(57)【要約】【課題】外輪部材が複数のボルトによって取り付けられる車体側の支持部材として、外輪部材よりも線膨張係数が高いものを用いた場合でも、外輪部材の変形を抑制することができるハブユニット及びその取付構造を提供する。【解決手段】ハブユニット１は、ナックル９０に固定される固定フランジ２２を有すると共に外側軌道面２ａ，２ｂが形成された外輪部材２と、車輪取付フランジ３１１を有すると共に内側軌道面３ａ，３ｂが形成された内輪部材３と、外側軌道面２ａ，２ｂと内側軌道面３ａ，３ｂとの間にそれぞれ配置された複数の転動体４とを備える。外輪部材２は、固定フランジ２２が複数のボルト７によってナックル９０に固定され、外輪部材２の線膨張係数はナックル９０よりも低い。固定フランジ２２に形成された複数のボルト孔２２０の常温時のピッチ円直径Ｄ１は、ナックル９０に形成された複数のボルト孔９００の常温時のピッチ円直径Ｄ２よりも小さい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体側の支持部材に固定される固定フランジを有すると共に内周に外側軌道面が形成された外輪部材と、車輪が取り付けられる車輪取付フランジを有すると共に前記外側軌道面に対向する内側軌道面が外周に形成された内輪部材と、前記外側軌道面と前記内側軌道面との間に配置された複数の転動体とを備え、前記固定フランジが複数のボルトによって前記支持部材に固定されるハブユニットであって、
前記外輪部材は、線膨張係数が前記支持部材よりも低く、
前記固定フランジに形成された複数のボルト孔の常温時のピッチ円直径が、前記支持部材に形成された複数のボルト孔の常温時のピッチ円直径よりも小さい、
ハブユニット。
【請求項２】
前記ボルトは、先端部に雄ねじが形成された軸部と前記固定フランジに当接する頭部とを有し、前記軸部が前記固定フランジに形成された前記ボルト孔を挿通すると共に前記支持部材に形成された前記ボルト孔に螺合し、
常温時における前記固定フランジに形成された前記複数のボルト孔のピッチ円直径と前記支持部材に形成された前記複数のボルト孔のピッチ円直径との差が、前記固定フランジに形成された前記ボルト孔の内径と当該ボルト孔の内部における前記軸部の外径との差よりも小さい、
請求項１に記載のハブユニット。
【請求項３】
固定フランジを有すると共に内周に外側軌道面が形成された外輪部材と、車輪が取り付けられる車輪取付フランジを有すると共に前記外側軌道面に対向する内側軌道面が外周に形成された内輪部材と、前記外側軌道面と前記内側軌道面との間に配置された複数の転動体とを備えたハブユニットを、複数のボルトによって車体側の支持部材に取り付けるハブユニットの取付構造であって、
前記外輪部材の前記固定フランジ及び前記支持部材のそれぞれに前記ボルトが嵌挿される複数のボルト孔が形成され、
前記外輪部材は、線膨張係数が前記支持部材よりも低く、前記複数のボルトによって前記支持部材に固定され、
前記固定フランジに形成された複数のボルト孔の常温時のピッチ円直径が、前記支持部材に形成された複数のボルト孔の常温時のピッチ円直径よりも小さい、
ハブユニットの取付構造。
【請求項４】
前記ボルトは、先端部に雄ねじが形成された軸部と前記固定フランジに当接する頭部とを有し、前記軸部が前記固定フランジに形成された前記ボルト孔を挿通すると共に前記支持部材に形成された前記ボルト孔に螺合し、
常温時における前記固定フランジに形成された前記複数のボルト孔のピッチ円直径と前記支持部材に形成された前記複数のボルト孔のピッチ円直径との差が、前記固定フランジに形成された前記ボルト孔の内径と当該ボルト孔の内部における前記軸部の外径との差よりも小さい、
請求項３に記載のハブユニットの取付構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体に対して車輪を回転可能に支持する車両用のハブユニット、及びその取付構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車体に対して車輪を回転自在に支持するハブユニットは、例えば特許文献１，２に示されるように、車体側の支持部材であるナックルに取り付けられる外輪部材と、車輪が取り付けられる内輪部材と、外輪部材と内輪部材との間に配置された複数の転動体とを備えている。ナックルは、懸架装置によって車体に連結されている。外輪部材は、複数のボルトによってナックルに締結される。近年では、車両の軽量化によって燃費性能の向上を図るため、従来の可鍛鋳鉄製のナックルに替えて、アルミニウム合金等の軽合金製のナックルが普及しつつある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−６５８４２号公報
