WO2014168223A1 - 車輪用軸受装置の軸受すきま管理方法 - Google Patents

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Abstract

 軸受すきまを精度良く、かつ安定して管理できるようにした車輪用軸受装置の軸受すきま管理方法を提供する。 ハブ輪4の小径段部4bに内輪5を圧入する際に、軸受すきまが正の状態で圧入を一旦止め、この状態のハブ輪4と内輪5の基準面間の軸方向寸法T0と初期の軸方向すきまδ0を実測し、さらに圧入を続行して完了した後、ハブ輪4と内輪5の基準面間の軸方向寸法T1を実測し、この状態の軸方向すきまδ1を式δ1=δ0-(T0-T1)に基づいて求め、これらδ1とT1を製品個々に印字された識別コードと共に加締装置に転送して記憶させ、加締工程直前に識別コードを照合させることでフィードバックさせ、加締加工後のハブ輪4と内輪5の基準面間の軸方向寸法T2を軸受すきまδ2となるように式T2=δ2―δ1-T1に基づいて求め、加締装置の加工終了端の位置を変化させるようにした。

Description

車輪用軸受装置の軸受すきま管理方法
 本発明は、自動車等の車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置の軸受すきま管理方法、特に、予圧が付与されて所定の負すきまに設定される車輪用軸受装置の軸受すきま管理方法に関するものである。
 従来から自動車等の車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置は、所望の軸受剛性を確保するため所定の軸受予圧が付与されている。この種の車輪用軸受装置の代表的な一例を図13に示す。なお、以下の説明では、車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウター側(図13の左側)、中央寄り側をインナー側(図13の右側)という。
 この車輪用軸受装置は駆動輪側の第3世代と称され、内方部材51と外方部材52、および両部材51、52間に転動自在に収容された複列のボール53、53とを備えている。内方部材51は、ハブ輪54と、このハブ輪54に圧入された別体の内輪55とからなる。
 ハブ輪54は、アウター側の端部に車輪(図示せず)を取り付けるための車輪取付フランジ56を一体に有し、この車輪取付フランジ56の円周等配位置には車輪を固定するためのハブボルト56aが植設されている。また、ハブ輪54の外周には内側転走面54aと、この内側転走面54aから軸方向に延びる円筒状の小径段部54bが形成され、内周にはトルク伝達用のセレーション(またはスプライン)54cが形成されている。
 一方、内輪55は外周に内側転走面55aが形成され、ハブ輪54の小径段部54bに圧入され、この小径段部54bの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部54dにより、ハブ輪54に対して内輪55が軸方向へ抜けるのを防止している。
 外方部材52は、外周に車体(図示せず)に取り付けられるための車体取付フランジ52bを一体に有し、内周には複列の外側転走面52a、52aが一体に形成されている。そして、それぞれの転走面52a、54aと52a、55a間に複列のボール53、53が収容され、保持器57、57によりこれら複列のボール53、53が転動自在に保持されている。また、外方部材52の両端部にはシール58、59が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。
 この車輪用軸受装置では、ハブ輪54の小径段部54bの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部54dにより内輪55を固定する、所謂セルフリテイン構造を採用しているので、従来のようにナット等で強固に緊締して予圧量を管理する必要がないため、車両への組込性を簡便にすることができると共に、かつ長期間その予圧量を維持することができる。ところが、この種の車輪用軸受装置はこうした特徴を有している反面、加締加工による内輪55の変形あるいは加締荷重のバラツキ等によって軸受すきまが変動する恐れがあり、軸受装置ごとの予圧量を精度よく管理することが難しい。
 そのため、まず、車輪用軸受装置の組立過程において、図14に示すように、内輪55をハブ輪54の小径段部54bに圧入し、内輪55の小端面60がハブ輪54の肩部61に当接する手前で一旦止める。すなわち、この時点では内輪55の小端面60とハブ輪54の肩部61との間に所定の間隔Sが残り、軸受の軸方向すきまは正である。この状態で、内輪55の基準面(大端面)62からハブ輪54の基準面(フランジ側面)63までの軸方向寸法t0を測定し、さらに、内方部材51に対する外方部材52の軸方向移動量から軸受の初期軸方向すきまδ0を測定する。
