JP5376234B2

JP5376234B2 - 車輪用転がり軸受装置の製造方法

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Publication number: JP5376234B2
Application number: JP2009178037A
Authority: JP
Inventors: 喜重武田; 信一郎柏木; 謙太郎白神; 有一中川
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2009-07-30
Filing date: 2009-07-30
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2029-07-30
Also published as: JP2011031682A

Description

この発明は、懸架装置に車輪を回転自在に取り付けるための車輪用転がり軸受装置を製造するための製造方法に関するものである。

自動車等の車両には、懸架装置に車輪を回転自在に取り付けるための車輪用転がり軸受装置が用いられる。この種の車輪用転がり軸受装置には、例えば、筒状をなす端部を有する軸体と、前記軸体の端部を所定量突出させた状態で、当該軸体に外嵌されている内輪と、前記内輪に対して回転自在に外嵌されている外輪と、前記内輪および外輪の間に保持されている複数の転動体とを備えるものがある（例えば特許文献１参照）。

この特許文献１に係る車輪用転がり軸受装置では、軸体の端部がその外側に押し広げられるようにかしめられている。また、軸体の端部の軸方向端面には、軸体の径方向にそれぞれ延びる複数の歯が形成されている。複数の歯は、かしめられた軸体の端部に歯成形パンチを押し当てることにより形成されている。

特開昭６３−１８４５０１号公報

金属材料を塑性変形させると加工硬化が生じることが知られている。また、加工硬化の度合いは、塑性変形量が増えるほど大きくなることが知られている。したがって、特許文献１に係る車輪用転がり軸受装置のように、かしめられた軸体の端部に複数の歯を成形する方法では、歯成形前における軸体の加工硬化の度合いが大きくなり、当該軸体の端部に所望の形状の歯を成形し難い場合がある。

そこで、この発明の目的は、軸体の端部の軸方向端面に所望の形状の歯を成形することができる車輪用転がり軸受装置の製造方法を提供することである。

前記目的を達成するための請求項１記載の発明は、筒状をなす端部を有する軸体（２）と、前記軸体の端部を所定量突出させた状態で、当該軸体に外嵌されている内輪（３）と、前記内輪に対して回転自在に外嵌されている外輪（４）と、前記内輪および外輪の間に保持されている複数の転動体（５）とを備える車輪用転がり軸受装置（１）において、前記突出させた軸体の端部をかしめるとともに、当該端部の軸方向端面に、軸方向と交差方向に延びる複数の歯を形成するための製造方法であって、かしめパンチ（１８）により、前記軸体の端部に対する押圧位置をその周方向に移動させつつ、前記軸体の端部を第１の状態までその外側に押し広げる第１工程と、前記第１工程の後に行われ、複数の歯が形成された歯成形パンチ（２２）により、前記軸体の端部に対する押圧位置をその周方向に移動させつつ、前記軸体の端部を第１の状態からさらに第２の状態まで外側に押し広げるとともに、前記歯成形パンチにより、前記軸体の端部を第１の状態からさらに第２の状態まで外側に押し広げつつ、当該端部の軸方向端面（１５）に、軸方向と交差方向に延びる複数の歯（１６）を形成する第２工程とを含む、車輪用転がり軸受装置の製造方法である。

この項において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものである。なお、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
この発明によれば、かしめ用パンチにより、軸体の端部を第１の状態までその外側に押し広げ、その後、歯成形パンチにより、第１の状態からさらに第２の状態まで外側に押し広げる。これにより、軸体の端部をかしめることができる。また、軸体の端部を第１の状態からさらに第２の状態まで外側に押し広げつつ、当該軸方向端面に軸方向と交差方向に延びる複数の歯を形成する。すなわち、軸体の端部を複数工程（第１工程および第２工程）でかしめるとともに、軸体の端部をかしめつつ当該端部の軸方向端面に前記複数の歯を形成する。したがって、軸体の加工硬化の度合いが比較的小さい段階で前記複数の歯の形成が行われるので、所望の形状（歯すじ長さや歯のだれ形状）の歯を前記軸方向端面に成形することができる。

