JP2004531403A

JP2004531403A - ハブアセンブリ保持用チャック

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Publication number: JP2004531403A
Application number: JP2003508514A
Authority: JP
Inventors: イーマックファデン，ダニエル
Original assignee: Timken Co
Current assignee: Timken Co
Priority date: 2001-06-27
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2004-10-14
Also published as: EP1399290A1; KR20040014946A; US6575476B2; US20030001345A1; WO2003002295A1

Abstract

チャックＡは、ハブアセンブリＢのハウジング２を把持し、それをしっかりと保持し、更に、ハウジング内のハブスピンドル２０に係合し、スピンドルをベアリング６上でハウジングとハブの間で回転させて、ハブ４のフランジ１０を正確に機械加工できるようにする。チャックは、歯１１４を支持する固定部材７６を含み、歯１１４は、ハウジングをしっかりと保持するためにハウジング上に係合する。チャックは、回転可能な回転ベース１２４と、回転ベース１２４により支持され、ハブのスピンドルに係合し、ハブの回転を付与するアーバ１６４とを含む。アーバは、回転ベースに対して径方向に変位でき、ハブと回転ベースの回転軸間のミスアライメントを吸収する。ベアリング１８８は、アーバと回転ベース間に存在し、ハブスピンドル内でアーバを拡張させるためにアーバに付与される軸方向の荷重を受ける。

Description

【０００１】
［発明の背景］
本発明は、チャックに係り、より詳細には、ハブアセンブリを保持し、アセンブリの構成要素を回転させるためのチャックに関する。
【０００２】
自動車製造業者では、車両のアセンブリ内に組み立て後の構成要素を搭載することがより多くなってきている。しばしば、外部のサプライヤは、これらの構成要素を供給し、従って、車両製造業者の出費、及び、それらに対する製造施設を整備する問題点を無くす。車両の車輪用のハブアセンブリは、外部の製造業者に良く発注されるタイプの構成要素である。
【０００３】
現在の製造業者の多くの自動車及びスポーツユーティリティ車（ＳＵＶ）は、独立に懸架される車輪を全て有する。組み立て後のハブアセンブリは、車両の独立懸架サスペンションにこれらの車両の車輪を搭載するのに良好に機能する。典型的なハブアセンブリは、車輪及びブレーキディスクやドラムが締結されるフランジを備えるハブと、フランジからハウジングに突出するスピンドルとを有する。ここで、スピンドルは、ハウジング内にあるベアリング上を回転する。ハウジングは、ステアリングナックルのような、サスペンションシステムの構成要素にボルト結合される。ベアリングは、通常的には、複列テーパ付きローラーベアリング若しくは複列アンギュラコンタクトボールベアリングの形態をとる。何れもラジアル荷重及び両軸方向のスラスト荷重をも受ける。更に、ハブアセンブリの製造業者は、僅かな予荷重の状態でベアリングをセットし、従って、ベアリング内の全ての径方向及び軸方向の隙間を無くす。これは、ハブアセンブリのハブをハウジングに対して固定された軸まわりに回転可能とするが、ハブフランジ内の心振れ（ウォブル）を無くさない。また、フランジ内の心振れは、フランジに接するブレーキディスクの心振れとなる。ブレーキディスクの心振れは、不均一なブレーキ磨耗を引き起こし、ブレーキがかけられた時、“ブレーキジャダー”で知られている脈動感覚を生成する。
【０００４】
米国特許第６，１５８，１２４号は、ハウジングを確実に保持しつつ、ブレーキディスクがハブに締結されハブがベアリング上を回転する間、ブレーキディスクの摩擦面を機械加工することを開示する。米国特許第６，０７１，１８０号は、同様の態様でハブフランジの表面をグラインド加工することを開示する。しかし、ハブを回転させるように把持することは、ハブの軸がベアリングにより確立される回転軸と一致しない場合がある点で問題がある。これにより、ハブを回転させるために設計されたチャックにハブを結合することが困難となる。
【０００５】
［発明の概要］
