JP5003080B2 - ハブホイール、ハブユニット及びハブホイールの加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、ブレーキロータを取り付けるためのフランジを備え、このフランジのボルト孔に、ブレーキロータ取付用のボルトが圧入固定されるハブホイール、ハブユニット及びこのハブホイールの加工方法に関する。

車輪用ハブユニットのハブホイールには、一般的に、ブレーキロータを取り付けるためフランジが径方向外向きに形成されている。また、このフランジには、ブレーキロータ取付用のボルト孔が設けられている。また、ドライブシャフトに取り付けられているハブユニットに対しブレーキロータを取り付けることができるようにするために、ハブユニットが単品状態にあるときに、ハブユニットのボルト孔に対してブレーキロータ取付用のボルトが圧入固定されている。そして、このようにして圧入固定されているボルトに対しブレーキロータのボルト孔を挿入し、ボルトのネジ部にナットを締結することによりブレーキロータが固定されていた。また、ボルトの圧入固定は、ボルトのネジ軸部における頭部側に形成されたセレーションをボルト孔の円形内周面に対して塑性変形させて食い込ませるように行われていた。

ところで、このようにボルトのセレーションをボルト孔に塑性変形させて食い込ませるように圧入固定すると、塑性変形により流動する肉部がフランジのブレーキロータを取り付けるブレーキロータ取付面に膨出する現象が生ずる。このような膨出部分がブレーキロータ取付面に存在すると、フランジに対しブレーキロータを密着固定することができなくなる。その結果、ブレーキロータとブレーキパッドとの隙間が径方向で不均一となり、ブレーキパッドが偏磨耗するといった、所謂ブレーキロータの面振れの問題が発生する恐れがあった。

このような問題を解決する方法として、特許文献１に記載のように、ボルト孔のブレーキロータ取付面側に拡大部を設ける方法が行われている。これを図４に示す。図４は、フランジ１０１のボルト孔１０２にボルト１０３が圧入固定されている状態とともにボルト孔１０２の形状を示す。この図に示すように、ボルト孔１０２において、ボルト１０３の頭部１０３ａが当接するボルト座面１０４側には、ボルト座面１０４に向けてテーパ形状で拡大する第１拡大部１０５が形成されていた。また、ボルト孔１０２において、ブレーキロータ１０６が取り付けられるブレーキロータ取付面１０７側には、ブレーキロータ取付面１０７に向けてテーパ形状で拡大する第２拡大部１０８が形成されていた。さらに、第１拡大部１０５と第２拡大部１０８との間に小径部１０９が形成されていた。そして、ボルト１０３は、この小径部１０９にボルト１０３のセレーション１０３ｂを塑性変形させて食い込ませることにより、ボルト孔１０２に圧入固定されていた。

また、上記従来のハブホイール１１０は、フランジ１０１に上記構成のボルト孔１０２を備えるものであって、ブレーキロータ取付面１０７の仕上げ加工が行われた後に、ボルト孔１０２の加工が行われていた。
特開２００５−５４９９９号公報

このため、フランジ１０１の厚さが薄いとボルト孔１０２の加工によりフランジ１０１が変形し、フランジ１０１のブレーキロータ取付面１０７の面振れ精度が悪くなる可能性があった。これを解決するには、図５に示すように、ボルト孔１０２の加工後にブレーキロータ取付面１０７の仕上げ加工を行うとことが好ましい。しかし、この場合には、ボルト孔１０２の第２拡大部１０８の開口縁１０８ａにバリが発生する恐れがあった。このようなバリが発生すると、バリがブレーキロータ１０６とブレーキロータ取付面１０７との間に噛み込み、ブレーキロータ１０６をブレーキロータ取付面１０７に密着して取り付けることが困難になり、ブレーキロータ１０６の面振れを招く恐れがあった。また、このようなバリを軽減するには、第２拡大部１０８のボルト孔１０２の中心線に対するテーパ角度θを大きくすればよいが、テーパ角度θを大きくすると、第２拡大部１０８の加工精度やブレーキロータ取付面１０７の仕上げ加工の加工精度により開口縁１０８ａの孔径が大きく変化する恐れがあった。そして、開口縁１０８ａの孔径が大きくなった場合には、開口縁１０８ａとボルト１０３の軸部との隙間（図５におけるＳに略等しい）が大きくなりボルト１０３による締付力が低下する恐れがあった。なお、第２拡大部１０８の加工精度やブレーキロータ取付面１０７の仕上げ加工の加工精度を上げることは、加工に手間がかかり、コストアップになる。

