(57)【要約】【課題】内輪が径方向外方に膨張することを規制するかしめ補助治具を使用しない場合においても、内輪の耐久性を向上させることのできる新規な構造の車輪用転がり軸受装置及びその製造方法を提供すること。【解決手段】ハブホイール１の小径軸部１４の先端に筒状端部１７を形成し、この筒状端部１７を径方向外向きに拡径するとともに、内輪２２の端面に押し付けてかしめ部１８を形成し、これにより、内輪２２をハブホイール１の小径軸部１４に結合する。このように内輪２２を小径軸部１４に結合する車輪用転がり軸受装置において、内輪２２の耐久性を向上するものである。このために、かしめ部１８が押し付けられる側の、内輪２２の内周角部２２ａに、予めショットピーニング加工により残留圧縮応力を付与しておく。なお、この発明は、従来のように、かしめ加工の際に内輪２２の径方向外側への膨張変形を規制する円環状のかしめ補助治具を併用してもよい。【選択図】図１
2008256019.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側に車輪が取り付けられるフランジ部が形成され、他端側に小径軸部が形成されたハブホイールと、ハブホイールの小径軸部に外嵌装着される内輪とを備え、
前記ハブホイールは、小径軸部の先端に筒状端部を有し、
前記内輪は、前記小径軸部の筒状端部を径方向外向きに拡径しながら内輪の端面に押し付けるかしめ部により前記小径軸部に結合されるとともに、かしめ部が押し付けられる端面側における内周角部には予めショットピーニング加工により残留圧縮応力が付与されている
ことを特徴とする車輪用転がり軸受装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車輪用転がり軸受装置の製造方法であって、前記内輪の、かしめ部が押し付けられる端面側の内周角部にショットピーニング加工により残留圧縮応力を付与し、この残留圧縮応力が付与された内輪をハブホイールの小径軸部に外嵌装着し、その後、前記筒状端部を径方向外向きに拡径して前記かしめ部を形成することを特徴とする車輪用転がり軸受装置の製造方法。
【請求項３】
前記かしめ部を形成する際に、前記内輪に対し、剛性の高い円環状のかしめ補助治具を外嵌し、内輪が径方向外向きに歪んで変形することを阻止するようにしたことを特徴とする請求項２記載の車輪用転がり軸受装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車などの車輪に取り付けられる車輪用転がり軸受装置及びその製造方法に関し、特に、かしめ加工により内輪をハブホイールの小径軸部に外嵌して固定するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの車輪に取り付けられる車輪用転がり軸受装置及びこの車輪用転がり軸受装置における従来のかしめ加工の方法を図３〜図５に示す。
車輪用転がり軸受装置では、例えば従動輪用の場合は一般的に図３に示すように、車輪に取り付けられるフランジ部１１を一端側に備え、他端側に軸部１２を備えたハブホイール１と、ハブホイール１の軸部１２の外周に形成されている２列の転がり軸受２とを備えている。
【０００３】
ハブホイール１は、軸部１２のフランジ部１１側が、外周面に２列のうちの一方の内輪側軌道２１を形成した大径軸部１３として形成され、軸部１２の反フランジ部側が、内輪２２を外嵌装着する小径軸部１４として形成されている。なお、内輪２２の外周面には他方の内輪側軌道２１が形成されている。
【０００４】
転がり軸受２は、内輪側部材が、一方の内輪側軌道２１を形成した大径軸部１３と、ハブホイール１の小径軸部１４の外周面に外嵌装着された他方の内輪側軌道２１を有する内輪２２とから構成される。また、転がり軸受２は、内周面に２列の外周側軌道２３を備えるとともに、外周面に図示しない車体の車軸ケースなどに取り付けられるフランジ部２４を備えた外輪２５を有し、内輪２２と外輪２５との間に環状空間部２８を形成している。さらに、転がり軸受２は、環状空間部２８内に２列に配設される転動体２６と、転動体２６を所定位置に保持する保持器２７と、環状空間部２８の両端に取り付けられる密封装置２９などを有する。なお、内輪２２側の密封装置は、かしめ加工後に取り付けられるため図示していない。
