JP2009197899A - Double-row angular bearing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複列アンギュラ軸受に関し、特に自動車等の車両において車輪を車体に対して回転自在に支持するための車輪用軸受装置に最適な複列アンギュラ軸受に関する。 The present invention relates to a double-row angular bearing, and more particularly to a double-row angular bearing that is optimal for a wheel bearing device for rotatably supporting a wheel with respect to a vehicle body in a vehicle such as an automobile.
自動車の車輪用軸受装置等に用いる複列アンギュラ軸受には、図12に示すように、軸受100は、内周に複列の外側転走面120、121が形成された外輪105と、外周に外側転走面に対向する内側転走面118、119が形成された一対の内輪108、109と、外輪105の外側転走面120、121と内輪108、109の内側転走面118、119との間に転動自在に収容された複列の転動体122とを備える。
As shown in FIG. 12, in a double row angular bearing used for a wheel bearing device of an automobile, a
外輪105と内輪108、109との間の軸方向開口部はシール部材S、Sにて塞がれている。このため、外輪105の内径面の軸方向の開口端部にシール装着溝110、111が設けられている。
The axial opening between the
内輪108、109は、大径部112と小径部113とを備え、大径部112と小径部113との間の連設部114の外径面に転走面118(119)が形成される。
The
外輪105は、一般的には、図13に示すように、短円筒体の素材150を、クロスハッチングで示す範囲を削り成形することになる。この素材150は、図14(a)に示すように、ファイバーフローFが軸方向に延びている。このため、成形された外輪105においても図14(b)に示すように、ファイバーフローFが軸方向に延びている。ファイバーフローとは、材料の組織の流れを言い、繊維状金属組織とも言う。
As shown in FIG. 13, the
また、内輪108(109)も、図15に示すように、短円筒体の素材151を、クロスハッチングで示す範囲を削り成形することになる。この際、この素材151は、図16に示すように、ファイバーフローFが軸方向に延びている。このため、成形された内輪108(109)においても、ファイバーフローFが軸方向に延びている。
Further, as shown in FIG. 15, the inner ring 108 (109) is also formed by shaving a short
自動車の車輪用軸受装置等に用いる複列アンギュラ軸受では、耐食性が要求される。このため、軸受の外輪や内輪にステンレス鋼(JIS SUS440C)等が使用される。SUS440C(マルテンサイト系ステンレス)は、焼入れ焼戻しを実施することにより、軸受用鋼として必要な硬度である55HRC以上の硬度を達成しつつ、所定の耐食性を確保可能な耐食軸受用鋼である。 In a double row angular bearing used for a bearing device for an automobile wheel or the like, corrosion resistance is required. For this reason, stainless steel (JIS SUS440C) or the like is used for the outer ring or inner ring of the bearing. SUS440C (martensitic stainless steel) is a corrosion-resistant bearing steel that can secure a predetermined corrosion resistance while achieving a hardness of 55 HRC or higher, which is a necessary hardness for bearing steel, by performing quenching and tempering.
しかし、近年の耐食軸受の用途の広がり等に伴い、耐食軸受に対して要求される耐食性のレベルはさらに上昇している。耐食性に優れた鋼としては、たとえばJIS SUS304などのオーステナイト系ステンレス鋼が挙げられる。SUS304は、SUS440Cを超える耐食性を有しているため、耐食性の観点からはSUS440Cよりも優れている。 However, the level of corrosion resistance required for corrosion resistant bearings is further increased with the recent expansion of applications of corrosion resistant bearings. Examples of the steel having excellent corrosion resistance include austenitic stainless steel such as JIS SUS304. Since SUS304 has corrosion resistance exceeding SUS440C, it is superior to SUS440C from the viewpoint of corrosion resistance.
そこで、軸受の内輪や外輪にオーステナイト系ステンレス鋼を用いたものがある(特許文献1及び特許文献2)。
しかしながら、SUS材は、軸受に一般的に使用されるSUJ2等の鋼材と比べてCr等の希少金属が多く含まれ、単価が高くコスト高となる。しかも、図13に示すような成形方法では、外輪の形状として内径面に転走面やシール装着溝等を成形する必要があり、除去される重量(マテリアルロス=投入重量−製品重量)が多くなり、その分材料コストが増加する。内輪においても、除去される重量が多くなり、その分材料コスト高となっていた。 However, the SUS material contains more rare metals such as Cr than steel materials such as SUJ2 that are generally used for bearings, and the unit price is high and the cost is high. Moreover, in the molding method as shown in FIG. 13, it is necessary to mold a rolling surface, a seal mounting groove or the like on the inner diameter surface as the shape of the outer ring, and a large amount of material is removed (material loss = input weight-product weight). Therefore, the material cost increases accordingly. Also in the inner ring, the weight to be removed is increased, and the material cost is increased accordingly.
また、図14や図16に示すような切削加工では、ファイバーフローが転走面において分断される。このため、転走面において亀裂や剥離が発生し易く、寿命が比較的短くなっていた。 Further, in the cutting process as shown in FIG. 14 or FIG. 16, the fiber flow is divided at the rolling surface. For this reason, cracks and peeling are likely to occur on the rolling surface, and the lifetime is relatively short.