本発明は、ハブアセンブリを把持することができる歯を支持する固定部材と、ベアリング上でハウジング内を回転するハブに係合できるアーバが結合される回転部材とを有するチャックにある。アーバは、回転部材に対して軸方向に変位可能であり、回転部材とハブの回転軸間のミスアライメントを吸収する。本発明は、また、ハブアセンブリとチャックとの組み合わせにある。
【０００６】
［発明を実行するためのベストモード］
図面を参照するに、チャックＡ（図２参照）は、ハブアセンブリＢの構成要素上に締結され、更に、ハブアセンブリＢのその他の構成要素を回転して、当該他の構成要素上の表面、若しくは、当該他の構成要素により支持される表面が、機械加工されるようにしてよい。ハブアセンブリＢ（図１参照）は、車両のサスペンションシステムの構成要素Ｃ上への装着ができる状態の組み立て体として完成される。ハブアセンブリＢは、後に、車輪Ｄ及びそれに取り付けられるブレーキディスクを有する。サスペンションシステムの構成要素Ｃは、ステアリングナックルの形態であってよく、この場合、鉛直方向に移動すると共に、略鉛直軸まわりに回転する能力を有し、若しくは、単に鉛直方向に移動するものでもよい。前者の構成は、車両を操舵する前輪Ｄに好適であり、後者の構成は、従動の後輪Ｄに好適である。
【０００７】
ハブアセンブリＢが搭載されるサスペンションシステムの構成要素Ｃの構成や機能に関係なく、ハブアセンブリＢは、サスペンションシステムの構成要素Ｃへの搭載前にチャックＡにより保持され回転させられるが、図１に示すように、ハウジング２、ハブ４、ベアリング６を含み、ベアリング６は、ハウジング２及びハブ４間に位置し、ハブ４が最小摩擦でハウジング２上を軸Ｘまわりで回転できるようにする。ハウジング２は、車両の組み付け中、サスペンションシステムの構成要素Ｃに確実に取り付くように構成され、一方、ハブ４は、ブレーキディスクＥ及び車輪Ｄを保持するように構成される。ベアリング６は、ハウジング２とハブ４との間の両軸方向のスラスト荷重及びラジアル荷重の双方を伝える。
【０００８】
ハウジング２は、その外面に、三角若しくは四角のフランジ１０と、フランジ１０からハウジング２の内側端部まで延在する機械加工された円筒面１２とを有する。フランジ１０は、円筒面１２に直角な機械加工された端面１４を有する。フランジ１０から内側のハウジング２の部位は、機械加工された表面１２を有する区間であり、サスペンションシステムの構成要素Ｃに嵌合され、従って、フランジ１０上の端面１４が、そのローブ内にねじ込まれるキャップスクリュウにより固定される構成要素Ｃに当接する。その内部では、ハウジング２は、互いに向かって下方にテーパを有する対のテーパ付きレースウェイ１６を有し、従って、ハウジング２の端部側で最も大きな端部を有する。レースウェイ１６は、実際には、ベアリング６の一部を構成し、ある意味では、ハウジングが、ベアリング６のアウタレースを構成する。
【０００９】
ハブ４は、ハウジング２内に延在するスピンドル２０と、スピンドル２０の内側端部でスピンドル２０と一体に形成されたフランジ２２とを含む。フランジ２２は、径方向外側にハウジング２上のフランジ１０を越えて延在する。フランジ２２は、ハウジング２及びスピンドル２０に対して外側に搭載面２４を有し、搭載面２４は、軸Ｘに垂直な面となるように機械加工される。搭載面２４は、搭載面２４を軸方向に越えて突出するホイールパイロット２６を囲繞する。更に、フランジ２２には、同様に搭載面２４を軸方向に越えて突出する幾つかの螺子スタッド２８が固定される。ブレーキディスクＥは、螺子スタッド２８上且つホイールパイロット２６まわりに嵌合され、搭載面２４に当接する。ホイールＤは、螺子スタッド２８に嵌合され、ブレーキディスクＥに当接する。ホイールＤは、また、その中心決めの役割をするホイールパイロット２６まわりに嵌合される。ブレーキディスクＥ及びホイールＤは、螺子スタッド２８に螺合されるラグナット３０によってフランジ２２に締結される。
【００１０】
フランジ２２は、その反対側、即ち内側に、スピンドル２０に連続する地点に肩部３２を有する。スピンドル２０は、その内側端部で、軸Ｘから外側に離れる方向に向き、成形端部４４を画成する。スピンドル２０は、中空であり、成形端部４４の外側に開口する機械加工された円筒形ボア３６を内部に有する。スピンドル２０は、また、ボア３６を越えた位置に内部のスプラインを有してよい。
【００１１】
