KR20190044631A

KR20190044631A - 허브 유닛

Info

Publication number: KR20190044631A
Application number: KR1020197006851A
Authority: KR
Inventors: 유야 이노우에; 다카아키 오니즈카; 도시히로 하카타; 데루유키 와키사카; 다쿠야 도다
Original assignee: 가부시키가이샤 제이텍트
Priority date: 2016-09-13
Filing date: 2017-09-12
Publication date: 2019-04-30
Also published as: DE112017004607T5; KR102233055B1; JP2018044670A; CN109690096A; DE112017004607T8; US10780735B2; US20190184740A1

Abstract

차량에 설치되는 허브 유닛은, 제1 외측 궤도면과, 상기 허브 유닛이 상기 차량에 설치된 상태에 있어서 상기 제1 외측 궤도면보다도 차폭 방향 외방측에 배치되는 제2 외측 궤도면을 내주면에 갖는 외륜과, 상기 외륜의 내주에 상기 외륜과 동심 형상으로 배치되고, 차폭 방향 외방측에 차륜이 설치되는 내축과, 상기 내축의 차폭 방향 내방측에 압입되어 있는 내륜을 구비한다.

Description

허브 유닛

본 개시는, 허브 유닛에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량에 설치되는 허브 유닛에 관한 것이다.

차량용의 베어링 장치인 허브 유닛은, 내축 및 외륜을 구비한다. 내축의 차량측의 단부에는 내륜이 고정된다. 내축 및 내륜은, 외주에 궤도면을 갖는다. 외륜은, 내축 및 내륜의 궤도면에 대응하는 궤도면을 내주에 갖는다. 내축 및 내륜과 외륜 사이에는, 베어링 공간이 형성된다. 베어링 공간에는, 복수 열의 전동체가 배치된다. 베어링 공간은, 밀봉 장치에 의해 밀봉되어 있다.

허브 유닛의 강성이 높을수록, 허브 유닛이 탑재된 차량의 조타감이 향상된다. 허브 유닛 전체의 강성에는, 허브 유닛의 내부 강성이 큰 영향을 준다.

특허문헌 1에는, 차량의 선회 주행 시, 허브 유닛에 있어서, 차량의 이너측의 전동체에 큰 레이디얼 하중이 부하된다고 기재되어 있다. 특허문헌 1에는, 허브 유닛의 회전 속도나 부하 하중이 커지면, 전동체와 궤도면의 접촉부에 있어서의, 마찰에 의한 발열량이 증대한다고도 기재되어 있다. 그래서, 특허문헌 1의 허브 유닛에서는, 이너측의 전동체의 접촉각을 아우터측의 전동체의 접촉각보다도 작게 하여, 이너측의 전동체의 레이디얼 하중의 지지 능력의 향상과 함께 마찰에 의한 발열량의 저감을 도모하고 있다.

일본 특허 제4225006호 공보

허브 유닛의 내부 강성을 향상시켰을 경우, 회전 토크가 증대할 가능성이 있다. 특허문헌 1에서는, 이너측의 전동체의 접촉각을 아우터측의 전동체의 접촉각보다도 작게 함으로써, 회전 토크(베어링 토크)로부터 환산되는 발열량이 적어지는 것이 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 1의 허브 유닛에는, 회전 토크의 증대 억제 및 강성의 향상의 양립이라고 하는 점에서, 보다 개선할 여지가 있다.

본 개시는, 회전 토크의 증대를 억제하면서, 강성을 향상시킬 수 있는 허브 유닛이 제공된다. 또한, 본 개시는, 베어링 수명을 향상시킬 수 있는 허브 유닛이 제공된다.

본 개시에 관한 허브 유닛은, 차량에 설치된다. 허브 유닛은 외륜과, 내축과, 내륜과, 복수의 제1 전동체와, 복수의 제2 전동체를 구비한다. 외륜은, 제1 외측 궤도면과, 제2 외측 궤도면을 내주면에 갖는다. 제2 외측 궤도면은, 허브 유닛이 차량에 설치된 상태에 있어서 제1 외측 궤도면보다도 차폭 방향 외방측에 배치된다. 내축은, 상기 외륜의 내주에 상기 외륜과 동심 형상으로 배치되고, 차폭 방향 외방측에 차륜이 설치된다. 내륜은, 상기 내축의 차폭 방향 내방측에 압입된다. 내륜은, 제1 내측 궤도면을 외주면에 갖는다. 제1 내측 궤도면은, 제1 외측 궤도면에 대응한다. 내축은, 제2 내측 궤도면을 외주면에 갖는다. 제2 내측 궤도면은, 제2 외측 궤도면에 대응한다. 복수의 제1 전동체는, 베어링 공간 내에 배치된다. 복수의 제1 전동체는, 37°보다도 작은 접촉각으로 제1 외측 궤도면 및 제1 내측 궤도면에 접촉한다. 베어링 공간은, 외륜과 내륜이 장착된 내축 사이에 형성된다. 복수의 제2 전동체는, 베어링 공간 내에 배치된다. 복수의 제2 전동체는, 37°보다도 큰 접촉각으로 제2 외측 궤도면 및 제2 내측 궤도면에 접촉한다.

