CN101636282B - 车轮用轴承装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提供一种车轮用轴承装置及其制造方法，其不改变车轮安装法兰的形状、尺寸，另外，不使其端面摆动退化，一边谋求重量的减轻，一边进一步提高旋转弯曲条件下的轮毂的强度、耐久性。至少具有车轮安装法兰(10)的外方部件(5)或内方部件在锻造后进行空气冷却或调质处理，按照规定的表面硬度，对外方部件(5)以及内方部件的相应滚动面进行淬火硬化处理，将形成轮毂(1)的锯齿(9)的槽底的剖面形状的槽底圆弧的轮剖面的齿根半径尺寸限制在0.2～0.8mm的范围内。

Description

车轮用轴承装置及其制造方法
相关技术
本申请要求申请日为2007年2月23日、申请号为日本特愿2007-043598的优先权，将其整体作为通过参照而构成本申请的一部分而引用。
技术领域
本发明涉及以可旋转的方式将汽车等的车辆的车轮支承于车体上的车轮用轴承装置及其制造方法，本发明特别是涉及提高旋转弯曲条件下的轮毂的强度、耐久性的车轮用轴承装置及其制造方法。
背景技术
在汽车的车轮用轴承装置中，具有从动轮用和驱动轮用的类型，对应于相应的用途，具有各种的形式，但是，比如，在图5所示的过去的驱动轮用的车轮用轴承装置中，将具有轮毂51和内圈52的内方部件50，多排的滚动体53、54，外方部件55，将发动机动力传递给轮毂51的等速接头56作为主要的组成部件。在这样的驱动车轮用轴承装置中，在支承车轮(图中未示出)和刹车转子57的轮毂51中，从锻造的容易性、切削性、热处理性或经济性的方面来说，采用S53C等的机械结构用的中碳钢。由于谋求以该轮毂51为首的这种车轮用轴承装置的整体尺寸的减小、重量的减轻大大有助于汽车的燃料费用上升和行驶稳定性的提高，故正在开展形成轮毂51的车轮安装法兰58的肋的处理、薄壁处理。另一方面，其性能正在提高，作用于轴承装置上的负荷也增加。但是，该轮毂51本身的机械的强度位于作为坯材的中碳钢的疲劳极限附近，难以实现其以上的整体尺寸的减小、重量的减轻和耐久性的提高。
特别是，在于轮毂51中，为了减轻重量，减小车轮安装法兰58的壁厚的场合，其外侧的根部，即，旋转弯曲的应力集中于从刹车转子安装面59延伸到圆筒状的导向部60的转角部61上，必须采取对策。于是，人们还考虑通过增加该转角部61的尺寸(即，曲率半径)缓和发生应力的方式，但是，此次，安装于车轮法兰58上的刹车转子57的妨碍便构成问题，由此，上述缓和措施具有界限。另外，具有下述的情况，其中，驱动轮用轮毂通过设置有形成于内周面的锯齿部64的通孔构成，与设置于等速接头56的杆上的锯齿嵌合，还在内圈52所对接的小直径台阶部和形成于内周面上的锯齿部64之间，集中有旋转弯曲的应力，必须对未进行高频硬化处理的锯齿部64采取提高耐久性的对策。
在这样的背景下，本申请人已提出了下述的车轮用轴承装置，其中，不改变车轮安装法兰58的形状、尺寸，可谋求重量的减轻，并且可谋求轮毂51的强度的提高。在该车轮用轴承装置中，像图4所示的那样，在轮毂51的车轮安装法兰58的转角部61上，借助高频淬火等方式而形成表面硬化层62。由此，可提高构成旋转弯曲疲劳的最弱部的车轮安装法兰58的转角部61的强度，可谋求轮毂51的耐久性的提高。
另外，在以其以外的部位，即，以安装于图中未示出的外方部件55(图5)的外侧端部的密封件的密封唇所滑动接触的密封区域部为首，从轨道面到小直径台阶部的各部位a～d的范围内，通过高频淬火等方式，形成表面硬化层63。另外，还在形成于轮毂51的内周面上的锯齿部64上，形成表面硬化层65。通过这样的表面硬化层63、65，可提高在各部位a～d所要求的旋转弯曲疲劳强度、耐磨耗性，滚动疲劳寿命等(比如，专利文献1)。
