JP2008247316A - 車輪用転がり軸受装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】内輪をかしめして固定することに伴い発生する恐れのある問題点を同時に解決する新規な構造の車輪用転がり軸受装置を提供すること。ここにいう問題点とは、ディスクブレーキが取り付けられるフランジ部の真円度及び平面度の低下、内輪側軌道における圧痕の発生、並びに、内輪の耐久性の低下である。
【解決手段】本発明の車輪用転がり軸受装置では、外輪1の内周面に形成された外輪側軌道12対向する第1内輪側軌道22がハブホイール2の外周面に形成され、第2内輪側軌道32が内輪用軸部3の外周面に形成されている。内輪用軸部3は、第2内輪側軌道32が外周面に形成されている大径軸部33と、ハブホイール2の軸嵌合孔23に嵌挿される小径軸部31とから構成されている。そして、この小径軸部31の端部をかしめてかしめ部36を形成することにより内輪用軸部3をハブホイール2に結合している。
【選択図】図1
【解決手段】本発明の車輪用転がり軸受装置では、外輪1の内周面に形成された外輪側軌道12対向する第1内輪側軌道22がハブホイール2の外周面に形成され、第2内輪側軌道32が内輪用軸部3の外周面に形成されている。内輪用軸部3は、第2内輪側軌道32が外周面に形成されている大径軸部33と、ハブホイール2の軸嵌合孔23に嵌挿される小径軸部31とから構成されている。そして、この小径軸部31の端部をかしめてかしめ部36を形成することにより内輪用軸部3をハブホイール2に結合している。
【選択図】図1
Description
本発明は、例えば自動車などの車輪に取り付けられる車輪用転がり軸受装置及びその製造方法に関する。
自動車などの車輪に取り付けられる車輪用転がり軸受装置は、例えば従動輪用の場合は特許文献1において従来技術として記載されたようなものであって、これを図4に示す。この車輪用転がり軸受装置は、車輪に取り付けられるフランジ部111を一端側に備え、他端側に軸部112を備えたハブホイール110と、ハブホイール110の軸部112の外周に形成されている複列(2列)の転がり軸受120とを備えている。ハブホイール110の軸部112のフランジ部111側は、外周面に複列のうちの一方の内輪側軌道121を形成した大径部113に形成され、軸部112の反フランジ部側は、外周面に内輪122を外嵌装着する小径部114に形成されている。転がり軸受120は、内周面に複列の外周側軌道123を備え、外周面に図示しない車軸ケースなどに取り付けられるフランジ部124を備えた外輪125と、この外輪125に対向する内側部材を有する。この内側部材は、ハブホイール110の大径部113の外周面に形成された一方の内輪側軌道121と、他方の内輪側軌道121を備えたハブホイール110の小径部114に取り付けられた内輪122とから形成される。また、この内側部材と外輪125との間に、環状空間部が形成され、内部に転動体126、転動体126を所定位置に保持する保持器127が配置され、環状空間部の両端には密封装置128が取り付けられる。なお、内輪122側の密封装置は図示していない。
ハブホイール110のフランジ部111には、円周方向数箇所にボルト挿通孔115が形成されている。各ボルト挿通孔115には、ディスクブレーキ装置取付用のボルトが貫通するように挿入される。ハブホイール110のフランジ部111側端部には、小径円筒部116がフランジ部111の中心部から突出するように形成されている。そして、図示しないディスクブレーキ装置のディスクロータが、フランジ部111の片面に密着した状態で、前記ボルトによりこの小径円筒部116に取り外し可能に取り付けられている。
