JP2008207803A

JP2008207803A - 軸受装置および軸受装置の製造方法

Info

Publication number: JP2008207803A
Application number: JP2008075743A
Authority: JP
Inventors: Eiji Murata; 英司村田; Koichi Shimizu; 功一清水
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2008-03-24
Filing date: 2008-03-24
Publication date: 2008-09-11

Abstract

【課題】軸受装置において、ハブ軸のフランジに対してボルトを適正な姿勢で取り付ける構造を安価で提供できるようにする。
【解決手段】
ハブ軸２に備えるフランジ２１のボルト座面においてハブ軸２の中心軸Ｏに直交する平面に対する傾斜角度が規格値以内に規定され、ハブ軸２の中心軸Ｏに対する前記ボルトの中心軸Ｐの傾きが所定の許容範囲に収められている。これにより、フランジ２１の貫通孔２４に対してボルト１０を適正な姿勢で取り付けることが可能となり、しかも、製造コストを低減できるようなる。
【選択図】図３

Description

本発明は、軸受装置および軸受装置の製造方法に関する。

一般的に、自動車などの車輪を支持する軸受装置では、回転輪側ハブ軸（内輪）または外輪の外周部にフランジを形成し、このフランジの円周数ヶ所に貫通孔を設け、この貫通孔に対して車輪およびブレーキのディスクロータを固定するためのボルトを圧入して取り付けている。

なお、上記ハブ軸（内輪）または外輪は、鍛造加工により整形した後、フランジにおいてディスクロータが当接される面に対して切削加工を施すことにより製作される。
特開平７−３１７７５５号公報（図５など参照）

上記従来例において、ボルトの中心軸がハブ軸の中心軸に対して傾斜していると、車輪やディスクロータをハブ軸のフランジに円滑に取り付けることができなくなる。

このため、上述した使用分野の軸受装置では、ハブ軸の中心軸に対するボルトの中心軸の傾きを許容範囲に収める必要がある。

本発明の軸受装置は、固定輪と、この固定輪に転動体を介して回転可能に支持される回転輪とからなり、回転輪にフランジ部を形成するとともに、このフランジ部に形成した貫通孔にブレーキディスクロータ取付用のボルトを圧入固定する軸受装置であって、前記ボルト座面の前記回転輪の中心軸Ｏに直交する平面に対する傾斜角度が規格値以内に規定され、前記回転輪の中心軸Ｏに対する前記ボルトの中心軸Ｐの傾きが所定の許容範囲に収められたことを特徴とする。

なお、ボルト座面とは、フランジにおいてボルトの頭部が接触する領域のことである。

要するに、本発明では、ボルト座面の平面度について規格値内に管理することにより、軸受装置の中心軸に対するボルトの中心軸の傾きを適正化している。

この場合、前記フランジの貫通孔に対してボルトを取り付けたときに、ボルトの頭部をフランジのボルト座面に密に接触させるだけで、ボルトの姿勢が適正になる。

ところで、上記回転輪の中心軸に直交する平面に対するボルト座面の傾斜角の規格値を、０．４８度、あるいは０．３２度に設定することができる。この場合、ボルトの中心軸の傾斜をより小さくすることができ、好ましい。

本発明の軸受装置の製造方法は、固定輪と、この固定輪に転動体を介して回転可能に支持される回転輪とからなり、回転輪にフランジ部を形成するとともに、このフランジ部に形成した貫通孔にブレーキのディスクロータ取付用のボルトを圧入固定する軸受装置の製造方法であって、母材を鍛造加工することにより、前記ボルト座面の前記回転輪の中心軸Ｏに直交する平面に対する傾斜角度を規格値以内に規定し、その後、前記ボルトを前記貫通孔に圧入固定し、前記回転輪の中心軸Ｏに対する前記ボルトの中心軸Ｐの傾きを所定の許容範囲に収めたことを特徴とする。

本発明では、フランジの貫通孔に対してボルトを取り付けたときに、ボルトの頭部をフランジのボルト座面に密に接触させるだけで、ボルトの姿勢を適正にできる。そのため、フランジへの車輪の取り付け、およびブレーキのディスクロータの取り付けが円滑にできる。