 続いて、図15に示すように、内輪55の小端面60がハブ輪54の肩部61に当接するまで内輪55を圧入し、内輪55の基準面62からハブ輪54の基準面63までの軸方向寸法t1を測定する。そして、ハブ輪54に内輪55が圧入された後の軸受の軸方向すきまδ1を式δ1=δ0-(t0-t1)より求める。
 続いて、加締加工を行い、図13に示すように、加締後の内輪55の基準面62からハブ輪54の基準面63までの軸方向寸法t2を測定する。加締加工により軸受すきまが減少するため予圧量は増加するが、そのすきま減少量(予圧増加量)はt1-t2で表わされる。したがって、加締後の最終組立品における軸受すきま(予圧量)δ2は、式δ2=δ1+(t1-t2)で求めることができる。
 こうした従来の軸受すきま管理では、車輪用軸受装置の組立過程において実測した値に基づいて組立後の負の軸受すきまを管理することにより、適正な予圧量が保証された車輪用軸受装置を提供することができる(例えば、特許文献1参照。)。
特開2001-225606号公報
 然しながら、こうした従来の技術では、軸受の予圧量は、加締加工を完了した最終組立品における軸受すきま(予圧量)δ2で求められるが、実際の組立工程では、加締前の軸受すきまδ1のバラツキや、加締加工による軸受すきまの減少量t1-t2のバラツキにより、最終の軸受すきまδ2を精度良く、かつ安定して管理することは難しい。
 本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、予め測定された製品個々の加締前の軸受すきまと組立幅より、これらの測定値をコンピュータに取り込むと共に演算処理し、加締後の軸受すきまが一定になるよう、加締装置の加工終了端の位置を補正することで、軸受すきまを精度良く、かつ安定して管理できるようにした車輪用軸受装置の軸受すきま管理方法を提供することを目的としている。
 係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項1記載の方法発明は、外周に車体に取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に嵌合された内輪または等速自在継手の外側継手部材からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材の転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを備え、前記ハブ輪の小径段部または外側継手部材の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部によって前記内輪または外側継手部材が前記ハブ輪に結合された車輪用軸受装置の軸受すきま管理方法において、前記ハブ輪の小径段部に前記内輪または外側継手部材を圧入する際に、軸受すきまが正の状態で圧入を一旦止め、この状態における前記ハブ輪と前記内輪または外側継手部材の基準面間の軸方向寸法T0と初期の軸方向すきまδ0を実測し、さらに圧入を続行して圧入が完了した後、前記ハブ輪と前記内輪または外側継手部材の基準面間の軸方向寸法T1を実測し、この状態における軸方向すきまδ1を、式δ1=δ0-(T0-T1)に基づいて求めると共に、加締加工後の前記ハブ輪と前記内輪または外側継手部材の基準面間の軸方向寸法T2を加締加工後の軸受すきまδ2の目標値となるように、式T2=δ2―δ1-T1に基づいて求め、加締装置の加工終了端の位置を変化させるようにした。
 このように、ハブ輪の小径段部または外側継手部材の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部によって前記内輪または外側継手部材が前記ハブ輪に結合された車輪用軸受装置の軸受すきま管理方法において、ハブ輪の小径段部に内輪または外側継手部材を圧入する際に、軸受すきまが正の状態で圧入を一旦止め、この状態におけるハブ輪と内輪または外側継手部材の基準面間の軸方向寸法T0と初期の軸方向すきまδ0を実測し、さらに圧入を続行して圧入が完了した後、ハブ輪と内輪または外側継手部材の基準面間の軸方向寸法T1を実測し、この状態における軸方向すきまδ1を、式δ1=δ0-(T0-T1)に基づいて求めると共に、加締加工後のハブ輪と内輪または外側継手部材の基準面間の軸方向寸法T2を加締加工後の軸受すきまの目標値δ2となるように、式T2=δ2―δ1-T1に基づいて求め、加締装置の加工終了端の位置を変化させるようにしたので、ハブ輪や外側継手部材の素材バラツキや寸法バラツキ等があっても、所望の軸受すきまを正確に設定することができると共に、精度良く、かつ安定して軸受の予圧量を管理することができる。また、加締不足や加締過ぎといった性能上不都合な不良品の発生を確実に防止することができ、製品コストを低減することができる。
 また、請求項2に記載の発明のように、前記加締装置の加工終了端の位置を可動式のストッパにより任意に変化させるようにしたら良い。
