JP2012045612A

JP2012045612A - 車両用ハブユニットの製造方法

Info

Publication number: JP2012045612A
Application number: JP2010192413A
Authority: JP
Inventors: Kentaro Shiragami; 謙太郎白神; Hiroyuki Omi; 弘行近江
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2010-08-30
Filing date: 2010-08-30
Publication date: 2012-03-08
Also published as: US20120047740A1; EP2422995B1; EP2422995A1; CN102381139A

Abstract

【課題】揺動かしめ時におけるハブ軸端部の内径側への変形を防止して、スプライン歯部の内径側に所定の凸部を正確に形成することができ、また、組み付け時における等速ジョイントとの干渉を回避することができる車両用ハブユニットの製造方法を提供する。
【解決手段】パンチ４２のガイド部４１をハブ軸の端部内に進入させ、当該パンチ４２を所定の加圧力でハブ軸の端部に押し当てるとともに、前記ハブ軸の軸心に一致した主軸を回転させることにより前記かしめ具に揺動運動を発生させ、前記ガイド部４１によってハブ軸端部の内径側への塑性変形を抑制しつつかしめ部１２及びスプライン歯部を塑性変形により同時に形成する。
【選択図】図４

Description

本発明は車両用ハブユニットの製造方法に関する。さらに詳しくは、車輪が取り付けられるハブホイールのハブ軸の端部に内輪を構成する部材がかしめ固定されている車両用ハブユニットの製造方法に関する。

自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持するものとしてハブユニットが用いられている。図７は従来のハブユニットの一例を示す断面説明図である。

図７に示されるハブユニット５１は、ハブ軸５２を有するハブホイール５３と、前記ハブ軸５２の一端にかしめ固定された内輪構成部材５４と、前記ハブ軸５２の径方向外方に配設された外輪５５と、この外輪５５の内周面の外輪軌道５５ａと、前記ハブ軸５２又は内輪構成部材５４の外周面の内輪軌道５２ａ、５４ａとの間に転動自在に配設された複数の転動体５６とを備えている。前記ハブホイール５３の他端にはフランジ部５７が形成されており、このフランジ部５７に図示しないタイヤのホイールやブレーキディスクなどが取り付けられる。また、外輪５５の外周面には、ハブユニット５１を、車両の懸架装置に支持された車体側部材（図示せず）に取り付けるための固定フランジ５８が形成されている。

ハブユニット５１には、等速ジョイント５９を介して駆動軸６０の回転駆動力が伝達される。この回転駆動力を伝達する一方法として、図８に詳細に示されるように、内輪構成部材５４を固定するためのハブ軸端部のかしめ部６１にスプライン歯部（サイドフェーススプライン）６２を形成し、このスプライン歯部６２と、等速ジョイント５９の外輪６３の端面に形成された歯部（サイドフェーススプライン）６４とを噛み合わせる方法が知られている（例えば、特許文献１〜２参照）。

特許文献１〜２に記載されたハブユニットでは、回転軸にほぼ直交する方向に延びる歯同士の噛み合いによって、等速ジョイントを介して回転駆動力がハブユニットに伝達される。

特表２００８−５３６７３７号公報特開２００８−１７４１７８号公報

ところで、前述したスプライン歯部６２は、図９に示されるように、ハブ軸５２の一端の外周に内輪構成部材５４が外嵌されたハブホイール５３をノックピン１４５を用いて基台１４６に固定し、スプライン歯部６２を形成するための歯形１４２ａを有するパンチ１４２をハブ軸５２の円筒状の端部に押し当て、当該パンチ１４２を揺動させる揺動かしめによってかしめ部６１と同時に形成されている。図１０は、図９の要部拡大図である。

しかし、従来のパンチ１４２の先端面は、中央がわずかに突出しただけの円錐形状であるため、揺動かしめを行うにつれて、ハブ軸端部の肉が内径側に移動することがあり、内径側への塑性変形が大きくなると、内径側に変形した部分６１ａが組み付け時に等速ジョイントと干渉するという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、揺動かしめ時におけるハブ軸端部の内径側への変形を防止して、組み付け時における等速ジョイントとの干渉を回避することができる車両用ハブユニットの製造方法を提供することを目的としている。