特に、前記フランジのボルト座面を鍛造加工のみで平滑に仕上げており、従来例のように切削加工を行わないので、製造工程を減らすことができるなど、コスト低減に貢献できる。

図１から図４に本発明の一実施形態を示している。ここでは、自動車の駆動輪側に用いられる軸受装置を例に挙げる。図例の軸受装置１は、中空形状のハブ軸２と、複列外向きアンギュラ玉軸受３とを有している。

つまり、上記ハブ軸２の一方軸端寄りには、径方向外向きに延びるフランジ２１が設けられており、このハブ軸２においてフランジ２１よりも車両インナー側の領域に複列外向きアンギュラ玉軸受３が外装されている。

複列外向きアンギュラ玉軸受３は、二列の軌道溝を有する単一の外輪３１と、ハブ軸２の小径外周面２２に外嵌される一列の軌道を有する単一の内輪３２と、二列で配設される複数の玉３３と、二つの冠形保持器３４，３５とを備えており、前述のハブ軸２の大径外周面２３を一方内輪とする構成になっている。外輪３１の外周には、径方向外向きに延びるフランジ３６が設けられている。

上記ハブ軸２のフランジ２１の円周数ヶ所には、貫通孔２４が設けられており、この貫通孔２４に対しボルト１０が軸方向ならびに周方向に引っ掛かりを持つ状態でかつ突出する状態で挿入されている。なお、上記ボルト１０は、例えば円筒形の頭部１１と、軸部１２とを有している。軸部１２において、頭部１１寄りの領域の外周にはセレーション１３が、また、先端寄りの領域の外周にはねじ溝１４がそれぞれ設けられている。セレーション１３の歯先円径は、ねじ溝１４の歯先円径よりも大きく設定されている。

そして、上記複列外向きアンギュラ玉軸受３の外輪３１のフランジ３６が、車体の一部となるキャリア（またはナックル）７に対してボルト８で非回転に取り付けられ、上記ハブ軸２の内周にドライブシャフト４がスプライン嵌合されてナット５により一体的に結合される。また、ハブ軸２のフランジ２１の外側面（図１における右側で、車両アウター側の面）と、ボルト１０に対して螺合されるナット１５とで、ディスクブレーキ装置のディスクロータ６および車輪のホイール９が挟持されて固定されている。なお、ディスクロータ６および車輪のホイール９には、ボルト１０が挿入される孔６ａ，９ａがボルト１０に対応する位置にそれぞれ形成されている。

このような構成の軸受装置１において、ハブ軸２のフランジ２１におけるボルト座面の傾斜角αを特定しているので、以下で詳細に説明する。

具体的に、上記ハブ軸２は、ＪＩＳ規格Ｓ５５Ｃなどを母材として鍛造加工により整形した後、ハブ軸２において複列外向きアンギュラ玉軸受３の取付面（２２，２３）やハブ軸２のフランジ２１においてディスクロータ６が当接される外側面に対して、切削加工を施すことにより製作される。

但し、上記鍛造加工によりハブ軸２のフランジ２１を形成するとき、このフランジ２１のボルト座面においてハブ軸２の中心軸Ｏに直交する平面Ｓに対する傾斜角αを、前記鍛造加工の精度管理のみにより０．４８度以下に設定している。この鍛造加工後のフランジ２１におけるボルト座面の表面粗さは、十点平均粗さ(Ｒｚ)で２００〜４００になる。

このようにしていれば、フランジ２１の貫通孔２４に対してボルト１０を取り付けたときに、ボルト１０の頭部１１をフランジ２１のボルト座面に密に接触させるだけで、ボルト１０の姿勢（ハブ軸２の中心軸Ｏに対するボルト１０の中心軸の平行度）を適正にすることができる。

