KR101535439B1 - 차륜용 베어링 장치 - Google Patents

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KR101535439B1
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토오루 나카가와
유이치 아사노
마사히로 오자와
마사유키 쿠로다
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엔티엔 가부시키가이샤
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Abstract

원주 방향의 덜컹거림을 억제할 수 있고, 허브링과 등속 유니버설 조인트의 외륜을 강고하고 또한 용이하게 결합 가능하게 한 차륜용 베어링 장치를 제공한다. 조인트 외륜(5)의 축부(12)에 축 방향으로 연장되는 볼록부(35)를 형성하고, 축부(12)를 허브링(1)의 구멍(22)에 압입한다. 이 압입에 의해 허브링(1)의 내경면에 볼록부(35)에 밀착 감합되는 오목부(36)를 볼록부(35)에 의해 형성하고, 볼록부(35)와 오목부(36)의 감합 부위 전역이 밀착되는 요철 감합 구조(M)를 구성한다. 또한, 허브링(1)에 대한 볼록부(35)의 압입값을 Δd로 하고, 볼록부의 높이를 h로 했을 때에 0.3＜Δd/2h＜0.86의 범위로 설정한다.

Description

차륜용 베어링 장치{BEARING DEVICE FOR WHEEL}
본 발명은 자동차 등의 차량에 있어서 차륜을 차체에 대하여 회전 가능하게 지지하기 위한 차륜용 베어링 장치에 관한 것이다.
차륜용 베어링 장치에는 복수 열의 구름베어링을 조합시켜 사용하는 제 1 세대로 칭해지는 구조로부터, 바깥쪽 부재에 차체 부착 플랜지를 일체로 형성한 제 2 세대로 진화하고, 또한 복수 열의 구름베어링의 2개의 내측 궤도면 중 한쪽을 허브링의 외주에 형성한 제 3 세대, 또한 복수 열의 구름베어링의 2개의 내측 궤도면 중 한쪽을 허브링의 외주에 형성함과 아울러 다른쪽을 등속 유니버설 조인트의 외측 조인트 부재의 외주에 형성한 제 4 세대의 것까지 개발되어 있다.
예를 들면, 특허문헌 1에는 제 3 세대로 불리는 것이 기재되어 있다. 제 3 세대로 불리는 차륜용 베어링 장치는, 도 40에 나타내는 바와 같이, 외경 방향으로 연장되는 플랜지(151)를 갖는 허브링(152)과, 이 허브링(152)에 외측 조인트 부재(153)가 고정되는 등속 유니버설 조인트(154)와, 허브링(152)의 외주측에 설치되는 바깥쪽 부재(155)를 구비한다.
등속 유니버설 조인트(154)는 외측 조인트 부재(153)와, 이 외측 조인트 부재(153)의 마우스부(157) 내에 설치되는 내측 조인트 부재(158)와, 이 내측 조인트 부재(158)와 외측 조인트 부재(153) 사이에 설치되는 볼(159)과, 이 볼(159)을 유지하는 유지기(160)를 구비한다. 또한, 내측 조인트 부재(158)의 중심 구멍의 내주면에는 암형 스플라인(161)이 형성되고, 이 중심 구멍에 도시 생략한 샤프트의 단부에 형성한 수형 스플라인이 삽입된다. 내측 조인트 부재(158)측의 암형 스플라인(161)과 샤프트측의 수형 스플라인을 감합함으로써 내측 조인트 부재(158)와 샤프트가 토크 전달 가능하게 결합된다.
또한, 허브링(152)은 통부(163)와 상기 플랜지(151)를 갖고, 플랜지(151)의 외단면(164)(아웃보드측의 끝면)에는 도시 생략한 휠 및 브레이크 로터를 장착하기 위한 짧은 통 형상의 파일롯부(165)가 돌출되어 형성되어 있다. 파일롯부(165)는 대경부(165a)와 소경부(165b)로 이루어지고, 대경부(165a)에 휠이 외부로부터 끼워지며, 소경부(165b)에 브레이크 로터가 외부로부터 끼워진다.
통부(163)의 인보드측 단부의 외주면에 감합부(166)가 형성되고, 이 감합부(166)에 내륜(167)이 감합되어 있다. 통부(163)의 외주면의 플랜지(151) 근방에는 제 1 내측 궤도면(168)이 형성되고, 내륜(167)의 외주면에 제 2 내측 궤도면(169)이 형성되어 있다. 또한, 허브링(152)의 플랜지(151)에는 볼트 장착 구멍(162)이 형성되어 있고, 플랜지(151)에 휠 및 브레이크 로터를 고정하기 위한 허브 볼트가 볼트 장착 구멍(162)에 장착된다.
구름베어링의 바깥쪽 부재(155)는 그 내주에 2열의 외측 궤도면(170, 171)이 형성됨과 아울러 그 외주에 플랜지(차체 부착 플랜지)(182)가 형성되어 있다. 바깥쪽 부재(155)의 제 1 외측 궤도면(170)과 허브링(152)의 제 1 내측 궤도면(168)이 대향하고, 바깥쪽 부재(155)의 제 2 외측 궤도면(171)과 내륜(167)의 궤도면(169)이 대향하며, 이들 사이에 전동체(172)가 장착된다.
허브링(152)의 통부(163)에 외측 조인트 부재(153)의 축부(173)가 삽입된다. 축부(173)의 축 단부에는 나사부(174)가 형성되고, 이 나사부(174)보다 인보드측의 외경부에 수형 스플라인(175)이 형성되어 있다. 또한, 허브링(152)의 통부(163)의 내경면에 암형 스플라인(176)이 형성되고, 축부(173)를 허브링(152)의 통부(163)에 압입함으로써 축부(173)측의 수형 스플라인(175)과 허브링(152)측의 암형 스플라인(176)이 감합된다.
그리고, 축부(173)의 나사부(174)에 너트 부재(177)가 나사 결합되어 허브링(152)과 외측 조인트 부재(153)가 고정된다. 이때, 너트 부재(177)의 시트면(178)과 통부(163)의 외단면(179)이 접촉되고, 마우스부(157)의 아웃보드측의 끝면(180)과 내륜(167)의 끝면(181)이 접촉된다. 이로 인해, 허브링(152)이 내륜(167)을 사이에 두고 너트 부재(177)와 마우스부(157)에 의해 협지된다.
일본 특허 공개 2004-340311호 공보
종래에는 상기한 바와 같이 외측 조인트 부재(153)와 허브링(152)은 축부(173)에 형성된 수형 스플라인(175)을 허브링(152)에 형성된 암형 스플라인(176)에 압입함으로써 결합된다. 이 때문에, 축부(173) 및 허브링(152) 양자에 스플라인 가공을 실시할 필요가 있어 고비용이 된다. 또한, 압입시에는 축부(173)의 수형 스플라인(175)과 허브링(152)의 암형 스플라인(176)의 요철을 맞출 필요가 있다. 이때, 톱니면 맞춤으로 압입하면 톱니면이 뜯김 등에 의해 손상될 우려가 있다. 또한, 대경 맞춤으로 압입하면 원주 방향의 덜컹거림이 발생하기 쉽다. 원주 방향의 덜컹거림이 있으면 회전 토크의 전달성이 떨어짐과 아울러 이음(異音)이 발생할 우려가 있다. 이렇게, 스플라인 감합에 의한 경우 압입시의 톱니면의 손상, 및 사용시의 덜컹거림의 발생이라는 문제가 있고, 양자를 동시에 회피하는 것은 어려웠다.
또한, 통부(163)로부터 돌출된 축부(173)의 나사부(174)에 너트 부재(177)를 나사 결합할 필요가 있다. 이 때문에, 조립시에는 나사 체결 작업을 가져 작업성이 떨어짐과 아울러, 부품수도 많아 부품 관리성도 떨어지게 되어 있었다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 원주 방향의 덜컹거림의 억제를 도모할 수 있고, 또한 허브링과 등속 유니버설 조인트의 외측 조인트 부재의 연결 작업성이 우수함과 아울러 허브링과 등속 유니버설 조인트의 외측 조인트 부재가 강고하게 결합된 차륜용 베어링 장치를 제공한다.
본 발명의 차륜용 베어링 장치는 내주에 복수 열의 궤도면을 갖는 바깥쪽 부재와, 상기 궤도면에 대향하는 복수 열의 궤도면을 외주에 갖고, 외주에 차륜 부착용의 플랜지를 갖는 안쪽 부재와, 이들 바깥쪽 부재와 안쪽 부재의 궤도면 사이에 개재된 복수 열의 전동체를 구비한 차륜용 베어링과, 외측 조인트 부재를 갖는 등속 유니버설 조인트를 구비하고, 허브링의 구멍부에 삽입되는 외측 조인트 부재의 축부가 허브링과 오목부 및 볼록부의 감합에 의해 결합된 차륜용 베어링 장치로서, 외측 조인트 부재의 축부와 허브링의 구멍부 중 어느 한쪽에 형성된 축 방향으로 연장되는 볼록부를 다른쪽에 압입하고, 다른쪽에 상기 볼록부에 의해 오목부를 형성함으로써 상기 볼록부와 상기 오목부의 감합 부위 전역이 밀착되는 요철 감합 구조를 구성하고, 상기 허브링과 외측 조인트 부재를 일체화하며, 또한 상기 오목부를 형성해야 할 부재에 대한 상기 볼록부의 압입값을 Δd로 하고, 상기 볼록부의 높이를 h로 했을 때에 0.3＜Δd/2h＜0.86의 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 차륜용 베어링 장치에 의하면 볼록부를 상대측으로 압입했을 때에 볼록부가 허브링의 구멍부 내경면에 파고들어감으로써 구멍부가 약간 확경된 상태로 되어서 볼록부의 축 방향의 이동을 허용하고, 축 방향의 이동이 정지하면 구멍부가 원래의 지름으로 되돌아가려고 해서 축경되게 된다. 이로 인해, 볼록부 중 오목부와의 감합 부위 전체(볼록부의 최상부로부터 그 양측 측면에 이르기까지의 연속 영역)가 오목부에 대하여 밀착되어 지름 방향 및 원주 방향 쌍방에서 덜컹거림을 발생시키는 간극이 형성되지 않는다. 그 때문에, 감합 부위 전체가 회전 토크 전달에 기여하여 안정적인 토크 전달이 가능하고, 또한 이음도 발생하지 않는다. 또한, 볼록부와 오목부가 간극 없이 밀착되어 있으므로 토크 전달 부위의 강도가 향상된다. 이 때문에, 차륜용 베어링 장치를 경량으로 콤팩트하게 할 수 있다.
또한, 0.3＜Δd/2h＜0.86으로 하고 있으므로 볼록부의 압입값을 충분히 취할 수 있다. Δd/2h가 0.3 이하일 경우 비틀림 강도가 낮아지고(도 39 참조), 또한 Δd/2h가 0.86을 초과하면 미소한 압입시의 심 어긋남이나 압입 경사에 의해 원주 방향의 일부 영역에서 볼록부 전체가 상대측으로 파고들기 쉬워지기 때문에 요철 감합 구조의 성형성이 악화되며(도 42 참조), 압입 하중이 급격하게 증대한다 (도 38 참조). 요철 감합 구조의 성형성이 악화된 경우 비틀림 강도가 저하될 뿐만 아니라 허브링 외경의 팽창량도 증대하기 때문에 허브링에 장착되는 베어링의 기능에 영향을 주어 회전 수명이 저하되거나 하는 문제도 있다. 이에 대하여, Δd/2hΔ를 0.3~0.86으로 함으로써 요철 감합 구조의 성형성이 안정되고, 압입 하중의 편차도 없으며, 안정적인 비틀림 강도가 얻어진다.
이 경우, 상기 볼록부의 압입 개시측의 끝면 가장자리에 둥그스름함이 없고, 또한 다른쪽에 커팅 가능한 모서리부를 형성하는 것이 바람직하다. 이로 인해, 볼록부를 다른쪽에 압입할 때에 볼록부의 압입 개시측 끝면의 가장자리에 형성된 둥그스름함이 없는 모서리부가 다른쪽의 부재에 커팅해 나가므로 압입 하중의 증대를 방지할 수 있다. 압입에 따라 볼록부는 다른쪽 부재의 일부를 잘라내거나, 또는 압출시킴으로써 오목부를 형성한다. 이로 인해, 요철 감합 구조를 고정밀도로 구성할 수 있다. 또한, 오목부가 형성되는 부재에는 미리 스플라인부 등을 형성해 둘 필요가 없으므로 생산성을 향상시키고, 또한 스플라인끼리의 위상맞춤을 필요로 하지 않으므로 조립성의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 압입시 톱니면의 손상을 회피할 수 있고, 안정적인 감합 상태를 유지할 수 있다.
상기 둥그스름함이 없는 모서리부를 볼록부의 상기 끝면의 가장자리의 적어도 오목부와의 감합 영역에 배치하는 것이 바람직하다. 이로 인해, 볼록부를 확실하게 다른쪽(상대측)에 압입해 나갈 수 있고, 압입 하중의 증대가 방지된다.
볼록부의 상기 끝면의 최상부에는 노치부를 형성할 수 있다. 이렇게 노치부를 형성함으로써 압입시 등에 있어서의 압입 개시측의 끝면의 최상부에서 발생하는 볼록부의 이지러짐이나 변형 등의 손상을 방지할 수 있다. 이 때문에, 볼록부의 취급이 용이해지고, 볼록부의 압입 개시단에 대한 보호 대책을 별도 강구할 필요가 없으며, 관리 공수를 삭감할 수 있어 저비용화를 도모할 수 있다. 또한, 경도를 높이기 위해 볼록부에 담금질 처리를 행할 경우에도 담금질 균열의 발생을 방지할 수 있다. 노치부로서는 곡면 형상의 R 모따기여도 되고, 테이퍼 형상의 C 모따기여도 된다.
노치부를 형성한 경우, 상기 노치부의 지름 방향 길이(a)를 오목부를 형성해야 할 부재에 대한 상기 볼록부의 압입값(Δd)으로서 0＜a＜Δd/2의 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 이로 인해, 볼록부 끝면의 가장자리 중 오목부를 형성하는 부위에 둥그스름함이 없는 모서리부를 배치할 수 있고, 이 모서리부에 의한 다른쪽의 부재로의 커팅 작용을 확보하는 것이 가능해진다. 특히, 상기 노치부의 지름 방향 길이(a)를 0.3㎜ 이하로 함으로써 둥그스름함이 없는 모서리부로 보다 확실하게 압입해 나갈 수 있다.