そして、内輪122は、ハブホイール110の小径部114の端部にかしめ部118が形成されるという安価な方法で取り付けられている。このために、ハブホイール110の小径部114の端部にかしめ用円筒部117が形成されている。そして、かしめ部118は、このかしめ用円筒部117がかしめられて、すなわち、かしめ用円筒部117が径方向外向きに拡径されながら内輪122の端面に押し付けられて形成されている。このかしめ作業は、図5に示すように、かしめ部118側を上方にして車輪用転がり軸受装置を基台130上に載置し、所定のかしめ力でかしめ治具140を下方へ押し込みつつこれをローリングさせて行われていた。このようなかしめ作業により、転動体126を介して内輪122と外輪125とが互いに押し付けられるとともに、内輪122がハブホイール110の大径部113と小径部114との境界に形成される段差部119に押し付けられていた。これにより、内輪122の抜け止めが行われるとともに、内輪122、転動体126、外輪125を互いに押し付ける適正な与圧が付与されていた。そして、与圧が付与されることにより、内輪122から転動体126に対し軸力(アキシャル荷重)が作用し、外輪125と内輪122を圧縮した状態として転動体126が外輪125と内輪122との間で適正に転動可能とされていた。なお、この場合の軸力は数トンにも及ぶ。
ところが、このような一般的なかしめ方法による場合は、想定外のかしめ力が付与される場合に、かしめ加工により所謂次のような三つの背反事象が発生する恐れがあった。すなわち、かしめ加工時において、小径円筒部116で車輪用転がり軸受装置を支持する状態で基台130上に載置されている。このため、かしめ部118の力の作用する領域が下方の小径円筒部116の内径より小さく、かしめ作業時に、小径円筒部116を径方向外向きに変形させる過大な力が作用する恐れがあった。したがって、かしめ条件によっては、小径円筒部116が変形し、これに伴いフランジ部111が小径円筒部116との境界付近に発生する圧縮応力により変形し、所望のフランジ部111の真円度、及び、ディスクロータと接触する平面の平面度が得られない恐れがあった。なお、このように真円度及び平面度が得られないと、フランジ部111の真円度又は平面度の低下による変形の影響により、ディスクロータが回転軸に垂直な平面に対して傾いてブレーキパンドとの接触状態が不安定となり、異音や振動の原因となる恐れがある。
また、上述のように、かしめ作業において、かしめ部118の外周縁部に想定外の力が作用したような場合には、内輪122の内輪側軌道121と転動体126との押付により、内輪122の内輪側軌道121に局部的な大きな力が作用して圧痕が形成される恐れがあった。
さらに、前述のかしめ作業により、内輪122の端部角部122aには径方向外方に向いた力が作用して、内輪122の直径が僅かに変化する恐れがあった。すなわち、内輪122を押し付ける想定外の大きな力が付与された場合には、かしめ部118の形成時に径方向外方に向いた力が大きくなって、内輪122の膨張を招き、転動体126に付与する与圧を適正値に維持することが困難になるとともに、耐久性を確保することが難しくなるという恐れがあった。特に、ハブホイール110の軸部112に対する内輪122の回転を防止するために、かしめ部118のかしめ強度を十分に確保しようとした場合には、内輪122の変形量が大きくなりやすく、耐久性の確保が困難になる恐れがある。
このような三つの背反事象に係る問題点に対し、従来はそれぞれ個別に対応する方策が考えられていた。
例えば、特許文献1には、フランジ部111の真円度及び平面度が損われる恐れがあるという問題に対する方策がなされている。この特許文献1は、ハブホイール110の軸部の小径円筒部116内に、かしめ荷重の作用方向に対して軸方向で正対する受面を形成し、この受面をかしめ受け治具で支持するようにしたものである。
例えば、特許文献1には、フランジ部111の真円度及び平面度が損われる恐れがあるという問題に対する方策がなされている。この特許文献1は、ハブホイール110の軸部の小径円筒部116内に、かしめ荷重の作用方向に対して軸方向で正対する受面を形成し、この受面をかしめ受け治具で支持するようにしたものである。
