JP6226006B2 - 車両用ハブユニット - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両に車輪を装着するために用いられる車両用ハブユニットに関するものである。

従来、回転部材としての内輪部材と、この内輪部材の径方向外側に配置された固定部材としての外輪部材と、内外輪部材間に介装された転動体と、内輪部材から径方向外方に突設され、ブレーキディスクやタイヤホイールが装着されるフランジ部と、を備えた車両用ハブユニットが知られている（下記特許文献１、２参照）。
この車両用ハブユニットのフランジ部には、複数のボルト固定孔が形成され、このボルト固定孔に、ブレーキディスクやタイヤホイールを装着するためのハブボルトが挿通され、固定されている。

また、フランジ部は、円盤状（環状）に形成されると共にその外周側に複数のボルト固定孔が周方向に間隔をあけて形成されるタイプ（特許文献１参照）と、周方向に間隔をあけて設けられた複数の部分フランジからなり、各部分フランジにボルト固定孔が形成されるタイプ（特許文献２参照）とがある。そして、いずれのタイプのフランジ部においても、その外側面（車両アウタ側の側面）には、まずブレーキディスクが装着され、さらにその外側からタイヤホイールが装着される。したがって、ブレーキディスクは、フランジ部とタイヤホイールとの間に挟まれた状態になる。

また、特許文献１に記載の車両用ハブユニットは、フランジ部の外側面のうち、ボルト固定孔よりも径方向外側の部分（以下、単に「径方向外側部分」という）が、その径方向内側の部分（以下、単に「径方向内側部分」という）よりも車両アウタ側へ僅かに突出するように形成されている。そのため、フランジ部の径方向外側部分はブレーキディスクに対して高い面圧で当接し、フランジ部の径方向内側部分は、ブレーキディスクに対して低い面圧で当接するか、又は非接触となっている。

特開２００１−３３４８０３号公報 特開２０１０−３２３５３号公報

前述のようにブレーキディスクは、タイヤホイールとフランジ部との間に挟まれているため、車両の旋回等に伴ってタイヤホイールに付与された外力は、ブレーキディスクを介してフランジ部によって支持される。そのため、ブレーキディスクにはタイヤホイールから荷重が付与され、この荷重によってブレーキディスクとフランジ部との当接面に生じる面圧がより高められる。特に、フランジ部の外周部付近においては当該面圧が極めて高くなり、このフランジ部の外周部近傍においてブレーキディスクが変形し易くなり、耐久性が低下するという問題がある。
また、特許文献１に記載の車両用ハブユニットのように、ボルト固定孔よりも径方向外側におけるフランジ部の外側面が車両アウタ側へ突出している場合には、フランジ部の外周部付近における面圧が一層高くなるため、上記の問題がより深刻となる。また、フランジ部が複数の部分フランジからなる場合には、各フランジ部の径方向外端部において部分的に面圧が集中する。

本発明は、以上のような問題に鑑みてなされたものであり、フランジ部の径方向外端部とブレーキディスクとの当接面に生じる面圧を好適に低減し、当該ブレーキディスクの耐久性を高めることができる車両用ハブユニットを提供することを目的とする。

本発明の車両用ハブユニットは、回転部材としての内輪部材と、当該内輪部材の径方向外側に配置された固定部材としての外輪部材と、前記内輪部材と前記外輪部材との間に転動可能に設けられた転動体と、前記内輪部材の外周部から径方向外方に突出し、かつブレーキディスクを装着するためのハブボルトを固定するボルト固定孔が形成されたフランジ部と、を備えている車両用ハブユニットであって、
前記フランジ部のボルト固定孔の周囲には、当該フランジ部の内側面から車両インナ側へ膨出する厚肉部が形成されており、
前記フランジ部の前記厚肉部より外周側の径方向外端部には、当該フランジ部と前記ブレーキディスクとの当接面に生じる面圧を低減させる面圧低減構造が備わっており、
前記面圧低減構造は、前記フランジ部の径方向外端部において、径方向外方に開放し且つ前記フランジ部の内側面に対し車両アウタ側に凹む形状の凹溝により構成されていることを特徴とする。

このような構成によって、フランジ部の径方向外端部とブレーキディスクとの当接面に生じる面圧を低減させ、ブレーキディスクの変形等を防止して耐久性を高めることができる。

前記面圧低減構造は、少なくとも前記ボルト固定孔の径方向外側領域に設けられていてもよい。
ボルト固定孔の周辺は、ハブボルトによってフランジ部とブレーキディスクとが連結される部分であり、両者の当接面における面圧が高くなる傾向にある。したがって、このボルト固定孔の周辺に面圧低減構造を設けることによって、効果的に面圧を低減させることができる。

