(57)【要約】【課題】容易な構成でコスト増大を抑制しつつボルトに発生する応力を低下させることのできるテーパ座一体型ボルトを提供する。【解決手段】テーパ座一体型ボルト１０は、ねじ軸部３２と、ボルト頭部３４と、テーパ座３６と、を含み、テーパ座３６は、テーパ形状の小径側終端位置からボルト頭部３４に向かって、ねじ軸に沿って延びるスリット３８が形成されている。テーパ座３６に形成されたスリット３８の存在によりテーパ座一体型ボルト１０の全長を延ばすことなく、実質的にねじ軸部３２の非締結部を延長することができる。その結果、テーパ座一体型ボルト１０の非締結部の変形をし易くすることができ、外力負荷時にテーパ座一体型ボルト１０の締結端に発生する応力を低減することができる。【選択図】    図１
2006112605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクスルハブに形成された雌ねじ部に螺合してディスクホイールを前記アクスルハブに取り付けるテーパ座一体型ボルトであって、
前記アクスルハブに形成された雌ねじ部と螺合する雄ねじ部を有するねじ軸部と、
ボルト頭部と、
前記ねじ軸部と前記ボルト頭部との間に形成され、前記ボルト頭部側に向かって小径から大径に変化するテーパ形状を呈するテーパ座と、
を含み、
前記テーパ座は、テーパ形状の小径側終端位置から前記ボルト頭部に向かって、ねじ軸に沿って延びるスリットが形成されていることを特徴とするテーパ座一体型ボルト。
【請求項２】
前記スリットは、前記ねじ軸部の延長上の周面に沿って環状に形成されていることを特徴とする請求項１記載のテーパ座一体型ボルト。
【請求項３】
前記スリットは、前記ねじ軸部の延長上の周面に沿って複数形成されていることを特徴とする請求項１記載のテーパ座一体型ボルト。
【請求項４】
前記スリットは、前記ねじ軸部を半径方向に雄ねじ部の谷径まで掘り下げて形成することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のテーパ座一体型ボルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テーパ座一体型ボルト、特に、アクスルハブに形成された雌ねじ部に螺合してディスクホイールをアクスルハブに取り付けるテーパ座一体型ボルトの信頼性を向上するための改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両にタイヤを装着する場合、車両側のアクスルハブから突出している複数本のハブボルトをタイヤを構成するディスクホイールのボルト孔に通し、ディスクホイール側からナットで締め付けることにより、ディスクホイールをアクスルハブに一体的に締結している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一方、他のアクスルハブとディスクホイールの締結方法として、アクスルハブのフランジ部に雌ねじ部を形成し、ディスクホイール側から挿入したテーパ座付きのボルトで締結を行うものがある。このボルト締め込みタイプの場合、前述したナット締め込みタイプに比べ、締結構造のシンプル化や軽量化、低コスト化などが可能であり採用する場合が増えてきている。
【０００４】
その一方で、最近の車両の傾向として、車両自体の大型化や装着するタイヤの大型化があり、車両とタイヤを実質的に接続しているボルトへの負荷が増しボルトの応力が増大し信頼性が低下するという問題がある。つまり、タイヤからディスクホイールを介してアクスルハブに伝わる外力により、ディスクホイール、アクスルハブ、アクスルハブに接続されたブレーキロータなどは変形する。この変形によりボルトに対して軸直角方向のズレと回転が負荷される。つまり、ボルトには曲げモーメントとねじりモーメントが発生する。その結果、アクスルハブの雌ねじ螺合端に大きな応力が発生しボルトの信頼性、例えば疲労に関する信頼性が低下おそれがある。したがって、ボルトに発生する応力対策を十分に行う必要がある。
【０００５】
前述のボルトに発生する応力は、ボルト軸部のうちの非締結部の変形がし易くなるほど小さくなる。つまり、この非締結部の長さを長くしたり、剛性を低下させたりすることにより、応力を小さくすることができる。なぜならば、外力が負荷された場合にボルトに発生する曲げモーメントとねじりモーメントについて考察した場合、各モーメントを小さくすることが、ボルトで発生する応力を低減させることであり、これらモーメントについてみると、ボルトのズレによる変位をδ、ヤング率をＥ、断面二次モーメントをＩ、回転をθ、ボルトとアクスルハブの雌ねじ部の螺合端からボルト頭部側のねじ軸部の距離をｌ（エル）としたとき、曲げモーメントＭ＝２δＥＩ／ｌ２となり、ねじりモーメントＭ＝２θＥＩ／ｌとなる。いずれもボルトとアクスルハブの雌ねじ部の螺合端からボルト頭部側のねじ軸部の距離ｌを長くすることにより各モーメントを小さくすることができる。つまり応力を小さくすることができる。
