JP2007024132A - 車輪用軸受装置およびその加締加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車両への組立工程における内輪抜けを防止でき、低い加工力で加締加工が可能で、かつ加締金型との干渉を避けるために生じる製品形状の制約を少なくできる車輪用軸受装置およびその加締加工方法を提供する。
【解決手段】この車輪用軸受装置は、外方部材１と内方部材２の軌道面３，４間に複列のボール５を介在させたものであり、駆動輪を支持する。内方部材２は、車輪取付用ハブフランジ９ａと貫通孔１１を有するハブ輪９と、ハブ輪９のインボード側端外周の内輪嵌合面部１５に嵌合した内輪１０とでなる。内輪１０の内周面には、内輪１０の端面１０ａの内周縁に相当する深さの段差部１６を設ける。段差部１６の軸方向に向く段面１６ｂに、ハブ輪９の加締加工による加締部９ｃを係合させる。大径段差部１１ｂに５〜６０°の傾斜角度を持った加締金型を押し付けることにより、ハブと加締金型との干渉を避け、かつ低い加工荷重で加締め加工が行える。
【選択図】 図４

Description

この発明は、自動車等の駆動輪となる車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置、およびその加締加工方法に関する。

従来、駆動輪支持用の車輪用軸受装置として、図５に示すものが提案されている（例えば特許文献１）。これは、外方部材２１と内方部材２２の対向する軌道面２３，２４間に複列にボール２５を介在させ、上記内方部材２２を、車輪取付用ハブフランジ２９ａを外周に有するハブ輪２９と、このハブ輪２９のインボード側端の外周に嵌合した内輪３０とで構成した形式のものである。ハブ輪２９の中央孔３１には、等速ジョイントの外輪３３のステム部３３ａが挿通されてスプライン嵌合され、等速ジョイント外輪３３の段面３３ｂが内輪３０のインボード側端面３０ａに押し当てられる。この状態で、前記ステム部３３ａの先端にナット３４を螺合させることにより、等速ジョイント外輪３３とナット３４とで内方部材２２が幅締めされる。

この提案例では、ハブ輪２９のインボード側端部の外周に形成した段部３５に内輪３０を外嵌させると共に、内輪３０のインボード側端部の内周に段部３６を形成し、ハブ輪２９のインボード側端を外径側に拡径変形させて前記内輪３０の段部３６に加締めている。これにより、車両への組付け時に発生する外力による内輪３０の抜けを防止している。
特開平９−１６４８０３号公報

しかし、上記した車輪用軸受装置では、以下のような問題がある。
（１）ハブ輪２９の加締部２９ｂが大きいため、図５の一部を拡大して示す図６のように、内輪３０のインボード側端部に形成する段部３６の径方向段差を、半径差で５〜７mm程度とする必要が有る。このように段部３６の段差を大きくすると、内輪３０のインボード側端面３０ａの面積が小さくなるので、等速ジョイント外輪３３の段面３３ｂとの接触面圧が大きくなる。そのため、摩耗や異音の発生の原因となる。
（２）ハブ輪２９の加締部２９ｂを内輪３０のインボード側端より内側（アウトボード側）に収めようとすると、図６のように内輪３０の段部３６の軸方向長さを７〜８mm程度にする必要が有る。このように内輪段部３６の軸方向長さが長くなると、ボール接触角の延長線上に内輪段部３６が位置する傾向があり、運転時の負荷荷重による内輪変形が大きくなって短寿命となる可能性がある。また、内輪段部３６の軸方向長さが長くなると、それだけハブ輪２９に対する内輪３０の嵌め合い長さ（面積）が減少するので、内輪クリープが発生し、軸受寿命が低下する可能性がある。これらの問題は、内輪全体の幅寸法を長くすれば回避できるが、それでは軸方向に余分なスペースが必要になる。
（３）また、ハブ輪２９の加締部２９ｂが大きいことから、揺動加締加工において、加締工具が内輪３０と干渉し、加工が困難である。

この発明の目的は、軸受機能へ悪影響を及ぼすことなく、車両への組立工程における内輪抜けを防止でき、特に低い加工力で加締加工が可能で、かつ加締金型との干渉を避けるために生じる製品形状の制約を少なくできる車輪用軸受装置およびその加締加工方法を提供することである。

