JP2002089572A - 軸受装置 - Google Patents

軸受装置

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JP2002089572A JP2001156765A JP2001156765A JP2002089572A JP 2002089572 A JP2002089572 A JP 2002089572A JP 2001156765 A JP2001156765 A JP 2001156765A JP 2001156765 A JP2001156765 A JP 2001156765A JP 2002089572 A JP2002089572 A JP 2002089572A
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Kazuhisa Toda
一寿 戸田
Masahiro Inoue
昌弘 井上
Kenji Takahashi
賢二 高橋
Teruyuki Kawatani
輝行 川谷
Shinichiro Kashiwagi
信一郎 柏木
Teruyuki Wakizaka
照之 脇阪
Tadashi Mitarai
匡 御手洗
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Koyo Seiko Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】軸受装置において、内輪が当接する中空軸の外
周に対する硬化層の形成を適正に管理可能とすること。 【解決手段】中空軸１４の軸受嵌合領域において内輪１
５の反かしめ側端面相当位置からかしめ側端面相当位置
の手前までの範囲に硬化層２４が形成され、またかしめ
側端面相当位置の手前から前記中空軸の軸端までの範囲
が未硬化とされ、硬化層のかしめ側端部の位置について
中空軸と転がり軸受との嵌合領域長さおよび軸厚みとの
所定の相対関係に基づいて定められる位置と前記かしめ
による屈曲始点１５ａとの間に規定して中空軸の外周に
対する硬化層の形成を適正に管理する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車など
の車両に取り付けられる車両用のハブユニット等の軸受
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】車両用のハブユニットにおいて、ハブホ
イールの軸部の外周に、転がり軸受の内輪を圧入により
取り付けるとともに、その軸部の軸端を径方向外向きに
屈曲させてその内輪の端面にかしめつけて塑性変形さ
せ、この塑性変形した部分をかしめ部として内輪の端面
に押し付けることでアンギュラ玉軸受に対する抜け止め
と予圧付与とを行うようにしたものがある。
【０００３】このようなハブユニットには転がり軸受の
内輪が圧入されるハブホイールの軸部を軸受荷重の負担
に適応した構造とするためその外周に焼き入れ等の熱に
よる硬化層を形成する一方、軸部の軸端についてはかし
め作業のために生のまま、つまり、未硬化にしたものが
提案されている（特開平１１−１２９７０３号公報参
照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このようなハブユニッ
トにおいて、従来、その外周に対する上記硬化層の形成
範囲を或る程度規定しているものの、その硬化層の軸方
向かしめ側端部の位置を明確に規定していないため、そ
の硬化処理に際しては、その硬化層の軸方向かしめ側端
部の位置が規定よりも軸方向外端寄りあるいは内端寄り
の不適正な位置になる傾向となる。
【０００５】このような傾向により、ハブホイールの軸
部が中実軸構造ではなく中空軸構造であると、硬化層の
軸方向端部の位置を不適正に行うと、その中空軸の軸端
をかしめたときに内輪と中空軸との間に隙間が発生して