なお、自動車の車輪支持用の軸受装置１については、図１からもわかるように、ハブ軸２の中心軸Ｏに対するボルト１０の中心軸Ｐの傾きが大きいと、フランジ２１にディスクロータ６およびホイール９を取り付ける際に、ボルト１０の先端とディスクロータ６およびホイール９の孔６ａ，９ａとが干渉してフランジ２１にディスクロータ６およびホイール９を円滑に取り付けることが困難になる。このために、ハブ軸２の中心軸Ｏに対するボルト１０の中心軸Ｐの傾きを許容範囲に収める必要がある。しかし、上述したように、ボルト座面の傾斜角αを管理することにより、ハブ軸２の中心軸Ｏに対するボルト１０の中心軸Ｐの傾きを適正化すると、ディスクロータ６およびホイール９の取付時にボルト１０と孔６ａ，９ａが干渉することなく、円滑に取り付けることができる。

なお、上記実施形態では、鍛造加工の精度管理のみにより、ボルト座面の傾斜角αを管理するようにしたが、鍛造加工後にボルト座面を切削加工することで管理することも可能になる。しかしながら、フランジ２１のボルト座面を鍛造加工のみで可及的に平滑に仕上げて、従来例において必須であった切削加工を行わないようにした方が、製造工程を減らすことができ、コスト低減に貢献できる。

ちなみに、フランジ２１のボルト座面の傾斜角αと、ボルト１０の軸部１２の先端における中心のずれ量Δ１との関係を調べているので、説明する。

ここでは、試料として、ボルト１０の頭部１１の最大直径を１８ｍｍ、軸部１２のセレーション１３の軸方向中心点から軸部１２の先端までの軸長を３２ｍｍ、ボルト１０の軸部１２の硬度をビッカース硬さ（Ｈｖ）で３５０〜５５０、フランジ２１の硬度をビッカース硬さ(Ｈｖ)で２００〜３００にそれぞれ設定している。ボルト１０の圧入時の加圧力は、約４〔ｔ〕に設定している。ボルト１０のセレーション１３と貫通孔２４のはめ合い中央値は、約０．２７ｍｍに設定している。

ここで、フランジ２１のボルト座面は、意図的に傾斜させるように切削加工で形成している。このボルト座面の傾斜としては、図３に示すように、フランジ２１の厚みが径方向外向きに漸次厚くなるような傾斜としており、この傾斜角αをいろいろ変えている。なお、図３では、傾斜角α，βを誇張して示している。また、図３とは逆にボルト座面の傾斜は、フランジ２１の厚みが径方向内向きに漸次厚くなる傾斜となる場合もある。

ボルト１０の軸部１２の先端における中心のずれ量Δ１は、図４に示すような測定治具４０および３次元測定機（図示省略）を用いて測定した。５０は測定補助具であり、ハブ軸２の姿勢を位置決めするものである。

この測定治具４０は、円柱形状の鋼材の中心に円形凹部４１を設けたものである。この測定治具４０の外周面は、研磨仕上げすることにより十点平均粗さ(Ｒｚ)で約３μｍに設定されており、円形凹部４１の内周面にはボルト１０に螺合するねじ溝が形成されている。

測定方法としては、図４および図５に示すように、フランジ２１の貫通孔２４に圧入されているボルト１０の軸部１２に対して測定治具４０を螺合装着しておき、測定治具４０の外周面の軸方向２ヶ所Ｘ，Ｙで円周方向９０度おきの４点Ｘ１〜Ｘ４，Ｙ１〜Ｙ４の計８点を３次元測定機の接触子４２を接触させることにより、それぞれの位置座標を求める。この測定した位置座標により、軸方向２ヶ所Ｘ，Ｙの各中心座標を求め、ボルト１０の傾斜角βを求めた。なお、ボルト１０の先端の測定中心と正規中心軸Ｏ´とのずれ量Δ１は、前記傾斜角βに対して経験的に設定した係数を乗ずることにより求めることができる。上記正規中心軸Ｏ´とは、ハブ軸２の中心軸Ｏと平行であり、図３に示されている。

