JP2022150834A - ハブユニット軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量化及び剛性向上を両立できるハブユニット軸受を提供する。【解決手段】フランジ５０が、ハブボルトが挿通されるボルト孔５１が形成された複数のボルトボス部５３と、ボルトボス部５３の周方向両側及び径方向外側に設けられた薄肉部５５と、薄肉部５５の周方向両側及び径方向外側に設けられた厚肉部５７と、を有する。薄肉部５５の軸方向幅５５Ｌは、ボルトボス部５３の軸方向幅５３Ｌよりも小さい（５５Ｌ＜５３Ｌ）。厚肉部５７の軸方向幅５７Ｌは、ボルトボス部５３の軸方向幅５３Ｌ以下であり（５７Ｌ≦５３Ｌ）、薄肉部５５の軸方向幅５５Ｌよりも大きい（５７Ｌ＞５５Ｌ）。【選択図】図３

Description

本発明は、ハブユニット軸受に関する。

ハブユニット軸受は、バネ下重量に影響を及ぼすため、車両の乗り心地向上及び燃費向上の為には軽量化や低回転慣性化が求められる一方、操安性向上の観点からは、高剛性であることも求められる。

特許文献１に記載されたハブフランジは、上記の要求に応えるハブユニット軸受に採用されるハブフランジの一例である。ハブフランジはハブユニット軸受の中では質量が大きいため、特許文献１においては、回転部品であるハブ輪の質量と回転慣性を減らす為に、フランジを星形（十字）形状とすると共に、フランジの径方向外側部及びボルト孔のボルトボス部の周方向隣接部を薄肉化し、ハブ輪の質量と回転慣性を減らしている。

特開２０１９－５９２８９号公報

しかし、特許文献１に記載のハブフランジにおいては、径方向外側部が薄肉化されているため、周方向の剛性が低くなり、周方向の力に対し変形が大きくなる可能性がある。特に、駆動輪に使用されるハブユニット軸受では、駆動力や制動力を路面に伝える必要があるため、ハブフランジの周方向剛性が不足すると、径方向から見たフランジ形状が変形し、駆動/制動制御の遅れ感の原因となる。また、ブレーキロータとのフレッチングコロージョンが進行し、ホイールアライメントの狂いが大きくなり、操縦安定性が低下する可能性がある。さらに、ブレーキロータがディスクの場合は、ブレーキジャダが大きくなる、等の不具合の原因となる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、軽量化及び剛性向上を両立できるハブユニット軸受を提供することを目的とする。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 内周面に複列の転走面が形成された外方部材と、
外周面に複列の転走面が形成された内方部材と、
前記外方部材の前記複列の転走面と、前記内方部材の前記複列の転走面と、の間に配置される複数の転動体と、
を備えるハブユニット軸受において、
前記外方部材又は前記内方部材には、径方向外側へ延びる車輪取り付け用のフランジが設けられ、
前記フランジは、
ハブボルトが挿通されるボルト孔が形成された複数のボルトボス部と、
前記複数のボルトボス部それぞれの周方向両側及び径方向外側に設けられた薄肉部と、
前記薄肉部の周方向両側及び径方向外側に設けられた厚肉部と、
を備え、
前記薄肉部の軸方向幅は、前記複数のボルトボス部それぞれの軸方向幅よりも小さく、
前記厚肉部の軸方向幅は、前記複数のボルトボス部それぞれの軸方向幅以下であり、前記薄肉部の軸方向幅よりも大きい、
ハブユニット軸受。
（２） 前記厚肉部は、前記フランジの外周に沿って連続して延び、前記フランジの輪郭を構成、または形成する
（１）に記載のハブユニット軸受。
（３） 前記複数のボルトボス部それぞれの軸方向一方側面と、前記厚肉部の軸方向一方側面と、は同一平面上に位置するか、前記複数のボルトボス部それぞれの一方側面は、前記厚肉部の軸方向一方側面よりも軸方向内側に位置する、
（１）または（２）に記載のハブユニット軸受。
（４） 駆動輪用のハブユニット軸受である、（１）～（３）のいずれか一つに記載のハブユニット軸受。

