JP4591485B2 - 軸受装置 - Google Patents

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等の軸受装置に関する。

従来のこの種の軸受装置として車両用ハブユニットの構造の例を図８に示す。

図例の車両用ハブユニットＢは、ハブホイール１および複列外向きのアンギュラ玉軸受２を有する。ハブホイール１は、環状板部１１および軸部１２を有する。環状板部１１に不図示の車輪が取り付けられる（特許文献１参照）。

軸部１２の軸端はローリングかしめで形成されたかしめ部３の構造となっている。この軸部１２の外周にアンギュラ玉軸受２が固定される。

アンギュラ玉軸受２は、内輪２１、外輪２２、複数の玉２３および２つの冠型保持器２４を有し、かしめ部３から内輪２１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。

このようなアンギュラ玉軸受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１２の軸端の締め付けに代えて行われるようになっている。

ここで、図中、仮想線で示されているかしめ用円筒部３ａは、軸部１２の軸端で構成されたものであって、かしめ具９０のローリングにより径方向外向きに屈曲されてアンギュラ玉軸受２の内輪２１の端面にかしめつけられてかしめ部３となる。

なお、前述のかしめ形態としては、図９で示すようなローリングかしめ装置Ｃが用いられる。つまり、ハブホイールの軸部１２の軸端のかしめ用円筒部３ａに対しかしめ具９０を所要角度θ傾けた姿勢であてがい、回転軸９１を回転させることでかしめ具９０をローリングさせることにより、かしめ用円筒部３ａを径方向外向きに塑性変形させ、この塑性変形した部分をかしめ部３として内輪２１の外端面に押し付けるようにしている。
特開平１０−３３２７２３号公報

このハブユニットＢの場合、上記かしめに際し、内輪２１にかしめ力がかかるために、内輪２１の軌道がいびつに変形してその真円度が低下する傾向になって軸受精度が低下するのみならず、また、内輪２１の軌道に円周方向の引張応力がかかりアンギュラ玉軸受２の疲労寿命に好ましくない影響を及ぼす。

そこで、本願出願人は、かしめにおいて変形しにくくするように内輪全体の肉厚を厚く設定してその剛性を大きくすればと考えた。

このように内輪の肉厚を全体的に拡大するに際しては、内輪の内径を縮小してその肉厚を拡大した場合を検討したが、軸部の軸径が縮小されて軸部の強度が低下することが判り、実施不可能と判断した。

したがって、本発明は、内輪の剛性を上げて、かしめに対して軸受精度に影響させないよう内輪を変形しにくくすることを解決すべき課題としている。

本発明はまた、内輪の剛性を上げてかしめに対して軸部の強度を低下させずに内輪を変形しにくくすることを解決すべき課題としている。

本発明による軸受装置は、軸端にかしめ用円筒部を有する軸体の外周に、斜接形式の転がり軸受を取り付け、前記軸体のかしめ用円筒部を径方向外向きに屈曲させて前記転がり軸受の内輪の反カウンタボア側端部の端面にかしめつけてかしめ部を形成し、転がり軸受に対する抜け止めと予圧付与とを行う軸受装置であって、前記かしめ部は、その外周縁径が転動体ピッチ円径より小さく、前記内輪の反カウンタボア側の肩部に、外径が転動体ピッチ円径より大きく、外輪のカウンタボアの内径より小さい膨出部が形成され、前記膨出部のカウンタボア側が転動体に対して非接触とされるとともに、前記膨出部にパルサリングが取付けられ、前記パルサリングは、膨出部の外径面に取り付けられる円筒部と、この円筒部の反カウンタボア側端部から径方向内方にのみ延びる磁極形成面とからなる断面Ｌ字形に形成され、前記磁極形成面の内径は、膨出部の外径よりも小さくかしめ部の外周縁よりも大きい。

本発明によると、内輪の反カウンタボア側肩部が標準仕様品に対して径方向外向きに膨出されて、反カウンタボア側端部の径方向肉厚が拡大されているので、反カウンタボア側端部の容積が大きくなって断面係数が大となるから反カウンタボア側端部の剛性が大きくなる。