상기 볼록부의 압입 방향의 단면에 있어서, 상기 볼록부의 압입 개시측의 끝면과 축선이 이루는 각도(교차각)를 θ1로 했을 때에 50°≤θ1≤110°의 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 이로 인해, 압입 방향의 직교면에 대한 둥그스름함이 없는 모서리부의 쓰러짐이 적어지므로 안정적인 압입이 가능해지고, 고정밀도의 요철 감합 구조를 안정적으로 구성할 수 있다. 교차각(θ1)이 50° 미만에서는 압입 하중이 증대함과 아울러(도 37 참조), 요철 감합 구조의 성형성이 악화되고(도 41 참조), 반대로 교차각(θ1)이 110°를 초과하면 상기 직교하는 면에 대하여 압입 방향측으로 지나치게 경사지기 때문에 취급시 또는 압입시에 볼록부에 이지러짐이 발생할 우려가 있다. 보다 안정적인 요철 감합 구조의 성형성을 확보하려면 교차각(θ1)을 70° 이상 110° 미만으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 볼록부의 피치원 상에 있어서 지름 방향 선과 볼록부의 측면이 이루는 각도(θ2)를 0°＜θ2＜45°로 함과 아울러 상기 볼록부의 피치원 지름을 PCD로 하고, 볼록부 수를 Z로 하여 P=PCD/Z로 했을 때에 0.30＜P＜1.0으로 하는 것이 바람직하다.
이 구성이면 압입 후의 허브링의 확경량을 작게 하여 압입성의 향상을 도모할 수 있다. 이는 볼록부를 압입함으로써 허브링의 구멍부가 확경되지만, 상기 θ2가 지나치게 크면 압입시의 확경력이 작용하기 쉬워지기 때문에 압입 종료시에 있어서의 허브링 외경의 확경량이 커지고, 허브링 외경부나 베어링의 내륜 외경부의 인장 응력(후프 응력)이 높아지는 것, 및 토크 전달시에 지름 방향으로의 분력이 커지기 때문에 허브링의 외경이 확경되고, 허브링 외경부나 내륜 외경부의 인장 응력(후프 응력)이 높아지는 것, 등에 의한다. 이들 인장 응력(후프 응력)의 증가는 베어링 수명의 저하를 초래한다.
상기 P가 지나치게 작은 경우 오목부를 형성해야 할 부재에 대한 상기 볼록부의 압입값의 적용 범위가 매우 좁고, 치수공차도 좁아지기 때문에 압입이 어려워진다. 또한 허브링의 구멍부와 외측 조인트 부재의 축부의 중심 맞추기가 어렵고, 압입시에 조금이라도 경사가 진 경우 압입한 볼록부 전역이 다른쪽으로 파고들어갈 우려가 있다. P가 1.0 이상인 경우 1개의 볼록부 1로 가공하는 체적(체적 제외)이 커지기 때문에 볼록부에 의한 오목부 성형성이 악화되고, 압입 하중도 높아지게 된다.
특히, 20°＜θ2＜35°로 함과 아울러 0.33＜P＜0.7로 함으로써 볼록부에 있어서 재료에 특수강이나 표면 처리를 이용하지 않아도, 또한 예리한 형상으로 하지 않아도, 일반적인 기계 구조용 강을 이용하여 압입시에 볼록부에 의한 오목부의 성형이 가능해지고, 압입 후의 허브링의 외경의 확경량을 낮게 억제할 수 있다. 또한, θ2를 20°이상으로함으로써 스템측에 볼록부를 형성할 경우 전조 가공에 의한 볼록부의 성형이 가능해진다.
상기 안쪽 부재는 예를 들면 외주에 상기 차륜 부착용의 플랜지를 갖는 허브링과, 상기 허브링의 인보드측의 단부의 외주에 압입되는 내륜으로 구성된다. 이 경우, 허브링의 외주 및 내륜의 외주에 각각 상기 궤도면을 형성할 수 있다. 이로 인해, 차륜용 베어링 장치의 경량·콤팩트화를 도모할 수 있다.
외측 조인트 부재의 축부에 상기 볼록부를 형성한 경우에는 이 볼록부의 적어도 상기 끝면을 포함하는 단부 영역의 경도를 허브링의 구멍부 내경부보다 높게 하는 것이 바람직하다. 이로 인해, 축부의 강성을 향상시킬 수 있고, 또한 볼록부의 허브링의 구멍부 내경부로의 파고듦성이 증가한다.
허브링의 구멍부의 내경면에 상기 볼록부를 형성한 경우에는 마찬가지의 이유로부터 볼록부의 적어도 상기 끝면을 포함하는 단부 영역의 경도를 외측 조인트 부재의 축부의 외경부보다 높게 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 축부측의 열경화 처리를 행할 필요가 없으므로 외측 조인트 부재의 생산성이 우수하다.
볼록부를 원주 방향의 복수 개소에 형성한 경우에는 볼록부의 높이 방향의 중간부에 있어서 볼록부의 둘레 방향 두께를 인접하는 볼록부와의 사이의 홈 폭보다 작게 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 인접하는 볼록부 사이의 홈에 들어간 상대측의 두께가 둘레 방향으로 큰 두께를 갖기 때문에 상기 두께의 전단 면적을 크게 할 수 있고, 비틀림 강도의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 볼록부의 톱니 두께가 작으므로 압입 하중을 작게 할 수 있고, 압입성의 향상을 도모할 수 있다. 볼록부의 높이 방향의 중간부에 있어서 각 볼록부의 둘레 방향 두께의 총합을 인접하는 볼록부와의 사이의 홈 폭의 총합보다 작게 하는 것이어도 마찬가지의 효과가 달성된다.
외측 조인트 부재의 축부와 허브링의 내경면 사이에 축부의 빠짐을 규제하는 빠짐 방지 구조를 형성해도 된다. 빠짐 방지 구조를 형성함으로써 허브링에 대한 외측 조인트 부재가 축 방향으로 빠지는 것을 방지할 수 있어 안정적인 연결 상태가 유지된다.
상기 요철 감합 구조에 축 방향의 인발력 부여에 의한 분리를 허용하고, 허브링과 외측 조인트 부재의 축부를 볼트 부재를 통해 볼트 고정하는 것이어도 된다. 이 경우, 볼트 고정을 해제하고, 외측 조인트 부재의 축부에 축 방향의 인발력을 부여하면 허브링의 구멍부로부터 외측 조인트 부재를 분리할 수 있으므로 각 부품의 수리·점검의 작업성(메인터넌스성)의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 볼트 고정함으로써 허브링으로부터의 외측 조인트 부재의 축 방향의 빠짐이 규제되어 장기에 걸쳐 안정적인 토크 전달이 가능해진다.
허브링과 외측 조인트 부재의 축부를 볼트 부재로 고정한 상태에 있어서 상기 볼트 부재의 머리부의 시트면이 되는 내벽을 허브링의 구멍부에 형성함으로써 볼트 고정이 안정된다.
상기 볼트 부재의 시트면과 상기 내벽 사이에 밀봉재를 개재시키면 볼트 부재로부터의 요철 감합 구조에 빗물이나 이물의 침입이 방지되어 품질 향상을 도모할 수 있다.
외측 조인트 부재의 축부 또는 허브링의 구멍부에는 상기 압입에 의한 오목부 형성에 의해 생기는 돌출부를 수납하는 포켓부를 형성할 수 있다. 여기에서, 돌출부는 볼록부에 의해 형성된 오목부의 용적에 상당하는 양의 재료분으로서, 형성되는 오목부로부터 압출된 것, 오목부를 형성하기 위해 절삭된 것, 또는 압출된 것과 절삭된 것 양자 등으로 구성된다. 포켓부를 형성함으로써 돌출부를 이 포켓부 내에 유지할 수 있고, 돌출부가 장치 밖의 차량 내 등으로 들어가거나 하는 일이 없다. 이 경우, 돌출부를 포켓부에 수납한 채로 해 둘 수 있어서 돌출부의 제거 처리를 행할 필요가 없어 조립 작업 공수의 감소를 도모할 수 있고, 조립 작업성의 향상 및 비용 저감을 도모할 수 있다.
또한, 포켓부보다 축 단측의 축부에 축부와 허브링 사이에서 조심(調芯)을 행하는 플랜지부를 형성하면 포켓부 내에 수용된 돌출부의 플랜지부측으로의 돌출이 없어져서 돌출부의 수납이 보다 안정적인 것이 된다. 또한, 플랜지부를 조심용으로 이용할 수 있고, 심 어긋남을 방지하면서 축부를 허브링에 확실하게 압입할 수 있다. 이 때문에, 외측 조인트 부재와 허브링을 고정밀도로 연결할 수 있고, 안정적인 토크 전달이 가능해진다.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면 차륜용 베어링 장치에 있어서 사용시 덜컹거림 발생의 억제를 도모할 수 있고, 또한 허브링과 외측 조인트 부재의 연결 작업성이 우수하다. 또한 허브링과 등속 유니버설 조인트의 외측 조인트 부재의 감합이 안정되어 있어 강도적으로도 우수한 차륜용 베어링 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 차륜용 베어링 장치의 실시 형태를 나타내는 단면도이다.
도 2a는 상기 차륜용 베어링 장치의 요철 감합 구조의 확대 단면도이다.
도 2b는 도 2a의 X부 확대도이다.
도 3a는 요철 감합 구조의 볼록부의 사시도이다.
도 3b는 요철 감합 구조의 볼록부의 다른 예를 나타내는 사시도이다.
도 4a는 상기 차륜용 베어링 장치의 조립 전에 있어서의 베어링과 허브링의 단면도이다.
도 4b는 상기 차륜용 베어링 장치의 조립 전에 있어서의 조인트 외륜의 단면도이다.
도 5는 상기 차륜용 베어링 장치의 조립 방법을 나타내는 단면도이다.
도 6은 상기 차륜용 베어링 장치의 조립 방법을 나타내는 단면도이다.
도 7은 상기 차륜용 베어링 장치의 요철 감합 구조의 확대 단면도이다.
도 8a는 밀봉 부재로서 O링을 이용했을 때의 확대 단면도이다.
도 8b는 밀봉 부재로서 개스킷을 이용했을 때의 확대 단면도이다.
도 9a는 요철 감합 구조의 볼록부의 다른 예를 나타내는 사시도이다.
도 9b는 요철 감합 구조의 볼록부의 다른 예를 나타내는 사시도이다.
도 9c는 요철 감합 구조의 볼록부의 다른 예를 나타내는 사시도이다.
도 10a는 도 9a의 투영도이다.
도 10b는 도 9b의 투영도이다.
도 10c는 도 9c의 투영도이다.
도 11은 요철 감합 구조의 볼록부의 다른 예를 나타내는 사시도이다.
도 12a는 도 11의 투영도이다.
도 12b는 요철 감합 구조의 볼록부의 다른 예를 나타내는 투영도이다.
도 13a는 도 3a에 나타내는 볼록부의 정면도이다.
도 13b는 볼록부의 다른 예를 나타내는 정면도이다.
도 13c는 볼록부의 다른 예를 나타내는 정면도이다.
도 14는 차륜용 베어링 장치의 다른 실시 형태를 나타내는 단면도이다.
도 15는 도 14의 차륜용 베어링 장치의 조립 방법을 나타내는 단면도이다.
도 16은 도 14의 차륜용 베어링 장치의 조립 방법을 나타내는 단면도이다.
도 17은 차륜용 베어링 장치의 다른 실시 형태를 나타내는 단면도이다.
도 18은 도 17의 차륜용 베어링 장치의 조립 방법을 나타내는 단면도이다.
도 19는 도 17의 차륜용 베어링 장치의 조립 방법을 나타내는 단면도이다.
도 20a는 도 17의 차륜용 베어링 장치의 조인트 외륜의 축부의 끝면을 나타내고, 전체 둘레에 걸쳐 형성한 외플랜지 형상 록킹부의 정면도이다.
도 20b는 도 17의 차륜용 베어링 장치의 조인트 외륜의 축부의 끝면을 나타내고, 둘레 방향을 따라 소정 피치로 형성한 외플랜지 형상 록킹부의 정면도이다.
도 21은 차륜용 베어링 장치의 다른 실시 형태를 나타내는 단면도이다.
도 22는 도 21의 차륜용 베어링 장치의 주요부 확대 단면도이다.
도 23은 도 21의 차륜용 베어링 장치의 조립 전에 있어서의 조인트 외륜의 단면도이다.
도 24는 차륜용 베어링 장치의 다른 실시 형태를 나타내는 단면도이다.
도 25는 차륜용 베어링 장치의 다른 실시 형태를 나타내는 단면도이다.
도 26은 차륜용 베어링 장치의 다른 실시 형태를 나타내는 단면도이다.
도 27은 차륜용 베어링 장치의 다른 실시 형태를 나타내는 단면도이다.
도 28은 도 27의 차륜용 베어링 장치의 주요부 확대 단면도이다.
도 29는 차륜용 베어링 장치의 다른 실시 형태를 나타내는 단면도이다.
도 30은 도 29의 차륜용 베어링 장치의 조립 전을 나타내는 단면도이다.
도 31은 도 29의 차륜용 베어링 장치의 주요부 확대 단면도이다.
도 32는 도 29의 차륜용 베어링 장치에 있어서의 요철 감합 구조의 분리 공정을 나타내는 단면도이다.
도 33은 도 29의 차륜용 베어링 장치에 있어서의 재압입 공정을 나타내는 단면도이다.
도 34a는 요철 감합 구조의 볼록부의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 34b는 요철 감합 구조의 볼록부의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 35a는 요철 감합 구조의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 35b는 도 35a에 있어서의 Y부의 확대도이다.
도 36은 도 35a에 나타내는 요철 감합 구조의 확대 단면도이다.
도 37은 교차각(θ1)을 변화시켰을 때의 압입 하중의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 38은 Δd/2h를 변화시켰을 때의 압입 하중의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 39는 Δd/2h를 변화시켰을 때의 비틀림 강도의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 40은 종래의 차륜용 베어링 장치의 단면도이다.
도 41은 교차각(θ1)을 변화시켰을 때의 요철 감합 구조의 성형성의 평가 결과를 나타내는 표이다.