本発明は、上記課題に鑑みて、転動寿命の向上を図ることができ、しかもコストの低減を達成できる複列アンギュラ軸受を提供する。 In view of the above problems, the present invention provides a double-row angular bearing capable of improving the rolling life and achieving a reduction in cost.
本発明の複列アンギュラ軸受は、外径面に転走面を有する内輪と、内径面に転走面を有する外輪と、外輪の外側転走面と内輪の内側転走面との間に転動自在に収容された転動体とを備えた複列アンギュラ軸受であって、外輪と内輪との少なくとも一方を、マルテンサイト系ステンレス鋼を用いて冷間ローリングにて成形した塑性加工品としたものである。ここで、冷間ローリング(冷間転造)とは、熱を加えずに冷たいまま(常温)で素材(ブランク)を回転させながら圧延していく加工方法である。すなわち、内外径がワーク(加工後の完成品)より小さな、基本的に内外径ストレートなブランク(素材)を、加工したい形状に設計された2つの治具(内径用と外径用)にはさんで回転させながら圧延(転造)し、ワークを形成する加工方法である。 The double-row angular bearing according to the present invention includes an inner ring having a rolling surface on the outer diameter surface, an outer ring having a rolling surface on the inner diameter surface, and an outer rolling surface of the outer ring and an inner rolling surface of the inner ring. A double-row angular bearing with a rolling element accommodated in a freely movable manner, wherein at least one of an outer ring and an inner ring is a plastic work product formed by cold rolling using martensitic stainless steel It is. Here, cold rolling (cold rolling) is a processing method in which a material (blank) is rolled while being kept cold (normal temperature) without applying heat. In other words, two blanks (inner diameter and outer diameter) that are designed to have the inner and outer diameters smaller than the workpiece (finished product after machining) and basically the inner and outer diameter straight blanks (materials) to be machined. It is a processing method that forms a workpiece by rolling (rolling) while rotating it.
本発明の複列アンギュラ軸受は、外輪と内輪との少なくとも一方を冷間ローリングにて成形した塑性加工品としたので、塑性加工品の歩留まりの向上等を図ることができる。すなわち、冷間ローリングは、素材の余計な部分を削り落としていく切削加工とは異なり、製品外径より細い素材を拡径して成形することができ、材料の無駄が生じない。また、加工時間が短いことと、工具が長寿命であることなどから、切削加工と比べて生産性が高くなる。さらに、使用する工具(成形ロール、マンドレル)は加工品に応じて取り替える必要があるが、安定した加工精度を得ることができる。さらには、切削加工とは異なり、ファイバーフローが切断されないため、転走面における亀裂や剥離等の発生を抑えることができ、製品として長寿命を図ることができる。 Since the double-row angular bearing of the present invention is a plastic processed product in which at least one of the outer ring and the inner ring is formed by cold rolling, the yield of the plastic processed product can be improved. In other words, unlike rolling that cuts off an unnecessary portion of a material, cold rolling can be performed by expanding a material that is thinner than the outer diameter of the product, and waste of material does not occur. In addition, productivity is higher than cutting because the machining time is short and the tool has a long life. Furthermore, although the tools (molding roll, mandrel) to be used need to be replaced according to the processed product, stable processing accuracy can be obtained. Furthermore, unlike the cutting process, since the fiber flow is not cut, the occurrence of cracks and peeling on the rolling surface can be suppressed, and the product can have a long life.
また、本発明の複列アンギュラ軸受は、マルテンサイト系ステンレス鋼を用いた塑性加工品であるので、焼入れ焼戻しにより高強度及び高硬度となる。 Moreover, since the double row angular bearing of the present invention is a plastic processed product using martensitic stainless steel, it becomes high strength and high hardness by quenching and tempering.
塑性加工品の転走面のファイバーフローの傾きが、転走面の肩部乃至その近傍を除いて、転走面の接線方向に対して15°以下であるのが好ましい。ファイバーフローの傾きがこのようなものであれば、ファイバーフローは転走面形状に近い形で流れることになる。なお、ファイバーフローの傾きとは、転走面の曲率中心からファイバーフローの断面が析出している点までの直線で結び、その直線と前記点との交点における直線との直交線と、前記点でのファイバーフローの接線とが成す角度である。 The inclination of the fiber flow on the rolling surface of the plastic workpiece is preferably 15 ° or less with respect to the tangential direction of the rolling surface except for the shoulder portion of the rolling surface or the vicinity thereof. If the inclination of the fiber flow is such, the fiber flow flows in a shape close to the rolling surface shape. The slope of the fiber flow is connected by a straight line from the center of curvature of the rolling surface to the point where the cross section of the fiber flow is deposited, and an orthogonal line between the straight line and the straight line at the intersection of the point, and the point The angle formed by the tangent of the fiber flow at.