专利文献1：日本特开2002-87008号文献(第4、第5页、图2)
专利文献2：日本特开2005-3061号文献
发明内容
但是，在这样的过去的车轮用轴承装置中，通过在轮毂51的车轮安装法兰58的转角部61形成表面硬化层62，可在不改变车轮安装法兰58的形状、尺寸的情况下，谋求重量的减轻，同时谋求轮毂51的强度的提高，但是，具有因高频淬火步骤，车轮安装法兰58产生热处理变形，刹车转子安装面59的端面摆动大的新的问题。该倾向还由车轮安装法兰58的壁厚减小而造成。该面的摆动对刹车转子57(图5)的振动造成影响，导致制动器晃动，汽车的操纵稳定性、驱动感下降。在这里，人们还考虑在轮毂51的热处理后，进一步对该刹车转子安装面59进行车削加工，修正变形量，改善端面摆动的方法，但是，由于转角部61和作为未淬火处理部的刹车转子安装面59具有硬度差，故具有在转角部61的表面硬化层62的边界部，产生稍稍的高差的问题。另外，在还于形成于轮毂51的内周面上的锯齿部64上形成表面硬化层65的场合，具有锯齿部64产生热处理变形，无法确保与等速接头56(图5)的杆的锯齿之间的适合的间隙(过度嵌合或缝隙嵌合)的问题。
为了解决这样的问题，本案申请人针对在外方部件或内方部件中的任何一者上成一体地形成车轮安装法兰的车轮用轴承装置，提出了对至少具有上述车轮安装法兰的外方部件或内方部件进行调质处理的技术(专利文献2)，但是，要求进一步确实地提高旋转弯曲条件下的轮毂的强度、耐久性。
本发明是针对这样的情况而提出的，本发明的目的在于提供不改变车轮安装法兰的形状、尺寸，另外，不使其断面摆动的性能退化，一边谋求重量的减轻，一边进一步提高旋转弯曲条件下的轮毂的强度、耐久性的车轮用轴承装置及其制造方法。
本发明的车轮用轴承装置包括外方部件，在该外方部件的内周，具有多排的外侧滚动面；内方部件，其包括与上述多排的外侧滚动面面对的多排的内侧滚动面；多排滚动体，其以可滚动的方式接纳于上述外方部件和内方部件的相应的滚动面之间，在上述外方部件或内方部件中的任意一者上，成一体地形成车轮安装法兰，至少具有上述车轮安装法兰的外方部件或内方部件在锻造后进行空气冷却或调质处理，按照规定的表面硬度，对相应的滚动面进行淬火硬化处理，上述内方部件具有轮毂，在该轮毂的内径部，形成作为转矩传递用的锯齿的齿槽的槽底的剖面形状为圆弧状的锯齿，将形成该锯齿的上述槽底的剖面形状的槽底圆弧的曲率半径限制在0.2～0.8mm的范围内。
按照该方案，至少具有上述车轮安装法兰的外方部件或内方部件在锻造后进行空气冷却或调质处理，按照规定的表面硬度，对外方部件和内方部件的相应的滚动面进行淬火硬化处理，特别是，将形成该锯齿的上述槽底的剖面形状的槽底圆弧的曲率半径，即转角R限制在0.2～0.8mm的范围内。从车轮对车轮轴承装置的车轮安装法兰施加弯矩荷载。由此，在车轮安装法兰中的刹车转子安装面的转角部和内径部上形成锯齿的轴部反复地发生弹性变形。特别是，在内径部形成锯齿的轴部沿轴向呈圆弧状而发生弹性变形，并且沿旋转方向，呈椭圆状而发生弹性变形。在轮毂轴部的内径面上，剖面大致呈梯形状的凸状的锯齿沿轴向由25～35个齿形成，沿圆周方向连续，相应的齿的连接部，即，槽底的内径面呈椭圆状发生弹性变形，由此，沿圆周方向作用有拉伸，压缩的应力。
如果连接部，即，槽底的转角R的半径尺寸小于0.2mm，则具有因内径部的弹性变形，应力集中在该转角部R，发生故障的危险。反之，如果转角R的半径大于0.8mm，则设置于所卡合的等速接头的杆部上的锯齿部的外径在转角R，即槽底处发生不愿发生的干涉，无法适合地使轮毂的锯齿和上述锯齿部面接触。由此，不仅不能够顺利地将上述锯齿部插入轮毂的锯齿，而且产生压痕。另外，即使在可插入上述锯齿部的情况下，仍在驱动中锯齿部的外径在转角R处产生妨碍，产生压痕。具有应力集中于该压痕处，产生故障的危险。
