JP7047389B2 - 車輪用軸受装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、車輪用軸受装置及びその製造方法に関する。

自動車等の車両において、車輪を支持するために車輪用軸受装置（ハブユニット）が用いられる。車輪用軸受装置は、車体側に取り付けられる外輪部材と、車輪が取り付けられる内軸部材と、外輪部材と内軸部材との間に配置されている複数の転動体（玉）とを備える。図６は、内軸部材が有するハブ軸の断面図である。ハブ軸９０は、軸体部９１と、軸体部９１の軸方向一方側に設けられているフランジ部９２とを有する。フランジ部９２に、車輪及びブレーキロータ（図示せず）が取り付けられる。軸体部９１とフランジ部９２との間にはシール面９３が設けられる。シール面９３には、外輪部材（図示せず）に取り付けられたシールのリップが接触し、外部からの異物の浸入が防止される。このためにシール面９３は研磨加工がされる。

フランジ部９２は、軸方向一方側のフランジ面９４と、ボルト孔９５とを有する。ボルト孔９５は、車輪及びブレーキロータ（図示せず）を固定するためのボルト９６が圧入される。フランジ面９４は、ブレーキロータと接触する面である。特許文献１は、従来の車両用軸受装置を開示している。

特開２０１４－１５６１９７号公報

図６に示すように、フランジ部９２のボルト孔９５にボルト９６が圧入される。このため、フランジ部９２は歪むことがあり、フランジ面９４に振れ（「フランジ振れ」とも言う。）が生じる。前記のような振れは、ブレーキジャダー音の発生原因となる。

そこで、特許文献１では、ボルト孔９５にボルト９６を圧入した後、フランジ振れを解消するために、フランジ面９４に対して研磨加工が行われる。この研磨加工では、先に研磨加工がされたシール面９３が基準とされる。つまり、シール面９３に筒状の治具９９を接触させる。

前記のように、フランジ振れを解消するために、シール面９３に治具９９を接触させ、フランジ面９４の研磨加工が行われる、しかし、その加工の途中、治具９９とシール面９３との間に滑りが発生する。この滑りにより、シール面９３に断続的な擦れ跡が生じてしまい、シール性能に影響を与えるおそれがある。

そこで、本発明は、フランジ振れを抑制すると共に、シール性能を向上させることが可能となる車輪用軸受装置の製造方法、及びこの製造方法によって製造される車輪用軸受装置を提供することを目的とする。

本発明の車輪用軸受装置の製造方法は、筒状の外輪部材、前記外輪部材の径方向内方に設けられている軸体部と、当該軸体部の軸方向一方側に設けられているフランジ部と、を含み、当該軸体部と当該フランジ部との間にシール面が設けられているハブ軸を有する内軸部材、前記外輪部材と前記内軸部材との間に配置されている転動体、及び、前記外輪部材の軸方向一方側に取り付けられ前記シール面に接触するリップを有するシール、を備え、前記フランジ部は、軸方向一方側のフランジ面と、当該フランジ部を軸方向に貫通するボルト孔と、を有する車輪用軸受装置の製造方法であって、ハブ軸製造工程と、前記ハブ軸製造工程により製造された前記ハブ軸を有する前記内軸部材、前記外輪部材、前記転動体、及び前記シールを組み合わせる組み立て工程と、を含み、前記ハブ軸製造工程は、前記フランジ面の旋削加工及び前記シール面の旋削加工を行う旋削工程、前記ボルト孔にボルトを圧入する圧入工程、前記圧入工程の後、旋削加工された前記シール面を基準面とし前記フランジ面を研磨加工する第一研磨工程、及び、前記基準面とした前記シール面を研磨加工する第二研磨工程、を含む。

この製造方法によれば、ハブ軸製造工程において、フランジ部のボルト孔にボルトを圧入してから、フランジ面を研磨加工するため、フランジ振れを抑制することができる。フランジ面の研磨加工は、旋削加工されたシール面を基準面として用いて行われる。この際、シール面に擦れ跡が形成される場合があるが、フランジ面を研磨加工した後に、シール面を研磨加工する。このため、シール面に擦れ跡が残されず、シール性能を向上させることが可能となる。

