JP2007321915A - 車輪用軸受装置 - 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、また、加締加工に伴う内輪割れの恐れがなく、加締加工が容易に行える車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】車輪用軸受装置は、外方部材１と内方部材２の間にボール５を介在させてある。内方部材２は、車輪取付用のフランジ９ｂをアウトボード側端の外周に有し中心に貫通孔１１を有するハブ輪９と、このハブ輪９のインボード側部の外周に設けられた段差部状の内輪嵌合部１５に嵌合した内輪１０とでなる。内輪１０のインボード側の端面１０ａの内周縁には段差部１６を設け、ハブ輪９のインボード側端に、内輪１０の前記段差部１６の軸方向に向く段面１６ａに係合する加締部９ｃを設ける。ハブ輪９の加締部９ｃは、ハブ輪９のインボード側端の円筒状部分を、円周方向に一部ずつ、内周側から順次押し付けて拡径させて行く揺動プレス加工により全周を拡径状態に塑性変形させたものとする。
【選択図】図１

Description

この発明は、自動車等において、車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置に関する。

従来、駆動輪支持用の車輪用軸受装置として、図７に示すものが提案されている（例えは特許文献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、車輪取付用のフランジ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３０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。

図７の一部を拡大して示す図８のように、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差部３６を形成し、ハブ輪２９のインボード側端を、揺動加締して外径側に拡形変形させ、その塑性変形部分２９ｂを前記内輪３０の段差部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

特許文献１に記載の車輪用軸受装置には、以下のような問題が有る。
（１）ハブ輪２９の塑性変形部分２９ｂが大きいため、内輪３０のインボード側端部に形成する段差部３６の径方向段差を大きく（例えば半径差で５〜７mm程度）とる必要がある。このように段差部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、摩耗や異音の発生原因となる。
（２）ハブ輪２９の塑性変形部分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、内輪３０の段差部３６の軸方向長さを長く（例えば７〜８mm程度）する必要が有る。このように内輪段差部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差部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、内輪段差部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の塑性変形部分２９ｂが大きいことから、揺動加締加工において、加締パンチが内輪３０と干渉し、加工が困難である。

このような課題を解決するものとして、図９に示すように、内輪３０の段差部３６を内輪端面３０ａの内周縁に相当する深さとなる浅いものとしたものを試みた。段差部３６をこのような浅いものとしても、軸受の車両への組付け時に作用する抜け力に対する十分な耐力が得られる。

この小さな段差部３６に対する塑性変形部分２９ｂでは、加締加工を行う場合、図１０に示すように先端がテーパ面となった加締パンチ３７を用い、全周にわたり同時にプレス加工する方法が取られる。

しかし、プレス加工中に内輪外径面のフープ応力が過大となり、加工中に内輪割れが生じる恐れがあるため、適切な加締加工が難しい。

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、また、拡径加締中に内輪に及ぼすフープ応力が緩和されて、加締加工に伴う内輪割れの恐れがなく、加締加工が容易に行える車輪用軸受装置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、前記各軌道面に対向する軌道面を外周に有する内方部材と、これら対向する軌道面の間に介在した複列のボールとを備え、前記内方部材が車輪取付用のフランジをアウトボード側端の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部の外周に設けられた段差部状の内輪嵌合部に嵌合した内輪とでなり、前記ハブ輪および内輪に前記各列の軌道面を有し、前記内輪のインボード側の端面の内周縁に段差部を設け、ハブ輪のインボード側端に、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たものである。
この車輪用軸受装置において、前記ハブ輪の加締部は、前記ハブ輪のインボード側端の円筒状部分を、円周方向に一部ずつ、内周側から順次押し付けて拡径させて行く揺動プレス加工により全周を拡径状態に塑性変形させたものであることを特徴とする。

この発明の車輪用軸受装置は、内輪段差部を、内輪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端面の面積の減少が少なくできて、等速ジョイント外輪の段面との接触面圧の増加が抑制され、摩耗や異音の発生を防止できる。内輪内周面の段差部を前記のように小さなものとしても、軸受の車両への組立時に作用する抜け力に対して十分な耐力が得られる。このように、内輪の抜け耐力が確保できる範囲で、内輪段差部をできるだけ小さく設定することで、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することができる。

