(57)【要約】【課題】  より高い重量比強度を有し、素材使用量が少なく部品寿命の長い多角形ハブを提供する。【解決手段】  車両のフルフローティング・リヤドライブ・アクスルのハブであって、該ハブは、該ハブ自身のハウジング内にシール及び潤滑媒体とともに収容された内側軸受と外側軸受を介してドライブアクスル支持部材上で軸を中心に自在に回転し、内側軸受と外側軸受はドライブアクスル支持部材上の適正位置に位置決めされている。これらからなるホイールエンド組立体は、ロックナットにより纏められている。前記アクスル・ハブはフランジを有し、このフランジにはホイールボルトが取り付けられており、該ホイールボルトにはブレーキドラムとホイールリムが据え付けられてホイールナットで締め付けられている。前記アクスル・ハブは鋳造成形され、ハブ主要部をなす中央部分を有する。本発明は、このハブの中央部分に六角形状を付与する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブレーキドラムとホイールアッセンブリ内に設けられる車両のフルフローティング・リヤドライブ・アクスルの多角形ハブであって、アクスル・ハブからなり、該アクスル・ハブは、該ハブ自身のハウジング内にシール及び潤滑媒体とともに収容された内側軸受と外側軸受を介してドライブアクスル支持部材上で軸を中心に自在に回転し、内側軸受と外側軸受はドライブアクスル支持部材上の適正位置に位置決めされており、これらからなるホイールエンド組立体はロックナットにより纏められており、前記アクスル・ハブはフランジを有し、このフランジにはホイールボルトが取り付けられており、該ホイールボルトにはブレーキドラムとホイールリムが据え付けられてホイールナットで締め付けられており、前記アクスル・ハブは鋳造成形され、ハブ主要部をなす中央部分を有する多角形ハブにおいて、車輪の様々な動作条件における種々の荷重（即ち、車両総重量（ＧＶＷ）、コーナリング荷重、ブレーキング荷重＆トルク荷重）を問題なく支えるために、このハブの中央部分に円形状に代わる六角形状を付与することを特徴とする車両のフルフローティング・リヤドライブ・アクスルの多角形ハブ。
【請求項２】
前記ハブの前記中央部分の六角形の各辺外縁には小六角形の外側半体部分が形成されており、この小六角形の外側半体部分は中央部分の六角形と交わるとともに、該小六角形の内側半体部分は中央部分の六角形に一体化しており、小六角形の縁部は、該小六角形の二辺がそれぞれ中央部分の六角形の二辺と平行となるように配置されており、また、小六角形は、必要な強度と剛性を得るべく、中央部分の六角形とハブフランジとを結合している請求項1に記載された車両のフルフローティング・リヤドライブ・アクスルの多角形ハブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のフルフローティング・リヤドライブ・アクスルに使用されるホイールハブに関する。より詳細には、本発明は、最適な素材使用量で重量比強度を高める車両用多角形ハブに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハブは、軸受及びシールと共に組み立てられた固定装置を介してアクスル・ハウジングスピンドルに取り付けられている。このハブは、駆動ギアと、リム、ブレーキドラム、タイヤ等のホイールエンド部材との間に位置している。車軸ハブの基本的な機能は、
-コーナリング荷重、制動荷重及びトラクショントルク荷重等の荷重と共にトラックポイント（track point）に作用する車両載貨重量を支えること、
- ホイールリム、ブレーキドラム及びＡＢＳ付属品の取り付け面を提供すること、及び
- 軸受、シール、シム、緩み止め部材、グリース等の組み付け部材を覆うこと、にある。
【０００３】
アクスル・ハブは鋳込み材料で作られ、本来は円形をしている。しかし、これらのハブは車両の動作中に様々な方向から下記の荷重を受ける。
- アクスル接続部へのトルク伝達によるトルク荷重
- 載貨重量による垂直荷重
- ブレーキング荷重
- コーナリングや縁石突き当りによる横荷重
【０００４】
従来のアクスル・ハブの設計手法は、一般に以下の要素を基礎としている。
1 ．ハブの外形は、最大強度を得るために、最大の断面厚さを有する円形とする。
2 ．いかなる撓みもなく所要の剛性を得るために、縦の頑丈なリブを使用する。
3 ．強度を得るために、外側が円形部で覆われた内側を楕円形とする。
