特開2017-226247(P2017-226247A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2017-226247(P2017-226247A)
(43)【公開日】2017年12月28日
(54)【発明の名称】ハブユニット
(51)【国際特許分類】
   B60B 35/02 20060101AFI20171201BHJP
   F16C 19/18 20060101ALI20171201BHJP
   F16C 25/08 20060101ALI20171201BHJP
【FI】
   B60B35/02 L
   F16C19/18
   F16C25/08 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】OL
【全頁数】10
(21)【出願番号】特願2016-121944(P2016-121944)
(22)【出願日】2016年6月20日
(71)【出願人】
【識別番号】000001247
【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト
(74)【代理人】
【識別番号】100071526
【弁理士】
【氏名又は名称】平田 忠雄
(74)【代理人】
【識別番号】100128211
【弁理士】
【氏名又は名称】野見山 孝
(74)【代理人】
【識別番号】100145171
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 浩行
(72)【発明者】
【氏名】井上 茂
【テーマコード(参考)】
3J012
3J701
【Fターム(参考)】
3J012AB04
3J012AB20
3J012BB03
3J012CB10
3J012FB10
3J012GB10
3J012HB02
3J701AA03
3J701AA32
3J701AA43
3J701AA54
3J701AA62
3J701BA77
3J701EA01
3J701FA38
3J701FA60
3J701GA03
(57)【要約】
【課題】車輪の支持剛性の低下を抑制しながら車輪の回転抵抗を低減することを可能とするハブユニットを提供する。
【解決手段】ハブユニット1は、内周に第1及び第2外側軌道面2a,2bが形成された筒部21、及び筒部21から外方に突出した固定フランジ22を有する外輪2と、車輪11が取り付けられる車輪取付フランジ311を有すると共に第1及び第2外側軌道面2a,2bに対向する第1及び第2内側軌道面3a,3bが外周に形成された内輪部材3と、第1及び第2外側軌道面2a,2bと第1及び第2内側軌道面3a,3bとの間に配置された複数の転動体4と、外輪2の筒部21を車両への搭載状態における車両前後方向の内径が鉛直方向の内径よりも大きくなるように変形させる締付具7とを有する。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
内周に外側軌道面が形成された筒部、及び前記筒部から外方に突出した固定フランジを有する外輪と、
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、
前記外輪の前記筒部を車両への搭載状態における車両前後方向の内径が鉛直方向の内径よりも大きくなるように変形させる締付具と、
を有するハブユニット。
【請求項2】
前記締付具は、内周面が楕円状に形成されたリング状であり、圧入によって前記筒部に外嵌されている、
請求項1に記載のハブユニット。
【請求項3】
前記締付具は、前記筒部を車両への搭載状態における上下方向に挟む一対の分割体、及び前記一対の分割体同士を締結するボルトを有し、
前記ボルトの締め付け力によって前記一対の分割体が互いに接近することで、前記筒部が前記上下方向に圧縮されている、
請求項1に記載のハブユニット。
【請求項4】
前記複数の転動体は、前記外輪と前記内輪部材との間に複列に配置され、
前記外輪の前記筒部の内周には、前記複列のうち一方列及び他方列の前記複数の転動体をそれぞれ転動させる一対の前記外側軌道面が形成され、
前記締付具は、前記一方列及び前記他方列のうち、前記固定フランジから遠い側の列の前記複数の転動体を転動させる前記外側軌道面の外周側に配置されている、
請求項1乃至3の何れか1項に記載のハブユニット。
【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に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、懸架装置に取り付けられたナックルに固定される外輪と、車輪が取り付けられる内輪部材と、外輪に形成された外側軌道面と内輪部材に形成された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が、車体に対して車輪を回転可能に支持するために用いられている。このようなハブユニットは、例えば特許文献1に示されているように、複数の転動体が外側軌道面と内側軌道面との間に予圧を付与されて組み込まれている。そして、この予圧により車輪の支持剛性が確保されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2014−206266号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
