JP4760856B2

JP4760856B2 - 車軸用軸受装置

Info

Publication number: JP4760856B2
Application number: JP2008136552A
Authority: JP
Inventors: 一寿戸田; 照之脇阪; 信一郎柏木; 匡御手洗
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2008-05-26
Filing date: 2008-05-26
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2020-11-27
Also published as: JP2008232442A

Description

本発明は、車軸用軸受装置に関する。この車軸用軸受装置としては、例えば自動車のハブユニットなどが挙げられる。

従来の車軸用軸受装置の一例として、特許文献１に示すようなものがあり、図６および図７に示すような構成になっている。

図中、８０はハブホイール、８１は複列外向きアンギュラ玉軸受などの複列転がり軸受、８２はかしめ部である。

ハブホイール８０の自由端をローリングかしめにより径方向外向きに屈曲させて、複列転がり軸受８１の内輪８３の端面に対してかしめ付けることによって、ハブホイール８０に複列転がり軸受８１を抜け止め固定している。

なお、かしめ部８２の外端面の全体形状は、丸みを帯びた曲面形状になっている。しかも、かしめ部８２の内径側角部の曲率半径Ｒは、内輪８３の内周面角部における円弧状のいわゆるＲ面取りの曲率半径ｒよりも大きく設定している。
米国特許５４９０７３２号明細書

上記従来例において、ハブホイール８０の自由端を所定以上の肉厚ｄ１に厚くできる場合には、図８の仮想線で示すように、かしめ部８２の内径側角部の肉厚を厚く維持できるので、問題ないが、ハブホイール８０の自由端を所定未満の肉厚ｄ２に薄くしなければならない場合には、図８の実線で示すように、かしめ部８２の内径側角部が引き延ばされる形態で塑性変形されて肉厚が薄くなりすぎるとともに、曲率半径Ｒが大きくなり過ぎるために、かしめ部８２そのものの剛性が不足する結果になりやすい。そのため、かしめにより複列転がり軸受８１に付与した軸力の反力によってかしめ部８２が倒れて内輪８３の端面から離れてしまうなど、複列転がり軸受８１に作用する抜け荷重に対する抗力つまり抜け抗力が不足する。

このような事情に鑑み、本発明は、車軸用軸受装置において、かしめ部による抜け抗力を向上させることを目的とする。

本発明第１の車軸用軸受装置は、内輪内径角部にＲ面取りを設けた転がり軸受が外嵌装着される軸体の自由端側円筒部を径方向外向きに屈曲させて前記転がり軸受の内輪の前記Ｒ面取りに沿ってかしめ付けることにより軸体に転がり軸受を抜け止め固定したもので、前記かしめ部の内径側角部が、前記かしめ治具に形成された傾斜面によって軸方向外向きに漸次拡径する円錐形状に形成されており、この円錐面の最小径位置が、内輪端面よりも軸方向外側に配置され、この円錐面の最大径位置が、内輪内周面よりも径方向内側に配置されている、ことを特徴としている。

上記第１の構成において、前記かしめ部は、前記円錐面の外径側に、前記かしめ治具に形成された平坦部によって径方向に沿う平坦面が形成されていることが望ましい。さらに、前記かしめ部の外径側に、前記かしめ治具に形成された傾斜面によって内輪側に傾斜する傾斜面が形成されていることが望ましい。

要するに、本発明では、かしめ部の内径側角部を曲面とせずに円錐面としている。このような形状とする場合、軸体の自由端を屈曲させるかしめ過程において、内径側角部が引き延ばされる形態に塑性変形せずに済んだことを意味しており、肉厚つまりかしめ部の円錐面と内輪の内径側角部との間の厚みがかしめ前とほぼ同等に維持できるようになる。そのため、かしめ部の剛性が向上して、かしめ後にかしめ部が倒れて内輪の端面から離れることが抑制される。

