JP2017226247A

JP2017226247A - ハブユニット

Info

Publication number: JP2017226247A
Application number: JP2016121944A
Authority: JP
Inventors: 井上　茂; Shigeru Inoue; 茂井上
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2016-06-20
Filing date: 2016-06-20
Publication date: 2017-12-28
Anticipated expiration: 2036-06-20
Also published as: JP6844128B2

Abstract

【課題】車輪の支持剛性の低下を抑制しながら車輪の回転抵抗を低減することを可能とするハブユニットを提供する。
【解決手段】ハブユニット１は、内周に第１及び第２外側軌道面２ａ，２ｂが形成された筒部２１、及び筒部２１から外方に突出した固定フランジ２２を有する外輪２と、車輪１１が取り付けられる車輪取付フランジ３１１を有すると共に第１及び第２外側軌道面２ａ，２ｂに対向する第１及び第２内側軌道面３ａ，３ｂが外周に形成された内輪部材３と、第１及び第２外側軌道面２ａ，２ｂと第１及び第２内側軌道面３ａ，３ｂとの間に配置された複数の転動体４と、外輪２の筒部２１を車両への搭載状態における車両前後方向の内径が鉛直方向の内径よりも大きくなるように変形させる締付具７とを有する。
【選択図】図１

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、懸架装置に取り付けら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内輪部材と、外輪に形成された外側軌道面と内輪部材に形成された内側軌道面との間に配置された複数の転動体とを備えたハブユニットが、車体に対して車輪を回転可能に支持するために用いられている。このようなハブユニットは、例えば特許文献１に示されているように、複数の転動体が外側軌道面と内側軌道面との間に予圧を付与されて組み込まれている。そして、この予圧により車輪の支持剛性が確保されている。

特開２０１４−２０６２６６号公報

近年、自動車には高い低燃費性能が要求されている。車輪の回転抵抗は、ハブユニットの転動体に付与される予圧が大きいほど高くなるので、燃費性能を高めるため、転動体に付与される予圧を小さくすることが考えられる。しかし、外側軌道面の内径を大きくして予圧を小さくすると車輪の支持剛性が低下してしまい、車輪のガタつきや走行安定性の低下の要因となり得る。

そこで、本発明は、車輪の支持剛性の低下を抑制しながら車輪の回転抵抗を低減することを可能とする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、内周に外側軌道面が形成された筒部、及び前記筒部から外方に突出した固定フランジを有する外輪と、車輪が取り付けられる車輪取付フランジを有すると共に前記外側軌道面に対向する内側軌道面が外周に形成された内輪部材と、前記外側軌道面と前記内側軌道面との間に配置された複数の転動体と、前記外輪の前記筒部を車両への搭載状態における車両前後方向の内径が鉛直方向の内径よりも大きくなるように変形させる締付具と、を有す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、車輪の支持剛性の低下を抑制しながら車輪の回転抵抗を低減することが可能となる。

本発明の第１の実施の形態に係るハブユニットが車両に組み付けられた状態を示す断面図である。（ａ）は軸方向から見た外輪を単体で示す図である。（ｂ）は、締付具を示す図である。（ｃ）は締付具が外嵌された外輪を示す図である。外輪及び締付具を示す斜視図である。締付具の変形例１を示す図である。締付具の変形例２を示す図である。第２の実施の形態に係る締付具を示す図である。

［第１の実施の形態］
本発明の第１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り、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。

（ハブユニットの全体構成）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るハブユニット１が車両に組み付けられた状態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１を、その周辺部と共に示している。本実施の形態では、前輪駆動の四輪自動車の後輪（従動輪）を支持するハブユニット１を例にとって説明する。

