JP2005172049A

JP2005172049A - 車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法

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Publication number: JP2005172049A
Application number: JP2003409842A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Hagiwara; 信行萩原; Yasuhiro Morichika; 靖弘森近; Akifumi Horiie; 章史堀家; Shoko Yasumura; 昌紘安村
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2003-12-09
Filing date: 2003-12-09
Publication date: 2005-06-30

Abstract

【課題】安定した形状及び寸法を有するかしめ部１１を得ると共に、このかしめ部１１の表面の品質を良好に維持し、更に、押型１５の寿命の向上と、ハブ本体６に対する内輪７の支持強度の確保とを図る。
【解決手段】ハブ本体６の内端部に内輪７を外嵌した状態で、揺動回転する押型１５によりこのハブ本体６の内端部に形成した円筒部１３を塑性変形させ、かしめ部１１を加工する。このかしめ部１１の形成作業の開始時から終了時迄の間の、上記ハブ本体６の内端部でこのかしめ部１１を形成すべき部分上を上記押型１５が通過する回数を、１５〜１２０回とする。この押型１５の揺動回転速度を、１００〜６００min^-1 の低い速度とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する為の車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法の改良に関する。

自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する為に、車輪支持用転がり軸受ユニットを使用する。この様な車輪支持用転がり軸受ユニットとして特許文献１には、図５の様な構造が記載されている。この車輪支持用転がり軸受ユニットは、外径側軌道輪部材である外輪１の内径側に、内径側軌道輪部材であるハブ２を、それぞれが転動体である複数の玉３、３を介して回転自在に支持している。このうちの外輪１は、内周面に１対の外輪軌道４、４を形成すると共に、外周面に懸架装置に支持固定する為の取付部５を設けている。

又、上記ハブ２は、軸部材であるハブ本体６と内輪７とを組み合わせて成る。このうちのハブ本体６は、車輪を支持する為のフランジ８を外周面の外端（車両への組み付け状態で車両の幅方向外側となる端で、図５の左端）部に、外側の（第一の）内輪軌道９ａを同じく中間部に、外径寸法が小さくなった段部１０を同じく内端（車両への組み付け状態で車両の幅方向中央側となる端で、図５の右端）部に、それぞれ形成している。尚、上記外側の内輪軌道９ａは、上記ハブ本体６の中間部に外嵌した別の内輪の外周面に形成する場合もある。又、上記内輪７は、内側の（第二の）内輪軌道９ｂを外周面に有する。この様な内輪７は、上記段部１０に圧入外嵌すると共に、上記ハブ本体６の内端部に設けたかしめ部１１により、上記段部１０の段差面１２に向け抑え付けている。この様なかしめ部１１は、上記ハブ本体６の内端部で、少なくとも上記段部１０に圧入（締り嵌めで）外嵌した内輪７の内端面よりも軸方向に突出する部分に形成した円筒部１３を、図６に示す様な揺動プレス装置１４により直径方向外方に塑性変形させる事により形成している。

この揺動プレス装置１４は、加圧部材である押型１５と、抑え治具１６と、ホルダ１７とを備える。このうちのホルダ１７は、十分に大きな剛性を有する金属材により有底円筒状に構成しており、底部１８の上面にハブ２の外端面中央部を、がたつきなく且つ若干の揺動変位自在に支持自在としている。この為に、図示の例の場合には、上記ホルダ１７の底部１８の上面中央部に受治具２１を設け、この受治具２１の底面とこの底部１８の上面との間に設けた球面座により、この底部１８に対する受治具２１の揺動変位を自在としている。この様に上記ハブ２の外端面中央部を揺動変位を自在に支持する事により、上記かしめ部１１の形成時に、上記ハブ２にモーメントが加わらず、このハブ２に曲がり等の変形が生じる事を防止できる。

又、上記揺動プレス装置１４は、フランジ８の外周縁を含むハブ２の外周面とホルダ１７の内周面とを隙間嵌により嵌合自在としている。この様に隙間嵌により嵌合する周面同士は、上記ホルダ１７内に上記ハブ２をセットする際のガイド面として機能し上記押型１５に対するこのハブ２の心合わせを図る一方、このハブ２の微妙な揺動変位を許容して、上記かしめ部１１の形成時に、このハブ２にモーメントが加わる事を防止する。

又、上記抑え治具１６は、それぞれが半円弧形に形成した治具素子１９、１９を組み合わせる事により全体を円輪状に構成したもので、内周縁部に円筒状の抑え部２０を備える。又、これら各治具素子１９、１９の外周縁並びに上記ホルダ１７の上端開口部内周面は、上方に向かう程直径が大きくなる方向に傾斜したテーパ面としている。上記各治具素子１９、１９を、図示しないボルトにより、上記ホルダ１７の上部内周面に設けた、やはり図示しない取付部に結合固定する過程で上記各治具素子１９、１９は、上記テーパ面同士の係合に基づき、直径方向内方に変位する。そして、これら各治具素子１９、１９により構成する上記抑え治具１６の抑え部２０の内周面を、内輪７の内端寄り部分に設けた肩部２２の外周面に強く押し付ける。

前記ハブ本体６の内端部に設けた円筒部１３をかしめ広げて上記かしめ部１１を形成する際には、上記ホルダ１７を介して上記ハブ２を上方に押圧しつつ、前記押型１５を揺動回転させる。即ち、この押型１５の中心軸とこのハブ２の中心軸とを角度θだけ傾斜させた状態で、この押型１５を、このハブ２の中心軸を中心として回転させる。この様にして揺動プレス装置１４により上記かしめ部１１を形成すれば、上記押型１５の円周方向の一部が上記円筒部１３を押圧する事になり、上記かしめ部１１の加工作業は部分的に且つ円周方向に連続して進行する事になる。この為、一般的な鍛造加工によりこのかしめ部１１を形成する場合に比べて、加工時に上記円筒部１３に加わる荷重を小さくできる。

