JP5808989B2

JP5808989B2 - ナットの回転抑制構造

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Publication number: JP5808989B2
Application number: JP2011196204A
Authority: JP
Inventors: 重人水野
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2011-09-08
Filing date: 2011-09-08
Publication date: 2015-11-10
Anticipated expiration: 2031-09-08
Also published as: EP2735747A4; US9194420B2; JP2013057370A; CN103797252B; WO2013035552A1; US20140205393A1; EP2735747A1; CN103797252A; EP2735747B1

Description

本発明は、ナットの回転抑制構造であって、例えばナックルスピンドルやアスクルハウジング等の軸部材にホイールハブを取り付けるためのナットに適用されるナットの回転抑制構造に関する。

従来から、車両のフロントアクスル部には、ナックルスピンドルに回転自在に支持されるホイールハブが該ナックルスピンドルに対してナットで取り付けられている。図５は、ホイールハブがナットによりナックルスピンドルに取付けられた取付け構造を示す断面図である。

図５に示されるように、ホイールハブ１０は、該ホイールハブ１０の内側に配設されたベアリング１１，１２によって、ナックル１３のナックルスピンドル１４に回転自在に支持されている。ナックルスピンドル１４には、ホイールハブ１０から突出する突出部１４ａの外側面に図示されない雄ねじが形成され、該突出部１４ａには、ベアリング１１，１２に適正な予圧を与える所定の締め付けトルクでナット１５が螺着される。

また、ホイールハブ１０には、ホイール１６及びブレーキドラム１７が複数のホイールボルト１８及びホイールナット１９によって固定される。このようなホイールハブ１０とナックルスピンドル１４との連結構造に対し、特許文献１には、さらにナット１５にロックプレートを固定する技術が開示されている。図６は、特許文献１に記載されたナットの回転抑制構造を構成する各構成部材の斜視構造を示した分解斜視図である。

図６に示されるように、特許文献１に記載のナットの回転抑制構造において、軸方向Ａに沿って延びるナックルスピンドル１４には、該ナックルスピンドル１４の先端面１４ｃに開口を有するキー溝１４ｂが軸方向Ａに沿って延出形成されている。ナット１５の端面１５ａには、３つの雌ねじ２０が周方向に沿って１２０°毎に穿設されている。ロックプレート２５は、ナックルスピンドル１４が内挿される挿入口２６を中心部に有する円板状をなしており、その内縁にはナックルスピンドル１４のキー溝１４ｂに係合する係合片２７が中心方向に向かって延出形成されている。また、ロックプレート２５には、１８個のボルト孔２８が周方向に沿って２０°毎に穿設され、これら１８個のボルト孔２８のうち３個のボルト孔２８は、係合片２７がキー溝１４ｂと係合する状態で、ナット１５の雌ねじ２０と対向するように配置されている。

そして、ナックルスピンドル１４にホイールハブ１０が仮付けされると、ベアリング１１，１２に適正な予圧を与える所定の締め付けトルクでナックルスピンドル１４にナット１５が螺着される。次いで、キー溝１４ｂに係合片２７が係合された状態でロックプレート２５の挿入口２６にナックルスピンドル１４が内挿され、ボルト孔２８を通じてボルト２９が雌ねじ２０に螺着されることによって、ロックプレート２５がナット１５に固定される。

こうした構造であれば、ナックルスピンドル１４のキー溝１４ｂと、ナット１５に固定されたロックプレート２５の係合片２７との係合によって、ナット１５の回転が抑制される。しかも、ロックプレート２５のボルト孔２８がナット１５の雌ねじ２０よりも狭い間隔で配置されていることから、これら雌ねじ２０とボルト孔２８との位置が合わせやすくなっている。

実開平０５−８３４５１号公報

しかしながら、上述したナットの回転抑制構造においては、ロックプレート２５には、ナックルスピンドル１４のキー溝１４ｂに係合する係合片２７を基準にして各ボルト孔２８が形成されている。また、所定の締め付けトルクを具現化するナット１５の回転量も、その時々に応じて区々である。そのため、ナット１５にロックプレート２５を固定する際には、ナット１５の雌ねじ２０とロックプレート２５のボルト孔２８との位置合わせが必要となる。

