JP2005205532A - 駆動輪ハブの加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】仕上げ加工における取付けおよび機差の累積による寸法精度の悪化を解消し、軸部の外周面と貫通内孔との同芯度および軸部の外周面とフランジ部の平面座との鉛直度寸法精度を改善する駆動輪ハブの加工方法を提供する。
【解決手段】１台の数値制御される旋盤において、加工途中の駆動輪ハブ（１０）の素材が旋盤の主軸端面から離間されて回転加工可能に保持され、駆動輪ハブ（１０）の軸部（１１）の外周面（１１ｂ）の中仕上げ加工、フランジ部（１２）の平面座（１２ａ）の仕上げ加工および軸部（１１）の外周面（１１ｂ）の仕上げ加工が、加工工具をそれぞれの加工に合せて適宜変更して行われる。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の駆動輪においてドライブシャフトに固定されるとともにタイヤホイールおよびディスクプレートを保持する駆動輪ハブについて、その加工方法に関する。

自動車の走行性能の向上に伴い、多くの自動車においてディスク式ブレーキが採用されている。駆動輪の場合は、ドライブシャフトの駆動力をタイヤホイールへ伝達する駆動輪ハブにブレーキ用ディスクプレートが保持されている。図２は、駆動輪におけるドライブシャフトとディスクプレートおよびタイやホイールとの組付け状態を示す組立断面図であり、図３は、駆動力を伝達する駆動輪ハブの断面図である。

図２において、符号１で示すものは駆動力伝達部であり、駆動力伝達部１はステアリングナックル２、ベアリング３、ドライブシャフト４、駆動輪ハブ１０、ディスクプレート６およびタイヤホイール８を主要部材として構成されている。駆動輪ハブ１０は、図３に示すように、軸部１１および軸部１１の一端部（図２および図３における左端部）に形成されたフランジ部１２により構成されている。

前記駆動輪ハブ１０は、詳細には、軸部１１において、軸芯部にセレーション加工された貫通内孔１１ａが形成され、前記ベアリング３との嵌合部となる外周面１１ｂが貫通内孔１１ａと同芯に形成されている。また、フランジ部１２において、表側（図２および図３における左側）には前記ディスクプレート６の取付面となる軸部１１の軸芯に対して鉛直な平面座１２ａ、平面座１２ａの内周部に円筒状のプレートガイド１２ｂおよびホイールガイド１２ｃが２段に突起して形成されている。さらに、平面座１２ａの円周方向の複数箇所において、前記タイヤホイール８を組付けるハブボルト９用のハブボルト穴１３および前記ディスクプレート６を組付ける皿ビス７用のビスネジ穴１４が形成されている。

すなわち、駆動力伝達部１は以下のように組立てられている。まず、予め複数箇所のハブボルト穴１３にハブボルト９が挿入（圧入）された駆動輪ハブ１０において、軸部１１（外周面１１ｂ）がベアリング３の内孔に圧入される。なお、ハブボルト９は軸の元部がセレーション加工されており、軸の先端部が表側へ突出するようにフランジ部１２の裏側（図２および図３における右側）からハブボルト穴１３に圧入される。つぎに、ステアリングナックル２の内孔にベアリング３が挿入固定される。つぎに、駆動輪ハブ１０が軸部１１（貫通内孔１１ａ）にドライブシャフト４の先端部を挿入して組込まれ、ドライブシャフト４の突出した先端ネジ部にシャフトナット５を螺合され、締付け固定される。

つぎに、ディスクプレート６がハブボルト９を貫通させながら前記プレートガイド１２ｂの外周に沿って駆動輪ハブ１０のフランジ部１２の表側に当てがわれ、複数箇所のビスネジ穴１４において皿ビス７により締付け固定される。ディスクプレート６には、駆動輪ハブ１０のフランジ部１２に形成されたプレートガイド１２ｂを挿入可能な貫通孔、複数のハブボルト穴１３およびビスネジ穴１４に対応する貫通孔が形成されている。つぎに、タイヤホイール８がハブボルト９を貫通させながらホイールガイド１２ｃの外周に沿ってディスクプレート６の表面に当てがわれ、それぞれのハブボルト９にハブナット９ａを螺合され、全てのハブボルト９においてディスクプレート６を挟んでフランジ部１２の平面座１２ａへ均等に締付け固定される。なお、ステアリングナックル２は車台に保持され、ディスクプレート６の周辺部には車台に保持されたブレーキパッドが配置され、タイヤホイール８の外周にはタイヤが嵌め込まれている。