又、安定した品質で信頼性の高い車輪支持用転がり軸受ユニットを提供する為には、例えば、上記かしめ部１１を形成する際に、このかしめ部１１を形成すべき部分上を上記押型１５が通過する回数（通過回数＝揺動回転速度×加工時間）を管理する。例えば、一般的な乗用車用の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、押型１５の通過回数を、２５〜２００回程度とする。この様に通過回数を管理する事により、上記かしめ部１１の形状を或る程度安定させ、或る程度高品質の車輪支持用転がり軸受ユニットを実現できる。

上述の様な特許文献１に記載された車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法の場合、かしめ部１１を加工する際に押型１５の揺動回転速度を上述の所定の範囲に規制する事を考慮していない。この為、上述の様に、この押型１５の通過回数を所定の範囲に規制した場合でも、このかしめ部１１の形状を安定させる事に対して未だ改良の余地がある。又、上記特許文献１に記載された車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法の場合、上記かしめ部１１の表面を良好に維持できなくなったり、上記押型１５の寿命を十分に確保できなくなる可能性がないとは言えない。例えば、上記通過回数を上述の様な所定の範囲に規制した場合でも、上記押型１５の揺動回転速度が高過ぎると、上記かしめ部１１を形成する際に、上記ハブ本体６の内端部と上記押型１５とが高速で擦れ合って、当該接触部で発熱する可能性がある。そしてこの接触部で発熱すると、上記ハブ本体６の内端部と押型１５とでの摩耗が激しくなったり、焼き付き等の損傷が発生する原因となる。又、上記接触部で発熱した場合には、車輪支持用転がり軸受ユニットの量産時に、かしめ部１１を形成すべく新たに揺動プレス装置１４に装着した、別の車輪支持用転がり軸受ユニットを構成するハブ本体６の内端部に、上記接触部で発生した熱が伝達されて、この内端部の変形抵抗が小さくなる可能性がある。この様に変形抵抗が小さくなると、得られたかしめ部１１が外径側に変形し過ぎて、このかしめ部１１の形状及び寸法が不安定になる可能性がある。

これに対して、上記押型１５の揺動回転速度が低過ぎると、良好なかしめ部１１を形成する為に必要な加圧力を、上記押型１５から上記ハブ本体６の内端部に加える事ができず、上記ハブ本体６に対する上記内輪７の支持強度を十分に確保できなくなる可能性がある。即ち、上記かしめ部１１と前記段差面１２との間で上記内輪７を挟持した状態で、この内輪７を軸方向に押圧してこの内輪７の回転を防止するには、かしめ加工終了後での、上記かしめ部１１の端面と段差面１２とからこの内輪７に付与される軸方向の力（軸力）を、十分に大きくする必要がある。又、この軸力は、上記押型１５から上記ハブ２の内端部に付与する加圧力で定まる。この為、この押型１５の揺動回転速度が低過ぎる場合には、上記加圧力が小さくなる為、上記軸力を十分に大きくできなくなる。この様に、軸力を十分に大きくできない場合には、上記ハブ本体６に対する上記内輪７の支持強度を十分に確保できなくなる為、長期間に亙る使用により軸受剛性が低下し易くなる。

特開２０００−２１１３０２号公報

本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法は、この様な事情に鑑みて、加圧部材を揺動回転させつつかしめ部を形成する際の、この加圧部材の揺動回転速度と、この加圧部材がかしめ部を形成すべき部分上を通過する回数（通過回数）とを適切な範囲に規制する事により、上述の様な不都合を解消すべく発明したものである。

本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法は、前述した従来の車輪支持用車輪支持用転がり軸受ユニットと同様に、内周面に第一、第二の外輪軌道を有する外径側軌道輪部材と、外周面に第一、第二の内輪軌道を有する内径側軌道輪部材と、これら第一、第二の内輪軌道と上記第一、第二の外輪軌道との間にそれぞれ複数個ずつ転動自在に設けられた転動体とを備え、上記内径側軌道輪部材は、その中間部外周面に直接又は別の内輪を介して上記第一の内輪軌道を設けた軸部材と、その外周面に上記第二の内輪軌道を設けた内輪とから成り、この内輪は、上記軸部材の一端部に外嵌し、更にこの軸部材の一端部に設けた円筒部を直径方向外方に塑性変形させる事で形成したかしめ部によりその軸方向一端面を抑え付けられる事で、上記軸部材に対し支持固定されている車輪支持用転がり軸受ユニットを造る為、加圧部材により上記円筒部の円周方向の一部に、軸方向に関して他端側に、径方向に関して外方に、それぞれ向いた荷重を加えると共に、この荷重を加える部分を上記円筒部の円周方向に関して連続的に変化させる事によりこの円筒部を徐々に塑性変形させて上記かしめ部とする。

特に、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法に於いては、このかしめ部の形成作業の開始時から終了時迄の間の、このかしめ部を形成すべき部分上を上記加圧部材が通過する回数を１５〜１２０回とし、且つ、この加圧部材の揺動回転速度を１００〜６００min^-1 の低い速度とする。