そして、かしめ具をローリングさせてかしめ用円筒部を径方向外向きに屈曲変形させて内輪の反カウンタボア側端部の端面にかしめつけたとき、そのかしめ力は内輪の反カウンタボア側端部にかかるが、反カウンタボア側端部は剛性が大きいのでかしめで変形されることがない。そのため、内輪の軌道側部分はかしめで変形されることがなくなり、したがって、軌道の真円度は保持され、軸受精度が保たれる。

また、反カウンタボア側端部がかしめで変形しないから、かしめにより内輪の軌道に円周方向の引張応力がかかるようなことがなくなり、その結果、かしめで軸受疲労が低減されて寿命が短くなることがない。

また、本発明によると、内輪全体の肉厚を厚く設定していないから、内輪の内径を縮小させる必要がなく、したがって、軸部軸径を縮小させる必要もなくなり、軸部強度を保持した状態で、内輪を変形させることなくかしめられる。

また、本発明によると、反カウンタボア側端部の外径が、転動体ピッチ円径より大きく、外輪のカウンタボアの内径より小さいから、転動体の転動性能を低下させずに反カウンタボア側端部の剛性を向上させられる。

本発明では、内輪の回転に伴う遠心力がパルサリングに作用しても、パルサリングは、電磁気センサとの対向間隔が変化することは一切無いので回転検出精度が高い回転検出装置を得られる。

また、この場合、膨出部分によって内輪の反カウンタボア側端部と外輪のカウンタボアとの径方向隙間は減少していても、パルサリングは膨出部分の軸方向外端面に設けられるので、転動体の転動性能を低下させずに反カウンタボア側端部の剛性を向上させつつ、回転検出装置の設置スペースを容易に確保できるうえに回転検出精度が高い回転検出装置を得られる、という好ましい構造となる。

以上のように本発明の軸受装置は、反カウンタボア側端部の径方向肉厚が拡大されているので、内輪は反カウンタボア側端部の剛性が大きくされている。そのため、例えばかしめ具をローリングさせてかしめ用円筒部を径方向外向きに屈曲変形させて内輪の反カウンタボア側端部の端面にかしめつけた場合、そのかしめ力は内輪の反カウンタボア側端部にかかるが、反カウンタボア側端部はその剛性が大きいのでかしめで変形されず、したがって、内輪の軌道側部分がかしめで変形されることがなくなり、その軌道の真円度は保持され、軸受精度が保たれる。

また、反カウンタボア側端部がかしめで変形しないから、かしめにより内輪の軌道に円周方向の引張応力がかかるようなことがなくなり、その結果、かしめで軸受疲労が低減されて寿命が短くなることがない。

また、本発明によると、内輪全体の肉厚を厚く設定していないから、内輪の内径を縮小させる必要がなく、したがって、軸部の軸径を縮小させる必要もないから、軸部の強度を保持した状態で、内輪を変形させることなく、かしめることができる。

以下、本発明の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。

（実施形態１）
図１ないし図３は、本発明の実施形態１にかかる軸受装置の一例である車両用のハブユニットにかかり、図１は、かしめ用円筒部３ａによるかしめ前の状態にあるハブユニットの縦断側面図であり、図２は、かしめ用円筒部３ａによるかしめ後の状態にあるハブユニットの縦断側面図であり、図３は、図２の要部の拡大図である。

図中、Ａは、軸受装置としての車両用ハブユニットの全体を示し、１は軸体としてのハブホイール、２は転がり軸受としての複列外向きアンギュラ玉軸受、３ａは、ハブホイール１の軸端に設けられたかしめ用円筒部である。図１で示されるかしめ用円筒部３ａは、径方向外向きに屈曲されて図２で示されるかしめ部３となる。