このハブユニット１は、車体側の支持部材としてのナックル９０に対して、車輪１１をブレーキロータ１２と共に回転可能に支持するために用いられる。車輪１１は、ホイール１１１にタイヤ１１２が装着されている。以下、ハブユニット１において、車輪１１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、車両インナ側のナックル９０に取り付けられる外輪２と、車輪１１のホイール１１１がブレーキロータ１２と共に取り付けられる内輪部材３と、外輪２と内輪部材３との間に複列に配置された複数の転動体４とを備えている。外輪２の車両アウタ側の端部にはシール部材５１が取り付けられている。外輪２の車両インナ側の端部はカバー部材５２によって閉塞されている。

また、ハブユニット１は、車輪１１の回転速度を検出するための部材として、内輪部材３と一体に回転する磁気エンコーダ６１と、磁気エンコーダ６１に対向して配置された磁界センサ６２とを有している。磁気エンコーダ６１は、円環状の磁性部材６１１と、磁性部材６１１を内輪部材３に対して固定する芯金６１２とを有している。磁性部材６１１は、磁性の異なる複数の磁極が円周方向に交互に着磁されている。磁界センサ６２は、カバー部材５２に固定されている。

また、ハブユニット１は、外輪２の筒部２１を車両への搭載状態における車両前後方向の内径が鉛直方向の内径よりも大きくなるように変形させる締付具７を有している。締付具７の構成については後述する。

転動体４は、外輪２と内輪部材３との間に複列に配置されている。このうち、車両アウタ側の複数の転動体４からなる一方列をアウタ側転動体列４ａといい、車両インナ側の複数の転動体４からなる他方列をインナ側転動体列４ｂという。アウタ側転動体列４ａは、インナ側転動体列４ｂよりも固定フランジ２２から遠い側に配置されている。転動体４は、球状であり、外輪２及び内輪部材３と共に複列玉軸受を構成する。転動体４の材料としては、例えば高炭素クロム軸受鋼材「ＳＵＪ２」が用いられる。

外輪２は、円筒状の筒部２１、及び筒部２１から外方に突出してナックル９０に取り付けられる固定フランジ２２を一体に有している。筒部２１の内周には、アウタ側転動体列４ａの転動体４を転動させる第１外側軌道面２ａと、インナ側転動体列４ｂの転動体４を転動させる第２外側軌道面２ｂとが形成されている。第１外側軌道面２ａは、固定フランジ２２よりも車両アウタ側において、筒部２１の軸方向の端部に形成されている。第２外側軌道面２ｂは、その一部が固定フランジ２２の径方向内側に形成されている。

外輪２の材料としては、例えば高炭素鋼「Ｓ５５Ｃ」が用いられる。第１外側軌道面２ａ及び第２外側軌道面２ｂは、砥石による研削加工によって成形される。

本実施の形態では、外輪２の固定フランジ２２が４つのボルト９１によりナックル９０に取り付けられている。図１では、このうち２つのボルト９１を図示している。ボルト９１は、先端部に雄ねじが形成された軸部９１１と頭部９１２とを有し、軸部９１１がナックル９０に形成されたボルト孔９００に挿通されて固定フランジ２２に形成されたねじ孔２２０に螺合している。

内輪部材３は、回転軸線Ｏを中心として外輪２に対して回転可能に配置されている。外輪２の中心軸は、回転軸線Ｏと一致している。内輪部材３の外周には、アウタ側転動体列４ａの転動体４を転動させる第１内側軌道面３ａと、インナ側転動体列４ｂの転動体４を転動させる第２内側軌道面３ｂとが形成されている。第１内側軌道面３ａは外輪２の第１外側軌道面２ａに対向し、第２内側軌道面３ｂは外輪２の第２外側軌道面２ｂに対向する。アウタ側転動体列４ａの転動体４は、第１内側軌道面３ａと第１外側軌道面２ａとの間に配置され、インナ側転動体列４ｂの転動体４は、第２内側軌道面３ｂと第２外側軌道面２ｂとの間に配置されている。

