JP4127266B2

JP4127266B2 - 車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法及び製造装置

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Publication number: JP4127266B2
Application number: JP2004515524A
Authority: JP
Inventors: 昌紘安村; 信行萩原; 章史堀家
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2002-06-24
Filing date: 2003-06-19
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2023-06-19
Also published as: US7121003B2; US20050126005A1; AU2003242476A1; WO2004001247A1; JPWO2004001247A1

Description

この発明は、自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する為の車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法の改良と、この製造方法の実施に使用する製造装置とに関する。

自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する為に、車輪支持用転がり軸受ユニットを使用する。この様な車輪支持用転がり軸受ユニットとして特許文献１には、図８の様な構造が記載されている。この車輪支持用転がり軸受ユニットは、外径側軌道輪部材である外輪１の内径側に、内径側軌道輪部材であるハブ２を、第一列、第二列の両円すいころ軸受３、４により回転自在に支持している。このうちの外輪１は、内周面の一端（車両への組み付け状態で車両の幅方向外側となる端で、図８の左端。）側部分に、第一列の円すいころ軸受３を構成する為の、円すい凹面状の第一の外輪軌道５を、同じく他端（車両への組み付け状態で車両の幅方向中央側となる端で、図８の右端。）側部分に、第二列の円すいころ軸受４を構成する為の、円すい凹面状の第二の外輪軌道６を、それぞれ形成すると共に、懸架装置に支持固定する為の取付部７を外周面に設けている。

又、上記ハブ２は、軸部材であるハブ本体８と内輪９とを組み合わせて成る。このうちのハブ本体８は、車輪を支持する為のフランジ１０を外周面の一端部に、上記第一列の円すいころ軸受３を構成する為の円すい凸面状の第一の内輪軌道１１を同じく中間部に、この第一の内輪軌道１１を形成した部分よりも小径の段部１３を同じく他端部に、それぞれ形成している。尚、上記第一の内輪軌道１１は、上記ハブ本体８の中間部に外嵌した別の内輪の外周面に形成する場合もある。又、上記内輪９は、上記第二列の円すいころ軸受４を構成する為の円すい凸面状の第二の内輪軌道１２を、外周面に有する。この様な内輪９は、上記段部１３に圧入外嵌すると共に、上記ハブ本体８の他端部に設けたかしめ部１４により、上記段部１３の段差面１５に向け抑え付けている。この様なかしめ部１４は、上記ハブ本体８の他端部で、少なくとも上記段部１３に圧入（締り嵌めで）外嵌した内輪９の他端面よりも軸方向に突出する部分に形成した円筒部１６を、揺動プレス加工等により直径方向外方に塑性変形させて形成する。

又、上記第一、第二の外輪軌道５、６と上記第一、第二の内輪軌道１１、１２との間には、それぞれが転動体である円すいころ１７を複数個ずつ、それぞれ第一、第二の保持器１８、１９により転動自在に保持した状態で設けている。これにより、上記第一列、第二列の両円すいころ軸受３、４を構成している。尚、トラック等の重量の嵩む自動車用の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、上記転動体として上述の様な円すいころ１７を使用するが、乗用車等の比較的重量の軽い自動車用の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、上記転動体として、玉を使用する場合が多い。又、図示の例では、上記外輪１の一端部に支持したシールリング２０により、上記複数個の円すいころ１７を設けた空間２１の一端開口部を密閉している。尚、図示は省略するが、この空間２１の他端開口部も、別のシールリングにより密閉するか、或は、上記外輪１の他端部に装着したカバーにより塞ぐ。これにより、上記空間２１に封入したグリース等の潤滑剤が外部に漏洩するのを防止すると共に、外部からこの空間２１内に泥水等の異物が侵入するのを防止する。

上述の様に構成する車輪支持用転がり軸受ユニットを組み立てる際には、先ず、上記ハブ本体８の周囲に上記外輪１を配置すると共に、上記第一の内輪軌道１１と上記第一の外輪軌道５との間に上記複数個の円すいころ１７を、上記第一の保持器１８により保持した状態で設ける。これと共に、上記シールリング２０を、上記円筒状の空間２１の一端開口部を塞ぐ状態で装着する。尚、ここまでの組立作業の順序は、車輪支持用転がり軸受ユニットの構造によって、多少異なる。

例えば、図８に示した車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、先ず、上記第一の内輪軌道１１の周囲に上記複数個の円すいころ１７を、上記第一の保持器１８に保持した状態で配置する。尚、この状態で、上記第一の内輪軌道１１と上記各円すいころ１７の転動面とに、グリース等の潤滑剤を塗布しておく。又、上記外輪１の一端部に、上記シールリング２０を外嵌固定しておく。図示の例の場合、このシールリング２０は、断面Ｌ字形で全体を円環状に形成した芯金２２と、同じく円環状に形成して、この芯金２２の内径側部分に焼き付け、接着等により固定した弾性材２３とから成る。上記外輪１の一端部には、このうちの芯金２２を外嵌固定する。

次いで、この様にシールリング２０を外嵌固定した上記外輪１に上記ハブ本体８を、その他端部側から挿通し、この外輪１をハブ本体８の周囲に配置する。この挿通作業により、上記第一の外輪軌道５が上記第一の保持器１８により保持した複数個の円すいころ１７の転動面と当接する。尚、この外輪１の挿通作業を行なうのに先立ち、上記第一の外輪軌道５にも、グリース等の潤滑剤を塗布しておく。又、上述の様に外輪１をハブ本体８の周囲に配置する事に伴い、上記シールリング２０を構成する弾性材２３に設けた複数本のシールリップの先端縁が、上記ハブ本体８の一端寄り部外周面及び前記フランジ１０の基端部側面に当接（運転時には摺接）し、上記円筒状の空間２１の一端開口部を密閉する。