この発明の車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面を有する外方部材と、これら軌道面に対向する軌道面を有する内方部材と、対向する軌道面間に介在した複列の転動体とを備え、上記内方部材が、車輪取付用のハブフランジを外周に有し中心に貫通孔を有するハブ輪と、このハブ輪のインボード側端の外周に設けられた内輪嵌合面部に嵌合した内輪とでなり、これらハブ輪および内輪に前記各列の軌道面を形成した駆動輪支持用の車輪用軸受装置において、次の構成としたものである。
すなわち、前記内輪の内周面に、この内輪のインボード側の端面まで続き、この端面の内周縁に相当する深さの段差部を設け、前記ハブ輪の加締加工により前記内輪の前記段差部の軸方向に向く段面に係合する加締部を設け、この加締部は前記内輪の端面から突出しないものとする。前記ハブ輪の前記貫通孔は、等速自在継手のステム部の外周のスプラインと噛み合うスプライン溝を内周面に有し、前記貫通孔の内周面における前記スプライン溝が形成された一般径部分よりもインボード側の部分を、インボード側端の大径段差部と、この大径段差部よりも小径で前記一般径部分よりも大径となる中間径段差部とでなる２段の段付き形状とする。また、前記大径段差部における前記加締部の内周となる部分である加締金型押し当て部分を、開口側が広がるテーパ状部分とし、このテーパ状部分のハブ輪中心軸に対する傾斜角度を５〜６０°とする。ハブ輪の前記加締金型押し当て部は、例えば、先端外周がテーパ状の押し当て面とされた加締金型を用いた場合、その加締金型の押し当て面の転写面となる。

この構成によると、内輪の内周面に段差部を設け、ハブ輪の加締加工による加締部を前記段差部内に係合させるので、車両への組付工程において発生する外力による内輪のハブ輪からの抜けを防止できる。段差部は、内輪の内周縁というごく限られた範囲のものとしているので、内輪の抜け耐力を確保しながら、段差部をできるだけ小さなものとできる。このため、段差部を設けながら内輪の端面の面積の減少が少なく、等速自在継手の段面との接触面圧の増加が抑制され、内輪クリープ発生等による摩耗や異音の発生を防止できて軸受寿命低下を抑制できる。
また、貫通孔のインボード側端を２段の段付き形状としているので、中間径段差部が、等速ジョイント外輪のステム部を挿入するときの案内となり、組立性がより向上する。
特に、前記大径段差部における前記加締部の内周となる部分である加締金型押し当て部分を、開口側が広がるテーパ状部分としているので、加締金型で加締部の加締加工を行うときに、小さい加工荷重で加締加工を行うことができる。このため、軸受の軌道面や転動体に対する加締加工時の負荷を小さくでき、また能力が小さく安価な設備を用いて上記加締加工を低コストで行うことができる。
加締金型の押し当て面の傾斜角度は、小さいほど低い加工荷重での加締加工が可能であるが、傾斜角度が小さくなると、加締部の内径面となる部分よりも奥側に進入する加締金型部分である加締金型先端の導入部が長くなる。そのため、ハブ輪貫通孔の大径段差部における中間径段差部側の端面との干渉を避けることが必要となって、製品形状に制約が生じる。このため、上記干渉を避け、かつ低い加工荷重で加締加工を行える押し当て面の傾斜角度として、上記の設定範囲５〜６０°が好適である。
このように、この車輪用軸受装置では、軸受機能へ悪影響を及ぼすことなく、車両への組立工程における内輪抜けを防止できる。

この発明において、前記ハブ輪の前記加締部の硬度をＨＲＣ２８以下としても良い。加締部の硬度をＨＲＣ２８以下と小さくすると、加締加工をより低い加工荷重で行うことができる。

この発明の車輪用軸受装置の加締部の加締加工方法は、上記発明の車輪用軸受装置における前記加締部の加締加工方法であって、前記車輪用軸受装置における前記加締部は、加締加工前は内径面が前記大径段差部の一部となる円筒状部分とし、先端外周がテーパ状の押し当て面とされた加締金型を用い、この加締金型の上記押し当て面の軸心に対する傾斜角度を５〜６０°とし、この加締金型の前記押し当て面を前記円筒状部分の内周の開口縁に押し付けることにより、前記円筒状部分を拡径状態に加締めて前記加締部とするものである。