ハブホイール１は、環状板部１１と、斜接形式の転がり軸受の一例としての複列外向きのアンギュラ玉軸受２が外装される軸部１２とを有する。なお、本発明は、斜接形式の転がり軸受としてこのアンギュラ玉軸受２に限定されず、斜接形式の転がり軸受であれば、なんでもよい。例えば、カウンタボア玉軸受、単列アンギュラ玉軸受、複列円錐ころ軸受、等の転がり軸受を含む。

アンギュラ玉軸受２は、軸部１２の小径外周面に外嵌される単一軌道を有する内輪２１と、二列の軌道溝を有する単一の外輪２２と、二列で配設される転動体としての複数の玉２３と、二つの冠形保持器２４とを備えており、前述のハブホイール１の軸部１２の大径外周面を一方内輪とする構成になっている。前述の内輪２１は、一般的な単列アンギュラ玉軸受の内輪をそのまま流用している。なお、外輪２２の外周には、径方向外向きのフランジ２５が設けられており、このフランジ２５を介して図示しない車軸ケースなどに非回転に取り付けられる。

なお、図２において、３０は蓋体である。

上述の車両用ハブユニットＡは、要するに、軸端にかしめ用円筒部３ａを有するハブホイール１の外周に、アンギュラ玉軸受２を取り付け、かしめ用円筒部３ａを径方向外向きに屈曲させてアンギュラ玉軸受２の内輪２１の反カウンタボア側端部２１ａの端面にかしめつけて、アンギュラ玉軸受２に対する抜け止めと予圧付与とを行うものである。

そして、実施形態１で特徴とする構成は、内輪２１の反カウンタボア側肩部２１ｂが、標準仕様品に対して径方向外向きに玉２３に対して非接触状態に膨出され、その膨出部分２１ｃによって反カウンタボア側端部２１ａの径方向肉厚が拡大されていることである。

また、実施形態１でさらに特徴とする構成は、さらに、前記のように径方向肉厚が拡大された反カウンタボア側端部２１ａの外径Ｄ０が、好ましくは、玉２３のピッチ円径（Ｐ．Ｃ．Ｄ．）Ｄ１より大きく、外輪２２のカウンタボア２２ａの内径Ｄ２より小さいことである。

ここで、標準仕様品とは、その内輪の肩部の高さが転動体の乗り上げ防止に要求される最小の高さ以上で転動体のピッチ円径以下のものと定義される。

上記構成の車両用ハブユニットＡにおいては、反カウンタボア側端部２１ａが、膨出部分２２ａによって、その径方向肉厚が拡大されて、その剛性が大きくされている。

したがって、かしめ具をローリングさせて図１のかしめ用円筒部３ａを径方向外向きに屈曲変形させて内輪２１の反カウンタボア側端部２１ａの端面にかしめつけた場合、そのかしめ力が内輪２１の反カウンタボア側端部２１ａにかかっても、反カウンタボア側端部２１ａは上述のように剛性が大きいから、かしめで変形されることがない。

なお、反カウンタボア側端部２１ａの外径をＤ０、玉２３のピッチ円径Ｐ．Ｃ．Ｄ．をＤ１、外輪２２のカウンタボア２２ａの内径をＤ２とした場合、上記大小関係は、Ｄ１≦Ｄ０≦Ｄ２であるが、反カウンタボア側端部の剛性アップにおいて、より好ましい範囲としては
０．１５≦（Ｄ０−Ｄ１）／（Ｄ２−Ｄ１）≦０．７５
である。

なお、内輪２１の素材は、ＪＩＳ規格で高炭素クロム軸受鋼が好ましいが、素材はこれに限定されない。

そのため、かしめが内輪２１の軌道側部分に影響しなくなり、その軌道がかしめで変形されることがなくなるから、その軌道の真円度が保持され、軸受精度が保たれる。

また、反カウンタボア側端部２１ａがかしめで変形しないから、かしめにより内輪２１の軌道に円周方向の引張応力がかかるようなことがなくなり、その結果、かしめで軸受疲労が低減されて寿命が短くなることがない。

