(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
肩部を有する軸部材に複列の内輪部材を嵌合した内方部材と、その内方部材に相対回転可能に配置した外方部材と、その外方部材および前記内方部材の内外周に形成された複列の軌道面間に介在させた複列の転動体とを備え、前記軸部材の一端部を加締用ポンチにより加締めて内輪部材を軸方向に押し込むことで転動体に予圧を付与する車輪軸受装置の加締方法において、
前記軸部材の肩部に当接する所定位置まで内輪部材を嵌合し、その内輪部材の端面から軸部材の基準面までの軸方向寸法を測定し、その寸法と基準寸法との差の分だけ前記加締用ポンチの下降端を上下させて前記加締用ポンチの下死点を制御し、軸部材の加締部の作り頭高さが所定値となるように加締めることを特徴とする車輪軸受装置の加締方法。
【請求項２】
外周に車輪取付用フランジと複列の軌道面を有する内方部材と、外周に車体取付用フランジを有し、内周に複列の軌道面を有する外方部材と、前記内外方部材の軌道面間に収容された複列の転動体とを備え、前記内方部材が、車輪取付用フランジと一方の軌道面を有するハブ輪と、そのハブ輪に圧入され、他方の軌道面を有する内輪とからなる車輪軸受装置において、前記内輪をハブ輪に所定位置まで圧入した後、ハブ輪の一端部を加締用ポンチにより加締めることによって転動体に予圧を付与する車輪軸受装置の加締方法であって、
前記内輪の端面からハブ輪の基準面までの軸方向寸法を測定し、その寸法と基準寸法との差の分だけ前記加締用ポンチの下降端を上下させて加締用ポンチの下死点を制御し、ハブ輪の加締部の作り頭高さが所定値となるように加締めることを特徴とする車輪軸受装置の加締方法。
【請求項３】
外周に車輪取付用フランジと複列の軌道面を有する内方部材と、外周に車体取付用フランジを有し、内周に複列の軌道面を有する外方部材と、前記内外方部材の軌道間に収容された複列の転動体とを備え、前記内方部材が、車輪取付用フランジと一方の軌道面を有するハブ輪と、そのハブ輪に嵌合され、他方の軌道面を有する等速自在継手の外側継手部材とからなる車輪軸受装置において、前記外側継手部材をハブ輪に所定位置まで嵌合した後、外側継手部材の一端部を加締用ポンチにより加締めることによって転動体に予圧を付与する車輪軸受装置の加締方法であって、
前記ハブ輪の端面から外側継手部材の基準面までの軸方向寸法を測定し、その寸法と基準寸法との差の分だけ前記加締用ポンチの下降端を上下させて加締用ポンチの下死点を制御し、外側継手部材の加締部の作り頭高さが所定値となるように加締めることを特徴とする車輪軸受装置の加締方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の車輪を回転自在に支持する車輪軸受装置の転動体に予圧を付与するために行われる車輪軸受装置の加締方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、図４に示すように内方部材２と外方部材４の間に複列の転動体５を介在させた車輪軸受装置１においては、円筒状の内方部材２の一端部３を揺動型の加締用ポンチ７で内側から外側へ向けて加締めることにより前記転動体５に適正な予圧（負の隙間）を付与している。
【０００３】
この加締方法としては、ドイツ特許ＤＥ１９６１３４４１Ａ１で知られているように加締部を冷間加工する際に、内方部材２の端部３における荷重−変位曲線を求めて、この変位曲線の終点が必要な予圧量に比例した荷重所定値となるようにポンチ７を制御する方法があり、その他、ポンチ７の下死点を一定にして加締める一般的な方法がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、内方部材２の端部３における荷重−変位曲線を求めて荷重が所定値となるようにポンチ７を制御する加締方法の場合、荷重所定値に対する実加工時の荷重のバラツキや、素材の硬さや寸法のバラツキが、そのまま予圧量にバラツキとして現れて適正な範囲内で予圧量を制御することが難しい。また、ポンチ７の下降速度を上げるほど荷重の勾配が大きくなって荷重制御の精度が悪くなることから、ポンチ７の下降速度を低めに設定して実加工しているために加工能率を上げることが難しい。
