(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホイール８をボルト止めするための複数の雌ねじ１２ａが形成されたフランジ部１２が、内周面に複列の軌道面が形成された軸受外輪１の外周に一体に形成されてなるホイール用ハブユニット軸受において、上記フランジ部１２の雌ねじ１２ａが形成された位置の径方向内側に、フランジ部１２の他の部位よりも肉厚を薄くすることにより当該フランジ部１２の他の部位よりも剛性が低くされた低剛性部１３が形成され、この低剛性部が上記雌ねじ１２ａへのホイール８のボルト止めに伴って撓むよう構成されていることを特徴とするホイール用ハブユニット軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車のホイール用ハブユニット軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のホイール用の軸受として、ホイールが取り付けられるハブと軸受外輪とが一体化されたタイプの、いわゆるハブユニット軸受が知られている。この種のハブユニット軸受は、一般に、軸受外輪の外周に、ホイールをボルト止めするための複数の雌ねじが刻設されたフランジ部を一体形成した構造とされ、軸受内輪が固定軸である車軸に挿入された状態で使用される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のようなハブユニット軸受にホイールを組み付けた場合、そのホイールが例えばスチール製のホイールのように、組み付け状態においてブレーキディスクに対して全周的に当接しないようなホイールである場合には、ハブユニット軸受の外輪の軌道面、特にインナー側の軌道面の真円度が悪化し、甚だしい場合には音響が発生したり軸受寿命が低下するという問題がある。この真円度の悪化は、同じハブユニット軸受に対し、例えばある種のアルミホイールに見られるように、組み付け状態においてブレーキディスクに対して全周的に当接するホイールを組み付けた場合には特に問題となることはなく、ブレーキディスクとの接触面におけるホイール形状が前記したように全周当たりとならない場合においてのみ問題となる。
【０００４】
本発明の目的は、外輪に一体化されたフランジ部の各雌ねじにボルトをねじ込んで、スチール製のホイール等のブレーキディスクに対して全周当たりしないような形状を有するホイールを組み付けても、外輪軌道面の真円度の悪化を抑制することのできるホイール用ハブユニット軸受を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のホイール用ハブユニット軸受は、ホイール８をボルト止めするための複数の雌ねじ１２ａが形成されたフランジ部１２が、内周面に複列の軌道面が形成された軸受外輪１の外周に一体に形成されてなるホイール用ハブユニット軸受において、上記フランジ部１２の雌ねじ１２ａが形成された位置の径方向内側に、フランジ部１２の他の部位よりも肉厚を薄くすることにより当該フランジ部１２の他の部位よりも剛性が低くされた低剛性部１３が形成され、この低剛性部が上記雌ねじ１２ａへのホイール８のボルト止めに伴って撓むよう構成されていることによって特徴づけられる。
【０００６】
本発明は、軸受外輪に、ホイールをボルト止めするための雌ねじが刻設されたフランジ部を一体化したハブユニット軸受に、組み付け状態においてブレーキディスクに対して全周当たりしない形状を有するホイールをボルト止めした場合にのみ外輪軌道面が悪化する原因を鋭意研究した結果としてなされたものであり、その原因は以下の通りであることが判明した。
【０００７】
すなわち、図５（Ａ）は、スチール製ホイールや一部のアルミホイール等、組み付け状態においてブレーキディスクに対して全周的に当接しないホイールをハブユニット軸受に対してボルト止めした状態、また、同図（Ｂ）は、同じハブユニット軸受に対して、多くのアルミホイール等、組み付け状態においてブレーキディスクに対して全周的に当接するホイールをボルト止めした状態を、それぞれ示す模式的な要部断面図である。この各図において、ＷＳはプレス加工により製造されてブレーキディスクに対して全周当たりしないスチール製ホイール、ＷＡは同じくブレーキディスクに対して全周当たりする取り付け面形状を備えたアルミホイール、ＢＤはブレーキディスクであり、ＯＲはハブが一体化された軸受外輪、Ｆはその軸受外輪ＯＲに設けられたフランジ部、ＩＳはそのフランジ部Ｆに例えば周方向に３箇所において形成された雌ねじ、Ｂはボルトであって、スチール製ホイールＷＳおよびアルミホイールＷＡはともにブレーキディスクＢＤを介してフランジ部ＦにボルトＢにより固定される。
【０００８】