 また、請求項3に記載の発明のように、前記内輪の加締加工による変形量を予め測定しておき、その変形量を軸方向に換算した修正値が加締加工後の前記軸受すきまδ2に加味されていれば、一層正確な軸受すきま管理を行うことができる。
 また、請求項4に記載の発明のように、前記加締加工前の軸受すきまδ1と軸方向寸法T1を製品個々に印字された識別コードと共に前記加締装置に転送して記憶させると共に、これらの情報を加締工程直前に前記識別コードを照合させることで取り出すようにすれば、ハブ輪に内輪または外側継手部材を圧入する工程と加締工程が離れていても、精度良く、かつ安定して軸受の予圧量を効果的に管理することができる。
 また、請求項5に記載の発明のように、前記内方部材が前記ハブ輪と外側継手部材とからなり、この外側継手部材がカップ状のマウス部と、このマウス部の底部をなす肩部と、この肩部から軸方向に延びる円筒状の軸部とを一体に有し、この軸部に前記ハブ輪の小径段部に所定のシメシロを介して円筒嵌合するインロウ部と、このインロウ部の端部にセレーションが形成され、このセレーションに噛合するセレーションが前記ハブ輪の内周に形成されると共に、前記外側継手部材を受け台上に縦置きに載置した状態で、前記ハブ輪を押圧して予圧が付与され、その後、前記外側継手部材の軸部の端部を径方向外方に塑性変形させても良い。
 本発明に係る車輪用軸受装置の軸受すきま管理方法は、外周に車体に取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に嵌合された内輪または等速自在継手の外側継手部材からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材の転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを備え、前記ハブ輪の小径段部または外側継手部材の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部によって前記内輪または外側継手部材が前記ハブ輪に結合された車輪用軸受装置の軸受すきま管理方法において、前記ハブ輪の小径段部に前記内輪または外側継手部材を圧入する際に、軸受すきまが正の状態で圧入を一旦止め、この状態における前記ハブ輪と前記内輪または外側継手部材の基準面間の軸方向寸法T0と初期の軸方向すきまδ0を実測し、さらに圧入を続行して圧入が完了した後、前記ハブ輪と前記内輪または外側継手部材の基準面間の軸方向寸法T1を実測し、この状態における軸方向すきまδ1を、式δ1=δ0-(T0-T1)に基づいて求めると共に、加締加工後の前記ハブ輪と前記内輪または外側継手部材の基準面間の軸方向寸法T2を加締加工後の軸受すきまδ2の目標値となるように、式T2=δ2―δ1-T1に基づいて求め、加締装置の加工終了端の位置を変化させるようにしたので、ハブ輪や外側継手部材の素材バラツキや寸法バラツキ等があっても、所望の軸受すきまを正確に設定することができると共に、精度良く、かつ安定して軸受の予圧量を管理することができる。また、加締不足や加締過ぎといった性能上不都合な不良品の発生を確実に防止することができ、製品コストを低減することができる。
本発明に係る車輪用軸受装置の第1の実施形態を示す縦断面図である。 図1のアウター側のシールを示す要部拡大図である。 図1のインナー側のシールを示す要部拡大図である。 図1の内輪の圧入過程を示す説明図である。 図1の内輪の圧入完了後を示す説明図である。 加締装置を示す説明図である。 図6の加締装置における加締加工を示す説明図である。 本発明に係る軸受すきま管理方法を示す工程図である。 本発明に係る車輪用軸受装置の第2の実施形態を示す縦断面図である。 図9の外側継手部材の圧入過程を示す説明図である。 図9の外側継手部材の圧入完了後を示す説明図である。 図6の加締装置における加締加工を示す説明図である。 従来の車輪用軸受装置の最終組立品を示す縦断面図である。 図13の車輪用軸受装置の内輪圧入過程を示す説明図である。 図13の車輪用軸受装置の内輪圧入完了時を示す説明図である。
 外周に車体に取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面の一方に対向する内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に所定のシメシロを介して圧入され、外周に前記複列の外側転走面の他方に対向する内側転走面が形成された内輪からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを備え、前記ハブ輪の小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部によって前記内輪が前記ハブ輪に結合された車輪用軸受装置の軸受すきま管理方法において、前記ハブ輪の小径段部に前記内輪を圧入する際に、軸受すきまが正