JP4969980B2 - 車輪用軸受装置の組立方法 - Google Patents

Description

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組立方法、特に、予圧が付与されて所定の負すきまに設定される第１および第２世代構造の車輪用軸受装置の組立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。例えば、懸架装置を構成するナックルとハブ輪との間に複列アンギュラ玉軸受等からなる車輪用軸受を嵌合させた第１世代と称される構造、あるいは、外方部材の外周に直接車体取付フランジまたは車輪取付フランジが形成された第２世代構造の車輪用軸受装置においては、軸受メーカにて軸受すきまが管理された車輪用軸受単体が自動車メーカ等に納入され、この車輪用軸受が自動車メーカでハブ輪やナックル等に組み立てられ、車両の組立ラインにて軸受の予圧量の管理が行われている。

すなわち、図５に示すように、従来の第１世代と称される車輪用軸受装置５０は、ブレーキロータ５７と共に車輪（図示せず）を固定するハブ輪５１と、そのハブ輪５１を回転自在に支持し、外輪５２および一対の内輪５３を有する車輪用軸受５４と、この車輪用軸受５４を車体（懸架装置）に支持するナックル５５と、ハブ輪５１と連結してドライブシャフト（図示せず）の動力をこのハブ輪５１に伝達する等速自在継手５６を主要部として構成されている。

こうした車輪用軸受５４は、軸受メーカにおいて、予めハブ輪５１およびナックル５５に圧入された時のすきま減少量を見込んで軸受内部すきまが設定されている。そして、自動車メーカにおける組立ラインで、この車輪用軸受５４がハブ輪５１およびナックル５５に圧入されると共に、等速自在継手５６がハブ輪５１に内嵌され、固定ナット５８を所定の締付トルクにて締結することにより所定の軸受予圧量が管理されていた。なお、係る先行技術は文献公知発明に係るものでないため、記載すべき先行技術文献情報はない。

然しながら、こうした従来の車輪用軸受装置では、軸受の予圧量は、車輪用軸受５４単体の軸受すきまのバラツキだけでなく、ハブ輪５１およびナックル５５とのシメシロのバラツキ、さらには、固定ナット５８の締付トルクのバラツキ等が累積されたものとなるため、軸受メーカにおける車輪用軸受５４の軸受すきま範囲を極力狭く抑える必要があると共に、自動車メーカにてハブ輪５１およびナックル５５のシメシロと固定ナット５８の締付トルクを厳しく規制して管理する必要があった。これでは、組立作業性が著しく低下して作業効率が悪くなり、コスト高騰を招来すると共に、軸受予圧量が所定の範囲内にあるか否か正確に管理することが難しく、組立ロットによってバラツク恐れがあった。

当然、軸受予圧量は軸受寿命に密接に影響するものであるが、それだけでなく、車両の安全走行や燃費向上等の環境問題に対して、この軸受予圧量は大きく関わってくる。すなわち、軸受予圧量は、軸受の回転トルクと比例関係にあり、予圧量を低下させれば回転トルクが軽減でき燃費向上へ貢献することがきる。一方、軸受の剛性の主要因となる軸受傾き角と軸受予圧量との関係は反比例関係にあるため、予圧量を大きくすれば軸受剛性が向上して軸受傾き角は減少し、車両旋回時のブレーキロータの傾きに起因するブレーキジャダーの発生を抑制することができる。したがって、このような軸受の予圧量を最適に設定することにより、軸受の寿命だけでなく、車両の安全性や燃費向上の面で重要な因子となるため、こうした第１または第２世代構造の車輪用軸受装置において、組立作業性の向上および正確な軸受予圧量の管理ができる軸受の組立方法が望まれていた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、予圧が付与されて所定の負すきまに設定される第１および第２世代構造の車輪用軸受装置において、軸受予圧量を精度良く、かつ安定して管理できるようにした車輪用軸受装置の組立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、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周にこの車輪取付フランジから軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪と、このハブ輪の小径段部に嵌合される車輪用軸受とからなり、この車輪用軸受が、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、外周にこれら複列の外側転走面に対向する内側転走面が形成され、前記小径段部に所定のシメシロを介して圧入される一対の内輪と、これら内輪と前記外方部材の転走面間に保持器を介して転動自在に収容される複列の転動体群とを備えた車輪用軸受装置の組立方法において、前記車輪用軸受の一対の内輪のうち、予めアウター側の内輪が前記ハブ輪の小径段部に圧入される工程と、前記外方部材の複列の外側転走面に前記複列の転動体群が内嵌される工程と、この状態で、当該外方部材に内嵌されたアウター側の転動体群が前記アウター側の内輪に外嵌される工程と、前記インナー側の内輪が圧入される過程で軸受の軸方向すきまが測定される工程と、を備えている。