本実施の形態では、内輪部材３がハブ輪３１及び環状の内輪３２からなる。ハブ輪３１は、車輪１１が取り付けられる車輪取付フランジ３１１と、外輪２の内側に配置される胴部３１３と、車輪取付フランジ３１１と胴部３１３とを連結する連結部３１２とを一体に有している。車輪取付フランジ３１１には、車輪取付用のハブボルト３３が圧入される複数の圧入孔３１０が形成されている。ハブ輪３１の材料としては、例えば高炭素鋼「Ｓ５５Ｃ」が用いられる。内輪３２の材料としては、例えば高炭素クロム軸受鋼材「ＳＵＪ２」が用いられる。内輪３２の車両インナ側の端部における外周面には、磁気エンコーダ６１の芯金６１２が嵌着されている。

ハブボルト３３は、軸部３３１が圧入孔３１０に圧入され、頭部３３２が車輪取付フランジ３１１の車両インナ側の端面に当接している。また、ハブボルト３３の軸部３３１は、車輪１１のホイール１１１に形成された挿通孔１１０、及びブレーキロータ１２に形成された挿通孔１２０に挿通されている。軸部３３１の先端部には、ホイールナット１３が螺合する。

胴部３１３は、車輪取付フランジ３１１側の大径部３１４と、車輪取付フランジ３１１側とは反対側の小径部３１５とを有している。大径部３１４の外周面には、第１内側軌道面３ａが形成されている。小径部３１５の外周面には、内輪３２が嵌着されている。内輪３２は、小径部３１５の一部を塑性変形させた加締め部３１５ａによってハブ輪３１に固定されている。内輪３２の外周面には、第２内側軌道面３ｂが形成されている。アウタ側転動体列４ａ及びインナ側転動体列４ｂの転動体４には、加締め部３１５ａの形成によって予圧が付与されている。

アウタ側転動体列４ａの複数の転動体４は、第１保持器４３によって転動可能に保持されている。インナ側転動体列４ｂの複数の転動体４は、第２保持器４４によって転動可能に保持されている。第１保持器４３は、アウタ側転動体列４ａの複数の転動体４を等間隔に保持し、第２保持器４４は、インナ側転動体列４ｂの複数の転動体４を等間隔に保持している。

なお、アウタ側転動体列４ａの転動体４とインナ側転動体列４ｂの転動体４とは、直径（玉径）が同じであってもよく異なっていてもよい。また、アウタ側転動体列４ａの転動体４の数とインナ側転動体列４ｂの転動体４の数は、同じでもよく異なっていてもよい。また、本実施の形態では、内輪部材３が１つの内輪３２を有しているが、これに限らず、内輪部材３が軸方向に並ぶ２つの内輪を有し、このうち一方の内輪に第１内側軌道面３ａが形成され、他方の内輪に第２内側軌道面３ｂが形成されていてもよい。

図２（ａ）は、車両アウタ側から軸方向に見た外輪２を単体で示す図である。（ｂ）は、締付具７を軸方向から見た状態を示す図である。（ｃ）は締付具７が筒部２１に外嵌された外輪２を示す図である。図３は、外輪２及び締付具７を示す斜視図である。

外輪２の固定フランジ２２は、筒部２１から外方に突出して設けられた第１乃至第４の突設片２２１〜２２４からなる。第１乃至第４の突設片２２１〜２２４には、それぞれボルト孔２２０が形成されている。第１の突設片２２１のボルト孔２２０と第２の突設片２２２のボルト孔２２０との間隔、及び第３の突設片２２３のボルト孔２２０と第４の突設片２２４のボルト孔２２０との間隔は、第１の突設片２２１のボルト孔２２０と第３の突設片２２３のボルト孔２２０との間隔、及び第２の突設片２２２のボルト孔２２０と第４の突設片２２４のボルト孔２２０との間隔よりも広い。つまり、固定フランジ２２の４つのボルト孔２２０は、筒部２１の周方向に不等間隔に設けられている。

