JP2002021865A - 軸受装置 - Google Patents

軸受装置

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JP2002021865A JP2000207931A JP2000207931A JP2002021865A JP 2002021865 A JP2002021865 A JP 2002021865A JP 2000207931 A JP2000207931 A JP 2000207931A JP 2000207931 A JP2000207931 A JP 2000207931A JP 2002021865 A JP2002021865 A JP 2002021865A
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知博 石井
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匡 御手洗
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    • B60BVEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B27/00Hubs
    • B60B27/0078Hubs characterised by the fixation of bearings
    • B60B27/0084Hubs characterised by the fixation of bearings caulking to fix inner race

Abstract

(57)【要約】 【課題】軸受装置においてかしめに際して、内輪の軌道
面の変形を抑制する。 【解決手段】ハブホイール11の中空軸14の外周にア
ンギュラ玉軸受12を装着し、その中空軸の軸端14a
を径方向外向きに屈曲変形させて前記軸受の内輪15の
端面にかしめて軸受を抜け止めした軸受装置であって、
内輪が、その軌道面15bの耐摩耗性や強度向上のため
全体的に熱処理で硬化され、内輪の内周角部周辺領域3
0が、熱処理後の局部的な焼き戻し処理により低硬度化
されている。これにより、かしめ荷重による内輪の変形
は内周角部周辺領域において発生するに止まり、その軌
道面の変形が抑制され、軸受の転がり特性が改善する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、軸体に転がり軸受
を装着してなる軸受装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の軸受装置の一例としての
車両用ハブユニットは、ハブホイールと、このハブホイ
ールの軸方向中間に外装される転がり軸受とを有し、こ
のハブホイールの一方軸端側外周にディスクブレーキ装
置のディスクロータや車輪を取り付けるための径方向外
向きの取付用フランジを、また、他方軸端を円筒状軸端
構造としたものがある。
【0003】かかる車両用ハブユニットにおいては、前
記軸体の円筒状軸端にかしめ具をあてがってローリング
させることにより前記円筒状軸端を径方向外向きに変形
させて前記軸受の内輪の端面にかしめつけることで、内
輪に所要の予圧としての圧縮応力を付与しその抜け止め
を行っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のかしめ形態は、
内輪端面に相当に大きなかしめ荷重がかかるから、従来
のように内輪の外表面全体が硬化処理されていると、内
輪はそのかしめ荷重で変形され、特に軸受の転がり特性
に重要なその軌道面にまでその変形が及ぶおそれがあ
る。
【0005】したがって、本発明は、軸受装置におい
て、内輪の構造を改善し、前記かしめによるその変形を
抑制可能とすることを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明第1の軸受装置
は、内輪における内周角部周辺領域が、かしめ時にかか
る荷重を塑性的に吸収し得る硬度に設定されているもの
である。
【0007】本発明第1によると、軸端の径方向外向き
へのかしめつけにより内輪にかかるかしめ荷重は、その
内周角部周辺領域により吸収されるから、内輪の特に軌
道面はそのかしめ荷重で変形されるおそれが抑制され、
軸受の転がり特性の低下を効果的に防止することができ
る。
【0008】本発明第2の軸受装置は、内輪が、その軌
道面の耐摩耗性や強度向上のために、全体的に熱処理に
より硬化されており、内輪の内周角部周辺領域が、前記
熱処理後の局部的な焼き戻し処理により低硬度化されて
いるものである。
【0009】本発明第2によると、前記かしめ荷重は、
局部的な焼き戻し処理により低硬度化されている内周角
部周辺領域で吸収されるから、内輪の特に軌道面はその
かしめ荷重で変形されるおそれが抑制され、軸受の転が
り特性の低下を効果的に防止することができる。
【0010】本発明第1および第2は、好ましい実施態
様として、前記内輪の内周角部が丸く所定の曲率半径で
面取されており、前記内周角部周辺領域が内周角部から
の深さが前記曲率半径以上でかつ前記軌道面周辺領域に
かからない領域とされていて、その硬度が、少なくとも
その軌道面周辺領域の硬度以下とされている。
【0011】この実施態様によると、内輪領域を内周角
部周辺領域と軌道面周辺領域とにわけてそれぞれの硬度
を設定できるので、軌道面における転動体による摩耗を
防止できる軌道面硬度にすることができる一方で、内周
角部周辺領域の硬度が低いから、前記かしめ荷重は、内
周角部周辺領域で吸収される結果、内輪の軌道面はその
かしめ荷重で変形されるおそれが確実に抑制されて軸受
の転がり特性の低下を効果的に防止することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】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。この実施形態では軸受装
置として車両用ハブユニットが適用されるが、本発明は
この車両用ハブユニットに限定されるものではない。
【0013】図1ないし図4を参照して、本発明の実施
形態に従う車両用ハブユニットについて説明する。
【0014】図1は、かしめ作業前の車両用ハブユニッ
トの縦断側面図、図2は、かしめ作業後の車両用ハブユ
ニットの縦断側面図、図3は、かしめ作業中における車
両用ハブユニットの縦断側面図、図4は、軸受内輪端面
に対する軸端かしめの説明に供する車両用ハブユニット
要部の拡大断面図、図5は、内輪各部領域における硬度
を示す図である。
【0015】図例の車両用ハブユニット10は、ハブホ
イール11およびアンギュラ玉軸受12を備える。
【0016】ハブホイール11は、不図示の車輪が取り
付けられる径方向外向きのフランジ13と、アンギュラ
玉軸受2がその外周の軸受嵌合領域に固定される中空軸
14とを有する。
【0017】アンギュラ玉軸受12は、斜接形式の転が
り軸受の一例としての複列外向きの形式であって、中空
軸14の小径外周面に外嵌される単一軌道を有する内輪
15と、二列の軌道溝を有する単一の外輪16と、二列
で配設される複数の玉17と、二つの冠形保持器18と
を備えており、ハブホイール11の中空軸14の大径外
周面を一方内輪とする構成になっている。内輪15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。
