JP2002087008A - 車輪軸受装置 - Google Patents
車輪軸受装置Info
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16C2326/01—Parts of vehicles in general
- F16C2326/02—Wheel hubs or castors
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- Rolling Contact Bearings (AREA)
- Braking Arrangements (AREA)
Abstract
となく、また、素材のハイカーボン化や強化元素の添加
を行うことなく、車輪取付フランジの付け根部の強度ア
ップを図ることにある。 【解決手段】 複列の軌道面13,14を内周面に形成
した外輪5と、外輪5の軌道面13,14と対向する軌
道面のうち、一方の軌道面7を外周面に形成したハブ輪
1およびハブ輪1の小径段部12に圧入されて他方の軌
道面8を外周面に形成した内輪2と、外輪5とハブ輪1
及び内輪2のそれぞれの軌道面間に介装された複列の転
動体3,4と、ハブ輪1に車輪取付フランジ9を設けた
車輪軸受装置において、車輪取付フランジ9のアウトボ
ード側付け根部、つまり、ブレーキロータ取付面31か
ら円筒状のパイロット部32に延びる隅部33に表面硬
化層34を形成する。
Description
し、詳しくは、駆動車輪または従動車輪を車体に回転自
在に支持する車輪軸受装置に関する。
駆動輪用とがあり、それぞれの用途に応じて種々の形式
のものが提案されている。例えば、図4は駆動輪用の車
輪軸受装置で、内方部材であるハブ輪1および内輪2、
複列の転動体3,4、外方部材である外輪5、等速自在
継手6を主要な構成要素としている。
ド側の軌道面7が形成されると共に、車輪(図示せず)
を取り付けるための車輪取付フランジ9を備えている。
この車輪取付フランジ9の円周方向等間隔に、ホイール
ディスクを固定するためのハブボルト10が植設されて
いる。また、車輪取付フランジ9にはブレーキロータ1
1が取り付けられている。このハブ輪1の外周面に形成
された小径段部12に内輪2を嵌合させ、この内輪2の
外周面にインボード側の軌道面8が形成されている。
め代をもって圧入されている。ハブ輪1の外周面に形成
されたアウトボード側の軌道面7と、内輪2の外周面に
形成されたインボード側の軌道面8とで複列の軌道面を
構成する。この内輪2をハブ輪1の小径段部12に圧入
し、ハブ輪1のインボード側軸方向から挿入される等速
自在継手6の継手外輪15をハブ輪1に締着することに
より、その継手外輪15の肩部16により内輪2の抜け
止めと予圧の付与を行っている。
輪2の軌道面7,8と対向する軌道面13,14が形成
され、車体(図示せず)に取り付けるための車体取付フ
ランジ17を備えている。この車体取付フランジ17
は、車体の懸架装置(図示せず)から延びるナックル1
8にナックルボルト19で固定されている。
造で、ハブ輪1および内輪2の外周面に形成された軌道
面7,8と外輪5の内周面に形成された軌道面13,1
4との間に転動体3,4を介在させ、各列の転動体3,
4を保持器21,22により円周方向等間隔に支持した
構造を有する。軸受部20の両端開口部には、内輪2の
外径に圧入嵌合されたスリンガ39に摺接するシールリ
ップを備え、外輪5とハブ輪1および内輪2との環状空
間を密封する一対のシール23,24が外輪5の端部内
径に嵌合され、内部に充填されたグリースの漏洩ならび
に外部からの水や異物の侵入を防止するようになってい
る。
示せず)の一端に設けられ、内周面にトラック溝が形成
された継手外輪15と、その継手外輪15のトラック溝
と対向するトラック溝が外周面に形成された継手内輪
(図示せず)と、前記継手外輪15のトラック溝と継手
内輪のトラック溝との間に組み込まれたボール(図示せ
ず)とからなる。
ルを収容したマウス部25と、そのマウス部25から軸
方向に一体的に延び、外周面にセレーション部26が形
成されたステム部27を有する。このステム部27をハ