近年、自動車には高い低燃費性能が要求されている。車輪の回転抵抗は、ハブユニットの転動体に付与される予圧が大きいほど高くなるので、燃費性能を高めるため、転動体に付与される予圧を小さくすることが考えられる。しかし、外側軌道面の内径を大きくして予圧を小さくすると車輪の支持剛性が低下してしまい、車輪のガタつきや走行安定性の低下の要因となり得る。
【0005】
そこで、本発明は、車輪の支持剛性の低下を抑制しながら車輪の回転抵抗を低減することを可能とするハブユニット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、内周に外側軌道面が形成された筒部、及び前記筒部から外方に突出した固定フランジを有する外輪と、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、前記外輪の前記筒部を車両への搭載状態における車両前後方向の内径が鉛直方向の内径よりも大きくなるように変形させる締付具と、を有するハブユニットを提供する。
【発明の効果】
【0007】
本発明に係るハブユニットによれば、車輪の支持剛性の低下を抑制しながら車輪の回転抵抗を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】本発明の第1の実施の形態に係るハブユニットが車両に組み付けられた状態を示す断面図である。
図2】(a)は軸方向から見た外輪を単体で示す図である。(b)は、締付具を示す図である。(c)は締付具が外嵌された外輪を示す図である。
図3】外輪及び締付具を示す斜視図である。
図4】締付具の変形例1を示す図である。
図5】締付具の変形例2を示す図である。
図6】第2の実施の形態に係る締付具を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
[第1の実施の形態]
本発明の第1の実施の形態について、図1乃至図3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り、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。
【0010】
(ハブユニットの全体構成)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るハブユニット1が車両に組み付けられた状態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1を、その周辺部と共に示している。本実施の形態では、前輪駆動の四輪自動車の後輪(従動輪)を支持するハブユニット1を例にとって説明する。
【0011】
このハブユニット1は、車体側の支持部材としてのナックル90に対して、車輪11をブレーキロータ12と共に回転可能に支持するために用いられる。車輪11は、ホイール111にタイヤ112が装着されている。以下、ハブユニット1において、車輪11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。
【0012】
ハブユニット1は、車両インナ側のナックル90に取り付けられる外輪2と、車輪11のホイール111がブレーキロータ12と共に取り付けられる内輪部材3と、外輪2と内輪部材3との間に複列に配置された複数の転動体4とを備えている。外輪2の車両アウタ側の端部にはシール部材51が取り付けられている。外輪2の車両インナ側の端部はカバー部材52によって閉塞されている。
【0013】
また、ハブユニット1は、車輪11の回転速度を検出するための部材として、内輪部材3と一体に回転する磁気エンコーダ61と、磁気エンコーダ61に対向して配置された磁界センサ62とを有している。磁気エンコーダ61は、円環状の磁性部材611と、磁性部材611を内輪部材3に対して固定する芯金612とを有している。磁性部材611は、磁性の異なる複数の磁極が円周方向に交互に着磁されている。磁界センサ62は、カバー部材52に固定されている。
【0014】
また、ハブユニット1は、外輪2の筒部21を車両への搭載状態における車両前後方向の内径が鉛直方向の内径よりも大きくなるように変形させる締付具7を有している。締付具7の構成については後述する。
【0015】
転動体4は、外輪2と内輪部材3との間に複列に配置されている。このうち、車両アウタ側の複数の転動体4からなる一方列をアウタ側転動体列4aといい、車両インナ側の複数の転動体4からなる他方列をインナ側転動体列4bという。アウタ側転動体列4aは、インナ側転動体列4bよりも固定フランジ22から遠い側に配置されている。転動体4は、球状であり、外輪2及び内輪部材3と共に複列玉軸受を構成する。転動体4の材料としては、例えば高炭素クロム軸受鋼材「SUJ2」が用いられる。
