JP2010127305A - 転がり軸受装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易かつほぼ確実にスプライン穴の車両インナ側部位を拡径し得る転がり軸受装置の製造方法を提供する。
【解決手段】ハブユニット１（転がり軸受装置）は、ナックル２０（車体側部材）に固定され内周部に複列の軌道面２ａ，２ｂを有する外輪２（非回転部材）と、ブレーキディスクロータ３０（車輪側部材）に固定され外周部に軌道面３ｂを有する内軸３（回転部材）と、内軸３の車両インナ側端部３ａに取り付けられ外周部に軌道面４ａを有する内輪４とを備える。内軸３は、その中心軸線Ｏと同軸のスプライン穴３ｄを形成するスプライン穴形成工程と、内軸３の車両インナ側端部３ａ側からスプライン穴３ｄ内に治具６０を圧入し、スプライン穴３ｄのＤ領域（車両インナ側部位）を拡径するスプライン穴拡径工程と、スプライン穴拡径工程後、内輪４を車両インナ側端部３ａに外嵌圧入する内輪取付工程とを備える製造方法により製造される。
【選択図】図３

Description

本発明は、転がり軸受装置の製造方法に関し、特に自動車の車体と車輪間に介装される転がり軸受装置の製造方法に関する。

この種の転がり軸受装置として、回転部材の車両インナ側端部に内輪が取り付けられるタイプのものが知られている。この転がり軸受装置では、車両に過大な横Ｇが発生した場合においても内輪が回転部材に対してクリープ（円周方向の滑り、位置ずれ）しないよう、内輪が回転部材に外嵌圧入により取り付けられている。ところで、上記転がり軸受装置を採用した駆動輪用の軸受装置では、例えば図７に示すように、回転部材としての内軸１００に、車軸や等速ジョイントのスプライン軸とスプライン結合するスプライン穴１０１が形成されている。このような構成により、内輪１１０を車両インナ側端部１０２に外嵌圧入すると、車両インナ側端部１０２が図７にて矢印で示すように内側に弾性変形し、スプライン穴１０１の車両インナ側部位が図７にて二点鎖線で誇張して示すように径方向に縮小して、車軸や等速ジョイントのスプライン軸をスプライン穴１０１に挿入できなくなるという問題があった。したがって、内軸１００に内輪１１０を組み付けた状態でスプライン穴１０１の径寸法が規定の範囲内に収まるよう、スプライン穴１０１の径寸法の公差レンジを大幅に絞って穴加工を行っているのが実状であり、コスト上昇の要因となっている。これを解消するために、例えば下記特許文献１に記載された転がり軸受装置では、スプライン穴のビトゥインピン径を、車両インナ側へ拡径するテーパ状に形成するようにしている。この特許文献１に記載された転がり軸受装置によれば、内輪を車両インナ側端部に外嵌圧入することによりスプライン穴の車両インナ側部位が径方向に縮小しても、車軸や等速ジョイントのスプライン軸をスプライン穴に容易に挿入することが可能である。

特開２００８−２５２４号公報

しかしながら、上記特許文献１においては、スプライン穴のビトゥインピン径を拡径する手法に関して一切明示されておらず、その実現が困難である。

本発明の目的は、簡易かつほぼ確実にスプライン穴の車両インナ側部位を拡径し得る転がり軸受装置の製造方法を提供することにある。

課題を解決するための手段および発明の効果

上記課題を解決するために、本発明は、車両インナ側にて車体側部材に固定され内周部に複列の軌道面を有する非回転部材と、車両アウタ側にて車輪側部材に固定され外周部に複列の軌道面の一に対応する軌道面を有する回転部材と、回転部材の車両インナ側端部に取り付けられ外周部に複列の軌道面の他に対応する軌道面を有する内輪と、回転部材及び内輪の軌道面と非回転部材の軌道面との間にそれぞれ配置される転動体とを備えた転がり軸受装置の製造方法であって、回転部材に、該回転部材の中心軸線と同軸のスプライン穴を形成するスプライン穴形成工程と、回転部材の車両インナ側端部側からスプライン穴内に治具を圧入し、該スプライン穴の車両インナ側部位を拡径するスプライン穴拡径工程と、スプライン穴拡径工程後、内輪を車両インナ側端部に外嵌圧入する内輪取付工程と、を備えることを特徴とする。

