JP4278693B2 - 転がり軸受ユニット - Google Patents

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Description

本発明は、車両用ハブユニットなど、軸体の外周に転がり軸受を装着してなる転がり軸受ユニットに関する。
車両用のハブユニットは、一般に、ハブホイールの軸体に対して複列転がり軸受が抜け止めされる状態でその外周に装着される構造を有する。
ハブホイールの軸体は、その自由端側に、前記軸受の抜け止めに使用される円筒部を備える。この円筒部は、かしめ治具を用いて径方向外向きに屈曲変形されて、軸受が備える内輪の外端面にかしめ付けられてかしめ部とされる。軸受は、このかしめ部により、ハブホイールから抜け止めされる。同時に、軸受の内輪は、このかしめ部から十分な軸力が付与される。
ところで、かしめ部の大きさは、軸受の大きさによって変化する。すなわち、大型の軸受の場合、かしめ部の肉厚を厚くしたり、長さを長くすることで、軸受の抜け止めならびに十分な軸力を付与することができる。
しかし、かしめ部の肉厚を厚くしたり長さを長くすると、かしめ力の強い大型のかしめ機を使用する必要が生じ、製造コストが高くなるという問題がある。しかも、かしめに際し、大型のかしめ機によるかしめ荷重以上のかしめ力を要する場合には、十分なかしめ力を加えることができず、かしめが行えないという問題も生じる。
さらに、かしめ荷重が大きくなると、軸受の内輪が変形したり、軌道が凹む等の問題が生じる。
この発明は、大型の軸受であっても、小さなかしめ荷重で十分な軸力を付与することができ、安価でかつ確実に軸受を軸体に固定することができる転がり軸受ユニットを提供することを目的とする。
本発明の転がり軸受ユニットは、外周面に車輌アウタ側から順にフランジ部と一方の内輪軌道とこの内輪軌道と段部を挟んで形成された小径部とが形成された軸体と、外周面に他方の内輪軌道が形成され前記小径部に外嵌された内輪と、前記軸体および前記内輪と同心状に回転可能に配置され内周面に複列の軌道を有する外輪と、前記軸体および前記内輪と前記外輪との間に介装された複列の転動体とを備え、前記フランジ部よりも車輌アウタ側に位置する前記軸体の車両アウタ側端部に凹部が形成され、前記凹部の入口側端面をかしめ受け治具で受けた状態で、前記軸体の車両インナ側端部に形成された有底の円筒部を径方向外向きに屈曲変形させてかしめ部を形成し前記内輪を前記軸体に固定した、転がり軸受ユニットであって、前記凹部の入口側端面から車両インナ側端部までの深さ寸法をＨ、前記凹部の入口側端面から前記内輪の前記段部に当接する車両アウタ側の端面までの距離をＨ1、前記内輪の軸方向幅寸法をＨ2としたときに、Ｈ1≦Ｈ≦Ｈ1＋０．９×Ｈ2とされたことを特徴とする。
好ましくは、前記凹部の内径寸法をφＡ、前記かしめ部の内径寸法をφＢとすると、φＡ≦φＢである。
本発明の転がり軸受ユニットによると、軸体の車両アウタ側端部に凹部を形成し、凹部の深さ寸法をＨ、軸体の車両アウタ側端部から内輪の車両アウタ側の端面までの距離をＨ1、内輪の軸方向幅寸法をＨ2とすると、Ｈ1≦Ｈ≦Ｈ1＋０．９×Ｈ2となるように設定したことにより、軸体の径方向の断面積が小さくなり、その結果、軸体の単位面積当たりに作用する引張応力が大きくなると共に、内輪に作用する圧縮応力が大きくなり、よって小さなかしめ荷重にて内輪に大きな軸力を付与することができる。
本発明の転がり軸受ユニットによれば、大型の軸受であっても、小さなかしめ荷重で十分な軸力を付与することができ、安価でかつ確実に軸受を軸体に固定することができる。
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１について、図１および図２を用いて説明する。
図１は本実施の形態における車両用の従動輪側におけるハブユニットからなる転がり軸受ユニットの断面図、図２はそのかしめ工程の断面図を示している。
図１，２において、１は車輪が取り付けられるハブホイールであり、ハブホイール１の軸体２の外周面には、車両インナ側から圧入して複列の転がり軸受３が外嵌装着されている。