4 ．あらゆる車両積載条件での強度を得るために、軸受間を橋型構造とする。
5 ．実用設計の現場体験
【０００５】
これら従来の設計要素に因り、従来のハブは以下の理由で最良なものとはいえない。
- ハブが、負荷線領域（即ちトラックポイント）に最大の素材使用量の円形物があることにより重い。
- これらのハブは、重量比強度が不足する。
- 冷却面積が十分ではない。
【０００６】
ハブの所要の強度や剛性特性を得るために、ハブの設計者は、重量比強度が低いものに応用するときにも、ハブの重量の増加につながるより多くの材料を使用している。先行技術におけるハブの概念では、剛性が不十分で最適ではなく、しかも大きく重い。
【０００７】
日本特開２００３−２８５６０Aには、所要の剛性と強度を提供する鋳込による楕円形の中央空洞を有する円形ハブが開示されている。しかし、強度は別として、これらのハブは大きくかつ重い。これらのハブは、円形のハブと同様の動作を有する。しかし、この設計の一番の欠点は、表面部が、最大の断面係数を有し、応力が集中するハブ裏面部よりも高い強度を有する外側の大きな円形で覆われていることである。
【０００８】
韓国特開２００９−００５０２３３Aには、ボルト領域に設けられた付加的三角形リブを備えた円形のハブが説明されている。この構造は、フランジ領域により大きな剛性を付与し、コーナリング荷重負荷時および垂直荷重負荷時に撓みを防ぐのに有益なものである。しかし、ハブの中央部が円形をしているので、これらのハブは常に重量比強度が低い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、多角形構造、より詳しくは多角形構造のホイールハブを提供することにある。
【００１０】
本発明の別の目的は、最適な素材使用量で最大の強度を有する六角形ハブを提供することにある。
【００１１】
本発明の更に別の目的は、より高い重量比強度を有し、素材使用量が少なく部品寿命の長い六角形ハブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
従って、本発明は、ブレーキドラムとホイールアッセンブリ内に設けられる車両のフルフローティング・リヤドライブ・アクスルの多角形ハブは、アクスル・ハブからなり、該アクスル・ハブは、該ハブ自身のハウジング内にシール及び潤滑媒体とともに収容された内側軸受と外側軸受を介してドライブアクスル支持部材上で軸を中心に自在に回転し、内側軸受と外側軸受はドライブアクスル支持部材上の適正位置に位置決めされている。これらからなるホイールエンド組立体は、ロックナットにより纏められている。前記アクスル・ハブはフランジを有し、このフランジにはホイールボルトが取り付けられており、該ホイールボルトにはブレーキドラムとホイールリムが据え付けられてホイールナットで締め付けられている。前記アクスル・ハブは鋳造成形され、ハブ主要部をなす中央部分を有する。本発明は、車輪の様々な動作条件における種々の荷重（即ち、車両総重量（ＧＶＷ）、コーナリング荷重、ブレーキング荷重＆トルク荷重）を問題なく支えるために、このハブの中央部分に円形状に代わる六角形状を付与することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
以下の図面を参照すれば、本発明をより良く理解することになる。          
【図１】本発明に係る多角形（六角形）ハブの等角図である。
【図２】車輪と一体に回転する活軸に本発明のハブ取付け位置を示す断面図である。
【図３】六角形構造を示す本発明に係るハブの正面図である。
【図４】六角形構造を示す本発明によるハブの負荷線上での断面図である。
【図５】本発明に係るハブの六角形構造によるトルクと反作用の相殺関係を示す図である。
【図６】従来のハブと本発明の六角形ハブとをＣＡＥ（Computer Aided Engineering）で解析した垂直衝撃荷重のストレスプロットを示す図である。
【図７】従来のハブと本発明の六角形ハブとをＣＡＥで解析した縁石突き当り荷重のストレスプロットを示す図である。
【図８】従来のハブと本発明の六角形ハブとをＣＡＥで解析したコーナリング荷重のストレスプロットを示す図である。
【図９】従来のハブと本発明の六角形ハブとをＣＡＥで解析した路面凹部荷重のストレスプロットを示す図である。