本発明は、かかる事情に鑑み成されたものであって、ハブユニットを構成するハブホイールに対するブレーキロータの取付性を良好にするとともに、ハブホイールの加工性を向上させることを目的とする。

本発明のハブホイールは、径方向外向きに形成されたブレーキロータ取付用のフランジと、このフランジに形成された、ブレーキロータ取付用の複数のボルトを圧入して固定するためのボルト孔とを備えている。そして、このボルト孔は、ブレーキロータを取り付けるブレーキロータ取付面側に、ブレーキロータ取付面に向かってテーパ形状で拡大する拡大部を備えている。さらに、この拡大部は、ボルト孔の開口縁から内部に向けて、ボルト孔の中心線に対するテーパ角度が異なる二つのテーパ面により形成されるとともに、開口縁側のテーパ面のテーパ角度がその内部側のテーパ面のテーパ角度より大きく形成されている。

本発明のハブホイールは、上記のように構成されているので、ボルトを圧入することによる肉部のブレーキロータ取付面への移動は、ブレーキロータ取付面側に形成された拡大部により吸収される。また、この拡大部においては、開口縁側のテーパ面のテーパ角度がその内部のテーパ面のテーパ角度より大きく形成されているので、ボルト孔の穴明け加工後にブレーキロータ取付面を仕上げ加工した場合に、ボルト孔の開口縁に形成されるバリを低減することができ、バリ取り加工を省略可能とすることができる。したがって、本発明によれば、ボルト孔の加工によるブレーキロータ取付面の変形、ブレーキロータ取付面の仕上げ加工によるバリの発生、ボルト孔へボルトを圧入することによるブレーキロータ取付面の変形などに起因するブレーキロータの面振れを低減することができる。また、本発明のハブホイールによれば、ブレーキロータ取付面の仕上加工前にボルト孔の加工を行うとともに、ブレーキロータ取付面の仕上げ加工後のバリ取り作業を不要にしたので、ハブホイールの加工性を向上させることができる。

また、本発明のハブホイールにおいて、前記ブレーキロータ取付面は、ボルト孔が加工された後に仕上げ加工された面であることが好ましい。このようにすると、ボルト孔の加工によりブレーキロータ取付面が歪むようなことがあっても、この歪みはその後の仕上げ加工により修正されるので、ブレーキロータの面振れを低減することができる。

本発明のハブユニットは、上記構成のハブホイールを備えているので、このハブユニットに取り付けたブレーキロータの面振れを低減することができる。
また、本発明に係るハブホイールの加工方法は、上記構成のハブホイールの加工方法に関するものであって、ボルト孔の加工を一連の工程で行った後に、ブレーキロータ取付面の仕上げ加工を施すようにしたことを特徴とする。このようにすると、ボルト孔の加工によるブレーキロータ取付面の変形を、ブレーキロータ取付面の仕上げ加工により修正することができる。また、拡大部においては、開口縁側のテーパ面のテーパ角度がその内部のテーパ面のテーパ角度に比し大きく形成されているので、ボルト孔開口縁のバリを低減することができ、ブレーキロータ取付面の仕上げ加工後にボルト孔開口縁のバリ取り作業を省略可能とすることができる。また、ボルト孔の加工は、ブレーキロータ取付面の仕上げ加工前に一連の作業で行われる。したがって、ハブホイールの加工性が向上する。

