JP5599229B2 - 端面歯列を加圧成形する方法 - Google Patents

Description

本発明は、転がり軸受け、特にホイール軸受けの揺動鋲締め突出部から端面歯列を加圧成形する方法に関する。さらに本発明は、好適に成形された端面歯列を備えた転がり軸受けもしくはホイール軸受けに関する。

このような方法は、特に自動車分野においてホイール軸受けを製造する際に用いられる。

以前突出部理解されているように、ホイール軸受けのみならず揺動鋲締め突出部を備えた別の転がり軸受けは、有利には端面歯列を介して、駆動トレーンの駆動要素と結合することができ、これによって構造スペースを節減するか、または半径歯列の嵌合問題を回避することができる。

米国特許第２００１００４６３３９号明細書において、ホイールハブの端部を変形加工する方法が公知であり、ここでは端部は、揺動鋲締め突出部に成形される。揺動鋲締め突出部が当て工具としてのいわゆるスナップによって成形される間に、内輪の不要な拡開が、半径方向外側から内側に支持部材によって支持されることによって回避される。

スナップ成形法によって、ホイールハブの端部は、軸方向および半径方向で成形加工される。この場合軸方向に向けられた歯が形成され、歯は、回転軸を中心とする歯列円を形成する。このような方法ならびに対応する、端面歯列の形成された揺動鋲締め突出部を備えたホイール軸受けは、国際公開第２００６１０５７４８号パンフレットに起因する。

端面歯列の歯溝深さは、高い回転モーメントの軸方向伝達に関する場合に決定的な値である。歯溝深さが大きいほど、伝達される最大回転モーメントも大きくなる。しかし大きな歯溝深さで多数の薄い歯を製作する場合、スナップ成形法は制限される。当て工具の揺動（当て工具とハブの端部との当接部分の経過が円を成すように順次当て工具をすりこぎ運動させるような運動）に基づいて、歯の凹部は能動的に成形することができるが、歯の尖端は成形が困難である。なぜならば材料流れ方向が力作用方向とは逆向きであり、成形しようとする鋲締め突出部が、表面の拡張に抗して作用するからである。

さらに実地から明らかであるが、スナップ成形法によって多くの場合端面歯列が不均等に成形され、この場合対向歯列への係合が均等なトルク伝達に十分な精度で適合されない。

米国特許第２００１００４６３３９号明細書 国際公開第２００６１０５７４８号パンフレット

したがって本発明の課題は、冒頭で述べたような、端面歯列を加圧成形する方法および端面歯列を備えた転がり軸受けを改良して、前述の欠点が解消されたものを提供することである。

この課題を解決するための本発明の方法によれば、転がり軸受け、特にホイール軸受けの揺動鋲締め突出部から端面歯列を加圧成形する方法において、第１ステップで、ハブの端部を変形加工するまえに、雌型を、前組立状態で転がり軸受けに軸方向に配置し、第２ステップで、端部を変形加工して、同時に端面歯列を成形する間、雌型が、形成される揺動鋲締め突出部の半径方向の拡がりを半径方向で制限するようにする。

有利には、雌型は、揺動鋲締め突出部の軸方向および／または半径方向の外面を成形する。

有利には、雌型の内側付加部は、揺動鋲締め突出部の半径方向の外面を成形し、制限する。

有利には、クランプリングは、転がり軸受けの内輪を、第２ステップの間に、半径方向で外側から内側に支持する。

有利には、クランプリングは、雌型に取り付けられているか、または雌型と一体的に結合されている。

さらにこの課題を解決するために本発明の構成では、転がり軸受け、特にホイール軸受けにおいて、端部歯列の一体的に成形された揺動鋲締め突出部を備えており、揺動鋲締め突出部は、揺動鋲締め突出部を形成する間に、半径方向の外面で、半径方向に制限され、かつ／または成形されるようになっている。

有利には、揺動鋲締め突出部の外面は、リング状、円錐形またはこれに類する形状に成形されている。

有利には、揺動鋲締め突出部の外面は、周方向に連続する、特に繰り返し設けられた凹みを有している。

有利には、周方向に連続する凹みが、エンコーダとして形成されている。

有利には、外面は、少なくとも部分的にエンコーダリングまたはシールエレメントのための座として設けられている。

本発明による、転がり軸受け、特にホイール軸受けの揺動鋲締め突出部から端面歯列を加圧成形する方法は、少なくとも以下のステップを有している。
ａ）第１ステップで、転がり軸受のハブの端部を最終的に変形加工するまえに、たとえば端部を形状付与して前処理（いわゆる縁拡開）したあとで、前処理されない端部で、雌型を、前組立状態で転がり軸受けに軸方向に配置する。端部は、たとえばハブの中空円筒状の端部であってよく、ホイールハブは、当て工具によって、軸方向のみならず半径方向でも変形される。転がり軸受けのハブは、転がり軸受けの切削加工可能な部分であり、この部分に、ホイール軸受けの場合にはホイールフランジが一体的に成形されている。