【０００５】
ハブホイール１のフランジ部１１には、円周方向数箇所にボルト挿通孔１５が形成されている。各ボルト挿通孔１５には、ディスクブレーキ装置取付用のボルト１６が貫通するように挿入される。
【０００６】
内輪２２は、コスト低減のために、ハブホイール１の小径軸部１４の端部がかしめられて取り付けられている。より具体的には、内輪２２を取り付けるために、ハブホイール１の小径軸部１４の端部に筒状端部１７が形成され、この筒状端部１７が径方向外向きに拡径されて内輪２２の端面に押し付けられて所定のかしめ部１８が形成されている。
【０００７】
かしめ作業は、図５に示すように、従来一般のかしめ方法であるローリングかしめ方法が利用されている。このローリングかしめ方法は、かしめ部１８側を上方にして車輪用転がり軸受装置を基台（図示せず）上に載置し、ハブホイール１の小径軸部１４における筒状端部１７に対してかしめ工具３を所定の角度Θで傾けた姿勢で当て、この状態で垂直軸芯Ｐを中心に回転させてローリングさせる。これによって前記筒状端部１７を径方向外向きに塑性変形させつつ内輪２２の端面に押し付けて、所定のかしめ部１８を形成している。このようなかしめ作業により、内輪２２と外輪２５とが転動体２６を介して互いに押し付けられるとともに、内輪２２がハブホイール１の大径軸部１３と小径軸部１４との境界に形成される段差部１９に押し付けられて、内輪２２が小径軸部１４に結合されていた。また、内輪２２、転動体２６、外輪２５を互いに押し付ける適正な与圧が付与されていた。なお、与圧が付与されることにより、内輪２２から転動体２６に対し軸力（アキシャル荷重）が作用し、外輪２５と内輪２２を圧縮した状態として転動体２６が外輪２５と内輪２２との間で適正に転動可能とされていた。
【０００８】
ところが、このようなかしめ方法では、図５に示すように、かしめ作業中に垂直軸芯Ｐに対し斜め方向の力Ｆが内輪２２に対し作用していた。また、この力Ｆにより、内輪２２は径方向外方に押し広げられるため、内輪２２のかしめ部１８側の内周角部２２ａには引張り応力が作用し、想定外のかしめ力が付与される場合に、耐久性を確保することが難しくなるという恐れがあった。特に、ハブホイール１の軸部１２に対する内輪２２の回転を防止するために、かしめ部１８のかしめ強度を十分に確保しようとした場合には、内輪２２の変形量が大きくなりやすく、耐久性の確保が困難になる恐れがある。
【０００９】
従来は、このような問題に対し図３及び図４に示すように、内輪２２に対して剛性の高い円環状のかしめ補助治具４を外嵌することにより、内輪２２が径方向外方に拡大することを阻止するものが用いられていた。このようなものは特許文献１に記載されている。
【００１０】
特許文献１に記載されているかしめ補助治具４は、図４に示すように、内輪２２に対して下端部が外囲装着される筒状体４１と、筒状体４１の外周に対して軸方向に移動可能に装着される操作リング４２とから構成されている。筒状体４１には、下端部にテーパ状カム面４１ａが形成された径方向外向きに膨出する膨出部４１ｂが設けられるとともに、複数条の軸方向のスリット４１ｃが円周上に等間隔に設けられている。一方、操作リング４２の内周面の下方には、前記筒状体４１のテーパ状カム面４１ａにタイトフィットする内面に形成された下方に向けて拡径するテーパ状カム面４２ａが形成されている。
【００１１】
