(57)【要約】【課題】加締め加工に伴う内輪の変形を抑えると共に、小さなサイズの加締め部でも十分な強度を確保できるハブユニット軸受を提供する。【解決手段】ハブ本体の円筒部の軸方向内端部に、径方向外方に折れ曲がった加締め部を有しており、内輪は、円筒部に締り嵌めにより外嵌固定された状態で、軸方向内端面を加締め部により抑え付けられている。加締め部は、加締め本体部と、加締め本体部の外径側に隣接する加締め鍔部とにより構成されており、加締め鍔部の軸方向内側面が、内輪の軸方向内端面と略並行、或いは径方向外方に向かうに従い内輪に近接する方向に傾斜している。【選択図】図１
2019100505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪と、ハブと、複数の円すいころと、を備え、
前記外輪は、内周面に複列の外輪軌道面を有しており、
前記ハブは、外周面に複列の内輪軌道面を有し、ハブ本体と内輪とから構成されており、
前記ハブ本体は、外周面に円筒部を有し、前記円筒部の軸方向内端部に径方向外方に折れ曲がった加締め部を有しており、
前記内輪は、外周面に前記内輪軌道面を有し、前記円筒部に外嵌固定された状態で、軸方向内端面を前記加締め部により抑え付けられており、
前記円すいころは、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に配置されている、ハブユニット軸受であって、
前記加締め部は、加締め本体部と、前記加締め本体部の外径側に隣接する加締め鍔部とにより構成されており、
前記加締め鍔部の軸方向内側面が、前記内輪の軸方向内端面と略並行、或いは径方向外方に向かうに従い前記内輪に近接する方向に傾斜している事を特徴とするハブユニット軸受。
【請求項２】
前記加締め鍔部と前記加締め本体部との境界が、前記内輪の小鍔部の内径端よりも内径側に位置している事を特徴とする請求項１に記載のハブユニット軸受。
【請求項３】
請求項１又は２に記載したハブユニット軸受の製造方法であって、
前記加締め部は、加締め型を前記ハブ本体の軸方向内端部に押し付ける揺動プレス加工により形成され、前記加締め型は、前記加締め本体部を成形する凹曲面部と、前記凹曲面部の外径側に隣接して設けられて前記加締め鍔部を成形する傾斜面部と、を有しており、
前記傾斜面部の傾斜角が、前記加締め型の揺動角と同じ、或いは前記揺動角よりも僅かに小さい事を特徴とするハブユニット軸受の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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のハブユニット軸受及びハブユニット軸受の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５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ハブユニット軸受の、従来構造の１例を示している。ハブユニット軸受１は、静止輪である外輪２と、回転輪であるハブ３と、転動体である複数個の円すいころ４と、を備えている。
【０００３】
外輪２は、内周面に１対の外輪軌道面６ａ，６ｂを有し、外周面に取付フランジ７を有している。ハブ３は、外周面に、１対の内輪軌道面８ａ，８ｂと、ハブフランジ１２と、を有している。ハブフランジ１２は、車輪及び制動用回転体を支持固定する為のものである。
尚、軸方向に関して「外」とは、自動車への組み付け状態で車両の幅方向外側となる側を言い、図５の左側となる。反対に、図５の右側で、車両の幅方向中央側となる側を、軸方向に関して「内」と言う。
【０００４】