ブ輪1の貫通孔に挿入し、前記ステム部27の外周面お
よび貫通孔の内周面に形成されたセレーション部26,
28により両者を嵌合させ、その軸端に形成された雄ね
じ部29にナット30を締め付けることによって、等速
自在継手6をハブ輪1に固定している。
来の車輪軸受装置では、ブレーキロータ11およびホイ
ールディスクの支持部材であるハブ輪1には、通常、鍛
造の容易性、冷間加工性、切削性あるいは経済性の面か
ら、機械構造用の中炭素鋼(例えばS53C等)が未熱
処理のまま用いられている。
ることは、自動車の走行安定性の向上に大きく寄与する
ため、ハブ輪1の車輪取付フランジ9のリブ化や薄肉化
を進めることで、ハブ輪自体の機械的強度が素材である
機械構造用中炭素鋼の疲労限に近づきつつあり、これ以
上の軽量化が難しくなりつつある。特に、図4に示すタ
イプの車輪軸受装置では、軽量化のため、ハブ輪1の車
輪取付フランジ9を薄肉化する場合、そのアウトボード
側付け根部、つまり、ブレーキロータ取付面31から円
筒状のパイロット部32に延びる隅部33に、回転曲げ
の応力が集中して破損の起点となる可能性が高い。
付け根部については、シール23のシールリップが摺接
するシールランド部となっていることから、そのシール
ランド部の曲率半径が大きく、かつ、耐摩耗性を持たせ
る目的で焼入れ焼戻し処理が施され、すなわち、未処理
の隅部に対して高強度であるため、回転曲げ応力による
破損の起点となる可能性は少ない。
ランジ9を厚肉にすることが考えられるが、軽量化に逆
行する。また、車輪取付フランジ9の付け根部(隅部3
3)の寸法、つまり曲率半径を大きくすることによって
発生応力を緩和させることも考えられるが、その車輪取
付フランジ9に取り付けられるブレーキロータ11との
干渉が問題となるために限界がある。
Si(珪素)やV(バナジウム)等の添加、あるいは、
焼準処理などの調質を行うことにより組織を高強度化す
ることができるが、その反面、素材硬度の上昇により加
工性が低下するため、従来からの加工方法や既存設備の
使用が困難になると共に、多量の強化元素の添加は、素
材のコストアップを招来する。
されたもので、その目的とするところは、車輪取付フラ
ンジの形状・寸法を変更することなく、また、素材のハ
イカーボン化や強化元素の添加を行うことなく、軽量化
を図りつつ、ハブ輪の強度アップを図り得る車輪軸受装
置を提供することにある。
の技術的手段として、請求項1に係る発明は、複列の軌
道面を内周面に形成した外方部材と、その外方部材の軌
道面と対向する軌道面を外周面に形成した内方部材と、
前記外方部材と内方部材のそれぞれの軌道面間に介装さ
れた複列の転動体と、前記外方部材または内方部材のい
ずれか一方に車輪取付フランジを設けた車輪軸受装置に
おいて、前記車輪取付フランジの少なくともアウトボー
ド側付け根部に表面硬化層を形成したことを特徴とす
る。なお、前記付け根部が、ブレーキロータ取付面から
円筒状のパイロット部に延びる隅部であることが望まし
く(請求項2)、また、表面硬化層は、高周波焼き入れ
で形成することが望ましい(請求項8)。
したことにより、車輪取付フランジの形状・寸法を変更
することなく、また、素材のハイカーボン化や強化元素
の添加などの素材の改良を行うことなく、現行の加工方
法や既存設備のままで、回転曲げ疲労の最弱部であるア
ウトボード側付け根部を高強度化することが容易とな
る。
硬さがHRC40〜63、好ましくはHRC58〜63
で、その深さを0.3〜2mm、好ましくは0.5〜2
mmの範囲としたことを特徴とする。
表面硬さをHRC40〜63、好ましくはHRC58〜
63とすれば、回転曲げ疲労が基本的に硬さに依存する
ことから、前記範囲であれば、回転曲げ疲労による破損
を防止する効果を十分に発揮する。ここで、回転曲げ疲
労による破損を防止することは、素材表面に発生する亀
裂を抑制することであり、この回転曲げによる発生応力
は、表面で最大となり、内部に向かって減衰する。従っ
て、表面硬化層の深さは、それほど深くする必要はな
く、0.3〜2mm、好ましくは0.5〜2mmの範囲
であればよい。
