JP5251213B2 - 車輪用軸受装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

この発明は車輪用軸受装置に関する。具体的にはカシメ加工によって組み立てられる車輪用軸受装置およびその製造方法に関する。

車輪用軸受装置には、ハブホイールと、等速ジョイントの外輪と、ハブホイールの外周面および等速ジョイントの外周面にそれぞれ内輪軌道面が形成された複列転がり軸受とが一体化されたものがある。
この種の車輪用軸受装置では、ハブホイールの軸芯部に形成された中空孔に、等速ジョイントの外輪に一体形成された中心軸部をスプライン嵌合させて、ハブホイールと等速ジョイントの外輪の相対的な回転を抑止している。そして、等速ジョイントの中心軸部の軸端に形成された円筒状端面をカシメ治具で径方向外向きに屈曲させて、ハブホイールのアウター側のカシメ固定部にカシメ固定して軸方向に予圧付与し、ハブホイールと等速ジョイントの外輪の軸方向での緩みを抑止して複列転がり軸受の内輪軌道面を安定化させている。

図４に従来技術によるカシメ加工時の車輪用軸受装置５０の軸平行断面図を示す。ここで、図４を用いて、従来技術により車輪用軸受装置５０についてカシメ加工を行う方法を説明する。車輪用軸受装置５０は、ハブホイール５２の中空孔５４に等速ジョイント外輪６０に一体形成された中心軸部６２がスプライン嵌合され、複列転がり軸受の外輪７０が外嵌めされた状態となっている。そして、等速ジョイントの外輪６０の中心軸部６２の軸端部に形成された円筒状端面６４の内側にはカシメ治具であるカシメパンチ７２の先端に形成された円柱状のパンチ凸端７４を挿入することのできるガイド孔６６が設けられている。
そこで、カシメパンチ７２のパンチ凸端７４をガイド孔６６に挿入して、カシメパンチ７２を等速ジョイントの外輪６０の中心軸部６２の軸端部の円筒状端面６４に押し当てて揺動回転させることにより、円筒状端面６４を径方向外向きに屈曲させてハブホイール５２のアウター側端面５６の中空孔５４につながるカシメ固定部５７にカシメ固定する。

図５にカシメ固定されたカシメ部６５の断面形状を示す。従来技術では、中心軸部６２の先端に形成されたカシメ部６５のアウター側表面の先端部がインナー側に傾斜するようにカシメ固定されている。そして、図５にβで示した、車輪用軸受装置５０の軸に垂直な平面で軸芯側から径方向外向きを基準としたときのインナー側への傾きであるカシメ角βは、３０度程度に設定されている。

先行技術文献として、特開２００１−３１５５０２号公報（特許文献１）がある。特許文献１には、車両用ハブユニットの製造方法として、等速ジョイントの外輪から連なる軸部の外端を径方向外向きに屈曲してハブホイールに軸方向外端面に対してカシメ付ける方法が記載されている（特許文献１の図２参照）。特許文献１では上述のカシメ角について明文の記載はないが、特許文献１の各図面によれば、上述のカシメ角は３０度程度に設定されていると解される。なお、特許文献１には、カシメの過程での車両用ハブユニットの変形防止のため、カシメ過程で等速ジョイントの外輪に拘束治具をあてがうことが記載されている（特許文献１の図２参照）。
特開２００１−３１５５０２号公報

ところで、図４に示したように、ハブホイール５２のアウター側端面５６には、カシメ固定部５７の径方向の外側に、ハブホイールに車輪側部材を取付ける際にガイドとなる円筒状に突起した環状部５８が形成されている。そこで、カシメパンチ７２を揺動回転させてカシメ固定を行うとき、カシメ位置やカシメ部６５の径のサイズあるいはカシメパンチ７２の揺動角の大きさによっては、カシメパンチ７２がハブホイール５２の環状部５８に干渉して、環状部５８を変形させてしまう懸念がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、車輪用軸受装置で等速ジョイントの外輪に一体形成された中心軸部の軸端をハブホイールにカシメ固定するとき、カシメ位置の必要範囲内で、カシメ治具の揺動スペースを確保して、カシメ治具のハブホイールの環状部への干渉を防止することである。