上述の様に構成する本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法によれば、安定した形状及び寸法を有するかしめ部を得られると共に、このかしめ部の表面の品質を良好に維持できる。更に、加圧部材の損傷を防止できる事によりこの加圧部材の寿命を向上させる事ができる。又、軸部材に対する内輪の支持強度を十分に確保でき、軸受剛性を長期間に亙り十分に確保し易くなる。

又、好ましくは、請求項２に記載した様に、かしめ部の形成作業の開始時から終了時迄の間の、このかしめ部を形成すべき部分上を加圧部材が通過する回数を、３０〜９０回とする。
この好ましい構成によれば、軸部材から内輪に、効果的により安定した軸力を加える事ができる。

又、好ましくは、請求項３に記載した様に、かしめ部の形成作業の開始時から終了時迄の間の、このかしめ部を形成すべき部分上を加圧部材が通過する回数を、１５回以上３０回未満とする。
この好ましい構成によれば、かしめ部の表面の品質をより良好に維持し易くすると共に、加圧部材の寿命をより向上させ易くできる。

図１〜２は、本発明の実施例を示している。尚、本実施例の特徴は、前述した従来の車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法で生じる不都合を解消すべく、加圧部材である押型１５を揺動回転させつつかしめ部１１を形成する際の、この押型１５の揺動回転速度と、この押型１５がかしめ部１１を形成すべき部分上を通過する回数（通過回数）とを所定の範囲に規制する点にある。本実施例の製造方法により造る車輪支持用転がり軸受ユニットの構成に就いては、前述の図５〜６に示した従来構造と同様である為、同等部分には同一符号を付して重複する説明は省略し、以下、本実施例の特徴部分に就いて説明する。

先ず、製造装置である揺動プレス装置１４ａの構成に就いて説明する。この揺動プレス装置１４ａは、昇降台２３を有する。この昇降台２３は、油圧シリンダ等の押圧装置（本体部分の図示は省略）の出力ロッド２４の上端部に固定されており、かしめ部１１の加工時に、この押圧装置により上方に押し上げられる。この様な昇降台２３の上面には、図１の表裏方向に水平移動するスライドテーブル２５を設け、更にこのスライドテーブル２５の上面に、ホルダ２６を介して支持ブロック２７を載置している。尚、上記昇降台２３の上面で１対のスライダ２８、２８の間部分にバックアッププレート２９を固定し、このバックアッププレート２９の上面を、上記スライドテーブル２５の下面に摺接若しくは近接対向させている。

上記支持ブロック２７は、内径側軌道輪部材であるハブ２を構成する上記ハブ本体６の外端（車両への組み付け状態で車両の幅方向外側となる端で、図１の下端）部を支える為のもので、上面中央部に支持円筒部３０を固設している。この支持円筒部３０は、ホイールの内周縁部を外嵌する為に上記ハブ本体６の外端面に設けた位置決め筒部３１をほぼがたつきなく内嵌自在な内径と、上記ハブ本体６の外周面に設けたフランジ８の外側面にほぼ密接自在な上端面形状とを有する。

又、上記支持ブロック２７の上方には、上記ハブ本体６の内端部に形成した円筒部１３を塑性変形する為の加圧部材である、押型１５を設けている。この押型１５は、図示しない支持ヘッドの下端部に支持されている。この押型１５の中心軸αは、前述の図６に示した従来装置の場合と同様に、上記ハブ本体６の中心軸βに対し、小さな角度θだけ傾斜している。上記ハブ本体６の内端部にかしめ部１１を加工する際に上記押型１５は、その中心軸αを上記ハブ本体６の中心軸βの回りで振れ回り運動させる。そして、この状態で上記昇降台２３を上方に押し上げる事により、上記円筒部１３の上端縁を上記押型１５の下面に押し付ける。そして、この押型１５からこの円筒部１３の円周方向の一部に、軸方向に関して外方（図１の下方）に、径方向に関して外方に、それぞれ向いた荷重を加える。この様にして上記円筒部１３に荷重を加える位置は、上記中心軸αの振れ回り運動に伴って、この円筒部１３の円周方向に関して連続的に変化する。尚、上記押型１５は、この円筒部１３を加圧するのに伴う反力により亀裂等の損傷が発生しない様に剛性を高くすべく、かしめ部１１を形成する為の先端部から離れるに従って（上方程）外径が大きくなる方向に傾斜したテーパ形状としている。

又、上記押型１５の周囲に、円輪状の支持枠３２を設けている。この支持枠３２の中央部には、この押型１５の振れ回り運動を許容すべく、上方に向かう程内径が大きくなる方向に傾斜した内周面を有する、摺鉢状の通孔３３を設けている。そして、上記支持枠３２の下面でこの通孔３３を囲む部分に、略短円筒状の抑え筒部３４を形成している。この抑え筒部３４は、上記押型１５により上記円筒部１３を上記かしめ部１１に加工する際に、上記ハブ本体６が径方向に振れ動くのを規制する役目を有する。この為に上記抑え筒部３４の下端部内周面は、上記ハブ本体６の内端部に外嵌した内輪７の外周面に、０．１〜０．５mm程度の微小な大きさの隙間を介して対向させている。尚、上記支持枠３２は、図示しないフレームの一部に、やはり図示しない３本の油圧アクチュエータにより、若干の昇降自在に支持している。

又、上記支持枠３２の下面外周寄り部分に、上下１対の連結環３５ａ、３５ｂを介して、欠円筒状の保持筒３６を、吊り下げ固定している。この保持筒３６は、前記昇降台２３が上昇し、上記支持枠３２が下降した状態で、前記ホルダ２６に外嵌される。又、上記連結環３５ｂの内径側に駆動環３７を、転がり軸受３８により、回転自在に支持している。この転がり軸受３８は、旋回輪の如く、ラジアル荷重及びスラスト荷重を支承自在な構造を有する。上記駆動環３７は、上記押型１５により上記かしめ部１１を加工する際に、外輪１を所定速度で回転させる為のもので、この外輪１の外周面に設けた取付部５に、円輪状の駆動治具３９を外嵌した状態で、モータ４０により回転駆動される。