本発明によれば、軽量化及び剛性向上を両立できるハブユニット軸受を提供できる。

図１は、第一実施形態に係るハブユニット軸受を示す断面図である。 図２は、第一実施形態のハブ輪をインナー側（軸方向内側）から見た図である。 図３（ａ）はフランジをインナー側から見た図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ－Ａ線断面図であり、図３（ｃ）は図３（ａ）のＢ－Ｂ線断面図である。 図４（ａ）は第二実施形態のフランジを示す図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＣ－Ｃ線断面図であり、図４（ｃ）は図４（ａ）のＤ－Ｄ線断面図である。 図５（ａ）は第三実施形態のフランジを示す図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＥ－Ｅ線断面図であり、図５（ｃ）は図５（ａ）のＦ－Ｆ線断面図である。 図６（ａ）は第四実施形態のフランジを示す図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＥ－Ｅ線断面図であり、図６（ｃ）は図６（ａ）のＦ－Ｆ線断面図である。 図７は、第五実施形態のハブ輪をインナー側（軸方向内側）から見た図である。

以下、本発明の各実施形態のハブユニット軸受１について、図面を参照して説明する。

（第一実施形態）
図１は、第一実施形態に係るハブユニット軸受１を示す断面図である。

ハブユニット軸受１は、車輪（駆動輪または従動輪）を回転自在に支持するものである。ハブユニット軸受１は、内周面に複列の転走面１１ａ，１１ｂが形成された外方部材１０と、外周面に複列の転走面２１ａ，２１ｂが形成された内方部材２０と、外方部材１０の複列の転走面１１ａ，１１ｂと内方部材２０の複列の転走面２１ａ，２１ｂとの間に配置される複数の転動体３と、複数の転動体３を転動自在に保持する保持器４と、を備えている。

なお、本明細書において、「軸方向内側（軸方向一方側）」及び「インナー側」とは、車体に取り付けた際のハブユニット軸受１の車体側を表し、図１中の右側である。「軸方向外側（軸方向他方側）」及び「アウター側」とは、車体に取り付けた際のハブユニット軸受１の車輪側を表し、図１中の左側である。また、「径方向外側」とは、内方部材２０の回転軸Ｏから遠ざかる方向を表し、図１中の上側である。「径方向内側」とは、内方部材２０の回転軸Ｏに近づく方向を表し、図１中の下側である。「周方向」とは、内方部材２０の回転軸Ｏを中心に旋回する方向を表す。

外方部材１０は、転がり軸受構造の外輪を構成する。外方部材１０の内周面には、二列の転走面１１ａ，１１ｂが形成されている。二列の転走面１１ａ，１１ｂはそれぞれ、内方部材２０の二列の転走面２１ａ，２１ｂに径方向に対向する。

内方部材２０は、転がり軸受構造の内輪を構成する。内方部材２０は、ハブ輪３０と、内輪４０と、を有する。ハブ輪３０は、外方部材１０の径方向内側に配置された軸部３５を有する。

軸部３５の外周面のうちインナー側端部には、段部３１が形成されている。段部３１の外径は、ハブ輪３０の他の部分の外径に比べて小さい。また、段部３１は、回転軸Ｏを中心軸とする円筒形状である。

軸部３５の外周面のうち段部３１よりもアウター側には、転走面２１ｂが形成されている。軸部３５の転走面２１ｂは、外方部材１０のアウター側の転走面１１ｂに対向する。

軸部３５の外周面のうち転走面２１ｂよりもアウター側には、径方向外側へ延びる車輪取り付け用のフランジ５０が形成されている。

軸部３５の外周面のうち、軸方向における転走面２１ｂとフランジ５０との間（外方部材１０のアウター側端部の位置に対応）には、密封部材７が配置される。密封部材７は、外方部材１０の内周面と内方部材２０の軸部３５の外周面との間で転動体３が設置された内部空間Ｓを密閉する。