本発明によれば、フランジ部の径方向外端部とブレーキディスクとの当接面に生じる面圧を好適に低減し、当該ブレーキディスクの耐久性を向上させることができる。

本発明の参考例１に係る車両用ハブユニットの側面断面図である。 図１に示される車両用ハブユニットのフランジ部を車両インナ側から見た正面図である。 車両用ハブユニットのフランジ部の外周部を拡大して示す側面断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る車両用ハブユニットのフランジ部を車両インナ側から見た正面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る車両用ハブユニットのフランジ部の外周部を拡大して示す側面断面図である。 本発明の参考例２に係る車両用ハブユニットのフランジ部の外周部を拡大して示す側面断面図である。 従来技術に係る車両用ハブユニットのフランジ部の外周部を拡大して示す側面断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の参考例１に係る車両用ハブユニットの側面断面図である。
車両用ハブユニット１０は、自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持するものであり、円筒状のハブ軸１１を有するハブホイール１２と、ハブ軸１１の車両インナ側の端部（図１において右側端部）にかしめ固定された内輪構成部材１３と、ハブ軸１１の径方向外方に配設された外輪部材１４と、この外輪部材１４の内周面の外輪軌道１６ａ，１６ｂと、ハブ軸１１及び内輪構成部材１３の外周面の内輪軌道１７ａ，１７ｂとの間に転動自在に配設された複数の転動体１８とを備えている。ハブホイール１２と内輪構成部材１３とによって内輪部材１９が構成されている。複数の転動体１８は、保持器２０によって周方向に所定の間隔で保持されている。また、外輪部材１４とハブ軸１１との間に形成される環状空間には、当該環状空間を軸方向両端から封止するシール部材２１が設けられている。

ハブホイール１２の車両アウタ側端部（図１における左側端部）には径方向外方へ突出するフランジ部２３が形成されており、このフランジ部２３には、ハブボルト２４が嵌合・固定されるボルト固定孔２５が形成されている。フランジ部２３の車両アウタ側の側面（外側面）２３ａには、ブレーキディスク２６及びタイヤのホイール２７が装着されている。具体的には、フランジ部２３の外側面２３ａから突出するハブボルト２４をブレーキディスク２６に形成されたボルト挿通孔２８に挿通しつつ当該ブレーキディスク２６をフランジ部２３の外側面２３ａに当接させ、さらにハブボルト２４をホイール２７に形成されたボルト挿通孔２９に挿通したあと、ハブボルト２４にホイールナット３０を締結する。これにより、ブレーキディスク２６は、フランジ部２３とホイール２７とに挟まれた状態で装着される。また、外輪部材１４の外周面には、車両用ハブユニット１０を、車両の懸架装置に支持された車体側部材（図示せず）に取り付けるための固定フランジ３１が形成されている。

ハブ軸１１は、フランジ部２３側に形成された大径部３３と、この大径部３３よりも小径であり且つ当該大径部３３と段差部３４を介して連続して形成された小径部３５とを一体的に有している。そして、大径部３３の外周面に外輪部材１４の外輪軌道１６ａに対応する内輪軌道１７ａが形成されている。
内輪構成部材１３は、ハブ軸１１の小径部３５の外周面に嵌め込まれた後、小径部３５の端部がかしめられてかしめ部３６が形成されることによって、段差部３４とかしめ部３６との間に固定されている。

図２は、図１に示される車両用ハブユニットのフランジ部を車両インナ側から見た正面図である。
本参考例１のフランジ部２３は円盤状（環状）形成されている。そして、フランジ部２３の外周側には、複数個（図示例では４個）のボルト固定孔２５が周方向に等間隔をあけて形成されている。このフランジ部２３におけるボルト固定孔２５の周囲には、車両インナ側にやや膨出することによって厚肉に形成された厚肉部３９が形成されている。

図３は、車両用ハブユニットのフランジ部の外周部を拡大して示す側面断面図である。
フランジ部２３の外側面２３ａにおけるボルト固定孔２５が形成された部分には、当該ボルト固定孔２５よりも大径の円形状の溝部４１が形成されている。この溝部４１は、各ボルト固定孔２５の周囲のみに形成されていてもよいし、全てのボルト固定孔２５にわたるように円環状に形成されていてもよい。また、溝部４１は省略することも可能である。

また、本参考例１においては、ボルト固定孔２５よりも径方向外側におけるフランジ部２３の外側面２３ａが、その径方向内側におけるフランジ部２３の外側面２３ａよりも車両アウタ側（図３における左側）に僅かに突出している。そのため、ボルト固定孔２５の径方向外側におけるフランジ部２３の外側面２３ａがブレーキディスク２６に対して高い面圧で当接している。

