JP2005233402A - 転がり軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内軸の軸孔に軸体を組み付けるに際して、内軸の軸孔に対する上記矯正作業を不要化すること。
【解決手段】本転がり軸受装置Ａは、内軸２の軸孔２ｄに等速ジョイント７の軸部（軸体）７ａがスプライン嵌合されて組み付けられる。軸孔２ｄの内周面は、軸孔入口２ｄ１側から軸孔出口２ｄ２側にかけて第１勾配α１をもつ略円すい面形状に形成されている。軸孔２ｄには、第２勾配α２（≧α１）をもつ略円すい面形状に形成された軸部７ａが挿入される。軸部７ａの端部７ｃに螺着されたナット８は内軸２の端面２ｅに締め付け可能とされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車体に車輪を回転自在に支持する転がり軸受装置に関する。

一般的に、自動車の転がり軸受装置としては、従動輪を支持するタイプと、駆動輪を支持するタイプとがある。本発明は、駆動輪を支持するタイプを対象とする。駆動輪支持タイプの転がり軸受装置は、内軸の中心に軸方向に貫通して設けた軸孔に等速ジョイントの外輪における軸部をスプライン嵌合（セレーション嵌合を含む）するようになっている。また、駆動輪支持タイプの転がり軸受装置では、内軸の小径円筒部側の端部を内輪の外端面に対してかしめつけることにより、軸受内部に所定の軸力を付与して抜け止めが行われるようになっている（例えば、特許文献１参照）。このような転がり軸受装置においては、上記かしめを行う過程において、かしめ時の応力により、内軸の軸孔が、かしめ箇所の近くで径方向内方に膨出したように変形させられることがある。このような変形は、内軸の軸孔に等速ジョイントの軸部をスプライン嵌合させにくくなるか、スプライン嵌合不可能となるおそれがある。そこで、従来から、上記かしめの後においては、例えば、ブローチ等の形状矯正工具を内軸の軸孔に挿入させることにより、内軸の軸孔の内周面形状を矯正するようなことが行われている。しかしながら、このような形状矯正工具を用いて内軸の軸孔の内周面形状を矯正する分だけ、製造工数が増加して製造コストの増大を招いている。
特開２００２−３０３３３２号

したがって、本発明は、内軸の軸孔に軸体をスプライン嵌合により組み付けるに際して、内軸の軸孔に対する上記矯正作業を不要化することを課題としている。

本発明の転がり軸受装置は、内軸の小径円筒部に内輪が圧入により外嵌固定され、かつ、その内軸の軸孔に軸体がスプライン嵌合されて組み付けられる転がり軸受装置であって、上記軸孔の内周面が、上記軸体が挿入される軸孔入口側から軸孔出口側にかけて縮径する第１勾配α１をもつ略円すい面形状に形成されていることを特徴とするものである。この場合、上記軸孔には、軸孔入口側から軸孔出口側にかけて、基部から端部にかけて縮径する第２勾配α２（≧α１）をもつ略円すい面形状に形成された軸体が挿入されてスプライン嵌合可能にされるとともに、当該軸体における上記軸孔の軸孔出口側から突き出された端部に螺着されたナットが内軸の端面に締め付け可能とされていることが好ましい。

本発明によると、内軸の小径円筒部に内輪を圧入により外嵌固定したことにより、内軸の軸孔が径方向内方に膨出変形していても、例えば、軸体として第２勾配α２をもつ略円すい面形状に形成された軸体を用いれば、内軸の軸孔に軸体を挿入してスプライン嵌合させるとともに、当該軸体を軸孔の軸孔入口側から軸孔出口側から突き出させることが可能となる。そして、当該軸体の、上記軸孔の軸孔出口側から突き出された端部にナットを螺着し、当該ナットを内輪部材の端面に締め付ければ、内軸の小径円筒部が上記のごとく径方向内方に変形していても、その変形を矯正することなく、軸体を内軸の軸孔に組み付けることが可能となる。したがって、本発明では、従来のごとく、軸体を内軸の軸孔に挿入してスプライン嵌合させるために、内輪の圧入により径方向内方へ変形した軸孔を形状矯正工具を用いて矯正する作業工程が不要となり、その分、製造コストを低減させられるものとなる。

