JP2013035072A - 筒状シール部材の圧入方法およびそれに用いる治具 - Google Patents

Abstract

【課題】円盤状フランジ部が倒れるように変形することを抑制できる筒状シール部材の圧入方法およびそれに用いる治具を提供する。
【解決手段】筒状シール部材２００は、軸方向一端側から相手部材２１の外周面２１ａに圧入される円筒部２１０と、円盤状フランジ部２２０と、円筒部２１０の軸方向一端と円盤状フランジ部２２０の内周端とを連結し且つ両面を湾曲形状に形成した湾曲連結部２３０とを備える。治具４００，５００により筒状シール部材２００の湾曲連結部２３０の凹状湾曲面を軸方向一端側に向かって押し付けて、円筒部２１０の軸方向一端側から相手部材２１に圧入する。
【選択図】図５

Description

本発明は、筒状シール部材の圧入方法およびそれに用いる治具に関するものである。

特許文献１には、等速ジョイントの外輪の外周面にＬ字状軸方向断面形状からなる筒状のシール部材を圧入により取り付けることが記載されている。筒状のシール部材を圧入する際には、治具により圧入方向に環状部材を押し付けて行う。このとき、シール部材のうち円盤状のフランジ部を治具により押し付けることが行われることが一般的である。

特開2009-162347号公報

しかし、圧入の際に筒状シール部材の円盤状フランジ部に治具を押し付けると、円盤状フランジ部が根元付近から倒れるように変形するおそれがある。そうすると、筒状シール部材の外周端の周囲との隙間を拡げることになり、シール性能が低下する。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、円盤状フランジ部が倒れるように変形することを抑制できる筒状シール部材の圧入方法およびそれに用いる治具を提供することを目的とする。

（筒状シール部材の圧入方法）
（請求項１）本発明に係る筒状シール部材の圧入方法は、外周端の周囲の隙間から異物侵入をシールする筒状シール部材の圧入方法であって、前記筒状シール部材は、軸方向一端側から相手部材の外周面に圧入される円筒部と、円盤状フランジ部と、前記円筒部の前記軸方向一端と前記円盤状フランジ部の内周端とを連結し且つ両面を湾曲形状に形成した湾曲連結部とを備え、治具により前記湾曲連結部の凹状湾曲面を前記軸方向一端側に向かって押し付けて、前記円筒部の軸方向一端側から前記相手部材に圧入する。

（請求項２）また、前記相手部材は、前記円筒シール部材を圧入後に位置決めした状態において前記円盤状フランジ部に当接する端面を有しない形状であり、前記筒状シール部材は、前記円盤状フランジ部の外周端の周囲の隙間からの異物侵入をシールするようにしてもよい。

（請求項３）また、前記治具の軸方向一端部の軸方向断面形状は、凸湾曲形状に形成されるようにしてもよい。
（請求項４）また、前記治具の軸方向一端部の軸方向断面形状は、前記湾曲連結部の凹状湾曲面と同一曲率に形成された部位を有し、前記治具の当該部位により前記凹状湾曲面を押し付けて圧入するようにしてもよい。
（請求項５）また、前記湾曲連結部は、前記金属素材を塑性変形させて形成されるようにしてもよい。

（筒状シール部材の圧入に用いる治具）
（請求項６）本発明に係る筒状シール部材の圧入に用いる治具は、相手部材の外周面に、外周端の周囲の隙間から異物侵入をシールする筒状シール部材を圧入するために用いる治具であって、前記筒状シール部材は、軸方向一端側から前記相手部材の外周面に圧入される円筒部と、円盤状フランジ部と、前記円筒部の軸方向一端と前記円盤状フランジ部の内周端とを連結し且つ両面を湾曲形状に形成した湾曲連結部とを備え、前記治具の軸方向一端部の軸方向断面形状は、凸湾曲形状に形成され、前記治具の軸方向一端部は、前記円筒部を前記相手部材に圧入する際に前記湾曲連結部の凹状湾曲面を押し付ける。

