(57)【要約】【課題】  車両の信頼性や製造時の組付性・作業性などを損なわずに、スティックスリップ異音を低減した車両用駆動輪ハブユニットを提供すること。【解決手段】  外周が車体側に嵌合され、車輪を取り付けるためのフランジ部が内周に嵌合されたベアリングと、フランジ部とスプライン結合し、等速ジョイントを介して伝達された駆動軸トルクをフランジ部に伝達するアウトボード部とを有する車両用駆動輪ハブユニットにおいて、アウトボード部の車輪側端部に周方向にねじれ得る部位を形成し、アウトボード部が上記ベアリング又は上記フランジ部と上記部位を介してのみ接触するように設計する。【選択図】  図１
2005289255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周が車体側に嵌合され、車輪を取り付けるためのフランジ部が内周に嵌合されたベアリングと、
前記フランジ部とスプライン結合し、等速ジョイントを介して伝達された駆動軸トルクを前記フランジ部に伝達するアウトボード部とを有する車両用駆動輪ハブユニットであって、
前記アウトボード部の車輪側端部に周方向にねじれ得る部位が形成され、
前記アウトボード部は前記ベアリング又は前記フランジ部と前記部位を介してのみ接触するように設計されたことを特徴とする車両用駆動輪ハブユニット。
【請求項２】
請求項１記載の車両用駆動輪ハブユニットであって、
前記部位は、前記アウトボード部の車輪側端面に半径方向に延びる溝を設けることによって形成される、ことを特徴とする車両用駆動輪ハブユニット。
【請求項３】
請求項２記載の車両用駆動輪ハブユニットであって、
前記溝は前記アウトボード部の車輪側端面の外周縁を切り欠く、ことを特徴とする車両用駆動輪ハブユニット。
【請求項４】
請求項２又は３記載の車両用駆動輪ハブユニットであって、
前記アウトボード部の車輪側端面に周方向に延びる溝が更に設けられたことを特徴とする車両用駆動輪ハブユニット。
【請求項５】
請求項４記載の車両用駆動輪ハブユニットであって、
前記周方向に延びる溝は円環状の溝であることを特徴とする車両用駆動輪ハブユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、車両の駆動輪に用いられるハブユニットに係り、特に、車両の信頼性や製造時の組付性・作業性などを損なわずに、スティックスリップ異音を低減した車両用駆動輪ハブユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
外周が車体側に嵌合され、車輪を取り付けるためのフランジが内周に嵌合されたハブベアリングと、車輪取付用フランジとスプライン結合し、等速ジョイントを介して伝達された駆動軸トルクを該フランジに伝達するドライブシャフト・アウトボードとを有する車両用駆動輪ハブユニットにおいては、駆動トルク伝達時に、ドライブシャフト・アウトボードの車輪側端面とハブベアリング内輪の車両内側端面との接触部分において周方向の（軸回りの）ねじれによる滑り音（いわゆるスティックスリップ異音）が発生し得ることが問題となっている。
【０００３】
従来、この問題を解決するための対策としては、ａ）ドライブシャフト・アウトボードの車輪側端面とハブベアリング内輪の車両内側端面との接触部分に凹凸部を設けて摩擦抵抗を大きくし、両者間におけるスリップの発生自体を抑制することによってスティックスリップ異音の抑制を図る方法（例えば、特許文献１参照）、ｂ）ドライブシャフト・アウトボードの車輪側端面とハブベアリング内輪の車両内側端面との間にねじれを吸収し得るゴム製又は樹脂製の間座を配置し、両者を直接接触させないようにすることによってスティックスリップ異音の抑制を図る方法（例えば、特許文献１参照）、及び、ｃ）ドライブシャフト・アウトボードの車輪側端面とハブベアリング内輪の車両内側端面との接触部分にグリスを塗布して摩擦抵抗を小さくし、両者間を積極的に滑らせることによってスティックスリップ異音の抑制を図る方法（例えば、非特許文献１参照）、などが提案されている。