上述の様にハブ本体８の周囲に外輪１を配置しつつ、上記第一の内輪軌道１１と上記第一の外輪軌道５との間に上記第一の保持器１８により保持した複数個の円すいころ１７を設けると共に、上記シールリング２０により前記空間２１の一端開口部を塞いだならば、次いで、前記内輪９を上記ハブ本体８の他端部に外嵌する。この外嵌作業に先立って、この内輪９の外周面に形成した第二の内輪軌道１２の周囲に複数個の円すいころ１７を、前記第二の保持器１９により保持した状態で設置しておく。そして、この状態で上記内輪９を、上記ハブ本体８の他端部に形成した段部１３に、締り嵌めで外嵌する。この外嵌作業は、図９に示す様に、上記ハブ本体８の一端面を支持台２４の上面に載置した状態で、上記内輪９を圧入治具２５により上記段部１３に押し込む事により行なう。そして、上記外嵌作業に伴って、上記第二の保持器１９により保持した複数個の円すいころ１７の転動面を、上記外輪１の他端寄り部内周面に形成した第二の外輪軌道６に当接させる。この際、上記外輪１を上記ハブ本体８に対し、回転若しくは往復揺動させて、上記各円すいころ１７の転動面と上記各軌道５、６、１１、１２との当接状態を安定させる。

次いで、上記ハブ本体８の他端部に形成した円筒部１６を直径方向外方に塑性変形させて、かしめ部１４を形成する。このかしめ部１４の形成作業は、図１０に示す様に、上記ハブ本体８の一端面を支持台２４の上面に載置した状態で、上記円筒部１６を、請求項に記載した加圧部材である押型２６により押圧する事により行なう。この押型２６の先端面（図１０の下端面）中央部には、上記円筒部１６の内側に押し込み自在な円錐台状の凸部２７を形成し、この凸部２７の周囲に断面円弧状の凹部２８を、この凸部２７の全周を囲む状態で形成している。この様な形状の凸部２７と凹部２８とを有する押型２６を上記円筒部１６の先端部に押し付ければ、この円筒部１６の先端部を直径方向外方にかしめ広げて、上記かしめ部１４を形成する事ができる。

上記押型２６の中心軸αは、上記ハブ本体８の中心軸βに対し、小さな（例えば１〜３度程度の）角度θだけ傾斜している。上記かしめ部１４の加工時に上記押型２６は、その中心軸αを上記ハブ本体８の中心軸βの回りで（歳差運動による中心軸の軌跡の如く）振れ回り運動させつつ、上記ハブ本体８に向け押し付けられる。この為、上記押型２６から上記円筒部１６へは、軸方向に関して一端側に、径方向に関して外方に、それぞれ向いた荷重が加えられ、この様に荷重を加えられる部分が、上記円筒部１６の円周方向に関して連続的に変化（押圧部分が公転）する。この結果、上記押型２６に加える力を特に大きくしなくても、上記円筒部１６を塑性変形させて、良質のかしめ部１４を得られる。そして、この様にして得たかしめ部１４により上記内輪９の他端面を軸方向に抑え付ける事で、この内輪９を上記ハブ本体８に固定する。この様に上記かしめ部１４を形成する際にも、前記外輪１を上記ハブ本体８に対し、回転若しくは往復揺動させて、上記各円すいころ１７の転動面と上記各軌道５、６、１１、１２との当接状態を安定させる。

更に、前記特許文献１には、上記かしめ部１４の形成作業を、上述の様な揺動鍛造に代えて、回転鍛造により行なう場合に就いても記載されている。この回転鍛造を行なう場合には、図１１に示す様に、ハブ本体８の一端部（反かしめ側端部で図１１の下端部。）を支持軸受２９により回転自在に支持すると共に、外輪１を図示しない抑え治具等により固定して、内輪９及び上記ハブ本体８が、この外輪１の内側で回転する事を自在とする。そして、このハブ本体８の他端部（かしめ側端部で図１１の上端部。）に設けた円筒部１６の先端部の一部に、加圧部材であるロール３０の先端寄り部を強く押し付ける。このロール３０の先端寄り部外周面には、全周に亙り凹部３１を形成している。従って、この状態で、上記内輪９及びハブ本体８と上記ロール３０とを、それぞれの中心軸を中心として回転させれば、上記円筒部１６の先端部を直径方向外方にかしめ広げて、上記かしめ部１４を形成する事ができる。

ハブ本体８の端部に形成した円筒部１６を塑性変形させてかしめ部１４とする場合、この塑性変形作業を、図１０に示す様な揺動鍛造で行なうにしても、図１１に示す様な回転鍛造により行なうにしても、上記ハブ本体８に押型２６（図１０に示した揺動鍛造の場合）或はロール３０（図１１に示した回転鍛造の場合）から、径方向及び軸方向に向いた荷重が加わる。そして、この荷重は、荷重の作用方向に存在する円すいころ１７を介して上記外輪１が支承する事になる。この場合に荷重を支承する円すいころ１７は、上記かしめ部１４に近い、第二列の円すいころ軸受４を構成する円すいころ１７となる。

この様に第二列の円すいころ軸受４を構成する円すいころ１７の一部が上記荷重を支承する場合に、複数の円すいころ１７が支承すれば特に問題を生じないが、１個の円すいころだけがこの荷重の殆どを支承する場合に問題を生じる。即ち、上記荷重の作用線上に単一の円すいころ１７だけが存在していた場合には、この荷重の殆ど総てが、当該円すいころ１７の転動面と第二の内輪軌道６及び第二の外輪軌道１２との当接部に加わる。この結果、これら両当接部の面圧が高くなり、これら各軌道６、１２に圧痕が形成され易くなる。そして、圧痕が形成された場合には、車輪支持用転がり軸受ユニットの使用時に発生する振動並びに騒音が大きくなるだけでなく、上記各軌道の転がり疲れ寿命が低下する。特に、車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する転動体として、上述の様な円すいころ１７に代えて玉を使用した場合には、これら各玉の転動面と内輪軌道及び外輪軌道との当接部の面圧が高くなる為、上述の様な問題が顕著になり易い。

