JP4517617B2

JP4517617B2 - 転がり軸受装置の外輪部材およびその製造法

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Publication number: JP4517617B2
Application number: JP2003341923A
Authority: JP
Inventors: 剛横内; 輝行川谷; 洋一津崎
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2023-09-30
Also published as: JP2005106213A

Description

本発明は、転がり軸受装置の外輪部材およびその製造方法に関する。

例えば自動車の車輪を支持するための転がり軸受装置では、外輪部材に径方向外向きに延びるフランジを設け、このフランジを固定部材（車体の一部）に対してボルトで取り付けるようにしている。

つまり、前記フランジの円周方向の複数箇所に軸方向に沿うねじ孔を設ける一方で、固定部材に前記ねじ孔と同心となる貫通孔を設け、固定部材の貫通孔側からボルトを挿通し、このボルトを前記フランジのねじ孔に対して螺合装着することにより、フランジを固定部材に対して固定するようにしている（特許文献１，２参照）。
特開２００１−２４２１８８号公報特開２００２−３３７５０５号公報

ところで、上記転がり軸受装置の負荷容量を高めるには、玉の直径を大きくしたり、あるいは玉の使用数を増やしたりする必要がある。それに伴い、外輪部材の内径軌道面の径を大きくする必要があるとともに、外輪部材の肉厚を一定に保つために外輪部材の外径を大きくする必要がある。この一方で、フランジのねじ孔のピッチ円径は、自動車製造会社毎の規格により変更できない。したがって、上述したように外輪部材の外径を大きくした場合には、必然的に、各ねじ孔の内接円と外輪部材の外周面とが接近する傾向となる。

また、フランジを介して車体に固定される転がり軸受の場合、フランジの基端部に応力が集中して、この部分の強度を確保することが難しくなるおそれがある。このため、外輪部材のフランジの強度を向上させるには、フランジ８１において固定部材８２に当接される面（以下、当接面８３と言う）の反対側の反当接面８５と外輪部材の外周面との間に凹状に湾曲した斜面８６を形成して、応力が集中することを防止している。この斜面８６は、フランジの反当接面８５のＸ点から始まって外輪部材の外周面へとなだらかにつながっている。

このようなことから、仮に、上記反当接面８５上での斜面８６の基点Ｘと各ねじ孔８７の中心８８を結ぶピッチ円上に設定した場合、下記するような理由により、ねじ孔８７を形成するための加工が困難になる。

つまり、ねじ孔８７は、ドリル９０を用いた孔開けや、タップを用いたねじ切りを行うことにより作るが、この孔開けを当接面８３側から行った場合、孔開け後に反当接面８５側に突出するバリの突出量が大きくなってしまう。そこで、孔開けを反当接面８５側から行うと、孔開け後に当接面８３側に突出するバリの突出量が小さくなる。したがって、バリ除去の手間を省くには、図１０に示すように、ドリル９０による孔開けをフランジ８１の反当接面８５側から当接面８３側へ向けて行うようにするほうが好ましいといえる。しかし、その場合、ドリル９０の刃先の中心９１がフランジ８１の反当接面８５に当接する前に、ドリル９０の刃先の外周コーナー９２が斜面８６に接触してしまうので、ドリル９０の送り速度を速くすると、ドリル９０の回転中心が目標ラインに対して傾くおそれがあるなど、加工精度の低下につながる。加工精度の低下を防ぐには、ドリル９０の送り速度をできるだけ遅くする必要があるので、加工時間が長くかかるとともに、加工コストが高くつく結果となる。