【0018】外輪16の外周には、径方向外向きのフラ
ンジ19が設けられている。
【0019】ハブユニット10は、中空軸14の円筒状
の軸端14aが図1の状態から図2の状態に内輪15の
端面にかしめつけられた後、車両のドライブシャフト2
0とシャフトケース21との間に取り付けられる。つま
り、ハブホイール11の中空軸14内周のスプライン部
14bとドライブシャフト20外周のスプライン部20
aとが嵌合されてナット22により結合され、軸受12
の外輪16のフランジ19がシャフトケース21にボル
ト23により非回転に結合される。
【0020】前記かしめは、図3で示すように、ハブホ
イール11の中空軸14の外周に内輪15を圧入により
外嵌装着してから、その軸端14aを、かしめ治具24
を用いてローリングかしめする。このとき、かしめ治具
24の先端を軸端14aにあてがい一点鎖線L回りにロ
ーリングさせる。これにより、軸端14aは、径方向外
向きに屈曲変形されて内輪15の端面にかしめつけられ
る。
【0021】次に、本実施形態の特徴について図4およ
び図5を参照して説明する。
【0022】アンギュラ玉軸受12において、その内輪
15は、高炭素クロム軸受鋼(JIS規格SUJ−2)
または機械構造用炭素鋼(JIS規格S55C)を母材
としている。
【0023】内輪15の内周角部15aは、丸く中心O
から曲率半径rで面取りされている。この面取りは、テ
ーパ状の面取りとしてもよい。ただし、丸い面取りにし
ていれば、中空軸14の軸端14aとの密着性が良好と
なり、かしめ荷重の付与性が良好となる。
【0024】内輪15の内周角部15aにおいて、中心
Oから径方向の線と内周角部15aとの交点である面取
始点15a1は、中空軸14の軸端14aを径方向外向
きに屈曲させるときの屈曲始点となる。なお、15a2
は、面取終点である。
【0025】そして、中空軸14の軸端14aは、径方
向外向きに屈曲されて、その屈曲角度は図4(a)の0
度から図4(b)の45度に到達するとともに、さらに
図4(c)で示すようにそれ以上の屈曲角度で屈曲され
ていく。
【0026】このとき、図4(b)の屈曲角度が45度
において軸端14aと内周角部15aとの接点Bからの
深さH1が前記曲率半径r以上有する内周角部周辺領域
30を設定する。
【0027】内周角部周辺領域30の前記深さH1を曲
率半径r1以上とする理由は、荷重を効果的に吸収する
範囲を面取始点15a1および面取終点15a2より広
くする必要があるからである。
【0028】この内周角部周辺領域30は、クロスハッ
チングで示された前記接点Bを中心とした半径H1の扇
形領域となる。そして、この内周角部周辺領域30にお
けるビッカース硬度Hvは、かしめ時にかかる歪変形力
を塑性的に吸収し得る硬度としてその表面層で400以
下に設定されている。ここで、表面層とは表面から1m
m程度の深さにおける層のことである。
【0029】内周角部周辺領域30のビッカース硬度を
表面層で規定するのは、誘導加熱で硬度を下げることが
考えられるので内部より表面の硬度が低くなるからであ
る。
【0030】ここで、31は、軌道面周辺領域であって
軌道面15bから接触角方向の深さH0を有したクロス
ハッチングで示される領域であり、ビッカース硬度Hv
で500以上で、特に、軌道面15bで800程度とさ
れている。この場合、最大専断応力深さZ0に対して軌
道面周辺領域31の深さH0は、H0≧8・Z0とされ
ている。
【0031】このことを図5を参照して説明すると、図
5の縦軸は、ビッカース硬度Hvを示す、横軸は、内周
角部周辺領域30と、軌道面周辺領域31それぞれの深
さを示している。
【0032】図5によると、Aは、軌道面周辺領域31
において、軌道面15b上の深さ位置を、z0は、最大
専断応力深さの位置を、H0は、最大専断応力深さz0
の8倍以上の位置にある軌道面周辺領域31の最大深さ
位置を、それぞれ、示している。軌道面周辺領域31の
ビッカース硬度Hvは500以上となる。
【0033】軌道面周辺領域31の最大深さ位置H0
を、最大専断応力深さの位置z0の8倍以上とするの
は、軸受の転がり寿命は専断応力が影響しており、実験
的に8倍以上と確認されているからである。
【0034】内周角部周辺領域30のビッカース硬度H
vを400以下とし、また軌道面周辺領域31のビッカ
ース硬度Hvを500以上となるのは、軌道面周辺領域
31側が寿命において、また、内周角部周辺領域30側
が荷重吸収において必要な数値だからである。
【0035】Bは、内周角部周辺領域30において、内
周角部15a上の深さ位置を、rは、内周角部15aか
ら半径rの深さ位置を、H1は、内周角部周辺領域30
の最大深さ位置を、それぞれ、示してている。
【0036】こうした内輪15は、軌道面15bの耐摩
耗性や強度向上のために、内周角部周辺領域30および
軌道面周辺領域31を含めた全体が焼き入れなどの熱処
理により硬化され、そして、内周角部周辺領域30が、
その熱処理後の局部的な誘導加熱などの焼き戻し処理に
より低硬度化されていることで、図5で示される硬度の
関係を有している。
【0037】以上の構造により、本実施形態の車両用ハ
ブユニットの場合、中空軸14の軸端14aのかしめ時
におけるかしめ荷重は、内輪14の低硬度化された内周
角部周辺領域30の塑性変形で吸収される結果、かしめ
過程において内輪15の軌道面15bに歪を発生させず
に済むようになる。
【0038】なお、本発明は上記実施形態のみに限定さ
れるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。
【0039】(1)上記実施形態では、軸受装置として
車両の特に駆動輪用のハブユニットを例に挙げたが、従
動輪用のハブユニットとしたり、あるいは自動車などの
スライドドアのガイドローラならびにその他の軸受装置
全般とすることができる。
【0040】
【発明の効果】本発明の場合、内輪における内周角部周
辺領域が、かしめ時にかかる荷重を塑性的に吸収し得る
硬度に設定されているから、内輪端面にかかるかしめ荷
重は、内周角部周辺領域に吸収されることにより、内輪
の軌道面がかしめ荷重で変形されるおそれが抑制され、
軸受の転がり特性の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】かしめ作業前の車両用ハブユニットの縦断側面
【図2】かしめ作業後の車両用ハブユニットの縦断側面
【図3】かしめ作業中における車両用ハブユニットの縦
断側面図
【図4】軸受内輪端面に対する軸端かしめの説明に供す
る車両用ハブユニット要部の拡大断面図
【図5】内輪各部領域における硬度を示す図
【符号の説明】
10 車両用ハブユニット 11 ハブホイール 12 アンギュラ玉軸受 14 中空軸 14a 中空軸の軸端 15 アンギュラ玉軸受の内輪 15a 内輪の内周角部 15b 内輪の軌道面 30 内周角部周辺領域 31 軌道面周辺領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 御手洗 匡 大阪市中央区南船場三丁目5番8号 光洋 精工株式会社内 (72)発明者 冨田 大策 大阪市中央区南船場三丁目5番8号 光洋 精工株式会社内 Fターム(参考) 3J012 AB02 BB03 CB10 FB10 HB01 HB02 3J017 AA02 DA01 DB08 3J101 AA02 AA32 AA43 AA54 AA62 AA72 BA53 DA20 FA15 FA41 GA02