塑性加工品は、C:0.90〜1.20重量%、Si:1.0重量%以下、Mn:1.0重量%以下、P:0.040重量%以下、S:0.030重量%以下、Ni:0.75重量%以下、Cr:16.0〜18.0重量%、Mo:0.75重量%以下を含むマルテンサイト系ステンレス鋼を球状化焼鈍したブランクを用い、塑性加工品の転走面のファイバーフローの傾きが、転走面の肩部乃至その近傍を除いて、転走面の接線方向に対して15°以下であるとともに、少なくとも転走面の表面の硬度を焼入れ焼戻しにより55〜64HRCとするのが好ましい。 Plastic processed product: C: 0.90 to 1.20% by weight, Si: 1.0% by weight or less, Mn: 1.0% by weight or less, P: 0.040% by weight or less, S: 0.030% by weight %, Ni: 0.75% by weight or less, Cr: 16.0 to 18.0% by weight, Mo: 0.75% by weight or less, martensitic stainless steel containing a blank formed by spheroidizing annealing and plastic working The inclination of the fiber flow on the rolling surface of the product is 15 ° or less with respect to the tangential direction of the rolling surface except for the shoulder portion of the rolling surface or the vicinity thereof, and at least the hardness of the surface of the rolling surface is at least It is preferable to be 55 to 64 HRC by quenching and tempering.
塑性加工品は、C:0.50〜0.75重量%、Si:0.5重量%以下、Mn:1.0重量%以下、P:0.030重量%以下、S:0.030重量%以下、Ni:0.60重量%以下、Cr:11.5〜13.5重量%、Mo:0.50重量%以下を含むマルテンサイト系ステンレス鋼を球状化焼鈍したブランクを用い、塑性加工品の転走面のファイバーフローの傾きが、転走面の肩部乃至その近傍を除いて、転走面の接線方向に対して15°以下であるとともに、少なくとも転走面の表面の硬度を焼入れ焼戻しにより55〜64HRCとするのが好ましい。 Plastic processed products are: C: 0.50 to 0.75 wt%, Si: 0.5 wt% or less, Mn: 1.0 wt% or less, P: 0.030 wt% or less, S: 0.030 wt% %, Ni: 0.60 wt% or less, Cr: 11.5 to 13.5 wt%, Mo: 0.50 wt% or less, martensitic stainless steel containing spheroidizing annealed blank, plastic working The inclination of the fiber flow on the rolling surface of the product is 15 ° or less with respect to the tangential direction of the rolling surface except for the shoulder portion of the rolling surface or the vicinity thereof, and at least the hardness of the surface of the rolling surface is at least It is preferable to be 55 to 64 HRC by quenching and tempering.
ここで、球状化焼鈍とは、鋼中の炭化物を球状にし、均一に分散させる熱処理である。このため、球状化焼鈍を行うことによって、塑性加工や機械加工を容易にし、あるいは機械的性質を改善することができる。塑性加工品中の炭化物は、長径長さをaとし、短径長さをbとしたときに、(a+b)/2≦50μmであるのが好ましく、特に、(a+b)/2≦30μmであるのが好ましい。 Here, the spheroidizing annealing is a heat treatment in which carbides in steel are made spherical and uniformly dispersed. For this reason, by performing spheroidizing annealing, plastic processing and machining can be facilitated, or the mechanical properties can be improved. The carbide in the plastic processed product is preferably (a + b) / 2 ≦ 50 μm, particularly (a + b) / 2 ≦ 30 μm, where a is the major axis length and b is the minor axis length. Is preferred.
塑性加工品が外輪であれば、外径面の軸方向中央部に周方向溝(環状凹部)が設けられることになる。これは、塑性加工後の形状をほぼ均一の肉厚とすることで、冷間ローリングによる塑性加工時にブランクをほぼ均一に圧延することができるため、塑性加工を容易とすることができる。 If the plastic workpiece is an outer ring, a circumferential groove (annular recess) is provided in the axially central portion of the outer diameter surface. This is because by making the shape after plastic working a substantially uniform thickness, the blank can be rolled almost uniformly during plastic working by cold rolling, so that plastic working can be facilitated.
本発明の車輪用軸受装置では、冷間ローリング加工にて外輪や内輪が成形されるので、製品の歩留まり及び生産性の向上を図ることができて、コスト低減を達成できる。しかも、外輪や内輪は安定した加工精度及び長寿命を得ることができ、軸受の品質向上を達成できる。また、外輪や内輪の軽量化を図ることができて、自動車の低燃費化を達成できる。このように、円筒状の素材を削り出して成形しないので、切削加工での材料の除去量が減り、材料の無駄が少なくなって、コスト低減を図ることができる。 In the wheel bearing device of the present invention, since the outer ring and the inner ring are formed by cold rolling, the product yield and productivity can be improved, and cost reduction can be achieved. In addition, the outer ring and the inner ring can obtain stable machining accuracy and a long life, and can improve the quality of the bearing. Further, the weight of the outer ring and the inner ring can be reduced, and the fuel efficiency of the automobile can be reduced. As described above, since the cylindrical material is not cut out and molded, the amount of material removed in the cutting process is reduced, the waste of the material is reduced, and the cost can be reduced.