上記第２勾配α２は、内輪の上記圧入時に径方向内方へ変形した内軸の軸孔の内周面に当該軸体の外周面が当接する勾配を第３勾配α３としたとき、第３勾配α３≧第２勾配α２≧第１勾配α１の関係を満たすことが好ましい。この関係としたことにより、上記圧入により内輪に付与されている予圧が狂わされるおそれがなくなって好ましいからである。

上記軸体は、外輪部から一体に軸部を設けた等速ジョイントの該軸部で構成され、上記内輪の外端面には、上記ナットの締め付けにより等速ジョイントの外輪部が当接可能とされることが好ましい。

本発明によれば、内輪部材の軸孔に軸体を組み付けるに際して、内輪部材の軸孔に対する矯正作業が不要となるから、その分、製造コストを低減できる。

以下、発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。図１は転がり軸受装置の使用状態を示す断面図である。同図において、左側は車両アウタ側、右側は車両インナ側を示す。

図１を参照して同図に示される転がり軸受装置Ａは、外輪１と、外輪１の内周側に配置された内軸２と、内軸１に外嵌固定された内輪３とを備える。外輪１は、車両アウタ側と車両インナ側それぞれの内周面に外輪軌道部１ａ，１ｂが形成されるとともに、車両インナ側の外周面には、当該外輪１を不図示の車体側に非回転に組付けるための車体固定用フランジ１ｃが設けられている。内軸２は、車両アウタ側の外周面に車輪取付用フランジ部２ａが設けられているとともに、該車輪取付用フランジ部２ａより車両インナ側の外周面に外輪１の外輪軌道部１ａに対向する内輪軌道部２ｂが設けられ、かつ、この内輪軌道部２ｂよりも車両インナ側に小径円筒部２ｃが形成されている。内輪３は、外周面に外輪１の外輪軌道部１ｂに対向する内輪軌道部３ａが形成されているとともに、当該内輪３は、内軸２の小径円筒部２ｃに圧入により外嵌固定されている。

外輪１の外輪軌道部１ａと内軸２の内輪軌道部２ｂとの間、および外輪１の外輪軌道部１ｂと内輪３の内輪軌道部３ａとの間には、それぞれ、保持器４ａ，４ｂで保持された第１列および第２列の複数のボール５ａ，５ｂが転動自在に配置されているとともに、外輪１の車両アウタ側端部と内軸２の車両アウタ側端部との間、外輪１の車両インナ側端部と内輪３の車両インナ側端部との間には、それぞれ、シール６ａ，６ｂが設けられて、当該転がり軸受装置Ａ内部の空間が密封されて、外部からの異物の侵入や、潤滑剤の漏れの防止が図られている。

そして、内軸２の中心に、軸方向に貫通する軸孔２ｄが形成されている。この軸孔２ｄの内周面には雌スプラインａが形成されている。軸孔２ｄは、車両インナ側の開口が等速ジョイント７の軸部（軸体）７ａが挿入される軸孔入口２ｄ１とされ、車両アウタ側の開口が等速ジョイント７の軸部７ａが突き出される軸孔出口２ｄ２とされる。ここで、等速ジョイント７は、外輪部７ｂと、外輪部７ｂから車両アウタ側に一体に伸びる軸部７ａとを備える。そして、等速ジョイント７の軸部７ａは、その外周面に軸孔２ｄにスプライン嵌合するための雄スプラインｂが形成されているとともに、その端部７ｃの外周面に雄ねじｃが形成されている。そして、等速ジョイント７は、その軸部７ａが軸孔２ｄにスプライン嵌合された状態で、その外輪部７ｂの内側面７ｄが内輪３の外端面３ｂに当接するとともに、軸孔２ｄの軸孔出口２ｄ２から車両アウタ側に突き出された軸部７ｂの端部７ｃにナット８が締結されている。これにより、内輪３には所要の予圧が付与されている。