図２（ａ）乃至（ｃ）では、図面左右方向が車両前後方向（車両への搭載状態における水平方向）にあたり、図面上下方向が鉛直方向（図面上方が鉛直方向の上側）にあたる。また、図２（ａ）及び（ｃ）では、第１外側軌道面２ａの最深部（最も内径が大きい部分）２０を破線で示している。以下の説明において、第１外側軌道面２ａの内径とは、最深部２０の直径をいう。

図２（ａ）に示すように、外輪２の外周面に締付具７が外嵌されていない状態では、第１外側軌道面２ａが、鉛直方向の内径Ｉｖ_１と車両前後方向の内径Ｉｈ_１とが実質的に等しい真円状である。また、筒部２１は、第１外側軌道面２ａの最深部２０の外周側にあたる部分における鉛直方向の外径Ｏｖ_１と車両前後方向の外径Ｏｈ_１とが互いに等しい。

締付具７は、内周面７ａが楕円状に形成されたリング状であり、圧入によって筒部２１に外嵌されている。ここで「楕円状」とは、２つの焦点からの距離の和が一定となる点の集合からなる正楕円に限らず、長軸が短軸よりも長くかつ全体が外側に凸形状の疑似楕円形状も含む趣旨である。締付具７は、金属からなり、その硬度が外輪２よりも高い（硬い）ことが望ましい。また、締付具７は、図１に示すように、第１外側軌道面２ａの外周側に配置される。より具体的には、第１外側軌道面２ａの外周側にあたる範囲の筒部２１の外周面の少なくとも一部を覆うように締付具７が配置される。

図２（ｂ）に示すように、締付具７は、内周面７ａの鉛直方向の内径Ｄ_１が車両前後方向の内径Ｄ_２よりも小さい。また、鉛直方向の内径Ｄ_１は、筒部２１の外径Ｏｖ_１よりも小さく、車両前後方向の内径Ｄ_２は、筒部２１の外径Ｏｈ_１と同等もしくは外径Ｏｈ_１よりも大きい。鉛直方向における締付具７内径Ｄ_１と、締付具７を嵌合する前の筒部２１の外径Ｏｖ_１との差は、例えば５０〜１００μｍである。

締付具７が外輪２の筒部２１に圧入嵌合されると、図２（ｃ）に示すように、筒部２１が鉛直方向に圧縮され、車両前後方向に伸びるように弾性変形する。これにより、第１外側軌道面２ａは、変形後の鉛直方向の内径Ｉｖ_２が変形前の鉛直方向の内径Ｉｖ_１よりも小さく、変形後の車両前後方向の内径Ｉｈ_２が変形前の車両前後方向の内径Ｉｈ_１よりも大きくなる。なお、説明の明確化のため、図２（ｂ）では、鉛直方向の内径Ｄ_１と車両前後方向の内径Ｄ_２との差を誇張して示している。同様に、図２（ｃ）では、第１外側軌道面２ａの内径Ｉｖ_２と内径Ｉｈ_２との差を誇張して示している。

この外輪２の筒部２１の変形は、車輪１１の支持剛性（外輪２に対する内輪部材３の支持剛性）の低下を抑制しながら、車輪１１の回転抵抗（外輪２に対する内輪部材３の回転抵抗）を低減するように意図されたものである。つまり、車輪１１の支持剛性は、ハブユニット１が車体の重量を支持する関係上、主として鉛直方向の転動体４の予圧によって定まり、車輪１１の回転抵抗は、周方向全体の転動体４の予圧によって定まる。このため、上記のように外輪２を変形させることにより、車輪１１の支持剛性の低下を抑制しながら、車輪１１の回転抵抗を低減することが可能となる。