の状態で圧入を一旦止め、この状態における前記ハブ輪と内輪の基準面間の軸方向寸法T0と初期の軸方向すきまδ0を実測し、さらに圧入を続行して圧入が完了した後、前記ハブ輪と内輪の基準面間の軸方向寸法T1を実測し、この状態における軸方向すきまδ1を、式δ1=δ0-(T0-T1)に基づいて求め、これら加締加工前の軸受すきまδ1と軸方向寸法T1を製品個々に印字された識別コードと共に前記加締装置に転送して記憶させると共に、これらの情報を加締工程直前に当該識別コードを照合させることで取り出してフィードバックさせ、加締加工後の前記ハブ輪と内輪の基準面間の軸方向寸法T2を加締加工後の軸受すきまδ2の目標値となるように、式T2=δ2―δ1-T1に基づいて求め、加締装置の加工終了端の位置を変化させるようにした。
 以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
 図1は、本発明に係る車輪用軸受装置の第1の実施形態を示す縦断面図、図2は、図1のアウター側のシールを示す要部拡大図、図3は、図1のインナー側のシールを示す要部拡大図、図4は、図1の内輪の圧入過程を示す説明図、図5は、図1の内輪の圧入完了後を示す説明図、図6は、加締装置を示す説明図、図7は、図6の加締装置における加締加工を示す説明図、図8は、本発明に係る軸受すきま管理方法を示す工程図である。
 図1に示す車輪用軸受装置は駆動輪側の第3世代と称され、内方部材1と外方部材2、および両部材1、2間に転動自在に収容された複列の転動体(ボール)3、3とを備えている。内方部材1は、ハブ輪4と、このハブ輪4に圧入された別体の内輪5とからなる。
 ハブ輪4は、アウター側の端部に車輪(図示せず)を取り付けるための車輪取付フランジ6を一体に有し、この車輪取付フランジ6の円周等配位置には車輪を固定するためのハブボルト6aが植設されている。また、ハブ輪4の外周には内側転走面4aと、この内側転走面4aから軸方向に延びる円筒状の小径段部4bが形成され、内周にはトルク伝達用のセレーション(またはスプライン)4cが形成されている。
 このハブ輪4はS53C等の炭素0.40~0.80wt%を含む中高炭素鋼からなり、内側転走面4aをはじめ、後述するアウター側のシール8が摺接してシールランド部となる車輪取付フランジ6の基部6bから小径段部4bに亙って高周波焼入れによって表面硬さを58~64HRCの範囲に所定の硬化層が形成されている。なお、小径段部4bの端部は、鍛造後の素材表面硬さ25HRC以下の未焼入れ部としている。
 一方、内輪5は、外周に内側転走面5aが形成され、ハブ輪4の小径段部4bに圧入され、小径段部4bの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部4dにより、ハブ輪4に対して軸方向に固定されている。内輪5および転動体3はSUJ2等の高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れにより芯部まで58~64HRCの範囲で硬化処理されている。
 外方部材2は、外周に車体(図示せず)に取り付けられるための車体取付フランジ2bを一体に有し、内周に複列の外側転走面2a、2aが一体に形成されている。この外方部材2は、ハブ輪4と同様、S53C等の炭素0.40~0.80wt%を含む中高炭素鋼で形成され、少なくともこの複列の外側転走面2a、2aに高周波焼入れによって表面硬さを58~64HRCの範囲に所定の硬化層が形成されている。そして、それぞれの転走面2a、4aと2a、5a間に保持器7、7を介して複列の転動体3、3が転動自在に収容されている。また、外方部材2と内方部材1との間に形成される環状空間の両側開口部にはシール8、9が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。
 本実施形態では、アウター側のシール8は、図2に拡大して示すように、芯金10と、この芯金10に一体に加硫接着されたシール部材11とからなる一体型のシールで構成されている。芯金10は、フェライト系ステンレス鋼板(JIS規格のSUS430系等)やオーステナイト系ステンレス鋼板(JIS規格のSUS304系等)、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板(JIS規格のSPCC系等)からプレス加工にて断面が略L字状に形成され、外方部材2のアウター側の端部内周に所定のシメシロを介して圧入される円筒状の嵌合部10aと、この嵌合部10aの端部から径方向内方に延びる内径部10bとを有している。そして、内径部10bから嵌合部10aに亙る外表面を覆うように、シール部材11が回り込んで接合され、所謂ハーフメタル構造をなしている。これにより、嵌合部10aの気密性を高めて軸受内部を保護することができる。