この構成によると、先端外周がテーパ状の押し当て面とされた加締金型を用いるため、加締加工を低い加工荷重で容易に行うことができる。また、加締金型の押し当て面の傾斜角度を５°以上としたため、加締金型の先端導入部を短くすることができて、製品と加締金型の干渉を避けるために生じる製品形状への制約を減じることができ、また６０°以下としたため、低い加工力で加締加工を行うことができる。

この発明方法において、前記加締金型の前記押し当て面の硬度をＨＲＣ３０以上としても良い。加締金型の押し当て面の硬度をＨＲＣ３０以上とすると、加締部に塑性変形を与える上記加締加工が可能で、かつ連続した加締加工が可能となる。

この発明方法において、前記加締金型の前記押し当て面の面粗さを、Ｒａ１μｍ以下としても良い。加締金型の押し当て面の面粗さをＲａ１μｍ以下と小さくすると、加締部にかじりや凝着などによる外観上または加工上の不具合を発生させることなく円滑に加締加工を行うことができる。

この発明の車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面を有する外方部材と、これら軌道面に対向する軌道面を有する内方部材と、対向する軌道面間に介在した複列の転動体とを備え、上記内方部材が、車輪取付用のハブフランジを外周に有し中心に貫通孔を有するハブ輪と、このハブ輪のインボード側端の外周に設けられた内輪嵌合面部に嵌合した内輪とでなり、これらハブ輪および内輪に前記各列の軌道面を形成した駆動輪支持用の車輪用軸受装置において、前記内輪の内周面に、この内輪のインボード側の端面まで続き、この端面の内周縁に相当する深さの段差部を設け、前記ハブ輪の加締加工により前記内輪の前記段差部の軸方向に向く段面に係合する加締部を設け、この加締部は前記内輪の端面から突出しないものとし、前記ハブ輪の前記貫通孔は、等速自在継手のステム部の外周のスプラインと噛み合うスプライン溝を内周面に有し、前記貫通孔の内周面における前記スプライン溝が形成された一般径部分よりもインボード側の部分を、インボード側端の大径段差部と、この大径段差部よりも小径で前記一般径部分よりも大径となる中間径段差部とでなる２段の段付き形状とし、前記大径段差部における前記加締部の内周となる部分である加締金型押し当て部分を、開口側が広がるテーパ状部分としたため、軸受機能へ悪影響を及ぼすことなく、車両への組立工程における内輪抜けを防止できる。また、前記テーパ状部分のハブ輪中心軸に対する傾斜角度を６０°以下としたため、低い加工力で加締加工することができ、前記傾斜角度を５°以上としたため、加締金型先端が加締部よりも奥側に進入する導入部の長さを短くすることができて、製品と加締金型との干渉を避けるために生じる製品形状への制約を減じることができる。

この発明の車輪用軸受装置の加締部の加締加工方法は、この発明の車輪用軸受装置における前記加締部の加締加工方法であって、前記車輪用軸受装置における前記加締部は、加締加工前は内径面が前記大径段差部の一部となる円筒状部分とし、先端外周がテーパ状の押し当て面とされた加締金型を用い、この加締金型の上記押し当て面の軸心に対する傾斜角度を５〜６０°とし、この加締金型の前記押し当て面を前記円筒状部分の内周の開口縁に押し付けることにより、前記円筒状部分を拡径状態に加締めて前記加締部とすることとしたため、低い加工力で加締加工を行うことができ、かつ製品と加締金型の干渉を避けるために生じる製品形状への制約を減じることができる。