（請求項１）本発明によれば、圧入する際に、治具を筒状シール部材の湾曲連結部に押し付けることにより行う。ここで、湾曲連結部は、円盤状フランジ部よりも、円筒部に近い位置にある。そのため、湾曲連結部に軸方向の押し付け力が付与された場合における湾曲連結部にかかるモーメントは、従来のように円盤状フランジ部に軸方向の押し付け力が付与された場合における円盤状フランジ部にかかるモーメントより小さくなる。従って、治具による圧入によって、円盤状フランジ部が倒れるように変形することを抑制できる。従って、筒状シール部材の外周端の周囲との隙間におけるシール性能が低下することを抑制できる。

（請求項２）ここで、筒状シール部材が相手部材に位置決めされた状態において、相手部材は円盤状フランジ部に当接する部材を有しない。この場合、円盤状フランジ部を治具により押し付けて圧入した場合には、円盤状フランジ部の倒れが発生するおそれがあり、円盤状フランジ部が倒れた状態のまま相手部材に位置決めされることになる。そうすると、円盤状フランジ部の外周端の周囲の隙間が拡がってシール性能が劣ることになる。しかし、このような相手部材に筒状シール部材を圧入する場合において、本発明を適用することで、円盤状フランジ部が倒れることを抑制しつつ、筒状シール部材を圧入することができる。

（請求項３）治具の軸方向一端部の軸方向断面形状を凸湾曲形状に形成することで、治具と湾曲連結部との接触範囲を拡大することができる。仮に、治具による角当たりの場合には集中荷重となるが、本発明のように面当たりにすることで分布荷重にすることができる。結果として、分布荷重とすることで、湾曲連結部に生じるモーメントを低減することができる。従って、円盤状フランジ部が倒れるように変形することを抑制できる。さらに、湾曲連結部が受ける面圧を低減できるため、湾曲連結部にきずがつくことを抑制できる。

（請求項４）特に、治具の軸方向一端部の軸方向断面形状を湾曲連結部の凹状湾曲面と同一曲率にすることで、荷重の分布範囲を拡げることができる。その結果、モーメントの低減を図ることができ、円盤状フランジ部が倒れるように変形することをより確実に抑制できる。さらに、湾曲連結部にきずがつくことを確実に抑制できる。

（請求項５）湾曲連結部は、金属素材を塑性変形させて形成されているため、塑性変形により加工硬化した部位となる。そして、治具が押し付ける部位が加工硬化した部位となるため、湾曲連結部は圧入によって変形しにくい。つまり、治具による圧入によって、円盤状フランジ部が倒れるように変形することを抑制できる。従って、筒状シール部材の外周端の周囲との隙間におけるシール性能が低下することを抑制できる。

（請求項６）本発明によれば、治具の軸方向一端部の軸方向断面形状を凸湾曲形状に形成することで、治具と湾曲連結部との接触範囲を拡大することができる。仮に、治具による角当たりの場合には集中荷重となるが、本発明のように面当たりにすることで分布荷重にすることができる。結果として、分布荷重とすることで、湾曲連結部に生じるモーメントを低減することができる。従って、円盤状フランジ部が倒れるように変形することを抑制できる。さらに、湾曲連結部が受ける面圧を低減できるため、湾曲連結部にきずがつくことを抑制できる。

本実施形態における車両用駆動装置の軸方向断面図である。 図１における筒状シール部材の部分の拡大図である。 （ａ）は治具の第一例を示す斜視断面図であり、（ｂ）は治具の第二例を示す斜視断面図である。 治具による筒状シール部材の圧入開始時の軸方向断面図である。 治具による筒状シール部材の圧入終了時の軸方向断面図である。

本発明の筒状シール部材の圧入方法およびそれに用いる治具を具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態においては、車両用駆動輪に連結され、エンジンによる駆動力を駆動輪に伝達する装置である。ここでは、ドライブシャフトのアウトボード側とハブユニットとの連結部位について説明する。

