JP3887349B2

JP3887349B2 - 車輪支持用ハブユニット

Info

Publication number: JP3887349B2
Application number: JP2003143123A
Authority: JP
Inventors: 之秀本城; 泰律吉村
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-05-21
Filing date: 2003-05-21
Publication date: 2007-02-28
Anticipated expiration: 2023-05-21
Also published as: JP2004345438A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の車輪を、その懸架装置に支持させるための車輪支持用ハブユニット、特に、車輪を支持すると共に車輪に作用するコーナリングモーメントに起因するモーメント荷重に対抗する対モーメント剛性を高めた、車輪支持用ハブユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両の車輪は、車輪支持用ハブユニットを介して懸架装置に支持されるが、従来の車輪支持用ハブユニットは、車輪に固定されるハブと、懸架装置に支持される外輪と、前記ハブの外面と、前記外輪の内面との間に、それらの軸方向に間隔をあけて転動自在に介在される、複数列の転動体とを備えており、車輪を保持して回転させる機能を有している（たとえば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２０５５３２号公報
【０００４】
【特許文献２】
特開平９−１６４８０３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図６に示すように、車体に懸架される懸架装置のナックルにハブユニットを介して車輪（図６では、駆動輪用）が支持されている場合において、車両が旋回走行したときに、タイヤにかかる横力によって発生するコーナングモーメントによるモーメント荷重に対するハブユニットの対モーメント剛性を高めること〔コーナリングモーメントに対するハブユニットの車輪取付部（フランジ部）の傾き度合を小さくすること〕が、車両の操縦安定性を向上させる上で有効な技術手段であることが知られている。
【０００６】
そこで、ハブユニットの前記対モーメント剛性を高めるための技術的手段として、
1) 転動体の軌道直径〔Ｐ．Ｃ．Ｄ（pitchi・circle・diameter) ＝内輪軌道接触直径＋外輪軌道接触直径／２〕を大きくすること、
2) 複数列の転動体の列間を広くとること、
3) ハブユニットのフランジ部の剛性を高めるべく、その付根部分の肉厚を大きくすること、
などが考えられるが、それらのいずれの場合も、ハブユニットのスペース増、重量増を招き、その取付スペースや重量の面で制約を受けて実用に供することができないという問題があり、さらにハブユニット自体のコスト増を招くという問題もある。
【０００７】
本発明はかかる実情に鑑みてなされたものであり、ハブユニットのスペース増、重量増を最小限にとどめながら大幅な対モーメント剛性の向上が図れるようにして、前記問題を解決できるようにした、新規な車輪支持用ハブユニットを提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１の発明は、車輪に固定されるハブに、懸架装置に支持される外輪を回転自在に支持させるための車輪支持用ハブユニットであって、前記ハブは、軸方向に延びる内輪軸部と、その内輪軸部の軸方向外方に一体に延長されるフランジ部とを備えていて、前記内輪軸部の外周面に、その軸方向に間隔をあけて第１の内輪軌道および第２の内輪軌道を形成し、一方、前記外輪は、その内周面に、その軸方向に間隔をあけて前記第１の内輪軌道および第２の内輪軌道にそれぞれ対向する第１の外輪軌道および第２の外輪軌道を形成し、第１の転動体を前記第１の内、外輪軌道間に転動自在に設けて第１の軸受部を形成すると共に、第２の転動体を前記第２の内、外輪軌道間に転動自在に設けて第２の軸受部を形成し、それら第１，第２の軸受部によりラジアル荷重およびスラスト荷重の両方が受けられるようにしたものにおいて、前記フランジ部の内方側の側面に第３の内輪軌道を形成すると共に、該側面と対向する前記外輪の軸方向外方側の端面に、前記第３の内輪軌道に対向する第３の外輪軌道を形成し、その第３の内、外輪軌道と、前記第１，第２転動体の各軌道直径よりも大きい軌道直径を有して前記第３の内、外輪軌道間に転動自在に設けられた第３の転動体とにより第３の軸受部を形成して、この第３の軸受部に、車輪に加わるモーメント荷重を前記第１，第２の軸受部と共に分担させることを特徴としている。
