JP4715172B2

JP4715172B2 - 軸受装置の組み付け装置およびその組み付け方法

Info

Publication number: JP4715172B2
Application number: JP2004340856A
Authority: JP
Inventors: 信一郎柏木; 真之介高崎; 有一中川
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2004-11-25
Filing date: 2004-11-25
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2024-11-25
Also published as: JP2006153053A

Description

この発明は、内軸の端部がかしめ加工されてリング体の組み付けが行われる軸受装置の組み付け装置、および、その組み付け方法に関する。

車軸用転がり軸受装置（ハブユニット）として知られるものに、ハブホイール（内軸）の軸部の外周に複列円すいころ軸受又は複列アンギュラ玉軸受が配設され、さらにハブホイールの軸部の端部側にスプライン付きのリング体（カプラー）が配設されたものがある。リング体は、内周側および外周側にスプラインが形成され、内周側のスプラインはハブホイールの外周とスプライン嵌合され、外周側のスプラインは、軸受装置の近傍に設けられた連結切替器とスプライン嵌合可能とされている。ハブホイール側のリング体と連結切替器とが嵌合状態で、連結切替器から回転駆動力がリング体を介してハブホイールに伝達され、軸受装置が駆動輪用として機能し、または、リング体において非嵌合状態に切り替えられて軸受装置が従動輪用として機能することができる。つまり、この軸受装置は、４輪駆動式に切り替えが可能となる自動車に適用されている。

このリング体のハブホイールへの組み付けは、まず、ハブホイールの軸部の外周に、ころ軸受の内輪部材を外嵌させ、その後、リング体を軸部の外周端部に外嵌させ、ハブホイールの端部の一部を径方向外方に広げるようかしめ加工して、内輪部材とリング体とをハブホイールに抜け止め固定している（例えば、特許文献１参照）。

特表２００３−５０７６８３号公報（図１）

特許文献１の構成によれば、かしめ加工によりリング体が膨張し、その膨張量が大きすぎると、リング体の割れが発生するという問題点がある。また、リング体の外周側のスプラインは、前記の連結切替器とスプライン嵌合させるため、リング体の外周寸法を所定の精度内に収める必要がある。
そこで、この発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、かしめ加工により組み付けを行う際のリング体の膨張を抑制し、しかも、リング体の外径寸法にばらつきがあっても、かしめ加工によるリング体の膨張量を一定値に抑えることのできる軸受装置の組み付け装置、および、その組み付け方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するためのこの発明の軸受装置の組み付け装置は、内輪部材が外嵌された内軸の外周端部側に、外周にスプラインが形成されているリング体が外嵌され、その内軸の外周端部が径外側にかしめ加工されて前記リング体と前記内輪部材とが当該内軸に抜け止め固定されて組み付けられる軸受装置の組み付け装置において、前記かしめ加工される際に前記リング体の外周に外嵌接触して当該リング体の拡径を防止する拘束リングを備え、前記リング体の外周に当接する前記拘束リングの内周当接面は、平滑面であることを特徴としている。このような構成の組み付け装置によれば、かしめ加工により組み付けを行う際のリング体の膨張を抑制することができ、精度の高い組み付けが可能となる。さらに、過度の膨張によるリング体の変形、割れを防止することができる。
また、前記リング体の外周にはスプラインが形成されているが、当該リング体の外周に当接する前記拘束リングの内周当接面は、平滑面である。これは、スプラインの底面よりも先端面の方が寸法精度が良いため、その先端面に拘束リングの内周当接面を接触させることで、リング体の歪みを矯正することができるためである。これにより、リング体の真円度を向上させることもできる。

また、前記拘束リングは、周方向に分割された複数個の拘束リングセグメントにより構成されるのも好ましい。この構成によれば、リング体の外径寸法にばらつきがあっても、かしめ加工によるリング体の膨張量を一定値に抑えることができる。つまり、リング体の膨張量は、拘束リングの内周面とリング体の外周面との隙間に関係し、隙間が大きいと膨張量も大きくなる。また、一般的にリング体（カプラー）の外径公差は軸受の内輪部材の公差と比べると広く設定されており、拘束リングの内周面は一定の内径寸法とされるため、拘束リングとリング体との隙間は製品毎で様々である。しかし、拘束リングが周方向複数に分割されているため、拘束リングの内径の変化が可能となり、リング体の外径公差を吸収することが可能となる。従って、拘束リングを取り替えることなく組み付け作業が行え、生産性の向上が可能となり、軸受装置の量産に適したものとなる。