は、Cが0.5〜0.8wt%の炭素鋼からなることが
望ましい。Cが0.5〜0.8wt%の炭素鋼であれ
ば、軸受用高炭素クロム鋼であるSUJ2(C:0.9
5〜1.10wt%)よりも炭素量が少ない分、加工性
が向上する。
ランジを有し、かつ、前記複列の軌道面のうち、アウト
ボード側の軌道面と、インボード側の軌道面が形成され
た内輪を圧入した小径段部とを有する(請求項5)。こ
のような形態を有する内方部材を備えた車輪軸受装置に
本発明を適用することが可能である。
アウトボード側端部に装着され、前記内方部材の外周面
に摺接するシールリップを備えたシールを具備し、前記
シールリップが摺接する前記車輪取付フランジの付け根
部付近に表面硬化層を形成することが望ましい。このよ
うにシールリップが摺接する前記車輪取付フランジの付
け根部付近にも表面硬化層を形成すれば、車輪取付フラ
ンジの強度アップがより一層実現される。
内周面にセレーション部を形成し、そのセレーション部
に表面硬化層を形成することが望ましい。このようにセ
レーション部に表面硬化層を形成すれば、耐摩耗性が向
上し、その強度アップが図れ、さらに、この強度アップ
によるセレーションの有効長さを短くすることができ
る。 ここで、セレーション部というときはセレーショ
ン部またはスプライン部を意味するものとする。
形態を以下に詳述する。なお、図4と同一部分には同一
参照符号を付す。
えば駆動輪用のもので、内方部材であるハブ輪1および
内輪2、複列の転動体3,4、外方部材である外輪5、
等速自在継手6を主要な構成要素とする。
ド側の軌道面7が形成されると共に、車輪(図示せず)
を取り付けるための車輪取付フランジ9を備えている。
この車輪取付フランジ9の円周方向等間隔に、ホイール
ディスクを固定するためのハブボルト10が植設されて
いる。また、車輪取付フランジ9にはブレーキロータ1
1が取り付けられる。このハブ輪1の外周面に形成され
た小径段部12に内輪2を嵌合させ、この内輪2の外周
面にインボード側の軌道面8が形成されている。
め代をもって圧入されている。ハブ輪1の外周面に形成
されたアウトボード側の軌道面7と、内輪2の外周面に
形成されたインボード側の軌道面8とで複列の軌道面を
構成する。この内輪2をハブ輪1の小径段部12に圧入
し、ハブ輪1のインボード側軸方向から挿入される等速
自在継手6の継手外輪15をハブ輪1に締着することに
より、その継手外輪15の肩部16により内輪2の抜け
止めと予圧の付与を行っている。
輪2の軌道面7,8と対向する軌道面13,14が形成
され、車体(図示せず)に取り付けるための車体取付フ
ランジ17を備えている。この車体取付フランジ17
は、車体の懸架装置(図示せず)から延びるナックル1
8にナックルボルト19で固定されている。
造で、ハブ輪1および内輪2の外周面に形成された軌道
面7,8と外輪5の内周面に形成された軌道面13,1
4との間に転動体3,4を介在させ、各列の転動体3,
4を保持器21,22により円周方向等間隔に支持した
構造を有する。ここでは、転動体3,4としてボールを
使用した場合を例示してあるが、重量の嵩む自動車用の
車輪軸受装置の場合には、円すいころを使用することも
可能である。
径に圧入嵌合されたスリンガ39に摺接するシールリッ
プを備え、外輪5とハブ輪1および内輪2との環状空間
を密封する一対のシール23,24が外輪5の端部内径
に嵌合され、内部に充填されたグリースの漏洩ならびに
外部からの水や異物の侵入を防止するようになってい
る。
示せず)の一端に設けられ、内周面にトラック溝が形成
された継手外輪15と、その継手外輪15のトラック溝
と対向するトラック溝が外周面に形成された継手内輪
(図示せず)と、前記継手外輪15のトラック溝と継手
内輪のトラック溝との間に組み込まれたボール(図示せ
ず)とからなる。
ルを収容したマウス部25と、そのマウス部25から軸
方向に一体的に延び、外周面にセレーション部26が形
成されたステム部27を有する。このステム部27をハ
ブ輪1の貫通孔に挿入し、前記ステム部27の外周面お
よび貫通孔の内周面に形成されたセレーション部28に