この発明の一実施形態を図１ないし図４と共に説明する。この実施形態は、第３世代型の内輪回転タイプで、かつ駆動輪支持用の車輪用軸受装置に適用したものである。なお、この明細書において、車両に取付けた状態で車両の車幅方向外側寄りとなる側をアウトボード側と言い、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。
この車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面３を形成した外方部材１と、これら各軌道面３に対向する軌道面４を形成した内方部材２と、これら外方部材１および内方部材２の軌道面３，４間に介在した複列のボール５とで構成される。この車輪用軸受装置は、複列のアンギュラ玉軸受型とされていて、ボール５は各列毎に保持器６で保持されている。上記各軌道面３，４は断面円弧状であり、各軌道面３，４はボール接触角θが背面合わせとなるように形成されている。外方部材１と内方部材２との間の軸受空間の両端は、シール７，８によりそれぞれ密封されている。

外方部材１は固定側の部材となるものであって、車体の懸架装置（図示せず）におけるナックルに取付けるフランジ１ａを外周に有し、全体が一体の部品とされている。
内方部材２は回転側の部材となるものであって、外周に車輪取付用のハブフランジ９ａを有するハブ輪９と、このハブ輪９の軸部９ｂのインボード側端の外周に嵌合した内輪１０とでなる。これらハブ輪９および内輪１０に前記各列の軌道面４が形成されている。ハブ輪９は中心に貫通孔１１を有する。

図２および図４に拡大断面図で示すように、ハブ輪９のインボード側端の外周には、ハブ輪９の他の部分の外周よりも小径となった段差部状の内輪嵌合面部１５が形成され、この内輪嵌合面部１５に内輪１０が嵌合する。内輪１０の内周面におけるインボード側端には、この内輪１０のインボード側の端面１０ａまで続き、この端面１０ａの内周縁に相当する深さの段差部１６が設けられる。この段差部１６は、内輪１０の軌道面４の接触角θを成す直線Ｌよりもインボード側に位置している。段差部１６の内面は、円筒面からなるストレート部１６ａと、軸方向に向く段面１６ｂとでなる形状とされている。段面１６ｂは、軸受軸方向に沿う断面が直線または曲線となる傾斜面とされている。なお段面１６ｂは、軸方向に垂直な面であっても良い。

ハブ輪９のインボード側端には、加締加工により内輪１０の段差部１６の軸方向に向く段面１６ｂに係合する加締部９ｃが設けてある。なお、図２は加締部９ｃの加締加工前の状態を、図４は加締加工後の状態をそれぞれ示す。加締部９ｃは、内輪１０の段差部１６内をほぼ充足するが、内輪１０の端面１０ａから突出しないものとしてある。加締部９ｃの硬度はＨＲＣ２８以下とされている。

上記加締加工は、図３に示す加締金型１８を用いて行われる。加締金型１８は、先端外周がテーパ状の押し当て面１８ａとされ、この押し当て面１８ａを加締部９ｃの円筒状部分の内周の開口縁に押し付け、加締部９ｃの円筒状部分を拡径状態に加締めることにより加締加工を行う。加締金型１８の押し当て面１８ａの軸心に対する傾斜角度βは、５〜６０°とされている。

加締金型１８の押し当て面１８ａの硬度は、加締加工を可能とし、かつ連続した加工を可能とするために、少なくとも加締部９ｃよりも大きくする必要がある。そこで、この実施形態では、加締金型１８の素材として例えばＨＲＣ３０以上の硬度とした鋼や超硬合金等を用いている。加締金型１８は、この他に、表面処理により必要硬度とした材料を用いることで、上記押し当て面１８ａの硬度をＨＲＣ３０以上としても良い。加締金型１８における前記押し当て面１８ａの面粗さはＲａ１μｍ以下とされている。

ハブ輪９の貫通孔１１の内周面は、スプライン溝１１ａａの形成された一般径部分１１ａを有する。この一般径部分１１ａよりもインボード側の部分は、インボード側端の大径段差部１１ｂと、この大径段差部１１ｂよりも小径で前記一般的径部分１１ａのスプライン溝１１ａａの溝底径よりも大径となる中間径段差部１１ｃとでなる２段の段付き形状とされている。中間径段差部１１ｃは、内輪１０の段差部１６の軸方向位置Ａよりも軸方向に深い位置Ｂとされている。

