JP2008302766A - ハブユニット軸受の組立て方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ローリング加締めにおいて、潤滑性被膜を用いることなく、加締め部に発生する応力を低くして微小クラックの発生を防止して、耐久性を向上したハブユニット軸受の組立て方法を提供する。
【解決手段】ハブ軸の先端部をローリング加締めによって拡開塑性変形させて加締め部を形成して、内輪要素をハブ軸の嵌合部に固定しているハブユニット軸受において、ローリング加締め後の前記加締め部の表面形状は車両中心側に向けて凸状で、車両中心側に最も寄った頂点と径方向内方にある始点とを結ぶ大略円弧面になっており、該円弧面の８０ないし９０％が加締め治具と摺接するようにしことを特徴とするハブユニット軸受の組立て方法による。
【選択図】図３Ｄ

Description

本発明は、ハブユニット軸受の組立て方法に関する。

従来、車輪用軸受の一例として、図５に示すようなハブユニット軸受Ｈｚが使用されている。このハブユニット軸受Ｈｚは駆動輪に使用されるものである。

ハブユニット軸受Ｈｚは外周に取付け用鍔１ｆｚと内周に内周軌道１１ｚ、１２ｚとを有する外輪１ｚと、内輪２ｚと、外内輪間に介装されているボール３ｚ、３ｚと、ボール３ｚ、３ｚを保持する保持器４ｚ、４ｚと、外輪１ｚの両端部に取付けられている密封シール５ａｚ、５ｂｚとから構成されている。

内輪２ｚは、車両外端側にハブフランジ２ｆｚを有し、ハブフランジ２ｆｚから車両中心側に向けて円筒部２ｍｚと、円筒部２ｍｚに内周軌道１１ｚに対向して形成された外周軌道２ａ_１ｚと、円筒部２ｍｚに連設してある段部２ｃｚを介して形成された小径部２ｎｚと、小径２ｎｚの車両中心側に先端部２ｎ_１ｚとを順に有しているハブ軸２ａｈｚと、小径部２ｎｚに嵌合固定され、先端部２ｎ_１ｚを径方向外方に拡開塑性変形して加締めを行って加締め部２ｎ_２ｚを形成し、段部２ｃｚと加締め部２ｎ_２ｚとの間で軸方向に固定され、外周面に外周軌道２ｂ_１ｚを有している内輪要素２ｂｚと、で構成されている。

内輪２ｚの外周軌道２ａ_１ｚは、ハブ軸２ａｈｚの外周に一体に形成されており、外周軌道２ｂ_１ｚは、ハブ軸２ａｈｚとは別体の内輪要素２ｂｚの外周に形成されている。

そして、内周軌道１１ｚ、１２ｚと外周軌道２ａ_１ｚ，２ｂ_１ｚとのそれぞれの間にボール３ｚ、３ｚが介装されている。

ハブユニット軸受Ｈｚは、内輪２ｚの内周にセレーション２ｓｚが切られ、等速ジョイントＪｚの駆動軸Ｊｓｚと嵌合し、駆動軸Ｊｓｚの端部に螺合しているナットＪｎｚと等速ジョイントＪｈｚとの間で固定されている。

また、外輪１ｚは、車両の一部であるナックル（図示略）の円筒穴に嵌合され、外輪１ｚの取付け用鍔１ｆｚを介して、取付けボルトによってナックルに固定されている。

前記加締めは、例えば、特開２０００−３８００５号公報に開示されている加締め方法と同様な方法で、加締め治具をハブ軸２ａｈｚの中心線ＣＬに対して角度θだけ傾斜させて、ローリングしながら先端部２ｎ_１ｚを塑性変形して加締めてある。

ローリング加締めの場合、加締め治具を先端部２ｎ_１ｚに摺接させるために、先端部２ｎ_１ｚが加締め治具との間の摩擦で微小な金属凝着が生じ、加締め部２ｎ_２の表面に微小クラックが発生することがある。このクラックは、加締め変形による応力に加締め治具の摺接による応力が加わり、材料の引張り強度の限界を越えたときに発生する。