本発明の転がり軸受装置の製造方法は、スプライン穴形成工程と、スプライン穴拡径工程と、内輪取付工程とを備え、スプライン穴拡径工程においてスプライン穴内に治具を圧入し、スプライン穴の車両インナ側部位を拡径する。

これによれば、スプライン穴拡径工程において治具を用いることで、スプライン穴の車両インナ側部位を簡易かつほぼ確実に拡径することができる。

本発明の実施に際して、治具は、スプライン穴の各歯溝に対応した歯部を有するテーパスプライン軸状のポンチであり、スプライン穴拡径工程において、ポンチをスプライン穴内に押し込み、スプライン穴の車両インナ側部位を塑性変形によりテーパ状に拡径する構成であるとよい。

スプライン穴の車両インナ側部位を塑性変形によりテーパ状に拡径すれば、切削加工によりテーパ状に拡径する場合のように切り屑が生じないので、拡径後スプライン穴内を洗浄する作業が不要となる。また、治具として、スプライン穴の各歯溝に対応した歯部を有するテーパスプライン軸状のポンチを使用すれば、ポンチをスプライン穴内に一度押し込むだけで、スプライン穴の車両インナ側部位を拡径することができ、スプライン穴拡径工程を簡易に構成することができる。

また、スプライン穴拡径工程におけるスプライン穴の拡径量は、車両インナ側端部と内輪間に設定されている締め代に比して大きく設定されていると好適である。

これによれば、内輪を回転部材に外嵌圧入することによりスプライン穴が径方向に縮小しても、車軸や等速ジョイントのスプライン軸がスプライン穴と干渉することが回避されるので、スプライン軸をスプライン穴に極めて容易に挿入することができる。なお、通常は、車軸や等速ジョイントのスプライン軸に捩れを持たせ、スプライン軸の歯部とスプライン穴の歯溝部とが軸方向の中間部にて接触し合うように設定されるので、スプライン穴の車両インナ側部位においてスプライン軸の歯部とスプライン穴の歯溝部間に大きな隙間が形成されることとなっても、スプライン結合に支障が生じるおそれはない。

以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図１は本発明の転がり軸受装置の製造方法を用いて製造された内軸を備えるハブユニット１の縦断面図である。なお、以下の説明において、車両インナ側とは図１における左側を示し、車両アウタ側とは図１における右側を示すものとする。

ハブユニット１は、例えば前輪駆動車の前輪用（駆動輪用）のものであり、複列外向きのアンギュラ玉軸受構造とされている。具体的には、ハブユニット１は、車体側のナックル２０（車体側部材）に固定される外輪２（非回転部材）と、この外輪２の中心軸線Ｏと同軸に配置されて車輪側のタイヤホイール（図示省略）及びブレーキディスクロータ３０（車輪側部材）に固定される内軸３（回転部材）と、内軸３の車両インナ側端部３ａの外周面に嵌着される内輪４と、外輪２と内軸３及び内輪４との間にて周方向に配置される複列の転動体５とを備えている。

外輪２の内周面には、車両インナ側に配列された転動体５用の軌道面２ａと、車両アウタ側に配列された転動体５用の軌道面２ｂとが形成されている。外輪２の外周面には、径方向に突出形成された車体取付フランジ部２ｃが形成されている。

内軸３の外周面には、外輪２の軌道面２ｂに対向する軌道面３ｂ（軌道面の一）が形成され、軌道面３ｂよりもさらに車両アウタ側には、径方向に突出形成された車輪取付フランジ部３ｃが形成されている。内軸３には、外輪２の中心軸線Ｏと同軸のスプライン穴３ｄが形成されている。スプライン穴３ｄは、等速ジョイント４０のスプライン軸４１とスプライン結合される。

内輪４は、内軸３の段部３ｅの肩面に押し当てられるまで車両インナ側端部３ａに外嵌圧入され、車両インナ側端部３ａと一体化されている。内輪４の外周面には、外輪２の軌道面２ａに対向する軌道面４ａ（軌道面の他）が形成されている。内輪４の軌道面４ａの軌道底径は、内軸３の軌道面３ｂの軌道底径とほぼ同径となるように構成されている。

内軸３の車両インナ側端部３ａの外径は、内軸３の軌道面３ｂの軌道底径よりも小径に形成されている。上記スプライン穴３ｄは、車両インナ側端部３ａの内周部の中間部位を車両インナ側におけるスプライン加工開始位置Ｐとしている。これにより、図１にてＤで示す領域（車両インナ側部位、すなわちスプライン加工開始位置Ｐから基端（内軸３の段部３ｅの肩面）までの領域）において、内輪４とスプライン穴３ｄとが重なり合うように構成されている。

