JP2005163978A

JP2005163978A - 軸受装置

Info

Publication number: JP2005163978A
Application number: JP2003406603A
Authority: JP
Inventors: Taketoshi Chibu; 剛敏千布
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2003-12-04
Filing date: 2003-12-04
Publication date: 2005-06-23

Abstract

【課題】ハブホイール軸端部に形成したかしめ用円筒部を径方向外側にかしめて内輪を固定する際、内輪を外周から押さえる治具を用いることなしに、内輪に過度の径方向の力が作用して内輪の変形を防止する。
【解決手段】複列外向きのアンギュラ玉軸受を備えた軸受装置におけるハブホイール２の軸端部にかしめ用円筒部１７を備え、このかしめ用円筒部１７をかしめ治具によって揺動かしめを行い、径方向外側に拡径しながら屈曲させ、内輪３の端面１０にこれを押しつけてかしめ止めを行い、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軸受装置であって、かしめ用円筒部１７の内側の面取り中心位置３０が、前記内輪３の内端面１０よりも内輪軸方向外側に位置させた。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば自動車等の車両に取り付けられる車輪支持用ハブユニット等の軸受装置に関し、特に軸受装置の軸部の軸端部をかしめて内輪に押しつけることにより転がり軸受を固定するようにした軸受装置に関する。

従来より自動車の車輪は、車輪支持用ハブユニットにより懸架装置に支持しており、図３（ｂ）は、従来から広く用いられている車輪支持用ハブユニットの、製造時における中間完成品の状態の１例を示している。この車輪支持用ハブユニット１は、ハブホイール２と、内輪３と、外輪４と、複数個の転動体５とによって複列外向きのアンギュラ玉軸受を構成している。このうちのハブホイール２の外周面の外端部には、車輪を支持する為のフランジ６を形成している。また、このハブホイール２の軸部１１の中間部には第一の内輪軌道７を、同じく内端部には外径寸法が小さくなった段部８を、それぞれ形成している。この種の車輪支持用ハブユニットは、例えば特開平１０−２７２９０３号公報等の多数の公報に開示されている。

なお、この車輪支持用ハブユニット１が車体に取り付けられた状態では、通常は車輪が取り付けられるフランジ６が車体の幅方向外側に位置し、その反対側が車体の幅方向中央寄りで車体の内側に位置するので、図面にも示しているとおり、以降この車輪支持用ハブユニット１の各部材において、このフランジ６側を外側、その反対側を内側と呼ぶ。

前記段部８には、その外周面に第二の内輪軌道９を形成した内輪３を外嵌している。上記ハブホイール２の軸部１１の内端部には、最初図３（ａ）に示すようなかしめ用円筒部１７を突出しており、後述するようなかしめ治具によって、内輪３の内端面１０よりも内方に突出した部分を直径方向外方に折り曲げることにより同図（ｂ）に示すようなかしめ部１６を形成し、このかしめ部１６と段部８の段差面１２との間で上記内輪３を挟持している。このようにかしめ用円筒部１７をかしめて内輪３に押しつけることにより、転がり軸受に対して所用の予圧としての圧縮応力を付与すると共に、転がり軸受の抜け止めを行うようにし、部品点数削減による低コスト化を図っている。

また、上記外輪４の内周面には、上記第一の内輪軌道７と対向する第一の外輪軌道１３、及び上記第二の内輪軌道９に対向する第二の外輪軌道１４を形成している。そして、これら第一、第二の内輪軌道７、９と第一、第二の外輪軌道１３、１４との間に上記転動体５、５をそれぞれ複数個斜接形式に配置し、前記のように複列外向きのアンギュラ玉軸受としている。なお、図示の例では、転動体５、５として玉を使用しているが、重量の嵩む自動車用のハブユニットの場合には、これら転動体としてテーパころを使用する場合もある。

また、図示の例では、上記外輪４の外端部内周面と上記ハブホイール２の外周面との間にシールリング１９を設けることにより、上記転動体５、５を設置した空間に塵芥が進入したり、或はこの空間から潤滑油等が漏出するのを防止している。また、この車輪支持用ハブユニット１には、この製造工程においてその後、ハブホイール２の外端側のフランジ６に形成した孔に、車輪取り付け用のハブボルトを圧入する等の工程を経て完成品とする。