さらに、この発明によれば、第１工程および第２工程において、筒状をなす軸体の端部の全周を同時に押圧するのではなく、その周方向の所定範囲を押圧し当該範囲に加工を施す。そして、軸体の端部に対する押圧位置をその周方向に移動させることにより、軸体の端部の全周に加工を施す。したがって、軸体の端部の全周を同時に押圧して同時に加工する場合に比べて、小さい押圧力で軸体の端部を加工することができる。これにより、パンチの寿命を向上させることができる。

前記第１工程は、第１ステーション（ＳＴ１）において行われ、前記第２工程は、第２ステーション（ＳＴ２）において行われてもよい。
この場合、第１ステーションにおいて、軸体の端部にかしめ用パンチが押し付けられ、第１工程が行われる。そして、第１ステーションから第２ステーションに車輪用転がり軸受装置が搬送され、第２ステーションにおいて、軸体の端部に歯成形パンチが押し付けられ、第２工程が行われる。したがって、第１ステーションから第２ステーションに車輪用転がり軸受装置を順次送りながら加工を行うことで、複数の車輪用転がり軸受装置を連続的に製造することができる。これにより、製品全体としての製造時間を短縮することができ、量産加工に適した効率的な製造を行うことができる。

第１ステーションと第２ステーションは、同一の製造装置内における異なる位置であってもよいし、異なる製造装置内に設けられていてもよい。

本発明の一実施形態に係る車輪用転がり軸受装置とこれに関連する構成の図解的な断面図である。内軸の端部をかしめ、当該端部の軸方向端面に複数の歯を形成するときの製造工程の一例を説明するための概略図である。

以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る車輪用転がり軸受装置１とこれに関連する構成の図解的な断面図である。
車輪用転がり軸受装置１は、例えば自動車等の車両に備えられるものであり、懸架装置（図示せず）に車輪（図示せず）を回転自在に取り付けることができる。車輪用転がり軸受装置１は、筒状をなす内軸２（軸体）と、内軸２の端部（図１では、右端部）を所定量突出させた状態で当該内軸２に外嵌されている内輪３と、内輪３に対して回転自在に外嵌されている外輪４と、複数のボール５（転動体）とを備えている。

車輪用転がり軸受装置１は、外輪４が懸架装置に固定されるようになっており、車輪は、ブレーキローター（図示せず）等を介して、内軸２に設けられたフランジ部６に取り付けられるようになっている。内軸２および内輪３は外輪４に対して回転自在となっており、内軸２には、エンジン（図示せず）の回転がドライブシャフト７等を介して伝達されるようになっている。ドライブシャフト７は、その先端に連結された等速ボールジョイント８を介して内軸２に連結される。等速ボールジョイント８は、外輪９および内輪（図示せず）と、外輪９および内輪間に保持された転動体（図示せず）とを備えている。

等速ボールジョイント８の外輪９の先端部（図１では左端部）には、軸方向に突出する筒状突出部１０が設けられている。筒状突出部１０の内周には、ねじが形成されている。また、筒状突出部１０を取り囲む外輪９の軸方向端面１１には、筒状突出部１０の径方向にそれぞれ延びる複数の歯１２が形成されている。複数の歯１２は、筒状突出部１０の周方向に等間隔を隔てて配列されており、それぞれ山形をなしている。

筒状突出部１０は、内軸２の右端部から内軸２の内周に挿入される。筒状突出部１０が内軸２の内周に挿入された状態で、内軸２の左端部から内軸２の内周に挿入されたボルト１３の雄ねじ部が筒状突出部１０の内周にねじ込まれることにより、等速ボールジョイント８が内軸２に固定される。
また、車輪用転がり軸受装置１は、例えば複列アンギュラ玉軸受として機能するように構成されている。複数のボール５は、内軸２の周囲を取り囲む２つの列を構成している。一方の列を構成する複数のボール５と、他方の列を構成する複数のボール５とは、内軸２の軸方向（図１では、左右方向）に間隔を隔てて配置されている。一方の列を構成する複数のボール５は、外輪４と内輪３との間に配置されており、他方の列を構成する複数のボール５は、外輪４と内軸２との間に配置されている。