【０００９】
かかる特徴によれば、第３の軸受部も、第１、第２の軸受部に加えて車輪に加わるモーメント荷重を分担できるようになり、転動体１個当りにかかるモーメント荷重を低減することができ、これにより、各軸受部の転動体の変形を抑制することができ、ハブユニットの対モーメント剛性を向上させることができる。また第３の軸受部を設けたことによるハブユニットの軸方向および径方向のスペース増およびその重量増を最小限にとどめることができる。さらに第３の軸受部における第３の転動体の軌道直径を、第１、第２の軸受部における第１、第２転動体の各軌道直径よりも大きくしたことにより、フランジ部の対モーメント剛性を一層高めることができる。
【００１０】
また請求項２の発明は、請求項１の発明の前記特徴に加えて、前記第３の転動体の接触角を前記第１、第２の転動体の接触角よりも大きくしたことを特徴とし、かかる特徴によれば、第３の転動体のアキシアル荷重負荷能力を、第１、第２の転動体のそれよりも高くすることができる。
【００１１】
なお、本発明において、車両への組付状態で、ハブユニットの幅方向の車体外寄りとなる側を「外」と言い、反対に車両への組付状態で、ハブユニットの幅方向車体中央寄りとなる側を「内」と言う。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１３】
まず、図１，２を参照して本発明の第１実施例について説明する。
【００１４】
図１は、本発明にかかるハブユニットにより駆動車輪を支持した状態を示す断面図、図２は、図１の２矢視仮想線囲い部分で示すハブユニットの拡大図である。
【００１５】
この第１実施例における、車輪支持用ハブユニットＨＵは、自動車の駆動車輪（ＦＦ車の前車輪、ＦＲ車の後車輪、４ＷＤ車の全輪）に適用され、車体に支持される懸架装置ＳＵのナックルＮに取付ボルト２４により締結して使用される場合である。
【００１６】
本発明にかかる駆動車輪用のハブユニットＨＵは、ハブ１と、内輪１０と、外輪２０と、複数列の転動体、すなわち、第１、第２および第３の転動体２６，２７，２８とを備えている。
【００１７】
ハブ１は、略円筒状に形成される内輪軸部２と、この内輪軸部２の軸方向外方に一体に延長されるフランジ部３とより構成されており、フランジ部３の付根部分と内輪軸部２の外周面とは、円弧面により滑らかに接続されている。ハブ１の内輪軸部２の軸孔４の内周面には、その全長にわたり雌スプラインが形成されており、後に述べるように自動車への組み付け状態では、この雌スプラインには、ドライブシャフトＤＳに連なる等速ジョイントＣＪの軸部３５の雄スプラインが挿通係合される。
【００１８】
ハブ１の内輪軸部２の軸方向中間部の外周面には、第１の内輪軌道６が形成され、また、その内輪軸部２の内端部に形成した小径の段部２ａに一体に外嵌した内輪１０の外周面には、第２の内輪軌道７が形成されている。内輪１０の内端部は径方向外方に湾曲されて、その内端面はハブ１の内輪軸部２の内端面よりも軸方向の内方に若干突出している。さらに、ハブ１のフランジ部３の内方側の面には、第３の内輪軌道８が形成されている。フランジ部３の外周部には、周方向に間隔をあけて複数の連結ボルト１２が固定されており、これらの連結ボルト１２により駆動車輪Ｗ１が固定される。
【００１９】
一方、前記外輪２０は、円筒状に形成されており、その内周面２２の軸方向中間部には、前記第１の内輪軌道６と対向する第１の外輪軌道１６が形成され、また、その軸方向内端部には、前記第２の内輪軌道７と対向する第２の外輪軌道１７が形成され、さらに、前記第１および第２の外輪軌道の直径よりも径大な外端面２３の端面には、前記第３の内輪軌道８と対向する第３の外輪軌道１８が形成されている。そして、第１、第２及び第３の内輪軌道６，７，８と、第１、第２および第３の外輪軌道１６，１７，１８間に、ボールよりなる複数列の転動体、即ち第１、第２及び第３の転動体２６，２７，２８がそれぞれ複数個ずつ転動自在に設けられる。各複数個の、第１、第２及び第３の転動体２６，２７，２８は、通常のように、リテーナにより周方向の間隔をあけて保持される。
