JP2005145313A - Rolling bearing unit for supporting vehicle wheel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車の車輪を懸架装置に対し回転自在に支持する為の車輪支持用転がり軸受ユニットの改良に関する。 The present invention relates to an improvement in a rolling bearing unit for supporting a wheel for rotatably supporting a wheel of an automobile with respect to a suspension device.
自動車の車輪を懸架装置に対し回転自在に支持する為に、例えば図4に示す様な車輪支持用転がり軸受ユニット1が広く使用されている。この図4に示した車輪支持用転がり軸受ユニット1は、ハブ輪2と、内輪3と、外輪4と、複数個の転動体5、5(玉)とを備える。このうちのハブ輪2の外周面の外端部(軸方向に関して外とは、自動車への組み付け状態で幅方向外寄りとなる側を言い、図1、2、4、5の左側。反対に幅方向中央寄りとなる側を、軸方向に関する内と言い、図1、2、4、5の右側。本明細書及び特許請求の範囲全体で同じ。)には、車輪を支持する為のフランジ6を形成している。又、このハブ輪2の中間部外周面には第一の内輪軌道7aを、同じく内端部には外径寸法が小さくなった段部8を、それぞれ形成している。そして、この段部8に、外周面に第二の内輪軌道7bを形成した、上記内輪3を外嵌している。又、この内輪3の内端面は、上記ハブ輪2の内端部に形成した円筒部を直径方向外方にかしめ広げる事で形成したかしめ部9により抑え付けて、上記内輪3を上記ハブ輪2の所定位置に固定している。又、上記外輪4の内周面には複列の外輪軌道10、10を形成し、これら両外輪軌道10、10と上記両内輪軌道7a、7bとの間に上記各転動体5、5を、それぞれ複数個ずつ設けている。尚、重量が嵩む自動車用の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合、上記各転動体5、5としてテーパころを使用する場合もある。
In order to rotatably support the wheels of an automobile with respect to a suspension device, for example, a wheel bearing rolling bearing unit 1 as shown in FIG. 4 is widely used. The wheel-supporting rolling bearing unit 1 shown in FIG. 4 includes a
又、上記ハブ輪2の外端面を軸方向内方に凹ませて凹入部11を形成している。即ち、このハブ輪2の外端部で上記フランジ6の径方向内側に、このフランジ6の外端面よりも軸方向外方に突出した状態で円筒部18を形成している。そして、この円筒部18の径方向内側部分を軸方向内方に凹ませて、断面略半円形状の上記凹入部11を形成している。尚、この凹入部11の形状は、図示の例に限らない。例えば、後述する図5に示す様な形状とする場合もある。又、上記円筒部18は、外周面に、ドラムやディスク等の制動用回転体及び車輪を支持する為に設けている。この様に、上記ハブ輪2の外端部に凹入部11を設ける事により、上記車輪支持用転がり軸受ユニット1の軽量化を図れる。又、上記内輪3を上記ハブ輪2に外嵌する作業を容易にする事ができる。即ち、上記凹入部11に治具等の支持部材を挿入してこのハブ輪2の外端側を支持できる為、上記内輪3の外嵌作業を容易にする事ができる。更に、鍛造時の上記フランジ6の張り出し成形作業を容易にする事ができる。
Further, the outer end surface of the
尚、上述した構造は、従動輪(FF車の後輪、FR、MR、RR車の前輪)用の車輪支持用転がり軸受ユニット1に就いて示しているが、図5に示す様に、ハブ輪2aの中心部を軸方向に貫通した通孔に、車輪用等速ジョイント12のスプライン軸13を挿通する為の、雌スプライン14を形成した駆動輪(FF車の前輪、FR、MR、RR車の後輪、4WD車の全輪)用の車輪支持用転がり軸受ユニット1aの場合、上記ハブ輪2aの外端面に凹入部11aを設ける事により、上記車輪用等速ジョイント12の組み付け性(スプライン軸13の先端部に螺合したナットの締め付け作業性)を良好にできる。
The structure described above is shown for the wheel support rolling bearing unit 1 for the driven wheel (rear wheel of FF vehicle, FR, MR, front wheel of RR vehicle). However, as shown in FIG. Driving wheels (front wheels of FF vehicles, FR, MR, RR) formed with
上述の様な車輪支持用転がり軸受ユニット1、1aを自動車に組み付けるには、外輪4の外周面に形成した外向フランジ状の取付部15をナックル等の懸架装置の構成部品にねじ止め固定する事により、上記外輪4を懸架装置に支持する。又、ハブ輪2、2aの外周面に形成したフランジ6に車輪を固定する。この結果、この車輪を懸架装置に対し回転自在に支持する事ができる。
In order to assemble the wheel bearing rolling