結果を図６に示す。図６に示すグラフから明らかなように、フランジ２１のボルト座面の傾斜角αを０．４８度以下にした場合、ボルト１０の傾斜角βが０．１８度以下に、また、ボルト１０の先端における中心のずれ量Δ１が０．１ｍｍ以下になった。このような実験結果に基づき、フランジ２１のボルト座面の傾斜角αを、０．４８度以下に特定したのである。なお、図６からわかるように、フランジ２１のボルト座面の傾斜角αを０．３２度以下にすれば、上記ずれ量Δ１を、およそ０．０５ｍｍ以下にすることができ、ボルト１０の姿勢をより適正化できる。

なお、ボルト座面の傾斜角αは、フランジ２１のボルト座面の高低差つまりボルト座面における最大厚みＡと最小厚みＢとの差Δ２であらわすこともできる。ボルト座面の傾斜角αとΔ２との関係は次の表１のとおりである。

ところで、ボルト１０の軸長寸法が長くなればなるほど、ボルト１０の先端における中心のずれ量Δ１が大きくなるので、フランジ２１におけるボルト座面の傾斜角αの上限値は、いろいろな仕様のボルト１０のうち、軸長寸法が最大となる仕様のボルト１０を考慮して、特定している。

また、ボルト１０の軸部１２の硬度は、ビッカース硬さ（Ｈｖ）で３５０〜５５０、ハブ軸２のフランジ２１の硬度は、ビッカース硬さ(Ｈｖ)で２００〜３００に設定するのが好ましい。ボルト１０の圧入時の加圧力は、４〜５〔ｔ〕に設定するのが好ましい。

なお、本発明は上記実施形態のみに限定されるものではなく、例えば図７に示すような従動輪用の軸受装置１とすることができる。要するに、本発明は、自動車の車輪を支持する軸受装置において、図１や図７で示したもの以外で、ハブ軸２のフランジ２１にボルト１０を取り付ける構造を有するもの全般に適用できる。また、本発明は、外輪に形成されたフランジにボルトを取り付ける構造を有するものにも適用できる。

本発明の一実施形態に係る駆動輪用の軸受装置を示す断面図図１の軸受装置を矢印Ｘ方向から見た図図１のハブ軸単体のフランジに対するボルトの取り付け部分を示す一部断面図図３のハブ軸単体のフランジに取り付けたボルトの傾斜角などを測定する様子を示す図図４に示した３次元測定機の接触子の接触位置を示す図図３のハブ軸のフランジにおけるボルト座面の傾斜角αとボルト先端の中心ずれ量Δ１との関係を示すグラフ本発明が適用可能な従動輪用の軸受装置を示す断面図

符号の説明

１軸受装置
２ハブ軸
６ディスクロータ
１０ボルト
１１ボルトの頭部
１２ボルトの軸部
１３ボルトのセレーション
１４ボルトのねじ溝
２１ハブ軸のフランジ
２４フランジの貫通孔

Claims

固定輪と、この固定輪に転動体を介して回転可能に支持される回転輪とからなり、回転輪にフランジ部を形成するとともに、このフランジ部に形成した貫通孔にブレーキディスクロータ取付用のボルトを圧入固定する軸受装置であって、
前記ボルト座面の前記回転輪の中心軸Ｏに直交する平面に対する傾斜角度が規格値以内に規定され、前記回転輪の中心軸Ｏに対する前記ボルトの中心軸Ｐの傾きが所定の許容範囲に収められたことを特徴とする軸受装置。
固定輪と、この固定輪に転動体を介して回転可能に支持される回転輪とからなり、回転輪にフランジ部を形成するとともに、このフランジ部に形成した貫通孔にブレーキのディスクロータ取付用のボルトを圧入固定する軸受装置の製造方法であって、
母材を鍛造加工することにより、前記ボルト座面の前記回転輪の中心軸Ｏに直交する平面に対する傾斜角度を規格値以内に規定し、
その後、前記ボルトを前記貫通孔に圧入固定し、前記回転輪の中心軸Ｏに対する前記ボルトの中心軸Ｐの傾きを所定の許容範囲に収めたことを特徴とする軸受装置の製造方法。