional force in the circumferential direction on the fitting surface G can be ensured, so that creep of the inner
Of course, in the conventional structure, since the outer periphery of the inner
以上説明したように、第１実施形態のハブユニット１では、外輪２が、アルミニウム合金鋼などの軽合金鋼で形成したハウジング部材２５と、その内周に軸受鋼で形成した内側円筒部２１とで構成されている。このため、外輪２の全体を鋼材で製作する場合に比べて、外輪２の重量を大幅に低減できる。さらに、嵌合面Ｇが軸方向中央から軸方向両端に向かうに従って互いに逆方向のテーパ形状に形成されているので、内側円筒部２１の外周と外側円筒部２８の内周とが接触する嵌合面Ｇの面積を大きくできる。このため、嵌合面Ｇにおける円周方向のすべり摩擦力を確保して、クリープの発生を低減できる。また、軸方向の荷重Ｆａが作用した時には、その荷重の方向にかかわらず嵌合面Ｇのしめしろを確保して、クリープの発生を低減できる。
さらに、第１実施形態の外輪２は、鋳造したときに軸受鋼が露出したシュー受け面４２を有するので、外側軌道面２２を効率よく研削加工することが出来る。さらに、外側軌道面２２が軸受鋼で形成されているので、転がり強度も確保できる。
As described above, in the
Furthermore, since the
本発明の第２実施形態では、テーパ面２６とテーパ面２７とをつなぐ部分の形状を、図４に示すように、軸線と同軸の円筒面４８で形成してもよい。第２実施形態では、テーパ面２６のインナー側端部と円筒面４８のアウター側端部とがつながっていて、テーパ面２７のアウター側端部と円筒面４８のインナー側端部とがつながっている。第２実施形態では、「嵌合面Ｇ」はテーパ面２６，２７と円筒面４８とで形成されている。
第２実施形態においても、内側円筒部２１の外周に、軸方向中央から軸方向両端に向かうに従って、互いに逆方向に傾斜するテーパ面が形成されている。このため、第１実施形態と同様の効果を得ることが出来る。
In the second embodiment of the present invention, the shape of the portion connecting the tapered
Also in the second embodiment, tapered surfaces that are inclined in opposite directions are formed on the outer periphery of the inner
また、内側円筒部２１の外周面のテーパ面の形状については、図２のように、点Ａと点Ｂをつなぐ外周面や点Ｂと点Ｃを結ぶ外周面を直線とした場合を説明した。しかし、この形状に限定されるものではない。具体的には、例えば、点Ａと点Ｂをつなぐ外周面や点Ｂと点Ｃを結ぶ外周面を、その軸方向中央が径方向外方にわずかに拡径あるいは縮径した円弧形状であってもよい。
As for the shape of the tapered surface of the outer peripheral surface of the inner
また、第１実施形態では、内軸３が回転するタイプのハブユニットについて説明したが、外輪が回転するタイプのハブユニットにも適用できる。また、転動体が玉であるハブユニットについて説明したが、円すいころの転動体を使用したハブユニットについても適用することができる。
In the first embodiment, the hub unit that rotates the
１：ハブユニット、２：外輪（外方部材）、３：内軸（内方部材）、４：玉、２１：内側円筒部、２２：外側軌道面、２５：ハウジング部材、２６，２７：テーパ面、２８：外側円筒部、２９：フランジ部、３１：ハブシャフト、３３：内側軌道面、３５：内輪、３８：内側軌道面、４２：シュー受け面、４３：端面、５１：下型、５２：上型 1: hub unit, 2: outer ring (outer member), 3: inner shaft (inner member), 4: ball, 21: inner cylindrical portion, 22: outer raceway surface, 25: housing member, 26, 27: taper 28: outer cylindrical portion, 29: flange portion, 31: hub shaft, 33: inner raceway surface, 35: inner race, 38: inner raceway surface, 42: shoe receiving surface, 43: end face, 51: lower mold, 52 : Upper mold
Claims (2)
前記外方部材と同軸に配置されて外周に内側軌道面が形成された内方部材と、
前記外側軌道面と前記内側軌道面との間に転動自在に配置された転動体と、
を有するハブユニットであって、
前記円筒部は、内側円筒部と、外側円筒部とで構成されていて、
前記内側円筒部は、鋼製で、内周に外側軌道面が形成されており、
前記外側円筒部は、軽合金鋼製で、前記内側円筒部の径方向外方に配置されるとともに、前記内側円筒部をインサートした鋳造によって前記フランジ部と一体に成形されており、
前記内側円筒部と前記外側円筒部の嵌合面が、軸方向中央から軸方向両端に向かうに従って互いに逆方向のテーパ形状となっているハブユニット。 An outer member formed integrally with a cylindrical portion and a flange portion having an outer raceway surface formed on the inner periphery;
An inner member disposed coaxially with the outer member and having an inner raceway surface formed on the outer periphery;
A rolling element that is disposed between the outer raceway surface and the inner raceway surface so as to be freely rollable;
A hub unit having
The cylindrical portion is composed of an inner cylindrical portion and an outer cylindrical portion,
The inner cylindrical portion is made of steel, and an outer raceway surface is formed on the inner periphery.
The outer cylindrical portion is made of light alloy steel, and is disposed radially outward of the inner cylindrical portion, and is integrally formed with the flange portion by casting with the inner cylindrical portion inserted,
A hub unit in which fitting surfaces of the inner cylindrical portion and the outer cylindrical portion are tapered in directions opposite to each other from the axial center to both axial ends.
Priority Applications (1)
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