この図５（Ａ），（Ｂ）に示されるように、全周当たりする取り付け面を備えたアルミホイールＷＡでは、ブレーキディスクＢＤとの接触はボルトＢによる締結部近傍を含めて全周にわたるが、そのような取り付け面を備えていないスチール製ホイールＷＳにおいては、ボルトＢによる締結部の近傍においてブレーキディスクＢＤとの間に隙間Ｇが生じる。このスチール製ホイールＷＳとブレーキディスクＢＤとの接触状況は、ホイール全体においては、図６に正面図を示すように、ボルトＢによる締結部の周囲に上記した空隙Ｇの領域が生じ、ブレーキディスクＢＤに対して接触するのは、図６においてＣで示される領域のみとなる。そのため、ボルトＢをねじ込むと、図５（Ａ）に矢印ｄ１，ｄ２で示すようにフランジ部ＦがブレーキディスクＢＤとともにホイールＷＳ側に撓み、それに伴って外輪ＯＲのインナー側の端部が同図に矢印ｄ３で示す向きに変形する。その結果、主としてインナー側の軌道面ＯＲＩがボルトＢによる締結位置に対応した部位において径が大きくなる向きに変形し、図７に実測例を示すようにその真円度が悪化する。
【０００９】
以上の外輪ＯＲのインナー側軌道面ＯＲＩの変形は、本発明者らによる検討の結果、フランジ部Ｆの剛性を高くしても抑制されることはないことが判明した。そこで、本発明では、フランジ部Ｆの雌ねじＩＳの形成位置よりも内側の根元部に低剛性部を設け、ボルトＢの締結時にその低剛性部においてフランジ部Ｆを撓ませる。これにより、ボルトＢによる締結部の周囲に空隙Ｇが存在していても、ボルトＢの締結による外輪ＯＲの変形を主として低剛性部において生じさせ、軌道面形成位置にまで及ぶことを抑制することができ、軌道面の真円度の悪化を防止することができる。
【００１０】
しかも、本発明においては低剛性部としてフランジ部の根元部に周方向に沿った薄肉部を形成した構成を採用しているので、簡単な構成のもとに殆どコストアップを伴うことなく上記した作用効果を達成することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態の軸方向断面図で、図２はその外輪１のＡ矢視図である。この実施の形態は、１個の外輪１と２個の内輪２ａ，２ｂ、これらの間に形成される２列のボール軌道にそれぞれ複数個ずつ組み込まれるボール３、およびこれらの各ボール３のそれぞれのボール軌道内における相互の間隔を規制する保持器４ａ，４ｂによって構成されている。
【００１２】
ハブと一体化された外輪１はその内周面に２列の軌道面１ａ，１ｂが形成されているとともに、外周にフランジ部１２が形成されている。そのフランジ部１２には、この例において３個のホイール取付け用の雌ねじ１２ａ〜１２ｃが同一円周上にその円周を三等分する位置に形成されてている。
【００１３】
外周面にそれぞれ軌道面２１ａ，２１ｂが形成された各内輪２ａ，２ｂは、それぞれの軌道面２１ａ，２１ｂが外輪１の各軌道面１ａ，１ｂに対向するように組み立てられ、これにより２列のボール軌道が形成される。そして、車体に対しては、この各内輪２ａ，２ｂが車軸５の外周に挿入されることによって組み付けられるとともに、外輪１のフランジ部１２の各雌ねじ１２ａ〜１２ｃにねじ込まれるボルト６により、当該フランジ部１２に対してブレーキディスク７を介してホイール８が締結固定される。
【００１４】
さて、外輪１のフランジ部１２には、各雌ねじ１２ａ〜１２ｃの配設位置よりも内側の根元部に低剛性部１３が形成されている。この低剛性部１３は、具体的には、フランジ部１２の根元部に周方向に沿って設けられた薄肉部により構成され、この低剛性部１３の肉厚は例えばフランジ部１２の他部の肉厚の半分程度とされる。
【００１５】
以上の本発明の実施の形態において、各雌ねじ１２ａ〜１２ｃにそれぞれボルト６をねじ込んで、ブレーキディスク７に対して全周当たりしない例えばスチール製のホイール８を締結固定したとき、各ボルト６の周囲部においてブレーキディスク７との間に空隙Ｇが生じているため、各ボルト６の締結位置でフランジ部１２がホイール８側に引き寄せられるが、外輪１は主としてフランジ部１２の根元部に形成された低剛性部１３において撓み、軌道面１ａ，１ｂの形成位置にまで撓みが及ぶことが抑制される。
【００１６】
図３は、以上の本発明の実施の形態に対し、ブレーキディスクに対して全周当たりしない例えばスチール製ホイール８を組み付けた状態におけるインナー側の外輪軌道面１ａの真円度測定結果であり、その倍率は前記した図７と同じである。また、図７の測定に供したハブユニット軸受とは、低剛性部１３が形成されていることを除いて他の諸元は全く同じである。従って、これらの測定結果から、フランジ部１２の根元部に形成された低剛性部１３による軌道面真円度の悪化の抑制効果が確認できる。
【００１７】