도 42는 Δd/2h를 변화시켰을 때의 요철 감합 구조의 성형성의 평가 결과를 나타내는 표이다.
도 43은 차륜용 베어링 장치의 다른 실시 형태를 나타내는 단면도이다.
이하 본 발명의 실시 형태를 도 1~도 43에 기초하여 설명한다. 도 1에 제 1 실시 형태의 차륜용 베어링 장치를 나타낸다. 이 차륜용 베어링 장치는 허브링(1)을 포함하는 복수 열의 차륜용 베어링(2)과, 등속 유니버설 조인트(3)가 일체화되어 이루어진다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 인보드측이란 차량에 부착된 상태에서 차량의 차폭 방향 내측이 되는 측을 의미하고, 아웃보드측이란 차량에 부착된 상태에서 차량의 차폭 방향 외측이 되는 측을 의미한다.
등속 유니버설 조인트(3)는 외측 조인트 부재로서의 조인트 외륜(5)과, 조인트 외륜(5)의 내측에 배치된 내측 조인트 부재로서의 조인트 내륜(6)과, 조인트 외륜(5)과 조인트 내륜(6) 사이에 개재되어 토크를 전달하는 복수의 볼(7)과, 조인트 외륜(5)과 조인트 내륜(6) 사이에 개재되어 볼(7)을 유지하는 케이지(8)를 주요한 부재로서 구성된다. 조인트 내륜(6)은 그 구멍부 내경(6a)에 샤프트(10)의 단부(10a)를 압입함으로써 스플라인 감합하여 샤프트(10)와 토크 전달 가능하게 결합되어 있다. 또한, 샤프트(10)의 단부(10a)에는 샤프트 빠짐 방지용의 리테이닝링(9)이 감합되어 있다.
조인트 외륜(5)은 마우스부(11)와 축부(스템부라고도 불림)(12)로 이루어지고, 마우스부(11)는 일단에서 개구된 주발 형상이며, 그 내구면(13)에 축 방향으로 연장된 복수의 트랙 홈(14)이 원주 방향 등간격으로 형성되어 있다. 그 트랙 홈(14)은 마우스부(11)의 개구단까지 연장되어 있다. 조인트 내륜(6)은 그 외구면(15)에 축 방향으로 연장된 복수의 트랙 홈(16)이 원주 방향 등간격으로 형성되어 있다.
조인트 외륜(5)의 트랙 홈(14)과 조인트 내륜(6)의 트랙 홈(16)은 쌍을 이루고, 각 쌍의 트랙 홈(14, 16)으로 구성되는 볼 트랙에 1개씩, 토크 전달 요소로서의 볼(7)이 전동 가능하게 장착되어 있다. 볼(7)은 조인트 외륜(5)의 트랙 홈(14)과 조인트 내륜(6)의 트랙 홈(16) 사이에 개재되어 토크를 전달한다. 케이지(8)는 조인트 외륜(5)과 조인트 내륜(6) 사이에 슬라이딩 가능하게 개재되고, 외구면(8a)에서 조인트 외륜(5)의 내구면(13)과 감합되고, 내구면(8b)에서 조인트 내륜(6)의 외구면(15)과 감합된다. 또한, 이 경우의 등속 유니버설 조인트(3)는 마우스부(11)의 개구측에서 외륜 트랙 홈(14)을 직선 형상으로 하고, 마우스부(11)의 안쪽 측에서 조인트 내륜 트랙 홈(16)을 스트레이트로 한 언더컷 프리형을 나타내고 있지만, 제파(Rzeppa)형 등의 다른 등속 유니버설 조인트여도 된다.
또한, 마우스부(11)의 개구부는 부트(60)에 의해 폐쇄되어 있다. 부트(60)는 대경부(60a)와, 소경부(60b)와, 대경부(60a)와 소경부(60b)를 연결하는 사복부(蛇腹部)(60c)로 이루어진다. 대경부(60a)가 마우스부(11)의 개구부에 외부로부터 끼워지고, 이 상태에서 부트 밴드(61)에 의해 체결된다. 또한, 소경부(60b)가 샤프트(10)의 부트 장착부(10b)에 외부로부터 끼워지고, 이 상태에서 부트 밴드(62)에 의해 체결되어 있다.
허브링(1)은 통부(20)와, 통부(20)의 아웃보드측의 단부에 형성되는 차륜 부착용의 플랜지(21)를 갖는다. 통부(20)의 구멍부(22)는 축 방향 중간부의 축부 감합 구멍(22a)과, 아웃보드측의 테이퍼 구멍(22b)과, 인보드측의 대경 구멍(22c)을 구비한다. 축부 감합 구멍(22a)에 있어서 후술하는 요철 감합 구조(M)를 통해 조인트 외륜(5)의 축부(12)와 허브링(1)이 결합된다. 또한, 축부 감합 구멍(22a)과 대경 구멍(22c) 사이에는 테이퍼부(테이퍼 구멍)(22d)가 형성되어 있다. 이 테이퍼부(22d)는 조인트 외륜(5)의 축부(12)의 축 단측을 향해 축경되고 있다. 테이퍼부(22d)의 테이퍼 각도(θ3)(도 4a 참조)는 예를 들면 15°~75°로 된다.
허브링(1)의 인보드측의 외주면에는 소경의 단차부(23)가 형성된다. 이 단차부(23)에 내륜(24)을 감합함으로써 복수 열의 내측 궤도면(이너 레이스)(28, 29)을 갖는 안쪽 부재가 구성된다. 복수 열의 내측 궤도면 중 아웃보드측의 내측 궤도면(28)은 허브링(1)의 외주면에 형성되고, 인보드측의 내측 궤도면(29)은 내륜(24)의 외주면에 형성되어 있다. 차륜용 베어링(2)은 이 안쪽 부재와, 안쪽 부재의 외경측에 배치되고 내주에 복수 열의 외측 궤도면(아우터 레이스)(26, 27)을 갖는 바깥쪽 부재(25)와, 바깥쪽 부재(25)의 아웃보드측의 외측 궤도면(26)과 허브링(1)의 내측 궤도면(28) 사이, 및 바깥쪽 부재(25)의 인보드측의 외측 궤도면(27)과 내륜(24)의 내측 궤도면(29) 사이에 배치된 전동체(30)로서의 볼로 구성된다. 허브링(1)과, 허브링(1)의 외주에 압입되는 내륜(24)에 의해 내측 궤도면(28, 29)을 갖는 안쪽 부재를 구성하므로 차륜용 베어링 장치의 경량·콤팩트화를 도모할 수 있다. 또한, 바깥쪽 부재(25)의 양 개구부에는 밀봉 부재(S1, S2)가 장착되어 있다.
이 차륜용 베어링(2)은 허브링(1)의 인보드측의 원통 형상 단부를 코킹하고, 코킹에 의해 형성된 코킹부(31)로 내륜(24)을 압박함으로써 베어링 내부에 예압을 부여하는 구조이다. 이로 인해, 내륜(24)을 허브링(1)에 고정시킬 수 있다. 허브링(1)의 단부에 형성한 코킹부(31)로 베어링(2)에 예압을 부여한 경우, 조인트 외륜(5)의 마우스부(11)로 예압을 부여할 필요가 없다. 따라서, 예압량을 고려하지 않고 조인트 외륜(5)의 축부(12)를 압입할 수 있고, 허브링(1)과 조인트 외륜(5)의 연결성(부착성)의 향상을 도모할 수 있다. 이 경우, 마우스부(11)를 허브링(1)의 단부[본 실시 형태에서는 코킹부(31)]와 비접촉으로 할 수 있다. 이에 대응하여, 허브링(1)의 코킹부(31)와 마우스부(11)의 백면(11a) 사이에 간극(98)이 형성된다. 마우스부(11)와 허브링(1)을 비접촉으로 함으로써 양자의 접촉에 의한 이음의 발생을 방지할 수 있다.
도 43에 나타내는 바와 같이, 허브링(1)의 코킹부(31)와 마우스부(11)의 백면(11a)은 접촉시켜도 된다. 이 경우, 조인트 외륜(5)의 축부(12)의 위치 결정이 행해지므로 차륜 베어링 장치의 치수 정밀도가 안정됨과 아울러, 요철 감합 구조(M)의 축 방향 길이를 안정화시켜 토크 전달성의 향상을 도모할 수 있다. 이렇게, 허브링(1)의 코킹부(31)와 마우스부(11)의 백면(11a)을 접촉시키는 경우 양자의 접촉면압은 100㎫ 이하로 하는 것이 바람직하다. 접촉면압이 100㎫를 초과하면 대토크 부하시에 조인트 외륜(5)과 허브링(1)의 비틀림량에 차가 생기고, 이 차에 의해 접점부에 급격한 슬립이 생겨 이음을 발생시킬 우려가 있기 때문이다. 따라서, 접촉면압을 100㎫ 이하라고 함으로써 이음의 발생을 방지하여 정숙한 차륜용 베어링 장치를 제공할 수 있다.
허브링(1)의 플랜지(21)에는 볼트 장착 구멍(32)이 형성되고, 휠 및 브레이크 로터를 이 플랜지(21)에 고정시키기 위한 허브 볼트(33)가 이 볼트 장착 구멍(32)에 장착된다. 허브링(1)에는 종래의 차륜 베어링 장치의 허브링에 형성되어 있던 파일롯부(165)가 형성되어 있지 않다(도 40 참조).
요철 감합 구조(M)는, 도 2a 및 도 2b에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 축부(12)의 아웃보드측의 단부에 형성된 축 방향으로 연장되는 볼록부(35)와, 허브링(1)의 구멍부(22)의 내경면[본 실시 형태에서는 축부 감합 구멍(22a)의 내경면(37)]에 형성되는 오목부(36)로 구성된다. 볼록부(35)와 그 볼록부(35)에 감합되는 허브링(1)의 오목부(36)의 감합 부위(38) 전역이 밀착되어 있다. 축부(12)의 아웃보드측의 단부 외주면에 축 방향으로 연장되는 복수의 볼록부(35)가 둘레 방향을 따라 소정 피치로 형성되고, 허브링(1)의 구멍부(22)의 축부 감합 구멍(22a)의 내경면(37)에 볼록부(35)가 감합되는 축 방향의 복수의 오목부(36)가 둘레 방향을 따라 형성되어 있다. 볼록부(35)와 오목부(36)는 둘레 방향 전체 둘레에 걸쳐 타이트 핏(tight fit)되어 있다.
이 경우, 각 볼록부(35)는, 도 3a에 나타내는 바와 같이, 그 단면이 볼록 R 형상의 최상부를 갖는 삼각형 형상(산 형상)이고, 각 볼록부(35)의 오목부와의 감합 영역은 도 2a에 나타내는 범위 A이다. 단면에 있어서의 볼록부(35)의 원주 방향 양측의 중복부로부터 최상부에 이르는 범위에서 각 볼록부(35)와 오목부(36)가 감합되어 있다. 둘레 방향의 이웃하는 볼록부(35) 사이에 있어서 허브링(1)의 내경면(37)보다 내경측으로 간극(40)이 형성되어 있다.
볼록부(35)는 그 압입 개시측의 끝면(35a)의 가장자리에 둥그스름함이 없는 모서리부(39)를 갖는다. 여기에서, 「모서리부(39)」란 끝면(35a)과 볼록부(35)의 둘레면(35b)이 직선적으로 교차함으로써 구성된 산형의 모서리(다면체가 이웃한 2개의 면이 교차하여 이루어지는 변)을 의미한다. 따라서, 모서리부에 C 모따기를 실시한 것은 제외되게 되지만, 육안으로 C 모따기가 없다고 확인되어도 미시적으로 관찰하면 C 모따기 형상의 것이 형성되어 있으면 인정받을 경우가 있다. 또한, 모서리부는 「둥그스럼함이 없는」 것으로 하지만, 마찬가지로 육안으로는 확인할 수 없어도 미시적으로는 R 모따기 형상의 것이 형성되어 있으면 인정되는 경우가 있다. 이상의 사정으로부터, 본 발명에 있어서 0.1㎜ 이하의 R 모따기 또는 0.1㎜ 이하의 C 모따기가 형성된 모서리부는 「둥그스름함이 없는 모서리부」에 포함되는 것으로 한다. 예를 들면, 모듈 0.48이고 톱니 수 58개의 수형 스플라인(41)을 구성한 경우에 R 모따기의 경우에서는 R 0.02~0.05㎜ 정도의 것, C 모따기의 경우에서는 C 0.02~0.05㎜ 정도의 것은 「둥그스름함이 없는 모서리부」에 포함시킨다. 여기에서, 모듈이란 피치원 직경을 톱니 수로 나눈 것이다.
볼록부(35)로서는 도 3b에 나타내는 바와 같이 그 최상부가 평탄면(44)에 의해 형성된 것도 사용할 수 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 조인트 외륜(5)의 축부(12)의 단부와 허브링(1)의 내경면(37) 사이에 축부의 빠짐을 규제하기 위한 빠짐 방지 구조(M1)가 형성되어 있다. 이 빠짐 방지 구조(M1)는 조인트 외륜(5)의 축부(12)의 단부로부터 아웃보드측으로 연장되어 테이퍼 구멍(22b)과 축 방향에서 맞물리는 테이퍼 형상 록킹편(65)으로 구성된다. 테이퍼 형상 록킹편(65)은 인보드측으로부터 아웃보드측을 향해 확경되는 링 형상체로 이루어지고, 그 외주면(65a)의 적어도 일부가 테이퍼 구멍(22b)에 압접 또는 접촉되어 있다.
이 차륜용 베어링 장치에서는 요철 감합 구조(M)로의 이물 침입 방지 수단(W)을 요철 감합 구조(M)보다 인보드측, 및 아웃보드측에 각각 설치하고 있다.