耐クリープ性に劣ることがある。そのため、かしめ前に
前以てハブホイールの中空軸内径側にかしめ補助治具を
装入して前記隙間の発生を防止したり、かしめ後に再
度、その中空軸に内径加工を施すなど、相当な工数がか
かるものとなっている。
【０００６】そして、ハブユニットにおいては、組み立
てラインにおける組み立て工数ならびに組み立て時間を
可能な限り少なくして量産性をあげることがコスト低減
を図る一つの条件になっている。
【０００７】したがって、本発明は、車両用ハブユニッ
ト等の軸受装置において、その中空軸の外周に形成した
硬化層の軸方向端部の位置を適正に管理可能として、組
み立てラインにおける組み立て工数ならびに組み立て時
間を可能な限り少なくして量産性をあげられる軸受装置
を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明第１および第２
は、中空軸の転がり軸受嵌合領域において、内輪の反か
しめ側端面相当位置からかしめ側端面相当位置の手前ま
での範囲に硬化層が形成され、また前記かしめ側端面相
当位置の手前から前記中空軸の軸端までの範囲が未硬化
とされており、前記硬化層のかしめ側端部の位置につい
て、少なくとも前記中空軸の転がり軸受嵌合領域長さお
よび軸厚みとの所定の相対関係に基づいて定められる位
置と前記かしめによる屈曲始点との間に規定している。
【０００９】本発明第１および第２によると、中空軸の
外周部分に形成される硬化層のかしめ側端部の位置が所
定の相対関係に基づいて定められる位置とかしめによる
屈曲始点との間に規定されており、したがって、中空軸
に対する硬化層の形成を適正に管理することが可能とな
る。
【００１０】なお、この硬化層の形成範囲について特開
平１１−１２９７０３号公報に記載されている硬化層の
形成範囲との相違について説明すると、同公報の場合
は、ハブホイールの軸部が中実軸構造であるから、ハブ
ホイールの軸部そのものが内輪の負荷負担能力が高く、
硬化層のかしめ側端部の位置そのものにより、軸部の軸
端をかしめたときに内輪と中空軸との間に隙間が発生し
て耐クリープ性に劣るとか、また、かしめ後に再度、そ
の中空軸に内径加工を施すなどの必要が発生しない。
【００１１】そのため、同公報の場合、硬化層のかしめ
側端部の位置は、硬化層の表面積を可能な限り広くする
とか、かしめ部の加工を容易にする程度に済むから、そ
の硬化層のかしめ側端部の位置については軸部の軸長さ
とか軸厚みは考慮する必要がないから、このようなかし
め側端部の位置規定については開示も示唆もされていな
い。
【００１２】これに対して本発明の場合、ハブホイール
の軸部が中空軸構造であり、内輪の負荷負担能力が低
い。そのため、硬化層のかしめ側端部の位置は、重要に
なる。そのため、本発明では、その硬化層のかしめ側端
部の規定について種々の研究を重ねた結果、最短的に
は、硬化層のかしめ側端部の位置が中空軸におけるかし
め変形を受ける軸長さおよび軸厚みに基づいて定められ
る位置に規定することで、内輪の端面に対する中空軸の
軸端のかしめ荷重を最適にできると同時に内輪の負荷負
担能力も最適化することができたのである。
【００１３】これによって、ハブホイールの軸部が中空
軸構造である場合にその軸端を内輪の端面にかしめつけ
てもその内輪と中空軸との間に隙間が発生するようなこ
とがなくなり、耐クリープ性に優れたものとなり、従来
のようにかしめ前に前以てハブホイールの中空軸内径側
にかしめ補助治具を装入して前記隙間の発生を防止した
りとか、かしめ後に再度、その中空軸に内径加工を施す
などの工数が不要となる。
【００１４】以上のことにより本発明によれば、ハブユ
ニット等の軸受装置におけるその組み立ての工数と時間
とを減らし量産性に適した構造となる。
【００１５】上記の場合、前記硬化層のかしめ側端部の
最短位置の規定に、相対関係に、前記内輪の反かしめ側