（第１の実施の形態の作用及び効果）
以上説明した第１の実施の形態によれば、外輪２の筒部２１に締付具７が外嵌されることにより、第１外側軌道面２ａが、鉛直方向の内径Ｉｖ_２よりも車両前後方向の内径Ｉｈ_２が大きい楕円状となる。これにより、車輪１１の支持剛性の低下を抑制しながら、車輪１１の回転抵抗を低減することが可能となる。また、本実施の形態では締付具７により外輪２を弾性変形させて第１外側軌道面２ａを楕円状とするので、例えば外輪２を砥石軸に対して楕円状に相対移動させて第１外側軌道面２ａを楕円状に加工する場合に比較して、その製造が容易である。

［第１の実施の形態の変形例］
図４及び図５は、締付具７の変形例に係る締付具７Ａ，７Ｂを示す。締付具７Ａ，７Ｂは、第１の実施の形態に係る締付具７では筒部２１に圧入する際の締付具７と外輪２の相対的な位置合わせが難しいことに鑑みて、楕円形状の短軸方向と長軸方向を作業者の目視によって認識しやすくしたものである。

図４に示す変形例１に係る締付具７Ａは、短軸方向の両端部が厚肉部７１，７１として、また長軸方向の両端部が薄肉部７２，７２として、それぞれ形成されている。厚肉部７１における径方向の厚みｔ_１は、薄肉部７２における径方向の厚みｔ_２よりも厚い。

これらの厚みｔ_１，ｔ_２の寸法は、作業者がその厚みの違いを目視によって容易に認識し得る程度の差をもって設定されている。この締結具７Ａを外輪２に組み付ける際は、例えば外輪２の固定フランジ２２の４つのボルト孔２２０の間隔が広い部分の中央部に締結具７Ａの厚肉部７１を合わせ、締結具７Ａを圧入する。前述のように、固定フランジ２２の４つのボルト孔２２０は、筒部２１の周方向に不等間隔に設けられているので、外輪２と締結具７Ａとを容易に位置合わせすることが可能である。

なお、短軸方向の厚みｔ_１を長軸方向の厚みｔ_２よりも薄くしてもよい。つまり、周方向の少なくとも１箇所に、他の部分との厚みが異なる部分が形成されていればよい。

図５に示す変形例２に係る締結具７Ｂには、周方向の２箇所において、外方に突出する突起７３，７３が設けられている。図５の図示例では、突起７３が三角形であるが、突起７３の形状はこれに限らず、例えば四角形状や円柱形状など、様々な形状とすることが可能である。また、突起７３の大きさも、適宜変更することが可能である。

この締結具７Ｂを外輪２に組み付ける際は、例えば外輪２の固定フランジ２２の第１の突設片２２１と一方の突起７３が軸方向に向かい合い、かつ第２の突設片２２２と他方の突起７３が軸方向に向かい合うように締結具７Ｂと外輪２との相対位置を合わせる。これにより、外輪２と締結具７Ｂとを容易に位置合わせすることが可能である。そして、この位置合わせの後、締結具７Ｂを圧入する。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態に係る締結具８について、図６を参照して説明する。図６は、第２の実施の形態に係る締結具８を一部を破断して示す構成図である。この締結具８は、第１の実施の形態に係る締結具７と同様に、外輪２の筒部２１に外嵌され、筒部２１を車両への搭載状態における鉛直方向（上下方向）に締め付ける。

締付具８は、外輪２の筒部２１を車両への搭載状態における上下方向に挟む第１及び第２の分割体８１，８２、及びこれらの分割体８１，８２同士を締結する一対のボルト８３を有している。外輪２は、ボルト８３の締め付け力によって１及び第２の分割体８１，８２が互いに接近することで、筒部２１が上下方向に圧縮される。図６では、図面の上下方向が車両への搭載状態における鉛直方向に対応し、図面の左右方向が車両への搭載状態における車両前後方向に対応する。