また、前記ハブ軸製造工程では、フランジ面及びシール面を旋削加工した後、この旋削加工されたシール面を基準面としてフランジ面の研磨加工が行われる。このため、旋削加工により得られるシール面（基準面）の精度は高いのが好ましい。そこで、旋削加工により得られる前記シール面の加工精度は、旋削加工により得られる前記フランジ面の加工精度よりも高いのが好ましい。

また、前記シール面を研磨加工する際に、同じ砥石で前記軸体部の外周面に設けられる軸軌道面の研磨加工も行うのが好ましい。この方法により、工数低減が可能となる。

前記製造方法によって製造される車輪用軸受装置は、筒状の外輪部材、前記外輪部材の径方向内方に設けられている軸体部と、当該軸体部の軸方向一方側に設けられているフランジ部と、を含み、当該軸体部と当該フランジ部との間にシール面が設けられているハブ軸を有する内軸部材、前記外輪部材と前記内軸部材との間に配置されている転動体、及び、前記外輪部材の軸方向一方側に取り付けられ前記シール面に接触するリップを有するシール、を備え、前記フランジ部は、軸方向一方側のフランジ面と、当該フランジ部を軸方向に貫通するボルト孔に圧入されているボルトと、を有し、前記フランジ面は、研磨面であり、前記シール面は、周方向に沿って均一な表面状態を有する研磨面である。

本発明によれば、フランジ振れを抑制すると共に、シール性能を向上させることが可能となる。

本発明の車輪用軸受装置の一例を示す断面図である。 製造方法を示すフロー図である。 旋削工程及び圧入工程の説明図である。 第一研磨工程の説明図である。 第二研磨工程の説明図である。 内軸部材が有するハブ軸の断面図である。

〔車輪用軸受装置の構成について〕
図１は、本発明の車輪用軸受装置の一例を示す断面図である。車輪用軸受装置（ハブユニット）１０は、自動車の車体側に設けられている懸架装置（ナックル）に取り付けられ、車輪を回転可能に支持する。車輪用軸受装置１０は、筒状の外輪部材１２と、内軸部材１１と、転動体１３と、保持器１４と、軸方向一方側に設けられている第一のシール１５と、軸方向他方側に設けられている第二のシール１６とを備えている。車輪用軸受装置１０において、軸方向とは、車輪用軸受装置１０の中心軸Ｃ（以下、軸受中心軸Ｃという）に平行な方向である。また、径方向とは前記軸方向に直交する方向である。

外輪部材１２は、円筒形状である外輪本体部２１と、この外輪本体部２１から径方向外方に延びて設けられている固定用のフランジ部２２とを有している。外輪本体部２１の内周側に外輪軌道面１２ａ，１２ｂが形成されている。外輪部材１２はフランジ部２２によって車体側部材であるナックル（図示せず）に取り付けられ、これにより外輪部材１２を含む車輪用軸受装置１０が車体に固定される。車輪用軸受装置１０が車体に固定された状態で、内軸部材１１が有する後述の車輪取り付け用のフランジ部２７側が車両の外側となる。つまり、フランジ部２７が設けられている軸方向一方側が車両アウタ側となり、その反対である軸方向他方側が車両インナ側となる。

内軸部材１１は、ハブ軸（内軸）２３と、このハブ軸２３の軸方向他方側に取り付けられている内輪２４とを有している。ハブ軸２３は、外輪部材１２の径方向内方に設けられている軸体部２６と、軸体部２６の軸方向一方側に設けられているフランジ部２７とを含む。軸体部２６は軸方向に長い軸部である。フランジ部２７は、軸体部２６の軸方向一方側から径方向外方に延びて設けられている。軸体部２６とフランジ部２７との間にシール面２９が設けられている。