このように、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周にこの車輪取付フランジから軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪と、このハブ輪の小径段部に嵌合される車輪用軸受とからなり、この車輪用軸受が、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、外周にこれら複列の外側転走面に対向する内側転走面が形成され、小径段部に所定のシメシロを介して圧入される一対の内輪と、これら内輪と外方部材の転走面間に保持器を介して転動自在に収容される複列の転動体群とを備えた第１または第２世代構造の車輪用軸受装置の組立方法において、車輪用軸受の一対の内輪のうち、予めアウター側の内輪がハブ輪の小径段部に圧入される工程と、外方部材の複列の外側転走面に複列の転動体群が内嵌される工程と、この状態で、当該外方部材に内嵌されたアウター側の転動体群がアウター側の内輪に外嵌される工程と、インナー側の内輪が圧入される過程で軸受の軸方向すきまが測定される工程とを備えているので、軸受メーカにおいて車輪用軸受のすきま範囲を狭く抑える必要がなくなると共に、自動車メーカにおいてハブ輪やナックル等のシメシロを厳しく規制することなく軸受すきまの管理ができるため、組立作業性が向上して作業効率が良くなり、低コスト化を図ることができる。

好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記ハブ輪の小径段部に前記インナー側の内輪が圧入される際に、軸受の軸方向すきまが正の状態で圧入作業が一旦止められ、この状態における前記ハブ輪と前記インナー側の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が測定され、さらに圧入作業を続行して圧入が完了した後、前記ハブ輪と前記インナー側の内輪の基準面間の軸方向寸法Ｔ１が測定され、この状態における軸方向すきまδ１が、式δ１＝δ０−（Ｔ０−Ｔ１）に基いて求めるられるようにすれば、例え軸受すきまが負に設定されていても精度良く、かつ安定して軸受すきまを測定することができる。

また、請求項３に記載の発明のように、前記転動体が前記保持器によって脱落が防止された状態で前記外方部材の複列の外側転走面に内嵌されれば、組立作業が簡便化でき、作業効率が向上する。

また、請求項４に記載の発明のように、前記転動体がボールからなり、前記内輪のカウンタ部の外径が前記ボールの内接円径よりも小径に形成されていれば、ボールのカチコミ代がなくなり、組立時にボールにカチコミ傷が発生するのを防止することができると共に、カウンタ部の寸法管理が簡略化できて低コスト化が図れ、品質面の信頼性が向上する。

好ましくは、請求項５に記載の発明のように、前記カウンタ部の突出量が、前記内輪の内側転走面の溝底が確保された状態で、直径で０．１ｍｍ以下に設定されていれば、内側転走面の溝径が精度良く、かつ簡便に測定ができる。

本発明に係る車輪用軸受装置の組立方法は、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周にこの車輪取付フランジから軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪と、このハブ輪の小径段部に嵌合される車輪用軸受とからなり、この車輪用軸受が、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、外周にこれら複列の外側転走面に対向する内側転走面が形成され、前記小径段部に所定のシメシロを介して圧入される一対の内輪と、これら内輪と前記外方部材の転走面間に保持器を介して転動自在に収容される複列の転動体群とを備えた車輪用軸受装置の組立方法において、前記車輪用軸受の一対の内輪のうち、予めアウター側の内輪が前記ハブ輪の小径段部に圧入される工程と、前記外方部材の複列の外側転走面に前記複列の転動体群が内嵌される工程と、この状態で、当該外方部材に内嵌されたアウター側の転動体群が前記アウター側の内輪に外嵌される工程と、前記インナー側の内輪が圧入される過程で軸受の軸方向すきまが測定される工程と、を備えているので、軸受メーカにおいて車輪用軸受のすきま範囲を狭く抑える必要がなくなると共に、自動車メーカにおいてハブ輪やナックル等の寸法精度を厳しく規制することなく軸受すきまの管理ができるため、組立作業性が向上して作業効率が良くなり、低コスト化を図ることができる。

