CN101258334A - 车轮用轴承装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可减轻在轮毂圈的小直径部处产生的应力集中，可谋求反复疲劳强度的提高的第3代的车轮用轴承装置。在从在碳素钢制的轮毂圈(2)的表面部的至少轨道面(2a)，到法兰根部的部分，设置热处理的硬化层(20)。沿硬化层(20)的轨道面(2b)和滚子(5)的端面所接触的大凸缘面(2d)的角部，设置由周向槽形成的小直径部(2e)。该小直径部(2e)通过车削加工而形成，在形成硬化层(20)后，通过对内面进行切削或研磨加工，在硬化层(20)中施加压缩残留应力。

Description

车轮用轴承装置

技术领域

本发明涉及轮毂组件式的多排圆锥滚子轴承型的车轮用轴承装置，本发明特别是涉及卡车、货车等中的负荷容量较大的车轮用轴承装置，普通汽车的车轮用轴承装置。

背景技术

这样的车轮用轴承装置具有多种，但是，作为轻型货车的应用场合，像图5所示的那样，由轮毂圈和圆锥滚子轴承组合成的2.5代的类型成为主流。在最近，人们开发了初载差异小，谋求重量的减轻的图6(A)、图6(B)所示的3代的类型(比如，专利文献1)。在图5所示的2.5代的类型中，多排轴承中的两排的内圈轨道面33a、33a独立于带有法兰42的轮毂圈32而形成，形成于与轮毂圈32嵌合的多排的内圈33、33上。相对该情况，在图6(A)、图6(B)所示的3代的类型中，多排轴承中的单排的内圈轨道面32a1直接形成于带有法兰42的轮毂圈32上，另一排的内圈轨道面32a2独立于轮毂圈32而形成，形成于与轮毂圈32嵌合的内圈33上。

由于这些车轮用轴承装置均承受来自轮胎接地点的弯矩荷载，在与作为旋转圈的轮毂圈32中的法兰42的根部的轨道面33a、32a1邻接的角部35A、35B，产生较大的应力，故分别采取疲劳强度措施。即，在图5所示的2.5代的类型中，作为强度措施，在上述角部35A设置高频淬火的硬化层40，并且作为避免应力集中的应力减轻措施，增加上述角部35A的截面R(曲率半径)。

相对该情况，在图6(A)、图6(B)所示的3代的类型中，构成轮毂圈32的表面部中的法兰部42的根部的密封部分(シ一ルランド)到内圈嵌合面的表层部分为高频淬火的硬化层41。

另外，在第3代的类型中，像上述那样，在轮毂圈32上直接形成单排的内圈轨道面32a1，但是，像图6(B)所示的那样，设置与圆锥滚子37的大端面接触的大凸缘面36。在该大凸缘面36和内圈轨道面32a1之间的角部35B上，设置由用于对各面进行研磨加工等的圆周槽形成的磨盲孔时的小直径部(以下简称为小直径部)38。该小直径部38进行小R(在R0.8～R2mm的范围内)的车削加工，以便确保圆锥滚子37的大端面和轮毂圈32的大凸缘面36的接触面积。

专利文献1：日本特开平11-51064号文献

在图6(A)、图6(B)所示的3代的类型中，由于轮毂圈32的法兰42的根部(特别是，滚子37的端面所接触的大凸缘面36的根部)的最大产生应力增加，故必须对该部分采取疲劳强度措施。像上述那样，通过高频淬火对该部分进行强化处理。

但是，由于大凸缘面36为与滚子端面的接触面的内侧的部位，故因滚子37的直径而受到限制，不能够像2.5代的场合那样，增加小直径部38的截面R。由此，如果施加较大的弯矩负荷，则具有在小直径部38处产生应力集中，以小直径部38为起点而破损的可能性。

另外，上述的说明针对在轮毂圈上设置大凸缘面36的轴承形式的场合而进行了说明，在外圈上设置大凸缘面的轴承形式的场合，在设置于外圈大凸缘面和轨道面之间的角部上的小直径部处，与上述相同，产生应力集中的强度的不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种车轮用轴承装置，其可减轻在轮毂圈或外圈的小直径部处产生的应力集中，可谋求反复疲劳强度的提高。

在本发明的车轮用轴承装置中，轮毂圈在一端外周具有嵌合多排圆锥滚子轴承的一排的内圈的内圈嵌合面，按照与该内圈嵌合面并列的方式具有另一排的轨道面，并且在另一端具有轮毂法兰，该轮毂圈和内圈与外圈中的相对的轨道面之间介设由护圈保持的多排圆锥滚子，上述轮毂圈或外圈具有与上述轨道面的轮毂法兰侧邻接、上述圆锥滚子的大端面所接触的大凸缘面，沿该大凸缘面和轨道面的角部具有由周向槽形成的小直径部，在从碳素钢制的上述轮毂圈或外圈的表面部的至少上述轨道面到轮毂法兰的根部的部分，设置热处理的硬化层，在上述硬化层的小直径部内的表面进行切削或研磨加工，由此，使该硬化层产生压缩残留应力。

