JP2008247316A - 車輪用転がり軸受装置及びその製造方法 - Google Patents

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

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

（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。

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。 同車輪用転がり軸受装置の縦断面図である。 実施の形態２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。 一般の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。 同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。

符号の説明

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)

1. 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。
2. 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。
3. 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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