（１）本発明の車両用ハブユニットの製造方法（以下、単に「製造方法」ともいう）は、転動体を介して外輪の内方にハブホイールが配設されており、このハブホイールのハブ軸の端部に内輪構成部材がかしめ固定されているハブユニットであって、前記ハブ軸のかしめ部には、ハブユニットに駆動力を伝達する等速ジョイント側の歯部と噛み合うスプライン歯部が形成されており、且つ、前記スプライン歯部の内径側の歯底に凸部が形成されている車両用ハブユニットの製造方法であって、
前記かしめ部は、ハブ軸の円筒状の端部をかしめ具により外方に塑性変形させることで形成され、
前記かしめ具は、前記円筒状の端部内に挿入可能であり当該端部の内径に対して所定の傾斜角をもって前記端部に当接し得るガイド部を有するパンチと、このパンチが回転不可に装着される揺動軸とを備え、
前記ガイド部は、パンチの一端面の中央部から突出する凸形状であり、
前記パンチの一端面においてガイド部の根元から外側には、前記スプライン歯部を塑性加工するための歯形が形成されており、
前記パンチのガイド部をハブ軸の端部内に進入させ、当該パンチを所定の加圧力でハブ軸の端部に押し当てるとともに、前記ハブ軸の軸心に一致した主軸を回転させることにより前記かしめ具に揺動運動を発生させ、前記ガイド部によってハブ軸端部の内径側への塑性変形を抑制しつつ前記かしめ部及び前記スプライン歯部を塑性変形により同時に形成することを特徴としている。

本発明の製造方法では、パンチの一端面の中央部から突出する凸形状のガイド部によって、揺動かしめ時におけるハブ軸端部の内径側への塑性変形を抑制しているので、組み付け時における等速ジョイントとの干渉を回避することができる。

（２）前記（１）の製造方法において、前記内輪構成部材の外径側に、揺動かしめ時に当該内輪構成部材が外径側に変形するのを防止する拘束治具を、前記内輪構成部材に当接させて配設することが好ましい。この場合、内輪軌道に近い内輪構成部材の外径側が拘束治具により拘束されるので、かしめ加工中の内輪構成部材の変形が抑制され、内輪軌道に圧痕が発生するのを防止することができる。

（３）前記（２）の製造方法において、外輪内周面との間にシール部材が配設される、内輪構成部材の外周面に当接するように前記拘束治具を配設することが好ましい。この場合、スプライン歯部へのダストの侵入を抑制するダストカバーを嵌着するために内輪構成部材の端部に環状の凹所が形成されていたとしても、かかる凹所よりも軸受内部側の内輪構成部材の外周面に拘束治具が配設されるので、かしめ加工中の内輪構成部材の変形を確実に抑制することができる。

（４）前記（２）又は（３）の製造方法において、前記拘束部材が環状の部材からなり、その内周面に径内方向に突出するガイドが形成されており、前記ガイドが、内輪構成部材の端面と当接して前記拘束部材の軸方向の位置決めを行うことが好ましい。この場合、拘束部材の所定位置への配置を簡単に行うことができる。

（５）前記（１）〜（４）の製造方法において、揺動かしめされるハブ軸の端部に、スポンジ状の多孔質材料からなる塗布具を用いて予め潤滑剤を塗布することが好ましい。この場合、潤滑したい部位だけに確実に潤滑剤を塗布することができる。したがって、潤滑剤の使用量を必要最小限にすることができ、また、スプレーにより潤滑剤を塗布する場合のように周辺部への潤滑剤の飛散がなく、設備の清掃回数を減らすことができる。

本発明の製造方法によれば、揺動かしめ時におけるハブ軸端部の内径側への変形を防止して、組み付け時における等速ジョイントとの干渉を回避することができる。

本発明の製造方法により製造される車両用ハブユニットの一例の断面説明図である。図１に示される車両用ハブユニットのかしめ部端部の拡大説明図である。本発明の製造方法の断面説明図である。図３の要部拡大図である。かしめ具のパンチの一例の説明図である。ハブ軸の端部に潤滑剤を塗布する方法の説明図である。従来の車両用ハブユニットの断面説明図である。図７に示される車両用ハブユニットのかしめ部端部の拡大説明図である。従来の製造方法の断面説明図である。図９の要部拡大図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の車両用ハブユニットの製造方法の実施の形態を詳細に説明する。
〔車両用ハブユニットの構成〕
まず、本発明の製造方法により製造される車両用ハブユニットの構成について説明する。図１は、本発明の製造方法により製造される車両用ハブユニット１の一例の断面説明図であり、図２は、同車両用ハブユニットのかしめ部端部の拡大説明図である。