この様な事情に鑑みて本発明者等は先に、かしめ部を形成すべく加圧部材が円筒部を押圧する事に基づく荷重を、常に複数個の転動体により支承させつつ上記かしめ部の加工を行なう方法を発明した（特願２００１−２２０１６９号）。この先発明の方法の場合には、外径側軌道部材を回転させて各転動体を、押型の振れ回りの角速度（公転角速度）と同じ角速度で公転させる。そして、この押型から内径側軌道輪部材に加わる荷重の作用方向を、常に円周方向に隣り合う転動体同士の中間部分に位置させる。これにより、１個の転動体だけが上記荷重を支承する事で当該転動体の転動面と外輪軌道及び内輪軌道との当接部の面圧が過度に上昇する事を防止して、これら各軌道に圧痕が形成される事を防止する。

上述の様な先発明に係る車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法の場合には、各軌道に圧痕が形成される事を防止できる反面、場合によっては外径側軌道輪部材を回転駆動する為に要するトルクが過度に大きくなる事が、本発明者等の研究により分かった。即ち、各転動体の公転速度と押型の公転速度とを一致させた状態でかしめ部の加工を行なった場合、上記各転動体を公転させるべく上記外径側軌道輪部材を回転駆動する為に要するトルクが大きくなる事が分かった。このトルクが大きくなると、車輪支持用転がり軸受ユニットの製造装置に大きなモータを組み込む必要がある他、著しい場合にはこの製造装置の各部の耐久性が損なわれたり、更に著しい場合には上記かしめ部の加工そのものが行なえなくなる。

特開２０００−３４３９０５号公報

本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法及び製造装置は、上述の様な事情に鑑みて、各軌道に圧痕が形成される事を防止すると共に、各転動体を公転させるべく外径側軌道輪部材を回転駆動する為に要するトルクを抑えるべく発明したものである。

本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法及び製造装置の対象となる車輪支持用転がり軸受ユニットは、内周面に第一、第二の外輪軌道を有する外径側軌道輪部材と、外周面に第一、第二の内輪軌道を有する内径側軌道輪部材と、これら第一、第二の内輪軌道と上記第一、第二の外輪軌道との間にそれぞれ複数個ずつ転動自在に設けられた転動体とを備える。

このうちの内径側軌道輪部材は、その中間部外周面に直接又は別の内輪を介して上記第一の内輪軌道を設けた軸部材と、その外周面に上記第二の内輪軌道を設けた内輪とから成る。そして、この内輪は、上記軸部材の一端部に外嵌し、更にこの軸部材の一端部に設けた円筒部を直径方向外方に塑性変形させる事で形成したかしめ部によりその軸方向一端面を抑え付けられる事で、上記軸部材に対し支持固定されている。

本発明による車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法は、上述した様な車輪支持用転がり軸受ユニットを造る為、加圧部材により上記円筒部の円周方向の一部に、軸方向に関して他端側に、径方向に関して外方に、それぞれ向いた荷重を加えると共に、この荷重を加える部分を上記円筒部の円周方向に関して連続的に変化させる事によりこの円筒部を徐々に塑性変形させて上記かしめ部とする。

特に、請求項１に記載した本発明の車輪用転がり軸受ユニットの製造方法に於いては、上記内径側軌道輪部材に対して上記外径側軌道部材を一方向に回転させる事により、上記各転動体を上記各外輪軌道と上記各内輪軌道との間で公転運動させつつ、上記加圧部材により上記円筒部を押圧して上記かしめ部の加工を行なう。そして、この加工作業を、上記各転動体の公転速度ｎ_C ［min^-1 ］と上記加圧部材の公転速度ｎ_T ［min^-1 ］とを互いに異ならせた状態で行なう。

この場合に、好ましくは、上記各転動体の公転速度ｎ_C と加圧部材の公転速度ｎ_T との差を１０min^-1 以上確保する。尚、これら各公転速度ｎ_C 、ｎ_T は、例えば上記加圧部材の公転方向に一致する速度を正とし、この公転方向と逆方向の速度を負とする。従って、上記加圧部材の公転方向と上記各転動体の公転方向とが一致する場合には、｜ｎ_C ｜−｜ｎ_T ｜＞１０又は｜ｎ_T ｜−｜ｎ_C ｜＞１０とし、不一致（互いに逆方向）の場合には｜ｎ_C ｜＋｜ｎ_T ｜＞１０とする。

又、請求項６に記載した本発明による車輪支持用転がり軸受ユニットの製造装置は、上記内径側軌道部材の他端部を支える支持台と、この内径側軌道部材の一端部に形成した円筒部を塑性変形する為の加圧部材と、外径側軌道部材を回転させる為の回転駆動手段と、この外径側軌道部材の外周面に対し進退自在に設けられ、この外周面と係合した状態でこの外径側軌道部材の回転を制限する回転制限部材とを備える。

そして、このうちの回転駆動手段は、駆動源と、この駆動源により上記外径側軌道部材の中心軸をその中心として回転する回転リングと、この回転リングにこの外径側軌道部材と同期した回転を自在に、且つこの外径側軌道部材の軸方向の変位を許容する状態で設けられ、その内周形状をこの外径側軌道部材の一部外周面に、回転力の伝達自在に非円形嵌合する形状とした回転伝達部材と、この回転伝達部材を上記外径側軌道部材の一部外周面と嵌合する方向に押圧する押圧部材とを備える。

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及び製造装置によれば、外径側軌道輪部材を回転させつつかしめ部の加工を行なうので、各軌道に圧痕が形成される事を防止できる。しかも、加圧部材の公転速度と転動体の公転速度との間に差を設けて（好ましくはこの差を１０min^-1 以上確保して）いる為、上記外径側軌道輪部材を回転駆動する為に要するトルクの増大を抑える事ができる。

図１〜２は、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、前述した通り、転動体として玉を使用した場合に、かしめ部を加工する事に伴い軌道面に圧痕が形成され易い。逆に言えば、転動体として玉を使用した車輪支持用転がり軸受ユニットに関して本発明を適用した場合に、特に顕著な効果を得られる。この為、図示の例は、転動体として玉３２を使用している。これに合わせて、外輪１ａの内周面の第一、第二の外輪軌道５ａ、６ａ、及び、ハブ本体８ａと内輪９ａとから成るハブ２ａの外周面に形成した第一、第二の内輪軌道１１ａ、１２ａの断面形状を、それぞれ円弧形としている。車輪支持用転がり軸受ユニットの基本構成に関しては、この点を除いて、前述の図８に示した従来構造と同様であるから、同等部分には同一符号を付して重複する説明は省略し、以下、本発明の実施の形態部分に就いて説明する。又、全図を通して、同様部材には同じ参照番号を付してある。