【００２０】
そして、第１の内、外輪軌道６，１６および第１の転動体２６により第１の軸受部Ｂ１が、また、第２の内、外輪軌道７，１７および第２の転動体２７により第２の軸受部Ｂ２が、さらに第３の内、外輪軌道８，１８および第３の転動体２８により第３の軸受部Ｂ３がそれぞれ形成されている。
【００２１】
しかして、第１、第２の転動体２６，２７の接触角（転動体２６，２７と外輪２０との接触点における法線がハブユニットＨＵの軸線に直角な平面となす角）α１、α２は、２０°〜４０°であるのに対し、第３の転動体２８の、同接触角α３は、前記接触角α１、α２より大きく（〜９０°）してあり、これにより、第３の転動体２８のアキシアル荷重負荷能力を、第１、第２の転動体２６，２７のそれよりも高くしてある。また、前記第１、第２の転動体２６，２７の軌道直径は略同じであるのに対し第３の転動体２８の軌道直径はそれらよりも大きく、さらに、第３の転動体２８自体の直径は、第１、第２の転動体２６，２７の直径よりも小さくしてある。
【００２２】
外輪２０の軸方向の中間部には、ラジアル方向に延長される取付フランジ２１が一体に形成され、この取付フランジ２１には、車体に支持される懸架装置ＳＵのナックルＮが複数の取付ボルト２４を以て固定される。
【００２３】
ハブ１のフランジ部３の内端面と、外輪２０の外端面２３との間には、外側シールリング３０が介在され、また、ハブ１と一体の内輪１０の端部外周面と、外輪２０の内端部内周面との間には、内側シールリング３１が介在され、前記第１、第２および第３転動体２６，２７，２８の配置部分に異物が侵入したり、該配置部分に充填されたグリースが漏洩するのを防止している。
【００２４】
なお、この第１実施例では、転動体としてボールを使用しているが、そのボールに代えてコロなどの同効物を使用してもよい。
【００２５】
前述したように構成される駆動車輪支持用ハブユニットＨＵは、その外輪２０の取付フランジ２１に、複数の取付ボルト２４を以て懸架装置ＳＵのナックルＮが固定され、また、ハブ１のフランジ部３に複数の連結ボルト１２を以て駆動車輪Ｗ１が固定され、さらに、ハブ１の軸孔４の雌スプラインに、ドライブシャフトＤＳに連なる等速ジョイントＣＪの軸部３５の雄スプラインを挿通係合し、該等速ジョイントＣＪの段部３６を、前記内輪１０の端面に衝き当てると共に等速ジョイントＣＪの軸部３５の軸端に螺締したナット３７をハブ１の外端面に衝き当てることにより、内輪１０に予圧をかけて等速ジョイントＣＪをハブ１に固定することができる。
【００２６】
ところで、この第１実施例のハブユニットＨＵは、ハブ１と外輪２０との間に、第１および第２の軸受部Ｂ１，Ｂ２を設ける外に、第３の軸受部Ｂ３を設け、具体的には、ハブ１のフランジ部３の軸方向の内方向の面と、外輪２０の軸方向外端面２３との間に、互いに対向する第３の内輪軌道８と第３の外輪軌道１８とを形成し、それらの軌道８，１８間に複数個の第３の転動体２８を設けてなるので、この第３の軸受部Ｂ３も、第１、第２の軸受部Ｂ１，Ｂ２に加えて駆動車輪Ｗにかかるモーメント荷重を分担することができ、転動体１個当りにかかるモーメント荷重を低減することができ、これにより、各軸受部Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３の転動体２６，２７，２８の変形を抑制することができ、ハブユニットＨＵの対モーメント剛性を向上させることができ、また、第３の軸受部Ｂ３がモーメント荷重によるフランジ部３の傾きを抑制できるので、該フランジ部３の付根部分の肉厚を増すなど、その部分の補強をせずともフランジ部３の対モーメント剛性を向上させることができ、特に、この実施例のように、第３軸受部Ｂ３の第３の転動体２８の軌道直径を、第１および第２転動体２６，２７の軌道直径よりも大きくしたことにより、フランジ部３の対モーメント剛性を一層高めることができる。
【００２７】
さらに、第３の軸受部Ｂ３を設けたことによるハブユニットＨＵの軸方向および径方向のスペース増およびその重量増を最小限にとどめることができる。
【００２８】
つぎに、図３を参照して本発明の第２実施例について説明する。
【００２９】