上述の様な車輪支持用転がり軸受ユニット1、1aを構成するハブ輪2、2aは、熱間鍛造性や切削性を確保する事を考慮して、S53C等の中炭素鋼で造っている。製造時には、先ず、所定長さに切断した棒状の素材を、高周波誘導加熱により1100〜1200℃程度のオーステナイト域まで加熱してから、熱間鍛造により所定の形状とした後、放冷する。この加工作業の際、オーステナイト粒界から初析フェライトが析出した後、室温程度に冷却されるまでの間に起こるパーライト変態によって、初析フェライトとパーライトとが複合した組織が得られる。この様な組織の大部分は、焼き入れ、焼き戻し等の熱処理を施す事なく、そのまま使用される。これに対して、図4に示す構造の場合、同図に斜格子で示す様に、フランジ6の軸方向内側面側の付け根部分及び前記第一の内輪軌道7aから段部8までの領域に、転がり疲労寿命確保、及び、嵌合部のフレッチング防止の為に、高周波焼き入れによる硬化層を形成する事が行なわれている。
The
又、近年、自動車の燃費向上並びに走行性能の向上の為、車輪支持用転がり軸受ユニット1の軽量化に関する要求が高くなっており、車輪を支持する為のフランジ6の薄肉化に就いても考慮されている。但し、上記フランジ6を薄肉化すると、このフランジ6の付け根部分の強度が弱くなる為、薄肉化するに就いては、強度確保の為に十分な配慮を行なう必要がある。
In recent years, in order to improve the fuel efficiency and driving performance of automobiles, there has been an increasing demand for weight reduction of the rolling bearing unit 1 for supporting the wheel, and consideration is given to the thinning of the
特に、上記フランジ6の外側面側の付け根部分には、旋回走行時等に、懸架装置と車輪との間で上記車輪支持用転がり軸受ユニット1に加わるモーメント荷重によって、曲げ応力が集中する。この為、何らの対策も施さない場合には、金属疲労に基づいて、亀裂等の損傷が生じる可能性がある。一方、上記フランジ6の内側面側の付け根部分は、前述した通り、高周波焼き入れによる硬化層が形成されて高強度になっている為、上記外側面側の付け根部分よりも、疲労強度が高くなっており、亀裂等の損傷が生じる可能性は低い。この様な事情に鑑みて、特許文献1には、フランジの外側面側の付け根部分にも、内側面側の付け根部分と同様に、高周波焼き入れによる表面硬化層を形成する事によって、このフランジの外側面側の付け根部分の強度向上を図った構造が記載されている。又、素材のハイカーボン化等により材料の強度を向上させて、上記フランジの外側面側の付け根部分の強度向上を図る構造も記載されている。
In particular, bending stress is concentrated on the base portion on the outer surface side of the
又、より軽量化を進める為に、後述する本発明の実施例を示す図1の様に、フランジ6の薄肉化と共に、ハブ輪2の外端面に設けた凹入部11b部分を更に除肉する事が考えられる。この為、上記図1の構造では、この凹入部11bの底部をより軸方内方に凹ませている。これにより、上記車輪支持用転がり軸受ユニット1の更なる軽量化を図れる。しかし、上述した様に、フランジ6の付け根部分の強度向上を図った構造で、上記凹入部11bを除肉した場合、この凹入部11bで破損が生じる可能性がある。即ち、上記フランジ6の付け根部分の強度が高いと、旋回走行時等に、懸架装置と車輪との間で上記車輪支持用転がり軸受ユニット1に加わるモーメント荷重によって上記凹入部11bに作用する応力が大きくなる。この為、この凹入部11bで疲労による亀裂等の破損が生じ易くなる。特に、この凹入部11bを除肉する事により、この凹入部11bの表面と上記ハブ輪2の外周面との距離が小さくなり、例えば、図1のイ部分の肉厚が薄くなる為、このイ部分の様な薄肉部分で破損が生じ易くなる。
In order to further reduce the weight, as shown in FIG. 1 showing an embodiment of the present invention, which will be described later, the
又、図4、5に示したハブ輪2、2aは、熱間鍛造により所定の形状に形成される。従って、旋削等の加工を施されていない状態のハブ輪2、2aの表面には脱炭層が存在する。前記凹入部11、11aの表面は、これらハブ輪2、2aの外周面の様に、内輪軌道7aや段部8を形成する為の旋削加工等を施さない為、これらハブ輪2、2aに所定の加工を施した後でも上記脱炭層が残存する。この脱炭層は疲労亀裂が発生し易い為、上記凹入部11、11aの表面にこの脱炭層が存在する場合には、これら凹入部11、11aの表面が疲労により破損し易くなる。更に、上記ハブ輪2、2aの表面で上記内輪軌道7a乃至段部8部分や上記フランジ6の付け根部分には、前述の様に、疲労強度を向上させる為、高周波焼き入れを施す場合があるが、上記凹入部は、通常、焼き入れ、焼き戻し等の熱処理を施す事なく、そのまま使用される。熱処理を施していない非調質鋼の疲労現象は、先ず鋼の表面に疲労による亀裂が発生し、この亀裂が成長して破壊へと進行する。従って、脱炭層が存在すると共に調質を施さない、上記凹入部11、11aでは、疲労による破損が生じ易い。
The
