JP2006062437A

JP2006062437A - 車輪支持装置およびその製造方法

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Publication number: JP2006062437A
Application number: JP2004244706A
Authority: JP
Inventors: Kiju Takeda; 喜重武田; Masaru Deguchi; 勝出口
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2004-08-25
Filing date: 2004-08-25
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2024-08-25
Also published as: JP4561238B2

Abstract

【課題】軸端かしめによって生ずる内輪部材の変形又はカプラーリングの拡径変形を最小限としうる車輪支持装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】ハブシャフト２の軸方向中央部の外周面に取付けられた内輪部材１１と、
この内輪部材１１の軸方向他端側端面１１ａに当接してハブシャフト２の外周面に取付けられたリング状のカプラーリング６と、を備え、軸端かしめによりカプラーリング６を介して内輪部材１１がハブシャフトに押さえ付けられている車輪支持装置１である。カプラーリング６の硬さは、内輪部材１１の硬さよりも軟らかくされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、主として自動車に用いられる車輪支持装置およびその製造方法に関する。

２ＷＤ（２輪駆動）と４ＷＤ（４輪駆動）との切換えが可能なパートタイム４ＷＤ車用の車輪支持装置として、駆動力を断続する切換えが可能なものがある。

具体的には、車輪が取付けられるハブシャフトに対して駆動力を断続する切換え機構として、ハブシャフトの内側（車輪が装着される側の反対側）端部に外嵌固定され外周面にスプラインを有するカプラーリングと、このカプラーリングに隣接した駆動軸側の外周面に設けられ前記カプラーリングと同径のスプラインと、隣接するこれら両スプライン上を軸方向に摺動可能なギアリングと、を備えるものがある。この場合、前記両方のスプラインと係合する位置にギアリングを移動させることにより、ハブシャフトに駆動力を伝達することができ、また、駆動軸側のスプラインのみと係合する位置にギアリングを移動させることにより、ハブシャフトへの駆動力伝達を解除することができる。また、カプラーリングをハブシャフトに外嵌固定する方法としては、ハブシャフトの軸端をかしめて径方向外方に塑性変形させカプラーリングをかしめる手法（一般に軸端かしめとも称される）が採られている（特許文献１参照。）。このような車輪支持装置を用いると、２ＷＤ走行時において従動輪となる２輪が、駆動系（アスクルシャフト、デファレンシャル、プロペラシャフト等）を回転させることがないので、燃費の向上、振動や騒音の低下、駆動部品の耐久性向上等を図ることが出来る。
特表２００３―５０７６８３号公報

上述のように、カプラーリング及びそれに隣接する内輪部材を軸端かしめにより押さえ付けることにより、内輪部材及びカプラーリングをハブシャフトに対して確実に固定することができるとともに、内輪部材やカプラーリングに適切な予圧を与えることが出来る。また、ナットによる締結が不要となるから、締結部の小型化、軽量化が図れると共に、締結のゆるみが発生する懸念もない。
しかしながら、軸端かしめによりハブシャフトの軸端を変形させる際のかしめ圧力がカプラーリングを経由して内輪部材に作用し、内輪部材の軌道面や大鍔等を変形させてしまうといった不都合が生じていた。
また、軸端かしめ時のかしめ圧力によりカプラーリングが拡径するように変形してしまうという問題があった。カプラーリングの大径（歯先円直径）やオーバーピン径が拡大するような変形が起こると、カプラーリングと前記ギアリングとの噛み合いが悪化したり、カプラーリングが割れたりといった不都合が生じてしまう。

本発明は、かかる状況に鑑みなされたものであって、軸端かしめによって生ずる内輪部材の変形又はカプラーリングの拡径変形を最小限としうる車輪支持装置及びその製造方法を提供することを目的としている。