上述の様な車輪支持用ハブユニット１の製造工程において、図３（ａ）に示すように内輪３の内端面１０よりも内方に突出したかしめ用円筒部１７を、同図（ｂ）に示すようにかしめる際には、図４に示すようなかしめ治具１８を用いてかしめ作業を行う。即ち、かしめ治具１８の先端には、前記かしめ用円筒部１７における内周面２０の内端縁２１に対して当接し断面が円弧面をなすかしめ用曲面２２を形成したかしめ治具突部２３を、回転軸部２４に対して突出して設けている。

かしめ作業時には例えば特開２００１−３５３５３８号公報にも示されるように、また、その要部を図４に示すように、半完成品の車輪支持用ハブユニット１の外端部に形成した凹部２５を、基盤２６に設けた中央支持部２７に嵌合して中心位置を設定する。その後必要に応じてハブホイール２のフランジ６、或いは外輪４のフランジ１５等を基盤２６側に固定する。その後かしめ治具１８を所定角度θだけ傾けた状態のまま、かしめ具突部２３のかしめ用曲面２２をかしめ用円筒部１７の内端縁２１に当接し、かしめ力を付与しつつ図示されない揺動かしめ装置によって、回転中心Ａを中心として図中下方に押圧しつつ揺動回転させる。その結果、かしめ用円筒部１７は図中下方に、且つ半径外側方向に拡径しつつ次第に曲げられ塑性変形されて、最終的に図３（ｂ）及び図４に実線で示すように、内輪３の内端面１０に対して押しつけられる。

上記従来の装置においては、かしめ時に内輪３に対して、特に径方向に対して過大なかしめ力がかかると、内輪３の第二の内輪軌道９がいびつに変形し異音が発生する等の恐れがある。即ち、従来の車輪支持用ハブユニットの軸受装置においては、かしめ用円筒部１７は図３（ａ）に示すように、その内周面２０における面取り中心位置３０が、内輪３の内端面１０より外側、即ち内輪３の内端面１０より軸線方向で段差面１２側に位置していた。

そのため、前記図４に示すようにかしめ用円筒部１７をかしめ治具１８でかしめる時には、図５に拡大して示すように、最初同図（ａ）に示すようなかしめ用円筒部１７における内周面２０の内端縁２１に、かしめ治具１８のかしめ治具突部２３におけるかしめ用押圧面３１を当接して、前記のようにかしめ治具を軸線Ｃ方向にＦの力で押圧しつつ、所定角度θだけ傾けた状態で回転させると、略円弧面をなすかしめ用押圧面３１が、その接触部分の傾斜によって内端縁２１を図中矢印Ｆ１で示す方向に押圧する。

このとき、かしめ用円筒部１７は半径方向外側に、即ち拡径方向に押圧される。特に従来のかしめ用円筒部１７の内周面２０における面取り中心位置３０が、前記のように内輪３の内端面１０より外側、即ち内輪３の内端面１０より軸線方向で段差面１２側に位置していたため、曲がる起点となる位置が、内輪３の半径方向内周面３２とかしめ用円筒部１７の半径方向外周面２８との接触が解放される、内輪３の面取り部の起点である内輪面取り起点部３３となる。このとき、前記内輪面取り起点部３３には、図中矢印ｆ１で示すように、半径方向外側に対して大きな力が作用する。

このような半径方向外側の向きを中心とした大きな力ｆ１は、内輪３に対して直接作用するため、リング状の内輪３の内端面１０側を主として拡径方向に押圧し、そのため内輪３はいびつな変形を生じ、図５（ｂ）に示すようにかしめ用円筒部１７が押し縮められつつ拡開していく。特にこの過程において、内輪３の第二の内輪軌道９は変形し、真円度が低下して転動体５は円滑な転動が行われなくなるという問題を生じる。

上記のようなかしめ時における内輪の変形を抑制するために、例えば特開２０００−３８００５号公報に示されているように、アンギュラ玉軸受の抜け止めと予圧付与とを行うためにかしめ用円筒部をかしめるに際して、内輪を円環状の拘束治具で拘束した状態とすることによって、内輪の軌道面のいびつな変形を押さえる方法が提案されている。
特開平１０−２７２９０３号公報特開２００１−３５３５３８号公報

一方、車両用ハブユニットのコスト低減を図る一つの条件に、組み立てラインにおける組み立て工数並びに組み立て時間を可能な限り少なくして量産性を上げることがある。その点、上述のような拘束治具は、車両用ハブユニットの性能向上に必要であるものの、それを内輪と外輪との対向間隙に入れ、内輪肩部外周に当接させる作業を行う際に多くの手間と時間とがかかってしまう。