図３は、駆動車輪を支持したハブユニットの断面図であり、図中、前記第１実施例と同じ要素には同じ符号が付される。
【００３０】
この第２実施例も駆動輪用のハブユニットであり、懸架装置のナックルＮへの固定手段が前記第１実施例と相違しているだけで、他の構成は第１実施例と同じである。
【００３１】
図３において、外輪２０の外周面は円筒面に形成され、この円筒面に、懸架装置のナックルＮの軸孔Ｎｈが圧入結合され、該ナックルＮの内端縁と外輪２０の外周端縁間に、サークリップ４０が係合される。これによりナックルＮにハブユニットの外輪２０が固定される。
【００３２】
しかして、この第２実施例のものも前記第１実施例のものと同じ作用効果を奏する。
【００３３】
つぎに、図４を参照して本発明の第３実施例について説明する。
【００３４】
図４は、駆動車輪を支持したハブユニットの断面図であり、図中、前記第１実施例と同じ要素には同じ符号が付される。
【００３５】
この第３実施例も前記第１実施例と同じく、本発明にかかる車輪支持用ハブユニットＨＵを、自動車の駆動車輪Ｗ１に適用した場合である。
【００３６】
ハブユニットＨＵの内方側の第２軸受部Ｂ２の複数の第２転動体２７の直径は、ハブユニットＨＵの中間部および外方側の第１および第３軸受部Ｂ１，Ｂ３の第１転動体２６および第３転動体２８の直径よりも大きく形成され、また、第１転動体２６と第３転動体２８は略同径に形成され、第１，第２の転動体２６，２７を受けるハブ１の第１、第２の内輪軌道６，７の軌道接触直径は、略同径であるのに対し、外輪２０の第２の外輪軌道１７の軌道接触直径は、第１の外輪軌道１６のそれよりも大径に形成され、これにより、第２の転動体２７の軌道直径は、第１の転動体２６のそれよりも若干大きい。また、第３の転動体２８を受けるハブ１のフランジ部３に形成される第３の内輪軌道８は、外方に向かって上り勾配の傾斜面に形成され、また同転動体２８を受ける外輪軌道１８は、外方に向かって上り勾配の傾斜面に形成されている。そして、この第３実施例では、第１の軸受部Ｂ１の第１の転動体２６（第２の軸受部Ｂ２の第２の転動体２７よりも小径）の軌道直径は、第２の軸受部Ｂ２の第２の転動体２７の軌道直径（第１の転動体２６よりも大径）よりも小径であり、また、第３の軸受部Ｂ３の第３の転動体２８の軌道直径は、第１および第２軸受部Ｂ１，Ｂ２の第１および第２の転動体２６，２７の軌道直径よりも大きい。
【００３７】
しかして、この第３実施例のものも前記第１実施例のものと同じ作用効果を奏する。
【００３８】
つぎに、図５を参照して本発明の第４実施例について説明する。
【００３９】
図５は、従動車輪を支持したハブユニットの断面図であり、図中、前記第１実施例と同じ要素には同じ符号が付される。
【００４０】
この第４実施例は、本発明にかかる車輪支持用ハブユニットＨＵを、自動車の従動車輪Ｗ２（ＦＦ車の後輪、ＦＲ車の前輪）に適用した場合である。
【００４１】
この第４実施例は、ハブ１０１が従動車輪Ｗ２用であるが、該ハブ１０１と、外輪２０と、それら間に介在される第１、第２及び第３の転動体２６，２７，２８よりなる、第１、第２および第３の軸受部Ｂ１，Ｂ２及びＢ３の構造は前記第１実施例と同じである。
【００４２】
従動輪Ｗ２を固定するハブ１０１の内端部を直径方向外方にかしめ５０広げ、これにより、このハブ１０１の内輪軸部１０２の段部１０２ａに外嵌した内輪１０を固定する。
【００４３】
しかして、この第４実施例も前記第１実施例と同じ作用効果を奏する。
【００４４】
なお、前記第１〜４実施例において、ハブ１；１０１の内輪軸部２；１０２の内端部の段部２ａ；１０２ａに、内輪１０を外嵌して、該内輪１０の外周面に第２の外輪軌道１７を形成しているが、その理由は第２転動体２７の、第２の内、外輪軌道７，１７に対する接触角を大きく確保しつつ、該第２転動体２７の組み付けを可能としたものであり、通常は、ハブ１；１０１に内輪１０を設けて、その内輪１０に第２の内輪軌道７を形成することになるが、ハブ１；１０１の内輪軸部２；１０２に直接第２の内輪軌道７を形成してもよい。
【００４５】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はその実施例に限定されることなく、本発明の範囲内で種々の実施例が可能である。
【００４６】
