JP2008221337A - 車両用ハブユニットのかしめ方法 - Google Patents

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一寿 戸田
Teruyuki Wakizaka
照之 脇阪
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匡 御手洗
Daisaku Tomita
大策 冨田
Tomohiro Ishii
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Abstract

【課題】フランジの変形を防止してかしめを行うことができること。
【解決手段】一方軸端側外径が他方軸端側外径より大径とされ、かつ大径の一方軸端側に径方向外向きのフランジ５が、また、小径の他方軸端側にかしめ用円筒部６が設けられるハブホイール１の軸方向中間部に斜接形式の転がり軸受２を外装して前記円筒部を前記軸受の内輪８の端面に対して押し付けるよう径方向外向きにかしめ変形することにより、軸受の抜け止めと予圧付与とを行うかしめ方法で、前記円筒部をかしめるにあたって、ハブホイールのフランジ側軸端面において、かしめに伴い発生するアキシャル荷重の作用方向に対して軸方向で正対しうる領域にかしめ受け治具をあてがった状態とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば自動車などの車両に取り付けられる車両用ハブユニットのかしめ方法に関する。
従来のこの種の車両用ハブユニットＢの構造の例を図７および図８を参照して説明する（特許文献１参照）。図７は、車両用ハブユニットＢの縦断面図、図８は、図７の車両用ハブユニットＢに対するローリングかしめの説明に供する縦断面図である。
図例の車両用ハブユニットＢは、ハブホイール１と複列外向きのアンギュラ玉軸受２とを有する。
ハブホイール１は、一方軸端側外径が他方軸端側外径より大径とされた軸部３を有する。
ハブホイール１においては、軸部３における大径の一方軸端側に径方向外向きのフランジ５が、また、小径の他方軸端側に仮想線で示されるかしめ用円筒部６が設けられている。 かしめ用円筒部６は、かしめ治具９０によるローリングかしめで実線で示されるかしめ部７とされる。
ハブホイール１においては、軸部３の軸方向中間における外周にアンギュラ玉軸受２が配設されている。
ハブホイール１の軸部３におけるフランジ５の円周数箇所にボルト挿通孔５ａが形成されており、各ボルト挿通孔５ａそれぞれにボルトが貫通状態で挿入される。不図示のディスクブレーキ装置のディスクロータは、これらボルトを介してフランジ５の片面に密着した状態で小径円筒部４に取り外し可能に取り付けられる。
アンギュラ玉軸受２は、内輪８、外輪９、複数の玉１０および２つの冠型保持器１１を有し、かしめ部７から内輪８が押し付けられていることにより、所要の予圧（圧縮応力）が付与され、かつ抜け止めされている。
かしめ部７によるアンギュラ玉軸受２に対する抜け止めと予圧付与は、軽量化および部品点数削減による低コスト化のため、それまでのナットによる軸部３の軸端の締め付けに代えて行われる。
従来におけるかしめ方法について図８を参照して説明する。
かしめ作業は、車両用ハブユニットＢを基台１７上に載置し、所要のかしめ力Ｐでもってかしめ治具９０を下方へ押し込みつつこれをローリングさせる。
これによって、かしめ用円筒部６は径方向外向きに屈曲変形されてかしめ部７となる。そして、内輪８の端面にはかしめ後にかしめ部７から予圧が付与される。この予圧は、内輪８から玉１０に対する軸力（アキシャル荷重）として作用し、外輪９と内輪８とを圧縮した状態として玉１０が外輪９と内輪８との間で適正に転動可能となる。この場合の軸力は、数トンにも及ぶものである。
特開平１１−１２９７０３号公報