したがって、本発明は上記従来技術のような拘束治具を用いることなく、かしめ時において内輪がいびつに変形することを抑制しながら軸部軸端の内輪へのかしめ作業を可能として、組み立ての工数並びに時間を減少させ、量産性の向上に適した構造の軸受装置とすることを解決すべき課題とする。

本発明による軸受装置は、軸端にかしめ用円筒部を有する軸体の外周に、斜接形式の転がり軸受を取り付け、前記軸体のかしめ用円筒部を径方向外向きに屈曲させて前記転がり軸受の内輪の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とを行う軸受装置であって、前記かしめ用円筒部内側の面取り中心位置が、前記内輪の端面よりも内輪の軸方向外側に位置させたものである。

また、本発明による他の軸受装置は、軸端にかしめ用円筒部を有するハブホイールの外周に、複列外向きのアンギュラ玉軸受を取り付け、前記かしめ用円筒部を径方向外向きに屈曲させて前記アンギュラ玉軸受の内輪の端面にかしめつけて、前記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軸受装置であって、前記かしめ用円筒部内側の面取り中心位置が、前記内輪の端面よりも内輪軸方向外側に位置させたものである。

本発明は上記のように構成することにより、上記従来技術のような拘束治具を用いて内輪の外周を押さえる必要無しに、かしめ時において内輪がいびつに変形することを抑制しながら軸部軸端の内輪へのかしめ作業を可能として、組み立ての工数並びに時間を減少させ、量産性の向上に適した構造の軸受装置とすることができる。

本発明はハブホイール軸端部をかしめるときに、内輪の変形を防止するという目的を、軸端にかしめ用円筒部を有する軸体の外周に、斜接形式の転がり軸受を取り付け、前記軸体のかしめ用円筒部を径方向外向きに屈曲させて前記転がり軸受の内輪の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とを行う軸受装置であって、前記かしめ用円筒部内側の面取り中心位置が、前記内輪の端面よりも内輪の軸方向外側に位置させることによって実現した。

図１は本発明による軸受装置の一実施例を示している。なお、本実施例の特徴は後述するように、ハブユニット２に対して内輪３を固定するかしめ時に作用するかしめ用円筒部の内周面における面取り中心位置の配置に特徴を有し、軸受装置としての車輪支持用転がり軸受ユニットの構造は前記図３に示す従来のものと同様のものを示しているので、同一構造部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略若しくは簡略にして、本発明の特徴部分であるかしめ方法を中心に説明する。

図１に示１実施例における軸受装置を用いた車輪支持用ハブユニット１については、図２にその一部拡大図によってかしめ過程を順に示しており、かしめを行う開始状態を同図（ａ）に示している。同図に示されるように、軸部２に形成するかしめ用円筒部１７の面取り中心位置３０を、内輪３の内端面１０よりＬだけ内側、即ち内輪３の内端面１０より軸受軸線方向においてＬだけ突出する位置に配置している。

このようにかしめ用円筒部１７の面取り中心位置３０を内輪３の内端面１０より内側に配置することにより、図２（ａ）に示すようにかしめ治具１８のかしめ治具突部２３における円弧状のかしめ用押圧面３１を、かしめ用円筒部１７の内周面２０における内端縁２１に当接させて、前記図４に示すように押圧しつつ回転させるとき、その当接部である内端縁２１には同図に示すように、円弧状のかしめ用押圧面３１に直角方向の力Ｆ１が作用することとなる。この力Ｆ１はほとんどがかしめ用円筒部１７をその半径方向外側に押圧する力となり、かしめ用円筒部１７を外側に折り曲げる力となる。

そのとき、本発明においては前記図３〜図５に示した従来の軸受装置と異なり、面取り中心位置３０が内輪３の内端面１０より内側に位置しているので、この面取り中心位置３０を中心として折り曲げられることとなる。そのため従来の軸受装置において大きな力が作用していた内輪３の半径方向内周面３２とかしめ用円筒部１７の半径方向外周面２８との接触が解放される内輪面取り部の縁である内輪面取り起点部３３には、僅かの力ｆ１が作用するだけとなる。その際、面取り中心位置３０と内輪３の内端面１０との距離Ｌが大きくなるほどその力ｆ１は小さくすることができるが、あまりにもその距離Ｌが大きくなると内輪の端面１０に対するかしめ作用に影響を及ぼすので、これらの点を考慮して適切な範囲が選択される。