内軸２の端部（図１では、右端部）はその外側に押し広げられるようにかしめられている。内軸２の端部には、内輪３の抜け止めとして機能するかしめ部１４が形成されている。かしめ部１４の軸方向端面１５（図１では、右端面）には、内軸２の径方向にそれぞれ延びる複数の歯１６（サイドスプライン）が形成されている。複数の歯１６は、内軸２の周方向に等間隔を隔てて配列されており、それぞれ山形をなしている。等速ボールジョイント８は、外輪９に形成された複数の歯１２と内軸２の端部に形成された複数の歯１６とが噛み合うように内軸２に連結される。これらの歯１２，１６の噛み合いにより、エンジンからの回転が等速ボールジョイント８等を介して内軸２に確実に伝達される。

図２は、内軸２の端部をかしめ、当該端部の軸方向端面１５に複数の歯１６を形成するときの製造工程の一例を説明するための概略図である。内軸２は、例えばＳ５５Ｃなどの炭素鋼により形成されたものであり、かしめ部１４が形成される側の内軸２の端部（図２では上端部）は、熱処理などの硬化処理が行われていない状態である。
内軸２の端部がかしめられる前の車輪用転がり軸受装置１は、図２（ａ）に示すように、第１ステーションＳＴ１において第１固定部材１７に取り付けられ固定される。

次に、かしめ用パンチ１８が降下され、図２（ｂ）に示すように、内軸２の端部（上端部）にその上側からかしめ用パンチ１８が押し当てられる。かしめ用パンチ１８は、例えば円柱状であり、その下端部には、円柱状の突起１９が設けられている。突起１９はかしめ用パンチ１８の下面において中央部に位置しており、当該下面において突起１９を取り囲む環状の領域２０は突起１９の周面に滑らかに連なっている。かしめ用パンチ１８は、この環状の領域２０と突起１９の周面が内軸２の端部に押し当てられる。

かしめ用パンチ１８は、図２（ｂ）に示すように、その中心軸線が内軸２の中心軸線に対して傾けられた状態で、その下面が内軸２の端部に押し付けられる。そして、内軸２の端部に押し付けられた状態で、内軸２の中心軸線まわりにかしめ用パンチ１８が回転（すりこぎ運動）される。この製造工程の一例では、かしめ用パンチ１８の回転速度が例えば２００ｒｐｍとされており、回転時間が例えば６ｓｅｃとされている。したがって、この製造工程の一例では、かしめ用パンチ１８が内軸２の端部に押し付けられた状態で２０回転される。

かしめ用パンチ１８が内軸２の端部に押し付けられることにより、内軸２の端部における周方向の所定範囲にかしめ用パンチ１８が当接する。これにより、前記所定範囲がかしめ用パンチ１８によって押圧され内軸２の外側に広げられるように塑性変形する。そして、かしめ用パンチ１８が内軸２の端部に押し付けられた状態で回転されることにより、内軸２の端部に対するかしめ用パンチ１８の押圧位置がその周方向に移動し、当該端部の全周がかしめ用パンチ１８によって押圧される。これにより、内軸２の端部の全周が塑性変形し、第１の状態までその外側に押し広げられる（第１工程）。

この製造工程の一例において、第１の状態は、内輪３の上面から内軸２の上端までのかしめ前の高さＨ１（軸方向への高さ）が１１．０ｍｍである場合に、当該高さＨ１が１０．２ｍｍに減少した状態とされている。第１の状態は、このような状態に限らず、第１工程の後に行われる第２工程において、内軸２の端部に塑性加工による割れやしわが生じることなく、当該端部の軸方向端面１５に所望の形状の複数の歯１６を形成できる状態であればよい。

内軸２の端部が第１の状態まで押し広げられ第１工程が終了すると、車輪用転がり軸受装置１は、第１ステーションＳＴ１から第２ステーションＳＴ２に搬送される。第１ステーションＳＴ１と第２ステーションＳＴ２は、同一の製造装置内における異なる場所であってもよいし、異なる製造装置内に設けられていてもよい。車輪用転がり軸受装置１は、図２（ｃ）に示すように、第２ステーションＳＴ２において第２固定部材２１に固定される。車輪用転がり軸受装置１は、内軸２におけるかしめ部１４が形成される側の端部が上側となり、内軸２の中心軸線がほぼ鉛直となるように第２固定部材２１に固定される。