【０００６】
そこで、従来では、ボルトにワッシャを装着することにより、距離ｌを長くしたり、アクスルハブのフランジ部の厚みを厚くすると共に、そこにザグリを形成し、実質的に距離ｌを長くするなどの処理を行い、モーメントの低下、すなわち応力の低下を行っていた。
【特許文献１】特開２０００−６５１０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上述したワッシャを用いる方法は、ワッシャのコストやワッシャ組み付けコストが増加し、ディスクホイールの締結にディスクホイール側から挿入するボルトを採用する場合に生じる上述のメリットが低減してしまう。また、アクスルハブのフランジ部の厚みを厚くし、ザグリを形成する方法も、アクスルハブ全体の重量の増大や加工の追加によるコスト増大などが新たに発生し、やはりボルトを採用する場合に生じる上述のメリットが低減してしまうという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、上述の状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、容易な構成でコスト増大を抑制しつつボルトに発生する応力を低下させることのできるテーパ座一体型ボルトを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、アクスルハブに形成された雌ねじ部に螺合してディスクホイールをアクスルハブに取り付けるテーパ座一体型ボルトであって、アクスルハブに形成された雌ねじ部と螺合する雄ねじ部を有するねじ軸部と、ボルト頭部と、ねじ軸部とボルト頭部との間に形成され、ボルト頭部側に向かって小径から大径に変化するテーパ形状を呈するテーパ座と、を含み、テーパ座は、テーパ形状の小径側終端位置からボルト頭部に向かって、ねじ軸に沿って延びるスリットが形成されていることを特徴とする。
【００１０】
この態様によれば、テーパ座に形成されたスリットの存在によりテーパ座一体型ボルトの全長を延ばすことなく、実質的にねじ軸部の非締結部を延長することができる。つまり、テーパ座一体型ボルトの非締結部の変形をし易くすることができる。また、上述の距離ｌを実質的に長くすることができる。その結果、外力が負荷された場合にテーパ座一体型ボルトの締結端に発生する応力を低減することができる。
【００１１】
また、上記態様においてスリットは、スリットは、ねじ軸部の延長上の周面に沿って環状に形成することができる。この場合、スリットのねじ軸に沿った深さは、テーパ座の剛性を許容範囲以内に維持できる深さとすることが望ましい。例えば、ディスクホイールの端面と接すると共に、テーパ座のテーパ面から引く垂線がねじ軸部の外周面上の延長線と交差する位置以下とすることが望ましい。この場合、テーパ座一体型ボルトとして剛性を維持することがができる。
【００１２】
この態様によれば、テーパ座一体型ボルトの非締結部分の長さを現実的に長くすることが可能となり、テーパ座一体型ボルトに外力が負荷された場合に、テーパ座一体型ボルトの締結端に発生する応力を低減することができる。また、スリットを環状に形成することにより、スリット形成加工を容易に行うことができる。なお、スリットは、環状に形成することにより発生する応力の抑制を効果的に行えるが、スリットが例えば、ねじ軸部の周面に沿って複数形成しても、テーパ座一体型ボルトのねじ軸部が変形し易くなり、テーパ座一体型ボルトに外力が負荷された場合にその変形モードを変化させることが可能になる。その結果、テーパ座一体型ボルト１０の締結端に発生する応力の低下を行うことができる。このスリットは、例えば、ねじ軸部の周面に沿って９０°間隔や４５°間隔、その他、任意の間隔で、任意の数で形成することができる。
【００１３】
また、上記態様において、スリットは、ねじ軸部を半径方向に雄ねじ部の谷径まで掘り下げて形成することができる。
【００１４】
この場合、スリットによりねじ軸部を半径方向に雄ねじ部の谷径まで掘り下げても、ボルトとしての実質的な剛性は許容範囲を維持することができる。しかし、谷径までスリットを掘り下げない場合に比べ、ねじ軸応力が発生する部分の径を低減することが可能になり、ねじ軸部の変形がし易くなり、外力が負荷された場合にテーパ座一体型ボルトの締結端に発生する応力をさらに低減することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、テーパ座に、テーパ形状の小径側終端位置からボルト頭部に向かって、ねじ軸に沿って延びるスリットを形成するのみで、外力が負荷された場合にテーパ座一体型ボルトの締結端に発生する応力を低減し、テーパ座一体型ボルト信頼性の維持、向上に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という）を、図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、本実施形態のテーパ座一体型ボルト１０をアクスルハブ１２に螺合させた状態を説明する説明図である。なお、図１の場合、アクスルハブ１２や、このアクスルハブ１２に締結するディスクホイール１４は、１本のテーパ座一体型ボルト１０の螺合状態を説明するために部分的にしか図示していないが、テーパ座一体型ボルト１０は略円形のアクスルハブ１２やディスクホイール１４の周上に複数本、例えば５本配置される。