ベアリング６は、スピンドル２０まわりで肩部３２と成形端部４４との間で且つハウジング２内に嵌合される。ベアリング６は、２つのコーン４０の形態のインナレースを含み、一方の外側コーン４０は、肩部３２に当接し、他方の内側コーン４０は、成形端部４４に当接する。各コーン４０は、テーパ付きレースウェイ４２と、テーパ付きレースウェイ４２の拡大端部でスラストリブ４４とを有する。各コーン４０のスラストリブ４４は、軸Ｘに対して直角曲げされた背面４６まで延在する。２つのコーン４０は、干渉嵌めによりスピンドル２０まわりに嵌合され、外側コーン４０の裏面４６が肩部４２に当接し、内側コーン４０の裏面が成形端部４４に当接する。
【００１２】
このように２つのコーン４０が配置された状態では、外側コーン４０のテーパ付きレースウェイ４２は、ハウジング２の外側レースウェイ１６に対向し、当該レースウェイ１６と同一方向に傾斜する。内側コーン４０のレースウェイ４２は、ハウジング２の内側レースウェイ１６に対向し、当該レースウェイ１６と同一方向に傾斜する。２つのコーン４０の反対側の端部同士、即ち前面同士は、ハウジング２の略中心内で当接し合う。
【００１３】
ハウジング２のレースウェイ１６及び２つのコーン４０に加えて、ベアリング６は、外側のレースウェイ１６と４２の間に外側の列と、内側のレースウェイ１６と４２の間に内側の列の、２列で配置されるテーパ付きローラ５０を含む。ローラ５０は、そのテーパ付き側面に沿ってレースウェイ１６，４２に基本的に線接触で接触し、大きい側の端部面でスラストリブ４４に当接する。実際には、スラストリブ４４は、ローラ５０が反対側のレースウェイ１６、４２から追い出されるのを防止する。更に、各列のローラ５０は、軸交さ点上であり、つまり、一列の全てのローラの包絡線は、軸Ｘに沿った共通点で交わる。更に、ベアリング６は、予荷重状態にあり、つまり、ベアリング６内に如何なる径方向若しくは軸方向の隙間もなく、これは、必要な場合、一のコーン４０の前面をグラインド加工することによって達成される。
【００１４】
ハウジング２には、その２つのレースウェイ１６の外側で、２つのコーン４０のスラストリブ４４に沿って流体バリアを確立するシール５４が設けられる。流体バリアは、ベアリング６内の潤滑油を保持し、異物を除外する。
【００１５】
成形端部３４は、ハブアセンブリＢを一体化し、ハブ４のスピンドル２０上に２つのコーン４０及びハウジング２が組み付けられた後で成形される。初期的には、スピンドル２０は、コーン４０を収容できる円筒面としてその自由端まで肩部３２から延在する。先ず、外側のコーン４０は、延在するスピンドル２０上に組み付けられ、次いで、ハウジング２及びその後に内側のコーン４０が組み付けられる。２つのコーン４０及びハウジング２が所定位置にある状態で、スピンドル２０の一部は、内側のコーン４０の背面４６を越えて突出する。スピンドル２０のこの部分は、成形端部３４に変形される。ＰＣＴ出願ＧＢ９８／０１９２３（国際公開番号ＷＯ９８／５８６２）は、スピンドル２０の初期的に延在する端部を変形し、当該端部をスピンドル２０上にコーン４０を拘束する成形端部３４へと変換し、全体のハブアセンブリＢを実質的に一体化する回転成形処理を開示する。ハブアセンブリＢは、スピンドル２０の端部上にねじ込まれるナットで一体化されてもよい。
【００１６】
ベアリング６内に存在する予荷重は、固定ハウジング２と回転するハブ４との間の安定性、軸Ｘがハウジング２に対して固定された状態を保証する。しかし、予荷重の存在は、心振れ無しで、即ちウォブル無しで搭載面３６が回転することを保証せず、搭載面２４内の如何なる心振れもハブアセンブリＢとは別個に機械加工されるブレーキディスクＥに付与される。搭載面２４が心振れ無しで回転することを保証するため、表面２４は、予荷重が付与されたベアリング６上でハブ４がハウジング２内を回転している間に機械加工される。この表面２４の機械加工中、チャックＡは、ハウジング２をしっかりと保持し、更にハブ４を回転させる。
【００１７】
チャックＡは、ヘッドストック６０と、軸Ｙ（図２）まわりでヘッドストック６０内で回転するスピンドル６２とを有する機械ツールＦに嵌合される。スピンドル６２は、中空であり、液圧式に動作される引張り棒６４を含む。機械ツールＦは、また、軸Ｙに対して径方向に進む切削ツール６６を有する。チャックＡは、また、機械ツールＦのヘッドストック６０にしっかりと締結される締結部７０と、スピンドル６２に接続されスピンドル６２と共に回転するマンドレル７２とを有する。締結部７０は、ハブアセンブリＢのハウジング２を締結及び把持し、それをしっかりと保持する一方、マンドレル７２は、ハブアセンブリＢのハブ４に係合しそれを回転させる。
【００１８】
