JP4059268B2

JP4059268B2 - 車輪支持用転がり軸受ユニット及びその製造方法

Info

Publication number: JP4059268B2
Application number: JP2005364880A
Authority: JP
Inventors: 善久大貫; 裕也宮崎
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2005-12-19
Filing date: 2005-12-19
Publication date: 2008-03-12
Anticipated expiration: 2016-09-25
Also published as: JP2006160259A

Description

この発明は、自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する為に利用する車輪支持用転がり軸受ユニット及びその製造方法に関する。

自動車の車輪は、車輪支持用転がり軸受ユニットにより懸架装置に支持する。この様な場合に使用する車輪支持用転がり軸受ユニットとして、従来から例えば、特許文献１〜８等に記載されたものが知られている。又、図４は、従来から広く実施されている車輪支持用転がり軸受ユニットの１例を示している。この車輪支持用転がり軸受ユニット１は、シャフト部材２と、内輪３と、外輪４と、複数個の転動体５、５とを備える。このうちのシャフト部材２の外周面の軸方向外端部（軸方向に関して外とは、自動車への組み付け状態で幅方向外寄りとなる側を言い、各図の左側となる。反対に幅方向中央寄りとなる側を軸方向に関する内と言い、各図の右側となる。）で上記外輪４から突出した部分には、車輪を支持する為の第二のフランジ６を形成している。又、このシャフト部材２の中間部には第一の内輪軌道７を、同じく内端部には外径寸法が小さくなった段部８を、それぞれ形成している。

そして、この段部８に、その外周面に第二の内輪軌道９を形成した上記内輪３を外嵌している。上記シャフト部材２の軸方向内端部には雄ねじ部１０を形成し、この雄ねじ部１０の先端部を、上記内輪３の軸方向内端面よりも軸方向内方に突出させている。そして、この雄ねじ部１０に螺合したナット１１と上記段部８の段差面１２との間で上記内輪３を挟持する事により、この内輪３を上記シャフト部材２の所定位置に結合固定している。上記雄ねじ部１０の先端部外周面には係止凹部１７を形成している。そして、上記ナット１１を所定のトルクで緊締した後、このナット１１の一部で上記係止凹部１７に整合する部分を直径方向内方にかしめ付ける事により、このナット１１の緩み止めを図っている。尚、上記シャフト部材２に１対の内輪を外嵌し、これら１対の内輪の外周面に、第一、第二の内輪軌道７、９を設ける構造も、従来から知られている。

又、上記外輪４の内周面には、上記第一の内輪軌道７と対向する第一の外輪軌道１３及び上記第二の内輪軌道９に対向する第二の外輪軌道１４を形成している。そして、これら第一、第二の内輪軌道７、９と第一、第二の外輪軌道１３、１４との間に上記転動体５、５を、それぞれ複数個ずつ設けている。これら各転動体５、５の設置空間の軸方向外端開口はシールリング２２により、軸方向内端開口は蓋体２９により、それぞれ塞いでいる。尚、図示の例では、転動体５、５として玉を使用しているが、重量の嵩む自動車用の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、これら転動体としてテーパころを使用する場合もある。

上述の様な車輪支持用転がり軸受ユニット１を自動車に組み付けるには、上記外輪４を、その外周面の一部に形成した第一のフランジ１５により懸架装置に固定し、上記第二のフランジ６に車輪を固定する。この結果、この車輪が懸架装置に対して回転自在に支持される。

又、前記特許文献７には、図５に示す様な構造の車輪支持用転がり軸受ユニット１が記載されている。この従来構造の第２例の場合には、シャフト部材２の軸方向内端部に形成した円筒部の一部で内輪３の軸方向内端面よりも軸方向内方に突出した部分を直径方向外方に折り曲げる事により、かしめ部１６を形成している。そして、このかしめ部１６と段部８の段差面１２との間で、上記内輪３を挟持している。

図４に示した従来構造の第１例の場合には、雄ねじ部１０の先端部に係止凹部１７を形成する作業、及びナット１１の一部を直径方向内方にかしめ付ける作業が必要になる。この為、車輪支持用転がり軸受ユニット１の部品製造作業及び組立作業が面倒になり、コストが嵩む。