外輪２と内軸３との間には、転動体５を配置するための環状空間が形成されており、この環状空間は、車両アウタ側にてリング状のシール部材７により、車両インナ側にてリング状のシール部材８により、外輪２と内軸３及び内輪４とのそれぞれの相対回転を許容した状態で密封されている。

次に、上記した内軸３の製造方法について図２〜図４を用いて説明する。鍛造工程（Ｓ１）では、内軸３の粗形品を鍛造成形する。旋削工程（Ｓ２）では、内軸３の粗形品の外周部及び内周部を切削工具により旋削加工する。この旋削工程（Ｓ２）により、車両インナ側端部３ａの内周部の内径は、スプライン加工開始位置Ｐから先端（車両インナ側の開口端）までがスプライン穴３ｄの大径（歯底の作る円の直径）とほぼ同径に形成され、スプライン加工開始位置Ｐから基端（内軸３の段部３ｅの肩面）までがスプライン穴３ｄの小径（歯先の作る円の直径）とほぼ同径に形成される。なお、内軸３を例えば精密鍛造により成形した場合は、外周部及び内周部の旋削加工を省略することができる。

熱処理工程（Ｓ３）では、内軸３の軌道面３ｂに相当する部位の表面硬さを高くするため、例えば高周波熱処理等の熱処理を行う。熱処理後、研磨加工により軌道面３ｂを形成する。次に、スプライン穴形成工程（Ｓ４）では、例えばブローチ加工により内軸３の中心軸線Ｏと同軸のスプライン穴３ｄを形成する。つまり、スプライン穴形成工程（Ｓ４）により、複数の歯溝を有するスプライン穴３ｄが形成される。

スプライン穴拡径工程（Ｓ５）では、押圧機構５０を用いてスプライン穴３ｄ内に治具６０を押し込む（図３参照）。治具６０は、スプライン穴３ｄの各歯溝に対応した歯部６１を有するテーパスプライン軸状のポンチである。この治具６０をスプライン穴３ｄ内に押し込むことで、スプライン穴３ｄのＤ領域（車両インナ側部位）が塑性変形によりテーパ状に拡径される（図４参照）。スプライン穴３ｄの拡径量δは、車両インナ側端部３ａと内輪４間に設定されている締め代（例えば５〜３０μｍ）に比して大きく設定されている。

図２に戻って、スプライン穴拡径工程（Ｓ５）後、内輪取付工程（Ｓ６）では、内輪４を車両インナ側端部３ａに外嵌圧入により取り付ける。

以上の説明からも明らかなように、この実施形態では、治具６０として、スプライン穴３ｄの各歯溝に対応した歯部６１を有するテーパスプライン軸状のポンチを使用している。これにより、治具６０をスプライン穴３ｄ内に一度押し込むだけで、スプライン穴３ｄのＤ領域（車両インナ側部位）を簡易かつほぼ確実に拡径することができ、スプライン穴拡径工程（Ｓ５）を簡易に構成することができる。

また、スプライン穴拡径工程（Ｓ５）でスプライン穴３ｄのＤ領域（車両インナ側部位）を拡径するようにしたので、スプライン穴形成工程（Ｓ４）における加工公差レンジを緩和することができ、ブローチ加工に際してのコストダウン（ブローチの長寿命化）を図ることができる。さらに、車両インナ側端部３ａと内輪４間の締め代を従来よりも大きく設定することが可能となり、耐クリープ性を向上させることもできる。

また、この実施形態では、スプライン穴拡径工程（Ｓ５）におけるスプライン穴３ｄの拡径量δが、車両インナ側端部３ａと内輪４間に設定されている締め代に比して大きく設定されている。これにより、内輪４を車両インナ側端部３ａに外嵌圧入することによりスプライン穴３ｄが径方向に縮小しても、車軸や等速ジョイント４０のスプライン軸４１（図１参照）がスプライン穴３ｄと干渉することが回避されるので、スプライン軸４１をスプライン穴３ｄに極めて容易に挿入することができる。

なお、上記実施形態では、治具６０としてテーパスプライン軸状のポンチを使用したが、これに代えて、例えば図５に示すように、歯部６１の歯たけが歯幅方向で変わらないスプライン軸状のポンチを使用してもよい。