また、前記ハブ輪のインボード側端の円筒状部分を塑性変形させて加締部とするのに、その円筒状部分を、円周方向に一部ずつ、内周側から順次押し付けて拡径させて行く揺動プレス加工により全周を拡径状態に塑性変形させるので、ハブ輪の円筒状部分を前記内輪段差部の段面に沿って容易に塑性変形させることができる。そのため、全周を同時に拡径させるプレス加工と比較して、低加工力で拡径加締が形成できるだけでなく、品質の向上が期待できる。すなわち、全周を同時に拡径させるプレス加工と比較して、上記の揺動プレス加工は、加工中の内輪内径面のフープ応力が大幅に低減される。そのため、加工中の内輪割れによる不具合が解消される。また、揺動プレス加工で拡径加締め加工中に、内輪外径面に及ぼすフープ応力が緩和されることにより、内輪割れが完全に防止でき、かつ内輪抜け耐力を確保できるようになり、車体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、前記加締部とするハブ輪のインボード側端の円筒状部分は、ハブ輪のインボード側端の内周にハブ輪内径段差部を設けることでこのハブ輪内径段差部の外周に形成された薄肉化部分であっても良い。これより、円筒状部分の加締加工を、より一層容易に行うことができる。

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、前記各軌道面に対向する軌道面を外周に有する内方部材と、これら対向する軌道面の間に介在した複列のボールとを備え、前記内方部材が車輪取付用のフランジをアウトボード側端の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部の外周に設けられた段差部状の内輪嵌合部に嵌合した内輪とでなり、前記ハブ輪および内輪に前記各列の軌道面を有し、前記内輪のインボード側の端面の内周縁に段差部を設け、ハブ輪のインボード側端に、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た車輪用軸受装置であって、前記ハブ輪の加締部は、前記ハブ輪のインボード側端の円筒状部分を、円周方向に一部ずつ、内周側から順次押し付けて拡径させて行く揺動プレス加工により全周を拡径状態に塑性変形させたため、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、また、拡径加締中に内輪に及ぼすフープ応力が緩和されて、加締加工に伴う内輪割れの恐れがなく、加締加工が容易に高品質に行える。

この発明の一実施形態を図１ないし図３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呼び、車両の中央寄りとなる側をインボード側と言う。
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、複列外向き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、軸部９ａおよびこの軸部９ａのアウトボード側端の外周に設けた車輪取付用のフランジ９ｂからなるハブ輪９と、このハブ輪９のインボード側端の外周に嵌合した内輪１０とで構成される。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に拡大断面図で示すように、前記ハブ輪９の貫通孔１１は、アウトボード側端からインボード側端付近までを占める一般径部分１１ａと、この一般径部分１１ａよりインボード側で、かつ一般径部分１１ａよりも大径である中間径段差部１１ｂと、この中間径段差部１１ｂよりさらにインボード側で、かつ中間径段差部１１ｂよりも大径であるハブ輪内径段差部１１ｃとからなる２段の段付き形状とされている。一般径部分１１ａの内周面には、等速自在継手１２のステム部１３ａの外周のスプラインと噛み合うスプライン溝１１ａａが形成されている。

ハブ輪９のインボード側部の外周には、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部１５が形成され、この内輪嵌合部１５に内輪１０が嵌合する。
内輪１０のインボード側の端面の内周縁には段差部１６が設けられている。すなわち、内輪１０の内周面に、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が設けられている。この段差部１６の内面は、アウトボード側で軸方向に向く段面１６ａと、この段面１６ａに続き内輪１０のインボード側端まで至る前記深さの円筒面からなるストレート部１６ｂとよりなる。段差部１６の軸方向範囲は、内輪軌道面４のボール接触角θを成す直線Ｌの延長線上にかからない範囲とされている。ハブ輪９の中間径段差部１１ｂ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。

一方、ハブ輪９のインボード側端は、加締加工により塑性変形させて拡径される円筒状部分９ｃとなっている。この円筒状部分９ｃは、ハブ輪９のインボード側端の内周に前記ハブ輪内径段差部１１ｃが形成されることで、このハブ輪内径段差部１１ｃの外周に形成された薄肉化部分からなる。この円筒状部分９ｃは、加締パンチ１８による揺動プレス加工による拡径加締で塑性変形されて、内輪１０の段差部１６の段面１６ａに係合する加締部とされる。円筒状部分９ｃは薄肉化部分からなるので、その加締加工を容易に行うことができる。この場合の加締パンチ１８は、図３に示すように、先端外周がテーパ状の押し当て面１８ａとなったものとされる。