図１の拡大図に示すように、シール面２９には、環状シール面２９ａと、筒状シール面２９ｂと、アール面２９ｃとが含まれる。環状シール面２９ａは、シール１５が有しフランジ部２７側に延びるリップ３０ａと接触する。筒状シール面２９ｂは、シール１５が有し軸体部２６側に延びるリップ３０ｂと対向する。環状シール面２９ａは、全体として、軸受中心軸Ｃに直行する面に沿った面である。環状シール面２９ａは、全体として、軸受中心軸Ｃに平行な円筒面に沿った面である。アール面２９ｃは、環状シール面２９ａと筒状シール面２９ｂとを繋ぐ面である。

内輪２４は、環状の部材であり、軸体部２６の軸方向他方側の小径部３９に外嵌し固定されている。軸体部２６の外周面に軸軌道面１１ａが形成され、内輪２４の外周面に内輪軌道面１１ｂが形成されている。

軸方向一方側における外輪軌道面１２ａと軸軌道面１１ａとの間に転動体１３である玉が複数配置されている。軸方向他方側における外輪軌道面１２ｂと内輪軌道面１１ｂとの間に転動体１３である玉が複数配置されている。転動体（玉）１３は、外輪部材１２と内軸部材１１との間に二列となって配置されている。

フランジ部２７は、軸方向一方側のフランジ面３１と、フランジ部２７を軸方向に貫通するボルト孔３２とを有する。ボルト孔３２に車輪取り付け用のボルト２８が圧入により取り付けられている。フランジ面３１は、フランジ部２７の径方向外側の領域に設けられている環状の面である。フランジ面３１に、ブレーキロータ（図示せず）が接触して取り付けられる。フランジ面３１は、研磨面である。

第一のシール１５は、外輪部材１２の軸方向一方側の端部に取り付けられている。第一のシール１５は、ゴム製のリップ３０ａ，３０ｂを有しており、リップ３０ａはシール面２９に接触する。第一のシール１５は、軸方向一方側において外輪部材１２と内軸部材１１との間から、転動体１３が設けられている軸受内部へ泥水等の異物が浸入するのを防止する。第二のシール１６は、軸方向他方側において外輪部材１２と内軸部材１１との間から軸受内部へ泥水等の異物が浸入するのを防止する。

〔製造方法について〕
以上の構成を備えている車輪用軸受装置１０の製造方法について説明する。図２は、製造方法を示すフロー図である。この製造方法には、車輪用軸受装置１０（図１参照）を構成する各要素を製造する工程（製造工程）Ｓ１０と、製造工程Ｓ１０により得られた各要素を組み立てる組み立て工程Ｓ２０とが含まれる。ハブ軸２３以外の要素の製造方法については、従来と同様の方法であり、ここでは説明を省略する。ハブ軸２３を製造する方法（ハブ軸製造工程）は、次のとおりである。なお、各要素の製造工程には、焼入れ処理などの熱処理が含まれていてもよい。

〔ハブ軸製造工程について〕
図２に示すように、本実施形態では、旋削工程Ｓ１１、圧入工程Ｓ１２、第一研磨工程Ｓ１３、第二研磨工程Ｓ１４、及び仕上げ工程Ｓ１５の順序で行われ、これによりハブ軸２３が製造される。

旋削工程Ｓ１１では、フランジ面３１の旋削加工及びシール面２９の旋削加工が行われる。
圧入工程Ｓ１２では、ボルト孔３２にボルト２８が圧入される。
第一研磨工程Ｓ１３では、旋削加工されたシール面２９を基準面としフランジ面３１を研磨加工する。
第二研磨工程Ｓ１４では、基準面としたシール面２９を研磨加工する。なお、本実施形態では、第二研磨工程Ｓ１４において、軸軌道面１１ａの研磨加工も行う。
仕上げ工程Ｓ１５では、軸軌道面１１ａに対して仕上げ加工を行なう。