図示されたハブユニット軸受１は駆動輪用のハブユニット軸受であるため、ハブ輪３０（軸部３５）の中心には、ドライブシャフト（不図示）とかみ合うための軸方向に延びるスプライン孔３３が形成されている。しかし、本実施形態に係るハブユニット軸受１は従動輪用のハブユニット軸受としても適用可能であり、その場合、ハブ輪３０（軸部３５）の中心は孔の無い中実である。

内輪４０は、ハブ輪３０の段部３１に嵌合される。内輪４０の外周面のうちインナー側端部には、密封部材５が配置される。密封部材５は、外方部材１０の内周面と内方部材２０の外周面との間の内部空間Ｓを密閉する。

内輪４０の外周面のうち、密封部材５が配置される部分よりもアウター側には、転走面２１ａが形成されている。内輪４０の転走面２１ａは、外方部材１０のインナー側の転走面１１ａに対向する。

次に、ハブ輪３０のフランジ５０について詳細に説明する。図２は、第一実施形態のハブ輪３０をインナー側（軸方向内側）から見た図である。図３（ａ）は、フランジ５０をインナー側から見た図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ－Ａ線断面図であり、図３（ｃ）は、図３（ａ）のＢ－Ｂ線断面図である。

本実施形態のハブ輪３０は、軸部３５の外周面から径方向外側に延びる複数（本実施形態では四個）のフランジ５０を有している。複数のフランジは、周方向に所定間隔で設けられている。本実施形態においては、フランジ５０はハブ輪３０の回転軸Ｏを中心に位相角９０°ごとに設けられており、複数のフランジ５０全体としては星形形状（十字形状）とされている。

なお、フランジ５０の個数は四個に限定されず任意に設定してよい。例えば、フランジ５０がハブ輪３０の回転軸Ｏを中心に位相角７２°ごとに設けられることにより、フランジ５０の個数が五個とされてもよい。また、フランジ５０がハブ輪３０の回転軸Ｏを中心に位相角６０°ごとに設けられることにより、フランジ５０の個数が六個とされてもよい。

フランジ５０の略中心には、ハブボルト（不図示）が挿通されるボルト孔５１が形成されたボルトボス部５３が設けられる。さらに、フランジ５０は、ボルトボス部５３の周方向両側及び径方向外側に設けられた薄肉部５５と、薄肉部５５の周方向両側及び径方向外側に設けられた厚肉部５７と、を有する。

図３（ｃ）に示すように、薄肉部５５の軸方向幅５５Ｌは、ボルトボス部５３の軸方向幅５３Ｌよりも小さい（５５Ｌ＜５３Ｌ）。厚肉部５７の軸方向幅５７Ｌは、ボルトボス部５３の軸方向幅５３Ｌ以下であり（５７Ｌ≦５３Ｌ）、薄肉部５５の軸方向幅５５Ｌよりも大きい（５７Ｌ＞５５Ｌ）。本実施形態においては、厚肉部５７の軸方向幅５７Ｌは、ボルトボス部５３の軸方向幅５３Ｌと同一である（５７Ｌ＝５３Ｌ）

フランジ５０のアウター側（図３（ｂ）の下側、図３（ｃ）の右側）の側面（軸方向外側面）５０Ａは、ボルトボス部５３、薄肉部５５及び厚肉部５７の軸方向外側面（軸方向他方側面）によって構成されている。これら、ボルトボス部５３、薄肉部５５及び厚肉部５７の軸方向外側面は、同一平面上に位置するため、フランジ５０の軸方向外側面５０Ａは、略平面形状である。そして、フランジ５０の軸方向外側面５０Ａは、軸部３５のアウター側の側面３５Ａと滑らかに接続する。