【０００５】
また、ポンチの下死点を一定にした一般的な加締方法の場合、ポンチの下降速度を上げて加工効率を上げることができ、素材の硬さのバラツキによる予圧のバラツキが少なくなる。しかしながら、素材の寸法のバラツキによって予圧量のバラツキが大きくなることが避けられないという問題を残している。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、予圧量のバラツキを抑制した高信頼度の車輪軸受装置の加締方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、肩部を有する軸部材に複列の内輪部材を嵌合した内方部材と、その内方部材に相対回転可能に配置した外方部材と、その外方部材および前記内方部材の内外周に形成された複列の軌道面間に介在させた複列の転動体とを備え、前記軸部材の一端部を加締用ポンチにより加締めて内輪部材を軸方向に押し込むことで転動体に予圧を付与する車輪軸受装置の加締方法において、前記軸部材の肩部に当接する所定位置まで内輪部材を嵌合し、その内輪部材の端面から軸部材の基準面までの軸方向寸法を測定し、その寸法と基準寸法との差の分だけ前記加締用ポンチの下降端を上下させて前記加締用ポンチの下死点を制御し、軸部材の加締部の作り頭高さが所定値となるように加締めることを特徴とする。
【０００８】
ここで、内方部材における軸部材と内輪部材は、駆動車輪の軸受装置と従動車輪の軸受装置で構造が自ずと相違するが、いずれも軸部材の一端部をポンチで加締めて転動体に予圧を付与する構造である。本発明においては、軸部材の加締部の作り頭高さが一定になるように加締める。このような加締方法は、本発明者が軸部材の加締部における加工荷重と加締後の素材変形を詳しく検証した結果得られたものである。
【０００９】
請求項２の発明は、外周に車輪取付用フランジと複列の軌道面を有する内方部材と、外周に車体取付用フランジを有し、内周に複列の軌道面を有する外方部材と、前記内外方部材の軌道面間に収容された複列の転動体とを備え、前記内方部材が、車輪取付用フランジと一方の軌道面を有するハブ輪と、そのハブ輪に圧入され、他方の軌道面を有する内輪とからなる車輪軸受装置に適用したものであり、前記内輪をハブ輪に所定位置まで圧入した後、ハブ輪の一端部を加締用ポンチにより加締めることによって転動体に予圧を付与するに際して、前記内輪の端面からハブ輪の基準面までの軸方向寸法を測定し、その寸法と基準寸法との差の分だけ前記加締用ポンチの下降端を上下させて加締用ポンチの下死点を制御し、ハブ輪の加締部の作り頭高さが所定値となるように加締めることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３の発明は、外周に車輪取付用フランジと複列の軌道面を有する内方部材と、外周に車体取付用フランジを有し、内周に複列の軌道面を有する外方部材と、前記内外方部材の軌道間に収容された複列の転動体とを備え、前記内方部材が、車輪取付用フランジと一方の軌道面を有するハブ輪と、そのハブ輪に嵌合され、他方の軌道面を有する等速自在継手の外側継手部材とからなる車輪軸受装置に適用したものであり、前記外側継手部材をハブ輪に所定位置まで嵌合した後、外側継手部材の一端部を加締用ポンチにより加締めることによって転動体に予圧を付与するに際して、前記ハブ輪の端面から外側継手部材の基準面までの軸方向寸法を測定し、その寸法と基準寸法との差の分だけ前記加締用ポンチの下降端を上下させて加締用ポンチの下死点を制御し、外側継手部材の加締部の作り頭高さが所定値となるように加締めることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す本発明の実施形態を説明する。
