JP2008207587A - 車輪用軸受装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ハブ輪1の素材を熱間鍛造後に、空冷または調質処理を施し、この表面硬さを20HRC以上35HRC以下に設定するとともに内径部にショットピーニング処理を行う。
【選択図】 図1
Description
この製造方法により、所望の軸受寿命を確保すると共に、車輪取付フランジの形状・寸法や軸部の肉厚を変更することなく、現行の加工方法や既存設備のままで、回転曲げ疲労に対する強度、耐久性を高めることができる。
前述の表面硬さを上げることにより機械的強度は向上するが、ここでは調質処理後の表面硬さを20HRC以上35HRC以下に設定している。何故なら、表面硬さを35HRCを超えて設定すると、硬さアップによって切削性が低下してバイトやブローチの寿命が短くなると共に切削加工において車輪取付フランジ10のブレーキロータ取付面19の面振れ精度およびセレーションの精度が劣化するからである。また、ハブボルト11が圧入されるボルト孔11aの表面硬さがそのハブボルト11の表面硬さに近付き、ハブボルト11のセレーション11bが潰れて固着力が著しく低下する恐れがあるからである。
ここで言うショットピーニング処理SPとは、ショットと呼ばれる粒径数10μmから1.3mm程度の硬質な小球を、図示外の投射装置により加速噴射させ、被加工部品または部位に高速で衝突させる冷間加工方法であり、被加工部品または部位の表層部は加工硬化され、残留圧縮応力が生成される。最近ではWPC(Wide Peening Cleaning)処理、微粒子ピーニング(Fine Paticle Peening:FPP)があり、ショットピーニング処理とは区別されているが、これらWPC処理、微粒子ピーニングも広義な意味ではショットピーニング処理に相当するものであり、ショットピーニング処理とこの様な加工方法を用いるものとする。
例えば、ハブ輪1のインボード側内径面にショットノズルを配置して、このハブ輪1を回転させながら、例えば、粒径30μm以上80μm以下の鋼球を圧力0.3MPa以上0.5MPa以下の範囲で加速噴射させ、照射時間10秒以上30秒以下の範囲で衝突させる、いわゆるノズル式ショットピーニング処理を行うことにより、表層部の硬さが24HRC以上40HRC以下に硬化され、表層部残留圧縮応力は400MPa以上600MPa以下が生成される。
ハブ輪内径部のショットピーニング処理部は表層部の硬さとX線残留応力測定装置を用いて表層部残留圧縮応力を求めることができ、この表層部残留圧縮応力は50MPa以上500MPa以下にすることが好ましい。
表層部残留圧縮応力が50MPa未満では疲労強度を向上させる効果およびフレッティング損傷の発生を抑制する効果が小さいため、50MPa以上が必要である。疲労強度を一層向上させ、フレッティング損傷の発生を抑制するためには、表層部残留圧縮応力は100MPa以上であることが好ましい。一方、表層部残留圧縮応力が500MPaを超えると、圧縮応力付加時の他の要因、例えば加工硬化が著しく、亀裂が発生し易いことから、表層部残留圧縮応力は500MPa以下にすることが好ましい。このことは外径部の硬化層を形成した部分についても同じことが言える。
換言すれば、本実施形態において、ハブ輪1の内径部表面の残留圧縮応力を50MPa以上に規定することで、疲労強度を向上させる効果およびフレッティング損傷の発生を抑制する効果を高めることができる。ハブ輪1の内径部表面の残留圧縮応力を100MPa以上に規定することで、疲労強度を一層向上させ、フレッティング損傷の発生を抑制することができる。このように残留圧縮応力の下限値を規定すると共に、ハブ輪1の内径部表面の残留圧縮応力を500MPa以下に規定することで、圧縮応力付加時の他の要因、例えば加工硬化、亀裂等の発生を抑えることが可能となる。
この様に内径面の表面が加工硬化され、残留圧縮応力が生成されることにより、車輪取付フランジ10の形状・寸法や軸部の肉厚を変更することなく、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となる隅部21の強度や軸部の強度を高めることができる。また、鍛造、調質後に旋削加工を行なうことにより、車輪取付フランジ10のブレーキロータ取付面19の面振れ精度を、従来のものに比べ一層向上させることができる。さらに、加締部12においては、塑性加工時の加工性を低下させることなく、クラック発生を抑制することができ、品質面の信頼性を維持することができる。なお、図2(b)において、ショットピーニング処理SPを行う部位を、クロスハッチングを施して示す。
