JP4771114B2 - ハブユニット - Google Patents

Description

本発明は、車両の車輪が取り付けられるハブユニットに関する。

車体に取り付けられ、車輪を支持するためのハブユニットとして、車体側に非回転に取り付けられる外輪部材と、この外輪部材と同心に配置されるとともに外輪部材に複数列の転動体を介して軸心回りに回転自在に設けられるハブホイールとを備えるものがある（特許文献１）。

図６に従来例を示す。この車両用のハブユニット１００は、車体に取り付けられる外輪２２と、この外輪２２の内方に複数の玉２７を介して取り付けられるハブホイール１０３とを有し、ハブホイール１０３は、複数の玉２７によって軸心回りに回転自在に支持されている。

ハブホイール１０３は、軸心回りに回転する軸部１１と、軸部１１の車両アウタ側の端部には、その径方向に突出する環状のハブフランジ１２が形成され、このハブフランジ１２には、挿通孔１５が形成されている。またハブフランジ１２のアウタ側の取付け面には、ブレーキディスクロータ及びタイヤホイールを取り付ける際の位置決めの役割を果たす案内部（インロー部）１０１が形成され、このインロー部１０１によってブレーキディスクロータ及びタイヤホイールの位置決めを行って、挿通孔１５にハブボルト３８を挿通し、ハブボルト３８とナットの螺合により、ハブフランジ１２にブレーキディスクロータ及びタイヤホイールを固定する。

特開２００４−１５０４８３号公報

ところが、近年、タイヤの大型化及びタイヤの横方向路面グリップ力の向上により、車両旋回時にハブユニットに負荷される重力加速度が増加傾向にあり、図６に示すように、ハブフランジの根元とインロー部間に応力が収集し、ハブフランジに割れ１０５を生じる原因となっていた。このためハブフランジに、負荷荷重に対し、応力集中部位に焼入れ処理や肉厚化の対策を施してきた。しかし、このような対策を施すことにより、ハブユニットは、コスト増大、重量増大、サイズ増大等の傾向が生じてきた。

本発明の課題は、応力集中によるハブフランジの割れを防止するとともに、コスト削減、重量を低減するハブユニットを提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記課題を解決するために、本発明のハブユニットは、
車体側に非回転に取り付けられる外輪部材と、この外輪部材と同心に配置されるとともに外輪部材に転動体を介して軸心回りに回転自在に設けられ車両の車輪が取り付けられて一体回転するハブホイールとを備えるハブユニットであって、
ハブホイールは、該ハブホイールの外周面の車両アウタ側の端部から半径方向に突出するフランジ部が設けられ、該フランジ部の車両アウタ側の主表面に、ブレーキディスクロータ及びタイヤホイールがこの順で重ねて取り付けられるようになっており、ブレーキディスクロータ及びタイヤホイールをハブホイールの中心軸線に対して同心位置決めするための、主表面から車両アウタ側に突出して環状形成されたインロー部を有し、
該インロー部の周方向の一部領域において、主表面からの突出高さが減じられた応力緩和凹部が形成され、
フランジ部は、該フランジ部の車両アウタ側からブレーキディスクロータ及びタイヤホイールの各々に形成された取付け孔を共貫通するようにハブボルトが突設される挿通孔を有し、
応力緩和凹部は、インロー部の周上で、かつハブホイールの中心軸線とハブボルトの挿通孔の中心軸線とを結ぶ線分上となる領域を含んで形成され、応力緩和凹部ではないインロー部は線分上には形成されないことを特徴とする。

上記構成によれば、ハブホイールのフランジ部に形成されたインロー部は、ブレーキディスクロータ及びタイヤホイールをフランジ部に対して同心位置決めする機能を有する。そして、インロー部の周方向の一部領域に、応力緩和凹部が形成されていることから、ブレーキディスクロータ及びタイヤホイールがフランジ部に取り付けられた場合に、フランジ部、特にその内周領域近傍に発生する応力を緩和することができる。このため、フランジ部に焼入れ処理を行ったり、フランジ部の肉厚化などの対策を行わずに、ハブユニットの軽量化、製造コスト削減をすることができる。

そして応力緩和凹部は、インロー部の周方向に所定の間隔で形成される。応力緩和凹部を、所定の間隔で形成することにより、フランジ部に発生する応力を効率よく発散させることができる。

またフランジ部は、該フランジ部の車両アウタ側からブレーキディスクロータ及びタイヤホイールの各々に形成された取付け孔を共貫通するようにハブボルトが突設される挿通孔を有し、
応力緩和凹部は、インロー部の周上で、かつハブホイールの中心軸線とハブボルトの挿通孔の中心軸線とを結ぶ線分上となる領域を含んで形成される。