また、内輪２１全体の肉厚を厚く設定していないから、内輪２１の内径を縮小させる、つまり、ハブホイール１の軸径を縮小させる必要もないから、ハブホイール１の強度を保持した状態で、内輪２１を変形させることなくかしめることができる。

なお、上述の実施の形態１は、ハブホイール１とアンギュラ玉軸受２との組み合わせからなる車両用ハブユニットに限定されるものではなく、ハブホイール等を軸体とし、アンギュラ玉軸受等の斜接形式の転がり軸受を軸体の軸部の外周に配設した軸受装置にも適用することができる。

（実施形態２）
図４ないし図６は本発明の実施形態２にかかり、図４は、実施形態２に従う軸受装置の縦断側面図、図５は、図４の軸受装置が備える回転検出装置の一部分解斜視図、図６は、図４で示される軸受装置の要部の拡大図である。なお、図７は、実施形態２と比較するための従来の軸受装置の要部拡大図である。

図４ないし図６において図１ないし図３と対応する部分には同一の符号を付し同一の符号に係る部分についての説明は省略する。

この実施形態２において特徴とする構成は、車輪の回転速度を検出する回転検出装置４０が配備されていることである。

すなわち、実施形態２の軸受装置が備える回転検出装置４０は、例えば、自動車のＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）での情報入力手段やその他、車輪の回転状態に関するデータが必要な場合に用いられる。

この回転検出装置４０は、パルサリング４１と、電磁気センサ４２と、制御部４３とを備えている。

パルサリング４１は、軸受装置Ａの回転部分であるアンギュラ玉軸受２の内輪２１の反カウンタボア側端部２１ａにおいて設けられた環状の膨出部分２１ｃの軸方向外端面に取り付けられている。

電磁気センサ４２は、軸受装置Ａの非回転部分である蓋体３０に取り付けられている。

制御部４３は、電磁気センサ４２に配線を介して取り付けられていてマイクロコンピュータ等を含み、電磁気センサ４２の出力信号から車輪の回転速度等を演算したり各種制御を行うようになっている。

実施形態２の軸受装置Ａにおいて、不図示の車輪は、ハブホイール１の環状板部１１の外面に取り付けられるので、車輪の回転速度とパルサリング４１の回転速度とは対応している。したがって、パルサリング４１の磁気変化は車輪の回転速度に対応している。

具体的に、図５で示すように、パルサリング４１は、周方向にＮ磁極とＳ磁極とが交互に配置され磁極形成面を備えて構成されたリング体で構成され、また、電磁気センサ４２は、センサ面がパルサリング４１の磁極形成面に対して軸方向に対向配設されていて、パルサリング４１のＮとＳの各磁極の交互の近接周期に対応した周波数の電磁気信号を制御部４３に出力することができるようになっている。

制御部４３では、この電磁気信号の周波数から車輪の回転速度等のデータを演算処理する。

実施形態２の回転検出装置４０と従来の回転検出装置４０ａとを図６および図７を用いて比較説明する。図６は、実施形態２の回転検出装置４０であり、図７は従来の回転検出装置４０ａである。

図６でその要部が示される実施形態２の回転検出装置４０の場合、アンギュラ玉軸受２の内輪２１の反カウンタボア側端部２１ａが膨出部分２１ｃによって径方向に膨出されているので、その膨出部分２１ｃの軸方向外端面がパルサリング４１の広い設置スペースを提供している。そのため、この膨出部分２１ｃの軸方向外端面にパルサリング４１を設置し、これに軸方向に対向して電磁気センサ４２を設置することができる。

上記構成を備えた実施形態２の回転検出装置４０の場合、内輪２２の回転に伴う遠心力がパルサリング４１に作用しても、パルサリング４１の磁極形成面は、軸方向に変位することがなく電磁気センサ４２のセンサ面との対向間隔が変化することは一切無い。したがって、パルサリング４１からの各磁極の交互の近接周期を検出する電磁気センサ４２の出力は正確に車輪の回転速度に対応してものとなり、回転検出精度が高いものとすることができる。

