JP2005195084A - 軸受装置のかしめ加工方法 - Google Patents

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拘束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することを防止する。
【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を備え、このかしめ用円筒部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に際し、前記揺動かしめ加工をそれぞれ異なった方法により２段階に分けて行う。２段階に分けて行う方法としては、かしめを行う金型を異ならせる方法、及び、同じ金型を用いても第２段階では第１段階よりも揺動角度を大きく設定する、等の手法を採用する。
【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のかしめ加工方法に関する。

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４（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で斜接形式をなす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４（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４（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５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金型面２２を形成したかしめ金型部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５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、かしめ金型部２３のかしめ金型面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４（ｂ）及び図５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。また、このかしめ力の付与によって、アンギュラ玉軸受の適切な抜け止めと予圧の付与とを行っている。

上記のようなかしめ加工に際して、かしめ治具によって内輪３に対して特に径方向にかかる力を検討する。例えば図６（ａ）に示すように、かしめ治具１８をＦの力で軸線方向に押圧しながらθだけ傾けて回転したときには、そのかしめ加工の初期においてかしめ用円筒部１７における内面先端部の当接部２１を、かしめ治具１８のかしめ金型部２３におけるかしめ金型面２２の特に先端部３３近傍によって押圧することとなるが、この先端部３３近傍のかしめ金型面２２はほとんど半径方向に向いているため、ここにかかる力は図６（ａ）に示すように半径方向外側に向かうＦ１の大きな力で、かしめ用円筒部１７を拡径方向に折り曲げることとなり、以降は次第に内輪３を軸線方向に押しつけるかしめ工程が進行することとなる。

その後かしめ工程が進行し、ほぼ最後の段階になると、図６（ｂ）に示すように、かしめ作用面２２の先端部３３近傍が前記かしめ工程によって形成されたかしめ部１６の内周側に当接してしまい、かしめ金型面２２の先端部３３近傍に作用する外径方向の大きな力によって、内輪３に対して半径方向外側に直接大きな力を作用させることとなる。そのため、内輪は半径方向にいびつに変形し、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って、異音が発生する等の恐れがある。その対策として前記特開２００１−３５３５３８号公報にも示されるように、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、内輪のいびつな変形の発生を防止することが提案されている。
特開平１０−２７２９０３号公報 特開２００１−３５３５３８号公報

上記従来の装置においては、前記のように、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ったときに、内輪３の軌道がいびつに変形することを防止するため、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することが提案されている。しかしながら、こ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工数と時間とがかかってしまい、生産性が悪いという問題がある。

したがって本発明は、ハブホイールの軸端部をかしめる際に、生産性を悪化させる内輪の拘束治具等を用いることなく、内輪のいびつな変形の発生を容易に、且つ確実に抑制できる軸受装置のかしめ加工方法を提供することを目的とする。

本発明による軸受装置のかしめ加工方法は、軸端側にかしめ用円筒部を有した軸体と、この軸体の軸部外周に配設した斜接形式の転がり軸受とを備えた軸受装置に対して、前記かしめ用円筒部を前記転がり軸受の内輪端面に対して揺動かしめする加工方法であって、前記揺動かしめ加工をそれぞれ異なった方法により２段階に分けて行うようにしたものである。

また、本発明による他の軸受装置のかしめ加工方法は、前記軸受装置のかしめ加工方法における揺動かしめの２段階加工を、加工段階毎に使用する金型が異なるようにしたものである。

また、本発明による他の軸受装置のかしめ加工方法は、前記軸受装置のかしめ加工方法における２段階加工を、揺動かしめ時の揺動角度が第１段階と第２段階で異なるようにしたものである。

本発明は上記のように構成することにより、前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、量産性を向上させることができる。

本発明はハブホイール軸端部をかしめるときに、拘束治具を用いずに内輪の変形を防止するという目的を、軸端側にかしめ用円筒部を有した軸体と、この軸体の軸部外周に配設した斜接形式の転がり軸受とを備えた軸受装置に対して、前記かしめ用円筒部を前記転がり軸受の内輪端面に対して揺動かしめする加工方法であって、前記揺動かしめ加工をそれぞれ異なった方法により２段階に分けて行うことによって実現した。

図１は本発明による軸受装置のかしめ加工方法の第１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、かしめ工程を２回に分けて異なるかしめを行わせた点に特徴を有し、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４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。また、この車輪支持用ハブユニット１の各部材において、フランジ６側を外側、その反対側を内側と呼ぶ点も同様とする。