たとえば、前記実施例では、本発明車輪支持用ハブユニットを自動車用に実施した場合を説明したが、これを他の車両用にも実施できることは勿論である。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ラジアル荷重及びスラスト荷重の両方を受ける第１、第２の軸受部に加えて、第３の軸受部によっても、車輪に加わるモーメント荷重を分担できるようになり、転動体１個当りにかかるモーメント荷重を低減できるから、各軸受部の転動体の変形を抑制することができて、ハブユニットの対モーメント剛性を向上させることができ、その上、第３の軸受部を設けたことによるハブユニットの軸方向および径方向のスペース増およびその重量増を最小限にとどめることができる。さらに第３の軸受部における第３の転動体の軌道直径を、第１、第２の軸受部における第１、第２転動体の各軌道直径よりも大きくしたことにより、フランジ部の対モーメント剛性を一層高めることができる。
【００４８】
また請求項２の発明によれば、第３の軸受部における第３の転動体の接触角を、第１、第２の軸受部における第１、第２の転動体の接触角よりも大きくしたことにより、第３の転動体のアキシアル荷重負荷能力を、第１、第２の転動体のそれよりも高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハブユニットにより駆動車輪を支持した状態を示す断面図（第１実施例）
【図２】図１の３矢視仮想線囲い部分で示すハブユニットの拡大図（第１実施例）
【図３】ハブユニットの断面図（第２実施例）
【図４】ハブユニットの断面図（第３実施例）
【図５】ハブユニットの断面図（第４実施例）
【図６】自動車の旋回走行時に、駆動車輪に横力およびコーナリングモーメントの作用する状態を示す図
【符号の説明】
１・・・・・ハブ
２・・・・・内輪軸部
３・・・・・フランジ部
６・・・・・第１の内輪軌道
７・・・・・第２の内輪軌道
８・・・・・第３の内輪軌道
１６・・・・第１の外輪軌道
１７・・・・第２の外輪軌道
１８・・・・第３の外輪軌道
２０・・・・外輪
２２・・・・内周面
２３・・・・外端面
２６・・・・第１の転動体
２７・・・・第２の転動体
２８・・・・第３の転動体
Ｂ１・・・・第１の軸受部
Ｂ２・・・・第２の軸受部
Ｂ３・・・・第３の軸受部
ＳＵ・・・・懸架装置
Ｗ１・・・・車輪（駆動車輪）
Ｗ２・・・・車輪（従動車輪）

Claims

車輪（Ｗ１；Ｗ２）に固定されるハブ（１；１０１）に、懸架装置（ＳＵＮ）に支持される外輪（２０）を回転自在に支持させるための車輪支持用ハブユニットであって、
前記ハブ（１；１０１）は、軸方向に延びる内輪軸部（２，１０２）と、その内輪軸部（２，１０２）の軸方向外方に一体に延長されるフランジ部（３，１０３）とを備えていて、前記内輪軸部（２，１０２）の外周面に、その軸方向に間隔をあけて第１の内輪軌道（６）および第２の内輪軌道（７）を形成し、
一方、前記外輪（２０）は、その内周面（２２）に、その軸方向に間隔をあけて前記第１の内輪軌道（６）および第２の内輪軌道（７）にそれぞれ対向する第１の外輪軌道（１６）および第２の外輪軌道（１７）を形成し、
第１の転動体（２６）を前記第１の内、外輪軌道（６，１６）間に転動自在に設けて第１の軸受部（Ｂ１）を形成すると共に、第２の転動体（２７）を前記第２の内、外輪軌道（７，１７）間に転動自在に設けて第２の軸受部（Ｂ２）を形成し、それら第１，第２の軸受部（Ｂ１，Ｂ２）によりラジアル荷重およびスラスト荷重の両方が受けられるようにしたものにおいて、
前記フランジ部（３，１０３）の内方側の側面に第３の内輪軌道（８）を形成すると共に、該側面と対向する前記外輪（２０）の軸方向外方側の端面（２３）に、前記第３の内輪軌道（８）に対向する第３の外輪軌道（１８）を形成し、
その第３の内、外輪軌道（８，１８）と、前記第１，第２転動体（２６，２７）の各軌道直径よりも大きい軌道直径を有して前記第３の内、外輪軌道（８，１８）間に転動自在に設けられた第３の転動体（２８）とにより第３の軸受部（Ｂ３）を形成して、この第３の軸受部（Ｂ３）に、車輪（Ｗ１；Ｗ２）に加わるモーメント荷重を前記第１，第２の軸受部（Ｂ１，Ｂ２）と共に分担させることを特徴とする、車輪支持用ハブユニット。
前記第３の転動体（２８）の接触角（α３）を前記第１、第２の転動体（２６，２７）の接触角（α１、α２）よりも大きくしたことを特徴とする、請求項１に記載の車輪支持用ハブユニット。