特開昭６３−１０６４２６号公報特開昭６３−１８４５０１号公報特開昭６２−２１４８８９号公報特開平３−３１００１号公報米国特許第４５３７２７０号明細書米国特許第４９５８９４４号明細書米国特許第５２２６７３８号明細書米国特許第５４９０７３２号明細書

本発明の車輪支持用転がり軸受ユニット及びその製造方法は、この様な事情に鑑みて、かしめ部に亀裂等の損傷を発生しにくくすると共に、シャフト部材に対し内輪を固定するナットの緩み止めを図る為の係止凹部の形成作業やナットのかしめ付け作業を省略する事により、コスト低減を図る事を目的に発明したものである。

本発明の車輪支持用転がり軸受ユニット及びその製造方法のうち、請求項１、２に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットは何れも、従来の車輪支持用転がり軸受ユニットと同様に、外周面に第一のフランジを、内周面に複列の外輪軌道を、それぞれ設けた外輪と、端部外周面に第二のフランジを設けたシャフト部材と、外周面に内輪軌道を有し上記シャフト部材に外嵌した、少なくとも１個の内輪と、この内輪を含んで上記シャフト部材と共に回転する部分の外周面に設けた第一、第二の内輪軌道と上記複列の外輪軌道との間に、それぞれ複数個ずつ設けた転動体とを備える。そして、上記シャフト部材の軸方向内端部に形成した円筒部の一部で上記内輪よりも突出した部分を直径方向外方にかしめ広げ、このかしめ広げた部分により上記内輪を直接又はスペーサリングを介して抑え付ける事により、上記内輪を上記シャフト部材に固定している。
特に、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットに於いては、上記シャフト部材の軸方向内端部外周面に外径寸法を小さくする段差部が形成されており、この段差部から軸方向内端側に外径が小さくなった小径円筒部が設けられており、上記内輪の軸方向外端面が上記シャフト部材の外周面に形成した段部に突き当たっている。
尚、本明細書及び特許請求の範囲全体で、軸方向に関して外とは、自動車への組み付け状態で幅方向外寄りとなる側を言い、反対に、軸方向に関して内とは、自動車への組み付け状態で幅方向中央寄りとなる側を言う。

又、請求項２に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットは、上記内輪の内周面に軸方向内端開口に向かう程内径が大きくなる面が形成され、上記シャフト部材の外周面に形成した段差部の起点である外周縁の軸方向位置が、上記内輪の内周面の上記軸方向内端開口に向かう程内径が大きくなる面の起点の軸方向位置よりも、上記第二の内輪軌道に当接する転動体の中心側に位置している。
又、請求項３に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法は、外周面に第一のフランジを、内周面に複列の外輪軌道を、それぞれ設けた外輪と、端部外周面に第二のフランジを設けたシャフト部材と、外周面に内輪軌道を有し上記シャフト部材に外嵌した、少なくとも１個の内輪と、この内輪を含んで上記シャフト部材と共に回転する部分の外周面に設けた第一、第二の内輪軌道と上記複列の外輪軌道との間に、それぞれ複数個ずつ設けた転動体とを備え、上記シャフト部材の軸方向内端部に形成した円筒部の一部で上記内輪よりも突出した部分を直径方向外方にかしめ広げ、このかしめ広げた部分により上記内輪を直接又はスペーサリングを介して抑え付ける事により、上記内輪を上記シャフト部材に固定する車輪支持用転がり軸受ユニットを製造する。特に、請求項３に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法は、上記シャフト部材の軸方向内端部外周面に外径寸法を小さくする段差部が形成されると共に、この段差部から軸方向内端側に外径が小さくなった小径円筒部が設けられた状態で、上記シャフト部材の軸方向内端部に上記内輪を外嵌すると共に、この内輪の軸方向外端面を上記シャフト部材の外周面に形成した段部に突き当てる。そして、その後、上記円筒部の一部で上記内輪よりも突出した部分を直径方向外方にかしめ広げ、このかしめ広げた部分により上記内輪を直接又はスペーサリングを介して抑え付ける事により、上記内輪を上記シャフト部材に固定する。
又、請求項４に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法は、上述の請求項３に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法で、上記内輪の内周面に軸方向内端開口に向かう程内径が大きくなる面を形成すると共に、上記シャフト部材の外周面に形成した段差部の起点である外周縁の軸方向位置が、上記内輪の内周面の上記軸方向内端開口に向かう程内径が大きくなる面の起点の軸方向位置よりも、上記第二の内輪軌道に当接する転動体の中心側に位置する様に、上記シャフト部材の軸方向内端部に上記内輪を外嵌した状態で、このシャフト部材の軸方向内端部に形成した円筒部の一部で内輪よりも突出した部分を直径方向外方にかしめ広げ、このかしめ広げた部分により上記内輪を抑え付ける事により、この内輪を上記シャフト部材に固定する。