허브 유닛에서는, 차폭 방향 내측에 배치되는 제1 전동체의 접촉각이 37°보다 작고, 차폭 방향 외측에 배치되는 제2 전동체의 접촉각이 37°보다도 크다. 상세하게는 후술하지만, 이 구성에 의하면, 허브 유닛에 있어서, 회전 토크의 증대를 억제하면서, 강성을 향상시킬 수 있다.

본 실시 형태의 허브 유닛은, 내축에 대한 내륜의 압입 정도에 의해 결정되는 액시얼 간극은, -0.1mm 이상이며 -0.015mm 이하이다.

그러므로, 허브 유닛의 수명에 대하여 요구를 만족시키는 동시에, 허브 유닛의 강성을 향상시킬 수 있다.

본 실시 형태의 허브 유닛은, 내축에 대한 내륜의 압입 정도에 의해 결정되는 액시얼 간극은, -0.065mm 이상이며 -0.015mm 이하이다.

그러므로, 허브 유닛의 수명을 높게 유지 할 수 있음과 함께, 허브 유닛의 강성을 향상시킬 수 있다.

본 개시에 관한 허브 유닛에 의하면, 회전 토크의 증대를 억제하면서, 강성을 향상시킬 수 있다.

도 1은, 실시 형태에 따른 허브 유닛의 개략 구성을 도시하는 종단면도이다.
도 2는, 도 1에 도시하는 허브 유닛의 II-II 부분의 확대도이다.
도 3은, 실시 형태에 따른 허브 유닛의 측면도이다.
도 4는, 실시 형태에 따른 허브 유닛을 축 방향에 대하여 이너측에서 본 도면이다.
도 5는, 실시 형태에 따른 허브 유닛을 축 방향에 대하여 아우터측에서 본 도면이다.
도 6은, 실시 형태에 따른 허브 유닛에 차량의 현가 장치나 브레이크 디스크를 조립한 조립품을 차량 후방측에서 본 도면이다.
도 7은, 실시 형태에 따른 허브 유닛에 차량의 현가 장치나 브레이크 디스크를 조립한 조립품을 축 방향의 이너측에서 본 도면이다.
도 8은, 실시 형태에 따른 허브 유닛에 차량의 현가 장치나 브레이크 디스크를 조립한 조립품을 축 방향의 아우터측에서 본 도면이다.
도 9는, 실시 형태에 따른 허브 유닛에 차량의 현가 장치나 브레이크 디스크를 조립한 조립품을 차량 후방측에서 본 단면도이다.
도 10은, 차량의 아우터측 및 이너측의 각 전동체의 접촉각과 허브 유닛의 강성의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 11은, 차량의 아우터측 및 이너측의 각 전동체의 접촉각과 허브 유닛의 회전 토크의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 12는, 액시얼 간극과 기울기 각의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 13은, 액시얼 간극과 기울기 각의 구배의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 14는, 액시얼 간극과 회전 토크의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 15는, 액시얼 간극과 베어링 수명의 관계를 나타내는 그래프이다.

이하, 실시 형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 도면 중 동일 및 상당하는 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 동일한 설명을 반복하지 않는다. 설명의 편의상, 각 도면에 있어서, 구성을 간략화 또는 모식화하여 나타내거나, 일부의 구성을 생략하여 나타내거나 하는 경우가 있다.

[허브 유닛의 구조]

도 1은, 실시 형태에 따른 허브 유닛(10)의 종단면도이다. 종단면이란, 허브 유닛(10)의 축심인 직선 X를 통하는 평면으로 절단했을 때의 면을 말한다. 횡단면은, 직선 X에 직교하는 평면으로 절단했을 때의 면이다. 직선 X가 연장하는 방향은, 허브 유닛(10)의 축 방향 및 허브 유닛(10)이 설치되는 차량의 차폭 방향이다. 이하, 허브 유닛(10)의 축 방향에 있어서, 차량에 설치했을 때에 차체에 가까운 쪽을 이너측, 차체로부터 먼 쪽을 아우터측이라고 칭한다. 차량에 설치한 상태의 허브 유닛(10)에 있어서의 상하를, 간단히 상하라고 한다. 도 1에 있어서의 상하 방향은, 허브 유닛(10)의 상하 방향과 일치하고 있다.