ハブ３は、ハブ本体１０と、１対の内輪１１，１１とを組み合わせて構成されている。ハブ本体１０は、円筒部１３と、段差部１４と、加締め部１５とを有している。ハブフランジ１２は、ハブ本体１０に形成されている。円筒部１３は、ハブ本体１０の外周面の軸方向中間部に設けられており、円筒面状である。段差部１４は、ハブフランジ１２の軸方向内側面と円筒部１３との間に、軸方向内側に向いた状態で形成されている。加締め部１５は、ハブ本体１０の軸方向内端部に、径方向外方に折れ曲がった状態で形成されている。
【０００５】
１対の内輪１１，１１は、同一の部材であり、それぞれの小径側端面を突き合わせた状態で、円筒部１３に締り嵌めにより外嵌固定（圧入）されている。
円すいころ４は、外輪軌道面６ａと内輪軌道面８ａとの間、及び外輪軌道面６ｂと内輪軌道面８ｂとの間に、それぞれ保持器５により保持された状態で、転動自在に配置されている。
【０００６】
円筒部１３に圧入された軸方向外側の内輪１１の軸方向外端面は、段差部１４に当接している（突き当てている）。ハブ本体１０の軸方向内端部のうち、軸方向内側の内輪１１の軸方向内端面よりも軸方向内方に突出した部分を径方向外方に塑性変形させて、加締め部１５を形成している。
【０００７】
この様なハブユニット軸受１は、加締め部１５を形成した際、軸方向内側の内輪１１の軸方向内端部（大径側端部）に、軸方向外方に向かう力（加締め荷重の軸方向成分）が加わる。この加締め荷重により、軸方向内側に配置された内輪１１の外周面に形成された内輪軌道面８ｂが、径方向外方に膨出する様に変形する可能性がある。
特許文献１には、各内輪軌道にクラウニングを施し、このクラウニングを、軸方向内側の内輪軌道面のクラウニング量が軸方向外側の内輪軌道面のクラウニング量よりも小さく形成する技術が記載されている。但し、特許文献１に記載された技術の場合、各内輪軌道面に施すクラウニングを異ならせている為、１対の内輪を同一部品とする事ができず、製造コストが増大する可能性がある。
【０００８】
また、円すいころ軸受を構成する内輪１１は、円すいころ４を、内輪軌道面８ｂと大鍔部３２の２箇所で支承している。この為、内輪軌道面８ｂと大鍔部３２の結節部位は高剛性が求められており、肉厚を確保する観点からは、内輪１１の主面取り３４を大きくする（主面取り３４の曲率半径を大きくする）事は好ましくない。
しかし、曲率半径を小さくした主面取りに対して、特許文献２に記載された様な、揺動運動させた加締め型により加締め部を成形する加工方法により加締め部１５を成形する場合、加締め加工中に、ハブ本体１０の軸方向内端部（被加締め部）の内部応力が不足する可能性がある。また、小さな曲率半径で被加締め部を加締め拡げる為、被加締め部のサイズ（体積）を小さくする必要があり、加締め部１５に十分な強度を与えることが難しかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−９７５６７号公報
【特許文献２】特開２００９−１９７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、加締め加工に伴う内輪の変形を抑えると共に、小さなサイズの加締め部でも十分な強度を確保できるハブユニット軸受及びハブユニット軸受の製造方法を提供する事を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のハブユニット軸受は、外輪と、ハブと、複数の円すいころと、を備え、前記外輪は、内周面に複列の外輪軌道面を有しており、前記ハブは、外周面に複列の内輪軌道面を有し、ハブ本体と内輪とから構成されており、前記ハブ本体は、外周面に円筒部を有し、前記円筒部の軸方向内端部に径方向外方に折れ曲がった加締め部を有しており、前記内輪は、外周面に前記内輪軌道面を有し、前記円筒部に外嵌固定された状態で、軸方向内端面を前記加締め部により抑え付けられており、前記円すいころは、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に配置されている。