軸受の加締め部分には軸力と回転曲げモーメントが作用するためクラックは軸受の分解が発生する原因にもなって、ハブユニット軸受の耐久性が低下する虞もある。

このクラックの発生を解決する提案がある。（例えば、特許文献１を参照）
特開２００３−１３６１６０号公報

特許文献１は、加締め部分へ潤滑性被膜を形成するものである。確かに、この方法は加締め治具の摺接による応力の軽減効果は期待される。

しかしながら、加締め治具と加締め部の摺接応力は元来高いこと、さらに、加締め部の表面積が大きく引き伸ばされることから潤滑性被膜が加締め工程の終了まで効果を持続できるかどうかが疑問である。

また、さらには、潤滑性被膜が破断して微小クラックが発生してしまった場合、潤滑性被膜はかえって微小クラックを発見しにくいと言う問題もある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、ローリング加締めにおいて、潤滑性被膜を用いることなく、加締め部に発生する応力を低くして微小クラックの発生を防止し、耐久性を向上したハブユニット軸受の組立て方法を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するため、本発明は、
内周に第１内周軌道と第２内周軌道とを有する外輪と、
車両外端側にハブフランジを有し、該ハブフランジから車両中心側に向けて延在する円筒部と、該円筒部に車両外端側円筒部と該車両外端側円筒部に設けられた段部を介して形成された小径の車両中心側円筒部と先端部とが車両中心側に向けて順に形成され、前記車両外端側円筒部には一体若しくは別体に設けられた前記第１内周軌道に対向する第１外周軌道が設けられているハブ軸と、前記車両中心側円筒部に嵌合固定され、前記先端部を径方向外方に拡開塑性変形させた加締め部と前記段部との間で軸方向に圧縮固定され、前記第２内周軌道に対向する第２外周軌道を有する内輪要素と、から構成される内輪と、
外輪と内輪との間に介装されている転動体と、
該転動体を保持する保持器と、
前記外輪の両端部に取付けられている密封シールとからなるハブユニット軸受の組立て方法において、
ローリング加締め後の前記加締め部の表面形状は、車両中心側に向けて凸状で、車両中心側に最も寄った頂点と径方向内方にある始点とを結ぶ大略円弧面になっており、該円弧面の前記頂点から前記始点までの円弧長の８０ないし９０％が加締め治具と摺接するようにしたことを特徴とするハブユニット軸受の組立て方法を提供する。

本発明によれば、ローリング加締めにおいて、潤滑性被膜を用いることなく、加締め部に発生する応力を低くして微小クラックの発生を防止し、耐久性を向上したハブユニット軸受の組立て方法を提供する事が出来る。

以下、本発明に係わる実施形態を図面を参照しつつ説明する。
なお、以下の説明に当たり、説明の簡略化のため、車両外端側を外端側と、車両中心側を中心側という。

（実施形態１）
図１、図２、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄを参照しながら、本発明の実施形態１を説明する。

図１は、本実施形態の対象となるハブユニット軸受を説明する断面図を示し、図２は本発明を用いた組立て方法の全体説明図であり、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄは本発明の詳細説明図である。

最初に、図１を参照しながら、本発明の組立て方法の実施により得られたハブユニット軸受Ｈ_１に関し説明する。なお、ハブユニット軸受Ｈ_１は駆動輪に使用される。

ハブユニット軸受Ｈ_１は、第１内周軌道１１および第２内周軌道１２を有する外輪１と、内輪２と、外輪１の両端部に設けられ、外輪１と内輪２との間を密封する第１密封シール５ａおよび第２密封シール５ｂと、外内輪間に介装された転動体としてのボール３、３と、ボール３、３を保持する保持器４、４とから構成されている。

内輪２は、外端側にハブフランジ２ｆを有し、ハブフランジ２ｆから中心側に向けて延在する円筒部２ｍに、外端側円筒部２ｍ_１と中心側円筒部２ｍ_２とが形成されており、外端側円筒部２ｍ_１には第１外周軌道２ａ_１が一体に設けられ、さらに中心側に外端側円筒部２ｍ_１に連設された段部２ｃと、段部２ｃを介して設けられている中心側円筒部２ｍ_２と、中心側円筒部２ｍ_２の先端部２ｎ_１とが順に形成されているハブ軸２ａｈと、中心側円筒部２ｍ_２を嵌合部として嵌合され、先端部２ｎ_１を径方向外方に拡開塑性変形させて加締めて加締め部２ｎ_２を形成して、段部２ｃと加締め部２ｎ_２との間で軸方向に固定され、外周に第２外周軌道２ｂ_１を有する内輪要素２ｂとからなる。