【００１２】
図１（Ａ）（Ｂ）に示す車輪軸受装置は従動車輪用のもので、外周に複列の軌道面１１，１２を有する内方部材、つまり、肩部１３を有し、一方の軌道面１１が形成された軸部材であるハブ輪１０およびそのハブ輪１０に嵌合され、他方の軌道面１２が形成された内輪部材である内輪２０と、内周に複列の軌道面３１，３２を有する外方部材である外輪３０と、ハブ輪１０および内輪２０の軌道面１１，１２と外輪３０の軌道面３１，３２間に転動自在に介在した複列の転動体４０とを主要な構成要素とする。なお、転動体４０は保持器５０で保持されている。
【００１３】
ハブ輪１０の外周に車輪取付用フランジ１４が周設され、そのフランジ１４の円周方向等分位置にホイールディスク締結用ハブボルト１５により車輪（図示せず）が固定される。内輪２０は、ハブ輪１０のフランジ１４と反対側に位置する小径軸部に肩部１３と当接する所定位置まで圧入されている。また、外輪３０は、その外周に周設されたフランジ３３により車体（図示せず）に取り付けられる。
【００１４】
ハブ輪１０および内輪２０と外輪３０の両端部に位置する環状空間には、一対の密封装置６０が配置されている。この密封装置６０は、軸受内部に充填された潤滑グリースの漏洩を防止し、また、外部から異物や泥水等が侵入するのを防止する。
【００１５】
図１（Ａ）は加締前、図１（Ｂ）は加締後の車輪軸受装置を示す。図１（Ａ）は、内輪２０がハブ輪１０に肩部１３と当接する所定位置まで圧入された状態を示し、このときハブ輪１０の円筒状端部１０ａが内輪２０の端面２１から突出する。図１（Ｂ）に示すようにこの突出した端部１０ａを加締用ポンチ７で加締めることにより、転動体４０に適正な予圧量が付与される。
【００１６】
ポンチ７は例えば上下揺動式のもので、車輪軸受装置を固定手段（図示せず）により垂直に固定した状態で、ハブ輪１０の端部１０ａの真上からポンチ７を揺動回転させながら下降させ、その端部１０ａを内輪２０の端面２１に向けて徐々に加締めて図１（Ｂ）に示すような加締部１０ｂを形成する。
【００１７】
この実施形態の加締方法は、図１（Ａ）の加締前の状態で、内輪２０の端面２１からハブ輪１０の基準面、例えば端面１６までの軸方向寸法Ｔ1（以下、単に寸法と称す）を測定し、その寸法Ｔ1に応じてハブ輪１０の端部１０ａをポンチ７により加締めるときの下死点を制御して、図１（Ｂ）に示すようにポンチ７による加締部１０ｂの作り頭高さＨが所定値となるように加締める。この加締方法の詳しい技術内容を図２を参照して説明する。
【００１８】
図２中のＷは、ポンチ７による加締に要する加工荷重であり、その加締時にハブ輪１０で軸方向に働く力をＷ1，内輪２０で軸方向に働く力をＷ2とし、また、図２や図１（Ｂ）に示す加締後において、内輪２０の端面２１からハブ輪１０の端面１６までの寸法をＴ2とする。
【００１９】
また、図１（Ａ）に示す寸法Ｔ1が大き過ぎも小さ過ぎもしない、いわゆる最適値ＴｘのときのＷ1とＷ2の比をＫとし、Ｋ＝（Ｗ1／Ｗ2）とする。なお、Ｋは、Ｗ1とＷ2の大小関係を説明するための便宜上のもので、その値を実際に測定して求めるものではない。
【００２０】
ここで、図１（Ｂ）のポンチ７による加締時において、従来のようにポンチ７の下死点を一定にして加工したとすると、次の（１）〜（３）の不具合が発生する。
【００２１】
（１）加締前の寸法Ｔ1が前記最適値Ｔｘより小さい場合、加締部１０ｂの作り頭高さＨが大きくなり、加締部１０ｂが内輪２０の端面２１と接する面積が小さくなることで、Ｗ2がＷ1に対して相対的に小さくなり、Ｋ＜（Ｗ1／Ｗ2）となる。したがって、加締の終了後にポンチ７を上昇させて荷重を除去したとき、ハブ輪１０と内輪２０が共にスプリングバックで寸法が伸びるが、Ｋ＝（Ｗ1／Ｗ2）のときに比べて内輪２０の伸び量が小さく、ハブ輪１０の伸び量が大きくなる。その結果、加締による予圧の増加分ΔＴ＝Ｔ2−Ｔ1が減少する。
【００２２】