【特許文献２】特開２０１１−４２１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
軽合金製のナックルは、可鍛鋳鉄製のナックルに比較して熱膨張しやすい。鋳鉄の線膨張係数は例えば１１×１０−６／℃〜１２×１０−６／℃であり、アルミニウム合金の線膨張係数は例えば２３×１０−６／℃〜２４×１０−６／℃である。この線膨張係数の違いにより、例えば車輪と共に内輪部材に取り付けられるブレーキロータの熱によって外輪部材及びナックルの温度が上昇すると、ナックルがより大きく膨張する。このため、外輪部材におけるナックルとの締結部が外径側に引っ張られ、外輪部材に変形による歪が発生する。外輪部材の歪は、転動体の円滑な転動の妨げとなり、回転抵抗の増大や振動の発生要因となり得る。
【０００５】
そこで、本発明は、外輪部材が複数のボルトによって取り付けられる車体側の支持部材として、外輪部材よりも線膨張係数が高いものを用いた場合でも、外輪部材の変形を抑制することができるハブユニット及びその取付構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の目的を達成するため、車体側の支持部材に固定される固定フランジを有すると共に内周に外側軌道面が形成された外輪部材と、車輪が取り付けられる車輪取付フランジを有すると共に前記外側軌道面に対向する内側軌道面が外周に形成された内輪部材と、前記外側軌道面と前記内側軌道面との間に配置された複数の転動体とを備え、前記固定フランジが複数のボルトによって前記支持部材に固定されるハブユニットであって、前記外輪部材は、線膨張係数が前記支持部材よりも低く、前記固定フランジに形成された複数のボルト孔の常温時のピッチ円直径が、前記支持部材に形成された複数のボルト孔の常温時のピッチ円直径よりも小さい、ハブユニットを提供する。
【０００７】
また、本発明は、上記の目的を達成するため、固定フランジを有すると共に内周に外側軌道面が形成された外輪部材と、車輪が取り付けられる車輪取付フランジを有すると共に前記外側軌道面に対向する内側軌道面が外周に形成された内輪部材と、前記外側軌道面と前記内側軌道面との間に配置された複数の転動体とを備えたハブユニットを、複数のボルトによって車体側の支持部材に取り付けるハブユニットの取付構造であって、前記外輪部材の前記固定フランジ及び前記支持部材のそれぞれに前記ボルトが嵌挿される複数のボルト孔が形成され、前記外輪部材は、線膨張係数が前記支持部材よりも低く、前記複数のボルトによって前記支持部材に固定され、前記固定フランジに形成された複数のボルト孔の常温時のピッチ円直径が、前記支持部材に形成された複数のボルト孔の常温時のピッチ円直径よりも小さい、ハブユニットの取付構造を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るハブユニット及びその取付構造によれば、外輪部材が複数のボルトによって取り付けられる車体側の支持部材として、外輪部材よりも線膨張係数が高いものを用いた場合でも、外輪部材の変形を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係るハブユニットの全体構成を示す断面図である。
【図２】（ａ）は、ハブユニットの外輪部材を車体側から見た側面図である。（ｂ）は、ハブユニットが取り付けられるナックルを車輪側から見た側面図である。
【図３】外輪部材及びナックルを示す斜視図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、外輪部材とナックルとの締結部を拡大して示す断面図であり、（ａ）は常温時の状態を、（ｂ）は高温時の状態をそれぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［実施の形態］
本発明の実施の形態について、図１乃至図４を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものである。このため、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。
【００１１】
（ハブユニットの全体構成）
図１は、本発明の実施の形態に係るハブユニットの全体構成を示す断面図である。図１では、車両に搭載されたハブユニットを、その周辺部と共に示している。図２（ａ）は、ハブユニットの外輪部材を車体側から見た側面図である。図２（ｂ）は、ハブユニットが取り付けられるナックルを車輪側から見た側面図である。図３は、外輪部材及びナックルを示す斜視図である。
【００１２】