以上の構成を備えた転がり軸受装置Ａにおいて、本実施形態では、内軸２の軸孔２ｄの内周面形状を、車両インナ側から車両アウタ側にかけて第１勾配α１の略円すい面形状とし、等速ジョイント７の軸部７ａの外周面形状を、車両インナ側から車両アウタ側にかけて第２勾配α２（≧第１勾配α１）の略円すい面形状とし、等速ジョイント７の軸部７ａの端部７ｃにナット８を締結するときの締結力でもって、内軸２の小径円筒部２ｃへの内輪３の外嵌固定時における当該内軸２の軸孔２ｄの径方向内方への膨出変形を修正可能としたものである。

そして、等速ジョイント７の軸部７ａの外周面の勾配α２は、内軸２の小径円筒部２ｃへの圧入時に径方向内方へ変形した内軸２の軸孔２ｄの内周面に等速ジョイント７の軸部７ａの外周面が当接する勾配を第３勾配α３としたとき、第３勾配α３≧第２勾配α２の関係を満たすことが好ましい。すなわち、等速ジョイント７の軸部７ａの外周面の略円すい面形状の第２勾配α２は、好ましくは、第３勾配α３≧第２勾配α２≧第１勾配α１となる。

図２を参照して、上記内軸２の軸孔２ｄの内周面形状と、等速ジョイント７の軸部７ａの外周面形状との関係を説明する。図２においては、図解の都合上、軸孔２ｄから等速ジョイント７の軸部７ａが挿入される直前の状態を示している。

すなわち、内軸２の軸孔２ｄは、その軸孔入口２ｄ１側の直径をＤ１、軸孔出口２ｄ２側の直径をＤ２（＜Ｄ１）とされて、その内周面形状は、車両インナ側から車両アウタ側にかけて勾配α１の略円すい面形状とされている。具体的には、軸孔２ｄの内周面は、軸孔入口２ｄ１側領域において内輪３の軸方向幅の半分程度が円筒面とされ、その軸孔出口２ｄ２側領域において面取が形成されている。これによって、軸孔２ｄの内周面は、軸孔入口２ｄ１と軸孔出口２ｄ２との上記円筒面と面取とを除く領域で雌スプラインａが形成されている。

一方、等速ジョイント７の軸部７ａの外周面は、端部７ｃを除いて略円すい面形状とされ、端部７ｃの外周面は、円筒面形状とされて、雄ねじｃが形成されている。この雄ねじｃの直径Ｄ３は、内軸２の軸孔２ｄの軸孔出口２ｄ２側の直径Ｄ２に比べてわずかに小さいか同等に形成されている。内軸２の軸孔２ｄに等速ジョイント７の軸部７ａをスプライン嵌合した状態で、雄ねじｃにナット８（図２では図示略）が螺着され、等速ジョイント７の外輪部７ｂの内側面７ｄが内輪３の外端面３ｂに圧接されることで、内軸２と等速ジョイント７の軸部７ａとが回転一体に結合されるとともに、軸受内部に所定の予圧が付与されている。

図３および図４を参照して、上記構成を有する転がり軸受装置Ａの製造手順を説明する。すなわち、内軸２は、熱間鍛造により製作される。このように製作された内軸２の軸孔２ｄの内周面に雌スプラインａを形成する。この場合に用いる形状矯正工具としてのブローチ２０の外周面には、上記雌スプラインａと相対形状の凹凸を有する円すい形状のスプライン形成部２０ａと、スプライン形成部２０ａよりも大径の止め部２０ｂとを備えている。スプライン形成部２０ａの外周面の軸心に対する勾配α０は、内軸２の軸孔２ｄの内周面の軸心に対する第１勾配α１である。

このようなブローチ２０と内軸２と心合わせをし、ブローチ２０のスプライン形成部２０ａを内軸２の軸孔２ｄに、止め部２０ｂの端面２０ｃが内軸２の端部に当接するまで圧入する。これにより、内軸２の軸孔２ｄの内周面を略円すい面形状に加工するとともに、ここに雌スプラインａを形成する。