駆動装置について図１および図２を参照して説明する。ここで、図１，図２の左側が本発明における軸方向一方側に相当し、図１，図２の右側が軸方向他方側に相当する。図１に示すように、駆動装置は、ドライブシャフトのアウトボード側の等速ジョイント１０と、等速ジョイント１０の外輪２０の駆動力をホイール（図示せず）に伝達するハブユニット１００とを備える。さらに、駆動装置は、車両固定部材との隙間をシールする筒状シール部材２００を備える。以下、それぞれの構成部品について詳細に説明する。

等速ジョイント１０は、図１に示すように、ジョイント中心固定式ボール型等速ジョイント（「ツェッパ形等速ジョイント」とも称す）である。この等速ジョイント１０は、複数の外輪ボール溝２１ｃを有する外輪２０と、複数の内輪ボール溝３１を有する内輪３０と、外輪ボール溝２１ｃおよび内輪ボール溝３１を転動し、外輪２０と内輪３０との間でトルクを伝達する複数のボール４０と、周方向にそれぞれのボール４０を保持する保持器５０と、内輪３０に連結されたシャフト６０とを備えて構成されている。この等速ジョイント１０は、公知であるため詳細な説明を省略する。

ここで、外輪２０については詳細に説明する。外輪２０は、外輪本体２１と、連結軸部２２とを備える。外輪本体２１は、図１の左側（軸方向一方側）に開口部を備える有底筒状に形成され、内周面に形成された複数の外輪ボール溝２１ｃを備えている。ここで、外輪本体２１の外側面は、径方向に段差形状に形成されている。外輪本体２１の外周面のうち図１の右側（軸方向他方側）に位置する外周面２１ａは、旋削加工または研削加工により円筒外周面形状に形成されている。この外周面２１ａが、筒状シール部材２００を圧入して配置される部位である。

外輪２０の連結軸部２２は、外輪本体２１の底部の外方（図１の右側）に、外輪軸方向に延びるように外輪本体２１と一体形成されている。この連結軸部２２の外径は、外輪本体２１の外周面２１ａの外径より小さい。つまり、外輪本体２１の図１の右端には、端面２１ｂが形成されている。また、連結軸部２２の外周面には、外輪本体２１側から順に、スプライン部２２ａ、ねじ部２２ｂが形成されている。

ハブユニット１００は、懸架装置などの固定部材３００に固定され、外輪２０の連結軸部２２を回転可能に支持すると共に、ホイール（図示せず）を支持する。つまり、ハブユニット１００は、外輪２０の回転をホイールに伝達する。そして、ハブユニット１００は、複列軸受を構成する。このハブユニット１００は、固定部１１０と、第一回転部１２０と、第二回転部１３０と、転動体１４０と、シール部材１５０，１６０と、ナット１７０とを備える。

固定部１１０は、懸架装置などの固定部材３００に固定されている。この固定部１１０の内周面は転動体１４０の転動面を形成する。第一回転部１２０は、Ｌ字型の軸方向断面形状に形成されており、筒状部１２１とフランジ部１２２とを備える。筒状部１２１の外周面は、複列に配置される転動体１４０の一方列の転動面を形成する。つまり、第一回転部１２０は、固定部１１０に対して回転可能に支持されている。そして、第一回転部１２０の筒状部１２１の内周面にはスプラインが形成されており、等速ジョイント１０の外輪２０の連結軸部２２のスプライン部２２ａに噛合する。つまり、第一回転部１２０は、外輪２０に対して相対回転を規制するように連結されている。

また、第一回転部１２０のフランジ部１２２は、筒状部１２１の図１の右側の端部から径方向外方に延びるように形成されている。このフランジ部１２２は、固定部１１０よりも図１の右側に配置されている。さらに、フランジ部１２２には、ホイールに連結するためのボルトを挿通する穴が形成されている。つまり、第一回転部１２０は、ホイールに固定される。