以下、ハブ軸製造工程に含まれる各工程について説明する。
旋削工程Ｓ１１は、次のように行われる。鍛造により製造されたハブ軸２３となる中間製品の所定箇所（必要箇所）に対して旋削加工が行われる。図３において、旋削加工が行われる面には、フランジ面３１、シール面２９、及び、ハブ軸２３の軸体部２６の外周面３３が含まれる。軸体部２６の外周面３３には、軸軌道面１１ａ、及び内輪２４（図１参照）が嵌まる小径外周面３４が含まれる。これら旋削対象箇所に対して旋削加工を行なう順番は、変更自在である。本実施形態では、フランジ面３１の旋削加工を行ってから、シール面２９及びその他の面の旋削加工が行われる。旋削加工されたフランジ面３１を基準として、シール面２９及びその他の面の旋削加工が行われてもよい。

旋削工程Ｓ１１では、旋削対象箇所それぞれにおいて、旋削加工を複数回に分けて行ってもよい。例えば、フランジ面３１に対して、粗加工と、中仕上げ加工とに分けて、旋削加工を複数回の工程で行ってもよい。また、シール面２９の旋削加工として、例えば、粗加工と、中仕上げ加工とに分けて、旋削加工を複数回の工程で行ってもよい。なお、後の第一研磨工程Ｓ１３において、旋削面であるシール面２９が基準面となる。このため、旋削工程Ｓ１１において、旋削加工により得られるシール面２９の加工精度（表面粗さ）は、旋削加工により得られるフランジ面３１の加工精度（表面粗さ）よりも高い（低い）のが好ましい。

圧入工程Ｓ１２は、次のように行われる。ボルト孔３２は、周方向に沿って等間隔で複数設けられている。図３に示すように、全てのボルト孔３２にボルト２８が圧入される。各ボルト孔３２にボルト２８が締め代を有して取り付けられた状態となる。このため、特にボルト孔３２の周囲が歪み、フランジ面３１に振れが発生する。ボルト孔３２は、周方向に沿って複数設けられていることから、前記振れは周方向に沿って微小な高さの凹凸の波形状を有する。また、ボルト３２の圧入により、シール面２９にも同様の振れが発生する場合がある。

第一研磨工程Ｓ１３は、次のように行われる。図４に示すように、旋削加工されたシール面２９に円筒状の治具４１を接触させ、フランジ面３１が研磨加工される。治具４１が研磨加工の際の反力を受ける。本実施形態では、旋削加工されたシール面２９が基準面となり、フランジ面３１を研磨加工する。この際、ボルト孔３２にボルト２８が取り付けられた状態にある。第一研磨工程Ｓ１３により、フランジ面３１の前記振れが解消される。前記のとおり、旋削工程Ｓ１１では、旋削加工により得られるシール面２９の加工精度は、比較的、高くされている。このため第一研磨工程Ｓ１３における研磨加工の際、このシール面２９が基準とされていることで、フランジ面３１の研磨は精度よく行われる。なお、第一研磨工程Ｓ１３では、フランジ面３１に対する研磨加工を複数回に分けて行ってもよい。

図４に示すように、旋削面であるシール面２９に円筒状の治具４１を接触させた状態で、フランジ面３１の研磨が行われる際、シール面２９と治具４１との間に滑りが発生する場合がある。これにより、シール面２９に擦れ跡が生じる場合がある。また、前記のとおり、ボルト２８の圧入によりシール面２９に振れが発生している場合もある。しかし、後の第二研磨工程Ｓ１４により、シール面２９の振れ及び擦れ跡は解消される。

第二研磨工程Ｓ１４は、次のように行われる。図５に示すように、シール面２９が研磨加工される。この際、ボルト孔３２にボルト２８は取り付けられた状態である。本実施形態の第二研磨工程Ｓ１４では、シール面２９の研磨加工と同時に、軸軌道面１１ａを含む軸体部２６の外周面３３（ただし、小径外周面３４を除く）の研磨加工も行われる。つまり、共通する砥石４９によって、シール面２９と軸軌道面１１ａ（軸体部２６の前記外周面３３）との研磨加工が行われる。