本発明に係る転がり軸受装置の外輪部材は、外周に径方向外向きに延びるフランジを有し、前記フランジの円周方向の複数箇所にナックルとの固定に用いるねじ孔が軸方向に設けられているとともに鍛造で一体に成形された転がり軸受装置の外輪部材であって、前記フランジの一側面が径方向に沿ってほぼ平坦に形成されており、前記フランジの他側面の付け根側に、前記ねじ孔の中心を結ぶ円の近傍から前記外輪部材の外周面へ向けて斜面が設けられ、この斜面の前記ねじ孔に対応する部分に、前記ねじ孔を作るドリルの刃先の干渉を回避するための凹部を設け、この凹部において前記ねじ孔が開口している軸方向他方側に面することになる底部の前記ねじ孔の周縁部から外輪部材の外周面にかけて曲面でつながる微小肉盛り部が形成されたことを特徴としている。
本発明にかかる転がり軸受装置の外輪部材の製造方法は、外周に径方向外向きに延びるフランジが設けられ、前記フランジの円周方向の複数箇所にナックルとの固定に用いるねじ孔が軸方向に設けられた転がり軸受装置の外輪部材の製造方法であって、前記フランジの一側面が径方向に沿ってほぼ平坦に形成されるとともに、前記フランジの他側面の付け根側に、前記ねじ孔の中心を結ぶ円の近傍から前記外輪部材の外周面へ向けて形成された斜面と、この斜面の前記ねじ孔に対応する部分に形成され前記ねじ孔を作るドリルの刃先の干渉を避けるため前記フランジの他側面に形成された平坦面とこの平坦面から外輪部材の外周面にかけて曲面でつながる微小肉盛り部とを備えた凹部とを鍛造により形成した後、前記凹部の前記平坦面に前記ねじ孔を開口するためのドリルの先端を接触させ、前記フランジの他側面側から前記ねじ孔を形成することを特徴としている。

前記凹部は、鍛造により成形されたものとしてもよい。

この場合、外輪部材のフランジの他側面の付け根側全周に斜面を設け、孔に対応する部分に凹部を設けているので、孔を作るときに、ドリルの刃先が斜面に干渉せずに済む。そのため、孔開け時にドリルが傾くことを防止できるようになり、ドリルの送り速度を速くすることが可能になる。

本発明では、外輪部材のフランジに孔を短時間で高精度に形成することができるので、安価で信頼性の高い転がり軸受装置を提供できるようになる。

図１から図７に本発明の一実施形態を示している。この実施形態では、自動車の従動輪側に用いる転がり軸受装置１を例に挙げる。図１において転がり軸受装置１の左側が車両アウター側で、右側が車両インナー側である。

非回転に固定される外輪部材２に、それぞれ冠形保持器６で円周等間隔に配置された二列の玉（転動体の一例）４，５を介して、内輪部材３が軸心回りに回転自在に支持されている。外輪部材２と内輪部材３との間の軸方向両側には、シール７，８が取り付けられている。これらのシール７，８は、軸受空間１１内の潤滑剤が外部に漏れるのを防止するとともに、軸受空間１１内に外部の泥水等が侵入するのを防止する。

外輪部材２の外周面には、径方向外向きに突出するフランジ２ａが形成されており、このフランジ２ａの円周方向の複数箇所には軸方向に沿うねじ孔２ｂが設けられている。このフランジ２ａが車体の一部となるナックル９にボルト１０で固定されることで、外輪部材２が非回転に固定される。なお、ボルト１０は、ナックル９の側からその貫通孔９ａに挿通されて、フランジ２ａのねじ孔２ｂに螺合装着される。なお、車両によっては、ねじ孔２ｂのかわりに単なる貫通孔として、ここにボルト１０を挿入し、ボルト１０にナットを螺合することで外輪部材２をナックル９に固定する場合もある。

内輪部材３は、内軸３Ａと、内軸３Ａの胴部の車両インナー側に嵌着される筒状部材３Ｂとから構成されている。内軸３Ａの車両インナー側端部を径方向外向きにローリングかしめすることにより、内軸３Ａに筒状部材３Ｂが一体化されている。この筒状部材３Ｂは、一般的な単列アンギュラ玉軸受の内輪である。

二列の玉４，５は、外輪部材２の内周面に軸方向隣り合わせに設けられる二つの軌道面と、内軸３Ａの外周面に設けられる軌道面および筒状部材３Ｂの外周面に設けられる軌道面との各間に介装されている。

内軸３Ａの外周面において車両アウター側には、径方向外向きに突出したフランジ３ａが一体的に形成されている。このフランジ３ａの円周方向の複数箇所には、軸方向に貫通する貫通孔３ｂが設けられている。この貫通孔３ｂに対してボルト１５が嵌合固定されている。このボルト１５に対してディスクロータ１６や車輪１８に設けてある孔が通され、この孔から突出するボルト１５に対してナット（図示省略）が装着されることにより、フランジ３ａに対してディスクロータ１６や車輪１８が固定される。