また、前記拘束リングセグメントは、当該拘束リングセグメントの内周当接面と前記内軸の軸心との相対角度が変更されることなく、径方向に移動可能とされるのも好ましい。この構成によれば、拘束リングセグメントの内周当接面をリング体の外周に、常に面にて接触させることができ、リング体の膨張を抑えることができると共にリング体の傾きを確実に防ぐことができる。つまり、拘束リングがリング体を拘束するために縮径した際に、内周当接面が内軸の軸心に対して傾くと（内周当接面と内軸の軸心との相対角度が変化すると）、線接触状態となって不安定となり、周方向において偏った力がリング体に作用すると、リング体が傾いてしまう。しかし、本発明によれば、これを防止できる。

さらに、前記目的を達成するためのこの発明の軸受装置の組み付け方法は、内輪部材を外嵌させた内軸の外周端部側に、外周にスプラインが形成されているリング体を外嵌させ、その内軸の外周端部を径外側にかしめ加工して前記内輪部材と前記リング体とを当該内軸に抜け止め固定させる軸受装置の組み付け方法において、前記かしめ加工される際に、前記リング体の前記スプラインが形成されている外周に、拘束リングの平滑面からなる内周当接面を外嵌接触させ、当該リング体の拡径を防止することを特徴としている。このような構成の組み付け方法によれば、かしめ加工により組み付けを行う際のリング体の膨張を抑制することができ、精度の高い組み付けが可能となる。さらに、過度の膨張によるリング体の変形、割れを防止することができる。

また、前記組み付け方法において、前記リング体の外周にはスプラインが形成されているが、当該リング体の外周に当接する前記拘束リングの内周当接面は、平滑面である。これは、スプラインの底面よりも先端面の方が寸法精度が良いため、その先端面に拘束リングの内周当接面を接触させることで、リング体の歪みを矯正することができるためである。これにより、リング体の真円度を向上させることもできる。

また、前記拘束リングは、周方向に分割されて複数個の拘束リングセグメントにより構成され、各拘束リングセグメントを縮径方向に移動させて、当該拘束リングセグメントを前記リング体の外周に接触させるのも好ましい。この構成によれば、リング体の外径寸法にばらつきがあっても、かしめ加工によるリング体の膨張量を一定値に抑えることができる。さらに、リング体の外径寸法にばらつきがあっても、拘束リングを取り替えることなく組み付け作業が行え、生産性の向上が可能となり、軸受装置の量産に適する。

本発明の軸受装置の製造装置、および、その製造方法によれば、かしめ加工により組み付けを行う際のリング体の膨張を抑制することができ、精度の高い組み付けが可能となる。過度の膨張によるリング体の変形、割れを防止することができる。さらに、リング体の仕上がり外径寸法の影響を受けることなく、つまりリング体の外径寸法にばらつきがあっても、かしめ加工によるリング体の膨張量を一定に抑えることができ、寸法精度を高め、さらには、リング体の歪みを矯正することも可能となる。従って、品質が良く、しかも品質が安定した軸受装置を得ることが可能となる。リング体の外径寸法にばらつきがあっても、拘束リングを取り替えることなく組み付け作業が行え、生産性の向上が可能となり、軸受装置の量産に適する。

以下、この発明の実施の形態について添付図面を参照しながら詳述する。
図１はこの発明の一実施の形態に係る軸受装置の組み付け装置の要部を示す断面側面図であり、組み付け装置にセットされかしめ加工されて軸受装置が組み付けられる状態を示している。
まず、軸受装置の構成について、図１により説明すると、１が車軸用転がり軸受装置（ハブユニット）であり、２は内軸（ハブホイール）、３は複列円すいころ軸受を示し、１０が内軸２の一端部側のかしめ部である。

内軸２は、円筒状の軸部１３と、軸部１３の外周側の他端部に形成され図示しない車輪やブレーキロータが取り付けられるフランジ部１２とを有する。フランジ部１２の車輪等の取り付け面側の中央部には突出状のボス部２６が形成され、ボス部２６の端面には内軸２の軸心Ｃを中心とする凹部３０が形成され、その凹部の凹部底面２７は内軸２の軸心Ｃに直交する平面とされている。

内軸２の軸部１３には複列円すいころ軸受３が外装され、さらに、この複列円すいころ軸受３よりも軸部１３の先端部側である一端部にスプライン付きリング体（カプラー）４が外装され、軸部１３の一端部の一部が径方向外方に広げられてかしめ部１０が形成されている。
かしめ部１０の、かしめ具８により径方向外方へ広げられる前の状態は、図示しないが、軸部１３の一端部側の端面から突出するよう形成された短筒部とされている。また、リング体４が外装される軸部１３の外周対応部には、スプラインが形成され、リング体４と軸部１３とは、スプライン嵌合される。