これに対して図７でその要部が示される従来の回転検出装置４０ａの場合、前記膨出部分２１ｃが無いから、パルサリング４１を軸方向に延ばす一方、外輪２２の軸方向外端面に電磁気センサ４２を設置し、パルサリング４１と電磁気センサ４２とが径方向に対向した構成となっている。そのため、内輪２２の回転に伴う遠心力がパルサリング４１に作用した場合、パルサリング４１が仮想線で示すように径方向内外にたわんでしまい、電磁気センサ４２との対向間隔を一定の状態に確保することが困難となる。このようにパルサリング４１と電磁気センサ４２との対向間隔が変化したのではその回転を高精度で検出することができない。

なお、実施形態２の回転検出装置４０は、車輪の回転を磁気変化で検出するためにパルサリング４１と電磁気センサ４２との組み合わせで構成されているが、このような組み合わせに限定されるものではない。

また、上述の実施形態２のパルサリング４１はその磁極形成面に周方向にＮとＳの磁極が交互に配設されたもの、あるいは、周方向に複数の窓が等間隔あるいは一定の規則をもって形成された金属リング体とし、これに対して、電磁気センサ４２は、永久磁石で構成してパルサリング４１の回転に伴う周方向における電磁的変化に対応した信号を生成出力するように構成し、パルサリング４１の回転速度に応じてその電磁的感応信号の周波数が変化する信号を出力可能とし、これを制御部４３に入力させ、制御部４３ではこの信号から回転速度を検出するようにしてもよい。

かしめ前における本発明の実施形態１の車両用ハブユニットの縦断側面図 かしめ後における本発明の実施形態１の車両用ハブユニットの縦断側面図 図１で示される実施形態１の要部拡大図 本発明の実施形態２の車両用ハブユニットの縦断側面図 実施形態２の車両用ハブユニットが備える回転検出装置の一部分解斜視図 実施形態２の要部拡大図 図６に対応する従来の要部拡大図 従来の車両用ハブユニットの縦断側面図 図８のかしめ部のかしめ形態の説明に供する工程図

符号の説明

Ａ 車両用ハブユニット
１ ハブホイール（軸体）
１２ ハブホイールの軸部
２ 複列外向きアンギュラ玉軸受（転がり軸受）
３ かしめ部
３ａ かしめ用円筒部
２１ 内輪
２１ａ 内輪２１の反カウンタボア側端部
２１ｂ 内輪２１の反カウンタボア側肩部
２１ｃ 反カウンタボア側端部２１ａの膨出部分
２２ 外輪
２２ａ 外輪２２のカウンタボア
２３ 玉（転動体）
４０ 回転検出装置
４１ パルサリング
４２ 電磁気センサ

Claims (1)

1. 軸端にかしめ用円筒部を有する軸体の外周に、斜接形式の転がり軸受を取り付け、前記軸体のかしめ用円筒部を径方向外向きに屈曲させて前記転がり軸受の内輪の反カウンタボア側端部の端面にかしめつけてかしめ部を形成し、転がり軸受に対する抜け止めと予圧付与とを行う軸受装置であって、
   前記かしめ部は、その外周縁径が転動体ピッチ円径より小さく、
   前記内輪の反カウンタボア側の肩部に、外径が転動体ピッチ円径より大きく、外輪のカウンタボアの内径より小さい膨出部が形成され、
   前記膨出部のカウンタボア側が転動体に対して非接触とされるとともに、前記膨出部にパルサリングが取付けられ、
   前記パルサリングは、膨出部の外径面に取り付けられる円筒部と、この円筒部の反カウンタボア側端部から径方向内方にのみ延びる磁極形成面とからなる断面Ｌ字形に形成され、
   前記磁極形成面の内径は、膨出部の外径よりも小さくかしめ部の外周縁よりも大きい、ことを特徴とする軸受装置。

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