ここで、外輪部材２のフランジ２ａの円周方向複数箇所にねじ孔２ｂを短時間で精度よく形成できるように工夫しているので、説明する。

まず、この実施形態での転がり軸受装置は、軸受負荷容量を高めるために、玉４，５それぞれの中心を結ぶ円径と、外輪部材２の内径軌道面の径と、外輪部材２の外径とを大径化している。但し、フランジ２ａのねじ孔２ｂのピッチ円径は、自動車製造会社毎の規格により変更できない。このことから、外輪部材２の外周面と各ねじ孔２ｂの内接円とが接近して配置されるようになっている。図示例では、外輪部材２の外周面の外径寸法に対して、各ねじ孔２ｂの内接円径を僅かに大きく設定している。

また、フランジ２ａの当接面２ｃは、そのほぼ全体が削り加工によりほぼ平坦に形成されている。

さらに、フランジ２ａの反当接面２ｄと外輪部材２の外周面とは、斜面２ｅでつながれている。この斜面２ｅは、周方向に環状に形成されているが、ねじ孔２ｂが形成されている部分には斜面を抉るように凹部２ｇが形成されている。この凹部２ｇとその周辺の形状について詳細に説明する。まず、外輪部材２の外周面には、外径が最も小さい最小外径部２ｈよりも少し径が大きくなった段部２ｉが形成されている。そして、斜面２ｅはフランジ２ａの反当接面２ｄにおけるねじ孔２ｂのピッチ円径部Ｐよりも内径側のＸ１点から、段部外周面２ｉ上のＸ２点にかけて形成されている。凹部２ｇの断面即ち斜面２ｅが抉られた部分の内周面の形状は、図４の矢印Ａ方向からみた場合、図１に示すように、夫々曲率の異なる複数の曲面からなる略Ｕ字状を呈しているが、その最も径方向内側寄りの部分は、段部外周面２ｉに接している。また、同じ部分を図４の断面図でみると、凹部２ｇは、ねじ孔２ｂの周縁部から段部の外周面にかけて曲面でつながっている。この曲面は、ねじ孔２ｂの周縁部のＹ１点から段部外周面上のＹ２点にかけて形成されている。このように、凹部２ｇのねじ孔２ｂ寄りの部分は、夫々曲率の異なる複数の曲面からなる非球面状の複合曲面を呈している。そして、ねじ孔を形成する以前の段階では、凹部２ｇのＹ１点よりも径方向外側においては、平坦面となり、反当接面２ｄと連続している。

凹部２ｇをこのような形状とすることで、この部分の強度を確保しつつ、ドリルの刃の干渉を最小限にすることができる。また、ドリルの先端を凹部２ｇの底の平坦面に接触させることができる。

ここで、外輪部材２の製造手順を説明する。

まず、外輪部材２は、図６の二点鎖線で示すようなＪＩＳ規格Ｓ５５Ｃなどの金属製の円柱形基材に対して熱間鍛造を施すことにより荒仕上げしてから、フランジ２ａの当接面２ｃと二つの内径軌道面を削り加工することにより、完成品に近い外形とする。このようにして得た外輪部材２のフランジ２ａにおいてねじ孔２ｂの形成予定領域に、ドリル２０を用いて孔開けを行ってからタップを用いてねじ切りを行うことにより、ねじ孔２ｂを形成する。

ところで、上記鍛造工程において上述した斜面２ｅ、凹部２ｇ、曲面２ｆを形成しているので、この鍛造工程が終了した段階で、フランジ２ａの反当接面２ｄにおいてねじ孔２ｂの形成予定領域の大半部分がほぼ平坦になる。従って、ドリル２０で孔開けをする際、ドリルの先端をこの平坦部に当接させることができるので、ドリルが振れることなく、精度のよい孔が形成できる。また、この平坦部分は、上記削り加工を行うときの基準面として利用することができるので、当接面２ｃを高精度に形成することが可能になる。

しかも、上記孔開け工程の前段階で上記凹み空間２ｇを確保しているから、上記孔開け工程においては、図７に示すように、ドリル２０の刃先中心２１をフランジ２ａの反当接面２ｄにおいて平坦部分に対して当接させることができて、ドリル２０の刃先の外周コーナー２２が微小肉盛り部２ｆに対してわずかに干渉する程度に抑えることができる。これにより、ドリル２０による孔開けを行うと、最初に、微小肉盛り部２ｆの斜面を僅かに削るものの、それとほぼ同時期にフランジ２ａの反当接面２ｄを掘削するようになる。そのため、従来例のようにドリル２０の回転中心が目標ラインに対して傾くことを防止できるので、ドリル２０の送り速度を速くすることができるなど、ねじ孔２ｂを形成するための孔開け作業を短時間で高精度に行うことが可能になる。したがって、外輪部材２の製造コストを削減することが可能になる。