本発明によれば、ボルト孔の加工によるブレーキロータ取付面の変形、ブレーキロータ取付面の仕上げ加工によるバリの発生、ボルト孔へボルトを圧入することによるブレーキロータ取付面の変形などに起因するブレーキロータの面振れを低減することができるとともに、ハブホイールの加工性を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について図１〜図３に基づき説明する。ここでは、駆動輪側に用いられるハブユニットを例に挙げて説明する。
本実施の形態に係るハブユニット１は、図１に本実施の形態に係るハブユニットの断面図を示すように、ハブホイール２と複列外向きのアンギュラ玉軸受３とを有している。

ハブホイール２は、中空状の軸部２１のアウタ側よりに、径方向外向きのフランジ２２が形成されている。
複列外向きのアンギュラ玉軸受３は、ハブホイール２の軸部２１の小径外周面に外嵌される単一軌道を有する内輪３１と、２列の軌道溝を有する外輪３２と、２列で配設される複数の玉３３と、二つの冠形保持器３４，３５とを備えており、前述のハブホイール２の軸部２１の大径部の外周面２１ａを一方の内輪とする構成になっている。このようにして、複列外向きのアンギュラ玉軸受３がハブホイール２の軸部２１に外装されている。また、外輪３２の外周には、径方向外向きのフランジ３６が設けられており、このフランジ３６を介して外輪３２がシャフトケース（図示せず）に固定されている。また、ハブホイール２の内周面にはスプライン加工２１ｂが施され、ドライブシャフト（図示せず）がスプライン嵌合されるように形成されている。

また、ハブホイール２のフランジ２２には、ディスクブレーキ装置のブレーキロータ４及び車輪（図示せず）を取り付けるための複数個のボルト孔２３が形成されている。そして、ハブユニット１をドライブシャフト（図示せず）に取り付けた後にブレーキロータ４をフランジ２２に取り付けるために、単品状態のときにハブホイール２のボルト孔２３に対して、ブレーキロータ４取付用のボルト５が圧入固定されている。ボルト５は、図１に示すように、ネジ軸部５１における頭部５２側の部分にセレーション５３が形成されている。また、フランジ２２のインナ側フランジ面は、ボルト５の頭部を当接させるボルト座面２４として形成され、フランジ２２のアウタ側フランジ面は、ブレーキロータ４をあてがって取り付けるようにしたブレーキロータ取付面２５として形成されている。

そして、本実施の形態に係るハブユニット１は、ハブホイール２の加工方法及びハブホイール２のフランジ２２に形成されるボルト孔２３の形状に特徴を有している。図２は、同ハブユニットを構成するハブホイールのボルト孔の形状と加工工程とを示した図であり、（ａ）はブレーキロータ取付面の仕上加工前の状態を示し、（ｂ）はブレーキロータ取付面の仕上加工中の状態を示し、（ｃ）はブレーキロータ取付面の仕上加工後の状態を示す。

この図２に示すように、ハブホイール２の加工は、ボルト孔２３を加工した（図２（ａ））後に、ブレーキロータ取付面２５の仕上げ加工が行われる（図２（ｂ））点に特徴がある。このような手順で加工すると、ボルト孔２３を加工することによりフランジ２２が変形しても、その後、ブレーキロータ取付面２５の仕上げ加工が施されるため、ブレーキロータ取付面２５は精度よく仕上げされる（図２（ｃ））。したがって、ボルト孔２３の加工に伴うフランジ２２の変形による面振れの影響が回避される。

また、ボルト孔２３は、図２（ｃ）に示すように、ボルト５の頭部５２が接するボルト座面２４とブレーキロータ４（図１参照）をあてがって取り付けるブレーキロータ取付面２５とを貫通するように形成されている。また、ボルト孔２３の中央部は、ボルト孔２３の中心線に平行な孔面を有する小径部２６が形成される。そして、ボルト孔２３のボルト座面２４側には、ボルト座面２４に向けてテーパ形状で拡大する拡大部２７（以下第１拡大部２７と称する）が形成され、ボルト孔２３のブレーキロータ取付面２５側には、ブレーキロータ取付面２５に向けてテーパ形状で拡大する拡大部２８（以下第２拡大部２８と称する）が形成されている。この第１拡大部２７及び第２拡大部２８は、ボルト５をボルト孔２３に圧入装着することによりフランジ２２のボルト孔２３周りの肉部がボルト座面２４及びブレーキロータ取付面２５に膨出することを防止するためのものである。

