JP4360372B2 - Manufacturing method of wheel bearing unit - Google Patents
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Description
この発明は、自動車の車輪並びにロータ或はドラム等の制動用回転体を支持する為の車輪用軸受ユニットの製造方法の改良に関する。 The present invention relates to an improvement in a manufacturing method of a wheel bearing unit for supporting a vehicle wheel and a braking rotator such as a rotor or a drum.
自動車の車輪を構成するホイール1及び制動装置であるディスクブレーキを構成するロータ2は、例えば図4に示す様な構造により、懸架装置を構成するナックル3に回転自在に支承している。即ち、このナックル3に形成した円形の支持孔4部分に、本発明の対象となる車輪用軸受ユニット5を構成する、静止輪である外輪6を、複数本のボルト7により固定している。一方、上記車輪用軸受ユニット5を構成するハブ8に上記ホイール1及びロータ2を、複数本のスタッド9とナット10とにより結合固定している。
A wheel 1 constituting a wheel of an automobile and a
上記外輪6の内周面には、それぞれが静止側軌道面である複列の外輪軌道11a、11bを、外周面には結合フランジ12を、それぞれ形成している。この様な外輪6は、この結合フランジ12を上記ナックル3に、上記各ボルト7で結合する事により、このナックル3に対し固定している。
Double row
これに対して、上記ハブ8の外周面の一部で、上記外輪6の外端開口(外とは、自動車への組み付け状態で幅方向外側となる部分を言い、各図の左側。反対に、自動車への組み付け状態で幅方向中央側となる、各図の右側を内と言う。)から突出した部分には、取付フランジ13を形成している。上記ホイール1及びロータ2はこの取付フランジ13の片側面(図示の例では外側面)に、上記各スタッド9とナット10とにより、結合固定している。又、上記ハブ8の中間部外周面で、上記複列の外輪軌道11a、11bのうちの外側の外輪軌道11aに対向する部分には、内輪軌道14aを形成している。更に、上記ハブ8の内端部に形成した小径段部15に、内輪16を外嵌固定している。そして、この内輪16の外周面に形成した内輪軌道14bを、上記複列の外輪軌道11a、11bのうちの内側の外輪軌道11bに対向させている。
On the other hand, a part of the outer peripheral surface of the
これら各外輪軌道11a、11bと各内輪軌道14a、14bとの間には、それぞれが転動体である玉17、17を複数個ずつ、それぞれ保持器18、18により保持した状態で転動自在に設けている。この構成により、背面組み合わせである複列アンギュラ型の玉軸受を構成し、上記外輪6の内側に上記ハブ8を、回転自在に、且つ、ラジアル荷重及びスラスト荷重を支承自在に支持している。尚、上記外輪6の両端部内周面と、上記ハブ8の中間部外周面及び上記内輪16の内端部外周面との間には、それぞれシールリング19a、19bを設けて、上記各玉17、17を設けた空間と外部空間とを遮断している。更に、図示の例は、駆動輪(FR車及びRR車の後輪、FF車の前輪、4WD車の全輪)用の車輪用軸受ユニット5である為、上記ハブ8の中心部に、スプライン孔20を形成している。そして、このスプライン孔20に、等速ジョイント21のスプライン軸22を挿入している。
Between each of the
上述の様な車輪用転がり軸受ユニット5の使用時には、図4に示す様に、外輪6をナックル3に固定すると共に、ハブ8の取付フランジ13に、図示しないタイヤを組み合わせたホイール1及びロータ2を固定する。又、このうちのロータ2と、上記ナックル3に固定した、図示しないサポート及びキャリパとを組み合わせて、制動用のディスクブレーキを構成する。制動時には、上記ロータ2を挟んで設けた1対のパッドをこのロータ2の両側面に押し付ける。
When the wheel rolling
自動車の制動時にしばしば、ジャダーと呼ばれる、不快な騒音を伴う振動が発生する事が知られている。この様な振動の原因としては、ロータ2の側面とパッドのライニングとの摩擦状態の不均一等、各種の原因が知られているが、上記ロータ2の振れも、大きな原因となる事が知られている。即ち、このロータ2の側面はこのロータ2の回転中心に対して、本来直角となるべきものであるが、不可避的な製造誤差により、完全に直角にする事は難しい。この結果、自動車の走行時に上記ロータ2の側面は、多少とは言え、回転軸方向(図4の左右方向)に振れる事が避けられない。この様な振れ(図4の左右方向への変位量)が大きくなると、制動の為に1対のパッドのライニングを上記ロータ2の両側面に押し付けた場合に、上記ジャダーが発生する。
