(57)【要約】【課題】ハブにボルト及びナットを締結してホイールを圧接固定する際の締結固定性能を向上する。【解決手段】ホイール１５のナット１２による取付面１５ｃに、取付孔１５ａを含む環状の溝部１６を、溝幅の中心が取付孔１５ａの中心と一致しない非対称の位置に設け、取付孔１５ａの中心から溝部１６の外側の側壁部１６ａまでの距離が取付孔１５ａの中心から溝部１６の内側の側壁部１６ｂまでの距離よりも短くなるようにする。これにより、ホイール１５の接触面１５ｂを、内外の二重のリング状の接触領域として、ボルト軸力を外側の接触領域により多く配分することができ、内側の接触領域の接触面圧が相対的に高くなることを防止して、締結固定性能を向上することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸端に設けられたハブにボルト及びナットを締結してホイールを圧接固定するホイールの取付構造において、
前記ホイールの前記ハブ側の圧接固定面と反対側の取付面に、前記ボルトが挿通される取付孔を含む環状の溝部を形成し、前記溝部の溝幅中心が前記取付孔の中心と一致しない非対称の位置に配置したことを特徴とするホイールの取付構造。
【請求項２】
前記溝部の溝幅中心が前記取付孔の中心よりも径方向内側に位置するように配置したことを特徴とする請求項１記載のホイールの取付構造。
【請求項３】
前記ホイールの前記ハブ側の圧接固定面に、前記ハブの外周部分と径方向で重なるラップ部が生じるよう前記溝部を配置したことを特徴とする請求項１又は２記載のホイールの取付構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸端に設けられたハブにボルト及びナットを締結してホイールを圧接固定するホイールの取付構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車等の車両においては、アクスル端部に設けられたハブへのホイールの取付構造として、ボルト及びナットの締結によってハブにホイールを圧接固定する取付構造が採用されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ブレーキ部材が取り付けられる内輪部材のフランジにボルトを圧入固定し、フランジより突出したボルトの足部にホイール部材を取付け、ボルトの足部に形成した螺子部と螺合するナットによりホイール部材をフランジの側面に圧接固定する締結構造は開示されている。
【０００４】
特許文献１に開示の締結構造では、ホイール部材が接触するフランジ側面のボルト穴周縁に該周縁を含む連続する溝部を形成し、ボルト穴を溝部内に位置させるようにしており、これにより、フランジに形成したボルト穴にボルトを圧入固定する際のフランジ側面のうねりを抑えて取付精度を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１６４８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されるような従来のボルト及びナットの締結によるホイール取付構造では、ホイールの圧接固定面の面圧分布がボルト周りのみに集中する不均一な分布となる。このため、ホイール中心からボルト孔の中心までの取付け径よりも外径側では相対的に面圧が小さく締結力が弱くなる傾向にあり、ボルト及びナットによる締結固定性能を向上する上で改善の余地がある。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ハブにボルト及びナットを締結してホイールを圧接固定する際の締結固定性能を向上することのできるホイールの取付構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によるホイールの取付構造は、軸端に設けられたハブにボルト及びナットを締結してホイールを圧接固定するホイールの取付構造において、前記ホイールの前記ハブ側の圧接固定面と反対側の取付面に、前記ボルトが挿通される取付孔を含む環状の溝部を形成し、前記溝部の溝幅中心が前記取付孔の中心と一致しない非対称の位置に配置したものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ハブにボルト及びナットを締結してホイールを圧接固定する際の締結固定性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ホイール取付部の要部断面図
【図２】図１のＡ矢視から見たハブ本体のフランジ部を示す説明図
【図３】ホイールの接触面の面圧分布を示す説明図
【図４】取付孔中心と溝位置との関係を示す説明図
【図５】面圧中心の分布を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。  