【００１２】
特に本発明のハブユニット軸受は、前記加締め部は、加締め本体部と、前記加締め本体部の外径側に隣接する加締め鍔部とにより構成されており、前記加締め鍔部の軸方向内側面が、前記内輪の軸方向内端面と略並行、或いは径方向外方に向かうに従い前記内輪に近接する方向に傾斜している。
更に、本発明のハブユニット軸受は、前記加締め鍔部と前記加締め本体部との境界が、前記内輪の小鍔部の内径端よりも内径側に位置している。
また、本発明のハブユニット軸受を製造する場合には、前記加締め部は、加締め型を前記ハブ本体の軸方向内端部に押し付ける揺動プレス加工により形成され、前記加締め型は、前記加締め本体部を成形する凹曲面部と、前記凹曲面部の外径側に隣接して設けられて前記加締め鍔部を成形する傾斜面部と、を有しており、前記傾斜面部の傾斜角が、前記加締め型の揺動角と同じ、或いは前記揺動角よりも僅かに小さい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係わるハブユニット軸受によれば、加締め加工に伴う内輪の変形を抑えると共に、小さなサイズの加締め部でも十分な強度を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態を示す、ハブユニット軸受の断面図。
【図２】図１の内輪周辺部を取り出して示す、部分断面図。
【図３】図１の加締め部の製造方法を示す、説明図。
【図４】実施形態の変形例を示す、ハブユニット軸受の断面図。
【図５】従来構造の１例を示す、ハブユニット軸受の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１、２は、本発明に係わる実施形態のハブユニット軸受を示している。本実施形態のハブユニット軸受１ａは、従動輪を懸架装置（ナックル）に対して回転自在に支持する為に使用するもので、静止輪である外輪２と、回転輪であるハブ３ａと、転動体である複数個の円すいころ４と、を備えている。
【００１６】
外輪２は、内周面に設けられた複列の外輪軌道面６ａ，６ｂと、外周面に設けられた取付フランジ７と、を有している。複列の外輪軌道面６ａ，６ｂは、軸方向に関して互いに離れる方向に向かう程直径（内径）が大きくなる方向に傾斜した円すい凹面状である。取付フランジ７は、ハブユニット軸受１ａを懸架装置に結合固定する為のものである。
【００１７】
ハブ３ａは、外周面に設けられた複列の内輪軌道面８ａ，８ｂと、軸方向外側部分に設けられたハブフランジ１２と、を有している。複列の内輪軌道面８ａ，８ｂは、軸方向に関して互いに離れる方向に向かう程直径（外径）が大きくなる方向に傾斜した円すい凸面状である。ハブフランジ１２は、車輪及び制動用回転体を支持固定する為のもので、ハブ３ａの外周面の軸方向外側部分に設けられている。
【００１８】
ハブ３ａは、ハブ本体１０ａと、１対の内輪１１ａ，１１ｂとを組み合わせて構成されている。
ハブ本体１０ａは、上述したハブフランジ１２と、円筒部１３と、段差部１４と、加締め部１５ａと、を備えている。円筒部１３は、ハブ本体１０ａの外周面の軸方向中間部に設けられており、軸方向両端部（段差部１４及び加締め部１５ａとの接続部）を除き、軸方向に亙り直径が変化しない単一円筒面状である。段差部１４は、ハブフランジ１２の軸方向内側面と円筒部１３との間に、軸方向内側に向いた状態で設けられている。段差部１４の外径は、後述する軸方向外側の内輪１１ａの軸方向外端面の外径以下として、やはり後述するシールリング２１との干渉を回避している。加締め部１５ａは、ハブ本体１０ａの軸方向内端部に、径方向外方に折れ曲がった状態で設けられている。
【００１９】