It is known that vibrations with unpleasant noise, often called judder, often occur when braking a car. There are various known causes of such vibration, such as uneven friction between the side surface of the
この様な原因で発生するジャダーを抑える為には、上記ロータ2の側面の軸方向に亙る振れ(アキシアル振れ)を抑える(向上させる)事が重要となる。そして、この振れを抑える為には、上記ハブ8の回転中心に対する取付フランジ13の取付面(上記取付フランジ13の片側面)の直角度と、この取付面自体の面精度とを向上させる必要がある。これら直角度及び面精度に影響を及ぼす要素は、それぞれ複数ずつ存在するが、特に影響の大きい要素としては、直角度に関しては、上記取付面と軌道面(外輪軌道11a、11b及び内輪軌道14a、14b)との平行度が、面精度に就いては熱処理変形がある。又、このうちの平行度を高める為には、ハブ8の構成各部のうち、上記取付フランジ13の片側面と中間部外周面に形成した内輪軌道14a及び内端部に形成した小径段部15との位置関係、並びにこれら各部の形状及び寸法を、精度良く仕上げる事が必要である。このうちの内輪軌道14a及び小径段部15の形状及び寸法の精度を、上記取付面との関係で高めれば、この取付面の上記ハブ8の回転中心に対する直角度を向上させる事ができる。又、上記取付面から熱処理変形を取り除けば、この取付面の面精度を向上させる事ができる。
In order to suppress judder generated due to such a cause, it is important to suppress (improve) the shake (axial shake) of the side surface of the
ロータ2の振れに結び付く、上記取付フランジ13の振れを防止する為の技術としては、例えば特許文献1に記載されたものがある。但し、この特許文献1に記載された従来技術は、基準面として本来必要でない面を精密仕上する為、徒にコストが嵩むだけでなく、構成各部を熱処理する事に就いての考慮はなされていない。これに対して、上記内輪軌道14a及び小径段部15には、表面を硬化させる為に、高周波焼き入れ等の熱処理を施す必要がある。そして、これら内輪軌道14a及び小径段部15の形状及び寸法は、この様な熱処理に伴って多少なりとも変化する為、上記特許文献1に記載された従来技術では、上述の様に各部の精度を十分に向上させる事は難しい。しかも、上記特許文献1に記載された発明の場合には、ハブの外周面に、それぞれがこのハブとは別体とされた1対の内輪を固定する構造である為、これら各内輪の端面と内輪軌道との誤差等が、取付フランジの取付面と内輪軌道との平行度の誤差として入り込む。更には、ハブと内輪との当接部を、上記取付フランジの取付面を基準として加工していない為、上記取付面と内輪軌道との平行度を十分に向上させる事は難しい。
As a technique for preventing the
又、従来から、取付フランジ13の振れとロータ2自体の形状誤差に基づく振れとを相殺する為、車輪用軸受ユニット5とロータ2とを選択して組み合わせたり、或は車輪用軸受ユニット5とロータ2とを組み合わせた後、このロータ2の側面を加工する等を行なう場合もあった。ところが、前者の場合には組み合わせの為の選択作業が面倒になり、後者の場合には加工の為の機械装置が複雑化、大型化する等、何れもコストが嵩む原因となる。
更に、上記取付フランジ13の取付面の形状精度が悪化する事を極力防止する事が、重要となる。
Conventionally, in order to cancel out the deflection of the
Furthermore, it is important to prevent the shape accuracy of the mounting surface of the
本発明の車輪用軸受ユニットの製造方法は、この様な事情に鑑み、取付フランジの取付面の形状精度が悪化する事を極力防止できる製造方法を実現すべく、発明したものである。 In view of such circumstances, the method for manufacturing a wheel bearing unit of the present invention has been invented in order to realize a manufacturing method capable of preventing as much as possible the deterioration of the shape accuracy of the mounting surface of the mounting flange .