ところで、上記従来のかしめ方法の場合、かしめによりフランジ５が変形しその真円度が損なわれてしまうことがある。もちろん、フランジ５のこのような変形は、ディスクブレーキ装置のディスクロータをフランジ５の片面に密着させられなくなり、ディスクロータが傾き、これと対向するブレーキパッドがディスクロータの一部に当接したままとなったり、ブレーキパッドが偏摩耗したりするなど、ブレーキ性能が低下して好ましくない。
その原因について本発明者らが研究したところ、ハブホイール１においては、小径円筒部４は大径の一方軸端側に設けられ、また、かしめ用円筒部６は小径の他方軸端側に設けられているので、基台１７上での車両用ハブユニットの支持領域をＰ１、かしめ用円筒部６に対するかしめに伴い発生するかしめ荷重の作用領域をＰ２とした場合、車両用ハブユニット支持領域Ｐ１は、かしめ荷重作用領域Ｐ２に対して径方向外側に位置している。
そのため、基台１７に直接、車両用ハブユニットを載置した状態でのかしめ作業では、小径円筒部４を径方向外向きに変形させようとする過大な力が作用しており、小径円筒部４が変形され、これに伴い、フランジ５が小径円筒部４との境界付近に発生する圧縮応力により変形させられてしまうことが判明した。
その判明により車両用ハブユニット支持領域Ｐ１と軸力作用領域Ｐ２とを軸方向で一致させて、フランジ５には径方向外向きの力が作用しないようするとよいと考えられたが、ハブホイール１の軸部３の一方軸端側における小径円筒部４および他方軸端側それぞれの外径は、規定されており、一致させることができなかった。
したがって、本発明においては、かしめの過程において、ハブホイールのフランジの変形を阻止することを可能とすることを共通する解決すべき課題とする。
なお、車両用ハブユニットには、軸部が中実構造とされた従動ホイール用のものと、軸部が中空とされて内部にドライブシャフトが挿入される駆動ホイール用のものとがある。そして、いずれのタイプの車両用ハブユニットにおいても上記課題を有するが、後者の場合、さらに、かしめ用円筒部６にかしめ力をかけて径方向外向きに変形させようとすると、そのかしめ用円筒部６がかしめ起点付近で径方向に変形膨出し、内輪８の端面に沿ってかしめられず、内輪８の端面に対するかしめが不足し所要のかしめ荷重を発生させにくいという課題もある。
そこで、本発明においては、駆動ホイールタイプの車両用ハブユニットのかしめ方法において、所要のかしめ荷重を得られるように上記かしめを可能とすることを他の解決すべき課題とする。
本発明の車輌用ハブユニットのかしめ方法は、一方軸端側外径が他方軸端側外径より大径とされ、大径の一方軸端側に径方向外向きのフランジとが設けられ、小径の他方軸端側にかしめ用円筒部が設けられ、軸心部に軸方向に貫通して駆動軸取り付け用のスプライン孔を有するハブホイールの軸方向中間部に斜接形式の転がり軸受を外装した状態で前記かしめ用円筒部を前記軸受の内輪端面に対して押し付けるように径方向外向きにローリングかしめでかしめ変形することにより、軸受の抜け止めと予圧付与とを行う車輌用ハブユニットのかしめ方法であって、前記かしめ用円筒部をかしめるにあたって、前記ハブホイールのフランジ側軸端面において、前記かしめに伴い発生するかしめ荷重の作用方向に対して軸方向で正対しうる正対領域に、かしめ受け治具のかしめ受け面をあてがった状態とするとともに、前記かしめ受け治具に前記スプライン孔の内周面にあてがわれる周面を有する軸部を備えた、ことを特徴とする。
本発明によると、かしめ受け治具で車両用ハブユニットを支持しているから車両用ハブユニット支持領域はかしめ受け治具上に位置しており、また、このかしめ受け治具をかしめに伴い発生するかしめ荷重の作用方向に対して軸方向で正対しうる領域にあてがうので、車両用ハブユニット支持領域とかしめ荷重作用領域とが軸方向に一致することになる結果、フランジには径方向外向きの力が作用しないようにできる。これによって、フランジを変形させずにかしめを行うことができる。
