JP4581129B2 - ブレーキロータ付き車輪軸受装置の加工方法 - Google Patents

Description

この発明は、ブレーキロータ付き車輪軸受装置の加工方法、より詳しくはブレーキロータのパッド摺動面を切削加工する方法に関する。

自動車の車輪軸受装置には駆動輪用と非駆動輪用とが存在する。いずれにしても、車輪軸受装置においては、ブレーキロータの回転時における制動面すなわちパッド摺動面の面振れが制動時のブレーキジャダの発生の原因となるため、車輪軸受装置の各部品に高い加工精度と高い寸法精度が求められる。しかしながら、各部品の加工精度を高めたとしても、各部品の加工誤差が車輪軸受装置の組立て時に集積するばかりでなく、組立て誤差も発生するため、ブレーキロータのパッド摺動面の面振れを抑制することができない。

そのような不都合を解消するため、実装状態に組み立てたブレーキロータ付き車輪軸受装置を切削加工機に装着し、そのブレーキロータ付き車輪軸受装置を実装状態に支持した状態でブレーキロータを回転させてパッド摺動面を切削する切削加工方法が既に提案されている（米国特許第６２４７２１９号明細書）。

上記従来の方法によれば、ブレーキロータ付き車輪軸受装置の実装状態でブレーキロータのパッド摺動面を切削するため、各部品の加工誤差が集積した集積誤差やブレーキロータの固定時に発生する歪み等は切削によって除去される。このため、切削完了後のブレーキ付き車輪軸受装置を実車に組み付けることにより、ブレーキロータ付き車輪軸受装置は切削加工終了時の状態に復元し、ブレーキロータの回転時におけるパッド摺動面の面振れはきわめて小さく、ブレーキロータをきわめて高精度に回転させることができる。
米国特許第６２４７２１９号明細書

ブレーキロータ付き車輪軸受装置の実装状態でブレーキロータのパッド摺動面を切削加工するようにした従来の加工方法は、ブレーキロータ回転時におけるパッド摺動面の面振れを抑え、制動時に振動が発生することを防止することを目的とする加工法であるが、転動体を介して相対回転する外方部材と内方部材のうち、外方部材を固定した状態で内方部材に組み付けたブレーキロータのパッド摺動面を切削するものであり、切削荷重負荷時に転動体接触面の変形で軸受回転軸心と加工軸心にぶれが生じ、結果的にその分は面振れ精度が劣化する。図９を参照して説明するならば、ブレーキロータ付き車輪軸受装置１の外方部材２をチャック装置４で保持して内方部材６を回転させ、外方部材２のフランジ面２ａを基準面としてブレーキロータ８のパッド摺動面８ａ，８ｂを旋削する。このため、軸受自身の精度（アキシアル振れ、剛性等）が加工後のブレーキロータ精度に影響を及ぼす。

この発明の課題は、ブレーキロータ付き車輪軸受装置のブレーキロータのパッド摺動面を一層高精度に能率よく切削加工できる方法を提供することにある。

この発明によるブレーキロータ付き車輪軸受装置は、外周に車体取付フランジを有し内周に２列の軌道を有する外方部材と、外周に車輪取付フランジと１列の軌道と小径部とを有するハブ輪と、ハブ輪の小径部に配置した外周に１列の軌道を有する内輪とからなる内方部材と、外方部材の軌道と内方部材の軌道との間に介在して両者を相対回転自在に支持する２列の転動体と、ハブ輪の車輪取付フランジに固定したブレーキロータとを具備するブレーキロータ付き車輪軸受装置のブレーキロータのパッド摺動面を切削加工する方法であって、車輪軸受装置を組み立てた状態で、外方部材のナックルパイロット外径をチャックしてハブ輪のホイールパイロット端面を旋削し、ハブ輪のホイールパイロット端面を基準としてブレーキロータのパッド摺動面を旋削することを特徴とするものである。

ハブ輪のホイールパイロット端面基準でブレーキロータのパッド摺動面を旋削する時のチャック位置としては、ハブ輪のホイールパイロット内径または外径（請求項２）、ハブ輪のセレーション内径（請求項３）、ブレーキロータのハット部外径（請求項４）が挙げられる。