换言之，由于将轮毂的锯齿中的转角R的半径尺寸限制在0.2～0.8mm的范围内，故可通过内径部的弹性变形，缓和集中于锯齿的相应的齿的连接部，即槽底处的应力。像这样，可缓和应力集中于转角R处的情况，并且可确实防止等速接头的锯齿部的外径在转角R处不希望地发生障碍的情况，可使轮毂的锯齿和上述锯齿部适合地实现面接触。于是，可顺利地将上述锯齿部插入轮毂的锯齿中，可防止插入时和驱动时的压痕的发生。于是，可在今后防止这样的压痕造成的应力集中。因此，可确保所希望的轴承寿命，并且可在不改变车轮安装法兰的形状、尺寸、轴部的壁厚的情况下，在现行的加工方法、已有设备的状态，提高相对旋转弯曲疲劳的强度、耐久性。
也可在本发明中，上述内方部件包括具有车轮安装法兰的上述轮毂、与压入该轮毂的内圈，与上述外方部件中的多排的外侧滚动面中的一个外侧滚动面面对的内侧滚动面直接形成于上述轮毂的外周面上，与另一外侧滚动面面对的内侧滚动面形成于上述内圈的外周面上。在此场合，可谋求车轮用轴承装置的整体尺寸的减小、重量的减轻，并且相对过去，可进一步提高轮毂的强度、耐久性。
在本发明中，最好，上述车轮安装法兰的外侧根部的表面硬度和包括锯齿的内径部设定在20HRC～35HRC的范围内。在此场合，切削等的加工性提高，并且可抑制热处理变形，可防止热处理变形造成的车轮安装法兰的刹车转子安装面的摆动精度的退化。另外，压入有轮毂螺栓的螺栓孔的表面硬度在该轮毂螺栓的表面硬度附近，可防止轮毂螺栓的锯齿压坏，固接力降低的情况。
也可在本发明中，形成下述的所谓自保持(self retain)结构，其中，上述轮毂的内侧端部在径向外方发生塑性变形，形成压紧部，通过该压紧部，将上述内圈沿轴向固定于上述轮毂上。在此场合，由于不必像过去那样，通过螺母等牢固地紧固，对预压量进行管理，故可使相对车辆的组装性简便，并且可在较长期间维持该预压量。
在本发明中，最好，通过回火，将上述压紧部的表面硬度设定在20HRC～25HRC的范围内。在此场合，与过去那样的锻造后的状态的未热处理部相比较，可抑制压紧部的硬度差异，不降低加工性，另外，没有因塑性加工，在表面上产生微小的裂纹的危险，在品质方面，其可靠性进一步提高。
在本发明中，最好，在上述外方部件的两端部上安装密封件，其外侧的密封件的密封唇所滑动接触的密封区域部形成于上述车轮安装法兰的内侧根部，并且上述密封区域部的表面硬度在54HRC～64HRC的范围内。在此场合，不仅耐磨耗性提高，而且相对作用于车轮安装法兰上的旋转弯曲荷载，具有充分的机械的强度，另外，轮毂的强度、耐久性提高。
在本发明中，最好，上述内方部件或外方部件由碳在0.40wt％～0.80wt％的范围内的中碳钢形成。在此场合，从锻造的容易性、切削性、热处理性或经济性的方面来说是有利的，特别是适合于高频淬火等的场合。
另外，本发明的车轮用轴承装置的制造方法为制造本发明的车轮用轴承装置的方法，其中，至少具有上述车轮安装法兰的外方部件或内方部件在锻造后进行空气冷却或调质处理，按照规定的表面硬度，对相应的滚动面进行淬火硬化处理，在该轮毂的内径部，形成作为转矩传递用的锯齿的齿槽的槽底的剖面形状为圆弧状的锯齿，将形成该锯齿的上述槽底的剖面形状的槽底圆弧的曲率半径限制在0.2～0.8mm的范围内。
附图说明
本发明根据参照附图的下述的优选的实施方式的说明而清楚地理解。但是，实施方式和附图为用于单纯的图示和说明，不应用于确定本发明的范围。本发明的范围通过后附的权利要求而确定。在附图中，多个附图的同一部件标号表示同一部分。
图1为本发明的第1实施方式的车轮用轴承装置的剖视图；
