JP2005291501A - 車輪支持用転がり軸受ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 シャフト部材２に対して内輪３を、シャフト部材２の円筒部２１をかしめ広げる事により固定するのに、内輪３やかしめ広げ部分を損傷しにくくする。
【解決手段】 内輪３の端部内周面に傾斜面１９を形成し、この傾斜面１９に向けて、上記円筒部２１をかしめ広げる。この円筒部２１の変形量が少なく、かしめ広げ部分を損傷しにくくすると共に、上記内輪３の変形量を少なく抑える事もできる。
【選択図】 図１

Description

この発明に係る車輪支持用転がり軸受ユニットは、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に利用する。

自動車の車輪は、車輪支持用転がり軸受ユニットにより懸架装置に支持する。この様な場合に使用する車輪支持用転がり軸受ユニットとして、従来から例えば、特許文献１〜８等に記載されたものが知られている。又、図８は、従来から広く実施されている車輪支持用転がり軸受ユニットの１例を示している。この車輪支持用転がり軸受ユニット１は、シャフト部材２と、内輪３と、外輪４と、複数個の転動体５、５とを備える。このうちのシャフト部材２の外周面の外端部（外とは、自動車への組み付け状態で幅方向外寄りとなる側を言い、各図の左側となる。反対に幅方向中央寄りとなる側を内と言い、各図の右側となる。）で上記外輪４から突出した部分には、車輪を支持する為の第二のフランジ６を形成している。又、このシャフト部材２の中間部には第一の内輪軌道７を、同じく内端部には外径寸法が小さくなった段部８を、それぞれ形成している。

そして、この段部８に、その外周面に第二の内輪軌道９を形成した上記内輪３を外嵌している。上記シャフト部材２の内端部には雄ねじ部１０を形成し、この雄ねじ部１０の先端部を、上記内輪３の内端面よりも内方に突出させている。そして、この雄ねじ部１０に螺合したナット１１と上記段部８の段差面１２との間で上記内輪３を挟持する事により、この内輪３を上記シャフト部材２の所定位置に結合固定している。上記雄ねじ部１０の先端部外周面には係止凹部１７を形成している。そして、上記ナット１１を所定のトルクで緊締した後、このナット１１の一部で上記係止凹部１７に整合する部分を直径方向内方にかしめ付ける事により、このナット１１の緩み止めを図っている。尚、上記シャフト部材２に１対の内輪を外嵌し、これら１対の内輪の外周面に、第一、第二の内輪軌道７、９を設ける構造も、従来から知られている。

又、上記外輪４の内周面には、上記第一の内輪軌道７と対向する第一の外輪軌道１３及び上記第二の内輪軌道９に対向する第二の外輪軌道１４を形成している。そして、これら第一、第二の内輪軌道７、９と第一、第二の外輪軌道１３、１４との間に上記転動体５、５を、それぞれ複数個ずつ設けている。これら各転動体５、５の設置空間の外端開口はシールリング２２により、内端開口は蓋体２９により、それぞれ塞いでいる。尚、図示の例では、転動体５、５として玉を使用しているが、重量の嵩む自動車用の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、これら転動体としてテーパころを使用する場合もある。

上述の様な車輪支持用転がり軸受ユニット１を自動車に組み付けるには、上記外輪４を、その外周面の一部に形成した第一のフランジ１５により懸架装置に固定し、上記第二のフランジ６に車輪を固定する。この結果、この車輪が懸架装置に対して回転自在に支持される。

又、前記特許文献７には、図９に示す様な構造の車輪支持用転がり軸受ユニット１が記載されている。この従来構造の第２例の場合には、シャフト部材２の内端部に形成した円筒部の一部で内輪３の内端面よりも内方に突出した部分を直径方向外方に折り曲げる事により、かしめ部１６を形成している。そして、このかしめ部１６と段部８の段差面１２との間で、上記内輪３を挟持している。