本発明の対象となる車輪用軸受ユニットは、前述した従来の車輪用軸受ユニットと同様に、静止側周面にその表面を熱処理硬化された静止側軌道面を有し、使用状態で懸架装置に支持固定される静止輪と、回転側周面にその表面を熱処理硬化された回転側軌道面を有する回転輪と、この回転側軌道面と上記静止側軌道面との間に設けられた複数個の転動体と、上記回転輪の外周面に設けられて、使用状態でその外側面に制動用回転体及び車輪を結合固定する取付フランジと、基端面に鍔部を、中間部外周面にセレーション部をそれぞれ有し、この取付フランジの円周方向複数個所で、上記回転輪の回転中心をその中心とする同一円周上にそれぞれ形成された取付孔に内側から外側に挿通され、上記セレーション部をこれら各取付孔に圧入すると共に、上記鍔部を上記取付フランジの内側面に突き当てた状態でこの取付フランジに固定され、上記制動用回転体及び車輪をこの取付フランジの外側面に結合固定する為の複数のスタッドとを備える。 The wheel bearing unit that is the subject of the present invention has a stationary side raceway surface whose surface is heat-treated and hardened on the stationary side peripheral surface in the same manner as the conventional wheel bearing unit described above, and is used as a suspension device in use. A stationary wheel to be supported and fixed, a rotating wheel having a rotating side raceway surface whose surface is heat-treated and hardened on the rotating side peripheral surface, and a plurality provided between the rotating side raceway surface and the stationary side raceway surface Rolling elements, mounting flanges that are provided on the outer peripheral surface of the rotating wheel, and that are fixed to the outer surface of the rotating rotor for braking and wheels, and a flange portion on the base end surface and a serration on the outer peripheral surface of the intermediate portion Each of the mounting flanges is inserted from the inside to the outside through a plurality of mounting holes formed on the same circumference with the rotation center of the rotating wheel as the center. Are press-fitted into each of these mounting holes. A plurality of studs are fixed to the mounting flange in a state where the flange portion is abutted against the inner surface of the mounting flange, and the braking rotator and the wheel are coupled and fixed to the outer surface of the mounting flange. Prepare.
特に、本発明の対象となる車輪用軸受ユニットは、上記取付フランジのうち、円周方向に関して、上記各スタッドを固定していない部分の一部の厚さを、これら各スタッドを固定した部分の厚さよりも小さくしており、これら各スタッドを上記各取付孔に固定した状態で、上記セレーション部の幅方向中心位置が、上記取付フランジの厚さ方向中心位置よりも内方に位置するものである。
そして、本発明の製造方法に於いては、上記回転輪の回転側周面を高周波焼き入れ処理により硬化させた後、この高周波焼き入れ処理に伴い上記取付フランジの外側面に生じた熱処理変形を取り除き、この外側面の面精度を向上させるべく、この取付フランジの外側面を平坦面に加工し、次いで、上記回転輪の回転中心に対するこの外側面の直角度を向上させるべく、平坦面であるこの外側面を基準として上記回転側周面に機械加工を施し、その後、上記各取付孔に上記各スタッドのセレーション部を圧入した後、上記取付フランジの外側面に対して上記制動用回転体を、この外側面に当接する状態で取り付ける。
In particular, the wheel bearing unit that is the subject of the present invention has a thickness of a part of the mounting flange that does not fix the studs in the circumferential direction. The center position in the width direction of the serration portion is located inward of the center position in the thickness direction of the mounting flange, with the studs being fixed in the mounting holes. is there.