先ず、製造装置の構成に就いて、図１〜２により説明する。本例の製造装置は、昇降台３３を有する。この昇降台３３は、油圧シリンダ等の押圧装置（本体部分の図示は省略）の出力ロッド３４の上端部に固定されており、かしめ部１４の加工時に、この押圧装置により上方に押し上げられる。この様な昇降台３３の上面には、図１〜２の表裏方向に水平移動するスライドテーブル３５を設け、更にこのスライドテーブル３５の上面に、ホルダ３６を介して支持ブロック３７を載置している。尚、上記昇降台３３の上面で１対のスライダ３８の間部分にバックアッププレート３９を固定し、このバックアッププレート３９の上面を、上記スライドテーブル３５の下面に摺接若しくは近接対向させている。

上記支持ブロック３７は、内径側軌道輪部材である上記ハブ２ａを構成する上記ハブ本体８ａの外端（車両への組み付け状態で車両の幅方向外側となる端で、図１〜２の下端、請求項１に記載した他端）部を支える為のもので、上面中央部に支持円筒部６５を固設している。この支持円筒部６５は、ホイールの内周縁部を外嵌する為に上記ハブ本体８ａの外端面に設けた位置決め筒部６６をほぼがたつきなく内嵌自在な内径と、上記ハブ本体８ａの外周面に設けたフランジ１０の外側面にほぼ密接自在な上端面形状とを有する。

又、上記支持ブロック３７の上方には、上記ハブ本体８ａの内端部に形成した円筒部１６を塑性変形する為の加圧部材である、押型２６を設けている。この押型２６は、図示しない支持ヘッドの下端部に支持されている。この押型の中心軸αは、前述の図１０に示した従来装置の場合と同様に、上記ハブ本体８ａの中心軸βに対し、小さな角度θだけ傾斜している。上記ハブ本体８ａの内端部にかしめ部１４を加工する際に上記押型２６は、その中心軸αを上記ハブ本体８の中心軸βの回りで振れ回り運動させる。そして、この状態で前記昇降台３３を上方に押し上げる事により、上記円筒部１６の上端縁を上記押型２６の下面に押し付ける。そして、この押型２６から上記円筒部１６の円周方向の一部に、軸方向に関して外方( 図１の下方で、請求項１に記載した他端側) に、径方向に関して外方に、それぞれ向いた荷重を加える。この様にして上記円筒部１６に荷重を加える位置は、上記中心軸αの振れ回り運動に伴って、この円筒部１６の円周方向に関して連続的に変化する。尚、上記押型２６は、この円筒部１６を加圧するのに伴う反力により亀裂等の損傷が発生しない様に剛性を高くすべく、かしめ部を形成する為の先端部から離れるに従って（上方程）外径が大きくなる方向に傾斜したテーパ形状としている。

又、上記押型２６の周囲に、円輪状の支持枠４０を設けている。この支持枠４０の中央部には、上記押型２６の振れ回り運動を許容すべく、上方に向かう程内径が大きくなる方向に傾斜した内周面を有する、摺鉢状の通孔４１を設けている。そして、上記支持枠４０の下面でこの通孔４１を囲む部分に、略短円筒状の抑え筒部４２を形成している。この抑え筒部４２は、上記押型２６により上記円筒部１６を上記かしめ部１４に加工する際に、上記ハブ本体８ａが径方向に振れ動くのを防止する役目を有する。この為に上記抑え筒部４２の下端部内周面は、上記ハブ本体８ａの内端部に外嵌した内輪９ａに外嵌自在な段付形状としている。尚、上記支持枠４０は、図示しないフレームの一部に、若干の昇降自在に支持している。

又、上記支持枠４０の下面外周寄り部分に、上下１対の連結環４３ａ、４３ｂを介して、欠円筒状の保持筒４４を、吊り下げ固定している。この保持筒４４は、前記昇降台３３が上昇し、上記支持枠４０が下降した状態で、前記ホルダ３６に外嵌される。又、上記連結環４３ｂの内径側に、回転リングである駆動環４５を、転がり軸受４６により、回転自在に支持している。この転がり軸受４６は、旋回輪の如く、ラジアル荷重及びスラスト荷重を支承自在な構造を有する。上記駆動環４５は、上記押型２６により上記かしめ部１４を加工する際に、外径側軌道輪部材である前記外輪１ａを所定速度で回転させる為のもので、この外輪１ａの外周面に設けた取付部７に、請求項６に記載した回転伝達部材である、円輪状の駆動治具４７を外嵌した状態で、モータ４８により回転駆動される。

このうちの駆動治具４７は上記駆動環４５にこの駆動環４５に対する若干の昇降を自在に、且つ、この駆動環４５と同期した回転を自在に組み合わせている。この為に本例の場合には、この駆動環４５の円周方向複数個所（例えば４〜６個所）に、それぞれがこの駆動環４５の中心軸と平行な支持孔４９を形成している。又、上記駆動治具４７の外周面上端部に固定した取付フランジ５０の一部で上記各支持孔４９に整合する部分に、それぞれが上記駆動治具４７の中心軸と平行に配置されたガイドピン５１の基端部を結合固定している。そして、これら各ガイドピン５１を上記各支持孔４９に挿通し、更に、これら各ガイドピン５１の下端部に形成した鍔部の上面と上記取付フランジ５０の下面との間に、押圧部材である圧縮ばねを設けている。

