JP2010188892A - 車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外輪部材２Ａに対し補強部材４Ａを溶接固定する構造でも、車輪及びディスクロータ等の制動用回転体の支持精度を良好にできる製造方法を実現する。
【解決手段】上記補強部材４Ａの両端部を回転側フランジ７Ａ及び上記外輪部材２Ａの外周面に対し溶接した後、この回転側フランジ７Ａの軸方向外側面と円筒部１２の外周面とに仕上加工を施す。溶接に伴う歪みの影響をなくして、上記車輪及びディスクロータ等の制動用回転体の支持精度を良好にできる。
【選択図】図１

Description

この発明は、自動車の懸架装置に対して車輪を回転自在に支持する為の車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法の改良に関する。具体的には、内輪部材が回転せずに外輪部材が回転する、所謂外輪回転型のうち、この外輪部材の軽量化を意図した構造の製造方法を改良し、車輪及びディスクロータ等の制動用回転体の支持精度を良好にできる構造を低コストで得られる製造方法を実現するものである。

外輪回転型の車輪支持用転がり軸受ユニットは、懸架装置への取付部の構造を内輪回転型のものに比べて簡単にできる為、一部の自動車で従動輪（ＦＦ車の後輪、ＦＲ車及びＭＲ車の前輪）支持用の転がり軸受ユニットとして使用されている。但し、内輪部材に比べて直径が大きな外輪部材を回転させる為、慣性モーメントが大きくなり、加速性能を中心とする走行性能や燃費性能を確保する面から、内輪回転型の車輪支持用転がり軸受ユニットに比べて不利になる。この様な不利を低減乃至解消する為には、上記外輪部材を軽量化する事が効果的である。この様な事情に鑑みて考えられた外輪回転型の車輪支持用転がり軸受ユニットとして従来から、特許文献１〜３に記載された構造が知られている。

図４〜７は、これら特許文献１〜３に記載された従来構造の３例を示している。これら各従来構造は何れも、内輪部材１ａ、１ｂ、１ｃと、外輪部材２ａ、２ｂ、２ｃと、複数個の転動体３、３と、補強部材４ａ、４ｂ、４ｃとを備える。このうちの内輪部材１ａ、１ｂ、１ｃは、外周面に複列の内輪軌道５Ａ、５Ｂを有し、使用状態で懸架装置に支持固定されて回転しない。又、上記外輪部材２ａ、２ｂ、２ｃは、内周面に複列の外輪軌道６Ａ、６Ｂを、外周面の軸方向外寄り部分（軸方向に関して外とは、組み付け状態で車体の幅方向外側となる側を言う。本明細書及び特許請求の範囲全体で同じ。）に回転側フランジ７ａ、７ｂ、７ｃを、それぞれ有する。そして、使用状態でこの回転側フランジ７ａ、７ｂ、７ｃに結合固定した車輪と共に回転する。又、上記各転動体３、３は、上記両内輪軌道５Ａ、５Ｂと上記両外輪軌道６Ａ、６Ｂとの間に、両列毎に複数個ずつ設けられている。

又、上記補強部材４ａ、４ｂ、４ｃは、全体を部分円すい筒状としている。そして、この補強部材４ａ、４ｂ、４ｃの大径側端部を上記回転側フランジ７ａ、７ｂ、７ｃの外周縁部に、同じく小径側端部を上記外輪部材２ａ、２ｂ、２ｃの外周面でこの回転側フランジ７ａ、７ｂ、７ｃよりも軸方向内方寄り部分に、それぞれ溶接により接合固定している。更に、上記内輪部材１ａ、１ｂ、１ｃを懸架装置に対し固定する為に、この内輪部材１ａ、１ｂ、１ｃの周面に静止側フランジ８ａ、８ｂ、８ｃを設けている。上記従来構造の３例のうち、図４、７に示した２例の構造の場合、上記内輪部材１ａ、１ｃの外周面の軸方向内端部（軸方向に関して内とは、組み付け状態で車体の幅方向中央側となる側を言う。本明細書及び特許請求の範囲全体で同じ。）に外向フランジ状の上記静止側フランジ８ａ、８ｃを設けている。これに対して、図５〜６に示した構造の場合には、上記内輪部材１ｂの内周面の軸方向内寄り部分の円周方向等間隔複数箇所を径方向内方に突出させる事により、内向フランジ状の上記静止側フランジ８ｂを設けている。