本発明の好ましい一実施態様においては、前記ハブホイールの大径の一方向軸端面にディスクブレーキ装置のディスクロータを前記フランジの片面に沿わせた状態で外嵌するための小径円筒部が設けられており、この小径円筒部の内周側に前記かしめ受け治具があてがわれる面が確保されている。これによると、小径円筒部がかしめ受け治具より径方向外側に位置していても、小径円筒部の端面領域が、従来のように車両用ハブユニットの支持領域とされなくなり、かしめにより小径円筒部が径方向外向きに変形されられなくなり、結果、フランジも変形されることがなくなり好ましい。
本発明のさらに好ましい一実施態様においては、前記ハブホイールが、その軸心部に軸方向に貫通して駆動軸取り付け用のスプライン孔を有するものであり、前記かしめ受け治具が、前記スプライン孔にあてがわれる軸部を有するものとされる。ハブホイールの中空軸部はかしめ力により径方向に膨出変形させられることがあり、そのような中空軸部の膨出変形があったのでは、かしめ部からの押し付けで内輪の端面に所要のかしめ荷重をかけられなくなる。この実施態様では、かしめ受け治具の軸部がハブホイール軸部のスプライン孔内周壁にあてがわれているから、前記膨出変形が防止され、これによって、所要のかしめ荷重が得られるようかしめを行うことができる。
本発明によれば、かしめ用円筒部をかしめるにあたって、ハブホイールのフランジ側軸端面において、かしめに伴い発生するかしめ荷重の作用方向に対して軸方向で正対しうる領域に、かしめ受け治具をあてがった状態とするから、フランジが変形しないようにしてかしめを行える。
本発明によれば、ハブホイールが、その軸心部に軸方向に貫通して駆動軸取り付け用のスプライン孔を有するものであり、前記かしめ受け治具が、前記スプライン孔にあてがわれる軸部を有するものとされるから、駆動ホイールタイプの車両用ハブユニットのかしめにおいて、所要の軸力を得られるようにかしめを行える。
以下、本発明の詳細を図面に示す各実施形態１，２に基づいて説明する。
図１ないし図３を参照して、本発明の実施形態１に従う車両用ハブユニットのかしめ方法について説明する。ここでの車両用ハブユニットは、従動ホイールが取り付けられるタイプとする。
図１は、かしめ作業前の車両用ハブユニットＡ１の縦断側面図、図２は、かしめ作業中の車両用ハブユニットＡ１の縦断側面図、図３は、かしめ作業後における車両用ハブユニットＡ１の縦断側面図である。
図１を参照して、車両用ハブユニットＡ１の構成について説明する。
この車両用ハブユニットＡ１は、ハブホイール１と複列外向きのアンギュラ玉軸受２とを有する。ハブホイール１は、一方軸端側外径が他方軸端側外径より大径とされた軸部３を有する。
ハブホイール１においては、軸部３における大径の一方軸端側に径方向外向きのフランジ５が、また、小径の他方軸端側にかしめ用円筒部６が設けられている。 かしめ用円筒部６は、かしめ治具９０によるローリングかしめでかしめ部７とされる。
ハブホイール１においては、軸部３の軸方向中間における外周にアンギュラ玉軸受２が配設されている。
ハブホイール１の軸部３におけるフランジ５の円周数箇所にボルト挿通孔５ａが形成されており、各ボルト挿通孔５ａそれぞれにボルトが貫通状態で挿入される。不図示のディスクブレーキ装置のディスクロータは、これらボルトを介してフランジ５の片面に沿わせられた状態で小径円筒部４に取り外し可能に取り付けられるようになっている。
アンギュラ玉軸受２は、内輪８、外輪９、複数の玉１０および２つの冠型保持器１１を有し、かしめ部７から内輪８が押し付けられていることにより、所要の予圧（圧縮応力）が付与され、かつ抜け止めされている。
次に、かしめ作業について説明する。
基本的に、このかしめ作業は、従来と同様に、かしめ用円筒部６をアンギュラ玉軸受２の内輪８の端面に対して押し付けるよう径方向外向きにかしめ変形することにより、アンギュラ玉軸受２の抜け止めと予圧付与とを行うようになっている。
そして、実施形態１では、かしめ用円筒部６をかしめるにあたって、ハブホイール１のフランジ５側軸端面において、かしめに伴い発生するかしめ荷重の作用方向に対して軸方向で正対しうる領域１６に、かしめ受け治具１４のかしめ受け面１５をあてがった状態とすることを特徴とするものである。