本発明では、かしめ部の内径側角部の形状を工夫することにより、かしめ部の内径側角部の肉厚をかしめ前とほぼ同等に維持できるようにしているから、内輪の外端面に対してかしめ部を密着もしくは近接させた形態に維持できて、かしめ部による抜け抗力を十分なものにできるようになる。これは、軸体の円筒形自由端の肉厚を薄くする場合において特に有利となる。

本発明の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。ここでは、車軸用軸受装置として、自動車の駆動輪に用いられるタイプのハブユニットを例に挙げている。

図１ないし図４に本発明の一実施形態を示している。図１は、車軸用軸受装置を示す縦断面図、図２は、かしめ部の拡大図、図３は、図１のかしめ部を得るためのかしめ治具の縦断面図、図４は、図３のかしめ治具を用いたローリングかしめ形態を示す説明図である。

図例の車軸用軸受装置は、ハブホイール１と、複列転がり軸受２と、等速ジョイント３とを備えている。

ハブホイール１は、中空構造となっており、その外周面の軸方向中間部には径方向外向きのフランジ１１が形成され、また、中空孔の所要領域にはスプライン（図示省略）が形成され、外周面においてフランジ１１よりも車両インナ側には複列転がり軸受２における車両アウタ側の玉２２群の軌道面１２が形成された構成となっている。

複列転がり軸受２は、二列の軌道溝を有する単一の外輪２１と、二列で配設される転動体としての複数の玉２２と、二つの冠形保持器２３と、車両インナ側の玉２２群に関する内輪２４とから構成された複列外向きアンギュラ玉軸受とされており、車両アウタ側の玉２２群の内輪については上述したようにハブホイール１の軌道面を利用しているため存在しない。

等速ジョイント３は、周知のツェッパタイプ（バーフィールド型）等速ジョイントと呼ばれるものとされ、外輪３１、内輪３２、玉３３および保持器３４などから構成されている。外輪３１は、内輪３２、玉３３および保持器３４などが収納配設される椀形部３５と、この椀形部３５の小径側に一体に連接される軸部３６とから構成されている。軸部３６の外周面には、スプラインが形成されており、ハブホイール１の中空孔に対してスプライン嵌合される。

そして、ハブホイール１のフランジ１１に対して図示しないディスクブレーキ装置のディスクロータおよび車輪があてがわれて複数のボルト１３により装着される。また、複列転がり軸受２の外輪２１に設けてある径方向外向きのフランジ２５が、図示しない車体などにボルト止めされる。さらに、等速ジョイント３の内輪３２に対してシャフト５がスプライン嵌合されて止め輪（符号省略）などで抜け止め固定される。前述のシャフト５の他端側は、図示しない別の等速ジョイントを介して車両のデファレンシャル装置に取り付けられる。

このような車軸用軸受装置では、シャフト５の回転動力が、等速ジョイント３を介してハブホイール１に取り付けられてある車輪（図示省略）に対して伝達される。

なお、上記ハブホイール１の外周面に複列転がり軸受２が取り付けられる。このハブホイール１の車両インナ側端部は、径方向外向きに屈曲されて、複列転がり軸受２の内輪２４における内周面角部のＲ面取り２４ａから車両インナ側端面に対してかしめつけられている。このかしめ部には、符号１４を付してある。

