JP2006144990A - 転がり軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 耐クリープ性能を充分に確保しながらかしめ部による軸方向荷重および径方向荷重を抑制しうる転がり軸受装置を提供する。
【解決手段】 外輪と、外輪の内周側に転動体を介して配置された内輪６と、内輪６が外周側に取付けられた軸体２と、軸体２における軸方向一端側の端部を塑性変形させてかしめることにより形成され内輪６を軸方向に押さえ付けるかしめ部７と、を備えた転がり軸受装置である。内輪６には、かしめ部７と係合し内輪６と軸体２との相対回転を抑制する係合部８が形成されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、軸端をかしめることにより内輪を固定した転がり軸受装置に関する。

例えば自動車用の転がり軸受装置として、車輪またはディスクブレーキ装置のディスクロータなどが取り付けられるハブホイールとしての内軸部材と、この内軸部材の外周側に装着されこれを回動自在に支持する転がり軸受とを備えた転がり軸受装置が用いられており、一般にハブユニットなどとも称されている。このような転がり軸受装置においては、転がり軸受の内輪部分を構成する内輪が内軸部材の外側に取り付けられているが、この内輪の取り付け手法は、車両への組み付け性向上、コスト削減、あるいは軽量化等の為、旧来のナットによる組み付けに代わり、かしめによるものが増えてきている。

内輪をかしめにより取り付けるには、上記内軸部材の円筒軸端部を径方向外向きに屈曲するように塑性変形させ、上記転がり軸受の内輪を軸方向に押さえ付けるかしめ部を形成する。この場合、かしめ部から受ける軸方向及び径方向の力により、内輪が内軸部材に対して固定される（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０００−２１１３０２号公報

かしめ部による軸方向荷重及び径方向荷重が小さすぎると、内輪が内軸部材に対して回転してしまい、所謂クリープを起こすおそれが生ずる。内輪のクリープを防止するためには、かしめ部による軸方向荷重および径方向荷重を大きくすればよいが、この軸方向荷重および径方向荷重が過大となると、内輪の軌道面に圧痕が発生したり、内輪が変形して内軸部材の回転が偏心したりといった不具合が生じるおそれがある。

本発明は、かかる状況に鑑みてなされたものであり、耐クリープ性を充分に確保しながら軸方向荷重および径方向荷重を抑えうる転がり軸受装置を提供することを目的としている。

本発明の転がり軸受装置は、外輪と、前記外輪の内周側に転動体を介して配置された内輪と、前記内輪が外周側に取付けられた軸体と、前記軸体における軸方向一端側の端部を塑性変形させてかしめることにより形成され前記内輪を軸方向に押さえ付けるかしめ部とを備えた転がり軸受装置において、前記内輪には、前記かしめ部と係合し前記内輪と前記軸体との相対回転を抑制する係合部が形成されていることを特徴とする。係合部により耐クリープ性を高めることができるので、耐クリープ性を充分確保しながらかしめ部による軸方向荷重および径方向荷重を低下させることができる。

前記係合部は、前記内輪と前記かしめ部との接触範囲内に設けられた凹部であり、前記かしめ部は、前記塑性変形に伴って形成され前記凹部内に突出する凸部を有するのが好ましい。内輪側に設けられる係合部を凹部とすることにより、鍛造による形成が容易となるので、凹部を有する内輪を容易に製造することができる。また、かしめ部を形成させるための塑性変形に伴って前記凹部内に突出する凸部を形成しているから、凸部を形成する手間が不要であり、且つ内輪側の凹部と確実に係合する位置に凸部を形成することができる。

このように、かしめ部側の凸部を塑性変形に伴なって形成する場合、前記凹部は、前記内輪の一端側端面と内周面との間に延びる曲面面取り部に設けられている構成とするのが好ましい。かかる曲面面取り部と接触する部分には、軸端を塑性変形させる際の外力（屈曲方向外側に向かう力）が集中的が作用することとなる。そのため、この位置に凹部を設けると、該凹部内に突出するかしめ部側の凸部が形成されやすくなる。

内輪に、かしめ部と係合する係合部を設けたので、耐クリープ性が高まり、耐クリープ性を充分に確保しながらかしめ部による軸方向荷重および径方向荷重を低下させることができる。

