JP5190839B2 - 車輪軸受及び車両側で固定した少なくとも１つの支持体から成る装置 - Google Patents

Description

本発明は、車輪軸受及び車両側で固定した少なくとも１つの支持体から成る装置であって、車輪軸受が、少なくとも１つの外側部分により、支持体の板成形部品の軸線方向通過口として形成される少なくとも１つの軸受座に固定的にはまっており、外側部分の少なくとも１つの端部区域が、少なくとも通過口の近くで塑性的に半径方向に折り曲げられて、端部区域が支持体に軸線方向に係合しているものに関する。

このような回転装置は欧州特許出願公開第１４２４２１７号明細書に詳細に記載されている。支持体は板から殻状に変形される２つの支持体素子から構成されている。各支持体素子は軸受座を持ち、この軸受座は、軸線方向通過口として、それぞれの支持体素子により、支持体素子の縁範囲からスリーブ状に形成されている。この場合軸受座の内側輪郭は中空円筒状に形成され、従って軸線方向幅全体にわたって、連続して不変な内側断面を持っている。軸受座へ導入される外レースは、軸受座の形状及び配置のため、外部から通過可能な円筒形状を持っていなければならない。外レースの端部区域が折り曲げられて、これらの端部区域が軸線方向にその間に支持体を遊隙なしに締付ける。締付け力は、外レースの材料から端部区域を半径方向に塑性的に折り曲げる際発生される。

本発明がなされた時点に、特に軸受座を簡単かつ安価に製造しかつ頑丈に構成できる、支持体及び車輪受から成る装置を提供するという、課題があった。

この課題は請求項１及びそれ以外の請求項の特徴によって解決される。

通過口は半径方向狭隘個所を持ち、通過口の半径方向内側断面が、通過口の少なくとも内側区域において、狭隘個所に対する軸線方向間隔の減少と共に次第に減少し、即ち軸受座の自由通過口は、狭隘個所の方へ次第に狭くなっている。換言すれば、内側断面は、狭隘個所から、狭隘個所からの軸線方向距離の増大と共に大きくなり、従って内側円筒形状とは異なる内側輪郭を持っている。

軸線方向は軸受中心軸線と同じ向きの方向である。通過口は一般に回転対称である。次第に狭くなる内側断面の幅は、内側断面が狭隘個所の方向に減少し始める個所からの軸線方向間隔が、軸受回転軸線と同じに向けられる通過口の最大軸線方向幅の半分に少なくとも一致しているように設計されている。外側部分の外側輪郭は通過口の内側輪郭に合わされて、軸受座にはまる車輪軸受の外側部分の軸受座により包囲される外側輪郭が、少なくとも狭隘個所において通過口の内側輪郭に当接している。

軸受座にはまる車輪軸受の外側部分の軸受座により包囲される外側輪郭が、内側輪郭に当接し、即ち外側輪郭が少なくとも半径方向に内側輪郭の推移に合わされている。従って内側輪郭も外側輪郭も、円筒形状とは異なる内側輪郭を持ち、既に述べたように輪郭は互いに一致しているが、一致していなくてもよい。

これらの内側輪郭は例えば中空円錐台の内側輪郭により描かれている。その場合このような輪郭へ、適当に合わされる円錐状の外側輪郭を少なくとも軸受座に持つ外側部分が押込まれる。その代わりに本発明の構成によれば、内側輪郭が少なくとも狭隘個所において軸受回転軸線の回りを取巻いて半径方向に最も大きく通過口へ入り込むように、内側輪郭が球状に形成されている。

外側部分は、軸受座において、少なくとも端部区域が半径方向に折り曲げられる側に、通過口の内側輪郭と一致しかつ少なくとも部分的に塑性的に内側輪郭へ向かって変形される外側輪郭を持っている。

このように形成される軸受座では、外側部分を支持体に取付ける際及び車両の走行作動中に、軸線方向に作用する最大の力が吸収される。組立ての際における装置技術的な費用が減少される。なぜならば、通過口の狭隘個所は、外レースの位置用の軸線方向ストッパを形成し、外側部分の端部区域の塑性折り曲げの結果生じる周方向力を支持体へ導入するからである。