次に、歯成形パンチ２２が降下され、図２（ｃ）に示すように、内軸２の端部にその上側から歯成形パンチ２２が押し当てられる。歯成形パンチ２２は、例えば円柱状であり、その下端部には、円柱状の突部２３が設けられている。突部２３は、歯成形パンチ２２の下面において中央部に位置しており、当該下面において突部２３を取り囲む環状の領域２４は、突部２３の周面に滑らかに連なっている。歯成形パンチ２２は、この環状の領域２４と突部２３の周面が内軸２の端部に押し当てられる。また、環状の領域２４には、内軸２の端部に複数の歯１６を形成するための、複数の歯２５が形成されている。複数の歯２５は、それぞれ歯成形パンチ２２の径方向に延びており、歯成形パンチ２２の周方向に等間隔を隔てて配列されている。また、複数の歯２５は、それぞれ山形をなしている。

歯成形パンチ２２は、かしめ用パンチ１８と同様に、その中心軸線が内軸２の中心軸線に対して傾けられた状態でその下面が内軸２の端部に押し付けられる。そして、内軸２の端部に押し付けられた状態で、内軸２の中心軸線まわりに歯成形パンチ２２が回転（すりこぎ運動）される。この製造工程の一例では、歯成形パンチ２２の回転速度は例えば２００ｒｐｍとされており、回転時間は例えば６ｓｅｃとされている。したがって、この製造工程の一例では、歯成形パンチ２２が内軸２の端部に押し付けられた状態で２０回転される。また、この製造工程の一例では、内軸２の端部に対する歯成形パンチ２２の押圧力が、内軸２の端部に対するかしめ用パンチ１８の押圧力よりも大きくなる（例えば３倍になる）ように設定されている。歯成形パンチ２２の押圧力は、かしめ用パンチ１８の押圧力と等しくなるように設定されていてもよいし、小さくなるように設定されていてもよい。

歯成形パンチ２２が内軸２の端部に押し付けられることにより、内軸２の端部における周方向の所定範囲に歯成形パンチ２２が当接する。これにより、前記所定範囲が歯成形パンチ２２によって押圧され内軸２の外側に広げられるように塑性変形する。そして、歯成形パンチ２２が内軸２の端部に押し付けられた状態で回転されることにより、内軸２の端部に対する歯成形パンチ２２の押圧位置がその周方向に移動し、当該端部の全周が歯成形パンチ２２によって押圧される。これにより、内軸２の端部の全周が塑性変形し、第１の状態からさらに第２の状態まで外側に押し広げられる（第２工程）。内軸２の端部が第２の状態まで外側に押し広げられることにより、内軸２の端部がかしめられ、内軸２の端部にかしめ部１４が形成される。この製造工程の一例において、第２の状態は、内軸２の端部がかしめられた状態とされている。

また、歯成形パンチ２２の下面に複数の歯２５が形成されているので、内軸２の端部が第２の状態まで外側に押し広げられるときに、歯成形パンチ２２の下面の形状が内軸２の端部の軸方向端面１５に転写され（コイニング）、内軸２の端部の軸方向端面１５に複数の歯１６（サイドスプライン）が形成される。すなわち、この第２工程では、内軸２の端部を第１の状態からさらに第２の状態まで外側に押し広げつつ、当該端部の軸方向端面１５に複数の歯１６を形成するようになっている。

以上のように本実施形態では、内軸２の端部を複数工程（第１工程および第２工程）でかしめるとともに、内軸２の端部をかしめつつ当該端部の軸方向端面１５に複数の歯１６を形成する。したがって、歯成形前における内軸２の加工硬化の度合いを比較的小さくすることができ、内軸２の端部に所望の形状（歯すじ長さや歯のだれ形状）の歯１６を成形することができる。また、加工硬化の度合いが比較的小さい段階で複数の歯１６の成形を行うので、内軸２の端部に対する歯成形パンチ２２の押圧力を低減することができる。これにより、歯成形パンチ２２の寿命を向上させることができる。