図１は、自動車等の車両の車軸端部に設けられるハブユニット１に取り付けられるホイール１５の取付部を示し、同図においては、ハブユニット１及びホイール１５の中心部付近の要部断面を図示している。ハブユニット１は、制動用のディスクロータ１０とタイヤ（図示省略）が装着されるホイール１５とが取り付けられるハブ本体２と、このハブ本体２を軸受５を介して回動自在に支持するハウジング６とを備えている。尚、軸受５は、オイルシール７によって内部が密封されている。また、ハウジング６は、サスペンション装置に連結若しくはサスペンション装置の一部を構成している。
【００１２】
ディスクロータ１０は、ハブ本体２の端部に設けられた環状のフランジ部３に、ハブボルト１１を介して取り付けられている。図２に示すように、フランジ部３には、円周上で等間隔に軸方向に貫通する複数個（例えば５個）のボルト孔４が形成されており、このボルト孔４にハブボルト１１がハウジング６側から圧入されてセレーション結合で固定されている。
【００１３】
ディスクロータ１０には、フランジ部３から突出するハブボルト１１の軸部１１ａが挿通される取付孔１０ａが設けられている。また、ホイール１５には、ハブボルト１１の軸部１１ａより若干小径に形成されて軸部１１ａから延出されるネジ部１１ｂが挿通される取付孔１５ａが設けられている。
【００１４】
ディスクロータ１０及びホイール１５は、それぞれの取付孔１０ａ，１５ａがハブボルト１１の軸部１１ａ，ネジ部１１ｂに挿通されてハブ本体２のフランジ部３に装着され、ネジ部１１ｂにナット１２を螺合することで共締めされる。これにより、ディスクロータ１０がフランジ部３の側面３ａに圧接固定されると共に、ホイール１５がディスクロータ１０を介してフランジ部３の側面３ａに圧接固定される。
【００１５】
ここで、ホイール１５のハブ本体２側の圧接面であるディスクロータ１０への接触面１５ｂに対して、この接触面１５ｂと反対側のナット１２による取付面１５ｃには、取付孔１５ａを含む略環状の溝部１６が設けられている。溝部１６は、取付面１５ｃ側の円周上に帯状の凹部として形成されており、取付孔１５ａは溝部１６の凹部底面に開口し、取付面１５ｃより軸方向に窪むように配置される。
【００１６】
この溝部１６により、ナット１２を締結してホイール１５をハブ本体２に固定する際に、溝部１６を有しない従来のホイールと比較して、より安定した均一な締結力で固定することができる。次に、この溝部１６によるホイール１５のハブ本体２への取付構造について説明する。
【００１７】
ナット１２が締結される取付面に溝部１６を有しない従来のホイール取付構造では、ディスクロータ１０に当接するホイールの接触面の面圧分布は、図３（ａ）に示すように、ハブボルト１１周りの領域Ｐbに局部的に集中する分布となっており、領域Ｐbから離れた位置では、安定した締結力を得られない虞がある。これに対して、本発明によるホイール１５では、図３（ｂ）に示すように、溝部１６の存在によってディスクロータ１０に当接する接触面１５ｂの面圧分布が、取付孔１５ａに対して外側の環状の接触領域Ｐoutと内側の環状の接触領域Ｐinとの２重のリング状の分布となり、より安定した均一な締結力でホイール１５をハブ本体２に固定することができる。
【００１８】
この場合、溝部１６は、取付孔１５ａに対して、溝幅の中心が取付孔１５ａの中心と一致しない非対称の位置に形成されている。本実施の形態においては、取付孔１５ａの中心を基準として、溝部１６の外側の側壁部１６ａまでの距離Ｄ１と溝部１６の内側の側壁部１６ｂまでの距離Ｄ２とが異なる距離となるように設定され、且つＤ１＜Ｄ２の関係となるような位置に溝部１６が配置されている。このように、溝部１６の溝幅中心を取付孔１５ａの中心に対して非対称にオフセットさせてＤ１＜Ｄ２とすることにより、接触面１５ｂの外側の接触領域Ｐoutと内側の接触領域Ｐinとの接触面圧の差を解消することができる。
【００１９】
以下、接触面１５ｂの面圧分布について、接触面１５ｂを径方向と周方向とで区画される格子状の領域に分割した解析モデルによる解析結果に基づいて説明する。この解析モデルは、ボルト締結時の軸力に相当する荷重をかけたときの領域毎の接触応力を算出する簡易モデルである。
【００２０】
解析モデルを用いて接触面１５ｂの面圧分を調べると、図４（ａ）に示すように、仮に接触面１５ｂの接触領域Ｐout,Ｐinが環状の領域でなく曲線部を持たない線形状の領域である場合には、接触領域Ｐout,Ｐinの接触面圧には差が生じない。これに対して、図４（ｂ）に示すように、接触面１５ｂの接触領域Ｐout,Ｐinが環状の領域である場合には、取付孔１５ａの中心と溝幅の中心とが一致する対称の位置に溝が形成されていると、接触領域Ｐout,Ｐinの接触面圧に差が生じる。
【００２１】
すなわち、同じ径方向の格子領域で比較すると、取付孔１５ａの中心と溝幅の中心とが一致する対称の位置に溝が形成されている場合、図４（ａ）に示すように、曲線部を持たない線形状の接触領域では、取付孔１５ａの孔の中心から接触面１５ｂの外側の格子領域までの距離ｄoと、取付孔１５ａの孔の中心から接触面１５ｂの内側の格子領域までの距離ｄiが等しく、外側の領域Ｐoutと内側の領域Ｐinで接触面圧は均一になる。