一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周にこの車輪取付フランジから軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪と、このハブ輪の小径段部に嵌合される車輪用軸受とからなり、この車輪用軸受が、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、外周にこれら複列の外側転走面に対向する内側転走面が形成され、前記小径段部に所定のシメシロを介して圧入される一対の内輪と、これら内輪と前記外方部材の転走面間に保持器を介して転動自在に収容される複列のボール群とを備えた車輪用軸受装置の組立方法において、前記車輪用軸受の一対の内輪のうち、予めアウター側の内輪が前記ハブ輪の小径段部に圧入される工程と、前記外方部材の複列の外側転走面に前記複列のボール群が内嵌される工程と、この状態で、当該外方部材に内嵌されたアウター側のボール群が前記アウター側の内輪に外嵌される工程と、前記インナー側の内輪が圧入される工程とを備え、前記ハブ輪の小径段部に前記インナー側の内輪が圧入される過程で、軸受の軸方向すきまが正の状態で圧入作業が一旦止められ、この状態における前記ハブ輪と前記インナー側の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が測定され、さらに圧入作業を続行して圧入が完了した後、前記ハブ輪と前記インナー側の内輪の基準面間の軸方向寸法Ｔ１が測定され、この状態における軸方向すきまδ１が、式δ１＝δ０−（Ｔ０−Ｔ１）に基いて求められる。

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の車輪用軸受装置の組立方法を示す説明図、図３は、組立過程の軸受すきま測定方法を示す説明図である。

この車輪用軸受装置は、ハブ輪１と、このハブ輪１に所定のシメシロを介して圧入され、ナックルＮに対してハブ輪１を回転自在に支承する車輪用軸受２とからなり、第１世代と称される構成を備えている。ハブ輪１はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、アウター側の端部にブレーキロータＢおよび車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ３と、この車輪取付フランジ３から軸方向に延びる円筒状の小径段部４が形成されている。車輪取付フランジ３には車輪およびブレーキロータＢを締結するハブボルト（図示せず）が周方向等配に植設される。また、ハブ輪１の内周面にはトルク伝達用のセレーション（またはスプライン）５が形成されると共に、小径段部４の外周面には後述する車輪用軸受２が圧入されている。ハブ輪１の小径段部４に圧入された車輪用軸受２は、等速自在継手を構成する外側継手部材（図示せず）とハブ輪１とで挟持された状態で固定される。

車輪用軸受２は、外方部材（外輪）６と、この外方部材６に内挿された一対の内輪７、７と、これら内輪７、７と外方部材６間に収容された複列のボール８、８群とを備えた複列アンギュラ玉軸受で構成されている。外方部材６、内輪７および転動体８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の範囲に硬化処理が施されている。

外方部材６は内周に複列の外側転走面６ａ、６ａが一体に形成されている。一方、内輪７は、外周に複列の外側転走面６ａ、６ａに対向する内側転走面７ａが形成されている。そして、複列のボール８、８群がこれら転走面７ａ、６ａ間にそれぞれ収容され、保持器９、９によって転動自在に保持されている。また、車輪用軸受２の端部にはシール１０、１０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。

ここで、本実施形態における車輪用軸受装置の組立方法を図２を用いて説明する。
（ａ）に示すように、先ず、アウター側の内輪７がハブ輪１の小径段部４に所定のシメシロを介して圧入される。ここで、一対の内輪７、７におけるカウンタ部７ｂは、ボール内接円径よりもカウンタ部７ｂの外径が小径に形成され、所謂ボールカチコミ代がなく、溝底が確保された状態で突出量が直径で０．１ｍｍ以下に設定されている。このように、車輪用軸受２単体で自動車メーカに納入するのではなく、軸受メーカにてハブ輪１に車輪用軸受２が組み立てられるので、運搬中等に内輪７が脱落することがない。したがって、ボールカチコミ代がない一対の内輪７、７を使用することができるので、組立時にボール８にカチコミ傷が発生するのを防止することができる。これにより、カウンタ部７ｂの寸法管理が簡略化でき、低コスト化が図れると共に、品質面の信頼性を向上させることができる。

次に、（ｂ）に示すように、外方部材６の複列の外側転走面６ａ、６ａにボールカセット（保持器９に保持された状態のボール８）が内嵌されると共に、シール１０、１０が外方部材６の端部に圧入される。この状態で、アウター側のボール８群が、ハブ輪１に予め圧入された内輪７の内側転走面７ａに外嵌される。そして、インナー側の内輪７が最後に小径段部４に固定される。