图2为该车轮用轴承装置的主要部分的放大剖视图，图2(a)为表示内圈的倒角和转角R部的关系的放大剖视图，图2(b)为表示轮毂的锯齿的一部分的放大剖视图；
图3为本发明的第2实施方式的车轮用轴承装置的剖视图；
图4为过去的车轮用轴承装置的剖视图；
图5为过去的另一车轮用轴承装置的剖视图。
具体实施方式
以下，通过根据附图，对本发明的实施方式进行具体说明。图1为本发明的第1实施方式的车轮用轴承装置的剖视图。图2为该车轮用轴承装置的主要部分的放大剖视图，图2(a)为表示内圈的倒角和转角R部之间的关系的放大剖视图，图2(b)表示轮毂的锯齿的一部分的放大剖视图。另外，在下面的说明中，将在组装于车辆上的状态靠近车辆的外侧的一侧称为外侧(图面左侧)，将靠近中间一侧称为内侧(图面右侧)。在下面的说明中，还包括车轮用轴承装置的制造方法的说明。
该车轮用轴承装置用于驱动轮，其为下述的结构，其中，将轮毂1和多排滚动轴承2组装成组件，在轮毂1的内周，等速接头4的外侧接头部件40经由锯齿，以进行转矩传递的方式嵌合。
车轮用轴承装置包括外方部件5，其中，在其内周形成多排的外侧滚动面5a、5a，在其外周上成一体地具有固定于车体(图中未示出)上的车体安装法兰5b；轮毂1，在其外周上形成与该外侧滚动面5a、5b面对的多排的内侧滚动面中的一个内侧滚动面1a；内圈6，其与轮毂1的小直径台阶部1b压配合，在其外周形成另一内侧滚动面6a；多排滚动体7、7，其接纳于上述外侧滚动面5a、5a和内侧滚动面1a、6a之间。多排滚动体7、7通过图中未示出的护圈，可转动地保持。轮毂1和内圈6形成内方部件3。另外，在多排滚动轴承2的端部安装有密封件8、8，防止密封于轴承内部的润滑黄油的泄漏，以及来自外部的雨水、灰尘等的侵入。
轮毂1在中心部，具有插入孔42，在内周具有转矩传递用的锯齿(或花键)9，并且在外侧的端部外周，成一体地具有用于将车轮WH和刹车转子24一起安装的车轮安装法兰10。上述轮毂1的锯齿9像图2(b)所示的那样，齿槽的槽底HS的剖面形状呈圆弧状，即转角R状。将呈该锯齿9的上述槽底HS的剖面形状的槽底圆弧，即，转角R的曲率半径Hmr限制在0.2～0.8mm的范围内。另外，在上述车轮安装法兰10的圆周方向等间距地埋设有用于紧固车轮的轮毂螺栓11。
在该车轮用轴承装置中，在将另一内圈6与轮毂1的小直径台阶部1b压配合之后，通过在径向外方使该小直径台阶部1b的端部塑性变形，形成压紧部12，通过该压紧部12，沿轴向将内圈6固定于轮毂1上，将多排滚动轴承2和轮毂1组装成组件。通过形成这样的组件，可提供能够不采用固定螺母等的紧固机构，并且进行多排的滚动轴承2的预压管理的，所谓的本身保持结构的第3代的车轮用轴承装置。在这里，给出滚动体7、7为滚珠的多排角接触球轴承的例子，但是并不限于此，也可为滚动体采用圆锥辊的多排圆锥辊轴承。
等速接头4包括外侧接头部件40，图中未示出的内侧接头部件，接纳于该内侧接头部件和外侧接头部件40之间的转矩传递滚珠；沿圆周方向等间距地保持该转矩传递滚珠的轴承保持架。外侧接头部件40成一体包括杯状的孔口部13，构成该孔口部13的底部的肩部14，从该肩部14，沿轴向延伸的杆部15。在该杆部15的外周面上形成锯齿部16，在端部上形成外螺纹部17。
外侧接头部件40的杆部15内嵌于轮毂1的插入孔42中，将形成于轮毂1上的锯齿9和杆部15的锯齿部16卡合，由此，可进行转矩传递。另外，在将肩部14的端面与轮毂1的压紧部12碰合的状态，通过固定螺母18，将杆部15的端部紧固，由此，等速接头4以可分离的方式固定于多排滚动轴承2上。