の外端面の内周角部の軸方向面取長さを付加すると、硬
化層のかしめ側端部の位置をより適正に管理することが
できる。
【００１６】上記相対関係を、内輪の軸方向幅をＡ、内
輪のかしめ側の外端面における軸方向面取長さをＣ、内
輪の反かしめ側の外端面における軸方向面取長さをＤ、
中空軸の厚さをＥ、面取長さＤの位置より前記硬化層の
かしめ側端部までの距離をＸ、硬化処理深さをＹ（＜
Ｅ）としたとき、前記硬化層のかしめ側端部の位置を、
好ましくは、次式（１）で規定する。
【００１７】 （Ａ−Ｃ−Ｄ）Ｙ／Ｅ≦Ｘ＜（Ａ−Ｃ） … （１） この規定式によると、内輪の軸方向長さや中空軸の厚み
などのそれぞれに対して具体数値を適用して適正な硬化
処理を行うことが可能となり、さらに、ハブユニット等
の軸受装置におけるその組み立ての工数と時間とを減ら
し量産性を向上させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図面に示す
実施形態に基づいて説明する。
【００１９】図１ないし図３は、本発明の実施形態にか
かる軸受装置の一例である車両駆動輪用のハブユニット
にかかり、図１は、ハブホイールの中空軸をかしめる前
の状態にあるハブユニットを示し、図２は、ハブホイー
ルの中空軸をかしめた後の状態にあるハブユニットを示
し、図３は、図１のアンギュラ玉軸受の内輪と中空軸の
軸端周辺の拡大断面を示している。図３では、ボール等
の図示は図解の容易化のため省略されている。
【００２０】図例の車両用ハブユニット１０は、ハブホ
イール１１およびアンギュラ玉軸受１２を備える。
【００２１】ハブホイール１１は、不図示の車輪が取り
付けられる径方向外向きのフランジ１３と、アンギュラ
玉軸受１２がその外周の軸受嵌合領域に固定される中空
軸１４とを有する。
【００２２】中空軸１４の軸端１４ａは、図１で示され
る状態から径方向外向きにローリングかしめで屈曲され
ることで塑性変形されて図２で示される状態にアンギュ
ラ玉軸受１２の内輪１５のかしめ側外端面にかしめつけ
られる。
【００２３】アンギュラ玉軸受１２は、斜接形式の転が
り軸受の一例としての複列外向きの形式であって、中空
軸１４の小径外周面に外嵌される単一軌道を有する前記
内輪１５と、二列の軌道溝を有する単一の外輪１６と、
二列で配設される複数の玉１７と、二つの冠形保持器１
８とを備えており、前述のハブホイール１１の中空軸１
４の大径外周面を一方内輪とする構成になっている。内
輪１５は、一般的な単列アンギュラ玉軸受の内輪をその
まま流用している。
【００２４】外輪１６の外周には、径方向外向きのフラ
ンジ１９が設けられている。
【００２５】このようなハブユニット１０は、図１の中
空軸１４の軸端１４ａが図１の状態から図２の状態に内
輪１５のかしめ側外端面にかしめつけられた後、車両の
ドライブシャフト２０とナックル（又はキャリア）２１
との間に取り付けられる。つまり、ハブホイール１１の
中空軸１４がドライブシャフト２０にスプライン嵌合さ
れてナット２２により結合され、軸受１２の外輪１６の
フランジ１９がナックル（又はキャリア）２１にボルト
２３により非回転に結合される。
【００２６】本実施形態の特徴について図３を参照して
説明する。
【００２７】図３において、１５ａは、アンギュラ玉軸
受１２の内輪１５におけるかしめ側外端面の内周角部で
あって、丸く例えば中心Ｏから曲率半径Ｃの１／４円周
で面取りされている。１５ｂは、同じく、アンギュラ玉
軸受１２の内輪１５における反かしめ側外端面の内周角
部であって、丸く例えば中心Ｏから曲率半径Ｄの１／４
円周で面取りされている。
【００２８】１５ｃは、内輪１５のかしめ側外端面の内
周角部１５ａにおける面取始点であって、中空軸１４の
軸端１４ａを内輪１５のかしめ側端部に径方向外向きに
屈曲させるときの屈曲始点となる。１５ｄは、内輪１５