先ず、締結部７０に関して、締結部７０は、ヘッドストック６０にしっかりと締結され円筒形空洞７８を有するベース部７６を含み、円筒形空洞７８は、スピンドル６２に向かって開口し、マンドレル７２を受け入れる。更に、ベース部７６は、スピンドル６２から離れる方向に開口する円筒形ボア８０を有する。円筒形空洞７８と円筒形ボア８０の間には、円筒状の介在面８２があり、それに沿ってＯ−リングシール８４が配置される。ベース部７６は、また、２つのポート８６，８８を含み、ポート８６は、ボア８０の閉じた側の端部でボア８０に開口し、ポート８８は、その反対側の端部近くでボア８０に開口する。
【００１９】
ベース部７６の円筒形ボア８０は、Ｏ−リングシール９２を有するピストン９０を収容し、Ｏ−リングシール９２は、２つのポート８６，８８間の表面を拭く。ピストン９０は、また、ベース部７６の介在面８２に沿って後方に突出する環状リブ９４を有し、この場合、Ｏ−リングシール８４が環状リブ９４を拭く。ピストン９０は、環状の形態を有し、その中空中心に沿って、マンドレル７２まわりに前方へ突出する環状のノーズ部９６を有する。最後に、ピストン９０は、その前面から開口する幾つかのソケット９８を含む。
【００２０】
ピストン９０は、環状の歯キャリア１００の背後にあり、歯キャリア１００は、ベース部７８に機械スクリュウによりしっかりと締結され、ベース部７８内のボア８０の表面との間に静的なシールを付与するＯ−リングシール１０２と、ピストン９０上のノーズ９６との間にライブシールを確立するＯ−リングシール１０４とを有する。キャリア１００の裏は、ピストン９０のノーズ９６まわりの円筒形ボア８０の端部を実質的に塞ぎ、ピストン９０が、ボア８０を２つのチャンバに、即ち、ポート８６が開口する後側チャンバと、ポート８８が開口する前側チャンバとに分割するようにする。
【００２１】
歯キャリア１００は、その背面からピストン９０のソケット９８内に突出するダボ（ピン）１０６を有し、円筒形ボア８０内でピストン９０が回転するのを防止する。しかし、ダボ１０６は、ボア８０内のピストン９０の軸方向の変位を妨害しない。キャリア１００は、ベース部７６及びピストン９０のノーズ部９６を越えて前方に突出し、その前端は、軸Ｙの方向に内向くベベル（傾斜）カム面１０８を備える。ここで、キャリア１００には、また、係止リング１０９が嵌合され、係止リング１０９は、キャリア１００にしっかりと取り付けられる。
【００２２】
キャリア１００内では、締結部材１１０が、ピストン９０上のノーズ部９６に螺合する堅い環状端部１１２を有する。更に、締結部材１１０は、幾つかの歯１１４（図２及び図３参照）を有し、歯１１４は、環状端部１１２と一体に形成され、環状端部１１２から前方に延在し、キャリア１００のベベルカム面１０８内で終端する。各歯１１４は、キャリア１００のカム面１０８に当接するベベル外面１１６と、軸Ｙの方向に内向く弓状把持面１１８とを有する。各把持面１１８の外面形状は、ハブアセンブリＢのハウジング２の機械加工された円筒面１２の外面形状に一致する。
【００２３】
圧縮空気のような加圧流体がピストン９０背後のポート８６に印加されると、ピストン９０は、前方の移動し、歯１１４は、その形成された金属の弾性に起因して、カム面１０８に追従し、広がって離れる。一方、加圧流体がポート８８に印加されると、ピストン９０は後方に移動し、締結部材１１０と共に移動する。ベベルカム面１０８は、歯１１４に当接し、歯１１４を付勢し、把持表面１１８により形成されるエンベロプ（筒状壁）を後退させる。
【００２４】
マンドレル７２（図２）については、マンドレル７２は、機械ツールスピンドル６２の前面にしっかりと固定されるベース部１２４を有し、スピンドル６２から段付き構造で前方に突出する。実際には、マンドレル７２は、締結部ベース７６の空洞７８内を延在し、ピストン９０のリブ９４内を延在し、最終的にピストン９０のノーズ部９６を貫通する。マンドレルベース部１２４と、締結部ベース７６及びピストン９０との間に十分な隙間が存在し、締結部ベース７６及びピストン９０内でマンドレルベース部１２４が自由に回転することを可能とする。マンドレルベース部１２４は、また、貫通ボア１２６と、貫通ボア１２６の後端に大きなカウンタボア１２８と、前端に小さなカウンタボア１３０とを有する。更に、大きなカウンタボア１２８では、マンドレルベース部１２４は、機械ツールスピンドル６２に向かってカウンタボア１２８内に開口するソケット１３２を有する。マンドレルベース部１２４の外面は、貫通ボア１２６及び２つのカウンタボア１２８、１３０と同様、全て同心状に有り、機械ツールスピンドル６２の軸Ｙを共通の中心として共有する。