より両者を嵌合させ、その軸端に形成された雄ねじ部2
9にナット30を締め付けることによって、等速自在継
手6をハブ輪1に固定している。
輪取付フランジ9のアウトボード側付け根部、つまり、
ブレーキロータ取付面31から円筒状のパイロット部3
2に延びる隅部33に表面硬化層34を例えば高周波焼
き入れにより形成する。このように表面硬化層34を形
成したことにより、車輪取付フランジ9の形状・寸法を
変更することなく、また、素材のハイカーボン化や強化
元素の添加などの素材の改良を行うことなく、現行の加
工方法や既存設備のままで、回転曲げ疲労の最弱部であ
るアウトボード側付け根部を高強度化することが容易と
なる。
た表面硬化層34は、その表面硬さをHRC40〜6
3、好ましくはHRC58〜63の範囲とし、その深さ
を0.3〜2mm、好ましくは0.5〜2mmの範囲と
する。
RC40〜63、好ましくはHRC58〜63とすれ
ば、回転曲げ疲労が基本的に硬さに依存することから、
前記範囲であれば、回転曲げ疲労による破損を防止する
効果を十分に発揮する。なお、表面硬さがHRC40よ
り小さいと、回転曲げ疲労に対して所望の強度が得られ
ない。
ることは、素材表面に発生する亀裂を抑制することであ
り、この回転曲げによる発生応力は、表面で最大とな
り、内部に向かって減衰する。従って、表面硬化層34
の深さは、それほど深くする必要はなく、0.3〜2m
m、好ましくは0.5〜2mmの範囲であればよい。つ
まり、深さが0.5mmより小さいと、回転曲げ疲労に
対して所望の強度が得られず、逆に、2mmより大きく
しても、回転曲げによる発生応力が減衰しているので深
くする必要性がない。
0.8wt%の炭素鋼からなる。Cが0.5〜0.8w
t%の炭素鋼であれば、軸受用高炭素クロム鋼であるS
UJ2(C:0.95〜1.10wt%)よりも炭素量
が少ない分、加工性が向上する。Cは、強度、耐摩耗性
および転動疲労寿命を向上させる上で、0.5wt%以
上必要であり、0.8wt%より多くなると、加工性、
被削性および靭性が低下する点でこれを上限とする。
アウトボード側端部に装着されたシール23のシールリ
ップが摺接するハブ輪1の外周面、つまり、シールラン
ド部から軌道面7を経て小径段部12に及ぶ領域に表面
硬化層35を形成する。
と、a部はシール23のシールリップが摺接するシール
ランド部であるため、耐摩耗性が要求される。また、こ
のシールランド部に表面硬化層35を形成すれば、車輪
取付フランジ9の強度アップがより一層実現できる。b
部は転動体3が転動する軌道面7であるため、耐寿命性
が要求される。c部は内輪2と当接する部分であり、d
部は内輪2またはハブ輪1と嵌合する部分であるため、
耐クリープ性、耐フレッティング性が要求される。
に形成されたセレーション部28に表面硬化層36を設
けている。このようにセレーション部28に表面硬化層
36を形成すれば、耐摩耗性が向上し、その強度アップ
が図れ、さらに、この強度アップによるセレーション部
28の有効長さを短くすることができる。ここで、セレ
ーション部28に代えてスプライン部を採用することが
可能であるため、セレーション部28というときはセレ
ーション部またはスプライン部を意味するものとする。
実施形態を示す。なお、図1と同一または相当部分には
同一参照符号を付して重複説明は省略する。また、図3
では、ブレーキロータ11およびナックル18(図1参
照)を図示していない。同図に示す実施形態の車輪軸受
装置は、アウトボード側の軌道面7をハブ輪1に直接的
に形成した図1の実施形態と異なり、インボード側の軌
道面8と同様、ハブ輪1の小径段部12に内輪2’を圧
入し、その別体の内輪2’の外周面にアウトボード側の
軌道面7を形成した構造を具備する。
車輪取付フランジ9のアウトボード側付け根部である隅
部33だけでなく、前記車輪取付フランジ9のインボー
ド側付け根部、つまり隅部38の付近にも表面硬化層3
7を形成している。このように車輪取付フランジ9の付
け根部の両側、つまり、隅部33,38に表面硬化層3
4,37を形成すれば、車輪取付フランジ9の強度アッ
プがより一層実現される。