１対の内輪１１ａ、１１ｂは、同一の部材であり、それぞれの小径側端面を当接させた状態で、円筒部１３に締り嵌めにより外嵌固定（圧入）されている。軸方向外側に配置された内輪１１ａの外周面には単列の内輪軌道面８ａが設けられており、軸方向内側に配置された内輪１１ｂの外周面には単列の内輪軌道面８ｂが設けられている。
図２に示す様に、内輪軌道面８ｂ（８ａ）の両端部で、大径側の端部には大鍔部３２が、小径側の端部には小鍔部３３が、それぞれ設けられている。尚、大鍔部３２及び小鍔部３３の内径側端部には、径方向内方に凹んだ逃げ部がそれぞれ形成されている。
【００２０】
転動体である円すいころ４は、外輪軌道面６ａと内輪軌道面８ａとの間、及び外輪軌道面６ｂと内輪軌道面８ｂとの間に、それぞれ保持器５により保持された状態で転動自在に配置されている。
【００２１】
外輪２の軸方向外端部内周面と内輪１１ａの軸方向外端部（大径側端部）外周面との間には、シールリング２１が設けられている。また、外輪２の軸方向内端部には、有底円筒状のカバー２０が装着（内嵌固定）されている。これにより、円すいころ４を設置した内部空間２２の軸方向両端開口部を塞いで、内部空間２２内に封入したグリースが外部に漏えいしたり、外部空間に存在する異物が内部空間２２内に侵入したりする事を防止している。更に、軸方向内側の内輪１１ｂの軸方向内端部（大径側端部）には、エンコーダ２３が外嵌固定されている。図示しないセンサの検出部を、カバー２０を介してエンコーダ２３に対向させる事で、ハブ３ａ（車輪）の回転速度を検出可能としている。
【００２２】
本実施形態のハブユニット軸受１ａを組み立てる際には、外輪２の径方向内側に、円すいころ４及び保持器５が組み込まれた１対の内輪１１ａ，１１ｂを配置し、更にシールリング２１を装着した外輪組立体（中間組立体）を組み立てる。この外輪組立体は、１対の内輪１１ａ，１１ｂの小径側端面同士を突き合わせた状態で、ハブ本体１０ａの円筒部１３に圧入され、内輪１１ａの軸方向外端面を段差部１４に当接させる（突き当てる）。そして、ハブ本体１０ａの軸方向内端部のうち、内輪１１ｂの軸方向内端面よりも軸方向内方に突出した部分を径方向外方に塑性変形させ、加締め部１５ａを形成する。加締め部１５ａにより、１対の内輪１１ａ，１１ｂを段差部１４に向けて軸方向外方に押圧して、複列に配置された円すいころ４に背面組み合わせ型の接触角により予圧を付与している。
【００２３】
加締め部１５ａは、図２に示す様に、内輪１１ｂの軸方向内端面（図２の上側面）の内径側に当接する加締め本体部３０と、加締め本体部３０の外径側端部から連続して外径側に延びて、内輪１１ｂの軸方向内端面の径方向中間部に当接する加締め鍔部３１とにより構成されている。加締め本体部３０は、軸方向内側面が断面円弧状に形成されており、軸方向の肉厚を大きくして、大きな押圧力により内輪１１ｂを軸方向外側に向けて押さえ付けている。加締め鍔部３１は、全体が円輪状であり、軸方向内側面が内輪１１ｂの軸方向内端面と略平行である平面に形成されている。加締め鍔部３１の軸方向の肉厚Ｔ３１は、径方向に関してほぼ一定であり、加締め本体部３０の最大肉厚Ｔ３０（内輪１１ｂの軸方向内端面と加締め本体部３０の軸方向内端部との間の距離）に対して、３０〜４０％にしている。
【００２４】
加締め本体部３０と加締め鍔部３１との境界の径方向寸法Ｄ３０は、内輪１１ｂの小鍔部３３（前述した逃げ部を含む）の内径Ｄ３３よりも小さい（Ｄ３０＜Ｄ３３）。即ち、前記境界は、小鍔部３３よりも内径側に位置している。本構成により、加締め本体部３０の大きな押圧力が、内輪軌道面８ｂの形状に影響を与えるのを抑制している。
また、加締め鍔部３１が内輪１１ｂと当接する当接面の外径Ｄ３１は、内輪１１ｂの大鍔部３２（逃げ部を含む）の内径Ｄ３２よりも小さい（Ｄ３１＜Ｄ３２）。即ち、前記当接面の外径は、大鍔部３２よりも内径側に位置している。本構成により、加締め部１５ａが、大鍔部３２を軸方向外側に変位（傾斜）させる事を防止している。
【００２５】