【0016】
外輪2は、円筒状の筒部21、及び筒部21から外方に突出してナックル90に取り付けられる固定フランジ22を一体に有している。筒部21の内周には、アウタ側転動体列4aの転動体4を転動させる第1外側軌道面2aと、インナ側転動体列4bの転動体4を転動させる第2外側軌道面2bとが形成されている。第1外側軌道面2aは、固定フランジ22よりも車両アウタ側において、筒部21の軸方向の端部に形成されている。第2外側軌道面2bは、その一部が固定フランジ22の径方向内側に形成されている。
【0017】
外輪2の材料としては、例えば高炭素鋼「S55C」が用いられる。第1外側軌道面2a及び第2外側軌道面2bは、砥石による研削加工によって成形される。
【0018】
本実施の形態では、外輪2の固定フランジ22が4つのボルト91によりナックル90に取り付けられている。図1では、このうち2つのボルト91を図示している。ボルト91は、先端部に雄ねじが形成された軸部911と頭部912とを有し、軸部911がナックル90に形成されたボルト孔900に挿通されて固定フランジ22に形成されたねじ孔220に螺合している。
【0019】
内輪部材3は、回転軸線Oを中心として外輪2に対して回転可能に配置されている。外輪2の中心軸は、回転軸線Oと一致している。内輪部材3の外周には、アウタ側転動体列4aの転動体4を転動させる第1内側軌道面3aと、インナ側転動体列4bの転動体4を転動させる第2内側軌道面3bとが形成されている。第1内側軌道面3aは外輪2の第1外側軌道面2aに対向し、第2内側軌道面3bは外輪2の第2外側軌道面2bに対向する。アウタ側転動体列4aの転動体4は、第1内側軌道面3aと第1外側軌道面2aとの間に配置され、インナ側転動体列4bの転動体4は、第2内側軌道面3bと第2外側軌道面2bとの間に配置されている。
【0020】
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32からなる。ハブ輪31は、車輪11が取り付けられる車輪取付フランジ311と、外輪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、車輪取付用のハブボルト33が圧入される複数の圧入孔310が形成されている。ハブ輪31の材料としては、例えば高炭素鋼「S55C」が用いられる。内輪32の材料としては、例えば高炭素クロム軸受鋼材「SUJ2」が用いられる。内輪32の車両インナ側の端部における外周面には、磁気エンコーダ61の芯金612が嵌着されている。
【0021】
ハブボルト33は、軸部331が圧入孔310に圧入され、頭部332が車輪取付フランジ311の車両インナ側の端面に当接している。また、ハブボルト33の軸部331は、車輪11のホイール111に形成された挿通孔110、及びブレーキロータ12に形成された挿通孔120に挿通されている。軸部331の先端部には、ホイールナット13が螺合する。
【0022】
胴部313は、車輪取付フランジ311側の大径部314と、車輪取付フランジ311側とは反対側の小径部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32が嵌着されている。内輪32は、小径部315の一部を塑性変形させた加締め部315aによってハブ輪31に固定されている。内輪32の外周面には、第2内側軌道面3bが形成されている。アウタ側転動体列4a及びインナ側転動体列4bの転動体4には、加締め部315aの形成によって予圧が付与されている。
【0023】
アウタ側転動体列4aの複数の転動体4は、第1保持器43によって転動可能に保持されている。インナ側転動体列4bの複数の転動体4は、第2保持器44によって転動可能に保持されている。第1保持器43は、アウタ側転動体列4aの複数の転動体4を等間隔に保持し、第2保持器44は、インナ側転動体列4bの複数の転動体4を等間隔に保持している。
【0024】
なお、アウタ側転動体列4aの転動体4とインナ側転動体列4bの転動体4とは、直径(玉径)が同じであってもよく異なっていてもよい。また、アウタ側転動体列4aの転動体4の数とインナ側転動体列4bの転動体4の数は、同じでもよく異なっていてもよい。また、本実施の形態では、内輪部材3が1つの内輪32を有しているが、これに限らず、内輪部材3が軸方向に並ぶ2つの内輪を有し、このうち一方の内輪に第1内側軌道面3aが形成され、他方の内輪に第2内側軌道面3bが形成されていてもよい。
【0025】
図2(a)は、車両アウタ側から軸方向に見た外輪2を単体で示す図である。(b)は、締付具7を軸方向から見た状態を示す図である。(c)は締付具7が筒部21に外嵌された外輪2を示す図である。図3は、外輪2及び締付具7を示す斜視図である。
【0026】