車両用ハブユニット１は、自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持するものであり、円筒状のハブ軸２を有するハブホイール３と、前記ハブ軸２の一端（図１において右側端部）にかしめ固定された内輪構成部材４と、前記ハブ軸２の径方向外方に配設された外輪５と、この外輪５の内周面の外輪軌道５ａ、５ｂと、前記ハブ軸２又は内輪構成部材４の外周面の内輪軌道２ａ、４ａとの間に転動自在に配設された複数の転動体６とを備えている。複数の転動体６は、保持器２０によって周方向に所定の間隔で保持されている。また、外輪５とハブホイール３との間に形成される環状空間には、当該環状空間を軸方向両端から封止するシール部材２１が設けられている。

前記ハブホイール３の他端（図１において左側端部）にはフランジ部７が形成されており、このフランジ部７に図示しないタイヤのホイールやブレーキディスクなどがボルトにより取り付けられる。図１において、７ａは、かかるボルト挿入用の孔部である。また、外輪５の外周面には、ハブユニット１を、車両の懸架装置に支持された車体側部材（図示せず）に取り付けるための固定フランジ８が形成されている。

ハブ軸２は、フランジ部７側に形成された大径部９と、この大径部９よりも小径であり且つ当該大径部９と段差部１０を介して連続して形成された小径部１１とを一体的に有している。そして、大径部９の外周面に外輪５の外輪軌道５ａに対応する内輪軌道２ａが形成されている。

内輪構成部材４は、ハブ軸２の小径部１１の外周面に嵌め込まれた後、後述するように、当該小径部１１の端部がかしめられてかしめ部１２が形成されることによって、段差部１０とかしめ部１２との間に固定される。

ハブユニット１には等速ジョイント３０を介して駆動軸３１の駆動力が伝達される。図示されている等速ジョイント３０は、バーフィールド型の等速ジョイントであり、駆動軸３１の一端に一体的に連結された内輪３２と、この内輪３２の外方に配設された外輪３３と、内輪３２と外輪３３との間に配設された複数のボール３４と、これら複数のボール３４を保持する保持器３５とを備えている。

等速ジョイント３０の外輪３３は、椀形状の外輪筒部３３ａと、この外輪筒部３３ａの端面の中心部から突設された外輪軸部３３ｂとを備えており、この外輪軸部３３ｂには、軸方向に沿って孔部３６が形成されている。そして、この孔部３６の内周面には雌ねじが形成されている。先端部に雄ねじ３７が形成されたキャップボルト３８によってハブユニット１と等速ジョイント３０が接続される。

ハブ軸２の端部のかしめ部１２の端面にはスプライン歯部１３が形成されており、前記かしめ部１２と対向する外輪筒部３３ａの端面にも歯部１４が形成されている。スプライン歯部１３と歯部１４との噛み合いにより、駆動軸３１の回転駆動力が等速ジョイント３０を介してハブユニット１に伝達される。

スプライン歯部１３の歯１３ａの数は３７であり、隣接する歯１３ａ間の各歯底１３ｂには対向する歯部１４側に突出する凸部１５が形成されている。この凸部１５は、スプライン歯部１３の内径側の歯底１３ｂ、より詳細には、スプライン歯部１３の歯１３ａと外輪筒部３３ａの歯部１４の歯１４ａとの噛み合い部１６（図２において斜線で示す部分）よりも実質的に内径側の歯底１３ｂに形成されている。このような凸部１５を形成することで、スプライン歯部１３を構成する歯１３ａの一枚一枚の剛性を高めることができ、これにより、ハブユニット１の許容負荷トルクを大きくすることができる。