前組立状態では、ハブまたは単数または複数の内輪、単数または複数の外輪および転動体が既に運転姿勢で相並んで配置されていて、揺動鋲締め突出部の冷間加工変形によって最終的に結合され、転がり軸受けユニットが形成される。

ｂ）第２ステップで、ハブの端部を変形加工して、同時に端面歯列を成形する間、雌型は、形成される揺動鋲締め突出部の半径方向の拡がりを制限する。ここでは転がり軸受けユニットは、内輪を軸方向で固定するために、形成される揺動鋲締め突出部によってプレロードを掛けられる。

雌型は、冷間変形加工中の半径方向の拡がりを制限するために、ある種の制限を行う要素として型のように用いられる工具である。これによって揺動鋲締め突出部の材料流れは、冷間変形加工に際して、強く軸方向に向けられる。したがって当て工具（当て工具の力作用は材料流れに抗して向けられている）による形状付与は、概ね良好に行われる。端面歯列の歯部は、精確に成形することができる。たとえば雌型なしでは得られない比較的大きな軸方向の歯の高さの成形も実現可能である。

有利には、雌型は、揺動鋲締め突出部の軸方向および／または半径方向の外面を成形する。雌型による半径方向の制限の他に、雌型は、揺動鋲締め突出部の形状付与にも用いられる。このことはたとえば円筒形の外面に適用され、また揺動鋲締め突出部の軸方向の外面にも適用される。したがって極めて高い構成自由度が得られ、有利には揺動鋲締め突出部の所望の形状に利用される。雌型と当て工具とは、所望の材料流れが生じるように協働する。その結果として、雌型および当て工具によって、生じ得る材料損失発生を管理することができ、形成される揺動鋲締め突出部に作用する変形加工圧力が高められる場合に、一層精確な形状が得られる。

有利には、雌型の内側付加部が、揺動鋲締め突出部の半径方向の外面を成形し、制限する。内側付加部が制限を行う要素として用いられる場合、揺動鋲締め突出部の様々な所定の形状に関して様々な内側付加部を設けると有利であり、この場合内側付加部は雌型に挿入可能である。

有利には、クランプリングが、転がり軸受けの内輪を、変形加工（第２ステップ）の間、半径方向で外側から内側に支持する。このようなクランプリングは、スナップ成形の「間、半径方向に内輪が不都合に拡張するのを防止する。

有利には、クランプリングは、雌型に固定されているか、または雌型と一体的に結合されている。一体的な形態よって、１作業ステップで、つまり前取付された転がり軸受けに雌型を配置する際に、同時に内輪の半径方向支持が保証される。

本発明による転がり軸受け、特にホイール軸受けは、一体的に成形された端部歯列を有する揺動鋲締め突出部を備えており、揺動鋲締め突出部は、揺動鋲締め突出部を形成する間、半径方向の外面で、半径方向で制限され、かつ／または成形されるようになっており、転がり軸受けは、均等な歯列加圧成形部を有し、かつ最適な歯溝深さに基づいて、高い回転モーメントを伝達するのに使用可能である。

有利には、揺動鋲締め工程に際して、揺動鋲締め突出部の外面は、リング状、円錐形またはこれらに類する形状に成形される。揺動鋲締め突出部は、転がり軸受けに有利に成形することができる。たとえば揺動鋲締め突出部は、シール配置構造のシール機能を助勢するか、または別の構成部材、たとえばジョイントハウジングと共にシールギャップを形成する。

有利には、揺動鋲締め突出部の外面は、周方向で連続する、特に繰り返し設けられた圧刻凹部を有している。したがって揺動鋲締め突出部は、たとえば製造者表示、シリアルナンバー、規格、商品記号に関する情報を取り付けるために有用である。

有利には、周方向に連続して存在する刻印凹部は、エンコーダとして形成されている。したがって製造技術的に極めて有効な構成部材の組付が行われ、安定したセンサホイールが得られる。通常エンコーダは、別個の製造ステップを要する個別の構成素子として用いる必要がある。このステップはもはや不要である。さらにエンコーダは、回転数測定装置のセンサに対して軸方向で離間されない。したがって極めて信頼度の高い回転数測定が保証される。

有利には、揺動鋲締め突出部の外面は、少なくとも部分的にエンコーダまたはシールエレメントの座として設けられている。外面は、各構成部材にとって最適に形成される。このことは、たとえば概ね平滑な外面によって摩擦結合（摩擦結合とは、部材相互の摩擦力に基づく結合を意味する）で、また各構成部材に係合する要素を有する外面によって形状結合（形状結合とは、嵌め合いまたは噛み合いなどの部材相互の形状的関係に基づく結合を意味する）で保証される。