このハブユニット１は、車両の懸架装置に連結された車体側の支持部材としてのナックル９０に対して、車輪９１をブレーキロータ９２と共に回転可能に支持する。図１では、車輪９１のホイール及びブレーキロータ９２の一部を示している。以下、ハブユニット１において、車輪９１が取り付けられる側（図１の左側）を車両アウタ側といい、その反対側（図１の右側）を車両インナ側という。
【００１３】
ハブユニット１は、ナックル９０に固定される外輪部材２と、車輪９１及びブレーキロータ９２が取り付けられる内輪部材３と、外輪部材２と内輪部材３との間に配置された複数の転動体４と、転動体４を保持する保持器５１，５２と、シール部材６１，６２とを備えている。ハブユニット１をナックル９０に取り付ける際には、外輪部材２が複数のボルト７によってナックル９０に固定される。本実施の形態では、外輪部材２が３本のボルト７によってナックル９０に固定される。
【００１４】
外輪部材２は、例えばＳ５５Ｃ（機械構造用炭素鋼）からなり、鍛造によって成形されている。また、外輪部材２は、筒状の筒部２１と、筒部２１から外方に突出してナックル９０に固定される固定フランジ２２とを一体に有している。筒部２１の両端部と内輪部材３との間には、シール部材６１，６２が配置されている。筒部２１の内周には、転動体４が転動する第１の外側軌道面２ａ及び第２の外側軌道面２ｂが互いに平行に形成されている。
【００１５】
固定フランジ２２には、ボルト７が嵌挿される複数（３つ）のボルト孔２２０が形成されている。ボルト７は、軸部７１と頭部７２とを有している。軸部７１は、雄ねじが形成されたねじ部７１１を先端部に有し、頭部７２側の基端部は、ねじ切りされていない円筒部７１２として形成されている。固定フランジ２２のボルト孔２２０は、ボルト７の軸部７１を挿通させるボルト挿通孔である。ボルト７の頭部７２は、固定フランジ２２の車両アウタ側の側面２２ａに当接し、ねじ部７１１は固定フランジ２２の車両インナ側の側面２２ｂから車両インナ側に突出する。軸部７１の円筒部７１２はボルト孔２２０内に配置される。
【００１６】
内輪部材３は、回転軸線Ｏを中心として外輪部材２に対して回転可能に配置されている。内輪部材３の外周には、転動体４を転動させる第１の内側軌道面３ａと、第１の内側軌道面３ａよりも車両インナ側に形成された第２の内側軌道面３ｂとが、互いに平行に形成されている。第１の内側軌道面３ａは外輪部材２の第１の外側軌道面２ａに対向し、第２の内側軌道面３ｂは外輪部材２の第２の外側軌道面２ｂに対向する。第１の外側軌道面２ａと第１の内側軌道面３ａとの間、及び第２の外側軌道面２ｂと第２の内側軌道面３ｂとの間には、それぞれ複数の転動体４が配置されている。
【００１７】
本実施の形態では、内輪部材３がハブ輪３１及び環状の内輪部材３２からなる。ハブ輪３１は、車輪９１及びブレーキロータ９２が取り付けられる車輪取付フランジ３１１と、外輪部材２の内側に配置される胴部３１３と、車輪取付フランジ３１１と胴部３１３とを連結する連結部３１２とを一体に有している。車輪取付フランジ３１１には、車輪９１及びブレーキロータ９２を固定するためのハブボルト３３が圧入される複数の圧入孔３１１ａが形成されている。
【００１８】
ハブボルト３３は、先端部に雄ねじが形成された軸部３３１が圧入孔３１１ａに圧入され、頭部３３２が車輪取付フランジ３１１の車両インナ側の側面に当接している。また、ハブボルト３３の軸部３３１は、車輪９１のホイールに形成された挿通孔９１０、及びブレーキロータ９２に形成された挿通孔９２０に挿通されている。軸部３３１の先端部には、ホイールナット９３が螺合する。
【００１９】
ハブ輪３１の胴部３１３は、車両アウタ側の大径部３１４と、車両インナの小径部３１５とを有している。大径部３１４の外周面には、第１内側軌道面３ａが形成されている。小径部３１５の外周面には、内輪部材３２が嵌着されている。内輪部材３２の外周面には、第２内側軌道面３ｂが形成されている。
【００２０】
ハブ輪３１の中心部には、胴部３１３を軸方向に貫通する貫通孔３１０が形成されている。この貫通孔３１０の内面には、スプライン嵌合部３１０ａが形成され、このスプライン嵌合部３１０ａにドライブシャフトの継手部材８のステム部８１が相対回転不能に嵌合する。継手部材８は、ステム部８１よりも大径のカップ部８２を有している。カップ部８２は、その車両アウタ側の端面が内輪部材３２に当接している。ステム部８１は、車両アウタ側の端部に雄ねじ部８１１を有し、この雄ねじ部８１１にナット８０が螺合している。
【００２１】