中心側円筒部２ｍ_２は外端側円筒部２ｍ_１に比べ、小径である小径部２ｎとなっている。また、第１外周軌道２ａ_１および第２外周軌道２ｂ_１は、それぞれ第１内周軌道１１および第２内周軌道１２に対向していて、これらの間にはボール３、３が介装されている。

次に、ハブユニット軸受Ｈ_１を対象にした本実施形態の組立て方法について説明する。

第１に、内輪要素２ｂを中心側円筒部２ｍ_２である小径部２ｎに先端部２ｎ_１を加締め固定する前のハブユニット軸受Ｈ_１を、ハブフランジ２ｆの外端側の車輪取付け面２ｆ_１を支持型Ｗ_１で受け、さらに、作業台Ｗ_２に載せる。

第２に、ハブユニット軸受Ｈ_１の中心線ＣＬに対して角度θだけ傾斜している加締め治具Ｔ_１を回転数Ｎで、ローリングさせながら先端部２ｎ_１を加締める。ローリング加締めは、先端部２ｎ_１を円周方向同時に加締めるのではなく、加締め治具Ｔ_１をローリングさせながら円周方向に加締め荷重Ｆ_１の作用点Ｐを移動させながら加締めていく。（図２参照）

図２においては、加締め前の先端部２ｎ_１を２点破線で示し、加締めが終了して加締め部２ｎ_２が形成され、内輪要素２ｂの中心側平面部２ｂ_１２に当接した加締め部２ｎ_２から加締め荷重Ｆ_１が内輪要素２ｂに作用している状態は実線で示している。

次に、図２、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄを参照しながら、本実施形態の組立て方法を詳細に説明するが、本説明では、理解を容易にするために、加締め荷重Ｆ_１の作用点Ｐを円周方向に移動させることなく、瞬間的な一断面についての加締めを説明する。

先ず、加締め治具Ｔ_１を回転数Ｎでローリングさせながら、先端部２ｎ_１に加締め治具Ｔ_１の円弧状をした荷重付加部Ｔ_２の荷重点Ｐを摺接させながら（図２おいて破線部で示す先端部２ｎ_１および図３Ａを参照）加締め治具Ｔ_１を軸方向に送っていく（図２においては下方向、図３Ａにおいては左方向）。

加締め治具Ｔ_１の送りを軸方向に進めるに従い、暫時、先端部２ｎ_１は径方向外方へ拡開していく。荷重点Ｐは円弧状の荷重付加部Ｔ_２を径方向外方に移動していく。（図３Ｂ参照）

加締め治具Ｔ_１の送りをさらに進めると、先端部２ｎ_１の拡開が進み、先端部２ｎ_１は最終的には内輪要素２ｂの中心側平面部２ｂ_１２に密着当接して、その結果、加締め部２ｎ_２を形成し、この加締め部２ｎ_２は内輪要素２ｂに軸方向に加締め荷重Ｆ_１を作用させて、加締め部２ｎ_２とハブ軸２ａｈの段部２ｃとで内輪要素２ｂを固定する。（図３Ｃ参照）

図３Ｃの加締め部２ｎ_２の拡大図である図３Ｄによりさらに説明を加える。

加締め部２ｎ_２は車両中心側に向けて凸状の表面形状を有する大略円弧面Ｑを形成する。この状態では、荷重付加部Ｔ_２は円弧面Ｑに大部分で当接している。

円弧面Ｑは径方向内方の円筒部２ｎ_３との交点を始点Ｐ_１とし、始点Ｐ_１から径方向外方端の終点Ｐ_２までになっている。円弧面Ｑは、始点Ｐ_１から終点Ｐ_２までの間で、中心側に最も寄った位置に頂点Ｐ_５を有している。円筒部２ｎ_３は小径部２ｎの内周面に相当する。

また、円弧面Ｑは加締め治具Ｔ_１との摺接により、加締め荷重Ｆ_１を受ける部分の径方向の内方点Ｐ_３と、径方向の外方点Ｐ_４とを有し、摺接の境界部となる。

内方点Ｐ_３、外方点Ｐ_４は円弧面Ｑの始点Ｐ_１から終点Ｐ_２までの範囲にある。

内方点Ｐ_３から外方点Ｐ_４までは、外観上、加締め治具Ｔ_１との摺接により、光輝状態になるので、他の部分とは識別が出来る。

内方点Ｐ_３から頂点Ｐ_５までと、始点Ｐ_１から頂点Ｐ_５までの関係が、不等式
０．９４≧｛（Ｐ_３〜Ｐ_５）／（Ｐ_１〜Ｐ_５）｝≧０．８
が成立するように加締め治具Ｔ_１の形状、加締め条件など設定する。