の小端側内周角部１５ｂにおける内周面側の面取始点で
ある。
【００２９】そして、２４は、中空軸１４の軸受嵌合領
域において、内輪１５の反かしめ側端面相当位置からか
しめ側端面相当位置の手前までの範囲に焼き入れ等の熱
処理により硬化された硬化層（図中クロスハッチングで
示されている。）が形成されている。また、中空軸１４
においてそのかしめ側端面相当位置の手前から中空軸１
４の軸端１４ａまでの範囲が未硬化とされていることで
内輪１５のかしめ側外端面に対するその軸端１４ａの径
方向外向きのかしめ作業を可能としている。
【００３０】硬化層２４のかしめ側端部の位置Ｘは、少
なくとも所定の硬化処理深さに対する中空軸１４におけ
る内輪との嵌合領域長さ（Ａ−Ｃ−Ｄ）とその厚み
（Ｅ）とに基づいて定まる位置と、前記屈曲始点１５ｃ
との間に規定されている。
【００３１】硬化層２４のかしめ側端部の位置Ｘの規定
について詳しく説明する。
【００３２】今、Ａをアンギュラ玉軸受１２の内輪１５
の軸方向長さ、Ｃを内輪１５のかしめ側外端面における
軸方向面取長さ、Ｄを内輪１５における反かしめ側外端
面における軸方向面取長さ、Ｅを中空軸１４の軸厚み
（この実施形態のように中空軸１４内周面に雌スプライ
ンが形成されている場合、中空軸１４の外周とその雌ス
プラインの歯底までの厚み）、Ｘを内輪１５における面
取長さＤの位置より硬化層２４のかしめ側端部までの距
離、Ｙを硬化処理深さとする。
【００３３】そして、本実施形態では、硬化層２４のか
しめ側端部の位置Ｘを、次式（１）で示される範囲に規
定している。
【００３４】 （Ａ−Ｃ−Ｄ）Ｙ／Ｅ≦Ｘ＜（Ａ−Ｃ） … （１） 上記式（１）において、左辺の（Ａ−Ｃ−Ｄ）Ｙ／Ｅの
項は、中空軸１４がかしめ変形した時に中空軸と内輪と
の嵌合領域長さ（Ａ−Ｃ−Ｄ）ｍｍ、中空軸１４の軸厚
みをＥｍｍ、硬化層２４のかしめ側終端部の位置をＸｍ
ｍ、硬化層２４の硬化処理深さをＹｍｍとしたとき、本
発明者らの実験と試算によると、（Ａ−Ｃ−Ｄ）：Ｅ＝
Ｘ：Ｙの式が成立し、この式よりＸ＝（Ａ−Ｃ−Ｄ）Ｙ
／Ｅの関係を導くことができることが確かめられてい
る。
【表１】 つまり、中空軸１４に硬化層２４を形成するとき、中空
軸１４の軸方向長さが長いと、その分、硬化層２４の軸
方向処理幅が長くなり、また、中空軸１４の軸厚みが厚
くなると、内輪１５からの荷重負担能力も増大する分、
硬化層２４の深さは浅く済む。
【００３５】したがって、上記式（１）の左辺の（Ａ−
Ｃ−Ｄ）Ｙ／Ｅの項から、硬化層２４のかしめ側終端部
の位置Ｘが、中空軸と内輪との嵌合領域長さと硬化処理
深さとに比例し、中空軸１４の軸厚みに反比例すること
になる。
【００３６】したがって、上記式（１）の範囲で硬化層
２４のかしめ側端部の位置Ｘを規定することにより、中
空軸１４に対して適正な硬化処理が可能となる。これに
よって、ハブホイール１１の軸部が中空軸１４構造であ
る場合にその軸端を内輪１５のかしめ側外端面にかしめ
つけても内輪１５と中空軸１４との間に隙間が発生する
ようなことがなくなり、耐クリープ性に優れたものとな
る。
【００３７】本発明は、上述の実施形態に限定されるも
のではなく種々の応用や変形が考えられる。
【００３８】（１）上述の実施形態のアンギュラ玉軸受
１２の他方内輪は、中空軸１４の外周で兼用されている
が、本発明は、このようなアンギュラ玉軸受１２の形態
に限定されるものではなく、図４で示すように、内輪１
５，１５ｅを軸方向に隣接配置したアンギュラ玉軸受１
２を備えた車両用ハブユニットにも、上述の硬化層２４
を同様に適用することができる。また、本発明は円すい
ころ軸受が用いられてもよい。その場合の内輪構成は、
アンギュラ玉軸受と同様、１つの内輪と中空軸外周面に
一体化された内輪の形態及び２つの内輪を軸方向に隣接
配置した形態でもよく、上記構成の円すいころ軸受を備
えた車両用ハブユニットにも上述の硬化層２４を同様に
適用できる。