図１に示した第１実施例については、その特徴点であるかしめ治具の特にかしめ部分を図２に拡大している。このかしめ作業における最初は、前記従来技術として示した図６（ａ）と同様の第１かしめ治具１８を用い、前記のように第１かしめ治具１８を所定角度θだけ傾けた状態のまま、かしめ金型部２３のかしめ金型面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。

このかしめ加工の初期において、かしめ用円筒部１７における内面先端部の当接部２１を、第１かしめ治具１８のかしめ金型部２３におけるかしめ金型面２２の特に先端部３３近傍によって押圧するとき、この先端部３３近傍のかしめ金型面２２はほぼ半径方向に向いているため、ここにかかる力は前記図６（ａ）に示すように半径方向外側に向かうＦ１の大きな力で、かしめ用円筒部１７に作用し、このかしめ用円筒部１７を拡径方向に折り曲げることとなる。

その後のこの第１かしめ治具１８の押圧と回転により、内輪３を軸線方向に押しつけるかしめ工程が進行することとなる。このようなかしめ工程の進行により、例えば図２（ａ）に示すようなかしめ工程の略中間の過程となったとき、図１（ｂ）にかしめの最終工程の状態で示すような第２かしめ治具３５と交換する。

第２かしめ治具３５は、図２（ｂ）にその拡大図を示すように、前記図２（ａ）に示す第１かしめ治具１８のかしめ金型面２２と異なり、そのかしめ金型面３７を大きな湾曲面形状としており、その面のほとんどの部分は図２（ｂ）に示すような、予め設定したかしめの最終形状をなすかしめ部１６の外周形状に一致するように形成しており、その部分が実質的なかしめ作用面となっている。

それに対してかしめ金型面３７の先端部３８近傍は、図２（ｂ）に示すように、かしめの最終工程時においてもかしめ部１６の内周面と接触することはなく、前記従来技術のように、かしめ金型面３７の先端部３８近傍がかしめ部１６の内周面と接触して半径方向外側に押圧する力を与えることがないようにしている。また、かしめ金型面３７を大きな湾曲形状に設定することにより、かしめ部１６の半径方向外周側部分を半径方向内側に押さえ付ける面が形成され、それによってもかしめの最終工程において、形成されるかしめ部１６が内輪３を半径方向外側に押圧する力を減少させることができる。

本発明の第１実施例においては、揺動かしめ加工を２段階に分けて行う手法として、上記のようにかしめ時に用いるかしめ治具を、従来と同様のかしめ金型面２２を備えた第１かしめ治具１８と、第１かしめ治具１８のかしめ金型面２２より大きな湾曲面をなすかしめ金型面３７を備えた第２かしめ治具３５とを用い、かしめ作業の少なくとも最初の工程においては前記第１かしめ治具１８を用い、少なくとも最後の工程においては前記第２かしめ治具を用いるようにしている。

そのため、かしめ工程の少なくとも最初に前記のような第１かしめ治具１８によってかしめ作業を行い、かしめ用円筒部１７を半径方向外側に対して効果的に押圧して半径方向外側に折り曲げることことができ、また、かしめ工程の少なくとも最後に前記のような第２かしめ治具３５によってかしめ作業を行い、かしめ部１６の内周面を押圧することがないようにし、内輪を半径方向外側に押圧して内輪をいびつに変形することを防止できる。その際、従来と同様にアンギュラ玉軸受の適切な抜け止めと予圧の付与を、かしめ部１６に対して軸線方向に押圧して内輪３にその力を作用させることにより行うことができる。

なお、かしめ加工における第２段階で行う前記第２かしめ治具３５を用いて最初の工程からかしめ作業を行うときには、第２かしめ治具３５のかしめ金型面３７の先端部３８の近傍は、このかしめ金型面３７に当接するかしめ用円筒部１７の内面先端部の当接部２１とは離れており、従って当接部２１に当接するかしめ金型面３７部分は、少なくとも前記第１金型１８がこの当接部２１に当接する部分よりは、そこにかかる力の向きが軸線Ａに直角な半径方向よりも軸線方向に向く位置となるため、かしめ用円筒部を拡開方向に折り曲げる力が少なくなり好ましくない。