図８に示した従来構造の第１例の場合には、雄ねじ部１０の先端部に係止凹部１７を形成する作業、及びナット１１の一部を直径方向内方にかしめ付ける作業が必要になる。この為、車輪支持用転がり軸受ユニット１の部品製造作業及び組立作業が面倒になり、コストが嵩む。

又、図９に示した第２例の構造の場合、シャフト部材２に対して内輪３を結合固定する為のかしめ部１６の形成時に、このかしめ部１６が隣接する内輪３の内周面に、直径方向外方に向いた力が加わる。この為、この内輪３の直径が僅かとは言え変化する。そして、この変化量が大きくなると、この内輪３に亀裂等の損傷が発生する可能性が生じるだけでなく、転動体５、５に付与した予圧を適正値に維持する作業が面倒になり、上記内輪３を含む車輪支持用転がり軸受ユニット１の耐久性を確保する事が難しくなる可能性がある。特に、上記シャフト部材２に対して上記内輪３が回転する事を防止すべく、上記かしめ部１６のかしめ強度を十分に確保しようとした場合には、上記変形量が大きくなり易く、上記内輪３の耐久性確保が難しくなる。

この様な事情に鑑みて特願平８−３６８００号には、内輪の端面とかしめ部との間にスペーサリングを設け、かしめ部の形成作業に伴う、直径方向外方に向いた力をこのスペーサリングにより受ける構造が開示されている。この先発明に係る構造によれば、かしめ部の形成作業に伴って発生する、直径方向外方に向いた力の大部分を上記スペーサリングが受ける。従って、上記内輪にはこの直径方向外方に向いた力が殆ど伝わらず、この内輪の損傷防止を図れる。但し、この様なスペーサリングを設けた構造の場合でも、上記かしめ部自体、円筒部からの加工量が多く、かしめ作業に伴う変形に基づいて亀裂等が発生し易く、耐久性の確保が難しい。

特開昭６３−１０６４２６号公報 特開昭６３−１８４５０１号公報 特開昭６２−２１４８８９号公報 特開平３−３１００１号公報 米国特許第４５３７２７０号明細書 米国特許第４９５８９４４号明細書 米国特許第５２２６７３８号明細書 米国特許第５４９０７３２号明細書

本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、この様な事情に鑑みて、内輪の内径がこの内輪の固定作業に基づいて変化しない様にし、且つかしめ部に亀裂等の損傷が発生しにくくすると共に、シャフト部材に対し内輪を固定するナットの緩み止めを図る為の係止凹部の形成作業やナットのかしめ付け作業を省略する事により、コスト低減を図る事を目的に発明したものである。

本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは何れも、従来の、或は先発明の車輪支持用転がり軸受ユニットと同様に、外周面に第一のフランジを、内周面に複列の外輪軌道を、それぞれ設けた外輪と、端部外周面に第二のフランジを設けたシャフト部材と、外周面に内輪軌道を有し上記シャフト部材に外嵌した、少なくとも１個の内輪と、この内輪を含んで上記シャフト部材と共に回転する部分の外周面に設けた第一、第二の内輪軌道と上記複列の外輪軌道との間に、それぞれ複数個ずつ設けた転動体とを備える。そして、上記シャフト部材の端部に形成した円筒部の一部で上記内輪よりも突出した部分を直径方向外方にかしめ広げ、このかしめ広げた部分により上記内輪を直接又はスペーサリングを介して抑え付ける事により、上記内輪を上記シャフト部材に固定している。
特に、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットに於いては、上記内輪若しくはこの内輪よりも上記シャフト部材の先端寄りに外嵌したスペーサリングの開口周縁部で上記円筒部をかしめ広げた部分の外周面が押し付けられる部分を、開口端に向かう程内径が大きくなる、円錐凹面状の傾斜面としている。