このうちの駆動治具３９は上記駆動環３７にこの駆動環３７に対する若干の昇降を自在に、且つ、この駆動環３７と同期した回転を自在に組み合わせている。この為に本例の場合には、この駆動環３７の円周方向複数個所（例えば４〜６個所）に、それぞれがこの駆動環３７の中心軸と平行な支持孔４１、４１を形成している。又、上記駆動治具３９の外周面上端部に固定した取付フランジ４２の一部で上記各支持孔４１、４１に整合する部分に、それぞれが上記駆動治具３９の中心軸と平行に配置されたガイドピン４３、４３の基端部を結合固定している。そして、これら各ガイドピン４３、４３を上記各支持孔４１、４１に挿通し、更に、これら各ガイドピン４３、４３の下端部に形成した鍔部の上面と上記取付フランジ４２の下面との間に、圧縮ばねを設けている。

この構成により上記駆動治具３９は、下方に向かう弾力を付与された状態で、上記駆動環３７に対し若干の昇降自在に、且つ、この駆動環３７と同期した回転自在に支持されている。この様な駆動治具３９の下面内周寄り部分には、上記取付部５の外周縁と非円形嵌合する凹部４４を形成している。本例の場合、この凹部４４の内周面形状は、図２に示す様に、円筒面の一部を径方向内方に膨らませて膨出部４５とした形状を採用している。この膨出部４５は、上記凹部４４と上記取付部５との位相が合致した状態で、この取付部５の外周縁部に存在する何れかの凹縁部４６と係合し、上記駆動治具３９から上記外輪１への回転力の伝達を自在とする。尚、上記駆動環３７からこの駆動治具３９への回転力の伝達は、上記各ガイドピン４３、４３により行なっても良いが、上記駆動環３７の内周面と上記駆動治具３９の外周面との係合状態を、スプライン係合等の非円形嵌合にすれば、上記各ガイドピン４３、４３に大きな力が加わる事を防止して、製造装置の耐久性向上を図れる。

一方、上記駆動環３７を回転駆動する為の前記モータ４０（一般的には電動モータを使用するが、油圧モータの使用を妨げるものではない）は、前記保持筒３６の一部外周面に、連結ブラケット４７と保持ブラケット４８とにより支持固定している。従って上記モータ４０は、前記支持枠３２と共に昇降する。この様なモータ４０の出力軸４９と上記駆動環３７とは、歯車減速機構５０により結合して、この駆動環３７を所定方向に所定速度で回転駆動自在としている。

上記歯車減速機構５０を構成する為に、上記連結ブラケット４７に中間軸５１を、上記出力軸４９及び上記駆動環３７の中心軸と平行に配置した状態で、回転自在に支持している。又、この駆動環３７の下面外周寄り部分に、減速大歯車５２を固定している。そして、この減速大歯車５２と、上記出力軸４９の先端部（図示の場合上端部）に固定した減速小歯車５３とを、上記中間軸５１の上端部に固定した中間歯車５４を介して噛合させている。この構成により上記駆動環３７を、上記出力軸４９と同方向に、この出力軸４９よりも低速で回転駆動自在としている。

更に、前記支持ブロック２７の上方には、回転制限部材である抑えロッド５５を、前記外輪１の外周面に対する進退自在に設けている。この為に本例の場合には、前記ホルダ２６の外周面で前記保持筒３６の不連続部に対応する部分に、エアシリンダ等のアクチュエータ５６を固定し、このアクチュエータ５６により上記抑えロッド５５を、上記外輪１の径方向に変位自在としている。尚、上記駆動環３７と共に前記駆動治具３９を、図示しない油圧シリンダ等のアクチュエータにより下降させた場合に、この駆動治具３９の凹部４４の膨出部４５がそのまま前記取付部５の何れかの凹縁部４６に係合した場合には、直ちに前記モータ４０によりこの駆動治具３９を所定方向に回転させる。この場合には、上記抑えロッド５５は作動（上記外輪１の外周面に向け変位）せず、この外輪１の外周面から離れたままである。

これに対して、上記駆動治具３９を下降させた場合に、この駆動治具３９の膨出部４５の下面が上記凹縁部４６、４６から外れた部分に載った場合には、上記モータ４０により上記駆動治具３９を、上記所定方向とは逆方向に低速（例えば数min^-1 〜数十min^-1 ）で回転させる。この際、上記アクチュエータ５６により上記抑えロッド５５を、上記外輪１の外周面に向けて前進させて、この抑えロッド５５の先端部とこの外輪１の外周面との摩擦係合に基づいて、この外輪１を回転させる為に要するトルクを大きくする。そして、この外輪１が上記駆動治具３９と共回りしない様にする。これに対して、図１に示す様に上記抑えロッド５５を上記外輪１の外周面から退避させた場合には、この外輪１を回転させる為に要するトルクが小さくなる。尚、上記抑えロッド５５の先端部に、硬質ゴム、合成樹脂、軟質金属等、上記外輪１を構成する金属材料（炭素鋼）よりも軟らかい材料を設置する事が、この外輪１の外周面の損傷防止の面から好ましい。