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】筒状軸端を有する軸体の外周に転がり軸受
    を外嵌装着し、前記筒状軸端を径方向外向きに屈曲変形
    させて転がり軸受の内輪の端面に押し付ける形態にかし
    めて転がり軸受を抜け止めした軸受装置において、 前記内輪における内周角部周辺領域が、かしめ時にかか
    る荷重を塑性的に吸収し得る硬度に設定されている、こ
    とを特徴とする軸受装置。
  2. 【請求項2】筒状軸端を有する軸体の外周に転がり軸受
    を外嵌装着し、前記筒状軸端を径方向外向きに屈曲変形
    させて転がり軸受の内輪の端面に押し付ける形態にかし
    めて転がり軸受を抜け止めした軸受装置において、 内輪が、その軌道面の耐摩耗性や強度向上のために、全
    体的に熱処理により硬化されており、 前記内輪の内周角部周辺領域が、前記熱処理後の局部的
    な焼き戻し処理により低硬度化されている、ことを特徴
    とする軸受装置。
  3. 【請求項3】請求項1または2の軸受装置において、 前記内輪の内周角部が丸く所定の曲率半径で面取されて
    おり、 前記内周角部周辺領域が、内周角部からの深さが前記曲
    率半径以上でかつ前記軌道面周辺領域にかからない領域
    とされていて、その硬度が、少なくともその軌道面周辺
    領域の硬度以下とされている、ことを特徴とする軸受装
    置。
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