外側部分は、車輪軸受の少なくとも１つの外レースと外レースを受入れる支持体素子との間の支持スリーブ又はアダプタスリーブである。支持体は、１つ又は複数の外レース及び内レースを有する１列又は複数列の１つ又は少なくとも２つの軸受から成る車輪軸受を選択的に受入れている。その代わりに外側部分は、転動体用の少なくとも１つの転動路ただし一般に２つ又はそれ以上の転動路を持つ車輪軸受の外レースである。外レースは、少なくとも軸受座にある外側区域の外側に、車輪軸受の回転軸線の周りに回転対称に形成されている。

本発明による軸受座を持つ支持体または支持体素子は簡単に製造される。同様に車輪軸受と支持体との分離不可能な結合も簡単に行われる。なぜならば、車輪軸受は、最終的な軸線方向止めの前に、１つ又は２つの座に精確に位置せしめられて保持され、部材相互の位置固定のために特別な費用を必要としないからである。

その代わりに支持体は、なるべく軸線方向に従って車輪軸受の軸受回転軸線と同じ向きに互いに離れるように向く２つのストッパに、固定的に当接している。ストッパは、外レース又は外側部分に固定している。ストッパが外側部分に固定していると、車輪軸受の少なくとも１つの外レースは、任意の形状の外側部分に受入れられている。少なくとも１つのストッパは、外側部分又は外レースに、軸座用止め輪又は止め円板の形の別個の部品として、外レースに固定しているか、又はこれと一体に形成されている。

外レースは切削加工されているか又は冷間変形部品であり、それに２つの転動路が形成されている。各端部区域は、外レースの本体から軸線方向へ異なる方向へ出ている。

それぞれのストッパは、支持体が軸受座の縁区域の少なくとも一部により軸線方向にストッパへ当たるように、端部区域から半径方向に突出している。そのため軸受座の内側輪郭はそれぞれのストッパと一致して、大きい荷重を受けても軸線方向ストッパが常に軸受座の縁区域に当接し、意に反して軸受座へ入るか又はこれに押し通されることはない。

支持体の壁の他方の側でストッパに、端部区域から半径方向に離れるように形成される端部区域の材料の端部が対向している。この端部も、壁の他方の側で対向するストッパと同様に半径方向へ縁区域まで突出して、支持体と車輪支持体との確実な結合が軸受座において行われるようにしている。端部区域から半径方向形成される端部が、それぞれの軸受座内で軸受座にある通過口の縁区域に軸線方向に当接し、従って軸受座から軸線方向に全又は一部しか突出しないようにすることも、考えられる。ストッパはなるべく円環面である。

軸受座の内側輪郭及び端部区域の外側輪郭は、互いに一致するすべての考えられる形状で任意に構成されるが、なるべく車輪軸受の回転軸線に対してなるべく回転対称に形成されている。外レースが支持体に、はまり合いで互いに係合する手段により、周方向に車輪軸受の回転軸線の周りに回らないようにされることも、考えられる。これらのはまり合い手段は、端部区域又はその変形された端部又は軸線方向ストッパにも形成されている。これらのはまり合い手段に、軸受座又は関連する軸受座の縁区域にあるはまり合い相手手段が一致している。これらの手段は、例えば互いにかみ合う歯付き部のように、半径方向又は軸線方向に突出するか又は引込んではまり合いで互いにかみ合う１つ又は複数の止め手段である。

端部はなるべく曲げ縁フランジであり、転がり鋲フランジとも称されている。このようなフランジは、端部区域の材料から成りかつ端部区域からまず半径方向に突出する環区域の塑性変形によって形成される。そのため端部区域は、外レースを軸受座に取付ける前に、端部区域に付属するか又は穴状に形成される軸受座より軸線方向に長く、軸線方向に幅広い。ストッパから遠い方にある支持体の側で軸受座から支持体を越えて軸線方向に突出する端部区域の材料の部分は、外レースを支持体に取付けた後、半径方向に折り曲げられる端部を形成する。

端部区域の材料は、外レースを支持体に取付けた後、半径方向外方へ押しやられるか又は変形されて、それぞれの端部により、車輪軸受の回転軸線に対して回転対称にかつ端部区域と一体に形成される鋲フランジ又は頭部が形成されて、通過口に残る端部区域の部分の外周面から半径方向に突出する。端部区域の外径は、少なくとも端部の変形のために設けられている環区域において、端部の半径方向折り曲げ前に、それぞれの軸線方向ストッパからの間隔の増大と共に減少する。端部の半径方向折り曲げ前に車輪軸受の回転軸線に対して回転対称に形成される端部区域の壁厚は、端部の半径方向折り曲げ前に、ストッパに対する軸線方向間隔の増大と共に減少する。このような手段により、例えば転がり鋲止めの際の変形力と変形度を最適に合わせることができる。端部区域の外側輪郭は、端部の半径方向折り曲げ前に、車輪軸受の回転軸線に沿って見て、縦断面を湾曲されるか、又は端部の方へ直線的に下降している。