In the manufacturing method of the present invention, after the rotation side peripheral surface of the rotating wheel is hardened by induction hardening, the heat treatment deformation generated on the outer surface of the mounting flange is caused by the induction hardening. In order to remove and improve the surface accuracy of the outer surface, the outer surface of the mounting flange is processed into a flat surface , and then the flat surface to improve the perpendicularity of the outer surface with respect to the rotation center of the rotating wheel. The rotating side peripheral surface is machined on the basis of the outer surface, and then the serrations of the studs are press-fitted into the mounting holes, and then the braking rotator is mounted on the outer surface of the mounting flange. Attach to the outer surface .
上述の様に構成する本発明の車輪用軸受ユニットの製造方法によれば、先ず、取付フランジの外側面の熱処理変形を取り除く事ができる。この為、この外側面の面精度を向上させる事ができる。
又、上記取付フランジの外側面の熱処理変形を取り除いた後に、この外側面を基準として回転側周面に機械加工を施す為、これら外側面と回転側周面との関係を正規に規制できて、この外側面の直角度を向上させる事ができる。
更に、各スタッドを各取付孔に圧入した際に、取付フランジの外側面が凸方向に変形する事を防止できる。
この為、上記各スタッドの圧入に伴い、この取付フランジの外側面の形状精度が悪化する事を防止できる。
According to the method of manufacturing a wheel bearing unit of the present invention configured as described above, first, heat treatment deformation of the outer surface of the mounting flange can be removed. For this reason, the surface accuracy of the outer surface can be improved.
In addition, after removing the heat treatment deformation of the outer surface of the mounting flange, since the rotation side peripheral surface is machined on the basis of the outer surface, the relationship between the outer surface and the rotation side peripheral surface can be properly regulated. The perpendicularity of the outer surface can be improved.
Furthermore, when each stud is press-fitted into each mounting hole, the outer surface of the mounting flange can be prevented from being deformed in a convex direction.
For this reason, it is possible to prevent the shape accuracy of the outer surface of the mounting flange from deteriorating with the press-fitting of the studs.
[実施の形態の第1例]
図1〜2は、本発明の実施の形態の第1例を示している。静止輪である外輪6の外周面には、この外輪6をナックル3(図4)に結合固定する為の結合フランジ12を設けている。又、静止側周面である、上記外輪6の内周面には、それぞれが静止側軌道面である、複列の外輪軌道11a、11bを形成している。これら各外輪軌道11a、11bを含む、上記外輪6の中間部内周面で図1の上半部に斜格子で示す部分は、高周波焼き入れにより、全周に亙り硬化させている。