図３により、加締め型３５を使用して、加締め部１５ａを成形する加工工程（揺動プレス加工）を説明する。加締め加工前の状態に於いて、ハブ本体１０ａの軸方向内端部は中空円筒形状をしており（不図示）、外輪２を回転させた状態で、この円筒部の先端に軸方向内側から加締め型３５の凹曲面部３６を押し当てる。そして、ハブ本体１０ａの中心軸に対して揺動角αだけ傾いた状態で揺動運動させた加締め型３５に対して、軸方向外側方向（図３の下方向）へ力を加える。ハブ本体１０ａの軸方向内端部の全体は、軸方向外側、並びに拡径側へ押圧され、その軸方向寸法が縮小し、径寸法が拡大する様に、内輪１１ｂの主面取り３４ａに沿って徐々に塑性変形する。
【００２６】
塑性変形により加締め部１５ａが成形されるまでの間、内輪１１ｂに対しては所定の締付力が作用し、ハブ本体１０ａの軸方向内端部（被加締め部）には圧縮応力が発生する。内輪１１ｂの主面取り３４ａは、内輪軌道面８ｂと大鍔部３２との強度を確保する為に比較的小さな曲率半径（加締め加工前のハブ本体１０ａにおける、中空円筒状である被加締め部の肉厚の７０〜７５％）を有する凸曲面状となっているが、加締め部１５ａを構成する加締め本体部３０のサイズを小さくして、加締め加工中に、前記被加締め部に十分な圧縮応力を与えて、安定した加締め加工を可能としている。
【００２７】
加締め型３５は、加締め本体部３０を成形する凹曲面部３６の外径側に隣接して、傾斜面部３７を設けている。傾斜面部３７は、円輪状の平坦面であり、加締め型３５の中心軸に対する傾斜角β（９０度から半角の開き角を減じた角度）を、揺動角αとほぼ同じ角度としている。本構成により、加締め鍔部３１の軸方向内側面が、内輪１１ｂの軸方向内端面と略平行（加締め鍔部３１の軸方向肉厚がほぼ一定）になる様にしている。
【００２８】
上述の様な本実施形態のハブユニット軸受１ａによれば、ハブユニット軸受１ａの組み立て（加締め加工）に伴う、１対の内輪１１ａ、１１ｂの変形量を小さく抑えると共に、小さなサイズの加締め部でも十分な強度を確保する事ができる。
即ち、本実施形態の場合、加締め型３５の凹曲面部３６により成形される加締め本体部３０から外径側にはみ出した肉は、傾斜面部３７により薄いフランジ状に成形されて加締め鍔部３１を形成している。また、加締め部１５ａのサイズを小さくしている為、内輪１１ｂの軸方向内端面と加締め型３５とが軸方向に近接している。凹曲面部３６から外径側にはみ出る肉は、薄いフランジ状の加締め鍔部３１となるので、流動性が悪く、凹曲面部３６に肉が留まりやすい。この為、被加締め部の全体に圧縮応力が掛かりやすくなるので、安定した加締め加工を可能としつつ大きな加締め変形を与えて、加締め加工前の被加締め部の肉の大半を加締め本体部３０に変形させる事ができる。従って、加締め本体部３０の形状（軸方向の最大肉厚Ｔ３０）を、周方向に関して一定の形状に加工して、加締め部１５ａの強度を周方向に関してばらつき無く一定にする事ができる。
【００２９】
加締め加工前の状態で、ハブ本体１０ａの軸方向内端部（被加締め部）に周方向の肉のばらつきがあった場合には、加締め本体部３０は安定した形状に成形され、加締め型３５の凹曲面部３６からはみ出した加締め鍔部３１の外径が変化する。従って、加締め部１５ａの加締め本体部３０の形状は周方向に一定となり、加締め本体部３０の体積が周方向にばらつくのを防止して、必要とする加締め強度を安定して得る事ができる。尚、加締め鍔部３１の外径は変動するが、加締め本体部３０の形状が安定しているので、加締め部１５ａの強度への影響は殆ど無い。
【００３０】
また、加締め本体部３０と加締め鍔部３１の境界は、内輪１１ｂの小鍔部３３の内径Ｄ３３よりも内径側に位置しているので、加締め本体部３０により負荷される軸力（加締め荷重）が、内輪軌道面８ｂを変形（内輪軌道面８ｂの角度が変化）させたり、大鍔部３２と内輪軌道面８ｂとが成す角度を変化させたりする事を抑制している。従って、円すいころ４の頭部と大鍔部３２との接点位置がより安定するので、この接点位置をさらに逃げ溝に近接させた低トルク設計が可能となる。