도 1에 도시한 바와 같이, 허브 유닛(10)은 외륜(1)과, 내축(2)과, 내륜(3)과, 제1 및 제2 전동체(41, 42)와, 밀봉 장치(5)와, 캡(6)을 구비한다.

외륜(1)은 외륜 본체(11)와, 외륜 플랜지(12)를 구비한다. 외륜(1)은 제1 외측 궤도면(131)과, 제2 외측 궤도면(132)을 내주면에 갖는다.

외륜 본체(11)는, 직선 X를 축심으로 하는 개략 원통 형상을 이룬다. 외륜 본체(11)의 내주면에는, 제1 외측 궤도면(131) 및 제2 외측 궤도면(132)이 마련되어 있다. 각 외측 궤도면(131, 132)은, 각각, 직선 X를 축심으로 하는 환상면이다. 제1 외측 궤도면(131)은, 제2 외측 궤도면(132)보다도 이너측에 배치되어 있다.

외륜 플랜지(12)는, 외륜 본체(11)의 외주면으로부터 직경 방향 외측으로 돌출된다. 외륜 플랜지(12)는, 직선 X를 축심으로 하는 개략 환상을 이룬다. 외륜 플랜지(12)에는, 차량의 현가 장치(7)(뒤에 도 6 내지 도 9를 사용하여 설명함)가 설치된다.

내축(2)은, 외륜(1)에 삽입된다. 내축(2)의 이너측의 단부에는, 내륜(3)이 장착된다. 내륜(3)은, 제1 외측 궤도면(131)에 대응하는 제1 내측 궤도면(31)을 외주면에 갖는다. 내축(2)은, 제2 외측 궤도면(132)에 대응하는 제2 내측 궤도면(232)을 외주면에 갖는다.

내축(2)은, 내축 본체(21)와, 내축 플랜지(22)를 포함한다. 내축 본체(21)는, 직선 X를 축심으로 하는 개략 원기둥 형상을 이룬다. 내축 본체(21)은, 외륜 본체(11)에 삽입된다. 내축 본체(21)는, 외륜 본체(11)와 동축에 배치된다. 내축 본체(21)의 외주면에는, 제2 내측 궤도면(232)이 마련되어 있다. 제2 내측 궤도면(232)은, 직선 X를 축심으로 하는 환상면이다. 제2 내측 궤도면(232)은, 제2 외측 궤도면(132)과 대향한다.

내축 플랜지(22)는, 내축 본체(21)의 외주면으로부터 직경 방향 외측으로 돌출된다. 내축 플랜지(22)는, 직선 X를 축심으로 하는 개략 환상을 이룬다. 내축 플랜지(22)에는, 디스크 휠이나 브레이크 디스크 등이 설치된다. 내축 플랜지(22)에 설치된 브레이크 디스크(9)에 대해서는 도 6 내지 도 9를 사용하여 후술한다.

내륜(3)은, 직선 X를 축심으로 하는 통 형상을 이룬다. 내륜(3)은, 내축 본체(21)에 고정되어 있다. 내축 본체(21)의 이너측의 단부는, 직경 방향 외측에 코오킹되어, 내륜(3)의 이너측의 단부면에 접촉하고 있다. 즉, 내륜(3)은, 내축 본체(21)에 코오킹하여 고정되어 있다. 단, 내륜(3)에 대하여 내축 본체(21)를 압입함으로써, 내륜(3)이 내축 본체(21)에 고정되어 있어도 된다.

내륜(3)의 외주면에는, 제1 내측 궤도면(31)이 마련되어 있다. 제1 내측 궤도면(31)은, 직선 X를 축심으로 하는 환상면이다. 제1 내측 궤도면(31)은, 제2 내측 궤도면(232)보다도 이너측에 배치되어 있다. 제1 내측 궤도면(31)은, 제1 외측 궤도면(131)과 대향한다.

외륜(1)과 내축(2) 및 내륜(3) 사이에는, 베어링 공간 S가 형성된다. 베어링 공간 S 내에는, 각각 복수의 제1 및 제2 전동체(41, 42)가 배치되어 있다. 복수의 제1 전동체(41)는, 직선 X를 중심으로 하여 원 환상으로 배열된다. 복수의 제2 전동체(42)는, 직선 X를 중심으로 하여 원 환상으로 배열된다. 제1 전동체(41)는, 제2 전동체(42)보다도 이너측에 배치되어 있다.

제1 전동체(41)는, 제1 외측 궤도면(131) 및 제1 내측 궤도면(31)에 접촉하여 배치된다. 제2 전동체(42)는, 제2 외측 궤도면(132) 및 제2 내측 궤도면(232)에 접촉하여 배치된다. 아우터측의 제2 전동체(42)의 접촉각은, 이너측의 제1 전동체(41)의 접촉각보다도 크다. 제1 및 제2 전동체(41, 42)의 접촉각에 대해서는 후술한다.