この構成により上記駆動治具４７は、下方に向かう弾力を付与された状態で、上記駆動環４５に対し若干の昇降自在に、且つ、この駆動環４５と同期した回転自在に支持されている。この様な駆動治具４７の下面内周寄り部分には、上記取付部７の外周縁と非円形嵌合する凹部５２を形成している。本例の場合、この凹部５２の内周面形状は、図３に示す様に、円筒面の一部を径方向内方に膨らませて膨出部５３とした形状を採用している。この膨出部５３は、上記凹部５２と上記取付部７との位相が合致した状態で、この取付部７の外周縁部に存在する凹縁部５４と係合し、上記駆動治具４７から上記外輪１ａへの回転力の伝達を自在とする。尚、上記駆動環４５からこの駆動治具４７への回転力の伝達は、上記各ガイドピン５１により行なっても良いが、上記駆動環４５の内周面と上記駆動治具４７の外周面との係合状態を、スプライン係合等の非円形嵌合にすれば、上記各ガイドピン５１に大きな力が加わる事を防止して、製造装置の耐久性向上を図れる。

一方、上記駆動環４５を回転駆動する為の前記モータ４８（一般的には電動モータを使用するが、油圧モータの使用を妨げるものではない）は、前記保持筒４４の一部外周面に、連結ブラケット５５と保持ブラケット５６とにより支持固定している。従って上記モータ４８は、前記支持枠４０と共に昇降する。この様なモータ４８の出力軸５７と上記駆動環４５とは、歯車減速機構５８により結合して、この駆動環４５を所定方向に所定速度で回転駆動自在としている。この様に、上記モータ４８の出力軸５７の回転を上記歯車減速機構５８等の減速装置により減速して、前記外輪１ａを回転駆動する為の上記駆動環４５を回転駆動する事で、上記モータ４８として小型のものを使用できる。又、上記外輪１ａを低速で回転させ、製造装置の低振動化を図れる。

上記歯車減速機構５８を構成する為に、上記連結ブラケット５５に中間軸５９を、上記出力軸５７及び上記駆動環４５の中心軸と平行に配置した状態で、回転自在に支持している。又、上記駆動環４５の下面外周寄り部分に、減速大歯車６０を固定している。そして、この減速大歯車６０と、上記出力軸５７の先端部（図示の場合上端部）に固定した減速小歯車６１とを、上記中間軸５９の上端部に固定した中間歯車６２を介して噛合させている。この構成により上記駆動環４５を、上記出力軸５７と同方向に、この出力軸５７よりも低速で回転駆動自在としている。

更に、前記支持ブロック３７の上方には、回転制限部材である抑えロッド６３を、前記外輪１ａの外周面に対する進退自在に設けている。この為に本例の場合には、前記ホルダ３６の外周面で前記保持筒４４の不連続部に対応する部分に、エアシリンダ等のアクチュエータ６４を固定し、このアクチュエータ６４により上記抑えロッド６３を、上記外輪１ａの径方向に変位自在としている。尚、上記駆動環４５と共に前記駆動治具４７を、図示しない油圧シリンダ等のアクチュエータにより下降させた場合に、この駆動治具４７の凹部５２がそのまま前記取付部７に嵌った場合には、直ちに前記モータ４８により上記駆動治具４７を所定方向に回転させる。この場合には、上記抑えロッド６３は作動（上記外輪１ａの外周面に向け変位）せず、この外輪１ａの外周面から離れたままである。

これに対して、上記駆動治具４７を下降させた場合に、この駆動治具４７の下面で上記凹部５２から外れた部分が上記取付部７に載った場合には、上記モータ４８により上記駆動治具４７を、上記所定方向とは逆方向に低速（例えば数min^-1 〜数十min^-1 ）で回転させる。この際、上記アクチュエータ６４により上記抑えロッド６３を、図１に示す様に上記外輪１ａの外周面に向けて前進させて、この抑えロッド６３の先端部とこの外輪１ａの外周面との摩擦係合に基づいて、この外輪１ａを回転させる為に要するトルクが大きくする。そして、上記外輪１ａが上記駆動治具４７と共回りしない様にする。これに対して、図２に示す様に上記抑えロッド６３を上記外輪１ａの外周面から退避させた場合には、この外輪１ａを回転させる為に要するトルクが小さくなる。尚、上記抑えロッド６３の先端部に、硬質ゴム、合成樹脂、軟質金属等、上記外輪１ａを構成する金属材料（炭素鋼）よりも軟らかい材料を設置する事が、この外輪１ａの外周面の損傷防止の面から好ましい。

次に、上述の様に構成する製造装置を使用し、前記ハブ本体８ａの内端部に設けた円筒部１６を塑性変形させて前記かしめ部１４とする際の作用に就いて説明する。
先ず、前記昇降台３３を下降させ、且つ、図１〜２の表裏方向にずらせて前記押型２６の下方から前記支持ブロック３７を抜き出した状態で、この支持ブロック３７の上面に上記ハブ本体８ａを載置する。このハブ本体８ａの内端部には、予め前記内輪９ａを外嵌しておく。

次いで、上記昇降台３３を上記押型２６の下方に、上記ハブ本体８ａの中心軸と前記支持枠４０の中心軸とが一致する状態まで入り込ませる。その後、前記抑え筒部４２を下降させ、図１に示す様に、前記抑え筒部４２の下端部を上記内輪９ａに外嵌する。又、上記抑え筒部４２と共に、前記駆動治具４７が下降する。この駆動治具４７の下降に伴ってこの駆動治具４７の凹部５２がそのまま前記取付部７に嵌った場合には、マイクロスイッチがこれら凹部５２と取付部７とが嵌合して上記駆動治具４７が十分に下降した事を検知し、直ちにそれまで停止していた前記モータ４８通電し、上記駆動治具４７を所定方向に回転させる。この場合には、上記抑えロッド６３は作動（上記外輪１ａの外周面に向け変位）せず、この外輪１ａの外周面から離れたままである。

これに対して、上記駆動治具４７を下降させた場合に、この駆動治具４７の下面で上記凹部５２から外れた部分が上記取付部７に載った場合には、上記駆動治具４７の下降が阻止され、前記ガイドピン５１の周囲に設けた圧縮ばねが押し潰された状態となる。この状態では、上記マイクロスイッチが上記駆動治具４７が下降した事を検知しない。そこで、この場合には、前記抑えロッド６３を前進させて、この抑えロッド６３の先端部とこの外輪１ａの外周面とを摩擦係合させると共に、上記モータ４８により上記駆動治具４７を、上記所定方向とは逆方向に低速（例えば数min^-1 〜数十min^-1 ）で所定角度だけ回転（例えば半回転前後以下）させる。