[First example of embodiment]
1 and 2 show a first example of an embodiment of the present invention. A
又、回転輪に相当するハブ8と内輪16との外周面で、上記各外輪軌道11a、11bに対向する部分には、それぞれが回転側軌道面に相当する内輪軌道14a、14bを設けている。即ち、上記ハブ8の中間部外周面に直接内輪軌道14aを形成すると共に、このハブ8の内端部に形成した小径段部15に、その外周面に内輪軌道14bを形成した内輪16を外嵌固定している。この内輪16は、SUJ2の如き軸受鋼等の硬質金属により造り、心部まで焼き入れ硬化させている。又、上記ハブ8の中間部外端寄り部分で、上記外輪6の外端開口から突出した部分には、車輪を構成するホイール1及び制動用回転体であるロータ2(図4)或はドラムを固定する為の取付フランジ13を設けている。
In addition, inner ring tracks 14a and 14b corresponding to the rotation-side track surfaces are provided on the outer peripheral surfaces of the
この取付フランジ13の円周方向複数個所で、上記ハブ8の回転中心をその中心とする同一円周上には、それぞれ取付孔23を形成し、この取付孔23に、それぞれスタッド24の基端部を内嵌固定している。このスタッド24は、その基端面に鍔部25を、中間部外周面の基端寄り部分にセレーション部26を、それぞれ形成している。この様なスタッド24は上記取付孔23に、内側から外側(図1の右から左)に挿通し、上記セレーション部26を上記取付孔23に圧入すると共に、上記鍔部25を上記取付フランジ13の内側面に突き当てる。尚、この様に上記スタッド24を上記取付フランジ13に固定した状態で、図1に鎖線αで示す、上記セレーション部26の幅方向中心位置は、同図に鎖線βで示す、上記取付フランジ13の厚さ方向中心位置よりも内方に位置する。この様な構造を実現する為に、この取付フランジ13の厚さを、図1〜2の上部と下部とから明らかな通り、上記取付孔を形成した部分で他の部分よりも大きく(スタッドを固定しない部分で小さく)している。この理由は、次の通りである。
At a plurality of locations in the circumferential direction of the mounting
本例の場合、上記取付フランジ13の外側面27(図1〜2の左側面)を、上記ホイール1及びロータ2を取り付けるべき取付面としている。従って、上記外側面27の形状精度が悪化する事を極力防止する必要がある。これに対して、上記スタッド24のセレーション部26を上記取付孔23に圧入すると、上記取付フランジ13がこの取付孔23の近傍部分で多少なりとも変形する。この変形が、上記取付フランジ13の外側面27にまで及び、この外側面が凸方向に変形すると、この外側面に対し結合固定した、上記ロータ2の振れが大きくなりがちになる。そこで、上記取付孔23と上記セレーション部26との嵌合部を、極力内方に寄せて設ける事により、上記変形に基づき上記外側面27が凸方向に変形する事がない様にしている。勿論、上記セレーション部26の幅W26は、十分な嵌合強度を確保できる範囲で、上記取付フランジ13の厚さT13よりも十分に小さく(W26≪T13)している。図示の例では、上記取付孔23の端部で、上記外側面27側開口部に、座ぐり加工或は旋削加工等により、面取り状の大径部を形成しているので、上記セレーション部26の圧入に基づく、上記外側面27の凸方向への変形を、より確実に防止できる。
In the case of this example, the outer surface 27 (the left side surface in FIGS. 1 and 2) of the mounting
又、上記ハブ8の外周面で図1の上半部に斜格子で示す部分は、高周波焼き入れにより、全周に亙り硬化させている。このうち、上記取付フランジ13の基端部分は、走行時にこの取付フランジ13に加わる大きなモーメントに拘らず、この基端部分が塑性変形するのを防止する為に硬化させる。又、上記内輪軌道14a部分は、次述する玉17、17との当接部に加わる大きな面圧に拘らず、この内輪軌道14aに圧痕が形成されるのを防止する為に硬化させる。又、上記小径段部15は、上記内輪16から加わる大きなラジアル荷重に拘らず、この小径段部15が塑性変形するのを防止する為に硬化させる。更には、この小径段部15と上記内輪軌道14aとの間部分は、走行時に加わる大きなモーメント荷重やスラスト荷重に拘らず、この間部分が塑性変形するのを防止する為に硬化させる。
Further, the portion of the outer peripheral surface of the
