JP2007120714A - 車輪支持用転がり軸受ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】内輪に傷が存在する場合や加締め加工により内輪にフープ応力が発生した場合でも内輪に損傷が生じにくく且つ安価な車輪支持用転がり軸受ユニットを提供する。
【解決手段】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、二列の転動体５，５と、を備えている。ハブ輪２の内端側部分には外径の小さい円筒部１１が形成されており、該円筒部１１に内輪３が圧入され、内輪３よりも内端側に突出している円筒部１１の先端部分１１ａが径方向外方に塑性変形されて、内輪３とハブ輪２とが一体的に加締め固定されている。そして、内輪３は高炭素クロム鋼で構成され、オーステンパ処理が施されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車等の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する車輪支持用転がり軸受ユニットに関する。

自動車等の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する車輪支持用転がり軸受ユニットは、一般的には、以下のような構造を有している。すなわち、外周面に複列の軌道面を有する内側部材と、内周面に複列の軌道面を有する外側部材と、内側部材の軌道面と外側部材の軌道面との間に転動自在に配された複数の転動体と、を備えている。また、内側部材の外周面には、車輪を取り付けるためのフランジが一体的に形成され、外側部材の外周面には、懸架装置を取り付けるためのフランジが一体的に形成されており、内側部材が回転輪、外側部材が固定輪（非回転輪）とされている。

そして、内側部材は、前記フランジを有するハブ輪と、該ハブ輪に一体的に固定された内輪とで構成されている。すなわち、ハブ輪の一端に形成された小径な円筒部に内輪を外嵌し、内輪から突出する前記円筒部の端部を径方向外方に塑性変形させることにより、ハブ輪に内輪が加締め固定されている。
ハブ輪と内輪とをナットで固定するタイプのものもあるが、軽量化，省スペース化，高信頼性に対して有利であるため、近年においては加締め固定するタイプが主流となってきている。

このような加締め固定するタイプの車輪支持用転がり軸受ユニットを製造する際には、加締め加工時に前記円筒部の端部を軸方向及び径方向に塑性変形させるので、内輪はその内周面に径方向外方に向く負荷を受けることとなる。そのため、内輪にフープ応力が発生する場合がある。そうすると、内輪の外周面に存在する傷等からクラックが発生し、内輪に軸方向の割れが生じる場合がある。

そこで、内輪の背面側の外周面取り部を熱処理後に加工された切削面で形成することにより、外周面に傷が存在しないようにしたり、内輪に発生するフープ応力を３００ＭＰａ以下に規制することにより内輪の割れを抑制することが提案されている（特許文献１を参照）。
特開２００５−１４０１８１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、熱処理後に外周面取り部を加工する必要があるため、コストが上昇するという問題があった。また、フープ応力を３００ＭＰａ以下に規制するために十分な加締めが行われず、予圧が不十分となったりクリープが発生するおそれがあった。
そこで、本発明は上記のような従来技術が有する問題点を解決するものであり、内輪に傷が存在する場合や加締め加工により内輪にフープ応力が発生した場合でも内輪に損傷が生じにくく且つ安価な車輪支持用転がり軸受ユニットを提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る請求項１の車輪支持用転がり軸受ユニットは、第一内側軌道面を外周面に有しフランジが一体的に形成されたハブ輪と第二内側軌道面を外周面に有する内輪とが一体的に固定されてなる内側部材と、前記第一内側軌道面に対向する第一外側軌道面と前記第二内側軌道面に対向する第二外側軌道面とを有し前記内側部材の外側に配された外側部材と、前記第一内側軌道面と前記第一外側軌道面との間及び前記第二内側軌道面と前記第二外側軌道面との間にそれぞれ転動自在に配された転動体と、を備えるとともに、前記ハブ輪の一部を塑性変形させることにより前記内輪が前記ハブ輪に加締め固定された車輪支持用転がり軸受ユニットにおいて、前記内輪は高炭素クロム鋼で構成され、オーステンパ処理が施されていることを特徴とする。