その理由について、以下に説明する。

ハブ軸２ａｈは、中炭素鋼の鋼材を使用しており、鋼材は、圧縮応力下で流動性が増加するが、加締め部２ｎ_２は、加工中は加締め治具Ｔ_１により加締め荷重Ｆ_１を受けていて圧縮応力と摺接応力が発生している。表面に圧縮応力が加わると、流動性が増加して表面の微小クラックの防止に有効である。

一方、上述のように、加締めが終了した円弧面Ｑは、始点Ｐ_１から終点Ｐ_２までが加締め治具Ｔ_１の荷重付加部Ｔ_２と摺接したわけではなく、加締め治具Ｔ_１が摺接する部分と摺接しない部分とがあって、そのため、摺接する部分である内方点Ｐ_３および外方点Ｐ_４で示すような境界部が存在する。

本実施形態では、加締めが終了した段階で、内方点Ｐ_３から頂点Ｐ_５までの長さを、始点Ｐ_１から頂点Ｐ_５までの長さの８０（０．８０）から９４％（０．９４）になるように加締め治具Ｔ_１の荷重付加部Ｔ_２の形状を設定してあるので、摺接する部分が長く、荷重付加部Ｔ_２から受ける摺接応力および圧縮応力が小さくて済む。

境界部では、加締め治具Ｔ_１による摺接応力と圧縮応力とが付与されている部分と、加締め力による引張り応力のみが付加されている部分とが連続して繋がっている。この境界部は加締め治具Ｔ_１の円周方向への移動の際の通過により、応力状態が大きく変動し、そのこと自体がクラック発生の原因になる。そのため、境界部を何処にするかが重要である。

好適には、内方点Ｐ_３から外方点Ｐ_４までの範囲を広げて加締めによる摺接応力を受けない部分を少なくして、加締め治具Ｔ_１と広い範囲で摺接するようにすれば、摺接応力と圧縮応力とを与えることができる。

しかし、加締めの際、小径部２ｎが径方向に拡径し、内輪要素２ｂに大きな円周応力を与えるので、加締め部２ｎ_２の内径寸法のばらつき等により、内輪要素２ｂの割れや、軌道面２ｂ_１に高い応力を生じて軸受寿命の低下を招く虞もあるという別の問題もあって、始点Ｐ_１と内方点Ｐ_３を一致させることは、実際には、好ましくない。

また、始点Ｐ_１と内方点Ｐ_３を一致させると、圧縮応力を受ける部分と受けない部分との境界がエッジ形状になり、そのエッジを起点に微小クラックが入る虞もある。

本実施形態では、上述のように、内方点Ｐ_３から頂点Ｐ_５までの長さを始点Ｐ_１から頂点Ｐ_５までの長さの８０から９４％に加締め治具Ｔ_１が摺接するように設定したので、上述の虞は解決できる。

８０％を下限として設定すると、境界部を示す内方点Ｐ_３においては加締めによる材料の延びは５％程度であり、破断に至る限界延び量の略３０％であるから、微小クラックが発生することはない。

また、ローリング加締めの加締め治具Ｔ_１の揺動角θは５°程度であり、揺動中に加工物からの加締め治具抜きを可能にするためには、９４％に上限の設定が必要になる。

次に、図４を参照しながら本実施形態の変形例を説明する。

本変形例は、実施形態１に説明したハブユニット軸受Ｈ_１の組立て方法を図４に示すハブユニット軸受Ｈ_２に適用したものであり、対象となるハブユニット軸受Ｈ_２が、図１と異なる点は以下のようである。なお、本軸受も駆動輪に使用される。

ハブユニット軸受Ｈ_２は第１外周軌道２ａ_１がハブ軸２ａｈと別体に設けられていることである。

すなわち、ハブユニット軸受Ｈ_２は、外端側にハブフランジ２ｆを有し、ハブフランジ２ｆから中心側に向けて延在する円筒部２ｍが形成されており、円筒部２ｍは外端側円筒部２ｍ_１と中心側円筒部２ｍ_２とからなり、円筒部２ｍに内輪要素２ａが嵌合固定されているハブ軸２ａｈと、内輪要素２ａに並設されて中心側円筒部２ｍ_２に嵌合された内輪要素２ｂとで内輪２を構成している。外端側円筒部２ｍ_１は別体に嵌合されている内輪要素２ａの外周面に相当する。