上記構成のように、インロー部の周上で、かつハブホイールの中心軸線とハブボルトの挿通孔の中心軸線とを結ぶ線分上となる領域を、主表面からの突出高さが減じされた応力緩和凹部とすることにより、ブレーキディスクロータ及びタイヤホイールがフランジ部に取り付けられた場合に、フランジ部のハブボルトの挿通孔付近の内周領域に発生する応力を発散させることができる。つまり、各々のハブボルトの挿通孔に対応して、挿通孔と同数の応力緩和凹部を形成することにより、フランジ部に発生する応力を発散させることができる。従来、インロー部に固定されたブレーキディスクホイール及びタイヤホールによって、インロー部の周上で、かつハブホイールの中心軸線とハブボルトの挿通孔の中心軸線とを結ぶ線分上となる領域に特に荷重が集中しやすく、この領域の近傍において、ひび割れ等を生じやすくなっていたが、この領域が主表面からの突出高さを減じられた応力緩和凹部とされることにより、この領域への応力を発散させることができるため、従来のような焼入れ処理やフランジ部の肉厚化などの対策を講じる必要がなくなる。従って、ハブユニットを軽量化したり、製造コストを削減したりすることができる。

そして応力緩和凹部の一対の内側面の対向距離は、ハブボルトの挿通孔の直径と同一または大きく形成されるとよい。このように形成することにより、効率よくフランジ部の挿通孔付近の内周領域に発生する応力を緩和することができる。

さらに応力緩和凹部の底面は、フランジ部の主表面と面一に形成される。このように応力緩和凹部の底面をフランジ部の主表面と面一に形成することにより、フランジ部のその領域の応力を発散させることができる。

またインロー部の外周面は、非塗装面として形成することができる。インロー部の外周面は、ブレーキディスクロータ及びタイヤホイールが固定される固定面となるが、これらがインロー部に固着されるのを防ぐために、従来は、塗装を施していたが、インロー部に応力緩和凹部が形成されて、ブレーキディスクロータ及びタイヤホイールとの接触面積が減少するために、非塗装面として形成しても、ブレーキディスクロータやタイヤホイールの取り外しを行うことができる。このようにインロー部の外周面を固着防止用の塗装を省略した非塗装面とできることから、製造コストを削減することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施形態におけるハブユニット１の断面図である。なお、図の右側は、車両アウタ側、左側は、車両インナ側である。図１に示すように、ハブユニット１は、転がり軸受（外輪部材）２と、この転がり軸受２と同心に配置されるハブホイール（内輪部材）３と含んで構成される。

ハブホイール３は、軸部１１と、車輪やブレーキディスクを固定するハブフランジ１２とを有している。軸部１１の外周には、アンギュラ玉軸受からなる転がり軸受２が装着されている。ハブフランジ１２は、ハブホイール３の外周面の車両アウタ側の端部からラジアル方向に突出するように形成されている。

転がり軸受２は、軸部１１の車両インナ側外周に圧入してかしめ３３にて固定された回転軌道となる内輪２１と、固定輪となる外輪２２とを含む。また、軸部１１及び内輪２１に形成された内輪軌道２３，２４と外輪２２に形成された外輪軌道２５，２６とに沿って転動自在に配置された２列の玉群２７と、各列の玉群２７を保持した冠形保持器２８と、ハブフランジ１２の側方において外輪２２に固定して軸部１１との間に介装されたシール部材２９を含む。

外輪２２は、Ｓ５５Ｃ等の機械構造用炭素鋼の熱間鍛造製であり、外周面にボルト挿通孔３１を有した外輪フランジ部３０が突設され、車両インナ側に外輪インロー部が形成されている。

外輪フランジ部３０のボルト挿通孔３１にボルトを挿通して外輪２２がナックル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。そして転がり軸受２を介して車輪が車体に対して回転自在に支持される。

車両アウタ（ハブフランジ１２）側の内輪は、ハブホイール３の軸部１１に内輪軌道２３を形成して、軸部１１に一体として形成されている。また車両インナ側の内輪２１は、軸部１１と別体として形成されている。また、この内輪は、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼から形成されている。

ハブホイール３のハブフランジ（フランジ部）１２には、所定の位置にハブボルト３８を挿通するための挿通孔１５が形成されている。ハブフランジ１２には、車両アウタ側の主表面に、ブレーキディスクロータ及びタイヤホイールのラジアル方向の取付け位置をガイドするインロー部７が形成されている。インロー部７は、主表面１８からアキシャル方向の車両アウタ側へ突出するように、かつハブホイール３の中心軸線１７を中心として環状に形成されている。インロー部７にブレーキディスクロータ及びタイヤホイールを嵌合させることにより、ブレーキディスクロータ及びタイヤホイールをハブフランジ１２に対して同心位置決めすることができる。なお上記ハブホイール３は、Ｓ５５Ｃ等の機械構造用炭素鋼から熱間鍛造によって形成され、インロー部７は、ハブホイール３と一体として形成されている。