この結果、上記凹部５２と上記取付部７との位相が一致した状態で上記駆動治具４７が下降し、この下降を上記マイクロスイッチが検知する。上記駆動治具４７の回転は低速で行なわれる為、上記凹部５２と上記取付部７との位相が一致しさえすれば、上記駆動治具４７を確実に下降させて、これら凹部５２と取付部７とを嵌合させる事ができる。即ち、上記駆動治具４７の下面に形成した凹部５２の内周面の膨出部５３と、上記取付部７の外周縁に存在する１対の凹縁部５４のうちの何れかの凹縁部５４との円周方向に関する位相が合致した状態で、上記駆動治具４７が、自重と前記各ガイドピン５１の周囲に配置した圧縮ばねの弾力とにより下降し、上記取付部７が上記凹部５２内に嵌り込む。この状態で、上記駆動治具４７の回転が上記外輪１ａに伝達自在な状態となるので、上記抑えロッド６３を上記外輪１ａの外周面から退避させると共に、上記モータ４８を停止させた後、このモータ４８を再起動して、上記駆動治具４８を所定方向に回転させる。

尚、上記取付部７と上記凹部５２とが嵌合した後も上記駆動治具４７を、予め設定した分（半回転前後）だけ回転させ続ける事も考えられる。この場合には、上記抑えロッド６３の先端部と上記外輪１ａの外周面とが滑り摩擦し合い、上記モータ４８の要求される駆動トルクが上昇する。但し、この状態での上記駆動治具４７の回転速度は遅い為、特に問題とはならない。これに対して上述の説明の様に構成すれば、上記取付部７と上記凹部５２とが嵌合した事をマイクロスイッチにより検知して、上記抑えロッド６３を上記外輪１ａの外周面から直ちに退避させると共に上記モータ４８を一時停止させる為、上記抑えロッド６３の先端部と上記外輪１ａの外周面とが滑り摩擦し合う事は殆どない。尚、図１には、上記ハブ本体８ａの内端部にかしめ部１４が形成された状態を示しているが、本来、図１に示した加工作業の初期段階では、上記ハブ本体８ａの内端部には、前述の図９に示した様に、未だかしめ部１４は形成されていない。

何れにしても、上記取付部７と上記凹部５２とを嵌合させて、上記駆動治具４７により上記外輪１ａを回転駆動自在とする事により、前記かしめ部１４を下降する為の準備作業が完了する。そこで、上記モータ４８により上記外輪１ａを、例えば数百min^-1 程度で回転させると共に、前記昇降台３３を上昇させつつ、前記押型２６により前記ハブ本体８ａの内端部に形成した円筒部１６を塑性変形させる。そして、前記かしめ部１４を形成し、このかしめ部１４により前記内輪９ａの内端面を抑え付ける。この際、上記押型２６は、その中心軸αを上記ハブ本体８ａの中心軸βの回りで振れ回り運動させる。上記円筒部１６は、この様に振れ回り運動する上記押型２６の下面に、前記油圧シリンダ等の押圧装置の出力ロッド３４の押し上げ力に基づいて、押し付けられる。この際、上記円筒部１６を設けた上記ハブ本体８ａは回転しない為、上記円筒部１６の円周方向の一部に、軸方向に関して他端側に、径方向に関して外方に、それぞれ向いた荷重が加えられ、且つ、この荷重を加えられる部分が、上記円筒部１６の円周方向に関して連続的に変化する。

この結果、この円筒部１６が、円周方向に関して連続的に、且つ、徐々に塑性変形して、上記かしめ部１４となる。この様に円筒部１６がかしめ部１４となるのに伴って、上記ハブ本体８ａ及びこのハブ本体８ａを載置した昇降台３３、並びに前記支持枠４０、モータ４８、減速歯車機構５８等が少しずつ上昇する。尚、上記かしめ部１４の加工に伴って前記スライドテーブル３５に加わるスラスト荷重は、前記バックアッププレート３９を介して、上記出力ロッド３４により支承する。従って、前記スライダ３８に過大な力が作用する事はなく、このスライダ３８の耐久性は十分に確保できる。

特に、本例の車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法の場合には、上記円筒部１６を上記かしめ部１４とする加工作業の間中、上記ハブ本体８ａを静止した状態のまま、上記モータ４８により前記外輪１ａを一方向に回転させる。そして、前記各玉３２を、前記第一、第二の各外輪軌道５ａ、６ａと前記第一、第二の各内輪軌道１１ａ、１２ａとの間で公転運動させつつ、前記押型２６により上記円筒部１６を押圧して、上記かしめ部１４の加工を行なう。この際、上記モータ４８の回転方向及び回転速度と、上記押型２６の振れ回り方向及び振れ回り速度とを適切に規制する事により、上記各玉３２の公転速度ｎ_C ［min^-1 ］と上記押型２６の公転速度（振れ回り速度）ｎ_T ［min^-1 ］とを互いに異ならせる。これら両公転速度ｎ_C 、ｎ_T 同士の差は、大きい程、上記モータ４８の要求される駆動トルクを確実に低く抑えられる。従って、この駆動トルクを低く抑える面から、好ましくは、上記両公転速度ｎ_C 、ｎ_T 同士の差を、１０min^-1 以上確保する。

尚、図７（Ａ）（Ｂ）に示す様に、外輪１ａの中心から外輪軌道と玉３２の転動面との接触部の中心までの距離をｒ_o とし、ハブ本体８ａの中心から内輪軌道と玉３２の転動面との接触部の中心までの距離をｒ_i とした場合に、上記各玉３２の公転速度ｎ_C と上記外輪１ａの公転速度（回転速度）ｎ₀ との間には、
ｎ_C ＝｛ｒ_o ／（ｒ_o ＋ｒ_i ）｝ｎ₀
なる関係がある事が、広く知られている。従って、この式により求められる、上記各玉３２の公転速度ｎ_C ［min^-1 ］と上記押型２６の公転速度（振れ回り速度）ｎ_T ［min^-1 ］とに差が生じる様に、更に、好ましくはこれら両公転速度ｎ_C 、ｎ_T 同士の差（｜ｎ_C −ｎ_T ｜）が１０min^-1 以上になる様に、上記モータ４８の回転方向及び回転速度を、上記押型２６の振れ回り方向及び振れ回り速度との関係で適切に規制する。