それぞれが上述の様な構成を有する車輪支持用転がり軸受ユニット９ａ、９ｂ、９ｃの使用状態では、上記静止側フランジ８ａ、８ｂ、８ｃにより、上記内輪部材１ａ、１ｂ、１ｃを懸架装置の構成部材（例えばナックル）に対し結合固定する。又、ディスクロータやドラム等の制動用回転体及び車輪を、上記回転側フランジ７ａ、７ｂ、７ｃにより、上記外輪部材２ａ、２ｂ、２ｃに対し支持固定する。この状態で、上記制動用回転体及び車輪が上記懸架装置に対し回転自在に支持される。旋回走行時等には、この車輪と路面との接触部（接地面）からの入力が上記回転側フランジ７ａ、７ｂ、７ｃに対し、この回転側フランジ７ａ、７ｂ、７ｃを上記外輪部材２ａ、２ｂ、２ｃの本体部分に対し曲げる方向のモーメントとして加わる。上記従来構造の３例は、何れも、上記回転側フランジ７ａ、７ｂ、７ｃと上記外輪部材２ａ、２ｂ、２ｃの本体部分との間に前記補強部材４ａ、４ｂ、４ｃを設けているので、上記モーメントに拘らず、上記回転側フランジ７ａ、７ｂ、７ｃが上記外輪部材２ａ、２ｂ、２ｃの本体部分に対し曲がる事を抑えられる。この為、この外輪部材２ａ、２ｂ、２ｃを薄肉化しても、上記車輪の支持剛性を確保して、走行安定性等の必要とする性能を確保できる。

この様に、上記補強部材４ａ、４ｂ、４ｃにより、上記回転側フランジ７ａ、７ｂ、７ｃが上記外輪部材２ａ、２ｂ、２ｃの本体部分に対し曲がる事を抑える為、これら回転側フランジ７ａ、７ｂ、７ｃや本体部分の薄肉化が可能になる。上記従来構造の３例の場合には、図４、５、７に示す様に、上記外輪部材２ａ、２ｂ、２ｃの各部に肉盗み部１０ａ、１０ｂ、１０ｃを設けて、この外輪部材２ａ、２ｂ、２ｃを十分に薄肉化している。この様に薄肉化を図る事により、この外輪部材２ａ、２ｂ、２ｃの慣性モーメントを低減して、加速性能を中心とする走行性能や燃費性能の向上を図れる。

上述の様な従来構造の車輪支持用転がり軸受ユニット９ａ、９ｂ、９ｃの場合、上記補強部材４ａ、４ｂ、４ｃの両端部を上記回転側フランジ７ａ、７ｂ、７ｃ及び上記外輪部材２ａ、２ｂ、２ｃの本体部分に対し溶接固定している。この為、溶接に伴ってこの外輪部材２ａ、２ｂ、２ｃの形状が、僅かとは言え歪む可能性がある。特に上記従来構造の場合、この外輪部材２ａ、２ｂ、２ｃに肉盗み部１０ａ、１０ｂ、１０ｃを設ける等、大幅な薄肉化を意図している為、上記歪みが無視できない程大きくなる可能性がある。この歪みは、上記外輪部材２ａ、２ｂ、２ｃの回転精度の悪化に繋がり、この回転精度の悪化は、走行安定性を悪化させたり、制動時に振動や騒音を発生する原因になる。