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、車輪支持用転がり軸受ユニットの軽量化の為、フランジを薄肉化すると共に凹入部を除肉した構造で、このフランジの付け根部分の強度を高くした場合でも、この凹入部に破損が生じにくい構造を実現すべく発明したものである。 In view of the circumstances as described above, the present invention has a structure in which the flange is thinned and the recessed portion is thinned to reduce the weight of the wheel bearing rolling bearing unit, and the strength of the base portion of the flange is increased. Even in this case, the present invention has been invented to realize a structure in which the recess is not easily damaged.
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、何れの構造も、前述した従来から知られている車輪支持用転がり軸受ユニットと同様に、外輪と、ハブ輪と、外輪軌道と、内輪軌道と、複数個の転動体と、フランジとを備える。
このうちの外輪は、使用時に懸架装置に支持されて回転しない。
又、上記ハブ輪は、この外輪の内径側にこの外輪と同心に配置されて、使用時に車輪を結合固定してこの車輪と共に回転する。
又、上記外輪軌道は、上記外輪の内周面に設けられている。
又、上記内輪軌道は、上記ハブ輪の外周面に設けられている。
又、上記各転動体は、この内輪軌道と上記外輪軌道との間に設けられている。
又、上記フランジは、上記ハブ輪の外端部外周面に設けられており、上記車輪を結合固定する為のものである。
そして、上記ハブ輪の外端部に、外端面を軸方向内方に凹ませた凹入部を形成している。
特に、請求項1に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットに於いては、上記凹入部の表面に旋削加工を施す事により、この表面から脱炭層を除去すると共に、この表面の粗さを25μmRa 以下としている。
又、請求項6に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットに於いては、上記凹入部の表面に旋削加工を施す事によりこの表面から脱炭層を除去した後、この表面に、残留圧縮応力を生じさせる加工を施している。
The wheel support rolling bearing unit of the present invention has the same structure as the above-described conventionally known wheel support rolling bearing unit, and includes an outer ring, a hub ring, an outer ring raceway, an inner ring raceway, and a plurality of structures. Each rolling element and a flange.
Of these, the outer ring is supported by the suspension device during use and does not rotate.
Further, the hub wheel is disposed concentrically with the outer ring on the inner diameter side of the outer ring, and the wheel is coupled and fixed during use and rotates together with the wheel.
The outer ring raceway is provided on the inner peripheral surface of the outer ring.
The inner ring raceway is provided on the outer peripheral surface of the hub ring.
Each of the rolling elements is provided between the inner ring raceway and the outer ring raceway.
The flange is provided on the outer peripheral surface of the outer end portion of the hub wheel, and is used for coupling and fixing the wheel.
And the recessed part which dented the outer end surface to the axial direction inward was formed in the outer end part of the said hub ring | wheel.
In particular, in the rolling bearing unit for supporting a wheel according to claim 1, the decarburized layer is removed from the surface of the recess by turning the surface, and the roughness of the surface is reduced to 25 μm R a It is as follows.