次に、上述の様に構成する揺動プレス装置１４ａを使用し、前記ハブ本体２ａの内端部に設けた円筒部１３を塑性変形させて前記かしめ部１１とする際の作用に就いて説明する。
先ず、前記昇降台２３を下降させ、且つ、前記スライドテーブル２５を図１の表裏方向にずらせて前記押型１５の下方から前記支持ブロック２７を抜き出した状態で、この支持ブロック２７の上面に上記ハブ本体６を載置する。このハブ本体６の内端部には、予め前記内輪７を外嵌しておく。

次いで、上記スライドテーブル２５を上記押型１５の下方に、上記ハブ本体６の中心軸と前記支持枠３２の中心軸とが一致する状態まで入り込ませる。その後、この支持枠３２を下降させ、前記抑え筒部３４の下端部を上記内輪７に外嵌する。又、この抑え筒部３４と共に、前記駆動治具３９が下降する。この駆動治具３９の下降に伴ってこの駆動治具３９の凹部４４がそのまま前記取付部５の外周面に嵌った（膨出部４５と何れかの凹縁部４６とが係合した）場合には、マイクロスイッチがこれら凹部４４と取付部５とが嵌合して上記駆動治具３９が十分に下降した事を検知し、それまで停止していた前記モータ４０に直ちに通電し、上記駆動治具３９を所定方向に回転させる。この場合には、上記抑えロッド５５は作動（上記外輪１の外周面に向け変位）せず、この外輪１の外周面から離れたままである。

これに対して、上記駆動治具３９を下降させた場合に、この駆動治具３９の下面で上記凹部４４から外れた部分が上記取付部５に載った場合には、上記駆動治具３９の下降が阻止され、前記ガイドピン４３、４３の周囲に設けた圧縮ばねが押し潰された状態となる。この状態では、上記マイクロスイッチが上記駆動治具３９が下降した事を検知しない。そこで、この場合には、前記抑えロッド５５を前進させて、この抑えロッド５５の先端部とこの外輪１の外周面とを摩擦係合させると共に、上記モータ４０により上記駆動治具３９を、上記所定方向とは逆方向に低速（例えば数min^-1 〜数十min^-1 ）で所定角度だけ回転（例えば半回転前後以下）させる。

この結果、上記凹部４４と上記取付部５との位相が一致した状態で上記駆動治具３９が下降し、この下降を上記マイクロスイッチが検知する。この駆動治具３９の回転は低速で行なわれる為、上記凹部４４と上記取付部５との位相が一致しさえすれば、上記駆動治具３９を確実に下降させて、これら凹部４４と取付部５とを嵌合させる事ができる。即ち、この駆動治具３９の下面に形成した凹部４４の内周面の膨出部４５と、上記取付部５の外周縁に存在する１対の凹縁部４６、４６のうちの何れかの凹縁部４６との円周方向に関する位相が合致した状態で、上記駆動治具３９が、自重と前記各ガイドピン４３、４３の周囲に配置した圧縮ばねの弾力とにより下降し、上記取付部５が上記凹部４４内に嵌り込む。この状態で、上記駆動治具３９の回転が上記外輪１に伝達自在な状態となるので、上記抑えロッド５５を上記外輪１の外周面から退避させると共に、上記モータ４０を停止させた後、このモータ４０を再起動して、上記駆動治具３９を所定方向に回転させる。

尚、上記取付部５と上記凹部４４とが嵌合した後も上記駆動治具３９を、予め設定した分（半回転前後）だけ回転させ続ける事も考えられる。この場合には、上記抑えロッド５５の先端部と上記外輪１の外周面とが滑り摩擦し合い、上記モータ４０に要求される駆動トルクが上昇する。但し、この状態での上記駆動治具３９の回転速度は遅い為、特に問題とはならない。これに対して上述の説明の様に構成すれば、上記取付部５と上記凹部４４とが嵌合した事をマイクロスイッチにより検知して、上記抑えロッド５５を上記外輪１の外周面から直ちに退避させると共に上記モータ４０を一時停止させる為、上記抑えロッド５５の先端部と上記外輪１の外周面とが滑り摩擦し合う事は殆どない。

上述の様にして、上記取付部５と上記凹部４４とを嵌合させて、上記駆動治具３９により上記外輪１を回転駆動自在とする事により、前記かしめ部１１を加工する為の準備作業が完了する。そこで、上記モータ４０により上記外輪１を、例えば数百min^-1 程度で回転させると共に、前記昇降台２３を上昇させつつ、前記押型１５により前記ハブ本体６の内端部に形成した円筒部１３を塑性変形させる。そして、前記かしめ部１１を形成し、このかしめ部１１により前記内輪７の内端面を抑え付ける。この際、上記押型１５は、その中心軸αを上記ハブ本体６の中心軸βの回りで振れ回り運動させる。上記円筒部１３は、この様に振れ回り運動する上記押型１５の下面に、前記油圧シリンダ等の押圧装置の出力ロッド２４の押し上げ力に基づいて、押し付けられる。この際、上記円筒部１３を設けた上記ハブ本体６は回転しない為、この円筒部１３の円周方向の一部に、軸方向に関して外端側に、径方向に関して外方に、それぞれ向いた荷重が加えられ、且つ、この荷重を加えられる部分が、上記円筒部１３の円周方向に関して連続的に変化する。

この結果、この円筒部１３が、円周方向に関して連続的に、且つ、徐々に塑性変形して、上記かしめ部１１となる。この様に円筒部１３がかしめ部１１となるのに伴って、上記ハブ本体６及びこのハブ本体６を載置した昇降台２３、並びに前記支持枠３２、モータ４０、歯車減速機構５０等が少しずつ上昇する。尚、上記かしめ部１１の加工に伴って前記スライドテーブル２５に加わるスラスト荷重は、前記バックアッププレート２９を介して、上記出力ロッド２４により支承する。従って、前記スライダ２８に過大な力が作用する事はなく、このスライダ２８の耐久性を十分に確保できる。