別に、保持器４ａにボール５ａを組込んだ組立体を準備しておき、この組立体を、そのボール５ａが外輪１の外輪軌道部１ａに嵌合するよう組込んでおく。また、保持器４ｂにボール５ｂを組込んだ別の組立体を、そのボール５ｂが外輪１の外輪軌道部１ｂに嵌合するよう組込み、このようにした外輪１を、ボール５ａが内軸２の内輪軌道部２ｂに嵌合するよう、内軸２に外嵌挿通する。続いて内輪３を、ボール５ｂが内輪軌道部３ａに嵌合するようその小径円筒部２ｃに、内輪３を外嵌圧入することで、転がり軸受装置Ａを製造する。

このようにして組付けた転がり軸受装置Ａは、等速ジョイント７の軸部７ａに組付けて使用する。すなわち、等速ジョイント７の軸部７ａを内軸の軸孔２ｄに挿通し、等速ジョイント７の軸部７ａの端部７ｃの雄ねじｃにナット８を螺着することで、転がり軸受装置Ａと等速ジョイント７の軸部７ａとを一体化して使用される。

ところで、内輪３を小径円筒部２ｃに圧入する際、その圧入力によって、内軸２の車両インナ側端部が、その径を小さくするように変形された場合でも、内軸２の軸孔２ｄの内周面と等速ジョイント７の軸部７ａの外周面との勾配が、第２勾配α２≧第１勾配α１の関係を有して、内軸２の軸孔２ｄの軸孔入口２ｄ１側の直径Ｄ１を、等速ジョイント７の軸部７ａ直径Ｄ２に比べて大きく形成し、内軸２の軸孔２ｄの軸孔出口２ｄ２側の直径が小さくなっていても、等速ジョイント７の軸部７ａの端部７ｃに設けた雄ねじｃ、および等速ジョイント７の軸部７ａの端部７ｃは軸孔２ｄに挿入することを可能としている。

そして、等速ジョイント７の軸部７ａをその雄ねじｃが軸孔２ｄから突出するまで挿入したら、ナット８を雄ねじｃに螺合して回転させる。この場合、第２勾配α２≧第１勾配α１といった条件、特に第２勾配α２＞第１勾配α１の条件下では、等速ジョイント７の軸部７ａの挿入途中で雌スプラインａと雄スプラインｂとの或る領域どうしが圧接してしまうことが考えられる。

しかしこの場合、雄ねじｃの先端部がナット８を螺合するのに充分な軸方向長さだけ内軸２の凹部端面２ｅから突出していれば、その突出部分にナット８を螺合して回転させることにより、その締結力によって等速ジョイント７の軸部７ａ全体を車両アウタ側へ引き込むことができ、雄スプラインｂおよび雌スプラインａの一部どうしが圧入関係となる。

なお、雄スプラインｂおよび雌スプラインａの一部どうしが圧入関係となる部位は、内軸２における車両アウタ側寄りであり、内軸２の径方向の肉厚は充分に厚いから、内輪軌道部２ｂの曲率が変るような圧入力になることは考えにくい。

上記のように、軸孔２ｄの内周面は、その軸孔入口２ｄ１側の直径Ｄ１を等速ジョイント７の軸部７ａの端部の直径Ｄ２に比べて大きくするよう当該等速ジョイント７の軸部７ａの外周面の略円すい面形状の勾配に対応した勾配に形成した。このように構成することで、従来のように、等速ジョイント７の軸部７ａを軸孔２ｄに挿通する場合に、形状矯正工具を用いて変形したスプラインをする工程、および矯正工具を省略することができ、従来に比べて製造コストを下げることができる。

ところで、軸孔２ｄの軸孔入口２ｄ１側の直径Ｄ１と、等速ジョイント７の軸部７ａの端部７ｃの直径Ｄ４との関係が、Ｄ１＝Ｄ４で、かつ第２勾配α２≧第１勾配α１であり、内輪３が小径円筒部２ｃに圧入されたときに、小径円筒部２ｃがその径を小さくするように変形していた場合、等速ジョイント７の軸部７ａを軸孔２ｄに挿通すると、等速ジョイント７の軸部７ａが小径円筒部２ｃの変形を押し戻すように矯正することになる。