すなわち、基台１７上にかしめ受け治具１４を載置する。このかしめ受け治具１４は、円柱形状のものであり上端面がかしめ受け面１５となる。かしめ受け治具１４の形状は、円筒形状あるいは円錐台形状、その他の形状であってもよい。
かしめ受け治具１４のかしめ受け面１５は、小径円筒部４の軸方向高さより高い位置に設定されている。
また、この場合、軸部３のフランジ５側軸端面には、かしめ作業中に、上述したかしめ荷重の作用方向に軸方向で正対する正対領域１６が確保されている。かしめ受け治具１４のかしめ受け面１５は、かしめ時においては、この正対領域１６を受けるようになっている。
軸部３のフランジ５側軸端面における正対領域１６は、かしめ荷重の作用方向に軸方向で正対する面積を有していればよいが、前記正対領域１６の外径Ｄｏｕｔは、最低限、内輪８の軌道径Ｄ１より大きく、好ましくはかしめ部７の外径Ｄ１'より大きい。
また、前記正対領域１６の内径Ｄｉｎは、最低限、かしめ部７の内径Ｄ２'より小さく、安全をみて、かしめ用円筒部６の内径Ｄ２より小さければよい。
この関係でいえば、かしめ受け治具１４のかしめ受け面１５は、前記正対領域１６を受けることのできる面積形状を有していればよいので、必ずしも、円柱形状である必要はなく、図４で示すように外径Ｄｏｕｔと内径Ｄｉｎとが上記関係を満足させる断面環状の円筒形であってもよい。
なお、上述の関係でいえば、かしめ受け治具１４のかしめ受け面１５上に、前記正対領域１６の全体が含まれることが好ましいわけであるが、必ずしも正対領域１６の全体が含まれる必要はなく、フランジ５の変形を抑えることができれば、かしめ受け面１５上に前記正対領域１６の一部が対向してもよい。
正対領域１６の正対面積をＳ、かしめ力をＰとすると、かしめ受け治具１４のかしめ受け面１５にかかる応力σ＝Ｐ／Ｓは、４０ｋｇｆ／ｍｍ2以下であることが望ましい。
この応力σが示す数値が４０ｋｇｆ／ｍｍ2以下であることが望ましいのは、実験的にローリングかしめの場合、４０ｋｇｆ／ｍｍ2を越えると、受け面１５が変形（座屈）することがあるからである。
かしめに際しては、かしめ受け治具１４のかしめ受け面１５上に、車両用ハブユニットＡ１の軸部３のフランジ５側軸端面を載置する。
かしめ治具９０をかしめ力Ｐをかけつつローリングさせると、かしめ用円筒部６は径方向外向きに変形される。このとき、かしめ用円筒部６に作用するかしめ荷重の作用方向は、それと軸方向で正対する正対領域１６に向かう。そして、かしめ受け治具１４は、この正対領域１６にあてがわれている。
したがって、このかしめ受け治具１４のかしめ受け面１５は、車両用ハブユニットＡ２を支持しているととともに、かしめ荷重が作用しているので、車両用ハブユニット支持領域Ｐ１内にかしめ荷重の作用領域Ｐ２が含まれ、その作用領域Ｐ２が支持領域Ｐ１より径方向内側に位置することがない。
よって、実施形態１のかしめ方法によると、小径円筒部４にはかしめに伴い、それを変形させようとする力が作用しなくなる。したがって、フランジ５の変形も発生しないからその真円度が保持され、フランジ５は、面振れすることがなくなる。
図５および図６を参照して本発明の実施形態２に従う車両用ハブユニットＡ２のかしめ方法について説明する。図５は、かしめ作業前の車両用ハブユニットＡ２の縦断側面図、図６は、かしめ作業中の車両用ハブユニットＡ２の縦断側面図である。図５および図６において、図１および図２と対応する部分には同一の符号を付している。
ここでの車両用ハブユニットＡ２は、軸部３が中空とされて軸部３内にドライブシャフトが挿入される駆動ホイール用のタイプとする。なお、軸部３にはスプライン孔が形成されている。
このタイプの車両用ハブユニットＡ２に対するかしめに使用されるかしめ受け治具１４は、途中に段部１４ａを有し、この段面を受け面１５として正対領域１６にあてがうとともに、軸部１４ｂの周面をハブホイール１の軸部３のスプライン孔内周壁３ａにあてがって前記かしめを行うようになっている。
実施形態２におけるかしめ受け治具１４が、かしめ時において正対領域１６にあてがわれていることによる作用効果は実施形態１と同様である。