なお、本実施の形態では、転動体４が球体であるが、これに限らず円錐ころであってもよい。また、本実施の形態では、内輪部材３が１つの内輪部材３２を有しているが、これに限らず、内輪部材３が２つの内輪部材を有し、このうち一方の内輪部材に第１内側軌道面３ａが形成され、他方の内輪部材に第２内側軌道面３ｂが形成されていてもよい。
【００２２】
（ハブユニットの取付構造）
ナックル９０は、外輪部材２よりも線膨張係数が高い軽合金製である。より具体的には、ナックル９０がアルミニウムを主成分とするアルミニウム合金からなる。ナックル９０には、ボルト７が嵌挿される複数（３つ）のボルト孔９００が形成されている。本実施の形態では、ナックル９０のボルト孔９００が、ボルト７のねじ部７１１が螺合するねじ孔として形成されている。ボルト７のねじ部７１１がナックル９０のボルト孔９００に螺合することにより、外輪部材２の固定フランジ２２がナックル９０に締結される。
【００２３】
図２及び図３に示すように、ナックル９０には、外輪部材２の固定フランジ２２よりも車両インナ側の筒部２１が内嵌される嵌合孔９０１が形成されている。ナックル９０における嵌合孔９０１の内周面９０ａは、固定フランジ２２よりも車両インナ側の筒部２１の外周面２１ａに対向する。また、ナックル９０の車両アウタ側の端面９０ｂには、固定フランジ２２の車両インナ側の側面２２ｂが当接する。ナックル９０の各ボルト孔９００は、ナックル９０の車両アウタ側の端面９０ｂに開口している。
【００２４】
図２（ａ）に示すように、本実施の形態では、外輪部材２の固定フランジ２２が、筒部２１の外径方向に突出する３つの突部２２１〜２２３によって形成されている。突部２２１〜２２３には、それぞれ１つずつのボルト孔２２０が形成されている。
【００２５】
図２（ａ）では、各ボルト孔２２０の中心点を符号２２０ａで示し、これら３つの中心点２２０ａを全て通る仮想円Ｃ１を二点鎖線で示している。各ボルト孔２２０において、回転軸線Ｏと中心点２２０ａとの間の距離は同じである。つまり、仮想円Ｃ１は回転軸線Ｏを中心としている。この仮想円Ｃ１の直径Ｄ１は、固定フランジ２２に形成された複数のボルト孔２２０のピッチ円直径（ＰＣＤ；Pitch Circle Diameter）である。
【００２６】
また、図２（ｂ）では、各ボルト孔９００の中心点を符号９００ａで示し、これら３つの中心点９００ａを全て通る仮想円Ｃ２を二点鎖線で示している。各ボルト孔９００において、回転軸線Ｏと中心点９００ａとの間の距離は同じである。つまり、仮想円Ｃ２は、仮想円Ｃ１と同様に、回転軸線Ｏを中心としている。この仮想円Ｃ２の直径Ｄ２は、ナックル９０に形成された複数のボルト孔９００のピッチ円直径である。
【００２７】
常温時、具体的には２５℃の環境下では、仮想円Ｃ１の直径Ｄ１が仮想円Ｃ２の直径Ｄ２よりも大きい。直径Ｄ１と直径Ｄ２との差を直径差ΔＤとすると、直径差ΔＤは、直径Ｄ１の例えば０．０５％である。また、直径差ΔＤは、直径Ｄ１の０．０３〜０．１０％であることが望ましい。直径差ΔＤが直径Ｄ１の０．０３％よりも小さいと、後述する本実施の形態の効果を十分に発揮することができない。また、直径差ΔＤが直径Ｄ１の０．１０％よりも大きいと、外輪部材２のボルト孔２２０とナックル９０のボルト孔９００との位置ずれにより、ボルト７を挿通させにくくなるおそれがある。
【００２８】
図４（ａ）及び（ｂ）は、外輪部材２とナックル９０との締結部を拡大して示す断面図である。図４（ａ）は、外輪部材２及びナックル９０が常温（２５℃）である状態を示し、図４（ｂ）は、外輪部材２及びナックル９０が高温（例えば８０℃）である状態を示している。
【００２９】
図４（ａ）に示すように、外輪部材２の固定フランジ２２に形成されたボルト孔２２０の内部におけるボルト７の軸部７１の外径を軸部外径Ｄ３とし、ボルト孔２２０の内径を孔径Ｄ４とすると、軸部外径Ｄ３は孔径Ｄ４よりも小さい。このため、ボルト孔２２０の内周面とボルト７の軸部７１の外周面との間には隙間が形成される。前述のように、ボルト孔２２０内には軸部７１の円筒部７１２が配置されるので、軸部外径Ｄ３は円筒部７１２の外径である。常温時には、この隙間が軸部７１よりも固定フランジ２２の外径側に形成される。
【００３０】
常温時における仮想円Ｃ１と仮想円Ｃ２との直径差ΔＤは、軸部外径Ｄ３と孔径Ｄ４との差よりも小さい。これにより、常温時において、ボルト７の軸部７１を容易に固定フランジ２２及びナックル９０のボルト孔２２０，９００に挿通させることができ、ハブユニット１の取り付け性が損なわれない。
【００３１】
ブレーキロータ９２の熱や転動体４の転動に伴う発熱により、外輪部材２及びナックル９０の温度が上昇すると、外輪部材２及びナックル９０がそれぞれ熱膨張する。外輪部材２の線膨張係数は、ナックル９０の線膨張係数よりも低いので、外輪部材２よりもナックル９０がより大きく膨張する。この膨張量の違いにより、図４（ｂ）に示すように、ナックル９０が外輪部材２に対して相対的に外径側に膨張する。