フランジ５０のインナー側の側面（軸方向内側面）５０Ｂは、ボルトボス部５３、薄肉部５５及び厚肉部５７の軸方向内側面（軸方向一方側面）によって構成されている。本実施形態においては、ボルトボス部５３の軸方向内側面と厚肉部５７の軸方向内側面とは同一平面上に位置するが、薄肉部５５の軸方向内側面がボルトボス部５３及び厚肉部５７の軸方向内側面よりもアウター側（軸方向外側）に位置する。したがって、フランジ５０の軸方向内側面５０Ｂは、凹凸形状である。また、フランジ５０の軸方向内側面５０Ｂは、ハブ輪３０の軸部３５のインナー側の側面３５Ｂよりもアウター側に位置しており、これらの側面５０Ｂ、３５Ｂは互いに曲面５８によって接続される。

ボルトボス部５３は、ボルト孔５１の周囲からフランジ５０の基端部まで径方向内側へ延びて、ハブ輪３０の軸部３５に接続している。なお、ボルトボス部５３のボルト座面（軸方向内側面）は、旋削加工されており、その表面粗さや平面度、平行度等が確保されている。なお、本実施形態においては、ボルトボス部５３のボルト座面（軸方向内側面）と、厚肉部５７の軸方向内側面と、が同一平面上に位置するため、ボルトボス部５３のボルト座面（軸方向内側面）と厚肉部５７の軸方向内側面とが、同時に旋削加工されても構わない。

ここで、フランジ５０の輪郭を構成する縁部のうち、周方向一方側（図３（ａ）の右側）の縁部を「第一縁部５０Ｃ」と呼び、周方向他方側（図３（ａ）の左側）の縁部を「第二縁部５０Ｄ」と呼び、径方向外側の縁部を「第三縁部５０Ｅ」と呼ぶ。第一縁部５０Ｃ及び第二縁部５０Ｄは、フランジ５０の先端部（径方向外側端部）から基端部（径方向内側端部）まで延びる。第一縁部５０Ｃの径方向外側端部及び第二縁部５０Ｄの径方向外側端部は、第三縁部５０Ｅによって周方向に接続される。したがって、これら第一～第三縁部５０Ｃ～５０Ｅは、軸方向から見ると、逆Ｕ字形状である（図３（ａ）参照）。そして、第一～第三縁部５０Ｃ～５０Ｅに沿うように厚肉部５７が設けられており、この厚肉部５７によってフランジ５０の輪郭が構成される。したがって、厚肉部５７は、軸方向から見ると、逆Ｕ字形状である。

上述したボルトボス部５３と厚肉部５７との間において、フランジ５０の軸方向内側面５０Ｂに溝部５６が設けられる。これにより、ボルトボス部５３と厚肉部５７との間には、薄肉部５５が形成される。したがって、薄肉部５５は、軸方向から見ると、逆Ｕ字形状である。本実施形態の薄肉部５５の軸方向内側面は略平面形状である。薄肉部５５の軸方向内側面と、軸部３５のインナー側の側面３５Ｂと、は曲面５８によって接続される。

以上説明したように、本実施形態のハブユニット軸受１によれば、フランジ５０が、ハブボルト（不図示）が挿通されるボルト孔５１が形成されたボルトボス部５３と、ボルトボス部５３の周方向両側及び径方向外側に設けられた薄肉部５５と、薄肉部５５の周方向両側及び径方向外側に設けられた厚肉部５７と、を有する。そして、薄肉部５５の軸方向幅５５Ｌは、ボルトボス部５３の軸方向幅５３Ｌよりも小さい（５５Ｌ＜５３Ｌ）。厚肉部５７の軸方向幅５７Ｌは、ボルトボス部５３の軸方向幅５３Ｌ以下であり（５７Ｌ≦５３Ｌ）、薄肉部５５の軸方向幅５５Ｌよりも大きい（５７Ｌ＞５５Ｌ）。

