JPS59167302A - 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の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の内周
側に圧入したベアリング３を介して車輪軸すなわちナッ
クルスピンドル４等に回転自在に取付けられ、その車輪
取付用７ランジ部５にハブボルト６およびハブナツト７
を介して車輪８を取付けるよう構成されている。

このアクスルハブ１には、走行時に曲げや捩り等の荷重
が激しくかかり、またブレーキドラムを兼ねていない場
合であっても、ブレーキに接近しているために、ブレー
キの発熱によって高温にさらされる場合が多り、シたが
ってアクスルハブには剛性が高く、かつ耐クリープ強度
に優れていることが要求される。

そこで従来では、アクスルハブを鋳鉄製としていたが、
鋳鉄製のアクスルハブは剛性や強度が高い反面、重−が
相当重く、それに伴いばね下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心地が阻害されるばか
りでなく、旋回や制動等の性能に悪影響が出る問題があ
る。このような問題を解消するためには、アクスルハブ
をアルミニラム合金等の軽合金材料によって作ることが
好ましく、そのようにすれば車体重量の軽量化にも同時
に資することができる。しかしながらアルミニウム合金
等の軽合金材料は、鋳鉄に比べて剛性やクリープ強度が
低いから、アクスルハブを賢台金製とした場合には、前
記ボス部２のうちベアリング３を圧入した部分すなわち
ベアリング圧入部が変形し、ガタが発生し易くなる問題
がある。

すなわち、ベアリング３はボス部２に対してしまり嵌め
となるよう取付けるのが一般的であり、したがってベア
リング圧入部にはベアリング３を嵌め込んだことによる
内部応力と走行時における衝撃に伴う応力が生じること
になり、さらにはブレーキが発熱した際には高温にさら
されることになるから、軽合金製アクスルハブでは、そ
の剛性やクリープ強度が低く、かつ熱膨張率が大きいた
めに、ベアリング圧入部が拡がるなどの変形を起こし、
ガタを生じるおそれがある。このような問題は、ボス部
２を厚肉化すればある程度解消できるが、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、ベアリ
ング圧入部の剛性、強度を低下させることなく軽量化を
図ることが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、ベアリング圧入
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、ベアリング圧入部の剛性、
強度の向上を図ったものである。

以下この発明の７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ボス部
の少なくともベアリング圧入部が軽合金材料とＩＩＮと
を複合一体化した複合材料で構成されていれば良い。例
えば第２図に示すように全体を軽合金材料で構成し、ボ
ス部２のうちベアリング３の外輪と接する部分に１［９
を埋め込んで複合化した構成、すなわちベアリング圧入
部１０の３− 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。あるいはボス部２全体を複合材
料で構成し、車輪取付用フランジ部５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良い。また複合材料中
の繊維としては、長１ＩＮ（連続繊維）、類１１ｉ維、
ボイス力のいずれも使用可能であるが、ベアリング圧入
部の拡大を防ぐ点からは、長繊維を使用することが最も
好ましい。

その長ＩＩＩは具体的には、高強度炭素繊維、ボロン（
Ｂ）長繊維、高弾性炭素繊維、アルミナ長繊維、炭化ケ
イ素（Ｓｔ　Ｃ）長繊維等であることが望ましく、これ
らのうち炭素系長繊維、ボロン繊維が剛性および強度向
上の点で最も有効である。他方、短繊維もしくはホイス
カとしては、具体的には炭化ケイ素（Ｓｉ　Ｃ，）ボイ
ス力、窒化ケイ素（Ｓ＋３　Ｎ４　）　ホイスｈ、７）
Ｉし’ｆＥ、ｔ−シｕ　カ短１１１ＩＩ。

４− アルミナ短繊維等を使用することができ、これらのうち
特にＳｉＣホイスカやＳｉ３Ｎ４ホイスカが剛性および
強度向上に最も有効である。

ところでベアリング圧入部１０にはベアリング３を圧入
することにより、周方向への引張応力が生じるから、長
ＩＩＮを使用する場合には、第３図に示すように周方向
に配向することにより、ベアリング圧入部１０の拡大が
最も有効に防止され、その強度が向上する。また短ｌｌ
維もしくはボイス力を用いる場合にも周方向に配向する
ことが最も有効であるが、第４図に示すように、周方向
に沿う面方向に２次元ランダムに配向することによって
も剛性および強度を相当向上させることができる。

さらに複合材料中に占める繊維の割合は、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％を超
えるように複合化することは工業的に困難である。