【００２５】
マンドレル７２は、また、引張棒６４の延長部を構成する引張棒アダプタ１３８を含む。実際には、アダプタ１３８は、引張棒６４を機械ツールスピンドル６２の前面まで延在させ、そこで、アダプタ１３８は、スピンドル６２内で径方向でなく軸方向の変位が自由な拡大端１４０を有する。アダプタ１３８は、軸Ｙまわりにスピンドル６２と共に回転する。
【００２６】
マンドレル７２は、マンドレルベース部１２４及び引張棒アダプタ１３８に加えて、マンドレルベース部１２４内に大部分が収容されるがベース部１２４の前端から前方に突出するコネクタ１４４を含む。コネクタ１４４は、ベース部１２４内で小さな距離だけ径方向に変位可能であり、また、引張棒６４の作動の結果として、軸方向にはより大きな距離で変位可能である。コネクタ１４４は、マンドレルベース部１２４の大きなカウンタボア１２８に閉じ込められるヘッド１４６と、ヘッド１４６から貫通穴１２６及び小さなカウンタボア１３０を通ってマンドレルベース部１２４の前端を越えて延在する円筒形シャンク（軸部）１４８とを有する。貫通ボア１２６の直径は、シャンク１４８の直径よりも大きく、同様に、大きなカウンタボア１２８の直径は、ヘッド１４６の直径より大きく、かかる直径の差異により、コネクタ１４４は、少なくとも０．０２０インチの距離であらゆる方向に中心位置から横方向に変位できる。更に、大きなカウンタボア１２８の深さは、ヘッド１４６の軸寸法より約少なくとも０．１６０インチだけ大きく、従って、マンドレルベース部１２４内のコネクタ１４４の最大ストロークは、０．１６０インチとなる。ヘッド１４６は、肩ボルト１５２を受け入れる幾つかの軸向きボア１５０を含んでおり、実際には、これらの肩ボルト１５２は、その肩部が引張棒アダプタ１３８の拡大端部１４０にしっかりと当接するまで、引張棒アダプタ１３８のヘッド１４０内に螺進される。肩ボルト１５２の平滑な軸部は、コネクタヘッド１４６のボア１５０内に存在し、ボルト１５２とボア１５０との間の直径差は、コネクタ１４４のヘッド１４６、及び、実際には全体のコネクタ１４４が、マンドレル７２に対して軸Ｙから少なくとも０．０２０インチ離れる方向に移動できるような直径差とされる。肩ボルト１５２のヘッドは、マンドレルベース部１２４のソケット１３２内に嵌合され、これにより、コネクタ１４４はベース１２４と共に回転可能となる。各肩ボルト１５２の軸部まわりには、ボルト１５２のヘッドとコネクタ１４４に対するヘッド１４６の前面との間にベアリング１５４が嵌合され、ベアリング１５４は、引張棒アダプタ１３８に加わる軸方向荷重をコネクタ１４４に伝える一方で、コネクタ１４４がマンドレルベース部１２４を横方向に最小摩擦で移動させることができるようにする。従って、肩ボルト１５２は、コネクタ１４４を内方に引っ張る引張部材として機能する。各ベアリング１５４は、図４に示すように、対の平らなワッシャー１５６と、ワッシャー１５６間に硬化ボール１５８の形態のロール部材と、ワッシャー１５６間に位置し、ボール１５８を受け入れると共にそれらを均一な間隔で保持するポケットを有するケージ１６０とを含む。ワッシャー１５６の一方は、コネクタヘッド１４６の前面に当接し、ワッシャー１５６の他方は、肩ボルト１５２のヘッドの下側に当接する。
【００２７】
コネクタ１４４のシャンク１４８は、マンドレルベース部１２４の前端を越えて突出し、そこで、締結部７０の歯１１４の領域まで前方に延在するアーバ（ａｒｂｏｒ）１６４に受け入れられる。コネクタシャンク１４８とアーバ１６４の内面との間にちょうど十分の隙間が存在し、シャンク１４８は、拘束されることなくアーバ１６４内を軸方向に変位可能とされる。この領域では、アーバ１６４は、幾つかのアキシアルボア１６８を備えるフランジ１６６を有し、アキシアルボア１６８を通ってより多くの肩ボルト１７０が延在する。ボルト１７０は、マンドレルベース部１２４の端部に螺合され、ボルト１７０の肩部は、マンドレルベース部１２４の前面に当接し、その頭部は、緊密でないが、フランジ１６６の前面に当接する。更に、アキシアルボア１６８の直径は、アーバ１６４及びそれに包囲されるコネクタシャンク１４８が横方向にマンドレル７２の軸Ｙから離れる如何なる方向にも少なくとも０．０２０インチ変位できるほど十分にボルト１７０の軸部の直径よりも大きい。アーバ１６４は、その反対側の端部に、拡大ヘッド１７２を含み、拡大ヘッド１７２を通ってボア１７４が延在する。ヘッド１７２は、ラジアルスロット（図３）により区画されており、その外面に弓状の把持面１７８と、ボア１７４の端部にベベルカム面１７８とを有する。アーバ１６４のヘッド１７２が歪んでいない時、把持面１７６の直径は、ハブアセンブリＢ用のハブスピンドル２０の端部で機械加工されたボア３６に嵌入するのに十分な程度小さい。