転がり軸受３は複列アンギュラ玉軸受からなり、一対の内輪軌道部３１，３２、外周面にステアリングナックルを介して車体に固定されるフランジ３３ａを形成し内周面に軌道３８，３９を形成した外輪３３、各内輪軌道部３１，３２ならびに外輪３３の軌道３８，３９に沿って配置した複数の玉３４，３５、各列の玉３４，３５を保持した保持器３６，３７、軸方向端部を閉蓋したシールリング４にて構成されている。なお、車両アウタ側の内輪軌道部３１は、軸体２の外周面に一体形成されている。また、車両インナ側の内輪軌道部３２は、軸体２の車両インナ側端部に形成された小径部に外嵌装着された内輪４２の外周面に形成されている。なお、本実施の形態において、車両インナ側とは図１では右側、図２では上側、車両アウタ側とは図１では左側、図２では下側を指す。
転がり軸受３は、軸体２の外周面に車両インナ側から圧入した後、軸体２の車両インナ側を内輪４２の端面にかしめ付け、当該かしめ部５にて軸体２に固定する。
また、軸体２の反かしめ側である車両アウタ側の端部には、円柱状の凹部６が形成されている。凹部６は、軸体２に貫通しないように形成される。
図２に示すように、凹部６の最大の深さ寸法をＨ、凹部６の入口側端面６ａから内輪４２の反かしめ側端面４２ａまでの距離をＨ1、内輪４２の軸方向幅寸法をＨ2、凹部６の入口側端面６ａの内径寸法をφＡ、かしめ部５の内径寸法をφＢとすると、
Ｈ1≦Ｈ≦Ｈ1＋０．９×Ｈ2・・・（１）
かつ
φＡ≦φＢ・・・（２）
の関係にある。
次に、図２を用いて、かしめ工程について説明する。
軸体２の車両インナ側端部には、転がり軸受３の抜け止めに使用される円筒部５ａが形成されている。転がり軸受３を軸体２の外周面に車両インナ側から圧入した後、軸体２の車両アウタ側端部をかしめ受け治具８にて受け、かしめ機７のかしめ具をローリングさせ、円筒部５ａを径方向外向きに屈曲変形されてかしめる。かしめにより、軸体２ならびに円筒部５ａには引張応力が作用し、内輪４２には圧縮応力が作用する。このようにして、内輪４２に十分な軸力を付与して、かしめ部５にて転がり軸受３を軸体２に固定する。
表１に、凹部６の深さ寸法Ｈと、軸力との関係を示す。
Figure 0004278693
 表１中、軸力とは、凹部６が無い場合を１とした時の比率で表している。
表１より、Ｈ1≦Ｈ≦Ｈ1＋０．９×Ｈ2の範囲にて、軸力が１より大きくなることが判る。また、最大の軸力１．５となるのは、Ｈ＝Ｈ1＋０．５×Ｈ2の時である。ちなみに、軸力１．５とは、軸体２の引張応力と内輪４２の圧縮応力が、共に１．５倍の大きさにて吊り合っていることを意味する。なお、貫通孔とは、凹部６が軸体２に貫通して形成されている場合であり、かしめ時に軸体２が変形するため、軸力が０．９と小さくなる。
このように構成された転がり軸受ユニットによると、軸体２の反かしめ側の端部である車両アウタ側に凹部６を形成し、凹部６の深さ寸法をＨ、凹部６の入口側端面６ａから内輪４２の反かしめ側端面４２ａまでの距離をＨ1、内輪４２の軸方向幅寸法をＨ2とすると、Ｈ1≦Ｈ≦Ｈ1＋０．９×Ｈ2となるように設定したことにより、軸体２の径方向の断面積が小さくなる。その結果、かしめ時に軸体２の径方向断面の単位面積当たりに作用する引張応力が大きくなると共に、内輪４２に作用する圧縮応力が大きくなる。よって、小さなかしめ荷重にて内輪４２に大きな軸力を付与することができる。このため、大型の軸受であっても、比較的小さなかしめ荷重にて、かしめを確実に行うことができると共に、大型のかしめ機を使用しないので、低コスト化が図れる。しかも、かしめ荷重が小さくて済むので、転がり軸受３の内輪４２が変形したり、内輪４２の軌道が凹んだりしない。
また、凹部６の入口側端面６ａの内径寸法をφＡ、かしめ部の内径寸法をφＢとすると、φＡ≦φＢとなるように設定したことにより、かしめ時にかしめ部５の直下にて軸体２をかしめ受け治具８にて受けてかしめることができる。
さらに、軸体２に凹部６を形成したことで、転がり軸受ユニットの軽量化が図れる。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２について、図３および図４を用いて説明する。
図３は本実施の形態における車両用の従動輪側におけるハブユニットからなる転がり軸受ユニットの断面図、図４はそのかしめ工程の断面図を示している。なお、実施の形態１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