この課題を解決するため、本願の発明者は、カシメ治具の揺動スペースを縮小の可否について研究した。そこで、現状の揺動スペースが必要とされる、上述のカシメ角が３０度程度とされている理由について調査を行った。そして、従来からのカシメ固定によって軸方向に高い予圧を付与するためにカシメ角を３０度とする技術は、発明者らが第３世代と呼んでいる車輪用軸受装置の時代から継承されている技術であることが明らかとなった。
従来は、車輪用軸受装置では、ハブホイールと等速ジョイントに一体形成された中心軸部がすき間嵌めまたは中間嵌めにより嵌合されていた。そのため、カシメによるハブホイールと等速ジョイントの外輪の固定強度が不足するとハブホイールと等速ジョイントの外輪の中心軸部の嵌合部にクリープが発生して、ハブホイールと等速ジョイントの中心軸部の間で摺動を生じうる。そこで、第３世代の車輪用軸受装置ではクリープの発生を防ぐため、カシメ加工によって軸方向に高い予圧を付与する必要があり、カシメ角が３０度程度となるまでカシメられていたのである。

しかしながら、本願の発明者が開発中の、第４世代と呼んでいる車輪用軸受装置では、ハブホイールと等速ジョイントに一体形成された中心軸部はスプラインにより嵌合されている。そのため、両者の間で摺動が生じる懸念はない。
よって、カシメの強さは、ハブホイールと等速ジョイントの軸方向での緩みを抑止して複列転がり軸受の内輪軌道面を安定化させることができればよい。そこで、ハブホイールと等速ジョイントの軸方向での緩みを抑止するためにカシメ角をどの程度とするカシメ強さが必要となるかについて研究を行った。

上述の研究結果をふまえて、カシメ治具の揺動スペースを縮小するという課題の解決のため、本発明は次の手段をとる。
まず、本発明の第１の発明は、軸芯部に中空孔が形成されたハブホイールと、円柱状の中心軸部が一体形成された等速ジョイントの外輪と、ハブホイールの外周面に一方の内輪軌道面が形成され、等速ジョイントの外周面に他方の内輪軌道面が形成された複列転がり軸受を備え、
前記ハブホイールの中空孔に前記等速ジョイントの中心軸部をスプライン嵌合させ、カシメ治具を揺動回転させて、等速ジョイントの中心軸部の軸端に形成された円筒状端面を径方向外向きに屈曲させてハブホイールのアウター側端面のカシメ固定部にカシメ固定した、車輪用軸受装置であって、
前記カシメ固定部の周囲には、円筒状の環状部が形成されており、
前記カシメ治具は、前記環状部と干渉しないように揺動回転され、
前記中心軸部の先端を屈曲させることにより形成されたカシメ部の全体の表面における車輪用軸受装置の軸に垂直な平面で軸芯側から径方向外向きを基準としたときのインナー側への傾きが、０度を超えて１５度までの範囲であることを特徴とする。
この第１の発明によれば、等速ジョイントの中心軸部の先端に形成されたカシメ部の全体の表面における車輪用軸受装置の軸に垂直な平面で軸芯側から径方向外向きを基準としたときのインナー側への傾きが、０度を超えて１５度までの範囲であり、従来よりも浅いカシメ角となっている。そのため、カシメ治具を揺動回転させる角度を従来よりも小さく設定できる。よって、カシメ位置の必要範囲内で、カシメ治具の揺動スペースが狭くて済むため、ハブホイールの環状部の位置や軸方向の幅は従来と同じであっても、カシメ治具のハブホイールの環状部への干渉を防止することができる。
また、カシメに必要な力が従来よりも弱くて済むため、圧痕が生じにくく、ハブホイールや等速ジョイントの外輪の変形も生じにくいという利点がある。

次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係る車輪用軸受装置であって、
前記カシメ治具の中心軸を前記車輪用軸受装置の中心軸に対して揺動回転させる揺動角は５度以下とされていることを特徴とする。
この第２の発明によれば、カシメ治具の中心軸を車輪用軸受装置の中心軸に対して揺動回転させる揺動角は５度以下とされているので、カシメ位置の必要範囲内で、カシメ治具の揺動スペースが従来よりも狭くすることができる。よって、ハブホイールの環状部の位置や軸方向の幅は従来と同じであっても、カシメ治具のハブホイールの環状部への干渉を防止することができる。