인보드측에서는, 도 8a 및 도 8b에 나타내는 바와 같이, 허브링(1)의 코킹부(31)와 마우스부(11)의 백면(11a) 사이의 간극(98)에 밀봉 부재(99)가 끼워져 부착되고, 이 밀봉 부재(99)에 의해 인보드측의 이물 침입 방지 수단(W1)이 구성되어 있다. 간극(98)은 허브링(1)의 코킹부(31)와 마우스부(11)의 백면(11a) 사이로부터 허브링(1)의 대경 구멍(22c)과 축부(12) 사이에 이르기까지 형성된다. 이렇게, 간극(98)의 코너부, 즉 허브링(1)의 코킹부(31)와 대경부(12c)의 경계 부분에 밀봉 부재(99)를 배치하고, 허브링(1)의 단부와 마우스부(11)의 저부 사이의 간극(98)을 밀폐함으로써 이 간극(98)으로부터의 요철 감합 구조(M)로의 빗물이나 이물의 침입을 방지할 수 있다. 밀봉 부재(99)로서는, 예를 들면 도 8a에 나타내는 바와 같은 시판의 O링 등을 사용할 수 있다. 밀봉 부재(99)는 허브링(1)의 단부와 마우스부(11)의 저부 사이에 개재 가능한 한 임의의 것이 사용 가능하고, O링 이외에도, 예를 들면 도 8b에 나타내는 바와 같은 개스킷 등과 같은 것도 사용 가능하다.
아웃보드측의 이물 침입 방지 수단(W2)은 맞물림부인 테이퍼 형상 록킹편(65)과, 테이퍼 구멍(22b)의 내경면 사이에 개재되는 밀봉재(도시 생략)로 구성할 수 있다. 이 경우, 테이퍼 형상 록킹편(65)에 밀봉재가 도포되게 된다. 즉, 도포 후에 경화되어 테이퍼 형상 록킹편(65)과, 테이퍼 구멍(22b)의 내경면 사이에 있어서 밀봉성을 발휘할 수 있는 다양한 수지로 이루어지는 밀봉재를 테이퍼 형상 록킹편(65)에 도포하면 된다. 또한, 이 밀봉재로서는 이 차륜용 베어링 장치가 사용되는 분위기 중에 있어서 열화되지 않는 것이 선택된다.
볼록부(35)와 오목부(36) 사이에 밀봉재를 개재시키고, 이로 인해 이물 침입 방지 수단[W(W3)]을 구성해도 된다. 이 경우, 볼록부(35)의 표면에 도포 후에 경화되어 감합 접촉 부위(38) 사이에 있어서 밀봉성을 발휘할 수 있는 다양한 수지로 이루어지는 밀봉재를 도포하면 된다.
상기 요철 감합 구조(M)는 이하의 순서로 얻을 수 있다.
우선, 조인트 외륜(5)의 축부(12)에 공지의 가공 방법(전조 가공, 절삭 가공, 프레스 가공, 인발 가공 등)을 이용하여 축 방향으로 연장된 다수의 톱니를 갖는 수형 스플라인(41)을 형성한다. 수형 스플라인(41) 중 톱니 저부(41b)를 통과하는 원, 톱니 선단(41a), 및 톱니 선단(41a)에 연결되는 양 측면으로 둘러싸인 영역이 볼록부(35)가 된다.
수형 스플라인(41)은 모듈을 0.5 이하로 하고, 통상 사용되는 스플라인의 모듈보다 작은 톱니로 하는 것이 바람직하다. 이로 인해, 스플라인(41)의 성형성의 향상을 도모할 수 있음과 아울러 수형 스플라인(41)을 허브링(1)의 축부 감합 구멍(22a)에 압입할 때의 압입 하중을 작게 할 수 있다. 축부(12)의 볼록부(35)를 수형 스플라인(41)에 의해 형성함으로써 이러한 종류의 샤프트에 스플라인을 형성하기 위한 가공 설비를 활용할 수 있어 저비용으로 볼록부(35)를 형성하는 것이 가능하다.
이어서, 도 4b에 크로스해칭으로 나타내는 바와 같이, 축부(12)의 외경면에 열경화 처리를 실시하여 경화층(H)을 형성한다. 경화층(H)은 볼록부(35) 전체 및 톱니 저부(41b)도 포함하여 원주 방향으로 연속해서 형성된다. 또한, 경화층(H)의 축 방향의 형성 범위는 적어도 수형 스플라인(41)의 아웃보드측의 끝 가장자리로부터 조인트 외륜(5)의 마우스부(11)의 저벽의 내경부에 이르기까지의 연속 영역을 포함한 범위로 한다. 열경화 처리로서는 고주파 담금질이나 침탄 담금질 등의 다양한 열처리를 채용할 수 있다. 여기에서, 고주파 담금질이란 고주파 전류가 흐르고 있는 코일 중에 담금질에 필요한 부분을 넣고, 전자 유도 작용에 의해 줄(joule) 열을 발생시켜 전도성 물체를 가열하는 원리를 응용한 담금질 방법이다. 또한, 침탄 담금질이란 저탄소 재료의 표면으로부터 탄소를 침입/확산시키고, 그 후에 담금질을 행하는 방법이다.
한편, 허브링(1)의 내경측은 미경화 상태로 유지된다. 즉, 허브링(1)의 구멍부(22)의 내경면(37)은 열경화 처리를 행하지 않은 미경화부(미경화 상태)로 한다. 조인트 외륜(5)의 축부(12)의 경화층(H)과 허브링(1)의 미경화부의 경도차는 HRC로 20포인트 이상으로 한다. 예를 들면, 경화층(H)의 경도를 50HRC~65HRC 정도로 하고, 미경화부의 경도를 10HRC~30HRC 정도로 한다. 허브링(1)의 내경면(37) 중 적어도 축부 감합 구멍(22a)의 내경면(37)이 미경화부이면 되고, 그 밖의 내경면에는 열경화 처리를 실시해도 상관없다. 또한, 상기 경도차가 확보되는 것이면 「미경화부」로 해야 할 상기 영역에 열경화 처리를 실시해도 된다.
이때, 볼록부(35)의 높이 방향의 중간부를 오목부 형성 전의 허브링(1)의 축부 감합 구멍(22)의 내경면(37)의 위치에 대응시킨다. 즉, 도 7에 나타내는 바와 같이, 축부 감합 구멍(22a)의 내경면(37)의 내경 치수(D)를 수형 스플라인(41)의 볼록부(35)의 최대 외경 치수[수형 스플라인(41)의 톱니 선단(41a)을 통과하는 외접원의 지름 치수](D1)보다 작고, 수형 스플라인(41)의 톱니 저부를 연결하는 원의 지름 치수(D2)보다 크게 되도록 설정한다(D2＜D＜D1). 이로 인해, 적어도 둥그스름함이 없는 모서리부(39)는 볼록부의 끝면(35a)의 가장자리 중 오목부(36)를 형성하는 부위에 배치된다.
도 4b에 나타내는 바와 같이, 축부(12)의 끝면(12a)에는 그 외주 가장자리부로부터 상기 테이퍼 형상 록킹편(65)을 구성하기 위한 단원통부(66)가 축 방향을 따라 돌출되어 형성된다. 단원통부(66)의 외경(D4)은 구멍부(22)의 감합 구멍(22a)의 내경 치수(D)보다 작게 설정되어 있다. 이 단원통부(66)는, 후술하는 바와 같이, 축부(12)의 허브링(1)의 구멍부(22)로의 압입시의 조심 부재가 된다.
이어서, 도 4b에 나타내는 바와 같이, 조인트 외륜(5)의 축부(12)의 밑둥부(마우스부측)에 O링 등의 밀봉 부재(99)를 외부로부터 끼워 허브링(1)의 축심과 등속 유니버설 조인트(3)의 조인트 외륜(5)의 축심을 맞춘 상태에서 허브링(1)의 구멍(22)에 조인트 외륜(5)의 축부(12)를 압입한다. 이때, 축부(12) 중 수형 스플라인부(41) 및 단원통부(66)를 포함하는 아웃보드측 영역의 외경면에 미리 밀봉재를 도포해 둔다. 상기한 바와 같이, 허브링(1)의 구멍부(22)에 압입 방향을 따라 축경되는 테이퍼부(22d)를 형성하고 있으므로 이 테이퍼부(22d)가 압입 개시시의 허브링 구멍부(22)와 축부(12)의 중심 맞추기를 행한다. 또한, 축부 감합 구멍(22a)의 내경 치수(D), 볼록부(35)의 최대 외경 치수(D1), 및 수형 스플라인(41)의 톱니 저부의 최소 외경 치수(D2)가 상기한 바와 같은 관계이므로 축부(12)를 허브링(1)의 축부 감합 구멍(22a)에 압입함으로써 이 볼록부(35)가 허브링(1)의 인보드측 끝면의 내경부에 파고들어가져 허브링(1)의 두께를 커팅한다. 축부(12)를 압착해 나감으로써 허브링(1)의 축부 감합 구멍(22a)의 내경면(37)이 볼록부(35)에 의해 잘라내지거나, 또는 압출되어 내경면(37)에 축부(12)의 볼록부(35)에 대응한 형상의 오목부(36)가 형성된다. 이때, 볼록부(35)의 끝면(35a)의 가장자리에 둥그스름함이 없는 모서리부(39)가 형성되어 있으므로 볼록부(35)에 의한 허브링(1)의 커팅이 스무드하게 행해져 압입 하중의 증대를 방지할 수 있다. 또한, 축부(12)의 볼록부(35)의 경도를 허브링(1)의 축부 감합 구멍(22a)의 내경면(37)보다 20포인트 이상 높게 하고 있으므로 허브링(1)의 내경면(37)으로의 오목부 형성이 용이해진다. 또한, 축부측의 경도를 높게 함으로써 축부(12)의 비틀림 강도를 향상시킬 수 있다.
이 압입 공정을 거침으로써, 도 2a 및 도 2b에 나타내는 바와 같이, 축부(12)의 볼록부(35)에 의해 이것에 감합되는 오목부(36)가 형성된다. 볼록부(35)가 허브링(1)의 내경면(37)에 파고들어감으로써 구멍부(22)가 약간 확경된 상태가 되고, 볼록부(35)의 축 방향의 이동을 허용한다. 한편, 축 방향의 이동이 정지하면 내경면(37)이 원래의 지름으로 되돌아가려고 해서 축경되게 된다. 바꿔 말하면, 볼록부(35) 압입시에 허브링(1)이 외경 방향으로 탄성 변형되고, 이 탄성 변형분의 예압이 볼록부(35) 중 오목부(36)와 감합되는 부분의 표면에 부여된다. 이 때문에, 오목부(36)는 그 축 방향 전체에 걸쳐 볼록부(35)의 표면과 밀착된다. 이로 인해, 요철 감합 구조(M)가 구성된다. 볼록부(35)와 오목부(36)의 감합부(38)에는 밀봉재가 개재되어 있으므로 이 감합부(38)로의 이물의 침입 방지를 도모할 수 있다.
또한, 축부(12)의 압입에 따라 허브링(1)측에서 소성 변형이 발생하기 때문에 오목부(36)의 표면에는 가공 경화가 생긴다. 이 때문에, 오목부(36)측의 허브링(1)의 내경면(37)이 경화되어 회전 토크 전달성의 향상을 도모할 수 있다.
테이퍼부(22d)는 축부(12)의 압입을 개시할 때의 가이드로서 기능시킬 수 있다. 그 때문에, 허브링(1)의 구멍부(22)에 대하여 조인트 외륜(5)의 축부(12)를 심 어긋남을 발생시키지 않고 압입시킬 수 있다. 또한, 단원통부(66)의 외경(D4)을 구멍부(22)의 감합 구멍(22a)의 내경 치수(D)보다 작게 설정하고 있으므로 단원통부(66)를 조심 부재로서 기능시킬 수 있고, 심 어긋남을 방지하면서 축부(12)를 허브링(1)에 압입할 수 있으며, 보다 안정적인 압입이 가능해진다.
요철 감합 구조(M)는 최대한 베어링(2)의 궤도면(26, 27, 28, 29)의 내경측을 피해 배치하는 것이 요구된다. 특히, 이너 레이스(28, 29) 상에 있어서의 접촉각이 통과하는 선과의 교점의 내경측을 피하고, 이들 교점 사이의 축 방향 일부 영역에 요철 감합 구조(M)를 형성하는 것이 요망된다. 이로 인해, 베어링 궤도면에 있어서의 후프 응력의 발생을 억제할 수 있다. 따라서, 구름 피로 수명의 저하, 크랙 발생, 및 응력 부식 균열 등의 베어링의 문제 발생을 방지할 수 있고, 고품질의 베어링을 제공할 수 있다.
조인트 외륜(5)의 축부(12)를 허브링(1)의 구멍부(22)에 압입할 때에는 조인트 외륜(5)의 마우스부(11)의 외경면에, 도 29 등에 나타내는 바와 같이, 단차면(G)을 형성하고, 가상 선으로 나타내는 압입용 지그(K)를 이 단차면(G)에 맞물리게 하여 이 압입용 지그(K)로부터 단차면(G)에 압입 하중(축 방향 하중)을 부여하면 된다. 또한, 단차면(G)으로서는 둘레 방향 전체 둘레에 형성해도 되고, 둘레 방향을 따라 소정 피치로 형성해도 된다. 사용하는 압입용 지그도 이들 단차면(G)의 형상에 대응하여 축 방향 하중을 부여할 수 있는 것이면 된다.
요철 감합 구조(M)를 통해 조인트 외륜(5)의 축부(12)와 허브링(1)이 일체화된 상태에서는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 단원통부(66)가 감합 구멍(22a)으로부터 아웃보드측으로 돌출된다.
이 단원통부(66)는 지그(67)를 사용하여 확경 방향으로 소성 변형된다. 지그(67)는 원기둥 형상의 본체부(68)와, 이 본체부(68)의 선단부에 연이어 형성되는 원추대부(69)를 구비한다. 지그(67)의 원추대부(69)는 그 경사면(69a)의 경사 각도가 테이퍼 구멍(22b)의 경사 각도와 대략 동일하고, 또한 그 선단의 외경이 단원통부(66)의 내경과 동일 내지 약간 단원통부(66)의 내경보다 작은 치수로 설정되어 있다. 지그(67)의 원추대부(69)를 테이퍼 구멍(22b)을 통해 아웃보드측으로부터 끼워 넣음으로써 화살표 α방향의 하중을 부가하고, 이로 인해 도 6에 나타내는 바와 같이, 단원통부(66)에 화살표 β방향의 확경력을 부여한다. 이때, 지그(67)의 원추대부(69)에 의해 단원통부(66)가 외경측으로 소성 변형되고, 테이퍼 구멍(22b)의 내경면에 밀착된다. 이에 따라, 미리 단원통부(66)의 외경면에 도포된 밀봉재가 테이퍼 구멍(22b)의 내경면에 밀착되어 이물 침입 방지 수단(W2)을 구성한다. 또한, 소성 변형된 단원통부(66)가 테이퍼 구멍(22b)의 내경면과 맞물리는 테이퍼 형상 록킹편(65)이 되어 축부(12)의 빠짐 방지 구조(M1)를 구성한다. 또한, 지그(67)에 의해 화살표 α방향의 하중을 부가할 때에는 허브링(1)이나 등속 유니버설 조인트(3) 등의 일부를 도시 생략한 고정 부재로 지지하여 하중을 받으면 된다. 단원통부(66)의 내경면은 축 단측으로 확경되는 테이퍼 형상이어도 된다. 이러한 형상으로 해 두면 단조로 축부(12)의 내경면을 성형하는 것이 가능해지고, 비용 저감으로 연결된다.