図２、図３を用いてインロー部７について説明する。図２は、車両アウタ側からのハブホイール３の正面図である。図３は、図２のＡ矢視図である。なお図２のＸ−Ｘ断面図が、図１である。インロー部７は、主表面１８からアキシャル方向の車両アウタ側へ突出するよう形成されたインロー突出部８と、周方向の所定位置が主表面からの突出高さが減じられて主表面１８と面一になった応力緩和凹部９とが形成されている。つまり応力緩和凹部９の底面１９は、フランジ部１２の車両アウタ側の主表面１８と面一である。インロー部７は、周方向に所定の間隙を形成し、その間隙が応力緩和凹部９とされ、それぞれの応力緩和凹部９は、同一の形成長さを有する。言い換えると、応力緩和凹部９を形成する一対の内側面が隣り合うインロー突出部８の側面部１０となる。また、それぞれのインロー突出部８同士も同一の長さを有する。つまり等間隔で応力緩和凹部９が形成されている。なお応力緩和凹部９とインロー突出部８とは、同一の形成長さである必要はない。

さらに応力緩和凹部９は、ハブボルト３８を挿通する挿通孔１５の中心軸線１６とハブホイール３の中心軸線１７とを結んだ線分上の、インロー部７の周上となる領域を含むように形成されている。すなわちハブボルト３８を突設する挿通孔１５のそれぞれに対応して、挿通孔１５と中心軸線１７とを結ぶ線分上に応力緩和凹部９が形成されている。つまり、応力緩和凹部９と挿通孔１５とは、同数となるように形成される。この領域を主表面１８からの突出高さが減じられた応力緩和凹部９とすることで、ハブフランジ１２のこの領域の応力を分散させることができる。

図４を用いて応力緩和凹部９の形成長さについて説明する。ハブフランジ１２に集中する応力を発散させるためには、応力緩和凹部９の一対の内側面（インロー突出部８の側面）１０ａ，１０ｂの内周の対向距離Ｌが、ハブボルト３８の挿通孔１５の直径Ｄと同一、または図４に示すようにやや大きく形成するのが望ましい。そして、複数の応力緩和凹部９は、それぞれが同一の長さに形成される。このような長さに応力緩和凹部９を形成することにより、効率よくハブフランジ１２のこの領域の応力を発散させることができる。これにより、ハブフランジ１２に発生する割れを防ぐためのハブフランジ１２の焼入れ処理や肉厚化を行う必要がなくなる。

インロー部７の外周面７ｓは、ブレーキディスクロータ及びタイヤホイールが固定される固定面となるが、非塗装面として形成することができる。インロー部７に応力緩和凹部９が形成されることにより、ブレーキディスクロータ及びタイヤホイールと外周面７ｓとの接触面積が減少するために（応力緩和凹部９においてブレーキディスクロータ及びタイヤホイールは、外周面７ｓと接触していない）、外周面７ｓを非塗装面として形成しても、ブレーキディスクロータやタイヤホイールが外周面７ｓと固着することが防止され、または多少の固着があったとしてもその固着力は弱く、ブレーキディスクロータ、タイヤホイールを取り外すことができる。このように応力緩和凹部９が形成されることから外周面７ｓを非塗装面として形成することができ、製造コストを削減することができる。

そして、ブレーキディスクロータが以上のようなインロー部７に当接してブレーキディスクロータのハブフランジ１２に対する位置決めがなされ、さらにタイヤホイールがインロー部７に当接してタイヤホイールのハブフランジ１２に対する位置決めがなされる。そしてハブホイール３の挿通孔１５に挿通された複数本のハブボルト３８が、ブレーキディスクロータ及びタイヤホイールに形成されたそれぞれの取付け孔に挿通され、複数個のハブナットがそれぞれのハブボルト３８にねじ込まれて、タイヤホイールがブレーキディスクロータとともに、ハブホイール３に固定される。

次にハブフランジ１２にハブボルト３８の挿通孔１５が４箇所形成された場合のインロー部７の実施例について説明する。図５は、車両アウタ側からのハブホイール３の正面図である。前述の実施例同様に、インロー部７は、主表面１８からアキシャル方向の車両アウタ側へ突出するよう形成されたインロー突出部８と、周方向の所定位置が、主表面１８からの突出高さが減じられて主表面１８と面一になった応力緩和凹部９とが形成されている。インロー部７は、周方向に所定の間隙を形成し、その間隙が応力緩和凹部９とされる。