さらに、上記孔開けは、反当接面２ｄ側から当接面２ｃへ向ける形態にしているから、従来例の説明でも明記したように、孔開け後に孔開け方向下流側へ突出するバリの突出量を小さくできてバリ除去の手間を省くことが可能になる。

以下、本発明の他の実施形態や応用例を説明する。

図示しないが、駆動輪側に用いるタイプの転がり軸受装置にも本発明を適用できる。このタイプは、例えば上記実施形態での内軸３Ａの中心部分に対して駆動軸をスプライン嵌合したような構成である。

また、上記実施形態において、内軸３Ａの外周面を、車両アウター側の列の玉５の内径軌道面とした例を挙げているが、図示しないが、内軸３Ａの外径に、車両アウター側の列の玉５専用の内輪を装着したものにも本発明を適用できる。

さらに、図８に示すように、一般的な複列アンギュラ玉軸受に備える二つの内輪３１ａ，３２ａを用いたタイプの転がり軸受装置１にも本発明を適用できる。また、転動体として複列の円すいころを用いた円すいころ軸受装置にも適用できる。

本発明の一実施形態に係る転がり軸受装置を示す正面図図１の（２）−（２）線断面の矢視図図１の外輪部材の一部を示す斜視図図１の外輪部材の上半分を示す断面図図１の外輪部材の一部を示す上面図図１の外輪部材の製造過程を示す図図６の外輪部材のフランジに対するねじ孔形成過程を示す図本発明の他の実施形態で、図２に対応する図側面図従来例の転がり軸受装置の外輪部材の上半分を示す断面図図９の外輪部材のフランジに対するねじ孔形成過程を示す図

符号の説明

１転がり軸受装置２外輪部材
３内輪部材２ａ外輪部材のフランジ
２ｂフランジのねじ孔２ｃフランジの当接面
２ｄフランジの反当接面２ｅ斜面
２ｆ曲面２ｇ凹部
９ナックル（固定部材）１０ボルト
２０ドリル２１ドリルの刃先中心
２２ドリルの刃先の外周コーナー

Claims

外周に径方向外向きに延びるフランジを有し、前記フランジの円周方向の複数箇所にナックルとの固定に用いるねじ孔が軸方向に設けられているとともに鍛造で一体に成形された転がり軸受装置の外輪部材であって、
前記フランジの一側面が径方向に沿ってほぼ平坦に形成されており、
前記フランジの他側面の付け根側に、前記ねじ孔の中心を結ぶ円の近傍から前記外輪部材の外周面へ向けて斜面が設けられ、この斜面の前記ねじ孔に対応する部分に、前記ねじ孔を作るドリルの刃先の干渉を回避するための凹部を設け、
この凹部において前記ねじ孔が開口している軸方向他方側に面することになる底部の前記ねじ孔の周縁部から外輪部材の外周面にかけて曲面でつながる微小肉盛り部が形成されたことを特徴とする転がり軸受装置の外輪部材。
外周に径方向外向きに延びるフランジが設けられ、前記フランジの円周方向の複数箇所にナックルとの固定に用いるねじ孔が軸方向に設けられた転がり軸受装置の外輪部材の製造方法であって、
前記フランジの一側面が径方向に沿ってほぼ平坦に形成されるとともに、
前記フランジの他側面の付け根側に、前記ねじ孔の中心を結ぶ円の近傍から前記外輪部材の外周面へ向けて形成された斜面と、この斜面の前記ねじ孔に対応する部分に形成され前記ねじ孔を作るドリルの刃先の干渉を避けるため前記フランジの他側面に形成された平坦面とこの平坦面から外輪部材の外周面にかけて曲面でつながる微小肉盛り部とを備えた凹部とを鍛造により形成した後、
前記凹部の前記平坦面に前記ねじ孔を開口するためのドリルの先端を接触させ、前記フランジの他側面側から前記ねじ孔を形成することを特徴とする転がり軸受装置の外輪部材の製造方法。