上述の様に構成される本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットにより、懸架装置に対して車輪を回転自在に支持する作用は、従来の車輪支持用転がり軸受ユニットと同様である。
特に、本発明の場合には、内輪を固定する為のかしめ広げ部分が、この内輪の固定作業に基づいて損傷する可能性を低くできる。又、部品点数、部品加工、組立工数の減少により、コスト低減を図れる。

図１〜２は、本発明に関する参考例の１例を示している。尚、本参考例の特徴は、シャフト部材２に対して内輪３を固定する部分の構造にある。その他の部分の構造及び作用に就いては、前述の図４に示した従来構造と同様であるから、重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本参考例の特徴部分を中心に説明する。

シャフト部材２の軸方向内端部に形成した段部８の中間部内端寄り部分で、この段部８に外嵌した内輪３の軸方向内端部内周面に、軸方向内端開口に向かう程内径が大きくなる、円錐凹面状の傾斜面１９を形成している。この傾斜面１９が上記シャフト部材２の中心軸に対し傾斜している傾斜角度θは、２０〜６０度程度とする。又、上記シャフト部材２の内端面には円形の凹部２０を形成する事により、このシャフト部材２の軸方向内端部に円筒部２１を形成している。本参考例の場合にこの円筒部２１は、上記シャフト部材２の軸方向内端部で、ほぼ上記内輪３の肩部２３の内側部分に存在する。

上述の様な傾斜面１９を形成した内輪３を、上記シャフト部材２の軸方向内端部に設けた円筒部２１をかしめ広げる事によりこのシャフト部材２に固定し、本参考例の車輪支持用転がり軸受ユニットとする際には、前記図５に示した従来構造の場合に比べて、かしめ部分の変形量が少なくて済む。即ち、上記従来構造の場合にはかしめ部１６を形成する為、シャフト部材２の軸方向内端部に形成した円筒部を直径方向外方に向け、９０度折り曲げるのに対して、本参考例の車輪支持用転がり軸受ユニットを構成すべく、上記円筒部２１をかしめ広げる際には、この円筒部２１を上記傾斜角度θ（＝２０〜６０度）だけ変形させれば良い。この為、このかしめ部分に発生する歪みを小さく抑えて、このかしめ部に割れ等の損傷が発生するのを抑える事ができる。又、上記変形量を少なく抑える為、このかしめ部を形成する事に基づき、上記円筒部２１の周囲に存在する部材である上記内輪３に、この内輪３の直径方向外方に加わる力を低減できて、この内輪３の損傷防止を図れる。

尚、上記円筒部２１を直径方向外方にかしめ広げる作業は、鍛造加工、或は揺動プレス加工により行なう。何れの加工法を採用する場合でも、図２に示す様に、上記円筒部２１の内径側にプレス型２５を押し込み、上記円筒部２１を直径方向外方にかしめ広げる。特に、かしめ作業に揺動プレス加工を採用すれば、成形時の荷重を小さくして、軸受内部への影響をなくし、成形後の予圧管理を適正にできると言った利点がある。又、上記円筒部２１の奥端縁（この円筒部２１の内径が変化しない部分の奥端）と上記内輪３の端面２４との距離Ｌは、車輪支持用転がり軸受ユニットの大きさ等に応じて設計的に定めるが、一般的な乗用車用の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合で、５〜１５mm程度とするのが好ましい。