第２拡大部２８は、図３のボルト孔拡大段面図に示すように、ボルト５の開口縁２９から内部に向けて、ボルト孔２３の中心線に対するテーパ角度が異なる二つのテーパ面２８ａ，２８ｂにより形成されている。そして、開口縁２９側のテーパ面２８ａのテーパ角度αは、その内部側のテーパ面２８ｂのテーパ角度βより大きく形成されている。具体的には、テーパ角度αは４５〜７０度に、また、テーパ角度βは１５〜４０度に形成されている。そして、テーパ角度αのテーパ面２８ａは、図２（ｂ）、図２（ｃ）及び図３に示すように、ブレーキロータ取付面２５の仕上加工時に削り取られるが、少なくとも一部は残るように形成されている。ボルト孔２３の開口縁２９には、ブレーキロータ取付面２５の仕上加工時に主として径方向にバリが形成されやすいが、このようにテーパ角度αを大きくすると、このようなバリの形成を抑制することができる。仮に、開口縁２９にバリが形成されると、ブレーキロータ４をブレーキロータ取付面２５に取り付ける際に、バリがブレーキロータ４とブレーキロータ取付面２５との間に噛み込む可能性がある。また、バリが噛み込むと、ブレーキロータ４の面振れの要因となる。したがって、このようなバリは極力形成されないようにすることが好ましい。このような考え方から、開口縁２９側のテーパ面２８ａのテーパ角度αを大きくすることにより、ブレーキロータ取付面２５の仕上加工時のバリの形成を抑制し、ブレーキロータ取付面２５の仕上加工後に開口縁２９のバリ取りが不要となるように設定されている。なお、第１拡大部２７のテーパ角度は、テーパ面２８ｂのテーパ角度βと同程度に形成されている。

このように、テーパ角度αを成すテーパ面２８ａはブレーキロータ取付面２５の仕上加工時にバリが形成されるのを防止することが主目的となっている。したがって、テーパ角度αを成すテーパ面２８ａの孔軸方向の長さＬ１（図３参照）は、前述のようにテーパ面２８ａが少し残る程度の長さでよい。これに対し、テーパ面２８ｂは、ボルト５とボルト孔２３の内面との間に、ボルト圧入時に流動する肉部を逃がす隙間を形成する必要がある。このため、テーパ面２８ｂは、流動する肉部を逃がす隙間を形成するために必要なテーパ角度β及び軸方向長さＬ２（図３参照）に形成されている。ところで、このテーパ面２８ｂのテーパ角度βを大きくすると、この第２拡大部２８の加工精度、及びブレーキロータ取付面２５の仕上げ加工の加工精度により、ボルト孔２３の開口縁２９の孔径が大きく変化する恐れがある。また、開口縁２９の孔径が大きくなった場合には、ボルト５の軸部との隙間（図３におけるＳａに略等しい）が大きくなり過ぎ、ボルト５による締付力が低下する恐れがある。このようなことからテーパ角度βについては、バリの発生を考える必要がなく、肉部の膨出を回避するのに適正な角度に設定されることが好ましい。したがって、軸方向長さＬ２は、テーパ角度βの大きさにより必要長さが変わるが、ある程度の大きさにする必要がある。

第１拡大部２７の孔軸方向のテーパ角度及び長さについては、ボルト５の圧入時に流動する肉部をボルト孔２３の内面とボルト５との間に逃がし、ボルト座面２４に膨出しないように設定されている。ただし、この第１拡大部２７については、ボルト座面２４への膨出の影響が小さいため省略される場合がある。また、第１拡大部２７を形成する場合には、前述の第２拡大部２８の場合と同様に二つのテーパ面で形成し、ボルト孔２３加工後にボルト座面２４を加工するようにしてもよい。ボルト座面２４への開口縁にバリが発生すると、ボルト５がボルト座面２４に確実に接触せず、締結力が不足する恐れがあるが、このように加工することによりバリの発生を抑制することができる。