밀봉 장치(5)는, 직선 X를 축심으로 하는 개략 환상을 이룬다. 밀봉 장치(5)는, 외륜 본체(11)와 내축 본체(21) 사이에 설치된다. 밀봉 장치(5)는, 베어링 공간 S의 아우터측의 단부를 봉쇄한다. 베어링 공간 S의 이너측의 단부는, 캡(6)에 의해 봉쇄되어 있다.

도 2는, 도 1에 도시하는 허브 유닛(10)의 상부(II-II 부분)의 확대도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 전동체(41, 42)는, 각각, 접촉각 θ1, θ2를 갖는다. 제1 전동체(41)는, 제1 외측 궤도면(131) 및 제1 내측 궤도면(31)에 접촉각 θ1로 접촉한다. 제2 전동체(42)는, 제2 외측 궤도면(132) 및 제2 내측 궤도면(232)에 접촉각 θ2로 접촉한다.

허브 유닛(10)은, 배면 배열의 베어링 장치이다. 즉, 허브 유닛(10)에서는, 제1 및 제2 외측 궤도면(131, 132)의 배면끼리가 서로 근접한다. 제1 전동체(41)의 접촉각 θ1은, 허브 유닛(10)의 축심 X에 직교하는 평면에 대하여 제2 전동체(42)측으로 기울기 각이다. 제2 전동체(42)의 접촉각 θ2는, 허브 유닛(10)의 축심 X에 직교하는 평면에 대하여 제1 전동체(41)측으로 기울기 각이다.

허브 유닛(10)의 종단면에 있어서, 제1 전동체(41)의 접촉각 θ1은, 직선 L11과 직선 L12가 이루는 각이다. 직선 L11은, 허브 유닛(10)의 종단면에 있어서, 제1 전동체(41)의 중심을 통과하고, 허브 유닛(10)의 축심 X에 수직으로 연장한다. 직선 L12는, 허브 유닛(10)의 종단면에 있어서, 제1 외측 궤도면(131)과 제1 전동체(41)의 접촉점을 통하고, 제1 전동체(41)의 중심에서 직선 L11과 교차한다. 직선 L12가 연장하는 방향은, 외륜(1) 및 내륜(3)과 제1 전동체(41) 사이에 작용하는 하중의 방향이다.

허브 유닛(10)의 종단면에 있어서, 제2 전동체(42)의 접촉각 θ2는, 직선 L21과 직선 L22가 이루는 각이다. 직선 L21은, 허브 유닛(10)의 종단면에 있어서, 제2 전동체(42)의 중심을 통과하고, 허브 유닛(10)의 축심 X에 수직으로 연장한다. 직선 L22는, 허브 유닛(10)의 종단면에 있어서, 제2 외측 궤도면(132)과 제2 전동체(42)의 접촉점을 통하고, 제2 전동체(42)의 중심에서 직선 L21과 교차한다. 직선 L22가 연장하는 방향은, 외륜(1) 및 내축(2)과 제2 전동체(42) 사이에 작용하는 하중의 방향이다.

도 3은, 실시 형태에 따른 허브 유닛의 측면도이다. 도면에 도시하는 바와 같이, 외륜 본체(11)는, 직선 X를 축심으로 하는 개략 원통형을 이룬다. 외륜 본체(11)의 이너측에는, 허브 유닛(10)의 직경 방향에서 외측을 향하여 외륜 플랜지(12)가 연장하고 있다. 또한, 내축 본체(21)도, 직선 X를 축심으로 하는 개략 원통형을 이룬다. 내축 본체(21)에는, 허브 유닛(10)의 직경 방향에서 외측을 향하여 내축 플랜지(22)가 연장하고 있다. 내축 플랜지(22)에는 복수의 볼트(25, 25…)가 삽입되어 있다. 내축 플랜지(22)에는, 볼트(25, 25…)에 의해, 디스크 휠이나 디스크 브레이크(9)가 설치된다.

도 4는, 실시 형태에 따른 허브 유닛(10)을 축 방향에 대하여 이너측에서 본 도면이다. 도면에 도시하는 바와 같이, 외륜 본체(11)에는, 상부에 2개의 외륜 플랜지(12·12)가 설치되고, 하부에 2개의 외륜 플랜지(12·12)가 설치되어 있다. 외륜 플랜지(12)에는, 볼트 삽입 구멍(121)이 마련되어 있다.