また、特許文献2には、内輪122の内輪側軌道121に圧痕が形成される恐れがあるという問題に対する方策が提案されている。すなわち、特許文献2は、このような圧痕はかしめ部118の外周縁側を必要以上に強く加圧した場合に生じやすいという認識の下になされたアイデアである。すなわち、特許文献2は、かしめ部118の外周縁側を必要以上に強く加圧しないようにするために、内輪122の端部角部122aに対するかしめ部118の密着範囲を所定角度範囲に制御している。この方法は、十分な軸力を確保するとともに、内輪122に対する過剰な加圧を防止するようにしたものである。
特開2001−162338号公報
特開2001−3945号公報
上記のように、従来の車輪用転がり軸受装置においては、ハブホイール110の小径部114の先端部にかしめ部118を形成して内輪122をハブホイール110に固定する方法における前述の三つの背反事象に係る問題点が個別の技術により対応されていた。
本発明は、このような状況下成されたものであって、ディスクブレーキが取り付けられるフランジ部の真円度及び平面度の低下、過剰な押付力による内輪側軌道における圧痕の発生、内輪の膨張による内輪の耐久性低下というかしめ加工に伴う所謂三つの背反事象に係る問題点を同時に解決する新規な構造の車輪用転がり軸受装置を提供するものである。
本発明の車輪用転がり軸受装置は、外周面には車体に取り付けられるフランジ部が形成され、内周面には複列の外輪側軌道が形成された外輪と、外周面の一端側に、車輪に取り付けられるフランジ部が形成されるととともに、外周面の他端側に、前記外輪側軌道の一方と対向する第1内輪側軌道が形成され、さらに、軸芯部に軸嵌合孔が形成されたハブホイールと、一端側が、前記ハブホイールの軸嵌合孔に嵌挿される小径軸部に形成され、他端側が、前記外輪側軌道の他方と対向する第2内輪側軌道が外周面に形成された大径軸部に形成された内輪用軸部と、この内輪用軸部の小径軸部の先端にかしめ用円筒部が形成され、このかしめ用円筒部が径方向外向きに拡径されて、前記ハブホイールのフランジ部側の軸嵌合孔が開口する端面に押し付けられたかしめ部とを備えていることを特徴とする。
本発明の車輪用転がり軸受装置によれば、車輪に取り付けられるフランジ部側に位置する内輪用軸部の小径軸部側でかしめられており、かしめ部の反対側には外輪や、内輪用軸部の大径軸部の端面が位置するように構成されている。このため、この車輪用転がり軸受装置を基台上に載置してかしめ作業したとしても、従来のように、車輪に取り付けられるフランジ部の中心部に形成されている小径円筒部で支持することにならない。したがって、フランジ部と小径円筒部との境界付近に圧縮応力が発生することもなく、フランジ部の真円度及び平面度が損われるという恐れも解消される。また、かしめ部が押し付けられるハブホイールのフランジ部側の軸嵌合孔が開口する端面から第1内輪側軌道までの距離は、フランジ部が形成されていることにより、従来における、かしめ部が押し付けられる内輪の端面から内輪側軌道までの距離より大きくなる。このため、第1内輪側軌道が転動体に押し付けられる力が緩和される。その結果、第1内輪側軌道に圧痕が発生するという恐れが緩和される。また、かしめ力が作用する軸嵌合孔のフランジ部側の端部角部の肉厚は、フランジ部が外周側に形成されているハブホイールの端面に位置するので、従来の内輪の角部の肉厚に比し厚く形成されている。このため、径方向外方に向いた相当大きなかしめ力が作用しても、これに耐える耐久性を確保することができる。
また、本発明に係る車輪用転がり軸受装置の製造方法は、前記かしめ部が形成される側とは反対の側の端面を基台上に支持した状態で前記かしめ用円筒部を、径方向外向きに拡径しながら軸嵌合孔が開口する端面に押し付けて、かしめ部を形成することを特徴とする。この製造方法によれば、格別のかしめ受け治具を用いることなく普通に基台上に載置してかしめ加工をするものでありながら、前記三つの所謂かしめ加工に伴う背反事象を総合的に緩和することができる。
また、この場合において、前記基台上に支持される端面を、内輪用軸部の大径軸部側の端面とすることが好ましい。このように構成すると、かしめ部が押し付けられるハブホイールに直接組み付けられる内輪用軸部でかしめ力が支持されるため、転動体を介さずにかしめ力が支持される。この結果、第1内輪側軌道及び第2内輪側軌道と転動体との押し付け面に過剰な力が作用する恐れをより確実に緩和し、第1内輪側軌道及び第2内輪側軌道における厚痕発生の恐れをより確実に緩和することができる。