以下に、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
図２は、本発明の一実施形態である転がり軸受装置１の断面図である。この転がり軸受装置１は、内軸部材２（軸体）と内輪６と外輪４と転動体５とからなり、所謂第３世代のハブユニットを構成している。内軸部材２は全体として略円筒状をなす軸部２ｆと、この
軸部２ｆの車両アウタ側（図２の左側）端部に一体的に設けられボルト２ａにより車輪が取付けられるフランジ部２ｂを有し、軸部２ｆの車両インナ側（図２の右側）の軸方向一端部には小径部２ｃが設けられ、該小径部２ｃの軸方向他端側（車両アウタ側）には段差面２ｄを介して大径部２ｅが連続して設けられている。小径部２ｃの外周面２ｃ１には内輪６が段差面２ｄと当接するように外嵌されており、この内輪６は小径部２ｃの軸方向一端側（車両インナ側）の端部を径方向外方へ屈曲変形し内輪６の軸方向一端側（車両インナ側）端面６ｂに押しつけることにより設けられたかしめ部７により軸方向他端側（車両アウタ側）に押さえ付けられている。外輪４は外周部に車体の懸架装置等に取付けるためのボルト穴４ａを備えたフランジ部４ｂを一体的に有している。また外輪４は内周面に軸方向一端側（車両インナ側）に位置する第一の外輪軌道面４ｃと、軸方向他端側（車両アウタ側）に位置する第二の外輪軌道面４ｄとを有する。一方、上記内輪６の外周面には上記第一の外輪軌道面４ｃに対向する第一の内輪軌道面６ａが形成され、上記内軸部材２の軸部２ｆの上記大径部２ｅの外周面には上記第二の外輪軌道面４ｄに対向する第二の内輪軌道面２ｅ１が形成されている。第一の外輪軌道面４ｃと第一の内輪軌道面６ａとの間には複数の玉からなる第一の転動体列５ａが介装され、第二の外輪軌道面４ｄと第二の内輪軌道面２ｅ１との間には複数の玉からなる第二の転動体列５ｂが介装され、複列アンギュラ玉軸受を構成している。

図１は、内輪６（単体）の斜視図である。この内輪６には、かしめ部７と係合し内輪６と内軸部材２との相対回転を抑制する係合部として、かしめ部７との接触範囲の一部に切欠き状の凹部８が設けられている。図４は、凹部８を含む位置における内輪６の断面図である。凹部８は、内輪６の一端側（車両インナ側）端面６ｂと内周面６ｃとの間に延びる曲面面取り部６ｄを含んだ位置に設けられている。具体的には、凹部８は、曲面面取り部６ｄの一部を平面で面取りした形状をなしている。曲面面取り部６ｄは、内輪６の一端側端面６ｂと内周面６ｃとが交差する角部分に所定の曲率半径のＲを付与することにより形成されている。なお、図１においては、分かりやすい図面とするために、一端側端面６ｂと内周面６ｃとが交差する角部分を一本の稜線として実線で描いているが、実際には、図３や図４等で示すように、一端側端面６ｂと内周面６ｃとは曲面面取り部６ｄを介して滑らかに連続しており、該角部分には図１で示すような稜線は存在しない。

なお、本実施形態では、凹部８は１箇所にのみ設けられているが、複数箇所設けても良い。複数箇所設ける場合は、周方向に等間隔おきに設けると、凹部８に起因する薄肉部分が周方向に均等分散し、且つ該凹部８に作用する応力も周方向に均等分散するので、凹部８に起因する内輪６の強度低下や剛性低下が最小限に抑えられて好ましいが、必ず等間隔である必要はない。

図３は、かしめ部７付近における図２の拡大図である。この図３は、上述した凹部８が存在しない部位における断面図であるが、分かりやすい図とするため、凹部８が存在する部位での断面図に現れる凹部８の断面線（図４参照）を破線にて示している。凹部８が存在しない部位においては、かしめ部７は、内輪６の曲面面取り部６ｄに沿って曲げられ且つ一端側端面６ｂに至り、これら曲面面取り部６ｄ及び一端側端面６ｂと略隙間無く接触して内輪６を内軸部材２の段差面２ｄに押し付けている。

ここで、かしめ部７を形成する手順について説明する。
内軸部材２における小径部２ｃの外周面２ｃ１に内輪６が外嵌される前の段階では、かしめ部７は形成されておらず、図２及び図３に仮想線で示すように、小径部２ｃはその軸方向一端側端部まで連続した円筒状の形状とされている。よって、外周面２ｃ１も該端部まで同一径で連続しており、内輪６の取付けが許容された状態となっている。この状態において小径部２ｃの一端側（車両インナ側）から内輪６を挿入して取付け、次いで該端部を径方向外側に屈曲するように塑性変形させることにより（図３の矢印参照）、かしめ部７が形成され、且つ該かしめ部７が内輪６を軸方向車両アウタ側（図３の左側）に押さえ付けた状態となる。内輪６は、かしめ部７により軸方向他端側（車両アウタ側）に向かって軸力を受け、内軸部材２の段差面２ｄに押し付けられている。なお、かしめ部７を形成させるための塑性変形は、一般に揺動鍛造によりなされるが、冷間にて揺動鍛造すると加工硬化によりかしめ部７の剛性が高まるので好ましい。