この際、特許文献１では、ロックプレート２５の係合片２７がキー溝１４ｂに係合していることから、ナット１５の回転量を調整することが余儀なくされる。こうした回転量の調整は、結局のところ、ベアリング１１，１２に与えられる予圧を変化させるため、ベアリング１１，１２の短命化や発熱の増大等といった軸受性能の低下を招く。しかも、近年では、フロントアクスル部の組立性の向上を図るべく、２つのベアリング１１，１２のインナーレース及びアウターレースを共通化させたユニット型のベアリングが用いられることも少なくない。このユニット型のベアリングにおいては、適正な予圧の範囲が非常に狭いため、上述したナット１５の回転量の調整が行われるとなれば軸受性能が著しく低下する虞があった。なお、こうした問題は、フロントアクスル部に限らず、リアアクスル部においても共通した問題である。

本発明は、上記実情を鑑みてなされたものであり、その目的は、所定の締め付けトルクでナットが締め付けられることと、該締め付けられた状態でナットの回転を抑制することとの両立が可能なナットの回転抑制構造を提供することにある。

本発明の態様の一つは、ホイールハブが支持される軸部材と、前記軸部材のうち前記ホイールハブから突出する部分に螺着されるナットと、前記軸部材のうち前記ナットから突出する部分に取り付けられ前記ナットの回転を抑制する回転抑制部材とを有し、前記軸部材は、前記ナットから突出する部分にキー溝を有し、前記回転抑制部材は、前記軸部材のうち前記キー溝が形成された部分が内挿される管状部と、前記管状部と前記ナットとを連結する連結部とを有し、前記管状部は、前記キー溝にかしめ固定されているナットの回転抑制構造である。

本発明の態様の一つでは、回転抑制部材の管状部がキー溝にかしめられることによりナットの回転が抑制される。この際、管状部がキー溝にかしめられるまでは、軸部材の軸方向と軸部材の周方向とに回転抑制部材が移動可能になる。すなわち、管状部がキー溝にかしめられるまでは、ナットに連結された回転抑制部材が、ナットとともに、軸部材の軸方向に移動可能になる。そのため、ナットの締め付け位置が定められた後に、該ナットの位置に合わせて回転抑制部材を軸部材に固定することが可能になる。それゆえに、回転抑制部材を軸部材に固定することに際し、ナットの回転量を調整することが必要とされなくなる。ひいては、所定の締め付けトルクで締め付けられた状態でナットの回転を抑制することができる。

本発明の態様の一つは、前記連結部が、前記ナットにボルトで螺着されている。
本発明の態様の一つによれば、回転抑制部材がボルトの締め付けによってナットに固定されているため、ナットからボルトが取り外されることにより回転抑制部材とナットとの連結を解除することが可能になる。そのため、キー溝に対する管状部のかしめが解除されれば、回転抑制部材を交換することが可能にもなる。

本発明の態様の一つは、前記軸部材のうち前記ナットから突出する部分が、前記回転抑制部材の管内に収容されている。
本発明の態様の一つによれば、軸部材のうちナットから突出する部分が回転抑制部材によって覆われるため、こうした部分に向けた機械的な外力が回転抑制部材に作用することとなる。それゆえに、軸部材に対する機械的な外力から軸部材を保護することも回転抑制部材によって可能となる。

本発明の態様の一つは、前記ナットが、多角筒状であり、前記連結部が、前記ナットの嵌入される嵌入凹部を有し、前記ナットの外周面と前記嵌入凹部の内周面との係合により前記連結部と前記ナットとが連結されている。

本発明の態様の一つによれば、ナットと連結部とが面接触により連結されるため、ナットと連結部とが点接触により連結される態様と比べて、これらの連結部位に作用するナットの回転力が分散することになる。そのため、軸部材の振動等によるナットの回転力が、ナットと連結部との連結部位に作用する場合であっても、これらの連結状態をより安定に保持することが可能にもなる。

本発明の態様の一つは、前記軸部材は、前記管状部から突出する部分を有し、前記軸部材の軸方向では、該突出する部分の途中に前記キー溝の端部を有し、前記キー溝は、前記管状部からはみ出す部分を有し、前記軸部材の軸方向では、前記はみ出す部分の長さが前記嵌入凹部の深さよりも小さい。