第１の分割体８１は、半円状の円弧部８１０と、円弧部８１０の両端部にそれぞれ設けられた締結部８１１，８１１とを有している。それぞれの締結部８１１には、ボルト８３の軸部８３１を挿通させるボルト挿通孔８１１ａが形成されている。第２の分割体８２は、半円状の円弧部８２０と、円弧部８２０の両端部にそれぞれ設けられた締結部８２１，８２１とを有している。それぞれの締結部８２１には、ボルト８３の軸部８３１に形成された雄ねじが螺合するねじ孔８１２ａが形成されている。

締結具８は、第１の分割体８１と第２の分割体８２とがボルト８３によって締結されることにより、全体として環状となる。第１の分割体８１の円弧部８１０の中央部８１０ａと、第２の分割体８２の円弧部８２０の中央部８２０ａとの間隔Ｄ_３は、ボルト８３が締め込まれていない状態（図６に示す状態）で、外輪２の筒部２１における鉛直方向の外径Ｏｖ_１（図２（ａ）参照）よりも大きく、ボルト８３が締め込まれると、筒部２１の外径Ｏｖ_１よりも小さくなる。

ボルト８３が締め込まれていない状態では、第１の分割体８１の締結部８１１，８１１と第２の分割体８２の締結部８２１，８２１との間に隙間Ｓが形成され、ボルト８３が締め込まれると、この隙間Ｓが詰まって第１の分割体８１の締結部８１１，８１１と第２の分割体８２の締結部８２１，８２１とが当接する。

この締結具８を外輪２に組み付ける際は、ボルト８３が締め込まれていない状態で締結具８を筒部２１の外周に配置し、その後、ボルト８３を締め付ける。これにより、筒部２１が鉛直方向に圧縮され、車両前後方向に伸びるように変形する。このため、第１の実施の形態と同様に、車輪１１の支持剛性の低下を抑制しながら、車輪１１の回転抵抗を低減することが可能となる。

（付記）
以上、本発明を第１及び第２の実施の形態に基づいて説明したが、上記に記載した各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、上記各実施の形態では、駆動源の駆動力が伝達されない従動輪を支持するハブユニットに本発明を適用した場合を例にとって説明したが、ドライブシャフトを介して駆動源の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１１…車輪
２…外輪２１…筒部
２２…固定フランジ２ａ…第１外側軌道面
２ｂ…第２外側軌道面３…内輪部材
３ａ…第１内側軌道面３ｂ…第２内側軌道面
３１１…車輪取付フランジ４…転動体
４ａ…アウタ側転動体列４ｂ…インナ側転動体列
７，７Ａ，７Ｂ，８…締付具

Claims

内周に外側軌道面が形成された筒部、及び前記筒部から外方に突出した固定フランジを有する外輪と、
車輪が取り付けられる車輪取付フランジを有すると共に前記外側軌道面に対向する内側軌道面が外周に形成された内輪部材と、
前記外側軌道面と前記内側軌道面との間に配置された複数の転動体と、
前記外輪の前記筒部を車両への搭載状態における車両前後方向の内径が鉛直方向の内径よりも大きくなるように変形させる締付具と、
を有するハブユニット。
前記締付具は、内周面が楕円状に形成されたリング状であり、圧入によって前記筒部に外嵌されている、
請求項１に記載のハブユニット。
前記締付具は、前記筒部を車両への搭載状態における上下方向に挟む一対の分割体、及び前記一対の分割体同士を締結するボルトを有し、
前記ボルトの締め付け力によって前記一対の分割体が互いに接近することで、前記筒部が前記上下方向に圧縮されている、
請求項１に記載のハブユニット。
前記複数の転動体は、前記外輪と前記内輪部材との間に複列に配置され、
前記外輪の前記筒部の内周には、前記複列のうち一方列及び他方列の前記複数の転動体をそれぞれ転動させる一対の前記外側軌道面が形成され、
前記締付具は、前記一方列及び前記他方列のうち、前記固定フランジから遠い側の列の前記複数の転動体を転動させる前記外側軌道面の外周側に配置されている、
請求項１乃至３の何れか１項に記載のハブユニット。