JPS59167301A - アクスルハブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は各種自動車における車輪を駆動軸やナックル
スピンドル等の車輪軸に取付けるためのアクスルハブに
関するものである。

周知のように自動車の車輪は、半浮動式車軸のある種の
ものを除いてアクスルハブを介して車軸に取付けられる
。そのアクスルハブの一例として遊動輪におけるアクス
ルハブ１は、例えば第１図に示すように、ボス部２に対
しその半径方向に突設した車輪取付用７ランジ部３の所
定個所にボルト孔４を形成し、ハブボルト５をそのボル
ト孔４に圧入するとともに両者をセレーションによって
噛み合せ、他方ボス部２の内周側に圧入したベアリング
６によりナックルスピンドル７に回転自在に取付け、そ
してホイールのディスク部８に形成したボルト孔を前記
ハブボルト５に嵌め合せた状態でハブボルト５にハブナ
ツト９にねじ込むことにより、車輪を取付けるよう構成
されている。ところでこのような構成のアクスルハブ１
のうち、前記ハブボルト５には車輪の取付は時にハブナ
ツト９を締め付けることにより大きなトルクがかかり、
また走行時には全体に曲げや捩り等の荷重がかかるため
、従来ではアクスルハブ１を鋳鉄製としていた。しかし
ながら、鋳鉄製のアクスルハブ１は、剛性や強度が高い
反面、重量が相当大きく、それに伴いばね上質量が大き
くなるために、車輪の上下振動が激しくなって乗り心地
が阻害され、さらには旋回や制動等の諸性能に悪影響が
出るおそれがある。

そこでアクスルハブをアルミニウム合金等の軽合金材料
で構成することが考えられ、このようにすれば、ばね上
質量の低減およびそれに伴う乗り心地や操縦性等の諸性
能を改善でき、また車体型口の軽量化を図ることができ
る。しかしながら、アルミニウム合金等の軽合金材料は
、鋳鉄に比べて剛性あるいは強度が低いから、アクスル
ハブを軽合金材料製とした場合には、ハブナツト９を締
め付けることによるトルクによって、前記ボルト孔４の
セレーションが崩れたり、あるいは所謂へたりが生じる
などボルト孔４の周囲すなわちハブボルト圧入部１ｏが
変形し、その結果ハブボルト５の取付は状態のゆるみや
ガタが生じるおそれがある。このような問題を解消する
ためには、前記フランジ部３を厚肉化することにより、
ハブボルト圧入部１０の剛性を高め、かつハブボルト圧
入部１０に対するハブボルト５の接触面積を増大させる
ことが考えられるが、フランジ部３を厚肉化した場合に
は、アクスルハブの重量が大きくなるから、軽合金材料
を用いた本来の目的にそぐわなくなるばかりか、コスト
高となる問題が生じる。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、ハブポ
ル］・圧入部の剛性、強度を低下させることなく軽量化
を図ることのできるアクスルハブを提供することを目的
とするものである。すなわちこの発明は、ハブボルト圧
入部を軽合金材料と繊維とを複合一体化した複合材料に
よって構成することにより、ハブボルト圧入部の剛性、
強度の向上を図ったものである。

以下この発明のアクスルハブについてより詳細に説明す
る。

この発明のアクスルハブは、前述したように要はフラン
ジ部の少なくともハブボルト圧入部が軽合金材料とａｎ
とを複合一体化した複合材料で構成されていればよい。

例えば第２図に示すように全体を軽合金材料（例えばア
ルミニウム合金）で構成し、フランジ部３のうちボルト
孔４の周囲に！Ｉ維１１を埋め込んで複合化した構成、
すなわちハブボルト圧入部１０のみを複合材料とし、そ
の他の部分は複合化せずに軽合金材料のみとしてもよい
。あるいはフランジ部３全体を複合材料で構成し、ボス
部２を軽合金材料のみとした構成、もしくは全体を複合
材料とした構成であってもよい。