尚、この押型２６の振れ回り方向と上記各玉３２の公転方向とは、同じであっても、或は逆であっても良い。要は、上記両公転速度ｎ_C 、ｎ_T の差（｜ｎ_C −ｎ_T ｜）が１０min^-1 以上、より好ましくは５０min^-1 以上になれば良い。この場合に、上記押型２６の公転方向と上記各玉３２の公転方向とが一致する場合には、｜ｎ_C ｜−｜ｎ_T ｜＞１０又は｜ｎ_T ｜−｜ｎ_C ｜＞１０とし、不一致（互いに逆方向）の場合には｜ｎ_C ｜＋｜ｎ_T ｜＞１０とする。この場合に、上記押型２６の振れ回り方向と上記各玉３２の公転方向とを互いに逆にすれば、上記両公転速度ｎ_C 、ｎ_T の絶対値をそれぞれ大きくしなくても、これら両公転速度ｎ_C 、ｎ_T 同士の差を、「｜ｎ_C ｜＋｜ｎ_T ｜」と、公転方向を一致させた場合の差「｜ｎ_C ｜−｜ｎ_T ｜」よりも遥かに大きくできるので、前記モータ４８の出力軸５７回転速度を抑えつつ、前記外輪１ａを回転させる為の駆動環４５の駆動トルクを低く抑える面から有利である。尚、上記差の上限値は特に規制しない。かしめ部１４加工の能率確保、製造装置の耐久性確保、製造コスト等を勘案して、設計的に定める。

何れにしても、上記押型２６により前記円筒部１６を塑性変形させる加工作業は、この押型２６の中心軸を振れ回り運動させつつ行なう。従って、この押型２６の先端面と上記円筒部１６の先端面部との突き当たり部（加工部）は、この円筒部１６の円周方向に回転しつつ移動する。但し、加工作業の最初で、上記押型２６の先端面とこの円筒部１６の先端部とが突き当たる瞬間に、これら押型２６の先端面と円筒部１６の先端部とが相対変位すると、突き当たり部が溶着する可能性がある。そこで、上記押型２６の先端面とこの円筒部１６の先端部とが突き当たる瞬間にこれら突き当たり部の相対変位をなくすべく、上記押型２６を停止させた状態のまま、前記昇降台３３を上昇させて、上記押型２６の先端面とこの円筒部１６の先端部とが突き当てる事が好ましい。この押型２６の振れ回り運動は、上記加工部を（好ましくは軽く）突き当てた後に開始させる。

本例の場合、前述の様に、前記各玉３２を公転運動させつつ上記押型２６により上記円筒部１６を塑性変形させる為、この円筒部１６から遠い前記第一の外輪軌道５ａ及び前記第一の内輪軌道１１ａは勿論、この円筒部１６に近い、前記第二の外輪軌道６ａ及び前記第二の内輪軌道１２ａにも、圧痕等の損傷が生じない。即ち、上記押型２６が上記円筒部１６を押圧する部分が円周方向に移動（公転）する速度と、上記各玉３２の公転速度とが互いに（例えば１０min^-1 以上）異なる為、上記押圧する部分に対してこれら各玉３２が円周方向に移動する状態となる。この場合でも、前記外輪１ａを回転させてこれら各玉３２を転動させつつ上記円筒部１６をかしめ部１４とする加工作業を行なった場合には、上記圧痕等の損傷を生じない事が、本発明者が行なった実験により分かった。この理由は、かしめ部１４の加工作業に伴って大きな荷重を受ける部分が連続的に変化する為と考えられる。

又、前記両公転速度ｎ_C 、ｎ_T 同士の間に差を設ければ｛特に好ましくはこれら両公転速度ｎ_C 、ｎ_T 同士の差（｜ｎ_C −ｎ_T ｜）を１０min^-1 以上確保すれば｝、上記外輪１ａを回転させる為に要するトルクが徒に大きくならない事も、本発明者の実験により確認された。この点に就いて、図４〜６を参照しつつ説明する。
これら図４〜６は、押型２６の振れ回り速度（揺動回転速度＝公転速度ｎ_T ）を一定とした場合に於ける、玉３２の公転速度ｎ_C と外輪１ａを回転させる為に要するトルクとの関係を示している。このうちの図４は上記振れ回り速度が４００min^-1 の場合を、図５は同じく８００min^-1 の場合を、図６は同じく１２００min^-1 の場合を、それぞれ示している。

この様な図４〜６から明らかな通り、押型２６の公転速度ｎ_T と玉３２の公転速度ｎ_C とが一致すると、外輪１ａを回転させる為に要するトルクが極端に大きくなる。そして、上記両公転速度ｎ_T 、ｎ_C の間に差を設ければ、上記トルクが急激に小さくなり、しかもこれら両公転速度ｎ_T 、ｎ_C の差が大きくなる程、このトルクが小さくなる。特に、これら両公転速度ｎ_C 、ｎ_T の差（｜ｎ_C −ｎ_T ｜）が１０min^-1 以上あれば、上記外輪１ａを十分に回転させる事ができ、更に５０min^-1 以上（特に１００min^-1 以上）あれば、この外輪１ａをより容易に回転させる事ができる。

上述の様に本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法及び製造装置によれば、先発明の場合と同様に、かしめ部の加工作業に伴って各軌道に圧痕が形成される事を防止できる。この為、運転時に発生する振動や騒音が低く、しかも優れた耐久性を有する車輪支持用転がり軸受ユニットを得られる。
更に、本発明の場合には、外輪を回転駆動する為に要するトルクが過度に上昇する事を防止できて、特に大型の装置を使用しなくても、上記車輪支持用転がり軸受ユニットの製造作業を安定して行なえる。