図１に示されるように、ブレーキディスク２６は、フランジ部２３とホイール２７とに挟まれているため、車両が旋回等をしている間、タイヤのホイール２７に加わる外力はブレーキディスク２６を介してフランジ部２３によって支持される。そのため、ブレーキディスク２６にはホイール２７から荷重が付与され、この荷重によってブレーキディスク２６とフランジ部２３との当接面に生じる面圧が高められる。特に、ボルト固定孔２５よりも径方向外側のフランジ部２３の外側面は車両アウタ側に僅かに突出しているため、ブレーキディスク２６との当接面の面圧がより集中しやすくなる。そして、この面圧が過大になるとブレーキディスク２６が変形しやすくなり、ブレーキディスクの耐久性低下の原因となる。

このような面圧の問題に対して、本参考例１では、フランジ部２３の外周部（径方向外端部）における剛性を低下させる手段を講じている。すなわち、本参考例１では、図３に示されるように、フランジ部２３の外周面２３ｂに凹溝４２を形成することによって、ブレーキディスク２６に対する当接部４５の肉厚ｔを小さくし、当該当接部４５を軸方向に撓みやすい構造に形成している。この凹溝４２は、径方向外方に開口し、フランジ部２３の外周面全周に形成されている（図２参照）。

このような凹溝４２をフランジ部２３の外周面２３ｂに形成することによって、ブレーキディスク２６とフランジ部２３との当接面に生じる面圧を下げ、ブレーキディスク２６の耐久性を向上させることが可能となる。すなわち、本参考例１の凹溝４２は、フランジ部２３とブレーキディスクとの当接面における面圧を低減させる面圧低減構造を構成している。

図３には、フランジ部２３とブレーキディスク２６との当接面に生じる面圧の分布をグラフで併記している。また、図７には、比較例として、外周面１２３ｂに凹溝が形成されていないフランジ部１２３の拡大側面断面図と、このフランジ部１２３とブレーキディスク１２６との当接面に生じる面圧の分布を表すグラフとを示している。図３及び図７のグラフを比較すると、フランジ部１２３に凹溝が形成されていない図７のグラフにおいては、フランジ部１２３の外周部における面圧のピークが極めて高くなっており、そのため、その付近においてブレーキディスク１２６が変形する可能性も高くなっている。これに対して、図３に示す本参考例１の場合、凹溝４２の存在によって面圧のピークが半分以下に下げられており、これによってブレーキディスク２６の変形を抑制し、耐久性を向上させることが可能であることが解る。

なお、凹溝４２に関する各種寸法の一例を挙げると、当該凹溝４２の軸方向の幅ｗは約１ｍｍとすることができ、凹溝４２からフランジ部２３の外側面２３ａまでの当接部４５の厚さｔは、１ｍｍ〜２ｍｍとすることができる。凹溝４２の深さｆは、３ｍｍ〜４ｍｍとすることができる。但し、これらの寸法値はあくまで一例であり、上述の面圧のピークをどの程度下げるかを考慮して適宜設定される。また、これらの寸法値は、ブレーキディスク２６にかかる荷重の大きさ、ホイール２７の形状や材質（鉄、アルミ等）等も考慮して適宜設定される。

図４は、本発明の第１の実施の形態に係る車両用ハブユニットのフランジ部を車両インナ側から見た正面図である。
本実施の形態の車両用ハブユニット１０は、フランジ部２３が、周方向に複数（図示例では４個）の部分フランジ４８から構成されている点で、上記参考例１とは異なっている。各部分フランジ４８は、ハブホイール１２の回転軸心Ｘを中心として径方向外方へ向けて放射状に突出している。また、各部分フランジ４８の径方向外端部には、凹溝４２が形成されている。この凹溝４２は、ハブホイール１２の回転軸心Ｘを中心とする仮想円αに沿って形成されており、ブレーキディスク２６との接触面圧が特に高くなる各部分フランジ４８の径方向外端部に対して部分的に形成されている。
その他の構成や作用効果は参考例１と同様であるため、詳細な説明は省略する。

図５は、本発明の第２の実施の形態に係る車両用ハブユニットのフランジ部の外周部を拡大して示す側面断面図である。本実施の形態の車両用ハブユニット１０は、フランジ部２３の外周部に形成された凹溝４２が、径方向外方だけでなく車両インナ側（図５における右側）にも開放した略Ｌ字形状に形成されている点で、参考例１とは異なっている。