特に、本実施例の車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法の場合には、上記円筒部１３を上記かしめ部１１とする加工作業の間中、上記ハブ本体６を静止した状態のまま、上記モータ４０により前記外輪１を一方向に回転させる。そして、各玉３、３を、各外輪軌道４、４と各内輪軌道９ａ、９ｂ（図５）との間で公転運動させつつ、前記押型１５により上記円筒部１３を押圧して、上記かしめ部１１の加工を行なう。この際、このかしめ部１１の加工作業の開始時（押型１５を円筒部１３に押圧しつつこの押型１５を揺動回転させる揺動回転始動時）から終了時（揺動回転停止時）迄の間の、上記かしめ部１１を形成すべき部分上を上記押型１５が通過する回数（通過回数＝揺動回転速度×加工時間）を１５〜１２０回とする。又、この押型１５の揺動回転速度（振れ回り速度）を、１００〜６００min^-1 とする。

又、本発明者が行なった実験により、各玉３、３の公転方向と上記押型１５の揺動回転方向とを同方向にすると共に、これら各玉３、３の公転速度とこの押型１５の揺動回転速度とを一致させる場合を除き、これら各玉３、３の公転方向及び公転速度を何れにしても、かしめ部１１の加工作業時に於ける、各玉３、３と外輪軌道４、４及び内輪軌道９ａ、９ｂとの焼き付きを防止し易くできる事が分かった。これに対して、各玉３、３の公転方向を上記押型１５の揺動回転方向と同じとし、且つ、これら各玉３、３の公転速度をこの押型１５の揺動回転速度と同じとした状態で、かしめ部１１の加工作業を行なった場合には、このかしめ部１１の加工時に各玉３、３と外輪軌道４、４及び内輪軌道９ａ、９ｂとに焼き付きが発生した。この様な事情から、本実施例の場合には、上記外輪１の回転方向を、上記押型１５の揺動回転方向と逆方向にする。又、上記外輪軌道４、４及び内輪軌道９ａ、９ｂの損傷をより効果的に防止する為に、上記外輪１の回転速度を、上記押型１５の揺動回転速度よりも小さくする。又、かしめ部１１の加工時間は、最短時間を、前記揺動プレス装置１４ａの構造上かしめ部１１を形成する為に必要な最短時間である４秒とし、最長時間を、車輪支持用転がり軸受ユニットの量産時に採り得る１サイクルの最長時間（サイクルタイムの最大値）である１５秒とする。

更に、本実施例の場合には、前記ハブ本体６の中心軸βに対する、上記押型１５の中心軸αの傾斜角度θを、０．５〜５度とする。又、前記昇降台２３と押型１５との間でハブ本体６に加える軸方向の荷重を、４９〜２４５ｋＮ（＝５〜２５ｔｆ）とし、上記かしめ部１１の加工作業の終了を、上記昇降台２３を昇降させる為の油圧を（より具体的には油圧を時間の関係で）制御する事により規制する。

上述の様に、本実施例の場合には、上記各玉３、３を公転運動させつつ上記押型１５により上記円筒部１３を塑性変形させる為、この円筒部１３から遠い、軸方向外側の外輪軌道４及び内輪軌道９ａは勿論、この円筒部１３に近い、軸方向内側の外輪軌道４及び内輪軌道９ｂにも、圧痕等の損傷が生じる事を防止できる。又、本発明者が行なった実験によれば、上記外輪１を回転させて上記各玉３、３を転動させつつ上記円筒部１３をかしめ部１１とする加工作業を行なった場合には、上記圧痕等の損傷を生じない事が分かった。特に、本実施例の場合には、上記かしめ部１１の加工作業の開始時から終了時迄の間の、このかしめ部１１を形成すべき部分上を上記押型１５が通過する回数（通過回数＝揺動回転速度×加工時間）を１５〜１２０回とし、且つ、この押型１５の揺動回転速度（振れ回り速度）を１００〜６００min^-1 としている。この為、安定した形状及び寸法を有するかしめ部１１を得られると共に、このかしめ部１１の表面の品質を良好に維持できる。更に、押型１５の損傷を防止できる事によりこの押型１５の寿命向上を図れる。又、ハブ本体６に対する内輪７の支持強度を十分に確保でき、軸受剛性を長期間に亙り十分に確保し易くなる。

次に、本発明者が本発明の効果を確認すべく行なった実験に就いて説明する。実験は、上述の図１〜２に示した揺動プレス装置１４ａを用いて、上述した実施例の製造方法により、押型１５の通過回数と揺動回転速度とを種々に変化させて、ハブ本体６の内端部にかしめ部１１を形成する加工を行なった。又、実験では、次の（イ）〜（ニ）の項目中から評価を行なった。
（イ）かしめ部１１の表面の外観の良否
（ロ）押型１５の表面状態の良否
（ハ）かしめ部１１を形成する事により内輪７に付与される軸方向の力（軸力）
（ニ）かしめ部１１の外径の安定性