【００２８】
アーバ１６４のボア１７４は、アーバ１６４のベベルカム面１７８に当接するベベル端部１８６を有するエキスパンダ１８４を受け入れる。エキスパンダ１８４の他端は、コネクタ１４４のシャンク１４８の端部に螺合される。従って、引張棒６４により負荷される軸力は、引張棒アダプタ１３８及びコネクタ１４４を介してアーバ１６４内に後退するエキスパンダ１８４に伝わる。そのようにして、エキスパンダ１８４のベベル端部は、アーバ１６４のヘッド１７２のカム面１７８に沿って移動し、これにより、ヘッド１７２が拡張（拡大）され、弓状の把持表面１７６により形成されるエンベロプの直径が増加される。従って、コネクタ１４４及びエキスパンダ１８４は、作動部材を構成し、即ち、アーバ１６４の拡大ヘッド１７２を拡張する。
【００２９】
エキスパンダ１８４は、当然に、アーバ１６４に軸力を負荷し、当該力は、マンドレルベース部１２４により反作用を受け、マンドレルベース部１２４の前部で小さなカウンタボア１３０内に位置するベアリング１８８を介してマンドレルベース部１２４に伝達される。ベアリング１８８は、同様に（図５参照）、ボール１９２を間に備えた対の平らなワッシャー１９０と、ボール１９２が均等に離間するようにボール１９２を分離するケージ１９４とを有する。ベアリング１８８は、アーバ１６４のフランジ１６６をマンドレルベース部１２４の前面から僅かに離間させるほどの厚みを有するが、肩ボルト１７０のヘッドにフランジ１６６を当接させるほど厚くない。従って、フランジ１６６は、マンドレルベース部１２４の端部で、所謂フローティング（浮動）状態となる。
【００３０】
実際には、肩ボルト１５２の軸部とコネクタ１４４のヘッド１４６内のアキシアルボア１５０との間にガタがあり、肩ボルト１７０の軸部とアーバ１６４のフランジ１６６との間にガタがあり、共に、ベアリング１５４及びベアリング１８８が、マンドレルベース部１２４上でコネクタ１４４、アーバ１６４及びエキスパンダ１８４を一ユニットとして浮動することを可能とし、一方では、軸力が、引張棒アダプタ１３８及びコネクタ１４４を介してエキスパンダ１８４に伝達される。
【００３１】
ハブアセンブリＢのハブ４上にフランジ２２の前面を形成する搭載面３６を機械加工するためのチャックＡを用意するため、圧縮空気が、締結部７０のベース７６内のポート８６に導かれる。これは、ピストン９０及び締結部材１１０をヘッドストック６０及びスピンドル６２から離れる前方に駆動する。歯１１４のベベル外面１１６は、キャリア１００のカム面１０８に乗り上げ、歯１１４は、締結部材１１０の弾性により拡張する。また、引張棒６４は、前方に駆動され、コネクタ１４４及びエキスパンダ１８４を同様に前方に変位させる。アーバ１６４のヘッド１７２は、アーバ１６４の弾性により、伸縮構造である。
【００３２】
チャックＡがこのように構成された状態で、ハブアセンブリＢがチャックＡに装着される。特に、ハブアセンブリＢのハウジング２は、その内側の端部が締結部７０の開いた歯１１４内に挿入され、歯キャリア１００の係止リング１０９にフランジ１０の機械加工された端面１４が当接するまで、前進される。ハウジング２が開いた歯１１４に合わせされた時、ハブスピンドル２０の内側端部の機械加工されたボア３６が、アーバ１６４の端部のヘッド１７２と合わせされる。ハウジング２が歯１１４内を前進する際、アーバヘッド１７２は、機械加工されたボア３６内に前進する。
【００３３】
ハウジングフランジ１０が係止リング１０９に当接すると、締結部ベース７６のポート８６の圧力が緩和され、圧縮空気は、他のポート８８に導かれる。これにより、ピストン９０及び締結部材１１０が後方に引かれる。締結部材１１０上の歯１１４のベベル外面１１６は、キャリア１００のカム面１０８上を移動し、歯１１４が後退する。歯１１４の把持面１１８は、ハブアセンブリＢのハウジング２の外面上の機械加工された円筒形表面１２にしっかりと当接する。ハウジング２のフランジ１０上の端面１４は、係止リング１０９に当接した状態を保つ。
【００３４】
更に、引張棒６４が作動され、引張棒６４は、機械ツールスピンドル６２の引張棒アダプタ１３８を引き込む。コネクタ１４４は、マンドレルベース部１２４内に後退し、アーバ１６４内にエキスパンダ１８４をさらに引き込み、エキスパンダ１８４のベベルヘッド１８６が、アーバ１６４の拡大ヘッド１７２のカム面１７８に移動され当接される。アーバヘッド１７２は、拡張し、その把持面１７６は、ハブスピンドル２０内の機械加工ボア３６の表面にしっかりと当接する。
