ハブリング装着の意味

質問

ハブリングを装着する目的って何でしょうか。

１、センター出しのため（ブレを防止する？）
２、隙間をなくし、ボルトと共にホイールの重さを支えるため

１の理由ならともかく、２の理由だとぴったりはまるリングをみたことがないので疑問に思っています。そもそもハブリングは必要ない、という意見も含め、色々教えていただけたらと思います。

回答No.4

LB05

あら？更に御質問頂いていたのですね。っというワケで再登場です。

>ここで疑問に思ったのは、ホイールピンに潤滑剤を塗布することの可否です。

　ぉお～っと、来ましたね(￣ー￣)ニヤリッ　またまた鋭い点にお気づきですね。
　ホイール～ハブ間に潤滑油を塗っているワケではないので、摩擦結合部（この場合はホイール～ハブ間）の『摩擦力を減らすような』行為とは違うでしょう。
　これはホイール～ハブ間の摩擦結合に関する話では無く、ボルト～ナットの設計法に関する話です。

※ホイールナットをネジ込む作業を思い出してみて下さい。
　ナットを締め込むとホイールピンの方に潜り込んで行きますが、しかしナットはホイール座面に当ってそれ以上進まくなるので、更にナットを締めるとホイールピンを『引っ張り出す』事になります。
　しかし当然ホイールピンが抜け出てくる事は無いので、結果、ホイールピンが引き伸ばされます。

※ここで締め付けを止めると、今度は伸びたホイールピンが戻ろうとします。
　つまり、ホイールピンが『ばね』として働いているワケですが、この『長さが戻ろうとするチカラ』（軸力と言います）がホイールとハブを圧着させ、この間での強大な摩擦力を発生させます。
　更にこの摩擦力は、ホイールナットのねじ部分や座面にも発生しており、この摩擦力がホイールナットの『戻り緩み』を止めています。

※次にホイールピン、に限らずボルトの軸力について考えてみましょう。
　通常ボルトやナット（ホイールの場合はホイールナット）の締め込み強さを管理するにはトルクレンチを使います（このねじの締め付け方法を、トルク法と言います）が、トルク法では最大で５０％もの軸力のバラつきが出る事が実験的に判っています。
　何故これほどバラつくかというと、ねじの締め込み力（締め付けトルク）は、座面やねじ山で発生する摩擦力に食われてしまったり、或いはねじ山での摩擦力によりねじ山部分が回らず、ボルトの『ねじがかかってない部分』を捩じってしまっていて締め付けトルクの全てが軸力に変換されないから、です。
　逆に考えますと、ねじ山や座面で発生する摩擦力を安定させつつ減らせば、同じ締付トルクでも軸力が均一に近くなり、また軸力自体も大きくなるリクツです。

※摩擦力を均一にしつつ軸力を大きくするには、ボルトやナットが接触している部分（ねじ山や座面）のμ（ミュー＝摩擦係数）を下げればよい方向です。
　フツーのねじ締めでは、ねじ山や座面は無潤滑金属同士の接触となりますが、この時のμは０．１４～０．１６と１５％ほどのバラつきがあります。そこでここにオイルを塗ると、μ＝０．１２～０．１２４となり・・・
(1)μの大きさが１５％程度小さくなる
(2)μのバラつきが３％程度と狭くなる
・・・となり、結果、同じ締付トルクでも軸力が大きく、バラつきの幅は小さくなります。

※ねじとは傾斜した螺旋構造なので、軸力がねじを戻す方向の力としても働きます。とすると、ねじ山にグリスなどを塗って滑り易くなるとねじが緩み易くなりそうな気がしますが、ねじの自然な『戻り緩み』はμが０．０１以下（計算上では０．００５辺り）という、文字通り『ケタ違い』に低μにならないと発生しません。（そもそも考えてみてください。エンジンや変速機の内部はオイルがバチャバチャとかかっていますが、ねじが緩む話はありませんよね？ねじ山や座面を油で潤滑した程度では、ねじの『戻り緩み』は発生しません。）

※これらの話とは全く別に、『ねじのカジリ』を考える必要もあります。
　軸力が大きいねじでは、ねじ山や座面の面圧もキョーレツに上がり、結果、『カジリ』と呼ばれる『金属同士がくっつく』現象が起こります。（この『くっつき力』はかなり強大で、緩ませる作業でボルトが折れる！事があるほどです。）
　軽量化の為細いボルトを死ぬ寸前（？）のトルクで締め上げる様に設計するレーシングカーでは、このカジリを防止する為に、ねじ山や座面に特殊なグリス（シャシ・グリスなどの様なリチウム石鹸基グリスでは無く、銅やモリブデンなどの極圧剤が入ったモノ）を塗ってから締めます。
　乗用車といいますか市販車でグリスをアテにしたねじ設計は邪道ですが（どんな知識のヒトが整備するか判らないので、高価な銅グリスが無いと成立しない様な設計は危なくて採用出来ません）、ホイールボルト／ナットの様に比較的高い軸力を発生させる必要があり、しかも頻繁に脱着する可能性があるねじでは、潤滑のアリ／ナシはねじ山の痛み方に違いが出ます。

・・・っという目論見があって、『ホイールピンに潤滑剤を塗布する』ワケです。
　その『過去に依頼した工場』のメカニック氏は、レースの様な、クルマにとって過酷な現場を経験された方か、或いはねじの工学的理論を理解されている方だったのでは？と思われます。