在该车轮用轴承装置中，对于轮毂1，在对按照日本工业规格，简称为JIS：Japanese Industrial Standards规定的，在比如S53C等的碳在0.40wt％～0.80wt％的范围内的中碳钢进行热锻造后，进行后述的结晶粒度在8号以上的调质处理或空气冷却，然后，通过车销加工，按照所需的形状、尺寸形成。从车轮安装法兰10中的外侧的根部，即，刹车转子安装面19，延伸到构成刹车转子24的支承面的圆筒状的导向部20的转角部21按照具有刹车转子24不妨碍的程度的曲率半径的圆弧面或磨盲孔时底直径小的部分(ヌスミ)形成。另外，像图2(a)所示的那样，在对接有内圈6的轴部的小直径台阶部1b上，形成密封件法兰部22、内侧滚动面1a、以及与小直径台阶部1b的外径同时磨削的内圈6的倒角6b不相妨碍的转角R部1ba。
在本实施方式中，对于轮毂1，在比如，1050℃～1300℃的温度范围内进行热锻造之后，进行下述的所谓的调质处理，其中，一旦进行放冷处理，直至常温之后，进行400℃以上的高温回火(最好，在800℃～900℃的温度范围内，在1个小时～3个小时的保持时间，淬火→冷却→在400℃～700℃的范围内，按照1～3个小时的保持时间，进行回火处理。)，形成托氏体组织或索氏体组织的所谓调质处理。通过该调质处理，组织按照结晶粒度8号以上的程度而形成粒状、张拉、弯曲、冲击值等的机械性质上升、延展性、韧性提高。上述结晶粒度与通过显微镜观察断面表示的结晶颗粒的尺寸同义，其通过比较法或切断法计算的结晶粒度号码N表示。该验证粒度号码N按照JIS的G0551或ISO6431规定。在这里，结晶粒度号码N在通过倍率100倍观察对象物时，采用剖面积1mm2的结晶颗粒的数量m，由m＝8×2N定义。
通过增加上述的表面硬度，机械强度提高，但是，在这里，将调质处理后的表面硬度设定在20HRC～35HRC的范围内。其原因在于：如果按照超过35HRC的方式设定表面硬度的方式设定，则因硬度提高，切削性降低，刀具、拉刀的寿命缩短，在切削加工中，车轮安装法兰10的刹车转子安装面19的摆动精度和锯齿的精度退化。另外的原因在于：具有压入有轮毂螺栓11的螺栓孔11a的表面硬度接近轮毂螺栓11的表面硬度，轮毂螺栓11的锯齿11b压坏，固接力显著降低的危险。
另外，在形成上述压紧部12时，如果轮毂1的内侧端部的表面硬度超过35HRC，则具有不仅加工性降低，而且因塑性加工，在表面上产生微小裂纹的危险，在品质方面，其可靠性降低。从塑性加工的方面，最好，表面硬度较低，但是，小于20HRC，无法获得充分的机械的强度。在该压紧部12中，表面硬度设定在20HRC～35HRC的范围内，最好在20HRC～25HRC的范围内，由此，可靠性提高。
像这样，如果按照在锻造后，使结晶精度在8号以上的方式，对轮毂1进行调质处理，设定在所需的表面硬度，则象图2(b)所示的那样，特别是，构成轮毂1的锯齿9的槽底HS的剖面形状的槽底圆弧的齿根半径(参照JIS B 1603“渐开线花键齿面对合、一般事项、各元和检查”等)，即，将曲率半径Hmr限制在0.2mm～0.8mm的范围内，由此，实现下述这样的作用、效果。
如果该转角R的曲率半径Hmr小于0.2mm，则具有因轮毂内径部的弹性变形，应力集中于相应的齿的连接部，即槽底，产生故障的危险。反之，如果转角R部的半径大于0.8mm，则等速接头13的锯齿部16的外径不希望地在转角R，即，槽底HS处产生妨碍，不能够使轮毂1的锯齿9和上述锯齿部16实现面接触。由此，不仅不能够顺利地将上述锯齿部16插入轮毂1的锯齿9中，而且带有压痕。具有应力集中于该压痕，产生故障的危险。