（２）逆に、加締前の寸法Ｔ1が前記最適値Ｔｘより大きい場合は、加締部１０ｂの作り頭高さＨが小さくなり、加締部１０ｂが内輪２０の端面２１と接する面積が大きくなることでＷ2がＷ1に対して相対的に大きくなり、Ｋ＞（Ｗ1／Ｗ2）となる。したがって、加締の終了後にポンチ７を上昇させて荷重を除去したとき、ハブ輪１０と内輪２０が共にスプリングバックで寸法が伸びるが、Ｋ＝（Ｗ1／Ｗ2）のときに比べて内輪２０の伸び量が大きく、ハブ輪１０の伸び量が小さくなる。その結果、加締による予圧の増加分ΔＴ＝Ｔ2−Ｔ1が増加する。
【００２３】
（３）つまり、ポンチ７の下死点を一定にして加締めると、加締前の寸法Ｔ1のバラツキによって加締後に荷重を除去したとき、ハブ輪１０と内輪２０のスプリングバック量の差にバラツキが現れ、その結果、加締による予圧の増加分ΔＴ＝Ｔ2−Ｔ1のバラツキが大きくなることを避けることは困難であった。
【００２４】
そこで、前記（３）の予圧の増加分ΔＴ＝Ｔ2−Ｔ1のバラツキを抑制するため、図１（Ｂ）の加締時におけるポンチ７の下死点を変動させて加締部１０ｂの作り頭高さＨを一定にすることで加締部１０ｂが内輪２０の端面２１と接する面積を一定にして、加締時の加工荷重Ｗのうちハブ輪１０に働く力Ｗ1と内輪２０に働く力Ｗ2の割合（Ｗ1／Ｗ2）を一定にした。このようにすることで、加締による予圧の増加分ΔＴ＝Ｔ2−Ｔ1のバラツキが抑制される。具体的には、次の（４）或いは（５）の手法を実行すればよい。
【００２５】
（４）図１（Ａ）で示す寸法Ｔ1を測定し、この寸法Ｔ1が製品の基準寸法である最適値Ｔｘより大きい場合は、その差（Ｔ1−Ｔｘ）の分だけポンチ７の下降端を上昇させることによりポンチ７の下死点を制御する。また、図１（Ａ）で示す寸法Ｔ1を測定し、この寸法Ｔ1が製品の基準寸法である最適値Ｔｘより小さい場合は、その差（Ｔｘ−Ｔ1）の分だけポンチ７の下降端を下げることによりポンチ７の下死点を制御する。
【００２６】
このように寸法に応じてポンチ７の下降端を上下させてポンチ７の下死点を制御することにより、図１（Ｂ）の加締部１０ｂの作り頭高さＨが所定値となるように加締めることができ、ポンチ７の下死点を自動制御する機能を加締装置に組み込むことで、加工能率を下げることなく車輪軸受装置の転動体に必要な予圧量を正確に付与することができ、予圧量のバラツキが確実に抑制される。
【００２７】
（５）前記（４）では、固定状態の車輪軸受装置に対してポンチ７の下降端を上下させることによりポンチ７の下死点を制御する場合について説明したが、車輪軸受装置を昇降台等に載置し、寸法Ｔ1に応じて車輪軸受装置を上下動させることによりポンチ７の下死点を制御し、加締部１０ｂの作り頭高さＨが所定値となるように加締めるようにしてもよい。
【００２８】
なお、加締前の寸法Ｔ1は、図１（Ａ）に示すようにハブ輪１０の端面１６を基準面としたものであるが、ハブ輪１０の他の所定箇所、例えばフランジ１４の外側端面１７を基準面とし、このフランジ１４の端面１７から内輪２０の端面２１までの寸法をＴ1としてもよい。
【００２９】
以上の実施形態は従動車輪軸受装置に適用した場合であり、本発明は駆動車輪軸受装置にも適用可能である。例えば、図３（Ａ）（Ｂ）は駆動車輪軸受装置を示し、図１（Ａ）（Ｂ）と同一部分には同一参照符号を付す。図１の車輪軸受装置と相違するところは、内方部材が、軸部材である等速自在継手の外側継手部材７０と内輪部材であるハブ輪８０とからなる点にある。なお、図３（Ａ）は加締前、図３（Ｂ）は加締後の車輪軸受装置を示す。
【００３０】
等速自在継手の外側継手部材７０のマウス部７２とステム部７１の間の外周と、ハブ輪８０の外周とに軌道面１１，１２をそれぞれ形成し、その複列の軌道面１１，１２と外輪３０の内周に形成された複列の軌道面３１，３２との間に転動体４０が収納される。ハブ輪８０の外周に周設されたフランジ８１にハブボルト８２により車輪（図示せず）が固定される。
【００３１】