又、上記円筒部２１を構成すべく、上記シャフト部材２の端部に形成する円形の凹部２０の先端位置は、複列に配置した転動体５、５のうち、内側の列を構成する転動体５の中心よりも内側に位置させている。即ち、図１に点Ｘで示した、上記凹部２０の先端の、上記シャフト部材２の軸方向に関する位置は、第二の内輪軌道である、上記内輪３の外周面に設けた第二の内輪軌道９に当接する転動体５の中心の、上記シャフト部材２の軸方向に関する位置よりも、上記シャフト部材２の軸方向内端部側に位置させている。従って、車輪支持用転がり軸受ユニットを構成するシャフト部材２と外輪４との間にラジアル荷重が加わり、上記転動体５から上記第二の内輪軌道９にラジアル荷重が加わった場合でも、上記シャフト部材２の一部でこのラジアル荷重を受ける部分が充実体である為、このシャフト部材２の耐久性を十分に確保できる。

更に、上記第二の内輪軌道９に当接する転動体５の中心と、上記内輪３の端面２４との、上記シャフト部材２の軸方向に関する距離Ｍを、上記各転動体５、５の外径Ｄの０．７５倍以上（Ｍ≧０．７５Ｄ）としている。この様に、転動体５の中心と端面２４との距離Ｍを確保している為、上記内輪３の肩部２３や第二の内輪軌道９部分の寸法精度や形状精度が悪化する事を防止して、車輪支持用転がり軸受ユニットの機能を確保できる。即ち、これら各部分の寸法精度や形状精度を良好に確保できるので、車輪支持用転がり軸受ユニットの運転時に振動等が発生するのを防止すると共に、転動体５の転動面や第二の内輪軌道９の転がり疲れ寿命等を確保できる。尚、図示の例では、第一の内輪軌道７をシャフト部材２の中間部外周面に直接形成しているが、この第一の内輪軌道７は、シャフト部材２と別体の内輪に形成し、この内輪をこのシャフト部材２に外嵌固定しても良い。

次に、図３は、本発明の実施の形態の１例を示している。本例の場合、シャフト部材２の軸方向内端部で内輪３の嵌合部よりも突出した部分の外径を、この嵌合部の外径よりも小さくしている。即ち、上記シャフト部材２の軸方向内端部に形成した円筒部２１の基端部外周面で、この内輪３の軸方向内端開口部に形成した傾斜面１９よりも少しだけ第二の内輪軌道９に寄った部分に、０．０２〜１mm程度の僅かな段差Ｈを有する段差部２７を形成している。そして、上記円筒部２１のうちの外径の小さくなった部分である小径円筒部３０を、直径方向外方にかしめ広げ、上記傾斜面１９を抑え付ける様にしている。この様に円筒部２１を直径方向外方にかしめ広げる際には、上記段差部２７がかしめ広げ作業に伴って折れ曲がる部分の起点となる。この為、かしめ広げ作業に伴って上記円筒部２１に無理な力が加わりにくくなって、かしめ広げ部分に亀裂等の損傷が発生しにくくなる。その他の構成及び作用は、前述した参考例の１例の場合と同様である。

本発明に関する参考例の１例の車輪支持用転がり軸受ユニットを示す半部断面図。シャフト部材の軸方向内端部に形成した円筒部をかしめ広げる状態を示す、要部拡大断面図。本発明の実施の形態の１例の車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法により、車輪支持用転がり軸受ユニットを製造する途中の状態を示す要部拡大断面図。従来構造の第１例を示す半部断面図。同第２例を示す半部断面図。