도 4에 도시한 바와 같이, 내축 플랜지(22)는, 축 방향으로부터 보아서 개략 원 형상이다. 내축 플랜지(22)의 직경 방향에서 외측 단부로부터 약간 내측으로 들어간 곳에는, 리브(221)가 둘레 방향으로 등간격으로 형성되어 있다. 리브(221)에는, 복수의 볼트 삽입 구멍(222, 222…)이 형성되어 있다. 리브(221)에 의해, 볼트 삽입 구멍(222)이 형성되어 있는 주변에 대해서는, 내축 플랜지(22)의 축 방향의 두께가 보강되어 있다. 볼트 삽입 구멍(222)에는, 전술한 볼트(25)가 삽입된다.

도 5는, 실시 형태에 따른 허브 유닛(10)을 축 방향에 대하여 아우터측에서 본 도면이다. 도 5에도 나타내는 것처럼, 내축 플랜지(22)는, 축 방향으로부터 보아서 개략 원 형상이다. 상술한 내축 플랜지(22)에 마련된 리브(221)는, 아우터측의 면에는 마련되어 있지 않다. 아우터측의 면에는 전술한 복수의 볼트 삽입 구멍(222, 222…)이 둘레 방향으로 등간격으로 형성되어 있다.

도 6은, 실시 형태에 따른 허브 유닛(10)에 차량의 현가 장치(7)나 브레이크 디스크(9)를 조립한 조립품(100)을 차량 후방측에서 본 도면이다. 도면에 도시하는 바와 같이, 조립품(100)의 이너측에는, 현가 장치(7)가 설치되어 있다. 현가 장치(7)는, 도 4에서 나타낸 외륜 플랜지(12)에 마련된 볼트 삽입 구멍(121)에 삽입된 볼트(15, 15…)에 의해, 외륜(1)에 고정되어 있다.

도 6에 도시하는 바와 같이, 조립품(100)의 이너측에는, 더스트 커버(8)가 설치되어 있다. 더스트 커버(8)는, 도 4에서 나타낸 외륜 플랜지(12)에 마련된 볼트 삽입 구멍(121)에 삽입된 볼트(15, 15…)에 의해, 외륜(1)에 고정되어 있다.

도 6에 도시하는 바와 같이, 조립품(100)의 아우터측에는, 브레이크 디스크(9)가 설치되어 있다. 브레이크 디스크(9)는, 도 4 및 도 5에서 나타낸 내축 플랜지(22)에 마련된 볼트 삽입 구멍(221)에 삽입된 볼트(25, 25…)에 의해, 내축(2)에 고정되어 있다.

도 7은, 실시 형태에 따른 허브 유닛(10)에 차량의 현가 장치(7)나 브레이크 디스크(9)를 조립한 조립품(100)을 축 방향의 이너측에서 본 도면이다. 도면에 도시하는 바와 같이, 더스트 커버(8)는, 차량의 후방측(도면의 우측이 차량 후방측임)을 덮고 있지만, 차량의 전방측은 브레이크 디스크(9)가 노출되어 있다. 이 더스트 커버(8)가 마련되어 있지 않은 부분에는, 도시하지 않은 브레이크 슈가 설치된다.

도 8은, 실시 형태에 따른 허브 유닛(10)에 차량의 현가 장치(7)나 브레이크 디스크(9)를 조립한 조립품(100)을 축 방향의 아우터측에서 본 도면이다. 브레이크 디스크(9)는, 둘레 방향에서 등간격으로 설치된 볼트(25, 25…)에 의해 내축 플랜지(22)에 설치되어 있다.

도 9는, 실시 형태에 따른 허브 유닛(10)에 차량의 현가 장치(7)나 브레이크 디스크(9)를 조립한 조립품(100)을 차량 후방측에서 본 단면도이다. 도면에 도시하는 바와 같이, 브레이크 디스크(9)는, 외륜(1) 및 내축(2)의 아우터측을 덮도록 하여 설치되어 있다. 브레이크 디스크(9)의 아우터측의 단부가 볼트(25, 25…)에 의해, 내축(2)에 설치되어 있다. 현가 장치(7)는, 외륜 플랜지(12)의 이너측의 면에 접촉하도록 하여 설치되어 있다. 더스트 커버(8)도, 외륜 플랜지(12)의 이너측의 면에 접촉하도록 하여 설치되어 있다.

다시, 도 2를 참조한다. 제1 전동체(41)의 접촉각 θ1은, 37°보다도 작아지도록 설정된다. 제2 전동체(42)의 접촉각 θ2는, 37°보다도 커지도록 설정된다. 이하, 그 이유에 대하여 설명한다.