 一方、シール部材11は、NBR(アクリロニトリル-ブタジエンゴム)等の合成ゴムからなり、径方向外方に傾斜して延び、円弧状に形成された車輪取付フランジ6の基部6bに摺接されるサイドリップ11aとダストリップ11b、および軸受内方側に傾斜して延びるグリースリップ11cを一体に備えている。なお、シール部材11の材質としては、例示したNBR以外にも、例えば、耐熱性に優れたHNBR(水素化アクリロニトリル・ブタジエンゴム)、EPDM(エチレンプロピレンゴム)等をはじめ、耐熱性、耐薬品性に優れたACM(ポリアクリルゴム)、FKM(フッ素ゴム)、あるいはシリコンゴム等を例示することができる。
 ここで、各シールリップの摺接部には、予め車輪用軸受に封入されるグリースと少なくとも増ちょう剤が同一のグリース12が塗布されている。これにより、リップの摩擦トルクが低減し、軸受性能を確保しつつシール8の回転トルクを低減させることができる。
 また、インナー側のシール9は、図3に拡大して示すように、断面が略L字状に形成されて互いに対向配置された環状のシール板13とスリンガ14とからなる、所謂パックシールと呼称される複合型のシールを構成している。
 環状のシール板13は、外方部材2のインナー側の端部内周に圧入された芯金15と、この芯金15に一体に加硫接着されたシール部材16とからなる。芯金15は、フェライト系ステンレス鋼板やオーステナイト系ステンレス鋼板、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板からプレス加工にて断面が略L字状に形成され、外方部材2の端部内周に所定のシメシロを介して圧入される円筒状の嵌合部15aと、この嵌合部15aの端部から径方向内方に延びる内径部15bを有している。そして、芯金15の嵌合部15aの先端部が薄肉に形成されると共に、この先端部を覆うようにシール部材16が回り込んで接合されてハーフメタル構造をなしている。
 一方、スリンガ14は、フェライト系ステンレス鋼板やオーステナイト系ステンレス鋼板、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板からプレス加工にて断面が略L字状に形成され、内輪5の外周面に圧入される円筒部14aと、この円筒部14aから径方向外方に延びる立板部14bとからなる。なお、スリンガ14の立板部14bの外縁は、シール部材16と僅かな径方向すきまを介して対峙しラビリンスシール17を構成している。
 シール部材16はNBR等の合成ゴムからなり、スリンガ14の立板部14bのアウター側の側面に所定の軸方向シメシロを介して摺接するサイドリップ16aと、このサイドリップ16aの内径側で二股状に形成され、スリンガ14の円筒部14aの外周面に所定の径方向シメシロを介して摺接するグリースリップ16cとダストリップ16bを有している。そして、立板部14bのインナー側の側面に磁気エンコーダ18が加硫接着等で一体に接合されている。この磁気エンコーダ18は、ゴム等のエラストマにフェライト等の磁性体粉が混入され、周方向に交互に磁極N、Sが着磁されて車輪の回転速度検出用のロータリエンコーダを構成している。
 なお、ここでは、転動体3にボールを用いた複列アンギュラ玉軸受で構成された車輪用軸受装置を例示したが、本発明に係る車輪用軸受装置はこれに限らず、例えば、転動体に円錐ころからなる複列円錐ころ軸受で構成されたものであっても良い。また、ハブ輪4の外周に直接内側転走面4aが形成された第3世代構造の車輪用軸受装置を例示したが、これに限らず、ハブ輪の小径段部に一対の内輪が圧入固定される第2世代構造であっても良い。
 次に、前述した車輪用軸受装置の軸受すきまの管理方法について詳述する。まず、車輪用軸受装置の組立過程において、図4に示すように、内輪5をハブ輪4の小径段部4bに圧入し、内輪5の小端面19がハブ輪4の肩部20に当接する手前で一旦止める。すなわち、この時点では内輪5の小端面19とハブ輪4の肩部20との間に所定の間隔Sが残り、軸受の軸方向すきまは正である。この状態で、車輪用軸受装置を縦置きにし、内輪5の基準面(大端面)21からハブ輪4の基準面(車輪取付フランジ6のアウター側の側面)22までの軸方向寸法(組立幅)T0を測定し、さらに、内方部材1に対する外方部材2の軸方向移動量から軸受の初期軸方向すきまδ0を測定する。なお、ハブ輪4の基準面は車輪取付フランジ6のアウター側の側面22に限らず、ハブ輪4のアウター側の端面23とし、内輪5の基準面(大端面)21からハブ輪4の基準面23までの軸方向寸法T0’を測定しても良い。
 続いて、図5に示すように、内輪5の小端面19がハブ輪4の肩部20に当接するまで内輪5を圧入し、内輪5の基準面21からハブ輪4の基準面22までの軸方向寸法T1を測定する。そして、ハブ輪4に内輪5が圧入された後の軸受の軸方向すきまδ1を式δ1=δ0-(T0-T1)より求める。