特に、上記外輪２ａ、２ｂ、２ｃの回転中心に対する上記回転側フランジ７ａ、７ｂ、７ｃの軸方向外側面の直角度が悪化すると、この回転側フランジ７ａ、７ｂ、７ｃの軸方向外側面に結合固定したディスクロータが、上記外輪部材２ａ、２ｂ、２ｃの回転に伴って軸方向に振れ動く。この為、制動時に上記ディスクロータの両側面にブレーキパッドを押し付けた状態で、上記振れ動きに伴って、ジャダーと呼ばれる振動及び騒音が発生し易くなる。この様なジャダーの原因となる振れ動きは、上記回転側フランジ７ａ、７ｂ、７ｃの軸方向外側面の精度不良により生じる他、上記外輪部材２ａ、２ｂ、２ｃの内周面に設けた複列の外輪軌道６Ａ、６Ｂの精度悪化によっても生じる。即ち、これら両外輪軌道６Ａ、６Ｂの精度が悪化すると、上記外輪部材２ａ、２ｂ、２ｃの回転中心が前記内輪部材１ａ、１ｂ、１ｃの中心軸に対し歳差運動し、上記振れ動きを生じる。

この様な振れ動きを抑える為には、図８に示す様に、上記回転側フランジ７ａ、７ｂ、７ｃの軸方向外側面に固定治具１１をボルト結合し、この回転側フランジ７ａ、７ｂ、７ｃが変形しない様に抑え付けた状態で、前記補強部材４ａ、４ｂ、４ｃの溶接固定作業を行う事が考えられる。但し、この様な方法では、上記固定治具１１の着脱作業が面倒で、加工コストが高くなるだけでなく、上記回転側フランジ７ａ、７ｂ、７ｃの変形防止効果が必ずしも十分ではない。即ち、溶接に伴って上記外輪部材２ａ、２ｂ、２ｃの内部に発生した、熱応力に基づく歪みにより、上記固定治具１１を外した後に、上記回転側フランジ７ａ、７ｂ、７ｃが変形する可能性がある。

独国特許出願公開第１０ ２００７ ０２３ ６６１号公報 独国特許出願公開第１０ ２００７ ０６０ ６２７号公報 独国特許出願公開第１０ ２００８ ０２３ ５８８号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、外輪に対し補強部材を溶接固定する構造でも、車輪及びディスクロータ等の制動用回転体の支持精度を良好にできる製造方法を実現すべく発明したものである。

本発明の製造方法の対象となる車輪支持用転がり軸受ユニットは、前述した特許文献１〜３に記載された車輪支持用転がり軸受ユニットと同様に、内輪部材と、外輪部材と、複数個の転動体と、補強部材とを備える。
このうちの内輪部材は、外周面に複列の内輪軌道を有し、使用状態で懸架装置に支持固定されて回転しない。
又、上記外輪部材は、内周面に複列の外輪軌道を、外周面の軸方向外寄り部分に回転側フランジを、それぞれ有し、使用状態でこの回転側フランジに結合固定した車輪と共に回転する。
又、上記各転動体は、上記両内輪軌道と上記両外輪軌道との間に、両列毎に複数個ずつ設けられている。
更に、上記補強部材は、部分円すい筒状で、大径側端部を上記回転側フランジの径方向外寄り部分に、同じく小径側端部を、上記外輪部材の外周面でこの回転側フランジよりも軸方向内方寄り部分に、それぞれ溶接固定している。

特に、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法に於いては、上記補強部材の両端部を上記回転側フランジ及び上記外輪部材の外周面に対し溶接した後、この回転側フランジの軸方向外側面と上記両外輪軌道とのうちの少なくとも一方（好ましくは両方）の面に仕上加工を施す。
この様な本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した発明の様に、上記補強部材の両端部を上記回転側フランジ及び上記外輪部材の外周面に対し溶接してから、この外輪部材と上記内輪部材と上記各転動体とを組み合わせた後、上記回転側フランジの軸方向外側面に仕上加工を施す。この場合に更に好ましくは、上記補強部材を上記外輪部材に対し溶接した後、この外輪部材を他の部材と組み合わせる前に、この外輪部材の内周面に設けた複列の外輪軌道に仕上加工を施す。
又、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法を実施する場合に好ましくは、請求項３に記載した発明の様に、上記外輪部材の軸方向外端部で上記回転側フランジよりも軸方向外方に突出した部分である、制動用回転体及び車輪を外嵌する為の円筒部の外周面に、上記回転側フランジの軸方向外側面と共に仕上加工を施す。