접촉각 θ1, θ2의 최적의 범위를 결정하기 위해서, 본 발명자들은, Helz 접촉을 기초로 한 베어링 이론에 의한 계산을 실시하였다. 구체적으로는, 이너측의 제1 전동체(41)의 접촉각 θ1의 값을 고정하여 아우터측의 제2 전동체(42)의 접촉각 θ2의 값을 변화시켜, 접촉각 θ2의 각 값에 있어서의 플랜지 기울기 각 및 회전 토크를 계산하였다. 또한, 아우터측의 제2 전동체(42)의 접촉각 θ2의 값을 고정하여 이너측의 제1 전동체(41)의 접촉각 θ1의 값을 변화시켜, 접촉각 θ1의 각 값에 있어서의 플랜지 기울기 각 및 회전 토크를 계산하였다. 플랜지 기울기 각은, 외륜 플랜지(12)와 내축 플랜지(22)의 상대 기울기 각이고, 일반적으로, 허브 유닛(10)의 강성을 나타내는 지표로서 사용된다.

계산에 사용한 조건을 표 1에 나타낸다. 표 1에 있어서, 제1 전동체(41) 및 제2 전동체(42)의 볼 수는 각각 11개이고, 피치 원지름(PCD), 볼 직경 및 소재는, 제1 전동체(41)와 제2 전동체(42)로 공통이다.

도 10은, 접촉각 θ1, θ2의 각각과 허브 유닛(10)의 강성(플랜지 기울기 각)의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 11은, 접촉각 θ1, θ2의 각각과 허브 유닛(10)의 회전 토크의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 10 및 도 11에 있어서, 플랜지 기울기 각 및 회전 토크는, 각각, 기준값에 대한 비율[％]로 나타나 있다.

도 10에 나타내는 것처럼, 허브 유닛(10)의 강성은, 이너측의 제1 전동체(41)의 접촉각 θ1이 작아짐에 따라서 향상되는 경향이 있다. 그리고, 접촉각 θ1이 37° 미만이 되면, 강성의 변화는 완만해진다. 이것으로부터, 높은 강성을 안정되게 확보하기 위해서는, 제1 전동체(41)의 접촉각 θ1은 37°보다도 작은 것이 바람직하다고 말할 수 있다. 제1 전동체(41)의 접촉각 θ1은, 37° 미만이면 되지만, 바람직하게는 20° 이상이다.

허브 유닛(10)의 강성은, 아우터측의 제2 전동체(42)의 접촉각 θ2가 커질수록 높아진다. 따라서, 강성의 향상이라고 하는 관점에서는, 접촉각 θ2는 클수록 좋다. 단, 현실적으로는, 접촉각 θ2는 70° 이하이다.

도 11에 도시한 바와 같이, 허브 유닛(10)의 회전 토크는, 아우터측의 제2 전동체(42)의 접촉각 θ2가 커짐에 따라서 저감한다. 그리고, 접촉각 θ2가 37°를 초과한 시점에서, 회전 토크는 대부분 일정해진다. 이것으로부터, 회전 토크의 저감 효과를 얻기 위해서는, 제2 전동체(42)의 접촉각 θ2는 37°보다도 큰 것이 바람직하다고 말할 수 있다.

회전 토크는, 이너측의 접촉각 θ1이 작아질수록 증대하는 경향이 있다. 상술한 바와 같이, 양호한 강성을 얻기 위해서는 접촉각 θ1을 37°보다도 작게 할 필요가 있지만, 이에 의해 회전 토크가 커졌다고 해도, 아우터측의 접촉각 θ2를 37°보다도 크게 함으로써 얻어지는 회전 토크의 저감 효과와 상쇄된다. 따라서, 회전 토크의 증대를 억제할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 허브 유닛(10)은, 제1 전동체(41) 및 제2 전동체(42)의 접촉각을 조정함으로써, 회전 토크의 증대를 억제하면서, 허브 유닛(10)의 강성을 향상시킬 수 있다. 본 실시 형태에 따른 허브 유닛(10)은, 추가로 다음에 설명하는 바와 같이, 액시얼 간극을 조정함으로써, 허브 유닛(10)의 강성, 회전 토크 및 수명의 최적화를 도모하도록 하고 있다.

허브 유닛(10)의 액시얼 간극은, 내륜(3)의 내축(2)에 대한 압입 정도에 의해 결정된다. 내륜(3)의 내축(2)에 대한 축 방향으로의 압입 정도에 의해, 내륜(3)에 의해 전동체(41)가 압력을 받는다. 전동체(41)가 받는 압력은, 궤도면(131)을 통하여 외륜(1)에 전달된다. 궤도면(131)을 통하여 외륜(1)이 받은 압력은, 궤도면(132)을 통하여 전동체(42)에 전달된다. 전동체(42)가 받은 압력은 내축(2)에 전달된다. 이렇게 내륜(3)의 압입 정도에 의해, 외륜(1), 내축(2), 전동체(41·42)에 압력이 가해지고, 이들이 균등화되어서 허브 유닛(10) 전체의 강성 혹은 회전 토크에 영향을 준다. 내륜(3)의 내축(2)에 대한 압입 정도가 강해지면 강해질수록 액시얼 간극은 작아진다.