また、ハブ輪のホイールパイロット端面と外方部材の車体取付フランジのフランジ面とを挟むようにクランプするか（請求項５）、ハブ輪のホイールパイロット端面と外方部材のインボード側端面とを挟むようにクランプするようにしてもよい（請求項６）。

ハブ輪のホイールパイロット端面を基準に、ブレーキロータのパッド摺動面を旋削することにより、外方部材を拘束することなく、ブレーキロータのパッド摺動面の面振れを抑えた高精度な加工が可能となる。具体例を挙げるならば、ブレーキロータのパッド摺動面の面振れを３０μｍ以下とすることができる。

したがって、この発明によれば、ブレーキロータのパッド摺動面の回転振れを極めて小さくすることが可能であるため、実装状態でのブレーキロータの回転精度を改善し、制動時のブレーキジャダの発生を抑制することができる。

まず、加工方法を説明する前に、その対象であるブレーキロータ付き車輪軸受装置について説明する。

図３に示すように、ブレーキロータ付き車輪軸受装置は車輪軸受装置とブレーキロータを一体化したものであって、その車輪軸受装置は、軸受外輪に相当する外方部材１０と、軸受内輪に相当する内方部材２０と、外方部材１０と内方部材２０との間に介在させた２列の転動体３６を主要な構成要素としている。

外方部材１０は、ナックル等の車体に固定するためのフランジすなわち車体取付フランジ１２が外周に設けてあり、内周に二つの軌道１４が形成してある。外方部材１０の符号１６で指してある部分は、ナックル等に形成した取り付け孔に挿入するパイロット部であって、ここではナックルパイロットと呼ぶこととする。

内方部材２０はハブ輪２０Ａと内輪２０Ｂとからなっている。ハブ輪２０Ａは、図３の左側に現れているアウトボード側の端部にホイールパイロット２２が形成してあり、反対側のインボード側の端部に小径部２４が形成してある。ハブ輪２０Ａの中心部には軸方向に貫通したセレーション（またはスプライン。以下同じ。）孔２６が形成してある。ハブ輪２０Ａのアウトボード側端部の外周には、車輪を取り付けるためのフランジすなわち車輪取付フランジ２８が設けてある。車輪取付フランジ２８には複数のハブボルト３０が取り付けてある。ハブ輪２０Ａの中間部外周には軌道３２が形成してある。

内輪２０Ｂはハブ輪２０Ａの小径部２４にたとえば締りばめで配置してあり、小径部２４から半径方向に立ち上がった面２５に内輪２０Ｂの端面を突き当ててある。この意味で面２５を内輪突き当て面と呼ぶこととする。内輪２０Ｂの外周には軌道３４が形成してある。ハブ輪２０Ａの軌道３２と内輪２０Ｂの軌道３４は外方部材１０の二つの軌道１４に対応する。そして、外方部材１０の軌道１４と内方部材２０（ハブ輪２０Ａおよび内輪２０Ｂ）の軌道３２，３４との間に２列の転動体３６が転動自在に介在して、外方部材１０と内方部材２０を相対回転自在に支持する。

なお、外方部材１０と内方部材２０の対向面間における両端部にシール３８が装着してある。シール３８は軸受内部に異物が侵入するのを防止し、また、軸受内部に充填したグリースの漏洩を防止する。

上述の構成からなる車輪軸受装置においては、実車への組付けに際し、外方部材１０の車体取付フランジ１２をボルト締結によって車体に取り付ける。また、ハブ輪２０Ａのセレーション孔２６に等速自在継手の外側継手部材に設けたセレーション軸を挿入し、そのセレーション軸の先端に形成したねじ軸にナットをねじ係合させて規格トルクで締め付け、ハブ輪２０Ａと内輪２０Ｂを軸方向に加圧することにより、軸受に予圧を付与する。さらに、車輪取付フランジ２８のハブボルト３０にブレーキロータ４０と車輪のホイール（図示省略）を取り付け、ホイールナット（図示省略）を締め付ける。ホイールはホイールパイロット２２によって、ブレーキロータ４０はブレーキパイロット２１によって、それぞれ心出しされる。