複列円すいころ軸受３は、軸部１３に外嵌され２列の内輪軌道を有する内輪部材７と、２列の外輪軌道を有する外輪部材９と、２列に配設される２つの転動体１４ａ，１４ｂとを有しており、外輪部材９の外周には径方向外向きのフランジ部１５が形成されている。軸受装置は、このフランジ部１５を介して図示しない車軸ケースに固定される。

そして、本発明の組み付け装置を用いて行う軸受装置の組み付け方法は、まず、内軸２の軸部１３にころ軸受３の内輪部材７を外嵌させ、さらに、内軸２の軸部１３の外周端部側にリング体４を外嵌させ、内軸２の外周端部２ａをかしめ具８により径外側にかしめ加工して、内輪部材７とリング体４とを内軸２に抜け止め固定させることにより行われる。なお、内軸２の軸部１３において、リング体４は、軸部１３の軸心方向中央部に外嵌されたころ軸受３の内輪部材７に隣接して、側面同士が接触した状態で外嵌されている。

このかしめ加工は、図２に示すように、ころ軸受３の内輪部材７とリング体４とを外嵌させた内軸２を、水平状の基台１６上に配置し、この内軸２の上方に設けたかしめ具８と、かしめ具８および内軸２の一端部に外嵌状となる拡径防止治具Ａと、拡径防止治具Ａを動作させる押圧駆動装置Ｂとにより行われる。
かしめ加工は、従来知られている揺動かしめにより行われる。つまり、ころ軸受３の内輪部材７とリング体４とを外嵌させた内軸２を、内軸２の軸心Ｃを鉛直方向として、水平状の基台１６上に載置状として設置する。そして、内軸２の上方からかしめ具８を接近させ、内軸２の軸心Ｃと所定角度で傾斜させかつ当該軸心Ｃ廻りに回転するかしめ具８を、内軸２の一端部に当接させ、内軸２の一端部に設けた前記短筒部を押圧して外径方向に塑性変形させかしめ部１０を形成する。塑性変形されたかしめ部１０はリング体４の外側面を押し付けた状態とされている。

内軸２の基台１６上への設置は、図２に示すように、平盤２５上に水平状のベース板１６ａを設け、ベース板１６ａ上に、内軸２の下端部の前記ボス部２６を挿入状とする凹孔が中央部に形成されて上面が円環形状となる水平受け面２４を有する受け台１６ｂを設け、この水平受け面２４上に内軸２のフランジ部１２を載置し、内軸２を固定することができる。これにより、内軸２を安定させることができると共に、内軸２の軸心Ｃを鉛直方向に精度良く一致させることができる。
または、図３に示すように、内軸２の基台１６上への設置は、平盤２５上に水平状のベース板１６ａを設け、ベース板１６ａ上に、上面が円形の水平受け面２４となる縦断面凸形状の受け台１６ｃを設け、この水平受け面２４上に内軸２の前記凹部底面２７を載置し、内軸２を固定することができる。これにより、内軸２を安定させることができると共に、内軸２の軸心Ｃを鉛直方向に精度良く一致させることができる。

そして、このかしめ加工を行う際に、組み付け装置が具備する拡径防止治具Ａの拘束リング５を、リング体４の外周面に外嵌接触させ、かしめ加工により生ずるリング体４の拡径を防止する。
拡径防止治具Ａは、傾斜して回転する軸状のかしめ具８を間隔をもって挿入状とさせる円環形状のブロック体であり、図４の縦断面図と図５の断面平面図に示すように、拡径防止治具Ａは、上下面が水平面状とされた環状基盤１７と、環状基盤１７の下面外周側部に固着させた円環状のガイドブロック１８と、環状基盤１８に吊り下げ状に保持され環状のガイドブロック１８の内周側に設けられた拘束リング５とを備える。

拡径防止治具Ａの上部に、図２または図３に示すように、かしめ具８に外嵌状となる環状の押圧部材２８と、その押圧部材２８に外嵌状となって押圧部材２８を昇降駆動させると共に押圧部材２８に下方への押圧力を付与する固定状駆動ブロック２９とを備える押圧駆動装置Ｂが設けられている。具体的には、拡径防止治具Ａの環状基盤１７の上面に押圧部材２８が取り付けられ、押圧駆動装置Ｂは、環状基盤１７を昇降移動させると共に環状基盤１７に矢印Ｐに示すように下方への押圧力を生じさせる。
従って、押圧駆動装置Ｂの動作により環状基盤１７が降下すると、ガイドブロック１８および拘束リング５が降下する。そして、拘束リング５が軸受装置１の内軸２に外嵌させたリング体４に当接すると、押圧駆動装置Ｂの働きにより矢印Ｐに示すように、環状基盤１７に下方向きの押圧力が作用し、その押圧力によりガイドブロック１８を介して、拘束リング５が、リング体４を鉛直方向下向きに押圧すると共に径方向内方へ締め付けることができる。押圧駆動装置Ｂは、例えば、油圧を駆動源とすることができる。