【００１８】
図示しないステアリングナックルまたはリアキャリアにボルト固定または圧入された固定輪１６には、ブレーキ本体部１８が固定されている。また、固定輪１６には、転動体２０を介してディスクホイール１４の軸心２２を中心に回転自在な回転輪１２ａが接続支持されている。そして、回転輪１２ａには、フランジ部１２ｂが一体形成されてる。図１の例では、回転輪１２ａとフランジ部１２ｂとがアクスルハブ１２として一体化されている例を示しているが、回転輪１２ａとフランジ部１２ｂは別部材で構成され、相互に固定される構成でもよい。この構成により、ディスクホイール１４を支持するいわゆる軸受け部を構成する。
【００１９】
アクスルハブ１２のフランジ部１２ｂには、取付板２４と一体化されたブレーキロータ２６、またはブレーキドラムが接触している。このフランジ部１２ｂには、テーパ座一体型ボルト１０と螺合する雌ねじ部２８が形成されている。また、取付板２４には、フランジ部１２ｂの雌ねじ部２８の形成位置に対応する位置にテーパ座一体型ボルト１０が挿通可能な取付孔２４ａが形成されている。
【００２０】
したがって、ブレーキロータ２６と一体化された取付板２４はアクスルハブ１２とディスクホイール１４との間に挟まれ、テーパ座一体型ボルト１０によってアクスルハブ１２に固定される。すなわち、テーパ座一体型ボルト１０により、ディスクホイール１４とブレーキロータ２６とアクスルハブ１２が一体化され、車両に装着されたディスクホイール１４、すなわちタイヤが回転自在となる。
【００２１】
テーパ座一体型ボルト１０は、アクスルハブ１２のフランジ部１２ｂに形成された雌ねじ部２８と螺合する雄ねじ部３０を有するねじ軸部３２と、ボルト頭部３４と、ねじ軸部３２とボルト頭部３４との間に形成され、ボルト頭部３４側に向かって小径から大径に変化するテーパ形状を呈するテーパ座３６と、で構成されている。テーパ座一体型ボルト１０は、ディスクホイール１４とテーパ座３６の部分で当接し、ディスクホイール１４をアクスルハブ１２に締付固定している。
【００２２】
本実施形態のテーパ座一体型ボルト１０は、テーパ座３６のテーパ形状の小径側終端位置からボルト頭部３４に向かって、ねじ軸に沿って延びるスリット３８が形成されている。図２は、テーパ座一体型ボルト１０をねじ軸部３２側から見た図である。図２に示すように、スリット３８は、ねじ軸部３２の延長上の周面に環状に形成されている。また、スリット３８のねじ軸方向に深さは、図３に示すように、例えば、ディスクホイール１４の端面Ａと接しテーパ座３６のテーパ面３６ａから引く垂線がねじ軸部３２の外形の延長線と交差する位置までとすることができる。
【００２３】
前述したように、タイヤからディスクホイール１４を介してアクスルハブ１２に伝わる外力により、ディスクホイール１４、アクスルハブ１２、アクスルハブ１２に接続されたブレーキロータ２６などは変形する。このときの外力によりテーパ座一体型ボルト１０に対して軸直角方向のズレと回転が負荷され、曲げモーメントとねじりモーメントが発生する。その結果、アクスルハブ１２の雌ねじ部２８の螺合端に大きな応力が発生する。そして、このとき発生する曲げモーメントとねじりモーメントは、テーパ座一体型ボルト１０のズレによる変位をδ、ヤング率をＥ、断面二次モーメントをＩ、回転をθ、テーパ座一体型ボルト１０とアクスルハブ１２の雌ねじ部２８の螺合端からボルト頭部３４側のねじ軸部の距離をｌとすると、曲げモーメントＭ＝２δＥＩ／ｌ２となり、ねじりモーメントＭ＝２θＥＩ／ｌとなり、いずれも距離ｌを長くすることにより小さくすることができる。図３から明らかなように、スリット３８を形成することにより、スリット３８の形成前は、テーパ座一体型ボルト１０とアクスルハブ１２の雌ねじ部２８の螺合端からボルト頭部３４側のねじ軸部の距離ｌがｌ０であったものが、スリット３８の形成後は、ｌ１分延び、ｌとなる。その結果、外力が負荷された場合の曲げモーメントおよびねじりモーメントが小さくなり、発生する応力を低減できる。その結果、アクスルハブ１２側の改良やテーパ座一体型ボルト１０の大型化などを伴うことなく、テーパ座一体型ボルト１０の信頼の維持向上を行うことができる。