Further, in the rolling bearing unit for wheel support described in
上述の様に構成する本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットによれば、凹入部の疲労強度を向上させる事ができる為、この凹入部で破損が生じにくくなる。
即ち、請求項1に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットの場合、この凹入部の表面に旋削加工を施す事によりこの凹入部表面に存在する脱炭層を除去している為、この凹入部で疲労による亀裂が発生しにくい。又、この凹入部の表面粗さを25μmRa 以下としている為、この凹入部で応力集中が生じにくくなり、この凹入部の疲労強度を高くできる。この様に、請求項1に記載した構造の場合、この凹入部に旋削加工を施す事により、脱炭層を除去すると共にこの凹入部の表面粗さを規制している為、この凹入部で破損が生じにくくなる。
According to the rolling bearing unit for supporting a wheel of the present invention configured as described above, since the fatigue strength of the recessed portion can be improved, the recessed portion is less likely to be damaged.
That is, in the case of the rolling bearing unit for supporting a wheel according to claim 1, since the decarburized layer existing on the surface of the recessed portion is removed by turning the surface of the recessed portion, fatigue is caused at the recessed portion. It is difficult to crack due to. Further, the surface roughness of the concave portion because of the less 25MyumR a, hardly stress concentration occurs in this recess, can increase the fatigue strength of the recess. Thus, in the case of the structure described in claim 1, since the decarburized layer is removed and the surface roughness of the recessed portion is restricted by turning the recessed portion, the damaged portion is damaged. Is less likely to occur.
一方、請求項6に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットの場合、凹入部の表面から脱炭層を除去した事に加えて、この表面に残留圧縮応力を生じさせる加工を施している為、この凹入部の疲労強度をより向上させる事ができる。尚、この様に、凹入部の表面に残留圧縮応力を生じさせれば、この表面の粗さが大きくても、十分にこの凹入部の疲労強度を向上させる事ができる。
上述の様に、凹入部の疲労強度を十分に高くできれば、車輪支持用転がり軸受ユニットの軽量化の為、フランジを薄肉化すると共にこの凹入部を除肉した構造で、このフランジの付け根部分の強度を高くした場合でも、この凹入部に破損が生じにくい構造を実現できる。
On the other hand, in the case of the rolling bearing unit for wheel support described in
As described above, if the fatigue strength of the recessed portion can be sufficiently increased, the flange is thinned and the recessed portion is thinned to reduce the weight of the wheel bearing rolling bearing unit. Even when the strength is increased, it is possible to realize a structure in which the recess is less likely to be damaged.
請求項1に記載した構造を実施する為に好ましくは、請求項2に記載した様に、上記凹入部の表面の粗さを6μmRa 以下とする。
この様に構成すれば、上記凹入部の表面に生じる応力集中をより軽減し、この凹入部の疲労強度をより向上させる事ができる。
又、好ましくは、請求項3に記載した様に、上記凹入部の表面に旋削加工を施した後に、この表面にHRC 40以上の硬化層を形成する。
この様に構成すれば、上記凹入部で疲労による亀裂が発生しにくくなり、この凹入部の疲労強度をより向上させる事ができる。尚、旋削加工を施さず、この凹入部の表面に脱炭層が存在する状態で硬化層を形成した場合、この凹入部の表面に軟質のフェライトが残存している為、この凹入部の硬度を向上させる事ができない。従って、本発明では、この凹入部の表面に硬化層を形成するのに先立って、この凹入部に旋削加工を施して脱炭層を除去している。
又、上記凹入部に硬化層を形成する場合に好ましくは、請求項4に記載した様に、焼き入れにより行なう。尚、この場合、上記ハブ輪を、C(炭素)を0.5重量%以上含む炭素鋼製とする。
この様に構成すれば、上記凹入部の表面に十分に硬度の高い硬化層を形成する事ができる。
更に、請求項5に記載した様に、焼き入れにより硬化層を形成した後、上記凹入部の表面にショットピーニング或はターニング加工を施す事が好ましい。
この様に構成すれば、上記凹入部の表面に残留圧縮応力を付与して、この凹入部の疲労強度をより向上させる事ができる。
Preferably in order to implement the structure described in claim 1, as set forth in
If comprised in this way, the stress concentration which arises on the surface of the said recessed part can be reduced more, and the fatigue strength of this recessed part can be improved more.