つぎにこの発明のアクスルハブの製造方法について説明
する。先ず長繊維を用いる場合について説明すると、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
ベアリング圧入部に対応する形状の繊維成形体を造り、
そのＩＩＮ成形体を高圧鋳造用金型内の所定位置すなち
軽合金材料と複合一体化するべき部分に配置する。その
状態で金型内にアルミニウム合金等の軽合金材料溶湯を
柱部し、かつその溶湯に加圧プランジャにより５００ｋ
ｇ／ｌＪｒ〜１５００ｋｇ／ｃＩｌｒ程度の高圧を加え
て所謂高圧鋳造を行なうことにより、合金溶湯を前記繊
維成形体の各繊維間の空隙に密に充填させ、合金溶湯が
凝固した後に金型から取外し、適宜熱処理や仕上げ加工
を行なう。また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合金溶湯をＩＩ維間の空隙に充填さ
せる遠心鋳造法や、その他の加圧鋳造法を適用すること
もできる。さらに繊維としてクロスを使用する場合には
、クロスを上述の場合と同様に金型内の所定位置に配置
して高圧鋳造、遠心鋳造、その他の加圧鋳造を行なえば
よい。

他方、ｍＨとして短ＩＩＮもしくはホイスカを用いる場
合には、短ＩＩＡ帷もしくはホイスカの混濁液中に、例
えばベアリング圧入部の形状に対応する形状のメツシュ
側面を有する有底円筒状の網状体を浸漬し、その網状体
内の液を吸引することにより前記短１［もしくはボイス
力を網状体のメツシュ側面に吸引集積させ、その後メツ
シュ側面からそのまま取外して乾燥させることによりｌ
ｌｌ雛形形体得ればよい。このような１１１１成形体を
用いる代りに、鋳型内面の所定位置に短繊維もしくはボ
イス力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。

さらに、複合材料におけるａｍの割合が小さい場合には
、半溶融加工によってこの発明のアクスルハブを製造す
ることができる。すなわち繊維と軽合金材料とを複合化
したブロックを作成しておき、これを軽合金材料が溶融
開始する湿度に加熱してその状態で所定の形状に加圧成
形し、凝固させればよい。

７− 以下この発明の実施例を記す。

実施例 平均直径６．５声の炭素繊維（トレカＭ４０：束し社製
）を形成するべきベアリング圧入部の内径より２＋ａｍ
程度小さい外径をもつステンレスパイプに厚さが５Ｉｌ
ｌｌＩｌになるまで巻き付け、軽合金材料と複合させた
ときに体積率が６０％となるような繊維成形体を作成し
た。その繊維成形体を約７８０℃に加熱してアクスルハ
ブ用高圧鋳造金型内のベアリング圧入部に配置し、約７
５０℃のアルミニウム合金（ＡＣ４ＣＪＩＳ）の溶湯を
注湯した後、加圧プランジャにより１０００ｋＯ／ｃ／
の加圧力で加圧して、炭素ｌＩＨとアルミニウム合金と
を複合させ、かつ溶湯が完全に凝固するまで保持した。

得られた粗形材に機械加工を施して、ベアリング圧入部
を炭素繊維で複合強化したアルミニウム合金製アクスル
ハブとした。

このようにして得られたアクスルハブを実車に組付けて
走行試験を行なったところ、ベアリング圧入部のクリー
プおよび熱膨張の発生は全く認め８− られなかった。また同一形状、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。

なお、以上の説明はベアリングをボス部の内周側に取付
けるタイプのアクスルハブを例に採ったものであるが、
この発明は駆動車輪用アクスルハブのようにボス部の外
周側にベアリングを圧入するタイプのアクスルハブにも
適用することができる。

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、少なくともベアリング圧入部を、繊維と軽合金材料
とを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ベアリング圧入部のクリープや
熱膨張による変形を防止でき、したがってこの発明によ
ればベアリング圧入部の剛性、強度を損うことなくアク
スルハブを軽量化でき、その結果ばね下質量を軽くする
ことができるために、乗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概略断面図、第２図
はこの発明の一実施例を示す部分断面図、第３図は長Ｉ
Ｉ維を用いた場合の部分断面斜視図、第４図は短繊維あ
るいはボイス力を用いた場合の部分断面斜視図である。 １・・・アクスルハブ、　２・・・ボス部、　３・・・
ベアリング、　４・・・ナックルスピンドル、　９・・
・繊維、１０・・・ベアリング圧入部。 出願人　　トヨタ自動車株式会社 代理人　　弁理士　豊　１）武　久 （ばか１名） １１− ２第１図 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転自在に支持するためのベアリングが内周側も
   しくは外周側に圧入されるボス部を備えたアクスルハブ
   において、少なくともベアリング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ＩＩ維が前記ボス部の周方向に配向されてい
   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。