ここで前記軽合金材料としては、アルミニウム合金が好
ましいが、前述した目的に沿う範囲で他の軽合金材料例
えばマグネシウム合金を用いてもよい。また複合材料中
の繊維としては、ボイス力、短ｍ維、長繊維（連続繊維
）のいずれも使用可能であるが、ハブボルト圧入部にお
けるセレーションの崩れやへたり等を防ぐために剛性、
強度を向上させる点からは、ボイス力を使用することが
最も好ましい。そのボイス力としては具体的には、炭化
ケイ素（Ｓｉ　Ｃ）ボイス力、窒化ケイ素（Ｓｉ　３Ｎ
４）ホイスカであることが望ましい。他方、短繊維は具
体的には、高強度炭素ＳａＷ、ボロン（Ｂ）繊維、高弾
性炭素繊維、アルミナ（＾１！２０３）繊維、炭化ケイ
素（ＳｉＣ）繊維等を使用できる。また長繊維としては
、上記の短１１１ｆｆｌと同様なｍｅｉを用いることが
できるが、ボルト孔の内周面にセレーションを形成した
場合には、長繊維が切断されることがあるので、その切
断された部分では結果的には短繊維とほぼ同様になる。

ところでハブボルト圧入部１０には、ハブナツト９を締
め付けることに伴うトルクによって周方向へのせん断力
が作用するから、ボイス力あるいは短ｌ維を使用する場
合には、第３図に示すようにボルト孔４の半径方向に沿
うよう放射状に配向し、あるいは第４図に示すようにボ
ルト孔４の軸線に対し垂直な面内に２次元ランダムに配
向することにより、ハブボルト圧入部１０のへたりや、
セレーションを形成した場合にはセレーションの崩れを
有効に防止できる。また長繊維を使用する場合には、ボ
ルト孔４の周方向に配向すればよい。

さらに複合材料中に占めるｌ維の割合は、体積比で１０
〜７０％程度とすることが望ましい。１０％以下では剛
性あるいは強度の向上が不充分であり、また７０％を越
えるように複合化することは工業的に困難である。

つぎにの発明のアクスルハブの製造方法について説明す
る。先ずボイス力あるいは短繊維を用いる場合について
説明すると、ボイス力もしくは短繊維にコロダイルシリ
力水溶液を添加するとともに圧縮してハブボルト圧入部
に対応した形状の円筒状１１１１！！成形体を作成し、
その成形体を高圧鋳造型内に配置してその状態を保ちつ
つ軽合金材料溶湯を注湯し、かつその溶湯に加圧プラン
ジャによって５００１！］／ｃ／〜１５００　ｋ！＋／
ｃ／程度の高圧を加えて所謂高圧鋳造を行なうことによ
り、ボイス力あるいは短１１１Ｎと軽合金材料とを複合
一体化させた複合材料製円筒体を作る。得られた複合材
料製円筒体の内周面にハブボルトを圧入し得るようセレ
ーションを加工形成するとともに必要に応じて適宜の熱
処理を施し、ついでその円筒体をアクスルハブ鋳造用金
型内の所定位置に配置し、軽合金材料溶湯を注湯するこ
とにより前記円筒体を軽合金材料で鋳くるんでアクスル
ハブを作成する。

また前記複合材料製円筒体を造る代りに、ボイス力もし
くは短繊維製の円筒状成形体をアクスルハブ用高圧鋳造
型内の所定位置に配置し、その状態で軽合金材料溶湯を
注湯するとともに加圧して、ハブボルト圧入部を複合材
料で構成するようにしてもよい。さらに前記高圧鋳造の
代りに金型を高速で回転させて遠心力により加圧する遠
心鋳造法や、その他の加圧鋳造法を適用することもでき
る。

またさらに前記成形体を造る代りに、鋳型内面の所定位
置にボイス力もしくは短繊維を吹付けあるいは塗布して
おき、その状態で前述したような加圧鋳造法を適用して
軽合金材料と複合一体化してもよい。