本発明の態様の一つによれば、回転抑制部材が軸方向に移動し、かしめられた部分がキー溝の端部に当接したとしても、嵌入凹部にナットが嵌入された状態が維持されることになる。そのため、回転抑制部材の軸方向への移動では回転抑制部材とナットとの連結が解除され難くなる。

本発明におけるナットの回転抑制構造を具体化した第１実施形態の概略構成を示す斜視図。第１実施形態における回転抑制部材の連結部とナットとが連結された状態を示す斜視図。本発明におけるナットの回転抑制構造を具体化した第２実施形態の概略構成を示す斜視図。第２実施形態における回転抑制部材の連結部とナットとが連結された状態を示す斜視図。従来例において、フロントアクスル部におけるホイールハブ付近の断面構造を示す断面図。特許文献１に記載されたナットの回転抑制構造の基本構造を説明するための説明図。

（第１実施形態）
以下、本発明のナットの回転抑制構造を具体化した第１実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。なお、第１実施形態において、図５及び図６における部材と同様の部材については同様の符号を付すことによりその詳細な説明は省略する。

図１に示されるように、第１実施形態において、ホイールハブ１０を回転自在に支持する軸部材としてのナックルスピンドル１４には、該ホイールハブ１０から突出する突出部１４ａの外側面に図示されない雄ねじが形成されている。またナックルスピンドル１４には、先端面１４ｃに開口を有するキー溝１４ｂが軸方向Ａに沿って延出形成されている。

ナックルスピンドル１４の雄ねじに螺着されるナット１５は、いわゆる六角ナットであって、当接面である端面１５ａには３つの雌ねじ２０が周方向に沿って１２０°毎に穿設されている。

ナット１５の回転を抑制する回転抑制部材３０は、ナックルスピンドル１４が内挿される管状部３１と、管状部３１の端部に一体形成された円板状のフランジ３２とで構成されている。管状部３１は、ナックルスピンドル１４が内挿された状態で該管状部３１が軸方向Ａを回転中心として回転可能な大きさに形成されており、また、軸方向Ａにおける長さがナット１５から突出する突出部１４ａの長さよりも長くなるように形成されている。

連結部としてのフランジ３２には、ナット１５に形成された雌ねじ２０の各々の対応するように、３つの貫通孔３３が周方向に沿って１２０°毎に穿設されている。そして、貫通孔３３と雌ねじ２０とが互いに向かい合う位置で、フランジ３２の貫通孔３３を通じてナット１５の雌ねじ２０にボルト２９が螺着されると、これによって、回転抑制部材３０がナット１５に固定される。なお、回転抑制部材３０は、厚さ１．６ｍｍのＳＰＣＣ（冷間圧延鋼板）をプレス加工等で成型することによって管状部３１とフランジ３２とが一体形成される。

次に、回転抑制部材３０の取り付け手順について図２を参照して説明する。回転抑制部材３０は、まず、フランジ３２がナット１５側に配置された状態で管状部３１にナックルスピンドル１４が内挿される。次に、回転抑制部材３０は、管状部３１にナックルスピンドル１４が内挿されたまま軸方向Ａを回転中心として回転させられて、フランジ３２の貫通孔３３とナット１５の雌ねじ２０との位置あわせが行なわれる。その後、回転抑制部材３０は、フランジ３２の貫通孔３３を通じてナット１５の雌ねじ２０にボルト２９が螺着されることによってナット１５に固定される。

そして、図２に示されるように、ナット１５に固定された回転抑制部材３０は、例えばたがねとハンマー等の工具を用いて、キー溝１４ｂに対向する管状部３１の部位であるかしめ部３５が該キー溝１４ｂにかしめられる。すなわち、回転抑制部材３０は、ナット１５に固定されたあと、ナックルスピンドル１４のキー溝１４ｂにかしめ部３５がかしめられる。そして回転抑制部材３０は、そのかしめられた管状部３１のかしめ部３５とキー溝１４ｂとが係合することによって、ナット１５の回転を抑制する。