又、上記各外輪軌道11a、11bと内輪軌道14a、14bとの間には、それぞれが転動体である複数個の玉17、17を、それぞれ保持器18、18により保持した状態で、転動自在に設けている。この構成により、前記外輪6の内径側に前記ハブ8を回転自在に支持し、ナックル3に対してホイール1を含む車輪及びロータ2を回転自在に支持できる様にする。尚、上記外輪6の両端部内周面と、上記ハブ8の中間部外周面及び上記内輪16の内端部外周面との間には、それぞれシールリング19a、19bを設けて、上記各玉17、17を設けた空間と外部空間とを遮断し、この空間内に封入したグリースの漏洩防止と、この空間内への異物の進入防止とを図っている。
Further, between the
上述の様な車輪用軸受ユニット5に於いて、上記ホイール1及びロータ2を結合固定する為の、前記取付フランジ13の外側面27は、図1の上半部に斜格子で示した、上記ハブ8の中間部外周面を熱処理の一種である高周波焼き入れ処理により硬化させた後に、所定の形状に加工している。即ち、上記斜格子部分に高周波熱処理を施して、この斜格子部分を硬化させると共に、上記ハブ8に熱処理に基づく変形が生じた後に、上記外側面27に旋削等の機械加工を施し、この外側面27を平坦面とする。
In the
更に、上記ハブ8の中間部外周面に直接形成した内輪軌道14a、及びこのハブ8の内端部に形成した小径段部15の外周面及び段差面は、上記取付フランジ13の外側面27を平坦面に加工した後に、図2に示す様に、この外側面27を基準として所定の形状及び寸法に加工する。即ち、この外側面27にバッキングプレート28を突き当てると共に、このバッキングプレート28と上記取付フランジ13とを、磁気吸着力等により結合させる。そして、このバッキングプレート28を回転させる事により上記ハブ8を回転させる。この際、このハブ8の回転中心は、上記外側面27に対し直交する軸となる。そこで、図示しないシューを上記ハブ8の外周面に摺接させ、このハブ8のラジアル方向に亙る位置決めを図りつつ、図2に破線を付した、上記内輪軌道14aと小径段部15の外周面及び段差面とに、研削加工或は精密旋削加工の如き、これら各面の形状を所望にする為の機械加工を施す。
Further, the
この様な機械加工は、上記外側面27に対し直交する軸を回転中心としつつ行なうので、この外側面27と、上記ハブ8の中間部外周面に直接形成した内輪軌道14a及び上記小径段部15に外嵌した内輪16(図1)の外周面の内輪軌道14bとの位置関係が、上記高周波焼き入れ処理に基づく熱変形に拘らず、正規なものとなる。この結果、図1に示す様な車輪用軸受ユニット5を組み立てた状態で、上記外側面27の振れを僅少に抑える事が可能になる。
Since such machining is performed with an axis orthogonal to the
[実施の形態の第2例]
次に、図3は、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、ハブ8の外周面に設けた取付フランジ13の外側面27を平坦面に仕上げた後、このハブ8の外端部をチャック30により把持した状態で、このハブ8の中間部外周面に直接形成した内輪軌道14a、及びこのハブ8の内端部に形成した小径段部15の外周面及び段差面を、所定の形状及び寸法に加工する。この際、上記チャック30の軸方向片面(図3の右端面)は上記外側面27に突き当てて、この外側面27を加工の為の基準面として利用する。又、上記チャック30の内周面は、上記ハブ8の外端部に形成した円筒部31の外周面に当接させて、このハブ8のラジアル方向に亙る変位を抑える。この様な本例の場合には、上記ハブ8の中間部外周面に直接形成した内輪軌道14a及びこのハブ8の内端部に形成した小径段部15の外周面のラジアル方向位置をより厳密に規制できる。この結果、ホイール1及びロータ2(図4)のラジアル方向に亙る変位を抑えて、自動車の走行時の振動を抑える事ができる。その他の構成及び作用は、上述した第1例の場合と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。
[Second Example of Embodiment]
Next, FIG. 3 shows a second example of the embodiment of the present invention. In the case of this example, after the
1 ホイール
2 ロータ
3 ナックル
4 支持孔
5 車輪用軸受ユニット
6 外輪
7 ボルト
8 ハブ
9 スタッド
10 ナット
11a、11b 外輪軌道
12 結合フランジ
13 取付フランジ
14a、14b 内輪軌道
15 小径段部
16 内輪
17 玉
18 保持器
19a、19b シールリング
20 スプライン孔
21 等速ジョイント
22 スプライン軸
23 取付孔
24 スタッド
25 鍔部
26 セレーション部
27 外側面
28 バッキングプレート
29 大径部
30 チャック
31 円筒部
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