したがって、フランジ５０は、ボルトボス部５３の周方向両側及び径方向外側が薄肉部５５によって薄肉化されるので、ハブ輪３０の質量と回転慣性を低減することができる。

さらに、フランジ５０は、薄肉部５５の周方向両側のみならず径方向外側も厚肉部５７によって厚肉化されるので、周方向剛性を向上できる。これにより、径方向から見たフランジ５０の形状の変形が抑制できるので、駆動及び制動制御の遅れ感、ブレーキロータのフレッチングコロージョンによるホイールアライメントの狂い、ブレーキジャダ等の不具合の発生が抑制される。

また、本実施形態のハブユニット軸受１によれば、厚肉部５７がフランジ５０の輪郭を構成する。したがって、フランジ５０の強度や剛性をさらに向上できる。

また、本実施形態のハブユニット軸受１によれば、ボルトボス部５３の軸方向内側面（軸方向一方側面）と、厚肉部５７の軸方向内側面（軸方向一方側面）と、が同一平面上に位置する。したがって、フランジ５０の軸方向内側面５０Ｂに溝部５６を設けるという比較的簡単な工程のみで、ボルトボス部５３、薄肉部５５、及び厚肉部５７を設けることができる。

上記のようなハブユニット軸受１は、従動輪用のハブユニット軸受として用いることが可能であるが、フランジ５０の剛性がより重要となる駆動輪用のハブユニット軸受として用いることが特に好適である。

（第二実施形態）
図４（ａ）は、第二実施形態のフランジ５０を示す図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＣ－Ｃ線断面図であり、図４（ｃ）は、図４（ａ）のＤ－Ｄ線断面図である。

本実施形態のフランジ５０においては、薄肉部５５の軸方向内側面（軸方向一方側面）が、径方向外側に向かうにしたがって軸方向外側に位置するテーパ面とされている。すなわち、溝部５６の深さが、径方向外側に向かうにしたがって、徐々に深くなる。

このように構成することで、路面反力に基づく大きな力が掛かるボルトボス部５３の径方向内側を、燃費や動力性能に影響する回転慣性の増大を抑えつつ、強化することができる。

なお、このような構成は、ハブユニット軸受１が重量の嵩む車両に用いられる場合に好適である。なぜなら、強度が必要なボルトボス部５３の径方向内側を強化できると共に、あまり強度を必要とせず、半径が大きく、回転慣性への影響度が高いボルトボス部５３の径方向外側の質量を低減できるからである。

（第三実施形態）
図５（ａ）は、第三実施形態のフランジ５０を示す図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＥ－Ｅ線断面図であり、図５（ｃ）は、図５（ａ）のＦ－Ｆ線断面図である。

本実施形態のフランジ５０においては、厚肉部５７の軸方向幅５７Ｌがボルトボス部５３の軸方向幅５３Ｌよりも小さい（５７Ｌ＜５３Ｌ）。これにより、ボルトボス部５３の軸方向内側面（軸方向一方側面）は、厚肉部５７の軸方向内側面（軸方向一方側面）よりも軸方向内側に位置する。

このように構成することで、厚肉部５７の軸方向幅５７Ｌが第一及び第二実施形態の構成に比べて小さくなるため、フランジ５０の質量及び回転慣性を低減できる。したがって、本実施形態の構成は、ハブユニット軸受１が重量の嵩む車両に用いられる場合に好適である。また、平面度を確保するための旋削加工面がボルトボス部５３のみになるので、旋削部の外内径差が少なくなり、加工時間が減るのでコストダウンにつながる。さらに、断続切削によるバイトの振動を軽減でき、仕上げ面の精度が向上する。

なお、図示の例では、薄肉部５５の軸方向内側面が、第二実施形態と同様に径方向外側に向かうにしたがって軸方向外側に位置するテーパ面とされているが、この構成に限定されず、第一実施形態と同様に径方向に延びる（回転軸Ｏに対して鉛直方向に延びる）平面としても構わない。

（第四実施形態）
図６（ａ）は、第四実施形態のフランジ５０を示す図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＥ－Ｅ線断面図であり、図６（ｃ）は、図６（ａ）のＦ－Ｆ線断面図である。