本実施の形態においてもブレーキディスク２６に当接するフランジ部２３の当接部４５の肉厚ｔが小さくなり、当該当接部４５における剛性が低下されている。したがって、参考例１と同様の作用効果を奏する。
また、本実施の形態においては、凹溝４２の軸方向の幅ｗが大きく、フランジ部２３の外周部（当接部４５）における肉厚ｔが小さくなっているため、車両用ハブユニット１０の軽量化にも寄与することができる。

図６は、本発明の参考例２に係る車両用ハブユニットのフランジ部の外周部を拡大して示す側面断面図である。
本参考例２の車両用ハブユニット１０は、参考例１および第１〜第２の実施の形態のようにフランジ部２３の外周面２３ｂには凹溝４２が形成されておらず、その代わりに、フランジ部２３の外側面２３ａにクラウニング面５０が形成されている。このクラウニング面５０は、ボルト固定孔２５よりも径方向外側におけるフランジ部２３の外側面２３ａに形成されている。クラウニング面５０は、径方向外側ほどブレーキディスク２６から離反するように傾斜する傾斜面に形成されている。本参考例２では、面圧がより高くなるフランジ部２３の外周範囲ｄに対応してクラウニング面５０が形成されている。このクラウニング面５０は、平坦な面であってもよいし、凸状の曲面であってもよい。また、このクラウニング面５０とブレーキディスク２６との最大距離は、１ｍｍ以下（例えば、数μｍ〜数十μｍ）とすることができる。

本参考例２においては、フランジ部２３の外側面にクラウニング面５０を形成することによって、フランジ部２３とブレーキディスク２６との当接面における面圧を低下させ、ブレーキディスク２６の変形等を防止して、耐久性を向上させることができる。すなわち、クラウニング面５０は、フランジ部２３とブレーキディスク２６との当接面における面圧を低減させる面圧低減構造を構成している。

本発明は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において適宜変更することが可能である。
例えば、図２示される例では、フランジ部２３の外周面２３ｂの全周に凹溝４２が形成されているが、例えば、ボルト固定孔２５の周辺（ボルト固定孔２５の径方向外側領域）のみに凹溝４２が形成されていてもよい。ボルト固定孔２５の周辺は、厚肉部３９の存在によってフランジ部２３の剛性が高くなり、ハブボルト２４及びホイールナット３０の締結部でもあるために、フランジ部２３とブレーキディスク２６との接触面圧も高くなる傾向にある。そのため、ボルト固定孔２５の周辺のみに凹溝４２を形成するだけでも、十分に面圧の低減効果を得ることができる。

また、図４に示される例では、フランジ部２３の各部分フランジ４８における径方向外端部のみに凹溝４２が形成されているが、各部分フランジ４８の外周面全体に凹溝４２が形成されていてもよい。

また、図６に示される例では、フランジ部２３は、円盤状に形成されていてもよいし、複数の部分フランジから構成されていてもよい。フランジ部２３が円盤状である場合、クラウニング面５０は、フランジ部２３の全周に形成されていてもよいし、ボルト固定孔２５の周辺のみに形成されていてもよい。また、フランジ部２３が複数の部分フランジから構成されている場合、クラウニング面５０は、各部分フランジの径方向外端部のみに形成されていてもよいし、部分フランジの外周部全体に形成されていてもよい。

１０：車両用ハブユニット、１４：外輪部材、１８：転動体、１９：内輪部材、２３：フランジ部、２４：ハブボルト、２５：ボルト固定孔、２６：ブレーキディスク、４２：凹溝、４８：部分フランジ、５０：クラウニング面

Claims (2)

1. 回転部材としての内輪部材と、当該内輪部材の径方向外側に配置された固定部材としての外輪部材と、前記内輪部材と前記外輪部材との間に転動可能に設けられた転動体と、前記内輪部材の外周部から径方向外方に突出し、かつブレーキディスクを装着するためのハブボルトを固定するボルト固定孔が形成されたフランジ部と、を備えている車両用ハブユニットであって、
   前記フランジ部のボルト固定孔の周囲には、当該フランジ部の内側面から車両インナ側へ膨出する厚肉部が形成されており、
   前記フランジ部の前記厚肉部より外周側の径方向外端部には、当該フランジ部と前記ブレーキディスクとの当接面に生じる面圧を低減させる面圧低減構造が備わっており、
   前記面圧低減構造は、前記フランジ部の径方向外端部において、径方向外方に開放し且つ前記フランジ部の内側面に対し車両アウタ側に凹む形状の凹溝により構成されていることを特徴とする車両用ハブユニット。
2. 前記凹溝の軸方向の幅ｗが、前記フランジ部の外周部における肉厚ｔより大きい、請求項１に記載の車両用ハブユニット。