この車輪用軸受装置の車両への組付けにおいては、等速ジョイント１２の片方の継手部材となる外輪１３のステム部１３ａをハブ輪９の貫通孔１１に挿通させ、ステム部１３ａの外周のスプライン１３ａａと貫通孔１１の内周面のスプライン溝１１ａａとをスプライン嵌合させ、ステム部１３ａの先端に螺合するナット１４の締め付けにより、等速ジョイント外輪１３を内方部材２に結合する。このとき、等速ジョイント外輪１３に設けられたアウトボード側に向く段面１３ｂが、内輪１０のインボード側に向く端面１０ａに押し付けられ、等速ジョイント外輪１３とナット１４とで内方部材２が幅締めされる。
車輪取付用のハブフランジ９ａはハブ輪９のアウトボード側端に位置しており、このハブフランジ９ａにブレーキロータを介して車輪（いずれも図示せず）がボルト１７で取付けられる。

この構成の車輪用軸受装置によると、内輪１０の内周面に段差部１６を設け、ハブ輪９の加締加工による加締部９ｃを前記段差部１６内に係合させたので、車両への組付工程において発生する外力による内輪１０のハブ輪９からの抜けを防止できる。段差部１６は、内輪１０の内周縁というごく限られた範囲のものとしたため、内輪１０の抜け耐力を確保しながら、段差部１６をできるだけ小さなものとできる。このため、段差部１６を設けながら内輪１０の端面の面積の減少が少なく、等速ジョイント外輪１３の段面１３ｂとの接触面圧の増加が抑制され、内輪クリープ発生等による摩耗や異音の発生を防止できて軸受寿命低下を抑制できる。
ハブ輪９の貫通孔１１は、スプライン溝１１ａａが形成された一般径部分１１ａよりもインボード側の部分を、インボード側端の大径段差部１１ｂと、この大径段差部１１ｂよりも小径で前記一般径部分１１ａよりも大径となる中間径段差部１１ｃとでなる２段の段付き形状としたため、中間径段差部１１ｃが、等速ジョイント外輪１３のステム部１３ａを挿入するときの案内となり、組立性がより向上する。

この実施形態では、加締部９ｃの硬度をＨＲＣ２８以下としていることからも、加締加工をより低い加工荷重で行うことができる。このため、軸受の軌道面３，４や転動体５に対する加工荷重による負荷が軽減され、かつ能力が小さく安価な設備を用いて上記加締加工を低コストで行うことができる。

上記加締加工では、加締金型１８の先端外周をテーパ状の押し当て面１８ａとし、この押し当て面１８ａの軸心に対する傾斜角度β（図３）を５〜６０°とし、この加締金型１８の押し当て面１８ａを、ハブ輪貫通孔１１の大径段差部１１ｂの一部となる加締加工前の加締部９ｃの内径面である円筒状部分１１ｂの開口縁に押し付けることにより、前記円筒状部分１１ｂを拡径状態に加締めて図４のように加締部９ｃとするので、この点からも加締加工を低い加工荷重で容易に行うことができる。
加締金型１８の押し当て面１８ａの傾斜角度βは、小さいほど低い加工荷重での加締加工が可能であるが、一方、傾斜角度βが小さくなると、加締部９ｃの内径面である円筒状部分１１ｂよりも奥側に進入する加締金型１８の先端導入部の長さＥが長くなる。そのため、ハブ輪貫通孔９の大径段差部１１ｂにおける中間径段差部１１ｃ側の端面と加締金型１８との干渉を避けるために、製品形状に制約が生じる。
このため、上記干渉を避け、かつ低い加工荷重で加締加工を行える押し当て面１８ａの傾斜角度βとして、上記の設定範囲５〜６０°が好適である。

また、この実施形態では、加締金型１８の押し当て面１８ａの硬度を、加締部９ｃの硬度（ＨＲＣ２８以下）よりも大きいＨＲＣ３０以上としているので、加締部９ｃに塑性変形を与える上記加締加工が可能で、かつ連続した加締加工が可能となる。

なお、この実施形態では、ハブ輪貫通孔１１の中間径段差部１１ｃを、内輪１０の段差部１６の軸方向位置Ａよりも軸方向に深い位置Ｂとしているので、加締金型１８の押し当て面１８ａの傾斜角度βを小さくして加締金型１８の先端の導入部を加締部９ｃを越えて奥まで導入されるようにしても、加締金型１８が中間径段差部１１ｃと干渉せず、加締加工を円滑に行うことができる。