本発明の車輪支持装置は、軸方向一端部の外周面に車輪を取り付けるためのフランジ部を有するとともに、軸方向他端部の外周面に駆動力を伝達するためのスプライン部及びこのスプライン部よりも軸方向他端側の端部をかしめて径方向外方に塑性変形させたかしめ部を有するハブシャフトと、前記ハブシャフトの軸方向中央部の外周面に取付けられた内輪部材と、車体側に取付けられた外輪と、この外輪と前記内輪部材との間に介装された転動体とを備えた転がり軸受と、前記内輪部材の軸方向他端側端面に当接して前記ハブシャフトの外周面に取付けられ、内周面及び外周面にスプライン部を有するとともに、内周面のスプライン部が前記ハブシャフトのスプライン部と噛み合っているリング状のカプラーリングと、を備え、前記ハブシャフトの前記かしめ部が、前記カプラーリングを介して前記内輪部材を押さえつけている車輪支持装置であって、前記カプラーリングの硬さは、前記内輪部材の硬さよりも軟らかいことを特徴とする。

カプラーリングの硬さが内輪部材の硬さよりも軟らかいので、ハブシャフトのかしめ部と内輪部材との間に介在するカプラーリングにより、かしめ部から内輪部材に伝達される圧力（以下、かしめ圧力ともいう。）が緩和される。よって、かしめ圧力による内輪部材の変形（特に内輪軌道や大鍔の変形）を最小限に抑えることが出来る。

また、本発明における車輪支持装置の製造方法は、上記発明の車輪支持装置を製造する方法であって、前記かしめ部が形成されていない状態の前記ハブシャフトの外周面に前記内輪部材及び前記カプラーリングを取付けた後、当該カプラーリングにその拡径変形を防止するための拘束リングを外嵌し、当該拘束リングを外嵌した状態で前記ハブシャフトの軸方向一端部を径方向外側に塑性変形させて前記カプラーリングを押さえ付けたことを特徴とする製造方法である。

かかる製造方法によれば、拘束リングを外嵌した状態でハブシャフト端部をかしめるので、カプラーリングが比較的軟らかく変形しやすい材質であった場合でも、かしめ圧力によるカプラーリングの拡径変形を抑えることが出来る。よって、カプラーリングの大径（歯先円直径）やオーバーピン径が拡大してギアリングとの噛み合いが悪化したり、カプラーリングが割れたりといった不都合を抑制することができる。

カプラーリングの硬さを内輪部材の硬さよりも軟らかくすることにより、カプラーリングによりかしめ圧力が緩和されて内輪部材の変形を最小限とすることができる。また、カプラーリングに拘束リングを外嵌した状態でかしめることにより、カプラーリングの硬さを軟らかくした場合であっても、かしめ圧力によるカプラーリングの拡径変形を抑えることが出来る。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態である車輪支持装置１の断面図である。
ハブシャフト２の軸方向一端部の外周面には、車輪を取り付けるための円環状のフランジ部３が設けられている。車輪のホイール（図示しない）はボルトｂによりフランジ部３と締結される。また、ハブシャフト２の軸方向他端部の外周面には、ハブシャフト２に駆動力を伝達するためのスプライン部としてのハブスプライン部ｓ１が設けられている。そして、ハブシャフト２のハブスプライン部ｓ１よりも軸方向他端側の端部は、径方向外方に塑性変形されてなるかしめ部４とされている。

ハブシャフト２の軸方向中央部の外周面には、ハブシャフト２を車体の懸架装置に対して回動自在に支持するための複列円すいころ軸受５が取り付けられている。なお、比較的大型の車両には本実施形態のような複列の円すいころ軸受が適するが、その他複列の玉軸受も好適に用いられる。

複列円すいころ軸受５の内輪は、互いに分割された第一の内輪部材１０と第二の内輪部材１１とからなる。第一の内輪部材１０の軸方向一端側端面１０ａは、ハブシャフト２のフランジ部３の基部近傍に位置する径方向面２ａと当接している。第二の内輪部材１１は、第一の内輪部材１０の軸方向他端側に隣接して配置されている。第一の内輪部材１０は、第一列の円すいころ１２の軌道面である第一の内輪軌道１５を有しており、第二の内輪部材１１は、第二列の円すいころ１３の軌道面である第二の内輪軌道１６を有している。なお、第一の内輪部材１０はハブシャフト２と一体化してもよい。