本実施形態のフランジ５０においては、第三実施形態の構成に加えて、厚肉部５７の軸方向内側面が、径方向外側に向かうにしたがって軸方向外側に位置するテーパ面とされている。

このように構成することで、燃費や動力性能に影響する回転慣性の増大を抑えつつ、厚肉部５７の補強効果が径方向内側に向かうほど大きくできる。

なお、このような構成は、ハブユニット軸受１が重量の嵩む車両に用いられる場合に好適である。なぜなら、強度が必要なフランジ５０の径方向内側を強化できると共に、あまり強度を必要とせず、半径が大きく、回転慣性への影響度が高いフランジ５０の径方向外側の質量を低減できるからである。

（第五実施形態）
図７は、第五実施形態のハブ輪３０をインナー側（軸方向内側）から見た図である。本実施形態のハブ輪３０においては、全てのフランジ５０が回転軸Ｏを中心とする円板３７上に形成されて一体化されている。すなわち、本実施形態のハブ輪３０は、丸フランジ付ハブ輪である。このような構成によれば、ハブ輪３０の剛性をさらに向上できる。

なお、上述の実施形態のハブユニット軸受１では、車輪取り付け用のフランジ５０が内方部材２０に設けられていたが、車輪取り付け用のフランジ５０は外方部材１０に設けられても構わない。

本願発明は、各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において実施可能であり、様々な変形が可能である。

１ ハブユニット軸受、３ 転動体、４ 保持器、５，７ 密封部材、１０ 外方部材、１１ａ，１１ｂ 転走面、２０ 内方部材、２１ａ，２１ｂ 転走面、３０ ハブ輪、３１ 段部、３３ スプライン孔、３５ 軸部、３７ 円板、４０ 内輪、５０ フランジ、５０Ａ 軸方向外側面、５０Ｂ 軸方向内側面、５０Ｃ 第一縁部、５０Ｄ 第二縁部、５０Ｅ 第三縁部、５１ ボルト孔、５３ ボルトボス部、５３Ｌ 軸方向幅、５５ 薄肉部、５５Ｌ 軸方向幅、５６ 溝部、５７ 厚肉部、５７Ｌ 軸方向幅、５８ 曲面、Ｏ 回転軸

Claims (4)

1. 内周面に複列の転走面が形成された外方部材と、
   外周面に複列の転走面が形成された内方部材と、
   前記外方部材の前記複列の転走面と、前記内方部材の前記複列の転走面と、の間に配置される複数の転動体と、
   を備えるハブユニット軸受において、
   前記外方部材又は前記内方部材には、径方向外側へ延びる車輪取り付け用のフランジが設けられ、
   前記フランジは、
   ハブボルトが挿通されるボルト孔が形成された複数のボルトボス部と、
   前記複数のボルトボス部それぞれの周方向両側及び径方向外側に設けられた薄肉部と、
   前記薄肉部の周方向両側及び径方向外側に設けられた厚肉部と、
   を備え、
   前記薄肉部の軸方向幅は、前記複数のボルトボス部それぞれの軸方向幅よりも小さく、
   前記厚肉部の軸方向幅は、前記複数のボルトボス部それぞれの軸方向幅以下であり、前記薄肉部の軸方向幅よりも大きい、
   ハブユニット軸受。
2. 前記厚肉部は、前記フランジの外周に沿って連続して延び、前記フランジの輪郭を構成、または形成する
   請求項１に記載のハブユニット軸受。
3. 前記複数のボルトボス部それぞれの軸方向一方側面と、前記厚肉部の軸方向一方側面と、は同一平面上に位置するか、前記複数のボルトボス部それぞれの一方側面は、前記厚肉部の軸方向一方側面よりも軸方向内側に位置する、
   請求項１または２に記載のハブユニット軸受。
4. 駆動輪用のハブユニット軸受である、請求項１～３のいずれか一項に記載のハブユニット軸受。

Images