外輪2の固定フランジ22は、筒部21から外方に突出して設けられた第1乃至第4の突設片221〜224からなる。第1乃至第4の突設片221〜224には、それぞれボルト孔220が形成されている。第1の突設片221のボルト孔220と第2の突設片222のボルト孔220との間隔、及び第3の突設片223のボルト孔220と第4の突設片224のボルト孔220との間隔は、第1の突設片221のボルト孔220と第3の突設片223のボルト孔220との間隔、及び第2の突設片222のボルト孔220と第4の突設片224のボルト孔220との間隔よりも広い。つまり、固定フランジ22の4つのボルト孔220は、筒部21の周方向に不等間隔に設けられている。
【0027】
図2(a)乃至(c)では、図面左右方向が車両前後方向(車両への搭載状態における水平方向)にあたり、図面上下方向が鉛直方向(図面上方が鉛直方向の上側)にあたる。また、図2(a)及び(c)では、第1外側軌道面2aの最深部(最も内径が大きい部分)20を破線で示している。以下の説明において、第1外側軌道面2aの内径とは、最深部20の直径をいう。
【0028】
図2(a)に示すように、外輪2の外周面に締付具7が外嵌されていない状態では、第1外側軌道面2aが、鉛直方向の内径Ivと車両前後方向の内径Ihとが実質的に等しい真円状である。また、筒部21は、第1外側軌道面2aの最深部20の外周側にあたる部分における鉛直方向の外径Ovと車両前後方向の外径Ohとが互いに等しい。
【0029】
締付具7は、内周面7aが楕円状に形成されたリング状であり、圧入によって筒部21に外嵌されている。ここで「楕円状」とは、2つの焦点からの距離の和が一定となる点の集合からなる正楕円に限らず、長軸が短軸よりも長くかつ全体が外側に凸形状の疑似楕円形状も含む趣旨である。締付具7は、金属からなり、その硬度が外輪2よりも高い(硬い)ことが望ましい。また、締付具7は、図1に示すように、第1外側軌道面2aの外周側に配置される。より具体的には、第1外側軌道面2aの外周側にあたる範囲の筒部21の外周面の少なくとも一部を覆うように締付具7が配置される。
【0030】
図2(b)に示すように、締付具7は、内周面7aの鉛直方向の内径Dが車両前後方向の内径Dよりも小さい。また、鉛直方向の内径Dは、筒部21の外径Ovよりも小さく、車両前後方向の内径Dは、筒部21の外径Ohと同等もしくは外径Ohよりも大きい。鉛直方向における締付具7内径Dと、締付具7を嵌合する前の筒部21の外径Ovとの差は、例えば50〜100μmである。
【0031】
締付具7が外輪2の筒部21に圧入嵌合されると、図2(c)に示すように、筒部21が鉛直方向に圧縮され、車両前後方向に伸びるように弾性変形する。これにより、第1外側軌道面2aは、変形後の鉛直方向の内径Ivが変形前の鉛直方向の内径Ivよりも小さく、変形後の車両前後方向の内径Ihが変形前の車両前後方向の内径Ihよりも大きくなる。なお、説明の明確化のため、図2(b)では、鉛直方向の内径Dと車両前後方向の内径Dとの差を誇張して示している。同様に、図2(c)では、第1外側軌道面2aの内径Ivと内径Ihとの差を誇張して示している。
【0032】
この外輪2の筒部21の変形は、車輪11の支持剛性(外輪2に対する内輪部材3の支持剛性)の低下を抑制しながら、車輪11の回転抵抗(外輪2に対する内輪部材3の回転抵抗)を低減するように意図されたものである。つまり、車輪11の支持剛性は、ハブユニット1が車体の重量を支持する関係上、主として鉛直方向の転動体4の予圧によって定まり、車輪11の回転抵抗は、周方向全体の転動体4の予圧によって定まる。このため、上記のように外輪2を変形させることにより、車輪11の支持剛性の低下を抑制しながら、車輪11の回転抵抗を低減することが可能となる。
【0033】
(第1の実施の形態の作用及び効果)
以上説明した第1の実施の形態によれば、外輪2の筒部21に締付具7が外嵌されることにより、第1外側軌道面2aが、鉛直方向の内径Ivよりも車両前後方向の内径Ihが大きい楕円状となる。これにより、車輪11の支持剛性の低下を抑制しながら、車輪11の回転抵抗を低減することが可能となる。また、本実施の形態では締付具7により外輪2を弾性変形させて第1外側軌道面2aを楕円状とするので、例えば外輪2を砥石軸に対して楕円状に相対移動させて第1外側軌道面2aを楕円状に加工する場合に比較して、その製造が容易である。
【0034】
[第1の実施の形態の変形例]
図4及び図5は、締付具7の変形例に係る締付具7A,7Bを示す。締付具7A,7Bは、第1の実施の形態に係る締付具7では筒部21に圧入する際の締付具7と外輪2の相対的な位置合わせが難しいことに鑑みて、楕円形状の短軸方向と長軸方向を作業者の目視によって認識しやすくしたものである。
【0035】
図4に示す変形例1に係る締付具7Aは、短軸方向の両端部が厚肉部71,71として、また長軸方向の両端部が薄肉部72,72として、それぞれ形成されている。厚肉部71における径方向の厚みtは、薄肉部72における径方向の厚みtよりも厚い。
【0036】
これらの厚みt,tの寸法は、作業者がその厚みの違いを目視によって容易に認識し得る程度の差をもって設定されている。この締結具7Aを外輪2に組み付ける際は、例えば外輪2の固定フランジ22の4つのボルト孔220の間隔が広い部分の中央部に締結具7Aの厚肉部71を合わせ、締結具7Aを圧入する。前述のように、固定フランジ22の4つのボルト孔220は、筒部21の周方向に不等間隔に設けられているので、外輪2と締結具7Aとを容易に位置合わせすることが可能である。