先ず、第一の実験では、かしめ部１１の形成作業の開始時から終了時迄の間の、このかしめ部１１を形成すべき部分上を押型１５が通過する回数（通過回数）と、上記（イ）〜（ニ）のうち、（イ）かしめ部１１の表面の外観の良否と、（ロ）押型１５の表面状態の良否との関係を確認した。この為、第一の実験では、上記押型１５の通過回数を０〜２５０回の間で種々に異ならせて、このかしめ部１１を形成し、かしめ加工終了後のこのかしめ部１１の表面の外観と押型１５の表面状態とを観察した。次の表１に、この様にして行なった第一の実験結果を示している。尚、この表１中、○印は評価結果が良好であった事を、△印は同じくやや不良であった事を、×印は同じく不良であった事を、それぞれ表している。又、第一の実験では、上記ハブ本体６の内端部で上記かしめ部１１を形成すべき部分と、上記押型１５との接触部を潤滑剤により潤滑する事なく、このかしめ部１１を加工した。

この表１に示した実験結果から明らかな様に、かしめ部１１を形成すべき部分に対する押型１５の通過回数を１５〜１２０回とする、本発明の場合には、かしめ部１１の表面の外観を良好にできると共に、押型１５の表面状態を良好にできる。これに対して、本発明の範囲から外れる、上記通過回数を１２１回以上とした場合には、かしめ部１１の表面が荒れたり、押型１５の表面に摩耗が生じた。

次に、本発明者が行なった第二の実験に就いて説明する。この第二の実験では、かしめ部１１を形成すべき部分に対する押型１５の通過回数と、前記（イ）〜（ニ）のうち、（ハ）かしめ部１１を形成する事により内輪７に付与される軸方向の力（軸力）との関係を確認した。この為、第一の実験では、上記押型１５の通過回数を０〜１４０回の間で種々に異ならせて、上記かしめ部１１を形成し、かしめ加工終了後の上記軸力を測定した。又、上記押型１５の揺動回転速度を５００min^-1 とし、かしめ加工時間を種々に異ならせる事により、上記通過回数を種々に異ならせて、得られた車輪支持用転がり軸受ユニットで内輪７に付与される軸力を測定した。尚、この軸力は、４０kN以上（次述する図３に矢印イで示す範囲）であれば、実用上問題がない事が分かっている。

図３は、この様にして行なった第二の実験の結果を示している。この図３に示した第二の実験結果から明らかな様に、押型１５の通過回数を１５〜１２０回とする、本発明の場合には、内輪７に付与される軸力を十分に確保できる。これに対して、上記通過回数が１５回未満の場合には、軸力を十分に確保できなかった（４０ｋＮ未満であった）。又、この通過回数が５０回近辺でこの軸力を最大にでき、９０回以上では軸力がほぼ一定になった。

又、上記第二の実験結果から、次の（１）（２）も分かった。
（１）安定した軸力を内輪７に付与する事を優先的に考える場合には、押型１５の通過回数を３０〜９０回（図３に矢印ロで示す範囲）に設定する事が好ましい。
（２）かしめ部１１の表面や、押型１５の一部でかしめ部１１との接触部に押し付ける部分の損傷を抑える事を優先に考える場合には、押型１５の通過回数を１５回以上３０回未満（図３に矢印ハで示す範囲）に設定する事が好ましい。

上述の第一、第二の実験結果で得られた、上記押型１５の通過回数と、（イ）かしめ部１１の表面の外観の良否と、（ロ）押型１５の表面状態の良否と、（ハ）内輪７に付与される軸力との評価結果との関係から明らかな様に、上記通過回数を１５〜１２０回に規制する本発明の場合には、上記（イ）〜（ハ）の項目で優れた評価を得られる。尚、この様な結果は、前記特許文献１に記載された、押型１５の通過回数を２５〜２００回程度とする事が好ましいと言った事とは、ずれがある。この理由は、前記特許文献１に記載された製造方法で使用する揺動プレス装置では、短時間でのかしめ部の加工が困難であるのに対し、現在使用している、又は製造を考えている揺動プレス装置では、より短時間での加工が容易になった事による。そして、本発明では、この様に短時間での加工を容易に行なえる揺動プレス装置を使用する為、上記通過回数の好ましい範囲が、従来よりも低い側にずれる。

次に、本発明者が行なった第三の実験に就いて説明する。この第三の実験では、押型１５の揺動回転速度と、前記（イ）〜（ニ）のうち、（ニ）かしめ部１１の外径の安定性との関係を確認した。尚、この第三の実験は、本発明者の次の様な知見から行なったものである。即ち、上記押型１５の揺動回転速度を高くすると、この押型１５と、ハブ本体６の内端部でかしめ部１１を形成すべき部分とが高速で擦れ合う事により、当該接触部で発熱する。そして、車輪支持用転がり軸受ユニットの量産時に、押型１５のこの接触部付近に熱が残ったままの状態となった場合には、かしめ部１１を形成すべく新たに揺動プレス装置１４に装着した、別の車輪支持用転がり軸受ユニットを構成するハブ本体６の内端部に上記熱が伝達され易くなり、この内端部の変形抵抗が小さくなる。上述した実施例の揺動プレス装置１４ａは、位置制御ではなく、油圧を時間の関係で制御する油圧制御としている為、上述の様な理由により上記ハブ本体６の内端部の変形抵抗が小さくなると、かしめ部１１の外径が所望値よりも大きくなり易くなる。この様な事情から、本発明者は、このかしめ部１１の外径を安定させる為には、上記押型１５の揺動回転速度を所定値以下にする必要があると知見した。