の熱処理は、高周波焼き入れが適している。表面硬化処
理としての高周波熱処理は、誘導加熱の特色を有効に生
かして表面硬化層34〜37を自由に選定し、耐摩耗性
を与えたり疲れ強さを改善することができる。誘導加熱
は、電磁誘導現象を利用して金属内で電気エネルギーを
直接熱エネルギーに変えて発熱させる方法で、これを利
用した高周波熱処理には多くの特徴がある。特に、局部
加熱ができ、硬化層深さの選定が自由であり、また硬化
層以外には著しく熱影響を与えないように制御できるの
で、母材の性能を保持できる。
は、等速自在継手6の継手外輪15をハブ輪1にナット
30により締着した場合について説明したが、本発明は
これに限定することなく、継手外輪15のステム部27
の端部をハブ輪1に加締めることにより継手外輪15を
ハブ輪1に固定した構造でもよい。また、本発明は駆動
輪用の車輪軸受装置に限らず、従動輪用の車輪軸受装置
についても適用可能であり、車輪取付フランジが外方部
材である外輪に設けられている外輪回転方式の場合に
は、その外輪における車輪取付フランジの付け根部に表
面硬化層を形成することになる。
の少なくともアウトボード側付け根部に表面硬化層を形
成したことにより、車輪取付フランジの形状・寸法を変
更することなく、また、素材のハイカーボン化や強化元
素の添加などの素材の改良を行うことなく、現行の加工
方法や既存設備のままで、回転曲げ疲労の最弱部である
アウトボード側付け根部を高強度化することが容易とな
り、回転曲げ疲労に対する強度アップが図れる。その結
果、車輪取付フランジのリブ化や薄肉化を実現すること
ができ、車輪軸受装置の小型、軽量化が図れる。
の車輪軸受装置の構造例を示す断面図である。
置の構造例を示す断面図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 複列の軌道面を内周面に形成した外方部
材と、その外方部材の軌道面と対向する軌道面を外周面
に形成した内方部材と、前記外方部材と内方部材のそれ
ぞれの軌道面間に介装された複列の転動体と、前記外方
部材または内方部材のいずれか一方に車輪取付フランジ
を設けた車輪軸受装置において、 前記車輪取付フランジの少なくともアウトボード側付け
根部に表面硬化層を形成したことを特徴とする車輪軸受
装置。 - 【請求項2】 前記付け根部が、ブレーキロータ取付面
から円筒状のパイロット部に延びる隅部であることを特
徴とする請求項1に記載の車輪軸受装置。 - 【請求項3】 前記表面硬化層の表面硬さがHRC40
〜63で、その深さを0.3〜2mmの範囲としたこと
を特徴とする請求項1又は2に記載の車輪軸受装置。 - 【請求項4】 前記内方部材は、Cが0.5〜0.8w
t%の炭素鋼からなることを特徴とする請求項1乃至3
のいずれかに記載の車輪軸受装置。 - 【請求項5】 前記内方部材は、その外周面に車輪取付
フランジを有し、かつ、前記複列の軌道面のうち、アウ
トボード側の軌道面と、インボード側の軌道面が形成さ
れた内輪を圧入した小径段部とを有することを特徴とす
る請求項1乃至4のいずれかに記載の車輪軸受装置。 - 【請求項6】 前記外方部材のアウトボード側端部に装
着され、前記内方部材の外周面に摺接するシールリップ
を備えたシールを具備し、前記シールリップが摺接する
前記車輪取付フランジの付け根部付近に表面硬化層を形
成したことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記
載の車輪軸受装置。 - 【請求項7】 前記内方部材の内周面にセレーション部
を形成し、そのセレーション部に表面硬化層を形成した
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の車
輪軸受装置。 - 【請求項8】 前記表面硬化層を高周波焼き入れにより
形成したことを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに
記載の車輪軸受装置。
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