【0037】
なお、短軸方向の厚みtを長軸方向の厚みtよりも薄くしてもよい。つまり、周方向の少なくとも1箇所に、他の部分との厚みが異なる部分が形成されていればよい。
【0038】
図5に示す変形例2に係る締結具7Bには、周方向の2箇所において、外方に突出する突起73,73が設けられている。図5の図示例では、突起73が三角形であるが、突起73の形状はこれに限らず、例えば四角形状や円柱形状など、様々な形状とすることが可能である。また、突起73の大きさも、適宜変更することが可能である。
【0039】
この締結具7Bを外輪2に組み付ける際は、例えば外輪2の固定フランジ22の第1の突設片221と一方の突起73が軸方向に向かい合い、かつ第2の突設片222と他方の突起73が軸方向に向かい合うように締結具7Bと外輪2との相対位置を合わせる。これにより、外輪2と締結具7Bとを容易に位置合わせすることが可能である。そして、この位置合わせの後、締結具7Bを圧入する。
【0040】
[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態に係る締結具8について、図6を参照して説明する。図6は、第2の実施の形態に係る締結具8を一部を破断して示す構成図である。この締結具8は、第1の実施の形態に係る締結具7と同様に、外輪2の筒部21に外嵌され、筒部21を車両への搭載状態における鉛直方向(上下方向)に締め付ける。
【0041】
締付具8は、外輪2の筒部21を車両への搭載状態における上下方向に挟む第1及び第2の分割体81,82、及びこれらの分割体81,82同士を締結する一対のボルト83を有している。外輪2は、ボルト83の締め付け力によって1及び第2の分割体81,82が互いに接近することで、筒部21が上下方向に圧縮される。図6では、図面の上下方向が車両への搭載状態における鉛直方向に対応し、図面の左右方向が車両への搭載状態における車両前後方向に対応する。
【0042】
第1の分割体81は、半円状の円弧部810と、円弧部810の両端部にそれぞれ設けられた締結部811,811とを有している。それぞれの締結部811には、ボルト83の軸部831を挿通させるボルト挿通孔811aが形成されている。第2の分割体82は、半円状の円弧部820と、円弧部820の両端部にそれぞれ設けられた締結部821,821とを有している。それぞれの締結部821には、ボルト83の軸部831に形成された雄ねじが螺合するねじ孔812aが形成されている。
【0043】
締結具8は、第1の分割体81と第2の分割体82とがボルト83によって締結されることにより、全体として環状となる。第1の分割体81の円弧部810の中央部810aと、第2の分割体82の円弧部820の中央部820aとの間隔Dは、ボルト83が締め込まれていない状態(図6に示す状態)で、外輪2の筒部21における鉛直方向の外径Ov図2(a)参照)よりも大きく、ボルト83が締め込まれると、筒部21の外径Ovよりも小さくなる。
【0044】
ボルト83が締め込まれていない状態では、第1の分割体81の締結部811,811と第2の分割体82の締結部821,821との間に隙間Sが形成され、ボルト83が締め込まれると、この隙間Sが詰まって第1の分割体81の締結部811,811と第2の分割体82の締結部821,821とが当接する。
【0045】
この締結具8を外輪2に組み付ける際は、ボルト83が締め込まれていない状態で締結具8を筒部21の外周に配置し、その後、ボルト83を締め付ける。これにより、筒部21が鉛直方向に圧縮され、車両前後方向に伸びるように変形する。このため、第1の実施の形態と同様に、車輪11の支持剛性の低下を抑制しながら、車輪11の回転抵抗を低減することが可能となる。
【0046】
(付記)
以上、本発明を第1及び第2の実施の形態に基づいて説明したが、上記に記載した各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。
【0047】
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、上記各実施の形態では、駆動源の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した場合を例にとって説明したが、ドライブシャフトを介して駆動源の駆動力が伝達される駆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】
【0048】
1…ハブユニット 11…車輪
2…外輪 21…筒部
22…固定フランジ 2a…第1外側軌道面
2b…第2外側軌道面 3…内輪部材
3a…第1内側軌道面 3b…第2内側軌道面
311…車輪取付フランジ 4…転動体
4a…アウタ側転動体列 4b…インナ側転動体列
7,7A,7B,8…締付具
図1
図2
図3
図4
図5
図6