【特許文献１】特開２００３−９７５８８号公報
【非特許文献１】柏井幹雄、外５名，「駆動輪の軸受回りにおけるスティックスリップ音の研究」，Ｈｏｎｄａ  Ｒ＆Ｄ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ，２００３年４月，Ｖｏｌ．１５，Ｎｏ．１，ｐ．１７３−１８０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の対策には以下に述べるような問題がある。
【０００５】
まず、上記特許文献１記載の方法のようにａ）スリップ自体の抑制を図る方法では、ハブユニットとしての全体の構造に変更はないため、駆動トルクが伝達されれば、ドライブシャフト・アウトボードとハブベアリングとの間に相対ねじれが従前通り生じる。
【０００６】
したがって、たとえドライブシャフト・アウトボードの車輪側端面とハブベアリング内輪の車両内側端面との接触部分が滑らなくても、他の部位が代わりに滑って異音が生じるか、或いは、当該接触部分にひずみエネルギが蓄積され、閾値を越えたところで急激に開放されて、当該接触部分から従来よりも大きなスティックスリップ異音が発生する、という問題を生じる。
【０００７】
また、上記特許文献１記載の方法のようにｂ）間座を配置する方法では、間座にねじれを吸収するだけの十分な厚みが必要になると共に、このような別体の部品を新たに追加することにより組付性・作業性が悪化する。
【０００８】
さらに、その配置場所から間座にはナット締結による軸力とドライブシャフトからの熱とが伝達されるため、ゴム製又は樹脂製では間座がへたる可能性がある。すなわち、ねじれに対する吸収性と間座自体の耐久性との両立が困難である。間座が一旦へたれると、ナットの軸力が低下し、トルク伝達スプラインのガタや、ハブベアリングの内輪クリープなどの信頼性問題を引き起こすおそれがある。
【０００９】
さらに、上記非特許文献１記載の方法のようにｃ）積極的に滑らせる方法では、グリスの経時変化による摩耗、泥水によるグリス流れ、組付時にグリスを塗布することによる作業環境の悪化、コスト高、などの問題を生じる。
【００１０】
このように、上記従来の対策には、スティックスリップ異音を低減できない、或いは、ある程度低減できたとしてもより重大な新たな問題を引き起こす、という課題がある。
【００１１】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、車両の信頼性や製造時の組付性・作業性などを損なわずに、スティックスリップ異音を低減した車両用駆動輪ハブユニットを提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するための本発明の第一の態様は、外周が車体側に嵌合され、車輪を取り付けるためのフランジ部が内周に嵌合されたベアリングと、
上記フランジ部とスプライン結合し、等速ジョイントを介して伝達された駆動軸トルクを上記フランジ部に伝達するアウトボード部とを有する車両用駆動輪ハブユニットであって、
上記アウトボード部の車輪側端部に周方向にねじれ得る部位が形成され、
上記アウトボード部は上記ベアリング又は上記フランジ部と上記部位を介してのみ接触するように設計されたことを特徴とする車両用駆動輪ハブユニットである。
【００１３】
この第一の態様において、上記部位は、アウトボード部の車輪側側面とベアリング内輪との接触部分の摩擦力よりも小さいねじれ剛性を有するように設計される。換言すれば、駆動トルク伝達時に、アウトボード部の車輪側側面とベアリング内輪との接触部分が滑り始める前に、ねじれ始まるようなねじれ剛性を有するように設計される。
【００１４】
この第一の態様によれば、駆動トルク伝達時に、アウトボードの車輪側端面とベアリング内輪との間で生じるねじれが低剛性の上記部位がねじれることによって吸収されるため、アウトボードの車輪側端面とベアリング内輪との接触部分が滑らず、スティックスリップ異音の発生が抑制される。