또한, 지그(67)의 화살표 α방향의 하중을 저감시키기 위해 단원통부(66)에 노치를 넣어도 되고, 지그(67)의 원추대부(69)의 원추면을 둘레 방향으로 부분적으로 배치하는 것이어도 된다. 단원통부(66)에 노치를 넣은 경우 단원통부(66)를 확경하기 쉬워진다. 또한, 지그(67)의 원추대부(69)의 원추면을 둘레 방향으로 부분적으로 배치하는 것일 경우 단원통부(66)를 확경시키는 부위가 원주 상의 일부가 되기 때문에 지그(67)의 압입 하중을 저감시킬 수 있다.
이 요철 감합 구조(M)에서는 허브링(1)에 대한 볼록부(35)의 압입값을 Δd로 하고, 볼록부의 높이를 h로 하여 0.3＜Δd/2h＜0.86의 범위로 설정한다. 여기에서, 압입값(Δd)은, 도 7에 나타내는 바와 같이, 축부(12)의 최대 외경 치수(D1)[볼록부(35)의 톱니 선단(41a)을 통과하는 외접원 직경]와 허브링(1)의 축부 감합 구멍(22a)의 내경 치수(D)의 지름차(D1-D)로 나타내어진다. 이로 인해, 볼록부(35)의 높이 방향 중간부 부근이 허브링(1)의 내경면에 파고 들어가게 되므로 볼록부(35)의 압입값을 충분히 확보할 수 있고, 오목부(36)를 확실하게 형성하는 것이 가능해진다.
Δd/2h가 0.3 이하일 경우 비틀림 강도가 낮아지고, 또한 Δd/2h가 0.86을 초과하면 미소한 압입시의 심 어긋남이나 압입 경사에 의해 볼록부(35) 전체가 상대측으로 파고들어가 요철 감합 구조(M)의 성형성이 악화되며, 압입 하중이 급격하게 증대할 우려가 있다. 요철 감합 구조(M)의 성형성이 악화된 경우 비틀림 강도가 저하될 뿐만 아니라 허브링 외경의 팽창량도 증대하기 때문에 허브링(1)에 장착되는 베어링(2)의 기능에 영향을 주고, 회전 수명이 저하하는 등의 문제도 있다. 이에 대하여, Δd/2h를 0.3~0.86의 범위로 설정함으로써 요철 감합 구조(M)의 성형성이 안정되고, 압입 하중의 편차도 없으며, 안정적인 비틀림 강도가 얻어진다.
이상에서 서술한 요철 감합 구조(M)에서는 볼록부(35)와 오목부(36)의 감합 부위(38) 전체가 밀착되어 있으므로 지름 방향 및 원주 방향에 있어서 덜컹거림이 발생하는 간극이 형성되지 않는다. 이 때문에, 감합 부위 전체가 회전 토크 전달에 기여하여 안정적인 토크 전달이 가능하고, 또한 이음의 발생도 없다.
또한, 오목부(36)가 형성되는 부재[이 경우, 허브링(1)]에는 암형 스플라인 등을 미리 형성해 둘 필요가 없다. 따라서, 생산성이 우수하고, 또한 스플라인끼리의 위상맞춤을 필요로 하지 않기 때문에 조립성의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 압입시 톱니면의 손상을 회피할 수 있고, 안정적인 감합 상태를 유지할 수 있다.
특히, 볼록부(35)에 형성한 둥그스름함이 없는 모서리부(39)에 의해 허브링(1)의 구멍부(22)의 내경면(37)을 잘라내거나, 또는 압출할 수 있으므로 압입 하중의 증대를 방지할 수 있다. 또한, 허브링(1)의 내경측은 비교적 부드럽기 때문에 허브링(1)의 오목부는 축부(12)의 볼록부(35)와 높은 밀착성을 가지고 감합된다. 그 때문에, 지름 방향 및 원주 방향에 있어서의 덜컹거림의 방지에 보다 한층 더 유효해진다.
이상에서 서술한 차륜용 베어링 장치에서는 조인트 외륜(5)의 축부(12)의 단부로부터 아웃보드측으로 연장되는 테이퍼 형상 록킹편(65)을 테이퍼 구멍(22b)의 내경면에 압접 또는 접촉시킴으로써 조인트 외륜(5)의 축부(12)의 단부와 허브링(1)의 내경면(37) 사이에 축부(12)의 빠짐 방지 구조(M1)를 형성하고 있다. 이 빠짐 방지 구조(M1)에 의해 허브링(1)으로부터의 조인트 외륜(5)의 축부(12)의 인보드측으로의 빠짐을 방지하고, 안정적인 연결 상태를 유지할 수 있다. 또한, 빠짐 방지 구조(M1)가 테이퍼 형상 록킹편(65)이므로 종래와 같은 나사 체결을 생략할 수 있다. 이 때문에, 축부(12)에 허브링(1)의 구멍부(22)로부터 돌출되는 나사부를 형성할 필요가 없어 경량화를 도모할 수 있음과 아울러 나사 체결 작업을 생략할 수 있어 조립 작업성의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 테이퍼 형상 록킹편(65)에서는 조인트 외륜(5)의 축부(12)의 일부를 확경시키면 되고, 빠짐 방지 구조(M1)의 형성을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 조인트 외륜(5)의 축부(12)의 아웃보드측으로의 이동은 축부(12)를 더 압입하는 방향으로의 압박력이 필요하여 조인트 외륜(5)의 축부(12)의 아웃보드측으로의 위치 어긋남은 매우 발생하기 어려우며, 또한 예컨데 이 방향으로 위치 어긋났다고 해도 조인트 외륜(5)의 마우스부(11)의 저부가 허브링(1)의 코킹부(31)에 접촉되므로 허브링(1)으로부터 조인트 외륜(5)의 축부(12)가 빠질 일이 없다.
또한, 이상에서 서술한 차륜용 베어링 장치에서는 요철 감합 구조(M)의 인보드측 및 아웃보드측에 각각 이물 침입 방지 수단(W1, W2)을 형성하고 있으므로 요철 감합 구조(M)로의 축 방향 양단측으로부터의 빗물이나 이물의 침입이 방지되어 볼록부(35)와 오목부(36)의 밀착성을 장기간 안정적으로 유지하는 것이 가능해진다.
축부(12)에 형성되는 볼록부(35)로서, 도 9a~도 9c에 나타내는 바와 같이, 볼록부(35)의 압입 개시측의 끝면(35a)의 최상부에 노치부(53)를 형성한 것도 사용할 수 있다. 도 9a는 C 모따기로 형성한 노치부(53)(도 10a 참조), 도 9b는 R 모따기로 형성한 노치부(53)(도 10B 참조)를 예시하고 있다. 이밖에, 도 9c 및 도 10c에 나타내는 바와 같이, 외경측의 하나의 코너부에 C 모따기 형상의 노치부(53)를 형성해도 된다. 또한, 둥그스름함이 없는 모서리부(39)는 도 9a, 9b의 경우에는 노치부(53)를 제외한 끝면(35a)의 양 사변으로 구성할 수 있고, 도 9c의 경우에는 노치부(53)를 제외한 끝면(35a)의 양 사변 및 정변으로 구성할 수 있다.
이렇게 노치부(53)를 형성함으로써 압입시 등에 있어서의 볼록부(35)의 압입 개시측의 끝면(35a)에 있어서 최상부의 이지러짐이나 변형 등의 손상을 방지할 수 있다. 이 때문에, 수형 스플라인(41)의 취급이 용이해지고, 볼록부(35)의 압입 개시단에 있어서 보호 대책을 별도 실시할 필요가 없으며, 관리 공수를 삭감할 수 있어 저비용화를 도모할 수 있다. 또한, 볼록부(35)에 경도를 높이기 위한 담금질 처리를 행할 경우 담금질 균열의 발생을 방지할 수도 있다.
노치부(53)를 형성한 경우, 도 10a~도 10c에 나타내는 바와 같이, 볼록부(35)의 최상부(54)로부터 노치부(53)의 반(反)최상부측의 끝 가장자리(53a)까지의 지름 방향 길이(a)는 허브링(1)에 대한 볼록부(35)의 압입값을 Δd[축부(12)의 최대 외경 치수(D1)와 허브링(1)의 축부 감합 구멍(22a)의 내경 치수(D)의 지름차(D1-D)로 나타내어짐:도 7 참조]로 하여 0＜a＜Δd/2의 범위로 설정된다. 이것은 도 9a~도 9c에 나타내는 TUVW의 평면 상에 볼록부(35)를 투영했을 때, 도 10a~도 10c에 나타내는 바와 같이, 허브링(1)의 내경면(37)보다 외경측에 노치부(53)의 반 최상부측의 끝 가장자리(53a)가 존재하는 것을 의미한다. 이 경우, 둥그스름함이 없는 모서리부(39)가 내경면(37)보다 외경측에 형성되므로 내경면(37)을 확실하게 커팅할 수 있다. 구체적으로는, 볼록부(35)의 최상부로부터 노치부(53)의 반 최상부측의 끝 가장자리까지의 지름 방향 길이(a)는 0.3㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다. 도 9a 및 도 9c에 나타내는 C 모따기의 경사 각도나, 도 9b에 나타내는 R 모따기의 곡률반경은 0＜a＜Δd/2의 관계식을 충족시키는 범위에서 임의로 설정할 수 있다.
도 10a~도 10c에서는 축 방향의 단면에 있어서 볼록부(35)의 압입 개시측 끝면(35a)과 축선이 이루는 교차각을 90°로 하고 있지만, 도 11과 도 12a에 나타내는 바와 같이, 교차각(θ1)을 90°보다 작게 하거나, 또는 도 12b에 나타내는 바와 같이, θ1을 90°보다 크게 설정하는 것도 가능하다.
이 교차각(θ1)은 50°≤θ1≤110°의 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 교차각(θ1)이 50° 미만에서는 압입 하중이 증대함과 아울러 요철 감합 구조(M)의 성형성이 악화되고, 교차각(θ1)이 110°를 초과하면 끝면(35a)이 압입 방향측으로 지나치게 경사져서 볼록부(35)에 이지러짐이 발생할 우려가 있기 때문이다. 보다 바람직하게는 교차각(θ1)을 70°≤θ1≤110°의 범위로 설정한다.
요철 감합 구조(M)에서는, 도 13a에 나타내는 바와 같이, 볼록부(35)의 피치원 상에 있어서 지름 방향 선(반경선)과 볼록부의 측면(35b)이 이루는 각도를 θ2로 했을 때에 0°＜θ2＜45°로 한다. 여기에서, 볼록부 피치원이란 볼록부(35)의 높이 방향의 중간점을 연결하는 원(C)이다. 또한, 도 13a에서는 θ를 30°정도로 하고 있다. 또한, 볼록부(35)의 피치원 지름을 PCD로 하고, 볼록부 수를 Z로 했을 때의 비인 PCD/Z를 P로 했을 때에 0.30＜P＜1.0으로 한다. 여기에서, 볼록부 피치원 지름이란 상기 원(C)의 직경이다.
볼록부(35)의 단면 형상으로서, 상기 도면 13a에서는 최상부를 R 형상으로 한 단면 삼각형상을 예시하고 있지만, 도 13b, 도 13c에 나타내는 바와 같은 다른 형상의 볼록부(35)를 채용할 수도 있다. 도 13b는 볼록부(35)의 단면 형상을 직사각형상으로 한 것, 도 13c는 톱니 선단이 약 90°를 이루는 삼각형상으로 한 것이다. 도 13b의 예에서는 θ2는 약 0°이고, 도 13c의 예에서는 θ2는 약 45°이다.
도 14에 빠짐 방지 구조(M1)의 다른 구성예를 나타낸다. 이 차륜용 베어링 장치에서는 축부(12)에 도 4에 나타내는 단원통부(66)을 형성하지 않고, 축부(12) 중실 형상의 일단부에 외경 방향으로 돌출되는 테이퍼 형상 록킹편(70)을 형성하여 축부(12)의 빠짐 방지 구조(M1)를 구성하고 있다.
이 테이퍼 형상 록킹편(70)은 도 15에 나타내는 지그(71)를 사용하여 형성할 수 있다. 지그(71)는 원기둥 형상의 본체부(72)와, 이 본체부(72)의 선단부에 연이어 형성되는 원통부(73)를 구비하고, 원통부(73)의 외주면의 선단에 노치부(74)를 형성함으로써 원통부(73)의 선단에 쐐기부(75)가 형성되어 있다. 쐐기부(75)를 축부(12)의 아웃보드측의 단부에 박아넣으면(화살표 α방향의 하중을 부가하면) 노치부(74)에 의해, 도 16에 나타내는 바와 같이, 축부(12)의 축단의 외경측 영역이 외경측으로 소성 변형된다. 이로 인해, 테이퍼 형상 록킹편(70)이 형성되고, 테이퍼 형상 록킹편(70)의 적어도 일부가 테이퍼 구멍(22b)의 내경면에 압접 또는 접촉하게 된다. 이 때문에, 도 1 등에 나타내는 테이퍼 형상 록킹편(65)과 마찬가지로, 허브링(1)으로부터의 축부(12)의 빠짐을 확실하게 방지할 수 있다. 도시예에서는 원통부(73)의 외경면에 노치부(74)를 형성하여 쐐기부(75)를 형성하고 있지만, 내경면에 노치부를 형성하여 쐐기부(75)를 형성해도 된다. 테이퍼 형상 록킹편(70)의 외경면과 테이퍼 구멍부(22b)의 내경면 사이에 밀봉재를 개재시켜 이물 침입 방지 수단(W2)을 구성할 수도 있다.