Preferably, as described in
If comprised in this way, it will become difficult to generate | occur | produce the crack by fatigue at the said recessed part, and the fatigue strength of this recessed part can be improved more. In addition, when the hardened layer is formed in a state where the decarburized layer is present on the surface of the recessed portion without performing a turning process, since soft ferrite remains on the surface of the recessed portion, the hardness of the recessed portion is reduced. I can't improve it. Therefore, in the present invention, prior to forming the hardened layer on the surface of the recessed portion, the decarburized layer is removed by turning the recessed portion.
Moreover, when forming a hardened layer in the said recessed part, Preferably it carries out by quenching as described in
If comprised in this way, the hardened layer with sufficiently high hardness can be formed in the surface of the said recessed part.
Furthermore, as described in
If comprised in this way, the residual compressive stress can be provided to the surface of the said recessed part, and the fatigue strength of this recessed part can be improved more.
一方、請求項6に記載した構造を実施する為に好ましくは、請求項7に記載した様に、脱炭層を除去した後で残留圧縮応力を生じさせる加工を施す前に、凹入部の表面に、焼き入れによりHRC 40以上の硬化層を形成する。尚、この場合も、上記ハブ輪を、Cを0.5重量%以上含む炭素鋼製とする。
この様に構成すれば、上記凹入部の表面の疲労強度をより向上させる事ができる。
又、請求項8に記載した様に、上記残留圧縮応力を生じさせる加工としては、ショットピーニングが好ましい。
この様に構成すれば、上記凹入部の表面に効率良く残留圧縮応力を生じさせる事ができる。
On the other hand, in order to carry out the structure described in
If comprised in this way, the fatigue strength of the surface of the said recessed part can be improved more.
Further, as described in claim 8, shot peening is preferable as the processing for generating the residual compressive stress.
If comprised in this way, a residual compressive stress can be efficiently produced in the surface of the said recessed part.
図1は、本発明の実施例を示している。尚、本発明の特徴は、ハブ輪2の外端面を軸方向内方に凹ませた凹入部11bの疲労強度を向上させるべく、この凹入部11bの表面に所定の処理を施す点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図4に示した従来構造と同様であるから、重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本実施例の特徴部分を中心に説明する。本実施例の場合、上記ハブ輪2の軽量化の為に、フランジ6を薄肉化すると共に、上記凹入部11bを除肉した構造としている。この為、この凹入部11bを、上記図4に示した凹入部11よりも軸方向内方に凹ませている。又、本実施例の場合、図1に斜格子で示す様に、上記フランジ6の付け根部分の内外両側面、及び、内輪軌道7a乃至段部8部分に、高周波焼き入れを施す事により硬化層を形成して、これら各部分の強度を高くしている。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. A feature of the present invention is that a predetermined treatment is applied to the surface of the recessed
特に、本実施例の場合、上記ハブ輪2が、Cを0.5重量%以上含む炭素鋼製であり、上記凹入部11bの表面に旋削加工を施す事により、この表面から脱炭層を除去すると共に、この表面の粗さを25μmRa 以下としている。尚、好ましくは、この表面の粗さを6μmRa 以下とする。そして、この凹入部11bの表面に旋削加工を施した後に、この表面にHRC 40以上の硬化層16(斜格子部分)を形成している。即ち、本実施例の場合、この凹入部11bの表面に存在する脱炭層を、旋削加工により除去してから、上記硬化層16を形成している。この硬化層16は、高周波焼き入れにより形成されている。尚、この硬化層16を形成した後に、更にショットピーニング或はターニング加工を施す事が好ましい。