次に、上記ブレーキロータ付き車輪軸受装置におけるブレーキロータ４０のパッド摺動面４０ａ，４０ｂの加工方法を説明する。実施の形態の加工方法は第一工程と第二工程から成り立っている。第一工程では、軸受ＡＳＳＹ状態でハブ輪２０Ａのホイールパイロット２２の端面２３を旋削する（図１）。第二工程では、ブレーキロータ４０のパッド摺動面４０ａ，４０ｂを旋削する（図２）。

第一工程は、図１を参照して説明するならば次のとおりである。車輪軸受装置の外方部材１０のナックルパイロット１６の外径をチャック装置４２により保持する。そして、ハブ輪２０Ａのセレーション孔２６にケレ４６のセレーション軸を挿入し、ケレ４６を矢印で示すように回転させることにより、ハブ輪２０Ａが車輪軸受装置の回転中心で回転するように回転力を与える。そして、白抜き矢印で示すようにバイト４４に送りをかけ、ホイールパイロット２２の端面２３を旋削する。この加工により、各部材の寸法誤差や組立誤差に拘らず、車輪軸受装置の回転時のホイールパイロット２２の端面２３の軸方向の振れは十分に小さくすることが可能となる。

第二工程は、図２を参照して説明するならば次のとおりである。第一工程を終えた車輪軸受装置のハブ輪２０Ａにハブボルト３０を取り付けた後、ブレーキロータ４０を取り付け、ナット３１を締め付けて固定する。そうして構成したブレーキロータ付き車輪軸受装置を、図２に示すように、ホイールパイロット２２の内径にてチャック装置４８ａにより保持する。このとき、チャック装置４８ａをホイールパイロット２２の端面２３に突き当てる。この状態でセレーション孔２６にケレ４６のセレーション軸を挿入して内方部材２０を回転させ、二点鎖線矢印で示すようにバイト５０a，５０ｂに送りをかけてブレーキロータ４０のパッド摺動面４０ａ，４０ｂを旋削する。

この実施の形態によれば、第一工程で車輪軸受装置の回転に対する軸方向の面振れ精度を極めて小さくしたホイールパイロット２２の端面２３が確保でき、第二工程ではこれを基準としてブレーキロータ４０のパッド摺動面４０ａ，４０ｂを旋削することから、車輪軸受装置の回転に対するブレーキロータ４０のパッド摺動面４０ａ，４０ｂの軸方向の面振れを極めて小さくすることができる。

さらに、ブレーキロータ４０を車輪取付フランジ２８に固定する時に発生する歪も除去される。また、従来の方式では外方部材１０を固定してブレーキロータ４０のパッド摺動面４０ａ，４０ｂを切削するため、切削荷重負荷がかかった場合に転動体接触面の変形で軸受回転軸心と加工軸心にぶれが生じ、結果的にその分は面振れ精度が劣化する現象が見られたが、この実施の形態では、ブレーキロータ４０のパッド摺動面４０ａ，４０ｂを加工する時は外方部材１０は拘束されておらず、それゆえに軸受回転中心と加工軸心にぶれが生じにくく、それだけ高精度に加工することが可能である。

第二工程でブレーキロータ４０のパッド摺動面４０ａ，４０ｂを旋削する時のハブ輪２０Ａのチャック位置は、図２を参照して上に述べたようにホイールパイロット２２の内径のほか、図４に示すようにチャック装置４８ａ´でホイールパイロット２２の外径をチャックしてもよく、あるいは、図５および図６に示すような構成を採用することもできる。図５に示す変形例では、チャック装置４８ｂをホイールパイロット端面２３に当て、チャック装置４８ｃによりハブ輪２０Ａのセレーション孔２６の内径をチャックしている。図６に示す変形例では、チャック装置４８ｂをホイールパイロット端面２３に当て、チャック装置４８ｄによりブレーキロータ４０のハット部外径をチャックしている。

また、図７および図８に示すように、ハブ輪２０Ａのホイールパイロット端面２３と外方部材１０を軸方向両側から挟み込むようにしてクランプするようにしてもよい。いずれも外方部材１０の径方向移動を拘束しないので、軸受自身の精度（アキシアル振れ、剛性等）が加工後のブレーキロータ精度に影響を及ぼすといった不具合が解消する。図７の場合、一方の回転するチャック装置４８ｅは、ハブ輪２０Ａのホイールパイロット２２の外径を保持するとともに、ホイールパイロット端面２３に当接している。他方の静止したチャック装置５４ａは、外方部材１０の車体取付フランジ１２のフランジ面１３に当ててある。図８の場合、回転するチャック装置４８ｅがハブ輪２０Ａのホイールパイロット２２の外径を保持するとともにホイールパイロット端面２３に当接し、静止したチャック装置５４ｂは外方部材１０のインボード側端面１８に当ててある。