上記のように、本発明によれば、フランジ部の真円度及び平面度の低下、過剰な押付力による内輪側軌道における圧痕の発生、さらに、内輪の膨張による内輪の耐久性低下という三つの所謂かしめ加工に伴う背反事象を同時に緩和することができる。
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1について図1及び図2に基づき説明する。図1は、実施の形態1に係る車輪用転がり軸受装置のかしめ加工作業中の縦断面図である。図2は同車輪用転がり軸受装置の縦断面図である。
以下、本発明の実施の形態1について図1及び図2に基づき説明する。図1は、実施の形態1に係る車輪用転がり軸受装置のかしめ加工作業中の縦断面図である。図2は同車輪用転がり軸受装置の縦断面図である。
本実施の形態に係る車輪用転がり軸受装置は、図1及び図2に示すように、外輪1、内側部材を成すハブホイール2と及び内輪用軸部3、内側部材と外輪1との間に形成される環状空間部4、環状空間部4に2列に挿入される転動体5、環状空間部4の端部に取り付けられる密封装置6、転動体5を所定位置に保持する保持器7などから構成されている。
外輪1は、外周面には車体に取り付けられるフランジ部11が形成され、内周面には複列の外輪側軌道12が形成されている。
内側部材を構成するハブホイール2は、外周面の一端側に、車輪に取り付けられるフランジ部21が形成されるととともに、外周面の他端側に、前記外輪側軌道12の一方に対向する第1内輪側軌道22が形成されている。さらに、軸芯部に軸嵌合孔23が形成されている。
内側部材を構成するハブホイール2は、外周面の一端側に、車輪に取り付けられるフランジ部21が形成されるととともに、外周面の他端側に、前記外輪側軌道12の一方に対向する第1内輪側軌道22が形成されている。さらに、軸芯部に軸嵌合孔23が形成されている。
ハブホイール2のフランジ部21には、円周方向数箇所にボルト挿通孔24が形成されている。各ボルト挿通孔24には、ディスクブレーキ装置取付用のボルトが貫通するように挿入される。ハブホイール2のフランジ部21側の端部には、小径円筒部25がフランジ部21の中心部から突出するように形成されている。そして、図示しないディスクブレーキ装置のディスクロータが、フランジ部21の片面に密着した状態で、前記ボルトによりこの小径円筒部25に取り外し可能に取り付けられている。
また、内側部材を構成する他方の内輪用軸部3は、一端側が、ハブホイール2の軸嵌合孔23に挿入される小径軸部31に形成され、他端側が、前記外輪側軌道12の他方と対向する第2内輪側軌道32が外周面に形成された大径軸部33に形成されている。そして、小径軸部31と大径軸部33との間に段差部34が形成されている。
このように構成された、内輪用軸部3と前述のハブホイール2とは、ハブホイール2の反フランジ部側の端面26がこの段差部34に当接した状態となるように、内輪用軸部3の小径軸部31がハブホイール2の軸嵌合孔23に挿入されて組み合わされている。また、このように小径軸部31が軸嵌合孔23に嵌挿されることにより、第1内輪側軌道22と第2内輪側軌道32とが同一周面に形成された内側部材が形成され、外輪1の内周面との間に転動体5を複列に配列する環状空間部4が形成される。
また、内輪用軸部3とハブホイール2とを上記のように組み合わせた状態で、かつ転動体5等に適切な与圧を付与して結合するために、内輪用軸部3の小径軸部31の端部に、かしめ用円筒部35(図2参照)が形成されている。そして、小径軸部31が軸嵌合孔23に挿入された後に、かしめ用円筒部35が径方向外向きに拡径されて、ハブホイール2のフランジ部21側の、軸嵌合孔23が開口する周囲の端面に押し付けられて、所定のかしめ部36が形成されている。