 前述した加締加工の前に、加締装置の加工終了端の位置を補正するための演算を行う。加締装置24は、図6に示すように、加工終了端の位置を可動式のストッパ25により任意に変化させることが可能である。具体的には、加締ヘッド26を所定のストローク量Lだけ下降させ、この加締ヘッド26に固定された加締治具27を受け台Bに縦置きに載置されたワーク(車輪用軸受装置)Wに衝合させる。そして、図7に示すように、加締装置24の加工終了端を変化させると、加工後の製品の組立幅T2が変化する。すなわち、加締加工による軸受すきま(軸方向すきま)の変化量が変化することになる。この時、加締後の最終組立品の軸受すきま(予圧量)δ2は式δ2=δ1+(T1+T2)により求めることができる。
 ここで、最終組立品の軸受すきまδ2を一定として、予め測定された製品個々のδ1、T1よりT2を演算して求める。換言すれば、製品個々のδ1、T1より演算されたT2となるように、加締装置24の加工終了端の位置をストッパ25により調整して加締加工をする。すなわち、加締加工後のハブ輪4と内輪5の基準面間の軸方向寸法T2を加締加工後の軸受すきまδ2の目標値となるように、式T2=δ2―δ1-T1に基づいて求め、加締装置24の加工終了端の位置を変化させる。これにより、最終組立品の軸受すきまを一定に保持することが可能となる。
 さらに、実際の組立工程では、δ1、T1を測定する工程、すなわち、ハブ輪4に内輪5を圧入する工程と加締工程は離れているため、製品個々のδ1、T1の測定値を加締工程までフィードバックさせることは実質的に困難である。そのため、本実施形態では、図8に示すように、製品個々にQRコード(登録商標)等の識別コード28を印字すると共に、この識別コードと共にδ1、T1の測定値をメモリや磁気装置等に転送して記憶させ、その情報を加締工程直前に識別コード28を照合させることでそれを読み取り、フィードバックさせることが有効である。なお、δ1、T1の測定値を識別コード28として記憶させたり、また、識別コード28と共にこれらのδ1、T1の測定値を印字しても良い。これにより、製品ごとの中間記録データが製品上に残せるので、ユーザで中間記録データを確認したいニーズがあれば、わざわざ製造工場の記憶手段を閲覧せずともデータが閲覧できる。
 これにより、加締加工前の軸受すきまが大きい場合には、組立幅(T1-T2)が小さくなるように加締加工を調整し、逆に加締加工前の軸受すきまが小さい場合には、組立幅(T1-T2)が大きくなるように加締加工を調整することで、例えば、ハブ輪4の素材バラツキや寸法バラツキ等があっても、所望の軸受すきまを正確に設定することができると共に、精度良く、かつ安定して軸受の予圧量を管理することができる。また、加締不足や加締過ぎといった性能上不都合な不良品の発生を確実に防止することができ、製品コストを低減することができる。
 なお、内輪5を加締部4dによって軸方向に固定する場合、内輪5が軸方向のみならず径方向にも変形して軸受すきまに影響することが考えられる。本実施形態では、内輪5の加締加工による変形量を予め測定しておき、その変形量を軸方向に換算した修正値γを軸受すきまの実測値δ2に加味することにより、一層正確な軸受すきま管理を行うことができる。
 ここでは、第3世代構造について詳述したが、本発明に係る車輪用軸受装置における軸受のすきま管理方法は、図9に示す第4世代構造のものにも適用することができる。ここで、図9は、本発明に係る車輪用軸受装置の第2の実施形態を示す縦断面図、図10は、図9の外側継手部材の圧入過程を示す説明図、図11は、図9の外側継手部材の圧入完了後を示す説明図、図12は、図6の加締装置における加締加工を示す説明図である。なお、前述した第1の実施形態(図1)と同一部位、同一部品、あるいは同一の機能を有する部品や部位には同じ符号を付けて重複した説明を省略する。
 この車輪用軸受装置は、内方部材29と外方部材2、および両部材29、2間に転動自在に収容された複列の転動体3、3とを備えている。内方部材29は、ハブ輪30と、このハブ輪30に一体に結合された等速自在継手の外側継手部材31とからなる。
 ハブ輪30は、S53C等の炭素0.40~0.80wt%を含む中高炭素鋼からなり、アウター側の端部に車輪取付フランジ6を一体に有し、外周に内側転走面4aと、この内側転走面4aから軸方向に延びる円筒状の小径段部30aが形成され、内周にセレーション(またはスプライン)30bが形成されている。そして、内側転走面4aをはじめ、アウター側のシール8が摺接する基部6bから小径段部30aに亙って高周波焼入れによって表面硬さを58~64HRCの範囲に硬化層が形成されている。
 等速自在継手は、外側継手部材31と、図示しない継手内輪、ケージ、およびトルク伝達ボールとからなる。外側継手部材31は、カップ状のマウス部32と、このマウス部32の底部をなし、インナー側のシール9が装着される肩部33と、この肩部33から軸方向に延びる円筒状の軸部34とを一体に有している。肩部33の外周には、前記外方部材2の複列の外側転走面2a、2aに対向するインナー側の内側転走面33aが形成されると共に、軸部34には、ハブ輪30の小径段部30aに所定のシメシロを介して円筒嵌合するインロウ部34aと、このインロウ部34aの端部にセレーション30bに噛合するセレーション(またはスプライン)34bが形成されている。