次に、第１実施形態におけるナットの回転抑制構造の作用について説明する。上述したように、回転抑制部材３０には、管状部３１のかしめ部３５がナックルスピンドル１４のキー溝１４ｂにかしめられることに先行して、回転抑制部材３０の回転による貫通孔３３と雌ねじ２０の位置あわせ、及びナット１５に対する回転抑制部材３０の固定が行なわれる。これによって、回転抑制部材３０がナット１５に固定される際、既に所定の締め付けトルクで締め付けられたナット１５の回転量を調整すること、それを回避することができる。

また、ナット１５に対し回転抑制部材３０がボルト２９によって固定されていることから、ナット１５から離間するように回転抑制部材３０が軸方向Ａに沿って移動することを抑えることができる。

また、管状部３１は、軸方向Ａにおける長さがナット１５から突出する突出部１４ａの長さよりも長くなるように形成されている。そのため、回転抑制部材３０がナット１５に連結されると、突出部１４ａの外側面が管状部３１によって覆われる。その結果、ナックルスピンドル１４の側面を機械的な外力から保護することができる。

ところで、締め付け後に回転が抑制されるナットとして、ナットの雌ねじに例えば樹脂からなる抵抗材がコーティングされたナットも実用化されている。このナットは、締め付けにともなって抵抗材が変形し、その変形によって回転抵抗が増大することによってナットの回転を抑制している。また、上述した管状部３１をナット１５そのものに一体形成することも可能である。

しかしながら、これらのナットは、所定の締め付けトルクで締め付けられた状態からの回転が抑制されるものの、その回転を抑制するにあたりナットの一部が確実に変形することになる。たとえ一部とはいえ変形してしまったナットは、その機械的な信頼性が著しく低下するため、ナックルスピンドル１４から一旦取り外されたものを再利用することは回避されるべきである。つまり、例えば車両の点検等でナックルスピンドル１４からナットを取り外す必要があるときには、その都度、新しいナットを用意する必要がある。

ナックルスピンドル１４に螺着されるナットは、その大きさが比較的大きく値段もそれ相応に高いものであるため、ナックルスピンドル１４から取り外される度に交換が必要となれば、車両の所有者に対して大きな負担を強いることになる。

この点、上述した構成であれば、ナックルスピンドル１４にナット１５を取り付ける際にナット１５の一部が変形することがないことから、ナット１５を再利用することが可能である。ただし、回転抑制部材３０は、ナット１５が取り外される度に交換する必要があるが、ナット１５に比べれば安価であるため車両の所有者に対する負担を軽減することができる。
以上説明したように、第１実施形態のナットの回転抑制構造によれば、以下に列挙する効果が得られるようになる。

（１）第１実施形態によれば、回転抑制部材３０がナット１５に固定される際、所定の締め付けトルクで締め付けられたあとでナット１５の回転量を調整すること、それを回避することができる。それゆえに、所定の締め付けトルクで締め付けられた状態でナットの回転を抑制することができる。

（２）第１実施形態によれば、ナット１５に対して回転抑制部材３０がボルト２９によって固定されていることから、ナット１５から離間するように回転抑制部材３０が軸方向Ａに沿って移動することを抑えることができる。

（３）第１実施形態によれば、回転抑制部材３０がナット１５に連結されると、突出部１４ａの外側面が管状部３１によって覆われることから、ナックルスピンドル１４の外側面を機械的な外力から保護することができる。

（４）第１実施形態によれば、ナックルスピンドル１４からナット１５を取り外したとしても、交換が必要となるのは安価な回転抑制部材３０であって、高価なナット１５は再利用することができる。それゆえに、車両の所有者に対する負担を軽減することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明のナットの回転抑制構造を具体化した第２実施形態について、図３及び図４を参照して説明する。なお、第２実施形態においても、図５及び図６における部材と同様の部材については同様の符号を付すことによりその詳細な説明は省略する。また、第２実施形態は、ナットに対する回転抑制部材の連結方法が第１実施形態とは異なるため、その異なる部分について詳細に説明する。

図３に示されるように、第２実施形態において、ナックルスピンドル１４には、先端面１４ｃよりも基端側にキー溝１４ｂの端部である閉塞部１４ｄが形成されている。ナット１５は、いわゆる六角ナットであって、当接面である端面１５ａが平坦な面に形成されている。