上記本発明の各発明によれば、次の効果が得られる。
まず、上述の第１の発明によれば、従来よりも浅いカシメ角となっている。そのため、カシメ治具を揺動回転させる角度を従来よりも小さく設定できる。よって、カシメ位置の必要範囲内で、カシメ治具の揺動スペースが狭くて済むため、ハブホイールの環状部の位置や軸方向の幅は従来と同じであっても、カシメ治具のハブホイールの環状部への干渉を防止することができる。また、カシメに必要な力が従来よりも弱くて済むため、圧痕が生じにくく、ハブホイールや等速ジョイントの外輪の変形も生じにくいという利点がある。
次に上述の第２の発明によれば、カシメ治具の中心軸を前記軸受装置の中心軸に対して揺動回転させる揺動角は５度以下とされているので、カシメ位置の必要範囲内で、カシメ治具の揺動スペースが従来よりも狭くすることができる。よって、ハブホイールの環状部の位置や軸方向の幅は従来と同じであっても、カシメ治具のハブホイールの環状部への干渉を防止することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１に本発明の一実施例である車輪用軸受装置１０のカシメ加工時における軸平行断面図を示す。ここで、図１を用いて車輪用軸受装置１０のカシメ加工を行う方法について説明する。
車輪用軸受装置１０は、カシメ加工に先立って、ハブホイール１２の中空孔１４に等速ジョイントの外輪２０に一体形成された中心軸２２がスプライン嵌合され、複列転がり軸受の外輪３０が外嵌めされて一体化された状態とされている。そして、等速ジョイントの外輪２０の中心軸部２２の軸端部には円筒状端面２４が形成されており、円筒状端面２４の内側には、カシメ治具をガイドするガイド孔２６が設けられている。

図２に、車輪用軸受装置１０のカシメ加工に用いるカシメ治具であるカシメパンチ３２の軸平行外観図を示す。カシメパンチ３２は円柱状の回転対称形状で、先端の中央部に円柱状に突設形成されたパンチ凸端３４が形成されており、パンチ凸端３４は等速ジョイントの外輪２０の中心軸部２２の軸端部に形成されたガイド孔２６に挿入することができる径とされている。そして、パンチ凸端３４の周囲はカシメパンチ３２の軸芯に直交する方向を基準として上方へ３度傾斜した円錐状の押圧部３６が形成されている。
そして、図１に示すように、ハブホイール１２のアウター側端面１６の中空孔１４につながるカシメ固定部１７の周囲には円筒状の環状部１８が形成されている。

カシメ加工作業は次のようにして行う。まず、図１に想像線で示すようにカシメパンチ３２のパンチ凸端３４をガイド孔２６に挿入し、押圧部３６を円筒状端面２４に押し当る。次に、カシメパンチ３２の押圧部３６を円筒状端面２４に押圧してカシメパンチ３２揺動させ、円筒状端面２４を径方向外向きに屈曲させていく。そして、円筒状端面２４を径方向外向きに屈曲させたカシメ部２５をハブホイール１２のアウター側端面１６のカシメ固定部１７にカシメて固定する。この実施例ではカシメパンチ３２の揺動角αは最大で３度としている。

図３にカシメ加工を終えた車輪用軸受装置１０のカシメ部２５の軸平行断面を示す。カシメ加工の最大揺動角αが３度であり、押圧部３６の傾斜が同じく３度であるため、カシメ部のアウター側表面は、回転軸中心に対して垂直な平面形状となっている。

上記の実施例によれば、カシメ部は平面状でカシメ角βは０度であって、従来よりも浅いカシメ角となっている。そのため、カシメ治具を揺動回転させる角度を従来よりも小さく設定できる。そのため、カシメ治具の揺動スペースが狭くて済むので、ハブホイールの環状部の位置や軸方向の幅は従来と同じであっても、カシメ治具のハブホイールの環状部への干渉を防止することができる。
また、カシメに必要な力が従来よりも弱くて済むため、圧痕が生じにくく、ハブホイールや等速ジョイントの変形も生じにくいという利点がある。なお、カシメ加工時には、必要に応じて、等速ジョイントの外輪に拘束治具をあてがって等速ジョイントの外輪の変形を抑止する。

また、上記の実施例によれば、カシメ治具の周辺部を径方向の傾斜が一定の直線的な形状としているため、カシメ治具の形状が簡単となる。また、カシメ治具による等速ジョイントの外輪の中心軸部の軸端部への接触が平面的な接触となるため、カシメ部がカシメ治具に嵌り込むことが無くカシメの作業効率がよい。
また、カシメ治具の中心軸を軸受装置の中心軸に対して揺動回転させる揺動角αは最大で３度としているので、カシメ治具の揺動スペースが従来よりも狭くすることができる。よって、ハブホイールの環状部の位置や軸方向の幅は従来と同じであっても、カシメ治具のハブホイールの環状部への干渉を防止することができる。