도 12는, 액시얼 간극과 기울기 각의 관계를 나타내는 그래프이다. 기울기 각은, 외륜 플랜지(12)와 내축 플랜지(22)의 상대 기울기 각(플랜지 기울기 각)이다. 도면 중, 그래프(201)는, 종래의 허브 유닛의 액시얼 간극과 기울기 각의 관계를 나타낸다. 도면 중, 그래프(202)는, 본 실시 형태의 허브 유닛(10)의 액시얼 간극과 기울기 각의 관계를 나타낸다. 본 실시 형태의 허브 유닛(10)이란, 상술한 바와 같이, 제1 전동체(41) 및 제2 전동체(42)의 접촉각을 조정함으로써, 회전 토크의 증대 억제와, 강성의 향상을 실현하고 있는 것을 나타내고 있다.

종래의 허브 유닛에 대해서는, 그래프(201)를 보면 알 수 있는 바와 같이, 액시얼 간극이 -0.035mm보다 커지면(0에 근접하면), 급격하게 기울기 각의 변화량이 커지고 있다. 여기서, 허브 유닛(10)을 조립할 때에는, 간극 공차를 고려할 필요가 있다. 종래의 허브 유닛에 있어서는, 액시얼 간극이 -0.035mm보다 커지면, 기울기 각의 변화량이 커지기 때문에 제품의 성능 변동이 커진다. 이 때문에, 종래의 허브 유닛에 있어서는, 간극 공차를 고려해도, 액시얼 간극이 -0.035mm보다 커지지 않도록, 액시얼 간극을 작게 할 필요가 있었다. 즉, 종래에 있어서는, 액시얼 간극을 -0.035mm보다 간극 공차분을 작게 설계할 필요가 있었다.

이에 비해 본 실시 형태의 허브 유닛(10)은, 그래프(202)를 보면 알 수 있는 바와 같이, 액시얼 간극이 -0.035mm보다 커졌다고 해도 기울기 각의 변화량이 작다. 본 실시 형태의 허브 유닛(10)에 있어서는, 액시얼 간극을 -0.015mm까지 크게 하는 것이 가능하다. 도 12에 있어서의 허용 라인(200)은, 기울기 각의 변동이 허용할 수 있는 한계를 나타내고 있다. 종래의 허브 유닛에 대해서는, -0.035mm가 한계인 것에 대해서, 본 실시 형태의 허브 유닛(10)은, -0.015mm까지 액시얼 간극을 크게 할 수 있는 것을 알 수 있었다.

도 13은, 액시얼 간극과 기울기 각의 구배의 관계를 나타내는 그래프이다. 도면 중의 그래프(301)는, 도 12에 있어서의 그래프(201)의 구배를 나타내고 있다. 도면 중의 그래프(302)는, 도 12에 있어서의 그래프(202)의 구배를 나타내고 있다. 도 13에 있어서의 허용 라인(300)은, 기울기 각의 구배로서 허용할 수 있는 한계를 나타내고 있다. 기울기 각의 구배가 큰 영역은, 공차를 고려하면 제품의 성능 변동이 커지는 영역이다. 종래의 허브 유닛에 대해서는, -0.035mm가 한계인 것에 대해서, 본 실시 형태의 허브 유닛(10)은, -0.015mm까지 액시얼 간극을 크게 할 수 있는 것을 알 수 있었다.

도 14는, 액시얼 간극과 회전 토크의 관계를 나타내는 그래프이다. 본 회전 토크는 외륜을 고정하여 내축을 회전시켰을 때의 접촉 토크에 해당한다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 액시얼 간극이 커질수록, 허브 유닛(10)의 회전 토크가 작아지는 것을 알 수 있다. 상술한 바와 같이, 본 실시 형태의 허브 유닛(10)은, 종래에 비하여 액시얼 간극을 크게 할 수 있다. 구체적으로는, 액시얼 간극을 -0.015mm까지 크게 할 수 있다. 이에 의해, 본 실시 형태의 허브 유닛(10)은 액시얼 간극의 허용 범위를 확장해도 회전 토크도 억제하는 것이 가능하다.

도 15는, 액시얼 간극과 베어링 수명의 관계를 나타내는 그래프이다. 액시얼 간극이 0(베어링 수명 100％)의 상태에 비교하면, 액시얼 간극이 0보다 작아짐에 따라서, 일단, 베어링 수명(즉 허브 유닛의 수명)이 길어진다. 이것은, 액시얼 간극이 작아짐으로써, 허브 유닛의 강성이 높아지는 것이 일 요인이다. 그러나, 또한 액시얼 간극이 작아지면, 점차 베어링 수명(즉 허브 유닛의 수명)이 짧아져 간다.