【００１５】
なお、この第一の態様において、上記部位は、追加的な部材を用いることなく、上記アウトボード部の車輪側端面に半径方向に延びる溝を設けることによって形成されることが好ましい。
【００１６】
また、上記溝は、アウトボード部の耐久性を維持しつつ、十分に小さいねじれ剛性を実現するために、上記アウトボード部の車輪側端面の外周縁を切り欠くことが好ましい。外周縁に切り欠けが存在すれば、外周縁全周が連結している場合に比して、周方向のねじれ剛性が大きく低下するからである。
【００１７】
また、周方向のねじれ剛性を更に低下させ、ねじれを十分に吸収できるようにするために、上記アウトボード部の車輪側端面に周方向に延びる溝が更に設けられてもよい。この周方向に延びる溝は、いずれの方向にもおいてもねじれ剛性が均等となるように、円環状の溝であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、車両の信頼性や製造時の組付性・作業性などを損なわずに、スティックスリップ異音を低減した車両用駆動輪ハブユニットを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。なお、車両用駆動輪ハブユニットの基本概念、主要なハードウェア構成、作動原理、及び基本的な制御手法等については当業者には既知であるため、詳しい説明を省略する。
【実施例】
【００２０】
図１は、本発明の一実施例に係る車両用駆動輪ハブユニットの縦断面図である。ハブユニット１００は、ベアリングによりハブ１０１を回転自在に支持している。このベアリングは、外輪１０２と、外側内輪１０３と、内側内輪１０４と、外輪１０２と内輪１０３、１０４とに転動可能に挟持された転動体１０５とから成る。
【００２１】
外輪１０２は、ナックル１０６に設けられた穴１０７に圧入され、スナップリング等の止め輪１０８によって抜け止めが施される。また、外輪１０２の内周面には、転動体１０５用の複列の外輪軌道１０９が設けられる。
【００２２】
外側内輪１０３及び内側内輪１０４の内周面には、それぞれ第一の内輪軌道１１０及び第二の内輪軌道１１１が設けられる。
【００２３】
ハブ１０１は、車輪（図示せず）を取り付けるためのフランジ１１２を有する。車輪は、ボルト１１３と図示しないナットの締結によってフランジ１１２に取り付けられる。
【００２４】
ハブ１０２の中空円筒状の中心部は、ベアリング内周面１１４に圧入される。このハブ１０２の中心部の内周面には雌スプライン１１５が設けられる。
【００２５】
ドライブシャフト（図示せず）端に設けられた等速ジョイント１１６は、等速ジョイント外輪（ドライブシャフト・アウトボード）１１７と、等速ジョイント内輪１１８と、雄スプライン軸（アウトボード軸）１１９とを備えており、ドライブシャフト・アウトボード１１７とアウトボード軸１１９とによりアウトボード部１２０を構成している。
【００２６】
アウトボード軸１１９は、雌スプライン１１５と係合可能な構成を採り、アウトボード部１２０の車輪側端部（外端部）に設けられる。
【００２７】
ドライブシャフト・アウトボード１１７は、アウトボード部１２０の車両内側端部（内端部）に設けられる。ドライブシャフト・アウトボード１１７の内周面の周方向の複数箇所には、周方向に対して直角な方向に延びる外側係合溝１２１が形成される。
【００２８】
等速ジョイント内輪１１８の中心部には雌スプライン１２２が形成され、その外周面には周方向に対して直角な方向に延び、外側係合溝１２１に対向する内側係合溝１２３が形成される。
【００２９】
これら内側係合溝１２３の各々と外側係合溝１２１の各々との間には、保持器１２４によって保持され、溝に沿って転動可能な転動体１２５が備えられる。
【００３０】