シール面２９の研磨加工は、ハブ軸２３のシール面２９以外の他部を基準として行われる。この基準は、フランジ面３１であってもよく、他の部位であってもよい。例えば、第二研磨工程Ｓ１４よりも前の工程において、ハブ軸２３が軸方向一方側に有する円筒状のインロー部３５に対して、機械加工（旋削加工又は研磨加工）が行われており、寸法の精度が高められている。そこで、図５に示す形態では、インロー部３５を基準としてシール面２９の研磨加工が行われる。つまり、インロー部３５に対して軸方向一方側から軸方向他方側に向かって治具４２を接触させた状態とし、シール面２９等に対して研磨加工が行われる。シール面２９を研磨する際の反力を、治具４２が受ける。または、第二研磨工程Ｓ１４よりも前の工程において、フランジ部２７の外周面２７ａに対して、機械加工（旋削加工又は研磨加工）が行われており、外周面２２ａを基準としてシール面２９の研磨加工が行われてもよい。

シール面２９（及び軸軌道面１１ａ）には、前記のとおり旋削工程Ｓ１１で旋削がされ、第二研磨工程Ｓ１４で研磨がされる。このため、シール面２９（及び軸軌道面１１ａ）において、旋削工程Ｓ１１の旋削加工が「一次加工」であり、第二研磨工程Ｓ１４の研磨加工が「二次加工」となる。

第二研磨工程Ｓ１４では、シール面２９（及び軸軌道面１１ａ）において、研磨加工を複数回に分けて行ってもよい。つまり、シール面２９（及び軸軌道面１１ａ）の二次加工として、例えば、粗研磨加工と、中仕上げ研磨加工とに分けて、研磨加工を複数回の工程で行ってもよい。シール面２９（及び軸軌道面１１ａ）に対して研磨を行う処理が前記「二次加工」である。

仕上げ工程Ｓ１５は、次のように行われる。第二研磨工程Ｓ１４を終えてから、軸軌道面１１ａに対して、仕上げ加工を行なう。本実施形態では仕上げ加工として、スーパーフィニッシュ加工が行われる。この際、例えば、第二研磨工程Ｓ１４と同様に、インロー部３５が基準とされる。

〔組み立て工程〕
図２において、組み立て工程Ｓ２０では、製造工程Ｓ１０を経て製造された各要素が、組み立てられる。図１において、内輪２４は、ハブ軸製造工程により製造されたハブ軸２３の軸方向他方側の小径部３９に嵌められ、ハブ軸２３の端部２３ａをかしめる（塑性変形させる）。これにより、内軸部材１１が得られる。なお、組み立て工程は、従来と同様の方法であり、ここでは説明を省略する。組み立て工程では、ハブ軸製造工程により製造されたハブ軸２３を有する内軸部材１１、外輪部材１２、転動体１３、及びシール１５，１６が組み合わされる。これにより、車輪用軸受装置１０が完成する。

〔本実施形態について〕
以上の製造方法によれば、図４に示すように、フランジ部２７のボルト孔３２にボルト２８を圧入してから、フランジ面３１を研磨加工する。このため、フランジ面３１の振れを抑制することができる。このフランジ面３１の研磨加工は、旋削加工されたシール面２９を基準面として用いて行われる。この際、シール面２９に擦れ跡が形成される場合があるが、フランジ面３１を研磨加工した後に、図５に示すように、シール面２９を研磨加工する。このため、シール面２９に擦れ跡が残されない。

この製造方法によって製造される車輪用軸受装置１０は、次のとおりである。図１において、フランジ部２７の軸方向一方側のフランジ面３１は、研磨面であり、フランジ面３１の振れが抑制されている。フランジ面３１は、周方向に沿って均一な表面状態を有する研磨面である。そして、フランジ部２７の軸方向他方側において、ボルト３２の圧入により、シール面２９にも振れが発生している場合がある。そして、第一研磨工程Ｓ１３では、前記のとおりシール面２９に擦れ跡が生じる場合がある。しかし、本実施形態の製造方法によれば、第二研磨工程Ｓ１４において（図４参照）シール面２９の研磨加工を行なうことで、これらシール面２９の振れ及び擦れ跡を解消する。このため、この製造方法によって製造される車輪用軸受装置１０では、シール面２９は、周方向に沿って均一な表面状態（光沢、表面粗さ）を有する研磨面となる。以上より、シール面２９及び第一のシール１５によって構成される軸方向一方側の密封構造において、シール性能を向上させることが可能となる。