塑性加工品はマルテンサイト系ステンレス鋼であるので、焼入れ焼戻しにより高強度及び高硬度となる。このため、高品質の製品を提供できる。また、マルテンサイト系ステンレス鋼の耐食性は他の系統のステンレス鋼よりも一般に劣るが、SUJ2に比べて耐食性に優れ、自動車の車輪用軸受装置等に要求される耐食性に十分対応することができる。 Since the plastic processed product is martensitic stainless steel, it becomes high strength and high hardness by quenching and tempering. For this reason, a high quality product can be provided. Moreover, although the corrosion resistance of martensitic stainless steel is generally inferior to that of other types of stainless steel, it is superior to SUJ2 in corrosion resistance and can sufficiently cope with the corrosion resistance required for automobile wheel bearing devices and the like.
塑性加工品の転走面のファイバーフローの傾きを、転走面の接線方向に対して15°以下であるように設定することによって、ファイバーフローは転走面形状に近い形で流れることになる。これによって、転走面における亀裂や剥離等の発生を抑えることができ、製品として長寿命化を図ることができる。 By setting the inclination of the fiber flow on the rolling surface of the plastic work product to be 15 ° or less with respect to the tangential direction of the rolling surface, the fiber flow flows in a shape close to the shape of the rolling surface. . Thereby, generation | occurrence | production of the crack, peeling, etc. in a rolling surface can be suppressed, and lifetime improvement as a product can be achieved.
C:0.90〜1.20重量%、Si:1.0重量%以下、Mn:1.0重量%以下、P:0.040重量%以下、S:0.030重量%以下、Ni:0.75重量%以下、Cr:16.0〜18.0重量%、Mo:0.75重量%以下を含むマルテンサイト系ステンレス鋼を球状化焼鈍したブランク、又は、C:0.50〜0.75重量%、Si:0.5重量%以下、Mn:1.0重量%以下、P:0.030重量%以下、S:0.030重量%以下、Ni:0.60重量%以下、Cr:11.5〜13.5重量%、Mo:0.50重量%以下を含むマルテンサイト系ステンレス鋼を球状化焼鈍したブランクを用いた場合、球状化焼鈍を行うことによって、塑性加工や機械加工を容易にし、あるいは機械的性質を改善することができる。このため、この軸受の生産性の向上を一層図ることができ、しかも、転走面の表面の硬度を焼入れ焼戻しにより55〜64HRCとすることによって、転動体が長期にわたって安定して転動することができる。 C: 0.90 to 1.20 wt%, Si: 1.0 wt% or less, Mn: 1.0 wt% or less, P: 0.040 wt% or less, S: 0.030 wt% or less, Ni: Blank formed by spheroidizing martensitic stainless steel containing 0.75 wt% or less, Cr: 16.0 to 18.0 wt%, Mo: 0.75 wt% or less, or C: 0.50 to 0 .75 wt%, Si: 0.5 wt% or less, Mn: 1.0 wt% or less, P: 0.030 wt% or less, S: 0.030 wt% or less, Ni: 0.60 wt% or less, When a blank obtained by spheroidizing martensitic stainless steel containing Cr: 11.5 to 13.5% by weight and Mo: 0.50% by weight or less is used, by performing spheroidizing annealing, plastic working or machine Processing can be facilitated or mechanical properties can be improved. For this reason, the productivity of this bearing can be further improved, and the rolling element can be stably rolled over a long period of time by setting the surface hardness of the rolling surface to 55 to 64 HRC by quenching and tempering. Can do.
塑性加工品が外輪であれば、外径面の軸方向中央部に周方向溝(環状凹部)が設けられることになるので、塑性加工が容易となり、また、軽量化および低コスト化を図ることができる。また、塑性加工品中の炭化物を、長径長さをaとし、短径長さをbとしたときに、(a+b)/2≦50μmと規定することによって、粗大な炭化物がなくなり、炭化物のサイズを小さくすることができる。このため、応力集中が生じても亀裂の発生を抑えることができ、しかも、転動時の騒音を少なくできる。さらに、加工精度の低下を防止でき、高品質の加工を行うことができる。特に、(a+b)/2≦30μmとすることによって、一層高品質のものを提供できる。 If the plastic work product is an outer ring, a circumferential groove (annular recess) is provided in the axial center of the outer diameter surface, which facilitates plastic working and reduces weight and cost. Can do. Further, the carbide in the plastic processed product is defined as (a + b) / 2 ≦ 50 μm when the major axis length is a and the minor axis length is b, thereby eliminating coarse carbides and reducing the size of the carbides. Can be reduced. For this reason, even if stress concentration occurs, generation of cracks can be suppressed, and noise during rolling can be reduced. Furthermore, it is possible to prevent a reduction in processing accuracy and perform high-quality processing. In particular, by setting (a + b) / 2 ≦ 30 μm, a higher quality product can be provided.