【００２２】
一方、図４（ｂ）に示すように、環状の接触領域では、取付孔１５ａの中心に対して溝幅の中心が一致する対称の位置に溝が形成されている場合、取付孔１５ａの孔の中心から接触面１５ｂの外側の格子領域までの距離ｄoよりも取付孔１５ａの孔の中心から接触面１５ｂの内側の格子領域までの距離ｄiの方が小さくなり、外側の領域Ｐoutの接触面圧よりも内側の領域Ｐinの接触面圧の方が高くなる。これは、取付孔１５ａの孔の中心から内外の格子領域までの距離ｄi,ｄoに差が生じてボルト締結時の軸力が内外の接触領域に均等に配分されず、それぞれの接触面圧に差が生じるものと考えられる。
【００２３】
従って、本実施の形態においては、取付孔１５ａの中心から溝部１６の外側の側壁部１６ａまでの距離Ｄ１を、取付孔１５ａの中心から溝部１６の内側の側壁部１６ｂまでの距離Ｄ２よりも短くすることで、上述の距離ｄoをより小さくする。これにより、ボルト軸力を外側の接触領域Ｐoutにより多く配分することができ、内側の接触領域Ｐinの接触面圧が相対的に高くなることを防止して、接触領域Ｐout,Ｐinの接触面圧を均一化することが可能となる。
【００２４】
この場合、溝部１６は、溝幅の中心位置とともに溝幅も適正な値に設定され、ディスクロータ１０を間に挟んで接触面１５ｂの外側の接触領域Ｐoutとハブ本体２のフランジ部３の側面３ａとが所定の幅（例えば、最小限１ｍｍの幅）で必ずラップするように設定される。このようなハブ本体２の外周部分と径方向で重なるラップ部を設けることにより、ハブ本体２のフランジ部３外側の境界部分でディスクロータ１０に剪断荷重が集中することを回避することができ、ディスクロータ１０の耐久性向上を図ることができる。
【００２５】
図５（ａ），（ｂ）は、以上の解析モデルを用いて算出したホイール１５の面圧中心の分布を示している。この面圧分布は、径方向に並んだ複数の格子領域を１つのグループとして、取付孔１５ａの周辺の各グループを１〜１３としたときのグループ毎の面圧中心の位置をホイール中心からの距離Ｈで表している。
【００２６】
また、面圧中心は１つのグループ内の複数の格子領域の接触応力を平均した値に最も近い領域の位置で示され、取付孔１５ａの中心と溝部１６の溝幅の中心とが一致する場合の面圧中心を実線で示し、取付孔１５ａの中心に対して溝部１６の溝幅の中心が径方向内側にオフセットされている場合の面圧中心を破線で示している。尚、図５（ｂ）は、取付孔１５ａ近辺の面圧中心のホイール中心からの距離Ｈを拡大して示している。
【００２７】
図５（ａ），（ｂ）からは、取付孔１５ａの中心と溝部１６の溝幅の中心とが一致する場合の面圧中心（図中の実線）に対して、取付孔１５ａの中心に対して溝部１６の溝幅の中心が径方向内側にオフセットされている場合の面圧中心（図中の破線）がより外径側に推移していることがわかる。すなわち、取付孔１５ａの中心に対して溝部１６の溝幅の中心が径方向内側にオフセットされている本実施の形態のホイール１５は、ハブ本体２に締結固定したとき、ホイール１５のディスクロータ１０への接触面１５ｂにおいて、ハブボルト１１の軸力が外側の環状領域Ｐoutにより多く作用するようになることがわかる。
【００２８】
このように本実施の形態においては、ハブ本体２に取り付けるホイール１５の取付面１５ｃに、ハブボルト１１が挿通される取付孔１５ａを含む環状の溝部１６を設け、この溝部１６の溝幅中心を取付孔１５ａの中心よりも径方向内側にオフセットさせて形成している。
【００２９】
これにより、ディスクロータ１０側の接触面１５ｂを、内外の二重のリング状の接触領域として、外側の接触領域の面圧を増加させて内側の接触領域の面圧が相対的に高くなることを防止し、ホイール１５をより外径側でハブ本体２に安定的に固定することができ、ホイール１５の締結固定性能を向上することができる。また、このホイール１５の締結固定性能の向上により、操舵角に対するヨーレートの遅れ時間の低減や、サスペンションの剛性アップ、バネ下荷重の軽減等が可能となり、操縦安定性の向上に寄与することができる。
【００３０】
尚、本実施の形態においては、ホイール１５は、ハブ本体２に固設されたハブボルト１１にナット１２を締結して取り付け固定するものとして説明したが、ハブ側に雌ねじを設けて、ホイール１５をボルトによりハブに締結固定する取付形態であっても良い。
【符号の説明】
【００３１】
１  ハブユニット
２  ハブ本体
３  フランジ部
３ａ  側面
１０  ディスクロータ
１１  ハブボルト
１２  ナット
１５  ホイール
１５ａ  取付孔
１５ｂ  接触面（圧接固定面）
１５ｃ  取付面
１６  溝部
【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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