なお、車輪軸受装置としては、内方部材２０（ハブ輪２０Ａ）にセレーション孔２６が形成してある駆動輪用を例にとって説明したが、ハブ輪２０Ａが中実の非駆動輪用の車輪軸受装置であってもよい。この場合のハブ輪のチャッキングは、図７または図８に関連して上に述べたのと同様としてもよく、あるいは、鍛造の過程でハブ輪のホイールパイロット内径部の円周上数ヶ所たとえば３〜４ヶ所に突起を設ける。あるいは、ホイールパイロット端面に切欠き等を設け、それに引っ掛けて回すようにしてもよい。

この発明の加工方法の第一工程を説明するための縦断面図である。 この発明の加工方法の第二工程を説明するための縦断面図である。 ブレーキロータ付き車輪軸受装置の縦断面図である。 第二工程の変形例を示す図２と類似の縦断面図である。 第二工程の変形例を示す図２と類似の縦断面図である。 第二工程の変形例を示す図２と類似の縦断面図である。 第二工程の変形例を示す図２と類似の縦断面図である。 第二工程の変形例を示す図２と類似の縦断面図である。 従来の技術を示す縦断面図である。

符号の説明

１０ 外方部材
１２ 車体取付フランジ
１３ フランジ面
１４ 軌道
１６ ナックルパイロット
１８ インボード側端面
２０ 内方部材
２０Ａ ハブ輪
２１ ブレーキパイロット
２２ ホイールパイロット
２３ 端面
２４ 小径部
２５ 内輪突き当て面
２６ セレーション孔
２８ 車輪取付フランジ
３０ ハブボルト
３２ 軌道
２０Ｂ 内輪
３４ 軌道
４０ ブレーキロータ
４０ａ，４０ｂ パッド摺動面
４２ チャック装置
４８ａ〜４８ｅ 回転するチャック装置
５４ａ，５４ｂ 静止したチャック装置
４４，５０ａ，５０ｂ バイト
４６ ケレ

Claims (6)

1. 外周に車体取付フランジを有し内周に２列の軌道を有する外方部材と、外周に車輪取付フランジと１列の軌道と小径部とを有するハブ輪と、ハブ輪の小径部に配置した外周に１列の軌道を有する内輪とからなる内方部材と、外方部材の軌道と内方部材の軌道との間に介在して両者を相対回転自在に支持する２列の転動体と、ハブ輪の車輪取付フランジに固定したブレーキロータとを具備するブレーキロータ付き車輪軸受装置のブレーキロータのパッド摺動面を切削加工する方法であって、
   車輪軸受装置を組み立てた状態で、外方部材のナックルパイロット外径をチャックしてハブ輪のホイールパイロット端面を旋削し、
   ハブ輪のホイールパイロット端面を基準としてブレーキロータのパッド摺動面を旋削する、ブレーキロータ付き車輪軸受装置の加工方法。
2. ブレーキロータのパッド摺動面を旋削する時、ハブ輪のホイールパイロット内径または外径をチャックする、請求項１のブレーキロータ付き車輪軸受装置の加工方法。
3. ブレーキロータのパッド摺動面を旋削する時、ハブ輪のセレーション内径をチャックする、請求項１のブレーキロータ付き車輪軸受装置の加工方法。
4. ブレーキロータのパッド摺動面を旋削する時、ブレーキロータのハット部外径をチャックする、請求項１のブレーキロータ付き車輪軸受装置の加工方法。
5. ブレーキロータのパッド摺動面を旋削する時、ハブ輪のホイールパイロット端面と外方部材の車体取付フランジのフランジ面とを挟むようにクランプする、請求項１のブレーキロータ付き車輪軸受装置の加工方法。
6. ブレーキロータのパッド摺動面を旋削する時、ハブ輪のホイールパイロット端面と外方部材のインボード側端面とを挟むようにクランプする、請求項１のブレーキロータ付き車輪軸受装置の加工方法。

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