本発明の第２実施例を図３に示している。図３に示す第２実施例においては、本発明における揺動かしめ加工を２段階に分けて行う手法として、揺動かしめ加工時における少なくとも最初の工程では、かしめ治具１８の揺動角度をθ１で行うのに対して、少なくとも最終の工程では、揺動角度を最初の揺動角度θ１より大きな角度であるθ２の角度で揺動させる。

即ち、このかしめ作業における最初は、前記従来技術、及び前記第１実施例と同様に、図６（ａ）に示しように従来と同様のかしめ治具１８を用い、また従来のかしめ治具の揺動角度θと同様の角度であって第１の所定角度である第１揺動角度θ１だけ傾けた状態のまま、かしめ金型部２３のかしめ金型面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。

このかしめ加工の初期において、かしめ用円筒部１７における内面先端部の当接部２１を、第１かしめ治具１８のかしめ金型部２３におけるかしめ金型面２２の特に先端部３３近傍によって押圧するとき、前記と同様に、この先端部３３近傍のかしめ金型面２２はほぼ半径方向に向いているため、ここにかかる力は前記図６（ａ）に示すように半径方向外側に向かうＦ１の大きな力で、かしめ用円筒部１７に作用し、このかしめ用円筒部１７を拡径方向に折り曲げることとなる。

その後のこのかしめ治具１８の押圧と回転により、内輪３を軸線方向に押しつけるかしめ工程が進行することとなる。このようなかしめ工程の進行により、例えば図３（ａ）に示すようなかしめ工程の略中間の過程となったとき、図３（ｂ）にかしめの最終工程の状態で示すようにかしめ治具の揺動角度を前記第１の所定揺動角度θ１より大きな第２の所定角度である第２揺動角度θ２で揺動させる。なお、上記揺動角度θ１からθ２に変更する際には、かしめ機構の設定或いは調節により連続的に変更し、実質的にかしめ工程が２段階になるようにしても良い。

このようにかしめ工程の少なくとも最終工程において、揺動角度を大きくすることにより、かしめ金型面２２の先端部３３近傍をかしめ部１６の内周面から離すことができ、前記図５及び図６（ｂ）に示す従来例のようなかしめ部１６の内周面を半径方向外側に押圧することを防止することができる。

なお、かしめ加工における第２段階で行う前記揺動角度を大きくする手法を、かしめ加工の最初の段階から行うときには、かしめ金型面２２の先端部３３の近傍は、このかしめ金型面２２に当接するかしめ用円筒部１７の内面先端部の当接部２１とは離れており、従って当接部２１に当接するかしめ金型面２２部分は、少なくとも揺動角度θ１の場合よりは軸線Ａに直角な半径方向よりも軸線方向に向く位置となるため、かしめ用円筒部を拡開方向に折り曲げる力が少なくなり好ましくない。

本発明は上記のようにかしめ加工工程を２段階に分けてそれぞれ異なったなかしめを行う結果、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。

（ａ）及び（ｂ）は、本発明による軸受装置のかしめ加工方法の第１実施例を順に示す断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、前記第１実施例について、その主要部を拡大して示す断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明による軸受装置のかしめ加工方法の第２実施例を順に示す断面図である。 従来より行われている軸受装置のかしめ加工方法が適用される軸受装置を示し、（ａ）はかしめ加工を行う前、（ｂ）はかしめ加工を行った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加工を行っている状態を示す図である。 （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 第１かしめ治具
１９ シールリング
２０ 内周面
２１ 内端縁
２２ かしめ金型面
２３ かしめ金型部
２４ 回転軸部
２５ 凹部
２６ 基盤
２７ 中央支持部
３５ 第２かしめ治具
３６ 回転軸部
３７ かしめ金型面

Claims (3)

1. 軸端側にかしめ用円筒部を有した軸体と、この軸体の軸部外周に配設した斜接形式の転がり軸受とを備えた軸受装置に対して、前記かしめ用円筒部を前記転がり軸受の内輪端面に対して揺動かしめする加工方法であって、前記揺動かしめ加工をそれぞれ異なった方法により２段階に分けて行うことを特徴とする軸受装置のかしめ加工方法。
2. 請求項１記載の揺動かしめの２段階加工は、加工段階毎に使用する金型が異なることを特徴とするかしめ加工方法。
3. 請求項１記載の揺動かしめの２段階加工は、揺動かしめ時の揺動角度が第１段階と第２段階で異なることを特徴とする軸受装置のかしめ加工方法。
   

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