また、駆動力伝達部１の主要部材である駆動輪ハブ１０の加工は図４に示す工程により行われている。すなわち、第１工程の数値制御される旋盤（以下において「ＮＣＬ」と略称する。）において、鋳造あるいは鍛造された駆動輪ハブ１０の素材が、裏側を旋盤主軸に保持され、表側を荒仕上げ加工される。第２工程のＮＣＬにおいて、第１工程後の素材が、表側を旋盤主軸に保持され、裏側およびフランジ部１２の外周面を荒仕上げ加工される。第３工程のブローチ盤において、第２工程後の素材が、貫通内孔１１ａをセレーション加工される。

第４工程のＮＣＬにおいて、第３工程後の素材が、表側が旋盤主軸１６に対面するように貫通内孔１１ａに挿入されたコレットチャック１７により旋盤主軸１６に保持され、外周面１１ｂ、裏側およびフランジ部１２の外周面を中仕上げ加工される。第５工程のＮＣＬにおいて、第４工程後の素材が、裏側が旋盤主軸１６に対面するようにフランジ部１２の外周を旋盤主軸１６に保持され、表側の平面座１２ａ、プレートガイド１２ｂおよびホイールガイド１２ｃを仕上げ加工される。第６工程の研削盤において、第５工程後の素材が、表側が研削盤主軸２０に対面するように表側を研削盤主軸２０に保持され、軸部１１の外周面１１ｂを研削仕上げ加工される。

第７工程の穴明け専用機において、第６工程後の素材が、フランジ部１２にハブボルト穴１３およびビスネジ穴１４を加工される。第８工程の圧入機において、第７工程後の加工済みの駆動輪ハブ１０が、ハブボルト穴１３にハブボルト９を裏側から表側へ先端が突出するように圧入される。

以上のように構成され加工される駆動力伝達部１の主要部品である駆動輪ハブ１０は、タイヤホイール８により車重を支持する強度、ディスクプレート６を振れないようにスムーズに回転させる機能、および駆動力伝達機能を担う重要保安部品として位置付けられている。これらの機能の中で走行性能の向上に対する安全性、運転の快適性などの確保が重要視され、ブレーキを踏んだときにペダル、ハンドル、フロアなどが振動するジャダー現象の低減回避が望まれている。このような要望に対して、ディスクプレート６を振れないようにスムーズに回転させる機能を向上させるため、駆動輪ハブ１０の形状および加工方法の改善が行われている。

形状の改善に関しては、例えば、特開２０００−６５１０４号公報に示されるように、フランジ部１２の表側において、ハブボルト穴１３の開口端を含むリング状のザグリ溝を加工する、特開２００１−２３３００１号公報および特開２００３−２００３号公報に示されるように、フランジ部１２の表側あるいは裏側において、ハブボルト穴１３の開口端面に環状の座を突出させて設ける、特開２００３−２５８０２号公報に示されるように、フランジ部１２の表側において、ハブボルト穴１３の開口から外側の周辺部を傾斜面とする、などがある。これらの形状の改善は、ハブボルト穴１３にハブボルト９を圧入したときにハブボルト穴１３の開口端の周囲が盛り上がるように変形し、平面座１２ａとディスクプレート６との密着性を損ってディスクプレート６の回転振れを大きくすることを阻止しようとするものである。

また、加工については、各工程の加工精度の向上が図られている。さらには、特開２００２−３７０１０４号公報に示されるように、駆動輪ハブ１０にベアリング３、ハブボルト９などを組付けた後に、組付け状態で平面座１２ａの仕上げ加工を行う、などがある。
特開２０００−６５１０４号公報 特開２００１−２３３００１号公報 特開２００３−２００３号公報 特開２００３−２５８０２号公報 特開２００２−３７０１０４号公報

従来の駆動輪ハブの加工方法は以上のように構成されていたため、つぎのような課題が存在していた。すなわち、一連の８行程の加工において、１工程毎に駆動輪ハブ１０の素材をそれぞれの加工機械に取付け取外ししている。特に、第４〜第６の仕上げ加工の３行程において２度の取付け取外しを行っている。各加工機械にはそれぞれ機差があり、従来のように１工程毎に加工機械を変えて素材の取付け取外しを行うと、加工機械が替る度に取付け誤差および機差が累積され、寸法精度が悪化する。

駆動輪ハブ１０の平面座１２ａに組付けられるディスクプレート６を振れないようにスムーズに回転させる機能を向上させるためには、軸部１１における外周面１１ｂと貫通内孔１１ａとの同芯度および軸部１１の外周面１１ｂとフランジ部１２の平面座１２ａとの鉛直度の寸法精度を改善することが重要である。しかし、従来の仕上げ加工では、これら３箇所の仕上げ加工を別々の加工機械で取付け取外しして行っている。従って、これらの仕上げ加工において、箇々の取付け精度、機械精度および加工精度を改善しても、仕上がった駆動輪ハブ１０の同芯度および鉛直度の寸法精度改善には限界がある。