以下本発明の実施の形態を図1〜図11に基づいて説明する。図1に第1実施形態の複列アンギュラ軸受を示し、軸受は、内周に複列の外側転走面26、27が形成された外輪25と、外周に外輪25の外側転走面26、27に対向する内側転走面28、29が形成された一対の内輪24A、24Bと、外輪25の外側転走面26、27と内輪24A、24Bの内側転走面28、29との間に転動自在に収容された複列の転動体30とを備える。転動体30は外輪25と内輪24A、24Bとの間に介在される保持器31に保持される。転がり軸受の両開口部(外輪25と内輪24A、24Bとの間の開口部)にはシール部材Sが装着されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a double-row angular bearing according to the first embodiment. The bearing includes an
外輪25は、図2に示すように、外径面50の軸方向中央部に環状凹部51が形成され、これに対応して内径面52の軸方向中央部に周方向凸部(膨出部)53が設けられている。そして、この周方向凸部53の両側に外側転走面26、27が形成され、さらに、外側転走面26、27の外側にシール装着溝54、55が形成されている。
As shown in FIG. 2, the
一方の内輪24Aと、他方の内輪24Bとは共通の部品にて構成できる。なお、この軸受2は、車輪用軸受装置に使用するものであるので、一方の内輪24Aをアウトボード側の内輪24と呼び、他方の内輪24Bをインボード側の内輪24と呼ぶ。車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウトボード側(図面左側)と呼び、中央寄りをインボード側(図面右側)と呼ぶ。図1に示すように、内輪24(24A、24B)は、厚肉部85と薄肉部86とを有する短円筒体からなり、厚肉部85と薄肉部86との間の外径面に転走面28(29)が形成される。厚肉部85の外径面がシール装着面63となる。
One
次にこの転がり軸受の外輪25の製造方法を説明する。この外輪製造方法は、図3に示すように、長尺状のパイプ材Pを所定寸に切断し旋削して、短寸の素材34を成形する。その後、この素材34に対して冷間ローリング加工を行うことになる。冷間ローリング(冷間転造)とは、熱を加えずに冷たいまま(常温)で素材(ブランク)を回転させながら圧延していく加工方法である。すなわち、内外径がワーク(加工後の完成品)より小さな、基本的に内外径ストレートなブランク(素材)を、加工したい形状に設計された2つの治具(内径用と外径用)にはさんで回転させながら圧延(転造)し、ワークを形成する加工方法である。
Next, a method for manufacturing the
素材34としては、C:0.90〜1.20重量%、Si:1.0重量%以下、Mn:1.0重量%以下、P:0.040重量%以下、S:0.030重量%以下、Ni:0.75重量%以下、Cr:16.0〜18.0重量%、Mo:0.75重量%以下を含むマルテンサイト系ステンレス鋼Aを球状化焼鈍したものを使用することができる。ここで、球状化焼鈍とは、鋼中の炭化物を球状にし、均一に分散させる熱処理である。このため、球状化焼鈍を行うことによって、塑性加工や機械加工を容易にし、あるいは機械的性質を改善することができる。
As the
この場合、Si量を1.0重量%以下としたのは、冷間ローリング加工性の向上を図るためである。また、C量を0.90〜1.20重量%としたのは、軸受の外輪として必要な焼入れ焼戻し後の硬度を確保するためである。 In this case, the Si amount is set to 1.0% by weight or less in order to improve the cold rolling workability. The reason why the amount of C is set to 0.90 to 1.20% by weight is to ensure the hardness after quenching and tempering necessary for the outer ring of the bearing.
また、素材34としては、C:0.50〜0.75重量%、Si:0.5重量%以下、Mn:1.0重量%以下、P:0.030重量%以下、S:0.030重量%以下、Ni:0.60重量%以下、Cr:11.5〜13.5重量%、Mo:0.50重量%以下を含むマルテンサイト系ステンレス鋼Bを球状化焼鈍したものであってもよい。
Further, as the
この場合も、Si量を0.5重量%以下としたのは、冷間ローリング加工性の向上を図るためである。また、C量を0.50〜0.75重量%としたのは、軸受の外輪として必要な焼入れ焼戻し後の硬度を確保するためである。なお、マルテンサイト系ステンレス鋼Bの場合、マルテンサイト系ステンレス鋼Aよりも炭化物が小さくなる。 Also in this case, the reason why the Si amount is 0.5% by weight or less is to improve the cold rolling workability. The reason why the amount of C is set to 0.50 to 0.75% by weight is to ensure the hardness after quenching and tempering necessary for the outer ring of the bearing. In the case of martensitic stainless steel B, carbides are smaller than martensitic stainless steel A.