凸部１５の表面を含む、スプライン歯部１３の歯底１３ｂと、これに対向する外輪筒部３３ａの歯部１４の歯１４ａの上面１４ｃとの間には所定のクリアランスＣ１が設けられている。一方、スプライン歯部１３の歯１３ａの上面１３ｃと、これに対向する外輪筒部３３ａの歯部１４の歯底１４ｂとの間にも所定のクリアランスＣ２が設けられている。

スプライン歯部１３及び外輪筒部３３ａの歯部１４はいずれも型鍛造により形成されるが、これら型鍛造における公差を吸収して、組み付け時に歯と歯が干渉しないように前記所定のクリアランスＣ１、Ｃ２が設けられている。このクリアランスＣ１、Ｃ２は、型鍛造の精度にもよるが、通常、０．５〜１ｍｍ程度である。

〔車両用ハブユニットの製造方法〕
前述したスプライン歯部１３は、内輪構成部材４をハブ軸２の小径部１１の外周面に嵌めこんだ後、当該小径部１１の端部を型鍛造することにより、かしめ部１２と同時に形成される。

かかる型鍛造はかしめ具を用いて行うことができる。図５は、このようなかしめ具４０の一例を示しており、このかしめ具４０は、前記小径部１１の端部内に挿入可能であり当該端部の内径に対して所定の傾斜角をもって前記端部に当接し得るガイド部４１を有するパンチ４２と、このパンチ４２が回転不可に装着される揺動軸４３とを備えている。

図３〜４に示されるように、ハブホイール３は、複数のノックピン４５が立設された基台４６上に、フランジ部７のアウター側（車両に取り付けた状態で車両の外側寄りとなる側）の側面が当接した状態で載置され、前記フランジ部７の孔部７ａにノックピン４５が挿入されることにより基台４６に固定されている。

パンチ４２のガイド部４１は、当該パンチ４２の一端面の中央部から突出する凸形状を呈しており、このパンチ４２の一端面においてガイド部４１の根元から外側には、前記スプライン歯部１３を塑性加工するための歯形４２ａが形成されている。スプライン歯部１３の歯底に対応するパンチ４２の凸部４２ｂの内径側には、当該スプライン歯部１３の凸部１５に対応する形状の凹部４４が形成されている。型鍛造時に、この凹部４４によってスプライン歯部１３の凸部１５が形成される。

かしめ部１２及びスプライン歯部１３の形成に際しては、まず、かしめ具４０をハブホイール３のハブ軸２の小径部１１内に進入させ、当該かしめ具４０のパンチ４２を小径部１１の端部に所定の加圧力で押し当てるとともに、ハブ軸２の軸心に一致した主軸（図示せず）を回転させることにより、かしめ具４０に揺動運動を発生させる。この揺動かしめによって、小径部１１が外径側に塑性変形されてかしめ部１２が形成され、同時に当該かしめ部１２の端面にパンチ４２の歯形によってスプライン歯部１３が形成される。

その際、本発明では、パンチ４２にガイド部４１が凸設されており、このガイド部４１がハブ軸２の小径部１１の内径に対して所定の角度をもって当該小径部１１の端部に当接するように構成されている。このため、揺動かしめ時における小径部１１の内径側への塑性変形を抑制することができるので、スプライン歯部１３の内径側に所定の凸部１５を正確に形成することができる。また、組み付け時におけるハブホイール３と等速ジョイントとの干渉を回避することができる。

また、本実施の形態では、内輪構成部材４の外径側に環状の拘束部材７０が配設されている。この拘束部材７０は、揺動かしめ時に内輪構成部材４がパンチ４２からの加圧によって外径側に変形するのを防止するための部材であり、図４に示されるように、環状本体７１と、この環状本体７１の一方の端面の内縁部から軸方向に突設された環状凸部７２と、前記環状本体７１の内周面に形成されたガイド７３とを備えている。前記環状凸部７２は、ハブ軸２の小径部１１に外嵌される内輪構成部材４の外周面と、外輪５のインナー側（車両に取り付けた状態で車両の外側寄りとなる側）端部の内周面との間の環状空間内に挿入される。その際、環状凸部７２の内周面が、ハブ軸２の小径部１１に外嵌された内輪構成部材４の外周面と当接するように、当該環状凸部７２及び環状本体７１の内径のサイズが調整されている。また、拘束部材７０の配設に際しては、前記ガイド７３が内輪構成部材４のインナー側端面に突き当たるので、拘束部材７０の上下方向（軸方向）の位置決めを簡単に行うことができる。