上記第三の実験は、この様な知見から行なったもので、上記押型１５の揺動回転速度を、低速の２００min^-1 とした場合と高速の１０００min^-1 とした場合とで、かしめ部１１の加工数の比（＝加工数／総加工数）と、このかしめ部１１の外径の比（＝かしめ部１１の外径寸法の測定値／かしめ部１１の外径寸法の設計値）との関係を求めた。図４は、この様にして行なった第三の実験結果を示している。この図４に示した実験結果から明らかな様に、本発明の範囲に属する、上記揺動回転速度を２００min^-1 とした場合には、かしめ部１１の外径を安定させる事ができた。これに対して、本発明から外れる、上記揺動回転速度を１０００min^-1 と高くした場合には、連続的に多くの製品でかしめ部１１を形成する加工を行なった場合に、上記ハブ本体６の内端部の変形抵抗が熱で小さくなる事により、この内端部をかしめ過ぎて、かしめ部１１の外径の測定値が大きくなった。この様に、上記揺動回転速度を高くすると、かしめ部１１の寸法が不安定になった。又、本発明者が行なった別の実験によれば、このかしめ部１１の寸法が不安定になる場合での上記揺動回転速度の下限値は６００min^-1 を越える値である事が分かった。更に、この揺動回転速度を１５００min^-1 よりも高くすると、かしめ加工時にかしめ部１１と押型１５とが高速で擦れ合って、発熱によりこれらかしめ部１１と押型１５とが溶着してしまった。これに対して、上記揺動回転速度を５０min^-1 以下迄遅くすると、かしめ部１１の加工時間を、車輪支持用転がり軸受ユニットの量産時に採り得る１サイクルの最長時間（サイクルタイムの最大値）とした場合でも、上記押型１５の通過回数を、本発明の範囲の下限値の１５回とした場合に、良好なかしめ部１１を形成できなくなった。そしてこの場合には、かしめ部１１を形成する事により内輪７に付与される軸力が不十分になった。この様な事情から、本発明の場合には、上記揺動回転速度の下限値を、製造上のばらつき等を考慮して１００min^-1 とした。そしてこの揺動回転速度を１００〜６００min^-1 とする本発明の場合には、良好なかしめ部１１を形成できると共に、このかしめ部１１の寸法を安定させる事ができる事が分かった。

本発明の実施例を、かしめ部を加工する状態で示す断面図。駆動治具と外輪とを取り出して図１の下方から見た図。第二の実験結果を、かしめ部を形成すべき部分に対する押型の通過回数と、内輪に付与される軸力との関係で示す線図。第三の実験結果を、かしめ部の加工数の比（＝加工数／総加工数）と、このかしめ部の外径の比（＝外径寸法の測定値／外径寸法の設計値）との関係で示す図。従来から知られている車輪支持用転がり軸受ユニットの１例を示す半部断面図。従来から知られているかしめ部の加工方法の１例を示す断面図。

符号の説明

１外輪
２ハブ
３玉
４外輪軌道
５取付部
６ハブ本体
７内輪
８フランジ
９ａ、９ｂ内輪軌道
１０段部
１１かしめ部
１２段差面
１３円筒部
１４、１４ａ揺動プレス装置
１５押型
１６抑え治具
１７ホルダ
１８底部
１９治具素子
２０抑え部
２１受治具
２２肩部
２３昇降台
２４出力ロッド
２５スライドテーブル
２６ホルダ
２７支持ブロック
２８スライダ
２９バックアッププレート
３０支持円筒部
３１位置決め筒部
３２支持枠
３３通孔
３４抑え筒部
３５ａ、３５ｂ連結環
３６保持筒
３７駆動環
３８転がり軸受
３９駆動治具
４０モータ
４１支持孔
４２取付フランジ
４３ガイドピン
４４凹部
４５膨出部
４６凹縁部
４７連結ブラケット
４８保持ブラケット
４９出力軸
５０歯車減速機構
５１中間軸
５２減速大歯車
５３減速小歯車
５４中間歯車
５５抑えロッド
５６アクチュエータ

Claims

内周面に第一、第二の外輪軌道を有する外径側軌道輪部材と、外周面に第一、第二の内輪軌道を有する内径側軌道輪部材と、これら第一、第二の内輪軌道と上記第一、第二の外輪軌道との間にそれぞれ複数個ずつ転動自在に設けられた転動体とを備え、上記内径側軌道輪部材は、その中間部外周面に直接又は別の内輪を介して上記第一の内輪軌道を設けた軸部材と、その外周面に上記第二の内輪軌道を設けた内輪とから成り、この内輪は、上記軸部材の一端部に外嵌し、更にこの軸部材の一端部に設けた円筒部を直径方向外方に塑性変形させる事で形成したかしめ部によりその軸方向一端面を抑え付けられる事で、上記軸部材に対し支持固定されている車輪支持用転がり軸受ユニットを造る為、加圧部材により上記円筒部の円周方向の一部に、軸方向に関して他端側に、径方向に関して外方に、それぞれ向いた荷重を加えると共に、この荷重を加える部分を上記円筒部の円周方向に関して連続的に変化させる事によりこの円筒部を徐々に塑性変形させて上記かしめ部とする車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法に於いて、このかしめ部の形成作業の開始時から終了時迄の間の、このかしめ部を形成すべき部分上を上記加圧部材が通過する回数を１５〜１２０回とし、且つ、この加圧部材の揺動回転速度を１００〜６００min^-1 の低い速度とする事を特徴とする車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法。
かしめ部の形成作業の開始時から終了時迄の間の、このかしめ部を形成すべき部分上を加圧部材が通過する回数を３０〜９０回とする、請求項１に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法。
かしめ部の形成作業の開始時から終了時迄の間の、このかしめ部を形成すべき部分上を加圧部材が通過する回数を１５回以上３０回未満とする、請求項１に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法。