冷間ローリング工程では、図4に示すようなローリング装置にて冷間ローリング加工を行う。ローリング装置は、内径用のマンドレル47と、外径用の成形ロール48とを備える。マンドレル47の外周面に、外輪25の内径面を成形する外輪内径面成形部67が形成され、成形ロール48の外径面に、外輪25の外径面を成形する外輪外径面成形部68が形成されている。
In the cold rolling process, a cold rolling process is performed with a rolling apparatus as shown in FIG. The rolling device includes an
外輪内径面成形部67は、転走面成形部67a、67aと、シール溝成形部67b,67bとを備える。また、外輪外径面成形部68は、環状凹部成形部68aと、外径面成形部68b、68bとを備える。
The outer ring inner diameter
この場合、マンドレル47に、図5(a)に示す円筒状の素材34を外嵌し、マンドレル47と成形ロール48とで素材34を挟んだ状態で、成形ロール48をその軸心廻りに回転させる。これによって、外輪25を成形することができる。
In this case, the
ところで、素材34におけるファイバーフローFは、図5(a)に示すように、軸方向に沿った流れとなっている。このため、冷間ローリングにて成形された外輪25のファイバーフローFは、図5(b)に示すような流れになっている。
By the way, the fiber flow F in the
この場合、図6に示すように、塑性加工品の転走面のファイバーフローの傾きが転走面26(27)の肩部乃至その近傍を除いて、転走面26(27)の接線方向に対して15°以下である。すなわち、転走面26(27)の曲率中心O(図5(b)参照)からファイバーフローFの断面が析出している点P1までの直線Lで結び、その直線Lと点P1との交点における直線Lとの直交線Tと、点P1でのファイバーフローFの接線T1とが成す角度αが15°以下であることである。 In this case, as shown in FIG. 6, the inclination of the fiber flow of the rolling surface of the plastic workpiece is the tangential direction of the rolling surface 26 (27) except for the shoulder portion of the rolling surface 26 (27) or the vicinity thereof. Is 15 ° or less. That is, the straight line L and the point P 1 are connected by a straight line L from the center of curvature O of the rolling surface 26 (27) (see FIG. 5B) to the point P 1 where the cross section of the fiber flow F is deposited. The angle α formed by the orthogonal line T with the straight line L at the intersection point and the tangent line T 1 of the fiber flow F at the point P 1 is 15 ° or less.
また、塑性加工品である外輪25中の炭化物は、長径長さをaとし、短径長さをbとしたときに、(a+b)/2≦50μmである。図7に示すように、長径長さとは長手方向の最大長さであり、短径長さとは短手方向(長手方向と直交する方向)の長さの最大長さである。
Further, the carbide in the
素材34としては、図8(a)に示すような形状のものであってもよい。すなわち、図8に示す素材34は、その外径面34aが円筒面であるが、その内径面34bが軸方向中央部の小径部37と、この小径部37の両側に設けられる中径部38a、38bと、軸方向端部に設けられる大径部39a、39bとを備える。
The
この素材34を使用すれば、中径部38a、38bが転走面26、27を構成し、大径部39a、39bがシール装着溝54、55を構成することになる。このため、各部位の変形量を小さくでき、加工性の向上を図ることができる。また、この素材34におけるファイバーフローFは、図8(a)に示すように、軸方向に沿った流れとなっている。このため、冷間ローリングにて成形された外輪25のファイバーフローFは、図8(b)に示すような流れになっている。
If this
また、小径部37にて第1の周方向凸隆部35が形成され、中径部38a、38bにて第2の周方向凸隆部36が形成される。そして、この第1の周方向凸隆部35が転走面26、27間の肩部71を構成することになり、第2の周方向凸隆部35にてカウンタボア72(各転走面26、27におけるシール装着溝54、55側に形成される肩部)を構成することになる。
Moreover, the 1st circumferential
このように、ブランク34が内径面に転走面間の肩部71を構成する周方向凸隆部35を備えたものであれば、外輪肩部(軌道面肩部)の充足具合がよくなり、微小クラックの発生を抑えることができる。これにより、車両の旋回走行時にタイヤからのモーメント荷重により軸受が傾き、転動体30が肩部71の近くを通る場合にも、微小クラックがないため、転動寿命に悪影響を与えることがない。しかも肩部71の不充足により、乗上げ状況に個体差が発生することもない。
Thus, if the blank 34 is provided with the circumferentially
カウンタボア72の段が圧延(ローリング)開始時にマンドレル47の凹部(カウンタボア形成部75、75(図4参照))に入ることで、素材34が成形ロール48とマンドレル47の空間の幅方向の丁度中央に位置することができ、圧延初期の挙動が安定する。これにより、圧延が左右均等にされることになり、充足具合も左右均等となる。すなわち、クラックが発生し易い場所を充足させることができる。成形された製品は高品質となる。
When the step of the counter bore 72 enters the recess of the mandrel 47 (counter bore forming
しかも、「充足不足を解消するために、ブランクの肉厚を大として、転走面の肩部等を成形し、その後、旋削する」という従来において行われていた作業を行うことがなくなって、生産性の向上及びコスト低減を図ることができる。 Moreover, in order to eliminate the lack of satisfaction, the blank thickness is increased, the shoulder portion of the rolling surface is formed, and then the turning operation is not performed. Productivity can be improved and costs can be reduced.