このようにかしめ部７は、内軸部材２の一端側端部を内輪６の曲面面取り部６ｄ及び一端側端面６ｂに当接するように押し広げて塑性変形させることにより作製される。よって、内輪６の曲面面取り部６ｄ又は一端側端面６ｂの範囲内であって且つかしめ部７との接触範囲に、予め凹部８を作製しておくと、塑性変形の際に加えられる力によって該凹部８内（図４における破線ハッチング部分）の一部又は全部に突出する凸部（図示省略）がかしめ部７側に形成される。そうすると、内輪６側の凹部８とかしめ部７側の凸部とが係合し、内輪６と内軸部材２との相対回転が抑制されて、耐クリープ性が高まる。したがって、耐クリープ性を維持しながら、かしめ部７から内輪６に作用する軸方向荷重および径方向荷重を低下させることも可能となる。

内輪６に設けられる係合部は、上記実施形態のように凹部８でなくてもよく、例えば凸部であってもよい。係合部を凸部とした場合、該凸部と係合する凹部をかしめ部７側に設ける必要があるが、この凹部も、かしめ部７を形成するための塑性変形に伴って形成してもよい。ただし、内輪６は鍛造により製造される場合が多く、鍛造製法の場合は凸部よりも凹部の方が形成が容易であるので、係合部は凸部よりも凹部の方が好ましい。

また、本実施形態では、かしめ部７を形成させるための塑性変形により、凹部８内に突出する凸部を形成している。よって、予めかしめ部７側（内軸部材２の一端側端部）に凸部を形成しておく必要がなく、凸部を形成する手間が不要となる。また、内輪６側の凹部８と確実に係合する位置に凸部を形成することができる。また、内軸部材２の一端側端部に予め凸部を形成しておく場合、かしめ部７を形成する前の段階で内輪６を内軸部材２の一端側端部に取り付ける際に該凸部が障害となる可能性があるが、本実施形態ではかかる不都合も無い。

また、凹部８は、内輪６の一端側端面６ｂと内周面６ｃとの間に延びる曲面面取り部６ｄに設けられている。かかる曲面面取り部６ｄには、軸端を塑性変形させる際に加えられる外力が屈曲方向外側に向かって集中的が作用することとなる。そのため、この位置に凹部８を設けると、該凹部８内に突出するかしめ部側の凸部が形成されやすくなる。凹部８の少なくとも一部が曲面面取り部６ｄ内に存在していれば、かしめ部側の凸部が形成されやすくなる。

なお、凹部８の大きさや深さについては、大きいほど耐クリープ性の向上という点では有利であるが、内輪６の剛性や強度の点では不利となりやすい。この点について、ＦＥＭ解析で発生応力を検証することにより、内輪６の剛性や強度は充分に確保しつつ、凹部８の大きさや深さを適切に設定することができる。同様に凹部８の配置位置や配置数についてもＦＥＭ解析により適切に設定することができる。

なお、上記実施形態では、一方の内輪軌道面が内軸部材２に一体化された第３世代ハブユニットに適用した例を示したが、本願は内軸部材２とは別体の２つの内輪をかしめ部により内軸部材２に外嵌固定した所謂第２．５世代のハブユニットにも適用できる。また、複列円すいころを用いた第３世代、第２．５世代のハブユニットにも適用できる。

本発明の一実施形態である転がり軸受装置における内輪の斜視図である。 本発明の一実施形態である転がり軸受装置の断面図である。 図２におけるかしめ部付近の断面図である。 凹部が設けられた部位における内輪の断面図である。

符号の説明

１ 転がり軸受装置
２ 内軸部材（軸体）
４ 外輪
５ 玉（転動体）
６ 内輪
６ｄ 曲面面取り部
７ かしめ部
８ 凹部

Claims (3)

1. 外輪と、前記外輪の内周側に転動体を介して配置された内輪と、前記内輪が外周側に取付けられた軸体と、前記軸体における軸方向一端側の端部を塑性変形させてかしめることにより形成され前記内輪を軸方向に押さえ付けるかしめ部とを備えた転がり軸受装置において、
   前記内輪には、前記かしめ部と係合し前記内輪と前記軸体との相対回転を抑制する係合部が形成されていることを特徴とする転がり軸受装置。
2. 前記係合部は、前記内輪と前記かしめ部との接触範囲内に設けられた凹部であり、前記かしめ部は、前記塑性変形に伴って形成され前記凹部内に突出する凸部を有す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. 前記凹部は、前記内輪の一端側端面と内周面との間に延びる曲面面取り部に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の転がり軸受装置。

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