外側継手部材７０のステム部７１の外周にハブ輪８０がスプライン結合させて圧入される。この圧入はハブ輪８０の端面が外側継手部材７０の肩部７３と当接する所定位置まで行われ、このとき、図３（Ａ）に示すようにステム部７１の円筒状の端部７１ａがハブ輪８０の外側端面８３から突出し、この突出した端部７１ａをハブ輪８０の外側端面８３に向けて加締めることにより、図３（Ｂ）に示す加締部７１ｂとなる。
【００３２】
図３の車輪軸受装置においても、まず、図３（Ａ）に示すようにハブ輪８０の外側端面８３から外側継手部材７０の基準面、つまり、マウス部７２の端面７４までの寸法Ｔ1を測定する。そして、図１の実施形態の場合と同様、その寸法Ｔ1と最適値Ｔｘの差に対応させてポンチ７の下死点を制御して、外側継手部材７０の加締部７１ｂの作り頭高さＨが一定となるように加締める。
【００３３】
このようにして加締動作を終了すれば、図１の実施形態の場合と同様、加工能率を下げることなく車輪軸受装置における転動体に必要な予圧量を正確に付与することができ、予圧量のバラツキが確実に抑制される。
【００３４】
なお、図３の車輪軸受装置の場合、加締前の寸法Ｔ1は、マウス部７２の端面７４を基準面としたものであるが、その他、マウス部７２の底部やマウス部７２の外周の所定箇所を基準面とすることも可能である。
【００３５】
【実施例】
加締用ポンチの下死点を一定にして加締めた従来の方法による比較例と、加締用ポンチの下死点を加締前の寸法Ｔ1に応じて制御して加締めた本発明の方法による実施例の実験データを表１に示す。なお、比較例はサンプル数ｎ＝４８個であり、その内の２４個は素材硬さがＨＲＣ２８であり、残り２４個は素材硬さがＨＲＣ１５である。また、実施例はサンプル数ｎ＝１０個で、その内の６個は素材硬さがＨＲＣ２８であり、残り４個は素材硬さがＨＲＣ１５である。
【００３６】
【表１】
0004067751.tif 000002
【００３７】
表１から分かるように、比較例に比べて実施例は、加締前の寸法Ｔ1のレンジが約３．７倍（５２３μｍ÷１４３μｍ）であっても、予圧量の増加分ΔＴ＝Ｔ2−Ｔ1のレンジが約０．６４倍（２７μｍ÷４２μｍ）となり、本発明の有効性が実証された。
【００３８】
【発明の効果】
本発明のように、車輪軸受装置の転動体に予圧を付与する加締加工を、加締前の軸部材と内輪部材の相対軸方向寸法に基づいて加締用ポンチの下死点を制御して加締部の作り頭高さが所定値となるようにしたことで、軸部材の加締部の寸法形状や硬度のバラツキにほとんど影響を受けることなく、而も、加締用ポンチによる加工能率を落とすことなく、転動体に必要な予圧量を正確に付与することができ、予圧量のバラツキが抑制されて信頼性の高い車輪軸受装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明に係る実施形態を示す車輪軸受装置の加締前の縦断面図、（Ｂ）は加締後の縦断面図である。
【図２】図１の車輪軸受装置の拡大断面図である。
【図３】（Ａ）は本発明に係る他の実施形態を示す車輪軸受装置の加締前の縦断面図、（Ｂ）は加締後の縦断面図である。
【図４】従来の技術を説明するための車輪軸受装置の加締時の縦断面図である。
【符号の説明】
７  加締用ポンチ
１０  軸部材（ハブ輪）
１０ａ  軸部材（ハブ輪）の一端部
１０ｂ  加締部
１１，１２  軌道面
１３  肩部
１４  車輪取付用フランジ
１６  軸部材（ハブ輪）の基準面（端面）
２０  内輪部材（内輪）
２１  内輪部材（内輪）の端面
３０  外方部材（外輪）
３１，３２  軌道面
３３  車体取付用フランジ
４０  転動体
７０  軸部材（外側継手部材）
７１ａ  軸部材（外側継手部材）の一端部
７１ｂ  加締部
７３  肩部
７４  軸部材（外側継手部材）の基準面（端面）
８０  内輪部材（ハブ輪）
８３  内輪部材（ハブ輪）の端面
Ｔ1  軸方向寸法
Ｈ  作り頭高さ
【図１】
0004067751.tif 000003
【図２】
0004067751.tif 000004
【図３】
0004067751.tif 000005
【図４】
0004067751.tif 000006