In particular, in the case of the present embodiment, the
上述の様に構成する本実施例の車輪支持用転がり軸受ユニットによれば、上記凹入部11bの疲労強度を向上させる事ができる為、この凹入部11bで破損が生じにくくなる。即ち、この凹入部11bの表面に旋削加工を施す事によりこの凹入部11b表面に存在し、疲労による亀裂の発生原因となり易い脱炭層を除去している為、この凹入部11bで疲労による亀裂が発生しにくくなる。又、この凹入部11bの表面粗さを25μmRa 以下としている為、この凹入部11bで応力集中が生じにくくなり、この凹入部11bの疲労強度を高くできる。即ち、表面粗さが大きいと、応力が集中する部分が生じ、この部分から亀裂が発生し易くなる。これに対して、上記凹入部11bの表面粗さを小さくしてこの凹入部11bで応力集中が生じにくくすれば、この凹入部11bの疲労強度を高くできる。尚、この凹入部11bの表面の粗さを6μmRa 以下とすれば、この凹入部11bの表面に生じる応力集中をより軽減できる為、この凹入部11bの疲労強度をより向上させる事ができる。この様に、本実施例の場合、この凹入部11bに旋削加工を施す事により、脱炭層を除去すると共にこの凹入部11bの表面粗さを規制している為、この凹入部11bで破損が生じにくくなる。
According to the rolling bearing unit for supporting a wheel of the present embodiment configured as described above, the fatigue strength of the recessed
又、上記凹入部11bの表面に旋削加工を施した後に、この表面にHRC 40以上の硬化層16を形成すれば、この凹入部11bで疲労による亀裂が発生しにくくなり、この凹入部11bの疲労強度をより向上させる事ができる。この場合、この凹入部11bの表面に存在していた脱炭層を除去した後に、高周波焼き入れにより上記硬化層16を形成すれば、この凹入部11bの表面の硬度を十分に向上させる事ができる。又、この硬化層16を形成した後に、上記凹入部11bの表面にショットピーニング或はターニング加工を施せば、この凹入部11bの表面に残留圧縮応力を付与して、この凹入部11bの疲労強度をより向上させる事ができる。
Further, if a
更に、本実施例では、上記ハブ輪2に含まれるCの含有量を0.5重量%以上としている為、焼き入れ等の熱処理を施した部分の硬度を向上させる事ができる。即ち、Cの含有量が0.5重量%未満の場合には、上記ハブ輪2の外周面に形成した内輪軌道7a及びフランジ6の付け根部分に高周波焼き入れ等の熱処理を施しても、当該部分の硬度が十分に高くならない。この結果、転動体5、5と繰り返し転がり接触する、上記内輪軌道7a部分の転がり疲れ寿命が短くなったり、回転曲げ応力に対する、上記付け根部分の疲労強度も確保しにくくなる。更には、上記凹入部11bに高周波焼き入れ等の熱処理を施しても、この凹入部11bの表面を十分に硬化する事ができず、この凹入部11bの疲労強度を十分に確保できない。これに対して、上記Cの含有量を0.5重量%以上とすれば、これら各部分の硬度を高くして、これら各部分の疲労強度を向上させる事ができる。尚、上記Cの含有量は、0.65重量%を超えて添加しても、転がり疲れ寿命及び疲労強度をそれ以上に改善できないだけでなく、加工性が悪化する等の問題を生じる為、0.65重量%以下とする事が好ましい。
Furthermore, in this embodiment, since the C content in the
上述の様に、本発明によれば、上記凹入部11bの疲労強度を十分に高くできる。この為、車輪支持用転がり軸受ユニットの軽量化の為、上記フランジ6を薄肉化すると共にこの凹入部11bを除肉した構造で、このフランジ6の内外両側面に硬化層を形成した場合でも、この凹入部11bに破損が生じにくい構造を実現できる。この結果、車輪支持用転がり軸受ユニットの信頼性を確保しつつ軽量化を図れる。尚、本実施例では、従動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニットに就いて説明したが、本発明は、前述の図5に示した様な、駆動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニットにも適用できる。
As described above, according to the present invention, the fatigue strength of the recessed
次に、本発明の効果を確認する為に行なった実験に就いて説明する。
実験では、車輪支持用転がり軸受ユニットを構成するハブ輪2の素材として、S55C(材料1)及びS65C(材料2)を使用した。そして、それぞれの材料に就いて、上述の図1に示した様なハブ輪2を形成した。従って、本実験で使用したハブ輪2は、フランジ6を薄肉化すると共に凹入部11bを除肉し、更にこのフランジ6の付け根部分の内外両側面に硬化層を形成している。又、本実験に使用したハブ輪2は、それぞれが同じ形状及び大きさを有しており、上記フランジ6の軸方向の厚さ及び上記凹入部11bの除肉量も互いに同じである。そして、次述する表1に示す様に、この凹入部11bに各種処理を施して、この凹入部11bの表面の硬さ及び表面粗さを所定の値とした、本発明の範囲に属する13種類の試料(実施例1〜13)と、本発明の範囲からは外れる6種類の試料(比較例1〜6)とを造った。
Next, an experiment conducted for confirming the effect of the present invention will be described.