この車輪用軸受装置は、ブレーキロータ24と共に図示外の車輪を固定するハブ25と、このハブ25を回転自在に支持し、外輪26、一対の内輪27、27、および内外輪27、26間に転動自在に収容された複列の転動体7、7を有する車輪用軸受28と、この車輪用軸受28を車体に支持するナックル29と、ハブ25と連結して図示外のドライブシャフトの動力をこのハブ25に伝達する等速自在継手3とを主要部として構成している。ここでは転動体7、7をボールとした複列アンギュラ玉軸受を例示したが、これに限らず転動体に円すいころを使用した複列円すいころ軸受であっても良い。
ハブ25の小型・軽量化に寄与することができる。一方、外輪26は、内輪27と同様、SUJ2等の高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れにより芯部まで58HRC以上64HRC以下の範囲で硬化処理されている。以上説明した図3の車輪用軸受装置によれば、図1の車輪用軸受装置と同様の効果を奏する。
第3の実施形態では、ハブ輪34に車輪取付フランジ10を一体に形成したものを例示したが、これに限らず、外方部材に車輪取付フランジを一体に形成した外輪回転式の車輪用軸受装置にも適用できることは言うまでもない。
25…ハブ
1a,6a…内側転走面
5…外方部材
5a…外側転走面
6…内輪
7…転動体
8…シール
10…車輪取付フランジ
12…加締部
22…シールランド部
32…付け根部
SP…ショットピーニング処理
Claims (8)
- 内周に複列の外側転走面を有する外方部材と、前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面を有する内方部材と、前記外方部材および内方部材のそれぞれの転走面間に転動自在に収容した複列の転動体とを備え、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一体に形成した車輪用軸受装置において、
少なくとも前記車輪取付フランジを有する外方部材または内方部材が鍛造後空冷または調質処理されており、前記内方部材はハブ輪を備え、このハブ輪の内径部にショットピーニング処理が施され、前記外方部材および内方部材のそれぞれの転走面が所定の表面硬さに焼入れ硬化されていることを特徴とする車輪用軸受装置。 - 前記内方部材が、車輪取付フランジを有する前記ハブ輪と、このハブ輪に圧入された内輪とを備え、前記外方部材の複列の外側転走面のうち一方の外側転走面に対向する内側転走面が前記ハブ輪の外周面に直接形成され、他方の外側転走面に対向する内側転走面が前記内輪の外周面に形成されている請求項1に記載の車輪用軸受装置。
- 前記車輪取付フランジのアウトボード側付け根部の表面硬さを20HRC以上35HRC以下に設定した請求項1または2に記載の車輪用軸受装置。
- 前記ハブ輪のインボード側端部を径方向外方に塑性変形させて加締部を形成し、この加締部で前記内輪を前記ハブ輪に対して軸方向に固定した請求項2または3に記載の車輪用軸受装置。
- 前記加締部を焼戻しによりその表面硬さを20HRC以上25HRC以下に設定した請求項4に記載の車輪用軸受装置。
- 前記外方部材の両端部にシールを装着し、そのアウトボード側のシールのシールリップが摺接するシールランド部を、前記車輪取付フランジのインボード側付け根部に形成すると共に、前記シールランド部の表面硬さを54HRC以上64HRC以下とした請求項2乃至5のいずれか1項に記載の車輪用軸受装置。
- 前記内方部材または外方部材は、炭素0.40wt%以上0.80wt%以下を含む中炭素鋼からなる請求項1乃至6のいずれか1項に記載の車輪用軸受装置。
- 内周に複列の外側転走面を有する外方部材と、前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面を有する内方部材と、前記外方部材および内方部材のそれぞれの転走面間に転動自在に収容した複列の転動体とを備え、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一体に形成した車輪用軸受装置の製造方法において、
少なくとも前記車輪取付フランジを有する外方部材または内方部材を鍛造後空冷または調質処理し、前記内方部材はハブ輪を備え、このハブ輪の内径部にショットピーニング処理を施し、前記外方部材および内方部材のそれぞれの転走面を所定の表面硬さに焼入れ硬化したことを特徴とする車輪用軸受装置の製造方法。
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