そして、このようなかしめ補助治具４は、かしめ加工側の密封装置を環状空間部２８に装着しない状態で、かしめ加工に先立って装着される。先ず、筒状体４１の膨出部４１ｂを内輪２２の端部に外囲装着する。そして、この筒状体４１に対し上方から操作リング４２を装着して、筒状体４１の膨出部４１ｂ方向へ（下方向へ）移動させる。これにより筒状体４１の膨出部４１ｂの口径が絞られ、筒状体４１の膨出部４１ｂが内輪２２の外周に固定され、内輪２２が径方向外方に拡大することが規制されるように構成されている。なお、かしめ作業が終了すると、操作リング４２を筒状体４１の上方に向けて移動させることにより、このかしめ補助治具４を内輪から簡単に取り外せることができる。
【特許文献１】特開２００１−１８０２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記のように、従来の内輪２２をかしめ止めする車輪用転がり軸受装置においては、かしめ加工により内輪２２を固定することに伴い、内輪２２が径方向に膨張して耐久性が低下する恐れがあった。この恐れを回避するために、内輪２２が径方向外方に膨張しないように強制するかしめ補助治具４が用いられていた。なお、このかしめ補助治具４を使用する場合は、かしめ補助治具の設計及び使用方法が適確であるか否かによりその効果が左右される。
【００１３】
本発明は、このような従来技術に対し、全く異なる発想をしたものであって、内輪が径方向外方に膨張することを規制するかしめ補助治具を使用しない場合においても、内輪の耐久性を向上させることのできる新規な構造の車輪用転がり軸受装置及びその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の車輪用転がり軸受装置は、一端側に車輪が取り付けられるフランジ部が形成され、他端側に小径軸部が形成されたハブホイールと、ハブホイールの小径軸部に外嵌装着される内輪とを備え、前記ハブホイールは、小径軸部の先端に筒状端部を有し、前記内輪は、前記小径軸部の筒状端部を径方向外向きに拡径しながら内輪の端面に押し付けるかしめ部により前記小径軸部に結合されるとともに、かしめ部が押し付けられる端面側における内周角部には予めショットピーニング加工により残留圧縮応力が付与されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の車輪用転がり軸受装置によれば、かしめ加工により内輪が固定される際に、内輪の内周角部に対し径方向外向きの力が作用し、内輪が僅かに拡径して円周方向に引張り応力が作用する。しかし、内輪の内周角部には予めショットピーニング加工により残留圧縮応力が付与されている。このため、かしめ加工に伴い内輪の内周角部に発生する引張り応力が圧縮残留応力と打ち消しあい、大きな円周方向の引張り応力が残らないことになり、内輪の寿命を向上させることができる。
【００１６】
また、本発明に係る車輪用転がり軸受装置の製造方法は、上記車輪用転がり軸受装置の製造方法であって、前記内輪の、かしめ部が押し付けられる端面側の内周角部にショットピーニング加工により残留圧縮応力を付与し、この残留圧縮応力が付与された内輪をハブホイールの小径軸部に外嵌装着し、その後、前記筒状端部を径方向外向きに拡径して前記かしめ部を形成することを特徴とする。この製造方法によれば、内輪を単一部品として取り扱う段階においてかしめ加工しておくことにより、従来一般の前述の補助治具を使用しないかしめ加工においても、内輪の耐久性を向上させることのできる。
【００１７】
また、前記かしめ部を形成する際に、前記内輪に対し、剛性の高い円環状のかしめ補助治具を外嵌し、内輪が径方向外向きに歪んで変形することを阻止するようにしてもよい。この場合には、上記本発明の効果に対し補助治具使用の効果が上積みされるため、径方向への膨張による内輪の耐久性低下の恐れをより一層確実に回避することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、内輪の内周角部には、かしめ加工に先立ち予めショットピーニング加工により残留圧縮応力が付与されている。このため、かしめ加工に伴い内輪の内周角部に発生する引張り応力が圧縮残留応力と打ち消しあい、大きな径方向外向きの応力が残らないことになり、内輪の寿命を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図１及び図２に基づき説明する。図１は、実施の形態に係る車輪用転がり軸受装置のかしめ加工作業中の縦断面図である。図２は同車輪用転がり軸受装置における内輪の内周角部の拡大断面図である。なお、図１及び図２において従来技術のものと同一又は相当する個所には同一の符号を付し、同一部分についての説明を簡略化する。