【図１０】従来のハブと本発明の六角形ハブとをＣＡＥで解析したトルク荷重のストレスプロットを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１および図２に関し、本発明のハブ・アセンブリ（１４）は、フルフローティングアクスル（full floating axle）に組み付けられた、車輪（図示せず）と車両用ブレーキドラム（1）とを連結している。サスペンション装置（図示せず）は、一般に、ばねの付勢力に抗して車両上で上下動するアクスルハウジングにＵボルトを介して取付けられている。前輪の場合、このハブは、ステアリングナックル（図示せず）に取付けられて車両操舵の一翼を担っている。
【００１５】
ハブ・アセンブリ（１４）は、内側軸受（ 5 ）と外側軸受（ 7 ）を介してドライブアクスル支持部材（１０）上を回転するアクスル・ハブ（4）を含む。これらの軸受はハブが中心軸の周りを回転するのを補助すべくドライブアクスル支持部材（１０）上の適正位置に位置決めしている。このホイールエンド組立体は、ロックナット（１２）により纏められている。アクスル・ハブ（4 ）は軸受（５，７）、シール（６，１１）及び潤滑媒体のハウジングとして機能する。ハブのフランジ部（１５）にはホイールボルト（２）が取り付けられており、該ホイールボルト（２）は、ブレーキドラム（１）とホイールリムの据え付けに利用され、ホイールナット（３）により締め付けられる。アクスル・ハブ（４）は鋳造成形される。
【００１６】
図1を参照すると、アクスル・ハブ（４）の主要な部分である中央部分（１７）は、六角形状をしており、車輪の様々な動作条件において、種々の荷重（即ち、車両総重量、コーナリング荷重、ブレーキング荷重及びトルク荷重）を支える。六角形断面は、同じサイズの円形断面よりも高い断面係数を有するので、このハブの六角形は、円形よりも優れた技術的利点を有する。断面係数に基づく理論計算によると、六角形断面は、負荷線領域で使用される同様の円形断面よりも１０％以上の強度を有する。そこで、必要な強度と剛性を得るべく、小六角形（１８）が中央の六角形（１７）をハブ・フランジ（１５）に結び付けている。アクスル・ハブ（４）において、部分（３４）はすべての車両の各種荷重を支えており、非常に重要である。ここはブレーキドラムの放熱がなされる領域でもある。
【００１７】
一体となった複数の小六角形（１８）は、最小の質量占有率（mass content）でハブの剛性を向上させるメッシュ状の構造を提供する。このメッシュ状構造は、荷重を伝達及び相殺する負荷線（２３）に基づいて形成され（図４）、この領域における負荷及び応力強度を低減する。小六角形半体の中央六角形と交わる縁部（２１）は、中央六角形の二辺（２２）と平行になるように配置されている。垂直荷重（荷重P）の負荷時、向かい合う小六角形半体は楕円状の負荷線（２３）を形成し、ハブに対する負荷集中を緩和する。従って、複数の小六角形半体を備えた主要部の中央六角形は、円形のハブの強度よりハブ・アセンブリの強度を１０％以上増加させる。
【００１８】
また、複数の小六角形半体は、フランジボルト（９）を介してハブに結合されたアクスルシャフト（８）から生じるトルク反作用を相殺する。アクスルシャフト（８）は車両動力伝達経路からトルク荷重を受けると、ハブを介して車輪に伝達する。図５を参照すると、小六角形が中央の六角形と交わっている構造により、中央六角形（１７）とアクスルシャフト担持領域（１９）との継ぎ目領域における質量占有率が最適化されているため、トルク反作用（２４，２５）が低減される。ＣＡＥ解析により吟味したように、６図、７図、８図、９図、１０図は、同一荷重量による種々の負荷条件において、最適な素材使用量の新しいハブにおける低減された応力を生み出す、円形のハブと比較した六角形ハブの応力パターンを示している。円形ハブと比較した、六角形ハブの比較応力データを以下の表に示す。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
アクスル・ハブ（４）により実現される最大応力の著しい低減に加え、六角形構造の使用により応力レベルの測定位置が大幅に改善される。ハブ内の、再配置されかつ低減された応力の領域が図５に示される。結果として得られる荷重ベクトルは、最適な素材使用量での応力レベルの低減とハブ剛性の向上を実現しつつ配分される。
【００２１】