こうした組立工程において、図３（ａ）に示すように、インナー側の内輪７の小端面１１が、アウター側の内輪７の小端面１１に当接する手前で一旦止められる。すなわち、この時点では、一対の内輪７、７の小端面１１間には所定の間隔Ｓが残り、軸受の軸方向すきまは正である。この状態で、インナー側の内輪７の基準面（大端面）１２からハブ輪１の基準面（フランジ側面）１３までの軸方向寸法Ｔ０が測定される。そして、この状態でハブ輪１に対する外方部材６の軸方向移動量、すなわち、軸受の初期軸方向すきまδ０が測定される。

続いて、図３（ｂ）に示すように、インナー側の内輪７の小端面１１がアウター側の内輪７の小端面１１に衝合するまで圧入され、インナー側の内輪７の基準面１２からハブ輪１の基準面１３までの軸方向寸法Ｔ１が測定される。そして、ハブ輪１に一対の内輪７、７が圧入された後の軸受の軸方向すきま（負すきま）δ１を式δ１＝δ０−（Ｔ０−Ｔ１）より求める。なお、軸受の軸方向すきまδ１と軸受の予圧量とは高い相関関係があることが判っている。したがって、予め設定した軸受の軸方向すきまと軸受の予圧量との関係式に用いて、実測された軸受の軸方向すきまδ１から軸受の予圧量を正確に求めることができる。

このように、本実施形態では、一対の内輪７、７のうち、予めアウター側の内輪７がハブ輪１の小径段部４に圧入されると共に、複列のボール８、８群と保持器９、９および一対のシール１０、１０が内嵌された外方部材６がアウター側の内輪７に外嵌される。その後、インナー側の内輪７が仮圧入された状態で軸受の初期軸方向すきまが測定されると共に、インナー側の内輪７がさらに圧入され、一対の内輪７、７の小端面１１、１１が衝合した状態で軸受の軸方向すきまδ１が求められるようにしたので、実測値に基き軸受すきまを精度良く、かつ安定して管理することができる。

さらに、軸受メーカにおいて車輪用軸受２の初期の軸受すきま範囲を狭く抑えることなく軸受の予圧量の管理ができるため、組立作業性が向上して作業効率が良くなり、低コスト化を図ることができる。また、自動車メーカにおいて、少なくともハブ輪１の寸法精度を厳しく規制する必要がなくなる。無論、本実施形態では、軸受の標準化ができ、量産に適していると言う本来第１世代構造が有する特徴を損なうことなく、軸受すきま管理を精度良く、かつ効率良く簡便に行うことができる。

ここでは、第１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組立方法は、図４に示す第２世代構造のものにも適用することができる。なお、前述した実施形態と同一部位、同一部品、あるいは同一の機能を有する部品、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、ハブ輪１と、このハブ輪１に所定のシメシロを介して圧入され、ナックル（図示せず）に対してハブ輪１を回転自在に支承する車輪用軸受１４とからなり、第２世代と称される構成を備えている。車輪用軸受１４は、外方部材１５と、この外方部材１５に内挿された一対の内輪７、７と、これら内輪７、７と外方部材１５間に収容された複列のボール８、８群とを備えた複列アンギュラ玉軸受で構成されている。

外方部材１５は、外周にナックル（図示せず）に取り付けられるための車体取付フランジ１５ａを一体に有し、内周に複列の外側転走面６ａ、６ａが一体に形成されている。そして、この外方部材１５はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、複列の外側転走面６ａ、６ａが高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。

本実施形態においても、車輪用軸受装置の組立は、前述した実施形態と同様、予めアウター側の内輪７がハブ輪１の小径段部４に圧入され、複列のボール８、８群と保持器９、９および一対のシール１０、１０が内嵌された外方部材１５がこの内輪７に外嵌されると共に、インナー側の内輪７が最後に圧入される。そして、このインナー側の内輪７の圧入過程で軸受の軸方向すきまδ０、δ１が測定される。これにより、実測値に基き軸受すきまを精度良く、かつ安定して管理することができる。なお、ここでは、車輪用軸受２、１４にボール８を用いた複列アンギュラ玉軸受を例示したが、これに限らず、転動体に円錐ころを用いた複列円錐ころ軸受であっても良く、また、駆動輪側に限らず、無論、従動輪側であっても良い。