図４と図５に示すように、拡径防止治具Ａのガイドブロック１８は、環状基盤１７にボルト部材により固定され、ガイドブロック１８の内周面は、下方へ拡径するテーパ円周面１９とされている。拡径防止治具Ａの拘束リング５は、図５に示すように、周方向に分割された複数個の拘束リングセグメント６により構成されている。図５においては４分割とされているが、その数は変更自在である。

拘束リングセグメント６の外円弧面２１は、ガイドブロック１８のテーパ内周面１９のテーパ角度（傾斜角度）と等しい傾斜面を有しており、拘束リングセグメント６がガイドブロック１８のテーパ内周面１９に沿って摺動することができる。
拘束リングセグメント６の内面は、円弧面とされ、リング体４の外周に当接してリング体４の径方向外方への変形を防ぐための内周当接面６ａと、リング体４の軸心方向上端面の外周縁部に当接してリング体４を内輪部材７側へ押圧する下方向きの円環面６ｂとを有し、拘束リングセグメント６の内面は、段付き円弧面となる。

各拘束リングセグメント６の半径方向の分割面は鉛直面とされ、分割面同士が隙間ｇを持って一つのリング状となり、拘束リングセグメント６は環状基盤１７に上下間隔を持って対面状に保持されている。さらに、拘束リングセグメント６は、環状基盤１７に対して接近離間自在であり、かつ、環状基盤１７に対して径方向に拘束されることなく、径方向に小寸法だけ移動可能に保持されている。つまり、環状基盤１７に形成したザグリ孔２２と小貫孔２３に小寸法だけ隙間を持って挿入させたボルト部材２０の先端部に、拘束リングセグメント６を連結させている。そして、各拘束リングセグメント６は夫々独立しており、その他の拘束リングセグメント６の動作の影響を受けることなく、各拘束リングセグメント６が、軸受装置１のリング体４に当接することで、ガイドブロック１８にガイドされながら、環状基盤１７に接近可能であり、かつ、径方向内方に移動できる。

拡径防止治具Ａの動作についてさらに説明すると、図１に示すように基台１６上に配置した軸受装置１に対して、前記の押圧駆動装置Ｂの動作により上方位置から拡径防止治具Ａを降下させ、拘束リングセグメント６（拘束リング５）の内周当接面６ａ（５ａ）または下方向きの円環面６ｂを、内軸２に外嵌させたリング体４の外周面または上面に接触させる。拡径防止治具Ａをさらに降下させて、押圧駆動装置Ｂにより鉛直下向きの押圧力が作用すると、ガイドブロック１８のテーパ内周面１９により各拘束リングセグメント６を縮径方向に、径方向内方へ軸心Ｃに向かって、移動させ、ガイドブロック１８のテーパ内周面１９が、径方向内方向きの力と、下向きの力とを拘束リングセグメント６に作用させ、拘束リングセグメント６の内周当接面６ａをリング体４の外周に押圧させリング体４を外周面側から締め付けることができる。さらに、拘束リングセグメント６の円環面６ｂにより、リング体４を鉛直方向下向きに押圧し、リング体４の姿勢をさらに安定させることができる。

拘束リングセグメント６は、ボルト部材２０により、環状基盤１７に接近離間自在に、かつ、環状基盤１７に対して径方向に拘束されることなく保持されているため、拘束リングセグメント６は、拘束リングセグメント６の内周当接面６ａと内軸２の軸心Ｃとの相対角度が変更されることなく径方向に移動可能（拡縮自在）とされる。つまり、図４に示すように、拘束リングセグメント６は、ガイドブロック１８のテーパ内周面１９に沿ってそのままの姿勢で平行移動することができ、拘束リングセグメント６を平行移動させることで、拘束リングセグメント６の内周当接面６ａは、角度を変えることなく内径寸法をΦｄ_１からΦｄ_２に変化させることができる。従って、拘束リングセグメント６は、リング体４に対して、接触から押圧に至るまで、その内周当接面６ａをリング体４の外周面に面にて接触させることができる。