さらに、第一回転部１２０の筒状部１２１の外周面のうち図１の左側の部位１２１ａは、縮径された段差形状に形成されている。この段差部位１２１ａの外周面には、第二回転部１３０が固定されている。第二回転部１３０の外周面は、転動体１４０の他方列の転動面を形成する。また、第二回転部１３０の軸方向長さは、第一回転部１２０の段差部位１２１ａの軸方向長さよりも僅かに長く形成されている。そのため、第二回転部１３０の図１の左端面が等速ジョイント１０の外輪本体２１の端面２１ｂに当接している。ここで、ナット１７０を外輪２０の連結軸部２２のねじ部２２ｂに螺合することにより、第一回転部１２０および第二回転部１３０は、ナット１７０と外輪本体２１の端面２１ｂとの間に挟まれることにより固定されている。

シール部材１５０は、例えばオイルシールなどであり、固定部１１０の内周面と第二回転部１３０の外周面との間をシールする。つまり、シール部材１５０は、転動体１４０の図１の左側をシールする。シール部材１６０は、例えばオイルシールなどであり、固定部１１０の内周面と第一回転部１２０の外周面との間をシールする。つまり、シール部材１６０は、転動体１４０の図１の右側をシールする。

筒状シール部材２００は、図１，図２に示すように、筒状の金属環からなり、外輪本体２１の外周面２１ａに圧入により位置決めされている。この筒状シール部材２００は、その外周端の周囲、すなわち筒状シール部材２００の外周端と固定部材３００の内周端との隙間Ｈから、転動体１４０の方への異物侵入をシールするための部材である。つまり、隙間Ｈをできる限り小さくすることが望まれる。

筒状シール部材２００は、円筒状の金属素材、例えば、鋼管やアルミニウム管などにプレス加工（鍛造加工）を行うことで塑性変形させることにより、Ｌ字型の軸方向断面形状となる円環状に形成されている。この他に、筒状シール部材２００は、円盤状の金属素材に対してプレス加工を行うことで塑性変形させることにより形成してもよい。

ここで、図１および図２から分かるように、筒状シール部材２００は、外輪本体２１の外周面２１ａに位置決めされている。この状態において、外輪本体２１は、筒状シール部材２００の円盤状フランジ部２２０の図１，図２の左面側に当接する端面を有しない。つまり、筒状シール部材２００は、外輪本体２１に対して軸方向に何ら規制されていない。

この筒状シール部材２００は、円筒部２１０と、円盤状フランジ部２２０と、湾曲連結部２３０とを一体的に備えて構成される。円筒部２１０は、円筒状に形成されており、外輪本体２１の外周面２１ａに対して当該円筒部２１０の図１の左端側から圧入される部位である。そのため、圧入前の円筒部２１０の内径は、外輪本体２１の外周面２１ａの外径よりも圧入代の分だけ小さく形成されている。例えば、円筒部２１０の圧入を容易にするために、円筒部２１０の内周面は微小なテーパ勾配を形成するようにしてもよい。

円盤状フランジ部２２０は、円筒部２１０の図１の左端側、すなわち外輪本体２１の開口部側に位置しており、軸方向断面において円筒部２１０に対して直角となるように形成されている。ここで、円盤状フランジ部２２０の外周端が、筒状シール部材２００の外周端を構成する。つまり、筒状シール部材２００は、円盤状フランジ部２２０の外周端の周囲の隙間Ｈからの異物侵入をシールする。

湾曲連結部２３０は、円筒部２１０の図１の左端と円盤状フランジ部２２０の内周端とを連結する。この湾曲連結部２３０のうち図１の左面側は、凸状湾曲面形状となるように形成されている。また、湾曲連結部２３０のうち図１の右面側は、凹状湾曲面形状となるように形成されている。そして、湾曲連結部２３０は、円筒状の金属素材を曲げ成形された部位である。そのため、この湾曲連結部２３０は、塑性変形により加工硬化した部位となる。

次に、筒状シール部材２００を外輪本体２１の外周面２１ａに圧入するために用いる治具４００，５００について図３（ａ）（ｂ）を参照して説明する。図３（ａ）は、第一例としての治具４００を示し、図３（ｂ）は、第二例としての治具５００を示す。これらは、いずれも適用可能である。