ローリング加工後は、加熱炉や高周波加熱等で焼入れ焼戻しして表面硬化させた後、切削加工を行う。この場合、軸方向端部のシール装着溝54、55、転走面26、27、両端面56、57、及び外径面50の切削を行う。このため、これらの切削を焼入鋼切削と呼ぶことができる。すなわち、焼入鋼切削は、単に切削のことであり、切削は通常生材の状態で行うので、熱処理後(焼入れ焼戻し後)の切削であることを明確にするために焼入鋼切削と称した。焼入れ焼戻し後に切削を行うため、素材の熱処理変形をこの切削過程で除去することができる。焼入れ焼戻しを行うと、引張残留応力が残り易く、そのままでは疲労強度が低下する。このため、表面を切削すれば、最表面部に圧縮残留応力を付与させることができ、これにより疲労強度が向上する。この場合、少なくとも転走面26、27の底面の硬度を55〜64HRCとする。切削加工の後は、シール装着溝54、55、転走面26、27、外径面50の研削加工を行ない、その後軸受に組み立てる。研削加工時には、両端面56、57も研削してもよい。また、加工工程を、熱処理後の焼入鋼切削ではなく、ローリング加工後に生材の状態で旋削を行う。従来の工程としてもよい。
After the rolling process, the surface is hardened by quenching and tempering in a heating furnace or induction heating, and then the cutting process is performed. In this case, the
本発明の複列アンギュラ軸受では、冷間ローリング加工にて外輪25が成形されるので、製品の歩留まり及び生産性の向上を図ることができて、コスト低減を達成できる。しかも、外輪25は安定した加工精度及び長寿命を得ることができ、軸受の品質向上を達成できる。また、外輪25の軽量化を図ることができて、自動車の低燃費化を達成できる。このように、円筒状の素材を削り出して成形しないので、切削加工での材料の除去量が減り、材料の無駄が少なくなって、コスト低減を図ることができる。
In the double-row angular bearing of the present invention, the
塑性加工品はマルテンサイト系ステンレス鋼であるので、焼入れ焼戻しにより高強度及び高硬度となる。このため、高品質の製品を提供できる。また、マルテンサイト系ステンレス鋼の耐食性は他の系統のステンレス鋼よりも一般に劣るが、SUJ2に比べて耐食性に優れ、自動車の車輪用軸受装置等に要求される耐食性に十分対応することができる。 Since the plastic processed product is martensitic stainless steel, it becomes high strength and high hardness by quenching and tempering. For this reason, a high quality product can be provided. Moreover, although the corrosion resistance of martensitic stainless steel is generally inferior to that of other types of stainless steel, it is superior to SUJ2 in corrosion resistance and can sufficiently cope with the corrosion resistance required for automobile wheel bearing devices and the like.
塑性加工品の転走面のファイバーフローFの傾きを、転走面26、27の接線方向に対して15°以下であるように設定することによって、ファイバーフローFは転走面形状に近い形で流れることになる。これによって、転走面26、27における亀裂や剥離等の発生を抑えることができ、製品として長寿命化を図ることができる。 By setting the inclination of the fiber flow F on the rolling surface of the plastic workpiece to be 15 ° or less with respect to the tangential direction of the rolling surfaces 26 and 27, the fiber flow F has a shape close to the shape of the rolling surface. Will flow in. Thereby, generation | occurrence | production of the crack, peeling, etc. in the rolling surfaces 26 and 27 can be suppressed, and lifetime improvement as a product can be achieved.
マルテンサイト系ステンレス鋼を球状化焼鈍したブランクを用いた場合、球状化焼鈍を行うことによって、塑性加工や機械加工を容易にし、あるいは機械的性質を改善することができる。このため、この軸受の生産性の向上を一層図ることができ、しかも、転走面の表面の硬度を焼入れ焼戻しにより55〜64HRCとすることによって、転動体が長期にわたって安定して転動することができる。 When a blank obtained by spheroidizing martensitic stainless steel is used, plastic working and machining can be facilitated or mechanical properties can be improved by performing spheroidizing annealing. For this reason, the productivity of this bearing can be further improved, and the rolling element can be stably rolled over a long period of time by setting the surface hardness of the rolling surface to 55 to 64 HRC by quenching and tempering. Can do.
ところで、大きな炭化物(共晶炭化物)が存在すると、そこに応力集中すれば、亀裂が発生し易くなくなる。長径長さをaとし、短径長さをbとしたときに、(a+b)/2≦50μmと規定することによって、炭化物のサイズを小さくすることができる。このため、応力集中が生じても亀裂の発生を抑えることができ、しかも、転動時の騒音を少なくできる。さらに、加工精度の低下を防止でき、高品質の加工を行うことができる。特に、(a+b)/2≦30μmとすることによって、一層高品質のものを提供できる。 By the way, if there is a large carbide (eutectic carbide), if stress concentrates there, cracks are not easily generated. When the major axis length is a and the minor axis length is b, by defining (a + b) / 2 ≦ 50 μm, the size of the carbide can be reduced. For this reason, even if stress concentration occurs, generation of cracks can be suppressed, and noise during rolling can be reduced. Furthermore, it is possible to prevent a reduction in processing accuracy and perform high-quality processing. In particular, by setting (a + b) / 2 ≦ 30 μm, a higher quality product can be provided.