また、ハブホイール１に対して等速ジョイント３が複列転がり軸受２の近傍に隣り合わされる形態で結合されている。つまり、ハブホイール１の中空孔において、軸方向中間領域のみにスプラインが形成され、車両インナ側領域と車両アウタ側領域とが軸方向中間領域のスプラインにおける溝底の直径よりも拡径された円筒面に形成されている。この車両インナ側の拡径領域に符号１５を、また、車両アウタ側の拡径領域に符号１６をそれぞれ付してある。また、等速ジョイント３の外輪３１における軸部３６の端縁側には、周溝３７が設けられている。この周溝３７に対してＣ形止め輪６が一部突出する状態で嵌入されている。そして、ハブホイール１の中空孔に対して等速ジョイント３の外輪３１における軸部３６を車両インナ側からスプライン嵌合させるのであるが、軸部３６のスプラインの車両インナ側エンド部がハブホイール１のスプラインの車両インナ側エンド部に対して当接すると、軸部３６に装着してあるＣ形止め輪６が中空孔における車両アウタ側の拡径領域１６にまで到達し、Ｃ形止め輪６が径方向外向きに拡がり、拡径領域に対して当接する状態になる。これで、ハブホイール１のスプラインが、その軸方向両側から軸部３６のスプラインにおける車両インナ側端縁とＣ形止め輪６とにより挟まれた形態となり、ハブホイール１に対して等速ジョイント３が非分離に結合された状態になる。

なお、この状態では、かしめ部１４と等速ジョイント３の外輪３１における椀形部３５との間に所要の隙間が形成されるように管理されていて、かしめ部１４に対してかしめ時に付与した軸力以外の負荷が全く作用しないようになっている。なお、かしめ部１４に対して等速ジョイント３の椀形部３５を突き当てて前記隙間を無くすようにしてもよい。

この実施形態では、ハブホイール１のかしめ部１４の形状に特徴があるので、以下で説明する。

つまり、図２に示すように、かしめ部１４の内径側角部は、車両インナ側に向けて漸次拡径する円錐面１４ａに形成されている。この円錐面１４ａにおいて最小径の位置は、複列転がり軸受２の内輪２４の端面に沿う垂線ｇよりも車両インナ側に配置されている。

そして、上記円錐面１４ａとハブホイール１の中心軸線Ｏとでなす角度θは、２０〜８０度の範囲に設定される。

また、円錐面１４ａにおける最小径側のコーナーと最大径側のコーナーは、それぞれ曲面１４ｂ，１４ｃに形成されている。この曲面１４ｂ，１４ｃの曲率半径ｒ１，ｒ２は、内輪２４の内径側角部における円弧状のいわゆるＲ面取り２４ａの曲率半径ｒよりも小さく設定されている。

なお、かしめ部１４の外側面には、径方向外向きに沿う平坦面１４ｄが設けられており、この平坦面１４ｄの径方向長さは、車軸用軸受装置の使用対象となる自動車の種類などによって適宜指定される。

次に、上述したかしめ部１４の形成方法について説明する。まず、ハブホイール１の自由端側外周に対して複列転がり軸受２の内輪２４を外嵌装着してから、ハブホイール１の自由端に対して、従来技術で説明したと同様のローリングかしめを行えばよいのである。

但し、ここでのローリングかしめに用いるかしめ治具４０の先端形状については、図３に示すようなものとする必要がある。

具体的に、図例のかしめ治具４０では、その先端面の中心に凸部４１が、また、この凸部４１の外周に環状陥没部４２が形成されている。この環状陥没部４２の内径側には、径方向に沿う仮想平面Ｌに対して所要角度θ１だけ傾斜する傾斜面４３が設けられていて、環状陥没部４２の外径側には所要角度θ２だけ傾斜する傾斜面４４が設けられた構造になっている。これらの傾斜面４３，４４の傾斜角度θ１，θ２は、θ１＞θ２の関係に設定されている。但し、内径側の傾斜面４３の内周縁は、曲面に形成されており、この曲面は、かしめ部１４における円錐面１４ａの最大径側の曲面１４ｃに対応した曲率半径ｒ２に設定されている。

そして、図４に示すように、上述したようなかしめ治具４０の先端をハブホイール１の自由端にあてがい、かしめ治具４０を一点鎖線Ｐ回りにローリングさせて、最終段階において所要角度αにすると、図２に示すような形状のかしめ部１４を得ることができる。