上述の様に構成する本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法によれば、外輪部材に対する補強部材の溶接固定に拘らず、この外輪部材の要部の形状精度及び寸法精度を確保できる。この為、この外輪部材の外周面に回転側フランジの軸方向外側面に支持固定した制動用回転体及び車輪の回転精度を良好にして、走行安定性を向上させると共に、制動時に振動や騒音が発生する事を抑えられる。

本発明の実施の形態の第１例を示す半部断面図。 同第２例を示す半部断面図。 同第３例を示す半部断面図。 従来構造の第１例を示す断面図。 同第２例を示す断面図。 図５の右方から見た斜視図。 従来構造の第３例を示す切断斜視図。 先に考えた、回転側フランジ及び外輪部材の本体部分に補強部材を溶接固定する作業方法を示す図。

［実施の形態の第１例］
請求項１、３に対応する本発明の実施の形態の第１例に就いて、図１により説明する。尚、本例を含めて本発明の特徴は、外輪部材２Ａに対する補強部材４Ａの溶接固定に拘らず、この外輪部材２Ａの要部の形状精度及び寸法精度を確保する方法にある。車輪支持用転がり軸受ユニット自体の構造及び作用は、前述の図４〜７に示した従来構造の第１〜３例と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。

本例の場合には、上記外輪部材２Ａに対して上記補強部材４Ａの両端部を溶接固定した後、この外輪部材２Ａの外周面の軸方向外端寄り部分に設けた回転側フランジ７Ａの軸方向外側面と、この外輪部材２Ａの軸方向外端部に設けた円筒部１２の外周面とに、仕上加工を施す。この円筒部１２は、制動用回転体であるディスクロータや車輪を構成するホイールを外嵌する為のもので、上記外輪部材２Ａの軸方向外端部で上記回転側フランジ７Ａよりも軸方向外方に突出した部分である。上記仕上加工は、精密旋盤を使用した旋削加工により行い、上記補強部材４Ａの溶接に伴って変形した、上記回転側フランジ７Ａの軸方向外側面部分と上記円筒部１２の外周面部分とを、図１の鎖線部分迄削り取る。この結果、これら回転側フランジ７Ａの軸方向外側面部分と円筒部１２の外周面部分とに関して、上記補強部材４Ａの溶接に伴う歪みの影響は除去される。

この様にして、上記両部分に仕上加工を施した、上記補強部材４Ａ付の外輪部材２Ａは、他の部材と組み合わせて、上記従来構造の第１〜３例の如き車輪支持用転がり軸受ユニット９ａ、９ｂ、９ｃとする。この様に車輪支持用転がり軸受ユニット９ａ、９ｂ、９ｃを構成した状態で、上記回転側フランジ７Ａの軸方向外側面部分と上記円筒部１２の外周面部分との振れ回りは僅少に抑えられる。この為、上記外輪部材２Ａに対し支持固定された制動用回転体や車輪の回転精度を良好にできる。具体的には、上記回転側フランジ７Ａの軸方向外側面に結合固定された、制動用回転体であるディスクロータの外径寄り部分が、上記外輪部材２Ａの回転に伴って軸方向に振れ動く事を防止して、制動時に於ける、前述の様なジャダーの発生を抑えられる。又、上記円筒部１２に外嵌して車輪が、上記外輪部材２Ａの回転に伴って径方向に振れ動く事を防止して、高速走行時に発生する振動を抑えられる。