かかる拘束部材７０を用いることで、内輪軌道４ａに近い内輪構成部材４の外径側が拘束治具７０により拘束されるので、かしめ加工中の内輪構成部材４の変形が抑制され、内輪軌道４ａに圧痕が発生するのを防止することができる。

また、環状凸部７２の軸方向の突出高さは、当該環状凸部７２の内周面が、将来シール部材２１が配設されることになる内輪構成部材４の外周面に当接する高さに調整されている。このように環状凸部７２の軸方向の突出高さを調整することで、スプライン歯部１３へのダストの侵入を抑制する環状のダストカバー８０（図２参照）を嵌着するために内輪構成部材４のインナー側端部に環状の凹所４ｄが形成されていたとしても、かかる凹所４ｄよりも軸受内部側の内輪構成部材４の外周面（この外周面の直径は、前記凹所が形成された部分の直径よりも大きい）に拘束治具７０が配設されるので、かしめ加工中の内輪構成部材４の変形を確実に抑制することができる。

また、環状凸部７２の軸方向の突出高さは、当該環状凸部７２の先端面から、内輪構成部材４の内輪軌道４ａとの外周面４ｂとの境界の内輪肩部４ｃまでの距離が０．５ｍｍ程度確保できる高さとされている。これにより、揺動かしめ時に環状凸部７２の先端面と転動体６とが干渉するのを防ぐことができる。

なお、揺動かしめによりハブ軸２の小径部１１の端部をかしめるとともに当該かしめ部１２にスプライン歯部１３を形成するに際し、パンチ４２の寿命を向上させるとともに形成される歯の精度を安定化させるために、通常、潤滑油などの潤滑剤が使用される。この場合、潤滑箇所、すなわちハブ軸２の小径部１１の端部に潤滑油をスプレーで塗布することが考えられるが、このスプレー塗布の場合、塗布される潤滑油量を安定化させることが難しく、また、潤滑油が潤滑したい箇所以外にも付着するという問題がある。そして、必要な箇所以外に飛散、付着した潤滑油により設備の清掃作業回数が増加するという問題がある。

これに対し、潤滑したい箇所にだけ潤滑油をスプレー塗布するためには、マスキングなどの追加の装置が必要になり、設備が複雑になるだけでなく、作業工程が煩雑になるという問題がある。

そこで、本実施の形態では、このようなスプレー塗布に代えて、図６に示されるように、スポンジ状の多孔質材料からなる塗布具９０を用いてハブ軸２の小径部１１の端部に潤滑剤を塗布している。これにより、潤滑剤の使用量を必要最小限にすることができ、また、スプレーにより潤滑剤を塗布する場合のように潤滑したい箇所の周辺部への潤滑剤の飛散がなく、設備の清掃回数を減らすことができる。

塗布具９０は、容器９１内に収容された潤滑油９２に浸された第１塗布具９３と、この第１塗布具９３と接触して潤滑油を吸収する第２塗布具９４とからなっている。

第１塗布具９３は、中央に孔を有する円盤状の本体９３ａと、この本体９３ａの孔内に挿通された円筒状の吸収部９３ｂとで構成されている。第１塗布具９３の本体９３ａは、容器９１の有孔仕切板９１ａの上面に配設されており、前記吸収部９３ｂは、有孔仕切板９１ａの孔９１ｂを貫通して容器９１内の潤滑油９２中に浸されている。潤滑油９２は、吸収部９３ｂにより吸収され本体９３ａの全体に行き渡る。この場合、吸収部９３ｂは円筒状であるので、容器９１内の潤滑油９２との接触面積を多く確保することができ、当該潤滑油９２を効率よく本体９３ａに吸収することができる。