アウトボード軸１１９は、ハブ１０１の雌スプライン１１５に内側から外側に向けて挿通され、アウトボード軸１１９のうちハブ１０１の外端面から突出する部分に設けられた雄ねじ部１２６にナット１２７が螺合され、更に緊締されることにより、ハブユニット１００に結合固定される。
【００３１】
この状態において、内側内輪１０４の車両内側端面１２８は、ドライブシャフト・アウトボード１１７の車輪側端面１２９と当接し、抜け止めがなされる。その際、同時に、転動体１０５の各々に適正な予圧が付与される。
【００３２】
このような組み付け状態において、等速ジョイント内輪１１８の中心部に設けられた雌スプライン１２２には、図示しないドライブシャフト（駆動軸）の車両側端部に設けられた雄スプライン部がスプライン係合される。
【００３３】
図示しないドライブシャフトには、エンジンから等速自在継ぎ手を介して駆動トルクが負荷され、ドライブシャフトにねじれを発生させる。アウトボード軸１１９はハブ１０１とスプライン結合により固定されており、また当初ハブ１０１は慣性により動かないため、ドライブシャフトに駆動トルクが伝達されると、ハブ１０１及びベアリングとアウトボード軸１１９との剛性差からねじれ角に差が生じ、ドライブシャフト・アウトボード１１７がベアリングに対して駆動回転方向にずれようとする。その際、上述のように、内側内輪１０４の車両内側端面１２８とアウトボード１１７の車輪側端面１２９とが当接する接触面にスティックスリップ異音の原因となる滑りが生じる。
【００３４】
そこで、本実施例では、ドライブシャフト・アウトボード１１７の車輪側端部を肉抜きして、具体的にはドライブシャフト・アウトボード１１７の車輪側端面１２９に例えば機械加工によって溝を設けて、低剛性化する。これは、内側内輪１０４と当接する部分を低剛性化することによって、ドライブシャフト・アウトボード１１７の車輪側端部を周方向に（軸回りに）ねじれやすくする狙いがある。
【００３５】
本実施例では、図２にも示すように、ドライブシャフト・アウトボード１１７の車輪側端面１２９に、環状の周方向溝１３０と、該周方向溝１３０と連通し、端面１２９の外周縁を切り欠く半径方向溝１３１とを設ける。
【００３６】
換言すれば、本実施例では、図２に最もよく表されているように、２ヶ所の切り欠きを有し、内側内輪１０４の車両内側端面１２８と当接する外周壁と、アウトボード軸１１９のつけ根部分とを残して、ドライブシャフト・アウトボード１１７の車輪側端面１２９から所定の深さを陥没させる。
【００３７】
このようにドライブシャフト・アウトボード１１７の車輪側端部を低剛性化することによって、ドライブシャフトに駆動トルクが掛けられたとき、他の部位に比して剛性の低いこの部位のみが最も先にねじれる。
【００３８】
したがって、上記のようなアウトボード構造によれば、上述のような駆動時のハブ１０１及びベアリングとアウトボード軸１１９のねじれ角の差異がこの肉抜きされた部位（溝１３０、１３１が設けられた部位）のねじれによって吸収され、内側内輪１０４の車両内側端面１２８とアウトボード１１７の車輪側端面１２９とが当接する接触面において滑り（スリップ）が発生しない。
【００３９】
ところで、この低剛性部位の形成に際しては、以下に述べる２つの条件を満たすように設計することが必要となる。第一点目は、アウトボード部１２０においてハブベアリングとの唯一の接点であるアウトボード１１７の車輪側端面１２９にはナット１２７締結による軸力が掛かるため、軸方向荷重に対する耐久性の点でこの軸力を受けるのに十分な面積がアウトボード１１７の車輪側端面１２９に確保されなければならない、という設計条件である。
【００４０】
第二点目は、この低剛性部位の周方向（軸回り）ねじれ剛性が、アウトボード部１２０の車輪側端面１２９と内側内輪１０４の車両内側端面１２８との接触部分の摩擦力よりも小さくなければならない、換言すれば、駆動トルク伝達時に、当該接触部分が滑り始める前にアウトボード１１７の端部に設けられた低剛性部位がねじれ始めなければならない、という設計条件である。
【００４１】