上記のように、内輪面取り起点部３３に対する特に内輪の拡径方向の力が小さくなるので、従来例における前記図５（ａ）に示すような、内輪３に対する大きな力ｆ１が作用することによる内輪３のいびつな変形が生じることを防止することができる。

かしめ治具１８によるかしめ作業が進行し、図２（ｂ）に示す状態までかしめ用円筒部１７が押し縮められつつ拡径方向に折り曲げられると、かしめ用円筒部１７の内端縁２１とかしめ治具突部２３の円弧状のかしめ用押圧面３１との当接位置が次第に外側にずれる。そのため、かしめ治具１８がかしめ用円筒部１７に作用する力Ｆ２は次第に軸受装置の軸線方向となり、このとき内輪面取り起点部３３に大きな力ｆ２が作用するようになっても、その力の向きは軸受装置の軸線方向に近づくため、内輪３を拡径方向に押圧する力の分力は小さくなり、内輪の拡径方向の変形はほとんど生じることはない。また、かしめ作業の進行に伴い、かしめ用円筒部１７が内輪３に対して作用する点は、内輪面取り起点部３３から次第に内輪面取り部に移動することとなり、その際には、更に内輪を拡経する分力は小さくなる。

更にかしめが進み図２（ｃ）に示すように最終段階になると、かしめ治具１８によるかしめ力Ｆ３はほとんど軸受装置の軸線方向となり、内輪３に作用する力ｆ３も軸線方向となるため、内輪３に大きな力が作用しても内輪３を拡経する方向にほとんど力が作用しないので、内輪の拡径方向の変形が生じない。このようにしてかしめ作業が終了した状態を図１に示している。

上記のようなかしめが行われる結果、上記従来技術のような拘束治具を用いて内輪の外周を押さえる必要無しに、かしめ時において内輪がいびつに変形することを抑制しながら軸部軸端の内輪へのかしめ作業を可能として、組み立ての工数並びに時間を減少させ、量産性の向上に適した構造の軸受装置とすることができる。

本発明は前記のような形式の車輪支持用ハブユニット以外に、内輪を円筒部でかしめ固定するものであるならば、更に各種の形式の軸受装置に対して有効に適用することができる。

本発明の実施例の車両用ハブユニットの断面図である。（ａ）〜（ｃ）は同実施例におけるかしめ作業の状態を要部拡大断面図で順に示した説明図である。従来の車輪支持用転がり軸受ユニットを示す図であり、（ａ）はかしめを行う前の状態を示し、（ｂ）はかしめ作業終了後の状態を示す断面図である。同従来のかしめ作業における揺動かしめの主要工程の一部断面を示す側面図である。（ａ）及び（ｂ）は同従来例におけるかしめ作業を要部拡大断面図で順に示した説明図である。

符号の説明

１車輪支持用ハブユニット
２ハブホイール
３内輪
４外輪
５転動体
６フランジ
７第一の内輪軌道
８段部
９第二の内輪軌道
１０内端面
１１軸部
１２段差面
１３第一の外輪軌道
１４第二の外輪軌道
１５フランジ
１６かしめ部
１７かしめ用円筒部
１８かしめ治具
１９シールリング
２０内周面
２１内端縁
２２かしめ用曲面
２３かしめ治具突部
２４回転軸部
２５凹部
２６基盤
２７中央支持部
２８外周面
３０面取り中心位置
３１かしめ用押圧面
３２半径方向内周面
３３内輪面取り起点部

Claims

軸端にかしめ用円筒部を有する軸体の外周に、斜接形式の転がり軸受を取り付け、前記軸体のかしめ用円筒部を径方向外向きに屈曲させて前記転がり軸受の内輪の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とを行う軸受装置であって、前記かしめ用円筒部内側の面取り中心位置が、前記内輪の端面よりも内輪の軸方向外側に位置していることを特徴とする軸受装置。
軸端にかしめ用円筒部を有するハブホイールの外周に、複列外向きのアンギュラ玉軸受を取り付け、前記かしめ用円筒部を径方向外向きに屈曲させて前記アンギュラ玉軸受の内輪の端面にかしめつけて、前記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軸受装置であって、前記かしめ用円筒部内側の面取り中心位置が、前記内輪の端面よりも内輪軸方向外側に位置していることを特徴とする軸受装置。