内輪要素２ａと内輪要素２ｂとは、各々軸受内方側の端部２ａ_５、２ｂ_５とで突き合わせられている。本変形例においては、内輪要素２ａの端部２ａ_５が、実施形態１における外端側円筒部２ｍ_１の段部２ｃに対応する部位であり、内輪要素２ｂを加締め部２ｎ_２との間で固定している。また、中心側円筒部２ｍ_２は実施形態１における小径部２ｎに相当している。

さらに、ハブフランジ２ｆの中心側内方端部２ｆ_５と先端部２ｎ_１の加締め部２ｎ_２との間で内輪要素２ａと内輪要素２ｂとを軸方向に加締め荷重Ｆ_１に等しい軸力Ｆ_１によって固定している。他の点については、図１と同じであり、同じ符号、同じ部位に付いて説明は省略する。

以上、実施形態１および変形例を説明したが、本発明により、ローリング加締めにおいて、潤滑性被膜を用いることなく、加締め部に発生する応力を低くして微小クラックの発生を防止し、耐久性を向上したハブユニット軸受の組立て方法を得ることが出来る。

なお、以上の説明では、転動体をボールとしたが、ボールに限らず、円錐ころ、円筒ころでも実施するものである。

また、本発明は、上記説明した、実施形態１および各変形例に限らず、本発明の思想の範囲にて実施するものである。

本発明に対象とするハブユニット軸受の断面図である。 本発明の実施形態１の説明図である。 実施形態１の説明図である。 実施形態１の説明図である。 実施形態１の説明図である。 実施形態１の説明図である。 本発明を他のハブユニット軸受に適用した例を示す。 ハブユニット軸受の従来の使用例を示す。

符号の説明

Ｈ_１、Ｈ_２：ハブユニット軸受
１：外輪
１１、１２：内周軌道
２：内輪
２ａ、２ｂ：内輪要素
２ａ_１、２ｂ_１：外周軌道
２ａｈ：ハブ軸
２ｃ：段部
２ｆ：ハブフランジ
２ｍ：円筒部
２ｍ_１：外端側円筒部
２ｍ_２：中心側円筒部
２ｎ：小径部
２ｎ_１：先端部
２ｎ_２：加締め部
３：ボール
４：保持器
５ａ：第１密封シール
５ｂ：第２密封シール
Ｔ_１：加締め治具
Ｔ_２：荷重付加部
Ｐ_１：円弧面の始点
Ｐ_２：円弧面の終点
Ｐ_３：内方点
Ｐ_４：外方点
Ｐ_５：頂点
Ｗ_１：支持型
Ｗ_２：作業台
Ｐ：荷重点

Claims (1)

1. 内周に第１内周軌道と第２内周軌道とを有する外輪と、
   車両外端側にハブフランジを有し、該ハブフランジから車両中心側に向けて延在する円筒部と、該円筒部に車両外端側円筒部と該車両外端側円筒部に設けられた段部を介して形成された小径の車両中心側円筒部と先端部とが車両中心側に向けて順に形成され、前記車両外端側円筒部には一体若しくは別体に設けられた前記第１内周軌道に対向する第１外周軌道が設けられているハブ軸と、前記車両中心側円筒部に嵌合固定され、前記先端部を径方向外方に拡開塑性変形させた加締め部と前記段部との間で軸方向に圧縮固定され、前記第２内周軌道に対向する第２外周軌道を有する内輪要素と、から構成される内輪と、
   外輪と内輪との間に介装されている転動体と、
   該転動体を保持する保持器と、
   前記外輪の両端部に取付けられている密封シールとからなるハブユニット軸受の組立て方法において、
   ローリング加締め後の前記加締め部の表面形状は、車両中心側に向けて凸状で、車両中心側に最も寄った頂点と径方向内方にある始点とを結ぶ大略円弧面になっており、該円弧面の前記頂点から前記始点までの円弧長の８０ないし９０％が加締め治具と摺接するようにしたことを特徴とするハブユニット軸受の組立て方法。

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