なお、駆動輪ハブ１０にベアリング３、ハブボルト９などを組付けた状態で平面座１２ａの仕上げ加工を行う方法では、突起物のある面を仕上げ加工することが、使用する加工機械、工具、治具などに特殊なものを準備する必要があり、加工自体も困難であり、現実的ではない。また、駆動輪ハブ１０の形状の改善においても、前述の同芯度および鉛直度が改善されなければ効果は期待できない。

本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、仕上げ加工における取付けおよび機差の累積による寸法精度の悪化を解消し、軸部１１の外周面１１ｂと貫通内孔１１ａとの同芯度および軸部１１の外周面１１ｂとフランジ部１２の平面座１２ａとの鉛直度寸法精度を改善する駆動輪ハブの加工方法を提供することを目的とする。

本発明による駆動輪ハブの加工方法は、１台の数値制御される旋盤において、加工途中の駆動輪ハブの素材が、旋盤の主軸端面から離間されて加工済の貫通内孔に挿入されたコレットチャックにより旋盤の主軸に回転加工可能に保持され、駆動輪ハブの軸部の外周面の中仕上げ加工、フランジ部の平面座の仕上げ加工および軸部の外周面の仕上げ加工が、加工工具をそれぞれの加工に合せて適宜変更して行われることを特徴とする加工方法である。

詳細には、前述の外周面の仕上げ加工がバニシング加工であることを特徴とする加工方法である。

また、前記コレットチャックの先端面中心が前記旋盤のテールストックのテールセンターにより回転可能に支持されることを特徴とする加工方法である。

本発明による駆動輪ハブの加工方法は以上のように構成されていることにより、以下のような効果を得ることができる。
（１）１台の加工機械において、駆動輪ハブが加工済の貫通内孔を保持された状態で、軸部の外周面の中仕上げ加工、フランジ部の平面座の仕上げ加工および外周面の仕上げ加工を行われることにより、仕上げ加工工程において取付け誤差および機差を累積することが無くなり、加工精度すなわち寸法精度が大きく改善され、駆動輪ハブの軸部における外周面と貫通内孔との同芯度および軸部の外周面とフランジ部の平面座との鉛直度とが大きく改善された。その結果、駆動輪ハブの平面座に組付けられたディスクプレートを振れないようにスムーズに回転させる機能が向上し、ジャダー現象の低減回避に大きく貢献した。（２）複数台の加工機械で行われていた従来の仕上げ加工が１台の加工機械で実施可能になったことにより、駆動輪ハブの加工機械への取付け取外し作業が無くなり、段取り時間を含む加工時間が短縮された。さらには、駆動輪ハブの全加工工程の加工時間も同時に短縮された。また、複数台で行っていた加工を１台で行うことにより、加工機械の所要台数が減少した。
（３）軸部の外周面の仕上げ加工がバニシング加工により行われることにより、加工面の外周面に残留圧縮応力が発生する。この残留圧縮応力はベアリングとの嵌合面の疲労強度を向上させ、品質改善に繋がった。
（４）多品種生産の場合、品種の変更の際に、研削盤では砥石の交換に２〜３時間の熟練作業が必要であるが、バニシング加工では、約１０分のプログラム変更で可能であり、容易に短時間で対応できるようになった。
（５）バニシング加工では、研削加工における研削粉末の飛散および飛散による作業環境の悪化が無くなり、堆積した研削粉末および使用済み砥石を廃棄することも無く、廃棄物の削減に繋がった。。
（６）旋盤の主軸に保持されたコレットチャックの先端面中心が旋盤のテールストックのテールセンターにより回転可能に支持されることにより、片持ちの場合に比較してコレットチャックに剛性が付加され、駆動輪ハブが充分な剛性で保持されるようになった。その結果、高精度の仕上げ加工が可能になった。

以下、図面とともに本発明による駆動輪ハブの加工方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、背景技術において記述した同一あるいは同等の部材あるいは部位については、同一の符号を用いて説明する。図１は本発明による仕上げ加工要領図を含む駆動輪ハブの加工工程図である。すなわち、図１の第１工程のＮＣＬにおいて、鋳造あるいは鍛造された駆動輪ハブ１０の素材が、裏側を旋盤主軸に保持され、表側を荒仕上げ加工される。第２工程のＮＣＬにおいて、第１工程後の素材が、表側を旋盤主軸に保持され、裏側およびフランジ部１２の外周面を荒仕上げ加工される。第３工程のブローチ盤において、第２工程後の素材が、貫通内孔１１ａをセレーション加工される。