本実施の形態の転がり軸受ユニットは、軸体２の車両アウタ側の端部に形成される凹部６が、入口側端面６ａに向かって拡径した略円錐状であることを特徴とするものである。なお、円錐勾配は、例えば、鍛造時の抜き勾配に相当している。
凹部６の深さ寸法Ｈならびに入口側端面６ａの内径寸法φＡは、前述の式（１）ならびに式（２）に示す値に設定されている。
このように構成された転がり軸受ユニットにおいても、実施の形態１と同様の効果が得られる。
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３について、図５を用いて説明する。
図５は本実施の形態における車両用の従動輪側におけるハブユニットからなる転がり軸受ユニットの断面図を示している。なお、実施の形態１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
本実施の形態の転がり軸受ユニットは、ハブホイール１が、軸体２と、車輪が取り付けられるフランジ１１とに分割され、フランジ１１の小径部１１ａの外周面に車両アウタ側の内輪軌道部３１が一体形成され、軸体２の大径部２ａの外周面に車両インナ側の内輪軌道部３２が一体形成されていることを特徴とするものである。
そして、車両アウタ側から軸体２の小径部２ｂの外周面に、転がり軸受３ならびにフランジ１１を圧入した後、軸体２の車両インナ側端部をかしめ受け治具（図示せず）にて受け、軸体２の車両アウタ側端面の円筒部５ａを、内輪軌道部３１を構成するフランジ１１の端面にかしめ付け、当該かしめ部５にて転がり軸受３ならびにフランジ１１を軸体２に固定する。
また、軸体２の反かしめ側である車両インナ側の端部には、円柱状の凹部６が形成されている。凹部６の深さ寸法Ｈならびに入口側端面６ａの内径寸法φＡは、前述の式（１）ならびに式（２）に示す値に設定されている。
このように構成された転がり軸受ユニットにおいても、実施の形態１と同様の効果が得られる。
なお、軸体２の車両インナ側の端部に形成される凹部６を、実施の形態２に示したような略円錐状としてもよい。
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４について、図６および図７を用いて説明する。
図６は本実施の形態における車両用の従動輪側におけるハブユニットからなる転がり軸受ユニットの断面図、図７はそのかしめ工程の断面図を示している。なお、実施の形態１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
本実施の形態の転がり軸受ユニットは、軸体２の外周面に、軸方向に並んで軸体２とは別体の一対の内輪９１，９２を装着したことを特徴とするものである。
転がり軸受３は、軸体２の外周面に車両インナ側から圧入した後、軸体２の車両インナ側を内輪９２の端面にかしめ付け、当該かしめ部５にて軸体２に固定する。
また、軸体２の反かしめ側である車両アウタ側の端部には、円柱状の凹部６が形成されている。凹部６は、軸体２に貫通しないように形成される。
図７に示すように、車両アウタ側の内輪９１の反かしめ側端面９１ａから凹部６の底部までの距離をｈ、車両アウタ側の内輪９１の軸方向幅寸法をｈ1、車両インナ側の内輪９２の軸方向幅寸法をｈ2、凹部６の入口側端面６ａの内径寸法をφＡ、かしめ部の内径寸法をφＢとすると、
ｈ1≦ｈ≦ｈ1＋０．９×ｈ2・・・（３）
かつ
φＡ≦φＢ・・・（４）
の関係にある。
表２に、内輪９１の反かしめ側端面９１ａから凹部６の底部までの距離をｈと、一対の内輪９１，９２の軸力比との関係を示す。なお、軸力比の算出にあたっては、車両アウタ側の内輪９１と車両インナ側の内輪９２のうち、軸力の大きい方を分母として計算する。
Figure 0004278693
 表２より、ｈ1≦ｈ≦ｈ1＋０．９×ｈ2の範囲にて、軸力比が凹部６の無い場合の軸力比０．６より大きくなることが判る。すなわち、一対の内輪９１，９２の軸力比が０．７以上となる。また、最大の軸力比０．９となるのは、ｈ＝ｈ1＋０．５×ｈ2の時である。なお、貫通孔とは、凹部６が軸体２に貫通して形成されている場合である。