本発明の実施の形態の１例を、かしめ部を加工する作業の準備段階の状態で示す断面図。本発明の実施の形態の１例を、かしめ部を加工する状態で示す断面図。駆動治具と外輪とを取り出して図２の下方から見た図。玉の公転速度と外輪を回転させる為に要するトルクとの関係の第１例を示す線図。玉の公転速度と外輪を回転させる為に要するトルクとの関係の第２例を示す線図。玉の公転速度と外輪を回転させる為に要するトルクとの関係の第３例を示す線図。外輪の回転速度と玉の公転速度との関係を説明する為の模式図で、図７（Ａ）は図１〜２の上方から見た図、図７（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ断面図。従来から知られている車輪支持用転がり軸受ユニットの１例を示す断面図。従来から知られている車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法の第１例でハブに対して内輪を外嵌固定する状態を示す断面図。従来から知られている車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法の第１例でかしめ部を形成する状態を示す断面図。従来から知られている車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法の第２例でかしめ部を形成する状態を示す断面図。

符号の説明

１、１ａ外輪
２、２ａハブ
３第一列の円すいころ軸受
４第二列の円すいころ軸受
５、５ａ第一の外輪軌道
６、６ａ第二の外輪軌道
７取付部
８、８ａハブ本体
９、９ａ内輪
１０フランジ
１１、１１ａ第一の内輪軌道
１２、１２ａ第二の内輪軌道
１３段部
１４かしめ部
１５段差面
１６円筒部
１７円すいころ
１８第一の保持器
１９第二の保持器
２０シールリング
２１空間
２２芯金
２３弾性材
２４支持台
２５圧入治具
２６押型
２７凸部
２８凹部
２９支持軸受
３０ロール
３１凹部
３２玉
３３昇降台
３４出力ロッド
３５スライドテーブル
３６ホルダ
３７支持ブロック
３８スライダ
３９バックアッププレート
４０支持枠
４１通孔
４２抑え筒部
４３ａ、４３ｂ連結環
４４保持筒
４５駆動環
４６転がり軸受
４７駆動治具
４８モータ
４９支持孔
５０取付フランジ
５１ガイドピン
５２凹部
５３膨出部
５４凹縁部
５５連結ブラケット
５６保持ブラケット
５７出力軸
５８歯車減速機構
５９中間軸
６０減速大歯車
６１減速小歯車
６２中間歯車
６３抑えロッド
６４アクチュエータ
６５支持円筒部
６６位置決め筒部

Claims

内周面に第一、第二の外輪軌道を有する外径側軌道輪部材と、外周面に第一、第二の内輪軌道を有する内径側軌道輪部材と、これら第一、第二の内輪軌道と上記第一、第二の外輪軌道との間にそれぞれ複数個ずつ転動自在に設けられた転動体とを備え、上記内径側軌道輪部材は、その中間部外周面に直接又は別の内輪を介して上記第一の内輪軌道を設けた軸部材と、その外周面に上記第二の内輪軌道を設けた内輪とから成り、この内輪は、上記軸部材の一端部に外嵌し、更にこの軸部材の一端部に設けた円筒部を直径方向外方に塑性変形させる事で形成したかしめ部によりその軸方向一端面を抑え付けられる事で、上記軸部材に対し支持固定されている車輪支持用転がり軸受ユニットを造る為、加圧部材により上記円筒部の円周方向の一部に、軸方向に関して他端側に、径方向に関して外方に、それぞれ向いた荷重を加えると共に、この荷重を加える部分を上記円筒部の円周方向に関して連続的に変化させる事によりこの円筒部を徐々に塑性変形させて上記かしめ部とする車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法に於いて、上記内径側軌道輪部材に対して上記外径側軌道輪部材を一方向に回転させる事により、上記各転動体を上記各外輪軌道と上記各内輪軌道との間で公転運動させつつ、上記加圧部材により上記円筒部を押圧して上記かしめ部の加工を行なう作業を、上記各転動体の公転速度ｎ_C と上記加圧部材の公転速度ｎ_T とを互いに異ならせた状態で行なう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。
かしめ部の加工を、各転動体の公転速度ｎ_C と加圧部材の公転速度ｎ_T との差を１０min^-1 以上確保した状態で行なう、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。
モータの出力軸の回転を減速して外径側軌道輪部材に伝達し、この外径側軌道輪部材を回転させる、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。
各転動体の公転方向と加圧部材の公転方向とを互いに逆にする、請求項１〜３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。
車輪支持用転がり軸受ユニットを、水平移動するスライドテーブル上に載せた状態で、円筒部をかしめ部に加工する位置にまで移動させ、このスライドテーブルの下方に設けた押圧装置の出力ロッドによりこのスライドテーブルを支承した状態で、上記円筒部をかしめ部に塑性加工する、請求項１〜４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。
請求項１〜５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を実施する為、内径側軌道部材の他端部を支える支持台と、この内径側軌道部材の一端部に形成した円筒部を塑性変形する為の加圧部材と、外径側軌道部材を回転させる為の回転駆動手段と、この外径側軌道部材の外周面に対し進退自在に設けられ、この外周面と係合した状態でこの外径側軌道部材の回転を制限する回転制限部材とを備え、このうちの回転駆動手段は、駆動源と、この駆動源により上記外径側軌道部材の中心軸をその中心として回転する回転リングと、この回転リングにこの外径側軌道部材と同期した回転を自在に、且つこの外径側軌道部材の軸方向の変位を許容する状態で設けられ、その内周形状をこの外径側軌道部材の一部外周面に、回転力の伝達自在に非円形嵌合する形状とした回転伝達部材と、この回転伝達部材を上記外径側軌道部材の一部外周面と嵌合する方向に押圧する押圧部材とを備えたものである車輪支持用転がり軸受ユニットの製造装置。
回転駆動手段が、モータの出力軸の先端部に固定された減速小歯車と、回転伝達部材にこの回転伝達部材と同心に、且つ、この回転伝達部材と共に回転自在に支持された減速大歯車と、この回転伝達部材及び上記出力軸の中心軸と平行な中間軸に支持されてこの減速大歯車及び上記減速小歯車と噛合した中間歯車とから成る、請求項６に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットの製造装置。