上述の様に構成される本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットにより、懸架装置に対して車輪を回転自在に支持する作用は、従来の車輪支持用転がり軸受ユニットと同様である。
特に、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、シャフト部材の端部に形成した円筒部をかしめ広げた部分の外周面が押し付けられる部分を、開口端に向かう程内径が大きくなる、円錐凹面状の傾斜面としている為、このかしめ部分の変形量が少なくて済む。この為、このかしめ部分に発生する歪みを小さく抑えて、このかしめ部に割れ等の損傷が発生するのを抑える事ができる。又、上記変形量を少なく抑える為、このかしめ部を形成する事に基づき、上記円筒部の周囲に存在する部材にその直径方向外方に加わる力を低減できる。この結果、スペーサリングを用いた場合は勿論、スペーサリングを用いない場合でも、内輪にその直径方向外方に加わる力を低減して、この内輪の損傷防止を図れる。
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、上述の様に構成され作用するので、内輪の直径が変化する事を防止して、この内輪及びこの内輪を固定する為のかしめ広げ部分が、上記内輪の固定作業に基づいて損傷する可能性を低くできる。又、予圧を適正値に維持でき、しかも部品点数、部品加工、組立工数の減少により、コスト低減を図れる。

本発明を実施する場合に更に好ましくは、次の（１）〜（６）の構成要件を、それぞれ単独で、或は（１）〜（６）のうちから選択される複数の構成要件を、上記必須要件に組み合わせて実施する。
（１） 上記円筒部を構成すべく、上記シャフト部材の端部に形成する円形の凹部の先端の、このシャフト部材の軸方向に関する位置は、上記第二の内輪軌道に当接する転動体の中心の上記シャフト部材の軸方向に関する位置よりも、上記シャフト部材の端部側に位置する。
（２） 上記第二の内輪軌道に当接する転動体の中心と、上記内輪の端面若しくはこの内輪の肩部の端面との、上記シャフト部材の軸方向に関する距離は、上記転動体の外径の０．７５倍以上である。
（３） 上記内輪の端部で上記傾斜面を形成した部分の外径を、この内輪の肩部の外径よりも小さくする。
（４） 上記シャフト部材の先端部で上記内輪の嵌合部、若しくは内輪及びスペーサリングの嵌合部よりも突出した部分の外径を、この嵌合部の外径よりも小さくし、上記シャフト部材の端部に形成した円筒部のうちの外径の小さくなった部分を、直径方向外方にかしめ広げる。
（５） 上記シャフト部材の先端部外周面の一部で、上記傾斜面の小径側端部に対向する部分に凹溝を、上記外周面の全周に亙って形成し、上記シャフト部材の端部に形成した円筒部のうちの凹溝よりも先端寄り部分を、直径方向外方にかしめ広げる。
（６） 転動体から内輪に加わる荷重の作用線の延長位置を、上記傾斜面よりもシャフト部材の軸方向中央寄りで、このシャフト部材の外径が変化しない部分に存在させる。

図１〜２は、前記（１）（２）の構成要件を組み込んだ、本発明の実施例１を示している。尚、本発明の特徴は、シャフト部材２に対して内輪３を固定する部分の構造にある。その他の部分の構造及び作用に就いては、前述の図８に示した従来構造と同様であるから、重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。

シャフト部材２の内端部に形成した段部８の中間部内端寄り部分で、この段部８に外嵌した内輪３の内端部内周面に、内端開口に向かう程内径が大きくなる、円錐凹面状の傾斜面１９を形成している。この傾斜面１９が上記シャフト部材２の中心軸に対し傾斜している傾斜角度θは、２０〜６０度程度とする。又、上記シャフト部材２の内端面には円形の凹部２０を形成する事により、このシャフト部材２の内端部に円筒部２１を形成している。本実施例の場合にこの円筒部２１は、上記シャフト部材２の内端部で、ほぼ上記内輪３の肩部２３の内側部分に存在する。