【００３１】
更に、加締め部１５ａの外径側は薄いフランジ状の加締め鍔部３１に形成されると共に、加締め鍔部３１が内輪１１ｂの軸方向内端面と接触する当接面の外径Ｄ３１は、大鍔部３２の内径Ｄ３２よりも内径側に位置している。この為、加締め加工による軸力が大鍔部３２へ伝播する事が少なくなり、大鍔部３２の変形（大鍔部３２の角度変化）を抑制しており、円すいころ４の頭部と大鍔部３２との接点位置がさらに安定する。
【００３２】
以上の様に、本実施形態のハブユニット軸受１ａによれば、１対の内輪１１ａ，１１ｂを加締め部１５ａにより段差部１４に向けて軸方向外方に押圧した状態でも、１対の内輪１１ａ，１１ｂの変形量を小さく抑える事ができる。従って、１対の内輪１１ａ，１１ｂとして同じものを使用する（部品を共通化する）事ができ、部品管理を容易化して、ハブユニット軸受１ａの製造コストを低減する事ができる。
【００３３】
図４は、本実施形態の変形例を示している。本変形例のハブユニット軸受１ｂは、所謂第３世代のハブユニット軸受であり、ハブ本体１０ｂの外周面に軸方向外側の内輪軌道面８ａを形成する事により、内輪１１ａを無くしている。従って、内輪１１ｂは、ハブ本体１０ｂの軸方向内側に形成された円筒部１３ａに外嵌された状態で、段差部１４ａと加締め部１５ｂとにより狭持されている。
ハブユニット軸受１ｂは、駆動輪用のハブユニット軸受であり、駆動軸を結合固定する為のスプライン孔２５が、ハブ本体１０ｂの中心部を軸方向に貫通する状態で設けられている。内部空間２２の軸方向内端部は、カバーに替えて、組み合わせシールリング２４により密封されている。
【００３４】
本変形例の場合、加締め部１５ｂは、加締め鍔部３１ａの軸方向内側面を、径方向外方に向かうに従い、内輪１１ｂの軸方向内端面に近づく方向に傾斜した（径方向外方に向かうに従い軸方向の肉厚が小さくなる方向に傾斜した）傾斜面にして、加締め本体部３０の肉の保持効果を高めている。この様な加締め部１５ｂは、加締め型３５の傾斜面部３７の傾斜角βを（図３参照）、揺動角αよりも若干小さくする事により成形される。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、上述した実施形態の様に、転動体として円すいころを使用したハブユニット軸受に好ましく適用される。但し、本発明は、転動体として玉を使用したハブユニット軸受に適用する事もできる。この場合には、内輪の内輪軌道の断面形状に関する曲率半径のばらつきを小さく抑える事ができる。
【符号の説明】
【００３６】
１，１ａ、１ｂ  ハブユニット軸受
２  外輪
３，３ａ，３ｂ  ハブ
４  円すいころ（転動体）
５  保持器
６ａ，６ｂ  外輪軌道面
７  取付フランジ
８ａ，８ｂ  内輪軌道面
１０，１０ａ，１０ｂ  ハブ本体
１１，１１ａ，１１ｂ  内輪
１２  ハブフランジ
１３，１３ａ  円筒部
１４，１４ａ  段差部
１５，１５ａ，１５ｂ  加締め部
２０  カバー
２１  シールリング
２２  内部空間
２３  エンコーダ
２４  組み合わせシールリング
２５  スプライン孔
３０  加締め本体部
３１，３１ａ  加締め鍔部
３２  大鍔部
３３  小鍔部
３４，３４ａ  主面取り
３５  加締め型
３６  凹曲面部
３７  傾斜面部
【図１】
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【図２】
2019100505.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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