応力緩和凹部９は、前述の実施例同様に、ハブボルト３８を挿通する挿通孔１５の中心軸線１６とハブホイール３の中心軸線１７とを結んだ線分上の、インロー部７の周上となる位置に形成されている。本実施例の場合、挿通孔１５が４箇所に形成されており、それぞれの挿通孔１５に対応して同数の応力緩和凹部９が形成されている。この領域を主表面１８からの突出高さが減じられた応力緩和凹部９とすることで、ハブフランジ１２のこの領域の応力を分散させることができる。

応力緩和凹部９の形成長さも前述の実施例と同様に、応力緩和凹部９の一対の内側面１０ａ，１０ｂの内周の対向距離Ｌが、ハブボルトの挿通孔１５の直径Ｄと同一、または図４に示すようにやや大きく形成するのが望ましい。このような長さに応力緩和凹部９を形成することにより、効率よくハブフランジ１２のこの領域の応力を発散させることができる。

またインロー部７の外周面７ｓは、前述の実施例同様に非塗装面として形成することができ、これにより製造コストを削減することができる。

さらにハブフランジ１２に形成されるハブボルト３８の挿通孔１５の数は、前述の実施例に限られない。挿通孔１５の数が４または５とは異なる他の場合であっても、挿通孔１５の中心軸線１６とハブホイール３の中心軸線１７とを結んだ線分上の、インロー部７の周上となる位置に応力緩和凹部９を形成する。すなわち形成される応力緩和凹部９の数は、挿通孔１５の数と同数になる。

以上のように、インロー部の周方向の一部領域において、主表面からの突出高さが減じられた応力緩和凹部を形成することにより、従来、ハブフランジ施してきた焼入れ処理や肉厚化の対策を行う必要がなくなり、ハブユニットの軽量化や製造コストの削減をすることができる。また応力緩和凹部は、インロー部の周上で、かつハブホイールの中心軸線とハブボルトの挿通孔の中心軸線とを結ぶ線分上となる領域を含んで形成し、応力緩和凹部の一対の内側面の対向距離は、ハブボルトの挿通孔の直径と同一または大きく形成すると、より効果的である。

なお転がり軸受は、アンギュラ玉軸受に限られず、円すいころ軸受等であってもよい。

本発明の一実施形態であるハブユニットを示す断面図。 ハブフランジを示す正面図。 ハブフランジを示す図２のＡ矢視図。 応力緩和凹部の形成長さを示す図。 ハブフランジの第２の実施例を示す正面図。 従来例を示す図。

符号の説明

１ ハブユニット
２ 転がり軸受
３ ハブホイール
７ インロー部
８ インロー突出部
９ 応力緩和凹部
１０ 側面部
１１ 軸部
１２ ハブフランジ（フランジ部）
１５ 挿通孔
１６ 挿通孔の中心軸線
１７ ハブホイールの中心軸線
１８ 主表面
３８ ハブボルト

Claims (5)

1. 車体側に非回転に取り付けられる外輪部材と、この外輪部材と同心に配置されるとともに外輪部材に転動体を介して軸心回りに回転自在に設けられ車両の車輪が取り付けられて一体回転するハブホイールとを備えるハブユニットであって、
   前記ハブホイールは、該ハブホイールの外周面の車両アウタ側の端部から半径方向に突出するフランジ部が設けられ、該フランジ部の車両アウタ側の主表面に、ブレーキディスクロータ及びタイヤホイールがこの順で重ねて取り付けられるようになっており、前記ブレーキディスクロータ及び前記タイヤホイールを前記ハブホイールの中心軸線に対して同心位置決めするための、前記主表面から前記車両アウタ側に突出して環状形成されたインロー部を有し、
   該インロー部の周方向の一部領域において、前記主表面からの突出高さが減じられた応力緩和凹部が形成され、
   前記フランジ部は、該フランジ部の前記車両アウタ側から前記ブレーキディスクロータ及び前記タイヤホイールの各々に形成された取付け孔を共貫通するようにハブボルトが突設される挿通孔を有し、
   前記応力緩和凹部は、前記インロー部の周上で、かつ前記ハブホイールの中心軸線と前記ハブボルトの前記挿通孔の中心軸線とを結ぶ線分上となる領域を含んで形成され、前記応力緩和凹部ではないインロー部は前記線分上には形成されないことを特徴とするハブユニット。
2. 前記応力緩和凹部は、前記インロー部の周方向に所定の間隔で形成された請求項１に記載のハブユニット。
3. 前記応力緩和凹部の一対の内側面の対向距離は、前記ハブボルトの前記挿通孔の直径と同一または大きく形成された請求項１又は２に記載のハブユニット。
4. 前記応力緩和凹部の底面は、前記フランジ部の前記主表面と面一に形成された請求項１ないし３のいずれか１項に記載のハブユニット。
5. 前記インロー部の外周面は、非塗装面として形成された請求項１ないし４のいずれか１項に記載のハブユニット。

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