また、上記の実施例によれば、カシメ治具によるハブホイールの環状部への干渉が抑制されることにより、等速ジョイントの外輪と一体形成される中心軸部の軸径のアップやカシメの外径アップ等、軸回りの設計の自由度が拡大する。

上記の実施例では、カシメ部のアウター側表面は、回転軸中心に対して垂直な平面形状としておりカシメ角は０度であるが、カシメ角が−５度から１５度の範囲が好適な範囲である。
カシメ角が−５度に満たない場合は、ハブホイールと等速ジョイントの軸方向での緩みを抑止するためのカシメの強度が十分でない。また、カシメ角が１５度を超える場合はカシメの強度は十分であるが、カシメ治具の揺動スペースがそれほど狭くならないので、等速ジョイントの外輪と一体形成される中心軸部の軸径のアップやカシメの外径アップ等、軸回りの設計の自由度を確保するために十分でない。よって、カシメ角の好適な範囲は−５度から１５度としている。

上記の実施例では揺動角αは３度としているが、揺動角αの好ましい範囲は５度以下である。揺動角は５度以下であっても、ハブホイールと等速ジョイントの軸方向での緩みを抑止するためにカシメの強度を確保できる。一方、揺動角αが５度を超えて７〜８度程度になると、カシメ治具の揺動スペースの確保のため、等速ジョイントの外輪と一体形成される中心軸部の軸径のアップやカシメの外径アップ等、軸回りの設計の自由度を十分に確保できない。よって、揺動角αの好ましい範囲は５度以下としている。なお、揺動角αを０度とし、カシメ治具を揺動させずに押し下げてカシメることによっても、ハブホイールと等速ジョイントの軸方向での緩みを抑止するためのカシメの強度を確保できる。

上記の実施例ではカシメ治具の揺動角αとカシメ治具の押圧部の傾斜を共に３度としているが、一致させる必要はなく、押圧部の形状も実施例に限定されない。
その他、本発明はその発明の思想の範囲で、各種の形態で実施できるものである。

一実施例である車輪用軸受装置のカシメ加工時の軸平行断面図を示す。 一実施例おけるカシメ治具の軸平行外観図である。 一実施例におけるカシメ部の軸平行断面図である。 従来技術によるカシメ加工時の車輪用軸受装置の軸平行断面図である。 従来技術によるカシメ部の軸平行断面図である。

符号の説明

α 揺動角
β カシメ角
１０ 車輪用軸受装置
１２ ハブホイール
１４ 中空孔
１６ アウター側端面
１７ カシメ固定部
１８ 環状部
２０ 等速ジョイントの外輪
２２ 中心軸部
２４ 円筒状端面
２５ カシメ部
２６ ガイド孔
３０ 複列転がり軸受の外輪
３２ カシメパンチ
３４ パンチ凸端
３６ 押圧部

Claims (2)

1. 軸芯部に中空孔が形成されたハブホイールと、中心軸部が一体形成された等速ジョイントの外輪と、ハブホイールの外周面に一方の内輪軌道面が形成され、等速ジョイントの外周面に他方の内輪軌道面が形成された複列転がり軸受を備え、
   前記ハブホイールの中空孔に前記等速ジョイントの中心軸部をスプライン嵌合させ、カシメ治具を揺動回転させて、等速ジョイントの中心軸部の軸端に形成された円筒状端面を径方向外向きに屈曲させてハブホイールのアウター側端面のカシメ固定部にカシメ固定した、車輪用軸受装置であって、
   前記カシメ固定部の周囲には、円筒状の環状部が形成されており、
   前記カシメ治具は、前記環状部と干渉しないように揺動回転され、
   前記中心軸部の先端を屈曲させることにより形成されたカシメ部の全体の表面における車輪用軸受装置の軸に垂直な平面で軸芯側から径方向外向きを基準としたときのインナー側への傾きが、０度を超えて１５度までの範囲であることを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 請求項１に記載の車輪用軸受装置の製造方法であって、
   前記カシメ治具の中心軸を前記車輪用軸受装置の中心軸に対して揺動回転させる揺動角は５度以下とされていることを特徴とする車輪用軸受装置の製造方法。

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