つまり、かしめ治具４０をローリングさせることにより、かしめ治具４０の環状陥没部４２によりかしめ部１４の全体形状が決定される。詳しくは、ローリングかしめの最終段階において、かしめ治具４０の内径側の傾斜面４３でもってかしめ部１４の内径側角部に円錐面１４ａを形成し、環状陥没部４２の底面でもってかしめ部１４の外端面の径方向途中に平坦部１４ｄを形成し、さらに、外径側の傾斜面４４でもってかしめ部１４の外端面の外径側に傾斜面１４ｅを形成するようになっている。なお、かしめ部１４における最小径側の曲面１４ｂは、かしめの最終段階において、かしめ治具４０の内径側の傾斜面４３および面取り４３ａでもって、だらされることにより、形成される。

つまり、従来例のかしめ形態であれば、ハブホイール１の自由端の肉厚を薄くすればする程、かしめ部１４の内径側角部が外径側に引き延ばされる形態で塑性変形することになって、当該内径側角部の肉厚が薄くなりやすいのであるが、この実施形態でのかしめ治具４０を用いれば、かしめ部１４の内径側角部が引き延ばされる形態に塑性変形しにくくなるので、当該内径側角部の肉厚、つまりかしめ部１４の円錐面１４ａと内輪２４の内径側角部との間の厚みをかしめ前とほぼ同等に維持できるようになる。そのため、かしめ部１４の剛性が十分なものとなり、かしめ後にかしめ部１４が倒れて内輪２４から離れることがなくなる。したがって、複列転がり軸受２の抜け抗力が従来例に比べて増すことになる。

なお、本発明は上記実施形態のみに限定されるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。

すなわち、上記実施形態では、車軸用軸受装置として自動車の駆動軸に用いられるものを例に挙げたが、例えば図５に示すような自動車の従動軸に用いられるものにも本発明を適用することができる。この車軸用軸受装置は、ハブホイール１に対して等速ジョイント３を取り付けていない構造であり、そのために、ハブホイール１が中実になっていて、車両インナ側の自由端のみが円筒形状に形成されており、ここが径方向外向きに屈曲されて複列外向きアンギュラ玉軸受２の内輪に対してかしめつけられる。その他、本発明の特徴に係る構成については上記実施形態と同様であるので、その説明を省略する。

本発明の一実施形態に係る車軸用軸受装置を示す縦断面図図１のかしめ部の拡大図図２のかしめ部を得るためのかしめ治具の縦断面図図３のかしめ治具を用いたローリングかしめ形態を示す説明図本発明の他の実施形態に係る車軸用軸受装置を示す縦断面図従来例の車軸用軸受装置の縦断面図図６のかしめ部の拡大図従来例での不具合を示す図

符号の説明

１ハブホイール
２複列転がり軸受
２４軸受の内輪
１４ハブホイールのかしめ部
１４ａかしめ部の円錐面
１４ｂ円錐面の最小径側の曲面
１４ｃ円錐面の最大径側の曲面
θ 円錐面の傾斜角度

Claims

内輪内径角部にＲ面取りを設けた転がり軸受が外嵌装着される軸体の自由端側円筒部を径方向外向きに屈曲させて前記転がり軸受の内輪の前記Ｒ面取りに沿ってかしめ付けることにより軸体に転がり軸受を抜け止め固定した車軸用軸受装置であって、
前記かしめ部の内径側角部が、前記かしめ治具に形成された傾斜面によって軸方向外向きに漸次拡径する円錐形状に形成されており、この円錐面の最小径位置が、内輪端面よりも軸方向外側に配置され、この円錐面の最大径位置が、内輪内周面よりも径方向内側に配置されている、ことを特徴とする車軸用軸受装置。
前記かしめ部は、前記円錐面の外径側に、前記かしめ治具に形成された平坦部によって径方向に沿う平坦面が形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の車軸用軸受装置。
前記かしめ部は、その外径側に、前記かしめ治具に形成された傾斜面によって内輪側に傾斜する傾斜面が形成されている、ことを特徴とする請求項１または２に記載の車軸用軸受装置。