一方、複列円すいころ軸受５の外輪１７は、第一の内輪軌道１５に対向する第一の外輪軌道１８と、第二の内輪軌道１６に対向する第二の外輪軌道１９とを有する。また、外輪１７の外周面には、径方向外側に延びるフランジ部２０が設けられている。このフランジ部２０は、車体の懸架装置（図示しない）に取り付けられる。

ハブシャフト２と車軸２１との間には、玉軸受２５及び針状ころ軸受２６が介装されており、ハブシャフト２を車軸２１に対して回動自在に支持している。玉軸受２５は深溝玉軸受とされ、ハブシャフト２のフランジ部３とほぼ同じ軸方向位置に配置されている。また、針状ころ軸受２６は、玉軸受２５よりも軸方向他端側に配置され、その軸方向位置は、ハブシャフト２の外周面に設けられた複列円すいころ軸受５の第二の内輪部材１１とほぼ同じとされている。２つの軸受２５，２６を設けることで、ハブシャフト２と車軸２１とが互いに同軸状態で強固に支持され、車輪支持装置１の剛性が高まる。また軸方向他端側の軸受を針状ころ軸受２６とすることで、当該軸受２６を取付けた部分におけるハブシャフト２の肉厚を確保しやすくしている。

前述した複列円すいころ軸受５の第二の内輪部材１１と、ハブシャフト２のかしめ部４との間には、リング状部材であるカプラーリング６が設けられている。カプラーリング６は、第二の内輪部材１１の軸方向他端側端面１１ａに当接して設けられている。カプラーリング６の内周面及び外周面にはいずれもスプライン部が設けられており、このうち内周スプライン部７は、前述したハブシャフト２のハブスプライン部ｓ１と噛み合っている。カプラーリング６は、その軸方向他端側端面６ａに当接するかしめ部４からのかしめ圧力により軸方向一端部側にむかって押し付けられており、更に、同かしめ圧力によりカプラーリング６が第二の内輪部材１１及びこれに隣接する第一の内輪部材１０を軸方向一端部側にむかって押し付けている。このように、かしめ部４より作用するかしめ圧力により、カプラーリング６及び複列円すいころ軸受５の内輪部材１１，１０のハブシャフト２に対する固定が確実なものとされている。

カプラーリング６は、外周スプライン部８の歯の部分のみに高周波で熱処理が施されており、その他の部分には熱処理が施されていない。よって、外周スプライン部８の部分は他の部分よりも硬さが硬くなっている。外周スプライン部８の部分のみ熱処理することにより、外周スプライン部８の欠けや変形を抑えることができ、駆動力の繰り返しの断続に耐えうるカプラーリング６とすることができる。また、外周スプライン部８以外の部分は比較的軟らかい状態となるので、内輪部材に伝達されるかしめ圧力の緩和効果が高くなる。

カプラーリング６の近傍における車軸２１の外周面には、カプラーリング６の外周スプライン部８と同径かつ同形状の車軸側スプライン部２７が設けられている。これら外周スプライン部８と車軸側スプライン部２７とは、互いに同軸の関係にある。そして、車軸側スプライン部２７には、軸方向に摺動可能なギアリング２８の内周スプライン部２８ａが噛み合わされている。ギアリング２８が軸方向一端部側に移動すると、車軸側スプライン部２７と外周スプライン部８との両者に噛み合った状態（図１に示す状態）となり、これにより車軸２１の駆動力がハブシャフト２に伝達される。一方、ギアリング２８が軸方向他端側に移動すると、ギアリング２８は、車軸側スプライン部２７とは噛み合っているが外周スプライン部８には噛み合っていない状態（図示省略）となる。このように、ギアリング２８を軸方向に摺動させることにより、ハブシャフト２への駆動力を断続する切換えを可能としている。なお、特に図示しないが、ギアリング２８の摺動は、エアや油圧など適宜の動力手段を用いた摺動機構によりなされる。