도 17에, 빠짐 방지 구조(M1)의 다른 구성예를 나타낸다. 이 빠짐 방지 구조(M1)는 축부(12)의 일부를 외경 방향으로 돌출시키도록 코킹함으로써 외플랜지 형상 록킹편(76)을 구성한 것인 허브링(1)의 축부 감합 구멍(22a)과 테이퍼 구멍(22b) 사이에 단차 형성면(22e)을 개재시키고, 이 단차 형성면(22e)에 외플랜지 형상 록킹편(76)을 압접 또는 접촉시키고 있다.
이 외플랜지 형상 록킹편(76)은 도 18에 나타내는 지그(77)를 사용하여 형성할 수 있다. 이 지그(77)는 원통체(78)를 구비한다. 원통체(78)의 외경(D5)을 축부(12) 단부의 외경(D7)보다 크게 설정함과 아울러 원통체(78)의 내경(D6)을 축부(12) 단부의 외경(D7)보다 작게 설정하고 있다.
이 때문에, 이 지그(77)와 조인트 외륜(5)의 축부(12)의 축심을 맞추고, 이 상태에서 지그(77)의 끝면(77a)에 의해 축부(12)의 끝면(12a)에 화살표 α방향으로 하중을 부가하면, 도 19에 나타내는 바와 같이, 축부(12)의 끝면(12a)의 외주측이 압궤되어 외플랜지 형상 록킹편(76)을 형성할 수 있다.
이 외플랜지 형상 록킹편(76)이 단차 형성면(22e)과 축 방향으로 맞물림으로써 도 1 등에 나타내는 테이퍼 형상 록킹편(65)과 마찬가지로 허브링(1)으로부터의 축부(12)의 빠짐을 확실하게 방지할 수 있다. 외플랜지 형상 록킹편(76)과 단차 형성면(22e) 사이에 밀봉재를 개재시켜 이물 침입 방지 수단(W2)을 구성해도 된다.
외플랜지 형상 록킹편(76)은, 도 20a에 나타내는 바와 같이, 환상으로 연속하여 형성하는 것 외에, 도 20b에 나타내는 바와 같이, 복수의 외플랜지 형상 록킹편(76)을 둘레 방향을 따라 소정 피치로 간헐 배치해도 된다. 도 20b에 나타내는 외플랜지 형상 록킹편(76)은 압박부가 둘레 방향을 따라 소정 피치(예를 들면 90° 피치)로 배치된 지그를 사용함으로써 형성할 수 있다.
허브링(1)에 대하여 조인트 외륜(5)의 축부(12)를 압입할 때에는, 도 21 및 도 22에 나타내는 바와 같이, 볼록부(35)의 잘라내기 또는 압출 작용에 의해 오목부(36)로부터 재료가 돌출되어 돌출부(45)가 형성된다. 돌출부(45)는 볼록부(35) 중 오목부(36)와 감합되는 부분의 용적에 상당하는 양이 생긴다.
이 돌출부(45)를 방치하면 이것이 탈락되어 차량의 내부에 들어갈 우려가 있다. 이에 대하여, 도 21 및 도 22에 나타내는 바와 같이, 축부(12)의 외경면에 돌출부(45)를 수납하는 포켓부(50)를 형성하면 돌출부(45)는 감기면서 포켓부(50) 내에 수납되어 유지되기 때문에 돌출부(45)의 탈락을 방지하여 상기 문제를 해소할 수 있다.
포켓부(50)는 예를 들면 축부(12)의 수형 스플라인(41)보다 아웃보드측의 외경면에 둘레 방향 홈(51)을 형성함으로써 형성할 수 있다. 이 경우, 경화층(H)은 도 23의 크로스해칭으로 나타내는 바와 같이, 포켓부(50)에는 형성하지 않고, 수형 스플라인(41)의 아웃보드측의 끝 가장자리로부터 조인트 외륜(5)의 마우스부(11)의 저벽 일부까지의 연속 영역에 형성한다. 도 23에서는 경화층(H)을 포켓부(50)까지 도달시키지 않고 있지만, 포켓부에까지 경화층(H)을 도달시켜도 된다. 이 경우에도, 외플랜지 형상 록킹편(76)을 형성하는 단원통부(66)에는 경화층을 형성하지 않는다.
도 24~도 26에 축부(12)의 빠짐 방지 구조(M1)의 다른 구성예를 나타낸다. 이 중, 도 24는 볼트 너트 결합을 이용한 빠짐 방지 구조(M1)를 나타낸다. 상세하게는, 축부(12)에 나사 축부(80)를 연이어 형성하고, 이 나사 축부(80)에 너트 부재(81)을 나사 결합시키며, 너트 부재(81)를 구멍부(22)의 단차 형성면(22e)에 접촉시킨 것이다. 도 25는 리테이닝링(85)으로 축부(12)의 빠짐 방지 구조(M1)를 구성한 것이며, 수형 스플라인(41)보다 아웃보드측에 축 연장부(83)를 형성함과 아울러 이 축 연장부(83)에 둘레 방향 홈(84)을 형성하고, 이 둘레 방향 홈(84)에 리테이닝링(85)을 끼워 부착시키고 있다. 도 26은 축부의 외경면과 허브링의 내경면 사이를 용접하여 빠짐 방지 구조(M1)를 구성한 것이고, 축부(12)의 아웃보드측의 외경면과 허브링(1)의 구멍부(22) 중 아웃보드측의 개구부 끝 가장자리를 용접으로 접합하고 있다.
축부(12)의 빠짐 방지 구조(M1)는 도 27에 나타낸 바와 같이 생략할 수도 있다. 이 경우, 도 28에 나타내는 바와 같이, 둘레 방향 홈(51)은 그 수형 스플라인(41)측의 측면(51a)이 축 방향에 대하여 직교하는 평면이고, 그 반대측의 측면(51b)은 홈 저부(51c)로부터 아웃보드측을 향해 확경되는 테이퍼면이다. 둘레 방향 홈(51)의 측면(51b)보다 아웃보드측에는 조심용의 원반 형상의 플랜지부(52)가 형성되어 있다.
플랜지부(52)의 외경 치수가 감합 구멍(22a)의 구멍 지름보다 크면 플랜지부(52) 자체가 감합 구멍(22a)에 압입되게 된다. 이때, 심 어긋남이 있으면 이대로 볼록부(35)가 허브링(1)에 압입되어 축부(12)의 축심과 허브링(1)의 축심이 일치하고 있지 않은 축부(12)와 허브링(1)이 연결되게 된다. 이러한 문제를 방지하기 위해 플랜지부(52)의 외경 치수(D4a)(도 28 참조)는 구멍부(22)의 감합 구멍(22a)의 구멍 지름보다 약간 작게 설정되고, 플랜지부(52)의 외경면(52a)과 구멍부(22)의 감합 구멍(22a)의 내경면 사이에 미소한 간극(t)이 형성되어 있다. 한편, 플랜지부(52)의 외경 치수가 감합 구멍(22a)의 구멍 지름보다 지나치게 작으면 조심용으로서 기능하지 않는다. 따라서, 플랜지부(52)의 외경면(52a)과 구멍부(22)의 감합 구멍(22a)의 내경면 사이의 미소한 간극(t)은 0.01㎜~0.2㎜ 정도로 설정하는 것이 바람직하다. 플랜지부(52)의 외경 치수(D4a)를 감합 구멍(22a)의 구멍 지름과 동일하게 해도 된다.
이렇게, 포켓부(50)의 아웃보드측에 허브링(1)의 구멍부(22)와의 조심용의 플랜지부(52)를 형성함으로써 포켓부(50) 내의 돌출부(45)의 플랜지부(52)측으로의 돌출이 없어져서 돌출부(45)를 더욱 확실하게 포켓부(50) 내에 수납할 수 있다. 또한, 플랜지부(52)는 조심 기능을 가지므로 심 어긋남을 방지하면서 축부(12)를 허브링(1)에 압입할 수 있다. 이 때문에, 외측 조인트 부재(5)와 허브링(1)을 고정밀도로 연결할 수 있고, 안정적인 토크 전달이 가능해진다.
또한, 도 27에 나타내는 빠짐 방지 구조(M1)를 갖지 않는 차륜용 베어링 장치에 있어서 축부(12)에 형성한 조심용의 플랜지부(52)를 생략할 수도 있다.
도 29는 조인트 외륜(5)의 축부(12)와 허브링(1)의 분리를 허용한 실시 형태를 나타낸다. 이 실시 형태에서는, 도 29와 도 30에 나타내는 바와 같이, 허브링(1)은 통부(20)와, 통부(20)의 아웃보드측의 단부에 형성된 플랜지(21)를 갖는다. 통부(20)의 구멍부(22)는 축 방향 중간부의 축부 감합 구멍(22a)과, 아웃보드측의 테이퍼 구멍(22b)을 갖고, 축부 감합 구멍(22a)과 테이퍼 구멍(22b) 사이에 내경 방향으로 돌출되는 내벽(22g)이 형성되어 있다. 조인트 외륜(5)의 축부(12)와 허브링(1)은 요철 감합 구조(M)를 통해 결합되어 있다. 내벽(22g)의 아웃보드측의 끝면에는 오목홈부(91)가 형성되어 있다.
구멍부(22)는 축부 감합 구멍(22a)보다 인보드측에 대경부(86)를 갖고, 축부 감합 구멍(22a)보다 아웃보드측에 소경부(88)를 갖는다. 대경부(86)와 축부 감합 구멍(22a) 사이에는 테이퍼부(테이퍼 구멍)(89a)가 형성되어 있다. 이 테이퍼부(89a)는 허브링(1)과 조인트 외륜(5)의 축부(12)를 결합할 때의 압입 방향을 따라 축경되고 있다. 테이퍼부(89a)의 테이퍼 각도(θ3)는 예를 들면 15°~75°로 된다. 또한, 축부 감합 구멍(22a)과 소경부(88) 사이에도 테이퍼부(89b)가 형성되어 있다.
이 실시 형태에서는 상기와 마찬가지로 요철 감합부(M)가 구성된다. 즉, 축부(12)에 볼록부(35)를 형성한 후 이 축부(12)를 허브링(1)의 축부 감합 구멍(22a)에 압입하고, 허브링(1)의 축부 감합 구멍(22a)의 내경면(37)에 볼록부(35)와 밀착 감합되는 오목부(36)를 형성한다.
축부(12)의 압입 후에는 아웃보드측으로부터 축부(12)의 나사 구멍(90)에 볼트 부재(94)를 나사 결합한다. 볼트 부재(94)는 플랜지가 형성된 머리부(94a)와, 나사 축부(94b)로 이루어진다. 나사 축부(94b)는 대경의 기부(95a)와, 소경의 본체부(95b)와, 선단측의 나사부(95c)를 갖는다. 이 경우, 내벽(22g)에 관통 구멍(96)이 형성되고, 이 관통 구멍(96)에 볼트 부재(94)의 축부(94b)가 삽통되어 나사부(95c)가 축부(12)의 나사 구멍(90)에 나사 결합된다. 도 30에 나타내는 바와 같이, 관통 구멍(96)의 구멍 지름(d1)은 축부(94b)의 대경의 기부(95a)의 외경(d2)보다 약간 크게 설정된다. 구체적으로는, 0.05㎜＜d1-d2＜0.5㎜ 정도로 된다. 또한, 나사부(95c)의 최대 외경은 대경의 기부(95a)의 외경과 같거나 기부(95a)의 외경보다 약간 작은 정도로 한다.
이렇게, 볼트 부재(94)를 축부(12)의 나사 구멍(90)에 나사 결합시킴으로써 볼트 부재(94)의 머리부(94a)의 플랜지부(100)가 내벽(22g)의 오목홈부(91)에 접촉된다. 이로 인해, 축부(12)의 아웃보드측의 끝면(92)과 볼트 부재(94)의 머리부(94a)에 의해 내벽(22g)이 협지되어 허브링(1)과 조인트 외륜(5)의 축 방향의 위치 결정이 행해진다. 동시에 축부의 소경부(12d)의 외경면, 내벽(22g)의 끝면, 및 허브링(1)의 내경면의 소경부(88)로 둘러싸인 공간에 포켓부(97)가 형성된다.
도 29에서는 축부(12)의 아웃보드측의 끝면(92)과 볼트 부재(94)의 머리부(94a)에 의해 내벽(22g)을 협지하고 있지만, 반드시 내벽(22g)을 협지할 필요는 없고, 예를 들면 볼트 부재(94)의 머리부(94a)와 요철 감합 구조(M)에 의해 허브링(1)의 위치 결정을 행할 수 있다. 또한, 허브링(1)의 코킹부(31)와 마우스부(11)의 백면(11a)을 접촉시켰을 경우(도 43 참조)에는 볼트 부재(94)의 머리부(94a)와 마우스부(11)의 백면(11a)에 의해 허브링(1)을 협지해도 된다. 이로 인해, 축 방향의 굽힘 강성이 향상되어 굽힘에 강해지고, 내구성이 우수한 고품질의 차륜용 베어링 장치를 제공할 수 있다. 또한, 이 접촉에 의해 압입시의 허브링(1)의 위치 결정도 행할 수 있으므로 차륜용 베어링 장치의 치수 정밀도의 안정화를 도모함과 아울러 요철 감합 구조(M)의 축 방향 길이를 안정화시킬 수 있고, 토크 전달성의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 이 접촉에 의해 밀봉 구조를 구성할 수 있으므로 코킹부(31)측으로부터의 이물의 침입을 방지할 수 있어 요철 감합 구조(M)의 감합 상태를 장기간 안정적으로 유지할 수 있다.
볼트 부재(94)의 시트면(100a)과 내벽(22g) 사이에 밀봉재(도시 생략)를 개재시킴으로써 시트면(100a)과 내벽(22g)의 오목홈부(91)의 저면 사이의 밀봉성을 확보할 수 있다. 이로 인해, 아웃보드측으로부터의 요철 감합 구조(M)에 빗물이나 이물의 침입이 방지된다. 밀봉재로서는 이러한 밀봉성을 확보할 수 있도록 다양한 수지로 이루어지는 밀봉재를 선택해서 도포하면 된다.