【００２４】
この場合、スリット３８のねじ軸方向の深さを深くすることにより、曲げモーメントおよびねじりモーメントは小さくなり応力を低減することができる。しかし、スリット３８の形成は、テーパ座３６の剛性低下を招く。したがって、スリット３８の深さは、上述のように、テーパ座３６の垂線とねじ軸部３２外形の延長線とが交差する位置を限度とすることが望ましい。この程度の深さであれば、テーパ座３６の剛性、つまりテーパ座一体型ボルト１０の剛性を維持しつつ、上述の各モーメントの低減効果を得ることが可能となる。もちろん、テーパ座３６部分の材質や形状を適宜変更することにより、テーパ座３６部分の剛性変更は可能であり、その場合には適宜スリット３８の深さは変更可能である。また、本実施形態では、スリット３８の先端を鋭角として、テーパ座３６の肉厚をできるだけ維持するようにしているが、テーパ座３６の剛性に応じて、スリット３８の形状は適宜選択可能であり、例えば、スリット径が変化しないストレートタイプでもよい。
【００２５】
また、スリット３８は、図４（ａ）に示すように、ねじ軸部３２の直径ｄ１を維持しつつ、テーパ座３６をねじ軸方向に掘り下げスリット３８を形成する方法と、図４（ｂ）に示すように、ねじ軸部３２を半径方向に雄ねじ部３０の谷径まで掘り下げつつ、テーパ座３６をねじ軸方向に掘り下げスリット３８を形成する方法とがある。いずれの場合もスリット３８の形成による曲げモーメントおよびねじりモーメントの低減を良好に行うことができる。特に、図４（ｂ）の場合、ねじ軸部３２の直径を直径ｄ２としているので、非締結部であるねじ軸部３２の変形をし易くできるので、外力負荷時にテーパ座一体型ボルト１０の締結端で発生する応力をさらに低減することができる。なお、この時、スリット３８によりねじ軸部３２を半径方向に雄ねじ部３０の谷径まで掘り下げても、テーパ座一体型ボルト１０としての実質的な剛性は許容範囲を維持することが可能であり、実用上問題になることはない。ただし、図４（ｂ）の場合、スリット３８の加工が若干複雑になるので、ねじ軸部３２を半径方向への掘り下げてスリット３８を形成するか否かは、軽減したい応力に応じて適宜選択することが望ましい。
【００２６】
上述の説明では、テーパ座３６に形成するスリット３８は、ねじ軸部３２の周面に環状に形成する例を説明したが、図５に示すように、分割化したスリット４０としてもよい。この場合、テーパ座３６の剛性がスリット４０の部分で低下し、その分ねじ軸部３２の曲げやねじれに対する変形許容度が向上する。その結果、テーパ座一体型ボルト１０に外力が加わった時の変形モードが変化し、応力の発生を抑制することが可能となり、本実施形態と同様な効果を得ることができる。なお、このスリット４０は、図５に示すように、例えば９０°間隔で形成してもよいし、４５°や３０°間隔など任意の間隔で、等間隔、非等間隔を問わず形成することが可能である。また、スリット４０の幅も任意である。そして、スリット４０の数や幅を増加させてスリット３８の状態に近づけるほど、応力低減効果がスリット３８形成時に近づく。もちろんスリット４０を形成した場合、環状のスリット３８を形成する場合に比べ、テーパ座３６の剛性は向上するので、低減したい応力の大きさに応じて、スリットを環状にするか複数の分割型にするかを選択することが望ましい。
【００２７】
なお、本実施形態において、図１などで示すアクスルハブ１２やブレーキロータ２６、ディスクホイール１４などの構成や形状は一例であり、同様な機能を有する周知のものと置換可能であり、その場合でも本実施形態と同様な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本実施形態に係るテーパ座一体型ボルトをアクスルハブに螺合させた状態を説明する説明図である。
【図２】本実施形態に係るテーパ座一体型ボルトの環状のスリットを説明する説明図である。
【図３】本実施形態に係るテーパ座一体型ボルトのスリットの深さ設定を説明する説明図である。
【図４】本実施形態に係るテーパ座一体型ボルトのスリットの形状を説明する説明図でる。
【図５】本実施形態に係るテーパ座一体型ボルトの分割型のスリットを説明する説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０  テーパ座一体型ボルト、１２  アクスルハブ、１２ｂ  フランジ部、１４  ディスクホイール、２４  取付板、２４ａ  取付孔、２６  ブレーキロータ、２８  雌ねじ部、３０  雄ねじ部、３２  ねじ軸部、３４  ボルト頭部、３６  テーパ座、３８，４０  スリット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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