本発明の別の形態および有利な改良形は、図面に関する説明および／または従属請求項から理解することができる。

揺動鋲締め工程前の状態で雌型と共に前組立されたホイール軸受けを示す縦断面図である。 揺動鋲止め工程後の状態で雌型と共に前組立されたホイール軸受けを示す縦断面図である。

次に図面につき本発明の実施の形態を詳しく説明する。

図１には、正面歯形部としての端面歯列を加圧成形する方法の第１ステップで、揺動鋲締め工程（被加工部に当て具を当て付けてこねるように揺動させながら被加工部を鋲締めするように半径方向に拡張しつつ所望の形状を付与する工程）前の状態で、雌型５と共に、前組立（プリアセンブリ）された第３世代のホイール軸受けユニットを、縦断面図で示した。

ホイールハブ２の、変形加工可能な円筒形の端部９は、所定の揺動鋲締め工程で冷間変形加工される。このために雌型５は前組立されたホイール軸受けユニットに配置され、内側付加部７の成形面８は、揺動鋲締め突出部（揺動鋲締め工程によって成形されるカラーとしての半径方向突出部）の半径方向制限および成形に用いられる。成形面８は、円筒形であり、これによって揺動鋲締め突出部に、同様に円筒形の形状が所与される。成形面８は、良好な離型を目的として円錐形に形成してもよい。

内側付加部７は、雌型５と一体的に形成されており、これによって加圧成形法の容易な実施が維持される。

有利には、クランプリング６も同様に雌型５と一体的に形成されていて、半径方向内側で円錐形に形成されている。円錐形状によって、内輪４の半径方向の支持が得られ、高められた軸方向（矢印方向）のプレロード（予荷重）によって半径方向の支持力を調整することもできる。

有利には、外輪１および転動体列３の転動体は、力伝達に関与せず、これによってこれらの構成部材に、揺動鋲締め工程の間に破損が生じることはない。

選択的に、成形面８は、揺動鋲締め突出部に加工成形することのできるあらゆる所望の形状を有していてよい。内輪４による雌型５のセンタリングに基づいて、追加的に端面歯部の半径方向の振れが改善される。

図２には、揺動鋲締め工程後の状態で、雌型５と共に、前組立されたホイール軸受けユニットを縦断面図で示した。

冷間変形加工後に、端面歯列１０の加圧成形は完全に終了する。揺動鋲締め突出部１２の半径方向の外面１１に、成形面８（図１参照）の円筒形の形状が所与される。

雌型５は、軸方向に取り外すことができる。なぜならば揺動鋲締め突出部１２は、軸受け輪１，４およびホイールハブ２を介して転動体のプレロードを保持するからである。

本発明は、転がり軸受け、特にホイール軸受けを加圧成形する方法に関する。その課題とするところは、端面歯列の均整を改善し、比較的大きな歯溝深さを実現することである。このことは２つの方法ステップによって達成され、第１ステップでは、ハブの端部を変形加工するまえに、雌型が、前組立状態で転がり軸受けに軸方向に配置され、第２ステップでは、端部を変形加工して、端面歯列を成形する間に、雌型は、形成される揺動鋲締め突出部の半径方向の延びを制限する。さらに雌型によって半径方向の内輪拡張が抑えられるか、もしくは防止される。

１ 外輪、 ２ ホイールハブ、 ３ 転動体列、 ４ 内輪、 ５ 雌型、 ６ クランプリング、 ７ 内側付加部、 ８ 成形面、 ９ 変形可能な円筒形の端部、 １０ 端面歯列、 １１ 揺動鋲締め突出部の外面、 １２ 揺動鋲締め突出部

Claims (3)

1. 転がり軸受の突出部（１２）から端面歯列（１０）を加圧成形する方法において、
   ハブ（２）の端部（９）を変形加工するまえに、雌型（５）を、前組立状態で転がり軸受に軸方向に配置する第１ステップと、
   端部（９）を変形加工して、同時に端面歯列（１０）を成形する間、雌型（５）が、形成される突出部（１２）の半径方向の拡がりを半径方向で制限する第２ステップと、
   を備え、
   第１ステップと第２ステップとの間で、転がり軸受の内輪（４）を用いて雌型（５）を当該転がり軸受の中心軸線に対してセンタリングし、
   第２ステップの間に、雌型（５）と一体的に結合されているクランプリング（６）が、転がり軸受の内輪（４）を半径方向で外側から内側に支持することを特徴とする、端面歯列を加圧成形する方法。
2. 雌型（５）は、突出部（１２）の軸方向および／または半径方向の外面（１１）を成形する、請求項１記載の方法。
3. 雌型（５）の内側付加部（７）は、突出部（１２）の半径方向の外面（１１）を成形し、制限する、請求項２記載の方法。

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