 外側継手部材31は、S53C等の炭素0.40~0.80wt%を含む中高炭素鋼からなり、内側転走面33aをはじめ、肩部33からおよび軸部34に亙って高周波焼入れによって表面硬さを58~64HRCの範囲に硬化層が形成されている。なお、軸部34の端部は、鍛造後の素材表面硬さ25HRC以下の未焼入れ部としている。
 そして、外側継手部材31の肩部33と軸部34との段部(肩部)35にハブ輪30の小径段部30aの端面が衝合され、突合せ状態になるまでハブ輪30に軸部34が内嵌される。さらに、この軸部34の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部34cにより、ハブ輪30と外側継手部材31とが一体に塑性結合されている。
 ここで、ハブ輪30に外側継手部材31を加締加工する前に前述した方法で軸受の軸方向すきまδ1を実測する。すなわち、図10に示すように、外側継手部材31をハブ輪30の小径段部30aに圧入し、外側継手部材31の段部35がハブ輪30の小径段部30aの端面36に当接する手前で一旦止める。この時点では外側継手部材31の段部35とハブ輪30の小径段部30aの端面36との間に所定の間隔Sが残り、軸受の軸方向すきまは正である。この状態で、外側継手部材31の基準面(肩部33の側面)37からハブ輪30の基準面22までの軸方向寸法T0を測定し、さらに、内方部材29に対する外方部材2の軸方向移動量から軸受の初期軸方向すきまδ0を測定する。
 なお、ハブ輪30の基準面は車輪取付フランジ6のアウター側の側面22に限らず、ハブ輪30のアウター側の端面23とし、軸方向寸法T0’を測定しても良いし、また、外側継手部材31の基準面(マウス部32の段部)32aからハブ輪30の基準面22までの軸方向寸法T0”を測定しても良い。
 続いて、図11に示すように、外側継手部材30の段部35がハブ輪30の小径段部30aの端面36に当接するまで外側継手部材31を圧入し、外側継手部材31の基準面37からハブ輪30の基準面22までの軸方向寸法T1を測定する。そして、ハブ輪30に外側継手部材31が圧入された後の軸受の軸方向すきまδ1を、式δ1=δ0-(T0-T1)より求める。
 次に、図12に示すように、予圧および圧入力を支える受け台Bで外側継手部材31を縦置きに載置した状態で、ハブ輪30の車輪取付フランジ6を押圧して予圧を付与しておき、外側継手部材31の軸部34の端部を径方向外方に塑性変形(加締加工)させて加締部34cが形成される。すなわち、前述した実施形態と同様、加締ヘッド26を所定のストローク量だけ下降させ、この加締ヘッド26に固定された加締治具27をワーク(車輪用軸受装置)Wに衝合させる。
 ここで、加締加工の前に、加締装置の加工終了端の位置を補正するための演算を行い、その情報が加締装置24に転送される。図示しないストッパにより所定のストローク量が設定され、製品個々の加締装置24の加工終了端を変化させると、加工後の製品の組立幅T2が変化し、加締加工による軸受すきまの変化量が変化することになる。そして、加締後の最終組立品の軸受すきまδ2は式δ2=δ1+(T1+T2)により求めることができる。
 本実施形態においても、最終組立品の軸受すきまδ2を一定として、予め測定された製品個々のδ1、T1よりT2を演算して求める。すなわり、製品個々のδ1、T1より演算されたT2となるように、加締装置24の加工終了端の位置をストッパ25により調整して加締加工をすることで、最終組立品の軸受すきまを一定に保持することができる。
 なお、組立幅T0だけでなく、T1、T2を測定するための基準面として前述したハブ輪30のアウター側の端面23とし、軸方向寸法T1’、T2’を測定しても良いし、また、外側継手部材31の基準面(マウス部32の段部)32aからハブ輪30の基準面22までの軸方向寸法T1”、T2”を測定しても良い。
 以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
 本発明に係る車輪用軸受装置は、軸受部を構成するハブ輪あるいは等速自在継手の外側継手部材を塑性変形させてユニット化したセルフリテイン構造の車輪用軸受装置に適用することができる。
1、29 内方部材
2 外方部材
2a 外側転走面
2b 車体取付フランジ
3 転動体
4、30 ハブ輪
4a、5a、33a 内側転走面
4b、30a 小径段部
4c、30b、34b セレーション
4d、34c 加締部
5 内輪
6 車輪取付フランジ
6a ハブボルト
6b 車輪取付フランジのインナー側の基部
7 保持器
8 アウター側のシール
9 インナー側のシール
10、15 芯金
10a、15a 嵌合部
10b、15b 内径部
11、16 シール部材
11a、16a サイドリップ