しかし、小径円筒部２ｃの変形が矯正されると、場合によっては矯正のための径方向力が内輪３を押圧し、内輪軌道部３ａの精度を低下させてしまうことが考えられる。そこで、第２勾配α２の上限値である第３勾配α３は、内輪３圧入時の径方向変形量以下とすることが好ましい。

ここで軸孔２ｄは、その内周面を略円すい面形状とせずに、軸孔２ｄの直径を小径円筒部２ｃの変形を見越して、その軸孔入口２ｄ１側の直径が従来の軸孔のそれよりも大径となる同一断面とすることで、等速ジョイント７の軸部７ａが挿入可能となる。しかしこの場合、軸孔２ｄに等速ジョイント７の軸部７ａを挿通させると、両者の間にガタが発生してしまうことが考えられる。

そこで、軸孔２ｄの内周面、および等速ジョイント７の軸部７ａの外周面の双方を略円すい面形状とし、両者の勾配α１，α２の関係を第２勾配α２≧第１勾配α１とし、かつ第２勾配α２の上限値は、内輪３圧入時の小径円筒部２ｃの径方向変形量を超えない値とすることで、小径円筒部２ｃの変形の矯正を抑えつつ、かつ、軸孔２ｄの雌スプラインａと等速ジョイント７の軸部７ａの雄スプラインｂとをガタなく嵌合させることができる。

以上の実施形態においては、第３世代の駆動輪支持タイプの転がり軸受装置に適用して説明したが、本発明は、この世代の転がり軸受装置に限定されるものではなく、内軸の外周面に内輪を軸方向隣合わせに配置した形態の転がり軸受装置などにも同様に適用することができる。

本発明の最良の形態に係る転がり軸受装置の断面図 内軸の軸孔の内周面形状と等速ジョイントの軸部の外周面形状との関係の説明に供する転がり軸受装置の断面図 内軸の軸孔にブローチを挿入する前の状態を示す断面図 内軸の軸孔にブローチを挿入した状態を示す断面図

符号の説明

１ 外輪
１ａ，１ｂ 外輪軌道部
１ｃ 車体固定用フランジ部
２ 内軸
２ａ 車輪取付用フランジ部
２ｂ 内輪軌道部
２ｃ 小径円筒部
２ｄ 軸孔
２ｄ１ 軸孔入口
２ｄ２ 軸孔出口
３ 内輪
３ａ 内輪軌道部
３ｂ 外端面
４ａ，４ｂ 保持器
５ａ，５ｂ ボール
６ａ，６ｂ シール
７ 等速ジョイント
７ａ 軸部（軸体）
７ｂ 外輪部
７ｃ 端部
７ｄ 内側面
８ ナット
ａ 雌スプライン
ｂ 雄スプライン
ｃ 雄ねじ

Claims (4)

1. 内軸の小径円筒部に内輪が圧入により外嵌固定され、かつ、その内軸の軸孔に軸体がスプライン嵌合されて組み付けられる転がり軸受装置であって、
   上記軸孔の内周面が、上記軸体が挿入される軸孔入口側から軸孔出口側にかけて縮径する第１勾配α１をもつ略円すい面形状に形成されている、ことを特徴とする転がり軸受装置。
2. 上記軸孔には、軸孔入口側から軸孔出口側にかけて、基部から端部にかけて縮径する第２勾配α２（≧α１）をもつ略円すい面形状に形成された軸体が挿入されてスプライン嵌合され、当該軸体における上記軸孔の軸孔出口側から突き出された端部に螺着されたナットが内軸の端面に締め付けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受装置。
3. 上記第２勾配α２は、内輪の上記圧入時に径方向内方へ変形した内軸の軸孔の内周面に当該軸体の外周面が当接する勾配を第３勾配α３としたとき、第３勾配α３≧第２勾配α２≧第１勾配α１の関係を満たす、ことを特徴とする請求項２に記載の転がり軸受装置。
4. 上記軸体は、外輪部から一体に軸部を設けた等速ジョイントの該軸部で構成されており、上記内輪の外端面には、上記ナットの締め付けにより等速ジョイントの外輪部が当接可能とされている、ことを特徴とする請求項３に記載の転がり軸受装置。

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