【００２０】
本実施の形態に係る車輪用転がり軸受装置は、図１及び図２に示すように、従来のものと同様、ハブホイール１と２列の転がり軸受２とを備えている。
ハブホイール１は、車輪に取り付けられるフランジ部１１を一端側に備え、他端側に軸部１２を備えている。また、フランジ部１１には、ディスクブレーキ装置取付用のボルト１６が挿入されるボルト挿通孔１５が形成されている。軸部１２は、フランジ部１１側が大径軸部１３に形成され、反フランジ部側が小径軸部１４に形成されている。
【００２１】
転がり軸受２は、一方の内輪側軌道２１を形成した大径軸部１３と、小径軸部１４の外周面に外嵌装着された他方の内輪側軌道２１を有する内輪２２とからなる内輪側部材を備えている。また、転がり軸受２は、内周面に２列の外周側軌道２３を備えるとともに、外周面にフランジ部２４を備えた外輪２５を有し、内輪２２と外輪２５との間に環状空間部２８を形成している。さらに、転がり軸受２は、環状空間部２８内に転動体２６と、転動体２６を保持する保持器２７とを有し、環状空間部の２８両端に密封装置２９を有している。
【００２２】
また、内輪２２を、ハブホイール１の小径軸部１４の端部に取り付けるために、小径軸部１４の端部に筒状端部１７が形成され、この筒状端部１７が径方向外向きに拡径されて内輪２２の端面に押し付けられ、所定のかしめ部１８が形成されている。以上の構成は前述の従来のものと同様である。
【００２３】
かしめ部１８の形成するかしめ作業は、従来のものと異なり、内輪２２として、内輪２２の内周角部２２ａ、すなわち、図２にＡ部で示す範囲に含まれる程度の角部を、ショットピーニング加工したものが使用されている。したがって、この内輪２２の内周角部２２ａには、ショットピーニング加工により適切な残留圧縮応力が付与されている。この適切な残留圧縮応力は、発明者が確認したところでは２５０〜３００ＭＰａが好ましい。
【００２４】
そして、図１に示すこの実施の形態では、小径軸部１４の筒状端部１７に対してかしめ工具３を所定の角度Θで傾けた姿勢で当て、この状態で垂直軸芯Ｐを中心に回転させてローリングさせる従来一般のローリングかしめ方法を行っている。したがって、前述の従来例で示したかしめ補助治具４を使用していない。本実施の形態においては、このようなかしめ方法によって、前記筒状端部１７を径方向外向きに塑性変形させつつ内輪２２の端面に押し付けて、所定のかしめ部を形成し、内輪２２を小径軸部に結合されるとともに、転がり軸受２に対し適正な与圧が付与されている。なお、図示していないが、かしめ加工に際しては車輪用転がり軸受装置の下面が基台により支持されている。また、この支持に際し邪魔になるボルト１６がある場合は、これを取り外している。
【００２５】
本実施の形態は以上のように構成されているので、次のような効果を奏することができる。
（１）本発明の車輪用転がり軸受装置によれば、かしめ加工により内輪２２が固定される際に、内輪２２の内周角部２２ａに対し径方向外向きの力Ｆが作用し、内輪２２の内周角部２２ａに引張り応力が作用する。しかし、内輪２２の内周角部２２ａには予めショットピーニング加工により残留圧縮応力が付与されている。このため、かしめ加工に伴い発生する引張り応力が残留圧縮応力と打ち消しあい、大きな円周方向の引張応力が残らないことになり、内輪２２の寿命を向上させることができる。
【００２６】
（２）また、この実施の形態に係る車輪用転がり軸受装置の製造方法は、内輪２２の、かしめ部が押し付けられる端面側の内周角部２２ａにショットピーニング加工により残留圧縮応力を付与し、この残留圧縮応力が付与された内輪２２を組み込んだ後に筒状端部１７をかしめて、かしめ部１８が形成されている。したがって、図１のように、格別のかしめ補助治具を用いることなく普通に基台上に載置してかしめ加工をすることができる。