在本实施方式中，由于将轮毂1中的锯齿9的转角R的曲率半径Hmr限制在0.2mm以上，故可通过轮毂内径部的弹性变形，缓和集中于锯齿9的相应的齿的连接部，即，槽底的应力。不但如此，而且将锯齿9的转角R的半径限制在0.8mm以下，由此，可确实地防止所卡合的等速接头13的锯齿部16的外径不希望地在转角R，即，槽底HS处产生妨碍的情况，可适合地使轮毂1的锯齿9和上述锯齿部16面接触。由此，可顺利地将锯齿部16插入轮毂1的锯齿9中，可防止插入时和驱动时的压痕的发生。于是，可在今后防止这样的压痕造成的应力集中。
于是，不改变车轮安装法兰10的形状、尺寸、轴部的壁厚，可通过现行的加工方法、已有设备，提高构成旋转弯曲疲劳的最弱部的转角部21的强度、轴部的强度。另外，通过在锻造、调质后，进行车削加工，由此，可与过去的场合相比较，进一步地提高车轮安装法兰10的刹车转子安装面19的摆动精度。另外，在压紧部12中，不降低塑性加工时的加工性，可抑制开裂的发生，可维持品质方面的可靠性。
在上述轮毂1的锻造后的调质处理中，针对进入调质炉而进行的全面调质而进行说明，但是，并不限于此，也可进行下述的部分调质处理，其中，在切削加工后，比如，通过高频而仅仅对车轮安装法兰10的转角部21、内径锯齿部和相当于压紧部12的轮毂1的内侧端部进行加热，获得所希望的表面硬度。在此场合，不必考虑切削等的加工性，比如，可按照包括车轮安装法兰10的转角部21和锯齿9的内径部的面硬度在20HRC～40HRC的范围内，压紧部12的表面硬度在20HRC～25HRC的范围内的方式，将规定的部位设定在适合所希望的表面硬度。
另外，轮毂1在以外侧的内侧滚动面1a为首的，密封件8滑动接触的密封区域部22与小直径台阶部1b上，通过高频淬火，按照使表面硬度在54HRC～64HRC的范围内的方式形成硬化层23(由图中的剖面线表示)。由此，对于密封区域部22，不仅耐磨耗性提高，而且相对由车轮安装法兰10负荷的旋转弯曲荷载，具有充分的机械的强度，轮毂1的耐久性提高。与小直径台阶部1b压入的内圈6由按照JIS规定的SUJ2等的高碳铬轴承钢形成，通过完全淬火，按照硬度在58HRC～64HRC的范围内的方式，进行硬化处理，直至到达芯部。
另一方面，外方部件5与轮毂1相同，通过S53C等的碳在0.40wt％～0.80wt％的范围内的中碳钢形成，通过高频淬火，按照表面硬度在54HRC～64HRC的范围内的方式，对以多排的外侧滚动面5a、5a为首的密封件8、8嵌合的端部内径面进行硬化处理。
以上，将轮毂1的制造步骤作为具有热锻造→调质→1次车削(车削成接近精加工的形状的轮廓形状的步骤)·螺栓孔加工→高频淬火→2次车削(对车轮安装法兰10的刹车转子安装面19和内径部等进行精制车削的步骤)→拉削加工的步骤而进行了说明，但是，并不限于此，也可形成具有热锻造→调质→车削·螺栓孔加工→高频淬火→拉削加工或热锻造→车削·螺栓孔加工→拉削加工→调质的步骤，可适当地对应于生产线的方案，谋求作业的效率的提高。比如，也可代替在锻造后，对轮毂1进行调质处理，设定在所希望的表面硬度的方式，而在锻造后对轮毂1进行空气冷却，设定在所希望的表面硬度，接着，将构成轮毂1的锯齿9的槽底HS的剖面形状的槽底圆弧的曲率半径Hmr限制在0.2～0.8mm的范围内。同样在此场合，实现与本实施方式相同的作用、效果。
另外，为了提高耐久性，也可在上述加工后，对包括刹车转子安装面59的转角部61和锯齿9的内径部，进行喷丸处理(shot Peening)SP。
喷丸处理SP指通过投射装置，加速喷射称为铁丸(shot)的粒径数在10μm～1.3mm的范围内的硬质的小球，使其高速地与被加工部件或部位碰撞的冷加工方法，对被加工部件或部位的表层部进行加工硬化，产生残留压缩应力。在最近，具有WPC(Wide PeeningCleaning)处理，微颗粒喷射(Fine Particle Peening：FPP)，虽然与喷丸处理相区分，但是从广义上说，相当于喷丸处理，采用该喷丸处理和这样的加工方法。