図３（ａ）に示すように、治具４００は、円筒状に形成されている。治具４００の内径は、筒状シール部材２００の円筒部２１０の外径より僅かに大きい。さらに、治具４００の図３（ａ）の左端部４１０の軸方向断面形状は、凸湾曲形状に形成されている。詳細には、当該部位４１０における凸湾曲形状のうち径方向内側面は、湾曲連結部２３０の凹状湾曲面の一部分と同一曲率に形成されている。

また、図３（ｂ）に示す第二例の治具５００は、第一例の治具４００に対して、図３（ｂ）の左端部において周方向に断続的な切欠５２０を形成している。そして、切欠５２０が形成されていない部位の図の左端部５１０は、第一例の治具４００と同様の形状に、凸湾曲形状に形成されている。

次に、上記治具４００，５００を用いて、外輪本体２１の外周面２１ａに筒状シール部材２００を圧入する工程について、図４および図５を参照して説明する。まず、圧入前の状態について図４を参照して説明する。図４に示すように、外輪本体２１の外周面２１ａより図４の右側に、筒状シール部材２００を同軸上に配置する。このとき、筒状シール部材２００は、円盤状フランジ部２２０が図４の左側に向くようにする。そして、治具４００，５００を筒状シール部材２００の円筒部２１０の外周側に位置するように配置する。

この状態から、治具４００，５００を図４の左側へ移動させる。そうすると、治具４００，５００の端部４１０，５１０が、筒状シール部材２００の湾曲連結部２３０の凹状湾曲面に当接する。ここで、治具４００，５００の端部４１０，５１０の凸湾曲形状のうち径方向内側面は、湾曲連結部２３０の凹状湾曲面と同一曲率に形成されている。従って、両者は、面接触する。

さらに、治具４００，５００を図４の左側へ移動させることで、湾曲連結部２３０の凹状湾曲面を治具４００，５００により図４の左側へ向かって押し付ける。そうすると、筒状シール部材２００の円筒部２１０の左端部から、外輪本体２１の外周面２１ａに圧入される。そして、図５に示すように、筒状シール部材２００を軸方向の所望の位置に到達した時点で、治具４００，５００による圧入を終了する。

このように、治具４００，５００により圧入する際に、治具４００，５００を筒状シール部材２００の湾曲連結部２３０に押し付けることにより行う。ここで、湾曲連結部２３０は、円盤状フランジ部２２０よりも、円筒部２１０に近い位置にある。そのため、湾曲連結部２３０に軸方向の押し付け力が付与された場合における湾曲連結部２３０にかかるモーメントは、円盤状フランジ部２２０に軸方向の押し付け力が付与された場合における円盤状フランジ部２２０にかかるモーメントより小さくなる。従って、治具４００，５００による圧入によって、円盤状フランジ部２２０が倒れるように変形することを抑制できる。

特に、筒状シール部材２００が外輪本体２１の外周面２１ａに位置決めされた状態において、外輪本体２１は円盤状フランジ部２２０に当接する部材を有しない。そのため、圧入により円盤状フランジ部２２０の倒れが発生すると、円盤状フランジ部２２０が倒れた状態のまま外輪本体２１に位置決めされることになる。そうすると、円盤状フランジ部２２０の外周端と固定部材３００との隙間Ｈが拡大してシール性能が劣ることになる。しかし、上述した治具４００，５００を用いて筒状シール部材２００の湾曲連結部２３０を押し付けることにより、円盤状フランジ部２２０が倒れることを抑制しつつ、筒状シール部材２００を圧入することができる。その結果、筒状シール部材２００の外周端の周囲との隙間Ｈにおけるシール性能が低下することを抑制できる。

さらに、治具４００，５００の軸方向一端部の軸方向断面形状を凸湾曲形状に形成することで、治具４００，５００と筒状シール部材２００の湾曲連結部２３０との接触範囲を拡大することができる。仮に、治具４００，５００による角当たりの場合には集中荷重となるが、上記のように面当たりにすることで分布荷重にすることができる。結果として、分布荷重とすることで、湾曲連結部２３０に生じるモーメントを低減することができる。従って、円盤状フランジ部２２０が倒れるように変形することを抑制できる。さらに、湾曲連結部２３０が受ける面圧を低減できるため、湾曲連結部２３０にきずがつくことを抑制できる。