この点、本実施例によれば、アウトボード部１２０の車輪側端部に設けられるねじれ剛性が比較的低い部位は、アウトボード１１７に溝を設けることによって単一部材内に形成されるため、軸方向の押圧に対する剛性は維持したまま、ねじれ剛性を弱めることができる。
【００４２】
特に、周方向溝１３０のみならず、外周縁に切り欠けが形成されるように半径方向溝１３１を設けることによって、同一の部材において、軸方向の剛性を維持したまま、ねじれ剛性を大幅に弱めることができる。
【００４３】
次いで、図３を用いて、本実施例に係るアウトボード構造について寸法例を挙げて説明する。
【００４４】
図３（ａ）に示す部分Ａのサイズを直径２６ミリメートル（ｍｍ）、軸方向長１０ｍｍとし、更に材質（例えば鉄）の横弾性係数を７８，０００Ｎ／ｍｍ２とすると、部分Ａのねじれ角θ（ｒａｄ）は、駆動トルクＴ（Ｎｍ）を用いて、
θ＝（Ｔ×１０）／（７８，０００×２６４×π／３２）
となるため、ねじれ剛性Ｔ／θは、
Ｔ／θ＝３．５×１０８（Ｎｍｍ／ｒａｄ）≒６，０００（Ｎｍ／ｄｅｇ）
と求めることができる。
【００４５】
駆動トルクＴは、１．８リッタークラスのエンジンで１８０Ｎｍであるものとし、１速のギア比を３．５、デフギア比を４とすると、
Ｔ＝１８０×３．５×４＝２，５２０（Ｎｍ）
となるため、結局、部分Ａは駆動トルクＴにより
θ＝２，５２０／６，０００＝約０．４（ｄｅｇ）
ねじれようとすると試算できる。
【００４６】
他方、本願発明者は、部分Ａの軸方向長を短くして部分Ａのねじれ剛性を上げることによりスティックスリップ異音を低減させる実験を行った。すると、部分Ａの軸方向長を１／２にしたときに（上記寸法例で言えば１０ｍｍを５ｍｍにしたときに）、スティックスリップ異音の改善に効果が見られた。部分Ａの軸方向長を半分にするとねじれ角も半分になる。したがって、ねじれ角を半分以下に低減すればスティックスリップ異音が改善されると推測できる。なお、このように部分Ａの軸方向長を短くする手法は、実験に限られた手法であり、駆動輪ハブユニットの構造上実車への適用は困難であると考えられる。
【００４７】
これを上で試算した部分Ａのねじれ角０．４度に適用すれば、低剛性部位により部分Ａのねじれ角を半分の０．２度以下に抑制することが目標値となる。
【００４８】
ここで、アウトボード１１７の車輪側端面１２９の肉厚中心線径ｄ０＝５０ｍｍ、内径ｄ１＝３８ｍｍ、周方向溝１３０及び半径方向溝１３１の深さｌ１＝１０ｍｍとし、切り欠き幅（半径方向溝１３１の横幅）をｌ２（ｍｍ）、外周縁肉厚をｔ（ｍｍ）とすると、溝底面Ｘにおけるねじれ角θＸ（ｄｅｇ）は、Ｉｐ＝２０，４００とすると、
θＸ＝部分Ａのねじれ角＋（２，５２０×１０３×ｌ１）／（７８，０００×２０，４００）×（１８０／π）＝０．４＋０．０９≒０．５（ｄｅｇ）
ここで、ナット締付軸力を５０，０００Ｎ、アウトボード１１７（例えば鉄）の車輪側端面１２９とハブベアリングの内側内輪１０４（例えば鉄）の車両内側端面１２８との接触部分（無潤滑）の摩擦係数を０．２５とすると、この接触部分で支えるトルク（Ｎｍ）は、
５０，０００×０．５×０．２５×０．０５＝３１０（Ｎｍ）
となる。このトルク３１０Ｎｍにより、アウトボード部１２０の車輪側端部に設けられた低剛性部位がねじれ、断面Ｘにおけるねじれ角を吸収する。
【００４９】
この低剛性部位でのねじれ角θａ（ｄｅｇ）は、切り欠きの幅ｌ２は小さいために無視できるものとすると、
θａ＝（３×３１０×１０３×ｌ１）／（５０／２×π×ｔ３×７８，０００）×１８０／π＝８７／ｔ３（ｄｅｇ）
と求めることができる。ここで、θａの目標値は上述のように０．２度であるから、ｔ≒７（ｍｍ）とすれば、０．２度のねじれ角を吸収することができることになる。
【００５０】
また、この場合、ナット軸力を受ける面圧は、
５０，０００／（５０／２×π×７）≒９０（Ｎ／ｍｍ２）
となり、耐久性上問題のない範囲である。
【００５１】