上記加締加工において、加締金型１８は加締部９ｃに対して高い接触圧で接するため、加締の条件等によっては、かじりや凝着などの発生により加締部９ｃの外観を損なう恐れがあり、場合によっては加締加工できなくなる恐れがある。しかし、この実施形態では、加締金型１８の押し当て面１８ａの面粗さがＲａ１μｍ以下とされているので、加締部９ｃにかじりや凝着などによる外観上や加工上の不具合を発生させることなく、円滑に加締加工を行うことができる。

この発明の一実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。 同車輪用軸受装置のハブ輪加締前の部分拡大断面図である。 同車輪用軸受装置のハブ輪加締加工の説明図である。 同車輪用軸受装置のハブ輪加締後の部分拡大断面図である。 従来例の断面図である。 従来例の部分拡大断面図である。

符号の説明

１…外方部材
２…内方部材
３…外方部材の軌道面
４…内方部材の軌道面
５…ボール
９…ハブ輪
９ａ…ハブフランジ
９ｃ…加締部
１０…内輪
１０ａ…内輪端面
１１…貫通孔
１１ａ…一般径部分
１１ａａ…スプライン溝
１１ｂ…大径段差部
１１ｃ…中間径段差部
１３…等速ジョイント外輪
１３ａ…等速ジョイント外輪のステム部
１３ａａ…ステム部のスプライン
１５…内輪嵌合面部
１６…内輪の段差部
１６ｂ…段面
１８…加締金型
１８ａ…押し当て面

Claims (5)

1. 内周に複列の軌道面を有する外方部材と、これら軌道面に対向する軌道面を有する内方部材と、対向する軌道面間に介在した複列の転動体とを備え、上記内方部材が、車輪取付用のハブフランジを外周に有し中心に貫通孔を有するハブ輪と、このハブ輪のインボード側端の外周に設けられた内輪嵌合面部に嵌合した内輪とでなり、これらハブ輪および内輪に前記各列の軌道面を形成した駆動輪支持用の車輪用軸受装置において、
   前記内輪の内周面に、この内輪のインボード側の端面まで続き、この端面の内周縁に相当する深さの段差部を設け、前記ハブ輪の加締加工により前記内輪の前記段差部の軸方向に向く段面に係合する加締部を設け、この加締部は前記内輪の端面から突出しないものとし、前記ハブ輪の前記貫通孔は、等速自在継手のステム部の外周のスプラインと噛み合うスプライン溝を内周面に有し、前記貫通孔の内周面における前記スプライン溝が形成された一般径部分よりもインボード側の部分を、インボード側端の大径段差部と、この大径段差部よりも小径で前記一般径部分よりも大径となる中間径段差部とでなる２段の段付き形状とし、前記大径段差部における前記加締部の内周となる部分である加締金型押し当て部分を、開口側が広がるテーパ状部分とし、このテーパ状部分のハブ輪中心軸に対する傾斜角度を５〜６０°としたことを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 請求項１において、前記ハブ輪の前記加締部の硬度をＨＲＣ２８以下とした車輪用軸受装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の車輪用軸受装置における前記加締部の加締加工方法であって、前記車輪用軸受装置における前記加締部は、加締加工前は内径面が前記大径段差部の一部となる円筒状部分とし、先端外周がテーパ状の押し当て面とされた加締金型を用い、この加締金型の上記押し当て面の軸心に対する傾斜角度を５〜６０°とし、この加締金型の前記押し当て面を前記円筒状部分の内周の開口縁に押し付けることにより、前記円筒状部分を拡径状態に加締めて前記加締部とする車輪用軸受装置の加締部の加締加工方法。
4. 請求項３において、前記加締金型の前記押し当て面の硬度をＨＲＣ３０以上とする車輪用軸受装置の加締部の加締加工方法。
5. 請求項３または請求項４において、前記加締金型の前記押し当て面の面粗さを、Ｒａ１μｍ以下とした車輪用軸受装置の加締部の加締加工方法。

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