前記揺動プレス加工では、先ず、図５のように軸受装置をインボード側が上向きとなる姿勢で受け台１９の上に置く。この固定状態で、前記加締パンチ１８をハブ輪９のインボード側端の上に下降させ、テーパ状の押し当て面１８ａとなった先端部をハブ輪９の内周に押し込む。このとき、加締パンチ１８を、所定の傾き角度αだけ傾け、その傾き方向が円周方向に順次ずれてパンチ中心の軌跡が円すい面となるように、加締パンチ１８を揺動させる。これにより、ハブ輪９の円筒状部分９ｃを、加締パンチ１８の押し当て面１８ａで円周方向に一部ずつ、内周側から順次押し付けて拡径させて行き、全周を拡径状態に塑性変形させる。図４は、揺動プレス加工の完了した状態を示す。

この車輪用軸受装置の車両への組付けにおいては、ハブ輪９の貫通孔１１に、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を挿通させて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。車輪取付用フランジ９ｂはハブ輪９のアウトボード側端に位置しており、このフランジ９ｂにブレーキロータを介して車輪（いずれも図示せず）がハブボルト１７で取付けられる。

この構成の車輪用軸受装置によると、内輪段差部１６を、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を設けながら内輪端面の面積の減少が少なくできて、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、摩耗や異音の発生を防止できる。内輪内周面の段差部１６を前記のように小さなものとしても、軸受の車両への組立時に作用する抜け力に対して十分な耐力が得られる。このように、内輪１０の抜け耐力が確保できる範囲で、内輪段差部１６をできるだけ小さく設定することで、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することができる。

内輪段差部１６に係合させるハブ輪９の加締部は、ハブ輪９のインボード側端の円筒状部分９ｃを円周方向に一部ずつ、内周側から順次押し付けて拡径させて行く揺動プレス加工により全周を拡径状態に塑性変形させたものとしている。そのため、加締加工時に内輪１０の外径面に及ぼすフープ応力が低減し、加工中の内輪割れによる不具合が解消され、また全周を同時に拡径させる従来のプレス加工に比べて低加工力で拡径加締が行える。

図６は、この実施形態で採用される上記揺動プレス加工中での内輪１０の外径面のフープ応力を、プレス加工の場合と比較したグラフを示す。同図において、縦軸はフープ応力を、横軸は加締後のテーパー部（図4のφＡ）の径寸法をそれぞれ示す。このグラフから明らかなように、揺動プレス加工の場合、内輪１０の外径面のフープ応力は、プレス加工に比べて最大約４０％低減される。これにより、この実施形態の場合、加締加工中の内輪１０の割れによる不具合を解消できる。
また、揺動プレス加工での加締加工中に、内輪１０の外径面に及ぼすフープ応力が緩和されることから、内輪割れを完全に防止でき、かつ内輪１０の抜け耐力を確保できるようになり、上記したように車両への組立工程における内輪１０のハブ輪９からの抜けを防止できる。
また、揺動プレス加工の場合は、ハブ輪９のインボード側端の円筒状部分９ｃの拡径加締めを、プレス加工に比べて低加工力で行うことができる。

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加工後の部分拡大断面図である。 同車輪用軸受装置の加締工程の説明図である。 揺動プレス加工中での内輪外径面のフープ応力を、プレス加工の場合と比較したグラフである。 従来例の断面図である。 従来例の部分拡大断面図である。 他の従来例の部分拡大断面図である。 従来例の加締工程の説明図である。

符号の説明

１…外方部材
２…内方部材
３，４…軌道面
５…ボール
９…ハブ輪
９ｂ…車輪取付用フランジ
９ｃ…円筒状部分（加締部）
１０…内輪
１０ａ…内輪端面
１１…貫通孔
１１ｃ…ハブ輪内径段差部
１５…内輪嵌合部
１６…内輪の段差部
１６ａ…内輪段差部の段面

Claims (2)

1. 内周に複列の軌道面を有する外方部材と、前記各軌道面に対向する軌道面を外周に有する内方部材と、これら対向する軌道面の間に介在した複列のボールとを備え、前記内方部材が車輪取付用のフランジをアウトボード側端の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部の外周に設けられた段差部状の内輪嵌合部に嵌合した内輪とでなり、前記ハブ輪および内輪に前記各列の軌道面を有し、前記内輪のインボード側の端面の内周縁に段差部を設け、ハブ輪のインボード側端に、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た車輪用軸受装置であって、
   前記ハブ輪の加締部は、前記ハブ輪のインボード側端の円筒状部分を、円周方向に一部ずつ、内周側から順次押し付けて拡径させて行く揺動プレス加工により全周を拡径状態に塑性変形させたものであることを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 請求項１において、前記加締部とするハブ輪のインボード側端の円筒状部分は、ハブ輪のインボード側端の内周にハブ輪内径段差部を設けることでこのハブ輪内径段差部の外周に形成された薄肉化部分である車輪用軸受装置。

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