次に、車輪支持装置１の製造方法、特にハブシャフト２にカプラーリング６を取付ける手順について説明する。図３は、ハブシャフト２のかしめ部４が形成される前の状態を示す要部拡大断面図であり、図２は、同かしめ部４が形成された後の要部拡大断面図である。図３に示すように、かしめ部４が形成される前のかしめ前ハブシャフト３０においては、軸方向他端側端部ｔは、ハブスプライン部ｓ１の歯底円直径と略同径の外周面を有する円筒形状とされ、第一の内輪部材１０や第二の内輪部材１１などの装着を許容する形状とされている。このかしめ前ハブシャフト３０の端部ｔ側から、複列円すいころ軸受５を軸方向一端部側へ挿入する。続いて、カプラーリング６の内周スプライン部７をハブシャフト２のハブスプライン部ｓ１に噛み合わせつつ、カプラーリング６をハブシャフト２に外嵌させる。続いて、図３に示すように、カプラーリング６にその拡径変形を防止するための拘束リング９を圧入又はすきま嵌めにて外嵌装着する。次に、拘束リング９を装着したままの状態で、かしめ前ハブシャフト３０の端部ｔを揺動かしめによりかしめて（図３の矢印参照）、図２に示すかしめ部４を形成する。かしめ部４の形成後は拘束リング９を取り去ることになる。なお、揺動かしめを冷間で行うと、加工硬化によりかしめ部４の剛性や強度が向上するので好ましい。

拘束リング９は、断面略Ｌ字型のリング状部材であって、その内周面９ａの直径（拘束リング９の内径）は、カプラーリング６の大径（歯先円直径）と略同一とされている。また、内周面９ａの軸方向幅は、カプラーリング６の軸方向幅と略同一とされている。拘束リング９のうち径方向に延びる径方向フランジ９ｂは、拘束リング９を装着する際に位置決めの役割を果たすものであるが、その径方向幅は、かしめ部４の形成において障害とならないように設定される。軸端かしめのかしめ圧力によってカプラーリング６のオーバーピン径が１００μｍ以上拡径してしまうと、カプラーリング６に割れが生じてしまう可能性が高くなるので、拡径変形量が１００μｍ未満となるように拘束リング９の内径を設定するのが好ましい。
なお、拘束リング９の内周面９ａに、カプラーリング６の外周スプライン部８に噛み合うスプライン部を設けても良いが、拘束リング９の製造コストや拘束リング９の内径寸法管理の手間を考慮すると、内周面９ａは円周面とするのが好ましい。

かしめ部４からカプラーリング６に作用する圧力には、軸方向成分の圧力のみならず、径方向外方に向かう圧力成分も含まれる。即ち、上述したように、かしめ前ハブシャフト３０の軸方向他端側端部ｔは、径方向外方に塑性変形されることによりかしめ部４が形成されるため、特にかしめ部４の角隅部４ｂからカプラーリング６に対して径方向外方への成分を含む圧力（図２の破線矢印参照。）が作用し、カプラーリング６の拡径変形が起こりうる状況となっている。しかしながら、拘束リング９を用いた上述の製造方法によれば、拘束リング９を外嵌した状態でハブシャフト端部をかしめるので、かしめ圧力によるカプラーリング６の拡径変形を抑えることが出来る。よって、カプラーリング６の大径（歯先円直径）やオーバーピン径が拡大してギアリング２８との噛み合いが悪化したり、カプラーリング６が割れたりといった不都合を抑制することができる。