そして、前記本体９３ａに第２塗布具９４を接触させることで、適度の量の潤滑油が当該第２塗布具９４に吸収される。かかる潤滑油を吸吸収した第２塗布具９４をスタンプ式にハブ軸２の小径部１１の端部に接触させることで、成形箇所だけに最適な量の潤滑油を均一に塗布することができる。かかる第２塗布具９４の移動は、当該第２塗布具９４の中央に孔を形成し、この孔内に移動機構の棒状の係止部（図示せず）を挿入し、前記移動機構を適宜の駆動手段により動かすことで行うことができる。

なお、前述したスポンジ状の多孔質材料からなる塗布具９０を用いたスタンプ式の塗布方法は、スプライン歯部を揺動かしめにより加工する場合に限らず、スプライン歯部を形成しない他の一般的な揺動かしめにも適用することが可能である。

〔その他の変形例〕
本発明は前述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載内において種々の変形及び変更が可能である。例えば、前述した実施の形態では、凸部の断面形状を波型としているが、半円形や台形など他の断面形状を採用することもできる。
また、前述した実施の形態は、ハブ軸の外周に内輪軌道が直接形成された第３世代構造であるが、ハブ軸に一対の内輪が圧入された第１又は第２世代構造であってもよい。
また、前述した実施の形態は、パンチ４２のガイド部４１の周面（図５のような断面表現では台形の斜辺で表される部分）が平坦面であるが、この周面を曲面で構成することもできる。

１：ハブユニット、２：ハブ軸、３：ハブホイール、４：内輪構成部材、５：外輪、６：転動体、７：フランジ部、８：固定フランジ、９：大径部、１０：段差部、１１：小径部、１２：かしめ部、１３：スプライン歯部、１４：歯部、１５：凸部、１６：噛み合い部、４１：ガイド部、４２：パンチ、４４：凹部、７０：拘束部材、９０：塗布具、９２：潤滑油、９３：第１塗布具、９４：第２塗布具

Claims

転動体を介して外輪の内方にハブホイールが配設されており、このハブホイールのハブ軸の端部に内輪構成部材がかしめ固定されているハブユニットであって、前記ハブ軸のかしめ部には、ハブユニットに駆動力を伝達する等速ジョイント側の歯部と噛み合うスプライン歯部が形成されており、且つ、前記スプライン歯部の内径側の歯底に凸部が形成されている車両用ハブユニットの製造方法であって、
前記かしめ部は、ハブ軸の円筒状の端部をかしめ具により外方に塑性変形させることで形成され、
前記かしめ具は、前記円筒状の端部内に挿入可能であり当該端部の内径に対して所定の傾斜角をもって前記端部に当接し得るガイド部を有するパンチと、このパンチが回転不可に装着される揺動軸とを備え、
前記ガイド部は、パンチの一端面の中央部から突出する凸形状であり、
前記パンチの一端面においてガイド部の根元から外側には、前記スプライン歯部を塑性加工するための歯形が形成されており、
前記パンチのガイド部をハブ軸の端部内に進入させ、当該パンチを所定の加圧力でハブ軸の端部に押し当てるとともに、前記ハブ軸の軸心に一致した主軸を回転させることにより前記かしめ具に揺動運動を発生させ、前記ガイド部によってハブ軸端部の内径側への塑性変形を抑制しつつ前記かしめ部及び前記スプライン歯部を塑性変形により同時に形成することを特徴とする、車両用ハブユニットの製造方法。
前記内輪構成部材の外径側に、揺動かしめ時に当該内輪構成部材が外径側に変形するのを防止する拘束治具を、前記内輪構成部材に当接させて配設する請求項１に記載の車両用ハブユニットの製造方法。
外輪内周面との間にシール部材が配設される、内輪構成部材の外周面に当接するように前記拘束治具が配設される請求項２に記載の車両用ハブユニットの製造方法。
前記拘束部材が環状の部材からなり、その内周面に径内方向に突出するガイドが形成されており、前記ガイドが、内輪構成部材の端面と当接して前記拘束部材の軸方向の位置決めを行う請求項２又は３に記載の車両用ハブユニットの製造方法。
揺動かしめされるハブ軸の端部に、スポンジ状の多孔質材料からなる塗布具を用いて予め潤滑剤を塗布する請求項１〜４のいずれかに記載の車両用ハブユニットの製造方法。