比如，在轮毂1的内侧内径面上设置丸喷嘴，进行下述的所谓的喷嘴式喷丸处理，其中，在使轮毂1旋转的同时，按照压力在0.3Mpa～0.5Mpa的范围内的方式，对30μm～80μm的钢球进行加速喷射，按照照射时间在10秒～30秒的范围内的方式，使其碰撞，由此，按照表层部的硬度在24HRC～40HRC的范围内的方式进行硬化，表层部残留压缩应力在400～600MPa的范围内，由此，轮毂1的耐久性进一步提高。
图3为本发明的第2实施方式的车轮用轴承装置的剖视图。本实施方式为所谓的第1代的车轮用轴承装置。在下面的说明中，具有对于对应于在按照各方式而在先的形态中说明的事项的部分，采用同一标号，省略重复的说明的情况。在仅仅说明方案的一部分的场合，方案的其它的部分与在先说明的形态相同。不仅可进行在实施的各方式中具体说明的部分的组合，而且特别是如果组合产生障碍，则也可部分地将实施的方式之间进行组合。
该车轮用轴承装置包括将图示之外的车轮与刹车转子24一起固定的轮毂25；车轮用轴承28，其以可旋转的方式支承该轮毂25，具有外圈26；一对内圈27、27；以可滚动的方式接纳于内外圈27、26之间的多排滚动体7。该轴承28安装于车体的转向节29上，连接有将图示之外的驱动轴的动力传递给轮毂25的等速接头4。在这里，给出滚动体7、7为滚珠的多排角接触球轴承的例子，但是，并不限于此，也可为滚动体采用圆锥辊子的多排圆锥辊子轴承。
车轮用轴承28的外圈26内嵌于转向节29上，通过止动圈30，沿轴向而进行定位固定。另一方面，一对内圈27、27与形成于轮毂25上的圆筒状的小直径台阶部31压配合，在内侧的内圈27的大直径侧端面与外侧接头部件40的肩部14碰合的状态，通过固定螺母18，将杆部15的端部紧固，等速接头4以可分离的方式固定。
在该车轮用轴承装置中，对于轮毂25，在热锻造后，对S53C等的碳在0.40wt％～0.80wt％的范围内的中碳钢按照结晶粒度在8号以上的方式进行全面调质处理，表面硬度设定在20HRC～35HRC的范围内。像这样，在锻造后按照结晶粒度在8号以上的方式对轮毂25进行调质处理，将其设定在所希望的表面硬度，并且像图2(b)所示的那样，将构成轮毂25的内径部的锯齿的槽底HS的剖面形状的槽底圆弧的曲率半径Hmr限制在0.2mm～0.8mm的范围内，由此，可在不改变车轮安装法兰10的形状、尺寸的情况下，提高构成旋转弯曲疲劳的最弱部的转角部21和轴部的强度。
另外，轮毂25的车轮安装法兰10的内侧根部32与第1实施方式的内侧根部22相同，尽可能较大地设定其曲率半径，在从该根部32到小直径台阶部31的范围内，通过高频淬火，按照表面硬度在54HRC～64HRC的范围内的方式，形成硬化层23(由图中的剖面线表示)。不但具有该方案，而且对施加于车轮安装法兰10上的旋转弯曲荷载，施加充分的机械的强度，轮毂25的耐久性提高。
与小直径台阶部31压配合的一对内圈27、27由SUJ2等的高碳铬轴承钢形成，通过完全淬火，按照硬度在58HRC～64HRC的范围内，进行硬化处理，直至芯部。可通过在该小直径部31上形成规定的硬化层23，将内圈27、27之间的嵌合面产生的锯齿磨耗抑制在最小限。由此，没有因该锯齿磨耗的发生，在内圈27、27的嵌合面上，产生锈、磨耗或卡咬等使内圈27、27损伤的情况，可提高耐久性。