上述の様な傾斜面１９を形成した内輪３を、上記シャフト部材２の内端部に設けた円筒部２１をかしめ広げる事によりこのシャフト部材２に固定し、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットとする際には、前記図９に示した従来構造の場合に比べて、かしめ部分の変形量が少なくて済む。即ち、上記従来構造の場合にはかしめ部１６を形成する為、シャフト部材２の内端部に形成した円筒部を直径方向外方に向け、９０度折り曲げるのに対して、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットを構成すべく、上記円筒部２１をかしめ広げる際には、この円筒部２１を上記傾斜角度θ（＝２０〜６０度）だけ変形させれば良い。この為、このかしめ部分に発生する歪みを小さく抑えて、このかしめ部に割れ等の損傷が発生するのを抑える事ができる。又、上記変形量を少なく抑える為、このかしめ部を形成する事に基づき、上記円筒部２１の周囲に存在する部材である上記内輪３に、この内輪３の直径方向外方に加わる力を低減できて、この内輪３の損傷防止を図れる。

尚、上記円筒部２１を直径方向外方にかしめ広げる作業は、鍛造加工、或は揺動プレス加工により行なう。何れの加工法を採用する場合でも、図２に示す様に、上記円筒部２１の内径側にプレス型２５を押し込み、上記円筒部２１を直径方向外方にかしめ広げる。特に、かしめ作業に揺動プレス加工を採用すれば、成形時の荷重を小さくして、軸受内部への影響をなくし、成形後の予圧管理を適正にできると言った利点がある。又、上記円筒部２１の奥端縁（この円筒部２１の内径が変化しない部分の奥端）と上記内輪３の端面２４との距離Ｌは、車輪支持用転がり軸受ユニットの大きさ等の応じて設計的に定めるが、一般的な乗用車用の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合で、５〜１５mm程度とするのが好ましい。

又、上記円筒部２１を構成すべく、上記シャフト部材２の端部に形成する円形の凹部２０の先端位置は、複列に配置した転動体５、５のうち、内側の列を構成する転動体５の中心よりも内側に位置させている。即ち、図１に点Ｘで示した、上記凹部２０の先端の、上記シャフト部材２の軸方向に関する位置は、第二の内輪軌道である、上記内輪３の外周面に設けた第二の内輪軌道９に当接する転動体５の中心の、上記シャフト部材２の軸方向に関する位置よりも、上記シャフト部材２の内端部側に位置させている。従って、車輪支持用転がり軸受ユニットを構成するシャフト部材２と外輪４との間にラジアル荷重が加わり、上記転動体５から上記第二の内輪軌道９にラジアル荷重が加わった場合でも、上記シャフト部材２の一部でこのラジアル荷重を受ける部分が充実体である為、このシャフト部材２の耐久性を十分に確保できる。

更に、上記第二の内輪軌道９に当接する転動体５の中心と、上記内輪３の端面２４との、上記シャフト部材２の軸方向に関する距離Ｍを、上記各転動体５、５の外径Ｄの０．７５倍以上（Ｍ≧０．７５Ｄ）としている。この様に、転動体５の中心と端面２４との距離Ｍを確保している為、上記内輪３の肩部２３や第二の内輪軌道９部分の寸法精度や形状精度が悪化する事を防止して、車輪支持用転がり軸受ユニットの機能を確保できる。即ち、これら各部分の寸法精度や形状精度を良好に確保できるので、車輪支持用転がり軸受ユニットの運転時に振動等が発生するのを防止すると共に、転動体５の転動面や第二の内輪軌道９の転がり疲れ寿命等を確保できる。尚、図示の例では、第一の内輪軌道７をシャフト部材２の中間部外周面に直接形成しているが、この第一の内輪軌道７は、シャフト部材２と別体の内輪に形成し、この内輪をこのシャフト部材２に外嵌固定しても良い。

次に、図３は、前記（１）（２）（６）の構成要件を組み込んだ、本発明の実施例２を示している。本実施例の場合には、シャフト部材２の内端部で、このシャフト部材２に外嵌した内輪３の端面２４よりも内方に突出した部分に、スペーサリング１８を外嵌している。このスペーサリング１８の内半部内周面には、内端開口に向かう程内径が大きくなる、円錐凹面状の傾斜面１９を形成している。そして、上記シャフト部材２の内端部で上記スペーサリング１８の内側に存在する円筒部２１を直径方向外方にかしめ広げる事により、上記スペーサリング１８を上記内輪３の端面２４に向け抑え付けて、この内輪３を上記シャフト部材２に結合固定している。又、第二の内輪軌道９と第二の外輪軌道１４との間に設けた転動体５から内輪３に加わる荷重の作用線（接触角を表す鎖線αと一致する）の延長位置は、上記傾斜面１９よりも段部８の軸方向中央寄りで、外径が変化しない部分に存在する。