符号の説明

１車輪支持用転がり軸受ユニット
２シャフト部材
３内輪
４外輪
５転動体
６第二のフランジ
７第一の内輪軌道
８段部
９第二の内輪軌道
１０雄ねじ部
１１ナット
１２段差面
１３第一の外輪軌道
１４第二の外輪軌道
１５第一のフランジ
１６かしめ部
１７係止凹部
１９傾斜面
２０凹部
２１円筒部
２２シールリング
２３肩部
２４端面
２５プレス型
２７段差部
２９蓋体
３０小径円筒部

Claims

外周面に第一のフランジを、内周面に複列の外輪軌道を、それぞれ設けた外輪と、端部外周面に第二のフランジを設けたシャフト部材と、外周面に内輪軌道を有し上記シャフト部材に外嵌した、少なくとも１個の内輪と、この内輪を含んで上記シャフト部材と共に回転する部分の外周面に設けた第一、第二の内輪軌道と上記複列の外輪軌道との間に、それぞれ複数個ずつ設けた転動体とを備え、上記シャフト部材の軸方向内端部に形成した円筒部の一部で上記内輪よりも突出した部分を直径方向外方にかしめ広げ、このかしめ広げた部分により上記内輪を直接又はスペーサリングを介して抑え付ける事により、上記内輪を上記シャフト部材に固定する車輪支持用転がり軸受ユニットに於いて、上記シャフト部材の軸方向内端部外周面に外径寸法を小さくする段差部が形成されており、この段差部から軸方向内端側に外径が小さくなった小径円筒部が設けられており、上記内輪の軸方向外端面が上記シャフト部材の外周面に形成した段部に突き当たっている事を特徴とする車輪支持用転がり軸受ユニット。
内輪の内周面に軸方向内端開口に向かう程内径が大きくなる面が形成され、シャフト部材の外周面に形成した段差部の起点である外周縁の軸方向位置が、上記内輪の内周面の上記軸方向内端開口に向かう程内径が大きくなる面の起点の軸方向位置よりも、第二の内輪軌道に当接する転動体の中心側に位置している、請求項１に記載した車輪支持用転がり軸受ユニット。
外周面に第一のフランジを、内周面に複列の外輪軌道を、それぞれ設けた外輪と、端部外周面に第二のフランジを設けたシャフト部材と、外周面に内輪軌道を有し上記シャフト部材に外嵌した、少なくとも１個の内輪と、この内輪を含んで上記シャフト部材と共に回転する部分の外周面に設けた第一、第二の内輪軌道と上記複列の外輪軌道との間に、それぞれ複数個ずつ設けた転動体とを備え、上記シャフト部材の軸方向内端部に形成した円筒部の一部で上記内輪よりも突出した部分を直径方向外方にかしめ広げ、このかしめ広げた部分により上記内輪を直接又はスペーサリングを介して抑え付ける事により、上記内輪を上記シャフト部材に固定する車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法であって、上記シャフト部材の軸方向内端部外周面に外径寸法を小さくする段差部が形成されると共に、この段差部から軸方向内端側に外径が小さくなった小径円筒部が設けられた状態で、上記シャフト部材の軸方向内端部に上記内輪を外嵌すると共に、この内輪の軸方向外端面を上記シャフト部材の外周面に形成した段部に突き当て、上記円筒部の一部で上記内輪よりも突出した部分を直径方向外方にかしめ広げ、このかしめ広げた部分により上記内輪を直接又はスペーサリングを介して抑え付ける事により、上記内輪を上記シャフト部材に固定する車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法。
内輪の内周面に軸方向内端開口に向かう程内径が大きくなる面を形成すると共に、シャフト部材の外周面に形成した段差部の起点である外周縁の軸方向位置が、上記内輪の内周面の上記軸方向内端開口に向かう程内径が大きくなる面の起点の軸方向位置よりも、第二の内輪軌道に当接する転動体の中心側に位置する様に、上記シャフト部材の軸方向内端部に上記内輪を外嵌した状態で、このシャフト部材の軸方向内端部に形成した円筒部の一部で内輪よりも突出した部分を直径方向外方にかしめ広げ、このかしめ広げた部分により上記内輪を抑え付ける事により、この内輪を上記シャフト部材に固定する、請求項３に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法。