次に図9は第2実施形態を示し、この場合、内輪24A、24Bも冷間ローリング加工にて成形している。内輪24(24A、24B)は、大径部60と、小径部61と、大径部60と小径部61との間のテーパ状部62とからなる。この場合、大径部60の外径面がシール装着面63となり、テーパ状部62の外径面が内側転走面28(29)となる。
Next, FIG. 9 shows a second embodiment. In this case, the
内輪24も、外輪25と同様、ほぼ内輪24の形状となった素形状の内輪素材を、冷間ローリングにより成形する。この素材を、加熱炉や高周波加熱等で焼入れ焼戻しして表面硬化させた後、切削加工を行う。すなわち、焼入鋼切削を行う。この場合、内径面、両端面65、66、シール装着面63、及び内側転走面28(29)が焼入鋼切削される。切削加工は、熱処理後の焼入鋼切削ではなく、ローリング加工後に生材の状態で旋削を行なう、従来の工程としてもよい。
Similarly to the
また、内輪24の素材としても、外輪25の素材と同様のマルテンサイト系ステンレス鋼を、球状化焼鈍したものを用いる。また、少なくとも転走面28(29)の硬度を55〜64HRCとする。
Further, as the material of the
このため、この図9に示す軸受では、外輪25に加え、内輪24A、24Bもマルテンサイト系ステンレス鋼を用いて冷間ローリングにて成形した塑性加工品としているので、内輪24A、24Bに対して、前記外輪25が有する効果と同様の作用効果を奏する。このため、極めて高品質の軸受を、低価格で提供できる。
For this reason, in the bearing shown in FIG. 9, in addition to the
また、前記成形方法では、素材として一個の内輪を取り出すものであるが、一つの素材にて一対の内輪を取り出すものであってもよい。すなわち、一対の内輪の取り出し可能な図10に示すような円筒体の素材70を成形して、図11(a)に示すように、冷間ローリングにて内輪構成素材73(一対の内輪が一体連結された形状のもの)を成形する。すなわち、この内輪構成素材73は、軸方向中央の円筒状の本体部74と、この本体部74の両端にテーパ状部75a、75bを介して連設される端部大径部76a、76bとを有する円筒体から構成される。
Further, in the molding method, one inner ring is taken out as a material, but a pair of inner rings may be taken out with one material. That is, a
このように構成した内輪構成素材73をその軸方向中央で切断して、一対の内輪24(24A)、24(24B)を成形する。すなわち、中央線L1に沿って内輪構成素材73を切断することになる。この際、内輪構成素材73を、加熱炉や高周波加熱等で焼入れ焼戻しして表面硬化させた後、切断及び切削加工を行う。端部大径部76aが内輪24の大径部60となり、小径の本体部74が内輪24の小径部61となり、テーパ部75aの外径面が内輪24の内側転走面28(29)となる。また、内径面、両端面65、66、シール装着面63、及び内側転走面28(29)が焼入鋼切削される。なお、内輪構成素材73を2つに切断する作業は、熱処理前であっても熱処理後であってもよい。また、切削加工は、熱処理後の焼入鋼切削ではなく、ローリング加工後に生材の状態で旋削を行なう、従来の工程としてもよい。
The inner ring
内輪構成素材73としては、図11(b)に示すような形状のものであってもよい。図11(b)に示す内輪構成素材73は、軸方向中央部の大径部77と、この大径部77の両端にテーパ部78a、78bを介して連設される端部小径部79a、79bとを有する円筒体から構成される。
The inner ring
塑性加工による成形後に中央線L1に沿って内輪構成素材73を切断することになる。この際、内輪構成素材73を、加熱炉や高周波加熱等で焼入れ焼戻しして表面硬化させた後、切断及び切削加工を行う。なお、内輪構成素材73を2つに切断する作業は、熱処理前であっても熱処理後であってもよい。また、切削加工は、熱処理後の焼入鋼切削ではなく、ローリング加工後に生材の状態で旋削を行なう、従来の工程としてもよい。また、図11(a)に示す内輪構成素材73では、その切断端面が小径側の端面66となるのに対して、図11(b)に示す内輪構成素材73では、その切断端面が大径側の端面65となる。
It will cut the
このように、図10に示すような素材70を使用すれば、一度に一対の内輪24を成形することができ、生産性の向上を図ることができる。
Thus, if the material 70 as shown in FIG. 10 is used, a pair of inner ring |
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、前記実施形態では、外輪25を成形するブランクとして、前記実施形態では、パイプ材にて成形していたが、丸棒状のバー材を所定寸に切断し、この切断片を熱間鍛造等にて成形するようにしてもよい。また、内輪24にマルテンサイト系ステンレス鋼を用いて冷間ローリングにて成形した塑性加工品とすれば、外輪25に図12に示す従来の外輪105を用いたものであってもよい。なお、この複列アンギュラ軸受の用途として、車輪用軸受装置に限るものではなく、複列アンギュラ軸受を使用する種々の装置や機構に適用できる。
As described above, the embodiment of the present invention has been described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible. For example, in the above-described embodiment, the
24 内輪
24A 内輪
24B 内輪
25 外輪
26、27 外側転走面
28、29 内側転走面
30 転動体
50 外径面
51 環状凹部
71 肩部
24
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