本実施例の場合、この様なスペーサリング１８を設ける事により、上記円筒部２１をかしめ広げる際のかしめ強度を十分に大きくした場合でも、上記内輪３が直径方向に弾性変形する事を確実に防止できる。即ち、本実施例の場合には、上記円筒部２１をかしめ広げる際に加わる、直径方向外方に向いた力は、シャフト部材２に外嵌したスペーサリング１８が受ける。従って、上記円筒部２１をかしめ広げる作業に伴って、上記内輪３の直径が変化する事が、前述した第１例の場合よりも少なくなる（殆ど変化しなくなる）。尚、仮にスペーサリング１８の寸法精度、及び形状精度が悪化しても、車輪支持用転がり軸受ユニットの性能には何らの悪影響も及ぼさない。又、本実施例の場合には、上記荷重の作用線の延長位置を規制している為、この荷重が上記円筒部２１をかしめ広げた部分に作用する事を防止して、かしめ固定部分の耐久性を確保できる。スペーサリング１８を設けた点、並びに作用線の延長位置を規制した点以外の構成及び作用は、前述した実施例１の場合と同様である。

次に、図４は、前記（１）（２）（３）（６）の構成要件を組み込んだ、本発明の実施例３を示している。本実施例の場合には、シャフト部材２の内端部に外嵌した内輪３ａの内端部で傾斜面１９を形成した部分の外径を、この内輪３ａの肩部２３の外径よりも小さくして、内輪円筒部２６としている。この様な本実施例の場合、上記シャフト部材２の内端部に形成した円筒部２１を、上記傾斜面１９に向けて直径方向外方にかしめ広げ、上記内輪３をシャフト部材２に固定する際には、上記内輪円筒部２６が、かしめ広げに伴う応力の大部分を受ける。従って、肩部２３に比較して薄肉の内輪円筒部２６の変形量は多くなるが、上記内輪３ａの肩部２３及び第二の内輪軌道９の変形量を小さくできる。この結果、車輪支持用転がり軸受ユニットの回転精度を十分良好な状態に維持できる。尚、本実施例の場合には、上記第二の内輪軌道９に当接する転動体５の中心と、上記内輪３ａの肩部２３の端面２４ａとの、上記シャフト部材２の軸方向に関する距離Ｍを、上記各転動体５、５の外径Ｄの０．７５倍以上（Ｍ≧０．７５Ｄ）としている。又、本実施例の場合も、荷重の作用線の延長位置を規制して、かしめ固定部分の耐久性確保を図っている。その他の構成及び作用は、前述した実施例１の場合と同様である。

次に、図５は、前記（１）（２）の構成要件を組み込んだ、本発明の実施例４を示している。上述した実施例１〜３の場合には、外輪４を回転しない静止輪とし、シャフト部材２を回転させる構造であったのに対して、本実施例の場合には、シャフト部材２を懸架装置に支持して回転させず、外輪４を車輪と共に回転する回転輪としている。回転側と静止側とが逆になった以外の構成及び作用は、前述した実施例１の場合と同様である。

次に、図６は、前記（１）（２）（４）の構成要件を組み込んだ、本発明の実施例５を示している。本実施例の場合、シャフト部材２の内端部で内輪３の嵌合部よりも突出した部分の外径を、この嵌合部の外径よりも小さくしている。即ち、上記シャフト部材２の内端部に形成した円筒部２１の基端部外周面で、この内輪３の内端開口部に形成した傾斜面１９よりも少しだけ第二の内輪軌道９に寄った部分に、０．０２〜１mm程度の僅かな段差Ｈを有する段差部２７を形成している。そして、上記円筒部２１のうちの外径の小さくなった部分を、直径方向外方にかしめ広げ、上記傾斜面１９を抑え付ける様にしている。この様に円筒部２１を直径方向外方にかしめ広げる際には、上記段差部２７がかしめ広げ作業に伴って折れ曲がる部分の起点となる。この為、かしめ広げ作業に伴って上記円筒部２１に無理な力が加わりにくくなって、かしめ広げ部分に亀裂等の損傷が発生しにくくなる。その他の構成及び作用は、前述した実施例１の場合と同様である。尚、本実施例の構造を上述した実施例４に適用する場合には、軸方向に関する内外方向が逆になる。