如果采用该方案，由于通过对上述小直径部的表面进行切削或研磨加工，改善小直径部内的表面粗糙度，另外，对硬化层施加压缩残余应力，故可通过抵消方式减缓在小直径部作为拉应力而集中地发生的应力。由此，伴随硬化层的形成，可谋求反复疲劳的强度的提高。

在本发明中，也可代替在上述硬化层的小直径部内的表面上进行切削或研磨加工的方式，通过借助上述硬化层的形成后的研磨或切削加工而形成小直径部的方式，使上述硬化层的表面产生压缩残留应力。

同样在本方案的场合，由于在硬化层的形成之后，通过研磨或切削加工形成小直径部，故在轮毂的硬化层的表面上施加压缩残留应力。由此，可通过抵消方式减缓在轮毂的法兰根部，作为拉应力而集中地发生的应力。由此，伴随硬化层的形成，可谋求反复疲劳的强度的提高。

在本发明中，由上述圆周槽形成的小直径部也可为截面呈半圆形的槽。通过像这样，通过使小直径部的截面呈半圆形，可更进一步地减轻集中于轮毂法兰的根部等处的应力。

在本发明中，上述硬化层也可为经过作为上述热处理的高频淬火处理的层。作为高频淬火，淬火处理简单、硬化层的深度的调整也可简单地进行。

在于硬化层形成之后，通过加工而形成小直径部的场合，上述硬化层可为经过作为上述热处理的高频淬火处理的层，并且上述小直径部可小于上述硬化层的深度。最好，在小直径部的硬化层形成后的研磨加工或切削加工按照虽然在像上述那样，在硬化层的表面产生压缩残留应力，但是，不将硬化层切断的方式小于硬化层的深度。

附图说明

根据参考附图的下面的优选实施例的说明，会更加清楚地理解本发明。但是，实施例和附图用于单纯的图示和说明，不应用于确定本发明的范围。本发明的范围由后附的权利要求的范围确定。在附图中，多个附图中的同一部件标号表示同一部分。

图1(A)、图1(B)分别为本发明的第1实施方式的车轮用轴承装置的纵向剖视图，以及该图1(A)的I部的部分放大剖视图；

图2(A)、图2(B)分别为本发明的第2实施方式的车轮用轴承装置的剖视图，以及该图2(A)的II部的部分放大剖视图；

图3为第1实施方式的变形实例的车轮用轴承装置的部分放大剖视图；

图4为本发明的第3实施方式的车轮用轴承装置的部分放大剖视图；

图5为过去实例的剖视图；

图6(A)、图6(B)分别为另外的已有实例的剖视图和该图6(A)的IV部的部分放大剖视图。

具体实施方式

根据图1(A)、图1(B)，对本发明的第1实施方式进行说明。该车轮用轴承装置为轮毂组件式，并且为多排圆锥滚子轴承形式，为所谓的第3代型。该车轮用轴承装置1为驱动轮支承用的实例，包括轮毂圈2和外圈4。该轮毂圈2在一端外周具有嵌合单排的单独体的内圈3的内圈嵌合面2a，按照与该内圈嵌合面2a邻接的方式具有另一排轨道面2b，在另一端外周具有车轮安装用的轮毂法兰22。上述一端构成内侧，另一端为外侧。在本说明书中，将在安装于车辆上的状态，靠近车辆的车宽方向的外侧的一侧称为外侧，将靠近车宽方向的内侧的一侧称为内侧。

在轮毂圈2的内圈嵌合面2a和内圈轨道面2b之间，形成内圈3的小直径端嵌入的深度的高差。另一部件的内圈3为形成单排的内圈轨道面3b的部件。两排的圆锥滚子5按照小直径端相互面对的方式设置，对各排通过护圈6保持。轮毂圈2和内圈3按照与相应的轨道面2b、3b的两侧邻接的方式，设置与锥型滚子5的大端面接触的大凸缘面2d、3d，与和圆锥滚子5的小端面接触的小凸缘面2c、3c。

外圈4为具有两排的外圈轨道面4b、4b的轨道圈，在外径面上设置由法兰部形成的安装部4a。在外圈4中，在大端侧和小端侧这两者中，不具有与轨道面4b邻接的凸缘面。在外圈4的两端，设置将内外圈之间密封的密封件7。外圈4通过穿过安装部4a的孔的转向节螺栓10，安装于车体侧的悬架装置中的转向节28上。