【００３５】
歯１１４がハウジング２に係合し、アーバ１６４がハブスピンドル２０に係合した状態で、機械ツールスピンドル６２が作動される。機械ツールスピンドル６２は、軸Ｙまわりにマンドレルベース部１２４を回転させ、マンドレルベース部１２４がアーバ１６４を回転させる。アーバ１６４は、ハブスピンドル２０にしっかりと係合されているので、軸Ｘまわりにハブ４を回転させる。ハブ４の回転を受けるベアリング６に予荷重が設定されているので、軸Ｘは、ハウジング２を保持する締結部７０及びハウジング２に対して固定されたままである。しかし、ハブ４の回転中心の軸Ｘは、機械ツールスピンドル６２の回転中心の軸Ｙと同軸で無い場合がある。浮動型コネクタ１４４及びアーバ１６４が、軸Ｘ及び軸Ｙの間のミスアライメント（中心ずれ）を吸収する。結果、肩ボルト１５２の軸部とコネクタ１４４のヘッド１４６内に肩ボルト１５２が挿通されるボア１５０との間の隙間、及び、同様に、肩ボルト１７０の軸部とアーバ１６４のフランジ１６６のアキシアルボアとの間の隙間が、コネクタ１４４及びアーバ１６４をマンドレルベース部１２４で横方向に変位させることを可能とする。ベアリング１５４，１８８は、コネクタ１４４及びアーバ１６４の浮動に関係なく、引張棒６４により負荷される軸力をアーバエキスパンダ１８４へと伝達し、マンドレルベース部１２４により反力を受けることを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明のチャック内で保持及び回転されるハブアセンブリの軸断面図である。
【図２】ハブアセンブリが取り付けられるチャックの軸断面図である。
【図３】図２のライン３−３に沿って切断されたチャックの断面図である。
【図４】一部が除外されたチャックのベアリング構成部品の斜視図である。
【図５】一部が除外されたチャックのその他のベアリング構成部品の斜視図である。

Claims

ハブアセンブリの非回転部材を保持し、該アセンブリの回転可能な部材を回転させて、前記回転可能な部材の表面を機械加工できるようにするチャックであって、
ベース部、及び、ベース部に支持され開閉位置間で移動可能な歯を備える締結部と、
前記締結部内で固定マンドレル軸まわりに回転可能なマンドレルとを含み、
該マンドレルは、マンドレルベース部と、マンドレルベース部に搭載され、拡大された構造となることが可能なアーバとを含み、該アーバは、マンドレルベース部に対して径方向に移動可能であり、該マンドレルは、更に、前記アーバとマンドレルベース部との間に配置され、前記ベース部に対する前記アーバの径方向の変位を可能としつつ前記アーバとマンドレルベース部との間のアキシアル荷重を伝える第１のベアリングを含む、チャック。
前記第１のベアリングは、前記軸に対して直角である互いに離間した複数の表面と、該表面間にロール部材とを含む、請求項１記載のチャック。
前記アーバは、係合された構造となるときに拡大される、請求項２記載のチャック。
前記マンドレルは、更に、マンドレルベース部及びアーバ内に配置され軸方向の力が加わったときにアーバを拡張させるように構成された作動部材を含み、該作動部材は、アーバの径方向の変位に追従して前記マンドレル軸に対して径方向に移動することができる、請求項３記載のチャック。
アーバは、その内面にカム面を有し、該カム面は、前記軸に対して傾斜しており、
前記作動部材は、アーバ内に位置しアーバの前記カム面に当接する表面を有するエキスパンダを含み、エキスパンダは、前記カム面に向けて軸方向に変位した時にアーバを拡張させることになる、請求項４記載のチャック。
前記マンドレルは、更に、
作動部材に引張棒を接続するために前記作動部材まで延在する引張部材と、
前記引張部材と作動部材との間に配置され、前記作動部材に軸方向の力を伝達しつつ前記作動部材を前記アーバの径方向の変位に追従して前記軸に対して移動できるようにする第２のベアリングを含む、請求項４記載のチャック。
前記作動部材は、径方向の表面を備えるヘッドを有し、
前記引張部材は、前記作動部材のヘッドの前記径方向の表面から軸方向に離間したヘッドを有し、前記第２のベアリングは、前記作動部材のヘッドの前記径方向の表面と前記引張部材のヘッドとの間に配置される、請求項６記載のチャック。
第２のベアリングは、それぞれ、前記マンドレル軸に直角な対の平らな表面と、該平らな表面間にロール部材とを含む、請求項７記載のチャック。