ボルト孔２３は、上記のように小径部２６、第１拡大部２７及び第２拡大部２８などを備えているが、ブレーキロータ取付面２５の仕上げ加工前のハブホイールの切削加工工程において、一連の加工作業によりボルト孔２３を構成するこれらすべての要素が加工される。また、ボルト孔２３は、前述のように、ボルト孔２３の加工後にブレーキロータ取付面２５の仕上げ加工が行われても、その後に開口縁２９のバリ取り作業が不要となるように構成されている。したがって、本実施の形態に係るハブホイールの加工は、従来に比し段取りなどの余計な手間が少なくなり、作業性が向上している。

本実施の形態によるハブホイール２及びハブユニット１は、以上のように形成されているので、ボルト孔２３の加工によるブレーキロータ取付面２５の変形を解消するとともに、ブレーキロータ取付面２５の仕上げ加工によるバリの発生、及び、ボルト孔２３へボルト５を圧入することによるブレーキロータ取付面２５の変形を低減している。このようにしてブレーキロータ４の面振れの要因となる構成が改善されている。また、ブレーキロータ取付面２５の仕上加工前に、ボルト孔２３のすべての構成要素が一連の作業の元に行われるとともに、ブレーキロータ取付面２５の仕上加工後にはバリ取り作業を行う必要がないので、ハブホイール２の加工性を向上させることができる。

上記実施の形態では、駆動輪用のハブユニット１を例に挙げて説明したが、本発明は従動輪用のハブユニットに適用することもできる。

本発明の実施の形態に係るハブユニットの断面図である。 同ハブユニットにおけるハブホイールのボルト孔の形状とハブホイールの加工工程を示した図であって、（ａ）はブレーキロータ取付面の仕上加工前の状態を示し、（ｂ）はブレーキロータ取付面の仕上加工中の状態を示し、（ｃ）はブレーキロータ取付面の仕上加工後の状態を示す。 同ハブホイールの第２拡大部の拡大図である。 従来のハブユニットにおけるハブホイールのボルト孔周りの構造図である。 同ボルト孔の拡大図である。

符号の説明

α、β…テーパ角度、１…ハブユニット、２…ハブホイール、４…ブレーキロータ、５…ボルト、２２…フランジ、２３…ボルト孔、２４…ボルト座面、２５…ブレーキロータ取付面、２８…拡大部（第２拡大部）、２８ａ、２８ｂ…テーパ面、２９…開口縁、５２…ボルトの頭部。

Claims (4)

1. 径方向外向きに形成されたブレーキロータ取付用のフランジと、このフランジに形成された、ブレーキロータ取付用の複数のボルトを圧入して固定するためのボルト孔とを備え、このボルト孔は、ブレーキロータを取り付けるブレーキロータ取付面側に、ブレーキロータ取付面に向かってテーパ形状で拡大する拡大部を備え、さらに、この拡大部は、ボルト孔の開口縁から内部に向けて、ボルト孔の中心線に対するテーパ角度が異なる二つのテーパ面により形成されるとともに、開口縁側のテーパ面のテーパ角度がその内部側のテーパ面のテーパ角度より大きく形成されていることを特徴とするハブホイール。
2. 前記ブレーキロータ取付面は、ボルト孔が加工された後に仕上げ加工された面であることを特徴とする請求項１記載のハブホイール。
3. 請求項１又は２記載のハブホイールを備えたことを特徴とするハブユニット。
4. 請求項１又は２記載のハブホイールの加工方法であって、ボルト孔の加工を一連の工程で行った後に、ブレーキロータ取付面の仕上げ加工を施すようにしたことを特徴とするハブホイールの加工方法。

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