轮毂圈2在中心部具有通孔23，穿过均速联轴节24中的一个联轴节部件的联轴节外圈25的杆部25a。在杆部25a的前端的阳螺纹部中拧入螺母26，由此，在该螺母26和联轴节外圈25的台阶面25b之间，轮毂圈2和内圈3沿轴向紧固。在轮毂法兰22中，开设有压入轮毂螺栓8的螺栓插孔11，与轮毂法兰22重合的制动部件和轮胎轮(均在图中未示出)通过与轮毂螺栓8螺合的轮毂螺母(图中未示出)，安装于轮毂法兰22上。

另外，轮毂圈2也为下述的类型，其中，比如，像图3所示的那样，在比轮毂圈2的内圈嵌合面2a更靠近端部的一侧，设置按压内圈3的幅面的法兰状的压紧部2f，通过该压紧部2f，沿轴向将内圈3紧固。

此外，轮毂圈2像图所示的那样，也可不具有小凸缘。

像图1(B)以放大方式所示的那样，在轮毂圈2的大凸缘面2d和轨道面2b之间的角部，设置由圆周槽形成的小直径部2e。该小直径部2e由剖面呈圆弧状的槽形成。

轮毂圈2为碳素钢制(相当于JIS规格的S40C～S80C)，在从其外径侧的表面部中的内圈嵌合面2a到法兰部22的根部的部分，通过热处理而形成规定深度的硬化层20。该热处理为比如高频淬火。

在该热处理后，在轮毂圈2的大凸缘面2d和轨道面2b之间的小直径部2e的内面，进行作为切削的一种的车削，或进行研磨加工。即，小直径部2e通过车削而加工形成，但是，在上述热处理之后，进行车削精加工或研磨精加工。

如果采用本方案的车轮用轴承装置，由于在轮毂圈2的表面部的轨道面2b到轮毂法兰部22的根部的部分，形成热处理的硬化层20，故轮毂2的强度提高。由于硬化层20在本实例的场合，在内圈嵌合面2a的范围内形成，故轮毂圈2的强度进一步增加。

还有，在轮毂圈2的大凸缘面2d和轨道面2b之间的小直径部2e的内面，在形成硬化层20之后，进行车削加工或研磨加工，由此，在研磨加工的场合，改善小直径部2e内的表面粗糙度，另外，通过车削或研磨加工，使硬化层20产生压缩残留应力。由此，轮毂圈2的反复疲劳强度提高。上述大凸缘面2d和内圈轨道面2b之间的小直径部2e为位于轮毂法兰部22的根部，作用有较大的弯矩荷载的部位，另外因小直径部2e的剖面R小，产生应力集中的部位，通过像上述那样施加压缩残留应力，可通过抵消的方式减缓作为张拉应力而集中发生的应力。由此，伴随硬化层20的形成，可谋求轮毂圈2的反复疲劳的强度的提高。

此外，在本实施方式中，由于上述小直径部2e为剖面呈半圆状的槽，故可更进一步减缓集中于轮毂法兰22的根部的应力。

再有，由于硬化层20为高频淬火，故淬火处理简单，硬化层20的深度、处理范围的调整可简单地进行。

表1表示发明产品(实施方式产品)和过去产品的反复疲劳极限的数据。实施方式品为在硬化层20的高频热处理的形成后，对小直径部2e内部进行研磨精加工的实例。过去产品为对小直径部2e进行车削精加工后，进行硬化层20的高频热处理而形成的产品。实施方式品和过去产品就其它方面来说，是相同的。

(表1)

反复疲劳极限试验数据

类型	疲劳极限(MPa)
		高频热处理后，研磨精加工(发明产品)	830
车削精加工后，高频热处理(过去产品)	560

像该表1所示的那样而知道，在已有制品中，疲劳极限为560MPa，但是，在实施方式制品中，疲劳极限进一步提高到830MPa，热处理后的研磨精加工对于疲劳强度的提高是有效的。

图2(A)、图2(B)表示本发明的第2实施方式。该车轮用轴承装置适用于从动轮用，在图1(A)、图1(B)所示的第1实施方式中，轮毂2不具有通孔23。另外，内侧排的圆锥滚子5的大端面所接触的大凸缘面4d设置于外圈4上。轮毂2不具有大凸缘面。此外，在轮毂圈2上，与图1(A)、图1(B)的实施方式相同，形成热处理的硬化层20，虽然关于这一点的图示省略。

像图2(B)以放大方式所示的那样，在外圈4的大凸缘面4d和外圈轨道面4b之间的角部，设置由圆周槽形成的小直径部4e。该小直径部4e由截面呈圆弧状的槽形成。

外圈4与轮毂圈2相同，为碳素钢制(相当于JIS规格的S40C～S80C)，在从该内径侧的表面部中的各轨道面4b，到密封件安装部附近的范围或整体上，形成热处理的规定深度的硬化层20A。该热处理比如为高频淬火。在该热处理后，对外圈4的大凸缘面4d与轨道面4b之间的小直径部4e的内面进行研磨加工。即，小直径部4e通过车削而加工，但是，在上述热处理之后，进行研磨精加工。