11b、16b ダストリップ
11c、16c グリースリップ
12 グリース
13 シール板
14 スリンガ
14a 円筒部
14b 立板部
17 ラビリンスシール
18 磁気エンコーダ
19 内輪の小端面
20、36 ハブ輪の小径段部の端面
21 内輪の大端面
22 車輪取付フランジのアウター側の側面
23 ハブ輪のアウター側の端面
24 加締装置
25 ストッパ
26 加締ヘッド
27 加締治具
28 識別コード
31 外側継手部材
32 マウス部
33 肩部
34 軸部
34a インロウ部
35 外側継手部材の段部
37 外側継手部材の肩部の側面
32a マウス部の段部
51 内方部材
52 外方部材
52a 外側転走面
52b 車体取付フランジ
53 ボール
54 ハブ輪
54a、55a 内側転走面
54b 小径段部
54c セレーション
54d 加締部
55 内輪
56 車輪取付フランジ
56a ハブボルト
57 保持器
58、59 シール
60 内輪の小端面
61 ハブ輪の肩部
62 内輪の大端面
63 車輪取付フランジのアウター側の側面
B 受け台
L 加締装置のストローク量
S 間隔
t0 内輪が圧入される前の軸受幅
T0、T0’、T0” 内輪(外側継手部材)が圧入される前の軸受幅
t1 内輪が圧入された後の軸受幅
T1、T1’、T1” 内輪(外側継手部材)が圧入された後の軸受幅
t2 加締後の軸受幅
T2、T2’、T2” 加締後の軸受幅
W ワーク
δ0 軸受の初期軸受すきま
δ1 内輪が圧入された後の軸受の軸方向すきま
δ2 最終組立品における軸受すきま
γ 内輪の変形量の修正値

Claims (5)

  1.  外周に車体に取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、
     一端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に嵌合された内輪または等速自在継手の外側継手部材からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、
     この内方部材と前記外方部材の転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを備え、
     前記ハブ輪の小径段部または外側継手部材の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部によって前記内輪または外側継手部材が前記ハブ輪に結合された車輪用軸受装置の軸受すきま管理方法において、
     前記ハブ輪の小径段部に前記内輪または外側継手部材を圧入する際に、軸受すきまが正の状態で圧入を一旦止め、この状態における前記ハブ輪と前記内輪または外側継手部材の基準面間の軸方向寸法T0と初期の軸方向すきまδ0を実測し、
     さらに圧入を続行して圧入が完了した後、前記ハブ輪と前記内輪または外側継手部材の基準面間の軸方向寸法T1を実測し、この状態における軸方向すきまδ1を、式δ1=δ0-(T0-T1)に基づいて求めると共に、
     加締加工後の前記ハブ輪と前記内輪または外側継手部材の基準面間の軸方向寸法T2を加締加工後の軸受すきまδ2の目標値となるように、式T2=δ2―δ1-T1に基づいて求め、加締装置の加工終了端の位置を変化させるようにしたことを特徴とする車輪用軸受装置の軸受すきま管理方法。
  2.  前記加締装置の加工終了端の位置を可動式のストッパにより任意に変化させるようにした請求項1に記載の車輪用軸受装置の軸受すきま管理方法。
  3.  前記内輪の加締加工による変形量を予め測定しておき、その変形量を軸方向に換算した修正値が加締加工後の前記軸受すきまδ2に加味されている請求項1に記載の車輪用軸受装置の軸受すきま管理方法。
  4.  前記加締加工前の軸受すきまδ1と軸方向寸法T1を製品個々に印字された識別コードと共に前記加締装置に転送して記憶させると共に、これらの情報を加締工程直前に前記識別コードを照合させることで取り出すようにした請求項1または2に記載の車輪用軸受装置の軸受すきま管理方法。
  5.  前記内方部材が前記ハブ輪と外側継手部材とからなり、この外側継手部材がカップ状のマウス部と、このマウス部の底部をなす肩部と、この肩部から軸方向に延びる円筒状の軸部とを一体に有し、この軸部に前記ハブ輪の小径段部に所定のシメシロを介して円筒嵌合するインロウ部と、このインロウ部の端部にセレーションが形成され、このセレーションに噛合するセレーションが前記ハブ輪の内周に形成されると共に、前記外側継手部材を受け台上に縦置きに載置した状態で、前記ハブ輪を押圧して予圧が付与され、その後、前記外側継手部材の軸部の端部を径方向外方に塑性変形させている請求項1に記載の車輪用軸受装置の軸受すきま管理方法。
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