また、上記実施形態では、スプライン穴拡径工程（Ｓ５）に関連して、特に熱処理を行わないように構成したが、軌道面３ｂの表面が軟化しない（焼きが戻らない）程度に低温加熱した状態で治具６０をスプライン穴３ｄ内に押し込むようにしてもよい。これによれば、スプライン穴３ｄのＤ領域（車両インナ側部位）をより一層容易に拡径することが可能である。

また、上記実施形態では、熱処理工程（Ｓ３）後に、スプライン穴形成工程（Ｓ４）及びスプライン穴拡径工程（Ｓ５）を実施するように構成したが、スプライン穴形成工程（Ｓ４）及びスプライン穴拡径工程（Ｓ５）を実施した後に、熱処理工程（Ｓ３）を実施するように構成してもよい。

また、上記実施形態では、スプライン穴３ｄの拡径量δを、車両インナ側端部３ａと内輪４間に設定されている締め代に比して大きく設定したが、内輪４を取り付けた状態でスプライン穴３ｄの径寸法が規定の範囲内に収まり、スプライン穴３ｄにスプライン軸４１を容易に挿入できる場合には、スプライン穴３ｄの拡径量δを、車両インナ側端部３ａと内輪４間に設定されている締め代に比して小さく設定することも可能である。

また、例えば図６に示すように、車両インナ側端部３ａのさらに先端に突出形成されたかしめ部３ａ１によるかしめにより、内輪４を車両アウタ側に押圧して段部３ｅの肩面に押し当てた状態で内軸３と内輪４とが一体化されるタイプの転がり軸受装置に対しても、本発明を適用することができる。

本発明の転がり軸受装置の製造方法を用いて製造された内軸を備えるハブユニットの縦断面図。 図１の内軸の製造工程を示す説明図。 図２のスプライン穴拡径工程の一状況を示す説明図。 図３のスプライン穴拡径工程後のスプライン穴の形状を模式的に示す要部拡大図。 本発明の変形例に係る治具を用いたスプライン穴拡径工程の一状況を示す説明図。 本発明の変形例に係る内軸を備えたハブユニットの要部縦断面図。 従来の転がり軸受装置において、内輪を内軸の車両インナ側端部に外嵌したときスプライン穴が径方向に縮小する状態を示す縦断面図。

符号の説明

１ ハブユニット（転がり軸受装置）
２ 外輪（非回転部材）
３ 内軸（回転部材）
３ａ 車両インナ側端部
３ｄ スプライン穴
Ｐ スプライン加工開始位置
Ｄ領域 車両インナ側部位
４ 内輪
５ 転動体
２０ ナックル（車体側部材）
３０ ブレーキディスクロータ（車輪側部材）
４０ 等速ジョイント
４１ スプライン軸
５０ 押圧機構
６０ 治具
６１ 歯部

Claims (3)

1. 車両インナ側にて車体側部材に固定され内周部に複列の軌道面を有する非回転部材と、車両アウタ側にて車輪側部材に固定され外周部に前記複列の軌道面の一に対応する軌道面を有する回転部材と、前記回転部材の車両インナ側端部に取り付けられ外周部に前記複列の軌道面の他に対応する軌道面を有する内輪と、前記回転部材及び前記内輪の軌道面と前記非回転部材の軌道面との間にそれぞれ配置される転動体とを備えた転がり軸受装置の製造方法であって、
   前記回転部材に、該回転部材の中心軸線と同軸のスプライン穴を形成するスプライン穴形成工程と、
   前記回転部材の車両インナ側端部側から前記スプライン穴内に治具を圧入し、該スプライン穴の車両インナ側部位を拡径するスプライン穴拡径工程と、
   前記スプライン穴拡径工程後、前記内輪を前記車両インナ側端部に外嵌圧入する内輪取付工程と、
   を備えることを特徴とする転がり軸受装置の製造方法。
2. 前記治具は、前記スプライン穴の各歯溝に対応した歯部を有するテーパスプライン軸状のポンチであり、前記スプライン穴拡径工程において、前記ポンチを前記スプライン穴内に押し込み、該スプライン穴の車両インナ側部位を塑性変形によりテーパ状に拡径する請求項１に記載の転がり軸受装置の製造方法。
3. 前記スプライン穴拡径工程における前記スプライン穴の拡径量は、前記車両インナ側端部と前記内輪間に設定されている締め代に比して大きく設定されている請求項１又は２に記載の転がり軸受装置の製造方法。

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