도면에서 나타내는 것처럼, -0.1mm까지 작아지면, 액시얼 간극이 0인 경우와 비교하여 베어링 수명이 40％ 정도가 된다. 이 때문에, 액시얼 간극은, -0.1mm 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 도면에서 나타내는 것처럼, 액시얼 간극이 -0.065mm보다 커지면, 베어링 수명은, 액시얼 간극이 0인 경우와 비교해도 수명의 저하를 3 내지 5％ 정도로 억제할 수 있다. 이 때문에, 바람직하게는 액시얼 간극은, -0.065mm 이상으로 하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 본 실시 형태의 허브 유닛(10)은, 전동체(41·42)의 접촉각을 조정함으로써, 액시얼 간극을 -0.015mm까지 크게 하는 것이 가능하게 되었다. 따라서, 본 실시 형태의 허브 유닛(10)은, 바람직하게는 액시얼 간극이 -0.1mm 이상이며 -0.015mm 이하이다. 본 실시 형태의 허브 유닛(10)은, 더욱 바람직하게는, 액시얼 간극이 -0.065mm 이상이며 -0.015mm 이하이다. 또한, 회전 토크를 작게 하는 관점에서, 바람직하게는 -0.035mm 내지 -0.015mm이다.

[효과]

본 실시 형태에 따른 허브 유닛(10)에서는, 이너측의 제1 전동체(41)의 접촉각 θ1이 37°보다도 작고, 아우터측의 제2 전동체(42)의 접촉각 θ2가 37°보다도 크다. 이렇게 함으로써, 상술한 바와 같이, 회전 토크의 증대를 억제하면서, 허브 유닛(10)의 강성을 향상시킬 수 있다.

본 실시 형태의 허브 유닛(10)은, 바람직하게는 액시얼 간극이 -0.1mm 이상이며 -0.015mm 이하이다. 이에 의해, 허브 유닛의 수명에 대하여 요구를 만족시킴과 함께, 허브 유닛의 강성을 향상시킬 수 있다. 본 실시 형태의 허브 유닛(10)은, 더욱 바람직하게는, 액시얼 간극이 -0.065mm 이상이며 -0.015mm 이하이다. 허브 유닛의 수명을 높게 유지할 수 있음과 함께, 허브 유닛의 강성을 향상시킬 수 있다.

이상, 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 개시는 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 그 취지를 일탈하지 않는 한에 있어서 다양한 변경이 가능하다.

10: 허브 유닛
1: 외륜
131: 제1 외측 궤도면
132: 제2 외측 궤도면
2: 내축
3: 내륜
7: 현가 장치
8: 더스트 커버
9: 브레이크 디스크
31: 제1 내측 궤도면
232: 제2 내측 궤도면
41: 제1 전동체
42: 제2 전동체
100: 조립품

Claims

차량에 설치되는 허브 유닛이며,
제1 외측 궤도면과, 상기 허브 유닛이 상기 차량에 설치된 상태에 있어서 상기 제1 외측 궤도면보다도 차폭 방향 외방측에 배치되는 제2 외측 궤도면을 내주면에 갖는 외륜과,
상기 외륜의 내주에 상기 외륜과 동심 형상으로 배치되고, 차폭 방향 외방측에 차륜이 설치되는 내축과,
상기 내축의 차폭 방향 내방측에 압입되어 있는 내륜
을 구비하고,
상기 내륜은, 상기 제1 외측 궤도면에 대응하는 제1 내측 궤도면을 외주면에 갖고,
상기 내축은, 상기 제2 외측 궤도면에 대응하는 제2 내측 궤도면을 외주면에 갖고 있고,
상기 허브 유닛은, 또한,
상기 외륜과 상기 내륜이 장착된 상기 내축 사이에 형성되는 베어링 공간 내에 배치되고, 37°보다도 작은 접촉각으로 상기 제1 외측 궤도면 및 상기 제1 내측 궤도면에 접촉하는 복수의 제1 전동체와,
상기 베어링 공간 내에 배치되고, 37°보다도 큰 접촉각으로 상기 제2 외측 궤도면 및 상기 제2 내측 궤도면에 접촉하는 복수의 제2 전동체를 구비하는, 허브 유닛.
제1항에 기재된 허브 유닛에 있어서,
상기 내축에 대한 상기 내륜의 압입 정도에 의해 결정되는 액시얼 간극은, -0.1mm 이상이며 -0.015mm 이하인 허브 유닛.
제1항에 기재된 허브 유닛에 있어서,
상기 내축에 대한 상기 내륜의 압입 정도에 의해 결정되는 액시얼 간극은, -0.065mm 이상이며 -0.015mm 이하인 허브 유닛.