축부(12)를 허브링(1)의 구멍부(22)에 압입해 나가면 볼록부(35)에 의해 구멍부(22)의 내경면으로부터 절취되거나, 압출되거나 한 재료가 돌출부(45)가 되고, 도 31에 나타내는 바와 같이, 축부(12)의 소경부(12d)의 외경측에 형성된 포켓부(97)에 감긴 상태로 수납된다. 이렇게, 돌출부(45)를 수납하는 수납부(97)를 형성함으로써 돌출부(45)를 이 수납부(97) 내에 유지할 수 있고, 돌출부(45)가 장치 외의 차량 내 등에 들어가거나 할 일이 없다. 이로 인해, 돌출부(45)를 수납부(97)에 수납한 채로 해 둘 수 있어서 돌출부(45)의 제거 처리를 행할 필요가 없어 조립 작업 공수의 감소를 통해 조립 작업성의 향상 및 비용 저감을 도모할 수 있다.
조인트 외륜(5)과 허브링(1)을 분리할 때에는 도 29에 나타내는 상태로부터 볼트 부재(94)를 분리한 후 허브링(1)과 조인트 외륜(5) 사이에 요철 감합 구조(M)의 감합력 이상의 인발력을 가해 허브링(1)으로부터 조인트 외륜(5)을 인발한다. 이 인발은 도 32에 나타내는 바와 같은 지그(120)를 이용하여 행할 수 있다. 지그(120)는 기반(121)과, 이 기반(121)의 나사 구멍(122)에 나사 결합되는 압박용 볼트 부재(123)와, 축부(12)의 나사 구멍(90)에 나사 결합되는 나사 축(126)을 구비한다. 기반(121)에는 관통 구멍(124)이 형성되고, 이 관통 구멍(124)에 허브링(1)의 볼트(33)가 삽통되며, 너트 부재(125)가 이 볼트(33)에 나사 결합된다. 이때, 기반(121)과 허브링(1)의 플랜지(21)가 겹쳐져 기반(121)이 허브링(1)에 부착된다.
이렇게, 기반(121)을 허브링(1)에 부착한 후 기부(126a)가 내벽(22g)으로부터 아웃보드측으로 돌출되도록 축부(12)의 나사 구멍(90)에 나사 축(126)을 나사 결합시킨다. 이 기부(126a)의 돌출량은 요철 감합 구조(M)의 축 방향 길이보다 길게 설정된다. 또한, 나사 축(126)과 압박용 볼트 부재(123)는 동일 축심 상에 배치된다.
그 후에는, 도 32에 나타내는 바와 같이, 압박용 볼트 부재(123)를 아웃보드측으로부터 기반(121)의 나사 구멍(122)에 나사 부착시키고, 이 상태에서 화살표 방향으로 볼트 부재(123)을 나사 진행시킨다. 이때, 나사 축(126)과 압박용 볼트 부재(123)는 동일 축심 상에 배치되어 있으므로 볼트 부재(123)가 나사 축(126)을 인보드측으로 압박한다. 이로 인해, 조인트 외륜(5)이 허브링(1)에 대하여 인보드측으로 이동하고, 허브링(1)으로부터 조인트 외륜(5)이 분리된다.
또한, 허브링(1)으로부터 조인트 외륜(5)이 분리된 상태로부터는, 예를 들면 도 30에 나타내는 볼트 부재(94)를 사용하여 다시 허브링(1)과 조인트 외륜(5)을 연결할 수 있다. 즉, 허브링(1)으로부터 기반(121)을 분리시킴과 아울러 축부(12)로부터 나사 축(126)을 분리시킨 상태로 하여 볼트 부재(94)를 관통 구멍(96)을 통해 축부(12)의 나사 구멍(90)에 나사 결합시킨다. 이 상태에서는, 축부(12)측의 수형 스플라인(41)과 전회의 압입에 의해 형성된 허브링(1)의 암형 스플라인(42)의 위상을 맞춘다.
이어서, 이 상태에서 볼트 부재(94)를 나사 구멍(90)에 대하여 나사 진행시킨다. 이로 인해, 축부(12)가 허브링(1) 내에 끼워져 들어간다. 이때, 구멍부(22)가 약간 확경된 상태가 되어 축부(12)의 축 방향의 진입을 허용하고, 축 방향의 이동이 정지하면 구멍부(22)가 원래의 지름으로 되돌아가려고 해서 축경되게 된다. 이로 인해, 전회의 압입과 마찬가지로 볼록부(35)의 오목부와의 감합 부위 전체가 대응하는 오목부(36)에 대하여 밀착되는 요철 감합 구조(M)가 다시 구성되고, 조인트 외륜(5)과 허브링(1)이 재결합된다. 이상에 서술한 허브링(1)과 조인트 외륜(5)의 분리, 및 재결합은, 도 32및 도 33에 나타내는 바와 같이, 베어링(2)의 바깥쪽 부재(25)를 차량의 너클에 부착한 채의 상태에서 행할 수 있다.
특히, 볼트 부재(94)를 나사 구멍(90)에 대하여 나사 진행시킬 때에, 도 33에 나타내는 바와 같이, 볼트 부재(94)의 기부(95a)가 관통 구멍(96)에 대응한 상태가 된다. 또한, 도 30에 나타내는 바와 같이, 관통 구멍(96)의 구멍 지름(d1)은 축부(94b)의 대경의 기부(95a)의 외경(d2)보다 약간 크게 설정되므로(구체적으로는 0.05㎜＜d1-d2＜0.5㎜ 정도로 됨) 볼트 부재(94)의 기부(95a)의 외경과 관통 구멍(96)의 내경이 볼트 부재(94)가 나사 구멍(90)을 나사 진행할 때의 가이드를 구성할 수 있고, 심 어긋나는 일 없이 축부(12)를 허브링(1)의 구멍부(22)에 압입할 수 있다. 또한, 관통 구멍(96)의 축 방향 길이가 지나치게 짧으면 안정적인 가이드 기능을 발휘할 수 없고, 반대로 지나치게 길면 내벽(22g)의 두께 치수가 커져 요철 감합 구조(M)의 축 방향 길이를 확보할 수 없으며, 또한 허브링(1)의 중량이 커진다. 관통 구멍(96)의 길이는 이상의 사정을 감안하여 결정한다.
또한, 도 31에 나타내는 바와 같이, 축부(12)의 나사 구멍(90)의 개구부에 개구측을 향해 확개되는 테이퍼부(90a)를 형성하면 나사 축(126)이나 볼트 부재(94)를 나사 구멍(90)에 나사 결합시키기 쉬워진다.
1회째[구멍부(22)의 내경면(37)에 오목부(36)를 성형하는 압입]의 압입에서는 압입 하중이 비교적 크므로 축부(12)를 압입할 때에는 프레스기 등을 사용할 필요가 있다. 이에 대하여, 이러한 재압입에서는 압입 하중이 1회째의 압입 하중보다 작기 때문에 프레스기 등을 사용하는 일 없이 안정적으로 정확하게 축부(12)를 허브링(1)의 구멍부(22)에 압입할 수 있다. 이 때문에, 현장에서의 조인트 외륜(5)과 허브링(1)의 분리·연결이 가능해진다.
도 2에 나타내는 수형 스플라인(41)에서는 일례로서 볼록부(35)의 피치와 오목부(36)의 피치가 동일값으로 설정되어 있다. 이 때문에, 도 2b에 나타내는 바와 같이, 볼록부(35)의 높이 방향의 중간부에 있어서 볼록부(35)의 둘레 방향 두께(L)와, 인접하는 볼록부 사이의 홈 폭(L0)이 거의 동일하게 되어 있다.
이에 대하여, 도 34a에 나타내는 바와 같이, 볼록부(35)의 높이 방향의 중간부에 있어서 볼록부(35)의 둘레 방향 두께(L2)를 인접하는 볼록부 사이의 홈 폭(L1)보다 작게 해도 된다. 바꿔 말하면, 볼록부(35)의 높이 방향의 중간부에 있어서 축부(12)측의 볼록부(35)의 둘레 방향 두께(톱니 두께)(L2)를 허브링(1)측의 볼록부(43)의 둘레 방향 두께(톱니 두께)(L1)보다 작게 한다.
각 볼록부(35)에 있어서 상기 관계를 만족시킴으로써 축부(12)측의 볼록부(35)의 둘레 방향 두께(L2)의 총합[Σ(B1+B2+B3+…)]을 허브링(1)측의 볼록부(43)의 둘레 방향 두께의 총합[Σ(A1+A2+A3+…)]보다 작게 설정하는 것이 가능해진다. 이로 인해, 허브링(1)측의 볼록부(43)의 전단 면적을 크게 할 수 있고, 비틀림 강도를 확보할 수 있다. 또한, 볼록부(35)의 톱니 두께가 작으므로 압입 하중을 작게 할 수 있고, 압입성의 향상을 도모할 수 있다.
이 경우, 모든 볼록부(35, 43)에 대해 L2＜L1의 관계를 만족시킬 필요는 없고, 둘레 방향 두께의 총합이 허브링(1)측의 볼록부(43)에 있어서의 둘레 방향 두께의 총합보다 작아지는 한 일부의 볼록부(35, 43)에 대해서는 L2=L1로 하거나, 또는 L2>L1로 설정할 수 있다.
도 34a에서는 볼록부(35)를 단면 사다리꼴로 형성하고 있지만, 도 34b에 나타내는 바와 같이, 인볼류트(involute) 형상의 단면으로 형성할 수도 있다.
이상의 각 실시 형태에서는 축부(12)에 수형 스플라인(41)을 형성함으로써 축부측에 볼록부(35)를 형성한 경우를 예시하고 있지만, 이와는 반대로 도 35a 및 35b에 나타내는 바와 같이, 허브링(1)의 구멍부(22)의 내경면에 암형 스플라인(61)을 형성함으로써 허브링(1)측에 볼록부(35)를 형성해도 된다. 이 경우, 축부(12)에 수형 스플라인(41)을 형성한 경우와 마찬가지로, 예를 들면 허브링(1)에 암형 스플라인(61)에 열경화 처리를 실시하고, 축부(12)의 외경면은 미경화 상태로 하는 등의 수단으로 허브링(1)의 볼록부(35)의 경도를 축부의 외경면보다 HRC로 20포인트 이상 단단하게 한다. 암형 스플라인(61)은 공지의 브로치 가공, 절삭 가공, 프레스 가공, 인발 가공 등의 다양한 가공 방법에 의해 형성할 수 있다. 열경화 처리로서도 고주파 담금질, 침탄 담금질 등의 다양한 열처리를 채용할 수 있다. 볼록부(35) 중 압입 개시측의 끝면의 가장자리에는 둥그스름함이 없는 모서리부(39)를 형성한다.
그 후, 축부(12)를 허브링(1)의 구멍부(22)에 압입하면 허브링(1)측의 볼록부(35)에 의해 축부(12)의 외주면에 볼록부(35)와 감합되는 오목부(36)가 형성되고, 이로 인해 볼록부(35)와 오목부(36)의 감합 부위 전체를 밀착시킨 요철 감합 구조(M)가 구성된다. 볼록부(35)와 오목부(36)의 감합 부위(38)는 도 35b에 나타내는 범위 B이다. 축부(12)의 외주면보다 외경측이고, 또한 둘레 방향으로 이웃하는 볼록부(35) 사이에는 간극(62)이 형성된다.
볼록부(35)의 높이 방향의 중간부가 오목부 형성 전의 축부(12)의 외경면의 위치에 대응한다. 즉, 축부(12)의 외경 치수(D10)는 암형 스플라인(61)의 볼록부(35)의 최소 내경 치수(D8)[암형 스플라인(61)의 톱니 선단(61a)을 통과하는 외접원의 직경 치수]보다 크고, 암형 스플라인(61)의 최대 내경 치수(D9)[암형 스플라인(61)의 톱니 저부(6a)를 연결하는 원의 직경 치수]보다 작게 설정된다(D8＜D10＜D9). 또한, 도 36에 나타내는 바와 같이, 축부(12)에 대한 볼록부(35)의 압입값을 Δd로 하고, 볼록부의 높이를 h로 하여 0.3＜Δd/2h＜0.86의 범위로 설정한다. 여기에서, 압입값(Δd)은, 도 35a 및 도 36에 나타내는 바와 같이, 축부(12)의 외경 치수(D10)와, 허브링의 최소 내경 치수(D8)[볼록부(35)의 톱니 선단(61a)을 통과하는 원의 직경]의 지름차(D10-D8)로 나타내어진다. 이로 인해, 볼록부(35)의 높이 방향 중간부 부근이 축부(12)의 외경면으로 파고들어가지므로 볼록부(35)의 압입값을 충분히 확보할 수 있고, 오목부(36)를 확실하게 형성하는 것이 가능해진다.
이 경우여도 압입에 의해 돌출부(45)가 형성되므로 이 돌출부(45)를 수납하는 포켓부(97)를 형성하는 것이 바람직하다. 돌출부(45)는 축부(12)의 인보드측에 형성되므로 포켓부는 요철 감합 구조(M)보다 인보드측이고, 또한 허브링(1)측에 형성한다.
이렇게, 허브링(1)의 구멍부(22)의 내경면에 요철 감합 구조(M)의 볼록부(35)를 형성할 경우, 축부(12)측의 열경화 처리를 행할 필요가 없으므로 등속 유니버설 조인트(3)의 조인트 외륜(5)의 생산성이 우수하다는 이점이 얻어진다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 일 없이 다양한 변형이 가능하고, 예를 들면 요철 감합 구조(M)의 볼록부(35)의 단면 형상으로서, 도 2, 도 34a, 및 도 35b에 나타내는 형상 이외에도 반원형상, 반타원형상, 직사각형 형상 등의 다양한 단면 형상을 갖는 볼록부(35)를 채용할 수 있고, 볼록부(35)의 면적, 수, 둘레 방향 배치 피치 등도 임의로 변경할 수 있다. 볼록부(35)는 축부(12)나 허브링(1)과는 별체의 키와 같은 것으로 형성할 수도 있다.
또한, 허브링(1)의 구멍부(22)로서는 원구멍 이외의 다각형 구멍 등의 이형 구멍이어도 되고, 이 구멍부(22)에 삽입하는 축부(12) 단부의 단면 형상도 원형의 단면 이외의 다각형 등의 이형 단면이어도 된다. 또한, 허브링(1)에 축부(12)를 압입할 때에는 볼록부(35)의 적어도 압입 개시측의 끝면을 포함하는 단부 영역의 경도가 압입되는 쪽의 경도보다 높으면 되고, 반드시 볼록부(35)의 전체 경도를 높게 할 필요가 없다. 도 2b 및 도 35b에서는 스플라인의 톱니 저부와 오목부(36)가 형성된 부재 사이에 간극(40, 62)이 형성되어 있지만, 볼록부(35) 사이의 홈 전체를 상대측의 부재에 의해 충족시켜도 된다.