【００３２】
この際、固定フランジ２２の車両アウタ側の側面２２ａをボルト７の頭部７２が摺動する。また、固定フランジ２２の車両インナ側の側面２２ｂをナックル９０の車両アウタ側の端面９０ｂが摺動する。これに伴い、常温時においてボルト孔２２０内の軸部７１よりも固定フランジ２２の外径側に形成されていた隙間が詰まり、軸部７１よりも固定フランジ２２の内径側に隙間が形成される。なお、外輪部材２及びナックル９０の熱膨張による寸法変化は、実際には僅かであるが、図４（ａ）及び（ｂ）では、説明の明確化のため、熱膨張による寸法変化量を誇張して示している。
【００３３】
（実施の形態の作用及び効果）
以上説明した実施の形態によれば、固定フランジ２２の複数のボルト孔２２０の常温時のピッチ円直径が、ナックル９０の複数のボルト孔９００の常温時のピッチ円直径よりも小さいので、外輪部材２及びナックル９０が熱膨張しても、その熱膨張による相対的な寸法変化がピッチ円直径の差によって吸収される。より具体的には、ナックル９０が外輪部材２よりも大きく熱膨張しても、図４（ｂ）に示すように、ボルト７の軸部７１の外周面が固定フランジ２２の外径側におけるボルト孔２２０の内周面に当接するまでは、外輪部材２を変形させる応力が発生しない。これにより、外輪部材２の歪が抑制され、転動体４が円滑に第１の外側軌道面２ａ及び第２の外側軌道面２ｂを転動する。このため、転動体４の回転抵抗の増大や振動の発生が抑えられる。
【００３４】
また、ボルト７の頭部７２は、外輪部材２及びナックル９０が熱膨張した際、固定フランジ２２の車両アウタ側の側面２２ａを摺動する。これにより、例えば特許文献１，２に記載されたハブユニットのように、ボルトの軸部がナックル側から外輪部材に挿通され、ボルトの頭部がナックルの車両インナ側の端面に当接する場合に比較して、ボルトの頭部の摺動による部材の摩耗が抑制される。つまり、外輪部材２は、アルミニウム合金からなるナックル９０よりも硬いので、ボルトの頭部がナックル９０を摺動する場合に比較して、摩耗が発生しにくい。これにより、外輪部材２がナックル９０に固定された状態が適切に維持される。
【００３５】
また、常温時における仮想円Ｃ１と仮想円Ｃ２との直径差ΔＤは、軸部外径Ｄ３と孔径Ｄ４との差よりも小さいので、ボルト７の軸部７１を容易に固定フランジ２２及びナックル９０のボルト孔２２０，９００に挿通させることができる。
【００３６】
（付記）
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、上記の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【００３７】
また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態では、外輪部材２の固定フランジ２２が、筒部２１の外径方向に突出する３つの突部２２１〜２２３によって形成された場合について説明したが、これに限らず、固定フランジ２２の形状は適宜変形することが可能である。また、ナックル９０の形状についても、図３等に例示したものに限らない。
【００３８】
またさらに、上記実施の形態では、ハブユニット１がエンジン等の駆動源の駆動力が伝達される駆動輪としての車輪９１を支持する場合について説明した。しかし、これに限らず、駆動力が伝達されない従動輪を支持するハブユニットに本発明を適用することも可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１…ハブユニット                    ２…外輪部材
２２…固定フランジ                  ２２０…ボルト孔
２ａ…第１の外側軌道面              ２ｂ…第２の外側軌道面
３…内輪部材                        ３ａ…第１の内側軌道面
３ｂ…第２の内側軌道面              ３１１…車輪取付フランジ
４…転動体                          ７…ボルト
７１…軸部                          ７２…頭部
９０…ナックル（支持部材）          ９００…ボルト孔
９１…車輪                          Ｄ１，Ｄ２…ピッチ円直径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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