另外，在形成于轮毂25的内周面上的锯齿9的表面上，与图2(b)所示的场合相同，可在不改变车轮安装法兰10的形状、尺寸、轴部的壁厚的情况下，提高形成旋转弯曲疲劳的最弱部的角部21的强度、轴部的强度，由于将锯齿9的角R的曲率半径Hmr限制在0.2mm以上，故可通过轮毂内径部的弹性变形，缓和集中于锯齿9的相应的齿的连接部，即槽底上的应力。而且，由于将锯齿9的转角R的半径尺寸限制在0.8mm以下，故确实防止等速接头4的锯齿部16的外径不希望地在转角R，即槽底HS处产生妨碍的情况，可适合地使轮毂1的锯齿9和上述锯齿部16实现面接触。由此，可顺利地将上述锯齿部16插入轮毂25的锯齿9中，可防止插入时和驱动时的压痕的发生。于是，可在今后防止这样的压痕造成的应力集中，可在不改变车轮安装法兰10的形状、尺寸，轴部的壁厚的情况下，提高构成旋转弯曲疲劳的最弱部的转角部21的强度、轴部的强度，可有助于轮毂25的整体尺寸的减小、重量的减轻。另一方面，外圈26与内圈27相同，由SUJ2等的高碳铬轴承钢形成，通过完全淬火，按照硬度在54HRC～64HRC的范围内的方式进行硬化处理，直至芯部。按照以上说明的图3的车轮用轴承装置，实现与图1的车轮用轴承装置相同的效果。
以上对本发明的实施方式进行了说明，但是，本发明并完全不限于这样的实施方式，其完全是例举性的，显然可在不脱离本发明的实质的范围内，按照各种方式实施，本发明的范围通过权利要求书的记载表示，还包括权利要求书中记载的等同的意义，以及范围内的全部的变更方案。

Claims (8)

1.一种车轮用轴承装置，其包括外方部件，在该外方部件的内周，具有多排的外侧滚动面；内方部件，其包括与上述多排的外侧滚动面面对的多排的内侧滚动面；多排滚动体，其以可滚动的方式接纳于上述外方部件和内方部件的相应的滚动面之间，在上述外方部件或内方部件中的任意一者上，成一体地形成车轮安装法兰，其特征在于：
至少具有上述车轮安装法兰的外方部件或内方部件在锻造后进行空气冷却或调质处理，按照规定的表面硬度，对相应的滚动面进行淬火硬化处理，上述内方部件具有轮毂，在该轮毂的内径部，形成作为转矩传递用的锯齿的齿槽的槽底的剖面形状为圆弧状的锯齿，将形成该锯齿的上述槽底的剖面形状的槽底圆弧的曲率半径限制在0.2～0.8mm的范围内。
2.根据权利要求1所述的车轮用轴承装置，其特征在于上述内方部件包括具有车轮安装法兰的上述轮毂、压入该轮毂的内圈，与上述外方部件中的多排的外侧滚动面中的一个外侧滚动面面对的内侧滚动面直接形成于上述轮毂的外周面上，与另一外侧滚动面面对的内侧滚动面形成于上述内圈的外周面上。
3.根据权利要求1所述的车轮用轴承装置，其特征在于上述车轮安装法兰的外侧根部的表面硬度设定在20HRC～35HRC的范围内。
4.根据权利要求2所述的车轮用轴承装置，其特征在于上述轮毂的内侧端部在径向外方发生塑性变形，形成压紧部，通过该压紧部，将上述内圈沿轴向固定于上述轮毂上。
5.根据权利要求4所述的车轮用轴承装置，其特征在于通过回火，将上述压紧部的表面硬度设定在20HRC～25HRC的范围内。
6.根据权利要求2所述的车轮用轴承装置，其特征在于在上述外方部件的两端部上安装密封件，其外侧的密封件的密封唇所滑动接触的密封区域部形成于上述车轮安装法兰的内侧根部，并且上述密封区域部的表面硬度在54HRC～64HRC的范围内。
7.根据权利要求1所述的车轮用轴承装置，其特征在于上述内方部件或外方部件由碳在0.40wt％～0.80wt％的范围内的中碳钢形成。
8.一种制造权利要求1所述的车轮用轴承装置的方法，其中，
至少具有上述车轮安装法兰的外方部件或内方部件在锻造后进行空气冷却或调质处理，按照规定的表面硬度，对相应的滚动面进行淬火硬化处理，在上述轮毂的内径部，形成作为转矩传递用的锯齿的齿槽的槽底的剖面形状为圆弧状的锯齿，将形成该锯齿的上述槽底的剖面形状的槽底圆弧的曲率半径限制在0.2～0.8mm的范围内。
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