第４工程では、加工要領図に示すように、第３工程後の素材が、治具１７ａにより旋盤主軸１６の端面から所定距離すなわち素材の旋盤主軸１６側の面を仕上げ加工する工具が挿入可能な距離ほど離間されて、貫通内孔１１ａに挿入したコレットチャック１７によりＮＣＬの主軸に保持される。ＮＣＬのベッドには、所要の複数台の刃物台が設置され、ベアリング嵌合部中仕上げ加工工具２１、ディスク取付面仕上げ加工工具２２およびローラー２３あるいは砥石２４が保持されている。また、コレットチャック１７の先端面中心がＮＣＬのテールストック１９のテールセンター１８により回転可能に支持されている。なお、図では素材が表側を旋盤主軸１６側にして保持されているが、裏側を旋盤主軸１６側にして保持されても良く、これらの保持状態の差異は、何ら本発明の効果に影響するものではない。

以上のように保持された素材に対し、ＮＣＬを駆動して素材を回転し、まず、ベアリング嵌合部中仕上げ加工工具２１により、フランジ部１２の裏面および軸部１１の外周面１１ｂを中仕上げ加工する。つぎに、ディスク取付面仕上げ加工工具２２により、ホイールガイド１２ｃ、プレートガイド１２ｂ、平面座１２ａおよびフランジ部１２外周面を仕上げ加工する。なお、以上の２工程の仕上げ加工の順序はどちらが先に行われても本発明の効果には無関係である。つぎに、軸部仕上げ加工工具により、軸部１１の外周面１１ｂを仕上げ加工する。軸部仕上げ加工としては、ローラー２３によるバニシング加工あるいは砥石２４による研削加工が行われる。

第５工程の穴明け専用機において、第４工程後の素材が、フランジ部１２にハブボルト穴１３およびビスネジ穴１４を加工される。第６工程の圧入機において、第５工程後の加工済みの駆動輪ハブ１０が、ハブボルト穴１３にハブボルト９を裏側から表側へ先端が突出するように圧入される。

この発明は、駆動輪ハブの加工方法を提供するものであり、自動車産業に実用的な加工方法を確立し、かつ、寄与する点で、産業上の利用可能性を有する。

本発明による仕上げ加工要領図を含む駆動輪ハブの加工工程図である。 駆動輪におけるドライブシャフトとディスクプレートおよびタイやホイールとの組付け状態を示す組立断面図である。 駆動力を伝達する駆動輪ハブの断面図である。 従来の仕上げ加工要領図を含む駆動輪ハブの加工工程図である。

符号の説明

１ 駆動力伝達部
２ ステアリングナックル
３ ベアリング
４ ドライブシャフト
５ シャフトナット
６ ディスクプレート
７ 皿ビス
８ タイヤホイール
９ ハブボルト
９ａ ハブナット
１０ 駆動輪ハブ
１１ 軸部
１１ａ 貫通内孔
１１ｂ 外周面
１２ フランジ部
１２ａ 平面座
１２ｂ プレートガイド
１２ｃ ホイールガイド
１３ ハブボルト穴
１４ ビスネジ穴
１６ 旋盤主軸
１７ コレットチャック
１７ａ 治具
１８ テールセンター
１９ テールストック
２０ 研削盤主軸
２１ ベアリング嵌合部中仕上げ加工工具
２２ ディスク取付面仕上げ加工工具
２３ ローラー
２４ 砥石

Claims (3)

1. １台の数値制御される旋盤において、加工途中の駆動輪ハブ（１０）の素材が、旋盤の主軸端面から離間されて、加工済の貫通内孔（１１ａ）に挿入されたコレットチャック（１７）により旋盤の主軸に回転加工可能に保持され、駆動輪ハブ（１０）の軸部（１１）の外周面（１１ｂ）の中仕上げ加工、フランジ部（１２）の平面座（１２ａ）の仕上げ加工および軸部（１１）の外周面（１１ｂ）の仕上げ加工が、加工工具をそれぞれの加工に合せて適宜変更して行われることを特徴とする駆動輪ハブの加工方法。
2. 前述の外周面（１１ｂ）の仕上げ加工がバニシング加工であることを特徴とする請求項１に記載の駆動輪ハブの加工方法。
3. 前記コレットチャック（１７）の先端面中心が前記旋盤のテールストック（１９）のテールセンター（１８）により回転可能に支持されることを特徴とする請求項１および請求項２に記載の駆動輪ハブの加工方法。