［実施の形態の第２例］
図２は、請求項１にのみ対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、外輪部材２Ｂに対して補強部材４Ｂの両端部を溶接固定した後、この外輪部材２Ｂの内周面の２箇所位置に形成した複列の外輪軌道６Ａ、６Ｂに、旋削及び研削等の仕上加工を施す。これら両外輪軌道６Ａ、６Ｂの形状及び位置の精度に関しても、上記補強部材４Ｂの溶接作業に伴って悪化する。そこで、この溶接作業の後、上記両外輪軌道６Ａ、６Ｂに仕上加工を施せば、これら両外輪軌道６Ａ、６Ｂの形状及び位置の精度が向上する分、上記外輪部材２Ｂに対し支持固定された制動用回転体や車輪の回転精度を良好にできる。

［実施の形態の第３例］
図３は、請求項１〜３に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合には、補強部材４Ｃの両端部を、外輪部材２Ｃの外周面の回転側フランジ７Ｃ及びこの外輪部材２Ｃの本体部分の外周面に対し溶接してから、この外輪部材２Ｃと内輪部材１Ａと各転動体３、３とを組み合わせている。尚、この外輪部材２Ｃの内周面に設けた複列の外輪軌道６Ａ、６Ｂに関しては、上述した実施の形態の第２例と同様、上記補強部材４Ｃの溶接後に、旋削、研削等の仕上加工を施している。本例の場合には、この様にして、上記外輪部材２Ｃと内輪部材１Ａと各転動体３、３とを組み合わせた後、上記回転側フランジ７Ｃの軸方向外側面と円筒部１２ａの外周面とに仕上加工を施す。この様な本例の製造方法によれば、上記補強部材４Ｃの溶接固定に伴う熱歪みの影響をほぼ完全に除去できる。この為、上記外輪部材２Ｃに対し支持固定された制動用回転体や車輪の回転精度を、各実施の形態のうちで最も良好にできる。

外輪部材に対して補強部材を溶接した後、この外輪部材の所定部分に仕上加工を施す際の加工方法に就いては特に限定しない。旋削、研磨等の他、バニッシュ加工等も採用できる。但し、回転側フランジの軸方向外側面と円筒部の外周面とを連続して仕上げる場合には、旋削加工が好ましい。

１ａ、１ｂ、１ｃ、１Ａ 内輪部材
２ａ、２ｂ、２ｃ、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ 外輪部材
３ 転動体
４ａ、４ｂ、４ｃ、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ 補強部材
５Ａ、５Ｂ 内輪軌道
６Ａ、６Ｂ 外輪軌道
７ａ、７ｂ、７ｃ、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ 回転側フランジ
８ａ、８ｂ、８ｃ 静止側フランジ
９ａ、９ｂ、９ｃ 車輪支持用転がり軸受ユニット
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 肉盗み部
１１ 固定治具
１２、１２ａ 円筒部

Claims (3)

1. 外周面に複列の内輪軌道を有し、使用状態で懸架装置に支持固定されて回転しない内輪部材と、内周面に複列の外輪軌道を、外周面の軸方向外寄り部分に回転側フランジを、それぞれ有し、使用状態でこの回転側フランジに結合固定した車輪と共に回転する外輪部材と、上記両内輪軌道と上記両外輪軌道との間に、両列毎に複数個ずつ設けられた転動体と、部分円すい筒状の補強部材とを備え、この補強部材の大径側端部は、上記回転側フランジの径方向外寄り部分に、同じく小径側端部は、上記外輪部材の外周面でこの回転側フランジよりも軸方向内方寄り部分に、それぞれ溶接固定している車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法に於いて、上記補強部材の両端部を上記回転側フランジ及び上記外輪部材の外周面に対し溶接した後、この回転側フランジの軸方向外側面と上記両外輪軌道とのうちの少なくとも一方の面に仕上加工を施す事を特徴とする車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法。
2. 補強部材の両端部を回転側フランジ及び外輪部材の外周面に対し溶接してから、この外輪部材と内輪部材と各転動体とを組み合わせた後、上記回転側フランジの軸方向外側面に仕上加工を施す、請求項１に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法。
3. 外輪部材の軸方向外端部で回転側フランジよりも軸方向外方に突出した部分を、制動用回転体及び車輪を外嵌する為の円筒部としており、上記回転側フランジの軸方向外側面と共にこの円筒部の外周面に仕上加工を施す、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法。

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