回転抑制部材４０は、ナックルスピンドル１４が内挿される管状部４１と、管状部４１の基端に一体形成された角柱形状の連結部４２とで構成されている。連結部４２には、管状部４１とは反対側の面にナット１５が嵌入される嵌入凹部４３が形成されている。嵌入凹部４３は、正十二角形に基づく星形多角形を底面とする角柱形状に形成されており、連結部４２の外形も、嵌入凹部４３の形状に応じた星形多角形の角柱形状に形成されている。すなわち、回転抑制部材４０は、嵌入凹部４３にナット１５が嵌入することにより、ナット１５の外周面と嵌入凹部４３の内周面との係合により連結部４２とナット１５とが連結される。

また、第２実施形態のナックルスピンドル１４は、回転抑制部材４０にナット１５が嵌入された状態で該回転抑制部材４０の管状部４１よりも軸方向Ａ側に先端面１４ｃが配置されるように形成されている。そして、ナックルスピンドル１４のキー溝１４ｂは、先端面１４ｃにおける開口が閉塞部１４ｄによって塞がれることで、管状部４１からはみ出す部分の軸方向Ａにおける長さが嵌入凹部４３の深さよりも短くなるように形成されている。

次に、回転抑制部材４０の取り付け手順について図４を参照して説明する。回転抑制部材４０は、まず、連結部４２がナット１５側に配置された状態で管状部４１にナックルスピンドル１４が内挿される。次に、回転抑制部材４０は、管状部４１にナックルスピンドル１４が内挿されたまま軸方向Ａを回転中心として回転させられて、嵌入凹部４３にナット１５が嵌入されるように、ナット１５に対する位置あわせが行なわれる。その後、回転抑制部材４０は、嵌入凹部４３にナット１５が嵌入されることによって該ナット１５に連結される。

そして、図４に示されるように、ナット１５に連結された回転抑制部材４０は、例えばたがねとハンマー等の工具を用い、キー溝１４ｂに対向する管状部４１の部位であるかしめ部４５が該キー溝１４ｂにかしめられる。すなわち、回転抑制部材４０は、嵌入凹部４３にナット１５が嵌入されたあと、ナックルスピンドル１４のキー溝１４ｂに管状部４１のかしめ部４５がかしめられる。そして回転抑制部材４０は、そのかしめられた管状部４１のかしめ部４５とキー溝１４ｂとが係合することによって、ナット１５の回転を抑制する。

次に、第２実施形態におけるナットの回転抑制構造の作用について説明する。上述したように、回転抑制部材４０は、管状部４１の一部がナックルスピンドル１４のキー溝１４ｂにかしめられることに先行して、ナット１５に対して連結される。すなわち、回転抑制部材４０がナット１５に連結される際、既に所定の締め付けトルクで締め付けられたナット１５の回転量を調整すること、それを回避することができる。また、キー溝１４ｂは、回転抑制部材４０にナット１５が嵌入されている状態で、管状部４１の先端から軸方向Ａ側への長さが嵌入凹部４３の深さよりも短くなるように形成されている。そのため、回転抑制部材４０が軸方向Ａに沿って移動し、かしめられた管状部４１のかしめ部４５が閉塞部１４ｄに当接したとしても、嵌入凹部４３からナット１５が抜出することが防止される。

以上説明したように、第２実施形態のナットの回転抑制構造によれば、第１実施形態に記載した（１）（４）の効果に加えて、以下に列挙する効果が得られるようになる。

（５）嵌入凹部４３にナット１５が嵌入することにより回転抑制部材４０とナット１５とが連結される。その結果、ボルト締め等を行なうことなく回転抑制部材４０とナット１５とが連結されることから、回転抑制部材４０の取り付けに関する作業性を向上させることができる。

（６）また、ナット１５外側面と嵌入凹部４３の内側面とが面接触した状態にあるため、ナット１５の外側面と嵌入凹部４３の内側面とが点接触する場合に比べて、これらの連結部位を通じて連結部４２に作用するナット１５の回転力が分散されることとなる。その結果、ナット１５と連結部４２との連結状態をより安定に保持することが可能にもなる。