オーステンパ処理を施すことにより内輪に残留応力が付与されるので、内輪に傷が存在する場合や加締め加工により内輪にフープ応力が発生した場合でも、内輪に損傷が生じにくい。また、高炭素クロム鋼やオーステンパ処理は安価であるため、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは安価に製造することができる。
なお、オーステンパ処理後の金属組織はベイナイトを含有するが、内輪に十分な硬さと寸法安定性を付与するために、残留オーステナイト量を３体積％以下とすることが好ましい。

本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、内輪に傷が存在する場合や加締め加工により内輪にフープ応力が発生した場合でも内輪に損傷が生じにくく且つ安価である。

本発明に係る車輪支持用転がり軸受ユニットの実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に係る車輪支持用転がり軸受ユニットの一実施形態の構造を示す断面図である。なお、本実施形態においては、車輪支持用転がり軸受ユニットを自動車等の車両に取り付けた状態において、車両の幅方向外側を向いた部分を外端側部分と称し、幅方向中央側を向いた部分を内端側部分と称する。すなわち、図１においては、左側が外端側となり、右側が内端側となる。

図１の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、二列の転動体５，５と、転動体５を保持する保持器６，６と、を備えている。ハブ輪２の内端側部分には外径の小さい円筒部１１が形成されており、該円筒部１１に内輪３が圧入され、内輪３よりも内端側に突出している円筒部１１の先端部分１１ａが径方向外方に塑性変形されて、内輪３とハブ輪２とが一体的に加締め固定されている（以降においては、塑性変形され内輪３を加締め固定している先端部分１１ａを加締め部１１ａと記すこともある）。そして、ハブ輪２及び内輪３の外方には、略円筒形状の外輪４が配されている。なお、内輪３とハブ輪２とが一体的に固定されたものが、本発明の構成要件である内側部材に相当し、外輪４が本発明の構成要件である外側部材に相当する。

ハブ輪２の外周面の軸方向中間部及び内輪３の外周面には、それぞれ軌道面が形成されており、ハブ輪２の軌道面は第一内側軌道面２０ａ、内輪３の軌道面は第二内側軌道面２０ｂとされている。また、外輪４の内周面には、前記両内側軌道面２０ａ，２０ｂに対向する軌道面が形成されており、第一内側軌道面２０ａに対向する軌道面は第一外側軌道面２１ａ、第二内側軌道面２０ｂに対向する軌道面は第二外側軌道面２１ｂとされている。さらに、第一内側軌道面２０ａと第一外側軌道面２１ａとの間、及び、第二内側軌道面２０ｂと第二外側軌道面２１ｂとの間には、それぞれ複数の転動体５が転動自在に配置されている。なお、図示の例では、転動体として玉を使用しているが、車輪支持用転がり軸受ユニット１の用途等に応じて、ころを使用してもよい。

さらに、ハブ輪２の外周面の外端側部分には、図示しない車輪を固定するための車輪取り付け用フランジ１２が設けられている。そして、外輪４の外周面には、車輪取り付け用フランジ１２から離間する側の端部に、懸架装置取り付け用フランジ１３が設けられている。
なお、外輪４の内端側部分の内周面と内輪３の内端側部分の外周面との間、並びに、外輪４の外端側部分の内周面とハブ輪２の中間部の外周面との間には、それぞれシール装置を設けてもよい。

このような車輪支持用転がり軸受ユニット１を自動車等の車両に組み付けるには、懸架装置取り付け用フランジ１３を懸架装置に固定し、車輪を車輪取り付け用フランジ１２に固定する。その結果、車輪支持用転がり軸受ユニット１によって車輪が懸架装置に対し回転自在に支持される。すなわち、内輪３とハブ輪２とが一体的に固定されたものが回転輪となり、外輪４が固定輪（非回転輪）となる。

このような車輪支持用転がり軸受ユニット１において、ハブ輪２はＳ５３Ｃ等の炭素鋼で構成されていて、第一内側軌道面２０ａには高周波焼入れが施されて表面硬さがＨＲＣ５４〜６５に硬化されている。また、加締め部１１ａの硬さはＨＲＣ２５以下であり、加締め加工が可能な硬さとなっている。さらに、外輪４はＳ５３Ｃ等の炭素鋼で構成されていて、第一外側軌道面２１ａ及び第二外側軌道面２１ｂには高周波焼入れが施されて表面硬さがＨＲＣ５４〜６５に硬化されている。