お礼

またまた、丁寧な回答ありがとうございます。なにげな～く行われていることも、深い理由があるんですね～。

でも、今回色々教えていただいて、適当とは言わないまでも、誤解をまねくような説明してるな～って感じることが多くなりました。

またなにかありましたら、よろしくお願いします。

回答No.3

LB05

懸架装置と操縦安定性を専門とするクルマの研究者です。

>ハブリングを装着する目的って何でしょうか。

　１．の理由です。

※ホイールナットといいますかホイールピン（ボルト）と言いますか・・・要するにホイールピンとホイール穴の関係なんですが、コレでホイールとハブの同軸度が出せる様には設計されていません。この件に関しては、世界中の如何なる自動車メーカでも例外は無いでしょう。
　勿論、ホイールピンもホイール穴も『どうしようも無いほど』誤差が大きいワケでもありません。ハブセンタの径を合わせずにホイールを装着して、ホイールとハブの同軸性が保てるケースも多いです。しかしこれは、機械工学的には『たまたま』に過ぎません。現在大丈夫だから、他の如何なるホイールを装着しても大丈夫、とは限りません。

※御質問の２．の理由はありません。
　ハブセンタは位置決めの効果だけで、荷重を受ける様には設計しません。荷重はあくまでもホイールピンに受け持たせます。
　更に厳密に言うと・・・『荷重はあくまでもホイールピンに受け持たせます』と言っても、実際にホイールピンの曲げ応力やせん断応力で荷重を受けるのではなく、ホイールピンの軸力によって発生してる、ホイール裏面～ブレーキロータ若しくはブレーキドラム～ハブ間の摩擦力で荷重を伝達している、という事です。
　摩擦力で荷重を支えるなどという事は、ねじの設計法を学んでいないヒトには俄かに信じられない事でしょうが、クルマに限らず世の中のねじ締結設計の８０％は摩擦結合を狙って設計されています。

・・・っというワケで、

>１の理由ならともかく、２の理由だとぴったりはまるリングをみたことがないので疑問に思っています。

　ここで指摘されている『ぴったりはまる』というのは、プラスチックハンマで叩いて入れるほどピッタリ、という理解でよろしいですね？
　ホイールは結局手で持ち上げて『適当な角度で』ハブ側に装着する事になるので、ハブセンタが『ぴったり』だと装着不能になってしまいます。更にブレーキの熱などでハブが熱膨張した時、ホイールの穴とハブが『焼き嵌め』になりホイールが取れなくなってしまいます。
　そこで、ハブ側の凸とホイール側の穴は、規格上のサイズが同じでも０．１～０．１５mm程度のスキマが出来る様に設計されています。
　これは中々シビレるスキマ量で・・・ホイールの装着が容易で、熱膨張したハブでもホイールが容易に外せ、しかも回転バランス上は無視してもよいギリギリの偏芯量という事になっています。
　つまりハブセンタのIN-LOW（凸と凹のはめ込み構造は、工学的にはIN-LOW＝イン・ローと言います）にはシャープ芯１本分にも満たない微小なガタがあるのが正しいワケで（当然ハブリングにも同様のガタが付けられています）、この点、御質問者様は大変鋭い洞察、と申しますか鋭い観察力です。

補足

なるほど。非常にわかりやすく、かつ詳しい回答ありがとうございました。回答いただいた内容に関して疑問点が出てきたので、お時間あったらご回答いただければ幸いです。

疑問点：“摩擦力で荷重伝達をする”とありました。ここで疑問に思ったのは、ホイールピンに潤滑剤を塗布することの可否です。過去に依頼した工場などでは塗っていることが多かったんですが、今思うと、摩擦力を減らすような感じがして心配です。

回答No.2

0311street

必要ないように思えますけど。ジムカーナやサーキット走行会に出たこともありますけど使ってませんでしたし、ヴィッツレースにチームクルーとして参加してましたが、自分達や他のチームでも使ってる人は見掛けなかったので…。ただ、ワイドトレッドスペーサーを使うときにはイイかも知れませんね。

お礼

そうですね。リングがないから、即何か問題が出るというわけではないようですね。でも、おっしゃるとおりワイドトレッドスペーサーには必要だと思います。

回答ありがとうございました。

回答No.1

yotaima

こんばんは。

両方とも意義はあると思います。
でもハブリングが無くてもクリップナットが規定値で締まっていれば
ハブボルト（メーカーによっても呼び方は違うかもしれませんが）が折れたなんて話は聞いたことはありません。まして最近の車は５穴ホイールですよね。
タイヤ屋さんに聞くところによると、ハンドルがブレてホイールバランスが取れている場合はホイールセンターがずれているのが原因ということで、ハブリングを購入してもらっているそうです。
私はハブリングを購入するのが勿体無くて、クリップナットの締め付けに気を配っています。それでも多少はハンドルがブレることもありますが、許容範囲内と自分勝手に納得して走っていました。タイヤの山がなくなったので、同じタイヤ屋さんで別のメーカーのタイヤに変えたら、ブレがなくなりました。タイヤのせいだったのですかね。
ハブリングのサイズはホイールメーカーが各自動車メーカー用にサイズを出しているところがあると思います。ピッタリの物がないのは、そのホイールメーカーがハブリングを出していないのではないのでしょうか。

ご参考まで。

お礼

ハンドルのブレを考えた場合、確かにタイヤやホイールバランスも考慮しなくてはなりませんね。

参考になりました。回答ありがとうございます。