In the experiment, S55C (Material 1) and S65C (Material 2) were used as materials of the
尚、上記凹入部11bの表面粗さは、次の条件で送り量及び切り込み量を変化させて、この凹入部11bに旋削加工を施す事により上記表1に示した値となる様にした。
周速 : 250m/min
送り : 0.30〜0.70mm/rev
又、上記凹入部11bの表面の硬さはロックウェルCスケールにより測定し、この凹入部11bの表面粗さは中心線平均粗さを測定した。尚、実施例7、12に就いては、旋削により脱炭層を除去する加工を施したのみで、表面粗さを小さく(良好に)する程の加工はしなかった。又、比較例1、5に就いては、旋削加工を施さず表面に脱炭層が残存したままとした。この為、これら各例の表面粗さに就いては測定せず、上記表1の表面粗さの欄に「〜」で示した。又、実施例1〜4は請求項1に、実施例5〜6は請求項1〜2に、上記実施例7は請求項6、8に、実施例8〜11は請求項3〜4に、上記実施例12は請求項7〜8に、実施例13は請求項5に、それぞれ対応している。
The surface roughness of the recessed
Peripheral speed: 250m / min
Feeding: 0.30 to 0.70mm / rev
Moreover, the hardness of the surface of the said recessed
本実験では、上述の様な各試料を、図2に示す様な試験装置に組み込んで、各試料毎の耐久時間を調べた。この図2に示した試験装置では、外輪4を治具17により固定すると共に、ハブ輪2にラジアル荷重及びアキシアル荷重Fを付与する構造とした。このうちのラジアル荷重は、主に車体の重量によりハブ輪2に作用する荷重を想定しており、アキシアル荷重Fは、旋回時にこのハブ輪2に作用する曲げ応力を想定している。この試験の条件は次の通りである。
回転速度 : 300min-1
ラジアル荷重 : 4000N
アキシアル荷重 : 3500N
In this experiment, each sample as described above was incorporated in a test apparatus as shown in FIG. 2, and the durability time for each sample was examined. In the test apparatus shown in FIG. 2, the
Rotational speed: 300min -1
Radial load: 4000N
Axial load: 3500N
実験では、この様な条件で、ハブ輪2にラジアル荷重及びアキシアル荷重を負荷しつつ、このハブ輪2を上述の回転速度で回転させた。そして、上記凹入部11bの表面に亀裂等の破損が生じるまでの時間(耐久時間)を調べた。この結果を上記表1及び図3に示す。尚、図3は材料1の結果のみを示している。この図3では、「△」が上記凹入部11bの表面に硬化層がある場合、「◇」は硬化層がない場合の結果を、それぞれ示している。又、黒く塗りつぶした方の印は、硬化層の有無が「△」「◇」に対応するが、本発明の範囲に属さない比較例の結果を示している。尚、上記耐久時間は、比較例1の耐久時間を1.0とした場合の比で示した。又、実施例7、12及び比較例1、5に就いては、表面粗さを測定していない為、上記図3では、便宜的に表面粗さが0の位置にそれぞれ示した。
In the experiment, under such conditions, the
上記表1及び図3から明らかな様に、本発明の範囲に属する実施例1〜13では、材料1及び材料2の何れの場合も良好な耐久性が得られた。一方、比較例1、5は、凹入部11bの表面に脱炭層が存在する為、比較例2〜4、6は、凹入部11bの表面粗さが粗過ぎる為、それぞれ十分な耐久寿命を得られなかった。従って、少なくとも、凹入部11bに旋削加工を施して脱炭層を除去すると共に、この凹入部11bの表面粗さを25μmRa 以下とするか、或は、この凹入部11bの表面から脱炭層を除去した後に、ショットピーニング等の残留圧縮応力を生じさせる為の加工を施せば、優れた耐久性を得られる事が分かる。
As apparent from Table 1 and FIG. 3, in Examples 1 to 13 belonging to the scope of the present invention, good durability was obtained in both cases of Material 1 and
1 車輪支持用転がり軸受ユニット
2 ハブ輪
3 内輪
4 外輪
5 転動体
6 フランジ
7a、7b 内輪軌道
8 段部
9 かしめ部
10 外輪軌道
11 取付部
11、11a、11b 凹入部
12 車輪用等速ジョイント
13 スプライン軸
14 雌スプライン
15 取付部
16 硬化層
17 治具
18 円筒部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rolling bearing unit for
Claims (8)
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