また、本実施形態では、第二研磨工程Ｓ１４においてシール面２９を研磨加工する際に、図５に示すように、同じ砥石４９で軸体部２６の外周面３３に設けられる軸軌道面１１ａの研磨加工も行う。この方法により、研磨工程の工数低減が可能となる。

また、旋削工程Ｓ１１においてフランジ面３１及びシール面２９を旋削加工した後、第一研磨工程Ｓ１３において（図４参照）この旋削加工されたシール面２９を基準面としてフランジ面３１の研磨加工が行われる。このため、旋削工程Ｓ１１において旋削加工により得られるシール面２９の精度は高い（例えば、表面粗さは低い）のが好ましい。そこで、本実施形態の旋削工程Ｓ１１では、旋削加工により得られるシール面２９の加工精度を、旋削加工により得られるフランジ面３１の加工精度よりも高くする。これにより、第一研磨工程Ｓ１３でのフランジ面３１の仕上がり精度を高めることが可能となる。

今回開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の権利範囲は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲に記載された構成と均等の範囲内でのすべての変更が含まれる。

１０：車輪用軸受装置 １１：内軸部材 １１ａ：軸軌道面
１２：外輪部材 １３：転動体 １５：シール
２１：外輪本体部 ２２：フランジ部 ２３：ハブ軸
２６：軸体部 ２７：フランジ部 ２９：シール面
３０ａ：リップ ３１：フランジ面 ３２：ボルト孔
４９：砥石

Claims (4)

1. 筒状の外輪部材、
   前記外輪部材の径方向内方に設けられている軸体部と、当該軸体部の軸方向一方側に設けられているフランジ部と、を含み、当該軸体部と当該フランジ部との間にシール面が設けられているハブ軸を有する内軸部材、
   前記外輪部材と前記内軸部材との間に配置されている転動体、
   及び、前記外輪部材の軸方向一方側に取り付けられ前記シール面に接触するリップを有するシール、を備え、
   前記フランジ部は、軸方向一方側のフランジ面と、当該フランジ部を軸方向に貫通するボルト孔と、を有する車輪用軸受装置の製造方法であって、
   ハブ軸製造工程と、前記ハブ軸製造工程により製造された前記ハブ軸を有する前記内軸部材、前記外輪部材、前記転動体、及び前記シールを組み合わせる組み立て工程と、を含み、
   前記ハブ軸製造工程は、
   前記フランジ面の旋削加工及び前記シール面の旋削加工を行う旋削工程、
   前記ボルト孔にボルトを圧入する圧入工程、
   前記圧入工程の後、旋削加工された前記シール面を基準面とし前記フランジ面を研磨加工する第一研磨工程、
   及び、前記第一研磨工程の後、前記基準面とした前記シール面を研磨加工する第二研磨工程、
   を含む車輪用軸受装置の製造方法。
2. 旋削加工により得られる前記シール面の加工精度は、旋削加工により得られる前記フランジ面の加工精度よりも高い、請求項１に記載の車輪用軸受装置の製造方法。
3. 前記シール面を研磨加工する際に、同じ砥石で前記軸体部の外周面に設けられる軸軌道面の研磨加工も行う、請求項１又は２に記載の車輪用軸受装置の製造方法。
4. 筒状の外輪部材、
   前記外輪部材の径方向内方に設けられている軸体部と、当該軸体部の軸方向一方側に設けられているフランジ部と、を含み、当該軸体部と当該フランジ部との間にシール面が設けられているハブ軸を有する内軸部材、
   前記外輪部材と前記内軸部材との間に配置されている転動体、
   及び、前記外輪部材の軸方向一方側に取り付けられ前記シール面に接触するリップを有するシール、を備え、
   前記フランジ部は、軸方向一方側のフランジ面と、当該フランジ部を軸方向に貫通するボルト孔に圧入されているボルトと、を有し、
   前記フランジ面は、研磨面であり、
   前記シール面は、周方向に沿って均一な表面状態であり光沢を有する研磨面である、車輪用軸受装置。

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