また、第１工程および第２工程において、筒状をなす内軸２の端部の全周を同時に押圧するのではなく、その周方向の所定範囲を押圧し、さらに、内軸２の端部に対する押圧位置をその周方向に移動させることにより当該端部の全周に加工を施すので、内軸２の端部の全周を同時に押圧して同時に加工する場合に比べて、小さい押圧力で内軸２の端部を加工することができる。これにより、パンチ（かしめ用パンチ１８および歯成形パンチ２２）の寿命を向上させることができる。また、かしめによる応力によって、内輪３が変形したり、内輪３の外周面にボール５の圧痕が形成されたりすることを防止することができる。

さらに、第１ステーションＳＴ１および第２ステーションＳＴ２において、それぞれ第１工程および第２工程が行われるので、第１ステーションＳＴ１から第２ステーションＳＴ２に車輪用転がり軸受装置１を順次送りながら加工を行うことで、複数の車輪用転がり軸受装置１を連続的に製造することができる。これにより、製品全体としての製造時間を短縮することができ、量産加工に適した効率的な製造を行うことができる。

この発明の実施の形態の説明は以上であるが、この発明は、前述の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、前述の実施形態では、第１ステーションＳＴ１および第２ステーションＳＴ２において、それぞれ、第１工程および第２工程が行われる場合について説明したが、これに限らず、同一のステーションで第１工程および第２工程が行われてもよい。

また、前述の実施形態では、第１工程において用いられるパンチ（かしめ用パンチ１８）と第２工程において用いられるパンチ（歯成形パンチ２２）とが異なる場合について説明したが、第１工程および第２工程おいて用いられるパンチは、同種のパンチであってもよいし、同一のパンチであってもよい。すなわち、第１ステーションＳＴ１において歯成形パンチ２２を用いて内軸２の端部を第１の状態までその外側に押し広げ（第１工程）、さらに、第２ステーションＳＴ２において第１工程における歯成形パンチ２２と同種の歯成形パンチ２２を用いて第２工程を行ってもよい。また、第１工程および第２工程が同一のステーションにおいて行われる場合には、同一の歯成形パンチ２２を用いてもよい。

また、前述の実施形態では、転動体としてボール５が用いられ、車輪用転がり軸受装置１が複列アンギュラ玉軸受として機能するように構成されている場合について説明したが、転動体としてはボール５に限らずころであってもよいし、車輪用転がり軸受装置１は、複列アンギュラ玉軸受以外の軸受として機能するように構成されていてもよい。

１・・・車輪用転がり軸受装置、２・・・内軸（軸体）、３・・・内輪、４・・・外輪、
５・・・ボール（転動体）、１５・・・軸方向端面、１６・・・歯、１８・・・かしめ用パンチ、２２・・・歯成形パンチ、ＳＴ１・・・第１ステーション、ＳＴ２・・・第２ステーション

Claims

筒状をなす端部を有する軸体と、前記軸体の端部を所定量突出させた状態で、当該軸体に外嵌されている内輪と、前記内輪に対して回転自在に外嵌されている外輪と、前記内輪および外輪の間に保持されている複数の転動体とを備える車輪用転がり軸受装置において、前記突出させた軸体の端部をかしめるとともに、当該端部の軸方向端面に、軸方向と交差方向に延びる複数の歯を形成するための製造方法であって、
かしめパンチにより、前記軸体の端部に対する押圧位置をその周方向に移動させつつ、前記軸体の端部を第１の状態までその外側に押し広げる第１工程と、
前記第１工程の後に行われ、複数の歯が形成された歯成形パンチにより、前記軸体の端部に対する押圧位置をその周方向に移動させつつ、前記軸体の端部を第１の状態からさらに第２の状態まで外側に押し広げるとともに、前記歯成形パンチにより、前記軸体の端部を第１の状態からさらに第２の状態まで外側に押し広げつつ、当該端部の軸方向端面に、軸方向と交差方向に延びる複数の歯を形成する第２工程とを含む、車輪用転がり軸受装置の製造方法。