【００３９】（２）上述の実施形態の車両用ハブユニッ
トの場合、その中空軸１４は軸方向に貫通しているが、
本発明は、中空軸１４が軸方向に貫通しているものに限
定されるものではなく、図５で示すように、軸方向に有
底とされた中空軸１４ａを備えた車両用ハブユニットに
も、硬化層２４を同様に適用することができる。
【００４０】（３）上述の実施形態の車両用ハブユニッ
トは、車両駆動輪用であったが、本発明は、このタイプ
に限定されるものではなく、車両従動輪用の車両用ハブ
ユニットにも、硬化層２４を同様に適用することができ
る。
【００４１】（４）上述の実施形態の車両用ハブユニッ
トの場合、ハブホイール１１の中空軸１４の内周には、
ドライブシャフト２０とのスプライン嵌合のため、ドラ
イブシャフト２０の外周側におけるスプライン部をおす
タイプとすると、めすタイプとされるスプライン部１４
ｂが形成されている。
【００４２】ところで、この中空軸１４とドライブシャ
フト２０とを機械的に所要の強度で結合するために、中
空軸１４の内周においてスプライン部１４ｂは軸方向に
長く形成されるのが好ましい。そうすると、スプライン
部１４ｂの端部がかしめ部の近くに位置することになる
ので、かしめ部を形成する際のかしめ加工によりそのか
しめ部に近い領域において、ドライブシャフト２０のお
すスプライン部をスプライン嵌合させにくくする程度
に、径方向に収縮するような形状に変形させられてしま
う傾向となる。この変形は径方向で５０μｍにも達する
こともある。このような変形に対しては以下の第１およ
び第２の方法がある。
【００４３】第１の方法としては、かしめ加工前に、中
空軸１４の内周に対してスプライン部１４ｂをスプライ
ンブローチ等の一次加工を施して、かしめ後に中空軸１
４の内周におけるスプライン部１４ｂに対して、スプラ
インブローチ等の二次加工を施してもよい。この二次加
工の場合、一次加工により形成されたスプライン部１４
ｂに対して、ドライブシャフト２０のスプライン部との
スプライン嵌合が可能なように、かしめ加工に伴って発
生した変形箇所に対して塑性変形などの修正加工を施
す。
【００４４】また、第２の方法としては、かしめ加工前
では、中空軸１４の内周に対してスプライン部１４ｂを
形成せずそのままの状態とし、かしめ加工後に、中空軸
１４の内周に対してスプラインブローチ等の機械加工に
よりスプライン部１４ｂを形成するようにしてもよい。
【００４５】このようにして、いずれにしても、かしめ
加工後の中空軸１４の内周に形成されているスプライン
部１４ｂの形状精度を高めることができるので、スプラ
イン部１４ｂに対してドライブシャフト２０の外周に形
成されているスプライン部をスプライン嵌合させやすく
できるようになる。
【００４６】なお、上述の実施形態では、一方内輪１５
は、一般的な単列アンギュラ玉軸受の内輪をそのまま流
用し、他方内輪は、ハブホイール１１の中空軸１４の外
周面を流用した形態になっているが、図４でその一部が
示されているように、一般的な単列アンギュラ玉軸受の
内輪１５，１５ｅを共に軸方向に向き合わせた形態とし
たものにも、その中空軸１４の内周に対するスプライン
部１４ｂに対する前記第１および第２と同様の方法でス
プラインブローチ等を施すようにしてもよい。
【００４７】
【発明の効果】本発明によれば、軸受装置の中空軸の転
がり軸受嵌合領域において、前記内輪の反かしめ側端面
相当位置からかしめ側端面相当位置の手前までの範囲に
硬化層が形成され、また前記かしめ側端面相当位置の手
前から前記中空軸の軸端までの範囲が未硬化とされてお
り、前記硬化層のかしめ側端部の位置について、少なく
とも中空軸と転がり軸受の嵌合領域長さおよび軸厚みと
の所定の相対関係に基づいて定められる位置と前記かし
めによる屈曲始点との間に規定しているから、中空軸に
対しての焼き入れなどによる適正な硬化処理が可能とな