次に、図７は、前記（１）（２）（５）の構成要件を組み込んだ、本発明の実施例６を示している。本実施例の場合、シャフト部材２の内端部外周面の一部で、内輪３の内端部に形成した傾斜面１９の小径側端部に対向する部分に、０．１〜２mm程度の深さＫを有する凹溝２８を、上記外周面の全周に亙って形成している。そして、上記シャフト部材２の内端部に形成した円筒部２１のうちの上記凹溝２８よりも内端寄り部分を、直径方向外方にかしめ広げ、上記傾斜面１９を抑え付ける様にしている。この様に円筒部２１を直径方向外方にかしめ広げる際には、上記凹溝２８がかしめ広げ作業に伴って折れ曲がる部分の起点となる。この為、かしめ広げ作業に伴って上記円筒部２１に無理な力が加わりにくくなって、かしめ広げ部分に亀裂等の損傷が発生しにくくなる。その他の構成及び作用は、前述した実施例１の場合と同様である。尚、本実施例の構造を上述した実施例４に適用する場合にも、軸方向に関する内外方向が逆になる。

本発明の実施例１を示す半部断面図。 シャフト部材の内端部に形成した円筒部をかしめ広げる状態を示す、要部拡大断面図。 本発明の実施例２を示す半部断面図。 同実施例３を示す半部断面図。 同実施例４を示す半部断面図。 同実施例５を示す要部拡大断面図。 同実施例６を示す要部拡大断面図。 従来構造の第１例を示す半部断面図。 同第２例を示す半部断面図。

符号の説明

１ 車輪支持用転がり軸受ユニット
２ シャフト部材
３、３ａ 内輪
４ 外輪
５ 転動体
６ 第二のフランジ
７ 第一の内輪軌道
８ 段部
９ 第二の内輪軌道
１０ 雄ねじ部
１１ ナット
１２ 段差面
１３ 第一の外輪軌道
１４ 第二の外輪軌道
１５ 第一のフランジ
１６ かしめ部
１７ 係止凹部
１８ スぺーサリング
１９ 傾斜面
２０ 凹部
２１ 円筒部
２２ シールリング
２３ 肩部
２４、２４ａ 端面
２５ プレス型
２６ 内輪円筒部
２７ 段差部
２８ 凹溝
２９ 蓋体

Claims (1)

1. 外周面に第一のフランジを、内周面に複列の外輪軌道を、それぞれ設けた外輪と、端部外周面に第二のフランジを設けたシャフト部材と、外周面に内輪軌道を有し上記シャフト部材に外嵌した、少なくとも１個の内輪と、この内輪を含んで上記シャフト部材と共に回転する部分の外周面に設けた第一、第二の内輪軌道と上記複列の外輪軌道との間に、それぞれ複数個ずつ設けた転動体とを備え、上記シャフト部材の端部に形成した円筒部の一部で上記内輪よりも突出した部分を直径方向外方にかしめ広げ、このかしめ広げた部分により上記内輪を直接又はスペーサリングを介して抑え付ける事により、上記内輪を上記シャフト部材に固定する車輪支持用転がり軸受ユニットに於いて、上記内輪若しくはこの内輪よりも上記シャフト部材の先端寄りに外嵌したスペーサリングの開口周縁部で上記円筒部をかしめ広げた部分の外周面が押し付けられる部分を、開口端に向かう程内径が大きくなる、円錐凹面状の傾斜面とした事を特徴とする車輪支持用転がり軸受ユニット。

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