另外，在本实施方式中，内圈3与图3的变形实例相同，通过设置于轮毂圈2上的压紧部2f而固定于轮毂圈2上。图2(A)、图2(B)的实施方式的其它的结构与第1实施方式相同。

如果采用该方案的车轮用轴承装置，由于在外圈4的大凸缘面4d和外圈轨道面4b之间的小直径部4e的内面，在硬化层20A的形成之后进行研磨加工，故改善小直径部4e内的表面粗糙度，另外，通过研磨加工使硬化层20A产生压缩残留应力。由此，外圈4的反复疲劳强度提高。

图4表示本发明的第3实施方式。该图4为图3中的IV部的放大剖视图。本实施方式为与图1(A)、图1(B)一起说明的第1实施方式的部分放大剖视图。在本实施方式中，在高频淬火等的热处理的硬化层20的形成之后，通过研磨或切削加工，形成设置于轮毂圈2的大凸缘面2d和轨道面2b之间的圆周槽状的小直径部2e。即，未在形成硬化层29之前形成小直径部2e，在形成硬化层20之后形成小直径部2e。通过该研磨或切削加工，使硬化层20的表面产生压缩残留应力。小直径部2e的深度小于硬化层20的深度。本实施方式的其它的方案与图3的实施方式相同。此外，其它的方案也可与图1(A)、图1(B)的实施方式相同。

像这样，在形成硬化层20之后，即使在通过研磨或切削加工形成小直径部2e的情况下，对硬化层20的表面施加压缩残留应力。由此，轮毂2的反复疲劳强度提高。在上述大凸缘面2d和轨道面2b之间的小直径部2e为位于轮毂法兰22的根部，作用较大的弯矩荷载的部位，另外，为因小直径部2e的截面R小而产生应力集中的部位，但是，通过像上述那样，施加压缩残留应力，可通过抵消方式减小拉应力集中地产生的应力。由此，伴随硬化层20的形成，可谋求轮毂圈2的反复疲劳的强度的提高。在对小直径部2e进行研磨加工的场合，还改善小直径部2e内的表面粗糙度，反复疲劳强度进一步提高。

由于小直径部2e的深度比硬化层20的深度小，故没有硬化层20为小直径部2e切断，其强度降低的情况。

另外，同样在图2(A)、图2(B)所示的外圈4中，也可在由大凸缘面4d和轨道面4b之间的角部的圆周槽形成的小直径部4e中，硬化层20A的形成之后，通过研磨或切削加工使硬化层20的表面产生压缩残留应力。

如上所述，参照附图，对适合的实施例进行了说明，但是，如果是本领域的普通技术人员，在观看本说明书之后，容易在显然的范围内想到各种变更和修改方案。

于是，这样的变更和修改解释为由权利要求确定的发明的范围内。

Claims (6)

1.一种车轮用轴承装置，其中，轮毂圈在一端外周具有嵌合多排圆锥滚子轴承的一排的内圈的内圈嵌合面，按照与该内圈嵌合面并列的方式具有另一排的轨道面，并且在另一端具有轮毂法兰，该轮毂圈和内圈与外圈中的相对的轨道面之间介设由护圈保持的多排圆锥滚子，上述轮毂圈或外圈具有与上述轨道面的轮毂法兰侧邻接、上述圆锥滚子的大端面所接触的大凸缘面，沿该大凸缘面和轨道面的角部具有由周向槽形成的小直径部，在从碳素钢制的上述轮毂圈或外圈的表面部的至少上述轨道面到轮毂法兰的根部的部分，设置热处理的硬化层；

在上述硬化层的上述小直径部内的表面进行切削或研磨加工，由此，使该硬化层产生压缩残留应力。

2.根据权利要求1所述的车轮用轴承装置，其中，代替在上述硬化层的小直径部内的表面上进行切削或研磨加工的方式，通过借助上述硬化层的形成后的研磨或切削加工而形成上述小直径部的方式，使上述硬化层的表面产生压缩残留应力。

3.根据权利要求2所述的车轮用轴承装置，其中，上述小直径部浅于上述硬化层。

4.根据权利要求1所述的车轮用轴承装置，其中，由上述周向槽形成的小直径部为截面呈半圆形状槽。

5.根据权利要求1所述的车轮用轴承装置，其中，上述硬化层为经过作为上述热处理的高频淬火而形成的层。

6.根据权利要求1所述的车轮用轴承装置，其中，上述硬化层设置于从上述轮毂圈的内圈嵌合面，经过轨道面到轮毂法兰的根部的部分。

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