支持体は、なるべく冷間変形部品により板から製造される少なくとも１つの変形部品である。軸受座は支持体の板にある通過口である。車輪軸受は、少なくとも１つの支持体によるか、又は互いに結合されるか又は直接には結合されない２つ又はそれ以上の支持体部分により、車両に結合され、２つの支持体素子はそれぞれ軸受座を備えている。車輪軸受は、例えば少なくとも２つの殻状に形成される板製変形部品である支持体に保持されているのがよい。これらの変形部品は例えば溶接されるか鋲留めされている。支持体及び支持体素子に対して、装置の重量をできるだけ小さくするため、小さい壁厚の板がなるべく使用される。このような殻は適当な形状により高い安定性を得る。

特に支持体または支持体素子のために薄い板が使用されると、本発明の構成によれば、軸受座が板の重複部において形成されている。板の重複部は軸受座の縁により形成されており、支持体の製造の際この縁がまず軸線方向に板に対して約９０°回され、それから最後に軸受座中心軸線から半径方向に離れるように折り曲げられて、支持体に当接される。

軸受座は、円筒形状とは異なる内周面により内側を区画されている。従って内周面は交互に内側円錐状又は球状に形成されている。

互いに離れるように向く２つのストッパ及びそれぞれのストッパから出る端部区域を持つ外レースに支持体または支持体素子を取付ける順序は、支持体の構造に関係している。互いに無関係な２つの支持体素子の組立ては簡単である。なぜならば、支持体素子の各々はその軸受座を端部区域へはめられ、それから端部区域の折り曲げにより取付けられるからである。従って支持体素子は個々に互いに別々に外レースに固定しているか、又は次の段階で１つの共通な支持体となるように互いに結合される。

本発明が実施例により以下に詳細に説明される。

図６は、支持体３及び車輪軸受４から成る装置１を、部分的に切断された全体図で示している。図１には、装置１の組立ての終わった半組立て品２が示されている。半組立て品２は、支持体３と車輪軸受４の外レース５の形の外側部分から成っている。

図１ａは、支持体３にある外レース５の軸受座１４を、拡大して示される詳細として示している。図１ｂには、軸受座２３の別の構成が示されている。

図２及び３は支持体３及び外レース５を示している。図４，５ａ及び５ｂには、半組立て品２を組立てるための本発明による方法の個々の段階が示されている。図１〜５は、装置１の縦中心軸線１ａに沿う縦断面の断面図である。

この場合２列アンギュラコンタクト玉軸受の形式の車輪軸受４は、外レース５、フランジ８を持つボス７上の内レース９、及び保持器１０にある２列の転動体９によって形成されている。本発明はころ軸受を持つ装置における使用にも当てはまる。狭隘個所２２の内側断面は、軸線方向幅Ｘにわたって円筒状に修正されている。狭隘個所２２の両側で、通過口２５の自由内側断面の直径Ｉ_１〜Ｉ_ｘは，車輪軸受の回転軸線１ａと同じ向きに狭隘個所２２からの軸線方向間隔Ａ_１〜Ａ_ｘの増大と共に、少なくとも両方の軸線方向に大きくなる。この例では、狭隘個所２２からの最大軸線方向間隔Ａ_ｘは、通過口２５にある軸受座１２，１４の軸線方向隔Ｂの半分である。図１ｂでは、狭隘個所２２は円錐状軸受座２３に形成され、狭隘個所２２から最大軸線方向間隔Ａ_ｘは、この場合軸受座２３の幅Ｂに等しい。

車輪軸受４は、第１の軸受座１２にある第１の端部区域１１及び第２の軸受座１４にある第２の端部区域１３により、軸受回転軸線１ａと同じ向きの両方の軸線方向に保持されている。そのため各端部区域１１又は１３は、軸線方向にそれぞれ軸受座１２又は１４にかみ合っている。外レース５は、端部区域１１又は１３の所で半径方向に折り曲げられた端部１５又は１６により、支持体３に対して動かないように支持体３に保持されている。