前記締結部は、更に、前記締結部のベース部内で軸方向に移動可能なピストンと、前記締結部のベース部に対して所定位置に固定され、前記歯の外面に対向するカム面とを更に含み、
前記歯は、前記ピストンが前記歯を前記カム面に沿って移動させた時に歯が径方向に移動するように、前記ピストンに結合されている、請求項４記載のチャック。
ハブアセンブリのハウジングを把持し、ハウジングを確実に保持すると共に、ハブに係合し、ハブアセンブリのハウジングが機械加工されるように第１の軸まわりにハブアセンブリのハブを回転させるチャックであって、
前記第１の軸に対して傾斜したカム面を有する固定部材と、
前記固定部材内に配置されるピストンと、
前記カム面に沿って存在する歯であって、前記ピストンに結合され、前記ピストンにより前記カム面に沿って移動して開閉する歯と、
前記固定部材内に配置され、第２の軸まわりに回転する回転ベース部と、
前記回転ベース部に対して径方向に変位可能なように前記回転ベース部に搭載され、前記第２の軸に対して傾斜した内側のカム面を有するアーバと、
前記アーバ内に前記回転ベース部から延在し、前記アーバのカム面に沿って配置されるエキスパンダを有し、該エキスパンダが該カム面に接して引き込まれたときに前記アーバを拡張させる作動部材と、
前記回転ベース部と前記アーバとの間に設定され、前記第１の軸が前記第２の軸と同軸で無いときに前記アーバと前記回転ベース部との間の径方向の変位を吸収するように構成された第１のベアリングとを含む、チャック。
前記作動部材は、前記回転ベース内で径方向に移動でき、前記アーバの径方向の変位に追従する、請求項１０記載のチャック。
前記作動部材から延在し、前記作動部材に軸方向の力を付与する引張部材と、
前記引張部材と前記作動部材との間に設けられ、前記作動部材の軸方向の変位を吸収する第２のベアリングとを更に含む、請求項１１記載のチャック。
ヘッドストック及び前記ヘッドストック内で回転するスピンドルと組み合せて使用され、引張棒を含む請求項１２記載のチャックであって、
前記固定部材は、前記ヘッドストックに搭載され、前記回転部材は、前記スピンドルに搭載され、前記引張部材は、前記引張棒に接続される、チャック。
ハウジングと、前記ハウジング内に延在するスピンドル及び前記スピンドルの端部にフランジを備えるハブと、前記ハウジングと前記ハブのスピンドルとの間に配置され、第１の軸まわりに前記ハブをハウジングに対して回転可能とするベアリングとを有するハブアセンブリと、
前記ハブアセンブリのハウジングを保持し、前記ハブを回転させるチャックとの組み合せであって、
前記チャックは、固定ベースと、固定ベースに支持され、前記ハウジングを確実に保持するために前記ハウジングを囲繞及び把持する歯と、前記第１の軸に平行な第２の軸まわりに回転する回転ベースと、前記回転ベースにより支持され、前記第１の軸まわりで前記ハブと共に回転するように前記ハブに結合されるアーバとを含み、該アーバは、前記回転ベースと共に回転するように前記回転ベースに搭載されるが、該アーバは、前記第１及び第２の軸間のミスアライメントを吸収するために前記回転ベースに対して径方向に移動可能である、組み合せ。
前記回転ベース内に配置され、前記アーバ内に延在し、軸方向の力を受けたときに前記アーバを拡張させるように構成される作動部材と、
前記アーバと前記回転ベースとの間に配置され、前記アーバから前記回転ベースに軸方向の力を伝達する一方で、前記アーバを前記回転ベースに対して径方向に移動できるようにする第１のベアリングとを更に含む、請求項１４記載の組み合せ。
前記第１のベアリングは、前記アーバに接する平らなワッシャーと、前記回転ベースに接する別の平らなワッシャーと、両ワッシャー間にロール部材とを含む、請求項１５記載の組み合せ。
前記作動部材が、前記アーバの径方向の変位に追従するため、径方向に移動可能である、請求項１５記載の組み合せであって、
前記作動部材に接続され前記作動部材に軸方向の力を付与する引張部材を更に含む、組み合せ。
前記引張部材が第２の軸まわりに回転する、請求項１７記載の組み合せであって、
前記引張部材と前記作動部材との間に前記第１及び第２の軸間のミスアライメントを吸収する第２のベアリングを更に含む、組み合せ。
前記固定部材が搭載されるヘッドストックと、前記ヘッドストック内に配置され、前記第２の軸まわりに回転するツールスピンドルとを更に含み、前記回転部材は、前記ツールスピンドルに搭載され、引張棒は、前記ツールスピンドル内に搭載され、軸方向の力を付与することができ、前記引張部材は、前記引張棒に接続される、請求項１８記載の組み合せ。