このかしめ作業は、図1に示すように、かしめ部36側を上方にして車輪用転がり軸受装置を基台8上に載置し、従来のかしめ作業と同様に所定のかしめ力でかしめ治具9を下方へ押し込みつつこれをローリングさせて行われる。このようなかしめ作業により、ハブホイール2の反フランジ部側の端面26が内輪用軸部3の段差部34に押し付けられた状態で、ハブホイール2と内輪用軸部3とが一体に結合される。また、このようにハブホイール2と内輪用軸部3とが一体に結合される際に、ハブホイール2及び内輪用軸部3からなる内側部材と外輪1とが転動体5を介して互いに押し付けられて、適正な与圧が付与される。そして、与圧が付与されることにより、内側部材から転動体5に対し軸力(アキシャル荷重)が作用し、転動体5が環状空間部4内で適正に転動可能とされる。
上記かしめ作業においては、かしめ作業中車輪用転がり軸受装置は、内輪用軸部3の大径軸部33の端面により基台8上に支持されているので、従来のようにハブホイール2の小径円筒部25にかしめ力が作用しない。したがって、フランジ部21と小径円筒部25との境界付近に圧縮応力が発生することがなく、フランジ部21の真円度及び平面度が損われることがない。
また、ハブホイール2の軸嵌合孔23の端部角部23aには、径方向外方に向いた力が作用するが、この軸嵌合孔23の端部角部23aの外周側にはフランジ部21が形成されているため、端部角部23a周りの肉厚が、従来の場合に比し一般に厚く形成されている。このため、径方向外方に向いたかしめ力が作用しても十分に耐えることができる。
また、かしめ部36が押し付けられるハブホイール2のフランジ部21側の端面から第1内輪側軌道22までの距離は、外周面にフランジ部21が形成されていることにより、従来品におけるかしめ部が押し付けられる端面から内輪側軌道までの距離より大きくなっている。このため、第1内輪側軌道及び第2内輪側軌道32が転動体5に押し付けられる力が緩和される。その結果、第1内輪側軌道22及び第2内輪側軌道32に圧痕が発生する恐れが緩和される。
本実施の形態は以上のように構成されているので、次のような効果を奏することができる。
(1)ディスクブレーキが取り付けられるフランジ部の真円度及び平面度の低下、過剰な押付力による内輪側軌道における圧痕の発生、さらには、内輪の膨張による内輪の耐久性低下などのかしめ加工に伴うこれら背反事象が発生する恐れを全て緩和することができる。
(1)ディスクブレーキが取り付けられるフランジ部の真円度及び平面度の低下、過剰な押付力による内輪側軌道における圧痕の発生、さらには、内輪の膨張による内輪の耐久性低下などのかしめ加工に伴うこれら背反事象が発生する恐れを全て緩和することができる。
(2)また、この実施の形態に係る車輪用転がり軸受装置の製造方法は、かしめ部36が形成される側とは反対の側の端面を基台8上に支持した状態でかしめ用円筒部35をかしめいるので、格別のかしめ受け治具を用いることなく普通に基台8上に載置してかしめ加工をすることができる。
(3)また、この場合において、基台8上に支持される端面を、内輪用軸部3の大径軸部33側の端面としている。このため、かしめ力は、転動体5を介さずに、かしめ部36が押し付けられるハブホイール2に直接組み付けられる内輪用軸部3で支持される。この結果、第1内輪側軌道22及び第2内輪側軌道32と転動体5との押し付け面に過剰な力が作用することをより確実に緩和することができる。したがって、第1内輪側軌道22又は第2内輪側軌道32における厚痕の発生をより確実に緩和することができる。
(実施の形態2)
次に、実施の形態2について図3に基づき説明する。
実施の形態1に係る車輪用転がり軸受装置は、FF車(フロントエンジン、フロントドライブ車)の後輪、FR車(フロントエンジン、リアドライブ車)の前輪などの従動輪を支持する車輪用転がり軸受装置に適用される例についてのものである。これに対し実施の形態2に係る車輪用転がり軸受装置は、FF車の前輪、FR車の後輪、4WD車(4輪駆動車)の全輪などの駆動輪を支持する車輪用転がり軸受装置に適用される例である。
次に、実施の形態2について図3に基づき説明する。