り、中空軸の軸端を内輪のかしめ側外端面にかしめつけ
ても内輪との間に隙間が発生するようなことがなく耐ク
リープ性に優れたものとなる。その結果、上述した従来
の手数のかかる工数が不要となり、組み立ての工数と時
間とを減らせ量産性に適した構造の軸受装置が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るかしめ前におけるハブ
ユニットの縦断断面図
【図２】本発明の実施形態に係るかしめ後におけるハブ
ユニットの縦断断面図
【図３】図１の要部の拡大断面図
【図４】本発明の他の実施形態に係るハブユニットの要
部の縦断断面図。
【図５】本発明の他の実施形態に係る、ハブホイールの
中空軸をかしめる前の状態にあるハブユニットの縦断断
面図
【符号の説明】
８ 内輪 ８ａ１ 中空軸の軸端の屈曲始点 １０ 車両用ハブユニット １１ ハブホイール １２ アンギュラ玉軸受 １３ ハブホイールのフランジ １４ ハブホイールの中空軸 １４ａ 中空軸の軸端 １５ アンギュラ玉軸受の内輪 １６ アンギュラ玉軸受の外輪
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 賢二 大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋 精工株式会社内 (72)発明者 川谷 輝行 大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋 精工株式会社内 (72)発明者 柏木 信一郎 大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋 精工株式会社内 (72)発明者 脇阪 照之 大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋 精工株式会社内 (72)発明者 御手洗 匡 大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋 精工株式会社内 Ｆターム(参考） 3J012 AB02 BB03 CB10 FB08 FB10 FB12 3J101 AA02 AA16 AA25 AA43 AA54 AA62 AA72 BA53 DA01 EA02 FA44 GA03

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】中空軸の外周に転がり軸受の内輪を外嵌
    し、前記中空軸の軸端を径方向外向きに屈曲させて前記
    転がり軸受の内輪の外端面にかしめつけて、転がり軸受
    に対する抜け止めと予圧付与とを行う軸受装置であっ
    て、 前記中空軸の転がり軸受嵌合領域において、前記内輪の
    反かしめ側端面相当位置からかしめ側端面相当位置の手
    前までの範囲に硬化層が形成され、また前記かしめ側端
    面相当位置の手前から前記中空軸の軸端までの範囲が未
    硬化とされており、 前記硬化層のかしめ側端部の位置が関係式（１）に基づ
    いて規定されていることを特徴とする軸受装置。 （Ａ−Ｃ−Ｄ）Ｙ／Ｅ≦Ｘ＜（Ａ−Ｃ） … （１） 前記（１）式において、内輪の軸方向幅をＡ、内輪のか
    しめ側の外端面における軸方向面取長さをＣ、内輪の反
    かしめ側の外端面における軸方向面取長さをＤ、中空軸
    の厚さをＥ、面取長さＤの位置より前記硬化層のかしめ
    側端部までの距離をＸ、硬化処理深さをＹ（＜Ｅ）で示
    す。
  2. 【請求項２】請求項１の軸受装置において、中空軸が、
    ハブホイールであり、転がり軸受が複列外向きのアンギ
    ュラ玉軸受もしくは複列外向きの円すいころ軸受で有る
    事を特徴とする軸受装置。
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