他方、ｍ＊として長１１１１を用いる場合には、長繊維
をパイプ等の円柱体に巻き付けて所定の形状例えばハブ
ボルト圧入部に対応する形状の繊維成形体を作り、その
繊維成形体と軽合金材料とを複合一体化させて複合材料
製円筒体を造り、さらに７− その円筒体を軽合金材料で鋳くるんでハブボルト圧入部
を複合材料製としたアクスルハブを形成すればよい。ま
た前記１１維成形体をアクスルハブ用高圧鋳造型内の所
定位置に配置して加圧鋳造を行なってもよい。

以下この発明の実施例を記す。

実施例 平均直径０．５ＪＪＩｌ、平均長さ１３０声の炭化ケイ
素（Ｓｉ　Ｃ）ボイス力に３０％コロダイルシリ力水溶
液を添加し、その混濁液からハブボルト圧入部に合致す
る形状でかつ軽合金材料と複合させたときの体積率が３
０％となるような円筒状成形体を圧縮成型した。その円
筒状成形体を約８００℃に加熱して高圧鋳造型内に配置
し、その状態で約７５０℃のアルミニウム合金（ＡＣ４
ＣＪＩＳ）溶湯を注湯した後、加圧力１０００ｋ（１／
ｃｌｒで加圧してボイス力とアルミニウム合金とを複合
化させ、かつ溶湯が完全に凝固するまで保持した。この
ようにして得られた複合材料製円筒体の内周面にハブボ
ルトを圧入するためのセレーションを加工し、８一 ついでその複合材料製円筒体をアクスルハブ鋳型用金型
の所定位置に配置し、さらにアルミニウム合金（ＡＣ４
ＣＪＩＳ）溶湯を注湯して前記複合材料製円筒体を鋳ぐ
るむことにより、ハブボルト圧入部を複合材料で構成し
たアクスルハブを作成した。

このようにして得られたアクスルハブのハブボルト圧入
部にハブボルトを圧入し、そのハブボルトにトルクをか
けてトルク試験を行なったところ、セレーションの強度
は、鋳鉄製のアクスルハブと比較して遜色がなく、充分
大きいことが認められた。また実車に組付けて走行試験
を行なったところ、へたりによるボルト圧入部のガタ発
生がなく、この点からも充分な強度を有することが認め
られた。さらに同一形状、同一寸法の鋳鉄製アクスルハ
ブと重量を比較したところ、約３０％軽量化されていた
。

以上の説明から明らかなようにこの発明のアクスルハブ
は、少なくともハブボルト圧入部を、繊維と軽合金材料
とを複合一体化した複合材料によって構成したから、全
体を軽合金材料で形成してもハブボルト圧入部のへたり
やセレーションの崩れを防止でき、したがってこの発明
によればハブボルト圧入部の強度を損うことなくアクス
ルハブを軽」化でき、その結果サスベツション機構にお
けるばね上質量を軽くすることができるために、乗り心
地や操縦性などの走行性能を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はアクスルハブの一例を示す略解断面図、第２図
はこの発明の一実施例を示す部分断面図、第３図および
第４図はホイスカもしくは短繊維の配向方向を示す部分
断面斜視図である。 １・・・アクスルハブ、　３・・・車輪取付用フランジ
部、４・・・ボルト孔、　５・・・ハブボルト、　１０
・・・ハブボルト圧入部、　１１・・・繊維。 出願人　　トヨタ自動車株式会社 代理人　　弁理士　豊　１）武　久 （ほか１名） 一１１’−。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）車輪を固定するハブボルトを、フランジ部に形成
   したハブボルト圧入部のボルト孔に圧入したアクスルハ
   ブにおいて、少なくとも前記ハブボルト圧入部が、軽合
   金材料と繊維とを複合一体化した複合材料によって形成
   されていることを特徴とするアクスルハブ。
2. （２）前記繊維が、前記ボルト孔の半径方向に向けて放
   射状に配向されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のアクスルハブ。
3. （３）前記繊維が、前記ボルト孔の軸線に対し垂直な面
   内で２次元ランダムに配向されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のアクスルハブ。