さらに、内輪３は高炭素クロム鋼（ＳＵＪ２）で構成され、オーステンパ処理が施されている。高炭素クロム鋼で構成されているので、浸炭処理や浸炭窒化処理を施すことなく低コストの全体焼入れを施すことにより、必要な硬さを得ることができる。また、オーステンパ処理により、内輪３には周方向に−５０ＭＰａ以上−１５０ＭＰａ以下の残留圧縮応力が付与されていることが好ましい。残留圧縮応力が付与されているので、内輪３に傷が存在する場合や加締め加工により内輪３にフープ応力が発生した場合でも、内輪３に軸方向の割れが生じる可能性は低い。

〔実施例〕
以下に、実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。前述の車輪支持用転がり軸受ユニット１とほぼ同様の構成の車輪支持用転がり軸受ユニットを製造するに際して、加締め加工時に受ける負荷により内輪に割れが生じるか否かを試験した。なお、内輪の硬さ及びオーステンパ処理により内輪に付与されている残留圧縮応力は、表１に示した通りである。この残留圧縮応力は、Ｘ線分析により測定した。また、内輪には、割れの起点となる欠陥を予め形成しておいた。すなわち、内輪の軸方向端面に、幅０．５ｍｍ，長さ３．０ｍｍ，深さ１．０ｍｍの溝を放電加工により形成しておいた。

結果を表１に示す。表１から分かるように、内輪にオーステンパ処理が施された実施例１〜５については、加締め加工による内輪の損傷は生じなかった。しかしながら、内輪にオーステンパ処理が施されておらず、焼入れ，焼戻しが施された比較例１，２は、比較例１においては加締め加工時に、比較例２においては加締め加工の２４時間後に、内輪に軸方向の割れが生じた。

実施例１〜５において内輪に施したオーステンパ処理の条件は、８３０〜８５０℃で０．５〜１時間保持した後に２２０〜２４０℃に降温し、その温度で塩浴中で４〜６時間保持するというものである。また、比較例１，２において内輪に施した焼入れ，焼戻しの条件は、８３０〜８５０℃で０．５〜１時間保持した後に常温まで油冷し、再度１６０〜１８０℃に昇温して２時間保持するというものである。
なお、前述の欠陥を予め形成していない場合について同様の試験を行ったところ、内輪にオーステンパ処理を施した場合は勿論のこと、内輪に焼入れ，焼戻しを施した場合も、内輪に軸方向の割れは生じなかった。

本発明に係る車輪支持用転がり軸受ユニットの一実施形態の構造を示す断面図である。

符号の説明

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
１１ 円筒部
１１ａ 先端部分（加締め部）
１２ 車輪取り付け用フランジ
１３ 懸架装置取り付け用フランジ
２０ａ 第一内側軌道面
２０ｂ 第二内側軌道面
２１ａ 第一外側軌道面
２１ｂ 第二外側軌道面

Claims (1)

1. 第一内側軌道面を外周面に有しフランジが一体的に形成されたハブ輪と第二内側軌道面を外周面に有する内輪とが一体的に固定されてなる内側部材と、前記第一内側軌道面に対向する第一外側軌道面と前記第二内側軌道面に対向する第二外側軌道面とを有し前記内側部材の外側に配された外側部材と、前記第一内側軌道面と前記第一外側軌道面との間及び前記第二内側軌道面と前記第二外側軌道面との間にそれぞれ転動自在に配された転動体と、を備えるとともに、前記ハブ輪の一部を塑性変形させることにより前記内輪が前記ハブ輪に加締め固定された車輪支持用転がり軸受ユニットにおいて、前記内輪は高炭素クロム鋼で構成され、オーステンパ処理が施されていることを特徴とする車輪支持用転がり軸受ユニット。

Images