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の組立方法は、第１または第２世代構造の車輪用軸受装置に適用することができる。

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の車輪用軸受装置の組立方法を示す説明図で、（ａ）は、ハブ輪にアウター側の内輪を圧入した状態を示し、（ｂ）は、外方部材およびインナー側の内輪を組み立てる状態を示している。 組立工程における軸受すきまの測定方法を示す説明図で、（ａ）は、インナー側の内輪の圧入過程で、軸受の軸方向すきまを測定する方法を示し、（ｂ）は、同上、組立後の軸受の軸方向すきまを測定する方法を示している。 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。 従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。

符号の説明

１・・・・・・・・・・・ハブ輪
２、１４・・・・・・・・車輪用軸受
３・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
４・・・・・・・・・・・小径段部
５・・・・・・・・・・・セレーション
６、１５・・・・・・・・外方部材
６ａ・・・・・・・・・・外側転走面
７・・・・・・・・・・・内輪
７ａ・・・・・・・・・・内側転走面
７ｂ・・・・・・・・・・カウンタ部
８・・・・・・・・・・・ボール
９・・・・・・・・・・・保持器
１０・・・・・・・・・・シール
１１・・・・・・・・・・小端面
１２・・・・・・・・・・内輪の基準面
１３・・・・・・・・・・ハブ輪の基準面
１５ａ・・・・・・・・・車体取付フランジ
５０・・・・・・・・・・車輪用軸受装置
５１・・・・・・・・・・ハブ輪
５２・・・・・・・・・・外方部材
５３・・・・・・・・・・内輪
５４・・・・・・・・・・車輪用軸受
５５・・・・・・・・・・ナックル
５６・・・・・・・・・・等速自在継手
５７・・・・・・・・・・ブレーキロータ
５８・・・・・・・・・・固定ナット
Ｂ・・・・・・・・・・・ブレーキロータ
Ｎ・・・・・・・・・・・ナックル
Ｓ・・・・・・・・・・・内輪の小端面間の軸方向すきま
Ｔ０、Ｔ１・・・・・・・基準面間の軸方向寸法
δ０、δ１・・・・・・・軸受の軸方向すきま

Claims (5)

1. 一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周にこの車輪取付フランジから軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪と、
   このハブ輪の小径段部に嵌合される車輪用軸受とからなり、
   この車輪用軸受が、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、
   外周にこれら複列の外側転走面に対向する内側転走面が形成され、前記小径段部に所定のシメシロを介して圧入される一対の内輪と、
   これら内輪と前記外方部材の転走面間に保持器を介して転動自在に収容される複列の転動体群とを備えた車輪用軸受装置の組立方法において、
   前記車輪用軸受の一対の内輪のうち、予めアウター側の内輪が前記ハブ輪の小径段部に圧入される工程と、
   前記外方部材の複列の外側転走面に前記複列の転動体群が内嵌される工程と、
   この状態で、当該外方部材に内嵌されたアウター側の転動体群が前記アウター側の内輪に外嵌される工程と、
   前記インナー側の内輪が圧入される過程で軸受の軸方向すきまが測定される工程と、を備えていることを特徴とする車輪用軸受装置の組立方法。
2. 前記ハブ輪の小径段部に前記インナー側の内輪が圧入される際に、軸受の軸方向すきまが正の状態で圧入作業が一旦止められ、この状態における前記ハブ輪と前記インナー側の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が測定され、さらに圧入作業を続行して圧入が完了した後、前記ハブ輪と前記インナー側の内輪の基準面間の軸方向寸法Ｔ１が測定され、この状態における軸方向すきまδ１が、式δ１＝δ０−（Ｔ０−Ｔ１）に基いて求められる請求項１に記載の車輪用軸受装置の組立方法。
3. 前記転動体が前記保持器によって脱落が防止された状態で前記外方部材の複列の外側転走面に内嵌される請求項１または２に記載の車輪用軸受装置の組立方法。
4. 前記転動体がボールからなり、前記内輪のカウンタ部の外径が前記ボールの内接円径よりも小径に形成されている請求項１乃至３いずれかに記載の車輪用軸受装置の組立方法。
5. 前記カウンタ部の突出量が、前記内輪の内側転走面の溝底が確保された状態で、直径で０．１ｍｍ以下に設定されている請求項４に記載の車輪用軸受装置の組立方法。
   

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