（７）キー溝１４ｂは、回転抑制部材４０にナット１５が嵌入されている状態にて、管状部４１からはみ出す部分の軸方向Ａにおける長さが嵌入凹部４３の深さよりも短くなるように形成されている。その結果、軸方向Ａへの回転抑制部材４０の移動が閉塞部１４ｄによって抑制されたとしても、嵌入凹部４３にナット１５が嵌入された状態が維持されることから、ナット１５と回転抑制部材４０との連結が解除されること、それを防止することができる。

（８）連結部４２の外形が嵌入凹部４３の形状に合わせた星形多角形の角柱形状であることから、その外形を目安としてナット１５と回転抑制部材４０との位置あわせを行なうことができる。
なお、上記実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。

・第２実施形態のナックルスピンドル１４において、閉塞部１４ｄが割愛された構成であってもよい。ただし、嵌入凹部４３にナット１５を嵌入させるだけで、走行中の振動等によって回転抑制部材４０が軸方向Ａに沿って移動しないほど、これらが強固に連結されることが好ましい。

・第１及び第２実施形態においてナット１５は、多角筒状であればよく、六角ナットに限らず例えば八角ナット等であってもよい。なお、第２実施形態においては、ナットの形状に応じて連結部４２の外形が変更されることが好ましい。
・第１実施形態において回転抑制部材３０の管状部３１は、軸方向Ａにおける長さが、ナット１５から突出する突出部１４ａの長さよりも短くてもよい。

・第１実施形態において回転抑制部材３０は、ボルト締めによりナット１５に連結される。また、第２実施形態において回転抑制部材４０は、嵌入凹部４３にナット１５が嵌入されることによりナット１５に連結される。回転抑制部材とナットとの連結方法は、ナットの回転とともに回転抑制部材が回転するのであれば、これらに限られるものではない。

Ａ…軸方向、１０…ホイールハブ、１１…ベアリング、１２…ベアリング、１３…ナックル、１４…ナックルスピンドル、１４ａ…突出部、１４ｂ…キー溝、１４ｃ…先端面、１４ｄ…閉塞部、１５…ナット、１５ａ…端面、１６…ホイール、１７…ブレーキドラム、１８…ホイールボルト、１９…ホイールナット、２０…雌ねじ、２５…ロックプレート、２６…挿入口、２７…係合片、２８…ボルト孔、２９…ボルト、３０…回転抑制部材、３１…管状部、３２…フランジ、３３…貫通孔、３５…かしめ部、４０…回転抑制部材、４１…管状部、４２…連結部、４３…嵌入凹部、４５…かしめ部。

Claims

ホイールハブが支持される軸部材と、
前記軸部材のうち前記ホイールハブから突出する部分に螺着されるナットと、
前記軸部材のうち前記ナットから突出する部分に取り付けられ前記ナットの回転を抑制する回転抑制部材とを有し、
前記軸部材は、前記ナットから突出する部分にキー溝を有し、
前記回転抑制部材は、前記軸部材のうち前記キー溝が形成された部分が内挿される管状部と、前記管状部と前記ナットとを連結する連結部とを有し、
前記管状部は、前記キー溝にかしめ固定されている
ナットの回転抑制構造。
前記連結部は、前記ナットにボルトで螺着されている
請求項１に記載のナットの回転抑制構造。
前記軸部材のうち前記ナットから突出する部分が、前記回転抑制部材の管内に収容されている
請求項１または２に記載のナットの回転抑制構造。
前記ナットが、多角筒状であり、
前記連結部が、前記ナットの嵌入される嵌入凹部を有し、
前記ナットの外周面と前記嵌入凹部の内周面との係合により前記連結部と前記ナットとが連結されている
請求項１〜３のいずれか一項に記載のナットの回転抑制構造。
前記軸部材は、
前記管状部から突出する部分を有し、前記軸部材の軸方向では、該突出する部分の途中に前記キー溝の端部を有し、
前記キー溝は、
前記管状部からはみ出す部分を有し、前記軸部材の軸方向では、前記はみ出す部分の長さが前記嵌入凹部の深さよりも小さい
請求項４に記載のナットの回転抑制構造。