また、この低剛性部１３の存在による効果は、以下の有限要素法を用いたシミュレーションによっても確認することができた。図４はその結果を示すグラフである。このシミュレーションには、一定の肉厚を持つフランジ部に対し、その根元部に周方向の薄肉部からなる低剛性部を設けてなる本発明の適用例（Ａ）と、そのような低剛性部を設けない従来例（Ｂ）と、フランジ部の根元部におけるＲ寸法を大きくして高剛性部を形成した比較例（Ｃ）のそれぞれに対し、ブレーキディスクに全周当たりしないスチール製ホイール等のホイールを組み付けた場合と、従来例に対し、ブレーキディスクに全周当たりする形状を有するアルミホイールを組み付けた参考例（Ｄ）を供し、それぞれフランジ部の一定の円周上に３つのボルト締結用の雌ねじを等分に配した構造を採用した。また、図４において、横軸は一つの雌ねじの形成位置（ボルト締結位置）からの周方向への角度を表し、縦軸は外輪のインナー側軌道面の真円度のくずれの率を、従来例における雌ねじの形成位置での真円度のくずれ量を１として表している。なお、このグラフでは、雌ねじがフランジ部を周方向に三等分する位置に配置されていること、従って各雌ねじ間の角度が１２０°であり、その１２０°の間では中央を挟んでその両側の角度においてグラフが対称に現れることから、０〜６０°の範囲のみを表している。
【００１８】
この図４から明らかなように、本発明の適用例（Ａ）は、従来例に対してブレーキディスクに全周当たりしないホイールを組み付けた場合（Ｂ）に比しては勿論のこと、従来例に対してブレーキディスクに全周当たりする形状を有するアルミホイールを組み付けた場合（Ｄ）よりも軌道面真円度の悪化の程度が少なく、また、フランジ部の根元部の剛性を高くした場合（Ｃ）には、むしろ軌道真円度の悪化が増大してしまうことが確かめられた。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ホイールを装着するハブと軸受外輪が一体化されてなるハブユニットにおいて、ホイールをボルト止めすべく外輪外周に形成されたフランジ部の根元部に低剛性部を設け、ボルトの締結によるフランジ部の撓みを主として低剛性部において生起させて外輪軌道面の形成位置にまで及ばないようにしているため、スチール製のホイールをはじめとし、また、ある種のアルミホイール等、組み付け状態においてブレーキディスクに対して全周当たりしない形状のホイールを組み付けても外輪軌道面の真円度が悪化することがなく、低騒音で高寿命のハブユニット軸受が得られる。
【００２０】
また、低剛性部を、フランジ部の根元部に周方向に沿った薄肉部により構成しているので、簡単な構成のもとに、実質的にコストアップを伴うことなく上記の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態の構成を示す軸方向断面図である。
【図２】  本発明の実施の形態の外輪１の図１における矢視Ａで示す図である。
【図３】  本発明の実施の形態に、組み付け状態においてブレーキディスクに対して全周当たりしないスチール製ホイールを組み付けた状態での外輪１のインナー側軌道面１１ａの真円度の実測結果を示す図である。
【図４】  本発明の適用例（Ａ）、従来例（Ｂ）、比較例（Ｃ）のそれぞれについて、組み付け状態においてブレーキディスクに対して全周当たりしないスチール製ホイールを組み付けた場合と、従来例に対して組み付け状態においてブレーキディスクに対して全周当たりする形状を有するアルミホイールを組み付けた場合の参考例（Ｄ）の、それぞれの外輪のインナー側軌道面の真円度のくずれを有限要素法に基づいてシミュレーションした結果を示すグラフである。
【図５】  従来のハブユニット軸受に、スチール製ホイール等、ブレーキディスクに対して全周当たりしないホイールを組み付けた状態（Ａ）、および、ブレーキディスクに対して全周当たりする形状を有するアルミホイールを組み付けた状態（Ｂ）をそれぞれ示す模式的断面図である。
【図６】  スチール製ホイール等、組み付け状態においてブレーキディスクに対して全周当たりしないホイールを、ハブユニット軸受に対して組み付けた状態におけるブレーキディスクとの接触状況を示すホイール正面図である。
【図７】  従来のハブユニット軸受に、スチール製ホイール等、組み付け状態においてブレーキディスクに対して全周当たりしないホイールを組み付けた状態での外輪のインナー側軌道面の真円度の実測結果の例を示す図である。
【符号の説明】
１  外輪
１ａ，１ｂ  軌道面
１２  フランジ部
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ  ホイール取付け用の雌ねじ
１３  低剛性部
２ａ，２ｂ  内輪
３  ボール
４ａ，４ｂ  保持器
５  車軸
６  ボルト
７  ブレーキディスク
８  ホイール
【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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