本実施形態では、カプラーリング６の硬さ（カプラーリング６を構成する材料の硬さ）は、第二の内輪部材１１の硬さ（第二の内輪部材１１を構成する材料の硬さ）よりも軟らかくされている。そうすると、ハブシャフト２のかしめ部４と内輪部材１１との間に介在する比較的硬さの軟らかいカプラーリングにより、内輪部材１１，１０に伝達されるかしめ圧力が緩和される。よって、かしめ圧力による内輪部材の変形、とりわけカプラーリング６に隣接する第二の内輪部材１１の変形を最小限に抑えることが出来る。

カプラーリング６の硬さを比較的軟らかくすると、カプラーリング６が変形しやすくなるので、上述したようにカプラーリング６の拡径変形が発生しやすくなる可能性がある。しかしながら、拘束リング９を用いた上記製造方法を採用することによりカプラーリング６の変形を抑えることが出来る。よって、上記製造方法によれば、カプラーリング６を比較的軟らかくして第二の内輪部材１１の変形を最小限としながら、カプラーリング６の拡径変形をも抑制できるという相乗効果が奏される。

カプラーリング６と当接する第二の内輪部材１１の材料としては、例えばＳＵＪ２（高炭素クロム鋼）などのような、ロックウェルＣスケール硬さ（ＨＲＣ）が６０〜６４程度の軸受鋼を好適に用いることが出来る。これに対してカプラーリング６としては、ＪＩＳＧ４１０５に規定されるＳＣＭ４４０（クロムモリブデン鋼）などのような、ブリネル硬さが２００〜３００程度の材料を好適に用いることが出来る。

なお、本発明の車輪支持装置では、カプラーリングの硬さが内輪部材の硬さよりも軟らかいことが必要であるが、カプラーリング全体の硬さが内輪部材の硬さよりも軟らかい必要はなく、少なくとも、カプラーリングのうちかしめ部４との接触部分近傍の硬さが内輪部材の硬さよりも軟らかければよい。

本発明の一実施形態である車輪支持装置の断面図である。図１の車輪支持装置のカプラーリング近傍の拡大断面図である。かしめ部が形成される前の状態を示すカプラーリング近傍の拡大断面図である。

符号の説明

１車輪支持装置
２ハブシャフト
３フランジ部（車輪を取り付けるためのフランジ部）
４かしめ部
６カプラーリング
７内周スプライン部（カプラーリングの内周面のスプライン部）
９拘束リング
１１第二の内輪部材（内輪部材）
１１ａ第二の内輪部材の軸方向他端側端面（内輪部材の軸方向他端側端面）

Claims

軸方向一端部の外周面に車輪を取り付けるためのフランジ部を有するとともに、軸方向他端部の外周面に駆動力を伝達するためのスプライン部及びこのスプライン部よりも軸方向他端側の端部をかしめて径方向外方に塑性変形させたかしめ部を有するハブシャフトと、
前記ハブシャフトの軸方向中央部の外周面に取付けられた内輪部材と、車体側に取付けられた外輪と、この外輪と前記内輪部材との間に介装された転動体とを備えた転がり軸受と、
前記内輪部材の軸方向他端側端面に当接して前記ハブシャフトの外周面に取付けられ、内周面及び外周面にスプライン部を有するとともに、内周面のスプライン部が前記ハブシャフトのスプライン部と噛み合っているリング状のカプラーリングと、を備え、
前記ハブシャフトの前記かしめ部が、前記カプラーリングを介して前記内輪部材を押さえつけている車輪支持装置であって、
前記カプラーリングの硬さは、前記内輪部材の硬さよりも軟らかいことを特徴とする車輪支持装置。
請求項１に記載の車輪支持装置を製造する方法であって、
前記かしめ部が形成されていない状態の前記ハブシャフトの外周面に前記内輪部材及び前記カプラーリングを取付けた後、当該カプラーリングにその拡径変形を防止するための拘束リングを外嵌し、当該拘束リングを外嵌した状態で前記ハブシャフトの軸方向一端部を径方向外側に塑性変形させて前記カプラーリングを押さえ付けたことを特徴とする車輪支持装置の製造方法。