この場合、好ましくは、かしめ受け治具１４の軸部１４ｂの高さＨ０は、アンギュラ玉軸受２の一方の内輪（軸部３の大径外周面）における玉１０の中心高さＨ１以上で、他方の内輪８の内周における面取開始点の高さＨ２以下の範囲に設定する。
この設定は、軸と内輪の変形の抑制と軸力の確保に好ましい。
また、前記範囲の臨界的意義は、Ｈ１以下であると前記変形と軸力確保の効果がなく、また、Ｈ２以上であるとかしめ受け治具１４がかしめ治具９０と接触する。
上記の場合、かしめ治具９０によるかしめ荷重Ｐを１０トンとすると、かしめ受け治具１４の端部を軸部３内に挿入しない場合、つまり、実施形態１のようなかしめ受け治具１４をそのまま使用した場合、軸力は５〜７トンであるのに対して、実施形態２のかしめ受け治具１４の軸部１４ｂをハブホイール１の軸部３のスプライン孔に挿入した場合、軸力が８〜９トンとなり、軸力が増加した。
これについて説明すると、ハブホイール１の軸部３が中空の場合、かしめ用円筒部４をかしめるときに、ハブホイール１の軸部３が径方向に膨出変形する結果、かしめ用円筒部６によるかしめ部７の内輪８の端面に対する径方向のかしめつけ長が短くなって、所要の軸力が発生しにくく、上記５〜７トンの軸力が限界であった。
これに対し、実施形態２の場合、さらに、かしめ用円筒部６にかしめ力をかけたときに、ハブホイール１の軸部３が径方向に膨出変形しようとするが、かしめ受け治具１４の軸部１４ｂがハブホイール１の軸部３のスプライン孔内周壁３ａにあてがわれていて、その膨出が抑えれられている。その結果、かしめ部７の内輪８の端面に対する所要の径方向かしめつけ長が得られ、内輪８の端面に対するかしめが過不足なく行われ、軸力が８〜９トンと増大可能となり、アンギュラ玉軸受２の転動性能が向上した。
なお、各実施形態におけるかしめ受け部材は、基台１７とかしめ受け治具１４とが別体構成のものであったが、これらを一体構成のものとしたかしめ受け治具としてもよい。
なお、各実施の形態では、軸受としては複列外向きアンギュラ玉軸受であったが、これに限定されるものではなく、要するに、斜接形式の転がり軸受であって構わない。
本発明の実施形態１に従うかしめ作業前の車両用ハブユニットの縦断側面図 前記実施形態１に従うかしめ作業中の車両用ハブユニットの縦断側面図 前記実施形態１に従うかしめ作業後の車両用ハブユニットの縦断側面図 かしめ受け治具の他の変形例を示す縦断側面図 本発明の実施形態２に従うかしめ作業前の車両用ハブユニットの縦断側面図 前記実施形態２に従うかしめ作業中の車両用ハブユニットの縦断側面図 車両用ハブユニットの縦断側面図 一般的なローリングかしめ装置の概略構成を示す側面図
符号の説明
１ ハブホイール
２ アンギュラ玉軸受
３ 軸部
４ 小径円筒部
５ 取付用フランジ
６ かしめ用円筒部
７ かしめ部
８ 内輪
９ 外輪
１０ 玉
１１ 保持器
１３ 内輪の端面
１４ かしめ受け治具
１５ 受け面
１６ 正対領域

Claims (1)

  1. 一方軸端側外径が他方軸端側外径より大径とされ、大径の一方軸端側に径方向外向きのフランジとが設けられ、小径の他方軸端側にかしめ用円筒部が設けられ、軸心部に軸方向に貫通して駆動軸取り付け用のスプライン孔を有するハブホイールの軸方向中間部に斜接形式の転がり軸受を外装した状態で前記かしめ用円筒部を前記軸受の内輪端面に対して押し付けるように径方向外向きにローリングかしめでかしめ変形することにより、軸受の抜け止めと予圧付与とを行う車両用ハブユニットのかしめ方法であって、
    前記かしめ用円筒部をかしめるにあたって、前記ハブホイールのフランジ側軸端面において、前記かしめに伴い発生するかしめ荷重の作用方向に対して軸方向で正対しうる正対領域に、かしめ受け治具のかしめ受け面をあてがった状態とするとともに、前記かしめ受け治具に前記スプライン孔の内周面にあてがわれる周面を有する軸部を備えた、ことを特徴とする車両用ハブユニットのかしめ方法。
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