このように構成された転がり軸受ユニットによると、軸体２の反かしめ側の端部である車両アウタ側に凹部６を形成し、車両アウタ側の内輪９１の反かしめ側端面９１ａから凹部６の底部までの距離をｈ、車両アウタ側の内輪９１の軸方向幅寸法をｈ1、車両インナ側の内輪９２の軸方向幅寸法をｈ2とすると、ｈ1≦ｈ≦ｈ1＋０．９×ｈ2となるように設定したことにより、軸体２の径方向の断面積が小さくなる。その結果、かしめ時に軸体２の径方向断面の単位面積当たりに作用する引張応力が大きくなると共に、内輪９１，９２に作用する圧縮応力が大きくなる。よって、小さなかしめ荷重にて内輪９１，９２に大きな軸力を付与することができる。このため、大型の軸受であっても、比較的小さなかしめ荷重にて、かしめを確実に行うことができると共に、大型のかしめ機を使用しないので、低コスト化が図れる。しかも、かしめ荷重が小さくて済むので、転がり軸受３の内輪９１，９２が変形したり、内輪９１，９２の軌道が凹んだりしない。
また、凹部６の入口側端面６ａの内径寸法をφＡ、かしめ部の内径寸法をφＢとすると、φＡ≦φＢとなるように設定したことにより、かしめ時にかしめ部５の直下にて軸体２をかしめ受け治具８にて受けてかしめることができる。
また、軸体２に凹部６を形成したことで、転がり軸受ユニットの軽量化が図れる。
さらに、一対の内輪９１，９２の軸力比を０．７以上としたことで、一対の内輪９１，９２に発生する軸力のバランスが向上し、その結果、転がり軸受３全体の剛性が向上し、十分な軸強度を確保でき、転がり軸受３の寿命が向上する。したがって、例えば、車両アウタ側の内輪９１の軸力不足によって、軸強度が不充分となり、軸が破損するのを防止できる。
なお、軸体２の車両インナ側の端部に形成される凹部６を、実施の形態２に示したような略円錐状としてもよい。
なお、本発明の転がり軸受ユニットは、上述の実施の形態に示すように、ハブホイールとアンギュラ玉軸受との組合せからなるハブユニットに限るものではなく、各種形状の転がり軸受ユニットに適用できる。
また、凹部６の形状も、上述の実施の形態のものに限らない。
本発明の実施の形態１における転がり軸受ユニットの断面図である。 本発明の実施の形態１における転がり軸受ユニットのかしめ工程の断面図である。 本発明の実施の形態２における転がり軸受ユニットの断面図である。 本発明の実施の形態２における転がり軸受ユニットのかしめ工程の断面図である。 本発明の実施の形態３における転がり軸受ユニットの断面図である。 本発明の実施の形態４における転がり軸受ユニットの断面図である。 本発明の実施の形態４における転がり軸受ユニットのかしめ工程の断面図である。
符号の説明
２ 軸体
３ 転がり軸受
５ かしめ部
６ 凹部
６ａ 入口側端面
３１，３２ 内輪軌道部
３３ 外輪
３４，３５ 玉（転動体）
４２，９１，９２ 内輪

Claims (2)

  1. 外周面に車輌アウタ側から順にフランジ部と一方の内輪軌道とこの内輪軌道と段部を挟んで形成された小径部とが形成された軸体と、
    外周面に他方の内輪軌道が形成され前記小径部に外嵌された内輪と、
    前記軸体および前記内輪と同心状に回転可能に配置され内周面に複列の軌道を有する外輪と、
    前記軸体および前記内輪と前記外輪との間に介装された複列の転動体とを備え、
    前記フランジ部よりも車輌アウタ側に位置する前記軸体の車両アウタ側端部に凹部が形成され、
    前記凹部の入口側端面をかしめ受け治具で受けた状態で、前記軸体の車両インナ側端部に形成された有底の円筒部を径方向外向きに屈曲変形させてかしめ部を形成し前記内輪を前記軸体に固定した、転がり軸受ユニットであって、
    前記凹部の入口側端面から車両インナ側端部までの深さ寸法をＨ、前記凹部の入口側端面から前記内輪の前記段部に当接する車両アウタ側の端面までの距離をＨ1、前記内輪の軸方向幅寸法をＨ2としたときに、
    Ｈ1≦Ｈ≦Ｈ1＋０．９×Ｈ2
    とされた
    ことを特徴とする転がり軸受ユニット。
  2. 前記凹部の内径寸法をφＡ、前記かしめ部の内径寸法をφＢとすると、
    φＡ≦φＢ
    であることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受ユニット。
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