図３に個別部品として示される外レース５は、転動体９用の２つの転動路５ａを持っている。転動路５ａは、少なくとも部分的に軸受回転軸線１ａに対して半径方向に突出する中間曲げ縁５ｂの所に形成されている。外レース５はなるべく冷間変形部品であり、端部区域１１及び１３と一体に構成されている。端部区域１１及び１３の各々は、本体５ｃに形成される外レース５のストッパ５ｄから、回転軸線１ａと同じ向きに、両軸線方向の１つに延びている。ストッパ５ｄは軸線方向へ向けられる円環面である。

端部区域１１及び１３は、少なくとも端部１５及び１６の半径方向折り曲げ前に、車輪軸受４の回転軸線１ａに対して回転対称に形成されて、端部区域１１及び１３の外側輪郭が、それぞれの軸線方向ストッパ５ｄからの間隔の増大と共に小さくなっている。端部区域１１及び１３の半径方向壁厚は、ストッパ５ｄからの軸線方向間隔の増大と共に減少している。外側輪郭線は、軸線方向自由端の方へ湾曲して下降している。

上述した外レース５は、回転対称にかつ軸線対称に形成されている。このような外レースを回転対称にかつ軸線対称に形成しないことも考えられる。外レースにある端部区域の半径方向及び／又は軸線方向の寸法が互いに相違していることも考えられている。それに合わせて支持体の軸受座も、異なる寸法を持っている。

支持体３が図２に示され、２つの支持体素子３ａ及び３ｂから形成されている。この使用では、各支持体素子３ａ，３ｂは、冷間変形法により板から成る殻状変形部品である。支持体素子３ａ及び３ｂは、板結合部３ｃにより互いに固定されている。直接互いに結合されない支持体素子３ａ及び３ｂに車輪軸受４を取付けることも考えられる。支持体素子３ａ及び３ｂに、それぞれ軸受座１２及び１４が形成されている。図２には、軸受座１２が開口１９の形の原形で示されている。

軸受座１２及び１４は、板の重複部１７，１８内に形成されている。重複部１７，１８は、それぞれの軸受座１２，１４から半径方向外方へ装置１の回転軸線１ａから離れるように折り曲げられかつ軸線方向に支持体素子３ａ，３ｂの板２０に続く板２０の部分２０ａにより形成されている。軸受座１２，１４の輪郭は狭隘箇所２２の両側で内側を球状に形成されている（特に図１ａ参照）。

軸受座１２，１４にはまる外レース５の軸受座１２，１４を包囲する外側輪郭２４は、特に塑性変形により変化する端部区域１１，１３により、内側輪郭２１に固定的に当接している。

支持体３への外レース５の取付けの際、外レース５が、まず支持体３（支持体素子３ｂ）の開口１９を通して、矢印で示す方向（図４）へ導かれ、第２の端部区域１３を第２の軸受座１４へ導入することが、考えられる。その際端部区域１３が軸受座１４へ押し込むか又は滑りばめで導入される。開口１４は直径ｄ_Ｉにより描かれる開口断面を持っている。ｄ_Ｉは外レース５の最大外形Ｄ_Ａより大きい。最大外形Ｄ_Ａはストッパ５ｄにおける円環面の外径も描く。

装置の組立ては、第２の軸受座１４へ第２の端部区域１３を導入した後、以下に説明する等価な方法段階で選択的に続けることができる。
１つの方法段階によれば、図５ｂに示すように、外レース５が、まず端部区域１３の材料から第２の端部１６の半径方向折り曲げにより、軸線方向ストッパ５ｄに当接して、支持体３又は支持体素子３ｂに取付けられる。それからこの段階に、開口１９が塑性変形により第１の軸受座１２へ縮小されて、第１の軸受座１２により第１の端部区域１１が包囲される、別の段階が続く。この状態が図５ｃに示されている。最後に外レース５が、端部区域１１の材料から第１の端部１５の半径方向折り曲げにより、軸線方向ストッパ５ｄに当接して、支持体３又は支持体素子３ｂに取付けられるので、図１に示す半組立て品２が得られる。
別の方法段階によれば、図５ａに示すように、外レース５がまず支持体素子３ａと３ｂの間に軸線方向に保持される。そのため開口１９が、塑性変形により第１の軸受座１２へ縮小されて、第１の軸受座１２が第１の端部区域１１を包囲するようにする。最後に外レース５が、端部区域１１の材料から第１の端部１５の半径方向折り曲げにより、かつ時間をずらされるか又は同時に結合突起１３の材料から第２の端部１６の半径方向折り曲げにより、軸線方向ストッパ５ｄに当接して、支持体３又は支持体素子３ａ又は３ｂに取付けられるので、図１に示す半組立て品２が得られる。