【００２７】
上記実施の形態に係る車輪用転がり軸受装置は、次のように変形することもできる。
（１）内輪２２の内周角部２２ａにショットピーニング加工を施す範囲は、前述のように図２の図示Ａ部に入る程度の範囲で内周角部２２ａに施されていればよく、これより広い範囲にショットピーニング加工が施されていても勿論よい。
【００２８】
（２）先の実施の形態においては、前述の従来のような、内輪２２の径方向外向きへの歪み変形を阻止する剛性の高い円環状のかしめ補助治具４を使用していないが、本発明はこのような補助治具４の使用を排除するものではなく、併用することは好ましいことである。このようにすれば、本発明の効果に対し補助治具４使用の効果が上積みされるため、径方向への膨張による内輪２２の耐久性低下の恐れをより一層確実に回避することができる。なお、このようにかしめ補助治具４を使用する場合、かしめ部１８側の密封装置２９を、かしめ加工終了までは取り外しておき、かしめ加工終了後に取り付けるようにする。
【００２９】
（３）また、図３及び図４に示したようなかしめ補助治具４を併用する場合において、特許文献１に他の実施の形態として記載されている改良型補助治具を使用してもよい。この改良型補助治具は、図示しないが、筒状体４１の上部に、操作リング４２を螺合させて軸方向にねじ送り可能とするための雄ねじを切り、他方、操作リング４２の内周面の上部に筒状体４１の雄ねじに螺合される雌ねじを切る。また、この改良型補助治具を取り付ける際は、先ず、筒状体４１に対し上方から操作リング４２を装着して筒状体４１の雄ねじに螺合させる。そして、螺合された操作リング４２をねじ送りして筒状体４１の下端方向へ移動させることにより、筒状体４１の膨出部４１ｂの口径を絞る。これにより、内輪２２の外周を筒状体４１の膨出部４１ｂにより固定し、内輪２２が径方向外方に拡大することを規制している。なお、かしめ加工が終わった場合は、操作リング４２をねじ送りして筒状体４１の上方に向けて移動させることにより、この改良型補助治具を内輪２２から簡単に取り外せることができる。このようにねじに筒状体４１に対し操作リング４２を上下に移動させるようにすると、操作が楽になる。
【００３０】
（４）また、このようにかしめ補助治具４を使用する場合において、筒状体４１の膨出部４１ｂに設けるスリット４１ｃを増減したものとしてよい。
（５）先の実施の形態においては、複列アンギュラ玉軸受の例を示したが、円錐ころ、円筒ころ、球面ころ等の他の転動体を用いた車輪用転がり軸受装置に適用しても同様の効果が得られる。
【００３１】
（６）先の実施の形態においては、従動輪用の車輪用転がり軸受装置について例示したが、駆動輪用の車輪用転がり軸受装置においても同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施の形態に係る車輪用転がり軸受装置のかしめ加工作業中の縦断面図である。
【図２】同車輪用転がり軸受装置における内輪の内周角部の拡大断面図である。
【図３】従来例に係る車輪用転がり軸受装置のかしめ加工作業中の縦断面図である。
【図４】同かしめ加工作業に使用されるかしめ補助治具の分解斜視図である。
【図５】同車輪用転がり軸受装置における内輪の内周角部に作用する力の説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１…ハブホイール、４…かしめ補助治具、１１…フランジ部、１４…小径軸部、１７…筒状端部、１８…かしめ部、２２…内輪、２２ａ…内周角部。
【図１】
2008256019.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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