오목부가 형성되는 부재의 오목부 형성면에는 미리 둘레 방향을 따라 소정 피치로 배치되는 소오목부를 형성해도 된다. 소오목부로서는 오목부(36)의 용적보다 작게 할 필요가 있다. 이렇게 소오목부를 형성함으로써 볼록부(35)의 압입시에 형성되는 돌출부(45)의 용량을 감소시킬 수 있으므로 압입 저항의 저감을 도모할 수 있다. 또한 돌출부(45)를 적게 할 수 있으므로 포켓부(50)의 용적을 작게 할 수 있고, 포켓부(50)의 가공성 및 축부(12)의 강도 향상을 도모할 수 있다. 또한, 소오목부의 형상은 삼각형상, 반타원형상, 직사각형 등의 다양한 것을 채용할 수 있고, 수도 임의로 설정할 수 있다.
도 26에 나타내는 결합 수단으로서는 용접의 결합 수단을 이용하고 있었지만, 용접 대신 접착제를 사용해도 된다. 또한, 베어링(2)의 전동체(30)로서 볼 이외에 롤러를 사용할 수도 있다. 또한, 상기 실시 형태에서는 본 발명을 제 3 세대의 차륜용 베어링 장치에 적용시키고 있지만, 제 1 세대나 제 2 세대, 또한 제 4 세대의 차륜 베어링 장치에도 마찬가지로 적용시킬 수 있다. 또한, 볼록부(35)를 압입할 경우, 오목부(36)가 형성되는 쪽을 고정시키고 볼록부(35)를 형성하고 있는 쪽을 이동시켜도, 반대로 볼록부(35)를 형성하고 있는 쪽을 고정시키고 오목부(36)가 형성 되는 쪽을 이동시켜도 된다. 또는 양자를 이동시켜도 된다. 등속 유니버설 조인트(3)에 있어서 내륜(6)과 샤프트(10)를 상기 각 실시 형태에 기재한 요철 감합 구조(M)를 통해 일체화해도 된다.
또한, 축부(12)의 빠짐 방지 구조(M1)에 있어서, 예를 들면 도 25에 나타내는 바와 같은 리테이닝링(85) 등을 사용할 경우 축부(12)의 단부에 빠짐 방지 구조(M1)를 형성하지 않고, 축부(12)의 밑둥부측(마우스측)에 형성할 수도 있다.
도 29에 나타내는 실시 형태에 있어서, 허브링(1)과 축부(12)의 볼트 고정을 행하는 볼트 부재(94)의 시트면(100a)과, 내벽(22g) 사이에 개재되는 밀봉재는 볼트 부재(94)의 시트면(100a)측에 수지를 도포하여 구성되는 것 외에, 반대로 내벽(22g)측에 수지를 도포하여 구성해도 된다. 또한, 시트면(100a)측 및 내벽(22g)측 쌍방에 수지를 도포해도 된다. 또한, 볼트 부재(94)를 나사 부착할 때에 있어서 볼트 부재(94)의 시트면(100a)과, 내벽(22g)의 오목홈부(91)의 저면이 밀착성이 우수한 것이면 이러한 밀봉재를 생략하는 것도 가능하다. 예를 들면, 오목홈부(91)의 저면을 연삭하면 볼트 부재(94)의 시트면(100a)과의 밀착성이 향상되므로 밀봉재의 도포를 생략하는 것이 가능해진다. 밀착성이 확보되는 한 오목홈부(91)로의 연삭 가공을 생략하고, 단조 표면이나 선삭 마무리 상태를 그대로 남길 수도 있다.
또한, 포켓부(50)의 형상은 형성되는 돌출부(45)를 수납(수용)할 수 있는 것이면 충분하고, 그 형상은 묻지 않는다. 또한, 포켓부(50)의 용량은 적어도 예상되는 돌출부(45)의 발생량보다 크게 한다.
[실시예]
(실시예 1)
축부(12)에 모듈 0.48, 톱니 수 58의 수형 스플라인을 성형하고, 볼록부(35)의 압입 개시측의 끝면(35a)과 축선이 이루는 각도인 교차각(θ1)을 변화시켰을 때의 압입 하중을 측정했다. 또한, 교차각(θ1)을 변경했을 때의 요철 감합 구조(M)의 성형성도 평가했다. 압입 하중의 측정 결과를 도 37에 나타내고, 성형성의 평가 결과를 도 41에 나타낸다.
도 37에서 알 수 있는 바와 같이, 교차각(θ)이 50°보다 작으면 압입 하중이 커진다. 또한, 교차각(θ)이 110°보다 커지면 스플라인 끝면에 이지러짐이 발생하기 쉬워지고, 이지러짐이 발생한 경우 요철 감합 구조(M)의 성형성이 급격히 악화되며, 압입 하중이 커진다.
또한, 도 41로부터 명확한 바와 같이, 요철 감합 구조의 성형성에 대해서도 교차각(θ1)이 50°~110°의 범위인 것은 양호했다. 이에 대하여, 50°보다 작은 31°~46°에서는 악화되고, 110°을 초과한 112°에서는 스플라인 이지러짐이 발생했다. 여기에서, 악화란 「볼록부와 오목부의 감합 접촉 부위 전체가 밀착되어 있으므로 이 감합 구조에 있어서 지름 방향 및 원주 방향에 있어서 덜컹거림이 발생하는 간극이 형성되지 않는다.」라는 작용 효과가 얻어지지 않는 감합 구조인 것을 의미한다.
(실시예 2)
축부(12)에 모듈 0.48, 톱니 수 59의 수형 스플라인(41)을 성형하고, Δd/2h를 변화시켜서 압입 하중을 측정했다. 또한, 각각의 요철 감합 구조에 대해서 비틀림 강도 시험을 행함과 아울러 요철 감합 구조의 성형성을 평가했다. 압입 하중의 측정 결과를 도 38에, 비틀림 강도 시험의 결과를 도 39에, 요철 감합 구조의 성형성의 평가 결과를 도 42에 나타낸다.
도 38과 도 39로부터 명확한 바와 같이, Δd/2h가 0.86을 초과하면 압입 하중이 급격하게 증가함과 아울러 비틀림 강도가 저하된다. 또한, Δd/2h가 0.3 이하에서는 비틀림 강도가 저하된다. 이 때문에, 0.3＜Δd/2h＜0.86이 바람직하다. 또한, 압입 하중만을 고려하면 0.3 이하인 편이 좋지만, 비틀림 강도가 저하되므로 0.3 이하는 피해야 한다. 또한, 도 42로부터 명확한 바와 같이, 요철 감합 구조(M)의 성형성에 대해서도 Δd/2h가 0.28~0.86의 범위에 있어서 양호했다. 이에 대하여, 0.86을 초과한 0.89나 0.95에서는 악화되어 있었다. 여기에서, 악화란 「볼록부와 오목부의 감합 접촉 부위 전체가 밀착되어 있으므로 이 감합 구조에 있어서 지름 방향 및 원주 방향에 있어서 덜컹거림이 발생하는 간극이 형성되지 않는다.」라는 작용 효과가 얻어지지 않는 감합 구조인 것을 의미한다.
1 : 허브링 2 : 베어링
3 : 등속 유니버설 조인트 5 : 조인트 외륜
11 : 마우스부 11a : 백면
12 : 축부 22 : 구멍부
22g : 내벽 26, 27 : 외측 궤도면(아우터 레이스)
28, 29 : 내측 궤도면(이너 레이스) 30 : 전동체
31 : 코킹부 35 : 볼록부
35a : 볼록부 끝면 35b : 볼록부 측면
36 : 오목부 37 : 내경면
38 : 감합 부위 39 : 모서리부
45 : 돌출부 50 : 포켓부
52 : 플랜지부 53 : 노치부
90 : 나사 구멍 94 : 볼트 부재
94a : 머리부 98 : 간극
99 : 밀봉 부재 100a : 시트면
M : 요철 감합 구조 M1 : 빠짐 방지 구조

Claims (21)

  1. 내주에 복수 열의 궤도면을 갖는 바깥쪽 부재, 상기 궤도면에 대향하는 복수 열의 궤도면을 외주에 갖고 외주에 차륜 부착용의 플랜지를 갖는 안쪽 부재, 및 이들 바깥쪽 부재와 안쪽 부재의 궤도면 사이에 개재한 복수 열의 전동체를 구비한 차륜용 베어링과, 외측 조인트 부재를 갖는 등속 유니버설 조인트를 구비하고, 허브링의 구멍부에 삽입되는 외측 조인트 부재의 축부가 허브링과 오목부 및 볼록부의 감합에 의해 결합되고, 허브링의 단부를 코깅함으로써 베어링 내부에 예압을 부여한 차륜용 베어링 장치로서,
    외측 조인트 부재의 축부와 허브링의 구멍부 중 어느 한쪽에 형성된 축 방향으로 연장되는 볼록부를 다른쪽에 압입하고, 다른쪽에 상기 볼록부의 압입에 따른 볼록부에 의한 상대 부재의 절삭으로 오목부를 형성함으로써 상기 볼록부와 상기 오목부의 감합 부위 전역이 밀착되는 요철 감합 구조를 구성하여 상기 허브링과 외측 조인트 부재를 일체화하며, 또한 상기 오목부를 형성해야 할 부재에 대한 상기 볼록부의 압입값을 Δd로 하고, 상기 볼록부의 높이를 h라고 했을 때에 0.3＜Δd/2h＜0.86의 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 차륜용 베어링 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 볼록부의 압입 개시측의 끝면 가장자리에 상기 끝면을 볼록부의 둘레면과 직선적으로 교차함으로써 둥그스름함을 없애고 또한 상기 볼록부의 다른쪽으로의 압입 시에 다른쪽을 커팅 가능한 모서리부를 형성한 것을 특징으로 하는 차륜용 베어링 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 둥그스름함이 없는 모서리부를 볼록부의 상기 끝면 가장자리의 적어도 상기 오목부와의 감합 영역에 형성한 것을 특징으로 하는 차륜용 베어링 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 볼록부의 끝면의 최상부에 노치부를 형성한 것을 특징으로 하는 차륜용 베어링 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 노치부의 지름 방향 길이(a)를 오목부를 형성해야 할 부재에 대한 상기 볼록부의 압입값을 Δd로 하여 0＜a＜Δd/2의 범위로 설정한 것을 특징으로 하는 차륜용 베어링 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 노치부의 지름 방향 길이(a)를 0.3㎜ 이하로 한 것을 특징으로 하는 차륜용 베어링 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 볼록부의 압입 개시측의 끝면과 축선이 이루는 각도를 θ1로 했을 때에 50°≤θ1≤110°의 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 차륜용 베어링 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 볼록부의 피치원 상에 있어서 지름 방향 선과 볼록부의 측면이 이루는 각도(θ2)를 0°＜θ2＜45°로 함과 아울러 상기 볼록부의 피치원 지름을 PCD로 하고, 볼록부 수를 Z로 하며, P=PCD/Z로 했을 때에 0.30＜P＜1.0의 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 차륜용 베어링 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 θ2의 범위를 20°＜θ2 ＜35°로 함과 아울러 상기 P의 범위를 0.33＜P＜0.7로 한 것을 특징으로 하는 차륜용 베어링 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 안쪽 부재는 외주에 상기 차륜 부착용의 플랜지를 갖는 허브링과, 상기 허브링의 인보드측 단부의 외주에 압입되는 내륜으로 구성되고, 상기 허브링의 외주 및 내륜의 외주에 각각 상기 궤도면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 차륜용 베어링 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외측 조인트 부재의 축부에 상기 볼록부를 형성하고, 이 볼록부의 적어도 상기 끝면을 포함하는 단부 영역의 경도를 허브링의 구멍부 내경부보다 높게 한 것을 특징으로 하는 차륜용 베어링 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 허브링의 구멍부의 내경면에 상기 볼록부를 형성하고, 이 볼록부의 적어도 끝면을 포함하는 단부 영역의 경도를 상기 외측 조인트 부재의 축부의 외경부보다 높게 한 것을 특징으로 하는 차륜용 베어링 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 볼록부를 원주 방향의 복수 개소에 형성하고, 볼록부의 높이 방향의 중간부에 있어서 볼록부의 둘레 방향 두께를 인접하는 볼록부와의 사이의 홈 폭보다 작게 한 것을 특징으로 하는 차륜용 베어링 장치.
  14. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 볼록부를 원주 방향의 복수 개소에 형성하고, 볼록부의 높이 방향의 중간부에 있어서 각 볼록부의 둘레 방향 두께의 총합을 인접하는 볼록부와의 사이의 홈 폭의 총합보다 작게 한 것을 특징으로 하는 차륜용 베어링 장치.
  15. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외측 조인트 부재의 축부와 허브링의 내경면 사이에 축부의 빠짐을 규제하는 빠짐 방지 구조를 형성한 것을 특징으로 하는 차륜용 베어링 장치.
  16. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 요철 감합 구조에 축 방향의 인발력 부여에 의한 분리를 허용하고, 허브링과 외측 조인트 부재의 축부를 볼트 부재를 통해 볼트 고정시킨 것을 특징으로 하는 차륜용 베어링 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 볼트 부재의 머리부의 시트면이 되는 내벽을 허브링의 구멍부에 형성한 것을 특징으로 하는 차륜용 베어링 장치.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 볼트 부재의 시트면과, 내벽 사이에 밀봉재를 개재시킨 것을 특징으로 하는 차륜용 베어링 장치.
  19. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외측 조인트 부재의 축부에 상기 압입에 의한 오목부의 형성에 의해 형성되는 돌출부를 수납하는 포켓부를 형성한 것을 특징으로 하는 차륜용 베어링 장치.
  20. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 허브링의 구멍부에 상기 압입에 의한 오목부의 형성에 의해 형성되는 돌출부를 수납하는 포켓부를 형성한 것을 특징으로 하는 차륜용 베어링 장치.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 포켓부보다 축 단측의 축부에 축부와 허브링 사이에서 조심을 행하는 플랜지부를 형성한 것을 특징으로 하는 차륜용 베어링 장치.
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