このように、ブレーキドラムとホイールアッセンブリ内に設けられる車両のフルフローティング・リヤドライブ・アクスルの多角形ハブは、アクスル・ハブ（４）からなり、該アクスル・ハブは、該ハブ自身のハウジング内にシール及び潤滑媒体とともに収容された内側軸受と外側軸受を介してドライブアクスル支持部材上で軸を中心に自在に回転し、内側軸受（５）と外側軸受（ 7 ）は該ドライブアクスル支持部材（１０）上の適正位置に位置決めされている。これらからなるホイールエンド組立体は、ロックナット（１２）により纏められている。前記アクスル・ハブ（４）はフランジ（１５）を有し、このフランジ（１５）にはホイールボルト（２）が取り付けられ、このホイールボルト（２）にはブレーキドラム（1）とホイールリムが据え付けられてホイールナット（３）で締め付けられている。前記アクスル・ハブ（４）は鋳造成形され、ハブ主要部をなす中央部分（１７）を有する。本発明は、この中央部分に円形に代わる六角形状を付与することを必要とする。これにより、ハブは、車輪の様々な動作条件における種々の荷重（即ち、車両総重量（ＧＶＷ）、コーナリング荷重、ブレーキング荷重＆トルク荷重）を支えるための強度が１０パーセント以上向上する。さらに、ハブの前記中央部分の六角形の各辺外縁には小六角形の外側半体部分が形成されている。この外縁の小六角形の外側半体部分は、中央部分の六角形（１７）と交わっている。小六角形（１８）の内側半体部分は、中央部分の六角形（１７）に一体化している。交わっている小六角形の縁部（２１）は、該小六角形の二辺がそれぞれ中央部分の六角形の二辺（２２）と平行となるように配置されている。小六角形（１８）は、図１および図３に示すように、必要な強度と剛性を得るべく、中央部分の六角形（１７）とハブ・フランジ（１５）とを結合している。
【００２２】
本発明の技術的な利点は以下のとおりである。
- ハブの多角形（特に六角形/ハニカム）の構造は、（ミツバチによって使用されるハニカム設計等）ハブの主要な構成部分として求められるより大きな負荷容量を有している。
- 主要な負荷線領域部分は六角形状のものが使用されており、最適な材料使用量で、同じサイズの円形断面のものよりも強度がある。
-主要な中央の六角形と交りあう小六角形はメッシュ状の構造を創出し、応力レベルを大幅に削減して装置の剛性を増加させる。
-正確に負荷の方向において堅牢な構造（六角形の辺）が存在することにより、負荷やストレスに対する直接的な反応が最小化される。
【００２３】
主要な中央の六角形と交りあう小六角形は、砂漠や高速など過酷な運転条件下におけるシール及びグリースの寿命を延ばす放熱媒体（即ち、拡大表面積）として機能するフィンのような構造を形成している。
【００２４】
本発明の六角形ハブは、トラック、バス、二輪車、自動車のような輸送車両、及び農機具等の様々な車両に使用することができる。多角形のハブ構造にするための多角形の可能な組合せには、以下のものがある。
- 交りあう6個の小六角形を備えた中央の六角形構造
- 交りあう３個の小六角形を備えた中央の六角形構造
- 交りあう8個の小六角形を備えた中央の八角形構造
- 交りあう４個の小六角形を備えた中央の八角形構造
【００２５】
なお、本発明は、上記の説明で述べた又は図面に示された構成の詳細及び構成要素の配置に限定されないことを理解すべきである。本発明  は、他の実施形態及び様々な方法での実践が可能である。また、本明細書で使用される用語は、説明の目的のためであり、限定とみなされるべきではない。
【符号の説明】
【００２６】
１        ブレーキドラム
２        ホイールボルト
３        ホイールナット
４        ハブ
５       内側軸受
６        シール
７        外側軸受
８        アクスルシャフト
９        フランジボルト
１０        ドライブアクスル支持部材
１１        シール
１２        ロックナット
１４        ハブ・アセンブリ
１５        ハブフランジ  
１７        中央六角形
１８        小六角形
１９        アクスルシャフト担持領域
２１        小六角形の縁部
２２        中央六角形の辺
２３        負荷線
２４        トルク
２５        反作用
３４        車両の各種荷重の全てを支える部分
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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