図５ａ及び５ｂからわかるように、端部区域は、外レースを軸受座に取付ける前に、軸線方向に、結合突起にそれぞれ付属して穴状に形成される軸受座の軸線方向幅Ｂにより軸線方向に長く（Ｌ）即ちＬ＞Ｂ。軸線方向に突出する部分（環部分１２ａ及び１３ｂ）は、支持体３への外レース５の取付け後半径方向へ折り曲げられる端部１５又は１６を形成する材料の部分を持っている。組立ての終わった半組立て品において、各端部区域１１，１３は軸受座１２，１４を軸線方向に貫通して、ストッパ５ｄの１つと端部の１つ１５又は１６が、支持体の部分を軸線方向にその間に保持する。

支持体と車輪軸受から成る装置の半組立て品を一部切欠いた全体図で示す。 図１の細部の断面区を示す。 別の実施例の図１ａに対応する断面図を示す。 支持体を示す。 外レースを示す。 半組立て品の１つの組立て段階を示す。 半組立て品の他の組立て段階を示す。 半組立て品の更に他の組立て段階を示す。 半組立て品の別の組立て段階を示す。 支持体及び車輪軸受から成る装置を一部切欠いた全体図で示す。

符号の説明

１ 装置
１ａ 軸受回転軸線
２ 半組立て品
３ 支持体
３ａ 支持体素子
３ｂ 支持体素子
３ｃ 板結合部
４ 車輪軸受
５ 外レース
５ａ 転動路
５ｂ 中間曲げ縁
５ｃ 本体
５ｄ ストッパ
６ 内レース
７ ボス
８ フランジ
９ 転動体
１０ 保持器
１１ 第１の端部区域
１１ａ 環区域
１２ 第１の軸受座
１３ 第２の端部区域
１３ａ 環区域
１４ 第２の軸受座
１５ 端部
１６ 端部
１７ 重複部
１８ 重複部
１９ 開口
２０ 板
２０ａ 部分
２１ 内側輪郭
２２ 狭隘個所
２３ 軸受座
２４ 外側輪郭
２５ 通過口

Claims (5)

1. 車輪軸受（４）及び車両側で固定した少なくとも１つの支持体（３）から成る装置（１）であって、車輪軸受（４）が、少なくとも１つの外側部分（５）により、支持体（３）の板成形部品の軸線方向通過口（２５）として形成される少なくとも１つの軸受座（１２，１４）に固定的にはまっており、外側部分（５）の少なくとも１つの端部区域（１１，１３）が、少なくとも通過口の近くで塑性的に半径方向に折り曲げられて、端部区域（１１，１３）が支持体（３）に軸線方向に係合しているものにおいて、通過口（２５）が半径方向狭隘個所（２２）を持ち、通過口（２５）の半径方向内側断面が、通過口の内側区域において、狭隘個所（２２）に対する軸線方向間隔の減少と共に次第に減少し、内側断面が狭隘個所（２２）の方向に減少し始める個所から狭隘個所（２２）までの軸線方向間隔が、軸受回転軸線（１ａ）と同じに向けられる通過口（２５）の最大軸線方向幅の半分に一致し、軸受座（１２，１４）にはまる車輪軸受（４）の外側部分（５）の軸受座（１２，１４）により包囲される外側輪郭が、前記減少し始める個所から狭隘個所（２２）まで通過口（２５）の内側輪郭に当接し、内側輪郭が狭隘個所（２２）において軸受回転軸線（１ａ）の周りを取巻いて半径方向に最も大きく通過口（２５）へ入り込むように、内側輪郭が球状に形成されていることを特徴とする装置。
2. 外側部分（５）が、通過口（２５）の内側輪郭（２１）と一致しかつ少なくとも部分的に塑性的に内側輪郭（２１）へ向かって変形される外側輪郭を持っていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 外側部分（５）が、転動体（９）用の少なくとも１つの転動路（５ａ）を持つ車輪軸受（４）の外レース（５）であり、少なくとも端部区域（１１，１３）が、車輪軸受（４）の軸受回転軸線（１ａ）の周りに回転対称に形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
4. ２つの通過口が支持体（３）に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
5. 支持体（３）が少なくとも２つの板成形部品を持ち、各成形部品が軸受座（１２，１４）を持っていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。

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