特に、治具４００，５００の軸方向一端部の軸方向断面形状を筒状シール部材２００の湾曲連結部２３０の凹状湾曲面と同一曲率にしている。これにより、荷重の分布範囲を拡げることができる。その結果、モーメントの低減を図ることができ、円盤状フランジ部２２０が倒れるように変形することをより確実に抑制できる。さらに、湾曲連結部２３０にきずがつくことを確実に抑制できる。

また、筒状シール部材２００の湾曲連結部２３０は、金属素材を塑性変形させて形成されているため、塑性変形により加工硬化した部位となる。そして、治具４００，５００が押し付ける部位が加工硬化した部位となるため、湾曲連結部２３０は圧入によって変形しにくい。つまり、治具４００，５００による圧入によって、円盤状フランジ部２２０が倒れるように変形することを抑制できる。従って、筒状シール部材２００の外周端の周囲との隙間Ｈにおけるシール性能が低下することを抑制できる。

上記実施形態においては、筒状シール部材２００を外輪本体２１の外周面２１ａに取り付ける場合について説明したが、これに限られるものではない。Ｌ字型の筒状シール部材を相手部材の外周面に圧入により配置する場合であって、筒状シール部材の外周端の位置がシール性能に影響を及ぼす場合には、上記治具を用いた圧入方法を適用することができる。

２１：外輪本体（相手部材）、 ２１ａ：外周面、 ２００：筒状シール部材、 ２１０：円筒部、 ２２０：円盤状フランジ部、 ２３０：湾曲連結部、 ４００，５００：治具、 Ｈ：隙間

Claims (6)

1. 外周端の周囲の隙間から異物侵入をシールする筒状シール部材の圧入方法であって、
   前記筒状シール部材は、軸方向一端側から相手部材の外周面に圧入される円筒部と、円盤状フランジ部と、前記円筒部の前記軸方向一端と前記円盤状フランジ部の内周端とを連結し且つ両面を湾曲形状に形成した湾曲連結部とを備え、
   治具により前記湾曲連結部の凹状湾曲面を前記軸方向一端側に向かって押し付けて、前記円筒部の軸方向一端側から前記相手部材に圧入する筒状シール部材の圧入方法。
2. 請求項１において、
   前記相手部材は、前記円筒シール部材を圧入後に位置決めした状態において前記円盤状フランジ部に当接する端面を有しない形状であり、
   前記筒状シール部材は、前記円盤状フランジ部の外周端の周囲の隙間からの異物侵入をシールする筒状シール部材の圧入方法。
3. 請求項１または２において、
   前記治具の軸方向一端部の軸方向断面形状は、凸湾曲形状に形成される筒状シール部材の圧入方法。
4. 請求項３において、
   前記治具の軸方向一端部の軸方向断面形状は、前記湾曲連結部の凹状湾曲面と同一曲率に形成された部位を有し、
   前記治具の当該部位により前記凹状湾曲面を押し付けて圧入する筒状シール部材の圧入方法。
5. 請求項１〜４の何れか一項において、
   前記湾曲連結部は、前記金属素材を塑性変形させて形成される筒状シール部材の圧入方法。
6. 相手部材の外周面に、外周端の周囲の隙間から異物侵入をシールする筒状シール部材を圧入するために用いる治具であって、
   前記筒状シール部材は、軸方向一端側から前記相手部材の外周面に圧入される円筒部と、円盤状フランジ部と、前記円筒部の軸方向一端と前記円盤状フランジ部の内周端とを連結し且つ両面を湾曲形状に形成した湾曲連結部とを備え、
   前記治具の軸方向一端部の軸方向断面形状は、凸湾曲形状に形成され、
   前記治具の軸方向一端部は、前記円筒部を前記相手部材に圧入する際に前記湾曲連結部の凹状湾曲面を押し付ける筒状シール部材の圧入に用いる治具。
   

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