実施の形態1に係る車輪用転がり軸受装置は、FF車(フロントエンジン、フロントドライブ車)の後輪、FR車(フロントエンジン、リアドライブ車)の前輪などの従動輪を支持する車輪用転がり軸受装置に適用される例についてのものである。これに対し実施の形態2に係る車輪用転がり軸受装置は、FF車の前輪、FR車の後輪、4WD車(4輪駆動車)の全輪などの駆動輪を支持する車輪用転がり軸受装置に適用される例である。
この車輪用転がり軸受装置は、実施の形態1において、内輪用軸部3の軸心部にスプライン孔38を設け、等速ジョイントの軸部や駆動軸の先端部をスプライン係合自在としたものである。なお、その他の構成は実施の形態1と同一である。したがって、この実施の形態に係る車輪用転がり軸受装置も実施の形態1の場合と同様の作用効果を奏することができる。
上記実施の形態に係る車輪用転がり軸受装置は、次のように変形することもできる。
(1)先の実施の形態においては、内輪用軸部3の大径軸部33側の端面が基台8上に支持されていたが、かしめ部36が形成される端面の反対側の端面であれば、内輪用軸部3の大径軸部33側の端面以外の他の部分を基台8上に支持するようにしてもよい。例えば、外輪1の端面や、フランジ部11の端面でもよい。なお、先の実施の形態のように、基台8上に内輪用軸部3の大径軸部33側の端面で支持する場合の方が、転動体5と第1内輪側軌道22や第2内輪側軌道32との間に過剰な力が作用することを緩和しやすくなる。
(1)先の実施の形態においては、内輪用軸部3の大径軸部33側の端面が基台8上に支持されていたが、かしめ部36が形成される端面の反対側の端面であれば、内輪用軸部3の大径軸部33側の端面以外の他の部分を基台8上に支持するようにしてもよい。例えば、外輪1の端面や、フランジ部11の端面でもよい。なお、先の実施の形態のように、基台8上に内輪用軸部3の大径軸部33側の端面で支持する場合の方が、転動体5と第1内輪側軌道22や第2内輪側軌道32との間に過剰な力が作用することを緩和しやすくなる。
(2)先の実施の形態においては、複列アンギュラ玉軸受の例を示したが、円錐ころ、円筒ころ、球面ころ等の他の転動体を用いた車輪用転がり軸受装置に適用しても同様の効果が得られる。
(3)実施の形態2においては、駆動輪用の車輪用転がり軸受装置とするために、内輪用軸部3の軸心部に駆動軸との結合用のスプライン孔38を形成した例を掲げたが、これに限るものでなく、例えばセレーションを形成した孔としてもよい。
1…外輪、2…ハブホイール、3…内輪用軸部、8…基台、11,21…フランジ部、12…外輪側軌道、22…第1内輪側軌道、23…軸嵌合孔、26…端面、31…小径軸部、32…第2内輪側軌道、33…大径軸部、35…かしめ用円筒部、36…かしめ部。
Claims (3)
- 外周面に車体に取り付けられるフランジ部が形成され、内周面に複列の外輪側軌道が形成された外輪と、
外周面の一端側に、車輪に取り付けられるフランジ部が形成され、外周面の他端側に、前記外輪側軌道の一方と対向する第1内輪側軌道が形成され、さらに、軸芯部に軸嵌合孔が形成されたハブホイールと、
一端側が、前記ハブホイールの軸嵌合孔に嵌挿される小径軸部に形成され、他端側が、前記外輪側軌道の他方と対向する第2内輪側軌道が外周面に形成された大径軸部に形成された内輪用軸部と、
この内輪用軸部の小径軸部の先端にかしめ用円筒部が形成され、このかしめ用円筒部が径方向外向きに拡径されて、前記ハブホイールのフランジ部側の軸嵌合孔が開口する端面に押し付けられたかしめ部とを
備えていることを特徴とする車輪用転がり軸受装置。 - 請求項1に記載の車輪用転がり軸受装置の製造方法であって、前記かしめ部が形成される側とは反対の側の端面を基台上に支持した状態で前記かしめ用円筒部を、径方向外向きに拡径しながら軸嵌合孔が開口する端面に押し付けて、かしめ部を形成することを特徴とする車輪用転がり軸受装置の製造方法。
- 前記基台上に支持される端面は、内輪用軸部の大径軸部側の端面であることを特徴とする請求項2記載の車輪用転がり軸受装置の製造方法。
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