なお、リング体４の外周にはスプライン１１が形成されており、リング体４の外周に当接する拘束リング５（拘束リングセグメント６）の内周当接面５ａ（内周当接面６ａ）は、平滑面とするのが好ましい。さらに、軸受装置１側のリング体４の外周面の軸方向全長にわたって、拘束リングセグメント６の内周当接面６ａを当接させており、拘束リングセグメント６の締め付け力によりリング体４が傾くことを防止することができる。

次に、前記の拡径防止治具Ａを用いてリング体４を外周面から締め付けて、内軸２の端部２ａに対してかしめ加工を施した際の、リング体４の外径膨張量の測定結果について図６により説明する。３種類の仕上がり外径寸法により得られたリング体（カプラー）４に対して、一つの拘束リング５を用いてかしめによる組み付けを行った。なお、これら３種類のリング体４は、規定の寸法公差内に収まる部品であり、また、拘束リング５の内径寸法は、図５に示すような所定の隙間ｇを有してリング状に配置された状態における内径寸法である。

そして、図６は、横軸に、リング体４と拘束リング５との隙間寸法を表し、縦軸にかしめ加工後のリング体４の外径膨張量を表したものである。図６に示すように、リング体４の外径寸法と拘束リング５の内周当接面５ａの内径寸法とが同一である場合（横軸の値が０ｍｍ：矢印ａ）、リング体４の外径寸法が０．１ｍｍ小さい場合（横軸の値が０．１ｍｍ：矢印ｂ）、および、リング体４の外径寸法が０．１５ｍｍ小さい場合（横軸の値が０．１５ｍｍ：矢印ｃ）のいずれにおいても、リング体４の外径膨張量は０．０５５ミリ程度であり、リング体４の外径寸法にばらつきがあっても、リング体４の膨張量を一定値に抑えることができる。
つまり、軸受装置１側のリング体４の外径寸法に応じて拡径防止治具Ａの拘束リング５の内径寸法が変化でき、しかも、前記の押圧駆動装置Ｂによる一定の押し付け力により、リング体４に対して一定の締め付け力が作用するため、リング体４の外径寸法が公差内でばらつきがあっても、または、たとえ拘束リング５の内周当接面５ａが長期使用により摩耗して僅かに寸法変化しても、リング体４の膨張量を一定値に抑えることが可能となる。

この発明の一実施の形態に係る組み付け装置の要部を示す縦断面図である。組み付け装置の縦断面図である。他の実施の形態に係る組み付け装置の縦断面図である。拘束リングを有する拡径防止治具の縦断面図である。拘束リングを有する拡径防止治具の断面平面図である。拘束リングを用いた場合のリング体の膨張量を示すグラフである。

符号の説明

１軸受装置
２内軸
２ａ端部
３円すいころ軸受
４リング体（カプラー）
５拘束リング
５ａ内周当接面
６拘束リングセグメント
６ａ内周当接面
７内輪部材
８かしめ具
１０かしめ部
１１スプライン
Ａ拡径防止治具
Ｃ軸心

Claims

内輪部材が外嵌された内軸の外周端部側に、外周にスプラインが形成されているリング体が外嵌され、その内軸の外周端部が径外側にかしめ加工されて前記リング体と前記内輪部材とが当該内軸に抜け止め固定されて組み付けられる軸受装置の組み付け装置において、
前記かしめ加工される際に前記リング体の外周に外嵌接触して当該リング体の拡径を防止する拘束リングを備え、
前記リング体の外周に当接する前記拘束リングの内周当接面は、平滑面であることを特徴とする軸受装置の組み付け装置。
前記拘束リングは、周方向に分割された複数個の拘束リングセグメントにより構成されている請求項１に記載の軸受装置の組み付け装置。
前記拘束リングセグメントは、当該拘束リングセグメントの内周当接面と前記内軸の軸心との相対角度が変更されることなく、径方向に移動可能とされている請求項２に記載の軸受装置の組み付け装置。
内輪部材を外嵌させた内軸の外周端部側に、外周にスプラインが形成されているリング体を外嵌させ、その内軸の外周端部を径外側にかしめ加工して前記内輪部材と前記リング体とを当該内軸に抜け止め固定させる軸受装置の組み付け方法において、
前記かしめ加工される際に、前記リング体の前記スプラインが形成されている外周に、拘束リングの平滑面からなる内周当接面を外嵌接触させ、当該リング体の拡径を防止することを特徴とする軸受装置の組み付け方法。
前記拘束リングは、周方向に分割されて複数個の拘束リングセグメントにより構成され、各拘束リングセグメントを縮径方向に移動させて、当該拘束リングセグメントを前記リング体の外周に接触させる請求項４に記載の軸受装置の組み付け方法。