このように、上記寸法例によれば、アウトボード部１２０の車輪側端部において、外周に肉厚７ｍｍの縁を残して、軸回りに円環状の周方向溝１３０を深さ１０ｍｍまで設けると共に、上記縁に１ヶ所以上の切り欠き（半径方向溝１３１）を設けることによって、スティックスリップ異音を低減できると見込める。
【００５２】
このように、本実施例に係るアウトボード構造は、上述のような現実的な寸法例に照らし、スティックスリップ異音を低減する効果を十分に有する。
【００５３】
このように、本実施例によれば、駆動トルクが伝達され、ベアリングとアウトボードとの間に相対的なねじれが生じる場合であっても、そのねじれは溝１３０、１３１が設けられたアウトボード端部の低剛性部位がねじれることによって吸収されるため、ハブベアリングの内側内輪１０４の車両内側端面１２８とアウトボード１１７の車輪側端面１２９との接触部分が滑ることが防止され、スティックスリップ異音が低減される。
【００５４】
なお、上記一実施例では、ドライブシャフト・アウトボード１１７の車輪側端面１２９が内側内輪１０４の車両内側端面１２８と当接する場合について述べたが、本発明はこれに限られず、ドライブシャフト・アウトボード１１７の車輪側端面１２９はハブ１０２の中空円筒状の中心部の車両内側端面と当接してもよい。ただし、ドライブシャフト・アウトボード１１７の車輪側端面１２９について面積をできる限り大きくし、軸力による面圧を抑える観点からは、半径方向においてハブ１０２の中空円筒状の中心部の車両内側端面よりも外径側に位置する内側内輪１０４の車両内側端面１２８と当接する方が好ましい。
【００５５】
また、上記一実施例の変形例として、ハブ１０１の内端部を外側に加締めて内側内輪１０４を軸方向に固定してもよい。また、ハブベアリングの外側内輪１０３を設ける代わりに、この部分をハブ１０１の外周に形成した軌道面としても良い。さらに、上記一実施例においては、転動体１０５として球体（ボール）を用いた場合を一例として示したが、本発明はこれに限られず、円錐形コロなどの他のあらゆる種類の転動体を用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、車両用駆動輪ハブユニットに利用できる。搭載される車両の外観、重量、サイズ、走行性能等は問わない。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施例に係る車両用駆動輪ハブユニットの縦断面図である。
【図２】本発明の一実施例に係るアウトボード部１２０の車輪側端部の概略斜視図である。
【図３】（ａ）本発明の一実施例に係るアウトボード部１２０の車輪側端部の軸方向正面図である。（ｂ）本発明の一実施例に係るアウトボード部１２０の車輪側端部の側面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１００  ハブユニット
１０１  ハブ
１０２  ハブベアリング外輪
１０３  ハブベアリング外側内輪
１０４  ハブベアリング内側内輪
１０５  転動体
１０６  ナックル
１０７  穴
１０８  止め輪
１０９  外輪軌道
１１０  第一の内輪軌道
１１１  第二の内輪軌道
１１２  フランジ
１１３  ボルト
１１４  ベアリング内周面
１１５  雌スプライン
１１６  等速ジョイント
１１７  ドライブシャフト・アウトボード（等速ジョイント外輪）
１１８  等速ジョイント内輪
１１９  アウトボード軸（雄スプライン軸）
１２０  アウトボード部
１２１  外側係合溝
１２２  雌スプライン
１２３  内側係合溝
１２４  保持器
１２５  転動体
１２６  雄ねじ部
１２７  ナット
１２８  内側内輪１０４の車両内側端面
１２９  ドライブシャフト・アウトボード１１７の車輪側端面
【図１】
2005289255.tif 000003
【図２】
2005289255.tif 000004
【図３】
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